特許 7095197 フィルム体巻取機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-27

(45)【発行日】2022-07-05

(54)【発明の名称】フィルム体巻取機構

(51)【国際特許分類】

   B65H 23/198 20060101AFI20220628BHJP

   B65H 18/10 20060101ALI20220628BHJP

   C23C 14/56 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

B65H23/198

B65H18/10

C23C14/56 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2017241279

(22)【出願日】2017-12-18

(65)【公開番号】P2019108188

(43)【公開日】2019-07-04

【審査請求日】2020-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】309024907

【氏名又は名称】マシン・テクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116861

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 義博

(72)【発明者】

【氏名】加瀬部 強

(72)【発明者】

【氏名】錦織 寿裕

(72)【発明者】

【氏名】錦織 栄治

【審査官】沖 大樹

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－３３８８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０９９８５３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－２４０９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０７６８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１２３８３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｈ １８／００－１８／２８

Ｂ６５Ｈ ２３／１８－２３／１９８

Ｂ６５Ｈ ２６／００－２６／０８

Ｃ２３Ｃ １４／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流から繰り出されてくる所定幅の帯状フィルムを、前記帯幅方向に軸が配された所定径の追従ローラに捲回させてから、巻取軸が同じく前記帯幅方向に配された巻取ローラへフィルムの浮遊距離を短くすべくＳ字に渡して巻き取る巻取機構であって、
巻取ローラに巻き取られたフィルム最上層の位置を検出する、追従ローラの軸中心からの距離が固定されたセンサと、
追従ローラの軸中心を、前記帯幅方向に配された第１の公転軸を中心として巻取ローラから離す方向に公転させる追従ローラ支持体と、
センサ位置と追従ローラの軸中心とを結ぶ線に対して巻取ローラとは反対側に設け、センサ位置との距離および追従ローラの軸中心との距離がそれぞれ不変な第３点を、前記帯幅方向に配され固定された第２の公転軸を中心として公転させる、追従ローラ支持体とは別体の第３点支持体と、
追従ローラ支持体を第１の公転軸に対して回動させるまたは第３点支持体を第２の公転軸に対して回動させる回動手段と、
センサによる検出に基づいて回動手段を制御してセンサ位置をフィルム最上層から一定の位置に保つ制御手段と、
を具備し、
第３点支持体を設けたことによるリンク機構により、第３点支持体を設けず追従ローラ支持体のみにより追従ローラを後退させる場合より、追従ローラ表面とフィルム最上層との間隔のずれが補償されるようにしたことを特徴とする巻取機構。

【請求項2】

第２の公転軸から第３点までの距離を第１の公転軸から追従ローラの軸中心までの距離より短くして、センサが追従ローラの軸中心と巻取ローラの軸中心とを結ぶ線に近づくとともに、追従ローラが後退するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の巻取機構。

【請求項3】

センサの位置、および／または、第３点の位置、および／または、第１の公転軸の位置、および／または、第２の公転軸の位置、および／または、第１の公転軸と追従ローラの軸中心との間隔、および／または、第２の公転軸と第３点との間隔、を変更可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の巻取機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、帯状フィルムの巻取機構に関し、特に、真空チャンバにおいて長尺ものであっても従来より安定的なフィルム体の巻き取りを実現する巻取機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、フィルムコンデンサ用の積層フィルムその他の帯状のフィルム体をチャンバ内で巻き取る機構が存在する。
巻取りに際しては、途中にシワが入ると製品品質等に影響が出るため、これを防止すべく、フィルムの解放位置から巻取ローラの表面との距離ができるだけ狭く（たとえば数ｍｍ）なるように各種配置がなされる。
具体的には、円柱状の巻取ローラの直近上流にもう一つ円柱状の追従ローラを設け、フィルムが追従ローラから巻取ローラへＳ字状にわたされる。巻取ローラが実太りすると、適宜追従ローラが後退して、間隙が保たれるようにしている。
一方、真空チャンバ内では、良好かつ効率的な真空引きを実現するために、チャンバ内の体積を極力少なくしたいという要請も存在する。
このため、追従ローラを単純に後退させる機構は限られた空間内では採用しにくい。
そこで、所定の支点に対して追従ローラの軸中心が円弧を描くように後退させる方法が採用さている。
これにより、従来は、安定的に高品質な巻取りを実現していた。

