WO1999062990A1

WO1999062990A1 - Procede et appareil pour la production d'une feuille traitee au plasma

Info

Publication number: WO1999062990A1
Application number: PCT/JP1999/002772
Authority: WO
Inventors: Yoshihisa Higashida; Nobuyuki Kuroki; Kazuhiro Fukushima
Original assignee: Toray Industries, Inc.
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 1999-12-09

Description

明細書プラズマ処理シートの製造装置および製造方法技術分野

本発明は、プラズマ処理シ一トの製造装置およびこの装置が用いられて製造されるプラズマ処理されたシ一卜の製造方法に関する。背景技術

従来から、樹脂シートの表面を改質するために、例えば、当該シートの表面の接着性、親水性、あるいは、印刷性を改良するために、当該シートをプラズマ雰囲気中で処理することが行われている。

この処理方法および処理装置は、特開平 1一 1 3 8 2 4 2号公報、特開平 4— 7 4 5 2 5号公報、特開平 5— 1 1 6 0号公報に開示されている。これらの文献には、次のプラズマ処理シ一卜の製造装置が開示されている。対向する放電電極と対極電極を有し、該放電電極と対極電極の間の放電により形成されるプラズマ処理域を連続して走行するシートが通過するシ —ト走行路を有し、前記放電電極または対極電極の少なくとも一方の電極の表面が誘電体により被覆されているプラズマ処理シ一トの製造装置。

これら従来のプラズマ処理シートの製造装置は、走行する樹脂シートを連続処理するものであるが、特開平 4一 7 4 5 2 5号公報は、その第 2図に連続処理装置を単に示しているのみで、具体的な連続処理条件は、開示していない。特開平 1— 1 3 8 2 4 2号公報および特開平 5— 1 1 6 0号公報は、連続処理条件を開示するが、樹脂シートの走行速度として、 1 5 m/m i nを教えるに過ぎない。

これら従来のプラズマ処理シートの製造装置において、プラズマ処理による表面の改質効果の向上、および、プラズマ処理中のシートの走行速度の向上による生産コストの低減が要望されている。

改質効果を向上するには、プラズマを発生させるために使用される放電電極と対極電極間に作用する電力（投入電力）の増大が望まれる。特定のガス雰囲気下、例えば、不活性ガス雰囲気下、でプラズマ処理が行われる場合には、そのガス雰囲気が安定して維持されることも望まれる。

シートの走行速度を高めるには、投入電力の増大、および、ガス雰囲気の安定した維持が望まれる。

ところが、投入電力の増大は、放電の広がりをもたらし、その結果、放電電極の近傍にある金属部材への短絡が生じ易くなると云う問題をもたらす。条件によっては、投入電力の増大は、必要とするグロ一放電状態をァ —ク放電状態に移行させてしまうことがあると云う問題を有する。

このような短絡やアーク放電が発生すると、所望のプラズマ状態でのシ一卜の処理が出来なくなり、あるいは、放電電極に供給される放電電流を調製するために設けられた放電電流発生用電源に障害が発生し、プラズマ処理シートの生産の継続が不可能になる。

放電電流発生用電源として共振型電源が用いられることがあるが、その場合には、放電状態によつて放電部と電源とのマツチングが変化することがあり、放電部と電源との最適なマッチングの維持が困難になる。従来の装置は、この問題を有する。

特定のガス雰囲気下でプラズマ処理が行われる場合には、目的とするシート表面改質効果を得るために、また、コスト面から、使用されるガスは自づと限定される。所望のガス雰囲気（濃度）の維持は、ガスの供給量を増大させることにより行われるが、コストダウンをもたらすガス使用量の削減には、限界がある。

シートが走行せしめられ連続して処理される場合には、プラズマ処理がなされる処理室の入口部および出口部に、処理室内の雰囲気を安定に保つために、処理室内外の間の気体の流動を極力少なくするためのシール装置が設けられる。

しかし、従来用いられているシール装置では、走行速度が従来よりも髙められた高速のシートが処理室内に持ち込む空気（随伴空気）を僅少に抑えることは難しく、処理室内を所定濃度のガス雰囲気に保つのが困難となる。従来の装置は、この問題を有する。発明の開示

本発明の課題は、従来の装置が有する問題を解決することにある。

本発明は、投入電力を増大させても、放電の広がり、短絡、アーク放電、ガス雰囲気の性能低下現象が生じ難いプラズマ処理シートの製造装置を提供する。

本発明に係る装置により、シートの表面改質の処理強度の増大や表面改質されたシ一トの生産速度の向上が図られる。

上記課題を解決するための本発明に係るプラズマ処理シ一トの製造装置の第 1の態様は、次の通り。

対向する放電電極と対極電極を有し、該放電電極と対極電極の間の放電により形成されるプラズマ処理域を連続して走行するシートが通過するシート走行路を有し、前記放電電極または対極電極の少なくとも一方の電極の表面が誘電体により被覆されているプラズマ処理シ一トの製造装置において、該誘電体の単位面積当たりの静電容量が、 0. 13^FZm²から 2 0 u FZm²の範囲であるプラズマ処理シ一卜の製造装置。

