JP3619929B2

JP3619929B2 - 表面処理方法

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Publication number: JP3619929B2
Application number: JP9742698A
Authority: JP
Inventors: 慶和近藤; 和浩福田; 彰西脇
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: JPH11293011A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極間を連続搬送されている支持体の表面を処理室内で放電処理する表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続搬送されている支持体の表面を改質して、接着力を向上させるために、種々の方法が提案されている。例えば、特公平４−７４３７２号公報には、大気圧下で不活性ガスを含む雰囲気下で、電極間に高電圧を印加することにより放電を生じせしめて、電極間を連続搬送している支持体に対して、表面処理する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に記載されるように、放電によって表面処理を施し接着性（改質レベル）を向上させるためには、放電密度を上げることが有効であると考えられていた。しかしながら、放電密度を上げると、支持体へのダメージを伴い、品質の低下を招くことになる。例えば、高い放電密度による放電によって表面処理を継続的に行った場合、支持体自体が熱を持ち、平滑性が失われたり、局部的にピンホール状の穴やムラなどが発生して品質の低下を促すことになる。
【０００４】
一方で、本発明者らの検討によると、放電が不安定になると、集中的な放電が生じて、支持体にダメージ（すなわち、局部的に支持体にピンホール状の穴やムラ、平滑性が失われること）を伴い、品質の低下を招くことになる。
【０００５】
特に、写真乳剤が塗布される写真感光材料用の支持体に対して、放電によって表面処理を施した場合、この支持体のダメージは、写真性能に大きく影響を及ぼし、致命的な欠点となる。
【０００６】
そこで、放電を安定させ、支持体のダメージを抑え、効率よく放電処理を施すことを第１課題とする。
【０００７】
また、放電処理の効率化を図り、改質レベルが高い表面処理を行うことを第２課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１課題は、連続搬送されている支持体の表面を処理室内の電極間で放電処理する表面処理方法において、前記処理室内に不活性ガス（流量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］））を含む混合ガスを導入する際、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）≧１０の条件を満足することを特徴とする表面処理方法によって解決することができる。
【０００９】
本発明者らが鋭意検討した結果、放電を安定させることにより、集中的な放電がなくなり、支持体へのダメージが減ることを知見した。さらに、検討を進めた結果、放電を安定させるためには、放電エリア、すなわち、電極間に、誘起していないフレッシュなガスを多く導入することが重要である。そこで、本第１発明においては、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）を１０以上、すなわち、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）は、その単位（ｍ／ｍｉｎ）からもわかるように、電極間の不活性ガスの平均流速であり、この平均流速を１０（ｍ／ｍｉｎ）以上とすることで以て、放電を安定させるために必要なフレッシュなガスを電極間に導入する。この構成によって、集中的な放電がなくなり、放電が安定し、放電の均一性が増して効率よく放電処理を行うことができ、支持体の改質を均一に施すことができる。
【００１０】
また、上記第２課題は、連続搬送されている支持体の表面を処理室内の電極間で放電処理する表面処理方法において、前記処理室内に不活性ガス（流量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］））を含む混合ガスを導入する際、Ｑ／（Ｗｂ・ＬＳ）≧０．８３×１０^−３の条件を満足することを特徴とする表面処理方法によって解決することができる。
【００１１】
本発明者らが鋭意検討した結果、処理室内に不活性ガスを多く導入することにより、低放電密度であっても、支持体を改質することができることを知見した。そこで、本第２発明においては、Ｑ／（Ｗｂ・ＬＳ）を０．８３×１０^−３以上、すなわち、処理室に導入する不活性ガスの流量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］）を、０．８３×１０^−３（Ｗｂ・ＬＳ）以上、さらに換言すると、支持体の処理面積（ｍ^２）あたりの不活性ガスの量を、０．８３×１０^−３（ｍ^３）以上とする。この構成によって、低放電密度であっても、支持体を改質することができるガスの導入、すなわち、放電処理の効率化を図り、改質レベルが高い表面処理を行うことができる。
