JP2011528165A - 誘電バリヤー放電による表面調製のための方法及び設備 - Google Patents

Abstract

無機支持体の表面調製のための方法であって、それが、支持体を反応室内に導入するか、又は支持体を反応室内で走行させる、但し、反応室では少なくとも二つの電極が配置され、少なくとも一つの誘電バリヤーがこれらの少なくとも二つの電極の間に配置される；高周波電圧を発生する、但し、前記電圧は、それが少なくとも二つの電極間にフィラメント状プラズマを発生するようなものである；電圧を発生する設備の固有インダクタと並列に配置された調整可能なインダクタを使用して、発生される電流と電圧の間の位相シフトを減少する；少なくとも一つのタイプの分子を反応室内に導入し、プラズマと接触すると、それらの分子が支持体の表面と反応することができる活性種を発生するようにする；発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数、及び／又は調整可能なインダクタのインダクタンスを、方法の開始時または方法の間に、最適な反応特性を得るように適合する；支持体を、前記支持体の少なくとも一方の側上に所望の表面調製を得るのに十分な時間の間、室内に保持する；及び発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数、及び／又はインダクタのインダクタンスを、電圧が放電を持続するための電圧より高い時間を延ばす高調波の生成を促進するように適合する操作を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、無機支持体を処理前に表面調製するための方法及び設備に関する。

ガラス、鋼又はプラスチックなどの原材料の品質を改良するための様々な操作が存在する。これらの操作には表面処理及び表面調製がある。ここで、表面処理は、支持体上の膜蒸着時の処理を指し、一方、表面調製は、その名が示す通り、支持体の表面を調製して前記表面に被覆を受けることができるようにすること、または新しい結合（表面活性化）を作ることによってその表面特性を変性することにある。本発明は、支持体の表面特性を変性及び／又は改良するように、表面を清浄化、脱脂、漂白、酸洗又は活性化するために誘電バリヤー放電（ＤＢＤ）によって表面を調製する方法に関する。特に、本発明の目的は、有機層又は汚染物質を除去することによって支持体を清浄化したり、無機層又は汚染物質を除去することによって表面を漂白したり、又は支持体の表面上に新しい結合を作ることによって表面を活性化する目的のために表面を活性化することである。

本発明はまた、問題のＤＢＤ法を特に連続的に適用するための設備に関する。

表面を調製する主操作の目的は、第一に、それによって保持される有機残留物（例えば油）及び全ての汚れを除去することである。この操作は一般に「清浄化」又は「脱脂」と称される。第二に、表面は、酸化物が存在するときに酸化物を還元する処理を受ける。この操作は一般に「酸洗（ｐｉｃｋｌｉｎｇ）」又は「漂白（ｂｒｉｇｈｔｅｎｉｎｇ）」と称される。これらの操作は完全に工業的な方法における鍵となる操作である。なぜならばもしそれらが良好に制御されないと、問題（表面調製後に生成された被覆の接着性の不足；低い耐腐食性；外観問題）が起こり、最終製品の品質が保証されることができないからである。

主に以下の二つの表面調製技術に分類されることができる：湿式処理（特に塩基性又は酸性溶液の使用による電気化学的処理）と乾式処理（特にプラズマ放電の使用によるもの）。

表面調製は現時点で本質的に「湿式」処理によって実施される。方法の効率を高めるために、表面調製は、導電性支持体の場合には、電解作用と組み合わされることが多い。

特に、冶金学の場合には、湿式処理による表面調製の第一操作は溶剤の使用による粗い清浄化である。この操作は有機汚染物質のほとんどを除去するのに役立つ。第二操作は化学的脱脂（浴中）である。これらの脱脂操作はともに薄い油状の残留物を破壊することを意図され、それらは有機層の９５〜９８％を除去する。この表面調製後、残留汚染物質は１ｍｇ／ｍ^２のオーダである。

脱脂浴は一般に、ＮａＯＨベースの溶液及び追加の化合物から作り上げられる。水酸化ナトリウムは溶液に鹸化作用を与える。

導電性支持体の場合において、電気的仕上げ処理のような電解脱脂操作が一般に使用される。溶液は電解質として使用され、処理される材料は陽極位置及び／又は陰極位置を交互に占有する。妥協策は陰極−陽極／陽極−陰極タイプの交互ストリップバイアスの使用にある。電解浴の組成は脱脂溶液と同様であるが、操作条件は浴の性質に依存して異なる。化学及び電解脱脂操作が、支持体に化学的に結合された有機界面を除去するために、それに続く表面処理のために必要な湿潤性を与えることによって使用される。この表面調製後、残留汚染物質は０．１ｍｇ／ｍ^２のオーダで存在する。

