JP5302847B2 - 表面処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、フッ素ガスによって被処理物の表面処理をする表面処理装置に関する。

従来から、表面処理装置は、公知となっている。例えば、下記特許文献１に記載の装置が挙げられる。この特許文献１の装置は、押出手段と、上下に入口および出口が形成された直方体のハウジングの幅方向両側に一定間隔でフッ素ガス供給管が設けられたフィルム表面活性化手段と、無滴材コーティング手段と、垂直型乾燥機と、フィルム巻取ロールとから構成されることを特徴とする農芸用合成樹脂無滴フィルムの製造装置である。

特開２００２−６０５２４号公報

フッ素ガスは極めて反応性が高く、フッ素ガスを用いた表面処理ではフッ素ガス若しくはフッ素ガスを含んだ混合ガスの気流が偏って被理物に接触したとき、偏りに応じて処理効果に偏り（不均一性）が生じることが知られている。しかしながら、特許文献１に記載の装置においては、ハウジング内のフッ素ガスの流れに偏りが生じることがあり、被処理物であるフィルム表面における表面処理効果の均質性の精度を高くすることができない場合があった。

そこで、本発明の目的は、従来よりも、被処理物の表面処理の均質性の精度を向上させることが可能な表面処理装置を提供することである。

（１） 本発明の表面処理装置は、被処理物を表面処理するための表面処理室を有し、前記表面処理室内と連通している入口及び出口が設けられているハウジングと、前記表面処理室に接続されており、ガス源からフッ素ガスを含んだ混合ガスを供給する混合ガス供給管と、前記表面処理室内に設けられ、前記表面処理室内に供給された混合ガスを少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した整流部材と、を備えているものである。

上記（１）の構成によれば、前記表面処理室内でフッ素ガスを含んだ混合ガスが均一に噴出するので、従来に比べて被処理物の表面を均一にフッ素処理することができる。特に、被処理物の移動方向に対して垂直な方向（被処理物の幅方向）について、均一且つ高効率で表面処理を行うことができる。また、例えば、被処理物がシート状のものであれば、両表面を一度に且つ均一に表面処理することができる。

（２） 上記（１）の表面処理装置においては、前記整流部材が、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間に設けられ、前記表面処理室を仕切って第１の混合ガス分散室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した第１部材と、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記表面処理室を仕切って第２の混合ガス分散室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した第２部材とを有しているものであり、前記混合ガス供給管が、前記第１の混合ガス分散室及び前記第２の混合ガス分散室に接続されていることが好ましい。

上記（２）の構成によれば、前記第１の混合ガス分散室及び前記第２の混合ガス分散室から第１部材及び第２部材を通過して、前記表面処理室内において均一的に噴出されたフッ素ガスによって、被処理物の表面をより均一に且つ高効率で処理することができる。

（３） 上記（１）又は（２）の表面処理装置においては、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間に設けられ、前記表面処理室を仕切って第１の混合ガス収集室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に吸引するように整流する流路を有した第３部材と、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記表面処理室を仕切って第２の混合ガス収集室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に吸引するように整流する流路を有した第４部材とを有しているものであり、前記第１の混合ガス収集室及び前記第２の混合ガス収集室に、混合ガスを排出する混合ガス収集管が接続されていることが好ましい。

上記（３）の構成によれば、前記第３部材及び前記第４部材を介してガス流れを偏流しないように均一に吸い込むことができるので、被処理物の表面での混合ガスの気流の偏りを防ぎ、より均一に処理できる。

（４） 上記（１）〜（３）の表面処理装置においては、前記ハウジング内において前記表面処理室における前記ハウジング軸方向の一端側及び他端側それぞれに設けられ、ガスを排出するガス排出管がそれぞれ接続されている２つのガス収集室を備えていることが好ましい。

上記（４）の構成によれば、フッ素ガスを含む混合ガスが前記表面処理室から漏れることがあったとしても、前記ガス収集室によって混合ガスを収集することができるので、外部にフッ素ガスが漏れることがない。したがって、安全に運転できる表面処理装置を提供できる。

（５） 上記（４）の表面処理装置においては、前記２つのガス収集室のうち少なくとも１つが、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間に設けられ、前記ガス収集室を仕切って第１のガス収集小室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に排出するように整流する流路を有した第５部材と、前記ガス収集室において前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記ガス収集室を仕切って第２のガス収集小室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に排出するように整流する流路を有した第６部材とを有しており、前記第１のガス収集小室及び前記第２のガス収集小室に、前記ガス排出管がそれぞれ接続されていることが好ましい。

上記（５）の構成によれば、前記第５部材及び前記第６部材によって形成された各ガス収集小室によって、表面処理室から混合ガスが漏れ出たとしても気流が偏らないようにしつつ吸い込むことが可能であり、ガス収集管を介して安全にガスを外部の除外施設などに排出できる。

（６） 上記（１）〜（５）の表面処理装置においては、前記ハウジング内において前記表面処理室と各前記ガス収集室との間に設けられ、ガス源から窒素ガスを供給する窒素ガス供給管がそれぞれ接続されている２つの窒素ガス室を備えていることが好ましい。なお、フッ素ガス表面処理は混合ガスの種類によって異なる表面特性を被処理物表面に付与することができる。混合ガスがフッ素ガスと酸素ガス、或いはフッ素ガスと酸素ガスと不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなど）とから構成される場合は、被処理物表面にカルボキシル基などの極性基を導入して親水性の効果を付与することが可能である。これに対して、混合ガスがフッ素ガス単体、或いはフッ素ガスと不活性ガスとから構成される場合は、被処理物表面をフッ素化し、撥水性や耐薬品性、バリアー性などの効果を付与することが可能であり、直接フッ素化処理と呼ばれる。特に、直接フッ素化処理では酸素ガスをできるだけ反応系から取り除き、フッ素ガスと酸素ガスとが被処理物表面で共存する環境を避けることが適正に処理を行う上で重要となる。

上記（６）の構成によれば、前記窒素ガス室を設けることにより、窒素ガス室の圧力を表面処理室の内圧及び大気圧よりも高く設定することで、混合ガスの大気への漏れ出しを防ぐことがより可能になり、さらに安全性が向上する。さらに、混合ガス中のフッ素ガスと大気中の酸素とが共存して被処理物表面に存在する状況を抑止することができる。その結果として、適正に直接フッ素化処理を行うことができる。

（７） 上記（５）又は（６）の表面処理装置においては、前記２つの窒素ガス室のうち少なくとも１つが、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間に設けられ、前記窒素ガス室を仕切って第１の窒素ガス分散室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した第７部材と、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記窒素ガス室において前記窒素ガス室を仕切って第２の窒素ガス分散室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した第８部材とを有しており、前記第１の窒素ガス分散室及び前記第２の窒素ガス分散室に、前記窒素ガス供給管がそれぞれ接続されていることが好ましい。

上記（７）の構成によれば、前記第１の窒素ガス分散室及び前記第２の窒素ガス分散室から前記第７部材及び前記第８部材を通過して、前記窒素ガス室内において均一的に噴出された窒素ガスによって、フッ素ガスと酸素ガスとが被処理物表面で共存する状況を抑制することができる。その結果として、被処理物の表面において、フッ素ガスと酸素ガスとが共存することによって起こる反応をより抑制することができ、直接フッ素化処理を高精度で行うことができる。

（８） 上記（１）〜（７）の表面処理装置においては、前記ガス源が、すでに混合されてなる前記混合ガスを単に封入してなる容器である場合には、前記表面処理室内の圧力を一定に保つように、前記混合ガス供給管からの混合ガス供給量を調整する混合ガス供給量調整部が前記混合ガス供給管の途中に設けられていることが好ましい。また、前記ガス源が、前記混合ガスを構成する各ガスを供給する複数のガス供給管に接続されたものであり、該ガス源において混合ガスが作成されている場合には、前記表面処理室内の圧力を一定に保つように、ガスの供給量を調整するガス供給量調整部が前記混合ガス供給管の途中又は前記複数のガス供給管の途中に設けられていることが好ましい。

