JP2893259B1 - 連続式表面処理・加工・乾燥システム - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 表面処理、加工、加熱乾燥の一連の処理を連
続的かつ同時並行可能にして生産性の向上が図れると共
に、用途範囲を拡充でき、その上、全体の低コスト化、
省エネルギー化、省スペース化を図れるようにする。 【解決手段】 被処理物Ｓを水平面に沿って連続搬送す
る搬送装置１の搬送経路に沿いその搬送上手側から下手
側にかけて、被処理物Ｓの疎水性表面の親水性への改質
等の表面処理を行なうプラズマ発生装置２と、表面処理
後の被処理物Ｓの表面に印刷、塗装、接着剤塗布、染色
等の所定の加工を施す表面加工装置３と、表面加工後の
被処理物Ｓの表面を加熱乾燥する高周波誘電加熱乾燥装
置４とを順番に配設してなり、プラズマ発生装置２の電
極２０及び高周波誘電加熱乾燥装置４の電極４０には、
単一の高周波電源５で発生された電力を高周波電力デバ
イダー６で所定割合に分割した電力を整合器７，８を通
して供給するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は連続式表面処理・加
工・乾燥システムに関し、詳しくは、例えばポリエチレ
ンやポリプロピレン、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレ
ン）などの撥水性を有するプラスチックや紙など被処理
物の表面を親水性に改質したり、濡れ性を付与したり、
ガラス、セラミックス、金属、半導体などの被処理物の
疎水性表面を親水化したり、表面に付着した有機物を洗
浄したりするなどの表面処理を行なった上で、その表面
に水性インクによる印刷や塗料の塗装、接着剤の塗布な
どの表面加工を施し、その加工が施された後の被処理物
を加熱し乾燥させる場合に好適に使用可能となしうるよ
うにする連続式表面処理・加工・乾燥システムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような一連の表面処理を行なうに
あたって、従来一般には、図７の概念図で示すように、
予め別途準備されているコーティング装置などの表面処
理装置を用いて改質等の表面処理（Ａ）を行ない、次
に、表面加工装置を用いて被処理物の表面に印刷、塗
装、接着剤塗布を含む所定の加工（Ｂ）を施した後、上
記両装置とは別個に準備された高周波誘電加熱装置もし
くはボイラーや電熱ヒータ等による熱風あるいは赤外線
を用いて乾燥処理（Ｃ）する手段が採用されていた。ま
た、未処理の被処理物を対象とする場合の表面処理装置
として、グロー放電プラズマの発生に伴い生成される化
学的に活性な励起種を含むガス流を被処理物の表面に向
けて噴出させるように構成されているプラズマ発生装置
を用いて改質等の表面処理を行なうことも知られてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
一般の表面処理・加工・加熱乾燥の手段による場合、被
処理物の種類や表面加工の内容等に応じて各処理装置を
選択し組合わせて使用しているのが実状であって、各処
理（Ａ）〜（Ｃ）が個別的で連続性を持たないために、
全体の処理スピードが遅くて生産性に欠けるだけでな
く、組合わせ使用した装置により用途範囲も自ずと限定
され、適用性に欠けるという問題があった。また、表面
処理にプラズマ発生装置を用いる場合では、それ専用の
高周波電源を必要とするために、装置全体が高価になる
という問題があった。

【０００４】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、表面処理、加工、加熱乾燥の一連の処理を連
続的かつ同時並行可能にして生産性の向上を達成できる
と共に、用途範囲を拡充でき、その上、全体の低コスト
化、省エネルギー化、省スペース化を図ることができる
連続式表面処理・加工・乾燥システムを提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る連続式表面処理・加工・乾燥システム
は、高圧電極と接地電極との間に形成される放電部に少
なくともヘリウムまたは水素を含む不活性ガスと酸素ま
たは含フッ素化合物（フルオロカーボン系）ガスを含む
反応性気体との混合反応ガスを大気圧もしくは大気圧近
傍圧力下で導入し通過させるとともに上記両電極に高周
波電力を供給することにより、上記放電部にグロー放電
プラズマを発生させて該プラズマにより生成される化学
的に活性な励起種を含むガス流を被処理物の表面に向け
て噴出させて該被処理物の表面処理を行なうプラズマ発
生装置と、このプラズマ発生装置により表面処理された
後の被処理物の表面に印刷、塗装、接着剤塗布を含む所
定の加工を施す表面加工装置と、被処理物の搬送方向に
所定の間隔を隔てて複数本の電極が並列配置され、それ
ら電極群のうち被処理物の搬送方向で相隣接する複数組
の電極対間への高周波電力の供給に伴う高周波電圧によ
り被処理物に発生される誘電体損失による発熱を上記表
面加工装置によって所定の加工が施された後の被処理物
の表面に付与させて当被処理物の表面を乾燥する高周波
誘電加熱乾燥装置とが、被処理物を連続搬送する搬送装
置の搬送経路に沿いその搬送上手側から下手側にかけて
順に配設され、上記プラズマ発生装置及び高周波誘電加
熱乾燥装置の各電極に単一の高周波電源で発生された高
周波電力を所定の割合に分割して供給する高周波電力デ
バイダーが設けられていることを特徴とするものであ
る。

