シートの薄膜形成装置および薄膜付きシートの製造方法
【課題】電気絶縁性シート、特にプラスチックフィルムの薄膜形成工程で発生する、ピンホールの影響を軽微にし、さらに熱変形や未蒸着部のシワの影響を軽微にする薄膜形成装置ならびに薄膜付きシートの製造方法を提供することである。
【解決手段】回転する円筒状シート案内面の周面に沿って搬送する電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法において、前記シート案内面と前記シート上に形成された前記薄膜との間に直列接続された抵抗を介して電圧を印加し、前記シートにピンホールが空いたことを検出した直後に前記抵抗を低減させる。
【解決手段】回転する円筒状シート案内面の周面に沿って搬送する電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法において、前記シート案内面と前記シート上に形成された前記薄膜との間に直列接続された抵抗を介して電圧を印加し、前記シートにピンホールが空いたことを検出した直後に前記抵抗を低減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートの薄膜形成装置および薄膜付きシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラスチックフィルムに例示される電気絶縁性シート上に薄膜を形成することにより、フィルムコンデンサや磁気記録テープ、包装用フィルム等の素材となる金属蒸着フィルムが製造されている。この製造には、例えば真空槽内で巻状物のプラスチックフィルムを巻き出し、薄膜形成した後に再び巻き取る巻取式蒸着装置（例えば非特許文献１）が用いられる。
【０００３】
その概要を図７、図８を用いて説明する。図７はプラスチックフィルムなどのシート上に連続的に薄膜を形成する薄膜形成装置の構成要素を示した図である。なお、この図７は主要部のみを示し、構造物を収納する真空チャンバや中間ロールは省略してある。また図８は、図７の右手から見た装置の概要構成図である。図７において、長尺の電気絶縁性シート１は、原反ロール体２から繰り出され、シートの走行方向に沿って回転する円筒状の金属製キャンの表面であるシート案内面３に中間ローラ４、５によって所要の巻き付け角で巻き付いた状態で搬送され、巻取ロール体６として巻き取られる。電気絶縁性シート１がシート案内面３上に搬送される際に、誘導加熱坩堝７の中にある蒸着材料８より蒸発した蒸気１０がシート１上に付着し、図８に示すようにシート１上に薄膜１３が形成される。なお蒸発には、例えば誘導加熱や抵抗加熱の原理を利用して蒸着材料を加熱する方式や、電子ビームを蒸着材料に照射して加熱する方式がある。またシート案内面３は主にシート１をシワなく搬送する役目と、シート１が受けた熱負荷を効率よく逃がす役目を持つ。このため例えば公知の熱媒体の循環による温度制御により、所要の温度に制御される。また特に円筒に限らず、ベルト体の上にシートを搬送する方式も見られる。
【０００４】
ところが、シート案内面３上のシート１が受ける熱負荷によりシート１の温度が過度に上昇した部位が大きい場合や、シート１とシート案内面３が接触していない部分がある場合には、シート１が熱変形（熱負け）を起こしてしまうことがある。なおシート１が受ける主な熱負荷とは、この場合誘導加熱坩堝７等から受ける輻射熱や、蒸着された薄膜１３から受ける凝縮熱が挙げられる。
【０００５】
導電性の薄膜を形成する場合には、蒸着時にシート１の受けた熱を効率よくシート案内面３に逃がすため、シート１上に形成した薄膜１３に接触した中間ローラ５を介して、直流電源１４により薄膜１３とシート案内面３の間に電位差を与え、薄膜１３とシート案内面３との間に働く静電気力でシート１をシート案内面３に強く貼り付かせる技術（例えば特許文献１）が用いられる。このように薄膜１３とシート案内面３との間に電位差を設ける場合、図８に示すように、マスク部材１１の開口部１２の幅は、薄膜１３に電位をかけた場合でも、シート案内面３にまで蒸気１０が付着して薄膜１３とシート案内面３が電気的に短絡しないように、通常、少なくともシート幅よりも小さく設定する。
【０００６】
この例ではシート案内面３と薄膜１３との間に直流電源１４を設け、両者の間に電位差を与えているが、いずれかを接地してもう一方にのみ電圧を印加する場合もある。またこの例ではシート案内面３に対し薄膜１３の方が低い電位としているが、逆の場合もある。
【０００７】
しかしながら、このように静電気力でシートをシート案内面に貼り付かせながら薄膜を形成する方法を特に５［μｍ］以下の薄い電気絶縁性シートに適用する場合に、いくつか問題がある。
【０００８】
その一つに、蒸着中にシートに空くピンホールが原因となって、シートに熱負けを生じさせる問題である。基材である電気絶縁性シートにピンホールを引き起こしやすい欠陥部分が元々からあった場合や、蒸発源の突沸現象により蒸気に比べて大きな溶融物が蒸発源から飛来してシートに付着した場合に、局所的に電気絶縁性の劣る部分ができるが、薄膜とシート案内面との間に印加した電位差により、その局所部で絶縁破壊が生じ、ピンホールが発生することがある。ピンホールが発生すると、その部分で薄膜とシート案内面は電気的に短絡状態となり、火花放電を起こし、シートに熱的損傷が生じたり、あるいは薄膜が放電の火花の形状に類似した膜剥がれを形成することがある。さらにピンホール発生部を起点にシート破れを引き起こすこともある。シートに熱的損傷が生じた場合、その損傷部分は製品にならないばかりか、その部分が巻き取られた際の巻取ロールで巻き皺が発生し、損傷が生じなかった部分まで製品にはできなくなり、著しい歩留まりの低下となる。このような不具合を起こさないように、シート案内面と薄膜との間の電位差をできる限り小さくするが、小さすぎると薄膜とシート案内面との間に働く静電気力が弱くなり、シートはシート案内面に貼り付かなくなって、シートの熱変形（熱負け）が生じることがある。
【０００９】
以上説明したシート案内面と薄膜との間に電位差を設けながら薄膜形成する方法において発生する不具合を解決するために、その不具合を防ぐ技術がいくつか提案されている。
【００１０】
例えば特許文献２には、シート部分での絶縁破壊が起きにくくするため、シート案内面と薄膜との間に電位差を与える電気回路において１０〜４００[Ω]の固定値の電気抵抗を直列に接続することにより、絶縁破壊をもたらすような過大な電流を流さない工夫をした薄膜形成方法が開示されている。しかしながら厚みが５［μｍ］以下のシートに薄膜形成する場合、この方法でもピンホールが発生することがある。また、ピンホールやその周囲の膜剥がれ部も、厚みの厚いシートに比べ大きいものが多い。これは、特に薄いシートにおいてはシート厚み方向の絶縁破壊電圧が低下し、ピンホールが発生しやすく、損傷を受けやすいためである。そこで、さらに電流を制限するために抵抗値を上げると、ピンホールは発生するものの、電流を制限することにより絶縁破壊の進展が抑制され、ピンホールの大きさが小さくなる効果はある。
【００１１】
しかしながら、この場合でも、ピンホール発生時に一時的なシートの熱変形が生じる問題が新たに発生した。本発明者らの知見によれば、この原因は以下のように説明できる。薄膜とシート案内面は電気絶縁性シートを挟んだ平行平板電極と考えられ、その電極間に形成される静電容量は厚みの薄いフィルムでは特に大きくなり、後述するように数［μＦ］になることもある。シートにピンホールが発生すると、その部分で薄膜とシート案内面は電気的に短絡状態となり、一時的にシート案内面と薄膜との電位差は低下する。ここで電位差を与える回路の電気抵抗を大きくすることにより、電流を制限してしまうことになり、シート案内面と薄膜の静電容量部に充電する速度が遅くなる。これによりシート案内面と薄膜との間の電位差は暫く低い状態が続いてしまうため、シートの熱を逃がすための充分な冷却効果が得られず、シートに一時的に熱変形が生じてしまうのである。従って特許文献２の方法では、ピンホールの抑制とシートの熱変形の抑制を両立するための抵抗値の最適範囲が見つからない場合がある。
【００１２】
特許文献３には、シート案内面の周囲に絶縁体を被覆し、シート案内面と薄膜との間に電圧を印加する方法が開示されている。この方法によりシートにピンホールが空きにくくなるばかりか、もしシートにピンホールが空いた場合でも、薄膜とシート案内面との短絡が起こらないため両者間の電位差は維持され、シートの熱変形も生じないとされる。しかしながら、シート案内面上に被覆した絶縁体の損傷に注意を要する。シート案内面には蒸着粒子の回り込みや、シート破れが発生したときの蒸着粒子の付着など、汚れやすい部位であり定期的に清掃や研磨が必要であるが、その清掃や研磨時に絶縁体を損傷しないよう細心の注意を払う必要がある。万一絶縁体に傷がついて内層の金属部分が局所的に剥き出しになった場合、その傷の部分でシートが蒸着される際にシート案内面と薄膜との間で絶縁破壊が起きやすくなるため、再被覆を余儀なくされる。また、絶縁体層の厚みによりシート案内面と薄膜との距離が大きくなった分、シート案内面と薄膜との間に同じ静電気力を発生させるためには、その厚みの増大に比例してシート案内面と薄膜との間の印加電圧を大きくする必要がある。この場合、シート案内面と薄膜との間だけでなく、他の接地導電体との放電を起こすことがあり、電圧が不安定になってシートに熱損傷が発生する場合もある。したがって、この構成だけでは満足な結果を得られるとは限らない。
【００１３】
また、シート案内面と薄膜との間に直流電源を介して両者の間に電位差を設ける方法以外にシートの受けた熱を効率よくシート案内面に逃がす方法として、薄膜の形成の前にシートを帯電させ、その帯電により働く静電気力でシートをシート案内面に強く貼り付かせる技術（例えば特許文献４）が知られている。この方法について図９に例示して説明する。図９はプラスチックフィルムなどのシート上に連続的に薄膜を形成する薄膜形成装置の構成要素を示した図である。なお、図７と同一または同等の機能を有する構成要素には同一番号を付け、詳細な説明は省略する。図７に記載した例との大きな相違点は、薄膜を形成する前のシート１の表面に、荷電粒子源２２により荷電粒子２３を照射し、シート１の表面を帯電させている点である。具体的な荷電粒子源２２は電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置などが例示される。このようにシート１の表面を帯電させることにより、シート１とシート案内面３との間で静電気力が働き、両者が強く貼りつき、薄膜形成で受けた熱をシート案内面３に逃がす効果がある。しかしながらこの方法では、導電性の薄膜１３を形成したとき、シート１の帯電電荷は導電性薄膜１３を介して漏洩してしまうため、特に薄膜形成された部位におけるシート１とシート案内面３との間の貼りつきは充分ではなく、シート１の熱変形を起こす場合があった。
【００１４】
そのため、シート案内面と薄膜との間に直流電源を介して両者の間に電位差を設ける方法と、薄膜の形成の前にシートを帯電させる方法とを併用することにより、シートとシート案内面との充分な貼りつきを確保する技術が知られている。（例えば特許文献５，６） しかしながらこの方法においても、特に厚みの薄いシートの薄膜形成において、前述のようにピンホールの発生や、それに伴う一時的なシートの熱変形が生じる問題は解消できない。
【特許文献１】特開昭５９−１４７０２３号公報
【特許文献２】特開昭６１−３０６６９号公報
【特許文献３】特開昭６２−５６５６７号公報
【特許文献４】特開平２−２３９４２８号公報
【特許文献５】特開平３−２０４６６号公報
【特許文献６】特開２００５−１４６４０１号公報
【非特許文献１】伊保内賢他著、「ポリマーフィルムと機能性膜」、技報堂出版、１９９１年４月発行、ｐ１９８〜２０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
以上説明したように従来技術では、シート案内面と薄膜との間に電位差を設けながら薄膜形成する方法において発生する不具合を解決することは困難であった。そこで本発明者らは、上記のような従来技術の問題点に鑑み、特に厚みの薄いシートの薄膜形成においてピンホールの大きさを小さく保ち、シートの熱変形を発生しにくい薄膜形成装置および薄膜付きシートの製造方法ならびにピンホールや熱変形が問題になりにくい金属薄膜つきフィルムを提供することを検討した。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明によれば、以下に示すような薄膜形成装置が提供される。すなわち第１の発明として、シートと接触しながら前記シートを搬送するシート案内面を有し、前記シート案内面の運動に伴って前記シートを搬送する搬送手段と、前記シート案内面上の前記シートに向かって微粒子を飛散させて前記シート上に薄膜を形成する微粒子発生源と、前記シートに形成された前記薄膜と前記シート案内面との間に所定の電気抵抗を介して電位差を発生させる電位差発生手段とを備えるシートの薄膜形成装置であって、前記電気抵抗は、少なくとも2種類の抵抗値の状態をとりうるものであり、前記電気抵抗の前記抵抗値の状態を変化させる抵抗値変更手段を備えたことを特徴とするシートの薄膜形成装置が提供される。
【００１７】
また、本発明のさらに好ましい実施形態として、前記抵抗値変更手段は、前記薄膜と前記シート案内面との間の前記電位差の絶対値が所定の値以下になったときに、前記電気抵抗の抵抗値をそれ以前より低い抵抗値に変更するものであるシートの薄膜形成装置が提供される。
【００１８】
また、第2の発明として、シート案内面に接触しながら搬送されている電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、導電性の薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法であって、前記シート案内面と前記シート上に形成された前記薄膜との間に所定の電気抵抗を有する電源を用いて電位差を発生させ、前記シートにピンホールが形成されたことを検出したときに前記電気抵抗を低減させることを特徴とする薄膜付きシートの製造方法が提供される。
【００１９】
また、本発明のさらに好ましい実施形態として以下の各発明が提供される。
【００２０】
それは、前記薄膜から見て前記シート案内面の方が正電位になるように、前記シート案内面と前記薄膜との間に電位差を印加する薄膜付きシートの製造方法である。
【００２１】
また、前記シート案内面と前記薄膜との間に印加する電位差を、前記シートの厚み１[μｍ]あたり２０[V]以上３０[Ｖ]以下とする薄膜付きシートの製造方法である。
【００２２】
