WO2019030804A1 - 表面改質装置 - Google Patents

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WO2019030804A1
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discharge electrode
gas
electrode
reforming apparatus
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智 小木曽
貴生 森下
行平 櫻井
純也 吉田
智 杉村
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春日電機株式会社
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    • H01T19/00—Devices providing for corona discharge

Definitions

  • the present invention relates to a surface modification apparatus for treating the surface of a treated substrate with corona discharge.
  • a discharge electrode is provided in the electrode chamber, and a processing roller, which is a counter electrode, is provided opposite to the discharge electrode. Then, a replacement gas according to the purpose of the surface modification is supplied into the electrode chamber to keep the inside of the electrode chamber in the atmosphere of the replacement gas, and a high frequency voltage is applied to the discharge electrode to discharge the discharge electrode and the processing roller. Generate an electric field between the
  • the size of the electrode chamber should be made to correspond to the size of the resin film transported by the processing roller. Therefore, when the width of the resin film reaches 10 m, the electrode chamber must also correspond to the width of the resin film, and the volume of the electrode chamber becomes considerably large. As described above, in order to keep the gas concentration in the electrode chamber constant with a large volume of electrode chamber, the amount of supply of the replacement gas has to be increased, and the production efficiency is correspondingly reduced.
  • Patent Document 1 discloses a method of directly supplying a replacement gas to a local portion called a discharge portion between a discharge electrode and a processing roller which is a counter electrode.
  • the device disclosed in Patent Document 1 directly supplies the replacement gas from the discharge electrode.
  • the concentration of the replacement gas at the local portion can be easily maintained constant.
  • the amount of the replacement gas used can be suppressed accordingly.
  • the discharge electrode of the apparatus of patent document 1 consists of a block which has a length substantially corresponding to the width of the film made of resin, a slit is formed in the length direction of the block which is a discharge electrode, and this slit is substituted It is connected to a gas supply that supplies gas. Therefore, the replacement gas supplied from the gas supply source is directly supplied from the slit to the local portion which is the discharge portion.
  • the supply amount of the replacement gas can be extremely reduced as compared to the case where the replacement gas is supplied to the entire electrode chamber.
  • the replacement gas can be supplied locally to the discharge portion, even if the supply amount of the replacement gas is reduced, the generation of plasma is hardly affected.
  • by directly supplying the replacement gas locally to the discharge portion it is possible to expect the effect of reducing the supply amount of the replacement gas without reducing the plasma generation capability.
  • the gas pressure in the vicinity of the gas supply pipe becomes high, and the gas pressure in a portion far from the gas supply pipe becomes low. It becomes difficult to keep the gas pressure in the longitudinal direction homogeneous.
  • the distribution of the gas pressure in the slit becomes uneven, the amount of gas will eventually differ depending on the place, and the accuracy of surface modification will also vary.
  • the above-mentioned conventional discharge electrode can be used for surface modification of a resin film having a width of about 10 m. There was a problem of not being.
  • An object of the present invention is to provide a surface reforming apparatus capable of performing stable surface reforming while reducing the supply amount of replacement gas.
  • a holding means for holding a treated substrate for surface modification treatment, a discharge electrode whose length is held in the width direction of the treated substrate, and the discharge electrode are opposed to each other.
  • a counter electrode for generating an electric field with the discharge electrode, guiding a replacement gas toward the processing substrate along the discharge electrode, and spouting the replacement gas toward a generation area of the electric field A manifold pipe connected to a gas passage and a gas supply source and having a length maintained in the longitudinal direction of the discharge electrode, and provided in a communication process between the manifold pipe and the gas passage And an orifice for maintaining the gas pressure in the longitudinal direction substantially equal.
  • the manifold pipe and the discharge electrode are maintained in length in the width direction of the treated substrate, but one may realize a predetermined length, or a plurality of discharge electrodes may be connected to form a predetermined length. May be realized. Further, the manifold pipe and the discharge electrode are divided into a plurality of pipes, and the plurality of manifold pipes and the discharge electrode are alternately arranged, for example, in the transport direction of the resin film, and all the manifold pipes and the discharge electrode The length may correspond to the surface modification width.