【０００６】上記構成の本発明によれば、被処理物を搬
送装置を介して一定の搬送経路に沿って連続搬送させる
だけで、まず、プラズマ発生装置における放電部で発生
されるグロー放電プラズマにより生成された化学的に活
性な励起種を含むガス流の噴出によって被処理物表面が
親水性に改質される等の表面処理が行なわれるととも
に、表面加工装置によって改質等の表面処理された後の
被処理物の表面に印刷、塗装、接着剤塗布を含む所定の
加工が施され、続いて、高周波誘電加熱乾燥装置により
所定の加工が施された後の被処理物の表面が誘電加熱乾
燥されるといったように、一連の処理を連続的に、か
つ、同時並行することが可能であり、これによって、被
処理物を各処理装置間に亘って移行させる手間および時
間が不要で、全体の処理スピードを高めて生産性の向上
が図れ、それゆえにまた、連続化、高速化が望まれる分
野にも適用可能で、用途の拡大も図れる。

【０００７】また、印刷等の加工前後の表面処理に使用
するプラズマ発生装置及び高周波誘電加熱乾燥装置の各
電極に対して、単一の高周波電源で発生された高周波電
力を高周波電力デバイダーで所定の割合に分割させて供
給するようにしているので、両装置に個別に高周波電源
を装備させる場合に比べて、システム全体としての低コ
スト化並びに設置所要スペースの削減が図れるだけでな
く、両処理の同時並行によって消費エネルギーの節減も
図ることが可能である。

【０００８】上記構成の連続式表面処理・加工・乾燥シ
ステムにおいて、請求項２に記載のように、上記高周波
電力デバイダーで分割された電力をそれぞれ整合器を通
して上記プラズマ発生装置及び高周波誘電加熱乾燥装置
の各電極に供給するように構成することによって、両装
置それぞれにおいて負荷インピーダンスと供給インピー
ダンスとを整合させて所定の表面処理及び加熱乾燥機能
を適正かつ安定よく行わせることが可能である。

【０００９】また、上記構成の連続式表面処理・加工・
乾燥システムにおいて、請求項３に記載のように、上記
高周波電力デバイダーにおける高周波誘電加熱乾燥装置
の電極への出力側に位相補償用抵抗を設けることによっ
て、高周波誘電加熱装置側の負荷変動に伴う戻り電力を
吸収させることが可能となり、負荷変動によるプラズマ
発生装置側への影響をなくして大気圧もしくは大気圧近
傍圧力下でのグロー放電プラズマの発生を安定よく確保
することができる。

【００１０】さらに、上記構成の連続式表面処理・加工
・乾燥システムにおいて、請求項４に記載のように、上
記高周波電力デバイダーに位相差検出器を設け、これに
より検出された位相差をフィードバックして高周波電源
の出力及び搬送装置の駆動速度を自動制御するように構
成することによって、上記プラズマ発生装置及び高周波
誘電加熱乾燥装置の負荷インピーダンス及びリアクタン
スの変動を高周波電源で発生される高周波電力の周波数
と出力インピーダンスに整合させて出力を負荷に応じて
適切に自動調整することが可能であるとともに、搬送装
置による被処理物の搬送速度を調整後の出力に適応させ
ることが可能で、上述した連続処理を常に適正かつ安定
的に行なうことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る連続式表面
処理・加工・乾燥システムの概念図、図２はシステム構
成の模式図、図３は同システムの要部の回路構成を示す
ブロック図である。

