JP2008204797A - Plasma processing method and device - Google Patents

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一秋 池田
Shinichi Kanazawa
進一 金澤
Fumihiro Hayashi
文弘 林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing method and a plasma processing device capable of efficiently processing objects to give a substantially-uniform surface state and increase the adhesion property improving effect. <P>SOLUTION: To provide a method of processing the surface of an object 3 placed between two opposing electrodes 4 and 11 by applying a high-frequency electric power to the electrodes 4 and 11 to generate plasma while continuously feeding and discharging a prescribed gas, wherein the high-frequency electric power is intermittently applied to the electrodes in synchronism with time when the prescribed gas passes by the object 3. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、フッ素樹脂等の親水性に乏しく、難接着性の基材の表面の親水性や接着性の向上を目的とする表面改質処理に関するものであって、フッ素樹脂等をプラズマを発生させる圧力雰囲気下でプラズマを生成させて表面処理することによって、表面改質を行うプラズマ処理方法に関する。   The present invention relates to a surface modification treatment for improving the hydrophilicity and adhesiveness of a surface of a difficult-to-adhere base material having poor hydrophilicity such as a fluororesin, and generates plasma in the fluororesin etc. The present invention relates to a plasma processing method in which surface modification is performed by generating plasma in a pressure atmosphere and performing surface treatment.

従来、基材表面を処理して、表面に親水性、接着性等を与えるための表面改質法(表面処理方法)として、乾式でクリーンな処理方法であるグロープラズマ処理が知られている。   Conventionally, glow plasma treatment, which is a dry and clean treatment method, is known as a surface modification method (surface treatment method) for treating the surface of a substrate to impart hydrophilicity, adhesion, and the like to the surface.

そして、グロープラズマによる表面処理としては、従来、低圧グロープラズマ処理が一般的であったが、低圧グロープラズマ処理の場合は、通常1.3kPa以下の低圧において行うために、実施には大型の真空装置が必要となり、設備費や処理コストが大きくなるという欠点や処理中に熱が発生し易く低融点物質からなる被処理物には適用し難いという欠点があった。   As surface treatment with glow plasma, low-pressure glow plasma treatment has been generally used, but in the case of low-pressure glow plasma treatment, since it is usually performed at a low pressure of 1.3 kPa or less, a large vacuum is used for the implementation. An apparatus is required, and there is a drawback that equipment costs and processing costs are increased, and heat is easily generated during processing, and it is difficult to apply to an object to be processed made of a low melting point material.

上記のような低圧グロープラズマ処理の欠点を解決する処理方法として、大気圧下でプラズマ処理を行う大気圧グロープラズマ法による処理方法が開発され、例えば、大気圧グロープラズマ法によりフッ素樹脂等の部材表面の接着性を向上させるための処理方法が提案されている。(特許文献1)
特開平04−145139号公報
As a processing method for solving the drawbacks of the low-pressure glow plasma processing as described above, a processing method by an atmospheric pressure glow plasma method in which plasma processing is performed at atmospheric pressure has been developed. A treatment method for improving the adhesion of the surface has been proposed. (Patent Document 1)
Japanese Patent Laid-Open No. 04-145139

しかし、従来の大気圧プラズマ処理においては、表面改質効果が充分ではなく、被処理物の表面状態が不均一になっていることが分かった。さらに詳しく調査したところ、ガス排出口に近い箇所ほど表面処理の程度が低くなっていることが分かった。   However, in the conventional atmospheric pressure plasma treatment, it has been found that the surface modification effect is not sufficient, and the surface state of the object to be treated is not uniform. As a result of further investigation, it was found that the closer to the gas outlet, the lower the degree of surface treatment.

上記ガス排出口に近い箇所ほど表面処理の程度が低くなる問題の発生原因について、検討した結果、以下のことが分かった。
即ち、従来の大気圧プラズマ処理では、相互に対向する2つの電極間に被処理物が配置された状態で、処理ガスを導入口より排出口に連続的に流しながら、高周波電力を連続的に印加して、被処理物の処理を行っていた。
As a result of examining the cause of the problem that the degree of surface treatment becomes lower as the position is closer to the gas discharge port, the following was found.
That is, in the conventional atmospheric pressure plasma processing, a high-frequency power is continuously applied while a processing gas is continuously supplied from an inlet to an outlet in a state where an object to be processed is disposed between two electrodes facing each other. The object to be processed was processed by applying.

しかし、この方法を用いた場合、導入されたガスは、順次プラズマを発生しつつ排出口に移動、排出されるので、その移動間で活性化されたガスの濃度、即ちプラズマの発生量が低下する。その結果、被処理物の面内で、被処理物の表面に到達する活性ガス濃度が一定せず、ガス排出口に近い箇所ほど表面処理の程度が低くなっていた。即ち、面内ばらつきが発生していた。   However, when this method is used, the introduced gas is sequentially moved to and discharged from the discharge port while generating plasma, so that the concentration of the activated gas during the movement, that is, the amount of generated plasma is reduced. To do. As a result, the concentration of the active gas reaching the surface of the object to be processed is not constant within the surface of the object to be processed, and the degree of surface treatment is lower as the position is closer to the gas outlet. That is, in-plane variation occurred.

