JP3087244B2 - イオン照射による表面改質方法及び改質装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックフィ
ルムやプラスチック板や液晶基板や紙等の処理対象物体
の表面をイオン照射により改質する方法と装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラスチックフィルム等の表面を
改質してぬれ性等を向上させる方法として、コロナ放電
処理方法が一般的である（例えば、特公平１−１１０５
５号公報参照）。この方法は、アースされた処理ロール
にコロナ放電電極を対向させ、プラスチックフィルム等
を処理ロールに接触させて案内しながら、コロナ放電電
極に高周波の高電圧を印加して処理ロールとの間にコロ
ナ放電を起こし、そのコロナ放電によりプラスチックフ
ィルム等の表面を改質する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コロナ放電処
理方法によると次のような問題点があった。 高電圧放電は局部的に起こり易いため、放電ムラが
多く、均一に処理できない。 高価な高周波高電圧電源を必要とし、また電力消費
も大きい。 火花や熱の発生によりプラスチックフィルム等を損
傷させる。 高濃度のオゾンが発生するため、その処理のための
設備と費用を余計に必要とする。 放電ノイズによる周囲環境への悪影響がある。 高電圧放電のため人体への安全性の問題がある。 弱い処理を行おうとしても、なかなかできない。 コロナ放電処理後のプラスチックフィルム等に、帯
電電荷が複雑な帯電模様となって残り、これがその後の
コーティング処理（ぬれ性向上後のプラスチックフィル
ム等の表面をコーティングする）に悪影響を及ぼし、大
きなコーティングムラとなって現れる。

【０００４】本発明の目的は、コロナ放電処理方法によ
るこのような問題点を悉く解消できるようにすること、
すなわち、均一で高密度に表面改質できる、高周波高電
圧電源でなくとも一般の高電圧電源で電力消費少なく処
理できる、火花や熱の発生がなくプラスチックフィルム
等の処理対象物体を損傷させない、オゾンの発生及び放
電ノイズの発生がほとんど無い、弱処理を容易に行え
る、処理程度の加減も容易である、高密度の表面改質と
共に高密度の除電も同時に行える、等の優れた効果を発
揮する新規な表面改質方法及び表面改質装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による表面改質方
法及び表面改質装置では、図１にその基本構成を示すよ
うに、平面又は曲面を有するイオン吸引面電極２と正負
のイオンを発生する正負イオン生成器３との間に処理対
象物体１を配置し、イオン吸引面電極２に、正負が逆極
性になる高電圧を交互に印加し、正負イオン生成器３で
発生した正負のイオンをイオン吸引面電極２で吸引して
処理対象物体１に強制的に照射する。

【０００６】正負イオン生成器３とイオン吸引面電極２
に、互いに逆位相の交流高電圧ＨＶ１とＨＶ２（図２参
照）をそれぞれ印加することで、正負イオン生成器３で
交互に生成される正負のイオンを、イオン吸引面電極２
で同等に吸引することができる。この場合の等価回路を
図３に示す。同図において７は正負イオン生成器３のア
ース電極、Ｃは、処理対象物体１とイオン吸引面電極２
との静電容量である。また、正負イオン生成器３とし
て、正イオンを発生する正イオン発生電極３Ａと、負イ
オンを発生する負イオン発生電極３Ｂとを設け、これら
電極に正負の直流高電圧ＤＨＶ１とＤＨＶ２をそれぞれ
印加して正負のイオンを同時に生成しても良い。この場
合の等価回路を図４に示す。

【０００７】処理効率を上げるため、処理対象物体１の
走行方向に並列させた複数の正負イオン生成器３からの
正負のイオンを、処理対象物体１に照射すると良い。こ
の場合、イオン吸引面電極２は、全ての正負イオン生成
器３に対して共通とする。

【０００８】処理の均一性を高めるため、処理対象物体
１の走行方向に並列させた複数の正負イオン生成器３へ
印加する高電圧を、処理対象物体１の進行方向に向かう
順序で徐々に低くすると良い。

【０００９】本発明によれば、後述のように高密度の表
面改質と同時に高密度の除電も同時に行えるが、それで
も処理対象物体１に幾分の残留電荷がある場合には、積
極的に除電して残留電荷を無くすため、正負イオン生成
器３による正負のイオン照射後に、直流除電器４又は５
で生成された正又は負のイオンを、正負イオン生成器３
よりも弱い照射条件で照射し、更に、直流除電器４・５
による正又は負のイオン照射後に、交流除電器６により
正負のイオンを、直流除電器４・５よりも更に弱い照射
条件で照射する方法を併用することができる。

【００１０】イオン吸引面電極は、図１に示すように板
状としても、また図１６に示すように処理対象物体１を
案内するローラで構成しても良い。

【００１１】正負イオン生成器３とイオン吸引面電極２
との間の距離を可変できるように、これらの双方又はい
ずれか一方を、処理対象物体１に向かって進退可能にす
ると良い。

