特許 7488626 窓箔自動交換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-14

(45)【発行日】2024-05-22

(54)【発明の名称】窓箔自動交換装置

(51)【国際特許分類】

   G21K 5/00 20060101AFI20240515BHJP

【ＦＩ】

G21K5/00 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024014313

(22)【出願日】2024-02-01

【審査請求日】2024-02-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】317003143

【氏名又は名称】株式会社特殊金属エクセル

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】附田 賢治

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５２－０８４３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０６７６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２８５４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２８５５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１８２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７３４５８６（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７８５２５４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｋ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被照射物に照射される電子線が通過する真空のチャンバ部と、前記チャンバ部の開口部を閉塞して前記チャンバ部の内部から外部に前記電子線を透過させる窓箔と、を備えた電子線照射装置において前記窓箔を交換するための装置であって、
前記窓箔を巻き取るとともに巻き出して前記窓箔を交換する窓箔交換機構と、
前記窓箔交換機構が前記窓箔を交換する際に前記チャンバ部の真空状態を維持するための真空維持機構と、を備え、
前記窓箔交換機構は、
前記窓箔を巻き取る巻取ロールと、
前記窓箔を巻き出す巻出ロールと、
前記巻取ロールと前記巻出ロールとの間で、前記電子線の透過方向における前記窓箔の位置を一定に保つレベリングロールと、
前記窓箔を透過して前記被照射物に照射される前記電子線の累積照射量に応じて、前記巻取ロールでの前記窓箔の巻取長さおよび前記巻出ロールでの前記窓箔の巻出長さを制御する窓箔交換制御部と、を有し、
前記真空維持機構は、
直列に配置された少なくとも一つの永久磁石と、
少なくとも一つの前記永久磁石の各々の磁極面に磁力で吸着された第１の磁性部材と、
隣り合う前記第１の磁性部材同士の間に介在する非磁性部材と、
前記電子線の透過方向における前記第１の磁性部材の一端部に磁性流体を供給する磁性流体サーバと、
前記窓箔を挟んで前記磁性流体とは反対側に配置され、前記窓箔と接触する第２の磁性部材と、を有することを特徴とする
窓箔自動交換装置。

【請求項2】

前記真空維持機構は、前記窓箔が交換される際、該窓箔を冷却する窓箔冷却部を有し、
窓箔交換制御部は、前記窓箔が交換される際、前記窓箔が前記窓箔冷却部によって所定温度まで冷却可能に、前記巻取ロールの前記窓箔の巻き取りおよび前記巻出ロールの前記窓箔の巻き出しを制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の窓箔自動交換装置。

【請求項3】

前記真空維持機構は、前記第２の磁性部材における前記窓箔との接触側とは反対側に配置され、前記窓箔および前記第２の磁性部材を介して磁力により前記磁性流体を引き付ける電磁石を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の窓箔自動交換装置。

【請求項4】

前記真空維持機構は、前記チャンバ部が真空状態とされる際の排気経路および前記チャンバ部が前記真空状態から大気開放される際のパージガスの充填経路に配置されるフィルタを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の窓箔自動交換装置。

【請求項5】

前記窓箔は、β型チタン合金からなり、
前記β型チタン合金は、チタン（Ｔｉ）にモリブデン（Ｍｏ）当量を１０［ｗｔ％］以上含有する合金であり、
前記Ｍｏ当量は、Ｍｏ＋０．６７×Ｖ＋０．４４×Ｗ＋０．２８×Ｎｂ＋０．２２×Ｔａ＋２．９×Ｆｅ＋１．６×Ｃｒ－１．０×Ａｌ［ｗｔ％］なる関係式で表される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の窓箔自動交換装置。

【請求項6】

前記窓箔交換制御部は、
前記電子線の前記累積照射量が所定の閾値を超えた場合、前記巻取ロールの前記窓箔の巻き取りおよび前記巻出ロール前記窓箔の巻き出しを制御する主制御部と、
前記巻出ロールにおける前記窓箔の累積巻出量を検出するロール監視部と、
前記ロール監視部によって検出された前記窓箔の累積巻出量に基づいて、前記巻出ロールに関する情報を報知する報知部と、を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の窓箔自動交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、窓箔自動交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子線照射装置は、電子を高真空中で高電圧により加速させた後、加速電子を大気中に取り出し、該加速電子が持つエネルギーを物質に与え、様々な反応を引き起こす（特許文献１および特許文献２参照）。このような電子線照射処理は、通常の化学反応で用いる熱エネルギーと比較してエネルギー利用率が高く、反応促進剤などの添加物が不要で、かつ低温で効果が得られるという特徴がある。また、電子線は、放射線の一種であるが電源のＯＮ／ＯＦＦで放射線の発生を制御できるなど、取り扱いが容易で安全性が高い。さらに、単位時間あたりの物質に与えるエネルギーは、同様の現象を起こすことができるガンマ線と比較すると桁違いに大きい。そのため、連続生産性が高く、特に滅菌および印刷の分野での工業的利用が積極的になされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－８３８６号公報

【文献】特許第７１５３７８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

連続生産性が高く積極的に工業利用がなされている電子線照射装置ではあるが、真空チャンバの窓箔は、電子線照射によりダメージを受け、ある照射量で新品に交換する必要がある。窓箔は、照射された電子を透過しつつ、真空チャンバの高真空を維持する役割を担う部材である。窓箔を交換する際には、真空チャンバを高真空の状態から大気圧に戻す必要がある。このため、窓箔の交換時には生産ラインを停止させなければならず、生産性の低下を招くという問題があった。

【0005】

本発明は、このような課題を解決するため、電子線照射装置において電子線が照射される真空チャンバの窓箔を自動的に交換することが可能な窓箔自動交換装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係る窓箔自動交換装置は、被照射物に照射される電子線が通過する真空のチャンバ部と、前記チャンバ部の開口部を閉塞して前記チャンバ部の内部から外部に前記電子線を透過させる窓箔と、を備えた電子線照射装置において前記窓箔を交換する。前記窓箔自動交換装置は、前記窓箔を巻き取るとともに巻き出して前記窓箔を交換する窓箔交換機構を備える。前記窓箔交換機構は、巻取ロールと、巻出ロールと、レベリングロールと、窓箔交換制御部と、を有する。前記巻取ロールは、前記窓箔を巻き取る。前記巻出ロールは、前記窓箔を巻き出す。前記レベリングロールは、前記巻取ロールと前記巻出ロールとの間で、前記電子線の透過方向における前記窓箔の位置を一定に保つ。前記窓箔交換制御部は、前記窓箔を透過して前記被照射物に照射される前記電子線の累積照射量に応じて、前記巻取ロールでの前記窓箔の巻取長さおよび前記巻出ロールでの前記窓箔の巻出長さを制御する。

【0007】

また、前記窓箔自動交換装置は、前記窓箔交換機構が前記窓箔を交換する際に前記チャンバ部の真空状態を維持するための真空維持機構を備える。前記真空維持機構は、少なくとも一つの永久磁石と、第１の磁性部材と、非磁性部材と、磁性流体サーバと、第２の磁性部材と、を有する。少なくとも一つの前記永久磁石は、直列に配置される。前記第１の磁性部材は、少なくとも一つの前記永久磁石の各々の磁極面に磁力で吸着される。前記非磁性部材は、隣り合う前記第１の磁性部材同士の間に介在する。前記磁性流体サーバは、前記電子線の透過方向における前記第１の磁性部材の一端部に磁性流体を供給する。前記第２の磁性部材は、前記窓箔を挟んで前記磁性流体とは反対側に配置され、前記窓箔と接触する。

