陽極酸化装置、連続陽極酸化装置および製膜方法
【課題】 接触抵抗が小さい陽極酸化装置、連続陽極酸化装置、および陽極酸化装置または連続陽極酸化装置を用いた製膜方法を提供する。
【解決手段】 陽極酸化可能な金属または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる帯状物の密着部分が導電性材料で構成された給電ドラムと、給電ドラムに対向して設けられた対向電極と、帯状物を密着支持した給電ドラムの一部と対向電極を浸漬する電解液が入った電解槽と、給電ドラムにおいて密着支持された帯状物の短手方向端部と帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして電解液から保護する保護部材と、給電ドラムに密着させた帯状物と保護部材を電解液中で共走行させる駆動部とを有し、給電ドラムに巻き掛けられた帯状物にかかる幅当たりの張力をＴ（Ｎ／ｍ）、給電ドラムの半径をＲ（ｍ）とし、電解液中を共走行される帯状物にかけられる幅当たりの張力Ｔの値が１０００×Ｒ以上である。
【解決手段】 陽極酸化可能な金属または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる帯状物の密着部分が導電性材料で構成された給電ドラムと、給電ドラムに対向して設けられた対向電極と、帯状物を密着支持した給電ドラムの一部と対向電極を浸漬する電解液が入った電解槽と、給電ドラムにおいて密着支持された帯状物の短手方向端部と帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして電解液から保護する保護部材と、給電ドラムに密着させた帯状物と保護部材を電解液中で共走行させる駆動部とを有し、給電ドラムに巻き掛けられた帯状物にかかる幅当たりの張力をＴ（Ｎ／ｍ）、給電ドラムの半径をＲ（ｍ）とし、電解液中を共走行される帯状物にかけられる幅当たりの張力Ｔの値が１０００×Ｒ以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、薄膜トランジスタ回路、ディスプレイ（画像表示装置）等の半導体装置の用途に有用な半導体素子用基板および電解コンデンサー用電極を製造するのに適した陽極酸化装置、連続陽極酸化装置ならびに製膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製の基板を用いた薄膜太陽電池は、基板の軽量性および可撓性（フレキシビリティー）という観点から、ガラス基板を用いたものに比較して、広い用途への適用の可能性がある。さらに、金属製の基板は高温プロセスにも耐えうるという点で、光電変換特性が向上するため太陽電池の高効率化が期待できる。
【０００３】
太陽電池モジュ−ルは、同一基板上で太陽電池セルを直列接続し集積化することで、モジュール効率を向上させる。このとき、太陽電池モジュ−ルの金属基板には絶縁層を形成し、この上に光電変換を行う半導体回路層を設ける必要がある。例えば、ステンレス等の鉄系素材を基板に用いた場合は、ＣＶＤ等の気相法またはゾルゲル法等の液相法によりＳｉまたはアルミニウムの酸化物を被覆し絶縁層を形成する必要がある。しかし、これらの手法は、製法的にピンホールまたはクラックを発生し易く、大面積の薄膜絶縁層を安定に作製する手法としては本質的な課題を抱えている（特許文献１）。
【０００４】
一方、アルミニウムの場合には陽極酸化膜（ＡＡＯ）を形成することにより、ピンホールが無く密着性良好な絶縁被膜を得ることができる（特許文献２）。しかし、アルミニウム上のＡＡＯは、１２０℃以上に加熱するとクラックが発生することが知られており（非特許文献１）、絶縁性、特にリーク電流が増大してしまうという問題を抱えている。また、アルミニウムは２００℃程度で軟化するため、この温度以上を経たアルミニウムは極めて強度が小さく、クリープ変形または座屈変形といった永久変形（塑性変形）を生じ易く、これを用いる半導体装置の製造時にはハンドリングに厳しい制限が必要である。これは屋外用太陽電池などへの適用を困難なものにしている。
【０００５】
上記問題を解決するため、所謂アルミニウムクラッド材からなる基板に絶縁層としてＡＡＯを形成し、その上に光吸収層である化合物半導体層または電極層を形成する方法が提案されている。この方法では金属基板と化合物半導体層の線膨張係数の差を小さく設計することが可能であり、５００℃以上の高温製膜となる化合物半導体層の形成工程においても、絶縁層のクラックおよび化合物半導体の剥離などの問題を生じない。またアルミニウムと複合させる金属基材は、アルミニウムに比較して比強度および高温強度が大きいため、製造時のハンドリングも容易である。
【０００６】
絶縁層としてのＡＡＯは、電池モジュールとした時の高い電圧で絶縁破壊しないだけでなく、電圧印加時のリーク電流も小さいこと、すなわち体積抵抗が高い必要がある。リーク電流が大きいと、発電した電流が個々の電池間で漏れ電流となり、モジュール発電効率が低下する。従って、ＡＡＯは前述の性能を担保するため、１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上の厚さが必要となる。
【０００７】
帯状アルミニウムを連続的に陽極酸化するときの一般的な装置は、電解槽の前部に給電ロールまたは給電槽を置き、アルミニウムに電流を供給する構成であり、給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムにも電流が流れる。陽極酸化とは電解酸化（アルミニウムの場合は３電子反応）であり、ＡＡＯの厚さは流した電気量に比例する。従って、帯状アルミニウムを連続的に陽極酸化する装置の場合、ライン速度（帯状アルミニウムの走行速度）にも比例した電流を給電する必要がある。このとき、給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムにも同様に比例した電流が流れることになるので、ＡＡＯ厚が厚いほど、またライン速度が大きくなるほど、電圧降下が大きくなって電力ロスが発生する。さらに給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムはＩＲ発熱により溶断する可能性があり、生成するＡＡＯ厚とライン速度には上限が存在する。発熱と溶断限界電流は帯状アルミニウムの単位断面積あたりの抵抗によって決まるので、薄いアルミニウム箔ほど、生成可能なＡＡＯ厚とライン速度の上限は小さくなる。
【０００８】
一方で、帯状の薄いアルミニウム箔の片面にのみ厚いＡＡＯを形成したいという要求があり、一例は前述の絶縁層付金属基板である。この場合、片面にマスキングフィルムを貼り、前述の装置で製造することは可能であるが、ＡＡＯ厚とライン速度には上限が存在する。また、メッキなどのａｄｄｉｔｉｖｅ被膜と異なり、ＡＡＯはｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ被膜であり、マスキングフィルム端面からの電解液侵入が生じると、容易に被膜形成する。従って高粘着力のマスキングフィルムを選定する必要がある。さらにクラッド材のような異種金属が接合された帯状金属箔の場合は、局部電池作用による副反応を防止するため、異種金属同士が露出した幅方向の側端面もマスキングフィルムを貼り、電気化学的に不活性にしておく必要がある。
【０００９】
帯状アルミニウムの片面にのみＡＡＯを製膜する装置は種々提案されている。代表例は、陽極酸化槽に断面円上の支持ドラムを置き、それにアルミニウム箔を密着させてアルミニウム箔の片面のみを陽極酸化させる手法である（特許文献３）。また、支持ドラムに導電性を持たせ、ドラムに給電する手法も提案されている（特許文献４）。後者の場合は、アルミニウム箔の裏面から直接給電することになるので、前述の電圧降下および発熱を無視できるレベルにまで低下させることが可能である。
【００１０】
しかしながら、この手法では、支持ドラムとアルミニウム箔の間に電解液の染込みが容易に生じる。陽極酸化槽側はＡＡＯ被膜が形成され過電圧が高くなっているので、支持ドラムに電解液が染込むと支持ドラムと対向電極間の直接電流が大きくなり、陽極酸化槽側のＡＡＯ被膜形成電流に対する電流ロスとなる。また、このロス電流は、給電ドラムの密着面に電気化学的作用を及ぼすことになり、密着面側のアルミニウムに対しても陽極酸化被膜を形成したり、給電ドラムが金属である場合はその表面が陽極酸化されたりアノード溶解したりして、いずれも密着面の接触抵抗が高くなって、スパーク等の局部不良を生じる可能性がある。
【００１１】
上記のような問題を解決するため、特許文献４では給電ドラムの材質をタンタル、ニオブ等のいわゆるバルブメタルとする装置が提案されているが、この方法では電解操業時間に伴いバルブメタル表面に陽極酸化被膜が成長する。従って接触抵抗が徐々に増加するため、頻繁に交換する必要があるが、これらの材質は高価であり実用性に欠ける。一方、特許文献５では、アルミニウム箔と支持ローラとの密着面に水を供給することで密着面の電気化学的作用を防止する方法が提案されている。また、特許文献６では、アルミニウム箔の両端をテンションをかけた不導体の圧接バンドで覆い、接触面に電解液が流入することがないようにした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−３３９０８１号公報
【特許文献２】特開２０００−４９３７２号公報
【特許文献３】特開平４−３７１８９２号公報
【特許文献４】特開昭６０−２１１０９３号公報
【特許文献５】特開平６−１０８２８９号公報
【特許文献６】特開昭４６−３９４４１号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】茅島，他，東京都立産業技術研究所研究報告３（２０００）ｐ２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献５は装置が複雑になるばかりでなく、電解液がドラム密着面の水によって薄められるため、常に電解液の濃度管理を行う必要がある。また、密着面上の薄層の水が電気分解によりガスが発生すると、薄層が気膜となって接触抵抗が上がり、返ってスパーク等の原因になる可能性もある。一方、特許文献６に記載されているテンションをかけたバンドで覆う方法では、バンドは給電ドラムまたはアルミニウム箔と常に褶動することになり、バンドがアルミニウム箔の端部から位置ズレし易く、連続操業が困難である。また、圧接したテンションをかけることによって、薄いアルミニウム箔の場合はしわが入ってしまい、そのしわ部分から電解液が流入する可能性がある。
【００１５】
このように、いずれの方法によっても、密着面側の陽極酸化被膜形成は完全には防止出来ないため、接触抵抗が不安定になるという問題は解決できない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、接触抵抗が小さい陽極酸化装置、連続陽極酸化装置、および陽極酸化装置または連続陽極酸化装置を用いた製膜方法を提供することを第１の目的とするものである。さらには、第１の目的に加えて、より接触抵抗を低く、接触抵抗変化も小さくするための製膜方法を提供することを第２の目的とするものである。
【００１６】
上述のように、従来からＡＡＯを製膜する装置は種々提案されているものの、陽極酸化に伴う発熱を、効率よく系外に持ち去ることができず、発熱・温度分布が生じ、陽極酸化面内において反応が不均一になり、陽極酸化膜の焼け、陽極酸化膜の膜厚ムラなどが発生するという問題点がある。
また、上述のように、従来から種々提案されているＡＡＯを製膜する装置においては、ドラムの回転、箔の移動、電解液の攪拌、または陽極酸化に伴う水素ガス発生などによって、電解液面が一定の高さに保たれないため、陽極酸化範囲が常に変動し続けてしまい、陽極酸化膜の部分的な膜厚ムラ、陽極酸化膜の表面の荒れなどが生じるという問題点がある。
【００１７】
この課題に対して、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な製膜方法を提供することを第３の目的とするものである。
【００１８】
また、上述のように、従来からＡＡＯを製膜する装置は種々提案されており、特許文献４に開示されているように、支持ドラムに導電性を持たせ、ドラムに給電し、金属箔（アルミニウム箔）の裏面から直接給電する方法が提案されている。
ＡＡＯを製膜する装置において、金属箔の陽極酸化面への電流供給方式としては、ドラムの軸からドラムの表面へ、そして金属箔の順に電流供給する方式、または金属箔に直接給電する方式がある。前者のドラムの軸を介する方式では、ドラムの軸受けの機構が煩雑になるほか、ドラムの軸によって通電できる電流に上限があるという問題がある。また、後者の金属箔に直接給電する方式では、金属箔内部に電流が流れるため、ジュール発熱、限界電流などの問題がある。
また、前述のように、ＡＡＯ厚が厚いほど、またライン速度が大きくなるほど、電圧降下が大きくなって電力ロスが発生する。さらに給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムはＩＲ発熱により溶断する可能性があり、生成するＡＡＯ厚とライン速度には上限が存在する。発熱と溶断限界電流は帯状アルミニウムの単位断面積あたりの抵抗によって決まるので、薄いアルミニウム箔ほど、生成可能なＡＡＯ厚とライン速度の上限は小さくなる。
さらには、ＡＡＯを製膜する装置においては、電解液に浸かっている金属箔（アルミニウム箔）の部分ができるだけ広いほうが生産性が高く、回転軸を電解液面より下にすることによって、ドラムの過半を利用できて生産効率がよい。しかしながら、ドラムの回転軸を通した給電方式では、回転軸を電解液面より下にすることが難しいという問題がある。
【００１９】
この課題に対して、簡単な構成で給電することができる製膜方法を提供することを第４の目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の目的を達成するためには、陽極酸化可能な金属からなる帯状物または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる帯状物が巻き掛けられて密着支持し、少なくともこの帯状物が密着する部分が導電性材料で構成された給電ドラムと、この給電ドラムに対向して設けられた対向電極と、帯状物を密着支持した給電ドラムの一部と対向電極とを浸漬する電解液で満たされた電解槽と、給電ドラムに密着支持された帯状物の短手方向端部と、給電ドラムのうち帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして電解液から保護する非導電性材料からなる保護部材と、給電ドラムの周速に同期させて給電ドラムに密着させた帯状物と保護部材を電解液中で共走行させる駆動部とを有し、給電ドラムに巻き掛けられた帯状物にかかる幅当たりの張力をＴ（Ｎ／ｍ）とし、給電ドラムの半径をＲ（ｍ）とすると、電解液中を共走行される帯状物にかけられる幅当たりの張力Ｔの値は、１０００×Ｒ以上であることが望ましい。また、より好ましくは、帯状物に、１０００×Ｒ以上、１００００×Ｒ以下の値の幅当たりの張力Ｔ（Ｎ／ｍ）をかけることが望ましい。
【００２１】
本発明の第２の目的を達成するためには、第１の目的を達成するための好ましい張力をかけることに加えて、さらに、給電ドラムにおいて帯状物と密着する部分の表面が、電子伝導性無機化合物で構成されていることが望ましい。
【００２２】
電子伝導性無機化合物は、炭素または黒鉛、酸化イリジウム、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化珪素、炭化珪素および炭窒化珪素のうち、少なくとも１種であることが好ましい。給電ドラムは、密着する部分の表面の下層が金属で構成されており、下層の金属は陽極酸化される金属であることが好ましい。陽極酸化される金属は、アルミニウムであることが好ましい。
【００２３】
本発明の第３の目的を達成するためには、第１および第２の目的を達成するための製膜方法の、電解液の流通手段について、対向電極と、給電ドラムに密着支持された帯状物との間の隙間にある電解液を隙間から移動させる流通手段を有することが望ましい。
【００２４】
流通手段は、隙間にある電解液を帯状物の長手方向と略平行な方向に移動させることが好ましい。
対向電極に開口部が設けられており、流通手段は、開口部を介して電解液を対向電極と、給電ドラムに密着支持された帯状物との間の隙間に供給することが好ましい。
流通手段は、隙間の電解液を、帯状物の長手方向と略平行な方向に排出させることが好ましい。
【００２５】
隙間の開口のうち、給電ドラムの回転軸方向における第２の開口を塞ぐカバー部材が設けられており、流通手段により、隙間の電解液が、隙間のうち、帯状物の長手方向と略平行な方向における第１の開口から排出されることが好ましい。
カバー部材は、電解槽または対向電極に固定されるものであることが好ましい。また、カバー部材は、給電ドラムの回転軸に固定されるものであるか、または相対的に回転可能なものであることが好ましい。
給電ドラムにおいて帯状物が巻き掛けられた領域に対向する開口領域に、電解液が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられていることが好ましい。
浸入防止手段は、帯状物が給電ドラムと接する第１の面とは反対側の第２の面に接するローラ、または第２の面に接するブレード部材を有することが好ましい。
給電ドラムの回転軸が、電解液の液面よりも低いことが好ましい。
【００２６】
本発明の第４の目的を達成するためには、第１、第２および第３の目的を達成するための製膜方法において、電解液の液面より上部に設けられた、帯状物に電流を印加する給電手段とを有することが望ましい。
【００２７】
給電手段は、給電ドラムの金属部に接する第１の給電部材を有することが好ましい。
また、給電手段は、帯状物に接する第２の給電部材を有することが好ましい。この場合、第２の給電部材と給電ドラムの金属部とで帯状物を挟むようにして、第２の給電部材は帯状物に接していることが好ましい。
第１の給電部材および第２の給電部材は、金属ロールまたはカーボンロールであることが好ましい。また、第１の給電部材および第２の給電部材は、金属ブラシまたはカーボンブラシであることが好ましい。
【００２８】
給電ドラムにおいて帯状物が巻き掛けられた領域に対向する開口領域に、電解液が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられていることが好ましい。浸入防止手段は、帯状物が給電ドラムと接する第１の面とは反対側の第２の面に接するローラ、または第２の面に接するブレード部材を有することが好ましい。
第２の面に接するローラ、または第２の面に接するブレード部材は、電解液と帯状物との接液面および離液面のうち、少なくとも一方に設けられていることが好ましい。
給電ドラムの回転軸が、電解液の液面よりも低いことが好ましい。
【００２９】
第１〜第４の目的において、給電ドラムには帯状物が内接走行する凹部が設けられていることが好ましい。保護部材を給電ドラムに圧接するガイドローラーを設ける態様としてもよい。対向電極は多数の貫通孔を有することが好ましい。
【００３０】
第１〜第４の目的において、給電ドラムに支持された帯状物が電解液に接液する部分および離液する部分のうち、少なくとも一方における給電ドラムと対向電極との間隔が、帯状物の電解液浸液中央部分における給電ドラムと対向電極との間隔よりも大きいことが好ましい。
【００３１】
第１〜第４の目的において、保護部材は非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔であることが好ましい。また、保護部材は、帯状物に密着する側に粘着性物質を有することが好ましい。
【００３２】
第１〜第４の目的において、対向電極の電位がグランドに対して負極性であることが好ましい。とりわけ、帯状物をグランドと同電位とし、かつ陽極酸化のための電解用電源をグランドに対して絶縁出力とすることが好ましい。グランドの電位に対する給電ドラムの電圧を監視する監視部を備えていることがさらに好ましい。
【００３３】
第１〜第４の目的を達成するための連続陽極酸化装置は、第１〜第４の目的を達成するための製膜方式での陽極酸化装置を直列に多数配置したことを特徴とするものであり、本発明の製膜方法は、それぞれ第１〜第４の目的を達成するための陽極酸化装置または連続陽極酸化装置を用いて、帯状物の片面に陽極酸化被膜を製膜することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の第１の目的においては、給電ドラムの半径をＲ（ｍ）とする場合、給電ドラムに巻き掛けられた帯状物は幅当たり１０００×Ｒ以上の値の張力（Ｎ／ｍ）をかけられて電解液中を共走行させる構成とすることにより、帯状物の接触抵抗を小さくすることができる。このため、電力消費を抑制し電力コストを抑制でき、ひいては製造コストを下げることができる。さらには、帯状物と給電ドラムにおいてこの帯状物が密着する部分との発熱を抑制することができるので、部分的な帯状物の温度上昇による陽極酸化被膜ムラを抑えることができる。
【００３５】
本発明の第２の目的においては、給電ドラムにおいて帯状物と密着する部分の表面を電子伝導性無機化合物で構成することにより、電子伝導性無機化合物は抵抗が低く、また金属よりも硬いので耐久性が良好であることから、帯状物との接触抵抗変化が小さく、かつ連続製造時の耐久性が高い給電ドラムとすることができる。さらには、給電ドラムと帯状物との密着面側の陽極酸化被膜形成を完全に防止することが可能となり、安定した低い接触抵抗により、帯状物の片面に陽極酸化被膜を長期に亘り安定して製膜することができる。
【００３６】
本発明の第３の目的においては、対向電極と給電ドラムに密着支持された帯状物との間の隙間にある電解液を、この隙間から移動させる流通手段を有することにより、陽極酸化に伴い発熱した電解液を、効率よく隙間の外に排出することができる。このため、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化膜を製膜することができる。さらには、給電ドラムと帯状物との密着面側の陽極酸化被膜形成を完全に防止することが可能となり、安定した接触抵抗により、帯状物の片面に、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化被膜を製膜することができる。
【００３７】
本発明の第４の目的においては、電解液の液面より上部に設けられた、帯状物に電流を印加する給電手段とを有することにより、従来のドラムの軸受け機構が煩雑なドラムの軸を介する方式とは異なり、簡単な構成で給電することができる。
さらには、給電手段を、電解液の液面より上部に設けることにより、回転軸を電解液面よりも下にでき、製膜に給電ドラムの周面を有効に利用することができ、生産効率を高くすることができる。
【００３８】
第１〜第４の目的において、帯状物は給電ドラムに密着支持されており、しかも、給電手段により帯状物が密着する側の接触面（裏面）から直接給電することができるので、電圧降下および発熱を無視できるレベルにまで低下させることが可能となり、ライン速度を上げることができるため、単位幅における長さあたりの抵抗が高い帯状物であっても、高速で陽極酸化被膜を製膜することができる。
【００３９】
さらに、第１〜第４の目的において、給電ドラムに帯状物が内接走行する凹部が設ける態様、または保護部材を給電ドラムに圧接するガイドローラーを設ける態様とした場合には、保護部材による帯状物の短手方向端部と給電ドラムのうち帯状物が密着しない部分とのオーバーラップの水密性をより向上させることが可能となり、より安定した接触抵抗により、帯状物の片面に陽極酸化被膜を製膜することができる。
【００４０】
また、第１〜第４の目的において、本発明の連続陽極酸化装置は上記記載の陽極酸化装置を直列に多数配置したものであるので、個々の陽極酸化装置における給電ドラムでの面電流密度を陽極酸化不良の生じない最大に保ったまま、設置数のＮ倍のライン速度で製造が可能となり、抵抗の高いアルミニウムからなる薄い帯状物または少なくとも片面がアルミニウムである複合導電金属箔からなる帯状物に対して、５μｍ以上の厚いＡＡＯ膜を高速で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図３】本発明の第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の給電ドラムにおける面圧と接触抵抗との関係を示したグラフである。
