JP6388146B1 - 表面改質装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電電極からガスを直接放出させて、置換ガスの供給量を少なくするとともに、ガス圧分布を均等にして、プラズマ生成を安定させる。
【解決手段】 電極チャンバーＣ内の放電電極Ｅは、複数の電極部材８，９からなる。そして、これら複数の電極部材８，９は支持部材４を挟持して対向配置されるとともに、これら複数の電極部材８，９の対向部分にすき間が形成され、このすき間をガス通路１５として放電電極の先端に開放している。そして、上記ガス通路１５にはマニホールドパイプ３から供給された置換ガスを、オリフィスを介して供給する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、処理基材の表面をコロナ放電で表面処理する表面改質装置に関する。

この種の表面改質装置について、樹脂製フィルムを処理基材にした従来例を説明する。
電極チャンバー内に、放電電極を設けるとともに、この放電電極に対向して対向電極である処理ローラを設けている。
そして、電極チャンバー内に、表面改質の目的に応じた置換ガスを供給して、電極チャンバー内を置換ガスの雰囲気に保つとともに、放電電極に高周波電圧を印加して、放電電極と上記処理ローラとの間で電界を生成させる。

このようにして生成された電界に置換ガスを供給することにより処理ローラに沿って搬送される樹脂製フィルムの表面が改質される。
そして、電極チャンバー内の置換ガスの濃度に応じて表面改質の精度が異なるので、もし、置換ガスの濃度が不均一になると、濃度の濃いところと薄いところとでは、改質精度が相違してしまう。

また、電極チャンバーの大きさは、処理ローラで搬送される樹脂製フィルムの大きさに対応する大きさにしなければならない。したがって、樹脂製フィルムの幅が１０ｍに達する場合には、電極チャンバーもこの樹脂製フィルムの幅に対応させなければならず、電極チャンバーの容積もかなり大きなものになる。
このように大きな容積の電極チャンバーで、その中のガス濃度を一定に保つためには、置換ガスの供給量を多くせざるを得ず、その分、生産効率が悪くなってしまう。

そこで、放電電極と対向電極である処理ローラとの間の放電部分という局所に、置換ガスを直接供給する方法が、特許文献１に開示されている。
例えば、特許文献１に開示された装置は、放電電極から置換ガスを直接供給するようにしている。このようにすれば、放電電極と処理ローラとの間の放電部分という局所に、置換ガスを直接供給できるので、その局所における置換ガスの濃度を一定に保ちやすくなる。しかも、電極チャンバー全体に置換ガスを充満させなくてもすむので、その分、置換ガスの使用量も抑制できる。

そして、特許文献１の装置の放電電極は、樹脂製フィルムの幅にほぼ対応する長さを有するブロックからなるとともに、放電電極であるブロックの長さ方向にスリットを形成し、このスリットを、置換ガスを供給するガス供給源に連結している。
したがって、ガス供給源から供給された置換ガスは、スリットから放電部分である局所に直接供給されることになる。

上記のように放電部分に置換ガスを直接供給すれば、電極チャンバー全体に置換ガスを供給する場合に比べて、置換ガスの供給量を極端に少なくできる。
また、放電部分という局所に置換ガスを供給できるので、置換ガスの供給量を少なくしたとしても、プラズマの生成にはほとんど影響を及ぼさない。
このように放電部分という局所に置換ガスを直接供給することによって、プラズマ生成能力を落とすことなく、置換ガスの供給量を減らせるという効果を期待できる。

特公平０６−００２８３０号公報

上記のようにスリットにガス供給源を直接連結した場合には、ガス供給パイプに近いところのガス圧が高くなり、ガス供給パイプから遠い個所のガス圧が低くなってしまうというように、スリットの長手方向におけるガス圧を均質に保つのが難しくなる。
このようにスリット内のガス圧の分布が不均一になると、結局は、場所によってガスの量が相違することになり、表面改質の精度もバラついてしまう。

特に、置換ガスの供給量を少なくするというテーマの下では、上記のようなガス圧分布の不均衡は大きな問題になる。なぜなら、置換ガスの供給量を少なくすれば、ガス圧の低い部分の置換ガスの量が極端に少なくなり、その部分の表面改質の精度が悪くなるからである。このようにガス濃度の安定性が損なわれれば、処理基材の表面改質も不安定になり、ガス供給量を少なくできるというメリットがすべて相殺されてしまう。

また、放電電極の長さが長くなればなるほど、スリット内の置換ガスの圧力分布が不安定になるので、例えば幅１０ｍ前後の樹脂製フィルムの表面改質には、上記従来の放電電極は使えないという問題があった。