【００１２】
さらに、大気圧若しくはその近傍下で放電処理をすることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記電極の少なくとも一方は、誘電体を被覆した電極であることが好ましい。
【００１４】
さらに、放電密度が６００（Ｗｍｉｎ／ｍ^２）以下で放電処理をすることが好ましい。これにより、支持体のダメージを抑えることができる。
【００１５】
さらに、４０ｋＨｚ以下で放電処理をすることが好ましい。これにより、高温にすることなく放電処理を施すことができ、支持体のダメージを抑えることができる。
【００１６】
さらに、放電出力が７．５（ｋＷ／ｍ^２）以上で放電処理をすることが好ましい。すなわち、一般に、放電密度は放電出力と処理時間の積と考えることができるが、本発明者らの検討の結果、同じ放電密度であっても、同じ改質効果を得るのに、放電出力が高い方が効果的であることを知見した。そこで、放電出力を７．５（ｋＷ／ｍ^２）以上とすることにより、効率的な放電処理を施すことができる。
【００１７】
さらに、前記不活性ガスは、ネオンガスやヘリウムガスなど各種不活性ガスにも適応できるが、好ましくはアルゴンガスであり、さらに、前記処理室内に導入される混合ガスの６０圧力％以上であることが好ましい。これは、他の不活性ガスに比してアルゴンガスは安価であり、しかも、ヘリウムよりも分子量が大きいために格段の改質効果を得ることができる。また、不活性ガスとして、アルゴンを主成分として他の不活性ガスを混合させてもよい。
【００１８】
さらに、前記ガスは、Ｎ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２の少なくとも１つが含まれていることが好ましい。これは、Ｎ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２から分離した官能基が支持体表面につくために、改質効果の向上を図ることができる。さらに、これらＮ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２は、一般に、反応ガスと呼ばれ、この反応ガスが少ないと、表面に付く官能基が少なく改質の効果がダウンし、反応ガスが多いと放電が不安定化する。そのため、混合ガスの１〜２０（より好ましくは、５〜１５）圧力％含まれることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記支持体は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートのいずれかであることが好ましい。
【００２０】
さらに、前記支持体の厚さは、３００（μｍ）以下であることが好ましい。
【００２１】
さらに、前記支持体は、写真乳剤が塗布される写真感光材料用の支持体であることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、表面処理装置１の概略構成図である図１に基づいて説明する。
【００２３】
表面処理装置１は、表面処理を施す処理室２と、支持体５の搬送方向上流側に処理室２に隣接した前予備室３と、支持体５の搬送方向下流側に処理室２に隣接した後予備室４とを有している。
【００２４】
各予備室３、４と室外及び処理室２との間には、それぞれ対向ローラ対６、７が設けられている。この対向ローラ６、７は、支持体５を搬送する搬送手段の一部を構成するとともに、処理室２内を外気（前予備室３内と後予備室４内の空気）より遮断する機能をも有している。すなわち、対向ローラ対６、７は、処理室２内のガス濃度の変化を防止する防止手段として作用し、対向ローラ対６は支持体５の搬送に伴う外気の同伴風が処理室２内に入らないように、また、対向ローラ対７は支持体５の搬送に伴う処理室２内のガス（後述する）が後予備室４に出ないようにすることにより、安定した放電を可能にする。
【００２５】
なお、この防止手段としては、対向ローラ対の代わりに、エアーブレードを用いてもよく、この場合、吹き出すエアーは処理室２内の雰囲気と同じガスを用いることが好ましい。
【００２６】
この対向ローラ対６、７や図示しない搬送手段により、支持体５が、処理室２内の一対の電極８、９の間を連続搬送される。この支持体５は、ポリマー支持体であり、好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）であり、写真乳剤が塗布される写真感光材料用の支持体であることが好ましい。また、支持体５の厚さは、３００（μｍ）以下であることが好ましい。
【００２７】
一対の電極８、９は、処理室２内に設けられた平板電極である。この電極８、９は、導電性、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅などの金属の電極部材８１、９１と、電極部材８１、９１の周囲を被覆した誘電体（例えば、ゴム、ガラス、セラミックなど）８２、９２とから構成されている。この電極８、９は、所定の間隙、すなわち、所定の電極間のギャップ（ｄ（ｍ））をもって、互いに平行になるように配置されており、この電極間の間隙を、搬送手段によって支持体５が搬送される。