単位面積当たりの静電容量 C s (F/m²) の定義および測定方法は、次の通り。

定義： C s=C/S (I)

ここで、 Cは、誘電体層の両面に導電板が貼り付けられた時の静電容量 (F) 、 Sは、該導電板の面積（m²) である。

測定方法：誘電体層の両面に導電板が貼り付けられた状態での静電容量 Cが、 LCRメ一夕（ヒューレットパッカード社製 4284A、測定周波数 100 kHz近傍）で測定される。測定された静電容量 Cと使用された導電板の面積 Sが用いられ、式 Iにより、単位面積当たりの静電容量 C sが、求められる。

単位面積当たりの静電容量が 0. 13 ^FZm²から 20 zF/m²の範囲の誘電体が被覆された電極は、上記定義、測定方法に従って選定される。単位面積当たりの静電容量 C sは、好ましくは、 0. 16 zFZm²から 4 [I FZm²の範囲である。

静電容量 C sが、 20 FZm²を越える場合は、集中放電が発生し易くなり、放電が不均一になる。静電容量 C sが、 0. 13 zFZm²を下回る場合は、放電の広がりが大きくなり、その結果、放電電極の近傍にある金属部材への短絡が生じ易くなる。

電極を被覆する前記誘電体の比誘電率 ε sは、 10以上であることが好ましい。

誘電体の比誘電率 ε sの定義および測定方法は、次の通り。

定義： ε s =D/ (ε · Ε) (Π)

ここで、 Dは、電束密度（CZm²) 、 εは、真空中の誘電率（8. 85 4X 10— ¹²FZm) 、 Eは、電界（VZm) である。

比誘電率 ε sと静電容量 Cとの関係は、次の通りである。

ε s =C · d/ ( ε · S) (Π)

ここで、 dは、導電板間隔（m) である。

測定方法： LCRメ一夕（ヒューレットパッカード社製 4284 A) により、誘電体の静電容量 Cが測定される。測定された静電容量 C、導電板間隔（誘電体厚み） d、真空中の誘電率（8. 854 X 10 ¹²FZm) 、導電板面積 Sが用いられ、式 mにより、比誘電率 ε sが、求められる。比誘電率が 10以上の誘電体は、上記定義、測定方法に従って選定される。

誘電体の比誘電率 ε sは、約 15から約 200までの範囲であることが好ましい。誘電体の厚み dは、 0. 5 mm以上 5 mm以下の範囲にあることが好ましい。

誘電体は、チタン酸バリウム、チタニア、ジルコニァ、マグネシア、ィットリアであることが好ましい。

誘電体は、チタン酸バリウムだけの 1層構造であっても良いが、比誘電率が約 7のアルミナの層と比誘電率が約 200のチタン酸バリウムの層とからなる 2層構造の複合誘電体が好ましく、この複合誘電体の比誘電率が約 2 0乃至約 2 5となるように、これらの誘電体を配合するのが更に好ましい。

対極電極は、固定された回転軸に支持され走行路におけるシ一ト走行方向に回転する 1個の回転ロール電極からなるものが、走行する樹脂シートを支持し送給するのに好ましい。この場合、回転ロール電極周面を被覆している誘電体の表面により、走行する樹脂シ一卜が支持される。

この場合、放電電極は、複数列とされ、回転ロール電極の周面の湾曲方向に、間隔をおいて配列されるのが好ましい。これらの放電電極は、前記誘電体による被覆は有さないのが好ましい。

対極電極は、接地された非共振電源に接続されるのが、プラズマ処理時の負荷に依存することなく、放電電流の波形が安定するので、好ましい。非共振電源とは、電源の発振回路に、負荷（放電部分）回路が含まれない電源、すなわち、負荷回路の共振周波数に影響されにくい電源を云う。この非共振電源として、例えば、 R Fパワープロダクツ社製 L F— 3 0がある。

放電電極は、任意に周波数を選定できる周波数可変電源に接続されても良い。使用される周波数は、約 5 k H zから約 1 0 O MH zの範囲であることが好ましい。

複数列設けられた放電電極において、各列独立して、それぞれの放電電力が制御可能であることが好ましい。

この第 1の態様によれば、放電電極あるいは対極電極を被覆する誘電体として、単位面積当たりの静電容量が、 0 . 1 3 i F Zm²から 2 m²の範囲ある誘電体が用いられているため、更には、比誘電率が 1 0以上の誘電体が用いられているため、放電電極への投入電力が増大しても、放電の広がりが抑制され、電極近傍の金属部材への短絡が防止される。その結果、従来の装置における場合より、大量の電力を放電電極に供給することが可能になる。