【0008】

前記真空維持機構は、前記窓箔が交換される際、該窓箔を冷却する窓箔冷却部を有する。窓箔交換制御部は、前記窓箔が交換される際、前記窓箔が前記窓箔冷却部によって所定温度まで冷却可能に、前記巻取ロールの前記窓箔の巻き取りおよび前記巻出ロールの前記窓箔の巻き出しを制御する。
前記真空維持機構は、前記第２の磁性部材における前記窓箔との接触側とは反対側に配置され、前記窓箔および前記第２の磁性部材を介して磁力により前記磁性流体を引き付ける電磁石を有する。
前記真空維持機構は、前記チャンバ部が真空状態とされる際の排気経路および前記チャンバ部が前記真空状態から大気開放される際のパージガスの充填経路に配置されるフィルタを有する。

【0009】

前記窓箔は、β型チタン合金からなる。前記β型チタン合金は、チタン（Ｔｉ）にモリブデン（Ｍｏ）当量を１０［ｗｔ％］以上含有する合金である。前記Ｍｏ当量は、Ｍｏ＋０．６７×Ｖ＋０．４４×Ｗ＋０．２８×Ｎｂ＋０．２２×Ｔａ＋２．９×Ｆｅ＋１．６×Ｃｒ－１．０×Ａｌ［ｗｔ％］なる関係式で表される。

【0010】

前記窓箔交換制御部は、主制御部と、ロール監視部と、報知部と、を有する。前記電子線の前記累積照射量が所定の閾値を超えた場合、前記巻取ロールの前記窓箔の巻き取りおよび前記巻出ロール前記窓箔の巻き出しを制御する。前記ロール監視部は、前記巻出ロールにおける前記窓箔の累積巻出量を検出する。前記報知部は、前記ロール監視部によって検出された前記窓箔の累積巻出量に基づいて、前記巻出ロールに関する情報を報知する。

【発明の効果】

【0011】

本発明の窓箔自動交換装置によれば、電子線照射装置において電子線が照射される真空チャンバの窓箔を自動的に交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る窓箔自動交換装置を備えた電子線照射装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図2】本実施形態に係る窓箔自動交換装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図3】図２に示す窓箔自動交換装置の構成を矢印Ａ３の方向から概略的に示す平面図である。

【図4】本実施形態における窓箔交換処理に対応する窓箔交換制御部の概略的な構成を示すブロック図である。

【図5】本実施形態に係る窓箔自動交換装置の主制御部が実行する窓箔交換処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本発明に係る窓箔自動交換装置は、電子線照射装置において窓箔を交換するための装置である。電子線照射装置は、被照射物に電子線を照射して該被照射物の改質や滅菌などを図る装置であり、例えばグラビア印刷やペットボトルの滅菌などに用いられる。ただし、その用途はこれらに限定されるものではない。窓箔は、電子線が通過する真空チャンバの窓部（開口部）を閉塞して真空状態を維持しつつ、該真空チャンバの内部から外部に電子線を透過させるために用いられる（詳細は後述）。

【0014】

図１から図３には、本実施形態に係る窓箔自動交換装置の構成を概略的に示す。図１は、本実施形態に係る窓箔自動交換装置が電子線照射装置に固定された状態の一例を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る窓箔自動交換装置の構成例を示す断面図である。図３は、図２に示す窓箔自動交換装置の構成を矢印Ａ３の方向から示す平面図である。図３においては、便宜上、後述するハウジングを省略した状態を示す。図１から図３に示すように第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２、および第３の方向Ｄ３をそれぞれ定義する。これらの方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、互いに直交する方向である。本実施形態では一例として、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２は水平面を規定する。第３の方向Ｄ３は、鉛直線に沿った方向（上下方向）であり、図示例では矢印の向きが下向き（下方）、その逆向きが上向き（上方）である。ただし、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３で規定される方向および平面は、上記の例に限定されない。

【0015】

図１および図２に示すように、窓箔自動交換装置１は、電子線照射装置１０に備えられており、該電子線照射装置１０において使用済の窓箔３１を未使用の窓箔３２に交換するための装置である。例えば、窓箔自動交換装置１は、電子線照射装置１０が有する機能の一つとして該電子線照射装置１０に当初から備えられていてもよいし、電子線照射装置１０の追加機能（オプション）として後付けされるものであってもよい。

【0016】

したがって、窓箔自動交換装置１について説明する前に、電子線照射装置１０についてまず説明する。上述したように、窓箔自動交換装置１は電子線照射装置１０に後付け可能に構成されている。このため、電子線照射装置１０の基本的な構成は、従来から利用されている一般的な電子線照射装置と同様であって構わない。

【0017】

図１および図２に示すように、電子線照射装置１０は、主たる構成要素として、電子線発生部１２と、チャンバ部１４と、電子線照射窓部１６とを備えている。
電子線発生部１２は、例えば電子線を発生するフィラメント１２１、該フィラメント１２１に電力を供給する電源１２２などを有する。フィラメント１２１は、かかる電源１２２から供給された電力により加熱されて電子を放出する。

【0018】

チャンバ部１４は、例えば電子線発生部１２のフィラメント１２１で発生した電子線を真空空間で加速する加速管１４１、加速管１４１で加速された電子線を走査する走査管１４２などを有する。
加速管１４１は、管軸方向（以下、軸方向という）の一端に電子線発生部１２のフィラメント１２１が設けられ、他端に向けて並んだ複数の電極を有する。フィラメント１２１が設けられた加速管１４１の軸方向の一端は、気密に閉塞されている。図示例では、軸方向は第３の方向Ｄ３に沿った方向である。これらの電極が通電されることで、加速管１４１はフィラメント１２１から放出された電子を軸方向の他端に向けて加速させるような電界を生じさせる。

【0019】

走査管１４２は、加速管１４１の軸方向の他端に連続し、その連続箇所に走査コイル１４３を有している。走査コイル１４３が通電されることで、加速管１４１で加速された電子線が偏向する。加速管１４１と走査管１４２とが連通する内部空間は、フィラメント１２１から放出された電子が電子線となって通過する真空チャンバ１４０を構成する。電子線は、図１および図２に示す矢印Ａ１０で示す方向、例えば上下方向（第３の方向Ｄ３）の下方に真空チャンバ１４０を通過し、被照射物に照射される。

【0020】

電子線照射窓部１６は、チャンバ部１４の軸方向の端部、例えば走査管１４２における加速管１４１との連続箇所とは反対側の端部の開口部である。すなわち、電子線照射窓部１６は、チャンバ部１４の開口部である。電子線照射窓部１６の開口形状は特に限定されず、例えば円形、長円形、楕円形、正方形など任意の形状とすることが可能である。図示例では略矩形状、具体的には後述する窓箔３の移動方向に長手の略長方形状とされている。電子線照射窓部１６、端的にはチャンバ部１４は窓箔３で閉塞可能とされている。窓箔３は、チャンバ部１４を閉塞する一方で、該チャンバ部１４の内部から外部に電子線を透過させる。電子線発生部１２で発生させた電子線が被照射物に照射される際には、電子線照射窓部１６が窓箔３で閉塞されてチャンバ部１４の内部が真空状態とされる。チャンバ部１４は、例えば真空ポンプなどによって真空引きされて真空状態となる。

【0021】

次に、本実施形態に係る窓箔自動交換装置１について説明する。
図２および図３に示すように、窓箔自動交換装置１は、主たる構成要素として、窓箔交換機構２と、真空維持機構４とを備えている。これらの窓箔交換機構および真空維持機構４は、ハウジング６に取り付けられて、該ハウジング６を介して電子線照射装置１０に固定されている。ハウジング６は、電子線照射装置１０のチャンバ部１４と連通する開口部６１を有しており、シール部材、図示例ではＯリング５１を開口部６１のフランジ６１ａと電子線照射窓部１６の周縁との間に挟んで電子線照射装置１０に固定されている。これにより、ハウジング６と電子線照射窓部１６、端的には窓箔自動交換装置１と電子線照射装置１０は、チャンバ部１４の真空性を維持可能に気密に一体化されている。