【図４】本発明の第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。
【図５】図４に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図６】（ａ）は、陽極酸化されない金属で構成された下地金属の表面に形成された導電部分（導電性材料）にピンホールがある給電ドラムの要部を示す概略断面図であり、（ｂ）は、下地金属に空洞が形成された給電ドラムの要部を示す概略断面図である。
【図７】（ａ）は、陽極酸化される金属で構成された下地金属の表面に形成された導電部分（導電性材料）にピンホールがある給電ドラムの要部を示す概略断面図であり、（ｂ）は、ピンホール部分に酸化物被膜が形成された給電ドラムの要部を示す概略断面図である。
【図８】帯状物が内接走行する凹部を設けた給電ドラムの概略正面模式図である。
【図９】給電ドラムの幅と径および帯状物と保護部材との関係を示す概略模式図である。
【図１０】ガイドローラーが設けられた陽極酸化装置の一例を示す概略断面図である。
【図１１】図１０のガイドローラーが設けられた給電ドラムの概略正面図である。
【図１２】対向電極の電位をグランドに対して負極性とする場合の陽極酸化装置の概略模式図である。
【図１３】本発明の第１〜第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を直列に多数配置した連続陽極酸化装置の概略模式図である。
【図１４】走行速度とＡＡＯ製膜速度の関係を示したグラフである。
【図１５】本発明の第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。
【図１６】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の概略断面図であり、（ｂ）は、図１５に示す陽極酸化装置の作用を説明するための概略側面模式図である。
【図１７】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第１の変形例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図１８】図１５に示す陽極酸化装置の第３の変形例を示す概略断面図である。
【図１９】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第４の変形例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図１９（ａ）に示す陽極酸化装置の概略側面断面図である。
【図２０】図１５に示す陽極酸化装置の第５の変形例を示す概略斜視図である。
【図２１】（ａ）は、図２０に示す陽極酸化装置の概略断面図であり、（ｂ）は、図２０に示す陽極酸化装置の作用を説明するための概略側面模式図である。
【図２２】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第６の変形例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図２２（ａ）に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図２３】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第７の変形例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図２３（ａ）に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図２４】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第８の変形例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図２４（ａ）に示す陽極酸化装置を示す概略断面図である。
【図２５】本発明の第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。
【図２６】図２５に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図２７】（ａ）は、図２５に示す陽極酸化装置の第１の変形例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、図２５に示す陽極酸化装置の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図２８】図２５に示す陽極酸化装置の第３の変形例を示す概略断面図である。
【図２９】図２５に示す陽極酸化装置の第４の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の陽極酸化装置、連続陽極酸化装置および製膜方法を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図、図２は図１に示す第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の概略断面図である。
以下、本発明の第１〜第４の目的を達成するに共通する陽極酸化装置について説明する。
【００４３】
図１および図２に示すように、本発明の陽極酸化装置１０は、陽極酸化可能な金属からなる帯状物または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる帯状物１（以下、単に帯状物１ともいう）を密着支持し、少なくとも帯状物１が密着する部分２ａは導電性材料で構成された給電ドラム２と、給電ドラム２に対向して設けられた対向電極３（図１において対向電極は他の部分を視認しやすくするために省略している）と、帯状物１を密着支持した給電ドラム２の一部と対向電極３とを浸漬する電解液４で満たされた電解槽５と、給電ドラム２に密着支持された帯状物１の短手方向端部（両側）と、給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂ（２ｂは導電性のない表面である）とをオーバーラップして電解液４から保護する非導電性材料からなる保護部材６とを有する。給電ドラム２と対向電極３とには電源９が接続されており、陽極酸化膜の成膜時に、給電ドラム２を介して帯状物１が陽極となるように電流が流される。
【００４４】
さらに、給電ドラム２の上流側には帯状物１をロール状に巻回する巻出しロール２１が、下流側には給電ドラム２に送りだされた帯状物１の片面に陽極酸化を実施した後の帯状物１を巻き取る巻取りロール２２が設けられている。また、給電ドラム２と巻出しロール２１の間には、保護部材６をロール状に巻回する巻出しロール２３が、給電ドラム２と巻取りロール２２の間には、保護部材６を巻き取る巻取りロール２４が、保護部材６によって帯状物１と帯状物１が密着しない部分２ｂとをオーバーラップできるように帯状物１の両側にそれぞれ設けられている。巻取りロール２２および２４にはそれぞれ駆動部（図示せず）が設けられており、給電ドラム２の周速に同期させて給電ドラム２に密着させた帯状物１と保護部材６を電解液４中で共走行させることができるようになっている。
【００４５】
なお、ここでは巻取りロール２２および２４に設けられた駆動部が巻取りロール２２および２４のそれぞれを駆動して、陽極酸化実施後の帯状物１および保護部材６が巻取りロール２２および２４に巻取られる態様について説明しているが、巻取りロール２２および２４は単に回転自在な構成で、帯状物１および保護部材６を送り出すだけの機能を有し、その下流にそれぞれ別の駆動部で制御された巻取りロールが配置されている構成であってもよい。なおこの構成の場合には、巻取りロール２２と駆動部で制御された別の巻取りロールとの間に、陽極酸化された帯状物を水洗する水洗槽または水洗後に乾燥するための乾燥槽を設置してもよい。
【００４６】
給電ドラム２そのものは単に回転自在な構成となっており、上記で説明した駆動部を駆動することによって給電ドラム２は、帯状物１の一方の面のみを電解液４に浸漬した状態で搬送するようになっている。但し、給電ドラム２は駆動源が設けられていてそれ自身が回転するものであってもかまわない。
【００４７】
給電ドラム２の直径は生産規模と陽極酸化の製膜速度にもよるが、一般的に５０ｃｍ〜５００ｃｍの範囲で適宜選択することができる。給電ドラム２の帯状物１が密着する部分２ａは導電性材料で構成されており、給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂは非導電性材料で構成される。給電ドラム２の帯状物１が密着する導電性材料の幅は、必ずしも帯状物１の幅と一致させておく必要はなく、帯状物１の蛇行を許容できる限りの導電材料幅としておけばよい。導電性材料の幅は好ましくは帯状物１に対して５０〜１００％、さらには７０〜９０％とすることが望ましい。
【００４８】
給電ドラム２は、機械的強度と電解電流を供給するため、帯状物１が密着する部分２ａの表面の下層を金属とするのが好ましい。この場合、下層の金属（以下、下地金属ともいう）は陽極酸化される金属（バルブメタル）であることが好ましい。この陽極酸化される金属としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等を用いることができ、この中で、アルミニウム（Ａｌ）は最も導電性が高く、且つ安価であるので、上記下層の金属（下地金属）として最も好ましい。アルミニウムとしては、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を使用することができる。アルミニウム合金は一般に９０％以上の純度を有するものが好ましく用いられる。
【００４９】
例えば、図６（ａ）に示す給電ドラム２のように、陽極酸化されない金属で構成された下地金属４０の表面に形成された導電部分４２（導電性材料）にピンホールｈがある場合、電解液を含むミストと下地金属４０とが接触すると、下地金属４０が徐々に溶解していき、図６（ｂ）に示すように、空洞４４ができる恐れがある。
しかしながら、図７（ａ）に示す給電ドラム２のように、陽極酸化される金属（バルブメタル）で構成された下地金属４６では、導電部分４２（導電性材料）にピンホールｈがあり、電解液を含むミストと下地金属４６とが接触した場合、下地金属４６は溶解されることなく、図７（ｂ）に示すように、ピンホールｈ部分に強固な酸化物被膜４８が形成される。このため、製膜の際に実質上の問題がない。
【００５０】
保護部材６は非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔であることが好ましい。より水密性を上げるために、帯状物１に密着する側に粘着性を有する材質を塗布したものであってもよい。
給電ドラム２の直径にもよるが、共走行させる保護部材は水密性を確保するため、張力を掛けておくことが好ましく、大径給電ドラムの場合は、鋼芯入りの非導電ゴムベルトなどをより好ましく使用することができる。
【００５１】
帯状物１は、陽極酸化可能な金属からなる帯状物または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる。陽極酸化可能な金属としては、アルミニウム、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉからなる帯状物、または少なくとも片面がこれらの金属である複合導電金属箔からなる。これらの金属は合金であってもよい。例えば、アルミニウムの場合、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を使用することができる。アルミニウム合金は一般に９０％以上の純度を有するものが好ましく用いられ、陽極酸化被膜を絶縁膜として利用する場合は、金属Ｓｉ粒子を析出物として含まない方が好ましい。
【００５２】
複合導電金属箔として陽極酸化可能な金属に複合させる金属は、鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、Ｔｉ等を好ましく挙げることができる。帯状物の厚みは、一般に、０．０２〜０．５ｍｍの範囲である。このような単位幅における長さあたりの抵抗が高い帯状物であっても、帯状物を給電ドラムに密着支持して、帯状物の裏面から直接給電することができるので、より高速で陽極酸化被膜を形成することができる。
【００５３】
電解液４としては、例えば、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、酒石酸、マロン酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、およびアミドスルホン酸等の酸またはそれらの塩の水溶液、またはそれらの混合液が挙げられるが、所望の品質を得るために最適なものを選べばよい。電解液の濃度、温度も適宜選択することができる。
【００５４】
図１の陽極酸化装置１０は、給電ドラム２に密着支持された帯状物１の短手方向の両端部と帯状物１が密着しない部分２ｂとを、保護部材６がオーバーラップして給電ドラム２の周速に同期させて給電ドラム２に密着させた帯状物１と保護部材６を電解液４中で共走行させることができるので、従来、片面に陽極酸化被膜を形成する際に必要とされていたマスキングフィルムを用いなくても、電解液４の染込みを防止することができる。また、帯状物１の短手方向の両端部は保護部材６によって完全に保護されているので、クラッド材の様な異種金属が接合された帯状物に陽極酸化を行う場合であっても、局部電池作用による副反応が起こることがない。そして、給電ドラムと帯状物との密着面側の陽極酸化被膜形成を完全に防止することが可能となり、安定した低い接触抵抗により、金属基板の片面に高速に陽極酸化被膜を長期に亘り安定して製膜することができる。
【００５５】
図１の陽極酸化装置１０は、帯状物１とオーバーラップさせる保護部材６との水密性をさらに向上させるべく、帯状物１とオーバーラップさせる保護部材６の蛇行を抑制するために、帯状物１と保護部材６の走行部分の給電ドラム２の径を小さくする態様としてもよい。図８および図９を用いて説明する。図８は給電ドラムに帯状物と保護部材がそれぞれ内接走行する凹部を設けた給電ドラムの概略正面模式図、図９は給電ドラムの幅と径および帯状物と保護部材の関係を説明するための概略模式図である。なお、この図８および図９において図１および図２中の構成要素と同一構成物には同一符号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００５６】
図８および図９に示すように、給電ドラム２には帯状物１が内接走行する凹部（切欠け部）と保護部材６が内接走行する凹部が設けられている。図９において、Ｗ３およびＤ３は給電ドラム２の全幅とドラム径を、Ｗ２およびＤ２は保護部材６が給電ドラム２に接触する外側の幅とドラム径を、Ｗ１およびＤ１は帯状物１の幅とドラム径を、Ｗ０は給電ドラムの導電材料部分の幅を示している。ドラム径の関係をＤ３＞Ｄ２＞Ｄ１とすることにより、帯状物１とオーバーラップさせる保護部材６とはそれぞれ給電ドラム２に設けられた凹部によって蛇行が抑制され、上記ドラム幅の関係をＷ３＞Ｗ２＞Ｗ１＞Ｗ０とすることにより、保護部材６によって帯状物１は水密性よくオーバーラップされることとなり、帯状物１の裏面への電解液の侵入をより効果的に阻止することができる。なお、ここでは給電ドラム２に、帯状物１が内接走行する凹部と保護部材６が内接走行する凹部がそれぞれ設けられている態様を示したが、帯状物１が内接走行する凹部のみを設ける態様としてもよい。
【００５７】
図１の陽極酸化装置１０は、保護部材６を給電ドラム２に圧接するガイドローラーが設けられている態様としてもよい。図１０および図１１を用いて説明する。図１０はガイドローラーが設けられた陽極酸化装置の一例を示す概略断面図、図１１は図１０のガイドローラーが設けられた給電ドラムの概略正面図である。図１０および図１１に示すように、この陽極酸化装置１０ｅには、帯状物１の短手方向の両端部と帯状物１が密着しない部分２ｂとをオーバーラップする保護部材６を給電ドラム２に圧接するためのガイドローラー７を４か所に設けている。なお、ガイドローラー７の表面は絶縁処理がなされている。このようなガイドローラー７を設けることにより、保護部材６によって帯状物１はより水密性よくオーバーラップされて、帯状物１の裏面（給電ドラムと密着している面）への電解液の侵入を阻止することができる。
【００５８】
なお、ここではガイドローラー７を、給電ドラム２の電解液４に浸漬している部分にのみ設けた態様を示しているが、ガイドローラー７は給電ドラム２の電解液４に浸漬していない部分にも設ける態様としてもよい。例えば、ガイドローラー７を、給電ドラム２の電解液４に浸漬していない部分（保護部材６の巻出しロール２３と電解液４との間）にのみ設けても、保護部材６の蛇行を防止できるため、帯状物１と帯状物１が密着しない部分２ｂとを水密性よくオーバーラップさせることが可能である。
【００５９】
陽極酸化においては反応中に対向電極からは多量の水素ガスが発生し、浮力で帯状物の陽極酸化面に到達する。陽極酸化面に気膜ができると陽極酸化不良を生じるので、電解槽内で電解液を流動する必要がある。流動させる手段は、攪拌、ガスのバブリング、液の流通等、問わない。この流動の効率化を図るために、対向電極は多数の貫通孔を有することが好ましい。貫通孔の形状は電解液の流動形式（小型の装置の場合には撹拌子（スターラー）を選択したり、大型の装置の場合には電解液に流れを発生させたり、攪拌翼、またはガスバブリングにて流動を行う）によっても異なるが、円形、角形、スリット状またはメッシュ状等から適宜選択することができる。個々の開口サイズは、給電ドラムと対向電極間の距離によっても異なるが、陽極酸化面に均一電界を印加するという観点からすれば大きすぎることは好ましくなく、例えば、給電ドラムと対向電極間の距離が１０ｃｍの場合には、円形開口で直径２ｃｍ以下とすることが好ましい。なお、対向電極としてはカーボンまたはアルミニウム等の汎用のものを使用することができる。
好ましい流動手法については、後述の［００８３］の流通手段６０が最も好ましい。
【００６０】
陽極酸化時の電源波形としては、直流の場合が一般的であるが、他にも直流を重畳させた交流波形など所望の品質を得るために最適なものを選択できる。陽極酸化時の電流密度としては、自由に選択できる。例えば、処理時間中常に一定値としてもよいし、次第に電流密度を上げていくようにしてもよい。陽極酸化時の電解方式は定電流方式であっても定電圧方式であってもよい。
【００６１】
陽極酸化は、対向電極に対し正極性の電位とすることで酸化被膜形成するが、対向電極の電位はグランドに対して負極性電圧を印加することが好ましい。これにより帯状物の電位をグランド電位近傍とすることができ、ロールツーロールで帯状物をハンドリングする設備全体をグランド電位にすることが可能となる。逆の場合は、設備全体をグランドに対して電位を持たせる必要があり、危険なばかりでなく、帯状物と設備の間でスパーク等の異常放電を生じ、製品不良を生じる可能性もある。
【００６２】
とりわけ、帯状物をグランド電位に一致させ、電解用電源の正極および負極出力共に、グランドに対し絶縁出力とすることがより好ましい。これにより、電解槽以外のロールツーロール部分で帯状物と設備の異常放電を完全に防止することができる。これを模式的に示したのが、図１２である。帯状物１をグランド電位に一致させるには、電解槽５以外のロールツーロール部分に、少なくとも１つの導電性ロール２９を置き、その導電性ロール２９を電気的にグランド接続することにより可能である。
【００６３】
さらに、電解方式（給電ドラムと対向電極との間に電流を流す方式）が定電流方式若しくは定電圧方式の場合は、グランド電位に対する給電ドラムの電圧を監視することが好ましい。これにより、前述の保護部材の水密性が一時的に低下してリーク電流を生じたり、帯状物と給電ドラムの接触抵抗が変化したりするような、帯状物上の陽極酸化被膜の長手方向の品質変動要因を監視することができる。
【００６４】
対向電極３は、電解液４に浸漬させた給電ドラム２に密着した帯状物１と対向する全面に略等間隔で設けられることが好ましく、その形状は給電ドラム２と同芯円状の湾曲板形状であることが好ましい。但し、対向電極３が給電ドラム２に完全に等間隔の配置で電解液４中にあると、陽極酸化される帯状物が電解液４に接液する部分および電解液４から離液する部分において、電界集中による電流集中を生じて、陽極酸化不良の原因にもなるため、実効的な電界が小さくなるようにしておくことが好ましい。このように実効電界を小さくするには、電解液抵抗を利用することが簡便であり、接液部分および離液部分のうち、少なくとも一方において、給電ドラムと対向電極間との距離を大きくする配置もしくは接液部分および離液部分のうち、少なくとも一方には対向電極を設けない配置、またはそれらを併用した配置とすることができる。
【００６５】
図２においては、接液部分および離液部分において給電ドラム２と対向電極３間の距離を大きくする対向電極配置を示している。すなわち、給電ドラム２に支持された帯状物１が電解液４に接液する部分における給電ドラム２と対向電極３との間隔Ｐ１および帯状物１が電解液４から離液する部分における給電ドラム２と対向電極３との間隔Ｐ２を、帯状物１の電解液４に浸液している中央部分における給電ドラム２と対向電極３との間隔Ｐ３よりも大きくしている。ここで、間隔Ｐ１〜Ｐ３は給電ドラムと対向電極とを結ぶ最短距離である。このような対向電極配置とすることにより、実効電界を小さくすることができ、陽極酸化不良の発生を抑制することができる。なお、接液部分および離液部分に対向電極を設けない配置は図１０に示すような配置である。
【００６６】
陽極酸化処理の前段階において、帯状物は通常、洗浄処理が施される。この洗浄処理はアルミニウム表面の汚れを除去するためであり、簡便には自然酸化被膜を溶解させつつ汚れを除去する効果をもつアルカリ溶液に浸漬する等の公知の方法が用いられる。また必要に応じて、粗面化処理を施しても良い。この粗面化処理は、陽極酸化被膜の表面に凹凸を設けることにより、その上に設ける層との密着性を向上させるためのもので、機械的粗面化法、化学的粗面化法、電気化学的粗面化法またはそれらを組み合わせた公知の方法により行われる。本発明の陽極酸化装置においても、このような前処理を行う前処理槽と、前処理液を洗浄除去する水洗槽を巻出しロール２１の上流に設けてもよい。
一方、陽極酸化処理後のＡＡＯ膜が製膜された帯状物は、通常、電解液を洗浄除去する水洗層を経過した後に、乾燥処理が施される。
【００６７】
続いて本発明の陽極酸化装置の動作について図１および図２を参照して説明する。まず、巻出しロール２１からロール状に巻回された帯状物１を送りだして、給電ドラムに密着支持させた後、巻取りロール２２に巻回する。同様に、巻出しロール２３からロール状に巻回された保護部材６を送りだして、巻取りロール２４に巻回する。このとき、給電ドラム２に密着支持された帯状物１の短手方向端部と、給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂとを、保護部材６によって帯状物１の裏面への電解液の侵入を阻止することができるようにオーバーラップさせる。この状態としたところで、電解槽５内の電解液４に給電ドラム２の一部、例えばドラム中心までを浸漬させる。ここで駆動部を駆動し、給電ドラム２の周速に同期させて給電ドラム２に密着させた帯状物１と保護部材６を電解液４中で共走行させ、陽極酸化装置１０の電源９を入れて、給電ドラム２と対向電極３との間に電流が流れるようにすると、帯状物１の給電ドラム２に密着していない片表面に陽極酸化膜が形成される。
【００６８】
図１３に示す連続陽極酸化装置１１０は、陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃを３つ直列に配置した構成となっており、帯状物１は巻出しロール２１から送りだされて陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃの間を送出しロール２５ａ、２６ａ、２５ｂ、２６ｂ、２５ｃおよび２６ｃを経由して巻取りロール２２に巻き取られるように構成され、保護部材６は巻出しロール２３から送りだされて陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃの間を送出しロール２７ａ、２８ａ、２７ｂ、２８ｂ、２７ｃおよび２８ｃを経由して巻取りロール２４に巻き取られるように構成されている。
【００６９】