上記の問題を解決する一つの方法として、処理室にガスを導入した後、密閉して、高周波電力を連続的に印加して処理を行い、その後処理室のガスを交換して処理を繰り返すことが考えられるが、この方法では、頻繁なガス交換や、処理室の密閉、開放等余分な工程が必要となり、生産性を低下させる問題がある。   One method to solve the above problem is to introduce a gas into the processing chamber, then seal it and apply high-frequency power continuously to perform processing, then replace the processing chamber gas and repeat the processing. However, in this method, an extra step such as frequent gas exchange, sealing or opening of the processing chamber is required, and there is a problem that productivity is lowered.

このため、処理ガスを導入口より排出口に連続的に流しながらも、被処理物の面内ばらつきの発生が抑制されて、効率的よく被処理物を実質的に均一な表面状態に処理でき、さらに接着性改善効果が高くなるプラズマ処理方法が望まれていた。   For this reason, while the processing gas flows continuously from the introduction port to the discharge port, occurrence of in-plane variation of the processing object is suppressed, and the processing object can be processed efficiently into a substantially uniform surface state. Furthermore, a plasma processing method that further increases the effect of improving adhesiveness has been desired.

本発明者は、鋭意検討の結果、高周波電力を、ガスが被処理物を通過する時間よりも長い時間間隔で、両電極に間欠的に印加することによって、被処理物の表面に到達するプラズマを一定の量に管理でき、その結果、被処理物の面内ばらつきの発生が抑制されて、効率的よく被処理物を実質的に均一な表面状態に処理でき、さらに接着性改善効果が高くなることを見いだし、本発明を完成するに至った。
以下、各請求項の発明を説明する。
As a result of intensive studies, the inventor has applied plasma to the surface of the object to be processed by intermittently applying high-frequency power to both electrodes at a time interval longer than the time for the gas to pass through the object to be processed. As a result, the occurrence of in-plane variation of the object to be processed can be suppressed, the object to be processed can be efficiently processed into a substantially uniform surface state, and the effect of improving adhesiveness is high. As a result, the present invention has been completed.
The invention of each claim will be described below.

請求項1に記載の発明は、
相互に対向する2つの電極間に所定のガスを連続的に導入および排出させながら、両電極に高周波電力を印加して、プラズマを発生させる圧力雰囲気下でプラズマ放電させ、両電極間に配置した被処理物の表面処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記高周波電力を、前記所定のガスが前記被処理物を通過する時間に同期させて、両電極に間欠的に印加することを特徴とするプラズマ処理方法である。
The invention described in claim 1
While continuously introducing and discharging a predetermined gas between two electrodes facing each other, high-frequency power is applied to both electrodes to cause plasma discharge in a pressure atmosphere that generates plasma, and is disposed between both electrodes. A plasma processing method for performing a surface treatment of a workpiece,
In the plasma processing method, the high-frequency power is intermittently applied to both electrodes in synchronization with a time during which the predetermined gas passes through the workpiece.

本請求項のプラズマ処理においては、高周波電力を、所定のガスが被処理物を通過する時間に同期させて、両電極に間欠的に印加する。ここにいう所定のガスが被処理物を通過する時間とは、被処理物表面に接するガスが新鮮なガスに交換されるに必要な時間を意味する。また、前記所定のガスが前記被処理物を通過する時間に同期させて、両電極に間欠的に印加するとは、前記所定のガスが前記被処理物を通過する時間、印加オフにしながら、間欠的に印加するということを意味する。本発明は、このように所定の時間に同期させて、両電極に高周波電力を間欠的に印加するため、印加時には、常に新鮮なガスが満たされた状態となっている。その結果、被処理物の表面に到達するプラズマを一定の量に管理でき、被処理物の面内ばらつきの発生が抑制され、効率的よく被処理物を実質的に均一な表面状態に処理でき、さらに接着性改善効果が高くなる。   In the plasma processing of this claim, high-frequency power is intermittently applied to both electrodes in synchronization with the time during which a predetermined gas passes through the workpiece. The time required for the predetermined gas to pass through the object to be processed here means the time required for the gas in contact with the object to be processed to be replaced with fresh gas. In addition, intermittent application to both electrodes in synchronization with the time when the predetermined gas passes through the object to be processed means that the predetermined gas is intermittently applied while the application gas is turned off during the time when the predetermined gas passes through the object to be processed. It means that it applies to. Since the present invention intermittently applies high-frequency power to both electrodes in synchronism with a predetermined time as described above, fresh gas is always filled during application. As a result, the amount of plasma that reaches the surface of the workpiece can be controlled to a certain level, the occurrence of in-plane variations in the workpiece can be suppressed, and the workpiece can be efficiently processed into a substantially uniform surface state. In addition, the effect of improving adhesiveness is further increased.