また、電圧値と電流値の積で表される投入電力の増大に当たり、電圧値を抑えて、電流値の増大を図るのが良い。その結果、プラズマ処理に作用する電流密度の増加が可能となる。この電流密度の増加は、電子の数量の増加をもたらす。これは、シートに作用する活性粒子数が増加することを意味する。この活性粒子の増加は、シートの表面改質の効率を高め、シー卜の走行速度、すなわち、プラズマ処理シートの生産効率を高めることを可能とする。

更に、この場合、電流が流れ易くなるため、投入電力が大きくてもァーク放電が生じ難くなり、良好なグ口一放電プラズマによる処理が可能になる。

上記課題を解決するための本発明に係るプラズマ処理シートの製造装置の第 2の態様は、次の通り。

対向する放電電極と対極電極を有し、該放電電極と対極電極の間の放電により形成されるプラズマ処理域を連続して走行するシートが通過するシ —ト走行路を有し、前記放電電極または対極電極の少なくとも一方の電極の表面が誘電体により被覆されているプラズマ処理シートの製造装置において、該プラズマ処理域を外界から実質的に遮蔽するプラズマチャンバが設けられ、該プラズマチャンバに、該チャンバ内に希ガス類元素を含有する気体を送給するための気体送給口、ならびに、前記シート走行路の入口および出口が設けられ、該シート走行路の入口の外側に、該走行路の入口の近傍において前記シート走行路に向かい加圧気体を送給する加圧気体送給口を有する気体チャンバが設けられたプラズマ処理シートの製造装置。プラズマチャンバ内に供給される希ガス類元素およびそれを含有する気体は、前記特開平 1一 1 3 8 2 4 2号公報あるいは特開平 5— 1 1 6 0号公報に開示されている。希ガス類元素の濃度は、少なくとも 2 0モル％であることが好ましい。アルゴンガスが用いられ、酸素濃度が 2 0 0 p p m から 2 0 0 0 p p mの範囲に保たれていることが好ましい。

気体送給口から送給される気体は、空気で良い。その流速は、約 2 m// s e cから 2 0 m/ s e cの範囲が好ましい。

気体送給口から樹脂シート表面に噴射される加圧気体の流れにより、走行速度の早い樹脂シートに随伴してプラズマチャンバへと向かう空気の流れが実質的に遮断される。

気体送給口を有する気体チャンバは、プラズマチャンバの走行路の入口に対し、気体送給口より手前側、すなわち、プラズマチャンバに向かうシ —卜の走行方向の上流側に、気体吸引口が設けられ、この気体吸引口と気体送給口とは、気体循環手段、例えば、気体ブロア、を介して結合されるのが好ましい。これにより、走行速度の早い樹脂シートに随伴してプラズマチャンバへと向かう空気の流れが、更に良く遮断され、かつ、気体送給口から噴出した気体の再使用がなされる。

この第 2の態様によれば、走行路の入口に隣接して走行シートに対し加圧気体を送給する加圧気体送給口が設けられているため、シートの走行速度が早いために生じるシ一トが随伴する空気のプラズマチャンバ内への搬入が、実質的に阻止される。その結果、シートが高速で移動していても、プラズマチャンバ内は、所望のガス雰囲気に維持され、安定した放電状態が維持される。これは、高速で走行するシートのプラズマ処理が可能であること、すなわち、プラズマ処理シートの生産性の向上が可能であることを意味する。

この第 2の態様と前記第 1の態様との組合せにより、本発明の課題がよりょく達成される。これにより、樹脂シートの走行速度を従来の 2倍あるいはそれ以上にすることが可能となる。例えば、約 6 0 mZm i nの樹脂シートの走行速度が維持された状態で、良好なプラズマ処理が安定してなされる。

上記課題を解決するための本発明に係るプラズマ処理シートの製造装置の第 3の態様は、次の通り。

上記第 1の態様あるいは上記第 2の態様の内の回転ロール電極が設けられた態様において、前記走行するシートの走行方向において、前記複数列の放電電極の最も上流側に位置する放電電極の上流側、および、最も下流側に位置する放電電極の下流側において、当該放電電極に隣接して、放電電力が当該放電電極のそれよりも小さいプラズマ閉じ込め電極が、前記回転ロール電極のロールの表面に対向して、それぞれ設けられたプラズマ処理シートの製造装置。

プラズマ閉じ込め電極の放電電力は、放電電極の放電電力の約 1Z2から約 1 10の範囲であることが好ましい。

プラズマ閉じ込め電極は、前記上流側および下流側に設けられた上で更に、複数列の放電電極の前記走行路の幅方向の両端側に沿って前記走行するシ一トの走行方向に沿って設けられていても良い。

この第 3の態様によれば、プラズマ閉じ込め電極が設けられているため、放電電極への投入電力が増大しても、放電の広がりが抑制され、電極近傍の金属部材への短絡が防止される。その結果、従来の装置における場合より、大量の電力を放電電極に供給することが可能になる。，