再び冶金学の分野では、電解脱脂後、存在しうる酸化物を除去するように表面をエッチングすることが必要であることが多い。酸化物の塩基性又は両向性の性質が与えられると、酸洗溶液（硫酸Ｈ_２ＳＯ_４又は塩酸ＨＣｌ）が使用される。導電性支持体の場合には、電解酸洗を加えてもよい。脱脂の場合のように、酸洗のために交互バイアスが使用される。一般に、それらは陰極−陽極／陽極−陰極タイプのものであるが、他の組み合わせも可能である。

しかしながら、環境及び安全の基準はますます制限され厳しくなっているので、使用される量の制限や放出前の廃水のリサイクルのような産業界の要求によりこれらの方法は極めてコスト高になっている。

環境問題に対する一つの可能な解決策は、「湿式」処理により得られる表面調製を、真空プラズマ又は高圧プラズマ技術の使用によって置き換えることにある。この技術は環境に優しい「乾式」法である利点を持つ。表面調製（表面清浄化、漂白及び活性化）の分野では、頻繁に使用されるプラズマは、ガスの温度が周囲温度に近いプラズマ（非平衡プラズマ）である。それらは材料の機械的特性を変えずに材料の表面調製を可能にする。

かくして作られたプラズマの活性種（電子、イオン、準安定原子、ラジカルなど）は典型的に数ｅＶのエネルギーを持ち、表面化学結合の解離又は活性化を起こしうる。

様々なプラズマタイプがプラズマ技術において知られている：
「グロー放電プラズマ」又は均一プラズマは、極めて均一な薄膜被覆の蒸着を可能にし、相対的に低いエネルギーレベルを要求する。しかしながら、それは長く、安定させるために制限された周波数領域内に制限されなければならない。それはまた、薄膜種の種類をより制限する。プラズマのエネルギーレベルを上げることは電気アークの発生を起こしうる。電極間に誘電プレートを配置することはグロー放電と電気アークの間の中間状態を得ることを可能にする。その状態は「フィラメント状態」と呼ばれる。フィラメントは本質的に不安定であるが、高エネルギーレベルを担持し、処理の時間の減少、従って支持体のスピードの加速を可能にする。他方、それらのランダムな製造のため、材料の逆説的に均一な蒸着速度が得られ、微小放電の極めて高い数値（一般的には１０^６／ｃｍ^２／秒）が所定の領域の１サイクル時に生成される。

ＥＰ−１３８１２５７，ＪＰ２００１／０３５６９３及びＵＳ２００７／２０５７２７はグロー放電プラズマを発生するための設備を提案する。しかしながら、これらの設備は使用されるＨＦ変圧器の二次側にＲＬＣタイプの制御回路を有し、それらの機能は本質的に、得られた放電のタイプを安定化することである。これらの文献は、低い圧力及び大気圧の両方で操作する利点、及び大きな面積で連続処理できる利点（それは本発明のように１メガワットまでのオーダの有効電力を生成することを意味する）を与えない。

以下の表は、従来の化学法とプラズマ法の間の主な違いをまとめたものである。

非平衡プラズマ（コールドプラズマ）を維持するために、低圧で作用することが必要であることが多い。それゆえ、最も知られたプラズマ技術は低圧プラズマを使用する。それゆえ、多くの研究は減圧プラズマ分野で実施されている。しかしながら、この技術は多数の欠点を持つ。このタイプの方法の一つの欠点は、高い蒸気圧を有する材料を処理できないことである。低圧法（例えば真空エッチング）の別の主な欠点は、それらのポンピング及び装置投資コストに加えて、方法の相対的に低い効率である。これは、コールドプラズマが高い圧力又は大気圧で得られることをもたらす新しい方法の研究を正当化する。

様々な支持体の表面を調製するために様々なプラズマ法が現在使用されている。それらは、特にエネルギーが表面調製のために必要な活性種を生成するために発生される方法によって区別されることができる。これらの様々な方法のうち、ＤＢＤ法は、真空を持つ問題によって課される欠点なしで非平衡プラズマの利点を組み合わせる。さらに、大面積の表面調製に将来見込みがあるようである。関係する支持体はガラス、鋼、セラミックなどの様々なタイプのものであることができる。ＤＢＤ法はコールド（非平衡）プラズマを発生するので、それはまた、有機ポリマー、熱可塑性プラスチックのような感熱性の様々な支持体にも適用されることができる。