本請求項における所定のガスとは、空気を除くガスであってプラズマの生成に適したガスであればよく、特に限定されないが、例えばHe、Ne、Ar、N等の不活性ガスやこれら不活性ガスを主成分とし、被処理物と反応して被処理物の表面に親水性の官能基を付与する、COやハロゲンその他のガスを少量混合したガスである。 The predetermined gas in this claim may be any gas except air and suitable for plasma generation, and is not particularly limited. For example, an inert gas such as He, Ne, Ar, N 2 or the like A gas containing a small amount of CO 2 , halogen, or other gas that contains an inert gas as a main component and reacts with the object to be processed to impart a hydrophilic functional group to the surface of the object to be processed.

プラズマを生成させる手段には、グロー放電の他にコロナ放電やアーク放電などの放電があり、本発明においてプラズマを生成させる手段は特に限定されるものではないが、面内ばらつきなどの処理むらをより制御できる点からは、グロー放電が好適である。ここに、グロー放電を行うためには、少なくとも一方の電極の表面を固体誘電体で被覆する必要があるが、固体誘電体としてはセラミック、ガラス、プラスチック等が適用でき、その材質は特に限定されるものではないが、誘電率の高いセラミックやガラスが好適である。   Means for generating plasma include discharge such as corona discharge and arc discharge in addition to glow discharge, and means for generating plasma is not particularly limited in the present invention. From the viewpoint of more control, glow discharge is preferable. Here, in order to perform glow discharge, it is necessary to cover the surface of at least one of the electrodes with a solid dielectric, but ceramic, glass, plastic, etc. can be applied as the solid dielectric, and the material is particularly limited. Although not intended, ceramic or glass having a high dielectric constant is preferable.

電極の形状としては、相互に対向する平板状の電極同士の組み合わせ、相互に対向する円筒状電極同士の組み合わせ、あるいは円筒状電極と軸状電極との組み合わせ等、その形状や組み合わせは特に限定されない。   The shape and combination of electrodes are not particularly limited, such as a combination of flat electrodes facing each other, a combination of cylindrical electrodes facing each other, or a combination of a cylindrical electrode and a shaft electrode. .

本発明を薄膜デポシションに適用した場合、処理ガスの導入口および排出口の近傍において、薄膜の成長速度を均一化させることができる。   When the present invention is applied to thin film deposition, the growth rate of the thin film can be made uniform in the vicinity of the processing gas inlet and outlet.

請求項2に記載の発明は、前記のプラズマ処理方法であって、
前記被処理物が、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂より選択された樹脂であることを特徴とするプラズマ処理方法である。
Invention of Claim 2 is the said plasma processing method, Comprising:
The plasma treatment method is characterized in that the object to be treated is a resin selected from a fluororesin, a polyethylene terephthalate resin, and a polyphenylene sulfide resin.

本請求項の発明においては、従来被処理物表面の親水性、接着性等に問題のあったフッ素樹脂の表面改質処理において本発明の効果を顕著に発揮することができる。
本請求項の発明において被処理物であるフッ素樹脂は特に限定されないが、例えば、画像形成装置の画像の転写や定着用の多層エンドレスベルトやローラの表層として好適なポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)が挙げられる。
また、本請求項の発明におけるフッソ樹脂には、純粋なフッ素樹脂の他、フッ素樹脂に例えば可塑剤やフィラー等の他の物質が添加されたフッ素含有樹脂組成物を含む。
In the invention of this claim, the effect of the present invention can be remarkably exerted in the surface modification treatment of a fluororesin that has been problematic in the hydrophilicity and adhesion of the surface of the object to be treated.
In the invention of this claim, the fluororesin that is the object to be processed is not particularly limited. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE) suitable as a surface layer of a multi-layer endless belt or roller for image transfer or fixing of an image forming apparatus, Examples thereof include tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA).
In addition, the fluororesin in the present invention includes a fluorine-containing resin composition in which other substances such as a plasticizer and a filler are added to the fluorine resin in addition to a pure fluorine resin.

また、本請求項の発明は、電子材料に用いられるポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂やポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂においても、その効果を顕著に発揮することができる。即ち、樹脂表面に加速されたプラズマ(イオン)がぶつかることで、印刷時のインキの密着性が向上して、印刷性がよくなる。   Moreover, the invention of this claim can also exhibit the effect remarkably also in the polyethylene terephthalate (PET) resin and polyphenylene sulfide (PPS) resin used for an electronic material. That is, when the accelerated plasma (ions) collides with the resin surface, the adhesion of the ink during printing is improved and the printability is improved.

請求項3に記載の発明は、
相互に対向する2つの電極、
前記電極間に所定のガスを連続的に導入および排出させるガス導入・排出手段、
および前記所定のガスが被処理物を通過する時間に同期させて、両電極に間欠的に高周波電力を印加する高周波電力印加手段を有していることを特徴とするプラズマ処理装置である。
The invention described in claim 3
Two electrodes facing each other,
Gas introduction / discharge means for continuously introducing and discharging a predetermined gas between the electrodes,
And a high-frequency power application means for intermittently applying high-frequency power to both electrodes in synchronism with the time that the predetermined gas passes through the workpiece.