【００２８】
なお、本実施の形態では、一対の電極８、９双方とも、誘電体８２、９２が被覆されたものであるが、少なくとも一方に設ければよい。さらに、本実施の形態では、誘電体８２、９２は電極部材８１、９１の周囲全面を被覆しているが、少なくとも電極８、９が対向する面を被覆していればよい。また、本実施の形態では、一対の電極８、９として平板電極を用いたが、一方若しくは双方の電極を円筒電極若しくは一方をロール状電極としてもよい。
【００２９】
この一対の電極８、９のうち一方の電極（本実施の形態では電極８）に高周波電源１０が接続され、他方の電極（本実施の形態では電極９）は接地（アース）されており、一対の電極８、９間に放電を生じせしめるように構成している。
【００３０】
この支持体１が搬送される一対の電極８、９間は、図示しないガス供給手段によって、不活性ガスを含む混合ガスが導入（供給）され、大気圧若しくはその近傍下でその混合ガスの雰囲気とされている。この不活性ガスは、ネオンガスやヘリウムガスなど各種不活性ガスにも適応できるが、本実施の形態では、アルゴンガスを主成分として用いている。これは、他の不活性ガスに比してアルゴンガスは安価であり、しかも、ヘリウムよりも分子量が大きいために支持体５の表面を改質させる力が大きく、格段の改質効果を得ることができるためである。さらに、このアルゴンガスは、処理室２内に導入される混合ガスの６０圧力％以上であること、効率的な改質効果を得るために好ましい。
【００３１】
また、処理室２に供給される反応ガスとして、Ｎ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２を含有させている。すなわち、本実施の形態では、不活性ガスにＮ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２を含有させた混合ガスを、処理室２内に導入するよう構成している。このＮ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２は、Ｎ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２から分離した官能基が支持体表面につくために、化学的改質を行うことができ、膜付き性の向上、改質効果の向上を図ることができるため、すべてを含む必要はなく、少なくとも１つが含まれていることが好ましい。また、本実施の形態では、処理室２内に導入するに先立ち混合ガスとしているが、各ガスを独立して導入してもよく、要は、処理室２内の電極８、９間の雰囲気が、上述した混合ガスの成分になっていればよい。
【００３２】
このように本実施の形態では、連続搬送されている支持体５の表面（本実施の形態では両面）に対して、大気圧若しくはその近傍下で少なくとも６０圧力％以上のアルゴンを含有したガスの雰囲気とした一対の電極８、９間で放電処理を行うことにより、支持体５の表面の改質、すなわち、膜付き性を向上させることができる。なお、このときの放電状態は、真空下で起こるグロー放電に似た放電状態となっている。
【００３３】
ところで、本発明者らが鋭意検討した結果、放電を安定させることにより、集中的な放電がなくなり、支持体へのダメージが減ることを知見した。さらに、検討を進めた結果、放電を安定させるためには、放電エリア、すなわち、電極間に、誘起していないフレッシュなガスを多く導入することが重要である。そのため、処理室２内に導入する混合ガス中の不活性ガスの流量をＱ（ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］）、電極８、９間のギャップをｄ（ｍ）、電極８、９の幅（支持体５の搬送方向に直交する方向（図１において紙面垂直方向）の長さである）をＷｅ（ｍ）とすると、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）≧１０（好ましくは１２以上、さらに好ましくは３０以上）の条件を満足するように構成する。すなわち、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）は、その単位（ｍ／ｍｉｎ）からもわかるように、電極８、９間の不活性ガスの平均流速であり、この平均流速を１０（ｍ／ｍｉｎ）以上（好ましくは１２以上、さらに好ましくは３０以上）とすることで以て、放電を安定させるために必要なフレッシュな不活性ガスを電極８、９間に導入する。この構成によって、集中的な放電がなくなり、放電が安定し、放電の均一性が増して効率よく放電処理を行うことができ、支持体の改質を均一に施すことができる。
【００３４】