上記課題を解決するための本発明に係るプラズマ処理シートの製造方法は、次の通り。

上記本発明に係るプラズマ処理シートの製造装置の走行路に、シー卜が走行せしめられ、プラズマ処理域において、このシートがプラズマ処理されてなるプラズマ処理シー卜の製造方法。

この製造方法において、プラズマ処理域の雰囲気の圧力は、実質的に大気圧で良い。

この製造方法は、プラズマ処理された樹脂シ一トの製造に好ましく用いられる。プラズマ処理を受ける樹脂シートの具体例は、前記特開平 1—1 38242号公報に開示されている。この製造方法は、特に、上記特開平 5- 1 160号公報に開示されるポリイミド樹脂シートに好ましく適用される。

この製造方法において、プラズマ処理域の電流密度 Cdが、 0. 1Α · 分 η²以上であることが好ましい。この電流密度 Cdの定義および測定方法は、次の通り。

定義： Cd= I （wXv) (IV)

ここで、 Iは、放電部に流れる電流（A) 、 wは、シート幅（m) 、 V は、シートの走行速度（mZ分）である。

測定方法：電流検出プロ一ブ（TDK社製 CMS 25 A) により放電部の電流が検出され、高速オシロスコープ（ヒューレットパッカード社製

5 4 5 4 0 C ) で電流値 Iが測定される。測定された電流値 I、シ一ト幅 w、シートの走行速度 Vが用いられ、式 IVにより、電流密度 C dが、求められる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に係るプラズマ処理シートの製造装置の一実施態様の縦断面図である。

第 2図は、第 1図に示した装置における放電電極の一形態の部分斜視図である。

第 3図は、第 1図に示した装置における放電電極の他の形態の部分斜視図である。

第 4図は、第 1図に示した装置における放電電極の更に他の形態の部分斜視図である。

第 5図は、第 1図に示した装置における回転ロール電極の部分断面図である。

第 6図は、第 1図に示した装置における気体チヤンバの一形態の縦断面図である。

第 7図は、第 1図に示した装置における気体チヤンバの他の形態の縦断面図である。

第 8図は、第 1図に示した装置における回転ロール電極の側面とプラズマチャンバとの間のシール手段の一形態の横断面図である。

第 9図は、本発明に係るプラズマ処理シートの製造装置の他の実施態様の縦断面図である。

第 1 0図は、第 9図に示した装置におけるプラズマ閉じ込め電極の一形態の平面図である。

第 1 1図は、第 9図に示した装置におけるプラズマ閉じ込め電極の他の形態の平面図である。発明を実施するための最良の形熊

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

第 1図において、この装置は、機台（図示せず）に取り付けられたドラム回転支持軸（図示せず）に回転自在に支持された金属製の回転ドラム 1 を有する。回転ドラム 1は、所定の幅を有し、その周面に、単位面積当たりの静電容量が、 0 . 1 3 F Zm²から 2 0 F Zm²の範囲にあり、比誘電率が 1 0以上の誘電体 2が貼着されている。誘電体 2が貼着された回転ドラム 1は、対極電極（回転ロール電極） 3を形成する。回転ロール電極 3は、回転駆動源（図示せず）により、矢印 4が示す方向に回転される。

回転ロール電極 3の上方に、回転ロール電極 3の表面から一定の間隔をおいて、放電電極 5が、回転ロール電極 3の幅方向を向いて、機台に固定されて設けられている。放電電極 5は、 1本の場合もあるが、間隔をおいて、回転ロール電極 3の回転方向に、複数本（図では、 6本）設けられるのが好ましい。この装置における放電電極 5は、誘電体の被覆を有さない金属電極である。

回転ロール電極 3と放電電極 5との間には、回転ロール電極 3の周面の一部区間に沿って、連続して走行するシート 6が通過する走行路 7が存在する。この装置においては、シート 6は、回転ロール電極 3の周面に被覆された誘電体 2に接触して、実質的に回転ロール電極 3の周面速度と同じ速度で、矢印 8が示す方向に走行する。

シート 6は、所定の幅、例えば、 6 0 0 mm、を有する。回転ロール電極 3の幅、および、放電電極 5の長さは、このシート 6の幅に対応するように設定されている。

放電電極 5と回転ロール電極 3との間に、プラズマ処理域 9が存在する回転ロール電極 3の周面の一部区間と放電電極 5とを内包して、機台に固定されたプラズマチャンバ 1 0が設けられている。プラズマチャンバ 1 0 は、シ一ト 6の走行方向の上流側に走行路の入口 1 1を有し、シート 6の走行方向の下流側に走行路の出口 1 2を有する。プラズマチャンバ 1 0の内の雰囲気は、これら走行路の入口 1 1と出口 1 2の部分を除いて、外界雰囲気に対して、実質的に閉じられている。

プラズマチャンバ 1 0には、希ガス元素類を含有する気体（プラズマ処理気体）をプラズマチャンバ 1 0内に送給するための気体送給口 1 3が開口している。気体送給口 1 3は、プラズマ処理気体の供給源（ボンべ） 1 4に、送給管 1 5を介して接続されている。