  • the discharge electrode may be divided into a plurality of pieces.
  • one manifold pipe is provided in the longitudinal direction of the discharge electrode.
  • a plurality of manifold pipes are connected in series in the longitudinal direction of the discharge electrode.
  • a plurality of the manifold pipes are provided in parallel in the width direction of the discharge electrode.
  • the plurality of manifold pipes may be connected in parallel to one gas supply source or may be connected to different gas supply sources. However, when connecting each manifold pipe to a separate gas supply source, if a flow control valve is provided in the passage process connecting the gas supply source and each manifold pipe, the amount of gas supplied to each manifold pipe can be free. Can be adjusted.
  • the volume of each manifold pipe can be reduced. If the volume can be reduced in this manner, the gas pressure distribution in the manifold pipe can be easily averaged accordingly.
  • the manifold pipe also functions as a support mechanism of the discharge electrode.
  • the discharge electrode may be directly fixed to the manifold pipe or may be fixed indirectly via a support member or the like.
  • a plurality of small holes constituting the orifice are continuously provided in the longitudinal direction of the manifold pipe. And in the seventh invention, the small hole which constitutes the above-mentioned orifice is directly formed in the manifold pipe.
  • one or more slits constituting the orifice are directly formed in the manifold pipe.
  • the slits may use circumferential seams of the manifold pipe, or may be formed separately from the seams. Moreover, you may form a slit in a seamless pipe. Further, a plurality of slits may be provided with a short length in the longitudinal direction of the manifold pipe.
  • the arrangement of the orifices will be determined automatically by installing the manifold pipe at a predetermined position.
  • the ninth invention incorporates a porous body in a manifold pipe, and a large number of continuous pores held by this porous body are used as an orifice.
  • the porous body includes a sintered metal, a synthetic resin, a metal mesh, a ceramic, a non-woven fabric, and the like, but in the present invention, the material is a material that exhibits a throttling effect on flowing gas. It is not particularly limited.
  • the orifice provided in the process of communication between the manifold pipe and the gas passage is formed in a throttle member provided between the manifold pipe and the gas passage. If the throttle member is provided between the manifold pipe and the gas passage, the mounting position thereof is not particularly limited.
  • the throttling member is made of a porous body, and the orifice is made of continuous small holes held by the porous body.
  • the above-mentioned porous body includes sintered metal, synthetic resin, metal mesh, ceramic, non-woven fabric and the like, and as the porous body, if it exerts the throttling effect on the flowing gas, the material thereof Is not particularly limited.
  • the discharge electrode is composed of a plurality of electrode members, the plurality of electrode members are opposed to each other, and the opposing distance between them is used as a gas passage. Since the facing distance of the plurality of electrode members is used as the gas passage, it is not necessary to make holes for forming the gas passage. In addition, since the size of the facing distance can be freely set, the degree of freedom in selecting the size of the gas passage is also increased. In addition, since the gas can be ejected from the tip of the discharge electrode, the necessary plasma can be stably generated even with a small amount of gas.
  • the manifold pipe and the support member combine to form a support mechanism of the discharge electrode, and therefore, a special member for supporting the discharge electrode is not required.
  • the gas guiding hole formed in the support member is used as the orifice.
  • the support member is formed of a porous body, and a large number of continuous pores held by the porous body constitute the orifice.
  • the porous body which comprises the said supporting member must be equipped with the form holding
  • the material is not particularly limited as long as it has a form-retaining function as long as it can exert a throttling effect on the flowing gas, such as sintered metal, synthetic resin, metal mesh, ceramic, non-woven fabric, and the like.
  • the electrode member constituting the discharge electrode comprises a pair of plate-like bodies. Therefore, if a thin plate is used, the discharge electrode can be miniaturized.
  • an electrode member constituting the discharge electrode is formed of one block, and a slit is formed in the block, and the slit is used as the gas passage.
  • the gas passage comprises a gap formed between the discharge electrode and a cover member provided along the outer surface of the discharge electrode.
