JP4099264B2 - プラズマ処理によるフィルムシートの表面改質装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルムシートを連続的に大気圧プラズマ放電処理する表面改質方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、フィルムシート表面を連続的に改質するために種々の表面改質方法が提供されている。フィルムシート表面に親水性、撥水性、印刷性、接着性等を付与するために、サンドブラスト処理、化学薬品処理、放電処理等の各種表面改質方法が用いられる。そして、表面改質の効果、取り扱い性、製造コスト等を考慮して、コロナ放電、低圧プラズマ放電、大気圧プラズマ放電等の放電現象を用いた表面改質がよく利用されている。その中で、コロナ放電処理は、取り扱いが簡単であるが、酸素を含む官能基（すなわち親水性）しか導入できないこと、表面改質の経時安定性が良くないこと等の問題がある。また、低圧プラズマ処理は、安定した高品質の表面改質がなされるものの、低真空雰囲気を形成する必要があるために、真空容器及び排気設備を必要とするので、製造コストが高くなる。
【０００３】
一方、大気圧プラズマ放電処理は、大略大気圧下で、官能基の原料となる原料ガスを含む不活性ガス雰囲気中でプラズマ放電を行い、プラズマ放電領域内でプラズマ励起されたラジカル（活性種）によってフィルムシート表面を改質するものである。この処理方法は、真空を必要としないので生産性が高いこと、原料ガスの種類を変えることでフィルムシートの表面に上記のような種々の特性を付与することができる点でとりわけ注目されている。
【０００４】
従来の大気圧プラズマ放電処理においては、図１に示すように、フィルムシート３は、供給ロール２ａから供給ダクト７ａを介してプラズマチャンバー１に連続的に供給し、その中で大気圧プラズマ放電処理したあと、排出ダクト７ｂを介して巻き取りロール２ｂに巻き取っている。このとき、原料ガス９は、プラズマチャンバー１の上方に設けたガス供給口８、すなわちプラズマ放電領域１０の近傍からプラズマチャンバー１内に導入している。導入した原料ガス９は、図中においてガス供給口８から左右に分かれて、プラズマチャンバー１とドラム型第１電極５との間に形成した、供給ダクト７ａ及び排出ダクト７ｂの２ヶ所からプラズマチャンバー１の外に自然放出される。
【０００５】
しかしながら、図１に示した従来の大気圧プラズマ放電処理には、以下のような問題がある。すなわち、原料ガス９は、供給ダクト７ａ及び排出ダクト７ｂの２ヶ所に分かれて自然放出されるが、その放出力は弱い。また、フィルムシート３を搬送するために供給ダクト７ａ及び排出ダクト７ｂは大きく開口している。したがって、外界の空気はその開口部からプラズマチャンバー１内に侵入する。原料ガス９の供給を大きくすることは、空気侵入防止にある程度の効果があるが、製造コストがアップするので好ましくない。
【０００６】
また、生産性を高くするために、フィルムシート３は、通常、供給ダクト７ａからプラズマチャンバー１に高速で導入する。このような高速導入の際に、空気も一緒にプラズマチャンバー１内に導入される。したがって、空気は、供給ダクト７ａ及び排出ダクト７ｂからプラズマチャンバー１内に侵入するが、とりわけ、供給ダクト７ａからの侵入量が多い。
【０００７】
そして、プラズマチャンバー１内に侵入した空気は、プラズマ処理に対して不純物ガスとして作用して、フィルムシート３の表面改質に悪影響を及ぼすにもかかわらず、従来のプラズマ処理方法においては、上述したように、空気のプラズマチャンバー１内への侵入防止についてほとんど考慮されていない。大気圧プラズマ放電処理の場合、一般に、表面清浄作用のあるラジカルは、プラズマ放電領域１０内とその周辺にしか存在しない。したがって、プラズマ放電領域１０及びその周辺を除いた領域には、ラジカルがほとんど存在しないので、フィルムシート３表面は、十分に清浄化されない状態、いわば、空気によって汚染された状態にあるといえる。
【０００８】
ドラム型第１電極４と第２電極５との間に電源６によって高電圧を印加すると、プラズマ放電領域１０がその間に形成される。通常、ドラム型第１電極４と第２電極５とは、金属製の電極にガラス等の誘電体を被覆した構成になっている。しかしながら、図１のように、プラズマチャンバー１内のドラム型第１電極４は、そのドラム径が大きい。したがって、大口径のドラム型第１電極４の表面に誘電体を均一に被覆することが難しく、均一な誘電体被膜を形成するためにはコストが非常にかかる。そして、誘電体の被膜にピンホール等があると、その場所で火花放電が起こって安定した放電を得ることができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の解決すべき主たる技術的課題は、大気圧プラズマ放電処理において、空気がプラズマチャンバー内に侵入しにくい方法及び装置を得ることにある。