本請求項の発明は、方法の発明である請求項1の発明を、装置の面から捉えたものである。   The invention of this claim captures the invention of claim 1, which is a method invention, from the aspect of the apparatus.

本請求項の発明におけるプラズマ処理装置は、従来のプラズマ処理装置における高周波電力印加手段を、間欠的に高周波電力を印加する高周波電力印加手段に変更するだけで対応できるため、コストの上昇を招くことは殆どない。   The plasma processing apparatus according to the invention of the present claim can increase the cost because the high frequency power applying means in the conventional plasma processing apparatus can be handled only by changing to the high frequency power applying means for intermittently applying the high frequency power. There is almost no.

本発明により、処理ガスを導入口より排出口に連続的に流しながらも、被処理物の面内ばらつきの発生が抑制されて、効率的よく被処理物を実質的に均一な表面状態に処理でき、さらに接着性改善効果が高くなる。   According to the present invention, while the processing gas flows continuously from the introduction port to the discharge port, occurrence of in-plane variation of the processing object is suppressed, and the processing object is efficiently processed into a substantially uniform surface state. In addition, the effect of improving adhesiveness is increased.

以下、画像形成装置用の転写ベルトを例にとり、本発明を最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on the best mode by taking a transfer belt for an image forming apparatus as an example. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

(イ)表層の形成
第1に、本実施の形態においてプラズマ処理を施す対象物である画像形成装置用転写ベルトの表層の形成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る転写ベルトの表層3の形成方法を概念的に示す図である。図1において、4は第1の円筒状電極である。第1の円筒状電極4は、内径は169.2mmであり、長さが500mmであって、所定の厚さのステンレス製の電極である。第1の円筒状電極4の内周面に三井デュポンフロロケミカル社製のPFAディスパージョン(PFAグレード950HP)を所定量塗布した後、400℃で焼成し第1の円筒状電極4の内面上に、長さ470mm、厚さ8μmの表層3を形成する。
(A) Formation of surface layer First, formation of the surface layer of a transfer belt for an image forming apparatus, which is an object to be subjected to plasma treatment in the present embodiment, will be described.
FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating a method for forming the surface layer 3 of the transfer belt according to the present embodiment. In FIG. 1, reference numeral 4 denotes a first cylindrical electrode. The first cylindrical electrode 4 is a stainless steel electrode having an inner diameter of 169.2 mm, a length of 500 mm, and a predetermined thickness. A predetermined amount of PFA dispersion (PFA grade 950HP) manufactured by Mitsui Dupont Fluoro Chemical Co. was applied to the inner peripheral surface of the first cylindrical electrode 4 and then baked at 400 ° C. on the inner surface of the first cylindrical electrode 4. A surface layer 3 having a length of 470 mm and a thickness of 8 μm is formed.

(ロ)表層のプラズマ処理
第2に、前記表層のプラズマ処理について説明する。
a.プラズマ処理
本実施の形態においては、両電極間に間欠的に高周波電力を印加することにより、絶えず新鮮な所定のガス雰囲気下でグロープラズマを発生させてプラズマ処理を行う。具体的には、高周波電力を印加する間隔を、所定のガスが被処理物を通過する時間に同期させてプラズマを発生させる。
(B) Surface Plasma Treatment Secondly, the surface layer plasma treatment will be described.
a. Plasma treatment In this embodiment, plasma treatment is performed by generating glow plasma constantly in a fresh predetermined gas atmosphere by intermittently applying high-frequency power between both electrodes. Specifically, plasma is generated in synchronism with the time for applying high-frequency power to the time during which a predetermined gas passes through the workpiece.

高周波電力を印加する間隔を、所定のガスが被処理物を通過する時間に同期させることにより、処理空間内を常に新鮮な所定のガス雰囲気状態で印加して、プラズマを発生させることになるため、プラズマ処理を行っている間、所定のガスの活性度をほぼ一定に保つことが可能となり、処理むら(面内ばらつき)を低減させることができる。
以下具体的に本実施の形態を説明する。
By synchronizing the interval at which the high frequency power is applied to the time for which the predetermined gas passes through the object to be processed, the plasma is generated by always applying the processing space in a fresh predetermined gas atmosphere state. During the plasma processing, the activity of a predetermined gas can be kept substantially constant, and processing unevenness (in-plane variation) can be reduced.
This embodiment will be specifically described below.

図2と図3は、本実施の形態に係る表層3のプラズマ処理を行う様子を概念的に示す図である。図2は、正面から見た図である。図3は、A−A’で示す箇所を矢視したときの形状を概念的に示す図である。
図2において13は、円筒状の容器及び蓋からなる第2の耐圧容器12によって囲まれたプラズマ処理室である。
2 and 3 are diagrams conceptually showing how the surface layer 3 according to the present embodiment is subjected to the plasma treatment. FIG. 2 is a front view. FIG. 3 is a diagram conceptually showing a shape when the position indicated by AA ′ is viewed in an arrow.
In FIG. 2, reference numeral 13 denotes a plasma processing chamber surrounded by a second pressure vessel 12 made up of a cylindrical vessel and a lid.