  • the holding means comprises a treatment roller for conveying the treated base material made of a long material.
  • a resinous film is a typical example of the treated base material made of the above long material.
  • a long continuous steel plate, a plate-like synthetic resin, etc. can be considered.
  • any treatment roller may be used as long as the treatment substrate does not need to be wound around the treatment roller, and the treatment substrate can be transported by the rotation of the treatment roller.
  • the holding means comprises a conveyor on which the treated substrate is placed, a table or a hand of a robot arm.
  • the holding means doubles as a counter electrode.
  • At least one of the discharge electrode or the counter electrode is surrounded by a dielectric.
  • surrounding at least one of the discharge electrode or the counter electrode with a dielectric is effective when the treated substrate is made of a conductor.
  • the treated substrate is a conductor
  • a short circuit connected by a conductor with a small resistance is formed between the discharge electrode and the counter electrode.
  • the short circuit as described above can not be formed.
  • the gas pressure in the manifold pipe having a fixed length can be maintained evenly. If the gas pressure in the manifold pipe can be kept uniform, even a small amount of replacement gas introduced to the manifold pipe can be uniformly supplied into the electric field. Therefore, the purpose of stabilizing the processing of the surface modification of the treated substrate can be surely realized while making the most of the merit of keeping the replacement gas to a minimum.
  • the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 relates to a surface modifying apparatus for continuously modifying the surface of a long resin film F, which is a treated substrate of the present invention.
  • the opening of the electrode chamber C is opposed to the processing roller R which transports the resin film F in the direction of the arrow a1.
  • the processing roller R since the processing roller R is electrically grounded, the processing roller R serves as the holding means and the counter electrode of the present invention.
  • a gasket 1 is fixed to the electrode chamber C on the side opposite to the opening thereof, a connecting member 2 is fixed to the same, and a manifold pipe 3 made of a conductor is fixed to the connecting member 2. ing.
  • a gas supply source (not shown) is connected to the manifold pipe 3 as described above.
  • the manifold pipe 3 holds a length corresponding to the width of the resin film F conveyed by the processing roller R.
  • a support member 4 made of a conductive material, which is substantially the same length as the manifold pipe 3, is fixed to the side opposite to the connection member 2 with a screw or the like (not shown). .
  • a plurality of continuous gas guiding holes 5 are formed maintaining a constant interval in the length direction, and these gas guiding holes 5 are formed in the small holes 6 formed in the manifold pipe 3 It is in communication. Therefore, the replacement gas introduced into the manifold pipe 3 is led from the small hole 6 to the gas guiding hole 5.
  • this gas induction hole 5 functions as an orifice which exhibits the throttling effect with respect to the gas flow which passes there. Therefore, the support member 4 also serves as the throttling member of the present invention.
  • the discharge electrode E is composed of a plurality of plate-like electrode members 8 and 9 having a length corresponding to the width of the resin film F which is a treated substrate.
  • the plurality of electrode members 8 and 9 are opposed to each other, and hooking recesses 10 and 11 continuous in the longitudinal direction of the electrode members 8 and 9 are formed to be opposed to each other on each of the opposed surfaces.
  • the hooking recesses 10 and 11 thus held have a size that fits into the hooking projection 7 formed on the support member 4.
  • the vortex flow generating grooves 12 and 13 have a length corresponding to the electrode members 8 and 9.
  • the electrode members 8 and 9 as described above are opposed to each other across the support member 4 by fitting the latch concave portions 10 and 11 to the latch projections 7 of the support member 4, and a plurality of opposed The electrode members 8 and 9 are held by the holder 14. By holding the holder 14 with the holder 14 in this manner, the holding recesses 10 and 11 of the electrode members 8 and 9 do not come off from the holding projection 7, and the electrode members 8 and 9 are firmly supported by the support member 4.
  • the manifold pipe 3, the support member 4 and the electrode members 8 and 9 are each made of a conductor, and when a high voltage from the high voltage power supply 16 is applied to the manifold pipe 3, the discharge electrode E and the counter electrode are used. An electric field is generated with a certain processing roller R described above.
