устройство вакуумного осаждения и способ получения пленки вакуумным осаждением

Формула изобретения

1. Устройство вакуумного осаждения, содержащее подающий валик для подачи несущей пленки, подающий направляющий валик для направления несущей пленки в вакуум, покрывающий валик для прохождения вокруг него несущей пленки и осаждения на ней в вакууме слоя с образованием пленки с покрытием, приемный валик для наматывания на него пленки с покрытием, и приемный направляющий валик для удерживания осажденной в вакууме пленки со слоем покрытия, направляемой с покрывающего валика, отличающееся тем, что оно содержит средство синхронизации, выполненное с возможностью уравнивания периферийной скорости V1 покрывающего валика и периферийной скорости V2 отводящего направляющего валика, так что V1=V2.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство синхронизации содержит первое зубчатое колесо, вращающееся вокруг оси покрывающего валика, второе зубчатое колесо, вращающееся вокруг оси приемного направляющего валика, и промежуточные зубчатые колеса, количество которых является четным для передачи вращения первого зубчатого колеса второму зубчатому колесу.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство синхронизации содержит первый шкив, вращающийся вокруг оси покрывающего валика, второй шкив, вращающийся вокруг оси приемного направляющего валика, и ремень, передающий вращение первого шкива второму шкиву.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит двигатель для вращения приемного направляющего валика, и средство управления двигателем так, что число n2 оборотов, которое совершает приемный направляющий валик за единицу времени, могло бы стать n1(r1/r2), где n1 - число оборотов, которое совершает покрывающий валик за единицу времени, r1 - радиус покрывающего валика, r2 - радиус приемного направляющего валика.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит камеру вакуумного осаждения, по меньшей мере одна часть наружной стенки которой выполнена с возможностью снятия или открытия и закрытия, имеющую блок вакуумного осаждения для получения осажденного в вакууме слоя на несущей пленке, проходящей вокруг покрывающего валика, по меньшей мере один обрабатывающий валик, расположенный перед или после покрывающего валика, по меньшей мере одну рабочую камеру обработки, по меньшей мере одна часть наружной стенки которой выполнена с возможностью снятия или открытия и закрытия, содержащую блок обработки для осуществления процесса покрытия или обработки поверхности на несущей пленке, проходящей вокруг обрабатывающего валика, отличающегося от процесса, осуществляемого блоком вакуумного осаждения камеры вакуумного осаждения, и блок управления подачей несущей пленки в блок вакуумного осаждения в направлении вперед, от стороны входа к стороне выхода, или в обратном направлении, от стороны входа к стороне выхода.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок вакуумного осаждения выполнен с возможностью реализации способа конденсации из паровой (газовой) фазы для осуществления вакуумного осаждения на несущую пленку.

7. Способ образования осажденной в вакууме пленки, включающий подачу несущей пленки с подающего валика, направление ее в вакуум с подающего направляющего валика на покрывающий валик, формирование осаждением в вакууме на несущей пленке, проходящей вокруг покрывающего валика, слоя с образованием пленки с покрытием, и наматывание пленки с покрытием на приемный валик, в то время как приемный направляющий валик удерживает осажденную в вакууме пленку с осажденным в вакууме слоем, направляемую с покрывающего валика, отличающийся тем, что осуществляют синхронизацию вращения покрывающего валика и приемного направляющего валика для уравнивания периферийной скорости V1 покрывающего валика и периферийной скорости V2 приемного направляющего валика, так что V1=V2.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что для осуществления синхронизации вращения покрывающего валика и приемного направляющего валика используют средство синхронизации, которое включает первое зубчатое колесо, вращающееся вокруг оси покрывающего валика, второе зубчатое колесо, вращающееся вокруг оси приемного направляющего валика, и промежуточные зубчатые колеса, количество которых является четным, передающие вращение первого зубчатого колеса второму зубчатому колесу.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что для осуществления синхронизации вращения покрывающего валика и приемного направляющего валика используют средство синхронизации, которое включает первый шкив, вращающийся вокруг оси покрывающего валика, второй шкив, вращающийся вокруг оси приемного направляющего валика, и ремень, передающий вращение первого шкива второму шкиву.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что для осуществления синхронизации вращения покрывающего валика и приемного направляющего валика используют средство синхронизации, которое включает двигатель для вращения приемного направляющего валика, и средство управления двигателем так, что число n2 оборотов, которое совершает приемный направляющий валик за единицу времени, могло бы стать n1(r1/r2), где n1 - число оборотов, которое совершает покрывающий валик за единицу времени, r1 - радиус покрывающего валика, r2 - радиус приемного направляющего валика.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству вакуумного осаждения для образования слоев посредством вакуумного осаждения на несущей пленке, то есть для получения пленки вакуумным осаждением, и к способу получения пленки вакуумным осаждением. Предшествующий уровень техники

До настоящего времени известны устройства вакуумного осаждения, которые могут образовывать (в вакууме) посредством вакуумного осаждения слои металла или что-либо подобное на несущей пленке, представляющей собой пленочные полоски из бумаги, пластмассы или тому подобного, тем самым придавая свойства газонепроницаемости и влагостойкости несущей пленке (см., например, японскую патентную публикацию № 05-279843).

Устройство вакуумного осаждения работает, осуществляя следующие этапы:

1) этап подачи несущей пленки в вакуум с подающего валика и направления несущей пленки с подающего направляющего валика на покрывающий валик, при необходимости, посредством натяжного валика,

2) этап образования слоя посредством вакуумного осаждения на несущую пленку, которая обернута вокруг покрывающего валика,

3) этап отведения осажденного в вакууме слоя на приемный валик, при необходимости, посредством натяжного валика, в то время как направляющий приемный валик удерживает осажденный в вакууме слой на несущей пленке, подаваемой с покрывающего валика.

Подающий валик, приемный валик, покрывающий валик и натяжной валик управляются при вращении посредством соответствующих двигателей (не показаны). Другие валики не приводятся, а вращаются при движении пленки.

Описанное выше устройство вакуумного осаждения не сталкивается ни с какими проблемами при обычном использовании. Однако изобретатель настоящего изобретения обнаружил, что устройство следует усовершенствовать по следующим причинам.