また、本発明者らが鋭意検討した結果、処理室内に不活性ガスを多く導入することにより、低放電密度であっても、支持体を改質することができることを知見した。そのため、連続搬送されている支持体５の幅（支持体５の搬送方向に直交する方向（図１において紙面垂直方向）の長さである）をＷｂ（ｍ）、連続搬送されている支持体５の搬送速度をＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）とすると、Ｑ／（Ｗｂ・ＬＳ）≧０．８３×１０^−３（好ましくは２．０×１０^−３以上、さらに好ましくは２．８×１０^−３以上）の条件を満足するように構成する。すなわち、処理室に導入する不活性ガスの流量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］）を、０．８３×１０^−３（Ｗｂ・ＬＳ）以上（好ましくは２．０×１０^−３以上、さらに好ましくは２．８×１０^−３以上）、さらに換言すると、処理面積（ｍ^２）あたりの不活性ガスの量を、０．８３×１０^−３（ｍ^３）以上（好ましくは２．０×１０^−３以上、さらに好ましくは２．８×１０^−３以上）とする。この構成によって、低放電密度であっても、支持体の改質にすることができるガスを導入、すなわち、放電処理の効率化を図り、改質レベルが高い表面処理を行うことができる。
【００３５】
さらに、放電密度が６００（Ｗｍｉｎ／ｍ^２）以下で放電処理をすることが好ましい。これにより、支持体のダメージを抑えることができる。ここで、放電密度とは、放電出力を電極８、９の幅Ｗｅ（ｍ）と支持体５の搬送速度をＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）とで割った値である。さらに、電極に印加する交流高周波電源は、４０ｋＨｚ以下であることが好ましい。これにより、高温にすることなく放電処理を施すことができ、支持体のダメージを抑えることができる。
【００３６】
さらに、放電出力が７．５（ｋＷ／ｍ^２）以上で放電処理をすることが好ましい。すなわち、一般に、放電密度は放電出力と処理時間の積と考えることができるが、本発明者らの検討の結果、同じ放電密度であっても、同じ改質効果を得るのに、放電出力が高い方が効果的であることを知見した。そこで、放電出出力を７．５（ｋＷ／ｍ^２）以上とすることにより、効率的な放電処理を施すことができる。
【００３７】
【実施例】
上述した実施の形態の表面処理装置１を用いて、種々の実験を行った。なお、実験には、処理室２の容量が０．０５ｍ^３と０．１５ｍ^３の２つの表面処理装置１を用い、処理室２の容量が０．０５ｍ^３の表面処理装置１（第１表面処理装置１）には幅０．１０ｍｍ、処理室２の容量が０．１５ｍ^３の表面処理装置１（第２表面処理装置１）には幅０．１８ｍのポリエチレンテレフタレート（厚さ２００μｍ）の支持体５を、連続搬送した。また、第１表面処理装置１には幅０．１０（ｍ）の電極８、９を、第２表面処理装置１には幅０．１８（ｍ）の電極８、９を配置し、この電極８、９間に周波数３０ｋＨｚで印加した。両表面処理装置１とも、一定量の反応ガスＮ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２に対してアルゴンガスを混合した混合ガスを処理室２に導入した。
【００３８】
放電出力、電極８、９間のギャップｄ（０．００３ｍ〜０．０１ｍ）、支持体５の搬送速度（３０ｍ／ｍｉｎ〜１２０ｍ／ｍｉｎ）、処理時間（０．５ｓｅｃ〜１５ｓｅｃ）、不活性ガスの流量Ｑ（１．６ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］〜３０ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］）を種々変更することにより、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）及びＱ／（Ｗｄ・ＬＳｅ）を種々変更して、実験を行った。
【００３９】
評価するサンプルは、処理室２内に混合ガスを導入開始後５分間パージさせ、支持体の搬送後、放電処理を行い、２分後の支持体５をサンプルとした。
【００４０】
評価は、ピールテスト、ダメージ、放電状況の３点について評価した。
【００４１】
ピールテストは、得られたサンプルに、アプリケータ塗布にて、白黒乳剤を単膜塗布し、乾燥後、市販のかみそり刃で膜に垂直（９０度）、４５度に入刃し、傷を約５ｃｍ巾付け、そこにテープ（３Ｍ社ｓｃｏｔｃｈブランド）を貼り、入刃方向に垂直な方向に速いスピードで剥離させた結果、膜の剥離量で以て膜付き性（すなわち、改質のレベル）を比較した。なお、ピールテストの結果は、◎印が剥離なし、○印が入刃部のみ線状に剥離、△印が一部剥離はあるが実用上問題なし、×印はテープ剥離部（テープを貼った部分）５０％以上で剥離、××印はテープ剥離部１００％以上で剥離（テープを貼っていない部分でも剥離）したことを表す。
【００４２】
ダメージは、得られたサンプルに、アプリケータ塗布にて、白黒乳剤を単膜塗布し、乾燥後、現像して、ピンホールの有無を確認した。さらに、ピンホールがなかったサンプルに対して、サンプルの平滑度を見るために濃度分布を測定した。なお、ダメージの結果は、◎印が濃度変動率が１％未満、○印が濃度変動率が１．５％未満、△印が濃度変動率が２％未満、×印は濃度変動率が３％以上、××印はピンホールが発生したことを表す。
【００４３】
放電状況は、放電処理中における電極８、９間の放電状況を目視にて確認を行った。
【００４４】
上述の実験を種々行ったうち、その一部を、評価とともに、表１に示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
