プラズマ処理方法および電極構造ならびにプラズマ処理装置
【課題】電極の作製が容易で安価であり、処理むらが少なく、接着性改善効果が高いプラズマ処理を容易に行うことができるプラズマ処理方法および電極構造ならびにプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】円筒状電極４の内側には、円筒状電極４に相対する面が円筒状電極４の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極２２が、円筒状電極４の軸心の周りに配置されており、円筒状電極４と内部側電極２２の少なくとも一方の電極を、円筒状電極４の軸心を中心として回転させながら、プラズマを発生させる圧力の所定のガス雰囲気中において両方の電極の間にプラズマを発生させる。
【解決手段】円筒状電極４の内側には、円筒状電極４に相対する面が円筒状電極４の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極２２が、円筒状電極４の軸心の周りに配置されており、円筒状電極４と内部側電極２２の少なくとも一方の電極を、円筒状電極４の軸心を中心として回転させながら、プラズマを発生させる圧力の所定のガス雰囲気中において両方の電極の間にプラズマを発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素樹脂等の親水性に乏しく、難接着性の基材の表面の親水性や接着性の向上を目的とする表面改質処理に関するものであって、フッ素樹脂等をプラズマで表面処理することによって、表面改質を行うプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に用いられる電極構造ならびにプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材表面を処理して、表面に親水性、接着性等を与えるための表面改質法（表面処理方法）として、乾式でクリーンな処理方法であるグロープラズマ処理が知られている。
【０００３】
そして、グロープラズマによる表面処理としては、従来、低圧グロープラズマ処理が一般的であったが、低圧グロープラズマ処理の場合は、通常１．３ｋＰａ以下の低圧において行うために、実施には大型の真空装置が必要となり、設備費や処理コストが大きくなるという欠点や処理中に熱が発生し易く低融点物質からなる被処理物には適用し難いという欠点があった。
【０００４】
このような低圧グロープラズマ処理の欠点を解決する処理方法として、大気圧下においてプラズマ処理を行う大気圧グロープラズマ処理法による処理方法が開発され、中でも、一方の電極を円筒状電極とし、円筒状電極と対極をなす他方の電極（以下対極ともいう）を円筒状電極の軸心に配置する大気圧プラズマ処理方法が提案されている。かかる提案によれば、棒状、管状、繊維状などの軸対称の被処理物の表面を均一にしかも効率よく処理することができるとしている。（特許文献１）
【特許文献１】特開平５−１３１１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、プラズマ処理においては、一般的に両方の電極の間に被処理物を配置して処理を行うため、例えば直径が大きな筒状の被処理物を処理するためには直径の大きな円筒状電極を必要とし、前記円筒状電極と、軸心に配置された他方の電極の間の距離が大きくなるため、放電に高電力を要するという欠点があった。
【０００６】
上記問題点を解決するために、一方の電極を円筒状電極とし、かかる円筒状電極と対極をなす他方の電極も円筒状電極とする方法（二重円筒状電極方式）が考えられる。かかる考え方によれば、直径が大きい筒状の被処理物であっても、被処理物の内径に合わせて他方の円筒状電極の直径を大きくして両電極の間隔を小さくすることができるため、小さな印加電力が可能であり、かつプラズマをより安定させることができる。
【０００７】
一方、プラズマ処理により被処理物の表面全体に亘って均一な表面処理を施すには、電極の表面を極めて平滑に仕上げる必要がある。特に、大気圧プラズマ処理方法においては、電極の表面をセラミックスやガラスなどの高い誘電率を有する固体誘電体からなる層で被覆する必要があるが、電極表面の平滑度が不十分な場合には電極の表面と固体誘電体層との間に空気層が発生し、この空気層の内部で放電が発生するため、電力ロスが発生したり、その発熱のために固体誘電体層が破壊されたりする恐れがある。このため、電極表面のより一層の平滑度が求められる。このため、内側に配置する対極も円筒状電極にしようとすると、加工面積が大きいため、その表面を滑らかに仕上げるには極めて高度な技術と長時間の加工時間を必要とし、電極が高価になる欠点があった。
【０００８】
また、円筒状電極の真円度の不足によるグロー放電の不均一や、両方の円筒状電極の軸心がずれている場合には、電極の偏心により両方の電極の間隔が一定でないために全周に亘って均一なプラズマが得られず、処理むらが生じる恐れがあり、このような処理むらを防ぐには、円筒状電極の形状、および２つの円筒状電極の位置決めを極めて精密に行う必要があった。
【０００９】
上記の問題点を解決するため、一方の電極を円筒状電極とするプラズマ処理において、電極の作製が容易で安価であり、プラズマ処理の効率を高め、処理むらが少なく接着性改善効果の高いプラズマ処理を容易に行うことができるプラズマ処理方法および電極構造ならびにプラズマ処理装置の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討の結果、一方の電極を円筒状電極とし、その内側に対極を配置し、両電極の間でプラズマを発生させて被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理において、内側に配置した対極を小面積とし、少なくとも一方の電極を前記円筒状電極の軸心を中心として回転させることにより前記問題点を解決できることを見出し本発明に至った。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、
円筒状電極の内側に配置された被処理物の表面をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
前記円筒状電極の内側には、前記円筒状電極に相対する面が前記円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極が、前記円筒状電極の軸心の周りに配置されており、
前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極を、前記円筒状電極の軸心を中心として回転させながら、
プラズマを発生させる圧力の所定のガス雰囲気中において両方の電極の間にプラズマを発生させて、被処理物の表面をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００１２】
本請求項のプラズマ処理方法においては、内部側電極をセグメント状にして小面積にしているが、プラズマを発生させるための２つの電極のうち一方の電極を円筒状電極とし、さらに前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極を前記円筒状電極の軸心を中心として回転させているので、被処理物の全処理面を処理することができる。
ここにおいて、前記円筒状電極の方を回転させる場合には、被処理物も円筒状電極と共に回転させ、他方の内部側電極との間で被処理物のプラズマ処理を行う。
【００１３】
また、内部側電極が、円筒状電極に相対する面が円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されているため、プラズマを局所的に集中放電させることが可能となり、プラズマ処理の効率を高めることができる。なお、軸心側の面における形状は特に限定されない。
なお、内部側電極の円筒状電極に相対する面の形状は、１つの曲率半径を有する曲面だけに限定されるものではなく、２つ以上の曲率半径を有する曲面が連続した形状であってもよい。
【００１４】
