プラズマ処理方法及び装置
【課題】連続フィルム状又は連続シート状の基材をロール電極でプラズマ処理する際、折り返し用部材との接触で被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止する。
【解決手段】一対のロール電極２０どうしの間に放電空間となるギャップ２１を形成する。基材９０を、一方のロール電極２０Ｌの上側部分に巻き付けるとともに、ギャップ２１に通してそこより下方においてループ状に曲げ、再び前記ギャップ２１に通して他方のロール電極２０Ｃの上側部分に巻き付けた状態で、ロール電極２０どうしを互いに同方向に回転させる。基材９０のループ状曲げ部分９１をフリー状態とする。
【解決手段】一対のロール電極２０どうしの間に放電空間となるギャップ２１を形成する。基材９０を、一方のロール電極２０Ｌの上側部分に巻き付けるとともに、ギャップ２１に通してそこより下方においてループ状に曲げ、再び前記ギャップ２１に通して他方のロール電極２０Ｃの上側部分に巻き付けた状態で、ロール電極２０どうしを互いに同方向に回転させる。基材９０のループ状曲げ部分９１をフリー状態とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続するフィルム状又はシート状の基材をプラズマ処理する方法及び装置に関し、特に一対のロール電極どうし間に放電空間を形成してプラズマ処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１、２に記載のプラズマ処理装置は、多数のロール電極を含んでいる。これらロール電極に１枚の連続フィルム状の基材が順次巻き付けられている。１つのロール電極から繰り出された基材は、折り返しローラに巻き付けられて折り返され、隣りのロール電極に巻き付けられている。上記隣り合う２つのロール電極どうし間に放電空間が形成される。したがって、基材の各部分は、１つの放電空間で２回プラズマ処理される。
【特許文献１】特開２００４−１８９９５８号公報（図６）
【特許文献２】特開２００３−１７１７７０号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上掲公報に記載の装置では、基材が折り返しローラで折り返される際、該基材の被処理面が折り返しローラに接触することになる。この接触時の摩擦により基材の被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするおそれがある。また、処理ガスが、折り返しローラにも吹き付けられ、折り返しローラが腐食する等の不具合が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであり、連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する方法であって、
互いの間に前記放電空間となるギャップを形成する一対のロール電極を用意し、
前記基材を、その被処理面が表側になるようにして一方のロール電極の周面の一側に巻き付けるとともに、前記ギャップに通してギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げ、再び前記ギャップに通して他方のロール電極の周面の前記一方の電極と同じ側に巻き付けた状態で、前記ロール電極どうしを互いに同方向に回転させ、しかも、前記ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体をフリー状態としたことを特徴とする。
また、本発明は、連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する装置であって、
互いの間に前記放電空間となるギャップを形成する一対のロール電極と、
これらロール電極の回転制御手段と、を備え、
前記基材が、その被処理面が表側になるようにして一方のロール電極の周面の一側に巻き付けられるとともに、前記ギャップを通してギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられ、再び前記ギャップを通して他方のロール電極の周面の前記一方の電極と同じ側に巻き付けられ、しかも、前記ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体がフリー状態となるようにして、前記回転制御手段にて各ロール電極を回転制御することを特徴とする。
これによって、連続フィルム状又は連続シート状の基材を、一対のロール電極間のギャップで少なくとも２回処理でき、処理効率を確保できるだけでなく、折り返しローラ等の折り返し用部材を省略でき、基材の被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止することができ、処理品質を向上させることができる。折り返し用部材の腐食の問題も生じない。
ここで、ギャップは、ロール電極どうしの間の間隔が最も狭い箇所及びその近傍の、放電が形成される空間を言う。
「フリー状態」とは、ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体が折り返しローラ等の折り返し用部材をはじめ如何なる物体とも接触していない状態を云う。
【０００５】
前記一方のロール電極の回転速度を、他方のロール電極の回転速度に対して可変調節することにより、前記基材の前記ループ状曲げ部分の長さを調節することが好ましい。
本発明装置が、前記基材の前記ループ状曲げ部分の長さを検出する検出手段を、更に備え、
前記回転制御手段が、前記検出手段の検出値に応じて、前記一方のロール電極の回転速度を、他方のロール電極の回転速度に対して可変調節することが好ましい。
これによって、基材のループ状曲げ部分の長さを適度な大きさになるよう調節でき、ループ状曲げ部分に適度な弛み及び張りを持たせることができる。また、ループ状曲げ部分が長くなり過ぎて附近の物体に接触して損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止できるとともに、短くなり過ぎてギャップに食い込んだりギャップより前記巻き付け側に抜けてしまったりするのを防止することができる。
【０００６】
前記検出手段は、非接触センサであることが好ましい。これによって、ループ状曲げ部分の長さ検出のために検出手段と基材とが接触して基材が損傷したりパーティクルが発生したりするのを回避することができる。
【０００７】
各ロール電極の軸線は、ほぼ水平に向けられているのが好ましい。
前記基材が、各ロール電極の上側部に巻き付けられ、前記ループ状曲げ部分が、前記ギャップからフリー状態で垂下されていることが好ましい。
前記基材が、各ロール電極の下側部に巻き付けられ、前記ループ状曲げ部分が、前記ギャップより上側に形成されるようになっていてもよい。
【０００８】
処理ガスを前記ギャップより前記ループ状曲げ部分とは反対側からギャップに向けて噴出す処理ガス噴出部を含むノズルヘッドを、更に備えることが好ましい。これによってギャップ内で処理ガスをプラズマ化（分解、励起、活性化、イオン化を含む）でき、基材を確実にプラズマ処理することができる。ギャップを通過した処理ガスの圧でループ状曲げ部分に張りを与えることができるとともに、ループ状曲げ部分にもプラズマ化された処理ガスが接触するようにでき処理効率を向上させることができる。
【０００９】
前記ノズルヘッドが、前記ロール電極の周面に沿うアーチ面を含むことが好ましい。
これによって、処理ガスが、ノズルヘッドとロール電極上の基材との間の隙間を経て外へ漏れるのを抑えることができる。
【００１０】
前記ループ状曲げ部分の内部に、処理ガスをギャップに向けて噴出す処理ガス噴出部を設けてもよい。これにより、処理ガス噴出部からの処理ガスの圧でループ状曲げ部分の基端部をロール電極の周面に密着させることができる。
【００１１】
処理ガスを前記ギャップより前記ループ状曲げ部分とは反対側からギャップに向けて噴出す第１処理ガス噴出部と、処理ガスを前記ループ状曲げ部分の内部からギャップに向けて噴出す第２処理ガス噴出部と、を備えていてもよい。
これによって、処理ガスを両方向からギャップ内に供給できる。更に、この両方向からの処理ガスの一部が跳ね返り、処理ガス噴出部と基材との間を通って外部へ抜け出るようにすることができる。この跳ね返りのガス流によって、外部の空気等の雰囲気ガスがギャップ内に入り込むのを防止できる。したがって、雰囲気ガスのギャップ内への侵入防止のためにガスカーテンを別途形成しなくても済む。もしくは、簡易なガスカーテンで済む。
【００１２】
また、本発明は、連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する装置であって、
中央のロール電極と、この中央ロール電極を挟むようにしてその両側にそれぞれ配置された第１、第２の側部ロール電極と、
これら３つのロール電極の回転制御手段と、を備え、
前記中央ロール電極と前記第１側部ロール電極との間に前記放電空間となる第１ギャップが形成され、
前記中央ロール電極と前記第２側部ロール電極との間に他の放電空間となる第２ギャップが形成され、
前記基材が、その被処理面が表側になるようにして前記第１側部ロール電極の周面の一側に巻き付けられるとともに、前記第１ギャップを通して第１ギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられて第１ループ状曲げ部分を形成し、再び前記第１ギャップを通して中央ロール電極の周面の前記第１側部電極と同じ側に巻き付けられ、さらに、前記第２ギャップを通して第２ギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられて第２ループ状曲げ部分を形成し、再び前記第２ギャップを通して前記第２側部ロール電極の周面の前記第１側部ロール電極及び中央ロール電極と同じ側に巻き付けられ、しかも、前記第１ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面全体と第２ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面全体とがフリー状態となるようにして、前記回転制御手段にて各ロール電極を回転制御することを特徴とする。
これによって、折り返しローラ等の折り返し用部材を省略でき、基材の被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止することができ、処理品質を向上させることができる。折り返し用部材の腐食の問題も生じない。加えて、基材の各部位に対するプラズマ処理を第１ギャップで２回、第２ギャップで２回、合計４回行なうことができ、処理効率を一層向上させることができる。
【００１３】
前記第１ループ状曲げ部分の長さを検出する第１検出手段と、前記第２ループ状曲げ部分の長さを検出する第２検出手段とを、更に備え、
前記回転制御手段が、前記中央ロール電極を等速回転させるとともに、前記第１検出手段の検出値に応じて前記第１側部ロール電極の回転速度を可変調節し、前記第２検出手段の検出値に応じて前記第２側部ロール電極の回転速度を可変調節することが好ましい。
これによって、基材の第１、第２ループ状曲げ部分の長さをそれぞれ適度な大きさになるよう調節でき、各ループ状曲げ部分に適度な弛み及び張りを持たせることができる。また、第１ループ状曲げ部分の長さ調節により第２ループ状曲げ部分の長さが影響を受けることはなく、第２ループ状曲げ部分の長さ調節により第１ループ状曲げ部分の長さが影響を受けることはない。
【００１４】
本発明は、減圧下（略真空）や大気圧近傍（略常圧）でのプラズマ処理に用いられるが、特に、大気圧近傍（略常圧）でのプラズマ処理に好適である。ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０4〜５０．６６３×１０4Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａが好ましく、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａがより好ましい。