あるいは、前記薄膜から前記シート案内面に至る電気回路の時定数を、定常的な薄膜形成時には０．０１[ｓ]以上１[ｓ]以下とし、前記ピンホールを検出した後所定の時間の間０．０１[ｓ]以下になるよう前記電気抵抗を切り替える薄膜付きシートの製造方法である。
【００２３】
あるいは、前記薄膜と前記シート案内面との間に印加した電位差の変化を検出することにより前記ピンホールの発生を検出することにより前記ピンホールの発生を検出する薄膜付きシートの製造方法である。
【００２４】
あるいは、前記ピンホールを検出してから、５０[μｓ]から１[ｍs]の間に時定数が０．０１[ｓ]以下になるように前記電気抵抗を切り替える薄膜付きシートの製造方法である。
【００２５】
あるいは、前記シートが前記シート案内面に接触しており、かつ前記シートに薄膜の形成する部位の前記搬送方向の上流において、前記シートを帯電させることを特徴とする薄膜付きシートの製造方法である。
【００２６】
あるいは、前記帯電は、荷電粒子を前記シートに対して照射することによりおこなうことを特徴とする薄膜付きシートの製造方法である。
【００２７】
あるいは、前記帯電を行う部位における前記シート案内面の表面における電界の方向が、前記荷電粒子を前記シート案内面に引き寄せる方向となるように前記荷電粒子を照射することを特徴とする薄膜付きシートの製造方法である。
【００２８】
さらに、金属薄膜つきフィルムであって、前記金属薄膜つきフィルムに含まれる連続した１００[m2]以上の面積を有する矩形領域であって、前記領域に含まれるすべてのピンホールが直径０．３[ｍｍ]以下であり、かつ該ピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径が０．８［ｍｍ］以上である領域を1［個］以上含むことを特徴とする、金属薄膜つきフィルムである。
【００２９】
本発明が好ましく適用される電気絶縁性シートとして、代表的なものには、プラスチックフィルムや紙等のシートや枚葉体がある。特に電気絶縁性の高いプラスチックフィルムが本発明を適用するには好適である。プラスチックフィルムの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類や、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、アラミド、ナイロンなどの高分子プラスチックフィルムが例示できる。また、プラスチックフィルムは単層でもよく、また２層以上の積層体フィルムでもよい。
【００３０】
これらのなかでも、特に厚みの薄いフィルム、具体的には厚みが５［μｍ］以下のフィルムの方が、フィルム厚み方向の絶縁破壊電圧が小さいため、本発明の課題であるピンホールが発生しやすい。特にコンデンサ用の金属蒸着フィルムは、前述のような薄いフィルムを使用する場合が多く、また蒸着フィルムに発生するピンホールはコンデンサ素子における２電極間の短絡現象につながることがあるため、ピンホールの大きさや発生頻度、ピンホールの周囲の蒸着膜の剥がれ状態などを適度な範囲に調整することが好ましい。これらの点でコンデンサ用の金属蒸着フィルムは本発明の対象として好適である。
【００３１】
本発明の薄膜形成方法としては、基材の電気絶縁性シートに与える熱負荷の大きい、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法が挙げられる。中でも特に真空蒸着法は、成膜速度が数百[ｎｍ／ｓ]と高く、その分シート搬送速度も数百[ｍ／分]と速いため、シートに与える熱負荷やシートの冷却が難しいことなどから、本発明の対象としては好適である。
【００３２】
本発明において「微粒子」とは、前述の薄膜形成方法においてシート上に薄膜を形成する際にシート上に到来し付着する薄膜材料をいう。例えば真空蒸着法においては、微粒子発生源、いわゆる蒸発源である坩堝で加熱され蒸発した薄膜材料の蒸気粒子をいう。真空蒸着法の蒸発源としては、誘導加熱方式の他、抵抗加熱方式、電子ビーム方式などあるが、いずれでも適用可能である。
【００３３】
本発明において「シート案内面」とは、前述の薄膜形成方法においてシート上に薄膜を形成する際に、シートの薄膜形成面の反対面に接触しながらシートを搬送する薄膜形成装置の構成要素をいう。この「シート案内面」は主にシートをシワなく搬送する役目と、シートが受けた熱を効率よく逃がす役目を持つ。代表的なものとしては、図７、図８に示すように円筒形状のものでこの軸を中心に回転しながらシートを搬送するものがある。また特に円筒形状に限らず、ベルト体の上にシートを搬送する方式のものも知られているが、本発明においてはいずれのものでも有効である。安定した電位差を薄膜との間に形成するため、シート案内面の表面またはその近傍は、導電性を有しているのが好ましい。また、導電性の基材やドラムに絶縁性材料の薄膜が形成されているものであってもかまわない。
【００３４】
本発明における薄膜形成材料としては、薄膜とシート案内面との間に電位差を設けるため、少なくとも薄膜を形成した状態において導電体である必要があり、具体的には金属または金属アロイ、金属化合物が最適である。具体的には単体金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｆｅが例示される。また、金属アロイとしては、Ａｌ−Ｚｎ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｏ−Ｃｒ、などが挙げられ、さらに金属化合物としては、ＡｌＯｘ、ＣｕＯｘ、ＺｎＳ、ＳｉＯxなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００３５】
また、本発明において、「時定数」とは、薄膜とシート案内面が形成する静電容量をＣ［Ｆ］、薄膜とシート案内面との間に電位差を設けるための直流電源とシート案内面との間の電気抵抗値をＲ［Ω］としたときに、以下の式（１）で表される時間をいう。
【００３６】
（時定数）＝Ｃ×Ｒ ［ｓ］ （１）
ここで挙げられた静電容量Ｃ［Ｆ］の算出方法について説明する。シートの比誘電率をε、薄膜が形成されているシートにおいてシート案内面と接触している部分のシート搬送方向の距離をＬ［ｍ］、シートの上に薄膜が形成されている幅をＷ［ｍ］、シートの厚みをｔ［ｍ］、真空の誘電率をε０［Ｆ／ｍ］とすると、前述の静電容量Ｃ［Ｆ］は式（２）で算出できる。
【００３７】
Ｃ＝ε０εＬＷ／ｔ ［Ｆ］ （２）
ここでＬ［ｍ］はシート上で薄膜が形成され始める点（以後「薄膜形成開始点」と呼ぶ）からシートがシート案内面から剥離する点（以後「剥離点」と呼ぶ）までの距離［ｍ］をいう。シートに既に導電性の薄膜が形成済みであり、さらにその薄膜形成面に重ねて薄膜を形成する場合には、Ｌ［ｍ］はシートがシート案内面に接触し始める点から剥離点までのシート上の距離をいう。
【００３８】
また、本発明において「ピンホールの直径」とは、シート上に形成された単一のピンホールを全て包含するように描いた最小外接円の直径をいう。また本発明における「ピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径」とは、単一のピンホールの周囲に発生する薄膜剥がれ部を全て包含するように描いた最小外接円の直径をいう。なお、外接円内部の膜剥がれが起こっていない部位は周囲の正常金属薄膜部とは狭幅のくびれ部でつながっているだけであり、放電電流が流れた際には、そのくびれ部がジュール熱で切れる（ヒューズ機能）ことにより、周囲の正常金属薄膜部の充電電荷が放出されることはほとんどない場合が少なくない。そのため外接円内部の金属薄膜部は実質的に無害であり、上記のとおり最小外接円で定義された直径に重要な意味があるのである。
【００３９】
また、本発明において、「所定の時間」とは、所定のルールに従って定められた長さの時間をいう。たとえば、ある現象の発生時刻を基点としてあらかじめ定められた、１０［s］といった具体的な長さの時間が経過するまでの時間でもよいし、ある現象を基点として、電位のような物理量が特定の値になるまでの時間が経過するまでの時間であってもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、後述の実施例と比較例との対比からも明らかなように、薄膜形成中に電気絶縁性シートにピンホールが発生した場合でもピンホールの大きさを後工程で問題にならないレベルまで小さく保ち、シートの熱変形を発生させにくい薄膜形成装置および薄膜付きシートの製造方法ならびにピンホールや熱変形が問題になりにくい金属薄膜つきフィルムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の最良の実施形態の例を巻取式蒸着装置に適用した場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
図１は本発明を巻取式蒸着装置に適用した第1の実施形態の概略断面図である。この図１は主要部のみを示し、構造物を収納する真空チャンバや中間ロールは省略してある。なお、従来例と同一または同等の機能を有する構成要素には同一番号を付け、詳細な説明を省略する。
【００４３】
図７に記載した先行技術の装置との大きな相違点は、図１に示すように、第１抵抗（高抵抗）１５と第２抵抗（低抵抗）１６を設け、直流電源１４とシート案内面３との間に並列に接続する点である。
【００４４】
なお直流電源１４の極性は、図１に示されるように接続するとは限らず、逆極性でもよいし、場合によっては極性の切り換えが可能な電源を用いてもよい。
【００４５】
正常に蒸着されているときは、第１抵抗１５のみを介して、シート案内面３と薄膜１３との間に電圧を印加する。第１抵抗１５には、過大な電流が流れないようにすることにより、蒸着中にシート案内面３上のフィルム１にピンホールが発生した場合でもそのピンホールの大きさを抑制する効果を持たせる。ここでピンホールは、薄膜１３とシート案内面３との間で放電が起こり、薄膜１３とシート案内面３との間で形成される容量結合部に充電されていた電荷が放出されることにより発生するが、その充電電荷が放出されて薄膜１３とシート案内面３との電位差がある値よりも小さくなれば放電現象は止まる。しかし第１抵抗の抵抗値が小さい、あるいは直流電源１４とシート案内面３が直接接続されていると、薄膜１３とシート案内面３との間で放電が起こり、薄膜１３とシート案内面３との間に充電されていた電荷が放出される段階においても、直流電源１４から新たな電荷が供給され、その容量結合部に充電され続けるため、放電がなかなか止まらない状態となる。その結果ピンホールの大きさが過大に大きくなって、品質上の欠点となる恐れがある。
【００４６】
このため第１抵抗１５では、ピンホールが発生した場合に、その容量結合部に充電されている電荷を速やかに放出させるため、その容量結合部への電荷の供給（つまり電流）を抑制する効果を持たせる。このため、第１抵抗１５には比較的大きな抵抗値を選択する。本発明者の知見によれば、第１抵抗１５の抵抗値が充分高ければ、前述の放電持続時間はおよそ数十［μｓ］である。
【００４７】
一方前述の放電が止まった直後は、薄膜１３とシート案内面３との間の電位差は低い状態にある。このまま電位差が低い状態が暫く続けば、シート１とシート案内面３との間の静電気力は弱まり、シートに熱負けが発生してしまう。従って、放電現象が停止した直後は、薄膜１３とシート案内面３との電位差を急峻に回復させる必要がある。このため図１のように比較的抵抗値の小さな第２抵抗１６を設け、放電現象が止まった直後に第２抵抗１６を通して前述の容量結合部に急速に充電することにより、電位差を回復させることができる。
【００４８】
第１抵抗１５と第２抵抗１６、および電圧印加経路を切り替えるためのスイッチ１７の回路構成は、特に図１の構成に限ったものではない。図２から図４に示す回路構成においても同様の効果を作用させることが可能であるし、また他の回路構成も考えられる。また、以上の例ではいずれも電圧印加経路を2種類つなぎかえることで直流電源１４と直列に接続された総抵抗値を2段階に変更するよう構成してあるが、電圧印加経路は図７に示したものと同様に単一としておき、抵抗15として抵抗値を変更可能なものを用いてもよい。また、抵抗値は2段階である必要はなく、必要に応じてもっと多段階でもよく、連続的に調整できるものを用いてもよい。また、ここで電気抵抗は、電源が直流である場合には実抵抗性のものであるのが好ましいが、交流電源を用いる場合などには容量性または誘導性の成分を持つ複素抵抗であってもよい。
【００４９】
抵抗値を最適化する方法としては、薄膜１３とシート案内面３が形成する容量結合部の静電容量と、電圧印加回路に挿入される抵抗値の積で算出される時定数［ｓ］の値がある範囲になるように第１抵抗および第２抵抗の抵抗値を選定すればよい。
【００５０】
図１において薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量Ｃ［Ｆ］は、シート案内面３上でシート１上に薄膜が形成され始める薄膜形成開始点３１からシート１がシート案内面３から離れ始める剥離点３２までのシート１上の距離をＬ［ｍ］、シート１上に薄膜が形成されている幅をＷ［ｍ］、シート１の厚みをｔ［ｍ］、シート１の比誘電率をε、真空の誘電率をε０［Ｆ／ｍ］として、前述の式（２）で算出できる。また、シート１に既に導電性の薄膜が形成済みであり、さらにその薄膜形成面に重ねて薄膜を形成する場合には、前述のＬ［ｍ］はシート１がシート案内面３に接触し始める巻付点３３から剥離点３２までのシート１上の距離をいう。
【００５１】
時定数［ｓ］は、直流電源１４の印加電圧をＶ［Ｖ］、静電容量をＣ［Ｆ］としたとき、この静電容量Ｃ［Ｆ］に蓄積されている電荷量が０［Ｃ］の状態から、Ｃ×Ｖ［Ｃ］の式で計算される電荷量の（１−１／ｅ）倍まで充電されるのに要する時間［ｓ］を意味する。ここでｅは自然対数の底である。従って、時定数はピンホールが発生して薄膜１３とシート案内面３との電位差が低下したときに、両者間に再充電する速さの指標となる。発明者らは鋭意実験を重ねた結果、ピンホールが発生していない定常時においては、時定数が０．０１［ｓ］以上１［ｓ］以下の範囲になるように抵抗値を選択することが、またピンホール発生直後に電位差を急峻に回復する際においては０．０１［ｓ］以下になるよう抵抗値を選択することが、最適条件であることを突き止めた。この条件に設定することにより、例えば図１においては、ピンホールを検出後、第２抵抗から電圧印加するようにスイッチを切り替えてから、０．０１［ｓ］以内に電圧を相当回復させることができる。たとえば、３００［ｍ／分］の高速条件下で走行中のシートに薄膜形成する場合、０．０１［ｓ］の間にシートが搬送される距離は５［ｃｍ］のみであり、その間でシートにシワを発生させる間もなく、シート１とシート案内面３との貼り付き効果が回復すると推定できる。上記のような状況を作るために、正常時の抵抗値とピンホール発生後の抵抗値の比は、１０倍以上１０００倍以下程度とするのがよい。