【００１２】処理対象物体の表裏両面を同等に表面改質
できるようにするには、第１の正負イオン生成器と第１
のイオン吸引面電極とによる第１の組み合わせと、第２
の正負イオン生成器と第２のイオン吸引面電極とによる
第２の組み合わせとを、正負イオン生成器とイオン吸引
面電極とが処理対象物体の表裏において互いに逆の配置
関係になるように設ける。

【００１３】表面改質処理した後、除塵してから、後工
程であるコーティング処理へ移行するには、正負イオン
生成器とイオン吸引面電極とによる処理後の処理対象物
体にエアーを噴射するエアー噴射部５０ａと、エアーを
吸引するエアー吸引部５０ｂとを有するエアーシャワー
除塵装置５０を備えると、除塵を綺麗に行える。

【００１４】

【作用】本発明によると、正負イオン生成器が正負のイ
オンを交互に又は同時に発生しているとき、イオン吸引
面電極には正負の高電圧が交互に印加されるので、正負
イオン生成器によって生成された正負のイオンが、イオ
ン吸引面電極によって吸引され、つまり、正負のイオン
が処理対象物体へ向かって照射される電界が形成され、
正負のイオンが処理対象物体表面に強制的に注入される
ような様相となる。

【００１５】このように注入された正負のイオンのエネ
ルギーによって、処理対象物体が例えばプラスチックフ
ィルムの場合、その表面にラジカルや更に別のイオンが
生成し、これらに、電界中の酸素や窒素、水分等が反応
してカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等
の酸性官能基が生成し、その結果、表面のぬれ性が向上
することになる。この場合、イオン吸引面電極は拡がる
面を有しているため、イオン吸引力に場所的なムラが生
じることがないとともに、正負のイオンを同等に吸引で
きるので、高密度に表面改質できる。

【００１６】また、静電気的に見ると、処理対象物体
に、イオン吸引面電極との間の静電容量Ｃにより、又は
静電容量が無いとき（処理対象物体がイオン吸引面電極
に接触しているとき）は直接に、正負の電位が交互に誘
起されるので、正負イオン生成器からの正負のイオンは
処理対象物体面に向かって強制的に吸引される。その結
果、無数の小さい正負の帯電部分がランダムに混在して
複雑な帯電模様を形成し、処理対象物体面で微視的に中
和状態になっていても、処理対象物体に上記のように電
位が誘起されるのに加えて、その正の帯電部分には負の
イオンが、負の帯電部分には正のイオンが確実に反応し
て、正負それぞれの帯電部分が上記のような表面改質と
同時に除電される。この場合も、イオン吸引面電極のイ
オン吸引力に場所的なムラが生じることがないととも
に、正負のイオンを同等に吸引できるので、高密度に除
電できる。

【００１７】正負イオン生成器及びイオン吸引面電極に
印加される電圧は極性が変化し、またこれら電極に対し
て処理対象物体を移動させると、正イオンによる吸引が
強いところと、負イオンによる吸引が強いところとが交
互になる。そこで、複数の正負イオン生成器を処理対象
物体の走行方向に並列させて、これらによる正負のイオ
ンを、場所を変えて処理対象物体に強制的に照射する
と、処理効率を上げることができるばかりでなく、正負
のイオン吸引作用を処理対象物体の走行方向に平均化し
て、このような処理ムラを一層少なくすることができ
る。また、このような巨視的に現れる処理ムラの解消
は、複数の正負イオン生成器によるイオン生成作用を処
理対象物体の進行方向に徐々に弱めることにより、一層
向上させることができる。また、次の補助工程として、
直流除電器による弱い直流除電、更に交流除電器による
弱い交流除電を併用することにより、残留電荷の除電も
確実となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１９】図１に本発明の全体の基本的構成を示す。
同図において、処理対象物体であるプラスチックフィル
ム（以下、フィルムと記す）１が、ローラ８に案内され
て右方へ走行されるものとすると、その走行途中にイオ
ン処理部Ａと除塵部Ｂとが配置されており、プラスチッ
クフィルム１はイオン処理部Ａで表面改質及び除電され
てから除塵部Ｂで除塵される。

【００２０】図５にイオン処理部Ａの一例を示す。イオ
ン処理部Ａでは、複数の正負イオン生成器３に対して共
通のイオン吸引面電極２を対向させることにより、イオ
ン処理ゲート部９が構成されている。そして、フィルム
１は、これら正負イオン生成器３とイオン吸引面電極２
の間で後述のように多段階に処理されながら、イオン処
理ゲート部９を通過するようになっている。

