WO2019031480A1 - 表面改質装置 - Google Patents

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WO2019031480A1
WO2019031480A1 PCT/JP2018/029541 JP2018029541W WO2019031480A1 WO 2019031480 A1 WO2019031480 A1 WO 2019031480A1 JP 2018029541 W JP2018029541 W JP 2018029541W WO 2019031480 A1 WO2019031480 A1 WO 2019031480A1
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gas
electrode
replacement gas
discharge
passage
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智 杉村
智 小木曽
行平 櫻井
純也 吉田
貴生 森下
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春日電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a surface reforming apparatus that reforms the surface of a treated substrate with the energy of discharge.
  • a surface reforming apparatus there is known one provided with a discharge electrode provided in an electrode chamber and a counter electrode opposed to the discharge electrode. Then, a replacement gas according to the purpose of surface modification is supplied into the electrode chamber, a voltage is applied to the discharge electrode while keeping the inside of the electrode chamber in the atmosphere of the replacement gas, and a discharge is generated between the discharge electrode and the counter electrode. Generate Then, the surface of the treated substrate inserted between both electrodes is reformed by the above-mentioned discharge energy.
  • the type and concentration of the replacement gas in the discharge area affect the reforming state of the surface of the treated substrate.
  • the type of replacement gas is predetermined, so if the appropriate selection is secured, it does not matter so much.
  • the gas concentration is susceptible to the inflow of air from outside the chamber even during discharge. Therefore, in order to maintain the concentration of the replacement gas in the electrode chamber at a certain level or more, the amount of replacement gas supplied into the electrode chamber must be increased. And generally, since the replacement gas used for surface modification is expensive, it may be costly and the production efficiency may be deteriorated.
  • Patent Documents 1 and 2 there has been known a method of directly supplying the replacement gas to a local area called a discharge area between the discharge electrode and the counter electrode in order to suppress the consumption of the replacement gas (see Patent Documents 1 and 2).
  • a slit-like gas passage 2 is formed in the discharge electrode 1 along the length direction, and a gas supply pipe 3 for supplying a replacement gas is connected to the gas passage 2.
  • the film F is conveyed by the processing roller 4 serving as the counter electrode, and the replacement gas is jetted from the gas passage 2 toward the film F.
  • the concentration of the replacement gas at the local area can be easily maintained constant.
  • the concentration of the replacement gas is necessarily lowered as it leaves the gas passage 2 due to the accompanying flow a.
  • the film F may not be able to be reformed as intended.
  • the discharge electrode 1 is surrounded by the electrode chamber 5 as shown by a two-dot chain line, and the substitution gas concentration in the electrode chamber 5 is maintained high to some extent. It is conceivable. As described above, if the replacement gas is supplied into the electrode chamber 5, the concentration of the replacement gas around the discharge electrode 1 can be maintained high. Therefore, even if the entrained flow a flows in, the influence on the concentration of the replacement gas in the discharge area You can hold down However, supplying the replacement gas into the electrode chamber 5 can not solve the problem that the consumption amount of the replacement gas is increased.
  • An object of the present invention is to provide a surface reforming apparatus capable of stably performing a target reforming process while reducing the amount of replacement gas supplied.
  • a discharge area is provided in the width direction of the treated substrate, and is formed between a discharge electrode consisting of one or more electrode members and a counter electrode facing the discharge electrode.
  • a surface reforming apparatus configured to supply a substitution gas to the surface and the surface of the treated substrate is treated by the discharge energy, wherein the substitution gas is injected toward the discharge area along the discharge electrode
  • the cover member is disposed upstream and downstream of the discharge electrode on the basis of the moving direction of the treated substrate entering the discharge area formed between the discharge electrode and the counter electrode. Characterized in that provided Re either one or both.
  • the second invention is characterized in that one or a plurality of slit-like replacement gas passages are formed in the discharge electrode, and a replacement gas is supplied to the replacement gas passages.
  • the discharge electrode is formed of one electrode member, and one or more slit-like replacement gas passages are formed in the electrode member along the length direction, and the replacement gas passage is It is characterized in that the replacement gas is supplied.
  • the length direction of the said electrode member is the length direction of a discharge electrode, and is the width direction of the said process base material.
  • the discharge electrode is composed of a plurality of electrode members arranged to maintain an opposing gap in a direction intersecting the length direction, and the opposing gap is used as the slit-like replacement gas passage.
  • the replacement gas is supplied to the gas passage.
  • the adjacent electrode members sandwich and support the support member, and a gas guide hole communicating with the gas passage is formed in the support member, and the replacement gas is formed through the gas guide hole.
  • the above-described replacement gas is supplied to the passage.
  • the electrode member and the cover member sandwich and support the support member, and the support member is provided with a gas guiding hole opened in the gas curtain passage, and the gas guiding hole is formed through the gas guiding hole.
  • a gas for curtain is supplied to the gas curtain passage.
  • a seventh invention is characterized in that the gas curtain passage also serves as a replacement gas passage, and the replacement gas is supplied to the gas curtain passage.
  • An eighth invention is characterized in that the gas curtain passage is supplied with a curtain gas of a type different from that of the replacement gas.
  • a ninth invention is characterized in that the cover member is provided on the upstream side and the downstream side of the discharge electrode with reference to the moving direction of the treated substrate.
  • a tenth invention is characterized in that the cover member is provided on the upstream side of the discharge electrode with reference to the moving direction of the treated substrate.
  • the eleventh invention is characterized in that the cover member is provided downstream of the discharge electrode with reference to the moving direction of the treated substrate.
  • a twelfth invention is characterized in that an eddy current forming mechanism is formed on a tip surface of the cover member which is the counter electrode side.
  • the gas supplied to the gas curtain passage formed of the facing gap between the discharge electrode and the cover member is jetted toward the counter electrode to function as a gas curtain.
  • the outflow of the replacement gas from the discharge area can be suppressed.
  • the gas curtain cuts the entrained flow entrained by the treated substrate to prevent the inflow thereof.
  • the gas curtain can suppress the outflow of the replacement gas. Therefore, even if the supply amount of the replacement gas to the discharge area is reduced, the concentration reduction of the replacement gas in the discharge area can be prevented, and the target surface modification can be realized.
  • the replacement gas passage is formed in the discharge electrode, the replacement gas can be directly supplied to the center of the discharge area. Therefore, it is possible to reduce the amount of replacement gas flowing out of the discharge area, and the supplied replacement gas is effectively used for the target reforming process. Further, since the replacement gas passage is formed inside the discharge electrode, the gas curtain passage along the cover member can be dedicated to the gas curtain. If the gas curtain path is dedicated to the gas curtain, it is also possible to reduce the production cost by using a gas for the curtain which is cheaper than the replacement gas.
  • the discharge electrode is formed of a plurality of electrode members, and the gap between the plurality of electrode members is a replacement gas passage, whereby a slit-like replacement gas passage is formed in one electrode member.
  • the formation of the replacement gas passage is facilitated.
  • the discharge electrode provided with the replacement gas passage can be formed only by increasing the number of electrode members, the number of electrode members can be increased to enlarge the discharge area. The larger the discharge area, the larger the area that can be treated at one time, and the easier it is to increase the processing speed of the surface modification treatment.
  • the electrode member and the cover member can be supported by the support member, and formation of the slit-like gas curtain passage and replacement gas passage becomes easy, and dimensional accuracy such as passage width etc. It is easy to put out.
  • the gas curtain passage also serves as the replacement gas passage, a necessary amount of replacement gas can be supplied to the discharge area without forming a replacement gas passage in the discharge electrode.
  • a relatively inexpensive gas can be used as the gas for curtain as compared to the replacement gas, and the cost can be suppressed.
  • the cover members are provided on both sides of the discharge electrode, so it is possible to simultaneously prevent the inflow of the outside air into the discharge area and the outflow of the replacement gas. Therefore, the target surface modification can be maintained by eliminating the influence of the outside air inflow on the modification processing. Furthermore, it is possible to reduce the amount of replacement gas which is wasted without contributing to the reforming process.
  • the cover member is provided on the upstream side of the discharge electrode, so that the entrained flow accompanied by the movement of the treated substrate can be cut to prevent the outside air from flowing into the discharge area.
  • the cover member since the cover member is provided on the downstream side of the discharge electrode, it is possible to reduce the amount of replacement gas flowing out of the discharge area as the treated substrate moves.
  • the vortex forming mechanism is provided at the tip of the cover member, the vortex is formed on the tip side of the cover member, and the inflow of the outside air and the outflow of the replacement gas can be prevented more reliably.
  • one electrode member is formed on the surface of the resin film F as the treated substrate while being conveyed in the direction of arrow x by the treating roller 4 as the counter electrode.
  • the electrode member 6 is a member having a length in the width direction of the film F, which is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, and will be described in detail later. I am trying to face each other.
  • the manifold pipe 11 is fixed on the opposite side to the processing roller 4 with the electrode member 6 interposed therebetween via a gasket 9 and a connecting member 10 fixed to a frame (not shown).
  • a gas supply source (not shown) is connected to the manifold pipe 11 to supply a replacement gas. Further, in the manifold pipe 11, a pair of support members 12, 12 along the manifold pipe 11 is provided on a surface opposite to the connection member 10 at a predetermined interval, such as a screw or the like not shown. It is fixed by. A plurality of gas guiding holes 13 maintaining a constant distance in the length direction are formed in the supporting member 12 thus formed, and the gas guiding holes 13 are communicated with the small holes 14 formed in the manifold pipe 11. I am doing it.
