JP5825954B2 - 表面処理装置および磁気シール式電流導入端子 - Google Patents
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- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
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Description
本発明は、樹脂フィルムのような基材の表面処理に使用される表面処理装置、および当該装置に好適に適用される磁気シール式電流導入端子に関する。
基材に特定の機能を付与する処理（表面処理）がある。例えば、樹脂テープの製造過程では、粘着剤の基材への付着性を向上させるために、減圧した密閉容器内で発生させた高周波電界中をロール電極に沿わせて基材を移動させプラズマ放電処理等することによって、基材の表面粗さを増加させる処理が実施されている。
ロール電極は、密閉容器に形成された孔を介して容器内から容器外に延伸する回転軸を有する。高周波電界は、回転軸の密閉容器外側の先端からロール電極のヘッド部分に向けて高周波電流を流すことによって発生させる。密閉容器内の真空状態を維持するためには、ロール電極の回転軸と密閉容器の孔との隙間を塞いでおく必要がある。
回転軸と密閉容器の孔との隙間を塞ぐ器具として、磁気シール器が知られている（例えば、特許文献１、２）。磁気シール器は、回転軸の周囲に磁性流体からなる磁性流体膜を形成して回転軸と孔との隙間を塞ぐ器具であり、オイルシールやＯリングといった比較的摩耗しやすい部品を回転軸の周囲に配置して隙間を塞ぐ場合に比べて、密閉容器内の真空状態を長期的に維持しやすくなると期待されている。
プラズマ放電処理等を実施するためにはロール電極に高周波電流を流す必要があるが、このときロール電極の回転軸の周囲には変動磁場が発生することになる。こうした変動磁場が発生すると、回転軸の周囲に形成されるべき磁性流体膜が安定して形成されにくくなり、表面処理装置にリークが発生することとなる。このため、特許文献１、２に記載の磁気シール器を表面処理装置に適用して、高周波電流によって基材の表面処理を実施すると共にロール電極と密閉容器の孔との隙間を塞ぐことは容易ではない。
本発明の目的は、表面処理装置におけるリークの発生を防止すること、そして当該装置に適した磁気シール式電流導入端子を提供することにある。
本発明は、密閉容器と、前記密閉容器に形成された孔を介して前記密閉容器内から当該容器外に回転軸が延伸するロール電極を含む、前記密閉容器内に配置された一対の電極と、磁性流体膜を形成することによって前記ロール電極および前記孔の隙間を封止する磁気シール器とを備え、前記一対の電極の間に形成される放電空間に高周波電界を発生させた状態で、基材を前記ロール電極に沿わせて前記放電空間内を通過させ、当該基材を表面処理する、表面処理装置であって、前記ロール電極が、前記基材を表面に沿わせて前記放電空間内を移動させるヘッド部と、前記孔を介して前記ヘッド部から前記密閉容器外に延伸する、高周波電源に接続されるべき軸芯部とからなる電極本体、および前記軸芯部の周囲を当該軸芯部の延伸方向に沿って覆う軸鞘部を有し、前記電極本体と前記軸鞘部との間が絶縁された状態にあり、前記磁性流体膜が周囲に形成される前記軸鞘部の軸方向の領域が、前記軸鞘部の全周にわたって、かつ前記軸鞘部の径方向の少なくとも一部において磁性体で形成されることによって、前記軸芯部に高周波電流を流した場合に前記軸芯部の周囲に発生する磁界に起因して前記磁性流体膜の形成が阻害されることが防止された、表面処理装置を提供する。
また、本発明は、別の側面から、回転軸と、前記回転軸の周囲に磁性流体膜を形成する磁気シール器と、を備えた磁気シール式電流導入端子であって、前記回転軸が、高周波電源に接続されるべき軸芯部と、前記軸芯部の周囲を当該軸芯部の延伸方向に沿って覆う軸鞘部とを有し、前記軸芯部と前記軸鞘部とが絶縁された状態にあり、前記磁性流体膜が周囲に形成される前記軸鞘部の軸方向の領域が、前記軸鞘部の全周にわたって、かつ前記軸鞘部の径方向の少なくとも一部において磁性体で形成されることによって、前記軸芯部に高周波電流を流した場合に前記軸芯部の周囲に発生する磁界に起因して前記磁性流体膜の形成が阻害されることが防止された、磁気シール式電流導入端子を提供する。