Например, каждый валик может протереть осажденный в вакууме слой, образованный на несущей пленке, когда приемный валик наматывает пленку, царапая осажденные в вакууме слои. Если поцарапать осажденный в вакууме слой, то его желательные характеристики, такие как свойства газонепроницаемости и пароизоляции, уменьшатся. В результате чего необходимо усовершенствовать устройство таким образом, чтобы оно не царапало осажденный в вакууме слой.

Целью настоящего изобретения является создание устройства вакуумного осаждения, которое не царапает осажденную в вакууме пленку, тем самым обеспечивая заданные свойства осажденной в вакууме пленке, а также способа получения осажденной в вакууме пленки без царапин.

Краткое описание изобретения

Для достижения вышеупомянутых целей устройство вакуумного осаждения и способы получения пленки вакуумным осаждением согласно настоящему изобретению осуществляют следующим образом.

(1) Устройство вакуумного осаждения согласно настоящему изобретению содержит подающий валик для подачи несущей пленки, подающий направляющий валик для направления несущей пленки в вакуум, покрывающий валик для прохождения вокруг него несущей пленки и осаждения на ней в вакууме слоя, таким образом образуя пленку с покрытием, приемный валик для наматывания на него пленки с покрытием и приемный направляющий валик для удерживания осажденной в вакууме пленки со слоем покрытия, направляемой с покрывающего валика. Устройство содержит средство синхронизации. Это средство выполнено с возможностью уравнивания периферийной скорости V1 покрывающего валика и периферийной скорости V2 приемного направляющего валика.

Согласно настоящему изобретению средство синхронизации уравнивает периферийные скорости валиков, так что V1=V2. Следовательно, приемный направляющий валик не будет тереться об осажденный в вакууме слой, расположенный на поверхности пленки. Это позволяет избежать возможности царапания осажденного в вакууме слоя. Осажденный в вакууме слой может обладать, таким образом, заданными свойствами.

(2) В устройстве вакуумного осаждения, описанном в п.(1), средство синхронизации содержит: первое зубчатое колесо, вращающееся вокруг оси покрывающего валика; второе зубчатое колесо, вращающееся вокруг оси приемного направляющего валика; и четное число вспомогательных зубчатых колес, передающих вращение первого зубчатого колеса второму зубчатому колесу.

(3) В устройстве вакуумного осаждения, описанном в п.(1), средство синхронизации содержит: первый шкив, вращающийся вокруг оси покрывающего валика; второй шкив, вращающийся вокруг оси приемного направляющего валика; и ремень, передающий вращение первого шкива второму шкиву.

(4) Устройство вакуумного осаждения, описанное в п.(1), содержит двигатель, вращающий приемный направляющий валик, и средство управления, которое управляет двигателем так, что число n2 оборотов, совершаемых приемным направляющим валиком за единицу времени, могло бы стать n1(r1/r2), где n1 является числом оборотов, которое совершает покрывающий валик за единицу времени, r1 является радиусом покрывающего валика, и r2 является радиусом приемного направляющего валика.

(5) Устройство вакуумного осаждения, описанное в п.(1), содержит камеру вакуумного осаждения, по меньшей мере одна часть наружной стенки которой выполнена с возможностью снятия или открытия и закрытия, содержащую блок вакуумного осаждения для получения осажденного в вакууме слоя на несущей пленке, проходящей вокруг покрывающего валика, по меньшей мере один обрабатывающий валик, расположенный перед или после покрывающего валика, по меньшей мере одну рабочую камеру обработки, по меньшей мере одна часть наружной стенки которой выполнена с возможностью снятия или открытия и закрытия, содержащую блок обработки для осуществления процесса покрытия или обработки поверхности на несущей пленке, проходящей вокруг обрабатывающего валика, отличающегося от процесса, осуществляемого блоком вакуумного осаждения камеры вакуумного осаждения, и блок управления подачей несущей пленки в блок вакуумного осаждения в направлении вперед, от стороны входа к стороне выхода, или в обратном направлении, от стороны выхода к стороне входа.

(6) В устройстве вакуумного осаждения, описанном в п.(5), блок вакуумного осаждения выполнен с возможностью реализации способа конденсации из паровой (газовой) фазы для осуществления вакуумного осаждения на несущую пленку.

(7) В способах образования пленки вакуумным осаждением, описанных в пунктах (7)-(10), согласно настоящему изобретению используются устройства, описанные в пунктах (1)-(4).

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематический вид в разрезе устройства вакуумного осаждения согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг.2 - схематический вид некоторых компонентов устройства вакуумного осаждения согласно первому варианту воплощения.

Фиг.3 - схематический вид средства синхронизации, которое может быть использовано в устройстве вакуумного осаждения согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг.4 - схематический вид средства синхронизации, которое может быть использовано в устройстве вакуумного осаждения согласно третьему варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг.5 - схематический вид модифицированного средства синхронизации, используемого в третьем варианте воплощения.

Фиг.6 - схематический вид средства синхронизации, которое может быть использовано в устройстве вакуумного осаждения согласно четвертому варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг.7 - схематический вид в разрезе устройства вакуумного осаждения согласно пятому варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг.8-10 - схематические виды в разрезе модификаций пятого варианта воплощения.

Фиг.11 - схематический вид в разрезе устройства вакуумного осаждения согласно шестому варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг.12-14 - схематические виды в разрезе модификаций шестого варианта воплощения.

Фиг.15 - схематический вид в разрезе устройства вакуумного осаждения согласно седьмому варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг.16 - схематический вид в разрезе модификации седьмого варианта воплощения.

Подробное описание изобретения

Далее будут описаны варианты воплощения настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Каждый из раскрытых далее вариантов воплощения имеет средство синхронизации, уравнивающее периферийные скорости V1 и V2 покрывающего валика и приемного направляющего валика, т.е. V1=V2. Таким образом, средство синхронизации может решить проблему царапания осажденных в вакууме слоев.