本発明の他の技術的課題は、大気圧プラズマ放電処理において、フィルムシート表面に吸着した空気等の不純物ガスを予め除去する方法及び装置を得ることにある。
本発明のさらなる技術的課題は、大気圧プラズマ放電処理において、安定した大気圧プラズマ放電を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記技術的課題を解決するために、本発明によれば以下のフィルムシートの表面改質方法及びその装置が提供される。
【００１１】
すなわち、本発明のフィルムシートの表面改質方法は、連続フィルムシートを、原料ガスの充填されているプラズマチャンバー内にその入口から連続搬入してその出口から連続搬出し、該プラズマチャンバー内でプラズマ処理してフィルムシートの表面を改質する方法において、原料ガスをプラズマチャンバー内に、フィルムシート出口側から連続供給してフィルムシート入口側から連続排出することを特徴とする。
【００１２】
上記の表面改質方法において、フィルムシートは、プラズマチャンバーの入口から搬入して出口から搬出するのに対して、フィルムシートの出口側から入口側に向かう原料ガスの大きな流れがプラズマチャンバー内に形成されている。上記のガスの大きな流れに従うように、原料ガスはフィルムシート入口から排出される。その結果、外界の空気は、フィルムシート入口からプラズマチャンバー内に侵入しにくくなる。
【００１３】
本発明の表面改質装置は、プラズマチャンバーが閉塞ハウジングを有し、該ハウジングのフィルムシート入口近傍に、原料ガスの排出口を備える一方、ハウジングのフィルムシート出口近傍に、原料ガスの供給口を備えたことを基本的特徴とする。
【００１４】
上記の表面改質装置において、ハウジングのフィルムシート入口近傍に、原料ガス排出口を備える一方、ハウジングのフィルムシート出口近傍に、原料ガス供給口を備える。ガス供給口からガス排出口に向かう原料ガスの大きな流れがプラズマチャンバー内に形成されているが、ガス排出口の近傍にフィルムシートの入口を設けているので、原料ガスは、上記のガスの大きな流れに引っ張られて、フィルムシート入口からも排出される。その結果、外界の空気は、フィルムシート入口からプラズマチャンバー内に侵入しにくくなる。
【００１５】
さらに具体的に述べれば、この表面改質装置は、プラズマチャンバー内に第１電極と第２電極とを備え、プラズマチャンバーは、両端を閉塞した筒型であるハウジングを有し、第１電極はプラズマチャンバーのハウジング内中央に配置したドラム型電極であり、第２電極はプラズマチャンバーのハウジング内面と第１電極との間に配置し、上記フィルムシート入口と原料ガス排出口、及び、上記フィルムシート出口と原料ガス供給口は、プラズマチャンバー内の第１電極に関してその両側に振り分けて形設され、原料ガスの供給口と排出口は、それぞれ、フィルムシートの出口と入口より、第２電極側に位置するものである。
【００１６】
上記の表面改質装置において、ドラム型第１電極を覆うフィルムシートによって、ハウジングの内部が、内側領域（第１電極側の領域）と外側領域（第２電極側の領域）との２つの領域に仕切られる一方、原料ガス供給口と原料ガス排出口とが、フィルムシートの外側領域において第１電極に関してその両側に振り分けて設けられている。このとき、原料ガスは、外側領域では、原料ガス供給口，第１電極と第２電極との間，原料ガス排出口の順序で、フィルムシートの外側表面に沿って流れるが、内側領域ではほとんど流れない。ガス供給口からガス排出口に向かう原料ガスの大きな流れが存在するとともに、フィルムシート入口がガス排出口側に近接して設けられているので、フィルムシート入口からもガスが排出される。したがって、外界の空気がプラズマチャンバー内に侵入しにくくなる。
【００１７】
この表面改質装置は、上記ハウジングに取り付けた供給ダクト内に間仕切板を設けて、ガス供給口とフィルムシート出口との２通路を形成し、同様に、排出ダクト内に間仕切板を設けてガス排出口とフィルムシート入口との２通路を形成することができる。
【００１８】
上記の表面改質装置において、排出ダクトはハウジングの外側に取り付けているとともに、その排出ダクト内にガス排出口及びフィルムシート入口を形成している。原料ガスはプラズマチャンバー内を供給ダクトから排出ダクトに向かって流れるが、ガス排出口及びフィルムシート入口がハウジングの外側にあるので、外界の空気侵入の影響がより小さくなる。
【００１９】