【００５２】
ピンホールの発生を検出する手段としては、シート案内面３と薄膜１３との間の電位差１８を検出する方法が最も簡易で適している。前述のように、ピンホールが発生すると、シート案内面３と薄膜１３とは短絡状態となり電位差は急峻に減衰する。従ってこの電位差の低下を検出するのが最も簡単な方法である。具体的には予めピンホールの発生を判断するための電位差のしきい値を設定しておき、電位差１８がその電圧しきい値以下になるのを検出することによりピンホールの発生を検出することができる。この場合のしきい値は直流電源１４の出力電圧１９に対し、３０〜９０％の値が好ましい。３０％よりも小さい場合、ピンホール発生時の電位差１８の低下がその３０％に至らない場合もあり、ピンホールの検出漏れが起こりうる。また９０％よりも大きい場合、電気的ノイズなどピンホールでない場合で電位差１８が低下する場合も検出してしまう不具合が想定される。
【００５３】
さらに好適なしきい値の設定方法として、直流電源１４の出力電圧１９およびシート案内面３と薄膜１３との間の電位差１８との差分または比を検出する方法がある。この方法の方が、シート種類や厚みによって種々に異なる印加電圧条件においても、同じしきい値条件でピンホールの発生を判断することができる。
【００５４】
また、ピンホールの発生を検出してから電圧印加経路を切り替えるまでの時間を調整することが好ましい。前述のようにピンホールは薄膜１３とシート案内面３との間の絶縁破壊現象であり、この絶縁破壊現象が進行している間は第１抵抗（高抵抗）を介して電圧印加した方がよい。絶縁破壊の継続時間は数十［μｓ］であることから、前記方法でピンホールを検出してから数十［μｓ］経過後に第２抵抗（低抵抗）を介して電圧印加するように切り替える方法が好ましい。但しこの切り替えが遅れると、シートとシート案内面３との間の電位差低減による熱負けが顕著に現れてしまう。このため具体的にはピンホールの検出から５０［μｓ］以上１［ｍｓ］以下の時間経過後に第２抵抗に切り換えることが好適である。また切替のためのスイッチ１７は高速で応答する必要があり、例えばソリッドステートリレーやリードリレーを用いたスイッチを使用することが好ましい。使用するスイッチの応答時間が前述のように５０［μｓ］以上１［ｍｓ］以下の場合には、電位が所定電位まで下がったのを検出して直ちに第２抵抗に切り替える方法でもよい。
【００５５】
ピンホールの発生を検出した後、第２抵抗を介して電圧を印加する経路に切り替えた後、シート案内面３と薄膜１３との間の電位差がピンホール発生前の値に回復した場合、再び第１抵抗１５を介して電圧を印加する経路に戻すのが好ましい。第２抵抗を介した電圧印加回路のままであると、次にピンホールが発生したときに、前述の静電容量に過大な電流を流すことになり、ピンホールの大きさが大きくなってしまう恐れがある。好ましい実施形態としては、ピンホール検出と同じく、シート案内面３と薄膜１３の間の電位差を監視し、あるしきい値以上になったときに、第２抵抗を介した電圧印加回路から、第１抵抗を介した電圧印加回路に戻す方法が挙げられる。この場合のしきい値は直流電源１４の出力電圧１９に対し、６０〜９５％の値が好ましい。６０％よりも小さい場合、シート案内面３と薄膜１３の間の電位差がまだ充分回復しておらず、シートが熱変形する恐れがある。また９５％以上の場合は、第２抵抗１６を介した電圧印加回路を使用している時間が長く、その間に次のピンホールが発生して、ピンホールを大きくしてしまう危惧がある。
【００５６】
また、薄膜１３とシート案内面３の電位差の極性により、ピンホールの穴の大きさおよびピンホール周囲の薄膜１３の膜剥がれの模様に違いが現れる。薄膜１３の電位から見てシート案内面３の電位を正にした場合のピンホール発生箇所、および薄膜１３の電位から見てシート案内面３の電位を負にした場合の典型的なピンホール発生箇所の模式図をそれぞれ図５および図６に示す。図５および図６には、シートの表裏を貫通しているピンホール部４１、ピンホール部４１の周囲で薄膜１３の膜剥がれが発生している膜剥がれ部４２、そしてピンホールおよび膜剥がれのいずれも発生していない正常部４３を示している。薄膜１３の電位から見てシート案内面３の電位を正にした場合の電位の関係、つまり図５に示したピンホール発生箇所の方が、ピンホール部４１の直径が小さく、またピンホール周囲の膜剥がれ部４２が比較的広範囲に及ぶ。特に対象物がコンデンサ用の金属蒸着フィルムの場合、つまり蒸着フィルムの厚さ方向に電圧を印加して使用する用途の場合、図５のように広範囲に膜が剥がれた方が、ピンホール部４１で再度絶縁破壊現象を起こす確率が低くなる利点がある。特にピンホール周囲の膜剥がれ部４２が広範囲に及ぶことにより、薄膜面とシート反対面との電気的な絶縁性が確保されるためである。
【００５７】
プラスチックフィルムの場合一般に、１［μｍ］の厚みあたりの絶縁破壊電圧として２００［Ｖ］以上が期待される。しかしながらフィルムにピンホールが空いた場合、そのピンホール部分で絶縁破壊が発生しやすくなる。これは大気中の絶縁破壊電圧が１［μｍ］の距離あたり約３［Ｖ］と、プラスチックフィルムと比較して格段に低いためである。そこで、ピンホール部の周囲に前述のような膜剥がれ部が存在する場合は、ピンホール部と金属薄膜との間の電気絶縁距離を大きくする効果があり、特にコンデンサなどの電気的用途で金属蒸着フィルムを使用する場合に好適である。発明者らの知見によれば、ピンホールの直径とピンホール周囲の膜剥がれ部の直径との差が０．５［ｍｍ］以上あれば、その蒸着フィルムは５００［Ｖ］以上の絶縁耐圧の性能を保つことができ、ピンホールがない蒸着フィルムと比べ遜色ない絶縁性能を示すことが可能となる。但しピンホール自体が大きくなってしまうと、後の搬送工程で、そのピンホールを起点としてフィルムが破れる恐れがある。発明者らの知見によれば、このピンホールの直径は０．３［ｍｍ］に留めることが好ましい。
【００５８】
シート案内面３と薄膜１３との間に印加する電圧の絶対値は、シート１の厚み１［μｍ］あたり２０〜３０［Ｖ］の電圧を印加することが好ましい。これは、シート厚みや材質（誘電率）によらず、薄膜１３とシート案内面３との間の静電気力をある範囲内に調整することと同じことを意味する。この値が２０［Ｖ］よりも小さい場合は、静電気力が弱く、シート１に熱変形が生じる恐れがある。また３０［Ｖ］を越える場合、薄膜形成中にシートの厚み方向で絶縁破壊を起こす確率が高くなる。また、大きなピンホールが発生することがある。具体的には上記のように、シート厚み１［μｍ］あたり２０〜３０［Ｖ］の電圧を印加する場合、薄膜形成中に発生するピンホールの直径は０．３［ｍｍ］以下であるが、３０［Ｖ］を越える場合には、ピンホールの直径が０．３［ｍｍ］以上に及ぶものが現れることがある。
【００５９】
また、上記構成に加え、電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置などで例示される荷電粒子源によって、薄膜形成前のシートを帯電させ、その帯電による静電気力でシートをシート案内面に貼りつかせる方法とを併用することも有効である。この構成について図１０に例を示して説明する。
【００６０】
図１０は本発明の第2の実施態様を巻取式蒸着装置に適用した概略断面図である。この図１０は主要部のみを示し、構造物を収納する真空チャンバや中間ロールは省略してある。なお、第1の実施形態と同一または同等の機能を有する構成要素には同一番号を付け、詳細な説明を省略する。シート案内面３とシート１とが接触しており、かつ、薄膜形成開始点３１よりも搬送方向上流にある部位におけるシート１に対して、荷電粒子源２２から荷電粒子２３を照射し、シート１を帯電させる。この帯電によりシート１は薄膜形成前の巻付点３３から薄膜形成開始点３１の範囲においてもシート案内面３に貼りつく。また薄膜形成開始点３１より下流では、直流電源１４により薄膜１３とシート案内面３との間に与えられた電位差により、薄膜１３とシート案内面３との間に働く静電気力でシート１がシート案内面３に貼りつく。この両者の貼りつく効果は互いに補完し合うため、直流電源１４の電圧は、図１の例のときに比べてある程度低くても同等の効果が得られる。これによって薄膜形成中にシート１の厚み方向で絶縁破壊を起こす確率をより低くすることができる。
【００６１】
本実施形態において好ましく用いられる荷電粒子源は、大気中および／または真空中で電気絶縁性シートに帯電を付与できる荷電粒子を付与できる効果を持つものであり、例えば真空中で比較的安定にシートに対して荷電粒子を照射できる電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置を用いる方法が例示できる。特に電子ビーム照射装置は、荷電粒子である電子が熱フィラメント等により生成しやすく、また粒子の質量が軽いために照射位置を制御しやすい利点がある。電子ビーム照射装置は、小型であり、広幅のシートにも照射できる偏向型電子ビーム照射装置が適している。
【００６２】
図１１は本発明の第2の実施態様に適用可能な偏向型電子ビーム照射装置の概略構成図である。この図１１は主要構成要素のみを示し、構造物を収納する筐体や支持部材、電気部品は省略してある。荷電粒子である電子は陰極用交流電源５６により加熱された陰極５１（フィラメント電極）より熱電子として放出される。放出された電子は、加速用直流電源５７で陰極５１との間に電位差を印加された第１陽極５２、第２陽極５３で加速される。さらにＸ軸用偏向コイル５４、Ｙ軸用偏向コイル５５で電子の進行方向を制御した後に電子ビーム照射装置より図中の矢印６０の方向へ放出される。陰極５１からの電子の発生量は、陰極５１の形状や材質、また陰極用交流電源５６の電流（実施例ではフィラメント電流と呼ぶ）によって調整できる。
【００６３】
また、放出された電子をシートに帯電させる効率は、陰極と陽極との間の電位差すなわち陰極５１と第２陽極５３との間に印加された加速用直流電源５７の電圧（以後、加速電圧と呼ぶ）に影響される。シートを帯電させやすい加速電圧は、シートの種類や厚みにもよるが、概ね５００［Ｖ］以上でかつ５［ｋＶ］以下が好ましい。５［ｋＶ］を越える場合はシートに電子を深く打ち込みすぎてシートを通過してしまうため、逆に帯電させることができないことがある。
【００６４】
帯電させるシートに対する電子の照射範囲はＸ軸用偏向コイル５４およびＹ軸用偏向コイル５５の形状、ならびにＸ軸偏向用交流電源５８とＹ軸偏向用交流電源５９の電流に影響される。シートに対する電子の照射範囲を調整するには、各偏向用交流電源５８および５９の電流を調整することによりできる。またシートの帯電の均一性は、各偏向用交流電源の周波数に影響される。特にシートがシート案内面３に接触する範囲において均一な密着力を得るには、シートの幅方向（シートの搬送方向および法線方向にそれぞれ直交する方向）における帯電の分布を均一にさせることが望ましい。このため、例えば、図１１のＹ軸をシートの搬送方向と同じ方向に沿うように、Ｘ軸をシートの幅方向に沿うように電子ビーム照射装置を配置する場合、シートを均一に帯電させるためには、Ｘ軸方向の周波数を高くすることによって、均一性の良好な帯電分布が得られやすい。シートの搬送速度が数百［ｍ／分］で搬送される場合、シートが少なくとも数［ｃｍ］進む毎にシートの幅方向に１スキャン以上走査した方がよく、この場合、Ｘ軸方向の交流周波数は１００［Ｈｚ］以上が好ましい。以後、シートの幅方向に沿う方向の偏向コイルの交流周波数をスキャン周波数と呼ぶ。
【００６５】
電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置など、正または負のいずれかの極性の荷電粒子を主に照射する場合は、帯電を行う部位におけるシート案内面の表面における電界の方向が、荷電粒子をシート案内面に引き寄せる方向となるようにすることが好ましい。これにより、荷電粒子をシート表面に引き寄せることが可能になり、帯電効果を上げ、シートとシート案内面との貼り付け効果を増すことができる。荷電粒子をシート案内面に引き寄せる電界を形成する方法として、例えば、荷電粒子照射装置の照射口の部位の電位とシート案内面の電位とで形成する電界が、荷電粒子をシート案内面引き寄せる電界の向きになるように両者の電位を設定する方法が例示できる。例えば、荷電粒子源として図１１に示すような電子ビーム照射装置を図１０の一実施態様に示す薄膜形成装置の荷電粒子源２２として用いた場合、第２陽極５３の電位とシート案内面３の電位とで形成される電界が、荷電粒子２３である電子をシート１上に引き寄せる向きであることが好ましい。図１１に示す電子ビーム照射装置の場合、第２陽極５３が接地されているので、シート案内面３が接地電位に対して正の電位となるように、薄膜１３とシート案内面３との間に電圧を印加すればよい。また図１０に示す例の場合、薄膜における電位が接地電位であるから、シート案内面−薄膜間電位差１８を測定することにより、シート案内面３の電位を知ることができる。
【００６６】
荷電粒子源を用いてシートを帯電させた場合、薄膜が形成された後のシート内に帯電が残る場合があり、この帯電がシートの搬送性や薄膜形成付きシートの品質に悪影響を与える場合がある。そのため、薄膜形成後からフィルムが巻き取られる前の間でシートを除電することが好ましい。シートの除電方法については、真空中で電気絶縁性シートを除電する方法として公知であるプラズマ放電を用いる方法や強制的にシートに向けてガスを照射する方法が知られているが、いずれでもよい。
【００６７】
また荷電粒子源を用いる場合には、荷電粒子源により荷電粒子をシートに付与する空間と、薄膜が形成される空間とを隔離した方が好ましい。これは、荷電粒子源から照射した荷電粒子が、電位差を設けている薄膜またはシート案内面にも照射された場合、薄膜とシート案内面との間の電位差が安定に保てないからである。具体的には図１０に示すように、荷電粒子源２２でシート１に荷電粒子２３を照射する空間を隔壁２４で区画することが好ましい。この場合、隔壁２４は可動部であるシート案内面３やシート１と接触することは避けるのが好ましいが、その場合の隔壁２４とシート案内面との間の間隙２６は１〜１０［ｍｍ］の範囲内であることが望ましい。またさらに好ましくは、この隔壁２４で区画された空間を、荷電粒子源２２から荷電粒子２３を照射するに最適な真空圧力に保つような真空排気装置を設けてもよい。なお、隔壁２４は、導電性材料で形成されており、荷電粒子照射装置の照射口の部位の電位と同電位にあるよう構成されているの好ましい。
【００６８】