  • the plurality of gas guiding holes 5 function as an orifice having the same opening diameter as described above, the resistance to gas flow is given to the gas flow passing through the gas guiding holes 5. Therefore, the pressure in the manifold pipe 3 on the upstream side of the gas guiding holes 5 is also kept uniform, and the gas pressure released from the plurality of gas guiding holes 5 is also uniform. Also, even if there is a slight pressure change on the gas supply source side, the manifold pipe 3 functions as a buffer. Thus, some pressure fluctuations on the gas supply side have little effect on surface modification.
  • the gas flow released from the gas guide hole 5 can be made to have directivity in combination with the pressure holding function in the manifold pipe 3.
  • the directional nature of the gas flow in this way helps to prevent diffusion of the replacement gas and help keep its concentration constant.
  • the directivity of the gas flow also functions as a gas curtain for air carried into the electrode chamber C by the entrained flow accompanying the resin film F.
  • the controller (not shown) enables control while correlating the output of the high voltage source 16 which is an energy source for electric field generation and the rotational speed of the processing roller R. Then, by relatively controlling the transport speed of the resin film F and the discharge current by the controller, it is possible to exhibit a more stable processing effect even with a small amount of replacement gas. Further, since the tips of the plurality of electrode members 8 and 9 are arc-shaped and the corner portions are removed, the discharge does not concentrate on a part of the tips of the electrode members 8 and 9.
  • the gas passage 15 is inevitably obtained if the holding recesses 10 and 11 of the plurality of electrode members 8 and 9 are fitted to the holding projection 7 of the support member 4. While being formed, a gas guiding hole 5 communicates with this gas passage. And although the gas induction hole 5 is sufficient by hole processing of a gas distribution direction, the hole processing can be correctly processed anytime, if the cutting tool with which the dimension was specified is selected. That is, there is no difficulty in forming a long slit.
  • the manifold pipe 3 fixed to the connection member 2 and the support member 4 fixed to the manifold pipe 3 combine to constitute the support mechanism of the discharge electrode E of the present invention.
  • the said supporting member 4 comprises the throttling member of this invention
  • the said gas guide hole 5 comprises the orifice of this invention. Therefore, in the first embodiment, the support member 4 becomes a component of the support mechanism and also serves as the squeeze member.
  • the support member 4 itself may be formed of a porous body, and a large number of continuous small holes held by the porous body may be used as the orifice of the present invention. In this case, the gas guiding hole 5 is unnecessary. Since the porous body as described above needs to have a function to support the discharge electrode E, the porous body must have a shape retention function.
  • the periphery when the support member 4 is formed of a porous body, the periphery must be covered or coated with an airtight material in order to prevent the gas from leaking from the periphery.
  • the porous body is not particularly limited as long as it has a large number of continuous pores and has a shape retention function.
  • a material of a porous body a sintered metal, a metal mesh, a synthetic resin, a ceramic, a nonwoven fabric etc. can be considered, for example.
  • the support member 4 which is a porous body is made of an insulator such as a synthetic resin, ceramic or non-woven fabric, the electrode members 8 and 9 constituting the discharge electrode E shown in FIG.
  • a conductor must be interposed between the discharge electrode E and the manifold pipe 3.
  • one manifold pipe 3 is provided in the longitudinal direction of the discharge electrode E, but the manifold pipe 3 is divided into a plurality of manifold pipes 3 and the plurality of manifold pipes 3 are divided into It may be arranged in series in the longitudinal direction.
  • the intervals may be maintained between the manifold pipes, or the intervals may not be maintained.
  • the opening diameters of the orifices may be different for each manifold pipe.
  • the concentration of the replacement gas supplied to the electric field is different for each section of each manifold pipe.
  • different replacement gases may be supplied to the plurality of manifold pipes.
  • qualitatively different processes can be performed for each area divided in the width direction, such as the above-described resin film with a large width.
  • different replacement gases are supplied to the plurality of manifold pipes, providing a fixed distance between manifold pipes arranged in series has the advantage that different replacement gases are not mixed.