【００２１】複数の正負イオン生成器３は、フィルム１
の走行方向（長さ方向）に間隔をおいて並列に、しかも
フィルム１の片面（上面）より少し離れて設置されてい
る。各正負イオン生成器３は、フィルム１の幅員方向に
延びてその幅員を越える長さになっている。この各正負
イオン生成器３としては、種々の構造のものを使用でき
るが、多数の電極針を用いたものが経済的であり、その
一例を図６（底面図）及び図７に示す。この正負イオン
生成器は、電極針１０の１本１本を、別々に容量結合又
は抵抗結合とするため、セラミック誘電体又はセラミッ
ク抵抗体によるコア１１に別々に植設し、このコア１１
の多数個を長いプリント基板１２の孔に１個ずつ嵌合さ
せた状態で、これらコア１１とプリント基板１２とを樹
脂ケーシング１３内の絶縁モールド１４中に埋設するこ
とにより、多数の電極針１０の一部を、絶縁モールド１
４の表面から樹脂ケーシング１３の長さ方向（フィルム
１の幅員方向）に一定の間隔おいて配列突出させ、その
配列の両側にアース電極板７を平行に対設させたもので
ある。そして、プリント基板１２の導電パターンに高電
圧を印加すると、全電極針１０とアース電極板７との間
で一斉に放電が生じて正負のイオンを生成する。各正負
イオン生成器３の長さはフィルム１の幅員を越える長さ
になっている。

【００２２】図５の例では、このような正負イオン生成
器３を複数本用い、これらをフィルム１の走行方向に一
定の間隔をおいて平行に配置して、交流高電圧電源装置
ＡＣ１から交流高電圧を同時に印加する。正負イオン生
成器３間の間隔はフィルム１の走行スピードに応じて調
整する。これら正負イオン生成器３は、図１に示すよう
に共通のホルダ１５に保持し、エアーシリンダ等の直線
運動アクチュエータ１６によりフィルム１に対して進退
可能（位置調整）とすることができる。

【００２３】このような独立した正負イオン生成器を複
数本用いることに代えて、図８及び図９（底面図）に示
すようなマルチイオン生成器３Ａを用いても良い。この
マルチイオン生成器３Ａは、多数の電極針１０を、板状
の絶縁ホルダ１７に、フィルム１の幅員方向に一定の間
隔をおいて配列突設するとともに、その列をフィルム１
の走行方向に間隔をおいて平行に複数列設け、またアー
ス電極棒７Ａを、電極針１０の各列の両側に平行に位置
するように絶縁ホルダ１７に架設したものである。そし
て、絶縁ホルダ１７から引き出されている高圧ケーブル
１８を介して全電極針１０に交流高電圧を一斉に印加す
るようになっているとともに、全アース電極棒７Ａを、
絶縁ホルダ１７に付設された導電板１９及びアース用ケ
ーブル２０を介してアースできるようになっている。

【００２４】一方、イオン吸引面電極２は、フィルム１
の走行方向及び幅員方向の両方向について、全ての正負
イオン生成器３に共通して対向する平面をもった１枚の
板（導電性金属板など）で構成され、上記交流高電圧電
源装置ＡＣ１から、後記のように正負イオン生成器３と
は逆位相の交流高電圧を印加される。このイオン吸引面
電極２も、碍子２１を介してエアーシリンダ等の直線運
動アクチュエータ２２に支持することにより、フィルム
１に対して進退可能（位置調整）とすることができる。
なお、図８及び図９に示したマルチイオン生成器３Ａを
用いる場合には、イオン吸引面電極２は、電極針１０の
全列に対し共通して対向する平面をもったものとする。

【００２５】交流高電圧電源ＡＣ１は、商用交流電源か
らの１００Ｖ又は２００Ｖの交流電圧を昇圧するトラン
ス２３を有し、その二次側の正負両極のタップのうちの
一方のタップを、上記のように配列されている全ての正
負イオン生成器３に接続し、他方のタップをイオン吸引
面電極２に接続してある。従って、正負イオン生成器３
とイオン吸引面電極２には逆位相の交流高電圧が同時に
印加される。

【００２６】よって、各正負イオン生成器３に正の高電
圧が印加されて正のイオンが生成されているときは、イ
オン吸引面電極２には、負の高電圧が印加されてフィル
ム１面に静電容量Ｃにより負の電位が誘起され、また各
正負イオン生成器３に負の高電圧が印加されているとき
は、イオン吸引面電極２には正の高電圧が印加されてフ
ィルム１面に正の電位が誘起されるので、各正負イオン
生成器３で交互に生成される正負のイオンは、いずれも
静電気的吸引作用によりフィルム１面に向かって強制的
に吸引される。その結果、フィルム１面は高密度に表面
改質されると同時に、高密度に除電される。しかも、こ
のような作用が、フィルム１の走行方向に配列している
複数の正負イオン生成器３により繰り返し行われる。こ
の場合、イオン吸引面電極２は、フィルム１の走行方向
及び幅員方向に拡がる面を有しているため、イオン吸引
力に場所的なムラが生じることがないとともに、正負の
イオンを同等に吸引できるので、改質ムラ及び除電ムラ
は少ない。