この表面改質装置は、ハウジングに設けたフィルムシート入口及びその出口を、それぞれ、ハウジングに形成したフィルム通過スリットと、該スリットを封じるようにハウジングの外周面に近接して配置された、フィルムシートを搬送するための一対のニップローラとで構成することができる。
【００２０】
上記の表面改質装置において、フィルムシート入口は、ハウジングの外周面に近接して配置した、一対のニップローラによって閉塞されているので、外界の空気がフィルムシート入口からプラズマチャンバー内に侵入することがほとんどない。
【００２１】
この表面改質装置は、両端を閉塞したドーム型ハウジング内に、ドラム型の第１電極の略半分を配置して、ドーム型ハウジングとドラム型第１電極との間にかつドラム周囲方向に開口部を形成し、原料ガス排出口は、該開口部を封ずるように取り付けた排出ダクトによって開口部に形成して、排出ダクトの外周面とドラム型電極の外周面との間にフィルムシート入口を形成し、さらに、フィルムシート入口において、フィルムシート搬送用のガイドロールをダクトの外周面とドラム型第１電極の外周面とに近接して設けた構成にすることができる。
【００２２】
上記の表面改質装置において、ドーム型ハウジング内にドラム型の第１電極の略半分を配置することにより、原料ガスは、原料ガス供給口，第１電極と第２電極との間，原料ガス排出口の順序で、プラズマチャンバー内を第１電極の外側表面に沿って流れる。そして、フィルムシート入口がガイドロールによって塞がれているので、外界の空気が、フィルムシート入口からプラズマチャンバー内に侵入しにくい。
【００２３】
ところで、従来の技術で説明したように、ラジカルは、プラズマ放電領域内とその周辺に多く存在し、イオンや電子に比べて長寿命であるとともに表面清浄作用を有するといわれている。上記の表面改質方法及びいずれの表面改質装置においても、プラズマチャンバー内には、ガス供給口からプラズマ放電領域を経由してガス排出口に向かう原料ガスの大きな流れが存在している。ラジカルは、この流れに乗って、途中で消滅することなく、プラズマ放電領域からガス排出口の方へ運ばれる。その結果、ガス排出口近傍に設けたフィルムシート入口においても、多くのラジカルが存在するので、フィルムシート表面はプラズマ処理の前に清浄化される。
【００２４】
本発明のフィルムシートの表面改質装置は、ドラム型第１電極を導電性にすることができる。
【００２５】
上記構成によれば、ドラム型第１電極は、そのドラム径が大きくなっても、金属等の導電性材料を加工することにより容易に製造することができる。したがって、ドラム型第１電極にはピンホール等の欠陥がないので、安定した大気圧プラズマ放電が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、図２〜図５にしたがって、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【００２７】
図２は、本発明の第１実施形態に係る、大気圧プラズマ放電処理によるフィルムシート２１の表面改質装置を示す説明断面図である。図において、プラズマチャンバー１１は、両端を閉じた筒状のハウジング１１ａから構成され、その内部に第１電極１４と一対の第２電極１５を備える容器である。
【００２８】
第１電極１４は、ドラム形状であり、一端を接地した状態でハウジング１１ａ内の大略中央に設置している。第１電極１４は、金属等の導電性材料にガラス，セラミック等の誘電体を被覆することができるが、金属等の導電性の材料に誘電体を被覆しないものも好適である。
【００２９】
第２電極１５は、一対の電極であり、それぞれが、ハウジング１１ａの中央を対称面として、第１電極１４と対向するとともに斜めに傾いた状態でハウジング１１ａの上方内面において支持されている。第２電極１５は、第１電極１４より小径の金属等の導電性材料からなる円筒状電極に、ガラス，セラミック等の誘電体を被覆しており、複数の円筒状電極を第１電極１４の周囲方向に沿って配列している。第２電極１５の円筒状電極は、それぞれ、第１電極１４の方に延在する第２電極支持脚３１を介して第２電極支持部材３０に固定されている。第２電極１５は、第２電極支持脚３１の長さを伸縮することによって、第１電極１４と第２電極１５との間隔が一定になるように調整可能な構成になっている。
【００３０】
第１電極１４と第２電極１５との間に電源１６の高周波の高電圧を印加すると、その間隙及びその周辺にプラズマ放電領域２７が形成される。ここで、第１電極１４と第２電極１５との間に印加する電圧の周波数は、安定したプラズマ放電を得るために、２ｋＨｚ〜１００ＭＨｚにするのがよい。また、第１電極１４及び第２電極１５は、それぞれ、中空構造にすることが好ましく、水あるいは空気等の冷媒をその内部に流すことによって電極表面の温度上昇を防止することができる。
【００３１】