プラズマ処理する際の放電形態は、コロナ放電やグロー放電が挙げられるが、被処理面への損傷が少ない点からグロー放電が好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、連続フィルム状又は連続シート状の基材の折り返し用部材のために被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止でき、処理品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、被処理基材９０は、連続フィルム状又は連続シート状をなしている。この被処理基材９０は、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）、ノルボルネン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン等の樹脂にて構成されている。被処理基材９０の厚さは、数μｍ〜数百μｍであり、例えば３０μｍ程度である。
【００１７】
図１に示すように、第１実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置１は、３つのロール電極２０と、ノズルヘッド３０を備え、ほぼ大気圧環境に配置されている。
ロール電極２０は、軸線を水平にして前後方向（図１の紙面と直交する方向）に向けた円筒形状をなし、互いに左右に並んで架台１１に支持されている。詳細な図示は省略するが、各ロール電極２０の外周面には、放電を安定させるための固体誘電体層が形成されている。固体誘電体層として、例えばガラスコーティング、セラミックの溶射膜、樹脂被膜、シリコーンゴム被膜等を用いることができる。上記樹脂被膜としては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂を用いるとよい。接地電極となるロール電極２０Ｌ，２０Ｒには固体誘電体層を設けなくてもよい。被処理基材９０が固体誘電体層としての役目を兼ねるようにし、ロール電極２０自体には固体誘電体層を設けないことにしてもよい。
【００１８】
３つのロール電極２０の大きさ（直径）は互いに等しく、配置高さは互いに等しい。以下、３つのロール電極２０を互いに区別する際は、左側のロール電極２０（第１側部ロール電極）には符号に「Ｌ」を付し、中央のロール電極２０には符号に「Ｃ」を付し、右側のロール電極２０（第２側部ロール電極）には符号に「Ｒ」を付すことにする。左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒが、中央のロール電極２０Ｃを両側から挟むように配置されている。図１及び図３に示すように、左側のロール電極２０Ｌと中央のロール電極２０Ｌとの間には、第１ギャップ２１Ｌが形成されている。中央のロール電極２０Ｃと右側のロール電極２０Ｒとの間には、第２ギャップ２１Ｒが形成されている。これらギャップ２１の幅は、数ｍｍ程度である。
【００１９】
中央のロール電極２０Ｃの位置は、架台１１に対し固定されている。これに対し、左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒは、架台１１に対しそれぞれ左右に微少スライド可能になっている。
【００２０】
図１に示すように、架台１１の左右両側部には、スクリューやスライドガイドなどを含む間隔調節機構４０がそれぞれ設けられている。これら間隔調節機構４０によって、左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒの左右方向の位置が、それぞれ微調節されるようになっている。これによって、左右のギャップ２１Ｌ，２１Ｒの幅がそれぞれ微調節されるようになっている。
【００２１】
図２に示すように、中央のロール電極２０Ｃは、架台１１に設けられた給電端子２２及び給電線２ａを介して電源２に接続され、電界印加電極となっている。左右の２つのロール電極２０Ｌ，２０Ｒは、架台１１に設けられた接地端子２３及び接地線２ｂを介して電気的に接地され、接地電極となっている。
電源２から中央のロール電極２０Ｃへの電圧供給により、左側と中央のロール電極２０Ｌ，２０Ｃどうし間のギャップ２１Ｌと中央と右側のロール電極２０Ｒ，Ｌどうし間のギャップ２１Ｒがそれぞれ放電空間となる。電源２からの供給電圧は、例えばパルス波状であるが、これに限定されるものではなく、正弦波等の連続波状であってもよい。
【００２２】
図１及び図２に示すように、架台１１の下部中央と左右側部には、それぞれモータ５０が設けられている。下部中央のモータ５０Ｃの出力軸に取り付けられたプーリ５１と、ロール電極２０Ｃの回転軸に取り付けられたプーリ５２との間にタイミングベルト５３が掛け渡されている。下部中央のモータ５０Ｃの駆動により、ロール電極２０Ｃが軸線のまわりに回転されるようになっている。同様にして、左側のモータ５０Ｌとロール電極２０Ｌとがプーリ５１，５２及びタイミングベルト５３にて連繋され、モータ５０Ｌの駆動により、ロール電極２０Ｌが軸線のまわりに回転されるようになっている。また、右側のモータ５０Ｒとロール電極２０Ｒとがプーリ５１，５２及びタイミングベルト５３にて連繋され、モータ５０Ｒの駆動により、ロール電極２０Ｒが軸線のまわりに回転されるようになっている。
各モータ５０とロール電極２０の動力伝達機構は、プーリ５１，５２及びタイミングベルト５３に限られず、チェーン、ギア列などを用いてもよい。
【００２３】
架台１１の頂部には、ノズルヘッド３０が配置されている。ノズルヘッド３０は、センターボディ３２と、このセンターボディ３２の左右両側に添えられた２つの処理ガスノズル３３（処理ガス噴出部）と、その更に左右両側に添えられた２つのカーテンガスノズル３４と、これらセンターボディ３２及びノズルの上側に被せられた金属製のアッパープレート３１とを有している。センターボディ３２と処理ガスノズル３３とカーテンガスノズル３４は、耐腐食性の樹脂にて構成されている。
【００２４】
図４に示すように、各処理ガスノズル３３は、前後方向に延びている。図４及び図５に示すように、処理ガスノズル３３の内部には、長手方向に延びるヘッダ路３３ａと、このヘッダ路３３ａからその長手方向の等間隔置きに分岐された多数の噴出路３３ｂとが形成されている。図４（ａ）に示すように、処理ガス源３から延びる供給路３ａが、ヘッダ路３３ａに接続されている。処理ガス源３には、処理に応じた処理ガスが蓄えられている。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、処理ガスノズル３３の下端面には、長手方向に延びる溝状の噴出口３３ｃが、複数、一列に並んで形成されている。各噴出口３３ｃの上部に複数の噴出路３３ｂが連なっている。
【００２６】
図６及び図７に示すように、カーテンガスノズル３４は、前後方向に延びている。カーテンガスノズル３４の内部には、長手方向に延びるヘッダ路３４ａと、このヘッダ路３４ａからその長手方向の等間隔置きに分岐された多数の噴出路３４ｂとが形成されている。カーテンガス源４から延びる供給路４ａが、ヘッダ路３４ａに接続されている。カーテンガスとして、窒素などの不活性ガスが用いられている。
【００２７】
各噴出路３４ｂは、ヘッダ路３４ａから下方へ向かって斜めに延び、カーテンガスノズル３４の下側面に達している。
【００２８】
図１に示すように、ノズルヘッド３０は、３つのロール電極２０の上側に被さっている。センターボディ３２は、中央のロール電極２０Ｃの上側に配置されている。左側の処理ガスノズル３３は、左側と中央のロール電極２０Ｌ，２０Ｃどうし間のギャップ２１Ｌの上側に配置されている。右側の処理ガスノズル３３は、中央と右側のロール電極２０Ｃ，２０Ｒどうし間のギャップ２１Ｒの上側に配置されている。左側のカーテンガスノズル３４は、左側のロール電極２０Ｌの上側に配置されている。右側のカーテンガスノズル３４は、右側のロール電極２０Ｒの上側に配置されている。
【００２９】
図１に示すように、ノズルヘッド３０の下側面は、３つのロール電極２０の上側部の形状に合わせた曲面になっている。すなわち、センターボディ３２の下面は、中央のロール電極２０の上側の周面に合わせて中央部が上に凹んだアーチ面３２ｅになっている。
処理ガスノズル３３の下側の両側面は、左右対称のアーチ面３３ｅ，３３ｅになっている。これらアーチ面３３ｅ，３３ｅの間に、上記噴出口３３ｃが開口された下端面がギャップ２１に向かって突出されるように配置されている。
【００３０】
処理ガスノズル３３の片側のアーチ面３３ｅは、センターボディ３２のアーチ面３２ｅに連続し、中央のロール電極２０の周面に沿っている。処理ガスノズル３３のもう１つのアーチ面３３ｅは、左右のロール電極２０の周面に沿っている。
【００３１】
カーテンガスノズル３４の下側面は、処理ガスノズル３３の側へ近づくにしたがって下に突出するアーチ面３４ｅになっている。このアーチ面３４ｅが、処理ガスノズル３３のアーチ面３３ｅに連続し、左右のロール電極２０の周面に沿っている。
ノズルヘッド３０の上記各アーチ面３２ｅ，３３ｅ，３４ｅとロール電極２０の周面との間には、数ｍｍ程度の狭い隙間１２が形成されている。
【００３２】
図１に示すように、この隙間１２に連続フィルム状又は連続シート状の被処理基材９０が通されている。
被処理基材９０は、左側ロール電極２０Ｌの周面の上側部分（一側）に巻き付けられるとともに、ギャップ２１Ｌを通してギャップ２１Ｌより下方（前記巻き付け側とは反対側）において折り返すようにループ状に曲げられて第１ループ状曲げ部分９１Ｌを形成し、再びギャップ２１Ｌを通して中央のロール電極２０Ｃの周面の上側部分（前記ロール電極２０Ｌの巻き付け側と同じ側）に巻き付けられている。さらに、被処理基材９０は、ギャップ２１Ｒを通してギャップ２１Ｒより下方において折り返すようにループ状に曲げられて第２ループ状曲げ部分９１Ｒを形成し、再びギャップ２１Ｒを通して右側のロール電極２０Ｒの周面の上側部分（前記ロール電極２０Ｌ，２０Ｃの巻き付け側と同じ側）に巻き付けられている。
図３に示すように、被処理基材９０は、その被処理面９０ａが表側（外側）になるようにして裏面９０ｂが各ロール電極２０に接している。したがって、ループ状曲げ部分９１においては、被処理面９０ａが内側を向き、裏面９０ｂが外側を向いている。
【００３３】
被処理基材９０は、各ループ状曲げ部分９１がループ形状を自立して維持し得る腰の強さを有しており、好ましくは、ループ状曲げ部分９１がギャップ２１の幅より大きく左右に膨らむ程度の腰の強さを有している。したがって、ループ状曲げ部分９１におけるギャップ２１の中央に位置する上端部（基端部）から最も膨らんだ部分までの間が斜めになり、ループ状曲げ部分９１の上端部付近がロール電極２０の周面に接している。
【００３４】
ループ状曲げ部分９１は、ギャップ２１から自重で垂下されており、フリー状態となっている。すなわち、図３に示すように、ループ状曲げ部分９１は、その上端部附近がロール電極２０の周面に接触しているのを除き、如何なる物体とも接触していない。特に、ループ状曲げ部分９１の被処理面９０ａは、全体が如何なる物体とも接触していない。装置１には被処理基材９０を折り返すための折り返しロール等の部材は設けられていない。
【００３５】
詳細な図示は省略するが、架台１１の周囲には、内部を密閉する周壁が設けられている。この周壁内の密閉空間に被処理基材９０の垂下部分９１が配置されている。
図１及び図２に示すように、架台１１の前側部と後側部には、それぞれ吸引ポート６０が左右に２つ設けられている。図１に示すように、これら吸引ポート６０は、各ループ状曲げ部分９１の内側の空間に臨むように配置されている。各吸引ポート６０は、吸引路６ａを介して真空ポンプなどの吸引排気手段６に連なっている。
【００３６】
図１に示すように、左側のギャップ２１Ｌの真下には第１の距離センサ７０Ｌ（第１検出手段）が設けられている。同様に、右側のギャップ２１Ｒの真下には第２の距離センサ７０Ｒ（第２検出手段）が設けられている。これら距離センサ７０は、例えば超音波式の非接触センサで構成され、超音波の発信部と受信部とを有し、当該距離センサ７０の上方に在る物体との距離を検知するようになっている。
【００３７】