Как было выяснено изобретателем, царапание осажденного в вакууме слоя происходит тогда, когда периферийная скорость V2 приемного направляющего валика, который одним из первых контактирует со слоем, является меньше периферийной скорости V1 покрывающего валика, и приемный направляющий валик неизбежно трется о слой. Варианты воплощения являются идентичными друг другу в том, что все они имеют средство синхронизации, которое предотвращает трение приемного направляющего валика об осажденный в вакууме слой, и отличаются друг от друга различной конструкцией упомянутых средств синхронизации, что будет раскрыто ниже.

Первый вариант воплощения

На фиг.1 показан схематический вид в разрезе устройства 1 вакуумного осаждения согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения. На фиг.2 показан схематический вид некоторых компонентов упомянутого устройства 1 вакуумного осаждения. Устройство 1 вакуумного осаждения образует осажденный в вакууме слой оксида кремния или т.п. на одной поверхности несущей пленки f1, выполненной из бумаги, пластмассы или т.п., тем самым получая осажденную в вакууме пленку f2, обладающую свойствами газонепроницаемости и пароизоляции. Как показано на фиг.1, устройство 1 имеет разделительную стенку 2, блок 10 подачи/отвода и камеру 20 вакуумного осаждения. Блок 10 и камера 20 отделены друг от друга разделительной стенкой 2.

Блок 10 подачи/отвода представляет собой камеру, из которой несущая пленка f1 подается в камеру 20 вакуумного осаждения и в которую несущая пленка f1 направляется из камеры 20 вакуумного осаждения. Блок 10 содержит подающий валик 11, подающий натяжной валик 12, подающий направляющий валик 13, покрывающий валик 14, приемный направляющий валик 15, приемный натяжной валик 16, приемный валик 17 и средство 18 синхронизации. Длина несущей пленки f1 оборачивается вокруг подающего валика 11. Для получения осажденной в вакууме пленки несущая пленка f1 подается от подающего валика 11 к подающему натяжному валику 12.

Подающий натяжной валик 12 направляет несущую пленку f1 на подающий направляющий валик 13, в тоже самое время регулируя натяжение, приложенное к несущей пленке f1, подаваемой с подающего валика 11. При необходимости, по пути подачи пленки могут быть установлены дополнительные подающие натяжные валики (не показаны).

Подающий направляющий валик 13 расположен вблизи покрывающего валика 14. Он направляет несущую пленку f1, подаваемую от подающего натяжного валика 12, на покрывающий валик 14.

Покрывающий валик 14 расположен так, что одна его часть находится напротив тигля 24, который находится в камере 20 вакуумного осаждения. Покрывающий валик 14 направляет несущую пленку f1 от подающего направляющего валика 13 в камеру 20 вакуумного осаждения и осажденную в вакууме пленку f2, имеющую осажденный в вакууме слой, в направлении к приемному направляющему валику 15. Покрывающий валик 14 может вращаться с периферийной скоростью V1, так как его скорость вращения (т.е. число оборотов в минуту) управляется устройством управления (не показано).

Приемный направляющий валик 15 расположен вблизи покрывающего валика 14. Он является валиком, который первым контактирует с осажденным в вакууме слоем после схода осажденной в вакууме пленки f2 с покрывающего валика 14. Приемный валик 15 направляет осажденную в вакууме пленку f2 к приемному натяжному валику 16. В частности, приемный валик 15 контактирует с поверхностью осажденного в вакууме слоя осажденной в вакууме пленки f2; причем этот валик не является приемным валиком 17. Поэтому обычно используют три отводящих направляющих валика 15. Следовательно, желательно, чтобы средство 18 синхронизации, которое будет описано далее, уравнивало периферийную скорость V2 всех валиков, которые контактируют с осажденным в вакууме слоем, с периферийной скоростью V1 покрывающего валика 14.

Выражение "расположенный вблизи покрывающего валика 14" означает, что приемный направляющий валик 15 располагают на расстоянии, например, 15-50 мм от валика 14. Как вариант, валик 15 может располагаться на расстоянии 50-100 мм. В данном описании раскрыты только те признаки блока 10 подачи/отвода, которые используются для описания средства 18 синхронизации.

Средство 18 синхронизации управляет приемным направляющим валиком 15. Под управлением средства 18 приемный направляющий валик 15 вращается с периферийной скоростью V2, равной периферийной скорости V1 покрывающего валика 14. Таким образом, приемный направляющий валик 15 может направлять осажденную в вакууме пленку f2 на приемный натяжной валик 16 без нанесения царапин на поверхность осажденного в вакууме слоя осажденной в вакууме пленки f2.

Отводящие натяжные валики 16 и, при необходимости, дополнительные отводящие натяжные валики (не показаны) установлены по пути подачи пленки. Отводящие натяжные валики подают осажденную в вакууме пленку f2 с приемного направляющего валика 15 на приемный валик 17, пока регулируется натяжение, действующее на осажденную в вакууме пленку f2.

Приемный валик 17 оттягивает осажденную в вакууме пленку f2, направляемую с отводящих натяжных валиков 16.

Средство 18 синхронизации выполнено с возможностью уравнивания периферийных скоростей V1 и V2 покрывающего валика 14 и приемного направляющего валика 15, то есть V1=V2. Средство 18 синхронизации может быть одним из следующих трех типов.

(a) В котором используются зубчатые колеса для уравнивания периферийных скоростей V1 и V2. Например, некоторые зубчатые колеса, выбранные из группы, состоящей из зубчатого цилиндрического колеса, геликоидального зубчатого колеса, конического зубчатого колеса, винтового зубчатого колеса, червяка и червячного колеса, используются в комбинации.

(b) В котором используются ремни для уравнивания периферийных скоростей V1 и V2. Например, некоторые ремни, выбранные из группы, состоящей из клинового ремня, зубчатого ремня привода, синхронизирующего ремня и т.п., используются в комбинации. Некоторые из используемых ремней могут быть заменены цепями.

(c) В котором используются блок управления вращением и двигатель М2 для приведения приемного направляющего валика 15. Двигатель М2 используется как дополнение к двигателю M1, который приводит покрывающий валик 14. Блок управления вращением управляет вращением двигателя М2.