【００１２】この連続式表面処理・加工・乾燥システム
は、被処理物Ｓを水平面に沿って連続的に載置搬送する
ベルトコンベア等の搬送装置１の搬送経路に沿わせてそ
の搬送上手側から下手側にかけて、被処理物Ｓの疎水性
表面を親水性に改質したり、表面に濡れ性を付与したり
する表面処理（Ａ）を行なうためのプラズマ発生装置２
と、表面処理後の被処理物Ｓの表面に印刷、塗装、接着
剤塗布、染色等の所定の加工（Ｂ）を施す表面加工装置
３と、表面加工後の被処理物Ｓの表面を加熱乾燥する高
周波誘電加熱乾燥装置４とを順番に配設してなる。

【００１３】上記プラズマ発生装置２は、例えば図４〜
図６に示すように、中実帯板状に形成された高圧電極２
０と、この高圧電極２０の厚み方向の両側にそれぞれ帯
状の絶縁体２１を介して電気的に隔離してアース接地さ
れた一対の帯板状接地電極２２と、これら高圧電極２
０、接地電極２２及び絶縁体２１のうち幅方向一端部側
で高圧電極２０と接地電極２２との間に形成される放電
部２３を除く全体を包囲するように角Ｕ字形状に形成さ
れたアルミニウム製等のカバーケーシング２４とからな
り、上記高圧電極２０の中実内部に形成した反応ガス供
給通路２５にヘリウムガスまたは水素を含む不活性ガス
と酸素または含フッ素化合物（フルオロカーボン系）ガ
スを含む反応性気体との混合ガスを大気圧下で供給し、
これを放電部２３に導入するとともに上記高圧電極２０
に高周波電力（１０ＫＨｚ〜５００ＭＨｚ）を供給する
ことによって、上記放電部２３に大気圧下でグロー放電
プラズマを発生させ、該プラズマにより生成されるイオ
ン、ラジカルなどの化学的に活性な励起種を含む反応性
ガス流を被処理物Ｓの表面に向け略直線状に噴出させる
ように構成されている。

【００１４】また、上記高周波誘電加熱乾燥装置４は、
図２に示すように、被処理物Ｓの搬送方向に所定の間隔
を隔てて複数本のロール状電極４０が互いに平行姿勢で
並列配置され、これらロール状電極４０群のうち搬送方
向に一つ置きに位置する電極４０ａをプラスとし、他の
電極４０ｂをマイナスとして搬送方向で相隣接する複数
組のプラス及びマイナス電極４０ａ，４０ｂ間にそれぞ
れ高周波電力を供給することによって、誘電体損失によ
り被処理物Ｓに熱が発生され、この熱が被処理物Ｓの表
面に付与されて該表面を加熱乾燥するように構成されて
いる。

【００１５】上記構成のシステムにおいて、上記プラズ
マ発生装置２の高圧電極２０及び高周波誘電加熱乾燥装
置４のロール状電極４０には、数１０ＭＨｚの単一高周
波電源５で発生された高周波電力を高周波電力デバイダ
ー６により所定の割合に分割した上、それら分割電力を
それぞれ整合器７，８を通して供給するように構成され
ている。上記高周波電力デバイダー６は、高周波電力を
５０％・５０％〜５％・９５％の範囲の分配割合に調整
可能であり、また、この高周波電力デバイダー６におけ
る高周波誘電加熱乾燥装置４の電極４０への出力側には
図３に示すように、位相補償用抵抗９が設けられている
とともに、両整合器７，８の前段には位相差検出器１０
が設けられ、この位相差検出器１０により検出された位
相差を高周波電源５の発振回路１１及び上記搬送装置１
の駆動制御回路（サーボモータ制御回路）１２にフィー
ドバックして高周波電源５の出力及び搬送装置１の駆動
速度が自動制御されるように構成されている。

【００１６】なお、上記プラズマ発生装置２としては、
図４〜図６で例示したように、化学的に活性な励起種を
含む反応性ガス流を被処理物Ｓの表面に向けて略直線状
に噴出可能な形態のものが最も好ましいが、これに限定
されるものでなく、例えばトーチ形のプラズマ発生装置
の複数個を搬送経路を横断するように列状に配置しても
よい。