放電電極 5と対極電極である回転ロール電極 3との間に所定の電圧をかけ、所定の電流を流すためのプラズマ処理電源 1 6が用意されている。各列の放電電極 5とプラズマ処理電源 1 6とは、第 1の電力線 1 7により結合され、回転ロール電極 3とプラズマ処理電源 1 6とは、第 2の電力線 1 8により結合されている。

第 2の電力線 1 8は、接地部 1 9にて接地され、プラズマ処理電源 1 6 は、接地された低インピーダンスの非共振型電源を形成している。

放電電極 5が複数本ある場合は、. プラズマ処理電源 1 6も複数個とし、 1本の放電電極 5が 1個のプラズマ処理電源 1 6に接続されるようにし、各放電電極 5が、対応するプラズマ処理電源 1 6により、互いに独立して制御される形式が採用されても良い。

非共振型電源の形式が用いられる場合、プラズマ処理電源 1 6と放電電極 5との間に、マッチング回路が介在していることが好ましい。

第 2、 3、および、 4図に、放電電極 5の例が示される。第 2図に示された放電電極 5 aは、その先端部（図では、下端部）がナイフエッジ形状からなる。第 3図に示された放電電極 5 bは、その先端部（図では、下端部）が多数個の四角錐が千鳥状に配列された形状からなる。第 4図に示された放電電極 5 cは、その先端部（図では、下端部）がドーム形状からなる。放電電極 5の先端部の突起の形状については、上記特開平 5— 1 1 6 0号公報に説明がある。この装置では、第 3図に示された多数の四角錐を有する形態の放電電極 5 bが、好ましく使用される。

第 5図に、回転ロール電極 3の一部の断面図が示される。回転ロール電極 3は、その周面上に形成されたアルミナからなる第 1の誘電体の層 2 1 とその上に形成されたチタン酸バリウムからなる第 2の誘電体の層 2 2を有する。この 2層から複合誘電体が形成される。この複合誘電体の各層の厚みが調整されることにより、回転ロール電極 3を被覆する誘電体の比誘電率が 1 0以上に設定される。

回転ロール 1自体は、この業界で良く知られているものである。第 1図に図示はされていないが、プラズマ処理中に回転ロール 1に発生する熱を除去するためのラジェ一夕一が、回転ロール 1の内部に設けられている。このラジェ一夕一には、外部から冷却水が供給される。

以上に説明された構成からなるプラズマ処理シートの製造装置により、シー卜 6のプラズマ処理が行われる。

シート 6の先端は、矢印 8が示す方向にて、走行路の入口 1 1からブラズマチャンバ 1 0内に入れられ、走行路の出口 1 2から導出される。シ一ト 6は、少なくとも走行路の入口 1 1と出口 1 2との間において、回転口ール電極 3の周面に巻きかけられる。

この状態において、プラズマチャンバ 1 0内に、プラズマ処理気体の供給源（ボンべ） 1 4から、送給管 1 5および気体送給口 1 3を経て、ブラズマ処理気体が供給される。一方、プラズマ処理電源 1 6が作動せしめられ、放電電極 5と回転ロール電極 3との電気的作用により、プラズマ処理域 9に、グロ一放電現象に基づくブラズマが形成される。

この状態において、シート 6の走行が開始され、走行されてプラズマチヤンバ 1 0内に搬入されるシート 6の表面はプラズマ処理を受け、プラズマ処理シートの連続生産が開始される。

この装置においては、シート 6の走行速度が、従来の装置における処理可能な速度を越えても、プラズマ処理は、高速下で、安定して遂行される。この高速下でのプラズマ処理が可能になった理由は、この装置における対極電極である回転ロール電極 3の表面が、単位面積当たりの静電容量が 0 . 1 3 F Zm²から 2 0 F Zm²の範囲の誘電体で被覆されているからである。

一方、シート 6の走行速度が増すにつれて、シート 6に随伴してプラズマチャンバ 1 0内に進入する外界の空気の量が多くなる。その結果、ブラズマ処理域 9のグロ一放電状態が不安定になる現象が現れる。この現象を防ぐため、この装置には、更に、次の手段が装備されている。

第 1図および第 6図において、プラズマチヤンバ 1 0の外側において、走行路の入口 1 1に隣接して、走行するシート 6の表面に向かい加圧気体を送給する加圧気体送給口 3 1を有する気体チャンバ 3 2が、設けられている。気体チャンバ 3 2は、機台に固定されている。

加圧気体送給口 3 1は、シ一ト 6の走行路 7の幅方向に、スリット状に開口している。加圧気体送給口 3 1には、送給される加圧気体を幅方向にわたり均一に噴射するための整流手段、例えば、多孔板からなる整流板が設けられていることが好ましい。

加圧気体送給口 3 1から噴出される気体（空気）は、シート 6の走行方向（矢印 8 ) とは反対方向に斜めに、シート 6の表面に向かい噴出されるようにされているのが良い。