【0022】

窓箔交換機構２は、窓箔３を巻き取るとともに巻き出して該窓箔３を交換するための機構である。本実施形態において、窓箔３は、全長が幅に対して十分に大きく、厚さが数μ程度の極めて薄い金属箔である。図示例では、全長は第１の方向Ｄ１における寸法であり、幅は第２の方向Ｄ２における寸法であり、厚さは第３の方向Ｄ３における寸法である。

【0023】

窓箔３は、チャンバ部１４を閉塞する一方で、該チャンバ部１４の内部から外部に電子線を透過させることが可能であれば、任意の素材で形成できる。本実施形態では一例として、窓箔３の素材にはβ型チタン合金が用いられている。したがって、窓箔３は非磁性となり、磁力では吸着されない。β型チタン合金は、例えばチタン（Ｔｉ）にモリブデン（Ｍｏ）当量を１０［ｗｔ％］以上含有する合金である。Ｍｏ当量は、次のような関係式（１）で表される。
Ｍｏ当量＝Ｍｏ＋０．６７×Ｖ＋０．４４×Ｗ＋０．２８×Ｎｂ＋０．２２×Ｔａ＋２．９×Ｆｅ＋１．６×Ｃｒ－１．０×Ａｌ［ｗｔ％］ …（１）
関係式（１）において、Ｖはバナジウム、Ｗはタングステン、Ｎｂはニオブ、Ｔａはタンタル、Ｆｅは鉄、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウムをそれぞれ示す。

【0024】

窓箔交換機構２は、主たる要素として、巻取ロール２１と、巻出ロール２２と、レベリングロール２３と、窓箔交換制御部２４とを備えている。
巻取ロール２１は、使用済の窓箔３１を巻き取る巻取軸２１１と、該巻取軸２１１に巻き取られてロール状をなす使用済の窓箔３１とを有する。以下の説明では便宜上、ロール状に巻かれた使用済の窓箔３１も巻取ロール２１と称する。使用済の窓箔３１は、窓箔３を透過する所定強度の電子線が所定時間に亘って透過された窓箔３である。本実施形態では、電子線照射窓部１６を閉塞する領域単位で窓箔３が使用済となる。巻取軸２１１は、所定の駆動装置で駆動されて、後述する巻出軸２２１と同期して回転する。例えば、巻取軸２１１は、巻出軸２２１と同一方向に略同一速度で回転する。図示例では、巻取軸２１１は第２の方向Ｄ２に伸びている。

【0025】

上述したとおり、窓箔３は長尺に連続した金属箔である。したがって、窓箔３は、交換時の移動方向において、電子線照射窓部１６よりも奥側に移動した部分が使用済の部分となる。電子線照射窓部１６を閉塞する窓箔３の部分、つまり照射された電子線が透過する窓箔３の部分は、使用中の部分に相当する。以下の説明では、かかる使用中の部分も含めて使用済の窓箔３１という。窓箔３のこれ以外の部分、つまり交換時の移動方向において電子線照射窓部１６よりも手前側に位置する部分は、まだ電子線が透過されていない部分であり、以下の説明では該部分を未使用の窓箔３２という。

【0026】

所定長さの使用済の窓箔３１が巻取軸２１１に巻き取られると、該使用済の窓箔３１は巻取軸２１１から取り外される。これにより、使用済の窓箔３１が巻取軸２１１に再び巻き取られる。巻取ロール２１は、巻取軸２１１に挿入されて該巻取軸２１１とともに回転する筒状の巻取芯を有していてもよい。この場合、使用済の窓箔３１は、巻取芯に巻き取られる。所定長さの使用済の窓箔３１が巻取芯に巻き取られると、該使用済の窓箔３１は巻取芯とともに巻取軸２１１から取り外される。

【0027】

巻出ロール２２は、未使用の窓箔３２を巻き出す巻出軸２２１と、該巻出軸２２１に巻かれてロール状をなす未使用の窓箔３２とを有する。以下の説明では便宜上、ロール状に巻かれた未使用の窓箔３２も巻出ロール２２と称する。未使用の窓箔３２は、電子線が透過されていない状態（初期状態）の窓箔３である。本実施形態では、電子線照射窓部１６を閉塞する領域単位で巻出ロール２２から巻き出された未使用の窓箔３２が使用される。巻出軸２２１は、所定の駆動装置で駆動されて、巻取軸２１１と同期して回転する。例えば、巻出軸２２１は、巻取軸２１１と同一方向に略同一速度で回転する。図示例では、巻出軸２２１は巻取軸２１１と平行に第２の方向Ｄ２に伸びている。これらの回転軸のうち、例えば巻取軸２１１が巻出軸２２１に対する主動軸（駆動軸）、該巻出軸２２１が従動軸であってもよい。

【0028】

所定長さの未使用の窓箔３２が巻出軸２２１から巻き出されると、新たな巻出ロール２２がセットされる。例えば、未使用の窓箔３２が巻出軸２２１にロール状に巻き付けられる。巻出ロール２２は、巻出軸２２１に挿入されて該巻出軸２２１とともに回転する筒状の巻出芯を有していてもよい。この場合、未使用の窓箔３２は、巻出芯に巻かれる。所定長さの未使用の窓箔３２が巻出芯から巻き出されると、該巻出芯が巻出軸２２１から取り外され、別の巻出芯に巻かれた新たな未使用の窓箔３２が巻出軸２２１にセットされる。

【0029】

レベリングロール２３は、巻取ロール２１で巻き取られる窓箔３の巻取開始位置と巻出ロール２２から巻き出される窓箔３の巻出開始位置を、所定の基準面からの垂直距離が一致するように調整する。換言すれば、レベリングロール２３は、巻取ロール２１と巻出ロール２２との間で、電子線の透過方向（図示例では第３の方向Ｄ３）における窓箔３の位置を一定に保つ。電子線は、図２に示す矢印Ａ１で示す方向（上下方向（第３の方向Ｄ３）の下方）に窓箔３を透過し、被照射物に照射される。本実施形態では一例として、基準面を電子線照射装置１０の据付面、具体的には第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２で規定される平面である水平面としている。すなわち、レベリングロール２３は、第３の方向Ｄ３である上下方向の窓箔３の巻取開始位置と巻出開始位置とを一致させる。その結果、窓箔３は、上下方向の高さが一定に保たれた状態で、つまり水平状態を保ったまま巻取ロール２１と巻出ロール２２との間を移動する。

【0030】

レベリングロール２３は、巻取ロール２１と巻出ロール２２との間で移動する窓箔３に合わせて回転する。図示例では、レベリングロール２３は、回転軸２３１と、該回転軸２３１の周りを覆うカバー２３２を有している。回転軸２３１は巻取軸２１１および巻出軸２２１と平行に第２の方向Ｄ２に伸びている。カバー２３２は、例えば樹脂材などにより形成され、窓箔３と接触しながら回転軸２３１とともに回転する。本実施形態では一例として、回転軸２３１は、駆動軸（主動軸）ではなく、巻取軸２１１や巻出軸２２１の回転に伴って回転する従動軸である。ただし、回転軸２３１は、駆動軸であってもよい。なお、レベリングロール２３は、回転しない静止軸と、該静止軸の周りで回転する回転カバーにより構成されていてもよい。