更に、プラズマ処理装置１には回転制御手段８０が設けられている。この回転制御手段８０に各距離センサ７０からの検知信号線８１が接続されている。回転制御手段８０から制御信号線８２が、各モータ５０に接続されている。回転制御手段８０は、距離センサ７０の検知情報に応じてモータ５０の回転を制御するようになっている。
【００３８】
上記構成のプラズマ処理装置１の動作を説明する。
処理ガス源３からの処理ガスを、左右の処理ガスノズル３３に供給し、ヘッダ路３３ａ及び噴出路３３ｂにて前後方向に略均一に拡散させたうえで、噴出口３３ｃから下方のギャップ２１へ噴き出す。併行して、電源２から中央のロール電極２０に電圧を供給し、左右のギャップ２１に大気圧プラズマを生成し、ギャップ２１内において処理ガスをプラズマ化する。このプラズマ化された処理ガスが、ギャップ２１内の被処理基材９０の被処理面に接触することにより、被処理基材９０がプラズマ処理される。
ノズルヘッド３０の下側面が３つのロール電極２０の上側の周面に合わせた形状になっており、ノズルヘッド３０とロール電極２０上の被処理基材９０との間の隙間１２が狭くなっているため、処理ガスノズル３３から噴き出された処理ガスが、隙間１２に入り込むのを抑えることができる。
また、カーテンガス源４からのカーテンガスを、左右のカーテンガスノズル３４に供給し、ヘッダ路３４ａ及び噴出路３４ｂにて前後方向に略均一に拡散させたうえで、噴出路３４ｂから噴き出す。これにより、処理ガスが隙間１２を経て外へ漏れるのを防止することができる。
【００３９】
さらに、各モータ５０を駆動して３つのロール電極２０を正面視で例えば時計周りに回転させ、被処理基材９０を左から右へ搬送する。これにより、被処理基材９０の各部位が、左側のロール電極２０Ｌに接しながら左側のギャップ２１Ｌ内を通過し、プラズマ処理される。その後、左ギャップ２１Ｌから垂下され、左ループ状曲げ部分９１Ｌを形成して折り返し、今度は中央のロール電極２０Ｃに接しながら再び左ギャップ２１Ｌ内を通過し、プラズマ処理される。さらに、中央のロール電極２０Ｃに接しながら右側のギャップ２１Ｒ内を通過し、プラズマ処理される。その後、右ギャップ２１Ｒから垂下され、右ループ状曲げ部分９１Ｒを形成して折り返し、今度は右側のロール電極２０Ｒに接しながら再び右ギャップ２１Ｒ内を通過し、プラズマ処理される。
したがって、被処理基材９０は、各ギャップ２１で２回プラズマ処理され、２つのギャップ２１で合計４回プラズマ処理される。これにより、被処理基材９０を十分に、かつ高速でプラズマ処理することができる。
【００４０】
しかも、被処理基材９０の各ループ状曲げ部分９１は、フリーになっており、上端部付近がロール電極２０に接触しているのを除き、如何なる物体とも接触していないため、かかる物体との摩擦で被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりすることはない。これによって、処理品質を高めることができる。折り返しローラ等の折り返し用部材が無いのでその腐食の問題が生じないだけでなく、ギャップ２１を通過した処理ガスがループ状曲げ部分９１の被処理面に接触するようにでき、処理効率を一層向上させることができる。
処理済みのガスは、ループ状曲げ部分９１の内側の空間から吸引ポート６０に吸い込まれ、吸引路６ａを経て吸引排気手段６にて排気される。
【００４１】
隣り合うロール電極２０Ｌ，２０Ｃ又は２０Ｃ，２０Ｒの両方に被処理基材９０が被さっているので、何れのロール電極２０の周面にも反応生成物（汚れ）が付着するのを防止できる。
ロール電極２０の回転によりロール電極２０上の放電箇所が移動するため、電極の長寿命化を図ることができるとともに、冷却の負荷を低減することができる。
ロール電極２０間の狭いギャップ２１内での放電であるため、電源２の負担を軽減することができる。
【００４２】
ロール電極２０の回転は、回転制御手段８０にて制御される。中央のロール電極２０Ｃの回転速度は常時等速になるように制御される。一方、各距離センサ７０にて、被処理基材９０のループ状曲げ部分９１の下端部から当該距離センサ７０までの距離が測定される。この距離は、ループ状曲げ部分９１の長さに対応する。このセンサ７０の検出値が、回転制御手段８０に入力される。回転制御手段８０は、この検出値に応じて左右のモータ５０の出力を操作し、左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒの回転速度を調節する。
【００４３】
例えば、左側の距離センサ７０Ｌによる検出値が所定値より大きくなった場合（左側のループ状曲げ部分９１Ｌが所定長さより短くなった場合）、左側のロール電極２０Ｌの回転速度を速くする。中央のロール電極２０Ｃについては、一定の回転速度を維持する。これによって、被処理基材９０の左側の第１ループ状曲げ部分９１Ｌの長さを伸ばし、所定の長さに戻すことができる。反対に、左側の距離センサ７０Ｌによる検出値が所定値より小さくなった場合（左側のループ状曲げ部分９１Ｌが所定長さより長くなった場合）、左側のロール電極２０Ｌの回転速度を遅くし、中央のロール電極２０Ｃについては一定の回転速度を維持する。これによって、左側のループ状曲げ部分９１Ｌの長さを短くし、所定の長さに戻すことができる。
【００４４】
また、右側の距離センサ７０Ｒによる検出値が所定値より大きくなった場合（右側のループ状曲げ部分９１Ｒが所定長さより短くなった場合）、右側のロール電極２０Ｒの回転速度を遅くする。中央のロール電極２０Ｃについては、一定の回転速度を維持する。これによって、被処理基材９０の右側の第２ループ状曲げ部分９１Ｒの長さを伸ばし、所定の長さに戻すことができる。反対に、右側の距離センサ７０Ｒによる検出値が所定値より小さくなった場合（右側のループ状曲げ部分９１Ｒが所定長さより長くなった場合）、右側のロール電極２０Ｒの回転速度を速くし、中央のロール電極２０Ｃについては一定の回転速度を維持する。これによって、右側のループ状曲げ部分９１Ｒの長さを短くし、所定の値に戻すことができる。
【００４５】
このようにして、左右のループ状曲げ部分９１Ｌ，９１Ｒの長さ（垂下量）をそれぞれ適度な大きさに維持することができる。これによって、各ループ状曲げ部分９１が適度な弛み具合になるよう調節でき、適度な張り（ループの膨らみ）を持たせることができる。このループ状曲げ部分９１の張りによって、ギャップ２１内の被処理基材９０がロール電極２０の周面に確実に接触するようにでき、更にはループ状曲げ部分９１の上端部から最も膨らんだ部分までの間を斜めにして、被処理基材９０がロール電極２０に接する部分をロール電極２０の中心軸線の高さより下半円周側に延長させることができる。
また、ループ状曲げ部分９１が長くなり過ぎて、距離センサ７０をはじめ装置１の下部の物体に接触して損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止できるとともに、ループ状曲げ部分９１が短くなり過ぎて、ギャップ２１に食い込んだりギャップ２１より上に抜けてしまったりするのを防止することができる。
左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒの回転速度がそれぞれ変動しても、中央のロール電極２０Ｃの回転速度は不変であるので、左側のループ状曲げ部分９１Ｌの長さ調節により右側のループ状曲げ部分９１Ｒの長さが影響を受けることはなく、右側のループ状曲げ部分９１Ｒの長さ調節により左側の垂下部分９１Ｌの長さが影響を受けることはない。
距離センサ７０は、非接触センサであり、ループ状曲げ部分９１に接触することなくその長さ（垂下量）を測定できるため、被処理物の損傷やパーティクルの発生を一層確実に防止することができる。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の実施形態と重複する構成については図面に同一符号を付して説明を省略する。
図８の変形例に示すように、ノズルヘッド３０のカーテンガスノズル３４に代えてカーテンガス噴出経路３４ａ，３４ｂを有しないサイドボディ３５を設け、ガスカーテン構造を省略してもよい。このサイドボディ３５の下側面についても、ロール電極２０Ｌ，２０Ｒの周面に沿うアーチ面３５ｅとするのが好ましい。
第１実施形態では、ノズルヘッド３０の左右両端部が左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒの上端部まで達していなかったが（図１）、図８に示すサイドボディ３５のように、ノズルヘッド３０の左右両端部がロール電極２０Ｌ，２０Ｒの上端部を越える位置まで延長されていてもよい。
【００４７】
図９に示す第２実施形態では、被処理基材９０のロール電極２０への巻き付け方が第１実施形態とは上下逆になっている。被処理基材９０は、その被処理面９０ａが表側になるようにして左側ロール電極２０Ｌの周面の下側部分（一側）に巻き付けられるとともに、ギャップ２１Ｌを通してギャップ２１Ｌより上方（前記巻き付け側とは反対側）においてループ状に曲げられて第１ループ状曲げ部分９１Ｌを形成し、再びギャップ２１Ｌを通して中央のロール電極２０Ｃの周面の下側部分（前記巻き付け側と同じ側）に巻き付けられている。さらに、被処理基材９０は、ギャップ２１Ｒを通してギャップ２１Ｒより上方においてループ状に曲げられて第２ループ状曲げ部分９１Ｒを形成し、再びギャップ２１Ｒを通して右側のロール電極２０Ｃの周面の下側部分（前記巻き付け側と同じ側）に巻き付けられている。
【００４８】
各ループ状曲げ部分９１は、２つのロール電極２０，２０の間より上側に膨らむループ状をなし、自身の腰の強さによってループ形状を維持するとともに、自重によって左右両側部分がそれぞれギャップ２１より上側の電極２０の周面に倣うように接している。このループ状曲げ部分９１のロール電極２０への接触部分は、ギャップ２１から電極２０の上端近くまで及んでいる。
ループ状曲げ部分９１は、このロール電極２０との接触を除き、他の如何なる物体とも接触しておらず、特に被処理面９０ａは全体が如何なる物体とも接触しておらず、フリー状態になっている。
【００４９】
各ギャップ２１上側に離れて処理ガスノズル３３（処理ガス噴出部）が配置されている。処理ガスノズル３３は、ループ状曲げ部分９１で囲まれ、ループ状曲げ部分９１の内部に位置されている。
【００５０】
処理ガスノズル３３から下方へ噴き出された処理ガスの一部は、ループ状曲げ部分９１の左右両側部に吹き付けられる。このガス圧によって、ループ状曲げ部分９１の左右両側部をロール電極２０に押し当て密着させることができ、更にはループ状曲げ部分９１のロール電極２０との接触面積を拡大させることができる。
【００５１】
３つのロール電極２０の下方には、上面開口の容器からなる排気室６１が設けられている。この排気室６１に吸引排気手段６が連なっている。
上記処理ガスノズル３３からの処理ガスは、ギャップ２１に導かれてプラズマ化され、被処理基材９０のプラズマ処理に供される。処理済みのガスは、ギャップ２１から排気室６１を経て吸引排気手段６にて吸引排気される。
図示は省略するが、各ループ状曲げ部分９１の上方には第１実施形態と同様のセンサ７０が設けられており、このセンサ７０の検出値に基づいてロール電極２０Ｌ，２０Ｒの回転速度が可変調節されるようになっている。
【００５２】
図１０に示す第３実施形態では、ロール電極２０，２０間のギャップ２１を挟んで、上側と下側にそれぞれ処理ガスノズル３３Ｘ，３３Ｙが設けられている。上側のノズル３３Ｘ（第１処理ガス噴出部）は、第１、第２実施形態のノズル３３と同様に、噴出口を下に向け、ギャップ２１より上側のロール電極２０，２０間に配置されている。下側のノズル３３Ｙ（第２処理ガス噴出部）は、噴出口を上に向け、被処理基材９０のループ状曲げ部分９１の内部に配置されている。下側ノズル３３Ｙは、ループ状曲げ部分９１に接触しない形状になっている。
【００５３】
上側のノズル３３Ｘは、処理ガスをギャップ２１の上方（ループ状曲げ部分９１とは反対側）からギャップ１２に向けて噴出す。下側のノズル３３Ｙは、処理ガスをギャップ２１の下方のループ状曲げ部分９１の内部からギャップ１２に向けて噴出す。これによって、ギャップ２１内に処理ガスを充分に供給できる。各ノズル３３Ｘ，３３Ｙからの噴出流量を大きくすることで、ギャップ２１内に処理ガスが溢れ、一部の処理ガスｇ１，ｇ２が上下に跳ね返る。上側に跳ね返った処理ガスｇ１は、上側ノズル３３Ｘと被処理基材９０のロール電極２０への巻き付け部分との間の隙間１２Ｘを通り、外部へ抜け出る。このガス流ｇ１によって、外部の空気等の雰囲気ガスが隙間１２Ｘからギャップ２１内に入り込むのを防止できる。したがって、上側ノズル３３Ｘの側部にガスカーテンノズル３４（図１参照）を設けなくても済む。