この発明の目的は、置換ガスの供給量を少なくしながら、安定した表面改質処理ができる表面改質装置を提供することである。

第１の発明は、表面改質処理をするための処理基材を保持する保持手段と、電極チャンバーと、この電極チャンバーに連結部材を介して固定され、ガス供給源に接続されたマニホールドパイプと、このマニホールドパイプに直接もしくは支持部材を介して支持されるとともに、上記処理基材の幅方向に長さが保持された複数の電極部材からなる放電電極と、上記処理基材を挟んだ反対側において上記放電電極に対向するとともに、上記放電電極との間で電界を生成させるための対向電極と、上記放電電極のうち隣り合う電極部材の対向間に形成され、上記電極部材に沿って上記処理基材方向に置換ガスを導き、かつ、上記電界の生成エリアに向かって上記置換ガスを噴出するガス通路と、上記マニホールドパイプと上記ガス通路との連通過程に設けられるとともに、上記マニホールドパイプの長さ方向に連続的に設けられたオリフィスとが備えられ、上記マニホールドパイプが上記放電電極の支持機構を構成する。

上記マニホールドパイプ及び放電電極は、上記処理基材の幅方向に長さが保たれているが、１本で所定の長さを実現してもよいし、複数本の放電電極を連結して所定の長さを実現してもよい。
また、マニホールドパイプ及び放電電極を複数本に分割し、これら複数本のマニホールドパイプ及び放電電極を例えば樹脂製フィルムの搬送方向に互い違いに並べながら、全部のマニホールドパイプ及び放電電極で、樹脂製フィルムの表面改質幅に相当する長さになるようにしてもよい。

なお、この発明では、マニホールドパイプが放電電極を支持する支持機構を構成しているが、放電電極は、マニホールドパイプに直接固定されてもよいし、支持部材等を介して間接的に固定されてもよい。
さらに、処理基材によってはその幅方向の一部だけを表面改質する場合があるが、このときの放電電極は、上記表面改質を必要とする部分の幅分だけの長さを保持していればよい。ただし、この場合にも、放電電極を複数本に分割して用いてもよいのは当然である。

第２の発明は、マニホールドパイプが放電電極の長さ方向に１本設けられている。
また、第３の発明は、複数のマニホールドパイプが、放電電極の長さ方向に直列に接続されている。
さらに、第４の発明は、上記マニホールドパイプが放電電極の幅方向に並列に複数設けられている。

なお、上記複数のマニホールドパイプは、一つのガス供給源に対して並列に接続してもよいし、別々のガス供給源に接続してもよい。ただし、各マニホールドパイプを別々のガス供給源に接続するときには、ガス供給源と各マニホールドパイプとを接続する通路過程に、流量制御弁を設けておけば、各マニホールドパイプに供給するガス量を自由に調整できる。

また、マニホールドパイプを上記のように複数設けた場合には、一つひとつのマニホールドパイプの容積を小さく抑えることができる。このように容積を小さくできれば、その分、マニホールドパイプ内のガス圧分布を平均化しやすくなる。

第５の発明は、オリフィスを構成する複数の小孔または１もしくは複数のスリットが、マニホールドパイプの長さ方向に連続的に設けられている。
そして、第６の発明は、上記オリフィスを構成する複数の小孔または１もしくは複数のスリットが、マニホールドパイプに直接形成されている。

上記スリットは、マニホールパイプの円周方向のつなぎ目を利用しても良いし、このつなぎ目とは別に形成してもよい。
また、上記スリットは、長さの短いものをマニホールドパイプの長さ方向に複数設けてもよい。

いずれにしても、オリフィスをマニホールドパイプに直接形成すれば、マニホールドパイプを所定の個所に設置することによってオリフィスの配置が自動的に決まることになる。

第７の発明は、マニホールドパイプ内に多孔質体を組み込み、この多孔質が保有する多数の連続小孔をオリフィスとしている。
上記多孔質体には、焼結金属、合成樹脂、金属メッシュ、セラミック、不織布などが含まれるが、この発明においては、流通するガスに対して絞り効果を発揮するものであれば、その材質は特に限定されない。

第８の発明は、上記マニホールドパイプと上記ガス通路との連通過程に設けられたオリフィスが、上記マニホールドパイプとガス通路との間に設けられた絞り部材に形成されている。
この絞り部材は、マニホールドパイプとガス通路との間に設けられれば、その取り付け位置は特に限定されない。

第９の発明は、上記絞り部材が多孔質体からなり、上記オリフィスはこの多孔質体が保有する連続小孔で構成される。
上記多孔質体には、焼結金属、合成樹脂、金属メッシュ、セラミック、不織布などが含まれるが、多孔質体としては、流通するガスに対して絞り効果を発揮するものであれば、その材質は特に限定されない。

