JP2005103535A - 大気圧グロープラズマ（ａｐｇ）を形成するための方法および装置ならびに電極 - Google Patents

Abstract

【課題】 渦流等の流れの不安定性を放電空間内に存在させずに、大気圧グロー放電を行うこと。
【解決手段】 大気圧グロー放電プラズマ（ＡＰＧ）を形成するための方法であって、第１電極（１）の表面と第２電極（２）の表面との間の放電空間（７）の中にプラズマを形成し、放電空間に対してガス状物質を供給するとともに、第１電極表面と第２電極表面とに対して電力を供給することによって、プラズマを形成し、ガス状物質の供給に際しては、中間的ガス供給ストリーム（５）を形成し、さらに、メインガス供給ストリーム（６）を形成し、このメインガス供給ストリームを、中間的ガス供給ストリームの流れの向きを、第１電極表面および第２電極表面に沿った向きへと変更させるものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大気圧グロー放電プラズマ（ＡＰＧ）を形成するための方法に関するものであって、この場合、プラズマは、少なくとも１つの第１電極表面と少なくとも１つの第２電極表面との間に形成された放電空間の中に形成し、この方法においては、放電空間に対してガス状物質を供給するとともに、第１電極表面と第２電極表面とに対して電力を供給することによって、プラズマを形成し、放電空間に対してガス状物質を供給するに際しては、第１電極表面または第２電極表面の近傍において少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを形成し、この少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、第１電極表面と第２電極表面とのうちの少なくとも１つの一方に対する交差方向でもって供給する。

また、本発明は、大気圧グロープラズマ（ＡＰＧ）を形成するための装置に関するものであって、少なくとも１つの第１電極表面と少なくとも１つの第２電極表面との間に形成されるとともにプラズマを形成するための放電空間と；放電空間に対してガス状物質を供給するためのガス供給手段と；第１電極表面と第２電極表面とに対して電力を供給することによってプラズマを形成するための電力供給手段と；を具備し、ガス供給手段が、第１電極表面と第２電極表面とのうちの少なくとも一方に対する交差方向でもって中間的ガス供給ストリームを供給し得るよう構成された少なくとも１つの中間的ガス導入口を備え、この少なくとも１つの中間的ガス導入口が、放電空間内において、第１電極表面または第２電極表面の近傍に配置されている。

さらに、本発明は、上述した装置において使用するための電極に関するものである。

欧州特許出願公開第１ ０２９ ７０２号明細書は、プラズマを使用して表面処理を行うための方法および装置が開示されている。この文献は、様々な実施態様を開示している。中でも、複数の電極が放電空間を形成する構成を開示している。この場合、それら電極は、放電空間内へとガス状物質を供給し得るように構成されている。この装置は、さらに、放電空間を通して、処理対象をなすフィルムまたは他の媒体を搬送し得るように、構成されている。ガス供給は、ガス流の導入箇所においては、処理対象をなす媒体に対して実質的に直交した向きでもって、放電空間内へとガス状物質を供給するようにして、行われている。

プラズマ形成に基づく表面処理方法および装置は、多くの産業において広く使用されている。例えば、写真フィルム産業においては、同様の表面処理方法を使用することにより、熱可塑性ポリマーフィルムに対して表面処理を施して、ポリマーフィルムの表面の接着特性を改良している。

ほぼすべての表面処理プロセスに関して要求されていることは、できる限り均質かつ一様なプラズマによって、表面を処理しなければならないということである。これは、表面を、安定であり均質なプラズマによって処理することにより、得ることができる。

大気圧グロープラズマは、複数の電極の間に形成された放電空間に対してガスを供給するとともに、例えば交流電圧（ＡＣ電圧）を使用することにより、電極に対して電力を供給することによって、形成される。放電空間を通して、処理対象をなす材料シートを搬送することにより、プラズマによって、表面処理を行うことができる。これの一例は、第１電極と１つまたは複数の第２電極とによって形成された放電空間を通して、第１電極上にわたって、ポリマーフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）、等）を搬送しながら、放電空間に対してのガス供給と、電極に対しての電力供給と、を行うことである。