【００１７】上記のように構成された連続式表面処理・
加工・乾燥システムにおいては、被処理物Ｓを搬送装置
１を介して一定の搬送経路に沿って連続搬送させること
によって、まず、プラズマ発生装置２における放電部２
３で発生されるグロー放電プラズマにより生成された化
学的に活性な励起種を含むガス流が被処理物Ｓの表面に
向けて噴出されて親水性改質等の表面処理（Ａ）が行な
われ、続いて、表面加工装置３によって改質等の表面処
理された後の被処理物Ｓの表面に印刷、塗装、接着剤塗
布を含む所定の加工（Ｂ）が施された後、続けて、高周
波誘電加熱乾燥装置４により被処理物Ｓの表面が誘電加
熱乾燥（Ｃ）されるといったように、一連の処理が連続
的に、かつ、同時並行されることになり、これによっ
て、全体の処理スピードが高速化されて生産性の向上が
図れる。

【００１８】加えて、印刷等の加工（Ｃ）の前後の表面
処理に使用されるプラズマ発生装置２及び高周波誘電加
熱乾燥装置４の各電極２０及び４０には、単一の高周波
電源５で発生された高周波電力を高周波電力デバイダー
６で所定の割合に分割した上、それら分割電力がそれぞ
れ整合器７，８を通して供給されるので、両装置２，４
に個別に高周波電源を装備させる場合に比べて、システ
ム全体の設備コストの低減化が図れるとともに、設置所
要スペースの削減および両処理の同時並行による消費エ
ネルギーの節減も図れ、さらに、両装置２，４それぞれ
において負荷インピーダンスと供給インピーダンスとの
整合によって所定の表面処理及び加熱乾燥機能を適正か
つ安定よく行わせることが可能である。

【００１９】また、上記実施の形態によるシステムで
は、高周波電力デバイダー６における高周波誘電加熱乾
燥装置４の電極４０への出力側に設けられている位相補
償用抵抗９により高周波誘電加熱装置４側の負荷変動に
伴う戻り電力を吸収させることが可能で、負荷変動によ
るプラズマ発生装置２側への影響をなくして大気圧もし
くは大気圧近傍圧力下でのグロー放電プラズマの発生を
安定よく保つことができる。

【００２０】さらに、両整合器７，８の前段に位相差検
出器１０を設け、この位相差検出器１０により検出され
た位相差を高周波電源５の発振回路１１及び上記搬送装
置１の駆動制御回路（サーボモータ制御回路）１２にフ
ィードバックして高周波電源５の出力及び搬送装置１の
駆動速度を自動制御することによって、上記プラズマ発
生装置２及び高周波誘電加熱乾燥装置４の負荷インピー
ダンスの変動を高周波電源５からみて適正負荷となるよ
うに整合させて出力を負荷に応じて適切に自動調整する
ことが可能であるとともに、搬送装置１による被処理物
Ｓの搬送速度を調整後の出力に適応させることが可能
で、上述した連続処理を常に適正かつ安定的に行なわせ
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被処理
物を搬送装置を介して一定の搬送経路に沿って連続搬送
させるだけで、プラズマを利用して被処理物表面を親水
性に改質する等の表面処理と、被処理物表面への印刷、
塗装、接着剤塗布を含む所定の加工と、高周波誘電加熱
による被処理物表面の乾燥といった一連の処理を連続的
に、かつ、同時並行することが可能であり、したがっ
て、従来のように被処理物を各処理装置間に亘って移行
させる手間および時間が全く不要で、全体の処理スピー
ドを高めて生産性の著しい向上を図ることができ、それ
ゆえに、連続化、高速化が望まれる分野にも適用可能
で、用途の拡大も図ることができる。

【００２２】その上、所定の加工の前後の表面処理に使
用するプラズマ発生装置及び高周波誘電加熱乾燥装置の
各電極に対する高周波電源を一台で兼用し、この一台の
高周波電源で発生された高周波電力を高周波電力デバイ
ダーで所定の割合に分割させて各電極に分配するように
しているので、両装置に個別に高周波電源を装備させる
場合に比べて、システム全体としての低コスト化並びに
設置所要スペースの削減が図れるだけでなく、両処理の
同時並行によって消費エネルギーの節減も図ることがで
きるという効果を奏する。