第１０の発明は、上記マニホールドパイプに、当該マニホールドパイプの長さ方向に伸びる支持部材が固定される一方、上記複数の電極部材が、上記支持部材を挟持して対向し、上記支持部材には、上記マニホールドパイプ及び上記ガス通路に連通するガス誘導孔が上記マニホールドパイプの長手方向に複数形成されている。

第１１の発明は、上記支持部材が上記絞り部材を構成するとともに、上記ガス誘導孔が上記オリフィスを構成している。
マニホールドパイプと支持部材とが相まって、放電電極を支持するので、放電電極を支持するための特別な部材を必要としない。

第１２の発明は、上記支持部材が多孔質体で構成され、この多孔質体が保有する多数の連続小孔が上記オリフィスを構成する。
なお、上記支持部材を構成する多孔質体は、少なくとも支持部材として機能するための形態保持機能を備えていなければならない。形態保持機能さえ備えれば、焼結金属、合成樹脂、金属メッシュ、セラミック、不織布など、流通するガスに対して絞り効果を発揮できるものであれば、その材質は特に限定されない。

第１３の発明は、放電電極を構成する電極部材が、板状体からなる。したがって、薄い板状体を用いれば、放電電極を小型化できる。

第１４の発明は、上記保持手段が、長尺物からなる上記処理基材を搬送する処理ローラで構成されている。
上記長尺物からなる処理基材とは、例えば樹脂製フィルムが典型的な例である。樹脂製フィルム以外では、長く連続する鋼鈑や板状の合成樹脂等が考えられる。
また、上記処理基材が処理ローラに巻き付く必要はなく、当該処理ローラの回転で処理基材が搬送されるものであれば、どのような処理ローラでもよい。

第１５の発明は、上記保持手段が、上記処理基材を載せるコンベア、テーブルあるいはロボットアームのハンドのいずれかで構成されている。

第１６の発明は、上記保持手段が対向電極を兼ねている。

第１７の発明は、上記放電電極又は対向電極の少なくともいずれか一方を誘電体で囲っている。
放電電極又は対向電極の少なくともいずれか一方を誘電体で囲うのは、上記処理基材が導電体からなる場合に有効である。処理基材が導電体の場合には、放電電極と対向電極との間に、抵抗の小さい導体で接続される短絡回路が構成されてしまう。
しかし、上記のように放電電極又は対向電極の少なくともいずれか一方を誘電体で囲えば、上記のような短絡回路が構成されなくなる。

この発明の表面改質装置によれば、一定の長さを有するマニホールドパイプ内のガス圧を均等に保てる。マニホールドパイプ内のガス圧を均等に保てれば、マニホールドパイプに導かれる置換ガスがたとえ少量でも、電界中にむらなく供給することができる。したがって、置換ガスを最小に保つというメリットを最大限に生かしながら、処理基材の表面改質の処理を安定化させるという目的を確実に実現できる。

さらに、ガス供給源側において多少の圧力変化があったとしても、マニホールドパイプがバッファーとして機能するので、ガス供給源側の多少の圧力変動は、表面改質の処理にほとんど影響を及ぼさない。
また、上記マニホールドパイプが放電電極の支持機構を構成することによって、部材を兼用でき、その分、全体の構成を簡素化できる。
さらに、複数の電極部材の対向間隔をガス通路としているので、ガス通路を形成するための穴加工などが不要になる。しかも、それらの対向間隔の大きさは自由に設定できるので、ガス通路の大きさの選択の自由度も大きくなる。
しかも、放電電極の先端からガスを噴出させることができるので、少量のガスであっても、必要なプラズマを安定的に生成できる。

第１実施形態の電極チャンバー内を示す拡大図である。 第１実施形態の放電電極の長手方向の図で、その一部をカットしたものである。 第２実施形態の説明図である。 第３実施形態の部分的拡大断面図である。 第４実施形態の部分的拡大断面図である。 第５実施形態の部分的拡大断面図である。 第６実施形態の部分的拡大断面図である。

図１，２に示した第１実施形態は、この発明の処理基材である長尺の樹脂製フィルムＦの表面を連続的に改質する表面改質装置に関する。
この第１実施形態において、樹脂製フィルムＦを矢印ａ１方向に搬送する処理ローラＲに電極チャンバーＣの開口を対向させている。
なお、上記処理ローラＲは電気的に接地されているので、当該処理ローラＲは、この発明の保持手段及び対向電極を兼ねることになる。

上記電極チャンバーＣにはその開口とは反対側となる面にガイシ１が固定され、このガイシ１に連結部材２が固定され、さらに、この連結部材２に導電体からなるマニホールドパイプ３が固定されている。このようにしたマニホールドパイプ３には、図示していないガス供給源が接続されている。