プラズマを維持するためには、ガスを連続的に供給することが必要とされる。これは、例えば、上述の欧州特許出願公開第１ ０２９ ７０２号明細書の場合と同様に、第２電極に、貫通穴すなわち導入穴を設けることにより、行うことができる。これにより、ガスは、被処理材料（第１電極上に位置している）に隣接しつつ、放電空間内を充填する。ガスが連続的に放電空間内に供給されるけれども、上記文献に開示された方法を使用した場合には、安定な大気圧グロープラズマの形成に際して、いくつもの困難さがなおも存在することが、観測された。

それら困難さの１つは、例えば、上述したように第２電極を起点としてなおかつ第１電極の方を大まかには向いて流れるようなガス流が形成されるけれども、ガス流が、放電空間内において、例えば渦流といったような様々な流れ不安定性を発生させ得ることである。これら不安定性は、一時的に、分布の局所的な不均一さを引き起こし、放電空間内におけるガス密度の変動を引き起こす。これが、形成されているＡＰＧプラズマの不安定性の原因となり得る。

放電空間内における流れの不安定性の存在に関連した他の困難さは、近傍に発生した渦流に基づいて、放電空間内に、流れから隔離された領域（例えば、ウェイク、wake）が形成されることである。これらウェイク内においてはまたはこれら領域内においては、新鮮なガスの供給が、最小値にまで減少してしまい、様々な要因に基づく汚染が、それら領域内に蓄積してしまうこととなる。同様の現象は、局所的圧力減少に基づいたまた渦流内の循環に基づいた、渦流自体の内部における汚染の蓄積である。渦流は、実際、流れの滞留時間を局所的に増大させ、それら汚染がガス内に蓄積する時間を長いものとする。本発明者は、放電空間のある種の領域内における汚染の蓄積が、大気圧グロープラズマを不安定化させる原因であり、また、大気圧グロープラズマの一様性および寿命を短くする原因であり、また、ストリーマー（短い寿命を有した線状放電）を発生させてしまう可能性を増大させる原因である、と考えている。これは、表面処理プロセスにとっては、負の影響を有している。
欧州特許出願公開第１ ０２９ ７０２号明細書

本発明の目的は、表面処理方法において好適に使用し得るような、安定かつ一様な大気圧グロープラズマを形成するための方法および装置を提供することである。

上記目的および他の目的は、本発明に基づき、請求項１の序部分に記載された方法において、放電空間に対してガス状物質を供給するに際し、さらに、メインガス供給ストリームを形成し、このメインガス供給ストリームを、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームの流れの向きを、第１電極表面および第２電極表面に沿った向きへと変更させるものとすることによって、得ることができる。

上述したものとしてメインガス供給ストリームを形成し、これにより、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームの流れの向きを、第１電極表面および第２電極表面に沿った向きへと変更させることにより、第１電極表面および第２電極表面に沿って放電空間を通して一定の流れが確立され、これにより、中間的ガス供給ストリームに起因する渦流が、形成されることがない。したがって、放電空間の全体にわたって１つまたは複数の中間的ガス供給ストリームによって連続的に再生されるような一定したフレッシュなガス流が、確立され、これにより、放電空間内において、汚染物質の密度が低減されるとともに、より一様なガス密度分布と、より一様なガス速度分布と、が確立される。このような状況が、第１電極と第２電極との間に形成される大気圧グロープラズマの安定性に対して、大いに貢献することが、既に観測されている。

ここで、最適な条件は、メインガス供給ストリームが、できる限り放電空間の形状および寸法に追従する場合に、得られることに、注意されたい。したがって、本発明の一実施形態においては、少なくとも１つの第１電極表面と少なくとも１つの第２電極表面とが、実質的にフラットなものとされ、メインガス供給ストリームは、少なくとも１つの第１電極表面と少なくとも１つの第２電極表面とに対して、実質的に平行な向きのものとされる。

メインガス供給ストリームが、放電空間内へと導入箇所の時点から既に第１電極表面および第２電極表面に対して平行な向きでもって導入されることにより、放電空間内において所望の向きを有したメインガス供給ストリームを、容易に得ることができることは、理解されるであろう。