【0031】

レベリングロール２３は、一対をなし、該一対のレベリングロール２３ａ，２３ｂが窓箔３の移動方向において巻取ロール２１と巻出ロール２２との間に配置されている。これらのレベリングロール２３ａ，２３ｂのうち、一方のレベリングロール２３ａは巻取ロール２１の近傍に配置され、他方のレベリングロール２３ｂは巻出ロール２２の近傍に配置されている。レベリングロール２３ａは、主として巻取ロール２１で巻き取られる使用済の窓箔３１の巻取開始位置の上下方向の高さを調整する。レベリングロール２３ｂは、主として巻出ロール２２から巻き出される未使用の窓箔３２の巻出開始位置の上下方向の高さを調整する。

【0032】

窓箔交換制御部２４は、窓箔３を透過して被照射物に照射される電子線の累積照射量に応じて、使用済の窓箔３１を未使用の窓箔３２に交換するための処理（以下、窓箔交換処理という）を実行する。窓箔交換処理においては、巻取ロール２１の巻取軸２１１および巻出ロール２２の巻出軸２２１を所定の回転速度で回転させ、使用済の窓箔３１を巻き取るとともに未使用の窓箔３２を巻き出し、これらの交換を行う。換言すれば、窓箔交換処理において、窓箔交換制御部２４は、窓箔３を透過して被照射物に照射される電子線の累積照射量に応じて、巻取ロール２１での窓箔３の巻取長さおよび巻出ロール２２での窓箔３の巻出長さを制御する。

【0033】

図４に示すように、窓箔交換制御部２４は、窓箔交換処理を実行するべく、例えば主制御部２４１、ロール監視部２４２、報知部２４３を有している。図４は、窓箔交換処理に対応する窓箔交換制御部２４の概略的な構成を示すブロック図である。

【0034】

主制御部２４１は、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置（不揮発メモリ）、入出力回路、タイマ、表示器などを含み、所定の演算処理を実行する。例えば、主制御部２４１は、各種データを入出力回路により読み込み、記憶装置からメモリに読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算処理し、処理結果に基づいて巻取ロール２１の巻取軸２１１および巻出ロール２２の巻出軸２２１などの動作制御を行う。

【0035】

窓箔交換処理は、プログラム（窓箔交換処理プログラム）としてコード化される。かかるプログラムは、例えば主制御部２４１の記憶装置に格納され、電子線照射装置１０の起動時にメモリに読み出されてＣＰＵで実行される。

【0036】

窓箔交換処理において、主制御部２４１は、窓箔３を透過して被照射物に照射される電子線の累積照射量に応じて、巻取ロール２１と巻出ロール２２との間で窓箔３の移動量を制御する。具体的には、主制御部２４１は、電子線の累積照射量に応じて、巻取ロール２１での使用済の窓箔３１の巻取長さを制御するとともに、巻出ロール２２での未使用の窓箔３２の巻出長さを制御する。その際、主制御部２４１は、巻取軸２１１を回転させ、使用済の窓箔３１を所定長さだけ巻取軸２１１に巻き取らせるとともに、巻出軸２２１を回転させ、未使用の窓箔３２を所定長さだけ巻出軸２２１から巻き出させる。

【0037】

所定長さは、例えば窓箔３の移動方向における電子線照射窓部１６の距離、換言すれば電子線照射窓部１６の開口長さである。図示例では、第１の方向Ｄ１が窓箔３の移動方向に相当する。電子線の累積照射量は、例えば窓箔３を透過して照射される電子線の強度と照射時間によって算出された値である。したがって、例えば電子線の累積照射量が所定の閾値（以下、交換基準値という）と比較され、累積照射量が交換基準値を超えた場合、使用済の窓箔３１が巻取ロール２１と巻出ロール２２との間で所定長さだけ移動され、未使用の窓箔３２に交換される。交換基準値は、窓箔３が寿命となる前に該窓箔３を交換可能となるように、例えば窓箔３に対して許容される累積照射量の最大値の８０％から９０％程度に設定される。交換基準値は、例えば主制御部２４１の記憶装置（不揮発メモリ）に書き込まれ、後述する窓箔交換処理において電子線の累積照射量の判断時、つまり窓箔３の交換要否の判断時にパラメータとして読み出される。

【0038】

ロール監視部２４２は、巻出ロール２２を監視する累積巻出量検出部２４２ａを有する。
累積巻出量検出部２４２ａは、巻出ロール２２における未使用の窓箔３２の累積巻出量を検出する。累積巻出量は、未使用の窓箔３２を巻き出していない状態から巻出軸２２１が巻き出した該窓箔３２の量である。累積巻出量検出部２４２ａは、例えば巻出ロール２２の巻出軸２２１の回転数を検出するセンサ、巻出軸２２１から巻き出された未使用の窓箔３２の長さを検出するセンサ、巻出軸２２１に巻かれた未使用の窓箔３２の残厚（径方向の寸法）を検出するセンサ、巻出ロール２２の重量を検出するセンサなどである。累積巻出量検出部２４２ａは、例えば主制御部２４１によって動作制御され、検出結果の情報を有線もしくは無線を介して主制御部２４１に適宜付与する。

【0039】

なお、ロール監視部２４２は、累積巻出量検出部２４２ａに加えてもしくは代えて、巻取ロール２１を監視する累積巻取量検出部を有していてもよい。
累積巻取量検出部は、巻取ロール２１における使用済の窓箔３１の累積巻取量を検出する。累積巻取量は、使用済の窓箔３１が巻き付けられていない状態から巻取軸２１１が巻き取った該窓箔３１の量である。累積巻取量検出部は、例えば巻取ロール２１の巻取軸２１１の回転数を検出するセンサ、巻取軸２１１に巻き取られた使用済の窓箔３１の巻取長さや巻取厚さ（径方向の寸法）を検出するセンサ、巻取ロール２１の重量を検出するセンサなどである。

【0040】

報知部２４３は、ロール監視部２４２による巻出ロール２２の監視結果に基づいて、所定の情報を報知する。所定の情報は、巻出ロール２２に関する情報であり、例えば巻出ロール２２の交換を促す情報である。報知部２４３は、例えばメッセージを表示する表示器（ディスプレイ）、警告音を鳴動させるスピーカ、所定の信号を発光させる警告灯、あるいはこれらを任意に組み合わせた報知装置などである。報知部２４３は、例えば主制御部２４１によって動作制御され、所定の情報を適宜報知する。なお、ロール監視部２４２が累積巻取量検出部を有する場合、報知部２４３は、巻出ロール２２に関する情報に加えてもしくは代えて、巻取ロール２１に関する情報、例えば巻取ロール２１の交換を促す情報を報知してもよい。

【0041】

これらのロール監視部２４２および報知部２４３については、以下に説明する主制御部２４１が実行する窓箔交換処理の中で改めて説明する。図５は、主制御部２４１が実行する窓箔交換処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0042】

図５に示すように、窓箔交換処理にあたって、主制御部２４１は、被照射物に対する電子線の累積照射量、換言すれば現在使用中の窓箔３（使用済の窓箔３１）を透過する電子線の累積量を取得する（Ｓ１０１）。例えば、主制御部２４１は、被照射物に対する電子線の照射量を検出し、例えば該電子線の強度と照射時間によって電子線の照射量を算出し、その値を累積して主制御部２４１のメモリなどに保持する。被照射物に対する電子線の照射量は、例えば電子線照射装置１０の電子線発生部１２から主制御部２４１に付与され、主制御部２４１は、付与された電子線照射量に基づいて電子線の累積照射量を算出する。主制御部２４１は、電子線発生部１２と所定の制御信号やデータ信号を有線もしくは無線を介して送受信する。