図２において、ハウジング１１ａは、その周面壁の左下に、第２電極１５の方から順にガス排出口１８ａとフィルムシート入口１９ａとを近接して備え、その右下に第２電極１５の方から順にガス供給口１８ｂとフィルムシート出口１９ｂとを近接して備えており、これらの開口部分を除いては密閉構造になっている。すなわち、ガス排出口１８ａ及びガス供給口１８ｂは、それぞれ、フィルムシート入口１９ａ及びフィルムシート出口１９ｂに対して、第２電極１５側に形成している。ガス排出口１８ａ及びガス供給口１８ｂは、パイプ状あるいはスリット状のダクトが、ハウジング１１ａの開口から外方に延在することによって形成された開口である。フィルムシート入口１９ａ及びフィルムシート出口１９ｂは、ハウジング１１ａの開口から外方に延在した、フィルムシート２１が出し入れ可能な大きさの細長いスリットを有するダクトによって形成される。
【００３２】
プラズマチャンバー１１に導入する原料ガス２５は、フィルムシート２１表面に導入すべき官能基をプラズマ処理中に生成可能なガスであって、希ガスを所望の溶液中に通して作成したり、又はフィルムシート２１表面に導入すべき官能基をプラズマ処理中に生成可能なガスを希ガスと予め混合して作成したり、さらには、フィルムシート２１表面に導入すべき官能基をプラズマ処理中に生成可能なガスであって、希ガスを所望の溶液中に通して得られたガスに、フィルムシート２１表面に導入すべき官能基をプラズマ処理中に生成可能なガスを予め混合して作成する。いずれの場合もフィルムシート２１表面に導入すべき官能基をプラズマ処理中に生成可能な物質を希ガス中に含有している。溶液を用いて官能基生成物質を原料ガス２５に含有させる方法として、官能基生成物質を含む溶液中に希ガスを通す（バブリング）方法、及び官能基生成物質を含む溶液上に希ガスを通過させる方法を用いることができる。希ガスとしてＡｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎ等を用いることができ、Ａｒ又はＨｅが好ましい。また、希ガスと混合するガスあるいは溶液として、酸，ケトン，アルコール，フッ化水素，フッ化炭素，フッ化ケイ素，フッ化窒素，炭化水素，酸化炭素，硫化酸素，チオール，アンモニア，ハロゲン化炭素，ハロゲン化炭素水素，芳香族化合物，アミン，ジイソシアネート，アクリル酸エステルモノマー，水蒸気，窒素，水素，ハロゲン等の単体あるいはこれらを組み合わせたものを用いることができる。
【００３３】
プラズマチャンバー１１に導入した原料ガス２５は、不図示の排気装置によって、ガス排出口１８aから強制的に排気することによって大気圧より低くしたり、ガス供給口１８ｂから加圧した原料ガス２５を加えることによって大気圧より高くすることができる。プラズマチャンバー１１内の圧力は、高真空の排気ポンプを必要としない、いわゆる低真空領域〜大気圧より少し高い圧力であり、プラズマ放電が安定する圧力範囲としては、例えば、７００Ｔｏｒｒ〜９００Ｔｏｒｒである。
【００３４】
表面改質装置は、供給ロール１２とガイドロール２０ａとをプラズマチャンバー１１の外側に備え、供給ロール１２からのフィルムシート２１は、ガイドロール２０ａを介してフィルムシート入口１９ａに連続的に供給する構成である。同様に、巻き取りロール１３とガイドロール２０ｂとをプラズマチャンバー１１の外側に備え、フィルムシート出口１９ｂからのフィルムシート２１は、ガイドロール２０ａを介して巻き取りロール１３に連続的に巻き取って回収する構成である。フィルムシート２１の供給及び回収速度は、表面改質の品質と生産性の観点から、大略１０〜１００ｍ／分であることが好ましい。
【００３５】
本願の表面改質装置に適用できるフィルムシート２１は、連続したシート形状の各種材料であり、例えば、ポリオレフィン系，ポリスチレン系，ポリ塩化ビニル系，ポリエステル系，ポリイミド系，ポリアミド系，ポリカーボネート系，ポリエーテル系，ポリアクリル系，フェノール系，エポキシ系，尿素系，メラミン系，ウレタン系，アイオノマー，合成ゴム，紙，綿，及びウール等である。
【００３６】
次に、上記第１実施形態の表面改質装置を用いたフィルムシートの表面改質方法について説明する。
【００３７】