他の実施形態においては、第１電極表面が、シリンダ形状の電極表面によって形成され、少なくとも１つの第２電極表面が、シリンダ形状電極表面に対向した１つまたは複数の電極表面を備えるものとされ、メインガス供給ストリームが、シリンダ形状電極表面に対して実質的に接線方向を向いた向きのものとされる。この結果、メインガス供給ストリームは、放電空間の形状および寸法に追従し、大気圧グロープラズマの形成に際して最適であるような流れ状況をもたらす。

本発明の他の実施形態においては、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームが、第１電極表面と第２電極表面とのうちの少なくとも一方から、放電空間に対して供給される。

この実施形態は、プラズマが形成される第１電極および第２電極の近傍において放電空間内にフレッシュなガスを供給し得るという利点をもたらし、これにより、キャリアガスが、プラズマが形成される場所において局所的に再生され、これにより、ＡＰＧプラズマの形成にとって最適の状況がもたらされる。

本発明の他の実施形態においては、第１電極表面と第２電極表面とのうちの少なくとも一方が、互いに離間しつつ互いに並置された複数の電極を備えたものとし、これにより、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、互いに離間しつつ互いに並置された複数の電極どうしの間のスペースを通して、放電空間に対して導入することができる。

したがって、電極表面を、無傷のままとすることができ、よって、電界を変形させてしまったりあるいはプラズマ不安定性の原因となってしまうような望ましくない構造の存在や電極表面上の不純物を、防止することができる。

本発明の好ましい実施形態においては、第１電極表面と第２電極表面とのうちの少なくとも一方が、互いに離間して配置された複数の電極を備えたものとされ、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームが、電極の内部を通過させた後に、放電空間に対して導入される。

この実施形態は、電極内を通過したフレッシュなガスが、電極に対して冷却効果をもたらすという、付加的利点をもたらす。このことは、電極を冷却しない場合には電極の温度が経時的に上昇しこれによりプラズマの安定性に負の影響をもたらすことにより、表面処理方法の性能を改良する。

本発明の他の実施形態においては、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームが、メインガス供給ストリームの下流側を向いた向きでもって、放電空間に対して供給される。

中間的ガス供給ストリームの向きを、メインガス供給ストリームの向きと同じ向きとすることにより、流れ状況が改良されることは、理解されるであろう。それは、中間的ガス供給ストリームの向きを所望の向きに変更させるに際してメインガス供給ストリームが必要とするエネルギーが、小さくて済むからである。しかしながら、中間的ガス供給ストリームの向きをメインガス供給ストリームの向きと完全に一致させるように中間的ガス導入口を構成することは、困難である。それは、放電空間自体が、理想的には、プラズマ形成プロセスの障害となり得るような構造物とかメインガス供給ストリームに渦流を発生させる原因となり得るような構造物を、一切有するべきではないからである。上記実施形態は、このような難点を有していない。それと同時に、中間的ガス供給ストリームの向きが、メインガス供給ストリームの下流側へと、ある程度向いたものとされる。したがって、中間的ガス供給ストリームの向きを所望の向きに変更させるに際して要するエネルギーが、（中間的ガス供給ストリームとメインガス供給ストリームとが直交している場合と比較して、）小さくて済む。

好ましい実施形態においては、プラズマを使用してフィルムを処理し得るよう、第１電極表面が、放電空間を通してフィルムを移動させ得るよう構成され、メインガス供給ストリームの向きが、フィルムの移動の向きと同じ向きとされる。

メインガス供給ストリームの向きをフィルムの移動の向きと同じ向きとすることにより、メインガス供給ストリーム自体が、より安定的なものとなる。それは、移動フィルムとメインガス供給ストリームとの間の境界層における相対速度差が、ずっと小さくなるからである。したがって、境界層に起因する流れの不安定性の発生可能性が低減され、より一様な流れが得られる。当業者であれば、メインガス供給ストリームをフィルム移動の向きと逆向きとした場合には、乱流効果が容易に発生してしまうこと、また、これに対して、フィルム移動の向きとメインガス供給ストリームの向きとを同じとすることによって、長時間にわたって層流を維持し得ることは、理解されるであろう。