【００５４】
下側に跳ね返った処理ガスｇ２は、下側ノズル３３Ｙと被処理基材９０との間の隙間１２Ｙを通り、外部へ抜け出る。このガス流ｇ２によって、外部の空気等の雰囲気ガスが隙間１２Ｙからギャップ２１内に入り込むのを防止できる。したがって、下側ノズル３３Ｙの側部にガスカーテンノズルを設ける必要がない。
また、雰囲気ガスがギャップ２１に入る可能性は低いので、上側ノズル３３Ｘまたは下側ノズル３３Ｙの側部にガスカーテンノズルを設けるにしても簡易なもので済む。
【００５５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、上記実施形態では、ロール電極２０の数は、３つであったが、少なくとも２つあればよく、４つ以上であってもよい。これら複数のロール電極２０のうち隣り合う２つのロール電極２０が、特許請求の範囲の「一対のロール電極」を構成し、その各々が、「一方のロール電極」及び「他方のロール電極」を構成する。
被処理基材９０は、一方のロール電極の側から他方のロール電極の側へ搬送されるようになっていてもよく、他方のロール電極の側から一方のロール電極の側へ搬送されるようになっていてもよい。
隣り合うロール電極どうしの高さが互いに異なっていてもよく、大きさ（直径）が互いに異なっていてもよい。
ロール電極の軸線が、水平に対し若干傾いていてもよく、ほぼ鉛直に向いていてもよい。
【００５６】
第１実施形態（図１）において、処理ガスノズル３３がギャップ２１より下側においてループ状曲げ部分９１に囲まれるように配置され、処理ガスを上方に向けて噴き出すようになっていてもよい。
第２実施形態（図９）において、処理ガスノズル３３がギャップ２１より下側に配置され、処理ガスを上方に向けて噴き出すようになっていてもよい。
各実施形態を組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態（図１０）の被処理基材９０の巻き付け態様は、第１実施形態（図１）と同じになっていたが、第２実施形態（図９）と同様の巻き付け態様にしてもよく、第２実施形態の巻き付け態様においてもギャップ２１を挟んで上下両側にノズル３３Ｘ，３３Ｙを設けてもよい。
【００５７】
ループ状曲げ部分９１は、該ループ状曲げ部分９１における少なくとも被処理面９０ａの全体が折り返しローラ等の物体と接触しておらずフリーになっていればよく、ループ状曲げ部分９１の裏面９０ｂが、例えばループ状曲げ部分９１の形を整えるためのローラ等の部材と接触するようになっていてもよい。
ループ状曲げ部分９１は、ギャップ２１すなわち放電空間より外側（巻き付け側とは反対側）で折り返していればよく、その先端部は、ロール電極２０，２０どうし間より外側
（図１において下、図９において上）に位置するのに限られず、ギャップ２１とロール電極２０の下端部（図１）又は上端部（図９）との間の高さに位置していてもよい。
ループ状曲げ部分９１の外側を内側より低圧にし、ループ形状を維持するようにしてもよい。
【００５８】
ループ状曲げ部分９１の長さを検出する検出手段として、実施形態では超音波式の距離センサ７０を用いていたが、これに代えて赤外線式の距離センサを用いてもよく、その他の種類のセンサを用いてもよい。ループ状曲げ部分９１の先端部までの距離を測定する方式に限られず、ループ状曲げ部分９１の横幅を測定する方式やループ形状を直接的に測定する方式のセンサを用いてもよい。
隣り合うロール電極２０の両方の回転速度を、一方は増速方向に、他方は減速方向にそれぞれ変速することにより、ループ状曲げ部分９１の長さを制御することにしてもよい。
本発明は、エッチング、アッシング、成膜、洗浄、表面改質等の種々のプラズマ表面処理に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、例えば液晶ディスプレイの偏光板の保護膜として用いられるＴＡＣフィルム（トリアセテートセルロースフィルム）に対する鹸化処理に代わる表面処理として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置を、一部断面で示す正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う、上記大気圧プラズマ処理装置の側面図である。
【図３】上記大気圧プラズマ処理装置のギャップ部分及びループ状曲げ部分を拡大して示す正面図である。
【図４】上記大気圧プラズマ処理装置の処理ガス噴出ノズルを示し、（ａ）は、その側面断面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図５】上記処理ガス噴出ノズルの正面断面図である。
【図６】上記大気圧プラズマ処理装置のカーテンガス噴出ノズルの側面図である。
【図７】上記カーテンガス噴出ノズルの正面図である。
【図８】第１実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の変形例を示す正面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す正面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の要部を示す正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 大気圧プラズマ処理装置
２ 電源
３ 処理ガス源
６ 吸引排気手段
２０（２０Ｌ，２０Ｃ，２０Ｒ） ロール電極
２０Ｃ 中央ロール電極
２０Ｌ 第１側部ロール電極
２０Ｒ 第２側部ロール電極
２０（２１Ｌ，２１Ｒ） ギャップ
２１Ｌ 第１ギャップ
２１Ｒ 第２ギャップ
３０ ノズルヘッド
３２ｅ センターボディのアーチ面
３３ 処理ガスノズル（処理ガス噴出部）
３３Ｘ 上側ノズル（第１処理ガス噴出部）
３３Ｙ 下側ノズル（第２処理ガス噴出部）
３３ｅ 処理ガスノズルのアーチ面
３４ カーテンガスノズル
３４ｅ カーテンガスノズルのアーチ面
５０（５０Ｌ，５０Ｃ，５０Ｒ） モータ
７０（７０Ｌ，７０Ｒ） 距離センサ（検出手段）
７０Ｌ 第１距離センサ（第１検出手段）
７０Ｌ 第２距離センサ（第２検出手段）
８０ 回転制御手段
９０ 被処理基材
９０ａ 被処理面
９１（９１Ｌ，９１Ｒ） ループ状曲げ部分
９１Ｌ 第１ループ状曲げ部分
９１Ｒ 第２ループ状曲げ部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続するフィルム状又はシート状の基材をプラズマ処理する方法及び装置に関し、特に一対のロール電極どうし間に放電空間を形成してプラズマ処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１、２に記載のプラズマ処理装置は、多数のロール電極を含んでいる。これらロール電極に１枚の連続フィルム状の基材が順次巻き付けられている。１つのロール電極から繰り出された基材は、折り返しローラに巻き付けられて折り返され、隣りのロール電極に巻き付けられている。上記隣り合う２つのロール電極どうし間に放電空間が形成される。したがって、基材の各部分は、１つの放電空間で２回プラズマ処理される。
【特許文献１】特開２００４−１８９９５８号公報（図６）
【特許文献２】特開２００３−１７１７７０号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上掲公報に記載の装置では、基材が折り返しローラで折り返される際、該基材の被処理面が折り返しローラに接触することになる。この接触時の摩擦により基材の被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするおそれがある。また、処理ガスが、折り返しローラにも吹き付けられ、折り返しローラが腐食する等の不具合が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであり、連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する方法であって、
互いの間に前記放電空間となるギャップを形成する一対のロール電極を用意し、
前記基材を、その被処理面が表側になるようにして一方のロール電極の周面の一側に巻き付けるとともに、前記ギャップに通してギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げ、再び前記ギャップに通して他方のロール電極の周面の前記一方の電極と同じ側に巻き付けた状態で、前記ロール電極どうしを互いに同方向に回転させ、しかも、前記ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体をフリー状態としたことを特徴とする。
また、本発明は、連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する装置であって、
互いの間に前記放電空間となるギャップを形成する一対のロール電極と、
これらロール電極の回転制御手段と、を備え、
前記基材が、その被処理面が表側になるようにして一方のロール電極の周面の一側に巻き付けられるとともに、前記ギャップを通してギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられ、再び前記ギャップを通して他方のロール電極の周面の前記一方の電極と同じ側に巻き付けられ、しかも、前記ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体がフリー状態となるようにして、前記回転制御手段にて各ロール電極を回転制御することを特徴とする。
これによって、連続フィルム状又は連続シート状の基材を、一対のロール電極間のギャップで少なくとも２回処理でき、処理効率を確保できるだけでなく、折り返しローラ等の折り返し用部材を省略でき、基材の被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止することができ、処理品質を向上させることができる。折り返し用部材の腐食の問題も生じない。
ここで、ギャップは、ロール電極どうしの間の間隔が最も狭い箇所及びその近傍の、放電が形成される空間を言う。
「フリー状態」とは、ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体が折り返しローラ等の折り返し用部材をはじめ如何なる物体とも接触していない状態を云う。
【０００５】
前記一方のロール電極の回転速度を、他方のロール電極の回転速度に対して可変調節することにより、前記基材の前記ループ状曲げ部分の長さを調節することが好ましい。
本発明装置が、前記基材の前記ループ状曲げ部分の長さを検出する検出手段を、更に備え、
前記回転制御手段が、前記検出手段の検出値に応じて、前記一方のロール電極の回転速度を、他方のロール電極の回転速度に対して可変調節することが好ましい。
これによって、基材のループ状曲げ部分の長さを適度な大きさになるよう調節でき、ループ状曲げ部分に適度な弛み及び張りを持たせることができる。また、ループ状曲げ部分が長くなり過ぎて附近の物体に接触して損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止できるとともに、短くなり過ぎてギャップに食い込んだりギャップより前記巻き付け側に抜けてしまったりするのを防止することができる。
【０００６】
前記検出手段は、非接触センサであることが好ましい。これによって、ループ状曲げ部分の長さ検出のために検出手段と基材とが接触して基材が損傷したりパーティクルが発生したりするのを回避することができる。
【０００７】
各ロール電極の軸線は、ほぼ水平に向けられているのが好ましい。
前記基材が、各ロール電極の上側部に巻き付けられ、前記ループ状曲げ部分が、前記ギャップからフリー状態で垂下されていることが好ましい。
前記基材が、各ロール電極の下側部に巻き付けられ、前記ループ状曲げ部分が、前記ギャップより上側に形成されるようになっていてもよい。