  • the manifold pipe 3 and the discharge electrode E are divided into a plurality of pieces, and the plurality of manifold pipes 3 and the discharge electrode E are alternately arranged in the transport direction of the resin film F.
  • the length corresponding to the width of the resin film F is set for all the manifold pipes 3 and the discharge electrodes E.
  • the manifold pipe 3 and the discharge electrode E may be shorter than the width of the resin film F which is the processing base material, and only the area divided by the manifold pipe 3 and the discharge electrode E may be processed.
  • three electrode members 8 a, 8 b and 8 c are connected in the width direction of the discharge electrode E. That is, the width of the manifold pipe 3 is made wider than in the first embodiment, and the two supporting members 4a and 4b are fixed to the widened manifold pipe 3 while maintaining a space.
  • connection structure between the support members 4a and 4b and the electrode members 8a, 8b and 8c is the same as that in the first embodiment, and thus the detailed description thereof is omitted.
  • the width of the discharge electrode E is increased by connecting the three electrode members 8a, 8b, and 8c, there is an advantage that the generation range of the electric field is increased accordingly.
  • the replacement gas is ejected from the two gas passages, but the replacement gas strikes the resin film and is diverted in the direction of the arrow in FIG. At this time, part of the replacement gas escapes to the outside as shown by arrows a3 and a4. At this time, the gap between the electrode member 8a and the resin film F, and the gap between the electrode member 8c and the resin film F narrows. To cause pressure loss, and the pressure inside the electrode members 8a to 8c becomes high.
  • the central electrode member 8b is formed of a single plate, but it may be divided from the center to provide two sets of discharge electrodes of the first embodiment.
  • the support member 4 may be made of a porous body, as in the first embodiment. Further, the manifold pipe 3 and the support members 4a and 4b in the third embodiment constitute a support mechanism of the discharge electrode E in combination.
  • one manifold pipe 3 is used, but a plurality of manifold pipes 3 may be arranged in parallel in the width direction of the discharge electrode E.
  • support members 4a to 4n are provided for each manifold pipe 3 to 3n.
  • the electrode members 8a to 8n of the discharge electrode E also increase correspondingly to the number of the support members 4a to 4n.
  • the multiple electrode members 8a to 8n are arranged to have the same facing distance with the processing roller R which is the opposite electrode. Accordingly, in the case where the surface is a circular arc like the processing roller R, it is desirable that the electrode members 8a to 8n be aligned along the arc of the surface of the processing roller R in the width direction of the discharge electrode E.
  • two manifold pipes 3a and 3b are arranged in parallel in the width direction of the discharge electrode E, and the specific configuration is as follows.
  • a flange 4a is formed on the support member 4, and a spacer 17 is interposed between the flange 4a and the manifold pipes 3a and 3b, so that the flange 4a and the manifold pipes 3a and 3b are separated.
  • a common passage 18 is secured between them.
  • the small holes 6a and 6b formed in the manifold pipes 3a and 3b are communicated with the common passage 18.
  • the two manifold pipes 3a and 3b are provided as described above in order to stabilize the gas pressure distribution in the longitudinal direction of the manifold pipe by reducing the volume of each one.
  • Each of the manifold pipes 3a and 3b is connected in parallel to a gas supply source (not shown), and an orifice 19 provided between the gas supply source and the manifold pipe 3 is provided. It controls the flow rate of the replacement gas from the gas supply source.
  • the two manifold pipes 3a and 3b may be connected to different gas supply sources.
  • the gas guiding hole 5 continuing to the small holes 6, 6a and 6b is the orifice of the present invention, but either the small holes 6, 6a, 6b or the gas guiding hole 5
  • the diameter of one of the openings may be made relatively small, and any one of the small holes 6, 6a, 6b or the gas guiding holes 5 having a relatively small diameter may be used as the orifice.
  • the orifice may have any configuration as long as it can apply throttling resistance to the gas flow flowing in the process of flowing between the manifold pipe 3 and the gas passage 15.
  • the manifold pipes 3a, 3b and the support member 4 in the fourth embodiment constitute a support mechanism of the discharge electrode E in combination.