【0043】

電子線の累積照射量を取得すると、主制御部２４１は、メモリに保持した電子線の累積照射量を交換基準値と比較する。主制御部２４１は、例えば電子線の累積照射量が交換基準値を超えているか否かを判定する（Ｓ１０２）。電子線の累積照射量が交換基準値を超えていない場合（Ｓ１０２においてＮｏ）、つまり交換基準値未満である場合、主制御部２４１は、かかる判定を繰り返す。かかる判定を繰り返す際の待機時間（インターバル）は、任意に設定可能である。例えば、主制御部２４１は、待機時間を実質的に０（ゼロ）として累積照射量の判定を常に繰り返してもよいし、所定の待機時間（インターバル）が経過した後、累積照射量を再判定してもよい。

【0044】

これに対し、電子線の累積照射量が交換基準値を超えた場合（Ｓ１０２においてＹｅｓ）、主制御部２４１は、巻出ロール２２の交換要否を判定する。すなわち、主制御部２４１は、巻出ロール２２において未使用の窓箔３２の巻き出しが可能か否かを判定する。なお、ロール監視部２４２が累積巻取量検出部を有する場合、主制御部２４１は、巻出ロール２２の交換要否の判定に代えてもしくは加えて巻取ロール２１の交換要否を判定してもよい。巻取ロール２１の交換要否を判定は、巻取ロール２１において使用済の窓箔３１の巻き取りが可能か否かの判定である。

【0045】

主制御部２４１は、巻出軸２２１からの未使用の窓箔３２の累積巻出量を取得する（Ｓ１０３）。未使用の窓箔３２の累積巻出量は、上述したようにロール監視部２４２の累積巻出量検出部２４２ａによって検出されている。

【0046】

主制御部２４１は、取得した累積巻出量に基づいて、巻出ロール２２の交換要否を判定する。巻出ロール２２の交換要否の判定にあたって、主制御部２４１は、未使用の窓箔３２の累積巻出量を所定の閾値（以下、巻出上限値という）と比較する。主制御部２４１は、例えば未使用の窓箔３２の累積巻出量が巻出上限値を超えているか否かを判定する（Ｓ１０４）。巻出上限値は、例えば主制御部２４１の記憶装置（不揮発メモリ）に書き込まれ、累積巻出量の判断時、つまり巻出ロール２２の交換要否の判断時にパラメータとして読み出される。

【0047】

累積巻出量が巻出上限値を超えていない場合、つまり累積巻出量が巻出上限値以下である場合（Ｓ１０４においてＮｏ）、主制御部２４１は、窓箔３の交換を行う（Ｓ１０５）。この場合、巻取ロール２１での使用済の窓箔３１の巻き取りおよび巻出ロール２２での未使用の窓箔３２の巻き出しがいずれも可能であるため、窓箔３の交換が自動で行われる。その際、主制御部２４１は、巻取ロール２１の巻取軸２１１を回転させて所定長さだけ使用済の窓箔３１を巻き取らせるとともに、巻出ロール２２の巻出軸２２１を回転させて所定長さだけ未使用の窓箔３２を巻き出させる。これにより、使用済の窓箔３１が未使用の窓箔３２に交換される。所定長さの使用済の窓箔３１が巻き取られ、所定長さの未使用の窓箔３２が巻き出されて窓箔３が交換されると、主制御部２４１は、巻取軸２１１および巻出軸２２１を停止させる。

【0048】

窓箔３が交換されると、主制御部２４１は、電子線の累積照射量を初期値（例えば０（ゼロ））にリセットする（Ｓ１０６）。例えば、主制御部２４１は、メモリなどに保持した電子線の累積照射量を０に上書きする。

【0049】

そして、主制御部２４１は、Ｓ１０５での交換後に使用される窓箔３（未使用の窓箔３２）を透過して被照射物に照射される電子線の照射量の累積照射量の取得を開始する（Ｓ１０１）。すなわち、Ｓ１０５での交換後に使用される窓箔３に対する窓箔交換処理が新たに開始される。

【0050】

一方、累積巻出量が巻出上限値を超えている場合（Ｓ１０４においてＹｅｓ）、主制御部２４１は、巻出ロール２２の交換を促す情報を発する（Ｓ１０７）。この場合、主制御部２４１は、報知部２４３を動作させ、巻出ロール２２の交換を促すべく、例えば表示器（ディスプレイ）に対するメッセージの表示、スピーカに対する音声の出力、警告灯に対する光の点灯などを行う。これにより、巻出ロール２２の迅速な交換が可能となる。なお、累積巻出量が巻出上限値を超える前に、任意の回数で巻出ロール２２の交換についての注意喚起や警告などを発するようにしてもよい。これにより、巻出ロール２２の交換を要するまでに補充用や交換用の巻出ロール２２を準備するなどの対応を取ることが可能となる。

【0051】

巻出ロール２２の交換時には、巻取ロール２１も併せて交換される。これらを同時に交換するのは、各々のロール交換に加えて、所定の調整作業が必要となるためである。例えば、交換後の巻出ロール２２の未使用の窓箔３２の先端部を、後述する磁性流体４０によるシール箇所の直下から交換後の巻取ロール２１まで導いて噛み込み固定し、窓箔３に適切な張力（テンション）をかけてレベリング調整などを行う必要がある。これらの作業は、真空状態のチャンバ部１４を大気圧（常圧）に戻して（大気開放して）行われる。予備の巻取ロール２１および巻出ロール２２を常備しておくことで、ロール交換および調整作業を迅速に行うことができる。

【0052】

巻出ロール２２の交換を促す情報を発すると、主制御部２４１は、窓箔自動交換装置１の運転停止条件を判定する（Ｓ１０８）。運転停止条件は、窓箔自動交換装置１を運転停止させるか否かの判定条件である。窓箔自動交換装置１は、電子線照射装置１０の運転開始（起動）時に運転開始され、電子線照射装置１０の運転停止（終了）時に運転停止される。したがって、運転停止条件は、例えば主制御部２４１が電子線照射装置１０の運転停止を示す信号を受信したか否かなどに応じて判定される。運転停止を示す信号は、例えば電子線照射装置１０の操作パネルやリモコンなどからユーザ等が運転停止を選択することで発信される。

【0053】

運転停止条件が成立しない場合（Ｓ１０８においてＮｏ）、主制御部２４１は、運転停止を促す情報（以下、運転停止準備情報という）を発する（Ｓ１０９）。この場合、巻取ロール２１および巻出ロール２２の交換および所定の調整作業を要するため、窓箔自動交換装置１および電子線照射装置１０を運転停止させる必要がある。したがって、主制御部２４１は、運転停止条件が成立するまで運転停止準備情報を報知する。運転停止準備情報は、例えば窓箔自動交換装置１や電子線照射装置１０の操作パネルやリモコンなどからユーザ等が運転停止を選択するように促すための情報である。運転停止準備情報の報知にあたって、主制御部２４１は、報知部２４３を動作させ、窓箔自動交換装置１および電子線照射装置１０の運転停止を促すべく、例えば表示器（ディスプレイ）に対するメッセージの表示、スピーカに対する音声の出力、警告灯に対する光の点灯などを行う。かかる報知は、例えば所定の待機時間（インターバル）が経過した後、繰り返し行われてもよい。

【0054】

運転停止準備情報を報知すると、主制御部２４１は、窓箔自動交換装置１の運転停止条件を再び判定する（Ｓ１０８）。すなわち、主制御部２４１は、運転停止条件が成立するまで該条件を繰り返し判定する。かかる判定を繰り返す際の待機時間（インターバル）は、任意に設定可能である。例えば、主制御部２４１は、待機時間を実質的に０（ゼロ）として運転停止条件の判定を常に繰り返してもよいし、所定の待機時間（インターバル）が経過した後、運転停止条件を再判定してもよい。