なお、上記マニホールドパイプ３は、処理ローラＲで搬送される樹脂製フィルムＦの幅に相当する長さを保持している。
また、このマニホールドパイプ３であって、上記連結部材２とは反対側面に、マニホールドパイプ３とほぼ同じ長さを有する、導電体からなる支持部材４を図示していないビス等で固定している。

このようにした支持部材４には、その長さ方向に一定の間隔を保って連続した複数のガス誘導孔５が形成され、これらガス誘導孔５を、マニホールドパイプ３に形成した小孔６に連通させている。
したがって、マニホールドパイプ３に導入された置換ガスは、上記小孔６からガス誘導孔５に導かれる。
なお、上記複数のガス誘導孔５のそれぞれの開口径はすべて同じにするとともに、このガス誘導孔５は、そこを通るガス流に対して絞り効果を発揮するオリフィスとして機能する。したがって、上記支持部材４は、この発明の絞り部材を兼ねるものである。

また、上記支持部材４であってマニホールドパイプ３とは反対側である先端部分には、外側に張り出した掛止め突部７を形成し、この掛止め突部７に、次に説明する放電電極Ｅを掛け止めるようにしている。

上記放電電極Ｅは、処理基材である樹脂製フィルムＦの幅に相当する長さを有する板状の複数の電極部材８，９で構成される。
これら複数の電極部材８，９は互いに対向し、これら対向面のそれぞれには、当該電極部材８，９の長さ方向に連続する掛止め凹部１０，１１が互いに対向して形成されている。このようにした掛止め凹部１０，１１は、上記支持部材４に形成した掛止め突部７にはまり合う大きさを保持している。

さらに、上記電極部材８，９の先端部分には、２つの円弧を連続させるとともに、それら円弧間に渦流生成溝１２，１３が形成されている。この渦流生成溝１２，１３は上記電極部材８，９に相当する長さを備えている。

上記のようにした電極部材８，９は、その掛止め凹部１０，１１を、支持部材４の掛止め突部７にはめ合わせることによって、支持部材４を挟んで対向するとともに、対向した複数の電極部材８，９をホルダ１４で挟持している。
このようにホルダ１４で挟持することによって、電極部材８，９の掛止め凹部１０，１１が掛止め突部７から外れなくなり、電極部材８，９は支持部材４にしっかりと支持される。

また、支持部材４に支持された複数の電極部材８，９の対向部分には、電極部材８，９の長さ方向に連続するすき間が形成されるが、このすき間がガス通路１５となる。そして、上記複数のガス誘導孔５のすべてが、このガス通路１５に連通する。しかも、上記ガス通路１５は、放電電極Ｅと上記処理ローラＲとの対向部分に開放される。
なお、ガス流に対して絞り効果を発揮するガス誘導孔５は、この発明のオリフィスを構成するとともに、このオリフィスが、マニホールドパイプ３とガス通路１５との連通過程に設けられていること明らかである。

なお、上記マニホールドパイプ３、支持部材４及び電極部材８，９のそれぞれは、導電体で構成されるとともに、マニホールドパイプ３に高圧電源１６からの高電圧を印加すると、放電電極Ｅと対向電極である上記処理ローラＲとの間で電界が生成される。

上記のような構成のもとで、マニホールドパイプ３に置換ガスを供給すると、その置換ガスは、小孔６及びガス誘導孔５を通ってガス通路１５から矢印ａ２方向に放出される。つまり、この置換ガスは、複数の電極部材８，９の間から放出されるので、電界が生成される局所に置換ガスが直接放出されることになる。

しかも、複数のガス誘導孔５は、上記したように開口径を同じくしたオリフィスとして機能するので、ガス誘導孔５を通るガス流に対して絞り抵抗を付与することになる。そのために、ガス誘導孔５の上流側であるマニホールドパイプ３内の圧力も均一に保たれ、複数のガス誘導孔５から放出されるガス圧も均等になる。
また、ガス供給源側において多少の圧力変化があったとしても、マニホールドパイプ３がバッファーとして機能する。したがって、ガス供給源側の多少の圧力変動は、表面改質にほとんど影響しない。

さらに、ガス誘導孔５のガス噴出方向の長さをある程度長くできるので、マニホールドパイプ３内の圧力保持機能と相まって、ガス誘導孔５から放出されるガス流に指向性を持たせることができる。このようにガス流に指向性を持たせられるので、置換ガスの拡散を防止し、その濃度を一定に保つのに役立つ。また、ガス流の指向性は、樹脂製フィルムＦにともなう同伴流によって電極チャンバーＣ内に運び込まれるエアに対してガスカーテンとしての機能も発揮する。

