JP2010115575A - 表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧電流が流れる導体の絶縁と、発生したオゾンの処理とを行うことができる表面処理装置を提供する。
【解決手段】放電電極２と、この放電電極２と電源装置とを接続する導体３とを備え、放電電極２による放電により被処理物たるフィルムの表面を改質する。放電電極２をケース１１に設け、このケース１１にダクト２１の一端を接続し、このダクト２１内に導体３を配置し、ダクト２１の他端に排気部２４を設ける。導体３をダクト２１内に配置することにより、外部との絶縁を図ることができ、また、コロナ放電により発生したオゾンを、ケース１１に接続したダクト２１の排気部２４から排気し、オゾン触媒などにより処理をすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電により対象物の表面処理を行う表面処理装置に関する。

従来、この種の表面処理装置として、フィルムなどの被処理物の表面を放電により改質するコロナ放電表面処理装置や大気中プラズマ表面改質装置がある。前記表面処理装置として、電極ホルダにて保持された長尺な放電電極とアースロールとの間でコロナ放電を発生させ、フィルム等の被処理物を放電電極と交差してアースロール上を移送させることにより被処理物の表面を改質し、前記放電電極の長手方向に沿って長い電極側レールに放電電極を保持し、この電極側レールをスライドユニットを介して電極ホルダに摺動自在に吊持したもの（例えば、特許文献１）があり、フィルムなどの被処理物をコロナ放電により改質することにより、その後の印字処理におけるぬれ性が向上し、印字の耐久性が向上する。
特開２００２−２９２２７２号公報

上記表面処理装置では、フィルムを高速で走行させて処理する等の理由から、フィルムが左右方向に蛇行（横移動）しても、これに放電電極が追従することができる。

ところで、コロナ放電やプラズマ放電を行うためには放電電極に高圧電流を供給する必要があり、被覆ケーブルなどの被覆導体を用いると、感電の虞がある。また、コロナ放電やプラズマ放電を行うと、放電電極からオゾンが発生するため、発生したオゾンを処理する必要がある。

そこで、本発明は、高圧電流が流れる導体の絶縁と、発生したオゾンの処理とを行うことができる表面処理装置を提供することを目的とする。

請求項１の構成は、放電電極と、この放電電極と電源とを接続する導体とを備え、前記放電電極による放電により被処理物の表面を改質する表面処理装置において、前記放電電極をケースに設け、このケースにダクトの一端を接続し、このダクト内に前記導体を配置すると共に前記ダクトと前記導体とを離間し、前記ダクトの他端に排気部を設けたものである。

請求項２の構成は、請求項１の構成に加え、前記ケースから前記排気部に空気を吸引する排気ファンを備えるものである。

請求項３の構成は、請求項１又は２の構成に加え、前記ケースを移動可能に設けると共に、前記ダクトを伸縮自在に形成したものである。

請求項４の構成は、請求項３の構成に加え、前記ダクトが伸縮可能な二重管である。

請求項５の構成は、請求項３又は４の構成に加え、前記導体が伸縮可能である。

請求項６の構成は、請求項１〜５のいずれか１項の構成に加え、前記放電で発生したオゾンを処理するオゾン処理手段を備える。

請求項７の構成は、請求項６の構成に加え、前記オゾン処理手段を前記ダクトの前記排気部の下流側に設けたものである。

請求項８の構成は、請求項１〜７のいずれか１項の構成に加え、前記放電電極はコロナ放電を発生し、前記放電電極が絶縁体により被覆されているものである。

請求項１の構成によれば、導体をダクト内に配置することにより、外部との絶縁を図ることができ、また、放電により発生したオゾンを、ケースに接続したダクトの排気部から排気することができる。

請求項２の構成によれば、請求項１の効果に加え、オゾンの排気と放電電極の放熱とを効率よく行うことができる。

請求項３の構成によれば、請求項１又は２の効果に加え、ケースの移動に伴ってダクトを伸縮することができる。

請求項４の構成によれば、請求項３の効果に加え、二重管の重なり代を変化させることにより、ダクトを伸縮することができる。

請求項５の構成によれば、請求項３又は４の効果に加え、ケースの移動に伴ってダクト及び導体を伸縮することができる。

請求項６の構成によれば、請求項１〜５のいずれか１項の効果に加え、オゾン処理手段によりオゾンを処理することができる。

請求項７の構成によれば、請求項６の効果に加え、前記ダクトの排気部の下流側に設けたオゾン処理手段により、オゾンを処理することができる。

請求項８の構成によれば、請求項１〜７のいずれか１項の効果に加え、アルミ蒸着フィルムなどの処理が可能となる。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施形態では、従来とは異なる新規な表面処理装置を採用することにより、従来にない表面処理装置が得られ、その表面処理装置について記述する。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図４は本発明の実施形態を示し、図３の概略説明図に示すように、表面処理装置たるコロナ放電表面処理装置は、アースロール１と所定の間隔をおいてコロナ電極たる放電電極２を配置し、この放電電極２を導体３により電源装置４に接続し、この電源装置４と前記アースロール１を電気的に接続すると共に、アースロール１を接地し、被処理物たるフィルム５を巻いたロールＲから、該フィルム５を引き出し、引き出したフィルム５をアースロール１と放電電極２との間に通し、放電電極２により発生したコロナ放電により前記フィルム５の改質を行う。尚、前記電源装置４は、出力部６と、この出力部６の制御を行う制御部７とを備える。