【００２７】正負イオン生成器３及びイオン吸引面電極
２に印加される電圧の極性が正負交互になることに加え
て、これらの電極に対してフィルム１が移動するため、
その表面を走行方向に見ると、正イオンによる吸引が強
いところと、負イオンによる吸引が強いところとが交互
になる。そこで、複数の正負イオン生成器３をフィルム
１の走行方向に並列させて、これらによる正負のイオン
を、場所を変えてフィルム１面に強制的に照射すれば、
処理を平均化できる。

【００２８】更に、複数の正負イオン生成器３に印加す
る電圧を一律としないで、図１０に示すように例えば交
流高電圧電源ＡＣ１のトランス２３の二次側に複数のタ
ップを設けて、複数の正負イオン生成器３への印加電圧
をフィルム１の進行方向に向かう順序で段階的に小さく
すれば、ムラの解消を一層効果的に行える。

【００２９】イオン処理ゲート部９による上記のような
処理後に、補助的に残留電荷の除電を行うため、図５に
示すように、イオン処理ゲート部９よりもフィルム１の
進行方向側には、負イオン生成用直流除電器４、その更
に進行方向側には正イオン生成用直流除電器５、更に進
行方向側には交流除電器６が配置されている。そして、
負イオン生成用直流除電器４には、直流高電圧電源装置
ＤＣ１により負の直流高電圧が印加され、正イオン生成
用直流除電器５には、同直流高電圧電源装置ＤＣ１によ
り正の直流高電圧が印加され、交流除電器６には上記交
流高電圧電源装置ＡＣ１により交流高電圧が印加され
る。この交流除電器６としては、図６及び図７に示した
ものと同じようなものを使用することができる。直流除
電器４、５としては多数の放電針を用いた公知のもので
良く、特別なものを使用する必要はない。

【００３０】これら直流除電器４、５及び交流除電器６
は、イオン処理ゲート部９の正負イオン生成器３よりも
フィルム１に対するイオン照射力を弱くするため、フィ
ルム１に対する距離を正負イオン生成器３よりも総じて
大きくし、しかも相互において除電力を徐々に弱くする
ため、フィルム１に対する距離を段階的に大きくしてい
る。

【００３１】直流高電圧電源装置ＤＣ１は、商用周波数
電源からの１００Ｖ又は２００Ｖの交流電圧を、トラン
ス２４やダイオード２５等からなるＡＣ／ＤＣ変換部２
６で電圧降下させた直流電圧に変換した後、定電圧ＩＣ
回路２７に供給し、この定電圧ＩＣ回路２７の出力端か
ら、可変抵抗２８で任意に調整した直流電圧を出力す
る。そして、この調整された直流電圧をコンデンサ２９
・３０により更に平滑化してから、高周波発振回路３１
へ印加する。

【００３２】高周波発振回路３１は、高周波トランス３
２の一次側に接続され、直流電圧印加により起動用トラ
ンジスタ３３がオンになると、自励発振により高周波発
振する。これが発振すると、高周波トランス３１の二次
側に交流の高電圧が得られるとともに、発光ダイオード
３４が点灯する。

【００３３】高周波トランス３２の二次側には、正側の
倍電圧整流回路３５と負側の倍電圧整流回路３６とが並
列接続されている。これら倍電圧整流回路３５・３６
は、ダイオードとコンデンサとを直列に積み重ねるよう
に接続することにより、積み重ねた段数だけトランス３
２の二次電圧の倍数の直流高電圧が得られる。負側の倍
電圧整流回路３６の出力端は、高圧ケーブルを介して負
イオン生成用直流除電器４に接続されてこれに負の直流
高電圧を印加し、正側の倍電圧整流回路３５は、同様に
高圧ケーブルを介して正イオン生成用直流除電器５に接
続されてこれに正の直流高電圧を印加する。

【００３４】なお、定電圧ＩＣ回路２７、可変抵抗２
８、高周波発振回路３１、高周波トランス３２及び発光
ダイオード３４を、倍電圧整流回路３５・３６のそれぞ
れについて用意しても良い。

【００３５】また、交流高電圧電源ＡＣ１において、図
５の例では、トランス２３の一つの二次巻線の２つのタ
ップから逆位相の電圧を取り出しているが、２つの二次
巻線を設けて、それらから互いに逆位相の電圧を別々に
取り出すようにしても良い。更に、トランス２３の二次
側と正負イオン生成器３との間、同様にトランス２３の
二次側とイオン吸引面電極２との間は、抵抗結合又は容
量結合のいずれの接続形式でも良い。