  • latch protrusions 15 and 16 protruding outward are formed at the tip end portion of the support member 12, and the electrode member 6 and the cover members 7 and 8 are latched on the latch protrusions 15 and 16. It is like that.
  • the electrode member 6 is a member having a length in the width direction of the film F, which is a treated substrate, and the length thereof corresponds to the required treatment width on the film F. Then, on both side surfaces of the electrode member 6, hooking recessed portions 17 and 18 continuous in the length direction are formed, and in the hooking recessed portions 17 and 18, the hooking projecting portions 16 of the supporting members 12 and 12 are respectively provided. , 15 is inserted.
  • the cover members 7 and 8 disposed on both sides of the electrode member 6 are plate-like members made of an insulating material, and the length of the cover members 7 and 8 is a surface facing the electrode member 6.
  • latching recesses 19 and 20 are formed. Then, the latch recess 19 of one cover member 7 is latched on the latch protrusion 15 on one side of the one support member 12 of the pair of support members, and the latch recess 20 of the other cover member 8 is the other It is hooked to the hooking convex portion 16 on one side of the support member 12.
  • the cover members 7 and 8 support members 12 by fitting the latch recesses 19 and 20 to the latch projections 16 and 15 of the support member 12 to which the cover members 7 and 8 face. And the electrode member 6.
  • the holder 21 holds the electrode member 6 and the pair of cover members 7 and 8 as described above.
  • the holding recesses 17 and 18 of the electrode member 6 and the holding recesses 19 and 20 of the cover members 7 and 8 are as follows.
  • the electrode members 6 and the cover members 7 and 8 are firmly supported by the support member 12 without coming off the latch projections 15 and 16 of the support members 12 and 12.
  • a slit-like facing gap corresponding to the length of the electrode member 6 and opening toward the processing roller 4 is although it continues, this opposing clearance becomes gas passages 22 and 23. Then, all of the plurality of gas guide holes 13 formed in the support member 12 communicate with the gas passages 22 and 23.
  • Each of the manifold pipe 11, the support member 12 and the electrode member 6 is made of a conductor, and by connecting the manifold pipe 11 to a high voltage power supply 24 (see FIG. 2), the electrode member 6 and the processing described above are performed.
  • a discharge occurs with the roller 4.
  • the first embodiment is provided with a controller (not shown) for controlling the output of the high voltage power source 24 which is an energy source of discharge and the rotational speed of the processing roller 4.
  • the distance between the tip of the electrode member 6 and the processing roller 4 and the distance between the cover members 7 and 8 and the processing roller 4 are shown large for the purpose of explanation. It is set within a few [mm].
  • the replacement gas when the replacement gas is supplied to the manifold pipe 11, the replacement gas is injected from the gas passages 22, 23 through the small holes 14 and the gas guiding holes 13 in the direction of the arrow b. That is, the replacement gas indicated by the arrow b is injected from between the electrode member 6 and the pair of cover members 7 and 8, collides with the film F, and is diverted in the arrow direction. At this time, part of the replacement gas escapes to the outside as shown by arrows b1 and b2, but at this time, the gap between the cover member 7 and the film F and the gap between the cover member 8 and the film F exert the throttling function. Flow resistance is generated, and the pressure inside the pair of cover members 7 and 8 is increased.
  • the replacement gas injected from each of the gas passages 22 and 23 is pushed by the pressure increased as described above to the discharge area E1 formed at the opposing portion of the tip of the electrode member 6 and the processing roller 4. I will concentrate.
  • the supply amount of the replacement gas from the manifold pipe 11 is maintained, for example, when the concentration of the replacement gas in the entire electrode chamber is maintained. It can be overwhelmingly less than it.
  • the replacement gas functions as a gas curtain on the film F because the replacement gas is ejected in a curtain shape toward the processing roller 4.
  • the replacement gas indicated by the arrow b injected from the gas passage 22 located upstream of the discharge area E1 with respect to the moving direction x of the film F, that is, upstream of the discharge electrode cuts the entrained flow a.
  • the outside air is prevented from flowing into the discharge area E1. Therefore, it is possible to prevent the outside air from flowing into the discharge area E1 to reduce the concentration and quality of the replacement gas.
  • the gas mixed with oxygen from the outside does not affect the reforming process, and the quality of the surface of the film F does not deteriorate.
  • the replacement gas injected from the gas passage 23 downstream of the discharge area E1 with respect to the moving direction x of the film F also functions as a gas curtain for the replacement gas flowing out from the discharge area E1 to the outside
  • the replacement gas can be supplied into the discharge area E1 by injecting the replacement gas from the gas passages 22 and 23 formed by the facing gaps between the cover members 7 and 8 and the electrode member 6, and the inflow of the outside air And the outflow of replacement gas can also be prevented.
  • the concentration of the replacement gas in the discharge area E1 can be maintained without increasing the supply amount of the replacement gas to the gas passages 22 and 23.
  • the target reforming process can be realized.
  • the length of the gas guiding hole 13 can be secured by the length of the support member 12, the resistance to gas flow is given to the gas flow passing through the gas guiding hole 13. Therefore, the pressure in the manifold pipe 11 on the upstream side of the gas guiding holes 13 is also kept uniform, and the gas pressures released from the plurality of gas guiding holes 13 are also uniform. Further, even if there is a slight pressure change on the gas supply side, the manifold pipe 11 functions as a buffer, and some pressure fluctuations on the gas supply side hardly affect the surface reforming.
  • the gas flow released from the gas guiding hole 13 can have directivity. Since the gas flow can be made to have directivity in this way, diffusion of the replacement gas can be prevented and its concentration can be kept constant. In addition, the directivity of the gas flow exerts the function of cutting the above-mentioned accompanying flow a.
  • the configuration for applying throttling resistance to the gas flow upstream of the gas passages 22 and 23 is not limited to the gas guiding hole 13.
  • a porous sintered ceramic filter or a porous body such as a honeycomb filter may be used as long as the gas flow passing there is given a throttling resistance and the pressure in the manifold pipe 11 can be kept uniform.
  • the form does not matter.
  • the support member 12 by interposing the support member 12 between the electrode member 6 and the cover members 7 and 8, the support member 12 functions as a spacer for maintaining the above-mentioned facing gap, and a constant facing gap It is easy to hold
  • the configuration for holding the facing gap between the electrode member 6 and the cover members 7 and 8 is not limited to the one described above.
  • the electrode member 6 and the cover members 7 and 8 may be directly fixed to the manifold pipe 11 with keeping the mutual space, or another connection may be made without using the manifold pipe 11.
  • a jig or a fixing member may be used.
  • the replacement gas passage is not formed in the discharge electrode formed of the electrode member 6, but the pair of gas passages 22 and 23 formed along the cover members 7 and 8 are the same. It combines the gas curtain passage of the invention and the replacement gas passage.
  • the second embodiment shown in FIG. 3 is an apparatus in which the discharge electrode is composed of two electrode members 6a and 6b, and the cover members 7 and 8 are provided on both sides thereof.
  • the electrode members 6a and 6b and the cover members 7 and 8 are supported by using three support members 12 having the same structure as the support member 12 of the first embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 are used for the same components as in the first embodiment, and the detailed description of each component is omitted.
  • the discharge electrode is composed of the electrode members 6a and 6b, but these electrode members 6a and 6b are members having a length in the width direction of the film F, and the first embodiment The same shape as that of the electrode member 6 of FIG.
  • One electrode member 6a is supported by the cover member 7 via the support member 12 while maintaining a gap facing the cover member 7, the gap between the electrode member 6a and the cover member 7 is used as the gas passage 22, and the other electrode member 6b is a support member 12 different from the above.
  • the cover member 8 is supported while maintaining a facing gap, and the facing gap is a gas passage 23.
  • the electrode members 6a and 6b sandwich a support member 12 other than the one supporting the cover members 7 and 8, and a slit-like gas passage 25 is formed by the facing gap.
  • the gas passage 25 is a replacement gas passage formed in the discharge electrode of the present invention.
  • the electrode members 6 a and 6 b and the cover members 7 and 8 are supported by the three support members 12, 12 and 12.
  • the assembly structure of each member with respect to these three support members 12 is the same as that of the first embodiment, and the outside of the cover members 7 and 8 is held by the holder 21.
  • the partition walls 26 and 27 are provided in the manifold pipe 11, and the inside is partitioned into first to third chambers 11a, 11b and 11c.
  • the first to third chambers 11a, 11b and 11c communicate with the gas passages 22, 25 and 23 through the small holes 14 and the gas guiding holes 13 in spaces along the electrode members 6a and 6b, respectively.
  • the replacement gas When a replacement gas is supplied to each of the first to third chambers 11a to 11c, the replacement gas is jetted from the gas passages 22, 23, 25 toward the processing roller 4 as indicated by an arrow b.
  • the replacement gas injected from each of the gas passages 22 and 23 is diverted along the surface of the film F, and a portion thereof flows out as shown by arrows b1 and b2, but the cover members 7 and 8 and the film F
  • the flow resistance during the flow suppresses the outflow and acts as a gas curtain. Therefore, the replacement gas injected from the gas passages 22 and 23 is supplied to the discharge area E2 formed between the tip of the electrode members 6a and 6b and the processing roller F.