【0055】

運転停止条件が成立する場合（Ｓ１０８においてＹｅｓ）、主制御部２４１は、巻出ロール２２の累積巻出量をリセットする（Ｓ１１０）。例えば、主制御部２４１は、累積巻出量検出部２４２ａが検出した未使用の窓箔３２の累積巻出量を、累積巻出量検出部２４２ａに０に上書きさせる。なお、ロール監視部２４２が累積巻取量検出部を有する場合、主制御部２４１は、巻出ロール２２の累積巻出量のリセットに代えてもしくは加えて巻取ロール２１の累積巻取量をリセットする。例えば、主制御部２４１は、累積巻取量検出部が検出した使用済の窓箔３１の累積巻取量を、累積巻取量検出部に０に上書きさせる。

【0056】

そして、主制御部２４１は、窓箔自動交換装置１の運転を停止する（Ｓ１１１）。その際、例えば電子線照射装置１０に電子線発生部１２から被照射物に対する電子線の照射が停止するとともに、該被照射物の生産ラインも停止する。換言すれば、主制御部２４１は、電子線照射装置１０および窓箔自動交換装置１が運転されている間、一連の窓箔交換処理を繰り返し、電子線照射装置１０および窓箔自動交換装置１の運転が停止されると、一連の窓箔交換処理を終了する。これにより、巻取ロール２１および巻出ロール２２の交換が可能となる。巻取ロール２１および巻出ロール２２の交換は、人手によるものであってもよいし、自動によるものであっても構わない。

【0057】

このような窓箔交換処理は、チャンバ部１４の真空状態が維持されたまま実行される。
真空維持機構４は、窓箔交換機構２が窓箔３を交換する際に電子線照射装置１０のチャンバ部１４の真空状態を維持するための機構である。換言すれば、上述した窓箔交換処理が実行されている間は、真空維持機構４によってチャンバ部１４の真空状態が維持される。真空維持機構４としては、任意の機構を適用可能であるが、本実施形態では一例として、磁性流体を用いたシール機構（磁性流体シール機構）を適用する。上述したように、本実施形態では、使用済の窓箔３１が未使用の窓箔３２に交換される際、巻取ロール２１と巻出ロール２２との間で窓箔３が一方向へ連続的に、つまり直線的に移動する。すなわち、本実施形態では、このように直線的に移動する窓箔３が大気側との境界となっているチャンバ部１４において、該チャンバ部１４の真空状態を維持する機構として磁性流体シール機構が適用されている。

【0058】

図２および図３に示すように、真空維持機構４は、主たる要素として、永久磁石４１と、第１の磁性部材（以下、ポールピースという）４２と、非磁性部材４３と、フィルタ４４と、磁性流体サーバ４５と、第２の磁性部材（以下、下敷きという）４６と、電磁石４７と、窓箔冷却部４８とを備えている。本実施形態では一例として、真空維持機構４のうち、永久磁石４１、ポールピース４２、非磁性部材４３、フィルタ４４、および磁性流体サーバ４５がモジュール化され、該モジュールが取付盤４９に溶接などにより固定されている。取付盤４９は、シール部材、図示例ではＯリング５２をハウジング６との間に挟んで該ハウジング６に固定されている。これにより、取付盤４９とハウジング６は、気密に、端的には電子線照射装置１０のチャンバ部１４の真空性を維持可能に一体化されている。

【0059】

永久磁石４１は、例えば鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、およびサマリウム（Ｓｍ）などを原料の一部もしくは全部に含んで構成されている。永久磁石４１は、電子線照射装置１０の電子線照射窓部１６の外周を取り囲むような環状をなしている。図示例では、五個の永久磁石４１が電子線照射窓部１６の開口中心と同心に間隔をあけて、放射線方向に直列となるように配置されている。電子線照射窓部１６の開口の中心は、略長方形の対角線の交点であり、例えば開口形状が円形および長円形であれば円の中心、楕円であれば長軸と短軸の交点、正方形であれば長方形と同様に対角線の交点である。

【0060】

このように五個の永久磁石４１が電子線照射窓部１６の開口中心と同心に配置されることで、電子線照射装置１０の電子線照射窓部１６を境にして窓箔３の移動方向（図示例では第１の方向Ｄ１）の両側には、永久磁石４１が五個、間にポールピース４２、非磁性部材４３、ポールピース４２を挟んで並んだ状態となる。すなわち、これらの永久磁石４１は、窓箔３の移動方向に各々の磁極面が並ぶように配置されている。電子線照射窓部１６を境にした一方側は、使用済の窓箔３１が巻き取られる側であり、他方側は未使用の窓箔３２が巻き出される側である。以下、窓箔３の移動方向において電子線照射窓部１６を境にした一方側を巻取側、他方側を巻出側という。配置される永久磁石４１の数は、図示例のような五個には限定されず、後述する磁性流体４０によるシール箇所の必要数、つまり求められるシール性に応じて任意に設定される。

【0061】

ポールピース４２は、任意の磁性材で構成され、永久磁石４１と同様に、電子線照射装置１０の電子線照射窓部１６の外周を取り囲むような環状をなしている。ポールピース４２は、永久磁石４１の各々の磁極面に磁力で吸着されている。換言すれば、ポールピース４２は、永久磁石４１の各々に対して一対をなして配置されている。本実施形態において、ポールピース４２は、窓箔３における電子線の透過方向の前方（上下方向（第３の方向Ｄ３）の下方）に永久磁石４１よりも突出している。

【0062】

図示例では、五個の永久磁石４１の各々の磁極面にポールピース４２がそれぞれ吸着されている。すなわち、二個で一組をなし、全部で十個のポールピース４２が電子線照射窓部１６の外周を取り囲むように配置されている。窓箔３の移動方向（図示例では第１の方向Ｄ１）においては、巻取側の五個の永久磁石４１の各々の磁極面にそれぞれ吸着された十個のポールピース４２が配置され、巻出側の五個の永久磁石４１の各々の磁極面にそれぞれ吸着された十個のポールピース４２が配置されている。

【0063】

非磁性部材４３は、任意の非磁性材で構成され、隣り合うポールピース４２の間に介在する。これにより、非磁性部材４３を挟んで隣り合うポールピース４２の各々には、それぞれ異なる永久磁石４１の磁力が作用される。非磁性部材４３は、隣り合うポールピース４２の間で、これらのポールピース４２と同心の環状をなしている。図示例では、五組のポールピース４２の隣り合う組同士の間にそれぞれ一個ずつ、全部で四個の非磁性部材４３が配置されている。一組のポールピース４２は、一つの永久磁石４１の各々の磁極面に対をなして吸着された二個のポールピース４２である。

【0064】

フィルタ４４は、例えば通気性セラミックで構成され、電子線照射装置１０のチャンバ部１４が真空引きされる際に後述する磁性流体４０によるシール性の低下を抑止する。例えば、チャンバ部１４に対する真空引き開始時に空気が粘性流動して対流すると、その程度によっては磁性流体４０が破壊され、該磁性流体４０によるシール性が低下する場合がある。このため、本実施形態においては、チャンバ部１４が真空引きされる際、フィルタ４４を通してのみ排気（真空引き）がなされる。また、真空状態のチャンバ部１４を大気圧（常圧）に戻す（大気開放する）際、フィルタ４４を通してのみパージガスの充填がなされる。したがって、フィルタ４４は、チャンバ部１４が真空状態とされる際の排気経路およびチャンバ部１４が真空状態から大気開放される際のパージガスの充填経路に配置される。