【００３６】上記のようにイオン処理ゲート部９で表面
改質されたフィルム１は、次に負イオン生成用直流除電
器４からの負イオンを照射されることにより、残留帯電
部分のうちの主に正の帯電部分を除電される。

【００３７】次に、フィルム１は、正イオン生成用直流
除電器５からの正イオンによる除電処理を受ける。

【００３８】最後に、フィルム１は、交流除電器６から
の正負のイオンにより弱い正負の除電処理を受ける。

【００３９】上記のようにしてイオン処理部Ａで表面改
質と同時に除電されたフィルム１は、ローラ８の上側の
除塵部Ｂで次のようにエアー噴射により除塵される。図
１１に除塵部Ｂの一例を示す。同図において、ローラ８
の上側に、エアー噴射部５０ａと２つのエアー吸引部５
０ｂとをケーシング５１内に仕切り形成したエアーシャ
ワー除塵装置５０が設置されている。そのエアー噴射部
５０ａには、ブロア５２からのエアーが送気側フィルタ
５３及び送気側ダンパ５４を介して送気され、またブロ
ア５２における吸気作用によって、エアー吸引部５０ｂ
内に吸気されたエアーが吸気側ダンパ５５及び吸気側ダ
ンパ５４を介してブロア５２へ還流するようになってい
る。エアー噴射部５０ａには、ローラ８の表面上を走行
するフィルム１に向かってエアーを斜めに噴射するノズ
ル５７が設けられ、２つのエアー吸引部５０ｂのうちの
エアー噴射部５０ａ側のエアー吸引部には小さい吸気口
５８、他方のエアー吸引部には大きい吸気口５９が設け
られている。

【００４０】従って、ノズル５７から噴射されたエアー
は、ローラ８上でフィルム１に当たって反射してから２
つのエアー吸引部５０ｂに吸引されるので、フィルム１
に付着していた塵埃等は強制的に除去されて回収され
る。この場合、フィルム１は、イオン処理部Ａで綺麗に
除電された直後であるので、除塵も綺麗に行われる。な
お、除電と除塵とを同じ場所で同時に行うようにしても
よい。図１１において、Ｃはローラ８より剥離後のフィ
ルム１を除電する補助除電部である。

【００４１】次に、上述した以外のイオン処理部の変形
例について簡単に説明する。図１、図５、図１０に示す
例では、フィルム１の表側に（正負イオン生成器３を配
置し、裏側にイオン吸引面電極２を配置し、フィルム１
の片面を主に処理するようにしたが、これとは逆に配置
してもよく、また正負イオン生成器３を表側、イオン吸
引面電極２を裏側に配置した第１の組と、これとは逆
に、イオン吸引面電極２を表側、正負イオン生成器３を
裏側に配置した第２組とを、フィルム１の進行方向に並
置すれば、フィルム１の表裏両面を同等に処理できる。

【００４２】図１２は、イオン処理ゲート部９の各正負
イオン生成器３として、正負イオン同時生成型の直流除
電器を用い、それぞれに直流高電圧電源装置ＤＣ１から
正の直流高電圧と負の直流高電圧を同時に印加するよう
にしたものである。この場合、各直流除電器は、フィル
ム１の幅員方向に１列に配列している多数の電極針に対
して、正負の直流高電圧を配列方向に正負交互の関係に
なるように印加する。すなわち、正の電極針と負の電極
針とが交互に１列に並ぶようにする。又は、正の電極針
の列と負の電極針の列に分け、これら２列に正負の直流
高電圧を別々に印加する。

【００４３】図１３は、イオン処理ゲート部９と交流除
電器６との間に配置した２つの直流除電器４・５も上記
のような正負イオン同時生成型としたもの、図１４はイ
オン処理ゲート部９の正負イオン生成器３は交流型とし
て、２つの直流除電器４・５を正負イオン同時生成型と
したものである。図１３及び図１４の場合、２つの直流
除電器４・５の一方は省略することができる。

【００４４】図１５及び図１６は、イオン処理ゲート部
９の複数の正負イオン生成器３に代わる正負イオン同時
生成型のマルチイオン生成電器３Ｂを示す。このマルチ
イオン生成器３Ｂは、多数の電極針３７を、板状の絶縁
ホルダ３８に、フィルム１の幅員方向に一定の間隔をお
いて配列突設するとともに、その列をフィルム１の走行
方向に間隔をおいて平行に複数列設けたものである。そ
して、図１６に示すように、各列において正の電極針と
負の電極針とが交互の配列になるようにする。又は、正
の電極針の列と負の電極針の列に分け、正の列と負の列
がフィルム１の走行方向に交互になるようにする。な
お、３９・４０は正負の直流高電圧をそれぞれ供給する
高圧ケーブルである。