本請求項の発明においては、円筒状電極と対極をなす内部側電極を円筒状電極に比べて面積の小さいセグメント状の電極としているため、電極表面を滑らかにすることに、高度の技術と長時間の加工時間を必要としないため、電極の作製が容易で安価な電極となる。また、表面が平滑な電極を作製し易いため、電極表面に固体誘電体層を設ける過程において空気層の発生も防止し易い。
【００１５】
また、前記円筒状電極と内部側電極の間に被処理物を配置し、プラズマを発生させている間、両電極のうち少なくとも一方の電極を回転させているので、被処理面全面に亘って処理条件が同じとなるため、プラズマ処理の効率を高めることができ、処理むらが少なく接着性改善効果の高いプラズマ処理を行うことができる。従って、電極の加工精度が高くなくてもよく、電極が安価であると共に、従来の円筒状電極を用いたプラズマ処理に比べて、プラズマ処理の効率を高め、容易に処理むらの少ないプラズマ処理を行うことができる。
【００１６】
本請求項において、内部側電極の長さは、一方の電極が回転したときに被処理物の全処理面にプラズマ放電が生じるために必要な長さがあればよく、特に限定されるものではないが、円筒状電極と同じ長さであれば、円筒状電極の長さ方向の全領域に亘ってプラズマを発生させることができ、内部側電極を交換することなく円筒状電極の長さ方向に長い被処理物も処理できるため、装置の管理や作業時間の短縮などの面から好ましい。また内部側電極の幅および電極の回転数は、特に限定されるものではなく、被処理物の大きさ、プラズマ処理に要する所用時間を考慮して適宜決定することができる。
【００１７】
なお、内部側電極の数は、１または２以上であればよく、特に限定されるものではないが、回転軸のぶれを防ぐ観点から、複数の内部側電極を、回転軸を中心として対象の位置に配置することが好ましい。
【００１８】
本請求項の発明における所定のガス雰囲気とは、空気を除くガスであってプラズマの生成に適したガスであればよく、特に限定されないが、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｎ２等の不活性ガスやこれら不活性ガスを主成分とし、被処理物と反応して被処理物の表面に親水性の官能基や水酸基を付与する、ＣＯ２やハロゲンその他のガスを少量混合したガスである。
また、処理中に処理空間内に空気が侵入するのを防止するために、処理空間内を前記所定のガスで周囲の処理空間外（以下、単に「周囲」という）より高く、かつプラズマを発生させる圧力の雰囲気とすることが好ましい。
【００１９】
円筒状電極および内部側電極は、金属製導体の表面を固体誘電体層で被覆して構成されている。固体誘電体層を設けることにより、プラズマを発生させる圧力下においてグロー放電を行い、グロープラズマを安定して生成させることができる。金属製導体の材質は特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム、銅などが用いられる。固体誘電体層にはセラミックス、ガラス、プラスチックなどを用いることができるが、誘電率の高いセラミックスやガラスが好適である。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記プラズマ処理方法であって、
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心を中心として回転することを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００２１】
本請求項の発明においては、内部側電極を回転させるため、回転軸を円筒状電極の内部の軸心に配置し、内部側電極を回転軸に取り付けることによって、内部側電極を最短の支持軸を介して固定することができ、簡単で軽量な構造にすることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記プラズマ処理方法であって、
前記内部側電極は、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置していることを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００２３】
本請求項の発明においては、前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置しているため、プラズマの発生が均一となる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、前記プラズマ処理方法であって、
前記被処理物が、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂より選択された樹脂であることを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００２５】
本請求項の発明においては、従来被処理物を処理むらの発生防止が困難であったフッ素樹脂の表面改質処理において本発明の効果を顕著に発揮することができる。
本請求項の発明において被処理物であるフッ素樹脂は特に限定されないが、例えば、前記画像形成装置の画像の転写や定着用の多層エンドレスベルトやローラの表層として好適なポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が挙げられる。
また、本請求項の発明におけるフッソ樹脂には、純粋なフッ素樹脂の他、フッ素樹脂に例えば可塑剤やフィラー等の他の物質が添加されたフッ素含有樹脂組成物を含む。
【００２６】
また、本請求項の発明は、電子材料に用いられるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂においても、その効果を顕著に発揮することができる。即ち、樹脂表面に加速されたプラズマ（イオン）がぶつかることで、印刷時のインキの密着性が向上して、印刷性がよくなる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、
プラズマ処理装置に用いられる電極構造であって、
一方の電極が円筒状電極として形成され、
前記円筒状電極の内側には、前記円筒状電極に相対する面が前記円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極が、前記円筒状電極の軸心の周りに配置されており、
前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極は、前記円筒状電極の軸心を中心として回転可能に形成されていることを特徴とする電極構造である。
【００２８】
本請求項の発明は、方法の発明である請求項１の発明を、電極構造の面から捉えたものである。
【００２９】
本請求項の発明においては、二重円筒状電極式の２つの電極の対向面積に比べて、内部側電極が小さく、円筒状電極と内部側電極の対向面積が小さいために、プラズマを生成させるために必要な印加電力（対向面積と高周波電流密度との関係から導かれる）を小さくでき、処理面積の大きい被処理物のプラズマ処理を行うに際しても、出力の小さい電源装置で対応することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、前記電極構造であって、
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心に配置された回転軸から伸びる伸縮自在に構成された内部側電極支持軸で保持されることを特徴とする電極構造である。
【００３１】
前記二重円筒式電極を用いたプラズマ処理の場合、例えば外径、内径が様々な大きさの筒状の被処理物を処理しようとする場合、被処理物の外径、内径にあわせて直径の異なる円筒状電極を幾つも用意する必要があったが、本請求項の発明においては、内部側電極の回転軸からの距離が自由に設定できるので、直径の異なる種々の被処理物のプラズマ処理を行うに際して、一組の内部側電極で対応することができる。
【００３２】