【0003】

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
フィルムの巻取り長さや巻取ローラの累計回転数に従って、予め実太りを演算して後退制御に反映させることもできるが、実際の稼働においては、フィルム長が長くなるほど、フィルム自身の厚みの誤差や上流における金属蒸着厚み等によって、実太りに誤差が生じてしまい、ローラ同士の接触や間隔の広がりによるシワの発生など巻取り品質が低下してしまう、という問題点があった。

【0004】

従って、フィルムの幅方向に対向させ、追従ローラとの間で位置を保って固定された透過センサにより巻取ローラの表面位置を遮蔽の有無として検出し、これをフィードバックしてセンサとともに追従ローラを一体的に後退させる機構が採用される。
しかしながらこの場合も、追従ローラの移動距離が大きくなると（円弧の中心角が大きくなると）、センサ位置に対する追従ローラ表面位置が、巻取ローラ最上層に対してずれてきて、ローラ間の接触が発生しやすいという問題点があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－１６３６９３

【文献】特開２００７－３０２９２８

【文献】特開２００２－３６７８４７

【文献】特表２０１７－５０６２９０

【文献】特開２０１３－４４０５０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、長尺ものであっても従来より安定的なフィルム体の巻き取りを実現する巻取機構を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の巻取機構は、上流から繰り出されてくる所定幅の帯状フィルムを、前記帯幅方向に軸が配された所定径の追従ローラに捲回させてから、巻取軸が同じく前記帯幅方向に配された巻取ローラへフィルムの浮遊距離を短くすべくＳ字に渡して巻き取る巻取機構であって、巻取ローラに巻き取られたフィルム最上層の位置を検出する、追従ローラの軸中心からの距離が固定されたセンサと、追従ローラの軸中心を、前記帯幅方向に配された第１の公転軸を中心として巻取ローラから離す方向に公転させる追従ローラ支持体と、センサ位置と追従ローラの軸中心とを結ぶ線に対して巻取ローラとは反対側に設け、センサ位置との距離および追従ローラの軸中心との距離がそれぞれ不変な第３点を、前記帯幅方向に配され固定された第２の公転軸を中心として公転させる、追従ローラ支持体とは別体の第３点支持体と、追従ローラ支持体を第１の公転軸に対して回動させるまたは第３点支持体を第２の公転軸に対して回動させる回動手段と、センサによる検出に基づいて回動手段を制御してセンサ位置をフィルム最上層から一定の位置に保つ制御手段と、を具備し、第３点支持体を設けたことによるリンク機構により、第３点支持体を設けず追従ローラ支持体のみにより追従ローラを後退させる場合より、追従ローラ表面とフィルム最上層との間隔のずれが補償されるようにしたことを特徴とする。

【0008】

すなわち、請求項１にかかる発明は、センサと追従ローラとの一体的な位置関係と、円弧軌跡に従った後退と、に由来する、特に長尺ものの巻取りにて顕著となっていく間隔のずれを、収容筐体の実質的な増大を招来することのない簡単なリンク機構の付加にて抑制し、これにより、従来より安定的なフィルム体の巻き取りを実現することができる。従来より、より長尺もののフィルム体であっても安定的な巻取りを実現する、と言い換えることもできる。
筐体の増大を招来しないので、フィルムコンデンサの製造装置といった、真空チャンバ内への導入に特に好適である。

【0009】

Ｓ字とは、軸方向に見たフィルムの配置をいう。
公転とは、必ずしも自転がともなうものでなく、また、描く軌道も周回軌道でなく円弧を描かせるものであれば足りるものとする。
追従ローラ支持体と第３点支持体は、棒状体とすることができる。
第３点により、追従ローラの軸中心（第１点）とセンサ位置（第２点）との間で固定的なすなわち移動に対して不変な三角形（トラス）が形成される。
センサ位置を一定の位置に保つ、とは、センサ位置を一定の高さに保つことを意味する。表面から一定の距離に保つということもできる。仕様の態様により、フィルム最上層と同じ高さ、または、フィルム最上層から下（マイナス）の高さとすることもできる。
補償されるような配置として、第１の公転軸と追従ローラの軸中心とを結ぶ線、および、第２の公転軸と第３点とを結ぶ線が、追従ローラの軸中心と巻取ローラの軸中心と概ね９０°で交わる例を挙げることができる。
間隔とは場合により間隙と表現しても良い。