  • the discharge electrode is formed of a plurality of electrode members.
  • the discharge electrode may be formed of one block in which they are integrated. When the discharge electrode is configured by one block as described above, a slit is formed in the block, and the slit is used as a gas passage.
  • a pair of support plates 26 and 27 made of an insulator, dielectrics 28 and 29 provided at the tip of the support plates 26 and 27, and dielectrics 28 and 29 are provided.
  • the electrode members 30 and 31 are provided, and a gas passage 32 is formed between the electrode members 30 and 31.
  • the said electrode members 30 and 31 are connected to a high voltage power supply via the circuit which is not shown in figure, several electrode members 30 and 31 comprise the discharge electrode of this invention.
  • the attachment structure between the support plates 26 and 27 and the support member 4 is the same as the structure for attaching the electrode members 8 and 9 of the first embodiment to the support member 4. Further, the opposing distance between the support plates 26 and 27 and the electrode members 30 and 31 is a gas passage 32. A replacement gas is led to the gas passage 32 through the small holes 6 of the manifold pipe 3 and the gas guide holes 5 which are orifices.
  • the electrode members 30 and 31 are surrounded by the dielectrics 28 and 29 as described above, for example, even when the treated substrate to be subjected to the surface modification is a conductor, a short circuit of the current from the electrode members 30 and 31 is caused. It can prevent. In other words, when the substrate to be treated is a conductor, a short circuit in which the discharge electrode E and the counter electrode are connected by a conductor having a small resistance is formed. However, as described above, the discharge electrode E or If at least one of the opposite electrodes is surrounded by the dielectrics 28 and 29, the short circuit as described above can not be formed.
  • both the discharge electrode E and the counter electrode may be covered with a dielectric. As described above, at least one of the discharge electrode E and the counter electrode is surrounded by the dielectric because a modification treatment of the surface of the treated substrate may be required under a weak electric field.
  • the manifold pipe 3 and the support member 4 in the fifth embodiment constitute a support mechanism of the discharge electrode E in combination.
  • the respective electrode members in the first to fifth embodiments described above have substantially symmetrical shapes.
  • the tip of one of the electrode members 8 is enlarged in the circumferential direction of the processing roller R.
  • the electric field generation range can be expanded accordingly.
  • the manifold pipe 3 and the support member 4 combine to constitute the support mechanism of the discharge electrode E of the present invention, and the gas guiding hole 5 formed in the support member 4 corresponds to the present invention.
  • the orifice of the Further, the manifold pipe 3 and the support member 4 in the sixth embodiment constitute a support mechanism of the discharge electrode E in combination.
  • one plate-shaped discharge electrode E is directly fixed to the manifold pipe 3, and both sides of the discharge electrode E are covered with cover members 20 and 21. Further, gas passages 22 and 23 are formed between one cover member 20 and the discharge electrode E and between the other cover member 21 and the discharge electrode E, respectively. In other words, the gas passages 22 and 23 of the seventh embodiment are not provided on the discharge electrode E as in the first to sixth embodiments, but are formed along the side surfaces of the discharge electrode E.
  • the manifold pipe 3 is directly formed with small holes 24, 25 or orifices communicating with the gas passages 22, 23. Therefore, the replacement gas supplied to the manifold pipe 3 is guided to the respective gas passages 22 and 23 through the small holes 24 and 25 and between the discharge electrode E and the processing roller R which is a counter electrode. It is supplied in the generated electric field.
  • the throttling resistance of the orifices 24 and 25 makes the distribution of gas pressure in the manifold pipe 3 even. Since the distribution of gas pressure in the manifold pipe 3 is even, the concentration of gas supplied from the manifold pipe 3 into the electric field is also uniform, and the surface reforming process is stabilized.
  • the discharge electrode E is directly fixed to the manifold pipe 3, and the manifold pipe 3 is used as a main component of the support mechanism of the discharge electrode.
  • the orifice may be formed directly on the manifold pipe 3 or may be formed on another member like the support member 4 described above. In any case, the orifice may be provided in the process of communication between the manifold pipe 3 and the gas passages 15, 22, 23, 23.