我々は、ＤＢＤが他のプラズマ法と比較して高い圧力及び大気圧の両方で操作し、冷プラズマを発生し、大面積にわたって連続調製を可能にする利点を持つので、ＤＢＤを使用することを選択した。

さらに、選択された方法は、材料またはトップコートの良好な結合を達成することができる「活性化」表面をもたらす。

しかしながら、ＤＢＤ法はあまり良くないエネルギー効率を持つ主要な欠点を有する。発生した電力のほとんどは純粋な損失として散逸される。問題は大部分において放電回路の容量インピーダンスに起因する。その容量インピーダンスは電極間の距離（結果として電極とそれらの間に配置された支持体との間の距離）が大きいほど高い。それゆえ、放電で散逸されたエネルギーは制限され、それによって方法の表面汚染除去／活性化効率を低下する。

本発明の一つの目的は、表面調製のためのＤＢＤ法の収率及び効率を改良することである。

本発明の別の目的は、この効率の改良が課される条件がどのようなものであっても維持されることを確実にすることである。課される条件は例えば調製される表面のタイプ（支持体の厚さ、支持体の性質など）によって、除去される様々な有機又は無機層の性質によって変化しうる。

本発明の一つの主題は、無機支持体の表面調製のための方法において、それが以下の操作を含むことを特徴とする方法である：
−支持体を反応室内に導入するか、又は支持体を反応室内で走行させる、但し、反応室では少なくとも二つの電極が配置され、少なくとも一つの誘電バリヤーがこれらの少なくとも二つの電極の間に配置される；
−振幅及び周波数安定化高周波電圧を発生する、但し、前記電圧は、それが少なくとも二つの電極間にフィラメント状プラズマを発生するようなものである；
−電圧を発生する設備のインダクタと並列に配置された調整可能なインダクタを使用して、発生される電流と電圧の間の位相シフトを減少する；
−少なくとも一つのタイプの分子を反応室内に導入し、プラズマと接触すると、それらの分子が支持体の表面と反応することができる活性種を発生するようにする；
−発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数、及び／又はインダクタンスを、方法の開始時または方法の間に、最適な反応特性を得るように適合する；
−支持体を、所望の表面調製を得るのに十分な時間の間、室内に保持する。

本発明の方法は「工程（ｓｔｅｐｓ）」よりむしろ「操作（ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）」に関して規定され、即ち、操作の連続は操作が上で示された順序で必ずしも実施される必要がないことに注意されるべきである。

本発明の方法の利点は、回路内へのインダクタの導入が設備の力率を改良し、それによってその効率をかなり高めることができ、また、この方法が高い表面調製効率を得るために十分な活性エネルギーを発生することができるということである。

好ましい実施形態によれば、発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数、及び／又はインダクタンスの値を、アークを維持するための値より高い電圧を持つ時間を延ばす高調波の生成を促進するように調整する。これはプラズマ発生時間を延ばすという結果を持つ。

この実施形態の一つの利点は、同じ消費電力に対して、方法の効率が大きく改善されることである。

有利な実施形態によれば、方法は以下の操作をさらに含む：電極の位置及び／又は構成は、最適な反応特性を得るように変化される。特に、これらの基準は電気回路の特性を変化するために使用され、それゆえそれらは電流の構成に影響を持つ。

有利な実施形態によれば、方法は、室内の雰囲気が予め決められた圧力にもたらされる操作をさらに含む。

好ましい実施形態によれば、室は開放されており、支持体のための入口領域及び出口領域を含み、それによって本発明の方法を連続的な表面処理操作に一体化することができる。

有利には、支持体は絶縁しており、それ自体が少なくとも二つの電極の間に配置された誘電バリヤーの一つを形成する。

有利には、支持体は導電性であり、それ自体が電極を構成する。

分子は好ましくは噴霧液、ガス又は粉末の形で反応室内に導入される。

本発明の別の主題は、表面調製のための設備であり、それは室；室内に支持体を導入するため又は室内で支持体を走行させるための輸送手段及び支持手段を含む。高電圧高周波電力源は支持体の各側上に配置された少なくとも二つの電極に接続され、少なくとも一つの誘電バリヤーは少なくとも二つの電極の間に配置される。電力供給調整／制御手段は、プラズマと接触すると、支持体の表面と反応できる活性種を発生するために好適な分子を室内に導入するための手段と同様に設けられる。残留ガス抽出手段もまた、設けられる。この設備では、調整可能なインダクタは電力供給回路と並列に配置される。この調整可能なインダクタの特性は、それが電極間で発生される電圧と高電圧源によって送出される全電流との間の位相シフトを調節可能にするようなものである。