  • the replacement gas is also supplied into the discharge area E2 from the gas passage 25 formed between the pair of electrode members 6a and 6b.
  • the concentration of the replacement gas in the discharge area E2 is kept higher.
  • the discharge electrode is constituted by the pair of electrode members 6a and 6b, for example, compared with the discharge electrode constituted by only one electrode member 6 as in the first embodiment, for example, The facing area of the processing roller 4 and the discharge electrode can be increased. That is, the discharge area E2 is larger than the discharge area E1 of FIG. 1, and the processing speed of the surface modification to the moving film F can be increased accordingly.
  • the replacement gas is also supplied to the gas passages 22 and 23 formed along the cover members 7 and 8, and the gas passages 22 and 23 serve as the replacement gas passage and the gas curtain passage.
  • the gas passages 22 and 23 can also function only as a gas curtain passage without also serving as a replacement gas passage.
  • a replacement gas can be supplied to the second chamber 11b of the manifold pipe 11, and a curtain gas different from the replacement gas can be supplied to the first and third chambers 11a and 11c.
  • only one of the gas passages 22 and 23 may be dedicated to the gas curtain passage, and the other may be used as the replacement gas passage.
  • the curtain gas supplied to the gas passage dedicated to the gas curtain passage is for cutting the gas layer along the surface of the film F, and is not used for surface modification.
  • the gas injected toward the processing roller 4 is supplied to the discharge area E2 by all means, since the outflow to the outside like arrows b1 and b2 can be suppressed by the functions of the cover members 7 and 8. Ru. Therefore, it is necessary to select a kind of gas that does not adversely affect the reaction of the replacement gas even if the gas flows into the discharge area E2 to some extent as the curtain gas of a type different from the replacement gas. And if the gas for curtains cheaper than substitution gas is chosen, the cost can be lowered while realizing the target reforming process.
  • the third embodiment shown in FIG. 4 differs from the electrode members 6a and 6b of the second embodiment in the configuration of the electrode members 28 and 29 disposed between the cover members 7 and 8, but the other configuration is the same. It is almost the same as the second embodiment.
  • the same reference numerals as in FIG. 3 are used for the same components as in the second embodiment, and the detailed description of each component is omitted.
  • the discharge electrode of the third embodiment is composed of a pair of electrode members 28 and 29. These electrode members 28 and 29 have a cross-sectional shape shown in FIG. 4 that is symmetrical in the left-right direction, but both are members having a length in the width direction of the film F, It is comprised combining rod-shaped electrode parts 30 and 30.
  • the electrode portion 30 is configured by coating a rod-like metal electrode 30a with a dielectric 30b.
  • a high voltage is applied to the metal electrode 30a to form a discharge area E3 with the processing roller R. That is, as in the other embodiments, no voltage is applied to the manifold pipe 11 or the like.
  • the reason why the metal electrode 30a is covered with the dielectric 30b is to prevent an electrical short circuit between the discharge electrode and the processing roller 4 with certainty, but more uniform in the longitudinal direction of the discharge electrode This configuration is suitable for the purpose of reforming treatment.
  • the support portions 31 and 32 have the same length as that of the electrode portion 30, and latching recesses 17 and 18 are formed in each. And this latching recessed part 17 and 18 is latched by the latching convex part 16 and 15 of the supporting member 12 similar to the said other embodiment. Further, a spacer member 33 is interposed between the support portions 31 and 32 to hold a facing gap between the electrode members 28 and 29. The facing gap constitutes a slit-like gas passage 25. This gas passage 25 is a replacement gas passage formed in the discharge electrode of the present invention.
  • a gas guiding hole 13 is formed in the spacer member 33, and the gas guiding hole 13 is communicated with the small hole 14 formed in the manifold pipe 11, and the spacer member 33 is connected to the manifold pipe 11 by a screw (not shown). It is fixed. Therefore, the electrode members 28 and 29 are held between the spacer member 33 and the support member 12. The cover members 7 and 8 are latched by the support member 12 and held by the holder 21 as in the second embodiment.
  • the replacement gas is supplied to the first to third chambers 11a, 11b and 11c of the manifold pipe 11, it is jetted from the respective gas passages 22, 25 and 23 toward the processing roller 4
  • the discharge area E3 formed between the tip of the electrode members 28 and 29 and the processing roller 4 is supplied.
  • the replacement gas injected from the gas passages 22 and 23 formed along the cover members 7 and 8 also functions as a gas curtain to cut the entrained flow a of the film F, and the outside air is in the discharge area E3.
  • the outflow of replacement gas is prevented.
  • the target surface reforming can be realized by maintaining the concentration of the replacement gas in the discharge area E3 while keeping the supply amount of the replacement gas small.
  • the spacer member 33 is provided between the electrode members 28 and 29.
  • the support member 12 may be interposed. In such a case, it is necessary to provide the holding portions 31 and 32 of the electrode members 28 and 29 with the holding concave portions for holding the holding convex portions 15 and 16 of the support member 12.
  • the spacer member 33 may be used instead of the support member 12 between the electrode members 6a and 6b of the second embodiment shown in FIG.
  • the method of supporting the electrode member is not particularly limited.
  • the partition walls 26 and 27 of the manifold pipe 11 may be eliminated, or the gas for curtain may be supplied to the first and third chambers 11 a and 11 c in the manifold pipe 11 to form the gas passage 22. , 23 may be used exclusively for the gas curtain passage.
  • the type of gas supplied to each of the chambers 11a, 11b and 11c can be changed.
  • curtain gas may be supplied to the first and third chambers, or different replacement gases may be supplied to the first to third chambers 11a, 11b and 11c.
  • the respective supply pressures can be changed.
  • curtain gas or replacement gas may be supplied to the gas passages 22, 23, 25 without passing through the manifold pipe 11.
  • the fourth embodiment shown in FIG. 5 is a device having the same configuration as that of the first embodiment except for the shapes of the cover members 7 and 8.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same components as in the first embodiment, and the description of each component is omitted, and in the following, differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the cover members 7 and 8 of the fourth embodiment each have a wide portion 7a in which the length in the direction along the moving direction x of the film F is increased with respect to the base end side which is the manifold pipe 11 side. , 8a. Further, on the tip end surfaces of the wide portions 7a and 8a, an eddy current forming mechanism including a plurality of grooves continuous in the longitudinal direction of the cover members 7 and 8 is provided.
  • the discharge electrode is constituted by one electrode member 6, and the replacement gas passage is not formed in the inside, but the gas curtain passages 22, 23 formed along the cover members 7, 8 also serve as a replacement gas passage.
  • the replacement gas when the replacement gas is supplied to the manifold pipe 11, the replacement gas passes through the small holes 14 of the manifold pipe 11 and the gas guiding holes 13 of the support member 12 to the gas passages 22 and 23.
  • the film is supplied and jetted from its tip toward the film F.
  • the replacement gas injected from the gas passages 22 and 23 is supplied to the discharge area E4 and also functions as a gas curtain. Therefore, the concentration of the replacement gas in the discharge area E4 can be maintained as in the other embodiments and the like.
  • the length of the facing portion of the wide portion 7a of the cover member 7 on the upstream side of the discharge area E4 and the processing roller 4 is longer with reference to the moving direction x of the film F.
  • the flow resistance of the gas flowing between the cover member 7 and the film F is increased. Therefore, the outflow of the replacement gas indicated by the arrow b1 is suppressed, and the replacement gas is easily supplied to the discharge area E4. Further, the entrained flow a is less likely to flow to the discharge area E4 due to the flow resistance, and the concentration of the replacement gas in the discharge area E4 is less likely to decrease.
  • the wide portion 8a of the cover member 8 on the downstream side of the discharge area E4 with respect to the moving direction x of the film F also increases the flow resistance between the cover member 8 and the film F by the function of choke. . Therefore, it is possible to suppress the consumption of the replacement gas by reducing the outflow of the replacement gas indicated by the arrow b2.
  • the cover members 7 and 8 are disposed on both the upstream side and the downstream side of the discharge electrode on the basis of the moving direction x of the film F, which is the treated substrate,
  • the gas curtain passage is provided in the above, the cover members 7 and 8 may be provided only on either the upstream side or the downstream side.
  • the gas curtain passage 22 by the upstream cover member 7 mainly functions to prevent the inflow of the entrained flow a into the discharge area. Since the substitution gas concentration in the discharge area can be stabilized if the flow of entrained flow into the discharge area can be prevented in this way, the upstream gas curtain passage is particularly useful for maintaining the quality of surface modification. is there.
  • the cover member When the cover member is provided only on the upstream side of the discharge electrode with respect to the moving direction x of the film F, the outflow of the replacement gas to the downstream side can not be prevented. However, on the downstream side of the discharge electrode, the portion where the film F on which the surface modification treatment has been finished passes, and even if a portion where the concentration of the replacement gas is reduced can not be prevented, the surface modification The impact on processing is not considered as significant. Therefore, when the main purpose is to stabilize the quality of the surface modification, it is preferable to provide the cover member at least upstream of the discharge electrode.