フッ素ガス表面処理では、混合ガス中のフッ素ガス濃度だけではなく、フッ素ガスの絶対量が処理の強弱に影響を及ぼす。これは混合ガス中のフッ素ガス濃度が一定でも処理する圧力が異なれば、被処理物と反応するフッ素ガスの量に異なりが生まれ、その結果として、処理効果に偏りが生まれることを意味する。そのため、処理圧力の均一性は処理効果の均一性にとって重要な要素となるが、上記（８）の構成によれば、表面処理室内の圧力を一定に保つように、ガスの供給量を調整することできるので、より均一且つ高効率な表面処理を行うことが可能な表面処理装置を提供できる。

（９） 上記（１）〜（８）の表面処理装置においては、前記表面処理室内の圧力を一定に保つように、前記混合ガス収集管の混合ガス排出量を調整する混合ガス排出量調整部が前記混合ガス収集管の途中に設けられていることが好ましい。

上記（９）の構成によれば、表面処理室内の圧力を一定に保つように、混合ガス排出量を調整することができるので、より均一且つ高効率な表面処理を行うことが可能な表面処理装置を提供できる。

（１０） 上記（８）の表面処理装置においては、前記混合ガス供給量調整部が、前記混合ガスの流量、又は、前記混合ガスを構成する各ガスの流量を制御するマスフローコントローラを有しているものであることが好ましい。

上記（１０）の構成によれば、混合ガスの質量流量を高精度で制御することができるので、さらに均一且つ高効率な表面処理を行うことが可能な表面処理装置を提供できる。

（１１） 上記（９）の表面処理装置においては、前記混合ガス供給管からの混合ガス供給量を一定に保持している場合において、前記混合ガス収集管の途中に設けられた前記混合ガス排出量調整部が、前記混合ガス収集管の混合ガス排出速度を制御して前記ハウジングの内圧を一定にする弁であることが好ましい。

上記（１１）の構成によれば、前記混合ガス収集管の混合ガス排出速度を制御して前記ハウジングの内圧を一定にすることができるので、さらに均一且つ高効率な表面処理を行うことが可能な表面処理装置を提供できる。

（１２） 別の観点として、上記（９）の表面処理装置においては、前記混合ガス供給管からの混合ガス供給量を一定に保持している場合において、前記混合ガス収集管の途中に設けられた前記混合ガス排出量調整部が、回転数制御によって前記混合ガス収集管から排出する混合ガスの流量を調整しつつ吸い出して前記ハウジングの内圧を一定にするポンプであることが好ましい。

上記（１２）の構成によれば、前記混合ガス収集管から排出する混合ガスの流量を調整しつつ吸い出して前記ハウジングの内圧を一定にすることができるので、さらに均一且つ高効率な表面処理を行うことが可能な表面処理装置を提供できる。

（１３） 上記（１）〜（１２）の表面処理装置においては、前記表面処理室の幅が、前記被処理物の幅より広いものであることが好ましい。

上記（１３）の構成によれば、前記被処理物の幅方向端部の処理ムラを軽減することができる。

（１４） 上記（１）〜（１３）の表面処理装置においては、前記混合ガス供給管が、前記ハウジングの周囲に設けられた環状管と、前記環状管内部と前記ハウジング内部とを接続する複数の管とを有しているものであることが好ましい。

上記（１４）の構成によれば、偏りを少なくしつつ混合ガスを前記ハウジング内部（前記表面処理室）に導入することができるので、より均一且つ高効率な表面処理を行うことが可能な表面処理装置を提供できる。

（１５） 上記（１）〜（１４）の表面処理装置においては、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間、及び、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記表面処理室の内壁面から前記ハウジング軸方向と交差する方向に突出した複数の撹拌部材が設けられていることが好ましい。

上記（１５）の構成によれば、幅方向において均一なまま混合ガスを撹拌させることができるので、より均一且つ高効率な表面処理を行うことが可能な表面処理装置を提供できる。

（１６） 上記（２）の表面処理装置においては、前記第１の混合ガス分散室の幅方向の一端部と、前記第２の混合ガス分散室の幅方向の一端部とを接続している接続用配管を備え、前記混合ガス供給管が、前記第１の混合ガス分散室の幅方向の他端部に接続されている第１の供給管と、前記第２の混合ガス分散室の幅方向の他端部に接続されている第２の供給管とを有していることが好ましい。

上記（１６）の構成によれば、接続用配管と混合ガス供給管とが離れているとともに、第１の混合ガス分散室と第２の混合ガス分散室とが接続用配管によって導通しているので、第１及び第２の混合ガス分散室の内部圧力をほぼ均一に調整することができる。その結果として、より混合ガスの流れを整流した状態で該混合ガスを被処理物に当てることができ、被処理物の表面処理をより均一に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る表面処理装置の概略構成図である。 図１の表面処理装置におけるハウジングの断面図である。 図２のハウジングのＡ−Ａ矢視断面図である。 図１の混合ガス供給部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る表面処理装置の概略構成図である。 図５の表面処理装置におけるハウジングの断面図である。 図５の混合ガス供給部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る表面処理装置におけるハウジングの断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係る表面処理装置におけるハウジングの断面図である。 本発明の第４実施形態に係る表面処理装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る表面処理装置におけるハウジングの断面図である。 本発明の第１実施形態に係る表面処理装置におけるハウジングの変形例を示す断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る表面処理装置について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る表面処理装置の概略構成図である。図２は、図１の表面処理装置におけるハウジングの断面図である。なお、図２においては、ハウジングの軸方向中央部分を省略表示している。図３は、図２のハウジングのＡ−Ａ矢視断面図である。

本実施形態に係る表面処理装置１０００は、被処理物であるフィルム１を内部で表面処理するためのハウジング２と、フッ素ガスと酸素ガスとを含んだ混合ガスのガス源である混合ガス供給部３と、ハウジング２の所定箇所に接続されており、混合ガス供給部３から混合ガスを供給する混合ガス供給管４と、フィルム１が巻き付けられ、フィルム１をハウジング２内に送り出すことが可能な送り出しロール５と、ハウジング２内から出てきたフィルム１を巻き取ることが可能な巻き取りロール６と、混合ガス収集管７及びガス収集管８を介してハウジング２内から混合ガスを回収し、フッ素ガスを除去して除害化する除害部９と、を備えているものである。以下、必要に応じて、各部の詳細な説明をする。

ハウジング２は、混合ガス供給管４が接続され、フィルム１を表面処理するための表面処理室２１と、ガス収集管８がそれぞれ接続され、表面処理室２１から漏れた混合ガスを収集するガス収集室２２ａ、２２ｂと、表面処理室２１内及びガス収集室２２ａ、２２ｂ内と連通している入口２３及び出口２４とを有しているものである。表面処理室２１の幅は、図３に示したように、フィルム１の幅よりも広くなるように構成されている。これにより、フィルム１の幅方向端部の処理ムラを軽減することができる。