この設備の一つの利点は、一連の比較的な小さな変更を実在する設備に適用することによってこの設備が生成されうるということである。

この設備では、電力供給調整手段及びインダクタンス制御手段は、電極間の電圧が放電を維持するための電圧より高い値で維持される時間を延ばす高調波の発生を可能にするように結合されることが有利である。

有利な実施形態によれば、室はその端の両方で開放されており、それによって表面調製工程を連続製造設備内に組み込むことを可能にする。本発明においては、室は鋼製造ライン内に組み込むことが有利である。

有利な実施形態によれば、設備は蒸着設備を含む製造ライン内に組み込まれ、室は蒸着設備の上流及び／又は下流に配置され、支持体の支持及び／又は輸送手段は少なくとも一つのローラを含む。

プラズマは、表面調製が支持体の各側上に同時に行なわれるような方法で支持体の各側上で一つずつ、二つの別個の領域で発生されることが有利である。

設備の電力は好ましくは少なくとも１００ｋＷ、より好ましくは少なくとも２００ｋＷである。好ましくは、設備の電力は少なくとも５００ｋＷである。実際には、設備は１ＭＷ以上までの電力に到達することができる。

有利な実施形態によれば、設備は位相シフトインダクタを含む。このインダクタは、マンドレルのまわりに巻かれる、互いに絶縁された導電性要素の束からなるコイル；このマンドレル内に配置されかつこのマンドレルから絶縁され、インサートによって複数の区域に分割された磁気プランジャー芯；プランジャー芯に接続された位置決め装置；プランジャー芯を位置決め装置に接続する絶縁接続手段；及びマンドレルに対する磁気プランジャー芯の位置を調整するように位置決め装置に作用することができる制御システムを含む。

本発明の他の利点及び特徴は、図を参照して本発明の特別な実施形態の以下の詳細な記述から明らかになるだろう。

図１は、表面調製のための設備の概略側面図である。

図２は、プラズマ形成前の図１の設備のための等価な回路図である。

図３は、プラズマ生成後の図１の設備のための等価な回路図である。

図４は、本発明による設備のための等価な回路図である。

図５は、従来の設備における電圧／電流のオシログラムである。

図６は、本発明の方法のおかげで得られた電圧／電流のオシログラムである。

図７は、本発明の設備のための電力供給システムのより詳細な等価な回路図である。

図８は、本発明による二つの側の支持体の表面調製のためにその端の両方で開放されている設備の一つの実施形態の概略側面図である。

図９は、本発明による二つの側の支持体の表面調製のためにその端の両方で閉じられている設備の一つの実施形態の概略側面図である。

図１０は、絶縁支持体の場合の設備の一実施形態の概略側面図である。

図１１は、本発明による設備のための誘導コイルの概略側面図である。

図１２は、図１１に示された誘導コイルに使用される巻線のストランドの横断面図である。

図面は必ずしも縮尺通りではない。

一般に、同様の要素は図において同様の参照符号によって示され、それらの一部の番号付けは同じ要素の変形を区別するために役立つ。

図１は、本発明による設備の概略図であり、それはここでは「フロートガラス」法によってガラスの連続製造に適用される。特に、処理室はアニール炉に配置される。移動の方向は図においてシートの平面に対応する。その走行移動中、ガラスシート２は、端の両方（入口及び出口）が開放された「室」６に入る。反応性種を生成するために意図される分子８は室６内に導入される。これらの分子を導入する方法（図１においては向流）は例示によって与えられるものであり、それは他のいかなる形態の導入方法（支持体に垂直など）も除外しないことに注意すべきである。

ガラスシート２の走行方向に垂直な軸に沿って延びる電極１，１０は室６に配置される。図１に描かれた電極の形状は例示として与えられる。他のいかなる幾何学的形状も除外されない。

高周波高電圧がこれらの電極１，１０の間に付与されるので、プラズマ１２（一連の平行な線によって概略的に示される）が発生し、それによって室６内に導入される分子８から誘導される活性種を発生し、表面調製を可能にする。電圧は好ましくはピーク間で１ｋＶ〜２００ｋＶであり、より好ましくはピーク間で５ｋＶ〜１００ｋＶであり、さらにより好ましくはピーク間で１０ｋＶ〜４０ｋＶである。周波数は好ましくは１０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚであり、より好ましくは２０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ、さらにより好ましくは５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである。