  • the orifice may be configured by one or more slits directly formed in the manifold pipe 3. And, by adjusting the width of the slit, the gas pressure in the manifold pipe 3 can be kept uniform. Naturally, such slits must be in communication with the gas passages 15, 32.
  • the orifice in the present invention is necessarily limited to the hole. is not. In short, any form may be used as long as the gas flow passing through the manifold pipe 3 and the gas passages 15, 22 and 23 is subjected to throttling resistance to keep the pressure in the manifold pipe uniform.
  • any of sintered metal, metal mesh, ceramic, synthetic resin or non-woven fabric may be incorporated into the manifold pipe 3.
  • the large number of continuous pores of these porous bodies constitute the plurality of orifices of the present invention.
  • a slit may be formed in the manifold pipe 3 along the longitudinal direction, and the porous body may be incorporated so as to close the slit.
  • the processing base material is the resin film F
  • the processing roller R for transporting the resin film F is the holding means
  • the holding means in the present invention is not limited to the processing roller R
  • the holding means may be a conveyor for placing and transporting the treated substrate, a table for placing the treated substrate, or a hand of a robot arm for moving the treated substrate.
  • all the holding means of the above embodiment may double as the counter electrode. If the holding means does not double as the counter electrode, the counter electrode must be separately provided.
  • the holding means is a conveyor, the counter electrode may be provided on the opposite side of the conveyor to the discharge electrode. In any case, the requirement of the holding means in the present invention is to hold the treated substrate in the electric field generated between the discharge electrode and the counter electrode.

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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。

Description

表面改質装置
　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、上記処理基材の幅方向に長さが保持された放電電極と、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、ガス供給源に接続されるとともに、上記放電電極の長さ方向に長さが保持されたマニホールドパイプと、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、マニホールドパイプ内の長さ方向のガス圧をほぼ等しく保つためのオリフィスと、が備えられている。
　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。
　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、マニホールドパイプを放電電極の支持機構としても機能させるようにしている。そして、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。
　このようにマニホールドパイプを放電電極の支持機構として機能させることによって、部材を兼用でき、その分、全体の構成を簡素化できる。
　第６の発明は、オリフィスを構成する複数の小孔が、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７の発明は、上記オリフィスを構成する小孔が、マニホールドパイプに直接形成されている。
　第８の発明は、オリフィスを構成する１又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、マニホールドパイプの円周方向のつなぎ目を利用してもよいし、このつなぎ目とは別に形成してもよい。また、シームレスパイプにスリットを形成してもよい。
　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９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１０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１１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１２の発明は、上記放電電極が複数の電極部材からなり、これら複数の電極部材を互いに対向させるとともに、それらの対向間隔をガス通路としている。
　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１３の発明は、マニホールドパイプと支持部材とが相まって、放電電極の支持機構を構成するので、放電電極を支持するための特別な部材を必要としない。
　そして、第１４の発明では、支持部材に形成されたガス誘導孔をオリフィスとしている。
　第１５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１６の発明は、放電電極を構成する電極部材は一対の板状体からなる。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１７の発明は、放電電極を構成する電極部材が一つのブロックからなり、このブロックにスリットを形成するとともに、このスリットを上記ガス通路としている。
　第１８の発明は、上記ガス通路が、放電電極と、この放電電極の外側面に沿って設けたカバー部材との間に形成されたすき間からなる。
　第１９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からなる。
　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２０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等からなる。
　第２１の発明は、上記保持手段が対向電極を兼ねている。