  • a cover member is provided on the downstream side to constitute the gas curtain passage. Is particularly significant in the sense of reducing the consumption of replacement gas. Moreover, even if it is downstream, if the outflow of the replacement gas to the outside increases too much, the outside air is likely to penetrate that much, so the downstream gas curtain passage also exerts the effect of stabilizing the reforming process Do. And, as in the first to fourth embodiments, it is natural to provide the gas curtain passage on both the upstream side and the downstream side for the stabilization of the surface modification and the saving of the replacement gas.
  • the number of electrode members constituting the discharge electrode is not limited to one or two, and may be three or more.
  • the number of replacement gas passages formed by the facing gaps increases, and the discharge area to which the replacement gas is directly supplied can be expanded, so the processing ability of surface modification is increased. be able to.
  • the replacement gas passage formed in the discharge electrode is constituted by the facing gap between the adjacent electrode members, but a slit-like gas passage is formed in one electrode member. It may be used as a replacement gas passage.
  • the gas passage 3 of the conventional discharge electrode 2 shown in FIG. 6 is used as a replacement gas passage
  • a cover member is provided on the outside along the length direction of the discharge electrode 2
  • the gap between the discharge electrode 2 and the cover member is a slit It may be a gas curtain passage.
  • a plurality of slit-like replacement gas passages may be formed in one electrode member, or a plurality of electrode members such as the discharge electrode 2 of FIG. 6 may be arranged side by side.
  • the gas is supplied to the respective gas passages using the manifold pipe 11.
  • the necessary gas is supplied to the respective gas passages from the replacement gas supply source or the curtain gas supply source.
  • the manifold pipe is not essential.
  • the gas supply pressure and the throttling resistance may be adjusted to change the injection pressure of the gas injected from each gas passage to the processing substrate.
  • the injection pressure from the gas curtain passage may be higher than the gas injection pressure from other replacement gas passages to enhance the function of the gas curtain.
  • the gas curtain passage and the replacement gas passage are all provided in parallel, but it is only necessary to inject the necessary gas to the target position. There is no need to provide it.
  • a plurality of gas passages may be disposed in the normal direction with respect to the surface.
  • the replacement gas passage is formed toward the center of the discharge area so that the replacement gas injected from the replacement gas passage is unlikely to flow out, or the injection direction of the curtain gas faces the entrained flow. It is possible to arrange the gas passage according to the purpose, such as setting the direction of the gas curtain passage.
  • the material and form of a process base material are not limited to the said embodiment.
  • the surface modification device of the present invention can be used for surface modification of a treated substrate formed of various materials which can be held in the discharge area formed between the discharge electrode and the counter electrode.
  • the surface of paper, wood, metal or the like can be modified.
  • the processing roller which is the film holding and transporting means, also serves as the counter electrode, but the counter electrode may be provided separately from the processing base material holding means and the transporting means.
  • a counter electrode may be provided at a position facing the discharge electrode through the film between a pair of transport rollers which spans the film as the processing substrate, and the plate-like processing substrate is a conveyor or a robot arm
  • a counter electrode is provided separately from the holding and carrying means, and the treatment substrate is inserted by the above-mentioned carrying means in the discharge area formed between the counter electrode and the discharge electrode. It should be done.
  • a metal coated with a dielectric can be used for the electrode member and the counter electrode constituting the discharge electrode. Coating at least one of the discharge electrode and the counter electrode with a dielectric is particularly effective when the treated substrate is made of a conductor. When the treated substrate is a conductor, there is a possibility that a short circuit connected by the treated substrate having a small electric resistance may be formed between the discharge electrode and the counter electrode. Then, if a short circuit occurs between the discharge electrode and the counter electrode, a stable discharge area can not be formed and the target reforming process can not be performed. However, as described above, at least one of the discharge electrode or the counter electrode If one is covered with a dielectric, it is difficult to form the short circuit as described above.