さらに、図示していないコントローラによって、電界生成のエネルギー源である高電圧源１６の出力及び上記処理ローラＲの回転速度に相関性を持たせながら制御できるようにしている。そして、上記コントローラによって樹脂製フィルムＦの搬送速度と放電電流とを相対的に制御すれば、少量の置換ガスでもさらに安定した処理効果を発揮させることができる。
また、複数の電極部材８，９のそれぞれの先端を円弧状にして角部を取り除いたので、電極部材８，９の先端の一部に放電が集中したりしない。

上記のようにした第１実施形態によれば、複数の電極部材８，９の掛止め凹部１０，１１を、支持部材４の掛止め突部７にはめ合わせれば、ガス通路１５が必然的に形成されるとともに、このガス通路にはガス誘導孔５が連通する。そして、ガス誘導孔５は、ガス流通方向の孔加工で足りるが、その孔加工は、寸法が特定された切削工具を選択すれば、いつでも正確に加工できる。つまり、長いスリットを形成する難しさなどがない。

なお、上記第１実施形態では、連結部材２に固定されたマニホールドパイプ３と、このマニホールドパイプ３に固定された支持部材４とが相まって、この発明の放電電極Ｅの支持機構を構成する。
また、上記支持部材４がこの発明の絞り部材を構成するとともに、上記ガス誘導孔５がこの発明のオリフィスを構成する。
したがって、第１実施形態では、支持部材４が、上記支持機構の構成要素になるとともに、絞り部材を兼ねることになる。

なお、上記支持部材４自体を多孔質体で構成し、この多孔質体が保有する多数の連続小孔をこの発明のオリフィスとしてもよい。この場合には、上記ガス誘導孔５が不要になる。
上記のようにした多孔質体は、放電電極Ｅを支持する機能を持つ必要があるので、多孔質体には形態保持機能が備わっていなければならない。

また、支持部材４を多孔質体で構成したとき、その周囲からガスが漏れ出ないようにするために、周囲を気密性材料で覆ったりあるいはコーティングしたりしなければならない。

上記のように多孔質体は、多数の連続小孔を保有し、かつ、形態保持機能が備わっていれば、その材質は特に限定されない。多孔質体の材質として、例えば、焼結金属、金属メッシュ、合成樹脂、セラミック、不織布などが考えられる。
そして、多孔質体である支持部材４を、合成樹脂、セラミックあるいは不織布のような絶縁体にしたときには、図１に示す放電電極Ｅを構成する電極部材８，９をマニホールドパイプ３に直接接触させるか、あるいは放電電極Ｅとマニホールドパイプ３との間に導電体を介在させなければならない。

また、上記第１実施形態では、マニホールドパイプ３は、放電電極Ｅの長さ方向に１本設けているが、マニホールドパイプ３を複数に分割し、それら複数のマニホールドパイプ３を放電電極Ｅの長さ方向に直列に配置するようにしてもよい。
なお、上記のように複数のマニホールドパイプ３を放電電極Ｅの長さ方向に直列に配置する場合に、各マニホールドパイプ間に間隔を保ってもよいし、間隔を保たなくてもよい。

複数のマニホールドパイプ３を放電電極Ｅの長さ方向に直列に配置するようにした場合に、マニホールドパイプごとにそれらのオリフィスの開口径を相違させてもよい。
このようにオリフィスの開口径を相違させたときには、各マニホールドパイプの区分ごとに、電界に供給される置換ガスの濃度を変えることができる。

例えば、幅が広い処理基材、例えば樹脂製フィル等の表面改質処理をするときなど、その幅方向で区切られたエリアごとに、置換ガスの濃度を相違させた処理が求められるときがある。このような場合には、複数のマニホールドパイプを、放電電極の長さ方向に直列に配置して、それらのオリフィスの開口径を相違させた方が有利になる。

また、上記複数のマニホールドパイプに、別々の置換ガスを供給するようにしてもよい。別々の置換ガスを供給する場合には、上記した大きな幅の樹脂製フィルム等の幅方向で区切られたエリアごとに、質的に相違する処理が可能になる。
なお、上記複数のマニホールドパイプに別々の置換ガスを供給する場合に、直列に配置したマニホールドパイプの間に一定の間隔を設けたほうが、異なる置換ガスが混ざり合わないというメリットがある。

図３に示した第２実施形態は、マニホールドパイプ３及び放電電極Ｅを複数本に分割し、これら複数本のマニホールドパイプ３及び放電電極Ｅを樹脂製フィルムＦの搬送方向に互い違いに並べながら、すべてのマニホールドパイプ３及び放電電極Ｅで樹脂製フィルムＦの幅相当分の長さにしたものである。
また、マニホールドパイプ３及び放電電極Ｅは、処理基材である樹脂製フィルムＦの幅よりも短くし、そのマニホールドパイプ３及び放電電極Ｅで区画されたエリアのみを処理するようにしてもよい。