【0065】

フィルタ４４は、電子線照射装置１０の電子線照射窓部１６の外周を取り囲むような環状をなし、後述する磁性流体４０によるシール範囲よりも電子線照射窓部１６に対して内側に配置されている。図示例では、五組のポールピース４２のうち、電子線照射窓部１６に対して内側に配置された一組のポールピース（以下、最内ポールピースペアという）４２ａにフィルタ４４が配置されている。例えば、最内ポールピースペア４２ａの各々には、貫通孔４２１が設けられており、該貫通孔４２１にフィルタ４４が挿入される。フィルタ４４と貫通孔４２１との間には、チャンバ部１４の真空状態が維持されるように気密性を持ったシール部材を介在される。貫通孔４２１は、チャンバ部１４が真空状態とされる際の排気経路およびチャンバ部１４が真空状態から大気開放される際のパージガスの充填経路である。

【0066】

磁性流体サーバ４５は、補充用の磁性流体４０を貯留し、ポールピース４２の一端部に吸着された磁性流体４０が消耗されると、磁性流体４０を自動的に補給する。すなわち、磁性流体サーバ４５は、ポールピース４２の一端部に磁性流体４０を供給する。

【0067】

磁性流体４０は、磁力によって引き寄せられて気体の漏れを防ぐ液状やゾル状のシール材であり、例えば水や油などをベース液とする磁性を有する液体やゾルである。磁性流体４０は、ポールピース４２の一端部に永久磁石４１の磁力で吸着されている。ポールピース４２の一端部は、窓箔３における電子線の透過方向の前端（上下方向（第３の方向Ｄ３）の下端）である。したがって、磁性流体４０は、電子線照射装置１０の電子線照射窓部１６の外周を取り囲むように環状に連続する。

【0068】

図示例では、十個のポールピース４２の各々の一端部に吸着された磁性流体４０が電子線照射窓部１６の外周を取り囲むように配置されている。窓箔３の移動方向（図示例では第１の方向Ｄ１）においては、巻取側の十個のポールピース４２の一端部にそれぞれ吸着された磁性流体４０が配置され、巻出側の十個のポールピース４２の一端部にそれぞれ吸着された磁性流体４０が配置されている。

【0069】

これらの磁性流体４０は、電子線照射窓部１６の外周で窓箔３と気密に接触する。すなわち、これらの磁性流体４０が窓箔３と接触する箇所が各々の磁性流体４０によるシール箇所となる。図示例では、巻取側の十箇所で磁性流体４０が窓箔３と接触し、巻出側の十箇所で磁性流体４０が窓箔３と接触している。したがって、巻取側の十箇所で電子線照射装置１０のチャンバ部１４がシールされ、巻出側の十箇所で該チャンバ部１４がシールされている。図２には、これら十箇所のシール箇所をまとめてシール領域４０ａとして模式的に示す。シール箇所の数、つまり磁性流体４０と窓箔３との接触箇所の数は、チャンバ部１４に要求される真空度に応じて任意に設定される。すなわち、かかる真空度に応じた数の永久磁石４１およびポールピース４２が配置され、該ポールピース４２の一端部に磁性流体４０が吸着されていればよい。

【0070】

磁性流体サーバ４５からの磁性流体４０の補給方法は、特に限定されない。本実施形態では一例として、磁性流体サーバ４５は、毛細管現象により磁性流体４０を補給する。ただし、磁性流体サーバ４５は、ポンプ装置や噴出装置などを用いて磁性流体４０を補給してもよい。

【0071】

図示例では、電子線照射窓部１６の外周を取り囲むように配置された十個のポールピース４２の各々の一端部に吸着された磁性流体４０に対し、磁性流体サーバ４５から磁性流体４０が補給される。具体的には、磁性流体サーバ４５は、磁性流体４０が消耗したポールピース４２の一端部に対し、磁性流体サーバ４５から磁性流体４０が適宜補給される。したがって、電子線照射窓部１６の外周を取り囲む各々の磁性流体４０によるシール箇所のシール性が常に適正に保たれる。これにより、電子線照射装置１０のチャンバ部１４を所望の真空状態に維持可能となる。

【0072】

下敷き４６は、任意の磁性材で構成され、電子線照射装置１０の電子線照射窓部１６との間に窓箔３を介在させた状態で、該電子線照射窓部１６の外周を取り囲むような環状をなしている。下敷き４６は、窓箔３を挟んで磁性流体４０とは反対側に配置されている。これにより、下敷き４６は、窓箔３を挟んで磁性流体４０と永久磁石４１の磁力で引き合う。磁性流体４０と下敷き４６とが引き合うことで、両者がシール箇所において窓箔３とそれぞれ密着する。窓箔３の磁性流体４０側は、電子線照射装置１０のチャンバ部１４と連通する真空側であり、下敷き４６は窓箔３の大気側に位置する。

【0073】

このとき、磁性流体４０は、窓箔３における電子線の透過方向の後方の面３ａと密着する。一方、下敷き４６は、窓箔３における電子線の透過方向の前方の面３ｂと密着する。図示例において、窓箔３の面３ａは上下方向（第３の方向Ｄ３）の上面であり、面３ｂは下面である。下敷き４６は、上面（窓箔３における電子線の透過方向の後方の面）４６ａが窓箔３の下面である面３ｂと密着する。

【0074】

電磁石４７は、下敷き４６における窓箔３との接触側とは反対側に配置され、窓箔３および磁性材である下敷き４６を介して磁力により磁性流体４０を引き付ける。図示例では、下敷き４６の下面（窓箔３における電子線の透過方向の前方の面）４６ｂ側に電磁石４７が配置されている。電磁石４７は、下敷き４６の下面４６ｂの略全体に亘る磁極面（磁場）を有する環状をなしている。これにより、電磁石４７は、下敷き４６の下面４６ｂの略全体に対して磁力を作用させる。

【0075】

ここで、例えば窓箔３の材質や表面性状などによっては、窓箔３と磁性流体４０との摩擦が大きくなり、巻取ロール２１と巻出ロール２２との間で窓箔３が移動する際、磁性流体４０が窓箔３に引きずられて該窓箔３とともに移動する場合がある。上述したように、窓箔３が移動する際、該窓箔３を介して磁性流体４０と下敷き４６とが永久磁石４１の磁力で引き合うとともに、該磁性流体４０が電磁石４７の磁力で磁性流体４０に引き付けられる。したがって、磁性流体４０を下敷き４６に対して固着させることができ、移動する窓箔３に磁性流体４０が引きずられることを抑止できる。

【0076】

窓箔冷却部４８は、使用済の窓箔３１が未使用の窓箔３２に交換される際、使用済の窓箔３１および該窓箔３１と連続する未使用の窓箔３２を冷却する。被照射物に電子線が照射されると該電子線は窓箔３を透過するが、すべてが透過する訳ではなく、その一部は該窓箔３にとどまる。このため、使用済の窓箔３１の温度が上昇する。例えば、加速電圧が高い条件下で電子線照射される場合、使用済の窓箔３１の温度が非常に高温となる。このように高温の状態のままで窓箔３を巻取軸２１１で巻き取ると、高温の窓箔３が磁性流体４０を加熱させる。磁性流体４０が過度に加熱されると、該磁性流体４０のベース液が加熱、昇温、蒸発して磁性流体４０のシール性が低下するおそれがある。