  • the discharge electrode or counter electrode covered with a dielectric may be used for the purpose of surface modification by a soft and more uniform discharge in the lengthwise direction of the discharge electrode. It is preferable to use
  • the length of the discharge electrode may be determined according to the required treatment width of the surface of the treated substrate, but the required length is not only one electrode member but a plurality of electrode members connected in the length direction It may be realized.
  • the support member, the cover member, the manifold pipe, and the like provided along the discharge electrode can also connect a plurality of members to achieve the required length.

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Abstract

【課題】　置換ガスの供給量を少なく保ちながら、目的の表面改質を実現できる表面改質度装置を提供すること。 【解決手段】　放電電極６と対向電極４との間に放電エリアＥ１を形成するとともに、放電エリアＥ１に置換ガスを供給して、処理基材の表面を改質する表面改質装置であって、スリット状の置換ガス通路と、放電電極との対向隙間でカーテン用通路２２，２３を形成するカバー部材７，８とを備え、放電エリアＥ１に置換ガスを供給しながら、カーテン用通路２２，２３から噴射されるガスによって同伴流ａの流入や置換ガスの流出ｂ１，ｂ２を防止し、放電エリアＥ１内の置換ガス濃度を維持するようにした。

Description

表面改質装置
　この発明は、放電のエネルギーで処理基材の表面を改質する表面改質装置に関する。
　この種の表面改質装置としては、電極チャンバー内に設けた放電電極と、この放電電極に対向した対向電極とを備えたものが知られている。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、電極チャンバー内を置換ガスの雰囲気に保ちながら放電電極に電圧を印加し、放電電極と対向電極との間で放電を発生させる。
　そして、両電極間に挿入された処理基材の表面を上記放電エネルギーで改質する。
　このような表面改質装置では、放電エリアにおける置換ガスの種類や濃度が、処理基材表面の改質状態に影響する。
　置換ガスの種類や濃度の管理は重要になるが、置換ガスの種類はあらかじめ決められるので、選択の適正さえ確保されていれば、それほど問題にならない。
　ところが、ガス濃度は、放電中であってもチャンバー外からのエアの流入によって影響を受けやすい。
　そのため、電極チャンバー内の置換ガスの濃度を一定以上に保つためには、電極チャンバー内への置換ガスの供給量を多くせざるを得ない。そして、一般的に、表面改質に用いられる置換ガスは高価なため、コストがかかって生産効率が悪くなってしまうこともあった。
　そこで、置換ガスの消費量を抑えるため、放電電極と対向電極との間の放電エリアという局所に、置換ガスを直接供給する方法が知られていた（特許文献１，２参照）。
　例えば、図６に示す装置では、放電電極１に、その長さ方向に沿ったスリット状のガス通路２を形成し、このガス通路２に、置換ガスを供給するガス供給管３を接続している。そして、対向電極となる処理ローラ４でフィルムＦを搬送し、このフィルムＦに向かってガス通路２から置換ガスを噴射するようにしている。このようにすれば、放電電極１と処理ローラ４との対向部分である放電エリアに、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。
特公平０６－００２８３０号公報 特開２００１－１３１３１３号公報
　上記のように、局所的に置換ガスを供給することによって、この局所での置換ガスの濃度をある一定以上に保つことはできる。
　しかし、処理ローラ４で搬送されるフィルムＦは、波線の矢印で示したように外気を同伴するため、この同伴流ａによって、ガス通路２から離れるにしたがって置換ガス濃度はどうしても低下してしまう。このように、置換ガス濃度が低下したり、例えば酸素などの外気の成分が混合したりした状態で放電すれば、フィルムＦに対して目的の改質処理ができなくなってしまうこともあった。
　このような同伴流ａの影響を受けないようにするためには、二点鎖線で示すように、放電電極１を電極チャンバー５で囲い、この電極チャンバー５内の置換ガス濃度をある程度高く維持することが考えられる。このように、電極チャンバー５内に置換ガスを供給すれば、放電電極１の周囲の置換ガス濃度を高く維持できるので、たとえ同伴流ａが流入しても、放電エリアにおける置換ガス濃度への影響を押さえることができる。
　しかし、電極チャンバー５内に置換ガスを供給するのでは、置換ガスの消費量が多くなってしまうという問題を解決できない。
　この発明の目的は、置換ガスの供給量を少なくしながら、目的とする改質処理を安定して行なうこと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、処理基材の幅方向に長さが備えられ、かつ、１または複数の電極部材からなる放電電極と、この放電電極と対向する対向電極との間に形成される放電エリアに置換ガスを供給し、放電エネルギーによって上記処理基材の表面が処理される構成にした表面改質装置であって、上記放電電極に沿って、上記放電エリアに向かって置換ガスを噴射させる置換ガス通路と、上記放電電極に沿うとともに、上記放電電極との対向隙間を保持した絶縁材からなるカバー部材と、上記カバー部材と放電電極との対向隙間で構成されたスリット状のガスカーテン通路とを備え、上記カバー部材は、上記放電電極と対向電極との間に形成される放電エリアに進入する上記処理基材の移動方向を基準として、上記放電電極の上流側及び下流側のいずれか一方または両方に設けられたことを特徴とする。
　第２の発明は、上記放電電極内に、１または複数のスリット状の上記置換ガス通路が形成され、この置換ガス通路に置換ガスが供給される構成にしたことを特徴とする。
　第３の発明は、上記放電電極が１つの電極部材からなり、この電極部材内には、その長さ方向に沿ったスリット状の上記置換ガス通路が１または複数形成され、この置換ガス通路に上記置換ガスが供給される構成にしたことを特徴とする。
　なお、上記電極部材の長さ方向とは、放電電極の長さ方向であり、上記処理基材の幅方向のことである。
　第４の発明は、上記放電電極が、その長さ方向に交差する方向で対向隙間を保って配置された複数の電極部材からなり、上記対向隙間をスリット状の上記置換ガス通路とし、この置換ガス通路に上記置換ガスが供給される構成にしたことを特徴とする。
　第５の発明は、上記隣り合う電極部材が支持部材を挟持して対向するとともに、上記支持部材には上記ガス通路に連通したガス誘導孔が形成され、このガス誘導孔を介して上記置換ガス通路に上記置換ガスが供給される構成にしたことを特徴とする。
　第６の発明は、上記電極部材とカバー部材とが支持部材を挟持して対向するとともに、上記支持部材には上記ガスカーテン通路に開口したガス誘導孔が形成され、このガス誘導孔を介して上記ガスカーテン通路にカーテン用ガスが供給される構成にしたことを特徴とする。
　第７の発明は、上記ガスカーテン通路は置換ガス通路を兼ね、上記ガスカーテン通路に上記置換ガスが供給される構成にしたことを特徴とする。
　第８の発明は、上記ガスカーテン通路に上記置換ガスとは異なる種類のカーテン用ガスが供給される構成にしたことを特徴とする。
　第９の発明は、上記カバー部材が、上記処理基材の移動方向を基準として、上記放電電極の上流側及び下流側に設けられたことを特徴とする。
　第１０の発明は、上記カバー部材は、上記処理基材の移動方向を基準として、上記放電電極より上流側に設けられたことを特徴とする。
　第１１の発明は、上記カバー部材は、上記処理基材の移動方向を基準として、上記放電電極より下流側に設けられたことを特徴とする。
　第１２の発明は、上記カバー部材において上記対向電極側である先端面に、渦流形成機構が形成されたことを特徴とする。
　この発明によれば、放電電極とカバー部材との対向隙間で構成されるガスカーテン通路に供給されたガスが、対向電極に向かって噴出してガスカーテンとして機能するので、放電エリアへの同伴流の流入や、放電エリアからの置換ガスの流出を抑制することができる。
　特に、処理基材の移動方向を基準とした放電電極の上流側では、上記ガスカーテンが処理基材に同伴される同伴流をカットしてその流入を防止する。
　また、放電電極の下流側においては、上記ガスカーテンが置換ガスの流出を抑えることができる。
　したがって、放電エリアへの置換ガスの供給量を少なくしても、放電エリアにおける置換ガスの濃度低下を防止でき、目的の表面改質を実現できる。
　第２～５の発明によれば、放電電極内に置換ガス通路が形成されているので、放電エリアの中央に、置換ガスを直接供給することができる。そのため、放電エリアの外へ流出する置換ガスをより少なくでき、供給された置換ガスが、目的の改質処理のために有効に利用されることになる。
　また、放電電極の内部に置換ガス通路が形成されているため、カバー部材に沿ったガスカーテン通路をガスカーテン専用にすることができる。ガスカーテン通路をガスカーテン専用にすれば、置換ガスよりも安価なカーテン用のガスを使用して、生産コストを下げることもできる。
　特に、第４の発明によれば、放電電極を複数の電極部材で構成し、これら複数の電極部材の対向隙間を置換ガス通路とすることで、１つの電極部材にスリット状の置換ガス通路を形成する場合と比べて、置換ガス通路の形成が容易になる。