図２において、ポリプロピレン製の反物状のフィルムシート２１は、供給ロール１２からガイドロール２０ａを介して、フィルムシート入口１９ａからプラズマチャンバー１１内に連続的に導入する。フィルムシート２１は、金属からなるドラム形状の第１電極１４外周面の略上半分に巻き付けたあと、フィルムシート出口１９ｂからプラズマチャンバー１１の外に搬出し、ガイドロール２０ｂを介して巻き取りロール１３に連続的に巻き取る。原料ガス２５は、Ａｒガスを水中に通すことによって（すなわち、バブリングによって）、水分の含有したガスを作成する。この原料ガス２５は、ガス供給口１８ｂより供給し、第１電極１４の外周面とハウジング１１ａの内周面とからなる空間、すなわち、フィルムシート２１、に沿って半時計回りに流れ、不図示の排気装置によってガス排出口１８ａから排気する。この結果、ハウジング１１ａ内は、略大気圧(７６０Ｔｏｒｒ) のガス圧であり、水分を含有したＡｒガス雰囲気に維持されている。このとき、第１電極１４と、ガラスを被覆した金属の円筒状第２電極１５電極との間に、電圧の周波数が４０ｋＨｚ、放電電力密度が１００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²又は２００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の高周波電圧を印加することで、電極間にプラズマ放電領域２７が形成される。プラズマ放電領域２７においては、Ａｒガス雰囲気中の水が解離して、ＯＨ基，ＣＯＯＨ基，ＣＯＯ基等の酸素を含む所望の官能基がフィルムシート２１上に生成される。
【００３８】
なお、本願のプラズマ放電処理と比較するために、図１に示した従来のプラズマ放電処理装置を用いて、ポリプロピレン製のフィルムシートをプラズマ放電処理した。このときの処理条件は、本願発明と同様に、電源の周波数が４０ｋＨｚ、放電電力密度が１００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²又は２００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²、処理ガスは水中を通したＡｒガスである。
【００３９】
本願発明のプラズマ放電処理の効果を確認するために、表面処理したフィルムシート２１の処理面にアクリル系又はウレタン系の接着剤を塗布して、各フィルムシート２１同士を接着したあと、万能引張り試験機を用いて、接着したフィルムシート２１間の接着強度を測定した。また、ＥＳＣＡを用いたＸ線光電子分光法によって、表面処理したフィルムシート表面に導入された酸素量を、炭素に対する酸素の存在割合（Ｏ／Ｃ）により算出した。
【００４０】
その結果、本願のプラズマ放電処理方法は、放電電力密度が１００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²と２００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²のいずれの場合も、従来のプラズマ放電処理のものより接着強度が大きく、接着強度のばらつきが少なかった。また、ＥＳＣＡによって分析した結果、従来のプラズマ放電処理したフィルム表面及び本願のプラズマ放電処理したフィルム表面の炭素に対する酸素の存在割合（Ｏ／Ｃ）は、それぞれ、０．１６及び０．１９であった。本願のプラズマ放電処理したフィルム表面には、従来のプラズマ放電処理のものより、酸素導入量が多く、フィルム表面が十分に改質されていた。したがって、上記のプラズマ放電処理は、従来のものより表面改質効果が大きかった。
【００４１】
また、Ａｒガスを水中に通して水分を含有させたガスにさらに酸素ガスを加えた原料ガス２５を作成し、この原料ガス２５を用いて、上記と同様の方法によってフィルムシート２１をプラズマ放電処理した。この効果を確認するために、表面処理したフィルムシート２１の処理面にアクリル系又はウレタン系の接着剤を塗布して、各フィルムシート２１同士を接着したあと、万能引張り試験機を用いて、接着したフィルムシート２１間の接着強度を測定した。また、ＥＳＣＡを用いたＸ線光電子分光法によって、表面処理したフィルムシート表面に導入された酸素量を、炭素に対する酸素の存在割合（Ｏ／Ｃ）により算出した。
【００４２】
その結果、本願のプラズマ放電処理方法は、放電電力密度が１００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²と２００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²のいずれの場合も、従来のプラズマ放電処理のものより接着強度が大きく、接着強度のばらつきが少なかった。また、ＥＳＣＡによって分析した結果、従来のプラズマ放電処理したフィルム表面及び本願のプラズマ放電処理したフィルム表面の炭素に対する酸素の存在割合（Ｏ／Ｃ）は、それぞれ、０．１６及び０．２６であった。本願のプラズマ放電処理したフィルム表面には、従来のプラズマ放電処理のものより、酸素導入量が多く、フィルム表面が十分に改質されていた。したがって、上記のプラズマ放電処理は、従来のものより表面改質効果が大きかった。
【００４３】