【００４５】図１７は、イオン吸引面電極２をフィルム
１を案内するローラで構成し、複数の正負イオン生成器
３をこのローラの円弧に沿って配置したものである。こ
の場合、イオン吸引面電極２がフィルム１に接触して正
負の電圧がフィルム１に直接加わるため、図３及び図４
の等価回路における結合容量Ｃは省略される。従って、
上述した例のようにイオン吸引面電極３をフィルム１か
ら離した場合に比べて、処理効率は高い。また、装置も
小型化できる。なお、同じイオン吸引面電極２に対し
て、交流除電する正負イオン生成器と直流除電する正負
イオン生成器とを対向配置しても良い。

【００４６】＜実験例＞次に、本発明者らが行った実験
例とその結果について述べる。処理対象のフィルムとし
て、厚さ６μｍと２５μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレ
フタレート樹脂）を用い、図１においてフィルム走行速
度は１００ｍ／分、１５０ｍ／分で、正負イオン生成器
３に印加する電圧はＡＣ８ＫＶとし、イオン吸引面電極
２に印加する電圧を０ＫＶ、ＡＣ１ＫＶ、ＡＣ２ＫＶ，
ＡＣ３ＫＶ、ＡＣ４ＫＶ、ＡＣ５ＫＶと変えて実験し、
処理直後のフィルム１の表面のぬれ性（dyn／cm）を調
べた。その結果を図１８に示す。また、経日変化を図１
９に示す。

【００４７】６μｍのフィルムでは、未処理で４３ｄｙ
ｎ／ｃｍのものが、イオン吸引面電極２の印加電圧０Ｋ
Ｖでは４４ｄｙｎ／ｃｍ（１００ｍ／分）、４７ｄｙｎ
／ｃｍ（１５０ｍ／分）になり、ＡＣ３ＫＶでは、４８
ｄｙｎ／ｃｍ（１００ｍ／分）、４８ｄｙｎ／ｃｍ（１
５０ｍ／分）と向上した。

【００４８】また、２５μｍのフィルムでは、未処理で
４５ｄｙｎ／ｃｍのものが、イオン吸引面電極２の印加
電圧０ＫＶでは４６ｄｙｎ／ｃｍ（１００ｍ／分）、５
０ｄｙｎ／ｃｍ（１５０ｍ／分）になり、ＡＣ３ＫＶで
は、５０ｄｙｎ／ｃｍ（１００ｍ／分）、５２ｄｙｎ／
ｃｍ（１５０ｍ／分）と向上した。

【００４９】更に、他の材質の厚さ６μｍのフィルムで
は、未処理で４９ｄｙｎ／ｃｍのものが、７０ｄｙｎ／
ｃｍまで向上した。

【００５０】以上の結果から、正負イオン生成器３から
のイオンをイオン吸引面電極２で吸引してフィルムに照
射することで、その表面のぬれ性の向上が図れること、
イオン吸引面電極２への印加電圧を可変することで、ぬ
れ性（ｄｙｎ数）を簡単に制御できることが分かる。

【００５１】

【発明の効果】本発明による効果は次のとおりである。 （請求項１、２、３、４及び９、１０、１１による効
果）正負イオン生成器から正負のイオンを交互に又は同
時に発生させながら、この正負イオン生成器と処理対象
物体を挟んで対向するイオン吸引面電極に正負の高電圧
を交互に印加させて、処理対象物体に正負のイオンを交
互に照射し、正負のイオンを処理対象物体面に向かって
強制的に吸引するので、次のような効果がある。

【００５２】 均一で高密度に表面改質できる。 高周波高電圧電源でなくとも一般の高電圧電源で電
力消費少なく処理できる。 火花や熱の発生がなくプラスチックフィルム等の処
理対象物体を損傷させない。 オゾンの発生及び放電ノイズの発生がほとんど無
く、オゾン対策及び放電ノイズ対策のための設備と費用
が不要になる。 弱処理を容易に行える。 処理程度の加減も容易である。 高密度の表面改質と共に高密度の除電も同時に行え
る。

【００５３】（請求項５及び１２による効果）正負イオ
ン生成器及びイオン吸引面電極に印加される電圧は極性
が変化し、またこれら電極に対して処理対象物体を移動
させると、正イオンによる照射が強いところと、負イオ
ンによる照射が強いところとが交互になるが、複数の正
負イオン生成器を処理対象物体の走行方向に並列させる
ことにより、これらによる正負のイオンを、場所を変え
て処理対象物体に強制的に照射するので、処理効率を上
げることができるばかりでなく、正負のイオンによる処
理作用を処理対象物体の走行方向に平均化して、全体と
して改質ムラ及び除電ムラを一層少なくすることができ
る。