また、照射した荷電粒子２３が薄膜１３に照射される場合、薄膜１３とシート案内面３との間に印加している電位差が不安定になる場合がある。これを防ぐために、荷電粒子の照射範囲２５と薄膜形成開始点３１との間の距離は５０［ｍｍ］以上確保しておくことが好ましい。
【００６９】
同じように、照射した荷電粒子２３がシート案内面３に照射される場合についても、薄膜１３とシート案内面３との間に印加している電位差が不安定になる場合がある。これを防ぐために、荷電粒子２３がシート１上にのみ照射されるように照射範囲を調整することが好ましい。例えば図１１に示す電子ビーム照射装置を荷電粒子源２２として使用する場合、Ｘ軸偏向用交流電源５８および／またはＹ軸偏向用交流電源５９の電流を調整することにより照射範囲を調整することができる。好ましくは、シート１の幅方向の各端から５［ｍｍ］以上内側の範囲を照射範囲として調整することが好ましい。
【００７０】
以上説明した発明により、ピンホールの大きさを小さくでき、かつピンホールが生じたときにシートの熱変形も発生しにくい薄膜形成が可能になる。
【実施例】
【００７１】
以下に示す実施例および比較例において、ピンホールの大きさを比較した。ピンホールの検出方法は以下の通りである。
（１）ピンホールの検出方法
バックライト光源上に薄膜形成したシートを置き、ピンホールの発生箇所を目視で見つけ、発生箇所を光学顕微鏡を使って拡大倍率１００倍の透過光観察で観察し、ピンホールの直径を測定した。またピンホール周囲の膜剥がれ部については、同じ光学顕微鏡を使って拡大倍率５０倍の透過光観察で顕微鏡写真を撮影し、その写真上でピンホールの周囲に発生している膜剥がれ部を全て包含するように描いた最小外接円の直径を測長した。
［実施例１］
電気絶縁性シートとして、厚さ３．７［μｍ］、幅６２０［ｍｍ］のポリプロピレンフィルム（東レ株式会社製「トレファン」）の片面に、図１に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。
（蒸着条件）
蒸発源 ：誘導加熱坩堝
蒸発材料 ：アルミニウム
蒸発パワー：３０[ｋＷ]
真空環境 ：１×１０−２［Ｐａ］
膜厚（表面抵抗値）：２．２［Ω／□］
（フィルム搬送条件）
搬送速度 ：２５０［ｍ／分］
シート案内面と薄膜との静電容量：１．３［μＦ］
（電圧印加条件）
図１に示すように、直流電源１４、第１抵抗１５、第２抵抗１６、スイッチ１７を配置した。各条件は以下の通り。
【００７２】
(1)直流電源１４の電圧：９２［Ｖ］
(2)第１抵抗：４０［ｋΩ］
(3)第２抵抗：５００［Ω］
(4)ピンホール検出条件：キャン−薄膜間電位差１８が５０［Ｖ］を下回った場合
(5)ピンホール検出からスイッチ切替までの時間：１００［μｓ］
(6)薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量：１．３［μＦ］
(7)時定数：第１抵抗を介した電圧印加経路では０．０５２［ｓ］
第２抵抗を介した電圧印加経路では０．６５［ｍｓ］
蒸着を完了したフィルムを、２５０［ｍ］の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果１２［個］のピンホールを見つけだした。顕微鏡観察した結果、ピンホールの直径は全て０．３［ｍｍ］以内であり、平均直径は０．１３［ｍｍ］であった。また膜剥がれ部の直径は全て０．８［ｍｍ］以上であった。すなわち、この金属蒸着フィルム(矩形のシートである)は１５５[m2]の面積の全体において、すべてのピンホールが直径０．３[ｍｍ]以下であり、かつこれらピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径が０．８［ｍｍ］以上となった。
［実施例２］
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例１と同じで、図１０に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。ここでは、荷電粒子源として電子ビーム照射装置により蒸着前のフィルムを帯電させた後に蒸着した。
（電圧印加条件）
図１０に示すように、直流電源１４、第１抵抗１５、第２抵抗１６、スイッチ１７を配置した。各条件は以下の通り。
【００７３】
(1)直流電源１４の電圧：９２［Ｖ］
(2)第１抵抗：４０［ｋΩ］
(3)第２抵抗：５００［Ω］
(4)ピンホール検出条件：キャン−薄膜間電位差１８が５０［Ｖ］を下回った場合
(5)ピンホール検出からスイッチ切替までの時間：１００［μｓ］
(6)薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量：１．３［μＦ］
(7)時定数：第１抵抗を介した電圧印加経路では０．０５２［ｓ］
第２抵抗を介した電圧印加経路では０．６５［ｍｓ］
（電子ビーム照射条件）
(1)フィラメント電流：１００［ｍＡ］
(2)加速電圧：４［ｋＶ］
(3)スキャン周波数：１［ｋＨｚ］
(4)照射範囲：フィルム幅６２０［ｍｍ］の中央部［６００］ｍｍの範囲
(5)隔壁２４とシート案内面３との間隔２６：２［ｍｍ］
蒸着を完了したフィルムを、２５０［ｍ］の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果８［個］のピンホールを見つけだした。顕微鏡観察した結果、ピンホールの直径は全て０．３［ｍｍ］以内であり、平均直径は０．１１［ｍｍ］であった。また膜剥がれ部の直径は全て０．８［ｍｍ］以上であった。すなわち、この金属蒸着フィルム(矩形のシートである)は１５５[m2]の面積の全体において、すべてのピンホールが直径０．３[ｍｍ]以下であり、かつこれらピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径が０．８［ｍｍ］以上となった。
［比較例１］
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例１と同じで、図７に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。
（電圧印加条件）
図７に示すように、直流電源１４、第１抵抗１５、を配置した。各条件は以下の通り。
【００７４】
(1)直流電源１４の電圧：９２［Ｖ］
(2)第１抵抗：５００［Ω］
(3)薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量：１．３［μＦ］
(4)時定数：第１抵抗を介した電圧印加経路では０．６５［ｍｓ］
蒸着を完了したフィルムを、２５０［ｍ］の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果、１３［個］ピンホールが見つかり、そのうちの３［個］は直径が０．３［ｍｍ］を越えており、平均直径は０．２５［ｍｍ］であった。膜剥がれ部の直径は全て０．８［ｍｍ］以上であった。また、これら直径０．３［ｍｍ］を越えるピンホールは、２５０［ｍ］の全長に偏りなく存在したため、直径０．３［ｍｍ］を越えるピンホールが存在しない連続した１００［ｍ2］の矩形領域が形成されなかった。
［比較例２］
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例１と同じで、図７に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。
（電圧印加条件）
図７に示すように、直流電源１４、第１抵抗１５、を配置した。各条件は以下の通り。
【００７５】
(1)直流電源１４の電圧：９２［Ｖ］
(2)第１抵抗：４０［ｋΩ］
(3)薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量：１．３［μＦ］
(4)時定数：第１抵抗を介した電圧印加経路では０．０５２［ｓ］
蒸着を完了したフィルムを、２５０［ｍ］の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果１３［個］のピンホールを見つけだした。顕微鏡観察した結果、１３［個］ピンホールが見つかり、その直径は全て０．３［ｍｍ］以内であり、平均直径は０．１２［ｍｍ］であった。また膜剥がれ部の直径は全て０．８［ｍｍ］以上であった。しかしながら、各ピンホール発生箇所の下流の蒸着フィルムには熱負けによるシワが１〜２［ｍ］の長さで発生していた。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、電気絶縁性のプラスチックフィルムを対象とする真空蒸着方法ならびに巻取式真空蒸着装置として非常に好適であるが、紙等のウェブの真空蒸着方法などにも応用でき、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図５】薄膜形成時に発生するピンホールの模式図である。
【図６】薄膜形成時に発生するピンホールの模式図である。
【図７】従来の巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図８】従来の巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図９】従来の巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の一実施態様における偏向型電子ビーム照射装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ シート
２ 原反ロール体
３ シート案内面
４ 中間ローラ（巻出側）
５ 中間ローラ（巻取側）
６ 巻取ロール体
７ 誘導加熱坩堝
８ 蒸着材料
９ 電力投入装置
１０ 蒸気
１１ マスク部材
１２ 開口部
１３ 薄膜
１４ 直流電源
１５ 第１抵抗
１６ 第２抵抗
１７ スイッチ
１８ シート案内面−薄膜間電位差
１９ 直流電源の出力電圧
２０ シート搬送方向
２１ 接地
２２ 荷電粒子源
２３ 荷電粒子
２４ 隔壁
２５ 荷電粒子の照射範囲
２６ 隔壁とシート案内面との間隙
３１ 薄膜形成開始点
３２ 剥離点
３３ 巻付点
４１ ピンホール部
４２ 膜剥がれ部
４３ 正常部
５１ 陰極
５２ 第１陽極
５３ 第２陽極
５４ Ｘ軸用偏向コイル
５５ Ｙ軸用偏向コイル
５６ 陰極用交流電源
５７ 加速用直流電源
５８ Ｘ軸偏向用交流電源
５９ Ｙ軸偏向用交流電源
６０ 電子ビームの照射方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートの薄膜形成装置および薄膜付きシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラスチックフィルムに例示される電気絶縁性シート上に薄膜を形成することにより、フィルムコンデンサや磁気記録テープ、包装用フィルム等の素材となる金属蒸着フィルムが製造されている。この製造には、例えば真空槽内で巻状物のプラスチックフィルムを巻き出し、薄膜形成した後に再び巻き取る巻取式蒸着装置（例えば非特許文献１）が用いられる。
【０００３】
その概要を図７、図８を用いて説明する。図７はプラスチックフィルムなどのシート上に連続的に薄膜を形成する薄膜形成装置の構成要素を示した図である。なお、この図７は主要部のみを示し、構造物を収納する真空チャンバや中間ロールは省略してある。また図８は、図７の右手から見た装置の概要構成図である。図７において、長尺の電気絶縁性シート１は、原反ロール体２から繰り出され、シートの走行方向に沿って回転する円筒状の金属製キャンの表面であるシート案内面３に中間ローラ４、５によって所要の巻き付け角で巻き付いた状態で搬送され、巻取ロール体６として巻き取られる。電気絶縁性シート１がシート案内面３上に搬送される際に、誘導加熱坩堝７の中にある蒸着材料８より蒸発した蒸気１０がシート１上に付着し、図８に示すようにシート１上に薄膜１３が形成される。なお蒸発には、例えば誘導加熱や抵抗加熱の原理を利用して蒸着材料を加熱する方式や、電子ビームを蒸着材料に照射して加熱する方式がある。またシート案内面３は主にシート１をシワなく搬送する役目と、シート１が受けた熱負荷を効率よく逃がす役目を持つ。このため例えば公知の熱媒体の循環による温度制御により、所要の温度に制御される。また特に円筒に限らず、ベルト体の上にシートを搬送する方式も見られる。
【０００４】
ところが、シート案内面３上のシート１が受ける熱負荷によりシート１の温度が過度に上昇した部位が大きい場合や、シート１とシート案内面３が接触していない部分がある場合には、シート１が熱変形（熱負け）を起こしてしまうことがある。なおシート１が受ける主な熱負荷とは、この場合誘導加熱坩堝７等から受ける輻射熱や、蒸着された薄膜１３から受ける凝縮熱が挙げられる。
【０００５】
導電性の薄膜を形成する場合には、蒸着時にシート１の受けた熱を効率よくシート案内面３に逃がすため、シート１上に形成した薄膜１３に接触した中間ローラ５を介して、直流電源１４により薄膜１３とシート案内面３の間に電位差を与え、薄膜１３とシート案内面３との間に働く静電気力でシート１をシート案内面３に強く貼り付かせる技術（例えば特許文献１）が用いられる。このように薄膜１３とシート案内面３との間に電位差を設ける場合、図８に示すように、マスク部材１１の開口部１２の幅は、薄膜１３に電位をかけた場合でも、シート案内面３にまで蒸気１０が付着して薄膜１３とシート案内面３が電気的に短絡しないように、通常、少なくともシート幅よりも小さく設定する。
【０００６】
この例ではシート案内面３と薄膜１３との間に直流電源１４を設け、両者の間に電位差を与えているが、いずれかを接地してもう一方にのみ電圧を印加する場合もある。またこの例ではシート案内面３に対し薄膜１３の方が低い電位としているが、逆の場合もある。
【０００７】
しかしながら、このように静電気力でシートをシート案内面に貼り付かせながら薄膜を形成する方法を特に５［μｍ］以下の薄い電気絶縁性シートに適用する場合に、いくつか問題がある。
【０００８】
その一つに、蒸着中にシートに空くピンホールが原因となって、シートに熱負けを生じさせる問題である。基材である電気絶縁性シートにピンホールを引き起こしやすい欠陥部分が元々からあった場合や、蒸発源の突沸現象により蒸気に比べて大きな溶融物が蒸発源から飛来してシートに付着した場合に、局所的に電気絶縁性の劣る部分ができるが、薄膜とシート案内面との間に印加した電位差により、その局所部で絶縁破壊が生じ、ピンホールが発生することがある。ピンホールが発生すると、その部分で薄膜とシート案内面は電気的に短絡状態となり、火花放電を起こし、シートに熱的損傷が生じたり、あるいは薄膜が放電の火花の形状に類似した膜剥がれを形成することがある。さらにピンホール発生部を起点にシート破れを引き起こすこともある。シートに熱的損傷が生じた場合、その損傷部分は製品にならないばかりか、その部分が巻き取られた際の巻取ロールで巻き皺が発生し、損傷が生じなかった部分まで製品にはできなくなり、著しい歩留まりの低下となる。このような不具合を起こさないように、シート案内面と薄膜との間の電位差をできる限り小さくするが、小さすぎると薄膜とシート案内面との間に働く静電気力が弱くなり、シートはシート案内面に貼り付かなくなって、シートの熱変形（熱負け）が生じることがある。