本発明の他の実施形態においては、第１電極表面および第２電極表面に沿って流通した後に、メインガス供給ストリームは、ガス導出口へと案内され、これにより、放電空間からガス状物質が除去される。

この実施形態においては、放電空間から汚染物質を効率的に除去し得ることは、理解されるであろう。

本発明の第２の見地によれば、大気圧グロー放電プラズマ（ＡＰＧ）を形成するための装置であって、少なくとも１つの第１電極表面と少なくとも１つの第２電極表面との間に形成されるとともにプラズマを形成するための放電空間と；放電空間に対してガス状物質を供給するためのガス供給手段と；第１電極表面と第２電極表面とに対して電力を供給することによってプラズマを形成するための電力供給手段と；を具備し、ガス供給手段が、第１電極表面と第２電極表面とのうちの少なくとも一方から少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを供給し得るよう構成された少なくとも１つの中間的ガス導入口を備え、このような装置において、ガス供給手段が、さらに、メインガス供給ストリームを供給し得るよう構成されたメインガス導入口を備え、ここで、メインガス供給ストリームが、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームの流れの向きを、第１電極表面および第２電極表面に沿った向きへと変更させ得るものとされていることを特徴とする装置が提供される。

この実施形態においては、複数の電極は、少なくとも１つの中間的ガス導入口を形成するための１つまたは複数のガス導入穴を有している。このような穴は、例えば、ガス供給システムに対して接続された複数のボアホール（borehole）とすることができる。

本発明の第３の見地によれば、電極表面構成であって、本発明の第１見地または第２見地による方法または装置において使用するための電極表面を形成し得るよう、複数の電極から構成され、複数の電極のうちの少なくとも１つの電極が、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを内部を通して供給し得るよう構成されているような電極表面構成が提供される。

好ましい実施形態においては、複数の電極の各々が、互いに離間しつつ互いに並置して配置され、各電極が、隣接した電極の方を向いた少なくとも１つの側面を備え、各電極が、さらに、放電空間に対して中間的ガス供給ストリームを供給し得るよう構成された１つまたは複数のガス導入開口を備え、１つまたは複数のガス導入開口が、側面に形成される。

この実施形態における電極は、中間的ガス供給ストリームを内部を通して供給するための手段を具備してなる電極に関する利点と、互いに離間しつつ互いに隣接配置された複数の電極を備えていて、それら電極の間の１つまたは複数のスペースを通して放電空間に対して中間的ガス供給ストリームを供給するという構成に関する利点と、を組み合わせる。したがって、この実施形態における電極は、中間的ガス供給ストリームによって冷却されるとともに、同時に、使用時には、隣接した電極どうしの間において放電空間内へと中間的ガス供給ストリームが導入されることにより、放電空間内において電極近傍のところでガスが再生される。

以下においては、本発明につき、添付図面を参照しつつ、写真を目的としたポリマーフィルムの表面処理に関連した、本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、以下の実施形態は、単なる例示のためのものに過ぎない。本発明の各特徴点が、多くの産業における様々な材料処理プロセスや表面処理プロセスに対して適用可能であることに、注意されたい。本発明の各特徴点は、すべての種類の表面処理に関して使用することができる。中でも、表面のクリーニングや、表面の活性化処理や、プラズマによって増強された化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）のような成膜プロセス、等に関して使用することができる。本発明の各特徴点は、また、表面の接着特性の改良に際しても、好適である。

図１は、本発明の一実施形態を示している。図１においては、大気圧グロープラズマによって処理されるべきポリマーフィルム（４）が、第１電極（１）上にわたって搬送されている。複数の第２電極（２）が、第１電極（１）に対向して配置されている。これにより、放電空間（７）が形成されている。複数の第２電極（２）の各表面は、例えば、誘電体材料（３）によって被覆されている。複数の第２電極（２）は、互いに並置されつつ互いに離間して配置されている。