プラズマ処理室13の内部には、第1の円筒状電極4と同じ長さであって、外径が第1の円筒状電極4の内径に比べて小さい外径152mmの第2の円筒状電極11が設置されている。次に、内周面に表層3を形成した第1の円筒状電極4を、第2の円筒状電極11を取り囲むように設置する。第1の円筒状電極4を設置すると同時に、第1の円筒状電極4の軸心と第2の円筒状電極11の軸心とが一致するように第1の円筒状電極4が位置決めされ、直径の大きさが異なる2つの円筒状電極は、二重の円筒をなし、2つの円筒状電極の間に表層3が配置される。   Inside the plasma processing chamber 13, a second cylindrical electrode having the same length as the first cylindrical electrode 4 and an outer diameter of 152 mm is smaller than the inner diameter of the first cylindrical electrode 4. 11 is installed. Next, the 1st cylindrical electrode 4 which formed the surface layer 3 in the internal peripheral surface is installed so that the 2nd cylindrical electrode 11 may be surrounded. At the same time when the first cylindrical electrode 4 is installed, the first cylindrical electrode 4 is positioned so that the axis of the first cylindrical electrode 4 and the axis of the second cylindrical electrode 11 coincide with each other. The two cylindrical electrodes having different diameters form a double cylinder, and the surface layer 3 is disposed between the two cylindrical electrodes.

第2の円筒状電極11は、外部に設置した、高周波電力電源20の一方の電極に接続され、第1の円筒状電極4は接地される(印加手段については図示せず)。なお、図3に示すように、第1の円筒状電極4は、ステンレス製の円筒41からなり、第2の円筒状電極11は、アルミニウム製の円筒111およびその外周面を厚さ4mmのパイレックスガラス(旭テクノグラス社製)で被覆した固体誘電体112で構成されている。   The second cylindrical electrode 11 is connected to one electrode of the high-frequency power source 20 installed outside, and the first cylindrical electrode 4 is grounded (application means not shown). As shown in FIG. 3, the first cylindrical electrode 4 includes a stainless steel cylinder 41, and the second cylindrical electrode 11 includes an aluminum cylinder 111 and a Pyrex having an outer peripheral surface of 4 mm in thickness. The solid dielectric 112 is covered with glass (manufactured by Asahi Techno Glass).

第2の耐圧容器12の蓋には、所定のガスをプラズマ処理室13に供給するための給気管14とプラズマ処理室13のガスを排除して真空にするための真空排気管18が取り付けられ、給気管14と真空排気管18には、それぞれ弁15、弁19が取り付けられている。また、第2の耐圧容器12の底壁には、プラズマ処理室13内のガスを外へ放出するための排気管16が取り付けられ、排気管16には、弁17が取り付けられている。給気管14は、所定のガス(Heガス)の高圧ボンベ(図示せず)に接続され、真空排気管18は、第2の真空ポンプ21に接続されている。   An air supply pipe 14 for supplying a predetermined gas to the plasma processing chamber 13 and a vacuum exhaust pipe 18 for evacuating the gas from the plasma processing chamber 13 are attached to the lid of the second pressure vessel 12. A valve 15 and a valve 19 are attached to the air supply pipe 14 and the vacuum exhaust pipe 18, respectively. An exhaust pipe 16 for releasing the gas in the plasma processing chamber 13 to the outside is attached to the bottom wall of the second pressure vessel 12, and a valve 17 is attached to the exhaust pipe 16. The supply pipe 14 is connected to a high-pressure cylinder (not shown) of a predetermined gas (He gas), and the vacuum exhaust pipe 18 is connected to a second vacuum pump 21.