二つの電極間に電気アークを直接形成する危険を低下するために、誘電バリヤー１４を二つの電極１，１０の位置間の室に配置してもよい。室６は開放タイプであるので、方法によって発生される反応生成物を除去する強力な抽出手段を使用することも必要である。連続ガラス製造のアニール炉において上述したことは必要な変更を加えて特に連続鋼製造に適用されることは言うまでもない。ガラス製造及び鋼製造の場合において、電極１はまた、支持体の支持／輸送手段として作用することが有利でありうる。さらに、冶金学のように、特に支持体が導電性である特定の場合には、前記支持体はそれ自体、一つの電極として作用してもよい。

このタイプの方法において一般に起こる問題は、実験段階から工業生産まで拡大することを望むときにいつでも、プラズマを発生するために消費されるエネルギーに対して得られる低い効率である。結果として、この効率は、方法をエネルギー的に有利にするだけでなく、方法が効率的な十分な活性エネルギーを発生させるように改良されなければならない。それゆえ、エネルギーに関係する全ての因子の徹底的な研究が企てられ、それによって問題の設備を図２及び３に示すような二つの等価な回路図に極めて概略的に限定することができる。

図２は、点弧前の設備のための極めて簡略化した等価な回路図であり、高い電圧が電極１，１０間に適用される。室６において放電を設置することは、並列及び直列で容量、即ちＣｐ（寄生抵抗Ｒｐと並列に寄生容量）、Ｃｄ（誘電体及び／又は支持体の容量）、及びＣｇ（ガスの容量）を加えることに本質的に相当する。

図３は、プラズマが発生されるときの同じ回路図を示す。このときに、Ｃｇは抵抗Ｒｇによって分路を作られ、それは二つのプラズマの抵抗を表す。

放電がない場合（即ち、電極間で適用される電圧が点弧電圧以下である限り）、Ｒｇの値は極めて高く、電源によって送出される全電流は実際には純粋に容量性であり、反応部は上部電極及び／又は下部電極の絶縁体の誘電損失に及び支持体に本質的に依存する。放電時、プラズマを通して流れる「有用な」電流Ｉｇは常に、その容量性成分と比較して低いままである。それゆえ、電圧源の使用は限定され、送出される電力は極めて高い無効電流を生成する際に消失され、一方、放電に「ワット化された」（同相）電力を送出する有効成分（Ｐｗ＝ＲｇＩｇ^２）だけが有用である。

ワット化された電力の不足を補償するために、設備と並列に「エネルギーリザーバ」として作用する誘導コイルＬを配置することが考えられ、容量性負荷によって吸収されるエネルギーと反対の位相で電流を発生することができる。これは、関与するエネルギーのほとんど完全な回収を可能にする。それゆえ、図４に示された等価な回路図が得られる。

しかしながら、このタイプの補償は例えば電流分布線と並列に誘導コイルを配置することによって得られた補償と同様ではないことが指摘されるべきである。これは、ここで関係するものが配電網の場合のように固定された容量性成分ではなく、周波数（ここではキロヘルツ周波数）、支持体の厚さ、及び室内に導入される反応体（それはガス及びプラズマなどの電気及び誘電特性の変動を誘発する）に従って著しく変動可能な負荷であるためである。結果として、高電圧で高電力設備で発生した負荷条件に耐えることがもちろんできるだけでなく、各タイプの表面調製時に課された条件に従って相対的に細かく調整される可能性を持つことができる、極めて特別なタイプの誘導コイルを使用することが必要である。これは、生じた負荷が特に様々な方法パラメータ、例えば発生した活性種の性質、ガラスの厚さ、支持体と電極の各々との間の間隙などによって変化するためである。この間隙は好ましくは０．５ｍｍ〜１００ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍ、さらにより好ましくは３ｍｍ〜６ｍｍである。

確固とした具体的な方法で本発明の方法を使用する可能性を示す様々な試行は、この方法の有利な予期せぬ結果を輝かせるようにもたらした。

図５は、別の現象がＤＢＤプラズマ表面調製設備の凡庸な効率に対して部分的に関係することを示す。ＨＦ高電圧が各半周期で適用されるとき、適用される電圧が点弧電圧Ｖ_１より大きい期間ｔ_１にわたってのみ放電が維持されることができる。この時間間隔は上記のパラメータに密接に関係する。もちろん、この現象は各半周期で繰り返される。それゆえ、方法の効率は半周期の長さに対するｔ_１の比率によって制限される。

フーリエの法則によれば、もし電力源が非線形双極子を供給するなら、生じた電流は線形とはならず、複雑な形となり、それは幾つかの曲線の重ね合わせ、即ち「基本」周波数及び高調波の合計を有するものに分解されうる。