図４に示した第３実施形態は、３枚の電極部材８ａ，８ｂ，８ｃを、放電電極Ｅの幅方向に連接したものである。
すなわち、第１実施形態よりもマニホールドパイプ３の幅を広くするとともに、この広くしたマニホールドパイプ３には、間隔を保って２つの支持部材４ａ，４ｂを固定している。

そして、上記支持部材４ａ，４ｂと電極部材８ａ，８ｂ，８ｃとの連結構造は、第１実施形態と同じなので、その詳細な説明は省略する。
このようにした第３実施形態では、３枚の電極部材８ａ，８ｂ，８ｃを連接して放電電極Ｅの幅を広くしたので、その分、電界の生成範囲が広くなるというメリットがある。

また、上記第３実施形態では、２本のガス通路から置換ガスが噴出されるが、その置換ガスは、樹脂製フィルムに突き当たって図４の矢印方向に分流する。
このとき一部の置換ガスは、矢印ａ３，ａ４に示すように外部に逃げていくが、このときには電極部材８ａと樹脂製フィルムＦ、及び電極部材８ｃと樹脂製フィルムＦとのすき間が絞り機能を発揮して圧力損失が発生し、電極部材８ａ〜８ｃの内側の圧力が高くなる。

したがって、ガス通路から噴出された置換ガスは、上記のようにして高くなった圧力に押されて放電電極Ｅの中央に集中することになる。
なお、第３実施形態では、中央の電極部材８ｂを１枚板で構成したが、それを中央から分割して、第１実施形態の放電電極を２組設けたと同様の構成にしてもよい。
そして、この第３実施形態においても、支持部材４を多孔質体で構成してもよいことは、第１実施形態と同じである。
また、この第３実施形態におけるマニホールドパイプ３と支持部材４ａ，４ｂが相まって、放電電極Ｅの支持機構を構成する。

上記第３実施形態において、１本のマニホールドパイプ３を用いたが、複数のマニホールドパイプ３を放電電極Ｅの幅方向に並列に並べるようにしてもよい。この場合には、各マニホールドパイプ３・・・３ｎごとに、支持部材４ａ・・・４ｎを設ける。さらに、放電電極Ｅの電極部材８ａ・・・８ｎも、上記支持部材４ａ・・・４ｎの数に対応して増えていくことになる。

また、上記多連にした各電極部材８ａ・・・８ｎは、対向電極である処理ローラＲとの対向間隔が等しくなるようにしている。したがって、処理ローラＲのように表面が円弧の場合には、放電電極Ｅの幅方向において、処理ローラＲの表面の円弧に沿って各電極部材８ａ・・・８ｎが整列されるのが望ましい。

図５に示した第４実施形態は、２本のマニホールドパイプ３ａ，３ｂを放電電極Ｅの幅方向に並列に並べたもので、具体的な構成は次のとおりである。
図５に示すように、支持部材４にはフランジ部４ａを形成するとともに、このフランジ部４ａと上記マニホールドパイプ３ａ，３ｂ間にスペーサ１７を介在させ、フランジ部４ａとマニホールドパイプ３ａ，３ｂとの間に共通通路１８を確保している。
そして、マニホールドパイプ３ａ，３ｂに形成した小孔６ａ，６ｂを、上記共通通路１８に連通させている。

上記のように２本のマニホールドパイプ３ａ，３ｂを設けたのは、それら１本１本の容積を小さくして、マニホールドパイプの長手方向のガス圧分布を安定させるためである。
なお、上記マニホールドパイプ３ａ，３ｂのそれぞれは、図示していないガス供給源に対して並列に接続し、ガス供給源とマニホールドパイプ３との間に設けたオリフィス１９を設け、これらオリフィス１９によって、ガス供給源からの置換ガスの流量を制御するものである。
また、上記２本のマニホールドパイプ３ａ，３ｂを別々のガス供給源に接続してもよいのは当然である。

さらに、上記第１，３実施形態では、小孔６ａ，６ｂに連続するガス誘導孔５をこの発明のオリフィスとしたが、小孔６ａ，６ｂとガス誘導孔５とのいずれか一方の開口径を相対的に小さくし、それら相対的に小さな開口径の小孔６ａ，６ｂあるいはガス誘導孔５のいずれか一方をオリフィスとしてもよい。

要するに、上記オリフィスは、マニホールドパイプ３とガス通路１５との流通過程にあって、そこを流通するガス流に絞り抵抗を付与できれば、どのような構成でもよい。
また、この第４実施形態におけるマニホールドパイプ３ａ，３ｂと支持部材４が相まって、放電電極Ｅを支持している。