ガスは、放電空間（７）に対して、互いに離間して並置されている複数の第２電極（２）によって形成された複数の穴を介して、供給されている。これにより、複数の中間的ガス供給ストリーム（５）が形成されている。これら中間的ガス供給ストリーム（５）は、初期的には、複数の第２電極（２）から第１電極（１）に向かう向きとされている。このため、これら中間的ガス供給ストリームがもしも何らの妨害をも受けなければ、中間的ガス供給ストリーム（５）の各々は、ポリマーフィルム（４）の表面に衝突するであろう。この事態は、各電極（１，２）の表面に沿った向きとされたメインガス供給ストリーム（６）を設けることによって、回避されている。このメインガス供給ストリーム（６）は、中間的ガス供給ストリーム（５）が、メインガス供給ストリーム（６）に沿った向きへと流れ方向を変更し得るように、選択されている。実際、中間的ガス供給ストリーム（５）は、メインガス供給ストリーム（６）の流れと一緒になって流れされることとなる。これにより、渦流の形成が防止されている。

図１の装置の利点は、明瞭である。すなわち、渦流の形成が防止されていることにより、より一様な流れが、放電空間（７）内において確立される。よって、放電空間（７）内に存在するガスは、放電空間（７）内のすべての場所において、コンスタントに（あるいは、絶え間なく、あるいは、確実に）リフレッシュされる。中間的ガス供給ストリーム（５）は、メインガス供給ストリーム（６）の下流側に位置した電極も含めたすべての電極の近傍において、十分な量の新鮮なガスが存在することを確保する。メインガス供給ストリーム（６）は、自身の流れ方向へとすべての中間的ガス供給ストリーム（５）の流れを変更させてしまうようなものであって、渦流の発生も、また、長さから隔離した領域の発生も、防止する。渦流や隔離領域を防止することは、放電空間（７）内に存在するガス中における汚染物質の蓄積やまた放電空間（７）内における熱の蓄積といったような望ましくない数々の影響を、防止することができる。したがって、電極（１，２）間に形成される大気圧グロープラズマにおける不安定性の発生源を除去する。

図２においては、複数の第２電極（１１）は、図１における複数の第２電極（２）の場合と同様に、互いに並置されつつ互いに離間して配置されている。これら電極（１１）は、第１電極（１０）に対向しており、これにより、第１電極（１０）と協働して、大気圧グロープラズマの形成のための放電空間（１６）を形成している。第１電極（１０）は、自身の表面上にわたって、大気圧グロープラズマによって処理されるべき媒体（１３）を搬送している。複数の第２電極（１１）のうちの、第１電極（１０）を向いている各表面は、誘電体材料（１２）によって被覆することができる。

図１の場合と同様に、複数の中間的ガス供給ストリーム（１４）が、互いに離間して並置されている複数の第２電極（１１）どうしの間に形成された複数の穴を介して、供給されている。複数の第２電極（１１）は、中間的ガス供給ストリーム（１４）が、メインガス供給ストリーム（１５）に対して角度を有しつつ、ある程度は、メインガス供給ストリーム（１５）の下流側を向いて配向するような、形状とされている。メインガス供給ストリーム（１５）は、図１に関連して上述した実施形態の場合と同様に、複数の中間的ガス供給ストリーム（１４）の流れの向きを変更させている。ここで、中間的ガス供給ストリーム（１４）が、メインガス供給ストリーム（１５）に対して角度を有しつつメインガス供給ストリーム（１５）の下流側を向いて配向していることにより、中間的ガス供給ストリーム（１４）の流れの向きを第１電極（１０）の表面および複数の第２電極（１１）の表面に沿った向きへと変更させるに際してメインガス供給ストリーム（１５）が要するエネルギーが、図１の状況と比較して、小さなものとされていることに注意されたい。これは、メインガス供給ストリーム内における中間的ガス供給ストリームの偏向角度が小さくて済むからである。

図３は、本発明の他の実施形態を示している。図３においては、例えばポリマーフィルムといったような、処理対象をなす媒体（２１）は、放電空間（２８）を通して、シリンダ形状をなす第１電極（２０）上にわたって搬送されている。媒体の搬送方向は、矢印（２２）によって示されており、シリンダ状電極（２０）の回転方向は、矢印（２３）によって示されている。複数の第２電極表面をもたらしている複数の第２電極（２５）が、シリンダ形状の第１電極（２０）の表面に対向した状態で、フレーム（２７）上に配置されている。