本請求項の発明において、内部側電極支持軸の長さを伸縮自在にする手段は特に限定されず、例えば内部側電極支持軸を先端側と根元側の２つの部分に分け、根本側を管状にして先端側を根本側の管の中に納まるようにし、内部側電極支持軸の長さが所定の長さになるように、先端側を根本側の管から引き出し後、先端側を根本側に固定する方法が適用できる。
【００３３】
請求項７に記載の発明は、前記電極構造であって、
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置していることを特徴とする電極構造である。
【００３４】
本請求項の発明は、方法の発明である請求項３の発明を、電極構造の面から捉えたものである。
【００３５】
請求項８に記載の発明は、
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の電極構造、所定のガスを導入、排出する手段および前記電極構造の電極に印加する高周波電源を有していることを特徴とするプラズマ処理装置である。
【００３６】
本請求項の発明は、方法の発明である請求項１の発明を、装置の面から捉えたものである。
【００３７】
本請求項の発明に係るプラズマ処理装置においては、処理面積の大きい被処理物の処理に際しても出力の小さい電源が適用でき、さらに様々な直径を有する被処理物の処理に際しても、必要な電極の数が少なくて済む。
【発明の効果】
【００３８】
本発明により、一方の電極を円筒状電極とするプラズマ処理において、電極の作製が容易で安価であり、プラズマ処理の効率を高め、処理むらが少なく接着性改善効果の高いプラズマ処理を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、画像形成装置用の転写ベルトを例にとり、本発明を最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００４０】
（イ）表層の形成
第１に、本実施の形態においてプラズマ処理を施す対象物である画像形成装置用転写ベルトの表層の形成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る転写ベルトの表層３の形成方法を概念的に示す図である。
図１において、４は円筒状電極である。円筒状電極４は、内径は１６９．２ｍｍであり、長さが５００ｍｍであって、所定の厚さのステンレス製の電極である。円筒状電極４の内周面に三井デュポンフロロケミカル社製のＰＦＡディスパージョン（ＰＦＡグレード９５０ＨＰ）を所定量塗布した後、４００℃で焼成し円筒状電極４の内面上に、長さ４７０ｍｍ、厚さ８μｍの表層３を形成する。
【００４１】
（ロ）表層のプラズマ処理
第２に、前記表層のプラズマ処理について説明する。
本発明においては、円筒状電極の内側にセグメント状の内部側電極を配置し、内部側電極を前記円筒状電極の軸心を中心にして回転させながら両電極の間の空間にグロープラズマを発生させ、円筒状空間の内周面に形成した表層のプラズマ処理を行う。本発明によれば、処理むらを低減し、接着性改善効果を高めることができる。以下に、本発明におけるプラズマ処理装置とその電極構造およびプラズマ処理方法について説明する。
【００４２】
（ハ）実施の形態
ａ．プラズマ処理装置
図に基づいて、本実施の形態におけるプラズマを発生させるためのプラズマ処理装置について説明する。
図２と図３は、本実施の形態に係る表層３のプラズマ処理を行う様子を概念的に示す図である。図２は、正面から見た図である。図３は、Ａ−Ａ’で示す箇所を矢視したときの形状を概念的に示す図である。
図２において１３は、円筒状の容器および蓋からなる第２の耐圧容器１２によって囲まれたプラズマ処理室である。
【００４３】
第２の耐圧容器１２の蓋には、所定のガスをプラズマ処理室１３に供給するための給気管１４とプラズマ処理室１３のガスを排除して真空にするための真空排気管１８が取り付けられ、給気管１４と真空排気管１８には、それぞれ弁１５、弁１９が取り付けられている。また、第２の耐圧容器１２の壁には、プラズマ処理室１３内のガスを外へ放出するための排気管１６が取り付けられ、排気管１６には、弁１７が取り付けられている。給気管１４は、所定のガス（Ｈｅガス）用の高圧ボンベ（図示せず）に接続され、真空排気管１８は、第２の真空ポンプ２１に接続されている。
プラズマ処理室１３の内部には、グロープラズマ発生用の円筒状電極４と内部側電極２２が配置されている。
さらに、プラズマ処理室の外には、円筒状電極４と内部側電極２２の間に高周波電力を印加するための高周波電力電源２０および、内部側電極２２を円筒状電極４の軸心を中心として回転させるための変速機付モーター２５が配置されている。
【００４４】
ｂ．電極構造
次に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の電極を、図に基づいて説明する。図２、図３において、２２はセグメント状の内部側電極であり、内部側電極２２は、図２に示すように、円筒状電極４と同じ長さを有し、金属製の回転軸２４に接合された金属製の内部側電極支持軸２３に保持され、内部側電極２２と回転軸２４は導通状態にある。
図３に示すように、上から見ると、内部側電極２２は、円筒状電極４と相対する面の曲率半径が８０ｍｍの円弧をなした４個のセグメント状の電極で構成されている。回転軸２４は、円筒状電極４の軸心に配置され、内部側電極支持軸２３の方向Ａと方向Ｂのなす角度は９０°である。
【００４５】
内部側電極支持軸２３は、長さが伸縮自在であり、内部側電極２２と回転軸２４との間の距離が方向Ａと方向Ｂともに等しい長さに調整され、４個のセグメント状の内部側電極２２は、円筒状電極４の軸心から等距離の位置に配置されている。なお、円筒状電極４と内部側電極２２との距離ｄは、５ｍｍに設定されている。
図４は、セグメント状の内部側電極２２の拡大図である。内部側電極２２は、厚さ３ｍｍのアルミニウム製の円弧状電極２２１およびその表面を厚さ３ｍｍのガラスで被覆した固体誘電体２２２で構成されている。なお、内部側電極２２の回転軸２４は変速機付のモーター２５に接続され、さらに高周波電力電源２０の一方の電極に接続されている。
【００４６】
ｃ．プラズマ処理
内部側電極２２を円筒状電極４の軸心に配置した回転軸を中心として回転させながら、プラズマを発生させる圧力の所定のガス（Ｈｅガス）雰囲気下で両電極間に高周波電力を印加して、両電極の間の空間ｐ（以下プラズマ発生領域ともいう）にグロープラズマを発生させ、同空間に配置した表層３のプラズマ処理を行う。本実施の形態によれば、前記内部側電極を、円筒状電極の軸心の回りを回転させるため、小面積の内部側電極でも筒状の被処理物の処理面の全体を処理することができる。以下に具体的に本実施の形態を説明する。
【００４７】
前記弁１５、弁１７を閉とし、弁１９を開にして第２の真空ポンプ２１を作動させ、プラズマ処理室１３内の空気を、第一計器製作所製のＨＮＴ−２２１Ａ型圧力ゲージ（圧力レンジ：大気圧を中心にして、−０．１ＭＰａ〜０．１ＭＰａ）（図示せず）が−０．１ＭＰａを指すまで排除する。次いで、弁１９を閉とし、弁１５を開にして給気管１４からプラズマ処理室１３に所定のガス（Ｈｅガス）を１０ｌ／分の流量で、プラズマ処理室の圧力がプラズマを発生させる所定の圧力（大気圧）になるまで供給する。プラズマ処理室１３の圧力が周プラズマを発生させる所定の圧力（大気圧）に達したことを確認した後は、弁１５より所定のガス（Ｈｅガス）を供給しながら、弁１７をわずかに開にし、プラズマ処理室１３内のガスを外に排出できるようにする。即ち、プラズマ処理室の圧力がプラズマを発生させる所定の圧力（大気圧）を維持するように、弁１７の開き具合を調整する。
【００４８】
次いで、内部側電極２２を、回転軸２４の周囲を１０ｒｐｍの速さで回転させながら円筒状電極４と内部側電極２２の間に出力５００Ｗ、電圧３５ｋＶ、周波数３０ｋＨｚの高周波電力を３０秒間印加し、両電極間の空間にグロープラズマを発生させて表層３のプラズマ処理を行う。
【００４９】
本実施の形態においては、セグメント状の内部側電極を用い、内部電極の軸心を中心にして回転させることにより、表層の被処理面の前面に亘って同一の条件でプラズマ処理を行うことができるために、面内バラツキを低減することができ、それに伴って接着性改善効果も高めることができる。
【００５０】