表からわかるように、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）≧１０としたＮｏ．２、５〜８の実験においては、放電状況がやや荒いものがあるにもかかわらず、支持体のダメージが少ない（平滑度がよい）。さらに、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）≧１２としたＮｏ．５〜８の実験においては平滑度がよくなり、さらに、Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）≧３０としたＮｏ．６の実験においては平滑度が最もよくなっており、支持体へのダメージが殆ど生じない。
【００４７】
また、Ｑ／（Ｗｂ・ＬＳ）≧０．８３×１０^−３としたＮｏ．４〜８の実験においては、膜付き性がよく、改質レベルの高い表面処理が行われている。さらに、Ｑ／（Ｗｂ・ＬＳ）≧２．０×１０^−３としたＮｏ．５〜８の実験、さらにＱ／（Ｗｂ・ＬＳ）≧２．８×１０^−３とした実験Ｎｏ．６の実験においては、さらに膜付き性、改質レベルの向上している。
【００４８】
【発明の効果】
本第１発明によれば、放電を安定させ、支持体のダメージを抑え、効率よく放電処理を施すことができる。
【００４９】
また、本第２発明によれば、放電処理の効率化を図り、改質レベルが高い表面処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１表面処理装置
２処理室
５支持体
６、７対向ローラ対
８、９電極
８２、９２誘電体

Claims

連続搬送されている支持体の表面を処理室内の電極間で放電処理する表面処理方法において、
前記処理室内に不活性ガス（流量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］））を含む混合ガスを導入する際、
Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）≧１０
（ただし、ｄは、電極間のギャップ（ｍ）、Ｗｅは、電極の幅（ｍ）である。）の条件を満足することを特徴とする表面処理方法。
連続搬送されている支持体の表面を処理室内の電極間で放電処理する表面処理方法において、
前記処理室内に不活性ガス（流量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ［１ａｔｍ］））を含む混合ガスを導入する際、
Ｑ／（Ｗｂ・ＬＳ）≧０．８３×１０^−３
（ただし、Ｗｂは、連続搬送されている支持体の幅（ｍ）、ＬＳは、連続搬送されている支持体の搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）である。）の条件を満足することを特徴とする表面処理方法。
Ｑ／（ｄ・Ｗｅ）≧１０
（ただし、ｄは、電極間のギャップ（ｍ）、Ｗｅは、電極の幅（ｍ）である。）の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の表面処理方法。
大気圧若しくはその近傍下で放電処理をすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の表面処理方法。
前記電極の少なくとも一方は、誘電体を被覆した電極であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表面処理方法。
放電密度が６００（Ｗｍｉｎ／ｍ^２）以下で放電処理をすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の表面処理方法。
４０ｋＨｚ以下で放電処理をすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の表面処理方法。
放電出力が７．５（ｋＷ／ｍ^２）以上で放電処理をすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の表面処理方法。
前記不活性ガスは、アルゴンガスであり、前記処理室内に導入されるガスの６０圧力％以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の表面処理方法。
前記混合ガス中には、Ｎ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２の少なくとも１つが含まれていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の表面処理方法。
前記支持体は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートのいずれかであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の表面処理方法。
前記支持体の厚さは、３００（μｍ）以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の表面処理方法。
前記支持体は、写真乳剤が塗布される写真感光材料用の支持体であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の表面処理方法。