Камера 20 вакуумного осаждения содержит тигель 24, который, в свою очередь, содержит материал, предназначенный для осаждения на несущую пленку fl. Камера 20 вакуумного осаждения представляет собой камеру, в которой электронная пушка (не показана) направляет электронный луч на материал, находящийся в тигле 24, тем самым испаряя упомянутый материал и образуя осажденный в вакууме слой на несущей пленке f1, направляемой покрывающим валиком 14.

Вакуумное осаждение, осуществляемое в камере 20 вакуумного осаждения, может также представлять собой конденсацию из паровой (газовой) фазы или химическое осаждение из паровой (газовой) фазы. Если выбрана конденсация из паровой среды, то это может быть электрическим нагревом, индукционным нагревом или электроннолучевым нагревом.

Теперь будет раскрыт способ производства осажденной в вакууме пленки, который осуществляет описанное выше устройство вакуумного осаждения.

В устройстве 1 вакуумного осаждения несущую пленку f1 подают в вакуум с подающего валика 11 и направляют к покрывающему валику 14 посредством подающего натяжного валика 12.

Покрывающий валик 14 направляет несущую пленку f1 в камеру 20 вакуумного осаждения и направляет несущую пленку f2 к приемному направляющему валику 15. Пленка f2 имеет осажденный в вакууме слой, который образован на одной стороне поверхности несущей пленки f1.

Приемный направляющий валик 15 направляет осажденную в вакууме пленку f2 к приемным натяжным валикам 16, в то время как осажденный в вакууме слой удерживается на несущей пленке f1.

В это время средство 18 синхронизации уравнивает периферийные скорости V1 и V2 покрывающего валика 14 и приемного направляющего валика 15. Таким образом, V1=V2.

Скорость V1, при которой происходит подача осажденной в вакууме пленки, равна периферийной скорости V2 валика 15, который первым контактирует с осажденным в вакууме слоем. Следовательно, осажденный в вакууме слой не трется о приемный направляющий валик 15. Таким образом, приемный направляющий валик 15 направляет осажденную в вакууме пленку f2 на приемный натяжной валик 16 без царапания осажденного в вакууме слоя.

После этого приемный натяжной валик 16 направляет осажденную в вакууме пленку f2 на приемный валик 17. Приемный валик 17 оттягивает осажденную в вакууме пленку f2. Рулон осажденной в вакууме пленки f2 получается тогда, когда полная длина пленки f2, полученной посредством обработки несущей пленки f1, подаваемой с подающего валика 11 в камеру вакуумного осаждения, проходит целиком вокруг приемного валика 17.

Как было раскрыто выше, средство 18 синхронизации согласно настоящему варианту воплощения уравнивает периферийные скорости V1 и V2 покрывающего валика 14 и приемного направляющего валика 15, то есть V1=V2. Следовательно, приемный направляющий валик 15 не трется об осажденный в вакууме слой осажденной в вакууме пленки f2. Это позволяет избежать вероятности царапания осажденного в вакууме слоя. Таким образом, осажденный в вакууме слой обладает заданными свойствами.

Второй вариант воплощения

На фиг.3 схематично показано средство синхронизации, которое может быть использовано в устройстве вакуумного осаждения согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения. Компоненты, идентичные показанным на фиг.1 компонентам, имеют те же самые ссылочные позиции и не будут раскрыты подробно. В основном будут раскрыты отличающиеся компоненты. Далее будут раскрыты и другие варианты воплощения, однако компоненты, идентичные описанным со ссылкой на фиг.1, также не будут раскрыты.

Этот вариант воплощения является характерным примером первого варианта воплощения. Средство 18 синхронизации является средством типа (а), содержащее зубчатые колеса.

Средство 18 синхронизации содержит первое зубчатое колесо а1, второе зубчатое колесо а2 и два промежуточных зубчатых колеса а3 и а4. Первое зубчатое колесо вращается вокруг оси покрывающего валика 14. Второе зубчатое колесо а2 вращается вокруг оси приемного направляющего валика 15. Промежуточные зубчатые колеса а3 и а4 передают вращение первого зубчатого колеса а1 на второе зубчатое колесо а2.

Зубчатые колеса а1-а4 представляют собой зубчатые цилиндрические колеса. Однако вместо этого, они могут быть любыми из других типов, перечисленных выше.

Количество используемых промежуточных зубчатых колес не ограничено двумя. Предпочтительно используют четное число промежуточных зубчатых колес. Таким образом, покрывающий валик 14 и приемный направляющий валик 15 вращаются в противоположном направлении, а не в одном и том же направлении. Поскольку валики 14 и 15 вращаются в противоположных направлениях, то может быть использовано нечетное число зубчатых колес, при условии их установки специальным образом. Следует отметить, что "нечетное число" также означает "0" (то есть, промежуточные зубчатые колеса а3 и а4 вообще не используются, и усилие передается с первого зубчатого колеса а1 непосредственно на второе зубчатое колесо а2).

Каждое из первого зубчатого колеса а1, второго зубчатого колеса а2 и промежуточных зубчатых колес а3 и а4 имеет определенное число зубцов, так что n2=n1(r1/r2). Здесь, r1 является радиусом покрывающего валика 14, r2 - радиусом приемного направляющего валика 15, n1 - число оборотов, которое осуществляет первое зубчатое колесо а1 за единицу времени, и n2 - число оборотов, которое осуществляет второе зубчатое колесо а2 за единицу времени.

Средство синхронизации такой конфигурации может уравнивать периферийные скорости V1 и V2 покрывающего валика 14 и приемного направляющего валика 15, так что V1=V2. Следовательно, согласно второму варианту воплощения можно достичь тех же самых преимуществ, что и согласно первому варианту воплощения.

Третий вариант воплощения

На фиг.4 схематично показано средство синхронизации, которое может быть установлено в устройстве вакуумного осаждения согласно третьему варианту воплощения изобретения.

Этот вариант воплощения является характерным примером первого варианта воплощения. Здесь используется устройство 18 синхронизации типа (b), содержащее ремни.

Упомянутое средство 18 синхронизации содержит первый шкив b1, второй шкив b2 и ремень b3.

Первый шкив b1 имеет радиус r1', который k-кратен радиусу r1 покрывающего валика 14 (например, 0,4<k 1). Шкив b1 вращается вокруг оси покрывающего валика 14.