【０００８】
処理ガスを前記ギャップより前記ループ状曲げ部分とは反対側からギャップに向けて噴出す処理ガス噴出部を含むノズルヘッドを、更に備えることが好ましい。これによってギャップ内で処理ガスをプラズマ化（分解、励起、活性化、イオン化を含む）でき、基材を確実にプラズマ処理することができる。ギャップを通過した処理ガスの圧でループ状曲げ部分に張りを与えることができるとともに、ループ状曲げ部分にもプラズマ化された処理ガスが接触するようにでき処理効率を向上させることができる。
【０００９】
前記ノズルヘッドが、前記ロール電極の周面に沿うアーチ面を含むことが好ましい。
これによって、処理ガスが、ノズルヘッドとロール電極上の基材との間の隙間を経て外へ漏れるのを抑えることができる。
【００１０】
前記ループ状曲げ部分の内部に、処理ガスをギャップに向けて噴出す処理ガス噴出部を設けてもよい。これにより、処理ガス噴出部からの処理ガスの圧でループ状曲げ部分の基端部をロール電極の周面に密着させることができる。
【００１１】
処理ガスを前記ギャップより前記ループ状曲げ部分とは反対側からギャップに向けて噴出す第１処理ガス噴出部と、処理ガスを前記ループ状曲げ部分の内部からギャップに向けて噴出す第２処理ガス噴出部と、を備えていてもよい。
これによって、処理ガスを両方向からギャップ内に供給できる。更に、この両方向からの処理ガスの一部が跳ね返り、処理ガス噴出部と基材との間を通って外部へ抜け出るようにすることができる。この跳ね返りのガス流によって、外部の空気等の雰囲気ガスがギャップ内に入り込むのを防止できる。したがって、雰囲気ガスのギャップ内への侵入防止のためにガスカーテンを別途形成しなくても済む。もしくは、簡易なガスカーテンで済む。
【００１２】
また、本発明は、連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する装置であって、
中央のロール電極と、この中央ロール電極を挟むようにしてその両側にそれぞれ配置された第１、第２の側部ロール電極と、
これら３つのロール電極の回転制御手段と、を備え、
前記中央ロール電極と前記第１側部ロール電極との間に前記放電空間となる第１ギャップが形成され、
前記中央ロール電極と前記第２側部ロール電極との間に他の放電空間となる第２ギャップが形成され、
前記基材が、その被処理面が表側になるようにして前記第１側部ロール電極の周面の一側に巻き付けられるとともに、前記第１ギャップを通して第１ギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられて第１ループ状曲げ部分を形成し、再び前記第１ギャップを通して中央ロール電極の周面の前記第１側部電極と同じ側に巻き付けられ、さらに、前記第２ギャップを通して第２ギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられて第２ループ状曲げ部分を形成し、再び前記第２ギャップを通して前記第２側部ロール電極の周面の前記第１側部ロール電極及び中央ロール電極と同じ側に巻き付けられ、しかも、前記第１ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面全体と第２ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面全体とがフリー状態となるようにして、前記回転制御手段にて各ロール電極を回転制御することを特徴とする。
これによって、折り返しローラ等の折り返し用部材を省略でき、基材の被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止することができ、処理品質を向上させることができる。折り返し用部材の腐食の問題も生じない。加えて、基材の各部位に対するプラズマ処理を第１ギャップで２回、第２ギャップで２回、合計４回行なうことができ、処理効率を一層向上させることができる。
【００１３】
前記第１ループ状曲げ部分の長さを検出する第１検出手段と、前記第２ループ状曲げ部分の長さを検出する第２検出手段とを、更に備え、
前記回転制御手段が、前記中央ロール電極を等速回転させるとともに、前記第１検出手段の検出値に応じて前記第１側部ロール電極の回転速度を可変調節し、前記第２検出手段の検出値に応じて前記第２側部ロール電極の回転速度を可変調節することが好ましい。
これによって、基材の第１、第２ループ状曲げ部分の長さをそれぞれ適度な大きさになるよう調節でき、各ループ状曲げ部分に適度な弛み及び張りを持たせることができる。また、第１ループ状曲げ部分の長さ調節により第２ループ状曲げ部分の長さが影響を受けることはなく、第２ループ状曲げ部分の長さ調節により第１ループ状曲げ部分の長さが影響を受けることはない。
【００１４】
本発明は、減圧下（略真空）や大気圧近傍（略常圧）でのプラズマ処理に用いられるが、特に、大気圧近傍（略常圧）でのプラズマ処理に好適である。ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０4〜５０．６６３×１０4Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａが好ましく、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａがより好ましい。
プラズマ処理する際の放電形態は、コロナ放電やグロー放電が挙げられるが、被処理面への損傷が少ない点からグロー放電が好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、連続フィルム状又は連続シート状の基材の折り返し用部材のために被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止でき、処理品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、被処理基材９０は、連続フィルム状又は連続シート状をなしている。この被処理基材９０は、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）、ノルボルネン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン等の樹脂にて構成されている。被処理基材９０の厚さは、数μｍ〜数百μｍであり、例えば３０μｍ程度である。
【００１７】
図１に示すように、第１実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置１は、３つのロール電極２０と、ノズルヘッド３０を備え、ほぼ大気圧環境に配置されている。
ロール電極２０は、軸線を水平にして前後方向（図１の紙面と直交する方向）に向けた円筒形状をなし、互いに左右に並んで架台１１に支持されている。詳細な図示は省略するが、各ロール電極２０の外周面には、放電を安定させるための固体誘電体層が形成されている。固体誘電体層として、例えばガラスコーティング、セラミックの溶射膜、樹脂被膜、シリコーンゴム被膜等を用いることができる。上記樹脂被膜としては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂を用いるとよい。接地電極となるロール電極２０Ｌ，２０Ｒには固体誘電体層を設けなくてもよい。被処理基材９０が固体誘電体層としての役目を兼ねるようにし、ロール電極２０自体には固体誘電体層を設けないことにしてもよい。
【００１８】
３つのロール電極２０の大きさ（直径）は互いに等しく、配置高さは互いに等しい。以下、３つのロール電極２０を互いに区別する際は、左側のロール電極２０（第１側部ロール電極）には符号に「Ｌ」を付し、中央のロール電極２０には符号に「Ｃ」を付し、右側のロール電極２０（第２側部ロール電極）には符号に「Ｒ」を付すことにする。左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒが、中央のロール電極２０Ｃを両側から挟むように配置されている。図１及び図３に示すように、左側のロール電極２０Ｌと中央のロール電極２０Ｌとの間には、第１ギャップ２１Ｌが形成されている。中央のロール電極２０Ｃと右側のロール電極２０Ｒとの間には、第２ギャップ２１Ｒが形成されている。これらギャップ２１の幅は、数ｍｍ程度である。
【００１９】
中央のロール電極２０Ｃの位置は、架台１１に対し固定されている。これに対し、左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒは、架台１１に対しそれぞれ左右に微少スライド可能になっている。
【００２０】
図１に示すように、架台１１の左右両側部には、スクリューやスライドガイドなどを含む間隔調節機構４０がそれぞれ設けられている。これら間隔調節機構４０によって、左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒの左右方向の位置が、それぞれ微調節されるようになっている。これによって、左右のギャップ２１Ｌ，２１Ｒの幅がそれぞれ微調節されるようになっている。
【００２１】
図２に示すように、中央のロール電極２０Ｃは、架台１１に設けられた給電端子２２及び給電線２ａを介して電源２に接続され、電界印加電極となっている。左右の２つのロール電極２０Ｌ，２０Ｒは、架台１１に設けられた接地端子２３及び接地線２ｂを介して電気的に接地され、接地電極となっている。
電源２から中央のロール電極２０Ｃへの電圧供給により、左側と中央のロール電極２０Ｌ，２０Ｃどうし間のギャップ２１Ｌと中央と右側のロール電極２０Ｒ，Ｌどうし間のギャップ２１Ｒがそれぞれ放電空間となる。電源２からの供給電圧は、例えばパルス波状であるが、これに限定されるものではなく、正弦波等の連続波状であってもよい。
【００２２】
図１及び図２に示すように、架台１１の下部中央と左右側部には、それぞれモータ５０が設けられている。下部中央のモータ５０Ｃの出力軸に取り付けられたプーリ５１と、ロール電極２０Ｃの回転軸に取り付けられたプーリ５２との間にタイミングベルト５３が掛け渡されている。下部中央のモータ５０Ｃの駆動により、ロール電極２０Ｃが軸線のまわりに回転されるようになっている。同様にして、左側のモータ５０Ｌとロール電極２０Ｌとがプーリ５１，５２及びタイミングベルト５３にて連繋され、モータ５０Ｌの駆動により、ロール電極２０Ｌが軸線のまわりに回転されるようになっている。また、右側のモータ５０Ｒとロール電極２０Ｒとがプーリ５１，５２及びタイミングベルト５３にて連繋され、モータ５０Ｒの駆動により、ロール電極２０Ｒが軸線のまわりに回転されるようになっている。
各モータ５０とロール電極２０の動力伝達機構は、プーリ５１，５２及びタイミングベルト５３に限られず、チェーン、ギア列などを用いてもよい。
【００２３】
架台１１の頂部には、ノズルヘッド３０が配置されている。ノズルヘッド３０は、センターボディ３２と、このセンターボディ３２の左右両側に添えられた２つの処理ガスノズル３３（処理ガス噴出部）と、その更に左右両側に添えられた２つのカーテンガスノズル３４と、これらセンターボディ３２及びノズルの上側に被せられた金属製のアッパープレート３１とを有している。センターボディ３２と処理ガスノズル３３とカーテンガスノズル３４は、耐腐食性の樹脂にて構成されている。
【００２４】
図４に示すように、各処理ガスノズル３３は、前後方向に延びている。図４及び図５に示すように、処理ガスノズル３３の内部には、長手方向に延びるヘッダ路３３ａと、このヘッダ路３３ａからその長手方向の等間隔置きに分岐された多数の噴出路３３ｂとが形成されている。図４（ａ）に示すように、処理ガス源３から延びる供給路３ａが、ヘッダ路３３ａに接続されている。処理ガス源３には、処理に応じた処理ガスが蓄えられている。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、処理ガスノズル３３の下端面には、長手方向に延びる溝状の噴出口３３ｃが、複数、一列に並んで形成されている。各噴出口３３ｃの上部に複数の噴出路３３ｂが連なっている。
【００２６】