本発明では、磁性流体膜が周囲に形成される軸鞘部の軸方向の領域を、軸鞘部の全周にわたって、かつ軸鞘部の径方向の少なくとも一部において磁性体で形成することとした。こうして磁性体を配置すると、高周波電流を流した場合に軸芯部の周囲に発生する磁場が磁性流体膜の形成箇所にまで拡散することを抑制できる。こうした磁場のシールド作用によって、高周波電流が軸芯部に流れる間も軸鞘部の周囲に磁性流体膜を安定して形成できるため、密閉容器へのロール電極の挿入箇所におけるリークの発生を防止できる。
図１および図２に示すように、本発明の表面処理装置１００は、密閉容器１０、ロール電極２０、曲板状電極３０および磁気シール器５０を有している。また、表面処理装置１００は、密閉容器１０内に不活性ガスを供給するためのガス供給装置４０と、密閉容器１０内を真空にするための吸引装置４１とを有している。表面処理装置１００は、ロール電極２０と曲板状電極３０との間に高周波電界を発生させた状態で、送りロール６０から基材６１を巻取ロール６２に向けて送り出し、当該高周波電界中を通過させることによって、基材６１を表面処理する。
ロール電極２０は、ヘッド部２１および軸芯部２２からなる電極本体２９と、軸鞘部２３とを有している。軸芯部２２と軸鞘部２３は、密閉容器１０に形成された孔１１を介して密閉容器１０外にまで延伸している。ヘッド部２１と軸芯部２２は導電体によって形成されており、軸芯部２２の先端が高周波電源７０に接続されている。曲板状電極３０は接地されており、高周波電源７０から軸芯部２２を介してヘッド部２１に高周波電流を流すと、ヘッド部２１と曲板状電極３０との間に放電空間８０が形成され、当該放電空間８０内に高周波電界が発生する。軸鞘部２３と、軸芯部２２およびヘッド部２１とは、絶縁部材２６を介して絶縁および固定されている。こうして、軸鞘部２３と電極本体２９とが絶縁されている。軸鞘部２３は接地されている。
軸鞘部２３の端部２４には、軸鞘部２３を回転軸にして駆動するプーリー９０が配置されている。プーリー９０は、ベルト９１を介してモータ９２に接続されている。モータ９２を駆動させ、プーリー９０を回転させると、ヘッド部２１が軸回転することになり、送りロール６０に巻かれた基材６１を、ヘッド部２１に沿って放電空間８０内を移動させながら巻取ロール６２に向けて送り出すことができる。このように、ヘッド部２１は、基材６１を、その表面に沿わせて放電空間８０内を移動させる。
図２および図３に示すように、磁気シール器５０は、軸鞘部２３と軸芯部２２を挿入するための貫通孔５１が形成されており、ガスケット５２とビス５３を介して密閉容器１０に密着固定されている。軸鞘部２３は、ベアリング５４を介して磁気シール器５０の貫通孔５１の壁面に軸回転自在な状態で接触している。磁気シール器５０の貫通孔５１の壁面の一部には、複数のポールピース５５が形成されている。ポールピース５５と軸鞘部２３との間には磁性流体５６が配置されている。そして、隣り合うポールピース５５の間には、当該隣り合うポールピース５５と軸鞘部２３との間に磁気回路が形成される向きで磁石５７が配置されている。また、ポールピース５５と磁石５７は、軸鞘部２３の全周に沿って配置されている。また、ポールピース５５の端は２つに分割されており、磁石からの磁束線がポールピース５５の尖端に集中しやすい状態にある。これにより、磁気回路に沿って磁性流体５６がポールピース５５の尖端付近に凝集し、磁性流体５６による円環状の膜がポールピース５５と軸鞘部２３との間に形成される。こうして軸鞘部２３の周囲に磁性流体５６の膜が形成される結果、ロール電極２０と密閉容器１０の孔１１との隙間が塞がれることとなる。
なお、磁性流体５６は、炭化水素系オイル、炭化フッ素系オイルおよび脂肪酸系オイルといった非磁性の溶媒に、フェライト系ステンレス鋼のような磁性体の微粒子がコロイド状に分散された流体である。
表面処理装置１００では、図３に示すように、磁性流体膜が周囲に形成される軸鞘部２３の領域２５が、その全周にわたって、かつ軸鞘部２３の内周面を含む径方向の軸芯部２２側が、磁性体２７で形成されている。領域２５以外の軸鞘部２３は、非磁性体２８によって形成されている。