Второй шкив b2 имеет радиус r2', который k-кратен радиусу r2 приемного направляющего валика 15. Шкив b2 вращается вокруг оси приемного направляющего валика 15.

Радиус r1' шкива b1 и радиус r2' шкива b2 являются одними и теми же значениями k. Таким образом, оба шкива b1 и b2 и оба валика 14 и 15 имеют одинаковую форму. В результате этого, периферийные скорости V1 и V2 валиков 14 и 15 являются одинаковыми, то есть V1=V2.

Ремень b3 передает вращательное усилие первого шкива b1 на второй шкив b2. Ремень b3 может быть любого из упомянутых выше типов.

Средство 18 синхронизации такой конфигурации может уравнивать периферийные скорости V1 и V2 покрывающего валика 14 и приемного направляющего валика 15, так что V1=V2. Следовательно, согласно третьему варианту воплощения могут быть достигнуты те же самые преимущества, что и согласно первому варианту воплощения.

Этот вариант может быть модифицирован, как показано на фиг.5. В частности, приемный направляющий валик 15 может представлять собой направляющий валик 15b, и средство 18 синхронизации может содержать множество шарикоподшипников b4.

Шарикоподшипники b4 установлены так, что каждый из них контактирует с наружной периферийной поверхностью второго шкива b2 и внутренней периферийной поверхностью направляющего валика 15b. Они являются шариковыми элементами, которые могут поворачиваться и вращаться.

Направляющий валик 15b выполняет функции приемного направляющего валика 15 и принимает посредством шарикоподшипника b4 усилие от вращающегося второго шкива b2.

В модификации средства 18 синхронизации, показанном на фиг.5, скорость V2' второго шкива b2 может отличаться от периферийной скорости V1 покрывающего валика 14. Даже в этом случае шарикоподшипник b4 снижает или поглощает разность скоростей. Вращение покрывающего валика 14 передается на направляющий валик 15b (т.е. на приемный направляющий валик 15). Следовательно, средство синхронизации может уравнивать периферийные скорости V1 и V2 покрывающего валика 14 и приемного направляющего валика 15, то есть V1=V2, что было описано выше.

Четвертый вариант воплощения

На фиг.6 схематично показано средство синхронизации, которое может быть использовано в устройстве вакуумного осаждения согласно четвертому варианту воплощения изобретения.

Четвертый вариант воплощения является характерным примером первого варианта воплощения. Используемое в этом варианте воплощения средство 18 синхронизации представляет собой тип (с), который содержит регулятор частоты вращения двигателя.

Средство 18 синхронизации содержит двигатель М2, первый счетчик с1 вращений, второй счетчик с2 вращений и блок с3 регулирования частоты вращения двигателя.

Двигатель М2 работает независимо от двигателя M1, который вращает покрывающий валик 14. Он управляется посредством блока с3 регулирования частоты вращения двигателя для вращения приемного направляющего валика 15.

Первый счетчик с1 вращений измеряет число n1 оборотов покрывающего валика 14 за единицу времени. Счетчик с1 выдает данные о количестве n1 на блок с3 регулирования частоты вращения двигателя.

Второй счетчик с2 вращений измеряет число n2' оборотов приемного направляющего валика 15 за единицу времени. Счетчик с2 выдает данные о количестве n2' на блок с3 регулирования частоты вращения двигателя.

В соответствии с передаваемыми данными от датчиков с1 и с2, которые представляют количества n1 и n2', соответственно, блок с3 регулирования частоты вращения двигателя управляет двигателем М2 так, чтобы число n2 оборотов, осуществляемое приемным направляющим валиком 15 за единицу времени, могла стать n1(r1/r2), так что n2=n1(r1/r2).

Средство 18 синхронизации такой конфигурации может уравнивать периферийные скорости V1 и V2 покрывающего валика 14 и приемного направляющего валика 15, так что V1=V2. Следовательно, согласно четвертому варианту воплощения можно достичь тех же самых преимуществ, что и согласно первому варианту воплощения.

Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами воплощения. На практике, могут быть сделаны различные изменения и дополнения, не выходя из объема настоящего изобретения.

Например, в четвертом варианте воплощения блок с3 регулирования частоты вращения двигателя может принимать данные о количестве n1 оборотов от блока (не показан) управления двигателем M1, а не от первого датчика с1 вращения, как было описано выше.

Число n1 вращений является измеряемой величиной. Вместо этого, она может быть заранее установлена. Более того, первый датчик с1 вращений может быть выполнен с возможностью измерения количества оборотов, совершаемое вторым двигателем M1 за единицу времени, если число n1 оборотов, совершаемое покрывающим валиком 14 за единицу времени, равно количеству оборотов, совершаемое вторым двигателем M1 за единицу времени (то есть, если валик 14 установлен на валу двигателя M1). Число n2 оборотов может быть установленной величиной, равной количеству n1.

Датчики с1 и с2 вращений не ограничиваются только измерением числа n1 и n2 оборотов. Они могут быть выполнены с возможностью непосредственного измерения периферийных скоростей V1 и V2. В этом случае, от блока с3 регулирования частоты вращения двигателя требуется только то, чтобы он управлял двигателем М2, так чтобы V1=V2, а не n2=n1(r1/r2).

Эти различные модификации могут быть применены не только к четвертому варианту воплощения, но также и к первому, и ко второму, и к третьему вариантам воплощения.

Пятый - седьмой варианты воплощения

Варианты воплощения с пятого по седьмой, которые будут описаны ниже, имеют одно из средств 18 синхронизации, которые были описаны со ссылкой с первого по четвертый вариант воплощения. Они дополнительно содержат блок обработки, который осуществляет вакуумное осаждение или обработку поверхности и который может быть заменен на блок обработки различных типов.

Сначала будут описаны предпосылки создания с пятого по седьмой вариантов воплощения.

В области устройств вакуумного осаждения известна покрывающая система с двумя головками. Эта система осуществляет вакуумное осаждение на пленку, непрерывно подаваемую в вакуум, образуя два или более слоя на пленке за один раз (см., например, японскую заявку на патент №8-311650). При функционировании этого устройства вакуумного осаждения не случалось никаких проблем. Однако изобретателем настоящего изобретения было выяснено при изучении устройства, что оно не улучшает свойства газонепроницаемости и пароизоляции, так как осажденные в вакууме слои образуются друг над другом посредством одного и того же процесса.