本実施形態におけるフィルム５は、その表面がＰＰ（ポリプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）等で構成されているものを例示することができる。尚、フィルム５のサイズは、厚さ４０μｍ、幅３８０ｍｍ、１０００ｍ巻きのものを用いている。

前記表面処理装置は、各種の包装機に設置され、例えば賞味期限などの印字を行う印刷機に用いられる。そして、フォルム５の印字箇所を改質した後、印字を行うことにより、インクの付着性を向上することができる。

図２などに示すように、前記放電電極２は一対の電極体２Ａ，２Ａからなり、その放電電極２をケース１１に取り付け、このケース１１は、上面と四つの側面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｂとを有する箱型をなし、下面が開口し、この下面位置に前記放電電極２が配置されると共に、この放電電極２を覆うようにケース１１が設けられている。尚、側面１１Ａが側面１１Ｂより長く形成されている。このように放電電極２をケース１１内に設けることにより、コロナ放電の際に発生するオゾンの拡散を防止している。尚、本実施形態の放電電極２の電極体２Ａは円柱状に形成されており、その軸心の長さは１２５ｍｍであり、直径は１６ｍｍである。

前記電極体２Ａは、円柱状に形成され、その外周がセラミックなどの絶縁体２Ｂにより被覆されており、この絶縁体２Ｂが誘電体として働く。このように電極体２Ａが円柱状に形成されると共に絶縁体２Ｂにより被覆されているため、電極体２Ａからの局部的な放電を抑制することができるから、フィルムにアルミ層の有るアルミ蒸着フィルムの表面処理も可能となる。すなわち、アルミ蒸着フィルムに対して局部的な放電処理を行うと、アルミ層に穴が開いてしまうが、本実施形態の電極体２Ａは絶縁体２Ｂに被覆されることにより、局部的な放電を抑制できるのである。

前記ケース１１はアースロール１の長さ方向に対応して長く形成され、また、ケース１１の幅は、アースロール１の幅に対応し、アースロール１の幅より僅かに大きく設定されている。図２に示すように、前記電極体２Ａは、前記アースロール１の周方向に並んで設けられている。前記ケース１１の上面には複数のスライド体１２を設けると共に、前記ケース１１の上部に左右一対の案内杆１３を配置し、前記スライド体１２がそれら複数の案内杆１３，１３に沿って摺動移動可能に設けられている。また、前記案内杆１３はアースロール１と略平行に配置され、装置の機体に位置固定されている。

前記ケース１１には、ダクト２１の一端が接続されている。このダクト２１は、前記側面１１Ｂに接続した一側管２２と、この一側管２２の他端側が挿入された他側管２３とからなる二重管であり、一側管２２の外径より他側管２３の内径が大きく、他側管２３に一側管２２が部分的に遊挿されており、ダクト２１の他端に排気口たる排気部２４が設けられる。また、一側管２２と他側管２３の重なり代は、少なくとも一側管２２の直径寸法より大きい。尚、前記重なり代は、言い換えると、一側管２２の他側管２３への挿入寸法である。それら一側管２２と他側管２３は、硬質材料からなり、絶縁性を備え、例えば、透明なポリカーボネイトからなり、前記一側管２２の一側を前記ケース１１に接続している。尚、他側管２３はオゾン処理装置３１の排気路３２に接続されている。また、ダクト２１は、フィルム５の搬送方向と交差するように配置されると共に、アースロール１から突出するように配置されている。

前記ダクト２１内には、前記導体３が設けられている。この導体３は、導電材料からなる一側導体２５と他側導体２６とからなり、一側導体２５は管からなり、この一側導体２５の他側に前記他側導体２６の一側を摺動可能に挿入している。尚、他側導体２６は中空な管や中実な部材を用いることができる。そして、前記一側導体２５の一端と前記放電電極２とが接続部材２８により電気的に接続されている。

前記一側導体２５の両側に、絶縁取付部材２７，２７を固設し、これら絶縁取付部材２７，２７を前記一側管２２に固定することにより、一側管２２の中心に一側導体２５を取り付けている。また、前記他側導体２６の他側には、前記絶縁取付部材２７を固設し、この絶縁取付部材２７を前記他側管２３の他側に固定することにより、他側管２３の中心に他側導体２６を取り付けている。