　このように、電極部材の数を増やすだけで、置換ガス通路を備えた放電電極を形成できるので、電極部材の数を多くして放電エリアを大きくすることもできる。放電エリアが大きくなれば、一度に処理できる面積が大きくなり、表面改質処理の処理速度を上げることも容易になる。
　また、第５，６の発明によれば、支持部材によって、電極部材やカバー部材の支持ができるとともに、スリット状のガスカーテン通路や置換ガス通路の形成も容易になり、通路幅などの寸法精度も出しやすい。
　第７の発明によれば、ガスカーテン通路が置換ガス通路を兼ねるようにしたため、放電電極内に置換ガス通路を形成しなくても、必要量の置換ガスを放電エリアに供給することができる。
　第８の発明によれば、カーテン用ガスとして置換ガスと比べて比較的安価なガスを使用することができ、コストを抑えることができる。
　第９の発明によれば、放電電極の両側にカバー部材を設けたので、放電エリアへの外気の流入と、置換ガスの流出とを同時に防止できる。そのため、外気流入の改質処理への影響を排除して目的の表面改質を維持できる。さらに、改質処理に寄与しないで無駄に消費される置換ガスの量を減らすことができる。
　第１０の発明によれば、放電電極の上流側にカバー部材を設けたので、処理基材の移動によって同伴される同伴流をカットして、放電エリアへの外気の流入を防止できる。
　第１１の発明によれば、放電電極の下流側にカバー部材を設けたので、処理基材の移動にともなって、放電エリア外へ流出する置換ガス量を少なくすることができる。
　第１２の発明によれば、カバー部材の先端に渦流形成機構を設けたので、カバー部材の先端側に渦流が形成され、外気の流入や置換ガスの流出をより確実に防止できる。
第１実施形態の放電電極周辺の部分断面図である。 第１実施形態の側面図で、放電電極の長さ方向の図である。 第２実施形態の電極部分の拡大断面図である。 第３実施形態の電極部分の拡大断面図である。 第４実施形態の電極部分の拡大断面図である。 従来例の電極部分の概略図である。
　図１，２に示すこの発明の第１実施形態は、処理基材としての樹脂製のフィルムＦを、対向電極としての処理ローラ４で矢印ｘ方向に搬送しながら、その表面に１つの電極部材６からなるこの発明の放電電極を対向させて表面改質する装置である。
　上記電極部材６は、図１の紙面に直交する方向であるフィルムＦの幅方向に長さを有する部材で、後で詳しく説明するが、上記電極部材６の両側面にカバー部材７，８を対向させている。
　そして、上記電極部材６を挟んで処理ローラ４とは反対側には、図示しないフレームに固定されたガイシ９及び連結部材１０を介して、マニホールドパイプ１１を固定している。
　このマニホールドパイプ１１には、図示していないガス供給源が接続され、置換ガスを供給可能にしている。
　また、上記マニホールドパイプ１１であって、上記連結部材１０とは反対側の面には、マニホールドパイプ１１に沿った一対の支持部材１２，１２を、所定の間隔を保って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１２には、その長さ方向に一定の間隔を保った複数のガス誘導孔１３が形成され、これらガス誘導孔１３を、マニホールドパイプ１１に形成された小孔１４に連通させている。
　したがって、マニホールドパイプ１１に導入された置換ガスは、上記小孔１４から支持部材１２のガス誘導孔１３に導かれる。
　さらに、上記支持部材１２の先端部分には、外側に張り出した掛け止め凸部１５，１６を形成し、この掛け止め凸部１５，１６に、上記電極部材６及びカバー部材７，８を掛け止めるようにしている。
　一方、上記電極部材６は、処理基材であるフィルムＦの幅方向に長さを有する部材で、その長さは上記フィルムＦ上の必要な処理幅に対応した長さである。
　そして、この電極部材６の両側面には、長さ方向に連続する掛け止め凹部１７，１８が形成され、この掛け止め凹部１７，１８に、それぞれ上記支持部材１２，１２の掛け止め凸部１６，１５がはめ込まれている。
　また、図１において、電極部材６の両側に配置されたカバー部材７，８は、絶縁材からなる板状の部材で、上記電極部材６と対向する面に、当該カバー部材７，８の長さ方向に連続する掛け止め凹部１９，２０が形成されている。
　そして、一方のカバー部材７の掛け止め凹部１９を、一対の支持部材のうち一方の支持部材１２の片側の掛け止め凸部１５に掛け止め、他方のカバー部材８の掛け止め凹部２０を他方の支持部材１２の片側の掛け止め凸部１６に掛け止めている。
　上記のように、カバー部材７，８は、その掛け止め凹部１９，２０を、当該カバー部材７，８が対向する支持部材１２の掛け止め凸部１６，１５にはめ合わせることによって、支持部材１２を挟んで上記電極部材６と対向する。このようにした電極部材６と一対のカバー部材７，８とを、ホルダー２１で挟持している。
　このようにホルダー２１で、電極部材６と一対のカバー部材７，８とを挟持することによって、電極部材６の掛け止め凹部１７，１８及びカバー部材７，８の掛け止め凹部１９，２０が、支持部材１２，１２の掛け止め凸部１５，１６から外れなくなり、電極部材６及びカバー部材７，８が支持部材１２にしっかりと支持される。
　また、支持部材１２に支持された電極部材６とカバー部材７，８との対向部分には、電極部材６の長さに相当し、上記処理ローラ４に向かって開口したスリット状の対向隙間が連続するが、この対向隙間がガス通路２２，２３となる。そして、上記支持部材１２に形成された複数のガス誘導孔１３のすべてが、このガス通路２２，２３に連通する。
　なお、上記マニホールドパイプ１１、支持部材１２及び電極部材６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１１を高圧電源２４（図２参照）に接続することによって、電極部材６と上記処理ローラ４との間で放電が発生する。
　また、この第１実施形態には、放電のエネルギー源である高圧電源２４の出力及び上記処理ローラ４の回転速度を制御する図示していないコントローラを備えている。
　なお、図１では、電極部材６の先端と処理ローラ４との間隔、及びカバー部材７，８と処理ローラ４との間隔を、説明のために大きく表わしているが、通常は、上記間隔は数［ｍｍ］以内に設定されている。
　上記のような構成のもとで、マニホールドパイプ１１に置換ガスを供給すると、その置換ガスは、小孔１４及びガス誘導孔１３を通ってガス通路２２，２３から矢印ｂ方向に噴射される。つまり、この矢印ｂで示した置換ガスは、電極部材６と一対のカバー部材７，８との間から噴射され、フィルムＦに衝突して、矢印方向に分流する。
　このとき、一部の置換ガスは、矢印ｂ１，ｂ２に示すように外部へ逃げてゆくが、このときにはカバー部材７とフィルムＦ、及びカバー部材８とフィルムＦとの隙間が絞り機能を発揮して流動抵抗が発生し、上記一対のカバー部材７，８の内側の圧力が高くなる。
　したがって、各ガス通路２２，２３から噴射された置換ガスは、上記のようにして高くなった圧力に押されて電極部材６の先端と処理ローラ４との対向部分に形成される放電エリアＥ１に集中することになる。
　このように、置換ガスが、上記ガス通路２２，２３から放電エリアＥ１に集中的に供給されるため、マニホールドパイプ１１からの置換ガスの供給量を、例えば電極チャンバー全体の置換ガス濃度を保つ場合と比べて圧倒的に少なくできる。
　しかも、上記置換ガスは、処理ローラ４に向かってカーテン状になって噴射されるので、フィルムＦ上でガスカーテンとして機能する。
　特に、フィルムＦの移動方向ｘを基準にして放電エリアＥ１より上流側、すなわち放電電極より上流側に位置するガス通路２２から噴射される矢印ｂで示した置換ガスは、同伴流ａをカットして放電エリアＥ１内に外気が流入することを防止する。したがって、放電エリアＥ１内に外気が流入して置換ガスの濃度や質を低下させることを防止できる。
　さらに、外部からの酸素などが混ざったガスが改質処理に影響を与えることもなく、フィルムＦの表面の質が低下することはない。
　また、フィルムＦの移動方向ｘを基準にして放電エリアＥ１よりも下流側のガス通路２３から噴射される置換ガスは、放電エリアＥ１から外部へ流出する置換ガスに対してのガスカーテンとしても機能し、放電エリアＥ１外への置換ガスの流出を防止することができる。
　このように、カバー部材７，８と電極部材６との対向隙間で構成されたガス通路２２，２３から置換ガスを噴射させることによって、放電エリアＥ１内に置換ガスを供給できるとともに、外気の流入及び置換ガスの流出も防止できる。
　このように外気の流入及び置換ガスの流出を防止できるので、上記ガス通路２２，２３への置換ガスの供給量を多くしなくても、上記放電エリアＥ１内の置換ガス濃度を保つことができ、目的の改質処理が実現できる。
　しかも、上記ガス誘導孔１３は、支持部材１２の分だけ長さを確保できるので、ガス誘導孔１３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１３の上流側であるマニホールドパイプ１１内の圧力も均一に保たれ、複数のガス誘導孔１３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１１がバッファーとして機能し、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１３の長さを上記のようにある程度長くできるので、マニホールドパイプ１１内の圧力保持機能と相まって、ガス誘導孔１３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ことができる。また、ガス流の指向性は、上記した同伴流ａをカットする機能も発揮する。
　なお、上記ガス通路２２，２３の上流側で、ガス流に絞り抵抗を付与する構成としては、上記ガス誘導孔１３に限定されない。そこ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１１内の圧力が均一に保たれるものであれば、例えば、多孔焼結セラミックフィルタや、ハニカムフィルタ等の多孔質体でもよく、その形態は問わない。
　また、この第１実施形態では、電極部材６とカバー部材７，８との間に支持部材１２を介在させることによって、支持部材１２が上記対向隙間を維持するスペーサとして機能し、一定の対向隙間を保持しやすくしている。
　ただし、電極部材６とカバー部材７，８との対向隙間を保持する構成は、上記したものに限らない。例えば、支持部材１２を用いないで、電極部材６やカバー部材７，８を、互いの間隔を保ってマニホールドパイプ１１に直接固定しても良いし、マニホールドパイプ１１を利用しないで、別の連結治具や固定部材を利用してもよい。
　なお、第１実施形態では、電極部材６からなる放電電極内には置換ガス通路が形成されていないが、カバー部材７，８に沿って形成された上記一対のガス通路２２，２３が、この発明のガスカーテン通路と置換ガス通路とを兼ねている。
　図３に示す第２実施形態は、放電電極が２つの電極部材６ａ，６ｂで構成され、その両脇にカバー部材７，８を設けた装置である。上記電極部材６ａ，６ｂ及びカバー部材７，８を上記第１実施形態の支持部材１２と同じ構造の支持部材１２を３つ用いて支持している。