【００２３】また、請求項２に記載のような構成を採用
することにより上記効果に加えて、両装置それぞれにお
いて負荷インピーダンスと供給インピーダンスとを整合
させて所定の表面処理及び加熱乾燥機能を適正かつ安定
よく行わせることができ、さらに、請求項３に記載のよ
うな位相補償用抵抗を設けることによって、高周波誘電
加熱装置側の負荷変動に伴う戻り電力を吸収させて、負
荷変動によるプラズマ発生装置側への影響をなくして大
気圧もしくは大気圧近傍圧力下でのグロー放電プラズマ
の発生を安定よく確保することができる。

【００２４】さらにまた、上記構成の連続式表面処理・
加工・乾燥システムにおいて、請求項４に記載のような
フィードバック制御系を設けることによって、プラズマ
発生装置及び高周波誘電加熱乾燥装置の負荷インピーダ
ンスの変動を高周波電源からみて適正な値となるように
整合させて出力を負荷に応じて適切に自動調整すること
ができるとともに、搬送装置による被処理物の搬送速度
を調整後の出力に自動制御して上述した連続処理を常に
適正かつ安定的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続式表面処理・加工・乾燥シス
テムの概念図である。

【図２】同上システム構成の模式図である。

【図３】同上システムの要部の回路構成を示すブロック
図である。

【図４】同上システムにおけるプラズマ発生装置の側面
図である。

【図５】同上プラズマ発生装置の底面図である。

【図６】同上プラズマ発生装置の縦断正面図である。

【図７】従来の処理手段を説明する概念図である。

【符号の説明】

１ 搬送装置 ２ プラズマ発生装置 ３ 表面加工装置 ４ 高周波誘電加熱乾燥装置 ５ 高周波電源 ６ 高周波電力デバイダー ７，８ 整合器 ９ 位相補償用抵抗 １０ 位相差検出器 ２０ 高圧電極 ２２ 接地電極 ２３ 放電部 ４０ ロール状電極 Ｓ 被処理物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−83469（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−114533（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05C 7/00 - 21/00 B41F 23/04 F26B 3/34 - 3/353

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧電極と接地電極との間に形成される
   放電部に少なくともヘリウムまたは水素を含む不活性ガ
   スと酸素または含フッ素化合物（フルオロカーボン系）
   ガスを含む反応性気体との混合反応ガスを大気圧もしく
   は大気圧近傍圧力下で導入し通過させるとともに上記両
   電極に高周波電力を供給することにより、上記放電部に
   グロー放電プラズマを発生させて該プラズマにより生成
   される化学的に活性な励起種を含むガス流を被処理物の
   表面に向けて噴出させて該被処理物の表面処理を行なう
   プラズマ発生装置と、 このプラズマ発生装置により表面処理された後の被処理
   物の表面に印刷、塗装、接着剤塗布を含む所定の加工を
   施す表面加工装置と、 被処理物の搬送方向に所定の間隔を隔てて複数本の電極
   が並列配置され、それら電極群のうち被処理物の搬送方
   向で相隣接する複数組の電極対間への高周波電力の供給
   に伴う高周波電圧により被処理物に発生される誘電損失
   熱を上記表面加工装置によって所定の加工が施された後
   の被処理物の表面に付与させて当被処理物の表面を乾燥
   する高周波誘電加熱乾燥装置とが、被処理物を連続搬送
   する搬送装置の搬送経路に沿いその搬送上手側から下手
   側にかけて順に配設され、 上記プラズマ発生装置及び高周波誘電加熱乾燥装置の各
   電極に単一の高周波電源で発生された高周波電力を所定
   の割合に分割して供給する高周波電力デバイダーが設け
   られていることを特徴とする連続式表面処理・加工・乾
   燥システム。
2. 【請求項２】 上記高周波電力デバイダーで分割された
   電力はそれぞれ整合器を通して上記プラズマ発生装置及
   び高周波誘電加熱乾燥装置の各電極に供給されるように
   構成されている請求項１に記載の連続式表面処理・加工
   ・乾燥システム。
3. 【請求項３】 上記高周波電力デバイダーにおける高周
   波誘電加熱乾燥装置の電極への出力側には、位相補償用
   抵抗が設けられている請求項１または２に記載の連続式
   表面処理・加工・乾燥システム。
4. 【請求項４】 上記高周波電力デバイダーには位相差検
   出器が設けられており、検出された位相差をフィードバ
   ックして高周波電源の出力及び搬送装置の駆動速度を自
   動制御するように構成されている請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の連続式表面処理・加工・乾燥システム。