【０００９】
以上説明したシート案内面と薄膜との間に電位差を設けながら薄膜形成する方法において発生する不具合を解決するために、その不具合を防ぐ技術がいくつか提案されている。
【００１０】
例えば特許文献２には、シート部分での絶縁破壊が起きにくくするため、シート案内面と薄膜との間に電位差を与える電気回路において１０〜４００[Ω]の固定値の電気抵抗を直列に接続することにより、絶縁破壊をもたらすような過大な電流を流さない工夫をした薄膜形成方法が開示されている。しかしながら厚みが５［μｍ］以下のシートに薄膜形成する場合、この方法でもピンホールが発生することがある。また、ピンホールやその周囲の膜剥がれ部も、厚みの厚いシートに比べ大きいものが多い。これは、特に薄いシートにおいてはシート厚み方向の絶縁破壊電圧が低下し、ピンホールが発生しやすく、損傷を受けやすいためである。そこで、さらに電流を制限するために抵抗値を上げると、ピンホールは発生するものの、電流を制限することにより絶縁破壊の進展が抑制され、ピンホールの大きさが小さくなる効果はある。
【００１１】
しかしながら、この場合でも、ピンホール発生時に一時的なシートの熱変形が生じる問題が新たに発生した。本発明者らの知見によれば、この原因は以下のように説明できる。薄膜とシート案内面は電気絶縁性シートを挟んだ平行平板電極と考えられ、その電極間に形成される静電容量は厚みの薄いフィルムでは特に大きくなり、後述するように数［μＦ］になることもある。シートにピンホールが発生すると、その部分で薄膜とシート案内面は電気的に短絡状態となり、一時的にシート案内面と薄膜との電位差は低下する。ここで電位差を与える回路の電気抵抗を大きくすることにより、電流を制限してしまうことになり、シート案内面と薄膜の静電容量部に充電する速度が遅くなる。これによりシート案内面と薄膜との間の電位差は暫く低い状態が続いてしまうため、シートの熱を逃がすための充分な冷却効果が得られず、シートに一時的に熱変形が生じてしまうのである。従って特許文献２の方法では、ピンホールの抑制とシートの熱変形の抑制を両立するための抵抗値の最適範囲が見つからない場合がある。
【００１２】
特許文献３には、シート案内面の周囲に絶縁体を被覆し、シート案内面と薄膜との間に電圧を印加する方法が開示されている。この方法によりシートにピンホールが空きにくくなるばかりか、もしシートにピンホールが空いた場合でも、薄膜とシート案内面との短絡が起こらないため両者間の電位差は維持され、シートの熱変形も生じないとされる。しかしながら、シート案内面上に被覆した絶縁体の損傷に注意を要する。シート案内面には蒸着粒子の回り込みや、シート破れが発生したときの蒸着粒子の付着など、汚れやすい部位であり定期的に清掃や研磨が必要であるが、その清掃や研磨時に絶縁体を損傷しないよう細心の注意を払う必要がある。万一絶縁体に傷がついて内層の金属部分が局所的に剥き出しになった場合、その傷の部分でシートが蒸着される際にシート案内面と薄膜との間で絶縁破壊が起きやすくなるため、再被覆を余儀なくされる。また、絶縁体層の厚みによりシート案内面と薄膜との距離が大きくなった分、シート案内面と薄膜との間に同じ静電気力を発生させるためには、その厚みの増大に比例してシート案内面と薄膜との間の印加電圧を大きくする必要がある。この場合、シート案内面と薄膜との間だけでなく、他の接地導電体との放電を起こすことがあり、電圧が不安定になってシートに熱損傷が発生する場合もある。したがって、この構成だけでは満足な結果を得られるとは限らない。
【００１３】
また、シート案内面と薄膜との間に直流電源を介して両者の間に電位差を設ける方法以外にシートの受けた熱を効率よくシート案内面に逃がす方法として、薄膜の形成の前にシートを帯電させ、その帯電により働く静電気力でシートをシート案内面に強く貼り付かせる技術（例えば特許文献４）が知られている。この方法について図９に例示して説明する。図９はプラスチックフィルムなどのシート上に連続的に薄膜を形成する薄膜形成装置の構成要素を示した図である。なお、図７と同一または同等の機能を有する構成要素には同一番号を付け、詳細な説明は省略する。図７に記載した例との大きな相違点は、薄膜を形成する前のシート１の表面に、荷電粒子源２２により荷電粒子２３を照射し、シート１の表面を帯電させている点である。具体的な荷電粒子源２２は電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置などが例示される。このようにシート１の表面を帯電させることにより、シート１とシート案内面３との間で静電気力が働き、両者が強く貼りつき、薄膜形成で受けた熱をシート案内面３に逃がす効果がある。しかしながらこの方法では、導電性の薄膜１３を形成したとき、シート１の帯電電荷は導電性薄膜１３を介して漏洩してしまうため、特に薄膜形成された部位におけるシート１とシート案内面３との間の貼りつきは充分ではなく、シート１の熱変形を起こす場合があった。
【００１４】
そのため、シート案内面と薄膜との間に直流電源を介して両者の間に電位差を設ける方法と、薄膜の形成の前にシートを帯電させる方法とを併用することにより、シートとシート案内面との充分な貼りつきを確保する技術が知られている。（例えば特許文献５，６） しかしながらこの方法においても、特に厚みの薄いシートの薄膜形成において、前述のようにピンホールの発生や、それに伴う一時的なシートの熱変形が生じる問題は解消できない。
【特許文献１】特開昭５９−１４７０２３号公報
【特許文献２】特開昭６１−３０６６９号公報
【特許文献３】特開昭６２−５６５６７号公報
【特許文献４】特開平２−２３９４２８号公報
【特許文献５】特開平３−２０４６６号公報
【特許文献６】特開２００５−１４６４０１号公報
【非特許文献１】伊保内賢他著、「ポリマーフィルムと機能性膜」、技報堂出版、１９９１年４月発行、ｐ１９８〜２０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
以上説明したように従来技術では、シート案内面と薄膜との間に電位差を設けながら薄膜形成する方法において発生する不具合を解決することは困難であった。そこで本発明者らは、上記のような従来技術の問題点に鑑み、特に厚みの薄いシートの薄膜形成においてピンホールの大きさを小さく保ち、シートの熱変形を発生しにくい薄膜形成装置および薄膜付きシートの製造方法ならびにピンホールや熱変形が問題になりにくい金属薄膜つきフィルムを提供することを検討した。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明によれば、以下に示すような薄膜形成装置が提供される。すなわち第１の発明として、シートと接触しながら前記シートを搬送するシート案内面を有し、前記シート案内面の運動に伴って前記シートを搬送する搬送手段と、前記シート案内面上の前記シートに向かって微粒子を飛散させて前記シート上に薄膜を形成する微粒子発生源と、前記シートに形成された前記薄膜と前記シート案内面との間に所定の電気抵抗を介して電位差を発生させる電位差発生手段とを備えるシートの薄膜形成装置であって、前記電気抵抗は、少なくとも2種類の抵抗値の状態をとりうるものであり、前記電気抵抗の前記抵抗値の状態を変化させる抵抗値変更手段を備えたことを特徴とするシートの薄膜形成装置が提供される。
【００１７】
また、本発明のさらに好ましい実施形態として、前記抵抗値変更手段は、前記薄膜と前記シート案内面との間の前記電位差の絶対値が所定の値以下になったときに、前記電気抵抗の抵抗値をそれ以前より低い抵抗値に変更するものであるシートの薄膜形成装置が提供される。
【００１８】
また、第2の発明として、シート案内面に接触しながら搬送されている電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、導電性の薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法であって、前記シート案内面と前記シート上に形成された前記薄膜との間に所定の電気抵抗を有する電源を用いて電位差を発生させ、前記シートにピンホールが形成されたことを検出したときに前記電気抵抗を低減させることを特徴とする薄膜付きシートの製造方法が提供される。
【００１９】
また、本発明のさらに好ましい実施形態として以下の各発明が提供される。
【００２０】
それは、前記薄膜から見て前記シート案内面の方が正電位になるように、前記シート案内面と前記薄膜との間に電位差を印加する薄膜付きシートの製造方法である。
【００２１】
また、前記シート案内面と前記薄膜との間に印加する電位差を、前記シートの厚み１[μｍ]あたり２０[V]以上３０[Ｖ]以下とする薄膜付きシートの製造方法である。
【００２２】
あるいは、前記薄膜から前記シート案内面に至る電気回路の時定数を、定常的な薄膜形成時には０．０１[ｓ]以上１[ｓ]以下とし、前記ピンホールを検出した後所定の時間の間０．０１[ｓ]以下になるよう前記電気抵抗を切り替える薄膜付きシートの製造方法である。
【００２３】
あるいは、前記薄膜と前記シート案内面との間に印加した電位差の変化を検出することにより前記ピンホールの発生を検出することにより前記ピンホールの発生を検出する薄膜付きシートの製造方法である。
【００２４】
あるいは、前記ピンホールを検出してから、５０[μｓ]から１[ｍs]の間に時定数が０．０１[ｓ]以下になるように前記電気抵抗を切り替える薄膜付きシートの製造方法である。
【００２５】
あるいは、前記シートが前記シート案内面に接触しており、かつ前記シートに薄膜の形成する部位の前記搬送方向の上流において、前記シートを帯電させることを特徴とする薄膜付きシートの製造方法である。
【００２６】
あるいは、前記帯電は、荷電粒子を前記シートに対して照射することによりおこなうことを特徴とする薄膜付きシートの製造方法である。
【００２７】
あるいは、前記帯電を行う部位における前記シート案内面の表面における電界の方向が、前記荷電粒子を前記シート案内面に引き寄せる方向となるように前記荷電粒子を照射することを特徴とする薄膜付きシートの製造方法である。
【００２８】
さらに、金属薄膜つきフィルムであって、前記金属薄膜つきフィルムに含まれる連続した１００[m2]以上の面積を有する矩形領域であって、前記領域に含まれるすべてのピンホールが直径０．３[ｍｍ]以下であり、かつ該ピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径が０．８［ｍｍ］以上である領域を1［個］以上含むことを特徴とする、金属薄膜つきフィルムである。
【００２９】
本発明が好ましく適用される電気絶縁性シートとして、代表的なものには、プラスチックフィルムや紙等のシートや枚葉体がある。特に電気絶縁性の高いプラスチックフィルムが本発明を適用するには好適である。プラスチックフィルムの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類や、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、アラミド、ナイロンなどの高分子プラスチックフィルムが例示できる。また、プラスチックフィルムは単層でもよく、また２層以上の積層体フィルムでもよい。
【００３０】
これらのなかでも、特に厚みの薄いフィルム、具体的には厚みが５［μｍ］以下のフィルムの方が、フィルム厚み方向の絶縁破壊電圧が小さいため、本発明の課題であるピンホールが発生しやすい。特にコンデンサ用の金属蒸着フィルムは、前述のような薄いフィルムを使用する場合が多く、また蒸着フィルムに発生するピンホールはコンデンサ素子における２電極間の短絡現象につながることがあるため、ピンホールの大きさや発生頻度、ピンホールの周囲の蒸着膜の剥がれ状態などを適度な範囲に調整することが好ましい。これらの点でコンデンサ用の金属蒸着フィルムは本発明の対象として好適である。
【００３１】
本発明の薄膜形成方法としては、基材の電気絶縁性シートに与える熱負荷の大きい、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法が挙げられる。中でも特に真空蒸着法は、成膜速度が数百[ｎｍ／ｓ]と高く、その分シート搬送速度も数百[ｍ／分]と速いため、シートに与える熱負荷やシートの冷却が難しいことなどから、本発明の対象としては好適である。
【００３２】
本発明において「微粒子」とは、前述の薄膜形成方法においてシート上に薄膜を形成する際にシート上に到来し付着する薄膜材料をいう。例えば真空蒸着法においては、微粒子発生源、いわゆる蒸発源である坩堝で加熱され蒸発した薄膜材料の蒸気粒子をいう。真空蒸着法の蒸発源としては、誘導加熱方式の他、抵抗加熱方式、電子ビーム方式などあるが、いずれでも適用可能である。
【００３３】
本発明において「シート案内面」とは、前述の薄膜形成方法においてシート上に薄膜を形成する際に、シートの薄膜形成面の反対面に接触しながらシートを搬送する薄膜形成装置の構成要素をいう。この「シート案内面」は主にシートをシワなく搬送する役目と、シートが受けた熱を効率よく逃がす役目を持つ。代表的なものとしては、図７、図８に示すように円筒形状のものでこの軸を中心に回転しながらシートを搬送するものがある。また特に円筒形状に限らず、ベルト体の上にシートを搬送する方式のものも知られているが、本発明においてはいずれのものでも有効である。安定した電位差を薄膜との間に形成するため、シート案内面の表面またはその近傍は、導電性を有しているのが好ましい。また、導電性の基材やドラムに絶縁性材料の薄膜が形成されているものであってもかまわない。
【００３４】
本発明における薄膜形成材料としては、薄膜とシート案内面との間に電位差を設けるため、少なくとも薄膜を形成した状態において導電体である必要があり、具体的には金属または金属アロイ、金属化合物が最適である。具体的には単体金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｆｅが例示される。また、金属アロイとしては、Ａｌ−Ｚｎ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｏ−Ｃｒ、などが挙げられ、さらに金属化合物としては、ＡｌＯｘ、ＣｕＯｘ、ＺｎＳ、ＳｉＯxなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００３５】