上記実施の形態においては、安価に電極を作製することができる。
さらに、小さな電力でプラズマ処理を実施できる。
【００５１】
（ニ）転写ベルトの作製
次に、前記実施の形態において作製される表層を適用して転写ベルトを作製する。
ａ．転写ベルトの構成
先ず、本実施の形態に係る転写ベルトの構成について説明する。
転写ベルトは、主に機械的強度を担うベース層、ベルトに弾性を付与するための中間層、転写機能を担う表層の３層で構成される。
図５は、本実施の形態に係る画像形成装置用の転写ベルトの構成を概念的に示す図であって、転写ベルトの断面の一部を拡大した図である。図５において、１はポリイミド樹脂を基材とするベース層であり、２は水性ウレタンを基材とするエラストマーからなる中間層であり、３は離トナー性に優れたフッ素樹脂からなる表層であり、隣り合う層と層は接着されている。本発明に係る転写ベルトにおいては、表層３と中間層２とが接着層を介さずに、直に接着されている。
なお、各層の厚さは、ベース層が６０μｍ、中間層が２００μｍ、表層が８μｍである。
【００５２】
ｂ．転写ベルトの作製手順
次に、本実施の形態に係る転写ベルトの作製手順について説明する。
本実施の形態においては、前記ベース層１と中間層２を積層させた積層体を形成し、内周面にプラズマ処理を施した表層３に嵌合させて両者を押圧することにより中間層２と表層３を接着させて転写ベルトとする。
【００５３】
以下に、転写ベルトを構成する各層の形成について説明する。
ｃ．ベース層と中間層を積層させた積層体の形成
ドラム状金型を回転させながら、その外側に所定量のポリイミドワニスを塗布し、その後金型を加熱してイミド化反応を行い、ドラム状金型の周囲に、厚みが６０μｍのポリイミド樹脂からなる筒状のベース層１を形成する。
次に、ベース層１を一旦ドラム状金型から外し、別のドラム状金型の外周面に嵌合させる。
別途、水性ウレタンに増粘剤を加え約１０Ｐａ・ｓの粘度とし、さらに脱泡を行ったウレタン溶液を用意し、前記ベース層１の表面上に所定量塗布する。塗布後、常温にて水分を乾燥させ、さらに１６０℃でアニールを行い、ベース層１の表面上に厚み２００μｍのポリウレタンからなる中間層２を形成し、筒状の積層体とする。
図６は、ドラム状金型５の外周面にベース層１、中間層２からなる積層体を形成した様子を概念的に示す図である。
【００５４】
次いで、積層体と表層の接着について説明する。
ｄ．積層体と表層の接着
ここでは、前記積層体を表層３に嵌合させて両者を押圧することにより積層体の中間層２と表層３を接着する具体的な方法について説明する。
図７は、前記積層体と表層３を押圧することにより中間層２と表層３を接着する接着工程を概念的に示す図である。
図７において、６は一種の流体容器であって、シリコンゴム製の膜からなる、両端部が閉じられた中空円筒状の容器（以下、「ウォーターバック」という）である。前記筒状の積層体をドラム状金型５からとり外し、ウォーターバック６の外周に嵌め込む。
【００５５】
積層体を嵌め込んだウォーターバック６を、内周面に表層３が形成された円筒状電極４の内側に挿入し、ウォーターバック６および円筒状電極４を第１の耐圧容器８によって囲まれた真空室７の内部に設置する。次いで、ポンプ９を作動させてウォーターバック６の内部に流体を圧入してウォーターバックの圧力を０．５ＭＰａにまで上昇させると同時に第１の真空ポンプ１０を作動させて真空室７を真空にする。
【００５６】
内圧で膨らんだウォーターバック６の胴部と円筒状電極４の内面により、ウォーターバック６の外周にある積層体と、円筒状電極４の内周にある表層３とは、相互に押圧されている。ウォーターバック６は、シリコンゴム製の膜であるため、全体が均一に樹脂層を円筒状電極４の内側面に押圧することとなる。また、この際真空室７の内部が真空になっているため、一層効果的に押圧されることとなる。その結果、中間層２と表層３とが強固に接着される。ただし、前記のように、本実施の形態においては、押圧に先だって表層３の内周面にプラズマ処理を施す。
このようにして、ベース層１、中間層２、表面層３の３層からなる転写ベルトを得る。
【００５７】
本実施の形態に基づくことにより、転写機能に優れ、かつ耐久性も優れた転写ベルトが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】転写用ベルトの表層の形成工程を概念的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理を正面から見た概念図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理を上側から見た概念図である。
【図４】実施の形態に係るプラズマ処理に用いる内部側電極を上側から見た概念図である。
【図５】転写用ベルトの一部拡大断面図である。
【図６】転写用ベルトの積層体の形成工程を概念的に示す図である。
【図７】転写用ベルトの表層と積層体の接着工程を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ ベース層
２ 中間層
３ 表層
４ 円筒状電極
５ ドラム状金型
６ ウォーターバック
７ 真空室
８ 第１の耐圧容器
１０ 第１の真空ポンプ
１１ 第２の円筒状電極
１２ 第２の耐圧容器
１３ プラズマ処理室
１４ 給気管
１６ 排気管
１８ 真空排気管
２０ 高周波電力電源
２１ 第２の真空ポンプ
２２ 内部側電極
２３ 内部側電極支持軸
２４ 回転軸
２５ モーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素樹脂等の親水性に乏しく、難接着性の基材の表面の親水性や接着性の向上を目的とする表面改質処理に関するものであって、フッ素樹脂等をプラズマで表面処理することによって、表面改質を行うプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に用いられる電極構造ならびにプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材表面を処理して、表面に親水性、接着性等を与えるための表面改質法（表面処理方法）として、乾式でクリーンな処理方法であるグロープラズマ処理が知られている。
【０００３】
そして、グロープラズマによる表面処理としては、従来、低圧グロープラズマ処理が一般的であったが、低圧グロープラズマ処理の場合は、通常１．３ｋＰａ以下の低圧において行うために、実施には大型の真空装置が必要となり、設備費や処理コストが大きくなるという欠点や処理中に熱が発生し易く低融点物質からなる被処理物には適用し難いという欠点があった。
【０００４】
このような低圧グロープラズマ処理の欠点を解決する処理方法として、大気圧下においてプラズマ処理を行う大気圧グロープラズマ処理法による処理方法が開発され、中でも、一方の電極を円筒状電極とし、円筒状電極と対極をなす他方の電極（以下対極ともいう）を円筒状電極の軸心に配置する大気圧プラズマ処理方法が提案されている。かかる提案によれば、棒状、管状、繊維状などの軸対称の被処理物の表面を均一にしかも効率よく処理することができるとしている。（特許文献１）
【特許文献１】特開平５−１３１１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、プラズマ処理においては、一般的に両方の電極の間に被処理物を配置して処理を行うため、例えば直径が大きな筒状の被処理物を処理するためには直径の大きな円筒状電極を必要とし、前記円筒状電極と、軸心に配置された他方の電極の間の距離が大きくなるため、放電に高電力を要するという欠点があった。
【０００６】
上記問題点を解決するために、一方の電極を円筒状電極とし、かかる円筒状電極と対極をなす他方の電極も円筒状電極とする方法（二重円筒状電極方式）が考えられる。かかる考え方によれば、直径が大きい筒状の被処理物であっても、被処理物の内径に合わせて他方の円筒状電極の直径を大きくして両電極の間隔を小さくすることができるため、小さな印加電力が可能であり、かつプラズマをより安定させることができる。
【０００７】