以上のように、図２の表面改質装置は、フィルムシート２１が第１電極１４の回転軸を中心として時計回りに搬送されているのに対して、フィルムシート２１表面上に沿った反時計回りの原料ガス２５の流れが形成されおり、フィルムシート入口１９ａの近傍に、ガス排出口１８ａを備えることによって、原料ガス２５がフィルムシート入口１９ａからも放出されるので、外界の空気等がプラズマチャンバー１１内に流入しにくくなる。したがって、外界からの汚染が起こりにくいので、フィルムシート２１に対して高品質な表面改質を施すことができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置について、図３に基づいて説明する。
【００４５】
図３はプラズマ処理によるフィルムシートの表面改質装置を示す説明断面図である。図３の表面改質装置は、図２の第１実施形態に係るプラズマ処理装置と大略同じであるが、以下の点が異なっている。すなわち、図３のプラズマ処理装置は、原料ガス２５を供給及び排出するための供給ダクト１７ｂ及び排出ダクト１７a内に間仕切板２６ｂ，２６ａをそれぞれ備えている。供給ダクト１７ｂ及び排出ダクト１７aは、それぞれ、ハウジング１１aの右下外側面及び左下外側面に取り付けており、ハウジング１１aの外側に延在している。そして、供給ダクト１７ｂは、間仕切板２６ｂによって、ガス供給口１８ｂとフィルムシート出口１９ｂとの２通路が形成されている。ここで、フィルムシート出口１９ｂはフィルムシート２１が通過できる程度の狭い隙間であり、ガス供給口１８ｂはフィルムシート２１の幅と大略同じ寸法構成の開口部である。したがって、フィルムシート２１がハウジング１１aの外側から導入されるとともに、原料ガス２５がハウジング１１aの外側において排気される。また、排出ダクト１７aにおいても、上記供給ダクト１７ｂと同様に、フィルムシート２１がハウジング１１aの外側から排出されるとともに、原料ガス２５がハウジング１１aの外側から導入される。
【００４６】
この表面改質装置は、図２と同様に、原料ガス２５がフィルムシート入口１９aから放出されるが、フィルムシート入口１９aがハウジング１１aの外側に位置しているので、図２の表面改質装置と比較して、外界の空気侵入の影響をより受けにくくなっている。したがって、外界からの汚染が起こりにくいので、フィルムシート２１に対して高品質な表面改質を施すことができる。
【００４７】
次に、本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置について、図４に基づいて説明する。
【００４８】
図４はプラズマ処理によるフィルムシートの表面改質装置を示す説明断面図である。図４の表面改質装置は、図２の第１実施形態に係るプラズマ処理装置と大略同じであるが、以下の点が異なっている。すなわち、この表面改質装置において、フィルムシート２１が出入りするフィルムシート入口１９a及びその出口１９ｂは、それぞれ、フィルム通過スリット２８a，２８ｂと、一対のニップローラとによって構成している。ここで、フィルム通過スリット２８a，２８ｂは、ハウジング１１aの右下側面及び左下側面に形成しており、フィルムシート２１が通過できる程度の細長い開口スリットである。フィルムシート入口１９a側のニップローラは、シールロール２３aとシールガイドロール２２aとからなり、両者を当接させて、その間にフィルムシート２１を挟みつける構成になっている。シールガイドロール２２aは、ハウジング１１aの外周面に接触する寸前の近接する位置に配置している。シールロール２３aは、ハウジング１１aの外周面と接触する寸前の近接する位置に配置し、シールガイドロール２２aと当接する位置に、シールロール駆動装置２４aによって駆動される。したがって、フィルム通過スリット２８aは、ニップローラによって囲まれることによって大略封じられている。また、フィルムシート出口１９ｂも、上記のフィルムシート入口１９aと同様の構成になっており、ニップローラによってフィルム通過スリット２８ｂが大略封じられている。
【００４９】
上記の表面改質装置において、フィルムシート２１をその間に挟んだニップローラ（シールガイドロール２２aとシールロール２３a）が、フィルム通過スリット２８aを囲むとともに、ハウジング１１aの外周面に近接するように配置しているので、フィルムシート入口１９aは大略封じられている。したがって、外界の空気が、フィルムシート入口１９a及びニップローラからハウジング１１a内に侵入することがほとんどない。同様に、フィルムシート出口１９ｂから、外界の空気がハウジング１１a内に侵入することもない。外界からの汚染が起こりにくいので、フィルムシート２１に対して高品質な表面改質を施すことができる。
【００５０】
次に、本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置について、図５に基づいて説明する。