前記弁15、弁17を閉とし、弁19を開にして第2の真空ポンプ21を作動させ、プラズマ処理室13内の空気を、第一計器製作所製のHNT−221A型圧力ゲージ(圧力レンジ:大気圧を中心として、−0.1MPa〜0.1MPa)(図示せず)が、−0.1MPaを指すまで排除する。次いで、弁19を閉とし、弁15を開にして給気管14からプラズマ処理室13に所定のガス(Heガス)を10l/分の流量で、プラズマ処理室の圧力がプラズマを発生させる所定の圧力(大気圧)になるまで供給する。プラズマ処理室13の圧力がプラズマを発生させる所定の圧力(大気圧)になった後は、弁15より所定のガス(Heガス)を供給しながら、弁17をわずかに開にし、プラズマ処理室13内のガスを外に排出できるようにする。即ち、プラズマ処理室の圧力がプラズマを発生させる所定の圧力(大気圧)を維持するように、弁17の開き具合を調整する。   The valve 15 and the valve 17 are closed, the valve 19 is opened, the second vacuum pump 21 is operated, and the air in the plasma processing chamber 13 is supplied to an HNT-221A type pressure gauge (pressure range manufactured by Daiichi Keiki Seisakusho). : -0.1 MPa to 0.1 MPa centered on atmospheric pressure (not shown) is excluded until it indicates -0.1 MPa. Next, the valve 19 is closed, the valve 15 is opened, and a predetermined gas (He gas) is supplied from the supply pipe 14 to the plasma processing chamber 13 at a flow rate of 10 l / min, and the pressure in the plasma processing chamber generates a predetermined plasma. Supply until pressure (atmospheric pressure) is reached. After the pressure in the plasma processing chamber 13 reaches a predetermined pressure (atmospheric pressure) for generating plasma, the valve 17 is slightly opened while supplying a predetermined gas (He gas) from the valve 15, and the plasma processing chamber The gas in 13 can be discharged outside. That is, the opening degree of the valve 17 is adjusted so that the pressure in the plasma processing chamber is maintained at a predetermined pressure (atmospheric pressure) for generating plasma.

次いで、前記両円筒状電極4と11の間に出力700W、電圧30kV、周波数20kHzの高周波電力を間欠的に印加し、印加している間のみ、両円筒状電極4と11の間の空間にグロープラズマを発生させ、表層3のプラズマ処理を行う。具体的には、高周波電力の印加を2秒間の印加と、2秒間の印加オフを1サイクルとして、30サイクルの印加(合計印加時間:60秒)を行う。
2秒間の印加オフの時間を設けることにより、プラズマ処理室内部の新旧ガスが置換された状態でプラズマ処理が行われる。
Next, a high frequency power of 700 W, voltage 30 kV, and frequency 20 kHz is intermittently applied between the cylindrical electrodes 4 and 11, and only in the space between the cylindrical electrodes 4 and 11 is applied. Glow plasma is generated and plasma treatment of the surface layer 3 is performed. Specifically, 30 cycles of application (total application time: 60 seconds) are performed, with high-frequency power applied for 2 seconds and applied for 2 seconds off as one cycle.
By providing an application off time of 2 seconds, the plasma processing is performed in a state where the old and new gases in the plasma processing chamber are replaced.

本実施の形態においては、印加オフの時間を所定のガスが被処理物を通過する時間に同期させることにより、処理空間内を常に新鮮な所定のガス雰囲気状態で印加して、プラズマを発生させることになるため、プラズマ処理を行っている間、所定のガスの活性度をほぼ一定に保つことが可能となり、処理むら(面内ばらつき)を低減させることができる。   In the present embodiment, by synchronizing the application off time with the time for which the predetermined gas passes through the object to be processed, the plasma is generated by always applying the process space in a fresh predetermined gas atmosphere state. Therefore, the activity of the predetermined gas can be kept substantially constant during the plasma processing, and processing unevenness (in-plane variation) can be reduced.

(ハ)転写ベルトの作製と性能評価
次に、前記実施の形態において作製した表層を適用して転写ベルトを作製する。
a.転写ベルトの構成
先ず、本実施の形態に係る転写ベルトの構成について説明する。
転写ベルトは、主に機械的強度を担うベース層、ベルトに弾性を付与するための中間層、転写機能を担う表層の3層で構成される。
図4は、本実施の形態に係る画像形成装置用の転写ベルトの構成を概念的に示す図であって、転写ベルトの断面の一部を拡大した図である。図4において、1はポリイミド樹脂を基材とするベース層であり、2は水性ウレタンを基材とするエラストマーからなる中間層であり、3は離トナー性に優れたフッ素樹脂からなる表層であり、隣り合う層と層は接着されている。本発明に係る転写ベルトにおいては、表層3と中間層2とが接着層を介さずに、直に接着されている。
なお、各層の厚さは、ベース層が60μm、中間層が200μm、表層が8μmである。
(C) Production and performance evaluation of transfer belt Next, a transfer belt is produced by applying the surface layer produced in the above embodiment.
a. Configuration of Transfer Belt First, the configuration of the transfer belt according to the present embodiment will be described.
The transfer belt is mainly composed of three layers: a base layer responsible for mechanical strength, an intermediate layer for imparting elasticity to the belt, and a surface layer responsible for a transfer function.
FIG. 4 is a diagram conceptually showing the configuration of the transfer belt for the image forming apparatus according to the present embodiment, and is an enlarged view of a part of the cross section of the transfer belt. In FIG. 4, 1 is a base layer based on a polyimide resin, 2 is an intermediate layer composed of an elastomer based on aqueous urethane, and 3 is a surface layer composed of a fluororesin excellent in toner releasing properties. Adjacent layers and layers are bonded. In the transfer belt according to the present invention, the surface layer 3 and the intermediate layer 2 are directly bonded without using an adhesive layer.
The thickness of each layer is 60 μm for the base layer, 200 μm for the intermediate layer, and 8 μm for the surface layer.

b.転写ベルトの作製手順
次に、本実施の形態に係る転写ベルトの作製手順について説明する。
本実施の形態においては、前記ベース層1と中間層2を積層させた積層体を形成し、内周面にプラズマ処理を施した表層3に嵌合させて両者を押圧することにより中間層2と表層3を接着させて転写ベルトとする。
b. Next, a procedure for manufacturing the transfer belt according to the present embodiment will be described.
In the present embodiment, the intermediate layer 2 is formed by forming a laminated body in which the base layer 1 and the intermediate layer 2 are laminated, fitting the inner peripheral surface with the surface layer 3 subjected to the plasma treatment, and pressing both. And the surface layer 3 are adhered to form a transfer belt.