一方、プラズマ処理により被処理物の表面全体に亘って均一な表面処理を施すには、電極の表面を極めて平滑に仕上げる必要がある。特に、大気圧プラズマ処理方法においては、電極の表面をセラミックスやガラスなどの高い誘電率を有する固体誘電体からなる層で被覆する必要があるが、電極表面の平滑度が不十分な場合には電極の表面と固体誘電体層との間に空気層が発生し、この空気層の内部で放電が発生するため、電力ロスが発生したり、その発熱のために固体誘電体層が破壊されたりする恐れがある。このため、電極表面のより一層の平滑度が求められる。このため、内側に配置する対極も円筒状電極にしようとすると、加工面積が大きいため、その表面を滑らかに仕上げるには極めて高度な技術と長時間の加工時間を必要とし、電極が高価になる欠点があった。
【０００８】
また、円筒状電極の真円度の不足によるグロー放電の不均一や、両方の円筒状電極の軸心がずれている場合には、電極の偏心により両方の電極の間隔が一定でないために全周に亘って均一なプラズマが得られず、処理むらが生じる恐れがあり、このような処理むらを防ぐには、円筒状電極の形状、および２つの円筒状電極の位置決めを極めて精密に行う必要があった。
【０００９】
上記の問題点を解決するため、一方の電極を円筒状電極とするプラズマ処理において、電極の作製が容易で安価であり、プラズマ処理の効率を高め、処理むらが少なく接着性改善効果の高いプラズマ処理を容易に行うことができるプラズマ処理方法および電極構造ならびにプラズマ処理装置の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討の結果、一方の電極を円筒状電極とし、その内側に対極を配置し、両電極の間でプラズマを発生させて被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理において、内側に配置した対極を小面積とし、少なくとも一方の電極を前記円筒状電極の軸心を中心として回転させることにより前記問題点を解決できることを見出し本発明に至った。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、
円筒状電極の内側に配置された被処理物の表面をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
前記円筒状電極の内側には、前記円筒状電極に相対する面が前記円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極が、前記円筒状電極の軸心の周りに配置されており、
前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極を、前記円筒状電極の軸心を中心として回転させながら、
プラズマを発生させる圧力の所定のガス雰囲気中において両方の電極の間にプラズマを発生させて、被処理物の表面をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００１２】
本請求項のプラズマ処理方法においては、内部側電極をセグメント状にして小面積にしているが、プラズマを発生させるための２つの電極のうち一方の電極を円筒状電極とし、さらに前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極を前記円筒状電極の軸心を中心として回転させているので、被処理物の全処理面を処理することができる。
ここにおいて、前記円筒状電極の方を回転させる場合には、被処理物も円筒状電極と共に回転させ、他方の内部側電極との間で被処理物のプラズマ処理を行う。
【００１３】
また、内部側電極が、円筒状電極に相対する面が円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されているため、プラズマを局所的に集中放電させることが可能となり、プラズマ処理の効率を高めることができる。なお、軸心側の面における形状は特に限定されない。
なお、内部側電極の円筒状電極に相対する面の形状は、１つの曲率半径を有する曲面だけに限定されるものではなく、２つ以上の曲率半径を有する曲面が連続した形状であってもよい。
【００１４】
本請求項の発明においては、円筒状電極と対極をなす内部側電極を円筒状電極に比べて面積の小さいセグメント状の電極としているため、電極表面を滑らかにすることに、高度の技術と長時間の加工時間を必要としないため、電極の作製が容易で安価な電極となる。また、表面が平滑な電極を作製し易いため、電極表面に固体誘電体層を設ける過程において空気層の発生も防止し易い。
【００１５】
また、前記円筒状電極と内部側電極の間に被処理物を配置し、プラズマを発生させている間、両電極のうち少なくとも一方の電極を回転させているので、被処理面全面に亘って処理条件が同じとなるため、プラズマ処理の効率を高めることができ、処理むらが少なく接着性改善効果の高いプラズマ処理を行うことができる。従って、電極の加工精度が高くなくてもよく、電極が安価であると共に、従来の円筒状電極を用いたプラズマ処理に比べて、プラズマ処理の効率を高め、容易に処理むらの少ないプラズマ処理を行うことができる。
【００１６】
本請求項において、内部側電極の長さは、一方の電極が回転したときに被処理物の全処理面にプラズマ放電が生じるために必要な長さがあればよく、特に限定されるものではないが、円筒状電極と同じ長さであれば、円筒状電極の長さ方向の全領域に亘ってプラズマを発生させることができ、内部側電極を交換することなく円筒状電極の長さ方向に長い被処理物も処理できるため、装置の管理や作業時間の短縮などの面から好ましい。また内部側電極の幅および電極の回転数は、特に限定されるものではなく、被処理物の大きさ、プラズマ処理に要する所用時間を考慮して適宜決定することができる。
【００１７】
なお、内部側電極の数は、１または２以上であればよく、特に限定されるものではないが、回転軸のぶれを防ぐ観点から、複数の内部側電極を、回転軸を中心として対象の位置に配置することが好ましい。
【００１８】
本請求項の発明における所定のガス雰囲気とは、空気を除くガスであってプラズマの生成に適したガスであればよく、特に限定されないが、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｎ２等の不活性ガスやこれら不活性ガスを主成分とし、被処理物と反応して被処理物の表面に親水性の官能基や水酸基を付与する、ＣＯ２やハロゲンその他のガスを少量混合したガスである。
また、処理中に処理空間内に空気が侵入するのを防止するために、処理空間内を前記所定のガスで周囲の処理空間外（以下、単に「周囲」という）より高く、かつプラズマを発生させる圧力の雰囲気とすることが好ましい。
【００１９】
円筒状電極および内部側電極は、金属製導体の表面を固体誘電体層で被覆して構成されている。固体誘電体層を設けることにより、プラズマを発生させる圧力下においてグロー放電を行い、グロープラズマを安定して生成させることができる。金属製導体の材質は特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム、銅などが用いられる。固体誘電体層にはセラミックス、ガラス、プラスチックなどを用いることができるが、誘電率の高いセラミックスやガラスが好適である。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記プラズマ処理方法であって、
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心を中心として回転することを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００２１】
本請求項の発明においては、内部側電極を回転させるため、回転軸を円筒状電極の内部の軸心に配置し、内部側電極を回転軸に取り付けることによって、内部側電極を最短の支持軸を介して固定することができ、簡単で軽量な構造にすることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記プラズマ処理方法であって、