本ケースでは、回路に誘導コイルを挿入することにより、図６に示すように、プラズマを通る電流の流れに相当する曲線のゆがみを生じることが見い出された。この曲線はフーリエ級数の原理を使用して基本周波数と高調波の級数に分解されることができ、その最も有意なものはそれらの振幅のために第三及び第五の奇数高調波である。図６でわかるように、電流に相当する曲線は、図５に示された曲線で観察される時間間隔ｔ_１よりずっと長い時間間隔ｔ_２にわたって一種の「平坦（ｐｌａｔｅａｕ）」を有する。この時間間隔の長さは、回路の特性、特にインダクタＬのインダクタンス及び周波数を変化することによって最適化されることができる。結果として、本発明の設備では、好適な特性の調整可能な誘導コイルを挿入することによって、全ての他のものを等しいとした場合に、有効電力の増加だけでなく、長い放電時間、結果としてずっと良好なエネルギー効率を得ることができる。

図７は、図４に描かれたものより完全な等価な回路図を示し、設備自体の従来技術と比較した場合の特徴をさらに良好に示す。この回路図を参照すると、安定しかつ最適に補償された電圧／電流曲線（ｃｏｓφ）を持つことを可能にする全ての調整（フィルタリング、補償など）が供給変圧器６０２の一次側６０１で本質的に実施されることがわかる。結果として、この変圧器６０２の二次回路６０４の図６に示された位相シフトを達成するために必要な唯一の調整手段は、プラズマ発生器と並列に配置されかつ極めて高い電圧で作用するように特別に設計された可変誘導コイル６０６である。

それゆえ、電力供給は次の方法で制御される：インバータ６０８（それはＤＣ供給電流をＡＣ電流に変換する）、並列発振回路、及び操作周波数を調整しかつ正確な有効電力を与えるための可変誘導コイルＬＶ１からなる非周期的発電機が使用される。極めて高い電力変圧器の一次回路には、電力制御装置６１０及びその関連安全回路（Ｐ／Ｓ）６１２が配置されている。

図７に示された回路図のおかげで、その後、ＬＶ２，Ｃｒ及びＣｐによって形成された負荷が安定なプラズマを半周期についてかなりの長い時間維持することができる三次及び五次高調波を促進するように非線形のままであるような方法で誘導コイルＬＶ２のインダクタンスを調整することは極めて簡単である（図５及び６参照）。

それゆえ、変圧器の一次側６０１及び二次側６０４でそれぞれ実施される操作は明らかな矛盾で作用する。その目的は、まず（一次側で）設備のｃｏｓφを増加すること（それによってその見掛けの効率を増加すること）であり、さらに、二次側で、この最適値が高調波を発生するように低下され、それは逆説的にプラズマ蒸着の効率を増加する。

もし二次回路内に挿入される極めて高い電力誘導コイルが極めて高い電圧まで上げられることが加えられるなら、かくして設計された設備は当業者には逆説的な一連の特徴を含む。

有効電力は好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２５％、さらにより好ましくは少なくとも５０％増加される。放電時間は好ましくは少なくとも１５％、より好ましくは少なくとも３０％、さらにより好ましくは少なくとも６０％増加される。誘導コイルの「最適な」インダクタンスを決定するために、（変圧器を含む）電力供給回路の固有インダクタンスを考慮することが必要であり、前記固有インダクタンスは必ずしも無視できないことが注意されるべきである。電力供給回路がそれ自身の共振周波数を持つので、Ｌのインダクタンスはある条件下では大きく減少されてもよい。

記載した方法の利点のうち、以下のものが述べられうる：
−表面調製効率の向上のため、使用される分子の量を減らすことができ、それによって追加のコストの節約が行なえる。；
−表面調製速度が高くなり、結果として処理時間が少なくなる。結果として、高いスピードで移動する支持体が連続的に処理されることができる。逆に、処理室の幅は減少され、従って無視できない空間の節約が行なえる。；
−活性化された分子の良好な分解がプラズマ内で起こる反応時に観察され、それゆえ表面調製の効率がより良好になる。結果として、表面は予備処理段階の必要性なしで調製されることができる。