巻出しロール２１と送出しロール２５ａの間には帯状物１を前処理するための前処理層１１が設けられ、送出しロール２６ｃと巻取りロール２２の間には、陽極酸化された帯状物を水洗する水洗槽１２と水洗後に乾燥するための乾燥槽１３が設置されている。なお、図１３に示す連続陽極酸化装置１１０においては、陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃの３台直列で保護部材６を一括して用いる態様を示しているが、各陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれにおいて個別に巻出しロール２３と巻取りロール２４を設ける態様としてもよい。
【００７０】
アルミニウムの陽極酸化は電解液と電解条件にもよるが、電解酸化のクーロン効率は３Ｃ／（ｃｍ２・μｍ）程度であり、面電流密度１００ｍＡ／ｃｍ２の通電電流あたりで２μｍ／ｍｉｎ程度の製膜速度となる。このとき、面電流密度をＤ１（ｍＡ／ｃｍ２）、電解時間をｔ（ｍｉｎ）、必要なＡＡＯ膜の厚さをＨ（μｍ）とすると、ｔ＝５０×Ｈ／Ｄ１（ｍｉｎ）となる。また、製膜速度をＳとすると、Ｓ＝０．０２×Ｄ１なので、ｔ＝Ｈ／Ｓとなる。帯状物の電解液浸漬長をＬ（ｍ）、帯状物の走行速度をＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）とすると、ＬＳ＝Ｌ／ｔ＝０．０２×Ｌ×Ｄ１／Ｈ＝Ｌ×Ｓ／Ｈであり、走行速度ＬＳはＬとＤ１またはＳに比例し、Ｈに反比例することとなる。
【００７１】
図１４に、ＡＡＯ厚さＨを１０μｍとした場合の走行速度とＡＡＯ製膜速度の関係を示したグラフを示す。図１４中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々電解槽長Ｌが５、１０、１５ｍの場合である。走行速度ＬＳは、ＡＡＯ製膜速度Ｓに比例して大きくすることができる。本発明の場合、電解槽長Ｌは給電ドラムが電解液に浸漬している距離である。例えば、給電ドラムの直径が３ｍ程度の場合、ドラム中心より少し大きく浸漬させると、電解槽長は５ｍとすることができる。ＡＡＯ膜は片面にのみ形成され、もう片面は金属のままなので、引続き同様のドラム給電で陽極酸化することが可能である。従って、この電解槽を直列にＮ個配置すれば、走行速度をＮ倍とすることが可能となる。図１４の（ｂ）と（ｃ）は、夫々、電解槽を直列に２台と３台配置した場合の走行速度を図示したものである。なお、図１４の右側の縦軸は、後述する全浸漬方式の電解装置における帯状物の幅１ｃｍあたりの走行方向に流れる電解電流であり、本発明の場合は、前述の通りこの電流は流れず、帯状物の裏面から直接給電される。
【００７２】
従来の帯状物を全浸漬する方式の電解装置においては、前述の通り、給電部分から電解槽にかけての帯状物の走行方向に電解電流を流す必要がある。このとき、帯状物の幅１ｃｍあたりの走行方向に流れる電解電流をＤ２（Ａ／ｃｍ）とすると、単位時間に電解槽に浸漬する帯状物面積に必要厚さ分のＡＡＯを成長させるのに必要な電流は、走行速度ＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）とＡＡＯ厚さＨ（μｍ）、およびクーロン効率３Ｃ／（ｃｍ２・μｍ）から、Ｄ２＝ＬＳ×Ｈ×［クーロン効率］×１００／６０＝５×ＬＳ×Ｈとなる。従って、Ｄ２は、ＡＡＯ製膜速度および電解槽長によらず走行速度とＡＡＯ厚さに比例した電流となる。図１４の右の縦軸に示した値は、ＡＡＯ厚さ１０μｍの場合なので、左の縦軸、走行速度ＬＳに対して、Ｄ２＝５０×ＬＳとなる。
【００７３】
一方、帯状物の給電部分から電解槽にかけて流す電流には上限があり、アルミニウム箔が１００μｍでは、水冷シャワー等で充分冷却したとしても、１５０Ａ／ｃｍを超えるとアルミニウムの抵抗によるＩＲ発熱により、熱暴走を生じ、溶断する危険性が高まる。従って、図１４においてどの様な製膜速度または電解槽長で電解するにせよ、幅方向の電解電流は１５０Ａ／ｃｍ以下、即ち走行速度３ｍ／ｍｉｎ以下とする必要がある。帯状物のＩＲ発熱と溶断限界電流は、単位断面積あたりの抵抗によって決まるので、薄いアルミニウム箔ほど幅１ｃｍあたりの限界電流は小さくなる。また、鉄鋼、ステンレスおよびＴｉ等の高強度ではあるが高抵抗の金属と薄いアルミニウムとを複合したクラッド材では、同様に限界電流は小さくなり、走行速度も小さくする必要がある。
【００７４】
なお、従来の帯状物を全浸漬する方式の電解装置においても、直列多段設置によりライン速度を向上させることは原理的には可能である。しかしながら、片面ＡＡＯ製膜の場合は、各電解装置毎に給電するために、マスキングフィルムの貼り付け工程と剥がし工程が加わるため、現実的でない。また、全浸漬する方式の電解装置において、給電方法を間接給電とする場合は、給電槽を設け、陽極酸化とは逆極性電圧を印加する。従って電解槽を多段設置し間接給電を行うと、前段の装置で製膜されたＡＡＯ膜に給電過程で逆電圧が加わることになり、ＡＡＯ膜の剥離等の異常を生じる。帯状物の両面にＡＡＯを製膜する場合は、マスキングフィルムが不要であるが、ＡＡＯ被膜は絶縁性であるので両面にＡＡＯ被膜を形成してしまうと、そもそも多段給電が不可能であるばかりでなく、前述の計算のとおり走行方向に流れる電解電流は片面製膜の場合の倍の電流が必要であり、走行速度を大きくすることはさらに困難である。従って、この連続陽極酸化装置は、抵抗の高い薄いアルミニウム箔およびクラッド材に対して１μｍ以上の厚いＡＡＯ膜を片面に製造する場合に極めて有効な装置構成である。
以上が第１〜第４の目的を達成するための共通する陽極酸化装置に関する説明である。
【００７５】
以下、本発明の第１の目的を達成するための実施形態について説明する。図３は、帯状物１に陽極酸化可能な金属を用いて、給電ドラム２に導電性材料を用いた際の、面圧と接触抵抗の関係を表したグラフである。帯状物１にどのような陽極酸化可能な金属を用いても、給電ドラム２にどのような導電性材料を用いても、略同様な傾向になる。
【００７６】
図３に示すように、面圧が１０００（Ｐａ）以上で接触抵抗が急激に低下し、面圧が１００００（Ｐａ）を超えると接触抵抗の低下が飽和し、略一定の値になることを知見した。さらに、面圧が１０００（Ｐａ）以下では、接触抵抗が大きく、結果として、電力コストが大きくなり、更には発熱量も大きくなって、部分的に帯状物１の温度上昇を生じ、陽極酸化被膜ムラが発生する恐れがある。
これらの知見に基づいて、帯状物１にかける張力を制御することにより、接触抵抗を小さくできることを見出し、本発明に至った。
【００７７】
帯状物１にかかる１ｍ幅当たりの張力をＴ（Ｎ／ｍ）とし、給電ドラム２の半径をＲ（ｍ）とし、給電ドラム２にかかる面圧をＰ（Ｐａ：Ｎ／ｍ２）とするとき、これらは、Ｔ＝Ｐ×Ｒの関係にある。従って、面圧を１０００（Ｐａ）以上とするためには、幅当たりの張力Ｔは１０００×Ｒ（Ｎ／ｍ）以上必要となる。
【００７８】
一方で、面圧が１００００（Ｐａ）を超えても接触抵抗はあまり下がらないので、それ以上の面圧をかける必要はない。面圧が１００００（Ｐａ）のとき、帯状物１に必要な幅当たりの張力Ｔは１００００×Ｒ（Ｎ／ｍ）となり、その大きな張力に耐えられるだけの剛性を有した大掛かりな装置になってしまい、装置コストが高くなってしまう。さらには給電ドラム２の半径Ｒが大きくなると、それに比例して、必要な幅当たりの張力Ｔはますます大きくなるので、帯状物１の強度によっては弾性限界を超えてしまう恐れがある。従って、幅当たりの張力Ｔは１００００×Ｒ以下にするのが好ましい。
【００７９】
以下、本発明の第２の目的を達成するための実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。図５は、図４に示す本発明の第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の概略断面図である。
なお、第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置１０ｄにおいて、図１、図２に示す第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置１０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
陽極酸化は面電流密度が一般に５００ｍＡ／ｃｍ２以下であるため、給電ドラム２の導電部分はそれ程高い導電性は必要ない。また、給電ドラム２の導電性材料が金属の場合、製造不安定性により電解液が染込んだ際に、金属表面（導電性材料の表面）の変質を生じ、接触抵抗が不安定になる。また、電解液が染込まないとしても、電解運転時は電解液を含むミスト（霧）が多量に発生しているため、そのミストが、給電ドラム２の帯状物１が密着する部分２ａ（導電性材料の表面）において帯状物１と接触していない領域で付着することにより、徐々に金属表面が変質する恐れがある。このため、給電ドラム２において帯状物１と密着する導電性材料で構成された部分（帯状物１が密着する部分２ａ）の表面を、電子伝導性無機化合物で構成する。この電子伝導性無機化合物は、抵抗が低く、また金属よりも硬いので耐久性も良好である。
電子伝導性無機化合物として、例えば、炭素または黒鉛、酸化イリジウム、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化珪素、炭化珪素および炭窒化珪素のうち、少なくとも１種を用いることができる。これら電子伝導性無機化合物を用いた給電ドラムの場合も、全て図３に示すような接触抵抗の面圧依存性を示し、第１の目的における、幅当たりの張力Ｔが１０００×Ｒ（Ｎ／ｍ）以上、１００００×Ｒ（Ｎ／ｍ）以下の範囲には収まっている。
【００８１】
これらの電子伝導性無機化合物の厚さは、所望とする強度または導電性によっても異なるが１μｍから１０ｍｍ程度が好ましい。給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂの表面は非導電性材料で構成される。非導電性材料としては、非導電性プラスチックおよび非導電ゴム等が好ましい。
【００８２】
以下、本発明の第３の目的を達成するための実施形態について説明する。図１５は、本発明の第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。図１６（ａ）は、図１５に示す第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略断面図であり、（ｂ）は、図１５に示す第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の作用を説明するための概略側面模式図である。
なお、第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置５０において、図４、図５に示す第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置１０ｄと同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図１５並びに図１６（ａ）および（ｂ）に示す第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置５０は、図４の陽極酸化装置１０に比して、給電ドラム２の構成が異なり、更には対向電極３と給電ドラム２に密着支持された帯状物１との間の隙間ｄにある電解液４を、この隙間ｄから移動させる流通手段６０が設けられている点が異なり、それ以外の構成は、第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置１０ｄと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
流通手段６０について説明する。流通手段６０は、対向電極３に設けられた導入部６２と、この導入部６２を介して隙間ｄにある電解液４を、この隙間ｄから移動させる供給部６４とを有する。
【００８４】
導入部６２は、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入して、隙間ｄの電解液４を隙間ｄから排出させるためのものである。導入部６２は、例えば、対向電極３に設けられた開口部に取り付けられるノズルである。図１６（ａ）に示すように、導入部６２は、対向電極３の最下部に、給電ドラム２の回転軸２ｃと平行な方向に沿って設けられる。
この導入部６２は、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入することができれば、特に、ノズルに限定されるものではない。
【００８５】
供給部６４は、電解槽５の電解液４を導入部６２に供給し、この導入部６２を介して、例えば、図１６（ｂ）に示すように、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させるものである。供給部６４は、電解槽５の電解液４を導入部６２に供給することができれば、特に、その構成は限定されるものではなく、隙間ｄの電解液４と、電解槽５内の電解液４とを循環させるようなものであってもよい。例えば、供給部６４には、ポンプなどが用いられる。
流通手段６０においては、供給部６４により、導入部６２を介して、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させて、例えば、図１６（ａ）に示すように、隙間ｄにある電解液４を、給電ドラム２の周面に沿うように、帯状物１の長手方向と略平行な方向に移動させて、隙間ｄの第１の開口３０から電解液４を排出させる。これにより、温度上昇した隙間ｄの電解液４を、隙間ｄから取り除き、電解槽５内の発熱の影響のない電解液４を隙間ｄに供給することができる。
【００８６】
続いて、陽極酸化装置５０の動作について図１５および図１６（ａ）を参照して説明する。まず、巻出しロール２１からロール状に巻回された帯状物１を送りだして、給電ドラムに密着支持させた後、巻取りロール２２に巻回する。同様に、巻出しロール２３からロール状に巻回された保護部材６を送りだして、巻取りロール２４に巻回する。このとき、給電ドラム２に密着支持された帯状物１の短手方向端部と、給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂとを、保護部材６によって帯状物１の裏面への電解液の侵入を阻止することができるようにオーバーラップさせる。この状態としたところで、電解槽５内の電解液４に給電ドラム２の一部、例えばドラム中心までを浸漬させる。ここで駆動部を駆動し、給電ドラム２の周速に同期させて給電ドラム２に密着させた帯状物１と保護部材６を電解液４中で共走行させ、陽極酸化装置５０の電源９を入れて、給電ドラム２と対向電極３との間に電流が流れるようにする。このとき、流通手段６０においては供給部６４により、導入部６２を介して電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させ隙間ｄの電解液４を隙間ｄから排出させる。これにより、帯状物１の給電ドラム２に密着していない片表面（表面１ｂ）に陽極酸化膜が形成される。
【００８７】
なお、流通手段６０の構成としては、図１７（ａ）に示す陽極酸化装置５０ａのように、導入部６２を、隙間ｄの片方の第１の開口３０に設けてもよい。この場合、隙間ｄの片方の第１の開口３０から、電解槽５の電解液４が導入されて、帯状物１の搬送方向および給電ドラム２の回転方向ｒと反対方向に隙間ｄにある電解液４が移動され、残りの他方の第１の開口３０から電解液４が排出される。これにより、陽極酸化による発熱により温度上昇した隙間ｄの電解液４が、隙間ｄから取り除かれて電解槽５の電解液４が隙間ｄに供給される。
なお、導入部６２を、図１７（ａ）とは反対側の隙間ｄの他方の第１の開口３０に設け、回転方向ｒに沿って電解液４を移動させて隙間ｄの片方の第１の開口３０から電解液４を排出するようにしてもよい。
【００８８】
また、流通手段６０の構成としては、図１７（ｂ）に示す陽極酸化装置５０ｂのように、導入部６２を複数、例えば、導入部６２を２つ設けてもよい。この場合、１つは、図１６（ａ）に示すように対向電極３の最下部に設け、残りを図１７（ａ）に示すように、隙間ｄの片方の第１の開口３０に設ける。隙間ｄの片方の第１の開口３０および対向電極３の最下部から、電解槽５の電解液４が導入されて、帯状物１の搬送方向および給電ドラム２の回転方向ｒと反対方向に、隙間ｄにある電解液４が移動され、残りの他方の第１の開口３０から電解液４が排出される。これにより、陽極酸化による発熱により温度上昇した隙間ｄの電解液４が、隙間ｄから取り除かれて電解槽５の電解液４が隙間ｄに供給される。
なお、図１７（ｂ）に示すように導入部６２を隙間ｄの片方の第１の開口３０に設けるのでなく、隙間ｄの他方の第１の開口３０に設け、隙間ｄの片方の第１の開口３０から電解液４を排出するようにしてもよい。
更には、導入部６２は、２つに限定されるものではなく、複数設けることができ、３つ以上設けてもよい。
【００８９】
さらには、流通手段６０の構成としては、図１８に示す陽極酸化装置５０ｃのように、対向電極３ａを複数、例えば、２つ、給電ドラム２の最下部があくように隙間α離間して配置し、かつ各対向電極３ａと給電ドラム２とを隙間ｄをあけて配置してもよい。各対向電極３ａに、それぞれ導入部６２が設けられており、各導入部６２は、供給部６４に接続されている。なお、各対向電極３ａと給電ドラム２とは電源９に接続されている。
この場合、供給部６４により、各導入部６２から電解槽５の電解液４が各対向電極３ａの隙間ｄに導入されて各隙間ｄの電解液４が、隙間α、第１の開口３０から排出される。これにより、陽極酸化による発熱により温度上昇した隙間ｄの電解液４が、隙間ｄから取り除かれて電解槽５の電解液４が隙間ｄに供給される。
更には、対向電極３ａは、２つに限定されるものではなく、複数設けることができ、３つ以上設けてもよい。
【００９０】
また、図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示す陽極酸化装置５２の構成としてもよい。陽極酸化装置５２は、流通手段６０の導入部６２を対向電極３の隙間ｄの第２の開口３２の一方に設けたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
この場合、図１９（ｂ）に示すように、供給部６４により、導入部６２から電解槽５の電解液４が各対向電極３ａの隙間ｄに導入されて、隙間ｄにある電解液４が給電ドラム２の回転軸２ｃ方向に沿うように帯状物１の短手方向と略平行な方向に移動されて、隙間ｄの開口のうち、第２の開口３２から電解液４が排出される。これにより、陽極酸化による発熱により温度上昇した隙間ｄの電解液４が、隙間ｄから取り除かれて電解槽５の電解液４が隙間ｄに供給される。
なお、導入部６２を複数設けてもよい。更には第１の開口３０を塞ぐ他のカバー部材を設け、第２の開口３２から電解液４を排出される構成としてもよい。
【００９１】
電解液の流通方向は、帯状物の長手方向に略平行な方向がより好ましい。この理由は以下の通りである。
短手方向に流通させる場合、条件によっては、電解液の導入部近傍と、排出部の開口部近傍で電解液の温度または流速が変化し、均一な成膜ができずに、膜厚、膜の微細構造に分布が生じることがある。この場合、陽極酸化皮膜の性状に変化を生じる可能性がある。一方、長手方向に電解液を流通させる場合、導入部近傍と、排出部の開口部近傍で分布が生じても、帯状物を移動させながら連続的に成膜する場合、成膜後の帯状物の長手方向は、あらゆる位置で均一に成膜される。
電解液を帯状物の長手方向に流すための、より好ましい形態としては、以下に説明するように、カバー部材をつける手法等がある。
【００９２】
さらにまた、電解液を帯状物の長手方向に流す場合、帯状物が電解液中に浸漬される部分、または電解液中から離脱する部分において、液の流れによる液面変動が起こりやすくなる。このように電解部分が刻々変化すると、帯状物長手方向に縞状のムラが生じて美観を損ねるほか、著しい場合においては膜厚ムラとなって陽極酸化皮膜の性状に影響を及ぼす。この問題を解消させるための、より好ましい形態としては、以下に説明するように、電解液の浸入防止手段を設ける手法等がある。
【００９３】
また、図２０、図２１（ａ）、（ｂ）に示す陽極酸化装置５２ａの構成としてもよい。陽極酸化装置５２ａは、第１のカバー部材７０が設けられ、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９４】
陽極酸化装置５２ａにおいては、図２１（ｂ）に示すように、給電ドラム２と対向電極３との隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第１のカバー部材７０が設けられている。この第１のカバー部材７０は、対向電極３の給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の端部に固定されている。この第１のカバー部材７０により、隙間ｄの電解液４は、第１の開口３０から排出される。
第１のカバー部材７０は、不導体で形成されるものであり、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等に形成される。
なお、第１のカバー部材７０は、図２１（ｂ）に示すように対向電極３の給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の端部に固定することに限定されるものではない。例えば、電解槽５の内壁に固定して隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐようにしてもよい。
【００９５】
浸入防止手段は、例えば、隙間ｄの第１の開口３０の上方に設けられたローラ８０、８２を有するものである。なお、巻出しロール２１側の第１の開口３０の電解液４の液面が帯状物１との接液面であり、巻取りロール２２側の第１の開口３０の電解液４の液面が帯状物１との離液面である。
各ローラ８０、８２は、帯状物１が給電ドラムと接する接触面１ａ（第１の面）とは反対側の表面１ｂ（第２の面）に接するように配置されている。帯状物１の搬送により各ローラ８０、８２は回転する。各ローラ８０、８２により、各第１の開口３０から排出される電解液４が、給電ドラム２において、帯状物１が巻き掛けられていない開口領域βに流入することが防止される。これにより、給電ドラム２の変質等を抑制することができる。
浸入防止手段は、ローラ８０、８２のうち、少なくとも一方あればよい。更には、浸入防止手段は、ローラ８０、８２を有するものに限定されるものではなく、例えば、邪魔板、ブレード部材であってもよい。邪魔板、ブレード部材は、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等で形成することができる。
【００９６】
また、図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示す陽極酸化装置５２ｂの構成としてもよい。陽極酸化装置５２ｂは、第２のカバー部材７２が設けられ、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９７】
陽極酸化装置５２ｂにおいては、図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示すように、給電ドラム２と対向電極３との隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第２のカバー部材７２が給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の両端部に設けられている。この第２のカバー部材７２は、給電ドラム２よりも径大で薄板からなる鍔状の部材からなるものである。第２のカバー部材７２により、隙間ｄの電解液４は、第１の開口３０から排出される。第２のカバー部材７２は、例えば、回転軸２ｃに固定される、給電ドラム２よりも径大で薄板からなる鍔状の部材で構成されるか、または給電ドラム２の両端面に固定され、その外縁に張出する円環部材により構成することができる。
【００９８】
なお、第２のカバー部材７２は、隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐことができれば良く、給電ドラム２に固定されることなく、給電ドラム２の回転軸２ｃに対して相対的に回転可能な構成、例えば、給電ドラム２よりも径大な薄板を回転軸２ｃに対して回転自在とした構成としてもよい。このように、給電ドラム２の回転軸２ｃに対して相対的に回転可能な構成とした場合には、給電ドラム２が回転しても第２のカバー部材７２を所定の位置に留めておくことができる。このため、給電ドラム２の外周全域に第２のカバー部材７２を設ける必要は必ずしもなく、対向電極３がある範囲に円弧状の第２のカバー部材７２を設ければよい。