前記内部側電極は、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置していることを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００２３】
本請求項の発明においては、前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置しているため、プラズマの発生が均一となる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、前記プラズマ処理方法であって、
前記被処理物が、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂より選択された樹脂であることを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００２５】
本請求項の発明においては、従来被処理物を処理むらの発生防止が困難であったフッ素樹脂の表面改質処理において本発明の効果を顕著に発揮することができる。
本請求項の発明において被処理物であるフッ素樹脂は特に限定されないが、例えば、前記画像形成装置の画像の転写や定着用の多層エンドレスベルトやローラの表層として好適なポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が挙げられる。
また、本請求項の発明におけるフッソ樹脂には、純粋なフッ素樹脂の他、フッ素樹脂に例えば可塑剤やフィラー等の他の物質が添加されたフッ素含有樹脂組成物を含む。
【００２６】
また、本請求項の発明は、電子材料に用いられるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂においても、その効果を顕著に発揮することができる。即ち、樹脂表面に加速されたプラズマ（イオン）がぶつかることで、印刷時のインキの密着性が向上して、印刷性がよくなる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、
プラズマ処理装置に用いられる電極構造であって、
一方の電極が円筒状電極として形成され、
前記円筒状電極の内側には、前記円筒状電極に相対する面が前記円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極が、前記円筒状電極の軸心の周りに配置されており、
前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極は、前記円筒状電極の軸心を中心として回転可能に形成されていることを特徴とする電極構造である。
【００２８】
本請求項の発明は、方法の発明である請求項１の発明を、電極構造の面から捉えたものである。
【００２９】
本請求項の発明においては、二重円筒状電極式の２つの電極の対向面積に比べて、内部側電極が小さく、円筒状電極と内部側電極の対向面積が小さいために、プラズマを生成させるために必要な印加電力（対向面積と高周波電流密度との関係から導かれる）を小さくでき、処理面積の大きい被処理物のプラズマ処理を行うに際しても、出力の小さい電源装置で対応することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、前記電極構造であって、
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心に配置された回転軸から伸びる伸縮自在に構成された内部側電極支持軸で保持されることを特徴とする電極構造である。
【００３１】
前記二重円筒式電極を用いたプラズマ処理の場合、例えば外径、内径が様々な大きさの筒状の被処理物を処理しようとする場合、被処理物の外径、内径にあわせて直径の異なる円筒状電極を幾つも用意する必要があったが、本請求項の発明においては、内部側電極の回転軸からの距離が自由に設定できるので、直径の異なる種々の被処理物のプラズマ処理を行うに際して、一組の内部側電極で対応することができる。
【００３２】
本請求項の発明において、内部側電極支持軸の長さを伸縮自在にする手段は特に限定されず、例えば内部側電極支持軸を先端側と根元側の２つの部分に分け、根本側を管状にして先端側を根本側の管の中に納まるようにし、内部側電極支持軸の長さが所定の長さになるように、先端側を根本側の管から引き出し後、先端側を根本側に固定する方法が適用できる。
【００３３】
請求項７に記載の発明は、前記電極構造であって、
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置していることを特徴とする電極構造である。
【００３４】
本請求項の発明は、方法の発明である請求項３の発明を、電極構造の面から捉えたものである。
【００３５】
請求項８に記載の発明は、
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の電極構造、所定のガスを導入、排出する手段および前記電極構造の電極に印加する高周波電源を有していることを特徴とするプラズマ処理装置である。
【００３６】
本請求項の発明は、方法の発明である請求項１の発明を、装置の面から捉えたものである。
【００３７】
本請求項の発明に係るプラズマ処理装置においては、処理面積の大きい被処理物の処理に際しても出力の小さい電源が適用でき、さらに様々な直径を有する被処理物の処理に際しても、必要な電極の数が少なくて済む。
【発明の効果】
【００３８】
本発明により、一方の電極を円筒状電極とするプラズマ処理において、電極の作製が容易で安価であり、プラズマ処理の効率を高め、処理むらが少なく接着性改善効果の高いプラズマ処理を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、画像形成装置用の転写ベルトを例にとり、本発明を最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００４０】
（イ）表層の形成
第１に、本実施の形態においてプラズマ処理を施す対象物である画像形成装置用転写ベルトの表層の形成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る転写ベルトの表層３の形成方法を概念的に示す図である。
図１において、４は円筒状電極である。円筒状電極４は、内径は１６９．２ｍｍであり、長さが５００ｍｍであって、所定の厚さのステンレス製の電極である。円筒状電極４の内周面に三井デュポンフロロケミカル社製のＰＦＡディスパージョン（ＰＦＡグレード９５０ＨＰ）を所定量塗布した後、４００℃で焼成し円筒状電極４の内面上に、長さ４７０ｍｍ、厚さ８μｍの表層３を形成する。
【００４１】
（ロ）表層のプラズマ処理
第２に、前記表層のプラズマ処理について説明する。
本発明においては、円筒状電極の内側にセグメント状の内部側電極を配置し、内部側電極を前記円筒状電極の軸心を中心にして回転させながら両電極の間の空間にグロープラズマを発生させ、円筒状空間の内周面に形成した表層のプラズマ処理を行う。本発明によれば、処理むらを低減し、接着性改善効果を高めることができる。以下に、本発明におけるプラズマ処理装置とその電極構造およびプラズマ処理方法について説明する。
【００４２】
（ハ）実施の形態
ａ．プラズマ処理装置
図に基づいて、本実施の形態におけるプラズマを発生させるためのプラズマ処理装置について説明する。
図２と図３は、本実施の形態に係る表層３のプラズマ処理を行う様子を概念的に示す図である。図２は、正面から見た図である。図３は、Ａ−Ａ’で示す箇所を矢視したときの形状を概念的に示す図である。
図２において１３は、円筒状の容器および蓋からなる第２の耐圧容器１２によって囲まれたプラズマ処理室である。
【００４３】
第２の耐圧容器１２の蓋には、所定のガスをプラズマ処理室１３に供給するための給気管１４とプラズマ処理室１３のガスを排除して真空にするための真空排気管１８が取り付けられ、給気管１４と真空排気管１８には、それぞれ弁１５、弁１９が取り付けられている。また、第２の耐圧容器１２の壁には、プラズマ処理室１３内のガスを外へ放出するための排気管１６が取り付けられ、排気管１６には、弁１７が取り付けられている。給気管１４は、所定のガス（Ｈｅガス）用の高圧ボンベ（図示せず）に接続され、真空排気管１８は、第２の真空ポンプ２１に接続されている。