図６及び図７に示すように、カーテンガスノズル３４は、前後方向に延びている。カーテンガスノズル３４の内部には、長手方向に延びるヘッダ路３４ａと、このヘッダ路３４ａからその長手方向の等間隔置きに分岐された多数の噴出路３４ｂとが形成されている。カーテンガス源４から延びる供給路４ａが、ヘッダ路３４ａに接続されている。カーテンガスとして、窒素などの不活性ガスが用いられている。
【００２７】
各噴出路３４ｂは、ヘッダ路３４ａから下方へ向かって斜めに延び、カーテンガスノズル３４の下側面に達している。
【００２８】
図１に示すように、ノズルヘッド３０は、３つのロール電極２０の上側に被さっている。センターボディ３２は、中央のロール電極２０Ｃの上側に配置されている。左側の処理ガスノズル３３は、左側と中央のロール電極２０Ｌ，２０Ｃどうし間のギャップ２１Ｌの上側に配置されている。右側の処理ガスノズル３３は、中央と右側のロール電極２０Ｃ，２０Ｒどうし間のギャップ２１Ｒの上側に配置されている。左側のカーテンガスノズル３４は、左側のロール電極２０Ｌの上側に配置されている。右側のカーテンガスノズル３４は、右側のロール電極２０Ｒの上側に配置されている。
【００２９】
図１に示すように、ノズルヘッド３０の下側面は、３つのロール電極２０の上側部の形状に合わせた曲面になっている。すなわち、センターボディ３２の下面は、中央のロール電極２０の上側の周面に合わせて中央部が上に凹んだアーチ面３２ｅになっている。
処理ガスノズル３３の下側の両側面は、左右対称のアーチ面３３ｅ，３３ｅになっている。これらアーチ面３３ｅ，３３ｅの間に、上記噴出口３３ｃが開口された下端面がギャップ２１に向かって突出されるように配置されている。
【００３０】
処理ガスノズル３３の片側のアーチ面３３ｅは、センターボディ３２のアーチ面３２ｅに連続し、中央のロール電極２０の周面に沿っている。処理ガスノズル３３のもう１つのアーチ面３３ｅは、左右のロール電極２０の周面に沿っている。
【００３１】
カーテンガスノズル３４の下側面は、処理ガスノズル３３の側へ近づくにしたがって下に突出するアーチ面３４ｅになっている。このアーチ面３４ｅが、処理ガスノズル３３のアーチ面３３ｅに連続し、左右のロール電極２０の周面に沿っている。
ノズルヘッド３０の上記各アーチ面３２ｅ，３３ｅ，３４ｅとロール電極２０の周面との間には、数ｍｍ程度の狭い隙間１２が形成されている。
【００３２】
図１に示すように、この隙間１２に連続フィルム状又は連続シート状の被処理基材９０が通されている。
被処理基材９０は、左側ロール電極２０Ｌの周面の上側部分（一側）に巻き付けられるとともに、ギャップ２１Ｌを通してギャップ２１Ｌより下方（前記巻き付け側とは反対側）において折り返すようにループ状に曲げられて第１ループ状曲げ部分９１Ｌを形成し、再びギャップ２１Ｌを通して中央のロール電極２０Ｃの周面の上側部分（前記ロール電極２０Ｌの巻き付け側と同じ側）に巻き付けられている。さらに、被処理基材９０は、ギャップ２１Ｒを通してギャップ２１Ｒより下方において折り返すようにループ状に曲げられて第２ループ状曲げ部分９１Ｒを形成し、再びギャップ２１Ｒを通して右側のロール電極２０Ｒの周面の上側部分（前記ロール電極２０Ｌ，２０Ｃの巻き付け側と同じ側）に巻き付けられている。
図３に示すように、被処理基材９０は、その被処理面９０ａが表側（外側）になるようにして裏面９０ｂが各ロール電極２０に接している。したがって、ループ状曲げ部分９１においては、被処理面９０ａが内側を向き、裏面９０ｂが外側を向いている。
【００３３】
被処理基材９０は、各ループ状曲げ部分９１がループ形状を自立して維持し得る腰の強さを有しており、好ましくは、ループ状曲げ部分９１がギャップ２１の幅より大きく左右に膨らむ程度の腰の強さを有している。したがって、ループ状曲げ部分９１におけるギャップ２１の中央に位置する上端部（基端部）から最も膨らんだ部分までの間が斜めになり、ループ状曲げ部分９１の上端部付近がロール電極２０の周面に接している。
【００３４】
ループ状曲げ部分９１は、ギャップ２１から自重で垂下されており、フリー状態となっている。すなわち、図３に示すように、ループ状曲げ部分９１は、その上端部附近がロール電極２０の周面に接触しているのを除き、如何なる物体とも接触していない。特に、ループ状曲げ部分９１の被処理面９０ａは、全体が如何なる物体とも接触していない。装置１には被処理基材９０を折り返すための折り返しロール等の部材は設けられていない。
【００３５】
詳細な図示は省略するが、架台１１の周囲には、内部を密閉する周壁が設けられている。この周壁内の密閉空間に被処理基材９０の垂下部分９１が配置されている。
図１及び図２に示すように、架台１１の前側部と後側部には、それぞれ吸引ポート６０が左右に２つ設けられている。図１に示すように、これら吸引ポート６０は、各ループ状曲げ部分９１の内側の空間に臨むように配置されている。各吸引ポート６０は、吸引路６ａを介して真空ポンプなどの吸引排気手段６に連なっている。
【００３６】
図１に示すように、左側のギャップ２１Ｌの真下には第１の距離センサ７０Ｌ（第１検出手段）が設けられている。同様に、右側のギャップ２１Ｒの真下には第２の距離センサ７０Ｒ（第２検出手段）が設けられている。これら距離センサ７０は、例えば超音波式の非接触センサで構成され、超音波の発信部と受信部とを有し、当該距離センサ７０の上方に在る物体との距離を検知するようになっている。
【００３７】
更に、プラズマ処理装置１には回転制御手段８０が設けられている。この回転制御手段８０に各距離センサ７０からの検知信号線８１が接続されている。回転制御手段８０から制御信号線８２が、各モータ５０に接続されている。回転制御手段８０は、距離センサ７０の検知情報に応じてモータ５０の回転を制御するようになっている。
【００３８】
上記構成のプラズマ処理装置１の動作を説明する。
処理ガス源３からの処理ガスを、左右の処理ガスノズル３３に供給し、ヘッダ路３３ａ及び噴出路３３ｂにて前後方向に略均一に拡散させたうえで、噴出口３３ｃから下方のギャップ２１へ噴き出す。併行して、電源２から中央のロール電極２０に電圧を供給し、左右のギャップ２１に大気圧プラズマを生成し、ギャップ２１内において処理ガスをプラズマ化する。このプラズマ化された処理ガスが、ギャップ２１内の被処理基材９０の被処理面に接触することにより、被処理基材９０がプラズマ処理される。
ノズルヘッド３０の下側面が３つのロール電極２０の上側の周面に合わせた形状になっており、ノズルヘッド３０とロール電極２０上の被処理基材９０との間の隙間１２が狭くなっているため、処理ガスノズル３３から噴き出された処理ガスが、隙間１２に入り込むのを抑えることができる。
また、カーテンガス源４からのカーテンガスを、左右のカーテンガスノズル３４に供給し、ヘッダ路３４ａ及び噴出路３４ｂにて前後方向に略均一に拡散させたうえで、噴出路３４ｂから噴き出す。これにより、処理ガスが隙間１２を経て外へ漏れるのを防止することができる。
【００３９】
さらに、各モータ５０を駆動して３つのロール電極２０を正面視で例えば時計周りに回転させ、被処理基材９０を左から右へ搬送する。これにより、被処理基材９０の各部位が、左側のロール電極２０Ｌに接しながら左側のギャップ２１Ｌ内を通過し、プラズマ処理される。その後、左ギャップ２１Ｌから垂下され、左ループ状曲げ部分９１Ｌを形成して折り返し、今度は中央のロール電極２０Ｃに接しながら再び左ギャップ２１Ｌ内を通過し、プラズマ処理される。さらに、中央のロール電極２０Ｃに接しながら右側のギャップ２１Ｒ内を通過し、プラズマ処理される。その後、右ギャップ２１Ｒから垂下され、右ループ状曲げ部分９１Ｒを形成して折り返し、今度は右側のロール電極２０Ｒに接しながら再び右ギャップ２１Ｒ内を通過し、プラズマ処理される。
したがって、被処理基材９０は、各ギャップ２１で２回プラズマ処理され、２つのギャップ２１で合計４回プラズマ処理される。これにより、被処理基材９０を十分に、かつ高速でプラズマ処理することができる。
【００４０】
しかも、被処理基材９０の各ループ状曲げ部分９１は、フリーになっており、上端部付近がロール電極２０に接触しているのを除き、如何なる物体とも接触していないため、かかる物体との摩擦で被処理面が損傷したりパーティクルが発生したりすることはない。これによって、処理品質を高めることができる。折り返しローラ等の折り返し用部材が無いのでその腐食の問題が生じないだけでなく、ギャップ２１を通過した処理ガスがループ状曲げ部分９１の被処理面に接触するようにでき、処理効率を一層向上させることができる。
処理済みのガスは、ループ状曲げ部分９１の内側の空間から吸引ポート６０に吸い込まれ、吸引路６ａを経て吸引排気手段６にて排気される。
【００４１】
隣り合うロール電極２０Ｌ，２０Ｃ又は２０Ｃ，２０Ｒの両方に被処理基材９０が被さっているので、何れのロール電極２０の周面にも反応生成物（汚れ）が付着するのを防止できる。
ロール電極２０の回転によりロール電極２０上の放電箇所が移動するため、電極の長寿命化を図ることができるとともに、冷却の負荷を低減することができる。
ロール電極２０間の狭いギャップ２１内での放電であるため、電源２の負担を軽減することができる。
【００４２】
ロール電極２０の回転は、回転制御手段８０にて制御される。中央のロール電極２０Ｃの回転速度は常時等速になるように制御される。一方、各距離センサ７０にて、被処理基材９０のループ状曲げ部分９１の下端部から当該距離センサ７０までの距離が測定される。この距離は、ループ状曲げ部分９１の長さに対応する。このセンサ７０の検出値が、回転制御手段８０に入力される。回転制御手段８０は、この検出値に応じて左右のモータ５０の出力を操作し、左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒの回転速度を調節する。
【００４３】
例えば、左側の距離センサ７０Ｌによる検出値が所定値より大きくなった場合（左側のループ状曲げ部分９１Ｌが所定長さより短くなった場合）、左側のロール電極２０Ｌの回転速度を速くする。中央のロール電極２０Ｃについては、一定の回転速度を維持する。これによって、被処理基材９０の左側の第１ループ状曲げ部分９１Ｌの長さを伸ばし、所定の長さに戻すことができる。反対に、左側の距離センサ７０Ｌによる検出値が所定値より小さくなった場合（左側のループ状曲げ部分９１Ｌが所定長さより長くなった場合）、左側のロール電極２０Ｌの回転速度を遅くし、中央のロール電極２０Ｃについては一定の回転速度を維持する。これによって、左側のループ状曲げ部分９１Ｌの長さを短くし、所定の長さに戻すことができる。
【００４４】
また、右側の距離センサ７０Ｒによる検出値が所定値より大きくなった場合（右側のループ状曲げ部分９１Ｒが所定長さより短くなった場合）、右側のロール電極２０Ｒの回転速度を遅くする。中央のロール電極２０Ｃについては、一定の回転速度を維持する。これによって、被処理基材９０の右側の第２ループ状曲げ部分９１Ｒの長さを伸ばし、所定の長さに戻すことができる。反対に、右側の距離センサ７０Ｒによる検出値が所定値より小さくなった場合（右側のループ状曲げ部分９１Ｒが所定長さより長くなった場合）、右側のロール電極２０Ｒの回転速度を速くし、中央のロール電極２０Ｃについては一定の回転速度を維持する。これによって、右側のループ状曲げ部分９１Ｒの長さを短くし、所定の値に戻すことができる。
【００４５】
このようにして、左右のループ状曲げ部分９１Ｌ，９１Ｒの長さ（垂下量）をそれぞれ適度な大きさに維持することができる。これによって、各ループ状曲げ部分９１が適度な弛み具合になるよう調節でき、適度な張り（ループの膨らみ）を持たせることができる。このループ状曲げ部分９１の張りによって、ギャップ２１内の被処理基材９０がロール電極２０の周面に確実に接触するようにでき、更にはループ状曲げ部分９１の上端部から最も膨らんだ部分までの間を斜めにして、被処理基材９０がロール電極２０に接する部分をロール電極２０の中心軸線の高さより下半円周側に延長させることができる。
また、ループ状曲げ部分９１が長くなり過ぎて、距離センサ７０をはじめ装置１の下部の物体に接触して損傷したりパーティクルが発生したりするのを防止できるとともに、ループ状曲げ部分９１が短くなり過ぎて、ギャップ２１に食い込んだりギャップ２１より上に抜けてしまったりするのを防止することができる。