【００５４】（請求項６、７、８及び１６、１７による
効果）正負イオン生成器とイオン吸引面電極による上記
のような改質処理後に、直流除電器又は交流除電器によ
り更に補助的に除電するので、改質処理後の残留電荷を
除くことができる。

【００５５】（請求項１３による効果）イオン吸引面電
極を板状としたので、それを安価に提供できるととも
に、複数の正負イオン生成器に対して簡単に対向配置で
きる。

【００５６】（請求項１４による効果）イオン吸引面電
極を、処理対象物体の走行を案内するローラで構成した
ので、処理対象物体に正負の電圧を直接加えることがで
きるため、改質効率を向上させることができるととも
に、装置も小型化できる。

【００５７】（請求項１５による効果）正負イオン生成
器とイオン吸引面電極との距離を可変できるので、これ
らによる処理条件を調整できるとともに、これら電極間
に処理対象物体を最初に通してセットする場合、その作
業が容易である。

【００５８】（請求項１８による効果）第１の正負イオ
ン生成器と第１のイオン吸引面電極とによる第１の組み
合わせと、第２の正負イオン生成器と第２のイオン吸引
面電極とによる第２の組み合わせとを、正負イオン生成
器とイオン吸引面電極とが処理対象物体の表裏において
互いに逆の配置関係になるように設けたので、処理対象
物体の表裏両面を同等に表面改質できる。

【００５９】（請求項１９による効果）高密度に表面改
質及び除電してから、エアー噴射と吸塵を同時に行って
除塵するので、除塵も綺麗にでき、後工程であるコーテ
ィング処理の仕上がりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体的な基本構成図である。

【図２】図１中の正負イオン生成器とイオン吸引面電極
に印加される交流電圧の位相関係を示す波形図である。

【図３】正負イオン生成器に交流電圧を印加する場合の
等価回路である。

【図４】正負イオン生成器の正イオン発生電極と負イオ
ン発生電極にそれぞれ正負の高電圧を印加する場合の等
価回路である。

【図５】イオン処理部の一実施例を示す電気結線図であ
る。

【図６】正負イオン生成器の一具体例を示す底面図であ
る。

【図７】同上の断面図である。

【図８】正負イオン生成器をマルチ交流電極構造にした
例の一部断面図である。

【図９】同上の一部を省略した底面図である。

【図１０】イオン処理部の第１の変形例を示す電気結線
図である。

【図１１】除塵部の一例を示し概要構成図である。

【図１２】イオン処理部の第２の変形例を示す電気結線
図である。

【図１３】イオン処理部の第３の変形例を示す電気結線
図である。

【図１４】イオン処理部の第４の変形例を示す電気結線
図である。

【図１５】正負イオン生成器をマルチ直流電極構造にし
た例の正面である。

【図１６】同上の一部を省略した底面図である。

【図１７】イオン処理部の第５の変形例を示す電気結線
図である。

【図１８】ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムに
ついて行った実験結果を示す図である。

【図１９】同上の経日変化を示す図である。

【符号の説明】

Ａ イオン処理部 Ｂ 除塵部 １ プラスチックフィルム（処理対象物体） ２ イオン吸引面電極 ３ 正負イオン生成器 ３ａ 正イオン発生電極 ３ｂ 負イオン発生電極 ４・５ 直流除電器 ６ 交流除電器 ５０ エアーシャワー除塵装置 ５０ａ エアー噴射部 ５０ｂ エアー吸引部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 19/08 G21K 5/04 C08J 7/00