表面処理室２１内には、表面処理室２１内に供給された混合ガスを均一に噴出するのに用いられる整流部材２５、２６（第１部材、第２部材）と、ハウジング２中央を中心として整流部材２５、２６と対称的に配置された整流部材２７、２８（第３部材、第４部材）とが設けられている。なお、本明細書中における整流部材は、金属メッシュ又は金属ワイヤーなどを用いて形成された網目状部材、細管を所定方向に沿って束ねた部材、焼結体からなる又は多数の貫通孔が形成されている多孔性部材であって、フィルム１の幅方向についてガスが均一に噴出するように整流する流路を有したものである。ここで、該整流部材は、フィルム１の幅方向だけでなく、フィルム１の長さ方向にもガスが均一に噴出するように整流する流路を有したものであってもよい。また、整流部材２５、２６は、表面処理室２１を仕切って、混合ガス分散室２９、３０を形成しているものであり、整流部材２７、２８は、表面処理室２１を仕切って、混合ガス収集室３１、３２を形成しているものである。また、混合ガス分散室２９、３０には、混合ガス供給管４が直接接続されており、混合ガス収集室３１、３２には、混合ガス収集管７が直接接続されている。混合ガス分散室２９、３０を用いれば、整流部材２５、２６を介してガス流れを偏流しないようにしつつ分散して幅方向に均一に表面処理室２１内へ流し出すことが可能である。また、混合ガス収集室３１、３２を用いれば、整流部材２７、２８を介してガス流れを偏流させないように均一に吸い込むことが可能であり、混合ガス収集管７を介してガスを外部に排出できる。

ガス収集室２２ａ内には、内部空間を仕切って、ガス収集小室３４、３５を形成している整流部材３６、３７（第５部材、第６部材）が設けられている。また、ガス収集室２２ｂ内には、内部空間を仕切って、ガス収集小室３８、３９を形成している整流部材４０、４１（第５部材、第６部材）が設けられている。ガス収集小室３４、３５、３８、３９を用いれば、整流部材３６、３７、４０、４１を介してガス流れを偏流させないように均一に吸い込んでいくことが可能であり、ガス収集管８を介してガスを外部に排出できる。

表面処理室２１とガス収集室２２ａ、２２ｂそれぞれとは、連絡口３３ａ、３３ｂを介して連絡している。これにより、フィルム１が、入口２３、ガス収集室２２ａ、連絡口３３ａ、表面処理室２１、連絡口３３ｂ、ガス収集室２２ｂ、出口２４の順に、ハウジング２内を通過できるようになっている。なお、入口２３は連絡口３３ａより広くなるように、また、出口２４は連絡口３３ｂより広くなるように形成されている。

混合ガス供給部３は、図４（矢印はガスの流れる方向を示している）に示すように、フッ素ガスが貯留されているフッ素ガスタンク４２と、フッ素ガスタンク４２から供給されたフッ素ガスの質量流量を高精度で制御するフッ素ガス用マスフローコントローラ（以下、フッ素ガス用ＭＦＣと記載する）４３と、酸素ガスが貯留されている酸素ガスタンク４４と、酸素ガスタンク４４から供給された酸素ガスの質量流量を高精度で制御する酸素ガス用マスフローコントローラ（以下、酸素ガス用ＭＦＣと記載する）４５と、供給されるガスの流速を利用して真空を発生させ、配管中の不要なガスをパージするバキュームジェネレーター（以下、ＶＧと記載する）４６と、フッ素ガスと酸素ガスとを混合するミキサー４７とを有している。このような構成の混合ガス供給部３から混合ガスがハウジング２に供給される。なお、ＭＦＣは、混合ガス供給量調整部の一部を構成するものである。

混合ガス供給管４は、図３に示すように、ハウジング２の周囲に設けられた環状管４ａと、環状管４ａから延設され、ハウジング２の表面処理室２１内に接続された管４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇと、環状管４ａに混合ガス供給部３から混合ガスを供給するための管４ｈとを有しているものである。このような混合ガス供給管４により、偏りを少なくしつつ混合ガスを表面処理室２１内（各混合ガス分散室２９、３０内）に導入することができる。

混合ガス収集管７は、ハウジング２の周囲の部分において、図３に示した混合ガス供給管４と同構成のものであって（図示せず）、途中には排気ポンプ１０（混合ガス排出量調整部）が設けられている。なお、排気ポンプ１０は、混合ガス供給管４からの混合ガス供給量を一定に保持している場合において、回転数制御によって混合ガス収集管７から排出する混合ガスの流量を調整しつつ吸い出してハウジング２の内圧を一定にするものであり、例えば、真空ポンプ又はブロアーポンプが挙げられる。また、図示しないが、ガス収集管８もハウジング２の周囲部分のそれぞれの箇所において、図３に示した混合ガス供給管４と同構成のものである。なお、ガス収集管８においては、除害部９と接続されている部分の途中で２本に枝分かれしている部分を有しており、該２本の管それぞれの途中に排気ポンプ１１、１２が設けられている。これにより、仮に排気ポンプ１１、１２のうち一台が故障しても、他方の一台で排気を行うことができるので、安全性が高い。

次に、本実施形態に係る表面処理装置１０００の動作について説明する。まず、排気ポンプ１０、１１、１２を作動させておき、混合ガス収集管７、ガス収集管８を介して、混合ガス収集室３１、３２内、ガス収集小室３４、３５を含んだガス収集室２２ａ内、ガス収集小室３８、３９を含んだガス収集室２２ｂ内の空気を排出し続けておく。特に、各部のガス排出量を調整し、ハウジング２の表面処理室２１内のガス流れ（混合ガス分散室２９、３０から混合ガス収集室３１、３２へ向かうガス流れ）を形成しておく。次に、混合ガス供給部３を運転する。具体的には、図４に示したフッ素ガス用ＭＦＣ４３を用いてフッ素ガスタンク４２から質量流量を高精度で制御しつつ、フッ素ガスをＶＧ４６に供給する。これと同時に、酸素ガス用ＭＦＣ４５を用いて酸素ガスタンク４４から質量流量を高精度で制御しつつ、酸素ガスをＶＧ４６に供給する。続いて、ＶＧ４６において、供給されたフッ素ガス及び酸素ガスの流速を利用して内部に真空を発生させ、配管中の不要なガスをパージした上で、ミキサー４７にフッ素ガス及び酸素ガスを供給する。そして、ミキサー４７においてフッ素ガスと酸素ガスとを十分に混合した後、混合ガス供給管４を介して、ハウジング２の表面処理室２１内における混合ガス分散室２９、３０内に、フッ素ガスと酸素ガスとの混合ガスを供給する。混合ガス分散室２９、３０内に供給された混合ガスは、整流部材２５、２６の隙間を通って偏流することなく均一に噴出され、表面処理室２１内を流れていくことができる。すなわち、表面処理室２１内に供給された混合ガスは、混合ガス分散室２９、３０から混合ガス収集室３１、３２へ向かって均一に分散して流れる。このようにして表面処理室２１内を混合ガスで十分満たした後、送り出しロール５及び巻き取りロール６を動作させ、フィルム１をハウジング２内に送り込み、フィルム１両面の表面処理を均一的に行う。

なお、このとき、表面処理室２１内の圧力を計測する圧力計（図示せず）を設けておき、表面処理室２１内の圧力が大気圧より低くなるように、混合ガス供給管４からの混合ガス供給量及び混合ガス収集管７の混合ガス排出量を調整しておいてもよい。また、整流部材２７、２８によってガスが偏流しないようにすることによって、混合ガスを広範的に捕えて混合ガス収集室３１、３２内に導き、混合ガス収集管７を介して混合ガスを除害部９に排出し、無害化する。また、混合ガスが表面処理室２１の連絡口３３ａ、３３ｂからガス収集室２２ａ、２２ｂに漏れ出した場合を考慮して、ガス収集管８を介して、ガス収集小室３４、３５、３８、３９から漏れ出た混合ガスを除害部９に排出し、無害化できるようにしておく。これらにより、安全に運転できる表面処理装置１０００を提供できる。