プラズマ処理室１３の内部には、グロープラズマ発生用の円筒状電極４と内部側電極２２が配置されている。
さらに、プラズマ処理室の外には、円筒状電極４と内部側電極２２の間に高周波電力を印加するための高周波電力電源２０および、内部側電極２２を円筒状電極４の軸心を中心として回転させるための変速機付モーター２５が配置されている。
【００４４】
ｂ．電極構造
次に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の電極を、図に基づいて説明する。図２、図３において、２２はセグメント状の内部側電極であり、内部側電極２２は、図２に示すように、円筒状電極４と同じ長さを有し、金属製の回転軸２４に接合された金属製の内部側電極支持軸２３に保持され、内部側電極２２と回転軸２４は導通状態にある。
図３に示すように、上から見ると、内部側電極２２は、円筒状電極４と相対する面の曲率半径が８０ｍｍの円弧をなした４個のセグメント状の電極で構成されている。回転軸２４は、円筒状電極４の軸心に配置され、内部側電極支持軸２３の方向Ａと方向Ｂのなす角度は９０°である。
【００４５】
内部側電極支持軸２３は、長さが伸縮自在であり、内部側電極２２と回転軸２４との間の距離が方向Ａと方向Ｂともに等しい長さに調整され、４個のセグメント状の内部側電極２２は、円筒状電極４の軸心から等距離の位置に配置されている。なお、円筒状電極４と内部側電極２２との距離ｄは、５ｍｍに設定されている。
図４は、セグメント状の内部側電極２２の拡大図である。内部側電極２２は、厚さ３ｍｍのアルミニウム製の円弧状電極２２１およびその表面を厚さ３ｍｍのガラスで被覆した固体誘電体２２２で構成されている。なお、内部側電極２２の回転軸２４は変速機付のモーター２５に接続され、さらに高周波電力電源２０の一方の電極に接続されている。
【００４６】
ｃ．プラズマ処理
内部側電極２２を円筒状電極４の軸心に配置した回転軸を中心として回転させながら、プラズマを発生させる圧力の所定のガス（Ｈｅガス）雰囲気下で両電極間に高周波電力を印加して、両電極の間の空間ｐ（以下プラズマ発生領域ともいう）にグロープラズマを発生させ、同空間に配置した表層３のプラズマ処理を行う。本実施の形態によれば、前記内部側電極を、円筒状電極の軸心の回りを回転させるため、小面積の内部側電極でも筒状の被処理物の処理面の全体を処理することができる。以下に具体的に本実施の形態を説明する。
【００４７】
前記弁１５、弁１７を閉とし、弁１９を開にして第２の真空ポンプ２１を作動させ、プラズマ処理室１３内の空気を、第一計器製作所製のＨＮＴ−２２１Ａ型圧力ゲージ（圧力レンジ：大気圧を中心にして、−０．１ＭＰａ〜０．１ＭＰａ）（図示せず）が−０．１ＭＰａを指すまで排除する。次いで、弁１９を閉とし、弁１５を開にして給気管１４からプラズマ処理室１３に所定のガス（Ｈｅガス）を１０ｌ／分の流量で、プラズマ処理室の圧力がプラズマを発生させる所定の圧力（大気圧）になるまで供給する。プラズマ処理室１３の圧力が周プラズマを発生させる所定の圧力（大気圧）に達したことを確認した後は、弁１５より所定のガス（Ｈｅガス）を供給しながら、弁１７をわずかに開にし、プラズマ処理室１３内のガスを外に排出できるようにする。即ち、プラズマ処理室の圧力がプラズマを発生させる所定の圧力（大気圧）を維持するように、弁１７の開き具合を調整する。
【００４８】
次いで、内部側電極２２を、回転軸２４の周囲を１０ｒｐｍの速さで回転させながら円筒状電極４と内部側電極２２の間に出力５００Ｗ、電圧３５ｋＶ、周波数３０ｋＨｚの高周波電力を３０秒間印加し、両電極間の空間にグロープラズマを発生させて表層３のプラズマ処理を行う。
【００４９】
本実施の形態においては、セグメント状の内部側電極を用い、内部電極の軸心を中心にして回転させることにより、表層の被処理面の前面に亘って同一の条件でプラズマ処理を行うことができるために、面内バラツキを低減することができ、それに伴って接着性改善効果も高めることができる。
【００５０】
上記実施の形態においては、安価に電極を作製することができる。
さらに、小さな電力でプラズマ処理を実施できる。
【００５１】
（ニ）転写ベルトの作製
次に、前記実施の形態において作製される表層を適用して転写ベルトを作製する。
ａ．転写ベルトの構成
先ず、本実施の形態に係る転写ベルトの構成について説明する。
転写ベルトは、主に機械的強度を担うベース層、ベルトに弾性を付与するための中間層、転写機能を担う表層の３層で構成される。
図５は、本実施の形態に係る画像形成装置用の転写ベルトの構成を概念的に示す図であって、転写ベルトの断面の一部を拡大した図である。図５において、１はポリイミド樹脂を基材とするベース層であり、２は水性ウレタンを基材とするエラストマーからなる中間層であり、３は離トナー性に優れたフッ素樹脂からなる表層であり、隣り合う層と層は接着されている。本発明に係る転写ベルトにおいては、表層３と中間層２とが接着層を介さずに、直に接着されている。
なお、各層の厚さは、ベース層が６０μｍ、中間層が２００μｍ、表層が８μｍである。
【００５２】
ｂ．転写ベルトの作製手順
次に、本実施の形態に係る転写ベルトの作製手順について説明する。
本実施の形態においては、前記ベース層１と中間層２を積層させた積層体を形成し、内周面にプラズマ処理を施した表層３に嵌合させて両者を押圧することにより中間層２と表層３を接着させて転写ベルトとする。
【００５３】
以下に、転写ベルトを構成する各層の形成について説明する。
ｃ．ベース層と中間層を積層させた積層体の形成
ドラム状金型を回転させながら、その外側に所定量のポリイミドワニスを塗布し、その後金型を加熱してイミド化反応を行い、ドラム状金型の周囲に、厚みが６０μｍのポリイミド樹脂からなる筒状のベース層１を形成する。
次に、ベース層１を一旦ドラム状金型から外し、別のドラム状金型の外周面に嵌合させる。
別途、水性ウレタンに増粘剤を加え約１０Ｐａ・ｓの粘度とし、さらに脱泡を行ったウレタン溶液を用意し、前記ベース層１の表面上に所定量塗布する。塗布後、常温にて水分を乾燥させ、さらに１６０℃でアニールを行い、ベース層１の表面上に厚み２００μｍのポリウレタンからなる中間層２を形成し、筒状の積層体とする。
図６は、ドラム状金型５の外周面にベース層１、中間層２からなる積層体を形成した様子を概念的に示す図である。
【００５４】
次いで、積層体と表層の接着について説明する。
ｄ．積層体と表層の接着
ここでは、前記積層体を表層３に嵌合させて両者を押圧することにより積層体の中間層２と表層３を接着する具体的な方法について説明する。
図７は、前記積層体と表層３を押圧することにより中間層２と表層３を接着する接着工程を概念的に示す図である。
図７において、６は一種の流体容器であって、シリコンゴム製の膜からなる、両端部が閉じられた中空円筒状の容器（以下、「ウォーターバック」という）である。前記筒状の積層体をドラム状金型５からとり外し、ウォーターバック６の外周に嵌め込む。
【００５５】
積層体を嵌め込んだウォーターバック６を、内周面に表層３が形成された円筒状電極４の内側に挿入し、ウォーターバック６および円筒状電極４を第１の耐圧容器８によって囲まれた真空室７の内部に設置する。次いで、ポンプ９を作動させてウォーターバック６の内部に流体を圧入してウォーターバックの圧力を０．５ＭＰａにまで上昇させると同時に第１の真空ポンプ１０を作動させて真空室７を真空にする。
【００５６】
内圧で膨らんだウォーターバック６の胴部と円筒状電極４の内面により、ウォーターバック６の外周にある積層体と、円筒状電極４の内周にある表層３とは、相互に押圧されている。ウォーターバック６は、シリコンゴム製の膜であるため、全体が均一に樹脂層を円筒状電極４の内側面に押圧することとなる。また、この際真空室７の内部が真空になっているため、一層効果的に押圧されることとなる。その結果、中間層２と表層３とが強固に接着される。ただし、前記のように、本実施の形態においては、押圧に先だって表層３の内周面にプラズマ処理を施す。