【0010】

請求項２に記載の巻取機構は、請求項１に記載の巻取機構において、第２の公転軸から第３点までの距離を第１の公転軸から追従ローラの軸中心までの距離より短くして、センサが追従ローラの軸中心と巻取ローラの軸中心とを結ぶ線に近づくとともに、追従ローラが後退するようにしたことを特徴とする。

【0011】

すなわち、請求項２に記載の発明は、センサを追従ローラの軸中心と巻取ローラの軸中心とを結ぶ線に近づけつつ、間隙部分を当該線に対して概ね平行に後退させることができ、補償精度を上げることができる。

【0012】

請求項３に記載の巻取機構は、請求項１または２に記載の巻取機構において、センサの位置、および／または、第３点の位置、および／または、第１の公転軸の位置、および／または、第２の公転軸の位置、および／または、第１の公転軸と追従ローラの軸中心との間隔、および／または、第２の公転軸と第３点との間隔、を変更可能としたことを特徴とする。

【0013】

すなわち、請求項３にかかる発明は、フィルム厚や巻取り長さなどが異なっても追従可能となる。位置変更は、収容筐体内で嵌合構造、螺合構造等を採用することにより実現できる。これにより、巻取機構の汎用性を高めることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、長尺ものであっても従来より安定的なフィルム体の巻き取りを実現する巻取機構を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】チャンバの断面構成図である。

【図2】巻取機構部分の拡大図である。

【図3】従来の巻取機構部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
ここでは、本発明の巻取機構を、フィルムコンデンサを製造するための、金属のフィルムへの蒸着をおこなうチャンバ内に設けた例について説明する。

【0017】

図１は、チャンバの断面構成図である。図２は、巻取機構部分の拡大図であって、（ａ）巻き取り始めと（ｂ）実太りした状態とを示した説明図である。図３は、従来の巻取機構部分の拡大図であって実太りした場合の本発明との状態比較図である。なお、図においては必ずしも縮尺を同一としておらず、一部構成を模式的に示している。

【0018】

フィルム蒸着装置１は、クーリングローラ１０と、樹脂噴出ノズル２０と、電子ビーム照射部３０と、プラズマ照射部４０と、マージンノズル５０と、アルミニウム蒸着部６０と、プラズマ照射部７０と、フィルム送出部８０と、フィルム巻取部１００と、を主要な構成とし、これが真空チャンバ９０に格納されている。

【0019】

クーリングローラ１０は、円筒形であって軸１１を水平にして一方向に回転する。また、その表面は低温に保たれ、金属蒸気や樹脂蒸気の凝集・固化を促進する。なお、クーリングローラ１０は、回転制御部（図示せず）により回転数の制御がおこなわれる。

【0020】

樹脂噴出ノズル２０は、クーリングローラ１０に近接対峙し、軸１１方向に長手のスリット状ノズルから樹脂蒸気を噴出する。

【0021】

電子ビーム照射部３０は、樹脂噴出ノズル２０によりクーリングローラ１０上に付着させた樹脂を硬化させる。

【0022】

また、プラズマ照射部４０は、硬化させた樹脂の表面を改質する。

【0023】

マージンノズル５０は、軸１１方向に長手であり、クーリングローラ１０上の樹脂薄膜層に対してすじ、すなわち、マージンが形成されるように噴出孔からパターニング材料を噴出する。

【0024】

アルミニウム蒸着部６０は、クーリングローラ１０に近接対峙し、アルミニウム蒸気を噴出する。たとえば、厚み１５ｎｍのアルミニウム薄膜が形成される噴出量としている。

【0025】

プラズマ照射部７０は、アルミニウム薄膜上のオイルを除去する。すなわち、アルミニウム蒸着部６０により樹脂薄膜層の上にアルミニウム薄膜層が形成されるが、マージンノズル５０によるオイルすじ部分はアルミニウムが蒸着せず、プラズマ照射部４０によってオイルおよび浮いたアルミニウム部分が除去される。

【0026】

フィルム送出部８０は、所定幅のフィルムＦを送り出す。フィルムの例は特に限定されないが、厚み２．３μｍ、幅３０ｃｍ、長さ１０，０００ｍのＰＰフィルムとすることができる。

【0027】

真空チャンバ９０は、次に説明するフィルム巻取部１００を含めて各構成を収容し、図示しない真空ポンプにより真空引きされる。なお、効率的な真空引きを実現するために、室内容積は極力小さくなるように設計されている。