第２のカバー部材７２は、上述の第１のカバー部材７０と同じく、不導体で形成されるものであり、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等に形成される。
浸入防止手段は、上述の陽極酸化装置５２ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９９】
陽極酸化装置５２ｂにおいては、隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第２のカバー部材７２、給電ドラム２の開口領域βに電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段を設けることにより、隙間ｄの第１の開口３０から効率良く、陽極酸化に伴い発熱した電解液４を、隙間ｄの外に取り去ることができ、更には、この第１の開口３０から排出された電解液４が給電ドラム２の開口領域βへの浸入を防ぐことができる。
【０１００】
また、図２３（ａ）、（ｂ）に示す陽極酸化装置５２ｃの構成としてもよい。陽極酸化装置５２ｃは、給電ドラム２の回転軸２ｃが電解液４の最高液面よりも低く、対向電極３ｂの給電ドラム２の周面に沿う長さが長く、第３のカバー部材７４が設けられており、更には給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０１】
陽極酸化装置５２ｃにおいては、対向電極３ｂが、回転軸２ｃの上方まで延出している。この給電ドラム２と対向電極３ｂとの隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第３のカバー部材７４が設けられている。これにより、隙間ｄの電解液４は、第１の開口３０から排出される。
第３のカバー部材７４は、第１のカバー部材７０と同じく、不導体で形成されるものであり、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等に形成される。
浸入防止手段は、上述の陽極酸化装置５２ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０２】
陽極酸化装置５２ｃにおいては、回転軸２ｃよりも上方に伸びる対向電極３ｂとし、第３のカバー部材７４を設けることにより、流通手段６０で電解槽５の電解液４を隙間ｄに流入させると、電解液４を回転軸２ｃよりも上方に到達させることができ、電解液４の最高液面を回転軸２ｃよりも上方にすることができる。これにより、浸漬長を長くすることができるとともに、陽極酸化に伴い発熱した電解液４を、隙間ｄの外に取り去ることができる。なお、陽極酸化装置５２ｃは、電解液４を回転軸２ｃよりも上方に到達させることができるため、帯状物１の浸漬長を長くでき、製膜に給電ドラム２の周面を有効に利用することができる。これにより、生産効率を高くできる。
【０１０３】
また、図２４（ａ）、（ｂ）に示す陽極酸化装置５２ｄの構成としてもよい。陽極酸化装置５２ｄは、給電ドラム２の回転軸２ｃが電解液４の最高液面よりも低く、対向電極３ｂの給電ドラム２の周面に沿う長さが長く、第２のカバー部材７２が設けられており、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０４】
陽極酸化装置５２ｄにおいては、図２４（ａ）、図２４（ｂ）に示すように、対向電極３ｂが、回転軸２ｃの上方まで延出している。この給電ドラム２と対向電極３ｂとの隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第２のカバー部材７２が設けられている。この第２のカバー部材７２は、給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の両端部に、給電ドラム２よりも径大で薄板からなる鍔状の部材からなるものである。第２のカバー部材７２により、隙間ｄの電解液４は、第１の開口３０から排出される。第２のカバー部材７２は、例えば、回転軸２ｃも固定される給電ドラム２よりも径大で薄板からなる鍔状の部材で構成されるか、または給電ドラム２の両端面に固定され、その外縁に張出する円環部材により構成することができる。
【０１０５】
なお、第２のカバー部材７２は、上述のように隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐことができれば良く、給電ドラム２に固定されることなく、給電ドラム２の回転軸２ｃに対して相対的に回転可能な構成、例えば、給電ドラム２よりも径大な薄板を回転軸２ｃに対して回転自在とした構成としてもよい。このように、給電ドラム２の回転軸２ｃに対して相対的に回転可能な構成とした場合には、給電ドラム２が回転しても第２のカバー部材７２を所定の位置に留めておくことができる。このため、給電ドラム２の外周全域に第２のカバー部材７２を設ける必要は必ずしもなく、対向電極３がある範囲に円弧状の第２のカバー部材７２を設ければよい。
第２のカバー部材７２は、上述の第１のカバー部材７０と同じく、不導体で形成されるものであり、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等に形成される。
浸入防止手段は、上述の陽極酸化装置５２ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０６】
陽極酸化装置５２ｄにおいては、陽極酸化装置５２ｃと同様に、浸漬長を長くすることができるとともに、陽極酸化に伴い発熱した電解液４を、隙間ｄの外に取り去ることができる。なお、陽極酸化装置５２ｄにおいても、陽極酸化装置５２ｃと同様に、電解液４を回転軸２ｃよりも上方に到達させることができるため、帯状物１の浸漬長を長くでき、製膜に給電ドラム２の周面を有効に利用することができる。これにより、生産効率を高くできる。
【０１０７】
以上のように、上述の第３の目的を達成するための陽極酸化装置は、陽極酸化に伴い発熱し、温度上昇した電解液４を隙間ｄから取り除くことができる流通手段６０を設けることにより、給電ドラム２と対向電極３との隙間ｄの上記発熱した電解液４を、隙間ｄの外部に取り去ることができる。このため、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化膜を製膜することができる。
さらには、浸入防止手段を設けることにより、電解液が、給電ドラムにおいて、帯状物が巻き掛けられていない開口領域に流入することを防止して、給電ドラムの変質等を抑制することができる。これにより、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化被膜を安定して製膜することができる。
【０１０８】
なお、上述の第３の目的を達成するための陽極酸化装置においても、流通手段６０を電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、対向電極に開口部を設け、隙間ｄの電解液４を、第１の開口および第２の開口のうち、少なくとも一方から吸引し、隙間ｄの電解液を取り去る構成としてもよい。
【０１０９】
以下、本発明の第４の目的を達成するための実施形態について説明する。図２５は、本発明の第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。図２６は、図２５に示す第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の概略断面図である。
なお、第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置９０において、図４、図５に示す陽極酸化装置１０ｄと同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図２５、図２６に示す陽極酸化装置９０は、給電ドラム２の構成、および給電ドラム２の帯状物１が密着する、金属で構成された部分２ａに、給電手段として電解液４の液面４ａよりも上部に給電ロール１００（第１の給電部材）が設けられている点が異なり、それ以外の構成は、図４の陽極酸化装置１０ｄと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
給電手段の構成としては、図２７（ａ）に示す陽極酸化装置９０ａに示すように、帯状物１が密着する部分２ａではなく、電解液４の液面４ａの上部に、帯状物１に接する、例えば、給電ロール１０４、１０６（第２の給電部材）を設けてもよい。
この場合、給電ロール１０４、１０６は、それぞれ、図２７（ａ）に示すように帯状物１が給電ドラム２と接する接触面１ａ（第１の面）とは反対側の表面１ｂ（第２の面）に接するように配置されている。
給電ドラム２において帯状物１が密着する部分２ａと給電ロール１０４、１０６とで帯状物１を挟むようにして給電ロール１０４、１０６が帯状物１の表面１ｂ（第２の面）に接している。なお、給電ロール１０４、１０６は、給電ドラム２が回転すると、帯状物１に接しつつ回転する。
また、給電ロール１０４、１０６は、電源９に給電ロール１００と同様に接続されており、その構成は、給電ロール１００と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１１１】
陽極酸化装置９０ａにおいては、給電ロール１０４、１０６が、給電ドラム２の回転に同期して回転しながら、帯状物１に電流を印加することができる。なお、給電ロール１０４、１０６は、給電ドラム２（帯状物１が密着する部分２ａ）とともに帯状物１を挟むようにして帯状物１の表面１ｂ（第２の面）に配置されており、給電ロール１０４、１０６により帯状物１の表面１ｂから電流を印加しているため、帯状物１の走行方向（長手方向）に電流が流れることが抑制され、給電ドラム２を介し帯状物１に電流を印加することに等しい。このため、薄いアルミニウム箔ほど幅１ｃｍあたりの限界電流は小さくなるが、このような限界電流を考慮することなく、帯状物１に電流を印加することができる。
【０１１２】
さらには、給電手段の構成としては、図２７（ｂ）に示す陽極酸化装置９０ｂのように、帯状物１が密着する部分２ａではなく、電解液４の液面４ａの上部に、帯状物１に接する、例えば、給電部材１０８（第２の給電部材）を設けてもよい。
この給電部材１０８は、給電部材１０２と同じく摺動部材で構成され、給電部材１０２と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
陽極酸化装置９０ｂにおいては、帯状物１の表面１ｂに摺動しながら、図２７（ａ）に示す陽極酸化装置９０ａの給電ロール１０４、１０６と同じく、帯状物１に電流を印加することができる。なお、給電部材１０８は、給電ロール１０４、１０６と同じく帯状物１の表面１ｂから電流を印加しているため、給電ドラム２を介し帯状物１に電流を印加することに等しい。このため、薄いアルミニウム箔ほど幅１ｃｍあたりの限界電流は小さくなるが、このような限界電流を考慮することなく、帯状物１に電流を印加することができる。
【０１１３】
また、図２８に示す陽極酸化装置９２の構成としてもよい。陽極酸化装置９２は、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図２５の陽極酸化装置９０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１１４】
この際の浸入防止手段は、図２８に示すように、例えば、隙間ｄの第１の開口３０の上方に設けられたローラ８０、８２を有するものである。なお、巻出しロール２１側の第１の開口３０の電解液４の液面が帯状物１との接液面であり、巻取りロール２２側の第１の開口３０の電解液４の液面が帯状物１との離液面である。
各ローラ８０、８２は、帯状物１が給電ドラムと接する接触面１ａ（第１の面）とは反対側の表面１ｂ（第２の面）に接するように配置されている。帯状物１の搬送により各ローラ８０、８２は回転する。各ローラ８０、８２により、各第１の開口３０から排出される電解液４が、給電ドラム２において、帯状物１が巻き掛けられていない開口領域βに流入することが防止される。このような浸入防止手段がない場合、液が開口領域βに流入し、給電部材に電解液がかかってショート、漏電等につながる恐れがあり、危険である。また、陽極酸化中に発生した電解液のミストによる腐食、または発生した水素ガスが給電部分に流入し、万一のスパーク等による爆発が発生する恐れもある。この浸入防止手段を用いることにより、上記の問題を抑制することができる。
【０１１５】
浸入防止手段に関しては、上述のこと以外は図２０の陽極酸化装置５２ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
なお、陽極酸化装置９２において、給電手段は給電ロール１００に限定されるものではなく、給電ロール１００に代えて、例えば、図２７に示す給電部材１０２を設けてもよい。
【０１１６】
また、図２９に示す陽極酸化装置９２ａの構成としてもよい。陽極酸化装置９２ａは、対向電極３ｂの給電ドラム２の周面に沿う長さが長く、対向電極３と給電ドラム２に密着支持された帯状物１との間の隙間ｄにある電解液４を、この隙間ｄから移動させる流通手段６０が設けられ、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものであり、かつ給電ドラム２の回転軸２ｃが電解液４の最高液面よりも低いこと以外の構成は、図２５の陽極酸化装置９０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
陽極酸化装置９２ａにおいては、対向電極３ｂが、回転軸２ｃの上方まで延出しており、給電ドラム２の回転軸２ｃが電解液４の最高液面よりも低くなる。すなわち、電解液４の最高液面が回転軸２ｃよりも高い位置になる。これにより、帯状物１の浸漬長を長くすることができ、製膜に給電ドラム２の周面を有効に利用でき、生産効率を高くすることができる。
【０１１８】
陽極酸化装置９２ａにおいて、流通手段６０は、対向電極３ｂに設けられた導入部６２と、この導入部６２を介して隙間ｄにある電解液４を、この隙間ｄから移動させる供給部６４とを有する。
導入部６２は、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入して、隙間ｄの電解液４を隙間ｄから排出させるためのものである。導入部６２は、例えば、対向電極３ｂに設けられた開口部に取り付けられるノズルである。導入部６２は、対向電極３ｂの最下部に、給電ドラム２の回転軸２ｃと平行な方向に沿って設けられる。この導入部６２は、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入することができれば、特に、ノズルに限定されるものではない。
【０１１９】
供給部６４は、電解槽５の電解液４を導入部６２に供給し、この導入部６２を介して、例えば、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させるものである。供給部６４は、電解槽５の電解液４を導入部６２に供給することができれば、特に、その構成は限定されるものではなく、隙間ｄの電解液４と、電解槽５内の電解液４とを循環させるようなものであってもよい。例えば、供給部６４には、ポンプなどが用いられる。
流通手段６０においては、供給部６４により、導入部６２を介して、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させて、例えば、隙間ｄにある電解液４を、給電ドラム２の周面に沿うように、帯状物１の長手方向と略平行な方向に移動させて、隙間ｄの第１の開口３０から電解液４を排出させる。これにより、温度上昇した隙間ｄの電解液４を、隙間ｄから取り除き、電解槽５内の発熱の影響のない電解液４を隙間ｄに供給することができる。
これにより、給電ドラム２と対向電極３との隙間ｄの上記温度上昇した電解液４を、隙間ｄの外部に取り去ることができる。このため、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化膜を製膜することができる。
なお、隙間ｄの開口のうち、給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の第２の開口をカバー部材で防ぐ構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 帯状物
２ 給電ドラム
２ａ 帯状物密着部分
３ 対向電極
４ 電解液
５ 電解槽
６ 保護部材
７ ガイドローラー
１０、５０、９０ 陽極酸化装置
６０ 流通手段
６２ 導入部
６４ 供給部
７０ 第１のカバー部材
７２ 第２のカバー部材
７４ 第３のカバー部材
８０、８２ ローラ
１００ 給電ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、薄膜トランジスタ回路、ディスプレイ（画像表示装置）等の半導体装置の用途に有用な半導体素子用基板および電解コンデンサー用電極を製造するのに適した陽極酸化装置、連続陽極酸化装置ならびに製膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製の基板を用いた薄膜太陽電池は、基板の軽量性および可撓性（フレキシビリティー）という観点から、ガラス基板を用いたものに比較して、広い用途への適用の可能性がある。さらに、金属製の基板は高温プロセスにも耐えうるという点で、光電変換特性が向上するため太陽電池の高効率化が期待できる。
【０００３】
太陽電池モジュ−ルは、同一基板上で太陽電池セルを直列接続し集積化することで、モジュール効率を向上させる。このとき、太陽電池モジュ−ルの金属基板には絶縁層を形成し、この上に光電変換を行う半導体回路層を設ける必要がある。例えば、ステンレス等の鉄系素材を基板に用いた場合は、ＣＶＤ等の気相法またはゾルゲル法等の液相法によりＳｉまたはアルミニウムの酸化物を被覆し絶縁層を形成する必要がある。しかし、これらの手法は、製法的にピンホールまたはクラックを発生し易く、大面積の薄膜絶縁層を安定に作製する手法としては本質的な課題を抱えている（特許文献１）。
【０００４】
一方、アルミニウムの場合には陽極酸化膜（ＡＡＯ）を形成することにより、ピンホールが無く密着性良好な絶縁被膜を得ることができる（特許文献２）。しかし、アルミニウム上のＡＡＯは、１２０℃以上に加熱するとクラックが発生することが知られており（非特許文献１）、絶縁性、特にリーク電流が増大してしまうという問題を抱えている。また、アルミニウムは２００℃程度で軟化するため、この温度以上を経たアルミニウムは極めて強度が小さく、クリープ変形または座屈変形といった永久変形（塑性変形）を生じ易く、これを用いる半導体装置の製造時にはハンドリングに厳しい制限が必要である。これは屋外用太陽電池などへの適用を困難なものにしている。
【０００５】
上記問題を解決するため、所謂アルミニウムクラッド材からなる基板に絶縁層としてＡＡＯを形成し、その上に光吸収層である化合物半導体層または電極層を形成する方法が提案されている。この方法では金属基板と化合物半導体層の線膨張係数の差を小さく設計することが可能であり、５００℃以上の高温製膜となる化合物半導体層の形成工程においても、絶縁層のクラックおよび化合物半導体の剥離などの問題を生じない。またアルミニウムと複合させる金属基材は、アルミニウムに比較して比強度および高温強度が大きいため、製造時のハンドリングも容易である。
【０００６】
絶縁層としてのＡＡＯは、電池モジュールとした時の高い電圧で絶縁破壊しないだけでなく、電圧印加時のリーク電流も小さいこと、すなわち体積抵抗が高い必要がある。リーク電流が大きいと、発電した電流が個々の電池間で漏れ電流となり、モジュール発電効率が低下する。従って、ＡＡＯは前述の性能を担保するため、１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上の厚さが必要となる。
【０００７】
帯状アルミニウムを連続的に陽極酸化するときの一般的な装置は、電解槽の前部に給電ロールまたは給電槽を置き、アルミニウムに電流を供給する構成であり、給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムにも電流が流れる。陽極酸化とは電解酸化（アルミニウムの場合は３電子反応）であり、ＡＡＯの厚さは流した電気量に比例する。従って、帯状アルミニウムを連続的に陽極酸化する装置の場合、ライン速度（帯状アルミニウムの走行速度）にも比例した電流を給電する必要がある。このとき、給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムにも同様に比例した電流が流れることになるので、ＡＡＯ厚が厚いほど、またライン速度が大きくなるほど、電圧降下が大きくなって電力ロスが発生する。さらに給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムはＩＲ発熱により溶断する可能性があり、生成するＡＡＯ厚とライン速度には上限が存在する。発熱と溶断限界電流は帯状アルミニウムの単位断面積あたりの抵抗によって決まるので、薄いアルミニウム箔ほど、生成可能なＡＡＯ厚とライン速度の上限は小さくなる。
【０００８】
一方で、帯状の薄いアルミニウム箔の片面にのみ厚いＡＡＯを形成したいという要求があり、一例は前述の絶縁層付金属基板である。この場合、片面にマスキングフィルムを貼り、前述の装置で製造することは可能であるが、ＡＡＯ厚とライン速度には上限が存在する。また、メッキなどのａｄｄｉｔｉｖｅ被膜と異なり、ＡＡＯはｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ被膜であり、マスキングフィルム端面からの電解液侵入が生じると、容易に被膜形成する。従って高粘着力のマスキングフィルムを選定する必要がある。さらにクラッド材のような異種金属が接合された帯状金属箔の場合は、局部電池作用による副反応を防止するため、異種金属同士が露出した幅方向の側端面もマスキングフィルムを貼り、電気化学的に不活性にしておく必要がある。
【０００９】
帯状アルミニウムの片面にのみＡＡＯを製膜する装置は種々提案されている。代表例は、陽極酸化槽に断面円上の支持ドラムを置き、それにアルミニウム箔を密着させてアルミニウム箔の片面のみを陽極酸化させる手法である（特許文献３）。また、支持ドラムに導電性を持たせ、ドラムに給電する手法も提案されている（特許文献４）。後者の場合は、アルミニウム箔の裏面から直接給電することになるので、前述の電圧降下および発熱を無視できるレベルにまで低下させることが可能である。
【００１０】
しかしながら、この手法では、支持ドラムとアルミニウム箔の間に電解液の染込みが容易に生じる。陽極酸化槽側はＡＡＯ被膜が形成され過電圧が高くなっているので、支持ドラムに電解液が染込むと支持ドラムと対向電極間の直接電流が大きくなり、陽極酸化槽側のＡＡＯ被膜形成電流に対する電流ロスとなる。また、このロス電流は、給電ドラムの密着面に電気化学的作用を及ぼすことになり、密着面側のアルミニウムに対しても陽極酸化被膜を形成したり、給電ドラムが金属である場合はその表面が陽極酸化されたりアノード溶解したりして、いずれも密着面の接触抵抗が高くなって、スパーク等の局部不良を生じる可能性がある。
【００１１】
上記のような問題を解決するため、特許文献４では給電ドラムの材質をタンタル、ニオブ等のいわゆるバルブメタルとする装置が提案されているが、この方法では電解操業時間に伴いバルブメタル表面に陽極酸化被膜が成長する。従って接触抵抗が徐々に増加するため、頻繁に交換する必要があるが、これらの材質は高価であり実用性に欠ける。一方、特許文献５では、アルミニウム箔と支持ローラとの密着面に水を供給することで密着面の電気化学的作用を防止する方法が提案されている。また、特許文献６では、アルミニウム箔の両端をテンションをかけた不導体の圧接バンドで覆い、接触面に電解液が流入することがないようにした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−３３９０８１号公報
【特許文献２】特開２０００−４９３７２号公報
【特許文献３】特開平４−３７１８９２号公報
【特許文献４】特開昭６０−２１１０９３号公報
【特許文献５】特開平６−１０８２８９号公報