左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒの回転速度がそれぞれ変動しても、中央のロール電極２０Ｃの回転速度は不変であるので、左側のループ状曲げ部分９１Ｌの長さ調節により右側のループ状曲げ部分９１Ｒの長さが影響を受けることはなく、右側のループ状曲げ部分９１Ｒの長さ調節により左側の垂下部分９１Ｌの長さが影響を受けることはない。
距離センサ７０は、非接触センサであり、ループ状曲げ部分９１に接触することなくその長さ（垂下量）を測定できるため、被処理物の損傷やパーティクルの発生を一層確実に防止することができる。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の実施形態と重複する構成については図面に同一符号を付して説明を省略する。
図８の変形例に示すように、ノズルヘッド３０のカーテンガスノズル３４に代えてカーテンガス噴出経路３４ａ，３４ｂを有しないサイドボディ３５を設け、ガスカーテン構造を省略してもよい。このサイドボディ３５の下側面についても、ロール電極２０Ｌ，２０Ｒの周面に沿うアーチ面３５ｅとするのが好ましい。
第１実施形態では、ノズルヘッド３０の左右両端部が左右のロール電極２０Ｌ，２０Ｒの上端部まで達していなかったが（図１）、図８に示すサイドボディ３５のように、ノズルヘッド３０の左右両端部がロール電極２０Ｌ，２０Ｒの上端部を越える位置まで延長されていてもよい。
【００４７】
図９に示す第２実施形態では、被処理基材９０のロール電極２０への巻き付け方が第１実施形態とは上下逆になっている。被処理基材９０は、その被処理面９０ａが表側になるようにして左側ロール電極２０Ｌの周面の下側部分（一側）に巻き付けられるとともに、ギャップ２１Ｌを通してギャップ２１Ｌより上方（前記巻き付け側とは反対側）においてループ状に曲げられて第１ループ状曲げ部分９１Ｌを形成し、再びギャップ２１Ｌを通して中央のロール電極２０Ｃの周面の下側部分（前記巻き付け側と同じ側）に巻き付けられている。さらに、被処理基材９０は、ギャップ２１Ｒを通してギャップ２１Ｒより上方においてループ状に曲げられて第２ループ状曲げ部分９１Ｒを形成し、再びギャップ２１Ｒを通して右側のロール電極２０Ｃの周面の下側部分（前記巻き付け側と同じ側）に巻き付けられている。
【００４８】
各ループ状曲げ部分９１は、２つのロール電極２０，２０の間より上側に膨らむループ状をなし、自身の腰の強さによってループ形状を維持するとともに、自重によって左右両側部分がそれぞれギャップ２１より上側の電極２０の周面に倣うように接している。このループ状曲げ部分９１のロール電極２０への接触部分は、ギャップ２１から電極２０の上端近くまで及んでいる。
ループ状曲げ部分９１は、このロール電極２０との接触を除き、他の如何なる物体とも接触しておらず、特に被処理面９０ａは全体が如何なる物体とも接触しておらず、フリー状態になっている。
【００４９】
各ギャップ２１上側に離れて処理ガスノズル３３（処理ガス噴出部）が配置されている。処理ガスノズル３３は、ループ状曲げ部分９１で囲まれ、ループ状曲げ部分９１の内部に位置されている。
【００５０】
処理ガスノズル３３から下方へ噴き出された処理ガスの一部は、ループ状曲げ部分９１の左右両側部に吹き付けられる。このガス圧によって、ループ状曲げ部分９１の左右両側部をロール電極２０に押し当て密着させることができ、更にはループ状曲げ部分９１のロール電極２０との接触面積を拡大させることができる。
【００５１】
３つのロール電極２０の下方には、上面開口の容器からなる排気室６１が設けられている。この排気室６１に吸引排気手段６が連なっている。
上記処理ガスノズル３３からの処理ガスは、ギャップ２１に導かれてプラズマ化され、被処理基材９０のプラズマ処理に供される。処理済みのガスは、ギャップ２１から排気室６１を経て吸引排気手段６にて吸引排気される。
図示は省略するが、各ループ状曲げ部分９１の上方には第１実施形態と同様のセンサ７０が設けられており、このセンサ７０の検出値に基づいてロール電極２０Ｌ，２０Ｒの回転速度が可変調節されるようになっている。
【００５２】
図１０に示す第３実施形態では、ロール電極２０，２０間のギャップ２１を挟んで、上側と下側にそれぞれ処理ガスノズル３３Ｘ，３３Ｙが設けられている。上側のノズル３３Ｘ（第１処理ガス噴出部）は、第１、第２実施形態のノズル３３と同様に、噴出口を下に向け、ギャップ２１より上側のロール電極２０，２０間に配置されている。下側のノズル３３Ｙ（第２処理ガス噴出部）は、噴出口を上に向け、被処理基材９０のループ状曲げ部分９１の内部に配置されている。下側ノズル３３Ｙは、ループ状曲げ部分９１に接触しない形状になっている。
【００５３】
上側のノズル３３Ｘは、処理ガスをギャップ２１の上方（ループ状曲げ部分９１とは反対側）からギャップ１２に向けて噴出す。下側のノズル３３Ｙは、処理ガスをギャップ２１の下方のループ状曲げ部分９１の内部からギャップ１２に向けて噴出す。これによって、ギャップ２１内に処理ガスを充分に供給できる。各ノズル３３Ｘ，３３Ｙからの噴出流量を大きくすることで、ギャップ２１内に処理ガスが溢れ、一部の処理ガスｇ１，ｇ２が上下に跳ね返る。上側に跳ね返った処理ガスｇ１は、上側ノズル３３Ｘと被処理基材９０のロール電極２０への巻き付け部分との間の隙間１２Ｘを通り、外部へ抜け出る。このガス流ｇ１によって、外部の空気等の雰囲気ガスが隙間１２Ｘからギャップ２１内に入り込むのを防止できる。したがって、上側ノズル３３Ｘの側部にガスカーテンノズル３４（図１参照）を設けなくても済む。
【００５４】
下側に跳ね返った処理ガスｇ２は、下側ノズル３３Ｙと被処理基材９０との間の隙間１２Ｙを通り、外部へ抜け出る。このガス流ｇ２によって、外部の空気等の雰囲気ガスが隙間１２Ｙからギャップ２１内に入り込むのを防止できる。したがって、下側ノズル３３Ｙの側部にガスカーテンノズルを設ける必要がない。
また、雰囲気ガスがギャップ２１に入る可能性は低いので、上側ノズル３３Ｘまたは下側ノズル３３Ｙの側部にガスカーテンノズルを設けるにしても簡易なもので済む。
【００５５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、上記実施形態では、ロール電極２０の数は、３つであったが、少なくとも２つあればよく、４つ以上であってもよい。これら複数のロール電極２０のうち隣り合う２つのロール電極２０が、特許請求の範囲の「一対のロール電極」を構成し、その各々が、「一方のロール電極」及び「他方のロール電極」を構成する。
被処理基材９０は、一方のロール電極の側から他方のロール電極の側へ搬送されるようになっていてもよく、他方のロール電極の側から一方のロール電極の側へ搬送されるようになっていてもよい。
隣り合うロール電極どうしの高さが互いに異なっていてもよく、大きさ（直径）が互いに異なっていてもよい。
ロール電極の軸線が、水平に対し若干傾いていてもよく、ほぼ鉛直に向いていてもよい。
【００５６】
第１実施形態（図１）において、処理ガスノズル３３がギャップ２１より下側においてループ状曲げ部分９１に囲まれるように配置され、処理ガスを上方に向けて噴き出すようになっていてもよい。
第２実施形態（図９）において、処理ガスノズル３３がギャップ２１より下側に配置され、処理ガスを上方に向けて噴き出すようになっていてもよい。
各実施形態を組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態（図１０）の被処理基材９０の巻き付け態様は、第１実施形態（図１）と同じになっていたが、第２実施形態（図９）と同様の巻き付け態様にしてもよく、第２実施形態の巻き付け態様においてもギャップ２１を挟んで上下両側にノズル３３Ｘ，３３Ｙを設けてもよい。
【００５７】
ループ状曲げ部分９１は、該ループ状曲げ部分９１における少なくとも被処理面９０ａの全体が折り返しローラ等の物体と接触しておらずフリーになっていればよく、ループ状曲げ部分９１の裏面９０ｂが、例えばループ状曲げ部分９１の形を整えるためのローラ等の部材と接触するようになっていてもよい。
ループ状曲げ部分９１は、ギャップ２１すなわち放電空間より外側（巻き付け側とは反対側）で折り返していればよく、その先端部は、ロール電極２０，２０どうし間より外側
（図１において下、図９において上）に位置するのに限られず、ギャップ２１とロール電極２０の下端部（図１）又は上端部（図９）との間の高さに位置していてもよい。
ループ状曲げ部分９１の外側を内側より低圧にし、ループ形状を維持するようにしてもよい。
【００５８】
ループ状曲げ部分９１の長さを検出する検出手段として、実施形態では超音波式の距離センサ７０を用いていたが、これに代えて赤外線式の距離センサを用いてもよく、その他の種類のセンサを用いてもよい。ループ状曲げ部分９１の先端部までの距離を測定する方式に限られず、ループ状曲げ部分９１の横幅を測定する方式やループ形状を直接的に測定する方式のセンサを用いてもよい。
隣り合うロール電極２０の両方の回転速度を、一方は増速方向に、他方は減速方向にそれぞれ変速することにより、ループ状曲げ部分９１の長さを制御することにしてもよい。
本発明は、エッチング、アッシング、成膜、洗浄、表面改質等の種々のプラズマ表面処理に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、例えば液晶ディスプレイの偏光板の保護膜として用いられるＴＡＣフィルム（トリアセテートセルロースフィルム）に対する鹸化処理に代わる表面処理として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置を、一部断面で示す正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う、上記大気圧プラズマ処理装置の側面図である。
【図３】上記大気圧プラズマ処理装置のギャップ部分及びループ状曲げ部分を拡大して示す正面図である。
【図４】上記大気圧プラズマ処理装置の処理ガス噴出ノズルを示し、（ａ）は、その側面断面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図５】上記処理ガス噴出ノズルの正面断面図である。
【図６】上記大気圧プラズマ処理装置のカーテンガス噴出ノズルの側面図である。
【図７】上記カーテンガス噴出ノズルの正面図である。
【図８】第１実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の変形例を示す正面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す正面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の要部を示す正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 大気圧プラズマ処理装置
２ 電源
３ 処理ガス源
６ 吸引排気手段
２０（２０Ｌ，２０Ｃ，２０Ｒ） ロール電極
２０Ｃ 中央ロール電極
２０Ｌ 第１側部ロール電極
２０Ｒ 第２側部ロール電極
２０（２１Ｌ，２１Ｒ） ギャップ
２１Ｌ 第１ギャップ
２１Ｒ 第２ギャップ
３０ ノズルヘッド
３２ｅ センターボディのアーチ面
３３ 処理ガスノズル（処理ガス噴出部）
３３Ｘ 上側ノズル（第１処理ガス噴出部）
３３Ｙ 下側ノズル（第２処理ガス噴出部）
３３ｅ 処理ガスノズルのアーチ面
３４ カーテンガスノズル
３４ｅ カーテンガスノズルのアーチ面
５０（５０Ｌ，５０Ｃ，５０Ｒ） モータ
７０（７０Ｌ，７０Ｒ） 距離センサ（検出手段）
７０Ｌ 第１距離センサ（第１検出手段）
７０Ｌ 第２距離センサ（第２検出手段）
８０ 回転制御手段
９０ 被処理基材
９０ａ 被処理面
９１（９１Ｌ，９１Ｒ） ループ状曲げ部分
９１Ｌ 第１ループ状曲げ部分
９１Ｒ 第２ループ状曲げ部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する方法であって、
互いの間に前記放電空間となるギャップを形成する一対のロール電極を用意し、