上記構成の表面処理装置１０００によれば、表面処理室２１内でフッ素ガスを含んだ混合ガスを均一に噴出し、分散させることができる上、表面処理室２１内の圧力を一定に保っているので、従来に比べて被処理物であるフィルム１の表面を幅、長さ（移動方向）の全面において均一にフッ素処理することができる。また、混合ガス分散室２９及び混合ガス分散室３０から整流部材２５及び整流部材２６を通過して、表面処理室２１内の中央部において均一的に分散されたフッ素ガスによって、フィルム１の両表面を均一に且つ高効率で処理することができる。

また、混合ガス収集室３１、３２によって、整流部材２７、２８を介してガス流れを偏流しないように均一に吸い込むことが可能であり、フィルム１の両表面をより均一に処理することができる。

さらに、フッ素ガスを含む混合ガスが表面処理室２１の連絡口３３ａ、３３ｂから漏れることがあったとしても、ガス収集室２２ａ、２２ｂによって漏れ出た混合ガスを収集することができるので、外部にフッ素ガスが漏れることはない。したがって、安全に運転できる表面処理装置１０００を提供できる。

整流部材３６、３７、４０、４１によって形成されたガス収集小室３４、３５、３８、３９によって、ガス流れを偏流しないようにしつつ吸い込むことが可能であり、ガス収集管８を介してガスを除害部９に排出でき、無害化できる。

また、表面処理室２１の幅が、被処理物であるフィルム１の幅より広いものであるので、フィルム１の幅方向端部の処理ムラを軽減することができる。

ここで、本実施形態においては、混合ガスに酸素ガスを含むものを用いて被処理物の表面を処理する場合を示したが、一変形例として、酸素ガスの代わりに窒素ガスを含んだ混合ガスを用いてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、図５〜図７を用いて、本発明の第２実施形態に係る表面処理装置について説明する。図７における矢印は、ガスの流れる方向を示している。なお、上記実施形態の符号１〜１２、２１〜４３、４６、４７の部分と、符号５１〜６２、７１〜９１、１１１、１１２、１１５、１１６の部分とは、順に同様の部分であり、説明を省略する場合がある。

本実施形態に係る表面処理装置２０００は、主に、（１）混合ガスにおいて、酸素ガスの代わりに窒素ガスを用いている点、（２）前記（１）のため、混合ガス供給部５３において、酸素ガスタンク４４の代わりに窒素ガスタンク１１３、酸素ガス用ＭＦＣ４５の代わりに窒素ガス用ＭＦＣ１１４を用いている点（図７参照）、（３）表面処理室７１とガス収集室７２ａ、７２ｂそれぞれとの間に、窒素ガス供給管６４を介して窒素ガス供給部６３から窒素ガスが供給される窒素ガス室９２、９７が設けられている点で、第１実施形態と異なっている。なお、窒素ガス供給部６３は、例えば、窒素ガスが貯留されている窒素ガスタンクでもよいし、必要に応じて窒素を発生させる装置であってもよい。

図６に示すように、窒素ガス室９２は、整流部材９３、９４（第７部材、第８部材）に仕切られることによって形成された窒素ガス分散室９５、９６を内部に有している。また、窒素ガス室９７は、整流部材９８、９９（第７部材、第８部材）に仕切られることによって形成された窒素ガス分散室９５、９６を内部に有している。前述の窒素ガス分散室９５、９６、１０１、１０２のそれぞれには、窒素ガス供給管６４が接続されており、窒素ガスをハウジング２内に導けるようになっている。このような構成の窒素ガス分散室９５、９６、１０１、１０２を用いれば、整流部材９３、９４、９８、９９を介して、ガス流れを偏流しないようにしつつ均一に噴出して窒素ガス室９２、９７の中心部へ流し出すことが可能である。

次に、本実施形態に係る表面処理装置２０００の動作について説明する。まず、排気ポンプ６０、６１、６２を作動させておき、混合ガス収集管５７、ガス収集管５８を介して、混合ガス収集室８１、８２内、ガス収集小室８４、８５を含んだガス収集室７２ａ内、ガス収集小室８８、８９を含んだガス収集室７２ｂ内の空気を排出し続けておく。また、窒素ガス供給部６３から窒素ガス供給管６４を介して、窒素ガス分散室９５、９６を含む窒素ガス室９２内、窒素ガス分散室１０１、１０２を含む窒素ガス室９７内に窒素ガスを供給しておく。そして、各部のガス排出量を調整し、ハウジング５２の表面処理室７１内のガス流れ（混合ガス分散室７９、８０から混合ガス収集室８１、８２へ向かうガス流れ）を形成しておく。次に、混合ガス供給部５３を運転する。具体的には、図７に示したフッ素ガス用ＭＦＣ１１２を用いてフッ素ガスタンク１１１から質量流量を高精度で制御しつつ、フッ素ガスをＶＧ１１５に供給する。これと同時に、窒素ガス用ＭＦＣ１１４を用いて窒素ガスタンク１１３から質量流量を高精度で制御しつつ、窒素ガスをＶＧ１１５に供給する。続いて、ＶＧ１１５において、供給されたフッ素ガス及び窒素ガスの流速を利用して内部に真空を発生させ、配管中の不要なガスをパージした上で、ミキサー１１６にフッ素ガス及び窒素ガスを供給する。そして、ミキサー１１６においてフッ素ガスと窒素ガスとを十分に混合した後、混合ガス供給管５４を介して、ハウジング５２の表面処理室７１内における混合ガス分散室７９、８０内に、フッ素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給する。混合ガス分散室７９、８０内に供給された混合ガスは、整流部材７５、７６の隙間を通って偏流することなく均一に噴出され、分散して表面処理室７１内を流れていくことができる。すなわち、表面処理室７１内に供給された混合ガスは、混合ガス分散室７９、８０から混合ガス収集室８１、８２へ向かって均一に分散して流れる。このようにして表面処理室７１内を混合ガスで十分満たした後、送り出しロール５５及び巻き取りロール５６を動作させ、フィルム５１をハウジング５２内に送り込み、フィルム５１両面の表面処理を均一的に行う。

なお、このとき、表面処理室７１内の圧力及び窒素ガス室９２、９７内の圧力を計測する圧力計（図示せず）を各室ごとに設けておき、混合ガス供給管５４からの混合ガス供給量及び混合ガス収集管５７の混合ガス排出量を調整して、窒素ガス室９２、９７内の圧力よりも表面処理室７１内の圧力が低くなるように調整しておいてもよいし、さらに、表面処理室７１内の圧力が大気圧より低くなるように調整しておいてもよい。加えて、窒素ガス室９２、９７内の圧力がガス収集室２２ａ、２２ｂの圧力より高くなるように調整し、空気が窒素ガス室に入ってこないようにしておいてもよい。また、整流部材７７、７８によってガスが偏流しないようにすることによって、混合ガスを広範的に捕えて混合ガス収集室８１、８２内に導き、混合ガス収集管５７を介して混合ガスを除害部５９に排出し、無害化する。また、混合ガスが表面処理室７１の連絡口１０３、１０４及び窒素ガス室９２、９７を介して連絡口８３ａ、８３ｂからガス収集室７２ａ、７２ｂに漏れ出した場合を考慮して、ガス収集管５８を介して、ガス収集小室８４、８５、８８、８９から漏れ出た混合ガスを除害部５９に排出し、無害化できるようにしておく。これらにより、安全に運転できる表面処理装置２０００を提供できる。

上記構成の表面処理装置２０００によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、表面処理室７１内の圧力が窒素ガス室９２、９７内の圧力より低くなるように、混合ガス供給管５４からの混合ガス供給量が調整されているので、フッ素ガスが表面処理室７１外へ漏れるのを抑止できる。その結果として、安全に運転できる表面処理装置２０００を提供できる。