この手段が装備されることにより、シート 6がプラズマチャンバ 1 0内に持ち込む外界の空気の量は、激減し、シート 6の走行速度が高められても、プラズマ処理域 9におけるプラズマ処理は、安定して継続される。加圧気体送給口 3 1から噴射された気体（空気）が回収され、再使用されるように、気体チャンバ 3 2には、更に、気体吸引口 3 3および気体循環手段（ブロア） 3 4、ならびに、気体吸引口 3 3と気体循環手段 3 4とを結合する第 1の気体流通路 3 5および気体循環手段 3 4と加圧気体送給口 3 1とを結合する第 2の気体流通路 3 6が、装備されるのが好ましい。第 7図は、第 6図に示された気体チャンバ 3 2の変形態様の縦断面図である。第 7図に示される気体チャンバ 3 2は、シート 6の走行方向の上流側において、シ一ト 6を回転ロール電極 3の表面に対しニップするニップ手段 4 1を更に有する。ニップ手段 4 1は、シート 6を回転ロール電極 3 の表面に対しニップするニップロール 4 2とこれを内包するニップチヤンバ 4 3からなる。

ニップロ一ル 4 2は、ニップチャンバ 4 3に回転自在に支持されている _c ニップロ一ル 4 2は、シート 6の走行により回転する従動形式のものでも，あるいは、外部に用意される回転駆動手段に結合された積極駆動形式のものでも良い。 '

このニップ手段 4 1が装備されることにより、走行するシート 6が随伴する空気の量が更に減少する。

このニップ手段 4 1の変形態様が、第 1図に示される。この変形態様は、変形ニップ手段 4 1 aで示される。変形ニップ手段 4 1 aは、変形ニップロール 4 2 a、この変形ニップロール 4 2 aを内包する変形ニップチヤンバ 4 3 a、および、変形ニップ補助ローラ 4 2 bからなる。

変形ニップロ一ラ 4 2 aは、その両端部のみにおいて、回転ロール電極 3の表面に接触され、その中間部の直径は、両端部の直径より小さくされている。走行するシート 6は、回転する変形ニップ補助ローラ 4 2 bの周面に接触した後、回転する変形ニップローラ 4 2 aの中間部の周面に接触し、次いで、回転ロール電極 3の周面に接触する。

この態様により、走行するシート 6が随伴する空気の排除が行われる。この態様では、走行するシート 6が、第 7図に示されたニップ手段 4 1の態様におけるように、完全にニップされる状態が生じないので、二ップにより表面に損傷を受け易いシ一ト 6の場合は、この態様が適用されるのが好ましい。

プラズマチャンバ 1 0の走行路の出口 1 2の外側に、プラズマチャンバ 1 0から伸びた気体流動防止板 5 1が設けられるのが好ましい。これにより、プラズマチャンバ 1 0内のガスが、シート 6に随伴して外界に流出されるのが実質的に防止される。気体流動防止板 5 1のシート 6に対向する面（下面）は、ラビリンス構造にされているのが好ましい。

第 8図は、第 1図に示した装置における回転ロール電極 3の側面とブラズマチャンバ 1 0との間のシール手段の一形態の横断面図である。プラズマチャンバ 1 0の外界に対する密閉性を良くするには、プラズマチャンバ 1 0のシート 6の走行方向に沿った両側壁の下端部（スカート部） 1 0 a が、回転ロール電極 3の両側面の外周端部 3 aに対し、間隙を有して向かい合うようになされ、この間隙が、下端部 1 0 aおよび外周端部 3 aのいずれかに固定された摺動性の良好な部材からなるシュ一 6 1にて、外界に対し閉じられるようにされているのが良い。

第 9図は、本発明に係るプラズマ処理シートの製造装置の別の一実施態様の縦断面図である。

第 9図に示される装置において、第 1図に示された装置と同じ要素は、その要素と同じ符号を有している。第 9図に示された装置は、放電電極 5 の外側に、プラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 1 bを有する。第 9図に示された装置は、特にこの構成において、第 1図に示された装置と異なる。第 9図において、プラズマ閉じ込め電極 7 1 aは、シート 6の走行方向において一番手前の放電電極 5の幅方向に沿って、走行路の入口 1 1側に、間隔を置いて、設けられている。プラズマ閉じ込め電極 7 1 bは、シート 6の走行方向において一番奥の放電電極 5の幅方向に沿って、走行路の出口 1 2側に、間隔を置いて、設けられている。これらのプラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 l bの幅方向の長さは、放電電極 5のそれと同じかそれよりもやや長い。全体の大きさは、放電電極 5よりも小さい。

この関係は、放電電極 5とプラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 l bとの配列状態の下面図を示す第 1 0図にも示される。

プラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 1 bと対極電極である回転ロール電極 3との間に放電現象を形成するために、プラズマ閉じ込め電源 7 2が用意されている。

プラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 1 bとプラズマ閉じ込め電源 7 2とは、第 3の電力線 7 3により結合され、回転ロール電極 3とプラズマ閉じ込め電源 7 2とは、第 4の電力線 7 4により結合されている。第 4の電力線 7 4は、接地部 1 9にて接地されている。

プラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 1 bの放電電力は、隣接する放電電極 5のそれよりも小さくなるように、プラズマ閉じ込め電源 7 2により制御される。

プラズマ処理時に、プラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 1 bが駆動せしめられることにより、放電電極 5による放電の拡がりが抑制される。放電の拡がりが抑制されるため、放電電極 5が、近傍の金属部材と短絡を起こすことが防止される。プラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 1 bの放電電力は、放電電極 5の放電電力よりも小さいため、プラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 1 bが、近傍の金属部材と短絡を起こすことはない。

プラズマ閉じ込め電極 7 1 a、 7 1 bが装備されることにより、放電電極 5の投入電力を、より高めることが可能となる。そのため、この装置によれば、シート 6の表面改質の処理強度ならびに処理速度のより一層の増大が可能となり、プラズマ処理シートの生産性がより一層向上される。第 1 1図は、放電電極 5に対するプラズマ閉じ込め電極の設け方の別の態様を示す下面図である。この態様においては、放電電極 5が、一連のプラズマ閉じ込め電極 7 5により包囲される。この態様は、放電電極 5の放電が、放電電極 5の幅方向の両端近傍の金属部材と短絡を起こし易い場合、この短絡現象の発生を防止する。

第 9図に示された装置では、第 1図に示された装置の気体流動防止板 5 1に替えて、走行路の入口 1 1側に設けられている気体チャンバ 3 2および変形ニップチャンバ 4 3 aと同じ構造を有する気体チャンバ 8 2および変形ニップチャンバ 9 3 aが、設けられている。気体チャンバ 8 2および変形ニップチャンバ 9 3 aが装備されることにより、プラズマチャンバ 1 0内の雰囲気ガスの外界への流出が防止される。

以上において、本発明に係るプラズマ処理シートの製造装置およびそれによるプラズマ処理シートの製造方法が説明された。

従来の装置においても、放電電極あるいは対極電極が誘電体で被覆されている。この誘電体として、ガラス、雲母、シリコンゴム、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アルミナが、具体的に用いられている。しかし、これらの誘電体の比誘電率は、 1 0未満である。この従来の装置において用いられているシ一トの走行速度は、約 1 5 分から約 2 0 mZ分の範囲である。

この従来の装置において、プラズマ処理シートの生産性を上げるため、シートの走行速度を上げると、約 2 5 mノ分に至るまでに、プラズマ処理域におけるプラズマ処理の効果、すなわち、表面改質の効果が落ち始めるのが観測された。。

この効果の下落を防止するために、プラズマ処理時の投入電力を増大すると、プラズマ処理域で、異常放電現象が生じることが観測された。プラズマ処理シートの製造装置およびそれによるプラズマ処理シ一卜の製造方法は、シ一トの処理速度を上げるに際に生じるこれらの現象の発生を防止することに成功している。

本発明は、従来の装置では達成出来なかった、シートの走行速度が約 2 O mZ分以上でのシートのグロ一放電下のプラズマ処理を可能にした。現在のところ、ポリイミドシートの走行速度が約 4 5 mZ分でも処理が可能なことが確認された。産業上の利用可能性

本発明により、シートの走行速度が 2 O mZ分以上でも、シートの表面改質に必要な安定したプラズマが維持されるプラズマ処理シートの製造装置および製造方法が提供される。

Claims

請求の範 ffl

1 . 対向する放電電極と対極電極を有し、該放電電極と対極電極の間の放電により形成されるブラズマ処理域を連続して走行するシートが通過するシート走行路を有し、前記放電電極または対極電極の少なくとも一方の電極の表面が誘電体により被覆されているプラズマ処理シ一卜の製造装置において、該誘電体の単位面積当たりの静電容量が、 0 . 1 3 z FZm²から 2 0 F Zm²の範囲であるプラズマ処理シートの製造装置。

2 . 前記対極電極が、固定された回転軸に支持され、前記走行路のシ一ト走行方向に回転する 1個の回転ロール電極からなり、該回転ロール電極の表面が前記誘電体により被覆され、前記放電電極が、前記誘電体による被覆を有さない少なくとも 1つの固定電極からなる請求項 1に記載のブラズマ処理シートの製造装置。

3 . 前記対極電極が、接地された非共振型電源に接続されている請求項 2に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

4 . 前記放電電極が、複数列設けられ、各列の放電電極に作用する放電電力が、相互に独立して制御可能である請求項 3に記載のプラズマ処理シ一卜の製造装置。

5 . 前記誘電体の比誘電率が、 1 0以上である請求項 1乃至 4のいずれかに記載のプラズマ処理シートの製造装置。

6 . 前記誘電体が、異なる少なくとも 2種類の誘電体が積層されてなる複合誘電体である請求項 5に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