前記基材を、その被処理面が表側になるようにして一方のロール電極の周面の一側に巻き付けるとともに、前記ギャップに通してギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げ、再び前記ギャップに通して他方のロール電極の周面の前記一方の電極と同じ側に巻き付けた状態で、前記ロール電極どうしを互いに同方向に回転させ、しかも、前記ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体をフリー状態としたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記一方のロール電極の回転速度を、他方のロール電極の回転速度に対して可変調節することにより、前記基材の前記ループ状曲げ部分の長さを調節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】
連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する装置であって、
互いの間に前記放電空間となるギャップを形成する一対のロール電極と、
これらロール電極の回転制御手段と、を備え、
前記基材が、その被処理面が表側になるようにして一方のロール電極の周面の一側に巻き付けられるとともに、前記ギャップを通してギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられ、再び前記ギャップを通して他方のロール電極の周面の前記一方の電極と同じ側に巻き付けられ、しかも、前記ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体がフリー状態となるようにして、前記回転制御手段にて各ロール電極を回転制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記基材の前記ループ状曲げ部分の長さを検出する検出手段を、更に備え、
前記回転制御手段が、前記検出手段の検出値に応じて、前記一方のロール電極の回転速度を、他方のロール電極の回転速度に対して可変調節することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記検出手段が、非接触センサであることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
各ロール電極の軸線がほぼ水平に向けられ、前記基材が、各ロール電極の上側部に巻き付けられ、前記ループ状曲げ部分が、前記ギャップからフリー状態で垂下されていることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
処理ガスを前記ギャップより前記ループ状曲げ部分とは反対側からギャップに向けて噴出す処理ガス噴出部を含むノズルヘッドを、更に備えたことを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記ノズルヘッドが、前記ロール電極の周面に沿うアーチ面を含むことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記ループ状曲げ部分の内部に、処理ガスをギャップに向けて噴出す処理ガス噴出部を設けたことを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
処理ガスを前記ギャップより前記ループ状曲げ部分とは反対側からギャップに向けて噴出す第１処理ガス噴出部と、処理ガスを前記ループ状曲げ部分の内部からギャップに向けて噴出す第２処理ガス噴出部と、を備えたことを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する装置であって、
中央のロール電極と、この中央ロール電極を挟むようにしてその両側にそれぞれ配置された第１、第２の側部ロール電極と、
これら３つのロール電極の回転制御手段と、を備え、
前記中央ロール電極と前記第１側部ロール電極との間に前記放電空間となる第１ギャップが形成され、
前記中央ロール電極と前記第２側部ロール電極との間に他の放電空間となる第２ギャップが形成され、
前記基材が、その被処理面が表側になるようにして前記第１側部ロール電極の周面の一側に巻き付けられるとともに、前記第１ギャップを通して第１ギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられて第１ループ状曲げ部分を形成し、再び前記第１ギャップを通して中央ロール電極の周面の前記第１側部電極と同じ側に巻き付けられ、さらに、前記第２ギャップを通して第２ギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられて第２ループ状曲げ部分を形成し、再び前記第２ギャップを通して前記第２側部ロール電極の周面の前記第１側部ロール電極及び中央ロール電極と同じ側に巻き付けられ、しかも、前記第１ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面全体と第２ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面全体とがフリー状態となるようにして、前記回転制御手段にて各ロール電極を回転制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１ループ状曲げ部分の長さを検出する第１検出手段と、前記第２ループ状曲げ部分の長さを検出する第２検出手段とを、更に備え、
前記回転制御手段が、前記中央ロール電極を等速回転させるとともに、前記第１検出手段の検出値に応じて前記第１側部ロール電極の回転速度を可変調節し、前記第２検出手段の検出値に応じて前記第２側部ロール電極の回転速度を可変調節することを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する方法であって、
互いの間に前記放電空間となるギャップを形成する一対のロール電極を用意し、
前記基材を、その被処理面が表側になるようにして一方のロール電極の周面の一側に巻き付けるとともに、前記ギャップに通してギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げ、再び前記ギャップに通して他方のロール電極の周面の前記一方の電極と同じ側に巻き付けた状態で、前記ロール電極どうしを互いに同方向に回転させ、しかも、前記ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体をフリー状態としたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記一方のロール電極の回転速度を、他方のロール電極の回転速度に対して可変調節することにより、前記基材の前記ループ状曲げ部分の長さを調節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】
連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する装置であって、
互いの間に前記放電空間となるギャップを形成する一対のロール電極と、
これらロール電極の回転制御手段と、を備え、
前記基材が、その被処理面が表側になるようにして一方のロール電極の周面の一側に巻き付けられるとともに、前記ギャップを通してギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられ、再び前記ギャップを通して他方のロール電極の周面の前記一方の電極と同じ側に巻き付けられ、しかも、前記ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面の全体がフリー状態となるようにして、前記回転制御手段にて各ロール電極を回転制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記基材の前記ループ状曲げ部分の長さを検出する検出手段を、更に備え、
前記回転制御手段が、前記検出手段の検出値に応じて、前記一方のロール電極の回転速度を、他方のロール電極の回転速度に対して可変調節することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記検出手段が、非接触センサであることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
各ロール電極の軸線がほぼ水平に向けられ、前記基材が、各ロール電極の上側部に巻き付けられ、前記ループ状曲げ部分が、前記ギャップからフリー状態で垂下されていることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
処理ガスを前記ギャップより前記ループ状曲げ部分とは反対側からギャップに向けて噴出す処理ガス噴出部を含むノズルヘッドを、更に備えたことを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記ノズルヘッドが、前記ロール電極の周面に沿うアーチ面を含むことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記ループ状曲げ部分の内部に、処理ガスをギャップに向けて噴出す処理ガス噴出部を設けたことを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
処理ガスを前記ギャップより前記ループ状曲げ部分とは反対側からギャップに向けて噴出す第１処理ガス噴出部と、処理ガスを前記ループ状曲げ部分の内部からギャップに向けて噴出す第２処理ガス噴出部と、を備えたことを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
連続するフィルム状又はシート状の基材を放電空間でプラズマ処理する装置であって、
中央のロール電極と、この中央ロール電極を挟むようにしてその両側にそれぞれ配置された第１、第２の側部ロール電極と、
これら３つのロール電極の回転制御手段と、を備え、
前記中央ロール電極と前記第１側部ロール電極との間に前記放電空間となる第１ギャップが形成され、
前記中央ロール電極と前記第２側部ロール電極との間に他の放電空間となる第２ギャップが形成され、
前記基材が、その被処理面が表側になるようにして前記第１側部ロール電極の周面の一側に巻き付けられるとともに、前記第１ギャップを通して第１ギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられて第１ループ状曲げ部分を形成し、再び前記第１ギャップを通して中央ロール電極の周面の前記第１側部電極と同じ側に巻き付けられ、さらに、前記第２ギャップを通して第２ギャップより前記巻き付け側とは反対側においてループ状に曲げられて第２ループ状曲げ部分を形成し、再び前記第２ギャップを通して前記第２側部ロール電極の周面の前記第１側部ロール電極及び中央ロール電極と同じ側に巻き付けられ、しかも、前記第１ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面全体と第２ループ状曲げ部分の少なくとも被処理面全体とがフリー状態となるようにして、前記回転制御手段にて各ロール電極を回転制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１ループ状曲げ部分の長さを検出する第１検出手段と、前記第２ループ状曲げ部分の長さを検出する第２検出手段とを、更に備え、
前記回転制御手段が、前記中央ロール電極を等速回転させるとともに、前記第１検出手段の検出値に応じて前記第１側部ロール電極の回転速度を可変調節し、前記第２検出手段の検出値に応じて前記第２側部ロール電極の回転速度を可変調節することを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−３５７２４（Ｐ２００９−３５７２４Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５９６００（Ｐ２００８−１５９６００）
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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