【0028】

次に、フィルム巻取部１００について説明する。
フィルム巻取部１００は、巻取ローラ部２００と、追従ローラ部３００とにより構成され、クーリングローラ１０の上方にほぼ同じ高さに配されている。

【0029】

巻取ローラ部２００は、巻取軸２１１がクーリングローラ１０の軸１１と平行になるように水平に配向された巻取ローラ２０１により構成される。なお、巻取ローラ２０１は相対的に細身の円筒体であるが、フィルムＦの巻取りに従って実太りしていく。

【0030】

追従ローラ部３００は、追従ローラ３０１と、センサ３０２と、一対の三角ステー３０３と、一対の第１アーム３０４と、一対の第２アーム３０５と、駆動モータ（図示せず）と、制御部（図示せず）により構成される。なお、図２では軸方向にフィルム巻取部１００を描画しているので、三角ステー３０３，第１アーム３０４，第２アーム３０５は一つしか見えないが、ローラを挟んで奥側にも同配置の構成が存在する。

【0031】

追従ローラ３０１は、巻取軸２１１と平行になるように水平に配向された軸３１１を中心に自由回転をおこなう所定径の円筒体である。軸３１１は巻取軸２１１と略同じ高さにもうけており、クーリングローラ１０から繰り出されてくるフィルムＦを下側から一定長さ当て着け（所定の中心角分の巻き付けをおこなってから）、巻取ローラ２０１に渡す。このとき、フィルムＦの巻取直前の空中にある長さ、すなわち浮遊距離を短くすべく、軸方向に見てフィルムＦがＳ字に渡されるようにしている。浮遊距離が長いと巻取ローラ２０１上でシワが発生する可能性が高まるからである。Ｓ字とするのでフィルムＦは軸３１１と巻取軸２１１とを結ぶ線に近い位置で宙に浮くこととなる（フィルムが浮遊している位置を浮遊位置と称することとする）。

【0032】

なお、本実施の形態では、追従ローラ３０１の表面と巻取ローラ２０１の最上層との間隔はおおよそ３ｍｍとなるようにしている（この間隔を表面間隔と称することとする）。そして後述するように、追従ローラ３０１は、巻取ローラ２０１の実太りに従ってリンク機構によりこの表面間隔が保たれるように概ね直線的に後退する。追従ローラ３０１は、ここでは、軸３１１を中心に回転するが、仕様の態様によっては、回転せずにフィルムＦを円滑に滑らすようにしてもよい。

【0033】

センサ３０２は、巻取ローラ２０１に巻き取られたフィルムＦの最上層、すなわち、フィルム表面の位置を検出する。本実施の形態では、軸方向に投光受光の対にして配置し赤外線の遮蔽を検知することにより表面位置を検出する透過センサを採用している。なお、設計上、フィルムＦの浮遊位置近傍にセンサ３０２を配することが困難であるため、センサ３０２は、浮遊位置から離れた場所のフィルム表面位置を検出する。ここで、センサ３０２は三角ステー３０３に固定され、この三角ステー３０３は追従ローラ３０１にも取り付けてあるので、センサ３０２は追従ローラ３０１と一体的に移動しても軸３１１（または追従ローラ）との距離は保たれる。

【0034】

追従ローラ３０１の後退は、第１アーム３０４によりおこなわれる。すなわち、第１アーム３０４は、巻取軸２１１と軸３１１とを結ぶ線に６０°～１２０°程度の深い角度で交わる方向に配され、一端を回転中心３４１としてクーリングローラ１０側に固定し、他端が軸３１１を軸支するように取り付けている。この位置関係により、追従ローラ３０１（の軸３１１）は、回転中心３４１を中心として緩やかな弧を描くように後退させることが可能となる。部分的な軌跡ではあるが、この後退は公転ということもできる。

【0035】

三角ステー３０３は、実質的に三角形状の固定具であって追従ローラ３０１の円筒両端に対向させて配し、三角の一点（Ｐ１と称することとする。）を追従ローラ３０１の軸３１１に位置させ、他の一点（Ｐ２と称することとする。）をセンサ３０２の取付位置とし、第３点（Ｐ３と称することとする。）に第２アーム３０５の一端を摺動可能に取り付けてある。
なお、Ｐ３は、Ｐ１とＰ２とを結ぶ線に対して巻取ローラ２０１または巻取軸２１１とは反対側に位置させる。