【特許文献６】特開昭４６−３９４４１号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】茅島，他，東京都立産業技術研究所研究報告３（２０００）ｐ２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献５は装置が複雑になるばかりでなく、電解液がドラム密着面の水によって薄められるため、常に電解液の濃度管理を行う必要がある。また、密着面上の薄層の水が電気分解によりガスが発生すると、薄層が気膜となって接触抵抗が上がり、返ってスパーク等の原因になる可能性もある。一方、特許文献６に記載されているテンションをかけたバンドで覆う方法では、バンドは給電ドラムまたはアルミニウム箔と常に褶動することになり、バンドがアルミニウム箔の端部から位置ズレし易く、連続操業が困難である。また、圧接したテンションをかけることによって、薄いアルミニウム箔の場合はしわが入ってしまい、そのしわ部分から電解液が流入する可能性がある。
【００１５】
このように、いずれの方法によっても、密着面側の陽極酸化被膜形成は完全には防止出来ないため、接触抵抗が不安定になるという問題は解決できない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、接触抵抗が小さい陽極酸化装置、連続陽極酸化装置、および陽極酸化装置または連続陽極酸化装置を用いた製膜方法を提供することを第１の目的とするものである。さらには、第１の目的に加えて、より接触抵抗を低く、接触抵抗変化も小さくするための製膜方法を提供することを第２の目的とするものである。
【００１６】
上述のように、従来からＡＡＯを製膜する装置は種々提案されているものの、陽極酸化に伴う発熱を、効率よく系外に持ち去ることができず、発熱・温度分布が生じ、陽極酸化面内において反応が不均一になり、陽極酸化膜の焼け、陽極酸化膜の膜厚ムラなどが発生するという問題点がある。
また、上述のように、従来から種々提案されているＡＡＯを製膜する装置においては、ドラムの回転、箔の移動、電解液の攪拌、または陽極酸化に伴う水素ガス発生などによって、電解液面が一定の高さに保たれないため、陽極酸化範囲が常に変動し続けてしまい、陽極酸化膜の部分的な膜厚ムラ、陽極酸化膜の表面の荒れなどが生じるという問題点がある。
【００１７】
この課題に対して、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な製膜方法を提供することを第３の目的とするものである。
【００１８】
また、上述のように、従来からＡＡＯを製膜する装置は種々提案されており、特許文献４に開示されているように、支持ドラムに導電性を持たせ、ドラムに給電し、金属箔（アルミニウム箔）の裏面から直接給電する方法が提案されている。
ＡＡＯを製膜する装置において、金属箔の陽極酸化面への電流供給方式としては、ドラムの軸からドラムの表面へ、そして金属箔の順に電流供給する方式、または金属箔に直接給電する方式がある。前者のドラムの軸を介する方式では、ドラムの軸受けの機構が煩雑になるほか、ドラムの軸によって通電できる電流に上限があるという問題がある。また、後者の金属箔に直接給電する方式では、金属箔内部に電流が流れるため、ジュール発熱、限界電流などの問題がある。
また、前述のように、ＡＡＯ厚が厚いほど、またライン速度が大きくなるほど、電圧降下が大きくなって電力ロスが発生する。さらに給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムはＩＲ発熱により溶断する可能性があり、生成するＡＡＯ厚とライン速度には上限が存在する。発熱と溶断限界電流は帯状アルミニウムの単位断面積あたりの抵抗によって決まるので、薄いアルミニウム箔ほど、生成可能なＡＡＯ厚とライン速度の上限は小さくなる。
さらには、ＡＡＯを製膜する装置においては、電解液に浸かっている金属箔（アルミニウム箔）の部分ができるだけ広いほうが生産性が高く、回転軸を電解液面より下にすることによって、ドラムの過半を利用できて生産効率がよい。しかしながら、ドラムの回転軸を通した給電方式では、回転軸を電解液面より下にすることが難しいという問題がある。
【００１９】
この課題に対して、簡単な構成で給電することができる製膜方法を提供することを第４の目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の目的を達成するためには、陽極酸化可能な金属からなる帯状物または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる帯状物が巻き掛けられて密着支持し、少なくともこの帯状物が密着する部分が導電性材料で構成された給電ドラムと、この給電ドラムに対向して設けられた対向電極と、帯状物を密着支持した給電ドラムの一部と対向電極とを浸漬する電解液で満たされた電解槽と、給電ドラムに密着支持された帯状物の短手方向端部と、給電ドラムのうち帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして電解液から保護する非導電性材料からなる保護部材と、給電ドラムの周速に同期させて給電ドラムに密着させた帯状物と保護部材を電解液中で共走行させる駆動部とを有し、給電ドラムに巻き掛けられた帯状物にかかる幅当たりの張力をＴ（Ｎ／ｍ）とし、給電ドラムの半径をＲ（ｍ）とすると、電解液中を共走行される帯状物にかけられる幅当たりの張力Ｔの値は、１０００×Ｒ以上であることが望ましい。また、より好ましくは、帯状物に、１０００×Ｒ以上、１００００×Ｒ以下の値の幅当たりの張力Ｔ（Ｎ／ｍ）をかけることが望ましい。
【００２１】
本発明の第２の目的を達成するためには、第１の目的を達成するための好ましい張力をかけることに加えて、さらに、給電ドラムにおいて帯状物と密着する部分の表面が、電子伝導性無機化合物で構成されていることが望ましい。
【００２２】
電子伝導性無機化合物は、炭素または黒鉛、酸化イリジウム、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化珪素、炭化珪素および炭窒化珪素のうち、少なくとも１種であることが好ましい。給電ドラムは、密着する部分の表面の下層が金属で構成されており、下層の金属は陽極酸化される金属であることが好ましい。陽極酸化される金属は、アルミニウムであることが好ましい。
【００２３】
本発明の第３の目的を達成するためには、第１および第２の目的を達成するための製膜方法の、電解液の流通手段について、対向電極と、給電ドラムに密着支持された帯状物との間の隙間にある電解液を隙間から移動させる流通手段を有することが望ましい。
【００２４】
流通手段は、隙間にある電解液を帯状物の長手方向と略平行な方向に移動させることが好ましい。
対向電極に開口部が設けられており、流通手段は、開口部を介して電解液を対向電極と、給電ドラムに密着支持された帯状物との間の隙間に供給することが好ましい。
流通手段は、隙間の電解液を、帯状物の長手方向と略平行な方向に排出させることが好ましい。
【００２５】
隙間の開口のうち、給電ドラムの回転軸方向における第２の開口を塞ぐカバー部材が設けられており、流通手段により、隙間の電解液が、隙間のうち、帯状物の長手方向と略平行な方向における第１の開口から排出されることが好ましい。
カバー部材は、電解槽または対向電極に固定されるものであることが好ましい。また、カバー部材は、給電ドラムの回転軸に固定されるものであるか、または相対的に回転可能なものであることが好ましい。
給電ドラムにおいて帯状物が巻き掛けられた領域に対向する開口領域に、電解液が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられていることが好ましい。
浸入防止手段は、帯状物が給電ドラムと接する第１の面とは反対側の第２の面に接するローラ、または第２の面に接するブレード部材を有することが好ましい。
給電ドラムの回転軸が、電解液の液面よりも低いことが好ましい。
【００２６】
本発明の第４の目的を達成するためには、第１、第２および第３の目的を達成するための製膜方法において、電解液の液面より上部に設けられた、帯状物に電流を印加する給電手段とを有することが望ましい。
【００２７】
給電手段は、給電ドラムの金属部に接する第１の給電部材を有することが好ましい。
また、給電手段は、帯状物に接する第２の給電部材を有することが好ましい。この場合、第２の給電部材と給電ドラムの金属部とで帯状物を挟むようにして、第２の給電部材は帯状物に接していることが好ましい。
第１の給電部材および第２の給電部材は、金属ロールまたはカーボンロールであることが好ましい。また、第１の給電部材および第２の給電部材は、金属ブラシまたはカーボンブラシであることが好ましい。
【００２８】
給電ドラムにおいて帯状物が巻き掛けられた領域に対向する開口領域に、電解液が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられていることが好ましい。浸入防止手段は、帯状物が給電ドラムと接する第１の面とは反対側の第２の面に接するローラ、または第２の面に接するブレード部材を有することが好ましい。
第２の面に接するローラ、または第２の面に接するブレード部材は、電解液と帯状物との接液面および離液面のうち、少なくとも一方に設けられていることが好ましい。
給電ドラムの回転軸が、電解液の液面よりも低いことが好ましい。
【００２９】
第１〜第４の目的において、給電ドラムには帯状物が内接走行する凹部が設けられていることが好ましい。保護部材を給電ドラムに圧接するガイドローラーを設ける態様としてもよい。対向電極は多数の貫通孔を有することが好ましい。
【００３０】
第１〜第４の目的において、給電ドラムに支持された帯状物が電解液に接液する部分および離液する部分のうち、少なくとも一方における給電ドラムと対向電極との間隔が、帯状物の電解液浸液中央部分における給電ドラムと対向電極との間隔よりも大きいことが好ましい。
【００３１】
第１〜第４の目的において、保護部材は非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔であることが好ましい。また、保護部材は、帯状物に密着する側に粘着性物質を有することが好ましい。
【００３２】
第１〜第４の目的において、対向電極の電位がグランドに対して負極性であることが好ましい。とりわけ、帯状物をグランドと同電位とし、かつ陽極酸化のための電解用電源をグランドに対して絶縁出力とすることが好ましい。グランドの電位に対する給電ドラムの電圧を監視する監視部を備えていることがさらに好ましい。
【００３３】
第１〜第４の目的を達成するための連続陽極酸化装置は、第１〜第４の目的を達成するための製膜方式での陽極酸化装置を直列に多数配置したことを特徴とするものであり、本発明の製膜方法は、それぞれ第１〜第４の目的を達成するための陽極酸化装置または連続陽極酸化装置を用いて、帯状物の片面に陽極酸化被膜を製膜することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の第１の目的においては、給電ドラムの半径をＲ（ｍ）とする場合、給電ドラムに巻き掛けられた帯状物は幅当たり１０００×Ｒ以上の値の張力（Ｎ／ｍ）をかけられて電解液中を共走行させる構成とすることにより、帯状物の接触抵抗を小さくすることができる。このため、電力消費を抑制し電力コストを抑制でき、ひいては製造コストを下げることができる。さらには、帯状物と給電ドラムにおいてこの帯状物が密着する部分との発熱を抑制することができるので、部分的な帯状物の温度上昇による陽極酸化被膜ムラを抑えることができる。
【００３５】
本発明の第２の目的においては、給電ドラムにおいて帯状物と密着する部分の表面を電子伝導性無機化合物で構成することにより、電子伝導性無機化合物は抵抗が低く、また金属よりも硬いので耐久性が良好であることから、帯状物との接触抵抗変化が小さく、かつ連続製造時の耐久性が高い給電ドラムとすることができる。さらには、給電ドラムと帯状物との密着面側の陽極酸化被膜形成を完全に防止することが可能となり、安定した低い接触抵抗により、帯状物の片面に陽極酸化被膜を長期に亘り安定して製膜することができる。
【００３６】
本発明の第３の目的においては、対向電極と給電ドラムに密着支持された帯状物との間の隙間にある電解液を、この隙間から移動させる流通手段を有することにより、陽極酸化に伴い発熱した電解液を、効率よく隙間の外に排出することができる。このため、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化膜を製膜することができる。さらには、給電ドラムと帯状物との密着面側の陽極酸化被膜形成を完全に防止することが可能となり、安定した接触抵抗により、帯状物の片面に、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化被膜を製膜することができる。
【００３７】
本発明の第４の目的においては、電解液の液面より上部に設けられた、帯状物に電流を印加する給電手段とを有することにより、従来のドラムの軸受け機構が煩雑なドラムの軸を介する方式とは異なり、簡単な構成で給電することができる。
さらには、給電手段を、電解液の液面より上部に設けることにより、回転軸を電解液面よりも下にでき、製膜に給電ドラムの周面を有効に利用することができ、生産効率を高くすることができる。
【００３８】
第１〜第４の目的において、帯状物は給電ドラムに密着支持されており、しかも、給電手段により帯状物が密着する側の接触面（裏面）から直接給電することができるので、電圧降下および発熱を無視できるレベルにまで低下させることが可能となり、ライン速度を上げることができるため、単位幅における長さあたりの抵抗が高い帯状物であっても、高速で陽極酸化被膜を製膜することができる。
【００３９】
さらに、第１〜第４の目的において、給電ドラムに帯状物が内接走行する凹部が設ける態様、または保護部材を給電ドラムに圧接するガイドローラーを設ける態様とした場合には、保護部材による帯状物の短手方向端部と給電ドラムのうち帯状物が密着しない部分とのオーバーラップの水密性をより向上させることが可能となり、より安定した接触抵抗により、帯状物の片面に陽極酸化被膜を製膜することができる。
【００４０】
また、第１〜第４の目的において、本発明の連続陽極酸化装置は上記記載の陽極酸化装置を直列に多数配置したものであるので、個々の陽極酸化装置における給電ドラムでの面電流密度を陽極酸化不良の生じない最大に保ったまま、設置数のＮ倍のライン速度で製造が可能となり、抵抗の高いアルミニウムからなる薄い帯状物または少なくとも片面がアルミニウムである複合導電金属箔からなる帯状物に対して、５μｍ以上の厚いＡＡＯ膜を高速で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図３】本発明の第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の給電ドラムにおける面圧と接触抵抗との関係を示したグラフである。
【図４】本発明の第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。
【図５】図４に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図６】（ａ）は、陽極酸化されない金属で構成された下地金属の表面に形成された導電部分（導電性材料）にピンホールがある給電ドラムの要部を示す概略断面図であり、（ｂ）は、下地金属に空洞が形成された給電ドラムの要部を示す概略断面図である。
【図７】（ａ）は、陽極酸化される金属で構成された下地金属の表面に形成された導電部分（導電性材料）にピンホールがある給電ドラムの要部を示す概略断面図であり、（ｂ）は、ピンホール部分に酸化物被膜が形成された給電ドラムの要部を示す概略断面図である。
【図８】帯状物が内接走行する凹部を設けた給電ドラムの概略正面模式図である。
【図９】給電ドラムの幅と径および帯状物と保護部材との関係を示す概略模式図である。
【図１０】ガイドローラーが設けられた陽極酸化装置の一例を示す概略断面図である。
【図１１】図１０のガイドローラーが設けられた給電ドラムの概略正面図である。
【図１２】対向電極の電位をグランドに対して負極性とする場合の陽極酸化装置の概略模式図である。
【図１３】本発明の第１〜第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を直列に多数配置した連続陽極酸化装置の概略模式図である。
【図１４】走行速度とＡＡＯ製膜速度の関係を示したグラフである。
【図１５】本発明の第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。
【図１６】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の概略断面図であり、（ｂ）は、図１５に示す陽極酸化装置の作用を説明するための概略側面模式図である。
【図１７】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第１の変形例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図１８】図１５に示す陽極酸化装置の第３の変形例を示す概略断面図である。
【図１９】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第４の変形例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図１９（ａ）に示す陽極酸化装置の概略側面断面図である。
【図２０】図１５に示す陽極酸化装置の第５の変形例を示す概略斜視図である。
【図２１】（ａ）は、図２０に示す陽極酸化装置の概略断面図であり、（ｂ）は、図２０に示す陽極酸化装置の作用を説明するための概略側面模式図である。
【図２２】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第６の変形例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図２２（ａ）に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図２３】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第７の変形例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図２３（ａ）に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図２４】（ａ）は、図１５に示す陽極酸化装置の第８の変形例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図２４（ａ）に示す陽極酸化装置を示す概略断面図である。
【図２５】本発明の第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。
【図２６】図２５に示す陽極酸化装置の概略断面図である。
【図２７】（ａ）は、図２５に示す陽極酸化装置の第１の変形例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、図２５に示す陽極酸化装置の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図２８】図２５に示す陽極酸化装置の第３の変形例を示す概略断面図である。
【図２９】図２５に示す陽極酸化装置の第４の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の陽極酸化装置、連続陽極酸化装置および製膜方法を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図、図２は図１に示す第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の概略断面図である。
以下、本発明の第１〜第４の目的を達成するに共通する陽極酸化装置について説明する。
【００４３】
図１および図２に示すように、本発明の陽極酸化装置１０は、陽極酸化可能な金属からなる帯状物または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる帯状物１（以下、単に帯状物１ともいう）を密着支持し、少なくとも帯状物１が密着する部分２ａは導電性材料で構成された給電ドラム２と、給電ドラム２に対向して設けられた対向電極３（図１において対向電極は他の部分を視認しやすくするために省略している）と、帯状物１を密着支持した給電ドラム２の一部と対向電極３とを浸漬する電解液４で満たされた電解槽５と、給電ドラム２に密着支持された帯状物１の短手方向端部（両側）と、給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂ（２ｂは導電性のない表面である）とをオーバーラップして電解液４から保護する非導電性材料からなる保護部材６とを有する。給電ドラム２と対向電極３とには電源９が接続されており、陽極酸化膜の成膜時に、給電ドラム２を介して帯状物１が陽極となるように電流が流される。
【００４４】
さらに、給電ドラム２の上流側には帯状物１をロール状に巻回する巻出しロール２１が、下流側には給電ドラム２に送りだされた帯状物１の片面に陽極酸化を実施した後の帯状物１を巻き取る巻取りロール２２が設けられている。また、給電ドラム２と巻出しロール２１の間には、保護部材６をロール状に巻回する巻出しロール２３が、給電ドラム２と巻取りロール２２の間には、保護部材６を巻き取る巻取りロール２４が、保護部材６によって帯状物１と帯状物１が密着しない部分２ｂとをオーバーラップできるように帯状物１の両側にそれぞれ設けられている。巻取りロール２２および２４にはそれぞれ駆動部（図示せず）が設けられており、給電ドラム２の周速に同期させて給電ドラム２に密着させた帯状物１と保護部材６を電解液４中で共走行させることができるようになっている。
【００４５】
なお、ここでは巻取りロール２２および２４に設けられた駆動部が巻取りロール２２および２４のそれぞれを駆動して、陽極酸化実施後の帯状物１および保護部材６が巻取りロール２２および２４に巻取られる態様について説明しているが、巻取りロール２２および２４は単に回転自在な構成で、帯状物１および保護部材６を送り出すだけの機能を有し、その下流にそれぞれ別の駆動部で制御された巻取りロールが配置されている構成であってもよい。なおこの構成の場合には、巻取りロール２２と駆動部で制御された別の巻取りロールとの間に、陽極酸化された帯状物を水洗する水洗槽または水洗後に乾燥するための乾燥槽を設置してもよい。
【００４６】
給電ドラム２そのものは単に回転自在な構成となっており、上記で説明した駆動部を駆動することによって給電ドラム２は、帯状物１の一方の面のみを電解液４に浸漬した状態で搬送するようになっている。但し、給電ドラム２は駆動源が設けられていてそれ自身が回転するものであってもかまわない。
【００４７】
給電ドラム２の直径は生産規模と陽極酸化の製膜速度にもよるが、一般的に５０ｃｍ〜５００ｃｍの範囲で適宜選択することができる。給電ドラム２の帯状物１が密着する部分２ａは導電性材料で構成されており、給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂは非導電性材料で構成される。給電ドラム２の帯状物１が密着する導電性材料の幅は、必ずしも帯状物１の幅と一致させておく必要はなく、帯状物１の蛇行を許容できる限りの導電材料幅としておけばよい。導電性材料の幅は好ましくは帯状物１に対して５０〜１００％、さらには７０〜９０％とすることが望ましい。
【００４８】
給電ドラム２は、機械的強度と電解電流を供給するため、帯状物１が密着する部分２ａの表面の下層を金属とするのが好ましい。この場合、下層の金属（以下、下地金属ともいう）は陽極酸化される金属（バルブメタル）であることが好ましい。この陽極酸化される金属としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等を用いることができ、この中で、アルミニウム（Ａｌ）は最も導電性が高く、且つ安価であるので、上記下層の金属（下地金属）として最も好ましい。アルミニウムとしては、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を使用することができる。アルミニウム合金は一般に９０％以上の純度を有するものが好ましく用いられる。
【００４９】