複数の第２電極（２５）は、互いに離間して配置されているとともに、複数のシール部材（２６）を使用してシールされている。各シール部材（２６）は、各電極（２５）どうしの間において、各電極（２５）の背面のところに、配置されている。複数の第２電極（２５）の各背面は、第１電極（２０）および放電空間（２８）から最も遠いところに位置した電極部分として定義される。

各電極（２５）には、導入開口（２９）が形成されている。これら導入開口（２９）は、各電極（２５）から中間的ガス供給ストリーム（３０）を形成するためのものである。したがって、複数の中間的ガス供給ストリーム（３０）は、複数の第２電極（２５）によって形成された第２電極表面を起点として、形成されている。

中間的ガス供給ストリーム（３０）の流れの向きを、第１電極（２０）の表面および第２電極（２５）の表面に沿った向きへと変更し得るよう、メインガス供給ストリーム（３１）が、放電空間（２８）内に確立されている。メインガス供給ストリーム（３１）は、上流端におけるメインガス供給導入口（３２）と、下流端におけるガス導出口（３３）と、を使用することによって、確立されている。放電空間（２８）は、メインガス供給導入口（３２）の近傍においては、シール用ロール（３５）とフレキシブルなシール壁（３６）とによって、外部からシールされている。ガス導出口（３３）の近傍においては、放電空間（２８）は、同様に、シール用ロール（３７）（シール用ロール（３５）と同様のシール用ロール）とフレキシブルなシール壁（３８）（フレキシブルなシール壁（３６）と同様のフレキシブルなシール壁）とによって、外部からシールされている。放電空間（２８）に沿ったメインガス供給ストリーム（３１）の流れ方向が、第１電極（２１）によって搬送されている媒体（２１）の移動方向と同じ向きであることに注意されたい。装置の形状および放電空間（２８）の形状は、メインガス供給ストリームが接線方向的に放電空間（２８）に追従し得るような形状とされている。

図３の装置において使用可能であるようなまた図１の実施形態において使用可能であるような電極の拡大図が、図４に示されている。電極（４０）は、他の電極（５０）に対して並置しつつ離間して配置されている（明瞭化のために、電極（５０）の半分だけが図示されていることに注意されたい。電極（５０）は、電極（４０）と同様のものとすることができる）。電極（４０，５０）間のスペースは、シール手段（４１）によって閉塞されている。放電空間（４７）内においては、メインガス供給ストリーム（５１）が形成されている。このメインガス供給ストリーム（５１）は、電極（４０，５０）間の開口から流れてくる中間的ガス供給ストリーム（５４）の流れの向きを、電極（４０，５０）の表面に沿った下流向きへと、変更することができる。電極（４０，５０）の表面は、誘電体層（４３）によって被覆されている。電極（４０，５０）自体は、中空である。電極（４０）に関して図示しているように、各電極（４０，５０）は、導入口（４４）と導出口（４５）とを有している。導出口（４５）が、電極（４０）のうちの、隣接した電極（５０）を向いた側壁上に配置されていることに注意されたい。このため、導出口（４５）は、電極（４０，５０）間の開口に対して隣接している。

導入口（４４）を通して、ガス流（５２）が供給されている。このガス流（５２）は、新鮮なガスでもって、電極（４０）の内部を充填している。電極（４０）の内部においては渦流（５３）が存在しているけれども、これら渦流（５３）は、熱力学的混合効果をもたらす限りにおいて、望ましくないものではないことに注意されたい。ガス流（５４）は、導出口（４５）を通して電極（４０）の内部から導出され、中間的ガス供給ストリーム（５４）を形成する。この中間的ガス供給ストリーム（５４）は、本発明に従って、メインガス供給ストリーム（５１）に乗って搬送される。

図４に示すような電極（４０）といったような電極が、電極（４０）の内部に存在するガス流に基づき、本発明にとって有利なものであることは、理解されるであろう。

大局的には、本発明の主旨を変更することなく、上記各特徴点に基づいて、本発明に様々な変更や修正を加え得ることに注意されたい。したがって、本発明の範囲内においておよび特許請求の範囲内において、本発明は、上述した以外の実施態様によっても実施し得ることは、理解されるであろう。