さらに、窒素ガス室９２、９７が、表面処理室７１の連絡口１０３、１０４をそれぞれ挟むように設けられているので、酸素を含んだ大気の流入を抑止できる。その結果として、適正に直接フッ素化処理を行うことができる。特に、窒素ガス分散室９５、９６、１０１、１０２から整流部材９３、９４、９８、９９を通過して、窒素ガス室９２、９７内において均一的に分散された窒素ガスによって、精度よく外部からの酸素の流入を抑制することができる。その結果として、フィルム５１の表面において、適正に直接フッ素化処理を行うことができる上、混合ガスが大気中に流出することをより抑止することができる。

＜第３実施形態＞
次に、図８を用いて、本発明の第３実施形態に係る表面処理装置について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の部分に関しては、説明を省略することがある。

本実施形態に係る表面処理装置は、表面処理室１４１内壁からハウジング１２２軸方向と交差する方向に突出するように設けられた板部材１７１、１７２（撹拌部材）の組み合わせ及び板部材１７３、１７４（撹拌部材）の組み合わせを、ハウジング１２２軸方向に周期的に複数設けている点で、第１実施形態と異なっている（図２及び図８参照）。その他の部位においては、第１実施形態と同様である。

板部材１７１は、フィルム１２１の移動方向（ハウジング１２２軸方向）に対して傾斜するように、ハウジング１２２の内壁同士の間（図８紙面の手前側内壁（図示せず）と奥側内壁との間）に架設されているものである。板部材１７２は、ハウジング１２２における混合ガス供給管１２４側の内壁からハウジング１２２中央部に向かって、フィルム１２１の移動方向（ハウジング１２２軸方向）と略垂直となるように、設けられているものである。板部材１７３、１７４のそれぞれは、ハウジング１２２の軸を中心として板部材１７１、１７２のそれぞれと対称的に設けられている。

次に、本実施形態に係る表面処理装置の動作について説明する。まず、第１実施形態と同様に、各排気ポンプを作動させておき、混合ガス収集管１２７、ガス収集管１２８を介して、表面処理室１４１内の空気を排出し続けておく。特に、各部のガス排出量を調整し、表面処理室１４１内のガス流れ（混合ガス分散室１２９、１３０から混合ガス収集室１３１、１３２へ向かうガス流れ）を形成しておく。次に、図４と同様の混合ガス供給部を第１実施形態と同様に運転し、混合ガス供給管１２４を介して、ハウジング１２２の表面処理室１２１内における混合ガス分散室１２９、１３０内に、フッ素ガスと酸素ガスとの混合ガスを供給する。混合ガス分散室１２９、１３０内に供給された混合ガスは、整流部材１４５、１４６の隙間を通って偏流することなく幅方向に均一に噴出され、分散して表面処理室１４１内に流入する。そして、板部材１７１、１７２、１７３、１７４によってフィルム１２１表面付近におけるガスの流れを撹拌させ、フィルム１２１表面での反応性を向上させつつ、表面処理室１４１内を流れていくことができる。すなわち、表面処理室１４１内に供給された混合ガスは、幅方向においては均一でありながら撹拌されつつ、混合ガス供給管１２４側から混合ガス収集管１２７側へ向かって流れる。このようにして表面処理室１４１内を混合ガスで十分満たした後、第１実施形態と同様の送り出しロール及び巻き取りロールを動作させ、フィルム１２１をハウジング１２２内に送り込み、フィルム１２１両面の表面処理を均一的に行う。

なお、このとき、表面処理室１２１内の圧力を計測する圧力計（図示せず）を設けておき、表面処理室１２１内の圧力が大気圧より低くなるように、混合ガス供給管１２４からの混合ガス供給量及び混合ガス収集管１２７の混合ガス排出量を調整しておいてもよい。また、混合ガスが表面処理室１４１の連絡口１５３ａ、１５３ｂからガス収集室１４２ａ、１４２ｂに漏れ出した場合を考慮して、ガス収集管１２８を介して、第１実施形態と同様のガス収集小室１５４、１５５、１５８、１５９から漏れ出た混合ガスを、第１実施形態と同様の除害部に排出し、無害化できるようにしておく。これらにより、安全に運転できる表面処理装置を提供できる。

本実施形態の表面処理装置によれば、上述した板部材１７１、１７２の組み合わせ及び板部材１７３、１７４の組み合わせを、ハウジング１２２内においてハウジング１２２軸方向に周期的に複数設けたことによって、表面処理室１４１内を流れる混合ガスが複数の板部材に衝突するので、幅方向において均一なまま混合ガスを撹拌させることができ、フィルム１２１表面での反応性を向上させることができる。したがって、従来に比べて被処理物であるフィルム１の両表面を均一に且つ高効率で処理することができる。

＜第３実施形態の変形例＞
次に、図９を用いて、本発明の第３実施形態の変形例に係る表面処理装置について説明する。なお、上記第１及び第３実施形態と同様の部分に関しては、説明を省略することがある。

本変形例に係る表面処理装置は、整流部材２５、２６、２７、２８によって表面処理室２１内に形成された混合ガス分散室２９、３０及び混合ガス収集室３１、３２の代わりに、表面処理室１４１内壁からハウジング１２２軸方向と交差する方向に突出するように設けられた板部材２３１、２３２（撹拌部材）の組み合わせ及び板部材２３３、２３４（撹拌部材）の組み合わせを、ハウジング２０２軸方向に周期的に複数設けている点で、第１及び第３実施形態と異なっている（図２、図８及び図９参照）。その他の部位においては、第１実施形態と同様である。

板部材２３１は、フィルム２０１の移動方向（ハウジング２０２軸方向）に対して傾斜するように、ハウジング２０２の内壁同士の間（図９紙面の手前側内壁（図示せず）と奥側内壁との間）に架設されているものである。板部材２３２は、ハウジング２０２における混合ガス供給管２０４側の内壁から、板部材２３１と逆方向に傾斜するように設けられているものである。板部材２３３、２３４のそれぞれは、ハウジング２０２の軸を中心として板部材２３１、２３２のそれぞれと対称的に設けられている。

本変形例によれば、第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、表面処理室内で混合ガスを撹拌させることができるような流路を形成しているのであれば、該表面処理室内での板部材の配設位置・大きさ・傾斜の角度などは、上記第３実施形態又は本変形例に限られず、必要に応じて適宜選択してもよい。また、必ずしも板部材である必要はなく、棒状部材を用いたり、整流部材を用いたりしてもよい。さらに、これら板部材、棒状部材、整流部材が適宜組み合わされたものであってもよい。

＜第４実施形態＞
次に、図１０及び図１１を用いて、本発明の第４実施形態に係る表面処理装置について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の部分に関しては、説明を省略することがある。