例えば、図６（ａ）に示す給電ドラム２のように、陽極酸化されない金属で構成された下地金属４０の表面に形成された導電部分４２（導電性材料）にピンホールｈがある場合、電解液を含むミストと下地金属４０とが接触すると、下地金属４０が徐々に溶解していき、図６（ｂ）に示すように、空洞４４ができる恐れがある。
しかしながら、図７（ａ）に示す給電ドラム２のように、陽極酸化される金属（バルブメタル）で構成された下地金属４６では、導電部分４２（導電性材料）にピンホールｈがあり、電解液を含むミストと下地金属４６とが接触した場合、下地金属４６は溶解されることなく、図７（ｂ）に示すように、ピンホールｈ部分に強固な酸化物被膜４８が形成される。このため、製膜の際に実質上の問題がない。
【００５０】
保護部材６は非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔であることが好ましい。より水密性を上げるために、帯状物１に密着する側に粘着性を有する材質を塗布したものであってもよい。
給電ドラム２の直径にもよるが、共走行させる保護部材は水密性を確保するため、張力を掛けておくことが好ましく、大径給電ドラムの場合は、鋼芯入りの非導電ゴムベルトなどをより好ましく使用することができる。
【００５１】
帯状物１は、陽極酸化可能な金属からなる帯状物または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる。陽極酸化可能な金属としては、アルミニウム、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉからなる帯状物、または少なくとも片面がこれらの金属である複合導電金属箔からなる。これらの金属は合金であってもよい。例えば、アルミニウムの場合、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を使用することができる。アルミニウム合金は一般に９０％以上の純度を有するものが好ましく用いられ、陽極酸化被膜を絶縁膜として利用する場合は、金属Ｓｉ粒子を析出物として含まない方が好ましい。
【００５２】
複合導電金属箔として陽極酸化可能な金属に複合させる金属は、鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、Ｔｉ等を好ましく挙げることができる。帯状物の厚みは、一般に、０．０２〜０．５ｍｍの範囲である。このような単位幅における長さあたりの抵抗が高い帯状物であっても、帯状物を給電ドラムに密着支持して、帯状物の裏面から直接給電することができるので、より高速で陽極酸化被膜を形成することができる。
【００５３】
電解液４としては、例えば、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、酒石酸、マロン酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、およびアミドスルホン酸等の酸またはそれらの塩の水溶液、またはそれらの混合液が挙げられるが、所望の品質を得るために最適なものを選べばよい。電解液の濃度、温度も適宜選択することができる。
【００５４】
図１の陽極酸化装置１０は、給電ドラム２に密着支持された帯状物１の短手方向の両端部と帯状物１が密着しない部分２ｂとを、保護部材６がオーバーラップして給電ドラム２の周速に同期させて給電ドラム２に密着させた帯状物１と保護部材６を電解液４中で共走行させることができるので、従来、片面に陽極酸化被膜を形成する際に必要とされていたマスキングフィルムを用いなくても、電解液４の染込みを防止することができる。また、帯状物１の短手方向の両端部は保護部材６によって完全に保護されているので、クラッド材の様な異種金属が接合された帯状物に陽極酸化を行う場合であっても、局部電池作用による副反応が起こることがない。そして、給電ドラムと帯状物との密着面側の陽極酸化被膜形成を完全に防止することが可能となり、安定した低い接触抵抗により、金属基板の片面に高速に陽極酸化被膜を長期に亘り安定して製膜することができる。
【００５５】
図１の陽極酸化装置１０は、帯状物１とオーバーラップさせる保護部材６との水密性をさらに向上させるべく、帯状物１とオーバーラップさせる保護部材６の蛇行を抑制するために、帯状物１と保護部材６の走行部分の給電ドラム２の径を小さくする態様としてもよい。図８および図９を用いて説明する。図８は給電ドラムに帯状物と保護部材がそれぞれ内接走行する凹部を設けた給電ドラムの概略正面模式図、図９は給電ドラムの幅と径および帯状物と保護部材の関係を説明するための概略模式図である。なお、この図８および図９において図１および図２中の構成要素と同一構成物には同一符号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００５６】
図８および図９に示すように、給電ドラム２には帯状物１が内接走行する凹部（切欠け部）と保護部材６が内接走行する凹部が設けられている。図９において、Ｗ３およびＤ３は給電ドラム２の全幅とドラム径を、Ｗ２およびＤ２は保護部材６が給電ドラム２に接触する外側の幅とドラム径を、Ｗ１およびＤ１は帯状物１の幅とドラム径を、Ｗ０は給電ドラムの導電材料部分の幅を示している。ドラム径の関係をＤ３＞Ｄ２＞Ｄ１とすることにより、帯状物１とオーバーラップさせる保護部材６とはそれぞれ給電ドラム２に設けられた凹部によって蛇行が抑制され、上記ドラム幅の関係をＷ３＞Ｗ２＞Ｗ１＞Ｗ０とすることにより、保護部材６によって帯状物１は水密性よくオーバーラップされることとなり、帯状物１の裏面への電解液の侵入をより効果的に阻止することができる。なお、ここでは給電ドラム２に、帯状物１が内接走行する凹部と保護部材６が内接走行する凹部がそれぞれ設けられている態様を示したが、帯状物１が内接走行する凹部のみを設ける態様としてもよい。
【００５７】
図１の陽極酸化装置１０は、保護部材６を給電ドラム２に圧接するガイドローラーが設けられている態様としてもよい。図１０および図１１を用いて説明する。図１０はガイドローラーが設けられた陽極酸化装置の一例を示す概略断面図、図１１は図１０のガイドローラーが設けられた給電ドラムの概略正面図である。図１０および図１１に示すように、この陽極酸化装置１０ｅには、帯状物１の短手方向の両端部と帯状物１が密着しない部分２ｂとをオーバーラップする保護部材６を給電ドラム２に圧接するためのガイドローラー７を４か所に設けている。なお、ガイドローラー７の表面は絶縁処理がなされている。このようなガイドローラー７を設けることにより、保護部材６によって帯状物１はより水密性よくオーバーラップされて、帯状物１の裏面（給電ドラムと密着している面）への電解液の侵入を阻止することができる。
【００５８】
なお、ここではガイドローラー７を、給電ドラム２の電解液４に浸漬している部分にのみ設けた態様を示しているが、ガイドローラー７は給電ドラム２の電解液４に浸漬していない部分にも設ける態様としてもよい。例えば、ガイドローラー７を、給電ドラム２の電解液４に浸漬していない部分（保護部材６の巻出しロール２３と電解液４との間）にのみ設けても、保護部材６の蛇行を防止できるため、帯状物１と帯状物１が密着しない部分２ｂとを水密性よくオーバーラップさせることが可能である。
【００５９】
陽極酸化においては反応中に対向電極からは多量の水素ガスが発生し、浮力で帯状物の陽極酸化面に到達する。陽極酸化面に気膜ができると陽極酸化不良を生じるので、電解槽内で電解液を流動する必要がある。流動させる手段は、攪拌、ガスのバブリング、液の流通等、問わない。この流動の効率化を図るために、対向電極は多数の貫通孔を有することが好ましい。貫通孔の形状は電解液の流動形式（小型の装置の場合には撹拌子（スターラー）を選択したり、大型の装置の場合には電解液に流れを発生させたり、攪拌翼、またはガスバブリングにて流動を行う）によっても異なるが、円形、角形、スリット状またはメッシュ状等から適宜選択することができる。個々の開口サイズは、給電ドラムと対向電極間の距離によっても異なるが、陽極酸化面に均一電界を印加するという観点からすれば大きすぎることは好ましくなく、例えば、給電ドラムと対向電極間の距離が１０ｃｍの場合には、円形開口で直径２ｃｍ以下とすることが好ましい。なお、対向電極としてはカーボンまたはアルミニウム等の汎用のものを使用することができる。
好ましい流動手法については、後述の［００８３］の流通手段６０が最も好ましい。
【００６０】
陽極酸化時の電源波形としては、直流の場合が一般的であるが、他にも直流を重畳させた交流波形など所望の品質を得るために最適なものを選択できる。陽極酸化時の電流密度としては、自由に選択できる。例えば、処理時間中常に一定値としてもよいし、次第に電流密度を上げていくようにしてもよい。陽極酸化時の電解方式は定電流方式であっても定電圧方式であってもよい。
【００６１】
陽極酸化は、対向電極に対し正極性の電位とすることで酸化被膜形成するが、対向電極の電位はグランドに対して負極性電圧を印加することが好ましい。これにより帯状物の電位をグランド電位近傍とすることができ、ロールツーロールで帯状物をハンドリングする設備全体をグランド電位にすることが可能となる。逆の場合は、設備全体をグランドに対して電位を持たせる必要があり、危険なばかりでなく、帯状物と設備の間でスパーク等の異常放電を生じ、製品不良を生じる可能性もある。
【００６２】
とりわけ、帯状物をグランド電位に一致させ、電解用電源の正極および負極出力共に、グランドに対し絶縁出力とすることがより好ましい。これにより、電解槽以外のロールツーロール部分で帯状物と設備の異常放電を完全に防止することができる。これを模式的に示したのが、図１２である。帯状物１をグランド電位に一致させるには、電解槽５以外のロールツーロール部分に、少なくとも１つの導電性ロール２９を置き、その導電性ロール２９を電気的にグランド接続することにより可能である。
【００６３】
さらに、電解方式（給電ドラムと対向電極との間に電流を流す方式）が定電流方式若しくは定電圧方式の場合は、グランド電位に対する給電ドラムの電圧を監視することが好ましい。これにより、前述の保護部材の水密性が一時的に低下してリーク電流を生じたり、帯状物と給電ドラムの接触抵抗が変化したりするような、帯状物上の陽極酸化被膜の長手方向の品質変動要因を監視することができる。
【００６４】
対向電極３は、電解液４に浸漬させた給電ドラム２に密着した帯状物１と対向する全面に略等間隔で設けられることが好ましく、その形状は給電ドラム２と同芯円状の湾曲板形状であることが好ましい。但し、対向電極３が給電ドラム２に完全に等間隔の配置で電解液４中にあると、陽極酸化される帯状物が電解液４に接液する部分および電解液４から離液する部分において、電界集中による電流集中を生じて、陽極酸化不良の原因にもなるため、実効的な電界が小さくなるようにしておくことが好ましい。このように実効電界を小さくするには、電解液抵抗を利用することが簡便であり、接液部分および離液部分のうち、少なくとも一方において、給電ドラムと対向電極間との距離を大きくする配置もしくは接液部分および離液部分のうち、少なくとも一方には対向電極を設けない配置、またはそれらを併用した配置とすることができる。
【００６５】
図２においては、接液部分および離液部分において給電ドラム２と対向電極３間の距離を大きくする対向電極配置を示している。すなわち、給電ドラム２に支持された帯状物１が電解液４に接液する部分における給電ドラム２と対向電極３との間隔Ｐ１および帯状物１が電解液４から離液する部分における給電ドラム２と対向電極３との間隔Ｐ２を、帯状物１の電解液４に浸液している中央部分における給電ドラム２と対向電極３との間隔Ｐ３よりも大きくしている。ここで、間隔Ｐ１〜Ｐ３は給電ドラムと対向電極とを結ぶ最短距離である。このような対向電極配置とすることにより、実効電界を小さくすることができ、陽極酸化不良の発生を抑制することができる。なお、接液部分および離液部分に対向電極を設けない配置は図１０に示すような配置である。
【００６６】
陽極酸化処理の前段階において、帯状物は通常、洗浄処理が施される。この洗浄処理はアルミニウム表面の汚れを除去するためであり、簡便には自然酸化被膜を溶解させつつ汚れを除去する効果をもつアルカリ溶液に浸漬する等の公知の方法が用いられる。また必要に応じて、粗面化処理を施しても良い。この粗面化処理は、陽極酸化被膜の表面に凹凸を設けることにより、その上に設ける層との密着性を向上させるためのもので、機械的粗面化法、化学的粗面化法、電気化学的粗面化法またはそれらを組み合わせた公知の方法により行われる。本発明の陽極酸化装置においても、このような前処理を行う前処理槽と、前処理液を洗浄除去する水洗槽を巻出しロール２１の上流に設けてもよい。
一方、陽極酸化処理後のＡＡＯ膜が製膜された帯状物は、通常、電解液を洗浄除去する水洗層を経過した後に、乾燥処理が施される。
【００６７】
続いて本発明の陽極酸化装置の動作について図１および図２を参照して説明する。まず、巻出しロール２１からロール状に巻回された帯状物１を送りだして、給電ドラムに密着支持させた後、巻取りロール２２に巻回する。同様に、巻出しロール２３からロール状に巻回された保護部材６を送りだして、巻取りロール２４に巻回する。このとき、給電ドラム２に密着支持された帯状物１の短手方向端部と、給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂとを、保護部材６によって帯状物１の裏面への電解液の侵入を阻止することができるようにオーバーラップさせる。この状態としたところで、電解槽５内の電解液４に給電ドラム２の一部、例えばドラム中心までを浸漬させる。ここで駆動部を駆動し、給電ドラム２の周速に同期させて給電ドラム２に密着させた帯状物１と保護部材６を電解液４中で共走行させ、陽極酸化装置１０の電源９を入れて、給電ドラム２と対向電極３との間に電流が流れるようにすると、帯状物１の給電ドラム２に密着していない片表面に陽極酸化膜が形成される。
【００６８】
図１３に示す連続陽極酸化装置１１０は、陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃを３つ直列に配置した構成となっており、帯状物１は巻出しロール２１から送りだされて陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃの間を送出しロール２５ａ、２６ａ、２５ｂ、２６ｂ、２５ｃおよび２６ｃを経由して巻取りロール２２に巻き取られるように構成され、保護部材６は巻出しロール２３から送りだされて陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃの間を送出しロール２７ａ、２８ａ、２７ｂ、２８ｂ、２７ｃおよび２８ｃを経由して巻取りロール２４に巻き取られるように構成されている。
【００６９】
巻出しロール２１と送出しロール２５ａの間には帯状物１を前処理するための前処理層１１が設けられ、送出しロール２６ｃと巻取りロール２２の間には、陽極酸化された帯状物を水洗する水洗槽１２と水洗後に乾燥するための乾燥槽１３が設置されている。なお、図１３に示す連続陽極酸化装置１１０においては、陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃの３台直列で保護部材６を一括して用いる態様を示しているが、各陽極酸化装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれにおいて個別に巻出しロール２３と巻取りロール２４を設ける態様としてもよい。
【００７０】
アルミニウムの陽極酸化は電解液と電解条件にもよるが、電解酸化のクーロン効率は３Ｃ／（ｃｍ２・μｍ）程度であり、面電流密度１００ｍＡ／ｃｍ２の通電電流あたりで２μｍ／ｍｉｎ程度の製膜速度となる。このとき、面電流密度をＤ１（ｍＡ／ｃｍ２）、電解時間をｔ（ｍｉｎ）、必要なＡＡＯ膜の厚さをＨ（μｍ）とすると、ｔ＝５０×Ｈ／Ｄ１（ｍｉｎ）となる。また、製膜速度をＳとすると、Ｓ＝０．０２×Ｄ１なので、ｔ＝Ｈ／Ｓとなる。帯状物の電解液浸漬長をＬ（ｍ）、帯状物の走行速度をＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）とすると、ＬＳ＝Ｌ／ｔ＝０．０２×Ｌ×Ｄ１／Ｈ＝Ｌ×Ｓ／Ｈであり、走行速度ＬＳはＬとＤ１またはＳに比例し、Ｈに反比例することとなる。
【００７１】
図１４に、ＡＡＯ厚さＨを１０μｍとした場合の走行速度とＡＡＯ製膜速度の関係を示したグラフを示す。図１４中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々電解槽長Ｌが５、１０、１５ｍの場合である。走行速度ＬＳは、ＡＡＯ製膜速度Ｓに比例して大きくすることができる。本発明の場合、電解槽長Ｌは給電ドラムが電解液に浸漬している距離である。例えば、給電ドラムの直径が３ｍ程度の場合、ドラム中心より少し大きく浸漬させると、電解槽長は５ｍとすることができる。ＡＡＯ膜は片面にのみ形成され、もう片面は金属のままなので、引続き同様のドラム給電で陽極酸化することが可能である。従って、この電解槽を直列にＮ個配置すれば、走行速度をＮ倍とすることが可能となる。図１４の（ｂ）と（ｃ）は、夫々、電解槽を直列に２台と３台配置した場合の走行速度を図示したものである。なお、図１４の右側の縦軸は、後述する全浸漬方式の電解装置における帯状物の幅１ｃｍあたりの走行方向に流れる電解電流であり、本発明の場合は、前述の通りこの電流は流れず、帯状物の裏面から直接給電される。
【００７２】
従来の帯状物を全浸漬する方式の電解装置においては、前述の通り、給電部分から電解槽にかけての帯状物の走行方向に電解電流を流す必要がある。このとき、帯状物の幅１ｃｍあたりの走行方向に流れる電解電流をＤ２（Ａ／ｃｍ）とすると、単位時間に電解槽に浸漬する帯状物面積に必要厚さ分のＡＡＯを成長させるのに必要な電流は、走行速度ＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）とＡＡＯ厚さＨ（μｍ）、およびクーロン効率３Ｃ／（ｃｍ２・μｍ）から、Ｄ２＝ＬＳ×Ｈ×［クーロン効率］×１００／６０＝５×ＬＳ×Ｈとなる。従って、Ｄ２は、ＡＡＯ製膜速度および電解槽長によらず走行速度とＡＡＯ厚さに比例した電流となる。図１４の右の縦軸に示した値は、ＡＡＯ厚さ１０μｍの場合なので、左の縦軸、走行速度ＬＳに対して、Ｄ２＝５０×ＬＳとなる。
【００７３】
一方、帯状物の給電部分から電解槽にかけて流す電流には上限があり、アルミニウム箔が１００μｍでは、水冷シャワー等で充分冷却したとしても、１５０Ａ／ｃｍを超えるとアルミニウムの抵抗によるＩＲ発熱により、熱暴走を生じ、溶断する危険性が高まる。従って、図１４においてどの様な製膜速度または電解槽長で電解するにせよ、幅方向の電解電流は１５０Ａ／ｃｍ以下、即ち走行速度３ｍ／ｍｉｎ以下とする必要がある。帯状物のＩＲ発熱と溶断限界電流は、単位断面積あたりの抵抗によって決まるので、薄いアルミニウム箔ほど幅１ｃｍあたりの限界電流は小さくなる。また、鉄鋼、ステンレスおよびＴｉ等の高強度ではあるが高抵抗の金属と薄いアルミニウムとを複合したクラッド材では、同様に限界電流は小さくなり、走行速度も小さくする必要がある。
【００７４】
なお、従来の帯状物を全浸漬する方式の電解装置においても、直列多段設置によりライン速度を向上させることは原理的には可能である。しかしながら、片面ＡＡＯ製膜の場合は、各電解装置毎に給電するために、マスキングフィルムの貼り付け工程と剥がし工程が加わるため、現実的でない。また、全浸漬する方式の電解装置において、給電方法を間接給電とする場合は、給電槽を設け、陽極酸化とは逆極性電圧を印加する。従って電解槽を多段設置し間接給電を行うと、前段の装置で製膜されたＡＡＯ膜に給電過程で逆電圧が加わることになり、ＡＡＯ膜の剥離等の異常を生じる。帯状物の両面にＡＡＯを製膜する場合は、マスキングフィルムが不要であるが、ＡＡＯ被膜は絶縁性であるので両面にＡＡＯ被膜を形成してしまうと、そもそも多段給電が不可能であるばかりでなく、前述の計算のとおり走行方向に流れる電解電流は片面製膜の場合の倍の電流が必要であり、走行速度を大きくすることはさらに困難である。従って、この連続陽極酸化装置は、抵抗の高い薄いアルミニウム箔およびクラッド材に対して１μｍ以上の厚いＡＡＯ膜を片面に製造する場合に極めて有効な装置構成である。
以上が第１〜第４の目的を達成するための共通する陽極酸化装置に関する説明である。
【００７５】
以下、本発明の第１の目的を達成するための実施形態について説明する。図３は、帯状物１に陽極酸化可能な金属を用いて、給電ドラム２に導電性材料を用いた際の、面圧と接触抵抗の関係を表したグラフである。帯状物１にどのような陽極酸化可能な金属を用いても、給電ドラム２にどのような導電性材料を用いても、略同様な傾向になる。
【００７６】
図３に示すように、面圧が１０００（Ｐａ）以上で接触抵抗が急激に低下し、面圧が１００００（Ｐａ）を超えると接触抵抗の低下が飽和し、略一定の値になることを知見した。さらに、面圧が１０００（Ｐａ）以下では、接触抵抗が大きく、結果として、電力コストが大きくなり、更には発熱量も大きくなって、部分的に帯状物１の温度上昇を生じ、陽極酸化被膜ムラが発生する恐れがある。
これらの知見に基づいて、帯状物１にかける張力を制御することにより、接触抵抗を小さくできることを見出し、本発明に至った。
【００７７】
帯状物１にかかる１ｍ幅当たりの張力をＴ（Ｎ／ｍ）とし、給電ドラム２の半径をＲ（ｍ）とし、給電ドラム２にかかる面圧をＰ（Ｐａ：Ｎ／ｍ２）とするとき、これらは、Ｔ＝Ｐ×Ｒの関係にある。従って、面圧を１０００（Ｐａ）以上とするためには、幅当たりの張力Ｔは１０００×Ｒ（Ｎ／ｍ）以上必要となる。
【００７８】
一方で、面圧が１００００（Ｐａ）を超えても接触抵抗はあまり下がらないので、それ以上の面圧をかける必要はない。面圧が１００００（Ｐａ）のとき、帯状物１に必要な幅当たりの張力Ｔは１００００×Ｒ（Ｎ／ｍ）となり、その大きな張力に耐えられるだけの剛性を有した大掛かりな装置になってしまい、装置コストが高くなってしまう。さらには給電ドラム２の半径Ｒが大きくなると、それに比例して、必要な幅当たりの張力Ｔはますます大きくなるので、帯状物１の強度によっては弾性限界を超えてしまう恐れがある。従って、幅当たりの張力Ｔは１００００×Ｒ以下にするのが好ましい。
【００７９】
以下、本発明の第２の目的を達成するための実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。図５は、図４に示す本発明の第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の概略断面図である。
なお、第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置１０ｄにおいて、図１、図２に示す第１の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置１０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
陽極酸化は面電流密度が一般に５００ｍＡ／ｃｍ２以下であるため、給電ドラム２の導電部分はそれ程高い導電性は必要ない。また、給電ドラム２の導電性材料が金属の場合、製造不安定性により電解液が染込んだ際に、金属表面（導電性材料の表面）の変質を生じ、接触抵抗が不安定になる。また、電解液が染込まないとしても、電解運転時は電解液を含むミスト（霧）が多量に発生しているため、そのミストが、給電ドラム２の帯状物１が密着する部分２ａ（導電性材料の表面）において帯状物１と接触していない領域で付着することにより、徐々に金属表面が変質する恐れがある。このため、給電ドラム２において帯状物１と密着する導電性材料で構成された部分（帯状物１が密着する部分２ａ）の表面を、電子伝導性無機化合物で構成する。この電子伝導性無機化合物は、抵抗が低く、また金属よりも硬いので耐久性も良好である。
電子伝導性無機化合物として、例えば、炭素または黒鉛、酸化イリジウム、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化珪素、炭化珪素および炭窒化珪素のうち、少なくとも１種を用いることができる。これら電子伝導性無機化合物を用いた給電ドラムの場合も、全て図３に示すような接触抵抗の面圧依存性を示し、第１の目的における、幅当たりの張力Ｔが１０００×Ｒ（Ｎ／ｍ）以上、１００００×Ｒ（Ｎ／ｍ）以下の範囲には収まっている。
【００８１】
これらの電子伝導性無機化合物の厚さは、所望とする強度または導電性によっても異なるが１μｍから１０ｍｍ程度が好ましい。給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂの表面は非導電性材料で構成される。非導電性材料としては、非導電性プラスチックおよび非導電ゴム等が好ましい。