このようにして、ベース層１、中間層２、表面層３の３層からなる転写ベルトを得る。
【００５７】
本実施の形態に基づくことにより、転写機能に優れ、かつ耐久性も優れた転写ベルトが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】転写用ベルトの表層の形成工程を概念的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理を正面から見た概念図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理を上側から見た概念図である。
【図４】実施の形態に係るプラズマ処理に用いる内部側電極を上側から見た概念図である。
【図５】転写用ベルトの一部拡大断面図である。
【図６】転写用ベルトの積層体の形成工程を概念的に示す図である。
【図７】転写用ベルトの表層と積層体の接着工程を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ ベース層
２ 中間層
３ 表層
４ 円筒状電極
５ ドラム状金型
６ ウォーターバック
７ 真空室
８ 第１の耐圧容器
１０ 第１の真空ポンプ
１１ 第２の円筒状電極
１２ 第２の耐圧容器
１３ プラズマ処理室
１４ 給気管
１６ 排気管
１８ 真空排気管
２０ 高周波電力電源
２１ 第２の真空ポンプ
２２ 内部側電極
２３ 内部側電極支持軸
２４ 回転軸
２５ モーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状電極の内側に配置された被処理物の表面をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
前記円筒状電極の内側には、前記円筒状電極に相対する面が前記円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極が、前記円筒状電極の軸心の周りに配置されており、
前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極を、前記円筒状電極の軸心を中心として回転させながら、
プラズマを発生させる圧力の所定のガス雰囲気中において両方の電極の間にプラズマを発生させて、被処理物の表面をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心を中心として回転することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記内部側電極は、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記被処理物が、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂より選択された樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
プラズマ処理装置に用いられる電極構造であって、
一方の電極が円筒状電極として形成され、
前記円筒状電極の内側には、前記円筒状電極に相対する面が前記円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極が、前記円筒状電極の軸心の周りに配置されており、
前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極は、前記円筒状電極の軸心を中心として回転可能に形成されていることを特徴とする電極構造。
【請求項６】
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心に配置された回転軸から伸びる伸縮自在に構成された内部側電極支持軸で保持されることを特徴とする請求項５に記載の電極構造。
【請求項７】
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置していることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電極構造。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の電極構造、所定のガスを導入、排出する手段および前記電極構造の電極に印加する高周波電源を有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１】
円筒状電極の内側に配置された被処理物の表面をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
前記円筒状電極の内側には、前記円筒状電極に相対する面が前記円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極が、前記円筒状電極の軸心の周りに配置されており、
前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極を、前記円筒状電極の軸心を中心として回転させながら、
プラズマを発生させる圧力の所定のガス雰囲気中において両方の電極の間にプラズマを発生させて、被処理物の表面をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心を中心として回転することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記内部側電極は、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記被処理物が、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂より選択された樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
プラズマ処理装置に用いられる電極構造であって、
一方の電極が円筒状電極として形成され、
前記円筒状電極の内側には、前記円筒状電極に相対する面が前記円筒状電極の曲率半径以下の曲率半径を有する曲面で形成されている１または２以上のセグメント状の内部側電極が、前記円筒状電極の軸心の周りに配置されており、
前記円筒状電極と前記内部側電極の少なくとも一方の電極は、前記円筒状電極の軸心を中心として回転可能に形成されていることを特徴とする電極構造。
【請求項６】
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心に配置された回転軸から伸びる伸縮自在に構成された内部側電極支持軸で保持されることを特徴とする請求項５に記載の電極構造。
【請求項７】
前記内部側電極が、前記円筒状電極の軸心から同一の距離に位置していることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電極構造。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の電極構造、所定のガスを導入、排出する手段および前記電極構造の電極に印加する高周波電源を有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２０４７９８（Ｐ２００８−２０４７９８Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３９４４３（Ｐ２００７−３９４４３）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（５９９１０９９０６）住友電工ファインポリマー株式会社 (203)
【出願人】（５０２３０３１６４）株式会社イー・スクエア (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（５９９１０９９０６）住友電工ファインポリマー株式会社 (203)
【出願人】（５０２３０３１６４）株式会社イー・スクエア (10)
【Ｆターム（参考）】
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