【0036】

第２アーム３０５は、第１アーム３０４より短く、そして、第１アーム３０４と同様に、巻取軸２１１と軸３１１とを結ぶ線に６０°～１２０°程度の深い角度で交わる方向に配されている。第２アーム３０５の一端は上述の様にＰ３に摺動可能に取り付けてあり、他端はクーリングローラ１０側に回転中心３５１として固定されている。この位置関係により、Ｐ３は、回転中心３５１を中心として弧を描く軌跡をとる（第１アーム３０４にならって、便宜上、部分的ではあるが公転すると称することもできる）。

【0037】

第１アーム３０４と第２アーム３０５と三角ステー３０３とによりリンク機構が構築される（第１アーム３０４と第２アーム３０５がリンク（節）となる）。

【0038】

センサ３０２は遮蔽の有無によってフィルム表面をモニタリングしており、遮蔽が生じたら遮蔽がなくなるまで、図示しない制御部が図示しない駆動モータを制御して第１アーム３０４を回動して追従ローラ３０１を後退させる。このときリンク機構により、センサ３０２の位置が相対的に巻取ローラ２０１に近づくように移動していき、表面間隔が長期に保たれる。すなわち、長尺もののフィルムＦであって大きく実太りする場合でも表面間隔のずれを許容範囲内に納めることが可能となる（図３ｂ）。

【0039】

実際のフィルム巻取に際しては、フィルムＦが薄手の柔軟素材であるので、その両端は巻取ローラ２０１上でいわゆるミミ立ちすなわち、わずかながら起き上がる場合がある。したがって、最上層のフィルム位置を径方向から距離として測定するよりも、本実施の形態で説明したように、端部の遮蔽を見て追従ローラ３０１とともに移動するセンサ３０２を採用した方が構成も簡単であり、追従ローラ３０１とフィルム最上層との予期しない接触可能性も排除でき好適である。

【0040】

ただし、フィルムＦが長尺もので実太りが大きくなってくると、リンク機構がない場合回転中心３４１から軸３１１までの距離と回転中心３４１からセンサ３０２までの距離は一般的には異なるため、センサ３０２の後退距離と軸３１１の後退距離に差が出て、表面間隔のずれが大きくなってくる（図３）。

【0041】

フィルム巻取部１００では、このずれをリンク機構により補償し、より長尺ものでも安定的な巻取を実現する。図２ａから図２ｂへの移行でわかるように、三角ステー３０３が後退に伴って巻取ローラ２０１に向かって倒伏していき、間隔のずれが補償され、間隔のずれを長期にわたって許容範囲内に納めることができる。センサ３０２とフィルム最上層との間隔と、表面間隔との両方が、追従ローラ３０１が後退しても保たれるようにリンク機構がずれを補償する、と表現しても良い。

【0042】

なお、センサ３０２の位置、および／または、Ｐ３の位置、および／または、回転中心３４１の位置、および／または、回転中心３５１の位置は、巻取ローラ２０１の径、フィルムＦの長さ（実太りの予想径）、追従ローラ３０１の径、表面間隔の設定値、ずれの許容範囲に従って、真空チャンバ９０内で変更ないし調整可能とする。また、第１アーム３０４や第２アーム３０５は、長さの異なるものを複数用意するようにする。このようにすれば、汎用性の高い巻取機構を提供できる。

【0043】

以上説明したように、本発明によれば、長尺ものであっても従来より安定的なフィルム体の巻き取りを実現する巻取機構を提供することができる。
また、補償を実現するため、第１アーム３０４や第２アーム３０５は、クーリングローラ１０側すなわち鉛直下方に位置させることができ、事実上、真空チャンバ９０内の容積増を招来させない。また、機構自体が複雑でもなく、補償設計も容易なものとする。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、フィルムコンデンサに限定されず、省スペース性を要求されるフィルムの巻取全般に好適に適用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ フィルム蒸着装置
１０ クーリングローラ
１１ 軸
８０ フィルム送出部
９０ 真空チャンバ
１００ フィルム巻取部
２００ 巻取ローラ部
２０１ 巻取ローラ
２１１ 巻取軸
３００ 追従ローラ部
３０１ 追従ローラ
３１１ 軸
３０２ センサ
３０３ 三角ステー
３０４ 第１アーム
３４１ 回転中心
３０５ 第２アーム
３５１ 回転中心

【図1】

【図2】

【図3】