図６に示した第５実施形態は、絶縁体からなる一対の支持プレート２６，２７と、この支持プレート２６，２７の先端に設けた誘電体２８，２９と、誘電体２８，２９内に設けた電極部材３０，３１とを備え、これら電極部材３０，３１間をガス通路３２としている。
そして、上記電極部材３０，３１は、図示していない回路を介して高圧電源に接続されるとともに、複数の電極部材３０，３１がこの発明の放電電極を構成する。

なお、支持プレート２６，２７と支持部材４との取付け構造は、第１実施形態の電極部材８，９を支持部材４に取り付けるための構造と同じである。
また、上記支持プレート２６，２７及び電極部材３０，３１の対向間隔をガス通路３２としている。このガス通路３２には、マニホールドパイプ３の小孔６及びオリフィスであるガス誘導孔５を経由した置換ガスが導かれる。

上記のようにして、誘電体２８，２９で電極部材３０，３１を囲ったので、例えば表面改質を施す処理基材が導電体の場合にも、電極部材３０，３１と処理基材との間が短絡するのを防止できる。言い換えると、処理基材が導電体の場合には、放電電極Ｅと対向電極との間が、抵抗の小さい導体で接続される短絡回路が構成されてしまうが、上記のように放電電極Ｅ又は対向電極の少なくともいずれか一方を誘電体２８，２９で囲えば、上記のような短絡回路が構成されなくなる。

なお、放電電極Ｅと対向電極の両方を誘電体で覆ってもよい。
このように、放電電極Ｅあるいは対向電極の少なくともいずれか一方を、誘電体で囲うのは、弱い電界の下で処理基材の表面の改質処理が求められる場合があるからである。

したがって、求められる電界の強さに応じて、放電電極Ｅと対向電極のいずれか一方のみを誘電体で覆ったり、あるいは放電電極Ｅと対向電極の両方を誘電体で覆ったりするものである。
なお、この第５実施形態におけるマニホールドパイプ３と支持部材４が相まって、放電電極Ｅの支持機構を構成する。

上記した第１〜５実施形態の各電極部材は、それぞれがほぼ対称の形状のものを用いたが、例えば、図７に示した第６実施形態のように、電極部材８，９を非対称の形状にしてもよい。
つまり、この第６実施形態は、一方の電極部材８の先端を、処理ローラＲの円周方向に拡大したものである。このように一方の電極部材８の先端の幅を、処理ローラＲの円周方向に拡大したので、その分、電界生成範囲を広げることができる。

なお、この第６実施形態においても、マニホールドパイプ３と支持部材４とが相まって、この発明の放電電極Ｅの支持機構を構成するとともに、上記支持部材４に形成したガス誘導孔５が、この発明のオリフィスを構成するものである。
また、この第６実施形態におけるマニホールドパイプ３及び支持部材４が相まって、放電電極Ｅの支持機構を構成する。

なお、この発明において、オリフィスは、マニホールドパイプ３に直接形成してもよいし、上記支持部材４のように他の部材に形成してもよい。
いずれにしてもオリフィスはマニホールドパイプ３とガス通路１５，３２の連通過程に設けられれば良い。

また、上記オリフィスは、マニホールドパイプ３に直接形成された１又は複数のスリットで構成してもよい。そして、このスリットの幅を調整することによって、マニホールドパイプ３内のガス圧を均等に保つことができる。
このようにしたスリットは、上記ガス通路１５，３２に連通していなければならないことは当然である。

また、上記実施形態では、マニホールドパイプ３に形成した小孔あるいは支持部材４に形成したガス誘導孔５のいずれかをオリフィスとしたが、この発明におけるオリフィスは、必ずしも孔に限定されるものではない。要するに、マニホールドパイプ３とガス通路１５，３２を通過するガス流に絞り抵抗を付与し、マニホールドパイプ内の圧力が均一に保たれれば、その形態は問わない。

例えば、焼結金属、金属メッシュ、セラミック、合成樹脂あるいは不織布のいずれかをマニホールドパイプ３内に組み込むようにしてもよい。このような多孔質体を用いたときには、これら多孔質体の多数の連続小孔がこの発明の複数のオリフィスを構成することになる。

上記のようにマニホールドパイプ３に多孔質体を組み込むときには、マニホールドパイプ３に、その長手方向に沿ったスリットを形成し、このスリットをふさぐようにして上記多孔質体を組み込めばよい。

上記各実施形態では、処理基材を樹脂製フィルムＦにするとともに、この樹脂製フィルムＦを搬送する処理ローラＲを保持手段にしているが、この発明における保持手段は、処理ローラＲに限定されない。
例えば、保持手段は、処理基材を載せて搬送するコンベア、処理基材を載せるテーブルあるいは処理基材を移動させるロボットアームのハンド等であってもよい。