【００５１】
図５はプラズマ処理によるフィルムシートの表面改質装置を示す説明断面図である。図５の表面改質装置は、以下の点に特徴がある。すなわち、この表面改質装置は、両端を閉塞した半円筒形をしたドーム型ハウジング１１a内側に、ドラム型の第１電極１４の略上半分を挿入しており、その略下半分がハウジング１１aの外側に露出するように配置している。原料ガスの排出口及び供給口１８a，１８ｂを形成する排出及び供給ダクト１７a，１７ｂは、それぞれ、ドーム型ハウジング１１aの下端部に取り付けるとともに、フィルムシート２１の搬送可能な隙間、すなわち、開口部２９a，２９ｂをドラム型第１電極１４との間に形成すべく配置している。ダクト１７a，１７ｂは、それぞれ、大略扁平した箱形状であり、その外周面の下面がドラム型の第１電極１４の外周面に沿うように延在した構成である。開口部２９a，２９ｂは、それぞれ、ドラム周囲方向に開口しており、ダクト１７a，１７ｂの外周面にシールガイドロール２２a，２２ｂを近接させ、ドラム型第１電極１４の外周面とにシールガイドロール２２a，２２ｂを当接させることによって、大略閉じられている。当接した、シールガイドロール２２a，２２ｂとドラム型第１電極１４の外周面との間にフィルムシート入口及び出口１９a，１９ｂを形成して、それぞれ、その間にフィルムシート２１を挟んでフィルムシート２１を搬送する。
【００５２】
また、第２電極１５は、複数の円筒状電極を第２電極支持部材３０に取り付けた構成になっている。それぞれの円筒状電極は、第１電極１４の周囲方向に沿うように半円周状に配列しており、第１電極１４側に向けて略半分が突出した状態で、第１電極１４の外周面と大略同じ距離保つように固定している。この結果、第１電極１４と第２電極１５との間に高周波電圧を印加すると、プラズマ放電領域２７が、その間でほぼ半円弧状に形成される。
【００５３】
上記構成によって、原料ガス２５は、原料ガス供給口１８ｂ，プラズマ放電領域２７，原料ガス排出口１８aの順序で、フィルムシート２１の外側表面に沿って半時計回りで流れる。そして、フィルムシート入口１９aがシールガイドロール２２aによって塞がれているので、フィルムシート入口１９aから、外界の空気がハウジング１１a内に侵入することがほとんどない。したがって、外界からの汚染が起こりにくいので、フィルムシート２１に対して高品質な表面改質を施すことができる。また、ハウジング１１aをドーム型にすることによって、プラズマチャンバー１１を小型化することができ、省スペース化、原料ガス使用量の低減に寄与する。
【００５４】
また、上記のいずれの実施形態においても、プラズマ放電領域２７のプラズマが、原料ガス２５によって運ばれて、ガス排出口１８aの付近、すなわち、フィルムシート入口１９a付近で、青白く光っている様子を観察することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のプラズマ処理装置を示す説明断面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態のプラズマ処理装置を示す説明断面図である。
【図３】 本発明の第２実施形態のプラズマ処理装置を示す説明断面図である。
【図４】 本発明の第３実施形態のプラズマ処理装置を示す説明断面図である。
【図５】 本発明の第４実施形態のプラズマ処理装置を示す説明断面図である。
【符号の説明】
１１ プラズマチャンバー
１１ａ ハウジング
１２ 供給ロール
１３ 巻き取りロール
１５ 第２電極
１４ ドラム型第１電極
１６ 電源
１７ａ 排出ダクト
１７ｂ 供給ダクト
１８ａ ガス排出口
１８ｂ ガス供給口
１９ａ フィルムシート入口
１９ｂ フィルムシート出口
２０ａ，２０ｂ ガイドロール
２１ フィルムシート
２２ａ，２２ｂ シールガイドロール（ニップロール）
２３ａ，２３ｂ シールロール（ニップロール）
２４ａ，２４ｂ シールロール駆動装置
２５ 原料ガス
２６ａ，２６ｂ 間仕切り
２７ プラズマ放電領域
２８ａ，２８ｂ フィルム透過スリット
２９ａ，２９ｂ 開口部
３０ 第２電極支持部材
３１ 第２電極支持脚

Claims (3)

1. プラズマチャンバー（１１）は、両端を閉塞した筒型の閉塞ハウジング（１１ａ）を有し、該ハウジング（１１ａ）のフィルムシート入口（１９ａ）近傍に、原料ガス（２５）の排出口（１８ａ）を備える一方、ハウジング（１１ａ）のフィルムシート出口（１９ｂ）近傍に、原料ガス（２５）の供給口（１８ｂ）を備え、
   上記プラズマチャンバー（１１）内に第１電極（１４）と第２電極（１５）とを備え、
   第１電極（１４）はプラズマチャンバー（１１）のハウジング（１１ａ）内中央に配置されたドラム型電極（１４）であり、