本実施形態に係る表面処理装置４０００においては、（１）表面処理室３２１内の略中央部において対向するように半円筒状の整流部材３２５、３２６が設けられ、混合ガス分散室３２９、３３０が形成されている点、（２）混合ガス分散室３２９、３３０に混合ガス供給管３０４を接続している点、（３）混合ガス分散室２９、３０（第１実施形態）を混合ガス収集室３４２、３４３として用いることとして、混合ガス収集室３４２、３４３に混合ガス収集管３０７を接続している点、第１実施形態と異なっている（図１、図２、図１０、及び図１１参照）。その他の部位においては、第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態に係る表面処理装置の動作について説明する。まず、第１実施形態と同様に、各排気ポンプを作動させておき、混合ガス収集管３０７、ガス収集管３０８を介して、表面処理室３２１内の空気を排出し続けておく。特に、各部のガス排出量を調整し、表面処理室３２１内のガス流れ（混合ガス分散室３２９、３３０から、混合ガス収集室３３１、３３２及び混合ガス収集室３４２、３４３の両方向へ向かうガス流れ）を形成しておく。次に、表面処理室３２１内における混合ガス分散室３２９、３３０内に、フッ素ガスと酸素ガスとの混合ガスを供給する。混合ガス分散室３２９、３３０内に供給された混合ガスは、整流部材３２５、３２６の隙間を通って偏流することなく均一に噴出され、分散して表面処理室３２１内を流れていくことができる。すなわち、表面処理室３２１内に供給された混合ガスは、混合ガス分散室３２９、３３０から、混合ガス収集室３３１、３３２及び混合ガス分散室３２９、３３０の両方向へ向かって、均一に分散して流れる。このようにして表面処理室３２１内を混合ガスで十分満たした後、第１実施形態と同様の送り出しロール３０５及び巻き取りロール３０６を動作させ、フィルム３０１をハウジング３０２内に送り込み、フィルム３０１両面の表面処理を均一的に行う。

なお、このとき、表面処理室３２１内の圧力を計測する圧力計（図示せず）を設けておき、表面処理室３２１内の圧力が大気圧より低くなるように、混合ガス供給管３０４からの混合ガス供給量及び混合ガス収集管３０７の混合ガス排出量を調整しておいてもよい。また、混合ガスが表面処理室３２１の連絡口３３３ａ、３３３ｂからガス収集室３２２ａ、３２２ｂに漏れ出した場合を考慮して、ガス収集管３０８を介して、第１実施形態と同様のガス収集小室３３４、３３５、３３８、３３９から漏れ出た混合ガスを、第１実施形態と同様の除害部３０９に排出し、無害化できるようにしておく。これらにより、安全に運転できる表面処理装置４０００を提供できる。

本実施形態の表面処理装置４０００によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜検証実験１＞
次に、実施例を用いて、本発明を説明する。ここでは、本発明の第１実施形態に係る表面処理装置１０００であって整流部材２７、２８が設けられていないものとほぼ同構成の装置（実施例１）、本発明の第１実施形態に係る表面処理装置１０００とほぼ同構成の装置（実施例２）、本発明の第１実施形態に係る表面処理装置１０００から整流部材２５、２６、２７、２８を取り外した構成の表面処理装置とほぼ同構成の装置（比較例）のそれぞれを用いて、被対象物であるフィルムの両面（処理面）にフッ素ガス表面処理改質を施し、得られたフィルム両面の純水接触角測定を行って、表面処理改質の均一性評価を行った。これによって、整流部材の効果を検証する。なお、上記純水接触角測定は、エルマ販売株式会社製の測定装置（Ｇ−１）を用いて、室温、室内雰囲気下、精製水９マイクロリットルの条件で行なった。また、本検証に用いた各装置の混合ガス供給管は、混合ガス分散室の幅方向の中央に上下一本ずつ設けたもの（例：図３に示した管４ｃ、４ｆのみを設けたものと同様）となっている。また、各装置の混合ガス収集管は、各混合ガス収集室の幅方向の中央に上下一本ずつ設けたもの（例：図３に示した管４ｃ、４ｆのみを設けたものと同様）となっている。ただし、実施例１の装置は混合ガス収集室が設けられていないものであるが、実施例２の装置と同様の位置に混合ガス収集管を配設した態様となっている。また、各装置のガス収集管は、各ガス収集室の幅方向の中央に上下一本ずつ設けたもの（例：図３に示した管４ｃ、４ｆのみを設けたものと同様）となっている。

検証用のフィルムには、ポリイミドフィルム（東レ・デュポン（株）製 カプトン（登録商標）１００Ｈ：厚み２５μｍ、幅５２０ｍｍ、長さ５５０ｍ）と、ポリエチレンフィルム（厚み１００μｍ、幅５００ｍｍ、長さ５５０ｍ）とを用いた。なお、フィルムの表面処理改質の均一性評価は、フィルム走行速度を５０ｍ／ｍｉｎ、酸素ガスとフッ素ガスとの混合ガス（フッ素ガス濃度０．５％）の流量を１５Ｌ／ｍｉｎ（表面処理室内を１分間で約１／２置換できる程度のもの）として得たフィルムについて行った。また、表面処理室内に上記混合ガスを導入して、１０分間かけて表面処理室内を混合ガス雰囲気にした後に、フィルムを走行させて処理を行った。また、処理後の各フィルムにおける両処理面の分析は、走行開始時点から１０ｍ後を０（基準点）として長さ方向に１５０ｍごとに、且つ、フィルム幅方向は１０ｃｍおきに、各点で１０回の純水接触角測定を行い、平均値を算出することによってなされた。また、フィルムの搬送方向を、第１実施形態に示した方向と反対方向にして検証実験を行った。ここで、上述した点以外の各例における装置の寸法、条件などは以下の通りである。

（実施例１の装置）
表面処理装置の主な部位の具体的な寸法は、以下の通りである。表面処理室２１と同様の表面処理室においては、幅（長手方向長さ）が６００ｍｍ、高さが１００ｍｍ、フィルム搬送方向の長さが５００ｍｍである。また、ガス収集室２２ａ、２２ｂにおいては、幅（長手方向長さ）が６００ｍｍ、フィルム搬送方向の長さが１００ｍｍである。

また、表面処理室内の整流部材には、流量に対する圧力抵抗値が設定流量に対して全面積で５０ｋＰａ程度発生するような焼結金属フィルタを使用した。ガス収集室内の整流部材には、開口部での風速が１ｍ／ｓの流量になるような排気流速になる焼結金属フィルタを使用した。また、各室には圧力計が設けられており、表面処理室の圧力制御に用いられている。なお、表面処理室の圧力は、混合ガス収集管に取り付けたコントロールバルブを制御することによって、大気圧の圧力になるよう調整した。

（比較例１の装置）
実施例１の装置から表面処理室内の整流部材を取り外した構成である以外、実施例１の装置と同構成である。

（実施例２の装置）
第１実施形態と同様の構成とした以外、実施例１の装置と同構成である。すなわち、実施例１の装置の混合ガス収集管の下部に整流部材を設け、混合ガス収集室を設けたものである。

上記実施例１、２及び比較例１の装置を用いて得たフィルムにおける表面処理改質の均一性評価のための接触角測定結果を以下に示す。

表１及び表２から、実施例１の装置によると、比較例１の装置を使用したのに比べて、フィルムの表面処理改質の均一性が高くなるように処理されていることが分かる。すなわち、実施例１の装置に係る表面処理室内において、混合ガス分散室の一部を構成する整流部材を用いることで、比較例１の装置を用いる場合に比べて、フィルム両面の処理の均一性を高いレベルで且つ確実に達成できていることがわかる。なお、比較例１の装置を用いて処理したフィルムについては、表１及び表２に示した結果から、混合ガス導入口付近（中央）において、混合ガスが垂直に衝突（混合ガス供給管の配設方向に衝突）し、反応が促進されていると思われる。また、表１及び表２から、混合ガスの偏流が発生していると考えられ、フィルム両面において、表面改質処理効果のバラツキが発生している（均一性が低い）ことがわかる。

また、表１及び表２から、実施例２の装置によると、実施例の装置を使用したのに比べて、フィルムの表面処理改質の均一性が高くなるように処理されていることが分かる。すなわち、実施例２の装置に係る表面処理室内において、さらに、混合ガス収集室の一部を構成する整流部材を用いることで、実施例１の装置を用いる場合に比べて、フィルム両面の処理の均一性を高いレベルで且つ確実に達成できていることがわかる。