【００８２】
以下、本発明の第３の目的を達成するための実施形態について説明する。図１５は、本発明の第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。図１６（ａ）は、図１５に示す第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略断面図であり、（ｂ）は、図１５に示す第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の作用を説明するための概略側面模式図である。
なお、第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置５０において、図４、図５に示す第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置１０ｄと同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図１５並びに図１６（ａ）および（ｂ）に示す第３の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置５０は、図４の陽極酸化装置１０に比して、給電ドラム２の構成が異なり、更には対向電極３と給電ドラム２に密着支持された帯状物１との間の隙間ｄにある電解液４を、この隙間ｄから移動させる流通手段６０が設けられている点が異なり、それ以外の構成は、第２の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置１０ｄと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
流通手段６０について説明する。流通手段６０は、対向電極３に設けられた導入部６２と、この導入部６２を介して隙間ｄにある電解液４を、この隙間ｄから移動させる供給部６４とを有する。
【００８４】
導入部６２は、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入して、隙間ｄの電解液４を隙間ｄから排出させるためのものである。導入部６２は、例えば、対向電極３に設けられた開口部に取り付けられるノズルである。図１６（ａ）に示すように、導入部６２は、対向電極３の最下部に、給電ドラム２の回転軸２ｃと平行な方向に沿って設けられる。
この導入部６２は、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入することができれば、特に、ノズルに限定されるものではない。
【００８５】
供給部６４は、電解槽５の電解液４を導入部６２に供給し、この導入部６２を介して、例えば、図１６（ｂ）に示すように、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させるものである。供給部６４は、電解槽５の電解液４を導入部６２に供給することができれば、特に、その構成は限定されるものではなく、隙間ｄの電解液４と、電解槽５内の電解液４とを循環させるようなものであってもよい。例えば、供給部６４には、ポンプなどが用いられる。
流通手段６０においては、供給部６４により、導入部６２を介して、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させて、例えば、図１６（ａ）に示すように、隙間ｄにある電解液４を、給電ドラム２の周面に沿うように、帯状物１の長手方向と略平行な方向に移動させて、隙間ｄの第１の開口３０から電解液４を排出させる。これにより、温度上昇した隙間ｄの電解液４を、隙間ｄから取り除き、電解槽５内の発熱の影響のない電解液４を隙間ｄに供給することができる。
【００８６】
続いて、陽極酸化装置５０の動作について図１５および図１６（ａ）を参照して説明する。まず、巻出しロール２１からロール状に巻回された帯状物１を送りだして、給電ドラムに密着支持させた後、巻取りロール２２に巻回する。同様に、巻出しロール２３からロール状に巻回された保護部材６を送りだして、巻取りロール２４に巻回する。このとき、給電ドラム２に密着支持された帯状物１の短手方向端部と、給電ドラム２のうち帯状物１が密着しない部分２ｂとを、保護部材６によって帯状物１の裏面への電解液の侵入を阻止することができるようにオーバーラップさせる。この状態としたところで、電解槽５内の電解液４に給電ドラム２の一部、例えばドラム中心までを浸漬させる。ここで駆動部を駆動し、給電ドラム２の周速に同期させて給電ドラム２に密着させた帯状物１と保護部材６を電解液４中で共走行させ、陽極酸化装置５０の電源９を入れて、給電ドラム２と対向電極３との間に電流が流れるようにする。このとき、流通手段６０においては供給部６４により、導入部６２を介して電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させ隙間ｄの電解液４を隙間ｄから排出させる。これにより、帯状物１の給電ドラム２に密着していない片表面（表面１ｂ）に陽極酸化膜が形成される。
【００８７】
なお、流通手段６０の構成としては、図１７（ａ）に示す陽極酸化装置５０ａのように、導入部６２を、隙間ｄの片方の第１の開口３０に設けてもよい。この場合、隙間ｄの片方の第１の開口３０から、電解槽５の電解液４が導入されて、帯状物１の搬送方向および給電ドラム２の回転方向ｒと反対方向に隙間ｄにある電解液４が移動され、残りの他方の第１の開口３０から電解液４が排出される。これにより、陽極酸化による発熱により温度上昇した隙間ｄの電解液４が、隙間ｄから取り除かれて電解槽５の電解液４が隙間ｄに供給される。
なお、導入部６２を、図１７（ａ）とは反対側の隙間ｄの他方の第１の開口３０に設け、回転方向ｒに沿って電解液４を移動させて隙間ｄの片方の第１の開口３０から電解液４を排出するようにしてもよい。
【００８８】
また、流通手段６０の構成としては、図１７（ｂ）に示す陽極酸化装置５０ｂのように、導入部６２を複数、例えば、導入部６２を２つ設けてもよい。この場合、１つは、図１６（ａ）に示すように対向電極３の最下部に設け、残りを図１７（ａ）に示すように、隙間ｄの片方の第１の開口３０に設ける。隙間ｄの片方の第１の開口３０および対向電極３の最下部から、電解槽５の電解液４が導入されて、帯状物１の搬送方向および給電ドラム２の回転方向ｒと反対方向に、隙間ｄにある電解液４が移動され、残りの他方の第１の開口３０から電解液４が排出される。これにより、陽極酸化による発熱により温度上昇した隙間ｄの電解液４が、隙間ｄから取り除かれて電解槽５の電解液４が隙間ｄに供給される。
なお、図１７（ｂ）に示すように導入部６２を隙間ｄの片方の第１の開口３０に設けるのでなく、隙間ｄの他方の第１の開口３０に設け、隙間ｄの片方の第１の開口３０から電解液４を排出するようにしてもよい。
更には、導入部６２は、２つに限定されるものではなく、複数設けることができ、３つ以上設けてもよい。
【００８９】
さらには、流通手段６０の構成としては、図１８に示す陽極酸化装置５０ｃのように、対向電極３ａを複数、例えば、２つ、給電ドラム２の最下部があくように隙間α離間して配置し、かつ各対向電極３ａと給電ドラム２とを隙間ｄをあけて配置してもよい。各対向電極３ａに、それぞれ導入部６２が設けられており、各導入部６２は、供給部６４に接続されている。なお、各対向電極３ａと給電ドラム２とは電源９に接続されている。
この場合、供給部６４により、各導入部６２から電解槽５の電解液４が各対向電極３ａの隙間ｄに導入されて各隙間ｄの電解液４が、隙間α、第１の開口３０から排出される。これにより、陽極酸化による発熱により温度上昇した隙間ｄの電解液４が、隙間ｄから取り除かれて電解槽５の電解液４が隙間ｄに供給される。
更には、対向電極３ａは、２つに限定されるものではなく、複数設けることができ、３つ以上設けてもよい。
【００９０】
また、図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示す陽極酸化装置５２の構成としてもよい。陽極酸化装置５２は、流通手段６０の導入部６２を対向電極３の隙間ｄの第２の開口３２の一方に設けたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
この場合、図１９（ｂ）に示すように、供給部６４により、導入部６２から電解槽５の電解液４が各対向電極３ａの隙間ｄに導入されて、隙間ｄにある電解液４が給電ドラム２の回転軸２ｃ方向に沿うように帯状物１の短手方向と略平行な方向に移動されて、隙間ｄの開口のうち、第２の開口３２から電解液４が排出される。これにより、陽極酸化による発熱により温度上昇した隙間ｄの電解液４が、隙間ｄから取り除かれて電解槽５の電解液４が隙間ｄに供給される。
なお、導入部６２を複数設けてもよい。更には第１の開口３０を塞ぐ他のカバー部材を設け、第２の開口３２から電解液４を排出される構成としてもよい。
【００９１】
電解液の流通方向は、帯状物の長手方向に略平行な方向がより好ましい。この理由は以下の通りである。
短手方向に流通させる場合、条件によっては、電解液の導入部近傍と、排出部の開口部近傍で電解液の温度または流速が変化し、均一な成膜ができずに、膜厚、膜の微細構造に分布が生じることがある。この場合、陽極酸化皮膜の性状に変化を生じる可能性がある。一方、長手方向に電解液を流通させる場合、導入部近傍と、排出部の開口部近傍で分布が生じても、帯状物を移動させながら連続的に成膜する場合、成膜後の帯状物の長手方向は、あらゆる位置で均一に成膜される。
電解液を帯状物の長手方向に流すための、より好ましい形態としては、以下に説明するように、カバー部材をつける手法等がある。
【００９２】
さらにまた、電解液を帯状物の長手方向に流す場合、帯状物が電解液中に浸漬される部分、または電解液中から離脱する部分において、液の流れによる液面変動が起こりやすくなる。このように電解部分が刻々変化すると、帯状物長手方向に縞状のムラが生じて美観を損ねるほか、著しい場合においては膜厚ムラとなって陽極酸化皮膜の性状に影響を及ぼす。この問題を解消させるための、より好ましい形態としては、以下に説明するように、電解液の浸入防止手段を設ける手法等がある。
【００９３】
また、図２０、図２１（ａ）、（ｂ）に示す陽極酸化装置５２ａの構成としてもよい。陽極酸化装置５２ａは、第１のカバー部材７０が設けられ、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９４】
陽極酸化装置５２ａにおいては、図２１（ｂ）に示すように、給電ドラム２と対向電極３との隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第１のカバー部材７０が設けられている。この第１のカバー部材７０は、対向電極３の給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の端部に固定されている。この第１のカバー部材７０により、隙間ｄの電解液４は、第１の開口３０から排出される。
第１のカバー部材７０は、不導体で形成されるものであり、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等に形成される。
なお、第１のカバー部材７０は、図２１（ｂ）に示すように対向電極３の給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の端部に固定することに限定されるものではない。例えば、電解槽５の内壁に固定して隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐようにしてもよい。
【００９５】
浸入防止手段は、例えば、隙間ｄの第１の開口３０の上方に設けられたローラ８０、８２を有するものである。なお、巻出しロール２１側の第１の開口３０の電解液４の液面が帯状物１との接液面であり、巻取りロール２２側の第１の開口３０の電解液４の液面が帯状物１との離液面である。
各ローラ８０、８２は、帯状物１が給電ドラムと接する接触面１ａ（第１の面）とは反対側の表面１ｂ（第２の面）に接するように配置されている。帯状物１の搬送により各ローラ８０、８２は回転する。各ローラ８０、８２により、各第１の開口３０から排出される電解液４が、給電ドラム２において、帯状物１が巻き掛けられていない開口領域βに流入することが防止される。これにより、給電ドラム２の変質等を抑制することができる。
浸入防止手段は、ローラ８０、８２のうち、少なくとも一方あればよい。更には、浸入防止手段は、ローラ８０、８２を有するものに限定されるものではなく、例えば、邪魔板、ブレード部材であってもよい。邪魔板、ブレード部材は、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等で形成することができる。
【００９６】
また、図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示す陽極酸化装置５２ｂの構成としてもよい。陽極酸化装置５２ｂは、第２のカバー部材７２が設けられ、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９７】
陽極酸化装置５２ｂにおいては、図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示すように、給電ドラム２と対向電極３との隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第２のカバー部材７２が給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の両端部に設けられている。この第２のカバー部材７２は、給電ドラム２よりも径大で薄板からなる鍔状の部材からなるものである。第２のカバー部材７２により、隙間ｄの電解液４は、第１の開口３０から排出される。第２のカバー部材７２は、例えば、回転軸２ｃに固定される、給電ドラム２よりも径大で薄板からなる鍔状の部材で構成されるか、または給電ドラム２の両端面に固定され、その外縁に張出する円環部材により構成することができる。
【００９８】
なお、第２のカバー部材７２は、隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐことができれば良く、給電ドラム２に固定されることなく、給電ドラム２の回転軸２ｃに対して相対的に回転可能な構成、例えば、給電ドラム２よりも径大な薄板を回転軸２ｃに対して回転自在とした構成としてもよい。このように、給電ドラム２の回転軸２ｃに対して相対的に回転可能な構成とした場合には、給電ドラム２が回転しても第２のカバー部材７２を所定の位置に留めておくことができる。このため、給電ドラム２の外周全域に第２のカバー部材７２を設ける必要は必ずしもなく、対向電極３がある範囲に円弧状の第２のカバー部材７２を設ければよい。
第２のカバー部材７２は、上述の第１のカバー部材７０と同じく、不導体で形成されるものであり、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等に形成される。
浸入防止手段は、上述の陽極酸化装置５２ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９９】
陽極酸化装置５２ｂにおいては、隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第２のカバー部材７２、給電ドラム２の開口領域βに電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段を設けることにより、隙間ｄの第１の開口３０から効率良く、陽極酸化に伴い発熱した電解液４を、隙間ｄの外に取り去ることができ、更には、この第１の開口３０から排出された電解液４が給電ドラム２の開口領域βへの浸入を防ぐことができる。
【０１００】
また、図２３（ａ）、（ｂ）に示す陽極酸化装置５２ｃの構成としてもよい。陽極酸化装置５２ｃは、給電ドラム２の回転軸２ｃが電解液４の最高液面よりも低く、対向電極３ｂの給電ドラム２の周面に沿う長さが長く、第３のカバー部材７４が設けられており、更には給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０１】
陽極酸化装置５２ｃにおいては、対向電極３ｂが、回転軸２ｃの上方まで延出している。この給電ドラム２と対向電極３ｂとの隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第３のカバー部材７４が設けられている。これにより、隙間ｄの電解液４は、第１の開口３０から排出される。
第３のカバー部材７４は、第１のカバー部材７０と同じく、不導体で形成されるものであり、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等に形成される。
浸入防止手段は、上述の陽極酸化装置５２ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０２】
陽極酸化装置５２ｃにおいては、回転軸２ｃよりも上方に伸びる対向電極３ｂとし、第３のカバー部材７４を設けることにより、流通手段６０で電解槽５の電解液４を隙間ｄに流入させると、電解液４を回転軸２ｃよりも上方に到達させることができ、電解液４の最高液面を回転軸２ｃよりも上方にすることができる。これにより、浸漬長を長くすることができるとともに、陽極酸化に伴い発熱した電解液４を、隙間ｄの外に取り去ることができる。なお、陽極酸化装置５２ｃは、電解液４を回転軸２ｃよりも上方に到達させることができるため、帯状物１の浸漬長を長くでき、製膜に給電ドラム２の周面を有効に利用することができる。これにより、生産効率を高くできる。
【０１０３】
また、図２４（ａ）、（ｂ）に示す陽極酸化装置５２ｄの構成としてもよい。陽極酸化装置５２ｄは、給電ドラム２の回転軸２ｃが電解液４の最高液面よりも低く、対向電極３ｂの給電ドラム２の周面に沿う長さが長く、第２のカバー部材７２が設けられており、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図１５の陽極酸化装置５０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０４】
陽極酸化装置５２ｄにおいては、図２４（ａ）、図２４（ｂ）に示すように、対向電極３ｂが、回転軸２ｃの上方まで延出している。この給電ドラム２と対向電極３ｂとの隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐ第２のカバー部材７２が設けられている。この第２のカバー部材７２は、給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の両端部に、給電ドラム２よりも径大で薄板からなる鍔状の部材からなるものである。第２のカバー部材７２により、隙間ｄの電解液４は、第１の開口３０から排出される。第２のカバー部材７２は、例えば、回転軸２ｃも固定される給電ドラム２よりも径大で薄板からなる鍔状の部材で構成されるか、または給電ドラム２の両端面に固定され、その外縁に張出する円環部材により構成することができる。
【０１０５】
なお、第２のカバー部材７２は、上述のように隙間ｄの第２の開口３２を塞ぐことができれば良く、給電ドラム２に固定されることなく、給電ドラム２の回転軸２ｃに対して相対的に回転可能な構成、例えば、給電ドラム２よりも径大な薄板を回転軸２ｃに対して回転自在とした構成としてもよい。このように、給電ドラム２の回転軸２ｃに対して相対的に回転可能な構成とした場合には、給電ドラム２が回転しても第２のカバー部材７２を所定の位置に留めておくことができる。このため、給電ドラム２の外周全域に第２のカバー部材７２を設ける必要は必ずしもなく、対向電極３がある範囲に円弧状の第２のカバー部材７２を設ければよい。
第２のカバー部材７２は、上述の第１のカバー部材７０と同じく、不導体で形成されるものであり、例えば、塩化ビニル等のプラスチック、ゴム等に形成される。
浸入防止手段は、上述の陽極酸化装置５２ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０６】
陽極酸化装置５２ｄにおいては、陽極酸化装置５２ｃと同様に、浸漬長を長くすることができるとともに、陽極酸化に伴い発熱した電解液４を、隙間ｄの外に取り去ることができる。なお、陽極酸化装置５２ｄにおいても、陽極酸化装置５２ｃと同様に、電解液４を回転軸２ｃよりも上方に到達させることができるため、帯状物１の浸漬長を長くでき、製膜に給電ドラム２の周面を有効に利用することができる。これにより、生産効率を高くできる。
【０１０７】
以上のように、上述の第３の目的を達成するための陽極酸化装置は、陽極酸化に伴い発熱し、温度上昇した電解液４を隙間ｄから取り除くことができる流通手段６０を設けることにより、給電ドラム２と対向電極３との隙間ｄの上記発熱した電解液４を、隙間ｄの外部に取り去ることができる。このため、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化膜を製膜することができる。
さらには、浸入防止手段を設けることにより、電解液が、給電ドラムにおいて、帯状物が巻き掛けられていない開口領域に流入することを防止して、給電ドラムの変質等を抑制することができる。これにより、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化被膜を安定して製膜することができる。
【０１０８】
なお、上述の第３の目的を達成するための陽極酸化装置においても、流通手段６０を電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、対向電極に開口部を設け、隙間ｄの電解液４を、第１の開口および第２の開口のうち、少なくとも一方から吸引し、隙間ｄの電解液を取り去る構成としてもよい。
【０１０９】
以下、本発明の第４の目的を達成するための実施形態について説明する。図２５は、本発明の第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置を示す概略斜視図である。図２６は、図２５に示す第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置の概略断面図である。
なお、第４の目的を達成するための実施形態の陽極酸化装置９０において、図４、図５に示す陽極酸化装置１０ｄと同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図２５、図２６に示す陽極酸化装置９０は、給電ドラム２の構成、および給電ドラム２の帯状物１が密着する、金属で構成された部分２ａに、給電手段として電解液４の液面４ａよりも上部に給電ロール１００（第１の給電部材）が設けられている点が異なり、それ以外の構成は、図４の陽極酸化装置１０ｄと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
給電手段の構成としては、図２７（ａ）に示す陽極酸化装置９０ａに示すように、帯状物１が密着する部分２ａではなく、電解液４の液面４ａの上部に、帯状物１に接する、例えば、給電ロール１０４、１０６（第２の給電部材）を設けてもよい。
この場合、給電ロール１０４、１０６は、それぞれ、図２７（ａ）に示すように帯状物１が給電ドラム２と接する接触面１ａ（第１の面）とは反対側の表面１ｂ（第２の面）に接するように配置されている。
給電ドラム２において帯状物１が密着する部分２ａと給電ロール１０４、１０６とで帯状物１を挟むようにして給電ロール１０４、１０６が帯状物１の表面１ｂ（第２の面）に接している。なお、給電ロール１０４、１０６は、給電ドラム２が回転すると、帯状物１に接しつつ回転する。
また、給電ロール１０４、１０６は、電源９に給電ロール１００と同様に接続されており、その構成は、給電ロール１００と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１１１】
陽極酸化装置９０ａにおいては、給電ロール１０４、１０６が、給電ドラム２の回転に同期して回転しながら、帯状物１に電流を印加することができる。なお、給電ロール１０４、１０６は、給電ドラム２（帯状物１が密着する部分２ａ）とともに帯状物１を挟むようにして帯状物１の表面１ｂ（第２の面）に配置されており、給電ロール１０４、１０６により帯状物１の表面１ｂから電流を印加しているため、帯状物１の走行方向（長手方向）に電流が流れることが抑制され、給電ドラム２を介し帯状物１に電流を印加することに等しい。このため、薄いアルミニウム箔ほど幅１ｃｍあたりの限界電流は小さくなるが、このような限界電流を考慮することなく、帯状物１に電流を印加することができる。