　第２２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。
　また、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。
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。 第７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連続されるが、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実施例では、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が相違する。
　しかし、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。また、この場合には、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６，６ａ，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６，６ａ，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６，６ａ，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の支持機構を構成する。
　なお、上記各実施形態では、放電電極を複数の電極部材で構成したが、それらを一体化した１つのブロックで放電電極を構成してもよい。このように１つのブロックで放電電極を構成した場合には、そのブロックにスリットを形成し、そのスリットをガス通路にすることになる。
　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からの電流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。
　図８に示した第７実施形態は、マニホールドパイプ３に、一つの板状の放電電極Ｅを直接固定するとともに、この放電電極Ｅの両側をカバー部材２０，２１で覆っている。そして、一方のカバー部材２０と放電電極Ｅとの間、及び他方のカバー部材２１と放電電極Ｅとの間のそれぞれをガス通路２２，２３としている。言い換えると、第７実施形態のガス通路２２，２３は、第１～６実施形態のように放電電極Ｅに設けるのではなく、放電電極Ｅの側面に沿う状態で形成されている。
　そして、マニホールドパイプ３には、上記ガス通路２２，２３に連通する小孔２４，２５すなわちオリフィスが直接形成されている。
　したがって、マニホールドパイプ３に供給された置換ガスは、上記小孔２４，２５を経由して、各ガス通路２２，２３に導かれるとともに、放電電極Ｅと対向電極である処理ローラＲとの間に生成された電界中に供給される。
　したがって、オリフィス２４，２５の絞り抵抗によって、マニホールドパイプ３内のガス圧の分布が均等になる。マニホールドパイプ３内のガス圧の分布が均等になるので、マニホールドパイプ３から電界中に供給されるガス濃度も均等になり、表面改質の処理が安定する。
　なお、上記第７実施形態は、放電電極Ｅをマニホールドパイプ３に直接固定し、マニホールドパイプ３を放電電極の支持機構の主たる構成要素にしている。
　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１５，２２，２３，３２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。
　上記各実施形態では、マニホールドパイプ３に形成した小孔２４，２５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１５，２２，２３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、１５，２２，２３…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 (22)

  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、
    上記処理基材の幅方向に長さが保持された放電電極と、
    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、
    ガス供給源に接続されるとともに、上記放電電極の長さ方向に長さが保持されたマニホールドパイプと、
    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、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
    が備えられた表面改質装置。
  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. 　上記放電電極は、上記マニホールドパイプに取り付けられ、マニホールドパイプが放電電極の支持機構を構成する請求項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からなる請求項１～５のいずれか１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、
    上記マニホールドパイプに直接形成された複数の小孔からなる請求項６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上記オリフィスは、
    マニホールドパイプに直接形成された１又は複数のスリットからなる請求項６に記載の表面改質装置。
  9. 　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６に記載の表面改質装置。
  10. 　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６に記載の表面改質装置。
  11. 　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１０に記載の表面改質装置。
  12. 　上記放電電極は、複数の電極部材からなり、
    これら複数の電極部材が互いに対向するとともに、
    その対向間隔が上記ガス通路とされた請求項１又は４に記載の表面改質装置。
  13. 　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、
    上記電極部材の上記対向間隔に形成されるすき間が上記ガス通路を構成し、
    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、
    上記マニホールドパイプ及び上記支持部材が相まって上記支持機構を構成する請求項１２に記載の表面改質装置。
  14. 　上記支持部材が上記絞り部材を構成するとともに、この絞り部材に形成されたガス誘導孔が、上記オリフィスを構成する請求項１３に記載の表面改質装置。
  15. 　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を構成する請求項１１に記載の表面改質装置。
  16. 　上記放電電極を構成する上記電極部材は、一対の板状体からなる請求項１，５，１２，１３のいずれかに記載の表面改質装置。
  17. 　上記放電電極は、
    その電極部材が一つのブロックからなり、
    このブロックにスリットを形成し、
    このスリットを上記ガス通路とした請求項１又は５に記載の表面改質装置。
  18. 　上記ガス通路は、
    上記放電電極と、この放電電極の外側面に沿って設けたカバー部材との間に形成されたすき間からなる請求項１に記載の表面改質装置。
  19. 　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からなる請求項１に記載の表面改質装置。
  20. 　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る請求項１に記載の表面改質装置。
  21. 　上記保持手段が、対向電極を兼ねる請求項１又は１９に記載の表面改質装置。
  22. 　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１，５，１２，１６，１７のいずれか１に記載の表面改質装置。
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