ロール電極２０を密閉容器１０内に挿入する箇所におけるリークの発生を防止するには、ロール電極２０に高周波電流が流れる間も、軸鞘部２３の周囲に磁性流体５６の膜が安定して形成され続ける必要がある。高周波電流を流すと軸芯部２２の周囲に磁場が発生する。磁力線は、非磁性体や空気に比較すると、格段に、磁性体の内部に集中しやすいため、軸鞘部２３の外側へ広がらずシールドされる。これにより、軸芯部２２に高周波電流を流した場合に軸芯部２２の周囲に発生する磁界に起因して、磁性流体５６の膜の形成が阻害されることを防止できる。なお、ロール電極２０に流すべき高周波電流としては、例えば、７ＭＨｚ〜２７ＭＨｚの範囲の周波数を有する交流電流が挙げられる。
こうしたシールド作用は、軸鞘部２３の領域２５において、その全周にわたって、かつ径方向の少なくとも一部を磁性体で形成すれば得ることができる。このため、例えば、軸鞘部２３の外周面を含む径方向のポールピース５５側の一部を磁性体で形成し、当該部分よりも内側を非磁性体で形成しても構わないし、径方向の全体を磁性体で形成しても構わない。図３に示すような、軸鞘部２３の内周面を含む径方向の一部が磁性体であり、当該部分よりも外側が非磁性体である軸鞘部２３は、例えば、磁性体の管を非磁性体の管に挿入し、それらを焼きなまして一体化することによって形成できる。
なお、上記のとおり、軸芯部２２およびヘッド部２１と軸鞘部２３とが絶縁されているため、高周波電流は軸鞘部２３には流れない。軸鞘部２３に高周波電源が流れてしまうと、軸鞘部２３の外周から磁力線が発生するため、磁性流体５６の膜は安定して形成されなくなる。
磁性体２７は、磁石によって磁化される性質を有する物質であり、例えば、単体金属としては鉄が、また例えば、合金としては、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＪＩＳ代表鋼種：ＳＵＳ４１０（１３Ｃｒ））、フェライト系ステンレス鋼（ＪＩＳ代表鋼種：ＳＵＳ４３０（１８Ｃｒ））、オーステナイト・フェライト複合系ステンレス鋼（ＪＩＳ代表鋼種：ＳＵＳ３２９ＪＩ（２５Ｃｒ−５Ｎｉ−２Ｍｏ））および析出硬化系ステンレス鋼（ＪＩＳ代表鋼種：ＳＵＳ６３０（１７Ｃｒ−４Ｎ−４Ｃ−Ｎｏ））が挙げられる。
非磁性体２８は、磁石を接近させても磁化されない性質を有する物質であり、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼（ＪＩＳ代表鋼種：ＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−８Ｎｉ））、アルミおよび銅といった非磁性金属や、樹脂が挙げられる。オーステナイト系ステンレス鋼は、種々の非磁性体の中でも機械的強度および耐食性に優れる。軸鞘部２３の外周面に腐食が発生して表面が荒れた状態になると、磁性流体５６の膜が安定して形成されなくなる場合がある。このため、少なくとも軸鞘部２３の領域２５において、軸鞘部２３の外周面を含む軸鞘部２３の径方向の一部を非磁性体であるオーステナイト系ステンレス鋼によって形成し、オーステナイト系ステンレス鋼によって形成された部分よりも内側にある軸鞘部２３の径方向の少なくとも一部を磁性体によって形成することが好ましい。
１つのロール電極２０を交換せずに長期的に使用する観点からは、軸鞘部２３の外周面を、軸鞘部２３の軸方向にわたってオーステナイト系ステンレス鋼によって形成することが好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼は耐食性に優れるため、外周面が腐食しにくくなるからである。ベアリング５４の近傍の軸鞘部２３の外周面が腐食するとロール電極２０の円滑な軸回転運動が阻害される場合があるが、軸鞘部２３の外周面をその軸方向にわたって、オーステナイト系ステンレス鋼のような耐食性に優れた非磁性体で形成することで、こうした不具合の発生も抑制できる。
軸鞘部２３は、図２に示すように、絶縁部材２６を介してヘッド部２１の背面を支持することによって、ロール電極２０の軸回転運動に付随してヘッド部２１から軸芯部２２が分岐する箇所に加わる負荷を軽減された状態にあることが好ましいが、軸芯部２２の周囲のみを覆うように形成する態様を排除しない。また、ロール電極２０の電極本体２９は、例えば、ヘッド部２１に雌ネジ加工を施すと共に軸芯部２２の先端に雄ネジ加工を施し、両者を嵌合させて一体化するような、ヘッド部２１と軸芯部２２とを分離可能な態様としてもよい。