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面又は曲面を有するイオン吸引面電極と
   正負のイオンを発生する正負イオン生成器との間に処理
   対象物体を配置し、イオン吸引面電極に、正負が逆極性
   になる高電圧を交互に印加し、正負イオン生成器で発生
   した正負のイオンをイオン吸引面電極で吸引して処理対
   象物体に強制的に照射することを特徴とする、イオン照
   射による表面改質方法。
2. 【請求項２】正負イオン生成器に正負の高電圧を交互に
   印加して正負のイオンを交互に生成すると同時に、イオ
   ン吸引面電極に、正負イオン生成器へ印加される高電圧
   と同期してそれと正負が逆極性になる高電圧を交互に印
   加することを特徴とする請求項１に記載の、イオン照射
   による表面改質方法。
3. 【請求項３】正負イオン生成器とイオン吸引面電極に、
   互いに逆位相の交流高電圧を同時に印加することを特徴
   とする請求項２に記載の、イオン照射による表面改質方
   法。
4. 【請求項４】正負イオン生成器の正イオン発生電極に正
   の高電圧を印加して正イオンを発生すると同時に、負イ
   オン発生電極に負の高電圧を印加して負イオンを発生さ
   せながら、イオン吸引面電極に、正負が逆極性になる高
   電圧を交互に印加することを特徴とする請求項１に記載
   の、イオン照射による表面改質方法。
5. 【請求項５】処理対象物体の走行方向に並列させた複数
   の正負イオン生成器からの正負のイオンを、共通のイオ
   ン吸引面電極で吸引することを特徴とする請求項１、
   ２、３又は４に記載の、イオン照射による表面改質方
   法。
6. 【請求項６】処理対象物体の走行方向に並列させた複数
   の正負イオン生成器へ印加する高電圧を、処理対象物体
   の進行方向に向かう順序で徐々に低くすることを特徴と
   する請求項５に記載の、イオン照射による表面改質方
   法。
7. 【請求項７】正負イオン生成器により正負のイオンを照
   射された処理対象物体に、直流除電器からの正又は負の
   一方の極性のイオンを、正負イオン生成器よりも弱い照
   射条件で照射して除電することを特徴とする請求項１、
   ２、３、４、５又は６に記載の、イオン照射による表面
   改質方法。
8. 【請求項８】直流除電器による除電処理後の処理対象物
   体に、更に交流除電器により正負のイオンを、直流除電
   器よりも更に弱い照射条件で照射して二次的に除電する
   ことを特徴とする請求項７に記載の、イオン照射による
   表面改質方法。
9. 【請求項９】平面又は曲面を有するイオン吸引面電極
   と、処理対象物体を通過させる間隔をおいてこのイオン
   吸引面電極と対向する正負イオン生成器と、正負イオン
   生成器に正負の高電圧を交互に印加して正負のイオンを
   交互に生成すると同時に、イオン吸引面電極に、正負イ
   オン生成器へ印加される高電圧と同期してそれと正負が
   逆極性になる高電圧を交互に印加する電源装置とを備え
   たことを特徴とする、イオン照射による表面改質装置。
10. 【請求項１０】電源装置として、正負イオン生成器とイ
    オン吸引面電極とに逆位相の交流電圧を同時に印加する
    交流高電圧電源装置を用いることを特徴とする請求項９
    に記載の、イオン照射による表面改質装置。
11. 【請求項１１】正負イオン生成器として、正イオンを発
    生する正イオン発生電極と負イオンを発生する負イオン
    発生電極を設け、これら正イオン発生電極及び負イオン
    発生電極に正負の直流高電圧をそれぞれ印加する直流高
    電圧電源と、イオン吸引面電極に、交流高電圧を印加す
    る交流高電圧電源とを備えたことを特徴とする請求項９
    又は１０に記載の、イオン照射による表面改質装置。
12. 【請求項１２】複数の正負イオン生成器を、処理対象物
    体の走行方向に並列させて共通のイオン吸引面電極と対
    向させたことを特徴とする請求項９、１０又は１１に記
    載の、イオン照射による表面改質装置。
13. 【請求項１３】イオン吸引面電極を板状にしたことを特
    徴とする請求項９、１０、１１又は１２に記載の、イオ
    ン照射による表面改質装置。
14. 【請求項１４】イオン吸引面電極を、処理対象物体の走
    行を案内するローラで構成したことを特徴とする請求項
    ９、１０、１１又は１２に記載の、イオン照射による表
    面改質装置。
15. 【請求項１５】正負イオン生成器とイオン吸引面電極と
    の距離を可変する機構を備えたことを特徴とする請求項
    ９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載の、イオン
    照射による表面改質装置。
16. 【請求項１６】正負イオン生成器とイオン吸引面電極と
    の対向部よりも処理対象物体の進行方向側に、正又は負
    のイオンを生成する直流除電器を配置したことを特徴と
    する請求項９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５
    に記載の、イオン照射による表面改質装置。
17. 【請求項１７】直流除電器よりも更に処理対象物体の進
    行方向側に、正負のイオンを発生する交流除電器を配置
    したことを特徴とする請求項１６に記載の、イオン照射
    による表面改質装置。
18. 【請求項１８】第１の正負イオン生成器と第１のイオン
    吸引面電極とによる第１の組み合わせと、第２の正負イ
    オン生成器と第２のイオン吸引面電極とによる第２の組
    み合わせとを、正負イオン生成器とイオン吸引面電極と
    が処理対象物体の表裏において互いに逆の配置関係にな
    るように設けたことを特徴とする請求項９、１０、１
    １、１２、１３、１４、１５、１６又は１７に記載の、
    イオン照射による表面改質装置。
19. 【請求項１９】正負イオン生成器とイオン吸引面電極と
    による処理後の処理対象物体にエアーを噴射するエアー
    噴射部とエアーを吸引するエアー吸引部とを有するエア
    ーシャワー除塵装置を備えたことを特徴とする請求項
    ９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７
    又は１８に記載の、イオン照射による表面改質装置。