＜検証実験２＞
次に、上記実施例２の装置と同構成の装置（参考例１）と、本発明の第２実施形態に係る表面処理装置２０００とほぼ同構成の装置（実施例３）とを用いて、被対象物であるフィルムの両面（処理面）に、窒素ガスとフッ素ガスとの混合ガスによる直接フッ素化処理を施し、得られたフィルム両面の純水接触角測定を行って、表面処理改質の均一性評価を行った。これによって、窒素ガス室を設けることの効果を検証する。

検証用のフィルムには、ポリエチレンフィルム（厚み１００μｍ、幅５００ｍｍ、長さ５５０ｍ）を用いた。なお、フィルムの表面処理改質の均一性評価は、フィルム走行速度を１ｍ／ｍｉｎ、窒素ガスとフッ素ガスとの混合ガス（フッ素ガス濃度５％）の流量を１５Ｌ／ｍｉｎ（表面処理室内を１分間で約１／２置換できる程度のもの）として得たフィルムについて行った。また、表面処理室内に上記混合ガスを導入して、２０分間かけて表面処理室内を混合ガス雰囲気にした後に、フィルムを走行させて処理を行った。また、処理後の各フィルムにおける両処理面の分析は、走行開始時点から１０ｍ後を０（基準点）として長さ方向に１５０ｍごとに、且つ、フィルム幅方向は１０ｃｍおきに、各点で１０回の純水接触角測定を行い、平均値を算出することによってなされた。また、フィルムの搬送方向を、第２実施形態において示した方向と反対方向にして検証実験を行った。ここで、上述した点以外の実施例３における装置の寸法、条件などは以下の通りである。

（参考例１の装置）
実施例２の装置と同構成の装置であるが、酸素ガスとフッ素ガスとの混合ガスの代わりに、窒素ガスとフッ素ガスとの混合ガスを用いた点以外、上記検証実験１の場合と同様の条件とした。

（実施例３の装置）
各室の大きさは実施例１と同様であるが、表面処理室とガス収集室との間に、幅（長手方向長さ）が６００ｍｍ、フィルム搬送方向の長さが５０ｍｍの窒素ガス室（第２実施形態と同様の構成のもの）が設けられているものである。なお、窒素ガス室内の圧力を１．１気圧とした条件以外は、参考例１の装置と同様の条件とした。

上記実施例３及び参考例１の装置を用いて得たフィルムにおける表面処理改質の均一性評価のための接触角測定結果を以下に示す。

表３から、実施例３の装置のように窒素ガス室を設けることで、窒素ガス室がない参考例１の装置を用いて処理した場合に比べて、精度よく直接フッ素化が達成されており、撥水性を付与することが可能になる。なお、窒素ガス室が無いと、フッ素ガスと空気中の酸素ガスとが混じる領域が発生し、フィルム表面が撥水化せずに親水化してしまうことがある。したがって、フィルム表面を均一に撥水化したい場合には、実施例３のような窒素ガス室を有した装置において、窒素ガスとフッ素ガスとの混合ガスを用いた処理が必要である。なお、撥水化処理を確実に行うだけであれば、上記窒素ガス室に整流部材を取り付けなくてもよい。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記各実施形態、実施例又は変形例に限定されるものではない。例えば、第２実施形態において、第３実施形態又は第３実施形態の変形例における複数の板部材を表面処理室内に設けて、混合ガスを撹拌させ、被処理物の表面処理を行う表面処理装置としてもよい。

また、上記各実施形態、実施例又は変形例における窒素ガス室又はガス収集室における整流部材の代わりに、板部材又は棒状部材などを用いて、流路中のガスを攪拌、拡散することとしてもよい。

また、上記各実施形態、実施例又は変形例における混合ガス供給管は、図３に示した混合ガス供給管４と同構成となっているが、必ずしもこのような構成でなくてもよく、表面処理室において被処理物を挟むような位置に１本以上ずつ配設されていればよい。上記各実施形態又は変形例における混合ガス収集管及びガス収集管においても、同様である。

また、上記各実施形態、実施例又は変形例におけるガス供給部のフッ素ガスタンク、酸素ガスタンク、窒素ガスタンクの代わりに、その場でフッ素ガス、酸素ガス、窒素ガスを発生させるフッ素ガス発生装置、酸素ガス発生装置、窒素ガス発生装置をそれぞれ用いてもよい。また、最初から、フッ素ガスと酸素ガスとを混合してなる混合ガスタンク、又は、フッ素ガスと窒素ガスとを混合してなる混合ガスタンクを用いてもよい。このとき、混合ガス供給量調整部は、該混合ガスタンクに直接接続されている混合ガス供給管の途中に設けられることになる。

また、上記各実施形態、実施例又は変形例において、フィルムの搬送方向を逆にしてもよい。これにより、反応効率をより向上することができる。

また、上記各実施形態、実施例又は変形例においては、フッ素ガスが触れる部位に、フッ素ガスの耐食性を有した材料（例えば、ニッケル、表面にニッケルめっき又はフッ素樹脂がコーティングされた材料）が用いられることが好ましい。

また、上記各実施形態、実施例又は変形例においては、ハウジングの軸方向を水平方向にしているが、これに限られず、傾斜させておいてもよいし、鉛直方向にしてもよい。

また、上記各実施形態、実施例又は変形例における排気ポンプ（混合ガス排出量調整部）の代わりに、混合ガス収集管の混合ガス排出速度を制御してハウジングの内圧を一定にすることができる機能を有した弁を用いてもよい。

また、第２実施形態において、窒素ガス室を２つ設けた構成としているが、どちらか一方を設けるのみであってもよい。

また、上記第４実施形態においては、上記第２実施形態と同様に窒素ガスが供給される窒素ガス室及び窒素ガス分散室を、混合ガス収集室とガス収集室との間のそれぞれに設ける構成としてもよい。

また、上記第４実施形態においては、半円筒状の整流部材３２５、３２６を用いたが、これに限られず、半筒状の整流部材であれば、断面形状が突形状（山形状、凸形状など）を始めとして、どのような形状であってもよい。

また、図３に示したように、第１実施形態においては、混合ガス供給管４をハウジング２の周囲に配置する構成としつつ内部の表面処理室２１と接続させた構成としているが、この代わりに、図１２に示したように、一端に混合ガス供給管４０４が接続され、他端部にループ状配管４０５（接続用配管）が接続されているような構成としてもよい。ここで、混合ガス供給管４０４は、混合ガス供給部と直接接続されている管４０４ａと、管４０４ａから二手に分かれ、第１実施形態の混合ガス分散室２９、３０と同様の上下２つの第１及び第２の混合ガス分散室（図示せず）にそれぞれ接続されている管４０４ｂ、４０４ｃ（第１の供給管、第２の供給管）とを有したものである。また、ループ状配管４０５は、一端が上側の混合ガス分散室、他端が下側の混合ガス分散室に接続されているものである。このような構成であれば、混合ガス供給管４０４とループ状配管４０５とが離れているとともに、上下の混合ガス分散室同士がループ状配管４０５によって導通しているので、上下の混合ガス分散室の内部圧力をほぼ均一に調整することができる。その結果として、より混合ガスの流れを整流した状態でフィルム４０１に当てることができ、フィルム４０１の表面改質をより均一に行うことができる。なお、上記構成の変更は、第２〜第４実施形態及び各変形例においても同様に可能である。また、図１２に示した変形例においては、混合ガス供給管４０４とループ状配管４０５とが、ハウジング４０２両端の側部において上下の混合ガス分散室にそれぞれ接続されているが、これに限られず、ハウジング４０２両端付近において、図１２に示した変形例と同様の効果を奏するように、上下の混合ガス分散室にそれぞれが接続されていればよい。