Посредством с пятого по седьмой вариантов воплощения достигаются преимущества не только как посредством с первого по четвертый вариантов воплощения, но также улучшаются свойства осажденных в вакууме слоев.

Для улучшения свойств осажденных в вакууме слоев в вариантах воплощения с пятого по седьмой используется блок обработки, который осуществляет процесс покрытия или обработку поверхности. Блок обработки является дополнением к блоку вакуумного осаждения, то есть блоку конденсации из паровой (газовой) фазы.

Исследования показали, что свойства осажденных в вакууме слоев не могут быть намного улучшены, так как слои формируются один на другом посредством способа вакуумного осаждения (способа конденсации из паровой (газовой) фазы). Поэтому, в с пятого по седьмой вариантах воплощения используется блок обработки, осуществляющий процесс покрытия или обработку поверхности, которая отличается от способа конденсации из паровой (газовой) фазы, дополнительно к блоку конденсации из паровой (газовой) фазы. Следовательно, с пятого по седьмой варианты воплощения отличаются использованием блоков обработки и других периферийных компонентов. С пятого по седьмой варианты воплощения будут описаны ниже.

Пятый вариант воплощения.

На фиг.7 схематично показано устройство вакуумного осаждения согласно пятому варианту воплощения настоящего изобретения. Это устройство 1 вакуумного осаждения выполнено с возможностью образования осажденных в вакууме слоев, таких как алюминиевый слой, слой оксида алюминия и слой оксида кремния, на пленке f, выполненной из бумаги (тонкого листа металла), пластмассы или т.п., тем самым придавая свойства газонепроницаемости и влагостойкости пленке f. Как показано на фиг.7, устройство 1 имеет разделительную стенку 2, блок 10 подачи/отвода, рабочую камеру 20₁ и камеру 20₂ вакуумного осаждения. Блок 10, рабочая камера 20₁ и камера 20 ₂ вакуумного осаждения отделены друг от друга разделительной стенкой 2.

Блок 10 подачи/отвода представляет собой камеру, из которой пленка f подается в рабочую камеру 20i и в которую направляется пленка f из камеры 20₂ вакуумного осаждения. Блок 10 содержит подающий валик 11, множество натяжных валиков 12, первые направляющие валики 13₁ и 13₂, покрывающие валики 14 ₁ и 14₂, вторые направляющие валики 15₁ и 15₂, приемный валик 17 и работающий в двух направлениях блок 19 управления подачей. Следует отметить, что добавленные в конце "1" и "2" относятся к блокам соответственно не только этого варианта воплощения, но также и к вариантам воплощения, которые будут описаны далее.

По своей длине пленка f наматывается на подающий валик 11. Для получения осажденной в вакууме пленки несущую пленку f1 подают с подающего валика 11 на соседний подающий натяжной валик 12 под управлением работающего в двух направлениях блока 19 управления подачей. Пленка f перемещается с другого натяжного валика 12, расположенного следующим за упомянутым первым валиком. Наконец, пленка f перемещается к натяжному валику 12, расположенному следующим за упомянутым вторым валиком, после того как на нем образуют слой.

Несколько натяжных валиков 12 установлены по пути подачи пленки. Под управлением работающего в двух направлениях блока 19 управления подачей натяжные валики 12 регулируют натяжение, прилагаемое к пленке f, когда она проходит с одного валика на другой (то есть, с валика 11 на валик 13 ₁, с валика 15₁ на валик 13 ₂, с валика 15₂ на валик 17).

Первые направляющие валики 13₁ и 13 ₂ установлены вблизи покрывающих валиков 14 ₁ и 14₂ соответственно. Под управлением работающего в двух направлениях блока 19 управления подачей первый направляющий валик 13₁ направляет пленку f от натяжного валика 12 на покрывающий валик 14 ₁ или с покрывающего валика 14₁ на натяжной валик 12, а другой первый направляющий валик 13 ₂ направляет пленку f от другого натяжного валика 12 на покрывающий валик 142 или с покрывающего валика 14 ₂ на другой натяжной валик 12.

Покрывающие валики 14₁ и 14₂ установлены напротив у одной части рабочей камеры 20₁ и камеры 20₂ вакуумного осаждения соответственно. Под управлением работающего в двух направлениях блока 19 управления подачей покрывающий валик 14₁ направляет пленку f от первого направляющего валика 13₁ в рабочую камеру 20₁ и направляет пленку f, имеющую тонкопленочный слой, на второй направляющий валик 15₁, и покрывающий валик 14 ₂ направляет пленку f от первого направляющего валика 13 ₂ в камеру 20₂ вакуумного осаждения и направляет пленку f, имеющую осажденный в вакууме слой, на второй направляющий валик 15₂. Более того, покрывающий валик 14₁ может направлять пленку f со второго направляющего валика 15₁ в рабочую камеру 20₁ и может направлять пленку f, имеющую тонкопленочный слой, на первый направляющий валик 13₁. Покрывающий валик 14 ₂ может направлять пленку f со второго направляющего валика 15₂ в камеру 20₂ вакуумного осаждения и может направлять пленку f, имеющую осажденный в вакууме слой, на первый направляющий валик 13 ₂.

Вторые направляющие валики 15₁ и 15₂ установлены вблизи покрывающих валиков 14₁ и 14₂ соответственно. Под управлением работающего в двух направлениях блока 19 управления подачей вторые направляющие валики 15₁ и 15₂ направляют пленку f с покрывающих валиков 14₁ и 14₂ и направляют пленку с натяжных валиков 12 назад на покрывающие валики 14₁ и 14₂.

Приемный валик 17 перемещает пленку f, направляемую со следующего натяжного валика 12. В процессе образования осажденной в вакууме пленки на пленке f приемный валик 17 перемещает и подает пленку f с и к следующему натяжному валику 12 под управлением работающего в двух направлениях блока 19 управления подачей. В конце концов, приемный валик 17 перемещает пленку f со следующего натяжного валика 12, после того как на этой пленке f образуются слои.