また、本発明において、「時定数」とは、薄膜とシート案内面が形成する静電容量をＣ［Ｆ］、薄膜とシート案内面との間に電位差を設けるための直流電源とシート案内面との間の電気抵抗値をＲ［Ω］としたときに、以下の式（１）で表される時間をいう。
【００３６】
（時定数）＝Ｃ×Ｒ ［ｓ］ （１）
ここで挙げられた静電容量Ｃ［Ｆ］の算出方法について説明する。シートの比誘電率をε、薄膜が形成されているシートにおいてシート案内面と接触している部分のシート搬送方向の距離をＬ［ｍ］、シートの上に薄膜が形成されている幅をＷ［ｍ］、シートの厚みをｔ［ｍ］、真空の誘電率をε０［Ｆ／ｍ］とすると、前述の静電容量Ｃ［Ｆ］は式（２）で算出できる。
【００３７】
Ｃ＝ε０εＬＷ／ｔ ［Ｆ］ （２）
ここでＬ［ｍ］はシート上で薄膜が形成され始める点（以後「薄膜形成開始点」と呼ぶ）からシートがシート案内面から剥離する点（以後「剥離点」と呼ぶ）までの距離［ｍ］をいう。シートに既に導電性の薄膜が形成済みであり、さらにその薄膜形成面に重ねて薄膜を形成する場合には、Ｌ［ｍ］はシートがシート案内面に接触し始める点から剥離点までのシート上の距離をいう。
【００３８】
また、本発明において「ピンホールの直径」とは、シート上に形成された単一のピンホールを全て包含するように描いた最小外接円の直径をいう。また本発明における「ピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径」とは、単一のピンホールの周囲に発生する薄膜剥がれ部を全て包含するように描いた最小外接円の直径をいう。なお、外接円内部の膜剥がれが起こっていない部位は周囲の正常金属薄膜部とは狭幅のくびれ部でつながっているだけであり、放電電流が流れた際には、そのくびれ部がジュール熱で切れる（ヒューズ機能）ことにより、周囲の正常金属薄膜部の充電電荷が放出されることはほとんどない場合が少なくない。そのため外接円内部の金属薄膜部は実質的に無害であり、上記のとおり最小外接円で定義された直径に重要な意味があるのである。
【００３９】
また、本発明において、「所定の時間」とは、所定のルールに従って定められた長さの時間をいう。たとえば、ある現象の発生時刻を基点としてあらかじめ定められた、１０［s］といった具体的な長さの時間が経過するまでの時間でもよいし、ある現象を基点として、電位のような物理量が特定の値になるまでの時間が経過するまでの時間であってもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、後述の実施例と比較例との対比からも明らかなように、薄膜形成中に電気絶縁性シートにピンホールが発生した場合でもピンホールの大きさを後工程で問題にならないレベルまで小さく保ち、シートの熱変形を発生させにくい薄膜形成装置および薄膜付きシートの製造方法ならびにピンホールや熱変形が問題になりにくい金属薄膜つきフィルムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の最良の実施形態の例を巻取式蒸着装置に適用した場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
図１は本発明を巻取式蒸着装置に適用した第1の実施形態の概略断面図である。この図１は主要部のみを示し、構造物を収納する真空チャンバや中間ロールは省略してある。なお、従来例と同一または同等の機能を有する構成要素には同一番号を付け、詳細な説明を省略する。
【００４３】
図７に記載した先行技術の装置との大きな相違点は、図１に示すように、第１抵抗（高抵抗）１５と第２抵抗（低抵抗）１６を設け、直流電源１４とシート案内面３との間に並列に接続する点である。
【００４４】
なお直流電源１４の極性は、図１に示されるように接続するとは限らず、逆極性でもよいし、場合によっては極性の切り換えが可能な電源を用いてもよい。
【００４５】
正常に蒸着されているときは、第１抵抗１５のみを介して、シート案内面３と薄膜１３との間に電圧を印加する。第１抵抗１５には、過大な電流が流れないようにすることにより、蒸着中にシート案内面３上のフィルム１にピンホールが発生した場合でもそのピンホールの大きさを抑制する効果を持たせる。ここでピンホールは、薄膜１３とシート案内面３との間で放電が起こり、薄膜１３とシート案内面３との間で形成される容量結合部に充電されていた電荷が放出されることにより発生するが、その充電電荷が放出されて薄膜１３とシート案内面３との電位差がある値よりも小さくなれば放電現象は止まる。しかし第１抵抗の抵抗値が小さい、あるいは直流電源１４とシート案内面３が直接接続されていると、薄膜１３とシート案内面３との間で放電が起こり、薄膜１３とシート案内面３との間に充電されていた電荷が放出される段階においても、直流電源１４から新たな電荷が供給され、その容量結合部に充電され続けるため、放電がなかなか止まらない状態となる。その結果ピンホールの大きさが過大に大きくなって、品質上の欠点となる恐れがある。
【００４６】
このため第１抵抗１５では、ピンホールが発生した場合に、その容量結合部に充電されている電荷を速やかに放出させるため、その容量結合部への電荷の供給（つまり電流）を抑制する効果を持たせる。このため、第１抵抗１５には比較的大きな抵抗値を選択する。本発明者の知見によれば、第１抵抗１５の抵抗値が充分高ければ、前述の放電持続時間はおよそ数十［μｓ］である。
【００４７】
一方前述の放電が止まった直後は、薄膜１３とシート案内面３との間の電位差は低い状態にある。このまま電位差が低い状態が暫く続けば、シート１とシート案内面３との間の静電気力は弱まり、シートに熱負けが発生してしまう。従って、放電現象が停止した直後は、薄膜１３とシート案内面３との電位差を急峻に回復させる必要がある。このため図１のように比較的抵抗値の小さな第２抵抗１６を設け、放電現象が止まった直後に第２抵抗１６を通して前述の容量結合部に急速に充電することにより、電位差を回復させることができる。
【００４８】
第１抵抗１５と第２抵抗１６、および電圧印加経路を切り替えるためのスイッチ１７の回路構成は、特に図１の構成に限ったものではない。図２から図４に示す回路構成においても同様の効果を作用させることが可能であるし、また他の回路構成も考えられる。また、以上の例ではいずれも電圧印加経路を2種類つなぎかえることで直流電源１４と直列に接続された総抵抗値を2段階に変更するよう構成してあるが、電圧印加経路は図７に示したものと同様に単一としておき、抵抗15として抵抗値を変更可能なものを用いてもよい。また、抵抗値は2段階である必要はなく、必要に応じてもっと多段階でもよく、連続的に調整できるものを用いてもよい。また、ここで電気抵抗は、電源が直流である場合には実抵抗性のものであるのが好ましいが、交流電源を用いる場合などには容量性または誘導性の成分を持つ複素抵抗であってもよい。
【００４９】
抵抗値を最適化する方法としては、薄膜１３とシート案内面３が形成する容量結合部の静電容量と、電圧印加回路に挿入される抵抗値の積で算出される時定数［ｓ］の値がある範囲になるように第１抵抗および第２抵抗の抵抗値を選定すればよい。
【００５０】
図１において薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量Ｃ［Ｆ］は、シート案内面３上でシート１上に薄膜が形成され始める薄膜形成開始点３１からシート１がシート案内面３から離れ始める剥離点３２までのシート１上の距離をＬ［ｍ］、シート１上に薄膜が形成されている幅をＷ［ｍ］、シート１の厚みをｔ［ｍ］、シート１の比誘電率をε、真空の誘電率をε０［Ｆ／ｍ］として、前述の式（２）で算出できる。また、シート１に既に導電性の薄膜が形成済みであり、さらにその薄膜形成面に重ねて薄膜を形成する場合には、前述のＬ［ｍ］はシート１がシート案内面３に接触し始める巻付点３３から剥離点３２までのシート１上の距離をいう。
【００５１】
時定数［ｓ］は、直流電源１４の印加電圧をＶ［Ｖ］、静電容量をＣ［Ｆ］としたとき、この静電容量Ｃ［Ｆ］に蓄積されている電荷量が０［Ｃ］の状態から、Ｃ×Ｖ［Ｃ］の式で計算される電荷量の（１−１／ｅ）倍まで充電されるのに要する時間［ｓ］を意味する。ここでｅは自然対数の底である。従って、時定数はピンホールが発生して薄膜１３とシート案内面３との電位差が低下したときに、両者間に再充電する速さの指標となる。発明者らは鋭意実験を重ねた結果、ピンホールが発生していない定常時においては、時定数が０．０１［ｓ］以上１［ｓ］以下の範囲になるように抵抗値を選択することが、またピンホール発生直後に電位差を急峻に回復する際においては０．０１［ｓ］以下になるよう抵抗値を選択することが、最適条件であることを突き止めた。この条件に設定することにより、例えば図１においては、ピンホールを検出後、第２抵抗から電圧印加するようにスイッチを切り替えてから、０．０１［ｓ］以内に電圧を相当回復させることができる。たとえば、３００［ｍ／分］の高速条件下で走行中のシートに薄膜形成する場合、０．０１［ｓ］の間にシートが搬送される距離は５［ｃｍ］のみであり、その間でシートにシワを発生させる間もなく、シート１とシート案内面３との貼り付き効果が回復すると推定できる。上記のような状況を作るために、正常時の抵抗値とピンホール発生後の抵抗値の比は、１０倍以上１０００倍以下程度とするのがよい。
【００５２】
ピンホールの発生を検出する手段としては、シート案内面３と薄膜１３との間の電位差１８を検出する方法が最も簡易で適している。前述のように、ピンホールが発生すると、シート案内面３と薄膜１３とは短絡状態となり電位差は急峻に減衰する。従ってこの電位差の低下を検出するのが最も簡単な方法である。具体的には予めピンホールの発生を判断するための電位差のしきい値を設定しておき、電位差１８がその電圧しきい値以下になるのを検出することによりピンホールの発生を検出することができる。この場合のしきい値は直流電源１４の出力電圧１９に対し、３０〜９０％の値が好ましい。３０％よりも小さい場合、ピンホール発生時の電位差１８の低下がその３０％に至らない場合もあり、ピンホールの検出漏れが起こりうる。また９０％よりも大きい場合、電気的ノイズなどピンホールでない場合で電位差１８が低下する場合も検出してしまう不具合が想定される。
【００５３】
さらに好適なしきい値の設定方法として、直流電源１４の出力電圧１９およびシート案内面３と薄膜１３との間の電位差１８との差分または比を検出する方法がある。この方法の方が、シート種類や厚みによって種々に異なる印加電圧条件においても、同じしきい値条件でピンホールの発生を判断することができる。
【００５４】
また、ピンホールの発生を検出してから電圧印加経路を切り替えるまでの時間を調整することが好ましい。前述のようにピンホールは薄膜１３とシート案内面３との間の絶縁破壊現象であり、この絶縁破壊現象が進行している間は第１抵抗（高抵抗）を介して電圧印加した方がよい。絶縁破壊の継続時間は数十［μｓ］であることから、前記方法でピンホールを検出してから数十［μｓ］経過後に第２抵抗（低抵抗）を介して電圧印加するように切り替える方法が好ましい。但しこの切り替えが遅れると、シートとシート案内面３との間の電位差低減による熱負けが顕著に現れてしまう。このため具体的にはピンホールの検出から５０［μｓ］以上１［ｍｓ］以下の時間経過後に第２抵抗に切り換えることが好適である。また切替のためのスイッチ１７は高速で応答する必要があり、例えばソリッドステートリレーやリードリレーを用いたスイッチを使用することが好ましい。使用するスイッチの応答時間が前述のように５０［μｓ］以上１［ｍｓ］以下の場合には、電位が所定電位まで下がったのを検出して直ちに第２抵抗に切り替える方法でもよい。
【００５５】
ピンホールの発生を検出した後、第２抵抗を介して電圧を印加する経路に切り替えた後、シート案内面３と薄膜１３との間の電位差がピンホール発生前の値に回復した場合、再び第１抵抗１５を介して電圧を印加する経路に戻すのが好ましい。第２抵抗を介した電圧印加回路のままであると、次にピンホールが発生したときに、前述の静電容量に過大な電流を流すことになり、ピンホールの大きさが大きくなってしまう恐れがある。好ましい実施形態としては、ピンホール検出と同じく、シート案内面３と薄膜１３の間の電位差を監視し、あるしきい値以上になったときに、第２抵抗を介した電圧印加回路から、第１抵抗を介した電圧印加回路に戻す方法が挙げられる。この場合のしきい値は直流電源１４の出力電圧１９に対し、６０〜９５％の値が好ましい。６０％よりも小さい場合、シート案内面３と薄膜１３の間の電位差がまだ充分回復しておらず、シートが熱変形する恐れがある。また９５％以上の場合は、第２抵抗１６を介した電圧印加回路を使用している時間が長く、その間に次のピンホールが発生して、ピンホールを大きくしてしまう危惧がある。
【００５６】
また、薄膜１３とシート案内面３の電位差の極性により、ピンホールの穴の大きさおよびピンホール周囲の薄膜１３の膜剥がれの模様に違いが現れる。薄膜１３の電位から見てシート案内面３の電位を正にした場合のピンホール発生箇所、および薄膜１３の電位から見てシート案内面３の電位を負にした場合の典型的なピンホール発生箇所の模式図をそれぞれ図５および図６に示す。図５および図６には、シートの表裏を貫通しているピンホール部４１、ピンホール部４１の周囲で薄膜１３の膜剥がれが発生している膜剥がれ部４２、そしてピンホールおよび膜剥がれのいずれも発生していない正常部４３を示している。薄膜１３の電位から見てシート案内面３の電位を正にした場合の電位の関係、つまり図５に示したピンホール発生箇所の方が、ピンホール部４１の直径が小さく、またピンホール周囲の膜剥がれ部４２が比較的広範囲に及ぶ。特に対象物がコンデンサ用の金属蒸着フィルムの場合、つまり蒸着フィルムの厚さ方向に電圧を印加して使用する用途の場合、図５のように広範囲に膜が剥がれた方が、ピンホール部４１で再度絶縁破壊現象を起こす確率が低くなる利点がある。特にピンホール周囲の膜剥がれ部４２が広範囲に及ぶことにより、薄膜面とシート反対面との電気的な絶縁性が確保されるためである。
【００５７】