１、５１、１２１、２０１、３０１、４０１ フィルム
２、５２、１２２、２０２、３０２、４０２ ハウジング
３、５３、３０３ 混合ガス供給部
４、５４、１２４、２０４、３０４、４０４ 混合ガス供給管
４ａ 環状管
４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ 管
５、６、５５、５６、３０５、３０６ ロール
７、５７、１２７、２０７、３０７ 混合ガス収集管
８、５８、１２８、２０８、３０８ ガス収集管
９、５９、３０９ 除害部
１０、１１、１２、６０、６１、６２、３１０、３１１、３１２ 排気ポンプ
２１、７１、１４１、２２１、３２１ 表面処理室
２２ａ、２２ｂ、７２ａ、７２ｂ、１４２ａ、１４２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ、３２２ａ、３２２ｂ ガス収集室
２３、７３、１４３、２２３、３２３ 入口
２４、７４、１４４、２２４、３２４ 出口
２５、２６、２７、２８、３６、３７、４０、４１、７５、７６、７７、７８、９０、９１、９３、９４、９８、９９、１４５、１４６、１４７、１４８、１５６、１５７、１６０、１６１、２３６、２３７、２４０、２４１、３２５、３２６、３２７、３２８、３３６、３３７、３４０、３４１、３４４、３４５、４２５、４２６ 整流部材
２９、３０、７９、８０、３２９、３３０ 混合ガス分散室
３１、３２、８１、８２、３３１、３３２、３４２、３４３ 混合ガス収集室
３３ａ、３３ｂ、８３ａ、８３ｂ、１０３、１０４、１５３ａ、１５３ｂ、２３３ａ、２３３ｂ、３３３ａ、３３３ｂ 連絡口
３４、３５、３８、３９、８４、８５、８８、８９、１５４、１５５、１５８、１５９、２３４、２３５、２３８、２３９、３３４、３３５、３３８、３３９ ガス収集小室
４２、１１１ フッ素ガスタンク
４３、１１２ フッ素ガス用ＭＦＣ
４４ 酸素ガスタンク
４５ 酸素ガス用ＭＦＣ
４６、１１５ ＶＧ（バキュームジェネレーター）
４７、１１６ ミキサー
６３ 窒素ガス供給部
６４ 窒素ガス供給管
９２、９７ 窒素ガス室
９５、９６、１０１、１０２ 窒素ガス分散室
１１３ 窒素ガスタンク
１１４ 窒素ガス用ＭＦＣ
１７１、１７２、１７３、２３１、２３２、２３３ 板部材
４０５ ループ状配管
１０００、２０００、４０００ 表面処理装置

Claims (16)

1. 被処理物を表面処理するための表面処理室を有し、前記表面処理室内と連通している入口及び出口が設けられているハウジングと、
   前記表面処理室に接続されており、ガス源からフッ素ガスを含んだ混合ガスを供給する混合ガス供給管と、
   前記表面処理室内に設けられ、前記表面処理室内に供給された混合ガスを少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した整流部材と、を備えていることを特徴とする表面処理装置。
2. 前記整流部材が、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間に設けられ、前記表面処理室を仕切って第１の混合ガス分散室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した第１部材と、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記表面処理室を仕切って第２の混合ガス分散室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した第２部材とを有しているものであり、
   前記混合ガス供給管が、前記第１の混合ガス分散室及び前記第２の混合ガス分散室に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
3. 前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間に設けられ、前記表面処理室を仕切って第１の混合ガス収集室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に吸引するように整流する流路を有した第３部材と、
   前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記表面処理室を仕切って第２の混合ガス収集室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に吸引するように整流する流路を有した第４部材とを有しているものであり、
   前記第１の混合ガス収集室及び前記第２の混合ガス収集室に、混合ガスを排出する混合ガス排出管が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面処理装置。
4. 前記ハウジング内において前記表面処理室における前記ハウジング軸方向の一端側及び他端側それぞれに設けられ、ガスを排出するガス排出管がそれぞれ接続されている２つのガス収集室を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理装置。
5. 前記２つのガス収集室のうち少なくとも１つが、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間に設けられ、前記ガス収集室を仕切って第１のガス収集小室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に排出するように整流する流路を有した第５部材と、前記ガス収集室において前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記ガス収集室を仕切って第２のガス収集小室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に排出するように整流する流路を有した第６部材とを有しており、
   前記第１のガス収集小室及び前記第２のガス収集小室に、前記ガス排出管がそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項４に記載の表面処理装置。
6. 前記ハウジング内において前記表面処理室と各前記ガス収集室との間に設けられ、ガス源から窒素ガスを供給する窒素ガス供給管がそれぞれ接続されている２つの窒素ガス室を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面処理装置。
7. 前記２つの窒素ガス室のうち少なくとも１つが、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間に設けられ、前記窒素ガス室を仕切って第１の窒素ガス分散室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した第７部材と、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記窒素ガス室において前記窒素ガス室を仕切って第２の窒素ガス分散室を形成しているとともに、少なくとも前記被処理物の幅方向について均一に噴出するように整流する流路を有した第８部材とを有しており、
   前記第１の窒素ガス分散室及び前記第２の窒素ガス分散室に、前記窒素ガス供給管がそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の表面処理装置。
8. 前記ガス源が、すでに混合されてなる前記混合ガスを単に封入してなる容器である場合には、前記表面処理室内の圧力を一定に保つように、前記混合ガス供給管からの混合ガス供給量を調整する混合ガス供給量調整部が前記混合ガス供給管の途中に設けられ、
   前記ガス源が、前記混合ガスを構成する各ガスを供給する複数のガス供給管に接続されたものであり、該ガス源において混合ガスが作成されている場合には、前記表面処理室内の圧力を一定に保つように、ガスの供給量を調整するガス供給量調整部が前記混合ガス供給管の途中又は前記複数のガス供給管の途中に設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面処理装置。
9. 前記表面処理室内の圧力を一定に保つように、前記混合ガス収集管の混合ガス排出量を調整する混合ガス排出量調整部が前記混合ガス収集管の途中に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面処理装置。
10. 前記混合ガス供給量調整部が、前記混合ガスの流量、又は、前記混合ガスを構成する各ガスの流量を制御するマスフローコントローラを有していることを特徴とする請求項８に記載の表面処理装置。
11. 前記混合ガス収集管の途中に設けられた前記混合ガス排出量調整部が、前記混合ガス収集管の混合ガス排出速度を制御して前記ハウジングの内圧を一定にする弁であることを特徴とする請求項９に記載の表面処理装置。
12. 前記混合ガス収集管の途中に設けられた前記混合ガス排出量調整部が、回転数制御によって前記混合ガス収集管から排出する混合ガスの流量を調整しつつ吸い出して前記ハウジングの内圧を一定にするポンプであることを特徴とする請求項９に記載の表面処理装置。
13. 前記表面処理室の幅が、前記被処理物の幅より広いものであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の表面処理装置。
14. 前記混合ガス供給管が、前記ハウジングの周囲に設けられた環状管と、前記環状管内部と前記ハウジング内部とを接続する複数の管とを有しているものであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の表面処理装置。
15. 前記第１の混合ガス分散室の幅方向の一端部と、前記第２の混合ガス分散室の幅方向の一端部とを接続している接続用配管を備え、
    前記混合ガス供給管が、前記第１の混合ガス分散室の幅方向の他端部に接続されている第１の供給管と、前記第２の混合ガス分散室の幅方向の他端部に接続されている第２の供給管とを有していることを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。
16. 前記ハウジングの内壁と前記被処理物の一方側との間、及び、前記ハウジングの内壁と前記被処理物の他方側との間に設けられ、前記表面処理室の内壁面から前記ハウジング軸方向と交差する方向に突出した複数の撹拌部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の表面処理装置。

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