【０１１２】
さらには、給電手段の構成としては、図２７（ｂ）に示す陽極酸化装置９０ｂのように、帯状物１が密着する部分２ａではなく、電解液４の液面４ａの上部に、帯状物１に接する、例えば、給電部材１０８（第２の給電部材）を設けてもよい。
この給電部材１０８は、給電部材１０２と同じく摺動部材で構成され、給電部材１０２と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
陽極酸化装置９０ｂにおいては、帯状物１の表面１ｂに摺動しながら、図２７（ａ）に示す陽極酸化装置９０ａの給電ロール１０４、１０６と同じく、帯状物１に電流を印加することができる。なお、給電部材１０８は、給電ロール１０４、１０６と同じく帯状物１の表面１ｂから電流を印加しているため、給電ドラム２を介し帯状物１に電流を印加することに等しい。このため、薄いアルミニウム箔ほど幅１ｃｍあたりの限界電流は小さくなるが、このような限界電流を考慮することなく、帯状物１に電流を印加することができる。
【０１１３】
また、図２８に示す陽極酸化装置９２の構成としてもよい。陽極酸化装置９２は、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものである。それ以外の構成は、図２５の陽極酸化装置９０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１１４】
この際の浸入防止手段は、図２８に示すように、例えば、隙間ｄの第１の開口３０の上方に設けられたローラ８０、８２を有するものである。なお、巻出しロール２１側の第１の開口３０の電解液４の液面が帯状物１との接液面であり、巻取りロール２２側の第１の開口３０の電解液４の液面が帯状物１との離液面である。
各ローラ８０、８２は、帯状物１が給電ドラムと接する接触面１ａ（第１の面）とは反対側の表面１ｂ（第２の面）に接するように配置されている。帯状物１の搬送により各ローラ８０、８２は回転する。各ローラ８０、８２により、各第１の開口３０から排出される電解液４が、給電ドラム２において、帯状物１が巻き掛けられていない開口領域βに流入することが防止される。このような浸入防止手段がない場合、液が開口領域βに流入し、給電部材に電解液がかかってショート、漏電等につながる恐れがあり、危険である。また、陽極酸化中に発生した電解液のミストによる腐食、または発生した水素ガスが給電部分に流入し、万一のスパーク等による爆発が発生する恐れもある。この浸入防止手段を用いることにより、上記の問題を抑制することができる。
【０１１５】
浸入防止手段に関しては、上述のこと以外は図２０の陽極酸化装置５２ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
なお、陽極酸化装置９２において、給電手段は給電ロール１００に限定されるものではなく、給電ロール１００に代えて、例えば、図２７に示す給電部材１０２を設けてもよい。
【０１１６】
また、図２９に示す陽極酸化装置９２ａの構成としてもよい。陽極酸化装置９２ａは、対向電極３ｂの給電ドラム２の周面に沿う長さが長く、対向電極３と給電ドラム２に密着支持された帯状物１との間の隙間ｄにある電解液４を、この隙間ｄから移動させる流通手段６０が設けられ、給電ドラム２において帯状物１が巻き掛けられた領域に対向する開口領域βに、電解液４が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられたものであり、かつ給電ドラム２の回転軸２ｃが電解液４の最高液面よりも低いこと以外の構成は、図２５の陽極酸化装置９０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
陽極酸化装置９２ａにおいては、対向電極３ｂが、回転軸２ｃの上方まで延出しており、給電ドラム２の回転軸２ｃが電解液４の最高液面よりも低くなる。すなわち、電解液４の最高液面が回転軸２ｃよりも高い位置になる。これにより、帯状物１の浸漬長を長くすることができ、製膜に給電ドラム２の周面を有効に利用でき、生産効率を高くすることができる。
【０１１８】
陽極酸化装置９２ａにおいて、流通手段６０は、対向電極３ｂに設けられた導入部６２と、この導入部６２を介して隙間ｄにある電解液４を、この隙間ｄから移動させる供給部６４とを有する。
導入部６２は、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入して、隙間ｄの電解液４を隙間ｄから排出させるためのものである。導入部６２は、例えば、対向電極３ｂに設けられた開口部に取り付けられるノズルである。導入部６２は、対向電極３ｂの最下部に、給電ドラム２の回転軸２ｃと平行な方向に沿って設けられる。この導入部６２は、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入することができれば、特に、ノズルに限定されるものではない。
【０１１９】
供給部６４は、電解槽５の電解液４を導入部６２に供給し、この導入部６２を介して、例えば、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させるものである。供給部６４は、電解槽５の電解液４を導入部６２に供給することができれば、特に、その構成は限定されるものではなく、隙間ｄの電解液４と、電解槽５内の電解液４とを循環させるようなものであってもよい。例えば、供給部６４には、ポンプなどが用いられる。
流通手段６０においては、供給部６４により、導入部６２を介して、電解槽５の電解液４を隙間ｄに導入させて、例えば、隙間ｄにある電解液４を、給電ドラム２の周面に沿うように、帯状物１の長手方向と略平行な方向に移動させて、隙間ｄの第１の開口３０から電解液４を排出させる。これにより、温度上昇した隙間ｄの電解液４を、隙間ｄから取り除き、電解槽５内の発熱の影響のない電解液４を隙間ｄに供給することができる。
これにより、給電ドラム２と対向電極３との隙間ｄの上記温度上昇した電解液４を、隙間ｄの外部に取り去ることができる。このため、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化膜を製膜することができる。
なお、隙間ｄの開口のうち、給電ドラム２の回転軸２ｃ方向の第２の開口をカバー部材で防ぐ構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 帯状物
２ 給電ドラム
２ａ 帯状物密着部分
３ 対向電極
４ 電解液
５ 電解槽
６ 保護部材
７ ガイドローラー
１０、５０、９０ 陽極酸化装置
６０ 流通手段
６２ 導入部
６４ 供給部
７０ 第１のカバー部材
７２ 第２のカバー部材
７４ 第３のカバー部材
８０、８２ ローラ
１００ 給電ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極酸化可能な金属からなる帯状物または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる帯状物が巻き掛けられて密着支持し、少なくとも該帯状物が密着する部分が導電性材料で構成された給電ドラムと、
該給電ドラムに対向して設けられた対向電極と、
前記帯状物を密着支持した給電ドラムの一部と前記対向電極とを浸漬する電解液で満たされた電解槽と、
前記給電ドラムに密着支持された帯状物の短手方向端部と、前記給電ドラムのうち前記帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして前記電解液から保護する非導電性材料からなる保護部材と、
前記給電ドラムの周速に同期させて前記給電ドラムに密着させた前記帯状物と前記保護部材を前記電解液中で共走行させる駆動部とを有し、
前記給電ドラムに巻き掛けられた帯状物にかかる幅当たりの張力をＴ（Ｎ／ｍ）とし、給電ドラムの半径をＲ（ｍ）とすると、前記電解液中を共走行される前記帯状物にかけられる幅当たりの張力Ｔの値は、１０００×Ｒ以上であることを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項２】
前記帯状物に、１０００×Ｒ以上、１００００×Ｒ以下の値の幅当たりの張力Ｔ（Ｎ／ｍ）をかけることを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項３】
前記給電ドラムにおいて前記帯状物と密着する部分の表面が、電子伝導性無機化合物で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の陽極酸化装置。
【請求項４】
前記電子伝導性無機化合物は、炭素または黒鉛、酸化イリジウム、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化珪素、炭化珪素および炭窒化珪素のうち、少なくとも１種であることを特徴とする請求項３に記載の陽極酸化装置。
【請求項５】
前記給電ドラムは、前記密着する部分の表面の下層が金属で構成されており、前記下層の金属は陽極酸化される金属であることを特徴とする請求項３または４に記載の陽極酸化装置。
【請求項６】
前記陽極酸化される金属は、アルミニウムであることを特徴とする請求項５に記載の陽極酸化装置。
【請求項７】
前記対向電極と、前記給電ドラムに密着支持された前記帯状物との間の隙間にある電解液を前記隙間から移動させる流通手段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項８】
前記流通手段は、前記隙間にある電解液を前記帯状物の長手方向と略平行な方向に移動させることを特徴とする請求項７に記載の陽極酸化装置。
【請求項９】
前記対向電極に開口部が設けられており、
前記流通手段は、前記開口部を介して前記電解液を前記対向電極と、前記給電ドラムに密着支持された前記帯状物との間の隙間に供給することを特徴とする請求項７または８に記載の陽極酸化装置。
【請求項１０】
前記流通手段は、前記隙間の前記電解液を、前記帯状物の長手方向と略平行な方向に排出させることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１１】
前記隙間の開口のうち、前記給電ドラムの回転軸方向における第２の開口を塞ぐカバー部材が設けられており、前記流通手段により、前記隙間の電解液が、前記隙間のうち、前記帯状物の長手方向と略平行な方向における第１の開口から排出されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１２】
前記カバー部材は、前記電解槽または前記対向電極に固定されるものであることを特徴とする請求項１１に記載の陽極酸化装置。
【請求項１３】
前記カバー部材は、前記給電ドラムの回転軸に固定されるものであるか、または相対的に回転可能なものであることを特徴とする請求項１１に記載の陽極酸化装置。
【請求項１４】
前記電解液の液面より上部に設けられた、前記帯状物に電流を印加する給電手段とを有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１５】
前記給電手段は、前記給電ドラムの金属部に接する第１の給電部材を有することを特徴とする請求項１４に記載の陽極酸化装置。
【請求項１６】
前記給電手段は、前記帯状物に接する第２の給電部材を有することを特徴とする請求項１４に記載の陽極酸化装置。
【請求項１７】
前記第１の給電部材および前記第２の給電部材は、金属ロールまたはカーボンロールであることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１８】
前記第１の給電部材および前記第２の給電部材は、金属ブラシまたはカーボンブラシであることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１９】
前記給電ドラムにおいて前記帯状物が巻き掛けられた領域に対向する開口領域に、前記電解液が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２０】
前記浸入防止手段は、前記帯状物が前記給電ドラムと接する第１の面とは反対側の第２の面に接するローラ、または前記第２の面に接するブレード部材を有することを特徴とする請求項１９に記載の陽極酸化装置。
【請求項２１】
前記第２の面に接するローラ、または前記第２の面に接するブレード部材は、前記電解液と前記帯状物との接液面および離液面のうち、少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項２０に記載の陽極酸化装置。
【請求項２２】
前記給電ドラムの回転軸が、前記電解液の液面よりも低いことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２３】
前記給電ドラムに前記帯状物が内接走行する凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２４】
前記保護部材を前記給電ドラムに圧接するガイドローラーが設けられていることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２５】
前記対向電極が多数の貫通孔を有することを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２６】
前記給電ドラムに支持された帯状物が前記電解液に接液する部分および離液する部分のうち、少なくとも一方における前記給電ドラムと前記対向電極との間隔が、前記帯状物の前記電解液浸液中央部分における前記給電ドラムと前記対向電極との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２７】
前記保護部材が非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔であることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２８】
前記保護部材が、前記帯状物に密着する側に粘着性物質を有することを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２９】
前記対向電極の電位がグランドに対して負極性であることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項３０】
前記帯状物をグランドと同電位とし、かつ電解用電源がグランドに対して絶縁出力であることを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項３１】
前記グランドの電位に対する前記給電ドラムの電圧を監視する監視部を備えていることを特徴とする請求項２９または３０に記載の陽極酸化装置。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の陽極酸化装置を直列に多数配置したことを特徴とする連続陽極酸化装置。
【請求項３３】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の陽極酸化装置または請求項３２に記載の連続陽極酸化装置を用いて、前記帯状物の片面に陽極酸化被膜を製膜することを特徴とする製膜方法。
【請求項１】
陽極酸化可能な金属からなる帯状物または少なくとも片面が陽極酸化可能な金属である複合導電金属箔からなる帯状物が巻き掛けられて密着支持し、少なくとも該帯状物が密着する部分が導電性材料で構成された給電ドラムと、
該給電ドラムに対向して設けられた対向電極と、
前記帯状物を密着支持した給電ドラムの一部と前記対向電極とを浸漬する電解液で満たされた電解槽と、
前記給電ドラムに密着支持された帯状物の短手方向端部と、前記給電ドラムのうち前記帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして前記電解液から保護する非導電性材料からなる保護部材と、
前記給電ドラムの周速に同期させて前記給電ドラムに密着させた前記帯状物と前記保護部材を前記電解液中で共走行させる駆動部とを有し、
前記給電ドラムに巻き掛けられた帯状物にかかる幅当たりの張力をＴ（Ｎ／ｍ）とし、給電ドラムの半径をＲ（ｍ）とすると、前記電解液中を共走行される前記帯状物にかけられる幅当たりの張力Ｔの値は、１０００×Ｒ以上であることを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項２】
前記帯状物に、１０００×Ｒ以上、１００００×Ｒ以下の値の幅当たりの張力Ｔ（Ｎ／ｍ）をかけることを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項３】
前記給電ドラムにおいて前記帯状物と密着する部分の表面が、電子伝導性無機化合物で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の陽極酸化装置。
【請求項４】
前記電子伝導性無機化合物は、炭素または黒鉛、酸化イリジウム、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化珪素、炭化珪素および炭窒化珪素のうち、少なくとも１種であることを特徴とする請求項３に記載の陽極酸化装置。
【請求項５】
前記給電ドラムは、前記密着する部分の表面の下層が金属で構成されており、前記下層の金属は陽極酸化される金属であることを特徴とする請求項３または４に記載の陽極酸化装置。
【請求項６】
前記陽極酸化される金属は、アルミニウムであることを特徴とする請求項５に記載の陽極酸化装置。
【請求項７】
前記対向電極と、前記給電ドラムに密着支持された前記帯状物との間の隙間にある電解液を前記隙間から移動させる流通手段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項８】
前記流通手段は、前記隙間にある電解液を前記帯状物の長手方向と略平行な方向に移動させることを特徴とする請求項７に記載の陽極酸化装置。
【請求項９】
前記対向電極に開口部が設けられており、
前記流通手段は、前記開口部を介して前記電解液を前記対向電極と、前記給電ドラムに密着支持された前記帯状物との間の隙間に供給することを特徴とする請求項７または８に記載の陽極酸化装置。
【請求項１０】
前記流通手段は、前記隙間の前記電解液を、前記帯状物の長手方向と略平行な方向に排出させることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１１】
前記隙間の開口のうち、前記給電ドラムの回転軸方向における第２の開口を塞ぐカバー部材が設けられており、前記流通手段により、前記隙間の電解液が、前記隙間のうち、前記帯状物の長手方向と略平行な方向における第１の開口から排出されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１２】
前記カバー部材は、前記電解槽または前記対向電極に固定されるものであることを特徴とする請求項１１に記載の陽極酸化装置。
【請求項１３】
前記カバー部材は、前記給電ドラムの回転軸に固定されるものであるか、または相対的に回転可能なものであることを特徴とする請求項１１に記載の陽極酸化装置。
【請求項１４】
前記電解液の液面より上部に設けられた、前記帯状物に電流を印加する給電手段とを有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１５】
前記給電手段は、前記給電ドラムの金属部に接する第１の給電部材を有することを特徴とする請求項１４に記載の陽極酸化装置。
【請求項１６】
前記給電手段は、前記帯状物に接する第２の給電部材を有することを特徴とする請求項１４に記載の陽極酸化装置。
【請求項１７】
前記第１の給電部材および前記第２の給電部材は、金属ロールまたはカーボンロールであることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１８】
前記第１の給電部材および前記第２の給電部材は、金属ブラシまたはカーボンブラシであることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項１９】
前記給電ドラムにおいて前記帯状物が巻き掛けられた領域に対向する開口領域に、前記電解液が浸入することを防ぐ浸入防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２０】
前記浸入防止手段は、前記帯状物が前記給電ドラムと接する第１の面とは反対側の第２の面に接するローラ、または前記第２の面に接するブレード部材を有することを特徴とする請求項１９に記載の陽極酸化装置。
【請求項２１】
前記第２の面に接するローラ、または前記第２の面に接するブレード部材は、前記電解液と前記帯状物との接液面および離液面のうち、少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項２０に記載の陽極酸化装置。
【請求項２２】
前記給電ドラムの回転軸が、前記電解液の液面よりも低いことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２３】
前記給電ドラムに前記帯状物が内接走行する凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２４】
前記保護部材を前記給電ドラムに圧接するガイドローラーが設けられていることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２５】
前記対向電極が多数の貫通孔を有することを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２６】
前記給電ドラムに支持された帯状物が前記電解液に接液する部分および離液する部分のうち、少なくとも一方における前記給電ドラムと前記対向電極との間隔が、前記帯状物の前記電解液浸液中央部分における前記給電ドラムと前記対向電極との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２７】
前記保護部材が非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔であることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２８】
前記保護部材が、前記帯状物に密着する側に粘着性物質を有することを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項２９】
前記対向電極の電位がグランドに対して負極性であることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項３０】
前記帯状物をグランドと同電位とし、かつ電解用電源がグランドに対して絶縁出力であることを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載の陽極酸化装置。
【請求項３１】
前記グランドの電位に対する前記給電ドラムの電圧を監視する監視部を備えていることを特徴とする請求項２９または３０に記載の陽極酸化装置。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の陽極酸化装置を直列に多数配置したことを特徴とする連続陽極酸化装置。
【請求項３３】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の陽極酸化装置または請求項３２に記載の連続陽極酸化装置を用いて、前記帯状物の片面に陽極酸化被膜を製膜することを特徴とする製膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１３−１９０５０（Ｐ２０１３−１９０５０Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３４０６１（Ｐ２０１２−１３４０６１）
【出願日】平成２４年６月１３日（２０１２．６．１３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１３日（２０１２．６．１３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
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