したがって、前記案内杆１３に沿ってケース１１を移動すると、固定された他側管２３に対して、一側管２２が移動し、同時に他側導体２６に対して、一側導体２５が移動する。この場合、図４に示すように、ケース１１、一側管２２及び一側導体２５を案内杆１３に沿って移動するように駆動制御する移動駆動手段１４を設けることができる。

図４に示すように、前記ダクト２１の排気部２４には、オゾン処理装置３１が接続されている。前記オゾン処理装置３１は排気路３２を備え、この排気路３２には、前記排気部２４側から、流量検出手段３３、フィルタ３４、オゾン処理手段たるオゾン触媒３５、排気ファン３６、オゾン濃度検知器３７の順に並んで配置されている。尚、本実施形態のオゾン触媒３５は、二酸化マンガンを使用している。

前記排気ファン３６を駆動することにより、前記ケース１１側から空気を排気路３２まで吸引して排気し、前記流量検出手段３３は空気の流れを検出することにより、前記排気ファン３６の動作を確認し、予め設定した設定量より排気量が少ない場合は、コロナ放電表面処理装置を停止する。また、フィルタ３４は排気に混ざった塵などを捕捉し、塵が取り除かれた排気がオゾン触媒３５を通過し、オゾン触媒３５が目詰まりすることなく、排気に含まれるオゾンが分解される。オゾン触媒３５を通過してオゾンが分解された排気は、排気ファン３６を通ってオゾン濃度検知器３７に送られ、このオゾン濃度検知器３７により排気中のオゾン量が測定される。そして、測定したオゾン量が基準値以下の場合は、外部に排気する。本実施形態のオゾン濃度検知器３７は、排気路３２を通過するオゾン量を監視するものであり、そのオゾン量が予め設定された管理濃度を超えた場合に、その信号を制御部７へ発信する信号発信手段（図示せず）を備えている。また、制御部７には、信号発信手段により信号が制御部７へ伝達された場合に、出力部６の動作を停止させ、導体３への送電を止めるプログラムが組み込まれている。よって、オゾン量が管理濃度を超えた場合でも、自動的に放電電極２からの放電を止めることができるから、より安全である。なお、本実施形態のオゾン濃度検知器３７は信号発生手段を備えたものであるが、必ずしもこれに限定されず、排気路３２を通過するオゾン量が管理濃度を超えた場合に音や光を発して報知する報知手段を備えていてもよい。

次に、前記コロナ放電表面処理装置の動作について説明する。電源装置４により導体３を通して放電電極２に高圧電流を印加し、放電電極２によりコロナ放電を発生させ、このコロナ放電によりフィルム５の改質を行う。この際、導体３は露出することなく、ダクト２１内に収納され、外部と絶縁されているため、導体３に被覆を施すことなく、絶縁を確保することができる。一方、コロナ放電時には、排気ファン３６が動作し、ケース１１のオゾンを含む空気がダクト２１を通ってオゾン処理装置３１に吸引排気され、ケース１１から排気部２４に向う空気の流れにより、放電電極２及び導体３で発生する熱が外部に放熱される。

このように本実施形態では、放電電極２と、この放電電極２と電源たる電源装置４とを接続する導体３とを備え、放電電極２による放電により被処理物たるフィルム５の表面を改質する表面処理装置たるコロナ放電表面処理装置において、放電電極２をケース１１に設け、このケース１１にダクト２１の一端を接続し、このダクト２１内に導体３を配置すると共にダクト２１と導体３とを離間し、ダクト２１の他端に排気部２４を設けたから、ダクト２１と導体３とを離間した状態で導体３をダクト２１内に配置することにより、外部との絶縁を図ることができ、また、コロナ放電やプラズマ放電により発生したオゾンを、ケース１１に接続したダクト２１の排気部２４から排気することができる。さらに、従来のコロナ放電表面処理装置においてはダクトと導体とは別々に設けられ、装置自体が肥大化していたが、本実施形態のコロナ放電表面処理装置においては、ダクト２１と導体３とを別々に設けることなく、ダクト２１内に導体３を配置したので、その分コンパクトになるという効果がある。

また、このように本実施形態では、ケース１１から排気部２４に空気を吸引する排気ファン３６を備えるから、オゾンの排気と放電電極の放熱とを効率よく行うことができる。

また、このように本実施形態では、ケース１１を移動可能に設けると共に、ダクト２１を伸縮自在に形成したから、ケース１１の移動に伴ってダクト２１を伸縮することができる。