Работающий в двух направлениях блок 19 управления подачей выполнен с возможностью подачи пленки f к или от покрывающих блоков 22₁ и 22₂, что будет описано далее. Таким образом, блок 19 может подавать пленку f в направлении вперед, т.е. со стороны входа к стороне выхода, а также в обратном направлении, т.е. со стороны выхода к стороне входа. В частности, блок 19 управляет подающим валиком 11, натяжными валиками 12, первыми направляющими валиками 13 ₁ и 13₂, покрывающими валиками 14 ₁ и 14₂ и вторыми направляющими валиками 15₁ и 15₂, вращая их в двух направлениях.

Рабочая камера 20 ₁ содержит покрывающий блок 21₁, который осуществляет процесс покрытия на пленке f, проходящей вокруг одного покрывающего валика 14₁. Процесс покрытия отличается от способа конденсации из паровой (газовой) фазы. Наружная стенка 22₁ рабочей камеры 20₁ прикреплена к блоку 10 подачи/отвода посредством блока 23₁ крепления. Рабочая камера 20₁ может быть снята с блока 10 подачи/отвода. Процесс покрытия, отличающийся от способа конденсации из паровой (газовой) фазы, может быть, например, химическим осаждением из паровой (газовой) фазы, органическим осаждением из паровой (газовой) фазы, вакуумной металлизацией/полимеризацией, напылением и т.п.

Камера 20₂ вакуумного осаждения содержит покрывающий блок (блок вакуумного осаждения) 21 ₂, который осуществляет процесс вакуумного осаждения или конденсацию из паровой (газовой) фазы на пленку f, проходящую вокруг другого покрывающего валика 14₂. Камера 20₂ вакуумного осаждения имеет наружную стенку 22₂, часть которой представляет собой фланец 25₂, который может открываться или закрываться. Наружная стенка 22₂ прикреплена к разделительной стенке 2 блока 10 подачи/отвода.

Покрывающий блок 21₂ содержит тигель 24 ₂, который удерживает материал, подлежащий осаждению посредством способа конденсации из паровой (газовой) фазы. Средство испарения, такое как электронная пушка (не показана), испаряет материал из тигля 24₂, тем самым образуя осажденный в вакууме слой на поверхности пленки f, проходящей вокруг покрывающего валика 14₂. Способ конденсации из паровой (газовой) фазы может быть электрическим нагревом, индукционным нагревом, электронно-лучевым нагревом или т.п.

Фланец 25 ₂, который является частью наружной стенки 22 ₂, может быть удален и может быть открыт или закрыт. Обычно он закрывает камеру вакуумного осаждения.

Камеры 20 ₁ и 20₂ могут быть расположены со стороны входа и выхода соответственно или наоборот, так как пленка f может подаваться в двух направлениях.

Таким образом, устройство вакуумного осаждения выполнено с возможностью функционирования, которое будет описано далее.

В устройстве 1 вакуумного осаждения пленка f, подаваемая с подающего валика 11 в вакуум, направляется с первых направляющих валиков 13 ₁ на покрывающий валик 14₁ посредством натяжного валика 12.

Покрывающий валик 14 ₁ подает пленку f в рабочую камеру 20₁ . В рабочей камере 20₁ образуется тонкий слой на поверхности пленки f. Затем пленка f направляется на вторые направляющие валики 15₁.

Вторые направляющие валики 15₁ направляют пленку f к натяжному валику 12, в то время как обеспечивается контакт с тонким слоем на поверхности пленки f.

Натяжной валик 12 направляет пленку f с первого направляющего валика 13 ₂ на покрывающий валик 14₂.

Покрывающий валик 14₂ направляет пленку f в камеру 20₂ вакуумного осаждения, которая осуществляет способ конденсации из паровой (газовой) фазы. В камере 20₂ на поверхности пленки f образуется осажденный в вакууме слой. Покрывающий валик 14 ₂ дополнительно направляет пленку f на второй направляющий валик 15₂.

Вторые направляющие валики 15₂ направляют пленку f на натяжной валик 12 пока осуществляется контакт осажденного в вакууме слоя на поверхности пленки f.

Натяжной валик 12 направляет пленку f к приемному валику 17. Приемный валик 17 сматывает пленку f. Когда слои образуются по всей длине пленки f в рабочей камере 20₁ и в камере 20₂ вакуумного осаждения соответственно и полная длина пленки f пройдет вокруг приемного валика 17, будет получен рулон пленки f.

Затем пленка f может быть подана на приемный валик 17 и может пройти вокруг подающего валика 11. В этом случае покрывающий блок 21₁, или покрывающий блок 21 ₂, или оба блока могут осуществлять процесс покрытия на пленке f под управлением работающего в двух направлениях блока 19 управления подачей.

Наружная стенка 22 ₁ рабочей камеры 20₁ может быть снята, и покрывающий блок 21₁ может быть заменен на блок, осуществляющий различные процессы покрытия. Затем тонкий слой определенного качества может быть образован на пленке f различными способами.

Если покрывающий блок 21 ₁, или покрывающий блок 21₂, или оба блока повторно осуществляют процесс покрытия на пленке f, которая подается в двух направлениях посредством работающего в двух направлениях блока 19 управления подачей, то пленка f будет иметь множество тонких слоев композитного качества, расположенных друг на друге. Могут быть получены неорганические осажденные в вакууме слои (слои металла или неорганические оксиды), слои, образованные другими процессами, например органические слои оксида кремния, образованные химическим осаждением из паровой (газовой) фазы, и органические слои, образованные органическим вакуумным осаждением, причем слои располагаются друг на друге. Посредством этого можно создать многослойную пленку f, имеющую улучшенные свойства газонепроницаемости и влагостойкости по сравнению с известными пленками.

Как было раскрыто выше, в этом варианте воплощения покрывающий блок 21₁ осуществляет процесс покрытия пленки f за один этап, причем упомянутый процесс отличается от процесса, который осуществляет другой покрывающий блок 21₂ с пленкой f. Таким образом, настоящий вариант воплощения улучшает свойства осажденных в вакууме слоев.