以下に、転写ベルトを構成する各層の形成について説明する。
c.ベース層と中間層を積層させた積層体の形成
ドラム状金型を回転させながら、その外側に所定量のポリイミドワニスを塗布し、その後金型を加熱してイミド化反応を行い、ドラム状金型の周囲に、厚みが60μmのポリイミド樹脂からなる筒状のベース層1を形成する。
次に、ベース層1を一旦ドラム状金型からは外し、別のドラム状金型の外周面に嵌合させる。
別途、水性ウレタンに増粘剤を加え約10Pa・sの粘度とし、さらに脱泡を行ったウレタン溶液を用意し、前記ベース層1の表面上に所定量塗布する。塗布後、常温にて水分を乾燥させ、さらに160℃でアニールを行い、ベース層1の表面上に厚み200μmのポリウレタンからなる中間層2を形成し、筒状の積層体とする。
図5は、ドラム状金型5の外周面にベース層1、中間層2からなる積層体を形成した様子を概念的に示す図である。
The formation of each layer constituting the transfer belt will be described below.
c. Formation of a laminate with a base layer and an intermediate layer laminated While rotating a drum-shaped mold, a predetermined amount of polyimide varnish is applied to the outside, and then the mold is heated to carry out an imidization reaction. A cylindrical base layer 1 made of polyimide resin having a thickness of 60 μm is formed around the mold.
Next, the base layer 1 is once removed from the drum mold and fitted to the outer peripheral surface of another drum mold.
Separately, a thickening agent is added to aqueous urethane to obtain a viscosity of about 10 Pa · s, a defoamed urethane solution is prepared, and a predetermined amount is applied onto the surface of the base layer 1. After coating, moisture is dried at room temperature, and further annealed at 160 ° C. to form an intermediate layer 2 made of polyurethane having a thickness of 200 μm on the surface of the base layer 1 to obtain a cylindrical laminate.
FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a state in which a laminated body including the base layer 1 and the intermediate layer 2 is formed on the outer peripheral surface of the drum-shaped mold 5.

次いで、積層体と表層の接着について説明する。
d.積層体と表層の接着
ここでは、前記積層体を表層3に嵌合させて両者を押圧することにより積層体の中間層2と表層3を接着する具体的な方法について説明する。
図6は、前記積層体と表層3を押圧することにより中間層2と表層3を接着する接着工程を概念的に示す図である。
図6において、6は一種の流体容器であって、シリコンゴム製の膜からなる、両端部が閉じられた中空円筒状の容器(以下、「ウオーターバック」という)である。前記筒状の積層体をドラム状金型5からとり外し、ウォーターバック6の外周に嵌め込む。
Next, the adhesion between the laminate and the surface layer will be described.
d. Adhesion of Laminate and Surface Layer Here, a specific method of adhering the intermediate layer 2 and the surface layer 3 of the laminate by fitting the laminate to the surface layer 3 and pressing them will be described.
FIG. 6 is a diagram conceptually showing an adhesion process for adhering the intermediate layer 2 and the surface layer 3 by pressing the laminate and the surface layer 3.
In FIG. 6, 6 is a kind of fluid container, which is a hollow cylindrical container (hereinafter referred to as “waterback”) made of a silicon rubber film and closed at both ends. The cylindrical laminate is removed from the drum mold 5 and fitted into the outer periphery of the water bag 6.

積層体を嵌め込んだウォーターバック6を、内周面に表層3が形成された第1の円筒状電極4の内側に挿入し、ウォーターバック6および第1の円筒状電極4を第1の耐圧容器8によって囲まれた真空室7の内部に設置する。次いで、ポンプ9を作動させてウォーターバック6の内部に流体を圧入してウォーターバックの圧力を0.5MPaにまで上昇させると同時に第1の真空ポンプ10を作動させて真空室7を真空にする。   The water bag 6 fitted with the laminated body is inserted inside the first cylindrical electrode 4 having the surface layer 3 formed on the inner peripheral surface, and the water bag 6 and the first cylindrical electrode 4 are connected to the first withstand voltage. It is installed inside the vacuum chamber 7 surrounded by the container 8. Next, the pump 9 is operated to press the fluid into the water bag 6 to raise the water back pressure to 0.5 MPa, and at the same time, the first vacuum pump 10 is operated to make the vacuum chamber 7 vacuum. .