また、このように本実施形態では、ダクト２１が伸縮可能な二重管であるから、二重管を構成する一側管２２と他側管２３の重なり代を変化させることにより、ダクト２１を伸縮することができる。そして、重なり代により調整するから、一側管２２と他側管２３に、硬質材料からなる管材を用いることができる。

また、このように本実施形態では、導体３が伸縮可能であるから、ケース１１の移動に伴ってダクト２１及び導体３を伸縮することができる。

また、このように本実施形態では、コロナ放電やプラズマ放電で発生したオゾンを処理するオゾン処理手段たるオゾン触媒３５を備えるから、オゾン触媒３５によりオゾンを処理することができる。

また、このように本実施形態では、ダクト２１の上流側にケース１１を設け、オゾン処理手段たるオゾン触媒３５をダクト２１の他端側に設けたから、ダクト２１の排気部２４の下流側に設けたオゾン触媒３５により、オゾンを処理することができる。

また、このように本実施形態では、放電電極２はコロナ放電を発生し、放電電極２が絶縁体２Ｂにより被覆されているから、局部的な放電を抑制できることにより、アルミ蒸着フィルムなどの処理が可能となる。

また、実施形態上の効果として、移動駆動手段１４を設けたから、フィルム５が蛇行し、印字箇所が横移動しても、ケース１１を移動駆動手段１４により前記横移動に追従するように移動することができる。また、ダクト２１を透明又は半透明な材料から形成し、内部の導体３が視認可能であるから、ダクト２１内の導体３の状態を確認できる。また、一側管２２の外径より他側管２３の内径が大きく、挿入状態で接触することなく一側管２２の他端側と他側管２３の一端側に隙間が形成されているから、一側管２２をスムーズに動かすことができる。さらに、一側管２２と他側管２３の重なり代が、少なくとも一側管２２の直径寸法より大きく、ケース１１より下流の排気部２４側に空気を吸引するから、挿入状態で一側管２２の他端側と他側管２３の一端側に隙間があっても、外部にオゾンが漏れることがない。

尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施形態では、ダクトに二重管のものを示したが、２本に限らず、３本以上の管を鞘管状にしたものでもよい。また、同様に導体も２本に限らず、３本以上をスライド可能に接続したものでもよい。さらに、フィルタ３４には、オゾンを熱処理する熱処理フィルタや、オゾンを吸着する吸着フィルタを用いてもよく、これらをオゾン処理手段としてもよい。また、ケースの形状は実施形態で示した矩形に限らず、適宜選定可能である。さらに、請求項１においては、１本のダクトのみを用いるなどして、ダクトが伸縮しない構成を採用してもよく、この場合、１本の導体のみを用いるなどして、導体も伸縮しない構成を採用してもよいことは言うまでもない。

また、本実施形態の放電電極２は一対の電極体２Ａ，２Ａにより構成されていたが、電極体を１本としても良い。さらに、本実施形態はコロナ放電表面処理装置を用いたが、これに代えて大気中プラズマ表面改質装置を用いても良い。また、請求項１においては、ケース側に送風手段を設け、この送風手段によりケース側から排気部，排気路へと空気を送るようにしてもよい。

本発明の実施形態を示す要部の断面図である。 同上、図１のＡ−Ａ線断面図である。 同上、装置の概略説明図である。 同上、オゾン処理装置回りの概略説明図である。

符号の説明

１ アースロール
２ 放電電極
２Ｂ 絶縁体
３ 導体
４ 電源装置（電源）
５ フィルム（被処理物）
１１ ケース
２１ ダクト
２２ 一側管
２３ 他側管
２４ 排気部
２５ 一側導体
２６ 他側導体
３１ オゾン処理装置
３５ オゾン触媒（オゾン処理手段）
３６ 排気ファン

Claims (8)

1. 放電電極と、この放電電極と電源とを接続する導体とを備え、前記放電電極による放電により被処理物の表面を改質する表面処理装置において、前記放電電極をケースに設け、このケースにダクトの一端を接続し、このダクト内に前記導体を配置すると共に前記ダクトと前記導体とを離間し、前記ダクトの他端に排気部を設けたことを特徴とする表面処理装置。
2. 前記ケースから前記排気部に空気を吸引する排気ファンを備えることを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
3. 前記ケースを移動可能に設けると共に、前記ダクトを伸縮自在に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の表面処理装置。
4. 前記ダクトが伸縮可能な二重管であることを特徴とする請求項３記載の表面処理装置。
5. 前記導体が伸縮可能であることを特徴とする請求項３又は４記載の表面処理装置。
6. 前記放電で発生したオゾンを処理するオゾン処理手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面処理装置。
7. 前記オゾン処理手段を前記ダクトの前記排気部の下流側に設けたことを特徴とする請求項６記載の表面処理装置。
8. 前記放電電極はコロナ放電を発生し、前記放電電極が絶縁体により被覆されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面処理装置。

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