Работающий в двух направлениях блок 19 управления подачей обеспечивает покрывающему блоку 21₁, или покрывающему блоку 21₂, или обоим блокам осуществлять соответствующие процессы снова и снова. Это позволяет довольно-таки просто достичь вышеупомянутые преимущества. Кроме того, преимущество может быть более легко достигнуто, если наружная стенка 22₁ рабочей камеры 20 ₁ будет снята и если покрывающий блок 21 ₁ заменят блоком, осуществляющим различные процессы покрытия. Все процессы покрытия происходят непрерывным образом в вакууме, образуя тонкие слои. Причем между тонкими слоями не образуются природные оксидные пленки. Это обеспечивает производство высококачественных пленок.

Как указывалось выше, один покрывающий блок 20 ₂ осуществляет способ конденсации из паровой (газовой) фазы. Полученная таким образом пленка может иметь улучшенное качество, так как пленка, полученная конденсацией из паровой (газовой) фазы, имеет более высокое качество.

Этот вариант воплощения может быть модифицирован, как будет объяснено далее со ссылкой на фиг.8-10.

Как показано на фиг.8, покрывающий блок 21₁, который осуществляет процесс покрытия, может быть заменен на блок 21₁ ' плазменной обработки, расположенный в рабочей камере 20 ₁'. Блок 21₁' осуществляет плазменную обработку поверхности на пленке, проходящей вокруг обрабатывающего валика 14'₁.

На фиг.9 или 10 как вариант показан блок 23₁ крепления, посредством которого прикрепляют и снимают наружную стенку 22₁ и который может быть заменен фланцем 22₁, посредством которого можно прикреплять и снимать часть наружной стенки 22 ₁ или которая может отрывать или закрывать ее. В этом случае, фланец 22₁ должен иметь такой размер, чтобы блоки 21₁ и 21₁' могли бы быть соответственно взаимозаменяемыми.

Шестой вариант воплощения.

На фиг.11 схематично показано устройство вакуумного осаждения согласно шестому варианту воплощения настоящего изобретения.

Этот вариант воплощения является модификацией пятого варианта воплощения. Причем по пути подачи пленки имеется другая рабочая камера 20₃. Эта рабочая камера 20₃ содержит покрывающий блок 21 ₃.

Покрывающий блок 21₁ может быть выполнен с возможностью осуществления процесса покрытия, отличным от способа конденсации из паровой (газовой) фазы. Он может быть такого же типа, что и описанный выше покрывающий блок 21₁. Тем не менее он должен в лучшую сторону отличаться от покрывающего блока 21₁, поскольку согласно этому варианту воплощения образуются тонкие слои различных качеств.

Посредством такого выполнения шестой вариант воплощения может обеспечить те же самые преимущества, что и пятый вариант воплощения. Более того, он способствует повышению качества пленки f благодаря специальному процессу покрытия, выполняемому покрывающим блоком 21₃.

Количество рабочих камер, таких как камеры 20₁ и 20 ₃, не ограничивается одной или двумя. Предпочтительно может использоваться любое желаемое количество рабочих камер. Более того, этот вариант воплощения может быть модифицирован так, как это показано на фиг.12-14.

Как показано на фиг.12, рабочая камера 20₃ может быть заменена на рабочую камеру 20'₃, которая содержит вместо покрывающего блока 21₃ блок 21' ₃ плазменной обработки для осуществления процесса покрытия и обработки поверхности на пленке, проходящей вокруг обрабатывающего валика 14'₃.

Как вариант на фиг.13 и 14 показан блок 23₁ крепления, посредством которого прикрепляют и отсоединяют наружную стенку 22 ₁ и который может быть заменен на фланец 25 ₁, посредством которого может быть прикреплена и отсоединена наружная стенка 22₁ или посредством которого можно ее открывать или закрывать.

Седьмой вариант воплощения.

На фиг.15 схематично показано устройство вакуумного осаждения согласно седьмому варианту настоящего изобретения.

Этот вариант воплощения является модификацией шестого варианта воплощения. Рабочая камера 20₃ расположена напротив покрывающего валика 14₁, также как и рабочая камера 20₁.

Посредством такого выполнения седьмой вариант воплощения может обеспечить те же самые преимущества, что и шестой вариант воплощения. Более того, он способствует повышению качества пленки f благодаря осуществлению соответствующих процессов покрытия в комбинации, соответственно, посредством двух покрывающих валиков 21₁ и 21 ₂ для образования тонких слоев.

При этом седьмой вариант воплощения может быть также модифицирован, как это показано на фиг.16. Более точно, рабочая камера 20₃ может быть заменена рабочей камерой 20'₃ , содержащей блок 21'₃ плазменной обработки вместо покрывающего блока 21₃. В этом случае блок плазменной обработки уравновешивает тонкий слой, образованный описанным выше покрывающим блоком 21₁. A именно, процесс покрытия и обработки поверхности производится одним единственным покрывающим валиком, то есть валиком 14 ₁. Тем не менее возможно улучшить качество тонкого слоя.

Настоящее изобретения не ограничено описанными выше вариантами воплощения. В любом варианте воплощения могут быть сделаны различные изменения и модификации, не выходя из объема настоящего изобретения. Описанные выше варианты воплощения могут быть объединены любыми всевозможными путями для достижения определенных преимуществ.

Например, любые рабочие камеры 20, выбираемые из группы, состоящей из камер 20₁, 20₁ ', 20₃ и 20₃', могут быть установлены в заданных положениях по пути подачи пленки.

Дополнительно описанный выше вариант воплощения содержит различные аспекты настоящего изобретения. Раскрытые здесь компоненты могут быть объединены различными путями для реализации различных вариантов настоящего изобретения. Даже если не используют некоторые компоненты любого из описанных выше вариантов воплощения, то вместо них могут быть использованы известные из уровня техники компоненты простоты использования изобретения на практике.

Кроме того, могут быть сделаны и любые другие изменения и модификации, не выходя за рамки и из объема настоящего изобретения.

Промышленная применимость

Посредством настоящего изобретения можно создать устройство вакуумного осаждения, которое не выполняет царапин на осажденной в вакууме пленке, тем самым обеспечивая желаемые свойства осажденной в вакууме пленки. Кроме того, согласно изобретению создан способ получения осажденной в вакууме пленки, не имеющей царапин.