また、上記実施形態のすべての保持手段は対向電極を兼ねるようにしてもよい。もし、保持手段が対向電極を兼ねない場合には、対向電極を別に設けなければならない。
そして、保持手段がコンベアの場合には、コンベアを挟んで放電電極とは反対側に対向電極を設けるようにすればよい。
いずれにしても、この発明における保持手段の必要条件は、放電電極と対向電極との間に生成される電界中に処理基材を保持することである。

樹脂製フィルムなどの表面改質に最適である。

Ｃ…電極チャンバー、３…マニホールドパイプ、４…絞り部材である支持部材、５…オリフィスであるガス誘導孔、Ｅ…放電電極、１５，３２…ガス通路、Ｆ…処理基材である樹脂製フィルム、Ｒ…保持手段及び対向電極を構成する処理ローラ、２８，２９…誘電体

Claims (17)

1. 表面改質処理をするための処理基材を保持する保持手段と、
   電極チャンバーと、
   この電極チャンバーに連結部材を介して固定され、ガス供給源に接続されたマニホールドパイプと、
   このマニホールドパイプに直接もしくは支持部材を介して支持されるとともに、上記処理基材の幅方向に長さが保持された複数の電極部材からなる放電電極と、
   上記処理基材を挟んだ反対側において上記放電電極に対向するとともに、上記放電電極との間で電界を生成させるための対向電極と、
   上記放電電極のうち隣り合う電極部材の対向間に形成され、上記電極部材に沿って上記処理基材方向に置換ガスを導き、かつ、上記電界の生成エリアに向かって上記置換ガスを噴出するガス通路と、
   上記マニホールドパイプと上記ガス通路との連通過程に設けられるとともに、上記マニホールドパイプの長さ方向に連続的に設けられたオリフィスと
   が備えられ、
   上記マニホールドパイプが上記放電電極の支持機構を構成する表面改質装置。
2. 上記マニホールドパイプは、放電電極の長さ方向に１本設けられた請求項１に記載の表面改質装置。
3. 上記マニホールドパイプは複数備えられ、これら複数のマニホールドパイプは放電電極の長さ方向に直列に配置された請求項１に記載の表面改質装置。
4. 上記マニホールドパイプは、放電電極の幅方向に並列に複数設けられた請求項１に記載の表面改質装置。
5. 上記マニホールドパイプと上記ガス通路との連通過程に設けられた上記オリフィスは、
   上記マニホールドパイプの長さ方向に連続的に設けられた複数の小孔または１もしくは複数のスリットからなる請求項１〜４のいずれか１に記載の表面改質装置。
6. 上記オリフィスを構成する上記複数の小孔または１もしくは複数のスリットが、上記マニホールドパイプに直接形成された請求項５に記載の表面改質装置。
7. 上記マニホールドパイプと上記ガス通路との連通過程に設けられた上記オリフィスは
   マニホールドパイプ内に設けられた多孔質体の多数の連続小孔からなる請求項５に記載の表面改質装置。
8. 上記マニホールドパイプと上記ガス通路との連通過程に設けられたオリフィスは、
   上記マニホールドパイプとガス通路との間に設けられた絞り部材に形成された請求項１〜５のいずれか１に記載の表面改質装置。
9. 上記絞り部材は多孔質体からなり、
   上記オリフィスは、上記多孔質体の多数の連続小孔からなる請求項８に記載の表面改質装置。
10. 上記マニホールドパイプには、当該マニホールドパイプの長さ方向に伸びる支持部材が固定される一方、
    上記複数の電極部材は、上記支持部材を挟持して対向し、
    上記支持部材には、上記マニホールドパイプ及び上記ガス通路に連通するガス誘導孔が上記マニホールドパイプの長手方向に複数形成された請求項１〜９のいずれか１に記載の表面改質装置。
11. 上記支持部材が上記絞り部材を構成するとともに、上記ガス誘導孔が上記オリフィスを構成する請求項１０に記載の表面改質装置。
12. 上記支持部材が多孔質体で構成され、この多孔質体の多数の連続小孔が上記オリフィス及びガス誘導孔を構成する請求項１０に記載の表面改質装置。
13. 上記放電電極を構成する上記電極部材は、板状体からなる請求項１〜１２のいずれか１に記載の表面改質装置。
14. 上記保持手段は、長尺物からなる上記処理基材を搬送する処理ローラで構成された請求項１〜１３のいずれか１に記載の表面改質装置。
15. 上記保持手段は、上記処理基材を載せるコンベア、テーブルあるいはロボットアームのハンドのいずれかで構成された請求項１〜１３のいずれか１に記載の表面改質装置。
16. 上記保持手段が、対向電極を兼ねた請求項１〜１５のいずれか１に記載の表面改質装置。
17. 上記放電電極又は対向電極の少なくともいずれか一方を誘電体で囲った請求項１〜１６のいずれか１に記載の表面改質装置。

Images