　その他、第１実施形態と同様の構成要素には、図１と同じ符号を用い、各構成要素についての詳細な説明は省略する。
　この第２実施形態では、放電電極が、電極部材６ａ，６ｂで構成されているが、これら電極部材６ａ，６ｂは、いずれもフィルムＦの幅方向に長さを有する部材で、第１実施形態の電極部材６と同様の形状である。
　一方の電極部材６ａは、支持部材１２を介してカバー部材７と対向隙間を保って支持され、その対向隙間をガス通路２２とし、もう一方の電極部材６ｂは、上記とは別の支持部材１２を介してカバー部材８と対向隙間を保って支持され、その対向隙間をガス通路２３としている。
　さらに、上記電極部材６ａ，６ｂは、上記カバー部材７，８を支持したものとは別の支持部材１２を挟持し、その対向隙間でスリット状のガス通路２５を構成している。このガス通路２５は、この発明の放電電極内に形成された置換ガス通路である。
　このように、この第２実施形態では３つの支持部材１２，１２，１２によって、電極部材６ａ，６ｂとカバー部材７，８を支持するようにしている。これら３つの支持部材１２に対する各部材の組み付け構造は第１実施形態と同じで、カバー部材７，８の外側をホルダー２１で保持するようにしている。
　また、この第２実施形態では、マニホールドパイプ１１内に区画壁２６，２７が設けられ、内部が第１～３室１１ａ，１１ｂ，１１ｃに区画されている。これら第１～３室１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ電極部材６ａ，６ｂに沿った空間で、小孔１４及びガス誘導孔１３を介してガス通路２２，２５，２３に連通している。
　上記第１～３室１１ａ～１１ｃのそれぞれに、置換ガスを供給すれば、各ガス通路２２，２３，２５から矢印ｂのように処理ローラ４に向かって置換ガスが噴射される。
　各ガス通路２２，２３から噴射された置換ガスは、フィルムＦの表面に沿って分流し、その一部は矢印ｂ１，ｂ２のように外部へ流出するが、カバー部材７，８とフィルムＦとの間の流動抵抗によって流出量が抑えられ、ガスカーテンとしても機能する。
　したがって、上記ガス通路２２，２３から噴射された置換ガスが、上記電極部材６ａ，６ｂの先端と処理ローラＦとの間に形成された放電エリアＥ２に供給される。
　さらに、一対の電極部材６ａ，６ｂ間に形成されたガス通路２５からも置換ガスが放電エリアＥ２内へ供給される。
　しかも、上記ガスカーテンの機能によって、同伴流ａの流入や外部への流出が抑えられているため、放電エリアＥ２内の置換ガス濃度はより高く保たれる。
　なお、この第２実施形態では、一対の電極部材６ａ，６ｂで放電電極を構成しているため、例えば第１実施形態のように１つの電極部材６だけで構成された放電電極と比べて、処理ローラ４と放電電極との対向面積を大きくすることができる。すなわち放電エリアＥ２が、図１の放電エリアＥ１よりも大きくなり、その分、移動するフィルムＦに対する表面改質の処理速度を上げることができる。
　また、この第２実施形態では、カバー部材７，８に沿って形成されたガス通路２２，２３にも置換ガスを供給し、このガス通路２２，２３が置換ガス通路とガスカーテン通路とを兼ねるようにしているが、上記ガス通路２２，２３は置換ガス通路を兼ねずに、ガスカーテン通路としてのみ機能させることもできる。この場合には、マニホールドパイプ１１の第２の室１１ｂに置換ガスを供給し、第１，３室１１ａ，１１ｃには置換ガスとは異なる種類のカーテン用ガスを供給することができる。
　あるいは、上記ガス通路２２，２３のいずれか一方のみをガスカーテン通路専用とし、他方を置換ガス通路と兼用にしてもよい。
　そして、上記ガスカーテン通路専用のガス通路に供給するカーテン用ガスは、フィルムＦの表面に沿ったガス層をカットするためのもので、表面改質に利用するものではない。
　しかし、処理ローラ４に向かって噴射されたガスは、上記したように、カバー部材７，８の機能によって矢印ｂ１，ｂ２のような外部への流出を抑えられるため、どうしても放電エリアＥ２に供給される。
　したがって、置換ガスと異なる種類のカーテン用ガスとしては、放電エリアＥ２内に多少流入したとしても、置換ガスの反応に悪影響与えることがない種類のガスを選択する必要がある。
　そして、置換ガスよりも安価なカーテン用ガスを選択すれば、目的の改質処理を実現しながら、コストを下げることができる。
　図４に示す第３実施形態は、カバー部材７，８の間に配置される電極部材２８，２９の構成が、上記第２実施形態の電極部材６ａ，６ｂとは異なるが、その他の構成は第２実施形態とほぼ同じである。第２実施形態と同じ構成要素には、図３と同じ符号を用い、各構成要素の詳細な説明は省略する。
　この第３実施形態の放電電極は一対の電極部材２８，２９で構成されている。
　これらの電極部材２８，２９は、図４に示す断面形状が左右対称形であるが、いずれもフィルムＦの幅方向に長さを有する部材で、絶縁材からなる支持部３１，３２の先端に棒状の電極部３０，３０を結合して構成されている。
　上記電極部３０は、棒状の金属電極３０ａが誘電体３０ｂで被覆されて構成されている。この金属電極３０ａに高電圧を印加し、処理ローラＲとの間に放電エリアＥ３を形成するようにしている。つまり、上記他の実施形態のように、マニホールドパイプ１１などには電圧を印加しない。
　このように、金属電極３０ａを誘電体３０ｂで被覆したのは、放電電極と処理ローラ４との間の電気的短絡を確実に防止するためであるが、放電電極の長さ方向においてより均一な改質処理を目的とする場合に適した構成である。
　また、上記支持部３１，３２は、上記電極部３０と同様の長さを有し、それぞれに掛け止め凹部１７，１８が形成されている。そして、この掛け止め凹部１７，１８が、上記他の実施形態と同様の支持部材１２の掛け止め凸部１６，１５に掛け止められる。
　さらに、上記支持部３１，３２間にはスペーサ部材３３を介在させ、電極部材２８，２９間の対向隙間を保持し、この対向隙間がスリット状のガス通路２５を構成している。このガス通路２５が、この発明の放電電極内に形成された置換ガス通路となる。
　そして、上記スペーサ部材３３にはガス誘導孔１３が形成され、このガス誘導孔１３をマニホールドパイプ１１に形成された小孔１４に連通させるとともに、図示しないビスによって上記スペーサ部材３３がマニホールドパイプ１１に固定されている。したがって、電極部材２８，２９がスペーサ部材３３と支持部材１２間に保持されることになる。
　また、カバー部材７，８は、上記第２実施形態と同様に、支持部材１２に掛け止めされ、ホルダー２１で保持されている。
　この第３実施形態も、マニホールドパイプ１１の第１～３室１１ａ，１１ｂ，１１ｃに置換ガスを供給すれば、それが各ガス通路２２，２５，２３から、上記処理ローラ４に向かって噴射され、上記電極部材２８，２９の先端と処理ローラ４との間に形成される放電エリアＥ３に供給される。
　また、カバー部材７，８に沿って形成されたガス通路２２，２３から噴射された置換ガスは、ガスカーテンとしても機能し、フィルムＦの同伴流ａをカットし、外気が放電エリアＥ３内に流入することを防止するとともに、置換ガスの流出を防止する。
　このように、第３実施形態においても、置換ガスの供給量を少なく保ちながら、放電エリアＥ３における置換ガスの濃度を維持して、目的の表面改質を実現できる。
　なお、第３実施形態では、電極部材２８，２９間に、スペーサ部材３３を設けているが、このスペーサ部材３３に替えて上記支持部材１２を介在させるようにしても良い。その場合には、電極部材２８，２９の支持部３１，３２に、支持部材１２の掛け止め凸部１５，１６に掛け止める掛け止め凹部を設けておく必要がある。
　また、図３に示す第２実施形態の電極部材６ａ，６ｂ間の支持部材１２に替えて、上記スペーサ部材３３を用いてもよい。ただし、電極部材の支持方法は、特に限定されない。
　また、この第３実施形態でも、マニホールドパイプ１１の区画壁２６，２７をなくしてもよいし、マニホールドパイプ１１内の第１，３室１１ａ，１１ｃにカーテン用ガスを供給して、ガス通路２２，２３をガスカーテン用通路専用として利用するようにしてもよい。
　なお、上記第２，３実施形態のように、マニホールドパイプ１１に区画壁２６，２７を設けた場合には、各室１１ａ，１１ｂ，１１ｃに供給するガスの種類を変えることができる。例えば、第１，３室に、カーテン用ガスを供給したり、第１～３室１１ａ，１１ｂ，１１ｃごとに、異なる置換ガスを供給したりすることもできる。
　また、第１～３室１１，１１ｂ，１１ｃの全てに同じ種類の置換ガスを供給する場合であっても、上記それぞれの供給圧力を変更することもできる。
　また、１つのマニホールドパイプ１１内に、上記区画壁２６，２７を設ける代わりに、３つのマニホールドパイプを並べて用いるようにしてもよい。
　さらに、マニホールドパイプ１１を介さずに、上記ガス通路２２，２３，２５に、カーテン用ガスや置換ガスを供給するようにしてもよい。
　ただし、スリット状の各ガス通路２２，２３，２５の長さ方向においてガスの噴射圧力が均一になるように、ガス通路の上流側に絞り抵抗を付与するオリフィス機構などを設けることが好ましい。
　図５に示す第４実施形態は、カバー部材７，８の形状以外は、第１実施形態と同様の構成を備えた装置である。第１実施形態と同様の構成要素には、図１と同じ符号を用い、各構成要素の説明は省略し、以下には、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
　この第４実施形態のカバー部材７，８は、それぞれ、マニホールドパイプ１１側である基端側に対して、先端側をフィルムＦの移動方向ｘに沿った方向の長さを長くした幅広部７ａ，８ａとしている。また、この幅広部７ａ，８ａの先端面には、カバー部材７，８の長さ方向に連続する複数の溝からなる渦流形成機構を備えている。
　この第４実施形態も、１つの電極部材６で放電電極が構成され、その内部には置換ガス通路が形成されていないが、カバー部材７，８に沿って形成されたガスカーテン通路２２，２３が置換ガス通路を兼ねるようにしている。
　このようにした第４実施形態で、上記マニホールドパイプ１１に置換ガスを供給すると、置換ガスはマニホールドパイプ１１の小孔１４、支持部材１２のガス誘導孔１３を通過してガス通路２２，２３に供給され、その先端からフィルムＦに向かって噴射される。ガス通路２２，２３から噴射された置換ガスは、放電エリアＥ４に供給されるとともに、ガスカーテンとしても機能する。
　したがって、上記他の実施形態等同様に、放電エリアＥ４内の置換ガスの濃度を維持することができる。
　さらに、この第４実施形態では、フィルムＦの移動方向ｘを基準にして放電エリアＥ４よりも上流側のカバー部材７の幅広部７ａと処理ローラ４との対向部分の長さが長くなるのでチョークの機能で、カバー部材７とフィルムＦとの間を流れるガスの流動抵抗が大きくなる。そのため、矢印ｂ１で示す置換ガスの流出が抑えられ、放電エリアＥ４へ置換ガスが供給され易くなる。
　また、上記流動抵抗によって、同伴流ａが放電エリアＥ４まで流入しにくくなり、放電エリアＥ４内の置換ガス濃度はより低下しにくくなる。