本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態に基づき、大気圧グロープラズマを使用して媒体の表面を処理するための装置を示す図である。 本発明による方法および装置において使用するための電極を拡大して示す図である。

符号の説明

１ 第１電極
２ 第２電極
４ ポリマーフィルム（フィルム）
５ 中間的ガス供給ストリーム
６ メインガス供給ストリーム
７ 放電空間
１０ 第１電極
１１ 第２電極
１３ 媒体
１４ 中間的ガス供給ストリーム
１５ メインガス供給ストリーム
１６ 放電空間
２０ シリンダ形状をなす第１電極
２１ 媒体
２５ 第２電極
２８ 放電空間
２９ 導入開口（ガス導入開口）
３０ 中間的ガス供給ストリーム
３１ メインガス供給ストリーム
３２ メインガス供給導入口
３３ ガス導出口
４０ 電極
４５ 導出口（ガス導入開口）
４７ 放電空間
５０ 電極
５１ メインガス供給ストリーム
５４ 中間的ガス供給ストリーム

Claims (22)

1. 大気圧グロー放電プラズマ（ＡＰＧ）を形成するための方法であって、
   少なくとも１つの第１電極表面と少なくとも１つの第２電極表面との間に形成された放電空間の中に前記プラズマを形成し、
   前記放電空間に対してガス状物質を供給するとともに、前記第１電極表面と前記第２電極表面とに対して電力を供給することによって、前記プラズマを形成し、
   前記放電空間に対してガス状物質を供給するに際しては、前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの少なくとも一方から、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを形成し、
   このような方法において、
   前記放電空間に対してガス状物質を供給するに際しては、さらに、メインガス供給ストリームを形成し、このメインガス供給ストリームを、前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームの流れの向きを、前記第１電極表面および前記第２電極表面に沿った向きへと変更させるものとすることを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記少なくとも１つの第１電極表面と前記少なくとも１つの第２電極表面とを、実質的にフラットなものとし、
   前記メインガス供給ストリームを、前記少なくとも１つの第１電極表面と前記少なくとも１つの第２電極表面とに対して、実質的に平行な向きのものとすることを特徴とする方法。
3. 請求項１記載の方法において、
   前記第１電極表面を、シリンダ形状の電極表面によって形成し、
   前記少なくとも１つの第２電極表面を、前記シリンダ形状電極表面に対向した１つまたは複数の電極表面を備えるものとし、
   前記メインガス供給ストリームを、前記シリンダ形状電極表面に対して実質的に接線方向を向いた向きのものとすることを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、
   前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの少なくとも一方から、前記放電空間に対して供給するものとすることを特徴とする方法。
5. 請求項４記載の方法において、
   前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの前記少なくとも一方を、互いに離間しつつ互いに並置された複数の電極を備えたものとし、
   前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、互いに離間しつつ互いに並置された前記複数の電極どうしの間を通して、前記放電空間に対して導入することを特徴とする方法。
6. 請求項４または５記載の方法において、
   前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの前記少なくとも一方を、互いに離間して配置された複数の電極を備えたものとし、
   前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、前記電極の内部を通過させた後に、前記放電空間に対して導入することを特徴とする方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法において、
   前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、前記メインガス供給ストリームの下流側を向いた向きでもって、前記放電空間に対して供給することを特徴とする方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、
   前記プラズマを使用してフィルムを処理し得るよう、前記第１電極表面が、前記放電空間を通して前記フィルムを移動させ得るよう構成され、
   前記メインガス供給ストリームの向きを、前記フィルムの前記移動の向きと同じ向きとすることを特徴とする方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
   前記第１電極表面および前記第２電極表面に沿って流通させた後に、前記メインガス供給ストリームを、ガス導出口へと案内し、これにより、前記放電空間から前記ガス状物質を除去することを特徴とする方法。
10. 大気圧グロー放電プラズマ（ＡＰＧ）を形成するための装置であって、
    少なくとも１つの第１電極表面と少なくとも１つの第２電極表面との間に形成されるとともに前記プラズマを形成するための放電空間と；
    前記放電空間に対してガス状物質を供給するためのガス供給手段と；
    前記第１電極表面と前記第２電極表面とに対して電力を供給することによって前記プラズマを形成するための電力供給手段と；