7 . 前記誘電体の厚みが、 0 . 5 mmから 5 mmの範囲である請求項 5 に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

8 . 前記誘電体が、チタン酸バリウム、チタニア、ジルコニァ、マグネシァ、および、イットリアの群の中から選択された少なくとも 1つの誘電体である請求項 5に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

9 . 対向する放電電極と対極電極を有し、該放電電極と対極電極の間の放電により形成されるプラズマ処理域を連続して走行するシートが通過するシート走行路を有し、前記放電電極または対極電極の少なくとも一方の電極の表面が誘電体により被覆されているブラズマ処理シ一トの製造装置において、該プラズマ処理域を外界から実質的に遮蔽するプラズマチャンバが設けられ、該プラズマチャンバに、該チャンバ内に希ガス類元素を含有する気体を送給するための気体送給口、ならびに、前記シート走行路の入口および出口が設けられ、該シ一ト走行路の入口の外側に、該走行路の入口の近傍において前記シート走行路に向かい加圧気体を送給する加圧気体送給口を有する気体チャンバが設けられたプラズマ処理シートの製造装

1 0 . 前記放電電極および前記対極電極の少なくとも一方の電極の表面が、誘電体により被覆され、かつ、該誘電体の単位面積当たりの静電容量が、 0 . 1 3 ^ F /m²から 2 O F Zm²の範囲である請求項 9に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

1 1 . 前記対極電極が、固定された回転軸に支持され、前記走行路のシ —ト走行方向に回転する 1個の回転ロール電極からなり、該回転ロール電極の表面が前記誘電体により被覆され、前記放電電極が、前記誘電体による被覆を有さない少なくとも 1つの固定電極からなる請求項 1 0に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

1 2 . 前記対極電極が、接地された非共振型電源に接続されている請求項 1 1に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

1 3 . 前記放電電極が、複数列設けられ、各列の放電電極に作用する放電電力が、相互に独立して制御可能である請求項 1 2に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

1 4 . 前記誘電体の比誘電率が、 1 0以上である請求項 1 0乃至 1 3のいずれかに記載のプラズマ処理シ一卜の製造装置。

1 5 . 前記誘電体の厚みが、 0 . 5 mmから 5 mmの範囲である請求項 1 4に記載のプラズマ処理シ一卜の製造装置。

1 6 . 前記誘電体が、チタン酸バリウム、チタニア、ジルコニァ、マグネシァ、および、イットリアの群の中から選択された少なくとも 1つの誘電体である請求項 1 5に記載のプラズマ処理シートの製造装置。

1 7 . 前記気体チャンバに、前記加圧気体送給口から供給された気体を排出する気体吸引口が、前記加圧気体送給口に対し前記走行路の入口の側とは反対側に設けられ、該気体吸引口から吸引された気体を加圧して前記加圧気体送給口に供給する気体循環手段が設けられた請求項 9乃至 1 3のいずれかに記載のプラズマ処理シ一卜の製造装置。

1 8 . 前記走行するシートの走行方向において、前記複数列の放電電極の最も上流側に位置する放電電極の上流側、および、最も下流側に位置する放電電極の下流側において、当該放電電極に隣接して、放電電力が当該放電電極のそれよりも小さいプラズマ閉じ込め電極が、前記回転ロール電極のロールの表面に対向して、それぞれ設けられた請求項 2乃至 4のいずれかに記載のプラズマ処理シ一卜の製造装置。

1 9 . 前記走行するシートの走行方向において、前記複数列の放電電極の最も上流側に位置する放電電極の上流側、および、最も下流側に位置する放電電極の下流側において、当該放電電極に隣接して、放電電力が当該放電電極のそれよりも小さいプラズマ閉じ込め電極が、前記回転ロール電極のロールの表面に対向して、それぞれ設けられた請求項 1 1乃至 1 3のいずれかに記載のプラズマ処理シートの製造装置。

2 0 . 請求項 1乃至 1 9のいずれかに記載のプラズマ処理シートの製造装置の走行路に、シートが走行せしめられ、プラズマ処理域において、該シー卜がプラズマ処理されてなるプラズマ処理シー卜の製造方法。

2 1 . 前記プラズマ処理域が、実質的に大気圧である請求項 2 0に記載のプラズマ処理シートの製造方法。

2 2 . 前記希ガス類元素がアルゴンである請求項 2 1に記載のプラズマ処理シートの製造方法。

2 3 . 前記シートが、樹脂からなるシートである請求項 2 2に記載のプラズマ処理シ一卜の製造方法。

2 4 . 前記樹脂が、ポリイミドである請求項 2 3に記載のプラズマ処理シートの製造方法。

2 5 . 前記プラズマ処理域の電流密度が、 0 . 1 Α ·分/ m² 以上である請求項 2 4に記載のプラズマ処理シートの製造方法。