プラスチックフィルムの場合一般に、１［μｍ］の厚みあたりの絶縁破壊電圧として２００［Ｖ］以上が期待される。しかしながらフィルムにピンホールが空いた場合、そのピンホール部分で絶縁破壊が発生しやすくなる。これは大気中の絶縁破壊電圧が１［μｍ］の距離あたり約３［Ｖ］と、プラスチックフィルムと比較して格段に低いためである。そこで、ピンホール部の周囲に前述のような膜剥がれ部が存在する場合は、ピンホール部と金属薄膜との間の電気絶縁距離を大きくする効果があり、特にコンデンサなどの電気的用途で金属蒸着フィルムを使用する場合に好適である。発明者らの知見によれば、ピンホールの直径とピンホール周囲の膜剥がれ部の直径との差が０．５［ｍｍ］以上あれば、その蒸着フィルムは５００［Ｖ］以上の絶縁耐圧の性能を保つことができ、ピンホールがない蒸着フィルムと比べ遜色ない絶縁性能を示すことが可能となる。但しピンホール自体が大きくなってしまうと、後の搬送工程で、そのピンホールを起点としてフィルムが破れる恐れがある。発明者らの知見によれば、このピンホールの直径は０．３［ｍｍ］に留めることが好ましい。
【００５８】
シート案内面３と薄膜１３との間に印加する電圧の絶対値は、シート１の厚み１［μｍ］あたり２０〜３０［Ｖ］の電圧を印加することが好ましい。これは、シート厚みや材質（誘電率）によらず、薄膜１３とシート案内面３との間の静電気力をある範囲内に調整することと同じことを意味する。この値が２０［Ｖ］よりも小さい場合は、静電気力が弱く、シート１に熱変形が生じる恐れがある。また３０［Ｖ］を越える場合、薄膜形成中にシートの厚み方向で絶縁破壊を起こす確率が高くなる。また、大きなピンホールが発生することがある。具体的には上記のように、シート厚み１［μｍ］あたり２０〜３０［Ｖ］の電圧を印加する場合、薄膜形成中に発生するピンホールの直径は０．３［ｍｍ］以下であるが、３０［Ｖ］を越える場合には、ピンホールの直径が０．３［ｍｍ］以上に及ぶものが現れることがある。
【００５９】
また、上記構成に加え、電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置などで例示される荷電粒子源によって、薄膜形成前のシートを帯電させ、その帯電による静電気力でシートをシート案内面に貼りつかせる方法とを併用することも有効である。この構成について図１０に例を示して説明する。
【００６０】
図１０は本発明の第2の実施態様を巻取式蒸着装置に適用した概略断面図である。この図１０は主要部のみを示し、構造物を収納する真空チャンバや中間ロールは省略してある。なお、第1の実施形態と同一または同等の機能を有する構成要素には同一番号を付け、詳細な説明を省略する。シート案内面３とシート１とが接触しており、かつ、薄膜形成開始点３１よりも搬送方向上流にある部位におけるシート１に対して、荷電粒子源２２から荷電粒子２３を照射し、シート１を帯電させる。この帯電によりシート１は薄膜形成前の巻付点３３から薄膜形成開始点３１の範囲においてもシート案内面３に貼りつく。また薄膜形成開始点３１より下流では、直流電源１４により薄膜１３とシート案内面３との間に与えられた電位差により、薄膜１３とシート案内面３との間に働く静電気力でシート１がシート案内面３に貼りつく。この両者の貼りつく効果は互いに補完し合うため、直流電源１４の電圧は、図１の例のときに比べてある程度低くても同等の効果が得られる。これによって薄膜形成中にシート１の厚み方向で絶縁破壊を起こす確率をより低くすることができる。
【００６１】
本実施形態において好ましく用いられる荷電粒子源は、大気中および／または真空中で電気絶縁性シートに帯電を付与できる荷電粒子を付与できる効果を持つものであり、例えば真空中で比較的安定にシートに対して荷電粒子を照射できる電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置を用いる方法が例示できる。特に電子ビーム照射装置は、荷電粒子である電子が熱フィラメント等により生成しやすく、また粒子の質量が軽いために照射位置を制御しやすい利点がある。電子ビーム照射装置は、小型であり、広幅のシートにも照射できる偏向型電子ビーム照射装置が適している。
【００６２】
図１１は本発明の第2の実施態様に適用可能な偏向型電子ビーム照射装置の概略構成図である。この図１１は主要構成要素のみを示し、構造物を収納する筐体や支持部材、電気部品は省略してある。荷電粒子である電子は陰極用交流電源５６により加熱された陰極５１（フィラメント電極）より熱電子として放出される。放出された電子は、加速用直流電源５７で陰極５１との間に電位差を印加された第１陽極５２、第２陽極５３で加速される。さらにＸ軸用偏向コイル５４、Ｙ軸用偏向コイル５５で電子の進行方向を制御した後に電子ビーム照射装置より図中の矢印６０の方向へ放出される。陰極５１からの電子の発生量は、陰極５１の形状や材質、また陰極用交流電源５６の電流（実施例ではフィラメント電流と呼ぶ）によって調整できる。
【００６３】
また、放出された電子をシートに帯電させる効率は、陰極と陽極との間の電位差すなわち陰極５１と第２陽極５３との間に印加された加速用直流電源５７の電圧（以後、加速電圧と呼ぶ）に影響される。シートを帯電させやすい加速電圧は、シートの種類や厚みにもよるが、概ね５００［Ｖ］以上でかつ５［ｋＶ］以下が好ましい。５［ｋＶ］を越える場合はシートに電子を深く打ち込みすぎてシートを通過してしまうため、逆に帯電させることができないことがある。
【００６４】
帯電させるシートに対する電子の照射範囲はＸ軸用偏向コイル５４およびＹ軸用偏向コイル５５の形状、ならびにＸ軸偏向用交流電源５８とＹ軸偏向用交流電源５９の電流に影響される。シートに対する電子の照射範囲を調整するには、各偏向用交流電源５８および５９の電流を調整することによりできる。またシートの帯電の均一性は、各偏向用交流電源の周波数に影響される。特にシートがシート案内面３に接触する範囲において均一な密着力を得るには、シートの幅方向（シートの搬送方向および法線方向にそれぞれ直交する方向）における帯電の分布を均一にさせることが望ましい。このため、例えば、図１１のＹ軸をシートの搬送方向と同じ方向に沿うように、Ｘ軸をシートの幅方向に沿うように電子ビーム照射装置を配置する場合、シートを均一に帯電させるためには、Ｘ軸方向の周波数を高くすることによって、均一性の良好な帯電分布が得られやすい。シートの搬送速度が数百［ｍ／分］で搬送される場合、シートが少なくとも数［ｃｍ］進む毎にシートの幅方向に１スキャン以上走査した方がよく、この場合、Ｘ軸方向の交流周波数は１００［Ｈｚ］以上が好ましい。以後、シートの幅方向に沿う方向の偏向コイルの交流周波数をスキャン周波数と呼ぶ。
【００６５】
電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置など、正または負のいずれかの極性の荷電粒子を主に照射する場合は、帯電を行う部位におけるシート案内面の表面における電界の方向が、荷電粒子をシート案内面に引き寄せる方向となるようにすることが好ましい。これにより、荷電粒子をシート表面に引き寄せることが可能になり、帯電効果を上げ、シートとシート案内面との貼り付け効果を増すことができる。荷電粒子をシート案内面に引き寄せる電界を形成する方法として、例えば、荷電粒子照射装置の照射口の部位の電位とシート案内面の電位とで形成する電界が、荷電粒子をシート案内面引き寄せる電界の向きになるように両者の電位を設定する方法が例示できる。例えば、荷電粒子源として図１１に示すような電子ビーム照射装置を図１０の一実施態様に示す薄膜形成装置の荷電粒子源２２として用いた場合、第２陽極５３の電位とシート案内面３の電位とで形成される電界が、荷電粒子２３である電子をシート１上に引き寄せる向きであることが好ましい。図１１に示す電子ビーム照射装置の場合、第２陽極５３が接地されているので、シート案内面３が接地電位に対して正の電位となるように、薄膜１３とシート案内面３との間に電圧を印加すればよい。また図１０に示す例の場合、薄膜における電位が接地電位であるから、シート案内面−薄膜間電位差１８を測定することにより、シート案内面３の電位を知ることができる。
【００６６】
荷電粒子源を用いてシートを帯電させた場合、薄膜が形成された後のシート内に帯電が残る場合があり、この帯電がシートの搬送性や薄膜形成付きシートの品質に悪影響を与える場合がある。そのため、薄膜形成後からフィルムが巻き取られる前の間でシートを除電することが好ましい。シートの除電方法については、真空中で電気絶縁性シートを除電する方法として公知であるプラズマ放電を用いる方法や強制的にシートに向けてガスを照射する方法が知られているが、いずれでもよい。
【００６７】
また荷電粒子源を用いる場合には、荷電粒子源により荷電粒子をシートに付与する空間と、薄膜が形成される空間とを隔離した方が好ましい。これは、荷電粒子源から照射した荷電粒子が、電位差を設けている薄膜またはシート案内面にも照射された場合、薄膜とシート案内面との間の電位差が安定に保てないからである。具体的には図１０に示すように、荷電粒子源２２でシート１に荷電粒子２３を照射する空間を隔壁２４で区画することが好ましい。この場合、隔壁２４は可動部であるシート案内面３やシート１と接触することは避けるのが好ましいが、その場合の隔壁２４とシート案内面との間の間隙２６は１〜１０［ｍｍ］の範囲内であることが望ましい。またさらに好ましくは、この隔壁２４で区画された空間を、荷電粒子源２２から荷電粒子２３を照射するに最適な真空圧力に保つような真空排気装置を設けてもよい。なお、隔壁２４は、導電性材料で形成されており、荷電粒子照射装置の照射口の部位の電位と同電位にあるよう構成されているの好ましい。
【００６８】
また、照射した荷電粒子２３が薄膜１３に照射される場合、薄膜１３とシート案内面３との間に印加している電位差が不安定になる場合がある。これを防ぐために、荷電粒子の照射範囲２５と薄膜形成開始点３１との間の距離は５０［ｍｍ］以上確保しておくことが好ましい。
【００６９】
同じように、照射した荷電粒子２３がシート案内面３に照射される場合についても、薄膜１３とシート案内面３との間に印加している電位差が不安定になる場合がある。これを防ぐために、荷電粒子２３がシート１上にのみ照射されるように照射範囲を調整することが好ましい。例えば図１１に示す電子ビーム照射装置を荷電粒子源２２として使用する場合、Ｘ軸偏向用交流電源５８および／またはＹ軸偏向用交流電源５９の電流を調整することにより照射範囲を調整することができる。好ましくは、シート１の幅方向の各端から５［ｍｍ］以上内側の範囲を照射範囲として調整することが好ましい。
【００７０】
以上説明した発明により、ピンホールの大きさを小さくでき、かつピンホールが生じたときにシートの熱変形も発生しにくい薄膜形成が可能になる。
【実施例】
【００７１】
以下に示す実施例および比較例において、ピンホールの大きさを比較した。ピンホールの検出方法は以下の通りである。
（１）ピンホールの検出方法
バックライト光源上に薄膜形成したシートを置き、ピンホールの発生箇所を目視で見つけ、発生箇所を光学顕微鏡を使って拡大倍率１００倍の透過光観察で観察し、ピンホールの直径を測定した。またピンホール周囲の膜剥がれ部については、同じ光学顕微鏡を使って拡大倍率５０倍の透過光観察で顕微鏡写真を撮影し、その写真上でピンホールの周囲に発生している膜剥がれ部を全て包含するように描いた最小外接円の直径を測長した。
［実施例１］
電気絶縁性シートとして、厚さ３．７［μｍ］、幅６２０［ｍｍ］のポリプロピレンフィルム（東レ株式会社製「トレファン」）の片面に、図１に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。
（蒸着条件）
蒸発源 ：誘導加熱坩堝
蒸発材料 ：アルミニウム
蒸発パワー：３０[ｋＷ]
真空環境 ：１×１０−２［Ｐａ］
膜厚（表面抵抗値）：２．２［Ω／□］
（フィルム搬送条件）
搬送速度 ：２５０［ｍ／分］
シート案内面と薄膜との静電容量：１．３［μＦ］
（電圧印加条件）
図１に示すように、直流電源１４、第１抵抗１５、第２抵抗１６、スイッチ１７を配置した。各条件は以下の通り。
【００７２】
(1)直流電源１４の電圧：９２［Ｖ］
(2)第１抵抗：４０［ｋΩ］
(3)第２抵抗：５００［Ω］
(4)ピンホール検出条件：キャン−薄膜間電位差１８が５０［Ｖ］を下回った場合
(5)ピンホール検出からスイッチ切替までの時間：１００［μｓ］
(6)薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量：１．３［μＦ］
(7)時定数：第１抵抗を介した電圧印加経路では０．０５２［ｓ］
第２抵抗を介した電圧印加経路では０．６５［ｍｓ］
蒸着を完了したフィルムを、２５０［ｍ］の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果１２［個］のピンホールを見つけだした。顕微鏡観察した結果、ピンホールの直径は全て０．３［ｍｍ］以内であり、平均直径は０．１３［ｍｍ］であった。また膜剥がれ部の直径は全て０．８［ｍｍ］以上であった。すなわち、この金属蒸着フィルム(矩形のシートである)は１５５[m2]の面積の全体において、すべてのピンホールが直径０．３[ｍｍ]以下であり、かつこれらピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径が０．８［ｍｍ］以上となった。
［実施例２］
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例１と同じで、図１０に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。ここでは、荷電粒子源として電子ビーム照射装置により蒸着前のフィルムを帯電させた後に蒸着した。
（電圧印加条件）
図１０に示すように、直流電源１４、第１抵抗１５、第２抵抗１６、スイッチ１７を配置した。各条件は以下の通り。
【００７３】
(1)直流電源１４の電圧：９２［Ｖ］
(2)第１抵抗：４０［ｋΩ］
(3)第２抵抗：５００［Ω］
(4)ピンホール検出条件：キャン−薄膜間電位差１８が５０［Ｖ］を下回った場合
(5)ピンホール検出からスイッチ切替までの時間：１００［μｓ］
(6)薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量：１．３［μＦ］
(7)時定数：第１抵抗を介した電圧印加経路では０．０５２［ｓ］
第２抵抗を介した電圧印加経路では０．６５［ｍｓ］
（電子ビーム照射条件）
(1)フィラメント電流：１００［ｍＡ］
(2)加速電圧：４［ｋＶ］
(3)スキャン周波数：１［ｋＨｚ］
(4)照射範囲：フィルム幅６２０［ｍｍ］の中央部［６００］ｍｍの範囲
(5)隔壁２４とシート案内面３との間隔２６：２［ｍｍ］
蒸着を完了したフィルムを、２５０［ｍ］の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果８［個］のピンホールを見つけだした。顕微鏡観察した結果、ピンホールの直径は全て０．３［ｍｍ］以内であり、平均直径は０．１１［ｍｍ］であった。また膜剥がれ部の直径は全て０．８［ｍｍ］以上であった。すなわち、この金属蒸着フィルム(矩形のシートである)は１５５[m2]の面積の全体において、すべてのピンホールが直径０．３[ｍｍ]以下であり、かつこれらピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径が０．８［ｍｍ］以上となった。