本発明によれば、上記のような表面処理装置に好適に適用される、磁気シール式電流導入端子を提供することもできる。こうした磁気シール式電流導入端子は、回転軸と、回転軸の周囲に磁性流体膜を形成する磁気シール器とを備えており、回転軸が、高周波電源に接続されるべき軸芯部と、軸芯部の周囲を当該軸芯部の延伸方向に沿って覆う軸鞘部とを有し、軸芯部と軸鞘部とが絶縁された状態にあり、磁性流体膜が周囲に形成される軸鞘部の軸方向の領域が、軸鞘部の全周にわたって、かつ軸鞘部の径方向の少なくとも一部において磁性体で形成されることによって、軸芯部に高周波電流を流した場合に軸芯部の周囲に発生する磁界に起因して磁性流体膜の形成が阻害されることが防止された状態にある。
磁気シール式電流導入端子は、上記のロール電極を回転軸として有する態様であってもよいし、密閉容器内側の先端が雄ネジ加工された軸芯部と軸鞘部とからなる回転軸を有しており、別途用意される雌ネジ加工が施されたヘッド部に軸芯部を嵌合させて表面処理装置に適用する態様であってもよい。
本発明は、密閉容器の気密性を長期的に維持できる磁気シール式電流導入端子を提供するものとして、高度な気密性が要求される各分野において多大な利用価値を有する。
１０ 密閉容器
１１ 密閉容器に形成された孔
２０ ロール電極
２１ ヘッド部
２２ 軸芯部
２３ 軸鞘部
２４ 軸鞘部の端部
２５ ポールピースおよび磁石が周囲に配置された領域
２６ 絶縁部材
２７ 磁性体
２８ 非磁性体
２９ 電極本体
３０ 曲板状電極
４０ ガス供給装置
４１ 吸引装置
５０ 磁気シール器
５１ 貫通孔
５２ ガスケット
５３ ビス
５４ ベアリング
５５ ポールピース
５６ 磁性流体
５７ 磁石
６０ 送りロール
６１ 基材
６２ 巻取ロール
７０ 高周波電源
８０ 放電空間
９０ プーリー
９１ ベルト
９２ モータ
１００ 表面処理装置
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１００ 表面処理装置
Claims (4)
- 密閉容器と、前記密閉容器に形成された孔を介して前記密閉容器内から当該容器外に回転軸が延伸するロール電極を含む、前記密閉容器内に配置された一対の電極と、磁性流体膜を形成することによって前記ロール電極および前記孔の隙間を封止する磁気シール器とを備え、前記一対の電極の間に形成される放電空間に高周波電界を発生させた状態で、基材を前記ロール電極に沿わせて前記放電空間内を通過させ、当該基材を表面処理する、表面処理装置であって、
前記ロール電極が、前記基材を表面に沿わせて前記放電空間内を移動させるヘッド部と、前記孔を介して前記ヘッド部から前記密閉容器外に延伸する、高周波電源に接続されるべき軸芯部とからなる電極本体、および前記軸芯部の周囲を当該軸芯部の延伸方向に沿って覆う軸鞘部を有し、
前記電極本体と前記軸鞘部との間が絶縁された状態にあり、
前記磁性流体膜が周囲に形成される前記軸鞘部の軸方向の領域が、前記軸鞘部の全周にわたって、かつ前記軸鞘部の径方向の少なくとも一部において磁性体で形成されることによって、前記軸芯部に高周波電流を流した場合に前記軸芯部の周囲に発生する磁界に起因して前記磁性流体膜の形成が阻害されることが防止された、
表面処理装置。 - 少なくとも前記軸鞘部の前記領域において、前記軸鞘部の外周面を含む前記軸鞘部の径方向の一部が非磁性体であるオーステナイト系ステンレス鋼によって形成され、前記オーステナイト系ステンレス鋼によって形成された部分よりも内側にある前記軸鞘部の径方向の少なくとも一部が前記磁性体によって形成された、請求項１に記載の表面処理装置。
- 前記軸鞘部の外周面が、前記軸鞘部の軸方向にわたって前記オーステナイト系ステンレス鋼によって形成された、請求項２に記載の表面処理装置。
- 回転軸と、前記回転軸の周囲に磁性流体膜を形成する磁気シール器と、を備えた磁気シール式電流導入端子であって、前記回転軸が、高周波電源に接続されるべき軸芯部と、前記軸芯部の周囲を当該軸芯部の延伸方向に沿って覆う軸鞘部とを有し、前記軸芯部と前記軸鞘部とが絶縁された状態にあり、前記磁性流体膜が周囲に形成される前記軸鞘部の軸方向の領域が、前記軸鞘部の全周にわたって、かつ前記軸鞘部の径方向の少なくとも一部において磁性体で形成されることによって、前記軸芯部に高周波電流を流した場合に前記軸芯部の周囲に発生する磁界に起因して前記磁性流体膜の形成が阻害されることが防止された、磁気シール式電流導入端子。
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Family Applications (1)
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