内圧で膨らんだウォーターバック6の胴部と第1の円筒状電極4の内面により、ウォーターバック6の外周にある積層体と、第1の円筒状電極4の内周にある表層3とは、相互に押圧されている。ウォーターバック6は、シリコンゴム製の膜であるため、全体が均一に樹脂層を第1の円筒状電極4の内側面に押圧することとなる。また、この際真空室7の内部が真空になっているため、一層効果的に押圧されることとなる。その結果、中間層2と表層3とが強固に接着される。ただし、前記のように、本実施の形態においては、押圧に先だって表層3の内周面にプラズマ処理を施す。
このようにして、ベース層1、中間層2、表面層3の3層からなる転写ベルトを得る。
The laminated body on the outer periphery of the water bag 6 and the surface layer 3 on the inner periphery of the first cylindrical electrode 4 by the body portion of the water bag 6 inflated by the internal pressure and the inner surface of the first cylindrical electrode 4 are: They are pressed against each other. Since the water bag 6 is a film made of silicon rubber, the entire resin layer uniformly presses the resin layer against the inner surface of the first cylindrical electrode 4. Moreover, since the inside of the vacuum chamber 7 is evacuated at this time, it will be pressed more effectively. As a result, the intermediate layer 2 and the surface layer 3 are firmly bonded. However, as described above, in the present embodiment, the plasma treatment is performed on the inner peripheral surface of the surface layer 3 prior to pressing.
In this way, a transfer belt comprising three layers of the base layer 1, the intermediate layer 2, and the surface layer 3 is obtained.

本実施の形態に基づくことにより、転写機能に優れ、かつ耐久性も優れた転写ベルトが得られる。   Based on the present embodiment, a transfer belt having excellent transfer function and excellent durability can be obtained.

転写用ベルトの表層の形成工程を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the formation process of the surface layer of the belt for transfer. 本発明の実施の形態に係るプラズマ処理を正面から見た概念図である。It is the conceptual diagram which looked at the plasma processing which concerns on embodiment of this invention from the front. 本発明の実施の形態に係るプラズマ処理を上側から見た概念図である。It is the conceptual diagram which looked at the plasma processing which concerns on embodiment of this invention from the upper side. 転写用ベルトの一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of a transfer belt. 転写用ベルトの積層体の形成工程を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the formation process of the laminated body of the belt for transfer. 転写用ベルトの表層と積層体の接着工程を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the adhesion process of the surface layer of a transfer belt, and a laminated body.

符号の説明Explanation of symbols

1 ベース層
2 中間層
3 表層
4 第1の円筒状電極
5 ドラム状金型
6 ウォーターバック
7 真空室
11 第2の円筒状電極
12 第2の耐圧容器
13 プラズマ処理室
14 給気管
16 排気管
18 真空排気管
20 高周波電力電源
21 第2の真空ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base layer 2 Intermediate | middle layer 3 Surface layer 4 1st cylindrical electrode 5 Drum-shaped metal mold 6 Water back 7 Vacuum chamber 11 2nd cylindrical electrode 12 2nd pressure | voltage resistant container 13 Plasma processing chamber 14 Supply pipe 16 Exhaust pipe 18 Vacuum exhaust pipe 20 High frequency power supply 21 Second vacuum pump

Claims (3)

相互に対向する2つの電極間に所定のガスを連続的に導入および排出させながら、両電極に高周波電力を印加して、プラズマを発生させる圧力雰囲気下でプラズマ放電させ、両電極間に配置した被処理物の表面処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記高周波電力を、前記所定のガスが前記被処理物を通過する時間に同期させて、両電極に間欠的に印加することを特徴とするプラズマ処理方法。
While continuously introducing and discharging a predetermined gas between two electrodes facing each other, high-frequency power is applied to both electrodes to cause plasma discharge in a pressure atmosphere that generates plasma, and is disposed between both electrodes. A plasma processing method for performing a surface treatment of a workpiece,
A plasma processing method, wherein the high-frequency power is intermittently applied to both electrodes in synchronization with a time during which the predetermined gas passes through the workpiece.
前記被処理物が、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂より選択された樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理方法。   The plasma processing method according to claim 1, wherein the object to be processed is a resin selected from a fluororesin, a polyethylene terephthalate resin, and a polyphenylene sulfide resin. 相互に対向する2つの電極、
前記電極間に所定のガスを連続的に導入および排出させるガス導入・排出手段、
および前記所定のガスが被処理物を通過する時間に同期させて、両電極に間欠的に高周波電力を印加する高周波電力印加手段を有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
Two electrodes facing each other,
Gas introduction / discharge means for continuously introducing and discharging a predetermined gas between the electrodes,
And a high-frequency power application means for intermittently applying high-frequency power to both electrodes in synchronism with the time during which the predetermined gas passes through the workpiece.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8958023B2 (en) 2011-01-28 2015-02-17 Funai Electric Co., Ltd. Liquid crystal module

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