    を具備し、
    前記ガス供給手段が、前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの少なくとも一方から少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを供給し得るよう構成された少なくとも１つの中間的ガス導入口を備え、
    このような装置において、
    前記ガス供給手段が、さらに、メインガス供給ストリームを供給し得るよう構成されたメインガス導入口を備え、ここで、前記メインガス供給ストリームが、前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームの流れの向きを、前記第１電極表面および前記第２電極表面に沿った向きへと変更させ得るものとされていることを特徴とする装置。
11. 請求項１０記載の装置において、
    前記少なくとも１つの第１電極表面と前記少なくとも１つの第２電極表面とが、実質的にフラットであり、
    前記メインガス導入口が、前記メインガス供給ストリームを、前記少なくとも１つの第１電極表面と前記少なくとも１つの第２電極表面とに対して実質的に平行な向きのものとし得るよう構成されていることを特徴とする装置。
12. 請求項１０記載の装置において、
    前記少なくとも１つの第１電極表面が、シリンダ形状の電極表面によって形成され、
    前記少なくとも１つの第２電極表面が、前記シリンダ形状電極表面に対向した１つまたは複数の電極表面を備え、
    前記メインガス導入口が、前記メインガス供給ストリームを、前記シリンダ形状電極表面に対して実質的に接線方向を向いた向きのものとし得るよう構成されていることを特徴とする装置。
13. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の装置において、
    前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの少なくとも一方が、前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの前記少なくとも一方から、前記放電空間に対して供給し得るよう構成されていることを特徴とする装置。
14. 請求項１３記載の装置において、
    前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの少なくとも一方が、互いに離間しつつ互いに並置された複数の電極を備え、
    これら複数の電極が、前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、前記複数の電極どうしの間を通して、前記放電空間に対して供給し得るよう構成されていることを特徴とする装置。
15. 請求項１３記載の装置において、
    前記第１電極表面と前記第２電極表面とのうちの少なくとも一方が、複数の電極を備え、
    これら複数の電極が、前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、内部を通過させた後に、前記放電空間に対して導入し得るよう構成されていることを特徴とする装置。
16. 請求項１５記載の装置において、
    前記複数の電極が、前記少なくとも１つの中間的ガス導入口を形成するための１つまたは複数のガス導入穴を有していることを特徴とする装置。
17. 請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の装置において、
    前記少なくとも１つの中間的ガス導入口が、前記少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを、前記メインガス供給ストリームの下流側を向いた向きでもって、前記放電空間に対して供給し得るよう構成されていることを特徴とする装置。
18. 請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の装置において、
    前記プラズマを使用してフィルムを処理し得るよう、前記第１電極表面が、前記放電空間を通して前記フィルムを移動させ得るよう構成され、
    前記メインガス導入口が、前記メインガス供給ストリームの向きを、前記フィルムの前記移動の向きと同じ向きとし得るよう構成されていることを特徴とする装置。
19. 請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の装置において、
    さらに、前記放電空間から前記ガス状物質を除去するためのガス導出口を具備していることを特徴とする装置。
20. 電極表面構成であって、
    請求項１０〜１９のいずれか１項に記載された装置において使用するための電極表面を形成し得るよう、複数の電極から構成され、
    前記複数の電極のうちの少なくとも１つの電極が、少なくとも１つの中間的ガス供給ストリームを内部を通して供給し得るよう構成されていることを特徴とする電極表面構成。
21. 請求項２０記載の電極表面構成において、
    前記複数の電極の各々が、互いに離間しつつ互いに並置して配置され、
    各電極が、隣接した電極の方を向いた少なくとも１つの側面を備え、
    各電極が、さらに、前記放電空間に対して前記中間的ガス供給ストリームを供給し得るよう構成された１つまたは複数のガス導入開口を備え、
    前記１つまたは複数のガス導入開口が、前記側面に形成されていることを特徴とする電極表面構成。
22. 請求項２１記載の電極表面構成において、
    前記ガス導入開口が、前記中間的ガス供給ストリームを、前記メインガス供給ストリームの下流側を向いた向きでもって、前記放電空間に対して供給し得るよう構成されていることを特徴とする電極表面構成。

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