［比較例１］
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例１と同じで、図７に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。
（電圧印加条件）
図７に示すように、直流電源１４、第１抵抗１５、を配置した。各条件は以下の通り。
【００７４】
(1)直流電源１４の電圧：９２［Ｖ］
(2)第１抵抗：５００［Ω］
(3)薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量：１．３［μＦ］
(4)時定数：第１抵抗を介した電圧印加経路では０．６５［ｍｓ］
蒸着を完了したフィルムを、２５０［ｍ］の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果、１３［個］ピンホールが見つかり、そのうちの３［個］は直径が０．３［ｍｍ］を越えており、平均直径は０．２５［ｍｍ］であった。膜剥がれ部の直径は全て０．８［ｍｍ］以上であった。また、これら直径０．３［ｍｍ］を越えるピンホールは、２５０［ｍ］の全長に偏りなく存在したため、直径０．３［ｍｍ］を越えるピンホールが存在しない連続した１００［ｍ2］の矩形領域が形成されなかった。
［比較例２］
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例１と同じで、図７に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。
（電圧印加条件）
図７に示すように、直流電源１４、第１抵抗１５、を配置した。各条件は以下の通り。
【００７５】
(1)直流電源１４の電圧：９２［Ｖ］
(2)第１抵抗：４０［ｋΩ］
(3)薄膜１３とシート案内面３が形成する静電容量：１．３［μＦ］
(4)時定数：第１抵抗を介した電圧印加経路では０．０５２［ｓ］
蒸着を完了したフィルムを、２５０［ｍ］の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果１３［個］のピンホールを見つけだした。顕微鏡観察した結果、１３［個］ピンホールが見つかり、その直径は全て０．３［ｍｍ］以内であり、平均直径は０．１２［ｍｍ］であった。また膜剥がれ部の直径は全て０．８［ｍｍ］以上であった。しかしながら、各ピンホール発生箇所の下流の蒸着フィルムには熱負けによるシワが１〜２［ｍ］の長さで発生していた。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、電気絶縁性のプラスチックフィルムを対象とする真空蒸着方法ならびに巻取式真空蒸着装置として非常に好適であるが、紙等のウェブの真空蒸着方法などにも応用でき、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図５】薄膜形成時に発生するピンホールの模式図である。
【図６】薄膜形成時に発生するピンホールの模式図である。
【図７】従来の巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図８】従来の巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図９】従来の巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の一実施態様に係る巻取式真空蒸着装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の一実施態様における偏向型電子ビーム照射装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ シート
２ 原反ロール体
３ シート案内面
４ 中間ローラ（巻出側）
５ 中間ローラ（巻取側）
６ 巻取ロール体
７ 誘導加熱坩堝
８ 蒸着材料
９ 電力投入装置
１０ 蒸気
１１ マスク部材
１２ 開口部
１３ 薄膜
１４ 直流電源
１５ 第１抵抗
１６ 第２抵抗
１７ スイッチ
１８ シート案内面−薄膜間電位差
１９ 直流電源の出力電圧
２０ シート搬送方向
２１ 接地
２２ 荷電粒子源
２３ 荷電粒子
２４ 隔壁
２５ 荷電粒子の照射範囲
２６ 隔壁とシート案内面との間隙
３１ 薄膜形成開始点
３２ 剥離点
３３ 巻付点
４１ ピンホール部
４２ 膜剥がれ部
４３ 正常部
５１ 陰極
５２ 第１陽極
５３ 第２陽極
５４ Ｘ軸用偏向コイル
５５ Ｙ軸用偏向コイル
５６ 陰極用交流電源
５７ 加速用直流電源
５８ Ｘ軸偏向用交流電源
５９ Ｙ軸偏向用交流電源
６０ 電子ビームの照射方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートと接触しながら前記シートを搬送するシート案内面を有し、前記シート案内面の運動に伴って前記シートを搬送する搬送手段と、前記シート案内面上の前記シートに向かって微粒子を飛散させて前記シート上に薄膜を形成する微粒子発生源と、前記シートに形成された前記薄膜と前記シート案内面との間に所定の電気抵抗を介して電位差を発生させる電位差発生手段とを備えるシートの薄膜形成装置であって、前記電気抵抗は、少なくとも2種類の抵抗値の状態をとりうるものであり、前記電気抵抗の前記抵抗値の状態を変化させる抵抗値変更手段を備えたことを特徴とするシートの薄膜形成装置。
【請求項２】
前記抵抗値変更手段は、前記薄膜と前記シート案内面との間の前記電位差の絶対値が所定の値以下になったときに、前記電気抵抗の抵抗値をそれ以前より低い抵抗値に変更するものであることを特徴とする請求項１に記載のシートの薄膜形成装置。
【請求項３】
シート案内面に接触しながら搬送方向に搬送されている電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、導電性の薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法であって、前記シート案内面と前記シート上に形成された前記薄膜との間に所定の電気抵抗を有する電源を用いて電位差を発生させ、前記シートにピンホールが形成されたことを検出したときに前記電気抵抗を低減させることを特徴とする薄膜付きシートの製造方法。
【請求項４】
前記薄膜から見て前記シート案内面の方が正電位になるように、前記シート案内面と前記薄膜との間に電位差を印加することを特徴とする請求項３に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項５】
前記シート案内面と前記薄膜との間に印加する電位差を、前記シートの厚み１[μｍ]あたり２０[V]以上３０[Ｖ]以下とすることを特徴とする請求項４に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項６】
前記薄膜から前記シート案内面に至る電気回路の時定数を、定常的な薄膜形成時には０．０１[ｓ]以上１[ｓ]以下とし、前記ピンホールを検出した後所定の時間の間０．０１[ｓ]以下になるよう前記電気抵抗を切り替えることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項７】
前記薄膜と前記シート案内面との間に印加した電位差の変化を検出することにより前記ピンホールの発生を検出することを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項８】
前記ピンホールを検出してから、５０[μｓ]から１[ｍs]の間に時定数が０．０１[ｓ]以下になるように前記電気抵抗を切り替えることを特徴とする請求項６または７に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項９】
前記シートが前記シート案内面に接触しており、かつ前記シートに薄膜の形成する部位の前記搬送方向の上流において、前記シートを帯電させることを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項１０】
前記帯電は、荷電粒子を前記シートに対して照射することによりおこなうことを特徴とする請求項９に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項１１】
前記帯電を行う部位における前記シート案内面の表面における電界の方向が、前記荷電粒子を前記シート案内面に引き寄せる方向となるように前記荷電粒子を照射することを特徴とする請求項９または１０に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項１２】
金属薄膜つきフィルムであって、前記金属薄膜つきフィルムに含まれる連続した１００[m2]以上の面積を有する矩形領域であって、前記領域に含まれるすべてのピンホールが直径０．３[ｍｍ]以下であり、かつ該ピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径が０．８［ｍｍ］以上である領域を1［個］以上含むことを特徴とする、金属薄膜つきフィルム。
【請求項１】
シートと接触しながら前記シートを搬送するシート案内面を有し、前記シート案内面の運動に伴って前記シートを搬送する搬送手段と、前記シート案内面上の前記シートに向かって微粒子を飛散させて前記シート上に薄膜を形成する微粒子発生源と、前記シートに形成された前記薄膜と前記シート案内面との間に所定の電気抵抗を介して電位差を発生させる電位差発生手段とを備えるシートの薄膜形成装置であって、前記電気抵抗は、少なくとも2種類の抵抗値の状態をとりうるものであり、前記電気抵抗の前記抵抗値の状態を変化させる抵抗値変更手段を備えたことを特徴とするシートの薄膜形成装置。
【請求項２】
前記抵抗値変更手段は、前記薄膜と前記シート案内面との間の前記電位差の絶対値が所定の値以下になったときに、前記電気抵抗の抵抗値をそれ以前より低い抵抗値に変更するものであることを特徴とする請求項１に記載のシートの薄膜形成装置。
【請求項３】
シート案内面に接触しながら搬送方向に搬送されている電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、導電性の薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法であって、前記シート案内面と前記シート上に形成された前記薄膜との間に所定の電気抵抗を有する電源を用いて電位差を発生させ、前記シートにピンホールが形成されたことを検出したときに前記電気抵抗を低減させることを特徴とする薄膜付きシートの製造方法。
【請求項４】
前記薄膜から見て前記シート案内面の方が正電位になるように、前記シート案内面と前記薄膜との間に電位差を印加することを特徴とする請求項３に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項５】
前記シート案内面と前記薄膜との間に印加する電位差を、前記シートの厚み１[μｍ]あたり２０[V]以上３０[Ｖ]以下とすることを特徴とする請求項４に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項６】
前記薄膜から前記シート案内面に至る電気回路の時定数を、定常的な薄膜形成時には０．０１[ｓ]以上１[ｓ]以下とし、前記ピンホールを検出した後所定の時間の間０．０１[ｓ]以下になるよう前記電気抵抗を切り替えることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項７】
前記薄膜と前記シート案内面との間に印加した電位差の変化を検出することにより前記ピンホールの発生を検出することを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項８】
前記ピンホールを検出してから、５０[μｓ]から１[ｍs]の間に時定数が０．０１[ｓ]以下になるように前記電気抵抗を切り替えることを特徴とする請求項６または７に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項９】
前記シートが前記シート案内面に接触しており、かつ前記シートに薄膜の形成する部位の前記搬送方向の上流において、前記シートを帯電させることを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項１０】
前記帯電は、荷電粒子を前記シートに対して照射することによりおこなうことを特徴とする請求項９に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項１１】
前記帯電を行う部位における前記シート案内面の表面における電界の方向が、前記荷電粒子を前記シート案内面に引き寄せる方向となるように前記荷電粒子を照射することを特徴とする請求項９または１０に記載の薄膜付きシートの製造方法。
【請求項１２】
金属薄膜つきフィルムであって、前記金属薄膜つきフィルムに含まれる連続した１００[m2]以上の面積を有する矩形領域であって、前記領域に含まれるすべてのピンホールが直径０．３[ｍｍ]以下であり、かつ該ピンホールの周囲の膜剥がれ部の直径が０．８［ｍｍ］以上である領域を1［個］以上含むことを特徴とする、金属薄膜つきフィルム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図６】
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【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２１９７５９（Ｐ２００６−２１９７５９Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４４４９（Ｐ２００６−４４４９）
【出願日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００２２２４６２）東レフィルム加工株式会社 (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００２２２４６２）東レフィルム加工株式会社 (142)
【Ｆターム（参考）】
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