最後に、図８に示されるように、特性の賢明な選択によって支持体の両側に同時に作用することもできる。なぜならば様々なトリック（物理的分離又は抽出装置を好適に配置する）を使用して二つのプラズマ領域（１２，１１２）において支持体の各側上に異なる分子８，１０８を導入する可能性があるからである。さらに、調製される支持体１と誘電体（１４，１１４）で覆われた二つの電極（１０，１１０）の間の距離は所望の調製基準に従って調整されてもよい。かかる設備のための等価な回路図はより複雑であること、そして本発明による設備の調整可能なインダクタ特性の存在によってのみその特性を制御することができることは言うまでもない。加えて、直列でコンデンサとして作用する二つの間隙の存在は先験的に放電電流を減らし、従って本発明の利益を減らす。

例えばガラスのプレカット容積のように不連続な支持体に関する開放した設備に、必要な変更を加えて連続表面調製設備のために上述したことを適用することは言うまでもない。図９は、不連続支持体表面調製のために設計された閉鎖室（１０６）を示す。この場合において、一つ又は二つの閉鎖装置（１３２）は大気圧で作用することを可能にするか、又は大気圧から十分に離れた圧力（一般的には、１０^−１Ｐａ〜１１０ｋＰａ）で作用することを可能にする（図１に示された設備の場合において、周囲圧力から離れて移動するために強力な抽出装置を使用することが必要である）。減圧で操作する方法の場合には、より大きな間隙で又はより大きい厚さの支持体（絶縁表面の場合）で作用することができる。かかる表面調製設備は例えば磁気スパッタリングタイプの低圧で作用する膜蒸着ライン内に組み入れることができ、表面調製は明らかに蒸着段階の前に行なわれる。

支持体の両側でプラズマを発生することと関連した利点は多数ある。実際、両側を処理された支持体に対する技術的適用の数はずっと増加している。

図１０は、図９に示された設備の変形例である。もし支持体が絶縁性であるなら、調製室内で一般に行われる条件下では、前記支持体自体は誘電バリヤーを形成することができ、我々に追加の誘電バリヤーを使用する必要がなくなる可能性を与える。従って、少なくとも一つの追加の誘電バリヤー（１４，１１４）をなしで済ますことができる。

図１１は、本発明の設備のための補償誘導コイル２０の一実施形態の簡略図である。この誘導コイル２０は、マンドレル２４のまわりに巻かれた巻線２２から本質的に作られる。その端子を横切る電圧は６０ｋＶであってもよいので、巻線を支持するマンドレルのために使用される材料の選択は極めて重要である。有利には、Ａｃｃｕｌｏｎが使用された。制御システムによって制御された位置決め装置２８に機械的に接続されかつ入念に絶縁されたプランジャー芯２６はこのマンドレル２４の内側に配置される。この誘導コイルが使用時に直面しなければならない特定の操作条件に照らすと、その実際の構成における一連の新機軸が採用される。従って、巻線２２は一束の銅線３０で作られ（図１２参照）、それは（表皮効果を考慮して）ＨＦ電流のための流れ断面を増加し、かつ加熱を減らすように絶縁されている。従って、５０個の相互に絶縁されたストランドからなる導電体の束を製造することによって全ＨＦ電流を５０の数で割ることができる。巻きピッチは、巻き間のアーク放電の危険ができるだけ低いように固定される。それゆえ、単一層から作られる巻線が好ましいが、それは装置全体が大きいという結果を招く。磁気芯２６の位置、それゆえ誘導コイル２０のインダクタンスは、この操作が操作者に対する危険なしで実施されることができるように遠隔制御によって調整される。

本発明は上で示しかつ記載された例示的実施形態に制限されないことは当業者に明らかである。本発明は、新規な特徴の各々及びそれらの組み合わせを含む。参照符号の存在は限定と見なすことはできない。用語「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」又は用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、述べられたもの以外の他の要素の存在をいかなる点でも除外できない。要素を導入するための不定冠詞（「ａ」又は「ａｎ」）の使用は複数のこれらの要素の存在を除外しない。本発明は特定の実施形態に関して記載され、それは純粋に例示であり、限定であると見なしてはならない。

Claims (21)