   第２電極（１５）は、プラズマチャンバー（１１）のハウジング（１１ａ）内面と第１電極（１４）との間に配置され、
   上記フィルムシート入口（１９ａ）と原料ガス排出口（１８ａ）、及び、上記フィルムシート出口（１９ｂ）と原料ガス供給口（１８ａ）は、プラズマチャンバー（１１）内の第１電極（１４）に関してその両側に振り分けて配設され、原料ガス（２５）の供給口（１８ｂ）と排出口（１８ａ）は、それぞれ、フィルムシート（２１）の出口（１９ｂ）及び入口（１９ａ）よりも、第２電極（１５）側に位置し、
   上記原料ガス供給口（１８ｂ）を上記ハウジング（１１ａ）に取り付けた供給ダクト（１７ｂ）で形成し、該供給ダクト（１７ｂ）内に間仕切板（２６ｂ）を設けて２通路を形成し、その一方をガス供給口（１８ｂ）とする一方、その他方をフィルムシート出口（１９ｂ）とし、上記原料ガス排出口（１８ａ）をハウジング（１１ａ）に取り付けた排出ダクト（１７ａ）で形成し、該排出ダクト（１７ａ）内に間仕切板（２６ａ）を設けて２通路を形成し、その一方をガス排出口（１８ａ）とする一方、その他方をフィルムシート入口（１９ａ）とすることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. プラズマチャンバー（１１）は、両端を閉塞した筒型である閉塞ハウジング（１１ａ）を有し、該ハウジング（１１ａ）のフィルムシート入口（１９ａ）近傍に、原料ガス（２５）の排出口（１８ａ）を備える一方、ハウジング（１１ａ）のフィルムシート出口（１９ｂ）近傍に、原料ガス（２５）の供給口（１８ｂ）を備え、
   上記プラズマチャンバー（１１）内に第１電極（１４）と第２電極（１５）とを備え、
   第１電極（１４）はプラズマチャンバー（１１）のハウジング（１１ａ）内中央に配置されたドラム型電極（１４）であり、
   第２電極（１５）は、プラズマチャンバー（１１）のハウジング（１１ａ）内面と第１電極（１４）との間に配置され、
   上記フィルムシート入口（１９ａ）と原料ガス排出口（１８ａ）、及び、上記フィルムシート出口（１９ｂ）と原料ガス供給口（１８ａ）は、プラズマチャンバー（１１）内の第１電極（１４）に関してその両側に振り分けて配設され、原料ガス（２５）の供給口（１８ｂ）と排出口（１８ａ）は、それぞれ、フィルムシート（２１）の出口（１９ｂ）及び入口（１９ａ）よりも、第２電極（１５）側に位置し、
   上記プラズマチャンバー（１１）のハウジング（１１ａ）に設けたフィルムシート入口（１９ａ）及びその出口（１９ｂ）は、それぞれ、ハウジング（１１ａ）の所定位置に形成したフィルム通過スリット（２８ａ，２８ｂ）と、該スリット（２８ａ，２８ｂ）を封じるようにハウジング（１１ａ）の外周面に近接して配置された、フィルムシート（２１）を搬送するための一対のニップローラ（２２ａ，２４ａ；２２ｂ，２４ｂ）とで構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
3. プラズマチャンバー（１１）は、両端を閉塞したドーム型の閉塞ハウジング（１１ａ）を有し、該ハウジング（１１ａ）のフィルムシート入口（１９ａ）近傍に、原料ガス（２５）の排出口（１８ａ）を備える一方、ハウジング（１１ａ）のフィルムシート出口（１９ｂ）近傍に、原料ガス（２５）の供給口（１８ｂ）を備え、
   第１電極（１４）はハウジング（１１ａ）に略半分が配置されたドラム型電極（１４）であって、ドーム型ハウジング（１１ａ）とドラム型第１電極（１４）との間にかつドラム周囲方向に２つの開口部（２９ａ，２９ｂ）が形成され、
   プラズマチャンバー（１１）内面と第１電極（１４）の外周面との間に第２電極（１５）を備え、
   上記一方の開口部（２９ｂ）において、該開口部（２９ｂ）を封ずるように取り付けた供給ダクト（１７ｂ）で上記原料ガス供給口（１８ｂ）を形成すると共に、該供給ダクト（１７ｂ）の外周面とドラム型電極（１４）の外周面との間に上記フィルムシート出口（１９ｂ）を形成し、
   上記他方の開口部（２９ａ）において、該開口部（２９ａ）を封ずるように取り付けた排出ダクト（１７ａ）で上記原料ガス排出口（１８ａ）を形成すると共に、該排出ダクト（１７ａ）の外周面とドラム型電極（１４）の外周面との間に上記フィルムシート入口（１９ａ）を形成し、
   さらに、フィルムシート入口（１９ａ）とその出口（１９ｂ）とにおいて、フィルムシート（２１）を搬送するガイドロール（２２ａ，２２ｂ）を各ダクト（１７ａ，１７ｂ）の外周面とドラム型第１電極（１４）の外周面とに近接して設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。

Images