　同様に、フィルムＦの移動方向ｘを基準にして放電エリアＥ４よりも下流側のカバー部材８の幅広部８ａも、チョークの機能で、カバー部材８とフィルムＦとの間の流動抵抗を大きくする。そのため、矢印ｂ２で示す置換ガスの流出を少なくして、置換ガスの消費量を抑えることができる。
　さらに、上記幅広部７ａ，８ａの先端には渦流形成機構３４によって渦流が形成されるため、同伴流ａの流入及び置換ガスの流出はさらに抑制され、置換ガスの消費量を抑えながら、目的の表面改質を実現できる。
　この第４実施形態のようなカバー部材７，８は、上記他の実施形態にも適用可能であり、それによってこの第４実施形態と同様の効果を得られる。
　上記第１～４実施形態では、処理基材であるフィルムＦの移動方向ｘを基準として、放電電極の上流側と下流側の両方それぞれにカバー部材７，８を配置して、放電電極の両側にガスカーテン通路を設けているが、カバー部材７，８は、上記上流側もしくは下流側のいずれか一方のみに設けるようにしても良い。
　上記上流側のカバー部材７によるガスカーテン通路２２は、放電エリアへの同伴流ａの流入を主に防止する機能を発揮する。このように放電エリアへの同伴流の流入を防止できれば、放電エリア内の置換ガス濃度を安定化できるので、表面改質の質を維持するためには、上流側のガスカーテン通路が特に有用である。
　そして、フィルムＦの移動方向ｘを基準として放電電極よりも上流側のみにカバー部材を設けた場合には、下流側への置換ガスの流出は防止できない。
　ただし、放電電極より下流側は、表面改質処理が終わったフィルムＦが通過する部分で、置換ガスの流出を防止できずに、置換ガス濃度が低下した部分ができたとしても、表面改質処理に対する影響はそれほど大きくないと考えられる。
　したがって、表面改質の質の安定を主な目的にした場合には、少なくとも放電電極よりも上流側にカバー部材を設けることが好ましい。
　一方、フィルムＦの移動方向ｘを基準として放電電極よりも下流側には、置換ガスがフィルムＦに同伴して流出しやすいため、上記下流側にカバー部材を設けてガスカーテン通路を構成することは、置換ガスの消費量を少なくするという意味において特に有意義である。
　また、下流側であっても、外部への置換ガスの流出があまり多くなれば、その分、外気も侵入しやすくなるため、下流側のガスカーテン通路も改質処理を安定化させる効果を発揮する。
　そして、上記第１～４実施形態のように、上流側及び下流側の両方にガスカーテン通路を設けることが、表面改質の安定化及び置換ガスの節約にとって最も好ましいことは当然である。
　また、放電電極を構成する電極部材の数は１または２に限らず、３以上いくつでもかまわない。電極部材を多く用いれば、それらの対向隙間で形成される置換ガス通路の数が多くなるとともに、置換ガスが直接供給される放電エリアを広くすることができるため、表面改質の処理能力を上げることができる。
　さらに、上記第２，３実施形態では、放電電極内に形成された置換ガス通路が、隣り合う電極部材の対向隙間で構成されているが、１つの電極部材にスリット状のガス通路を形成して、それを置換ガス通路としてもよい。例えば、図６に示す従来の放電電極２のガス通路３を置換ガス通路とし、放電電極２の長さ方向に沿った外側にカバー部材を設け、放電電極２とカバー部材との対向隙間をスリット状のガスカーテン通路としてもよい。なお、１つの電極部材内に、複数のスリット状の置換ガス通路を形成してもよいし、図６の放電電極２のような電極部材を複数並べて用いてもよい。
　ただし、１つのブロック状の電極部材内に１または複数のスリット状の置換ガス通路を形成するより、複数の電極部材を、隙間を維持して対向させた方が、置換ガス通路の形成が容易である。
　また、上記実施形態では、マニホールドパイプ１１を用いて、各ガス通路にガスを供給しているが、置換ガス供給源や、カーテン用ガス供給源から、それぞれのガス通路に必要なガスが供給されればよく、マニホールドパイプは必須ではない。
　さらにまた、ガスの供給圧力や絞り抵抗を調整して、各ガス通路から処理基材に対して噴射されるガスの噴射圧力を変化させるようにしてもよい。例えば、ガスカーテン通路からの噴射圧力を他の置換ガス通路からのガス噴射圧力よりも高くして、ガスカーテンの機能を高めることもできる。
　また、上記第１～４実施形態において、ガスカーテン通路及び置換ガス通路は、全て平行に設けられているが、目的の位置に必要なガスが噴射されればよいので、これらガス通路を平行に設ける必要はない。
　例えば、上記処理ローラ４のように、対向電極の表面が曲面の場合には、その表面に対して、複数のガス通路を法線方向に配置してもよい。また、置換ガス通路から噴射された置換ガスが外部へ流出しにくいように、置換ガス通路を放電エリアの中央に向けて形成したり、カーテン用ガスの噴射方向が、同伴流に対向するようにガスカーテン通路の向きを設定したりするなど、目的に応じたガス通路の配置が可能である。
　なお、上記実施形態では、樹脂製のフィルムを処理基材とした場合について説明しているが、処理基材の材質や形態は上記実施形態に限定されない。
　この発明の表面改質装置は、放電電極と対向電極との間に形成される放電エリア内に保持できる形態の、様々な材料で形成された処理基材の表面改質に用いることができる。例えば、樹脂のほか紙や、木材、金属などの表面を改質処理することができる。
　また、上記第１～４実施形態では、フィルムの保持搬送手段である処理ローラが、対向電極を兼ねているが、対向電極は処理基材の保持手段や搬送手段とは別に設けてもよい。
　例えば、処理基材としてのフィルムを掛け渡した一対の搬送ローラ間に、フィルムを介して放電電極と対向する位置に対向電極を設けてもよいし、板状の処理基材をコンベアやロボットアーム等で保持搬送する場合には、これら保持搬送手段とは別に対向電極が設けられ、この対向電極と放電電極との間に形成される放電エリア内に、上記搬送手段によって、処理基材が挿入されるようにすればよい。
　また、放電電極を構成する電極部材及び対向電極には、金属のほか、金属を誘電体で被覆したものを用いることができる。
　放電電極または対向電極の少なくともいずれか一方を誘電体で被覆したものは、上記処理基材が導電体からなる場合に特に有効である。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、電気抵抗の小さい処理基材で接続される短絡回路が構成されてしまう可能性がある。そして、放電電極と対向電極の間で短絡してしまえば、安定した放電エリアが形成されず、目的の改質処理ができなくなってしまうが、上記のように放電電極または対向電極の少なくともいずれか一方を誘電体で被覆すれば、上記のような短絡回路が構成されにくくなるからである。
　ただし、処理基材が絶縁体であっても、放電電極の長さ方向において、ソフトでより均一な放電による表面改質を目的とする場合には、誘電体で被覆された放電電極や対向電極を用いることが好ましい。
　また、上記放電電極の長さは、処理基材表面の必要な処理幅に応じて決めればよいが、その必要長さは１つの電極部材だけでなく、複数の電極部材を長さ方向に連結して実現してもよい。
　そして、上記放電電極に沿って設けられる支持部材やカバー部材、マニホールドパイプなども、複数の部材を連結して必要長さを実現することができる。
　移動する様々な処理基材に対する表面改質処理に適用できる。
Ｆ　　（処理基材）フィルム
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４　　放電エリア
ｂ，ｂ１，ｂ２　　（置換ガス流の方向）矢印
４　　（対向電極）処理ローラ
６，６ａ，６ｂ，２８，２９　　（放電電極を構成する）電極部材
７，８　　カバー部材
２２，２３　　（ガスカーテン通路、もしくは置換ガス通路を兼用する）ガス通路
２５　　（置換ガス通路）ガス通路
１２　　支持部材
１３　　ガス誘導孔
３４　　渦流形成機構

Claims (12)

  1. 　処理基材の幅方向に長さが備えられ、かつ、１または複数の電極部材からなる放電電極と、
    この放電電極と対向する対向電極との間に形成される放電エリアに置換ガスを供給し、放電エネルギーによって上記処理基材の表面が処理される構成にした表面改質装置であって、
    上記放電電極に沿って、上記放電エリアに向かって置換ガスを噴射させる置換ガス通路と、
    上記放電電極に沿うとともに、上記放電電極との対向隙間を保持した絶縁材からなるカバー部材と、
    上記カバー部材と放電電極との対向隙間で構成されたスリット状のガスカーテン通路とを備え、
    上記カバー部材は、
    上記放電電極と対向電極との間に形成される放電エリアに進入する上記処理基材の移動方向を基準として、上記放電電極の上流側及び下流側のいずれか一方または両方に設けられた表面改質装置。
  2. 　上記放電電極内に、１または複数のスリット状の上記置換ガス通路が形成され、この置換ガス通路に置換ガスが供給される構成にした請求項１に記載の表面改質装置。
  3. 　上記放電電極は１つの電極部材からなり、
    この電極部材内には、その長さ方向に沿ったスリット状の上記置換ガス通路が１または複数形成され、この置換ガス通路に上記置換ガスが供給される構成にした請求項２に記載の表面改質装置。
  4. 　上記放電電極は、その長さ方向に交差する方向で対向隙間を保って配置された複数の電極部材からなり、
    上記対向隙間をスリット状の上記置換ガス通路とし、この置換ガス通路に上記置換ガスが供給される構成にした請求項２に記載の表面改質装置。
  5. 　上記隣り合う電極部材は支持部材を挟持して対向するとともに、
    上記支持部材には上記ガス通路に連通したガス誘導孔が形成され、このガス誘導孔を介して上記置換ガス通路に上記置換ガスが供給される構成にした請求項４に記載の表面改質装置。
  6. 　上記電極部材とカバー部材とは支持部材を挟持して対向するとともに、
    上記支持部材には上記ガスカーテン通路に連通したガス誘導孔が形成され、このガス誘導孔を介して上記ガスカーテン通路にカーテン用ガスが供給される構成にした請求項１～５のいずれか１に記載の表面改質装置。
  7. 　上記ガスカーテン通路は置換ガス通路を兼ね、上記ガスカーテン通路に上記置換ガスが供給される構成にした請求項１～６のいずれか１に記載の表面改質装置。
  8. 　上記ガスカーテン通路には上記置換ガスとは異なる種類のカーテン用ガスが供給される構成にした請求項２～６のいずれか１に記載の表面改質装置。
  9. 　上記カバー部材は、上記処理基材の移動方向を基準として、上記放電電極の上流側及び下流側に設けられた請求項１～８のいずれか１に記載の表面改質装置。
  10. 　上記カバー部材は、上記処理基材の移動方向を基準として、上記放電電極より上流側に設けられた請求項１～８のいずれか１に記載の表面改質装置。
  11. 　上記カバー部材は、上記処理基材の移動方向を基準として、上記放電電極より下流側に設けられた請求項１～８のいずれか１に記載の表面改質装置。
  12. 　上記カバー部材において上記対向電極側である先端面に、渦流形成機構が形成された請求項１～１１のいずれか１に記載の表面改質装置。
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