【0077】

窓箔冷却部４８は、窓箔３の交換時に該窓箔３を冷却し、このような磁性流体４０のシール性の低下を抑止する。したがって、窓箔３の交換時における該窓箔３の巻出側から巻取側への移動速度は、該窓箔３が窓箔冷却部４８によって適切に冷却できるだけの冷却時間を確保可能な速度に調整されている。すなわち、巻取ロール２１の巻取軸２１１および巻出ロール２２の巻出軸２２１の回転速度が窓箔３を適切に冷却可能な速度に調整される。

【0078】

窓箔冷却部４８の冷却機構は、磁性流体４０のシール性を低下させることのない温度まで窓箔３を冷却することが可能であれば特に限定されない。例えば、窓箔３と接触して吸熱する銅製やアルミニウム製などの吸熱パネルを有する水冷式の冷却機構、あるいは冷却ガスなどを窓箔３に向けて噴出するノズルを有する空冷式の冷却機構などを窓箔冷却部４８として適用できる。本実施形態では一例として、水冷式の冷却機構が適用された例を図示する。図示例では、窓箔冷却部４８は、窓箔３の下面である面３ｂに吸熱パネルを接触させて窓箔３を冷却する。

【0079】

窓箔冷却部４８は、電子線照射装置１０の電子線照射窓部１６との間に窓箔３を介在させた状態で、該電子線照射窓部１６の外周を取り囲むような環状をなしている。窓箔冷却部４８は、永久磁石４１、ポールピース４２、非磁性部材４３、および磁性流体サーバ４５からなるモジュールよりも、電子線照射窓部１６に対して内側に配置されている。これにより、窓箔冷却部４８は、被照射物に対して照射される電子線が透過する窓箔３の部位の近傍を大気側から冷却する。

【0080】

すなわち、窓箔冷却部４８によって窓箔３が冷却される領域（以下、窓箔冷却領域という）は、磁性流体４０によるシール箇所よりも内側に位置し、該シール箇所からは外れている。したがって、窓箔冷却領域において、窓箔３には所定の押圧部材５０によって押圧力が作用されている。押圧部材５０から窓箔３に対して押圧力が作用されることで、窓箔３が移動する際に該窓箔３の窓箔冷却領域が波打ったり、しわになったりすることが抑止される。このような波打ちやしわを抑制可能であれば、押圧部材５０は任意に適用できる。本実施形態では一例として、スプリング（コイルばね）が適用された例を図示する。

【0081】

図示例において、押圧部材５０は、窓箔冷却部４８を窓箔３に向けて押圧して該窓箔冷却部４８を窓箔３に押し付けることで、窓箔冷却部４８を介して窓箔３に押圧力を作用させる。したがって、押圧部材５０は、窓箔３の下面である面３ｂに対して上向きの押圧力を作用させる。

【0082】

本実施形態において、窓箔３は、レベリングロール２３によって水平状態を保ったまま巻取ロール２１と巻出ロール２２との間を移動する。その際、レベリングロール２３は、窓箔３の上面である面３ａに対して下向きの押圧力を作用させる。このため、押圧部材５０は、レベリングロール２３によって作用される下向きの押圧力、つまり押圧部材５０が窓箔３に対して作用させる押圧力とは逆向きの力に応じて、上向きの押圧力を窓箔３に作用させる。これにより、窓箔３には、移動時の姿勢が水平状態に保たれるように適切な張力（テンション）がかけられる。

【0083】

本実施形態に係る窓箔自動交換装置１は、次のような作用効果を奏する。窓箔自動交換装置１は、窓箔交換機構２を備えており、使用済の窓箔３１が巻取軸２１１で巻き取られて巻取ロール２１とされ、未使用の窓箔３２が巻出ロール２２とされて巻出軸２２１で巻き出される。したがって、巻取ロール２１および巻出ロール２２を適切にセットしておくことで、使用中の窓箔３を透過して照射される電子線の累積照射量が交換基準値を超えた場合、該窓箔３を未使用の窓箔３２に自動的に交換することができる。交換基準値は、例えば窓箔３に対して許容される累積照射量の最大値の８０％から９０％程度に設定可能であるため、窓箔３が寿命となる前に該窓箔３を自動的に交換できる。このため、窓箔３を適切に使用し続けることができる。これにより、被照射物に対する電子線の照射を適切に繰り返すことができる。

【0084】

加えて、窓箔自動交換装置１は、電子線照射装置１０のチャンバ部１４の真空状態を維持する真空維持機構４を備えている。真空維持機構４において、磁性流体４０が電子線照射窓部１６の外周で窓箔３と気密に接触し、チャンバ部１４がシールされている。これにより、使用済の窓箔３１の未使用の窓箔３２との交換時、巻取ロール２１と巻出ロール２２との間で窓箔３が移動する際にも、磁性流体４０を該窓箔３と気密に接触させることができる。したがって、窓箔３の交換時にチャンバ部１４の真空状態を適切に維持することができる。すなわち、チャンバ部１４の真空状態を維持しながら、窓箔３を交換することができる。これにより、例えば定期点検や修理などの理由で電子線照射装置１０を停止させる場合以外は、電子線照射装置１０を連続的に稼働させることができる。その結果、被照射物に対する電子線の照射し続けることができる。

【0085】

このため、例えば従来のように窓箔３を交換する際、電子線照射装置１０を一旦停止させてチャンバ部１４を高真空の状態から大気圧に戻す必要がない。したがって、生産ラインを窓箔３の交換のために停止させずに済む。

【0086】

このように本実施形態に係る窓箔自動交換装置１によれば、電子線照射装置１０をほぼ無停止で連続稼働させることができるため、生産性の向上を図ることができる。

【0087】

以上、本発明の実施形態を説明したが、かかる実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。かかる新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0088】

１…窓箔自動交換装置、２…窓箔交換機構、３…窓箔、３ａ…窓箔の面（上面）、３ｂ…窓箔の面（下面）、４…真空維持機構、６…ハウジング、１０…電子線照射装置、１２…電子線発生部、１４…チャンバ部、１６…電子線照射窓部、２１…巻取ロール、２２…巻出ロール、２３，２３ａ，２３ｂ…レベリングロール、２４…窓箔交換制御部、２５…窓箔冷却部、３１…使用済の窓箔、３２…未使用の窓箔、４０…磁性流体、４０ａ…シール領域、４１…永久磁石、４２…第１の磁性部材（ポールピース）、４３…非磁性部材、４４…フィルタ、４５…磁性流体サーバ、４６…第２の磁性部材（下敷き）、４６ａ…第２の磁性部材（下敷き）の上面、４６ｂ…第２の磁性部材（下敷き）の下面、４７…電磁石、４８…窓箔冷却部、４９…取付盤、５０…押圧部材、５１，５２…Ｏリング、６１…開口部、６１ａ…フランジ、１２１…フィラメント、１２２…電源、１４０…真空チャンバ、１４１…加速管、１４２…走査管、１４３…走査コイル、２１１…巻取軸、２２１…巻出軸、２３１…回転軸、２３２…カバー、２４１…主制御部、２４２…ロール監視部、２４２ａ…累積巻出量検出部、２４３…報知部、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、Ｄ３…第３の方向。

【要約】

【課題】電子線照射装置において電子線が照射される真空チャンバの窓箔を自動的に交換することが可能な窓箔自動交換装置を提供する。
【解決手段】窓箔自動交換装置１は、電子線照射装置１０の窓箔３を巻き取るとともに巻き出して窓箔を交換する窓箔交換機構２を備える。窓箔交換機構は、窓箔の巻取ロール２１と、窓箔の巻出ロール２２と、レベリングロール２３と、窓箔交換制御部２４とを有する。窓箔交換制御部は、窓箔を透過して被照射物に照射される電子線の累積照射量に応じて、巻取ロールでの窓箔の巻取長さおよび巻出ロールでの窓箔の巻出長さを制御する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】