1. 無機支持体の表面調製のための方法であって、それが以下の操作を含むことを特徴とする方法：
   −支持体を反応室（６，１０６）内に導入するか、又は支持体を反応室（１０６，２０６）内で走行させる、但し、反応室では少なくとも二つの電極（１，１０，１１０）が配置され、少なくとも一つの誘電バリヤー（１４，１１４）がこれらの少なくとも二つの電極（１，１０，１１０）の間に配置される；
   −高周波電圧を発生する、但し、前記電圧は、それが少なくとも二つの電極（１，１０，１１０）間にフィラメント状プラズマ（１２，１１２）を発生するようなものである；
   −電圧を発生する設備の固有インダクタと並列に配置された調整可能なインダクタ（Ｌ）を使用して、発生される電流と電圧の間の位相シフトを減少する；
   −少なくとも一つのタイプの分子（８，１０８）を反応室（６，１０６）内に導入し、プラズマと接触すると、それらの分子が支持体の表面と反応することができる活性種を発生するようにする；
   −発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数、及び／又は調整可能なインダクタ（Ｌ）のインダクタンスを、方法の開始時または方法の間に、最適な反応特性を得るように適合する；
   −支持体（２）を、前記支持体の少なくとも一方の側上に所望の表面調製を得るのに十分な時間の間、室内に保持する；及び
   −発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数、及び／又はインダクタ（Ｌ）のインダクタンスを、電圧が放電を持続するための電圧より高い時間を延ばす高調波の生成を促進するように適合する。
2. 三次及び五次の高調波が本質的に促進されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも一つの電極（１，１０，１１０）の位置及び／又は構成が最適な反応特性を得るように変化される操作をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 室（６，１０６）内の雰囲気が予め決められた圧力にもたらされる操作をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 室（１０６）が開放されており、支持体のための入口領域及び出口領域を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 室（２）がその端の両方で閉じられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
7. 支持体（２）が絶縁性であり、それ自体が誘電バリヤーを形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 支持体（２）が導電性であり、それ自体が電極を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
9. 支持体（２）の表面調製のための設備であって、室（６，１０６）；室内の支持体のための輸送手段及び支持手段；支持体（２）の各側上に配置される少なくとも二つの電極（１，１０，１１０）に接続された高電圧高周波電力源；少なくとも二つの電極（１，１０，１１０）の間に配置された少なくとも一つの誘電バリヤー（１４，１１４）；フィラメント状プラズマと接触すると、支持体の表面と反応することができる活性種を発生するために好適な分子（８，１０８）を室（６，１０６）内に導入するための電力供給調整／制御手段；及び残留物質を抽出するための手段を含むものにおいて、調整可能なインダクタ（Ｌ）が電力供給回路のインダクタンスと並列に配置されており、この調整可能なインダクタ（Ｌ）の特性が、電極（１，１０，１１０）間に発生される電圧と高電圧源によって送出される全電流の間の位相シフトを可能にするようなものであることを特徴とする設備。
10. 電力源を調整するための手段及びインダクタンス（Ｌ）を制御するための手段が、電極（１，１０，１１０）間の電圧が放電を持続するための電圧より高い値で維持される時間を延ばす高調波の発生を可能にするように結合されていることを特徴とする請求項９に記載の設備。
11. 室（６）がその端の両方で開放されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の設備。
12. 室（１０６）がその端の両方で閉じられていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の設備。
13. 室（６）が連続的及び／又は不連続的な支持体製造ライン内に含まれることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の設備。
14. 室（１０６）が不連続的な製造ライン内に含まれることを特徴とする請求項９，１０及び１２のいずれかに記載の設備。
15. 支持手段及び／又は輸送手段が電極（１）の一つを構成することを特徴とする請求項９〜１４のいずれかに記載の設備。
16. 低圧で作用する蒸着ライン内に含まれることを特徴とする請求項９，１０及び１２のいずれかに記載の設備。
17. プラズマが、表面が支持体の各側上で同時に調製されるような方法で支持体の各側上にある二つの別個の領域で発生されることを特徴とする請求項９〜１４，１６のいずれかに記載の設備。
18. 請求項９〜１７のいずれかに記載の設備において、設備の電力が少なくとも１００ｋＷを有することを特徴とする設備。
19. 請求項１８に記載の設備において、設備の電力が少なくとも２００ｋＷを有することを特徴とする設備。
20. 請求項１９に記載の設備において、設備の電力が少なくとも５００ｋＷを有することを特徴とする設備。
21. 請求項９〜２０のいずれかに記載の設備において、インダクタが以下のものを含むことを特徴とする設備：
    −マンドレル（２４）のまわりに巻かれる、互いに絶縁された導電性要素（３０）の束からなるコイル（２２）；
    −このマンドレル（２４）内に配置されかつこのマンドレル（２４）から絶縁された磁気プランジャー芯（２６）；
    −プランジャー芯（２６）に接続された位置決め装置（２８）；
    −プランジャー芯（２６）を位置決め装置に接続する絶縁接続手段；及び
    −マンドレル（２４）に対して磁気プランジャー芯（２６）の位置を調整するように位置決め装置に作用することができる制御システム。

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