JPH0527455B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、シート状物のプラズマ処理装置、
詳しくは、プラズマ雰囲気にある真空容器内で、
回転するドラム形状の放電電極の外周面にシート
状物を沿わせて、低温プラズマ処理する装置に関
するものである。

［従来の技術］ 近年、プラズマ処理は、たとえばプラスチツク
フイルム、布帛などのシート状物の化学的、物理
的、力学的、光学的もしくは電気的性質または表
面構造を改善する処理方法として注目されてい
る。つまり、プラズマ処理によつて、シート状物
の接着性、摩擦特性、風合、光沢もしくは染色堅
牢度を向上させ、または帯電防止、表面硬化、粗
面化、ブロツキング防止もしくは染色物の濃色化
を図り得ることが知られている（たとえば、特開
昭57−18737号公報、特開昭60−149441号公報参
照）。

この種のシート状物のプラズマ処理装置は、従
来より、真空容器を貫通する回転軸に固定された
ドラム形状の放電電極と、これに対向する棒状の
放電電極とを真空容器内に設けている。そして、
たとえば、真空容器を上記両放電電極が接続され
る電気回路から、絶縁することによつて、両放電
電極から真空容器へのプラズマ放電を防止して、
電力の消費を防止している。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、従来は、ドラム形状の放電電極が直
接回転軸に固定されているから、回転軸も充電さ
れた状態になつていた。このため、回転軸に対し
ても棒状の放電電極からのプラズマの放電がなさ
れるので、電力の浪費を招く。

また、シート状物のプラズマ処理装置は、処理
を施すシート状物の幅が広いことなどから、一般
にその設備が大がかりになるので、これが工業的
に採用されるためには、大きな設備費に見合う処
理能力の備える必要がある。つまり、元々、プラ
ズマ雰囲気を作るプラズマ処理装置の大きな入力
を、さらに増大させて、プラズマ密度を上昇させ
ることによつて、処理能力を向上する必要があ
る。しかし、電気抵抗が小さいプラズマ雰囲気に
ある真空容器内では、上記入力を大きくしていつ
た場合、真空容器内の互いに絶縁された放電用の
電気回路と真空容器との間に、局所的に大きな電
気的不均一が生じ、このため、狭い隅部、たとえ
ば、真空容器を貫通する回転軸と、この回転軸に
近接する真空容器との間の部分が絶縁不十分とな
り、真空容器内に電流が流れ、真空容器内壁が発
光して、やがて瞬時的な異常なアーク放電を生じ
る。したがつて、プラズマの放電状態が不安定に
なり、連続運転ができない。

この発明は上記従来の問題に鑑みてなされたも
ので、大電力を流した状態で連続運転が可能で、
しかも電力の浪費を防止した、つまり、工業的に
利用し得るシート状物のプラズマ処理装置を提供
することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明のシート
状物のプラズマ処理装置は、まず、真空容器が、
ドラム形状の第１の放電電極と、これに対向する
第２の放電電極とを接続する電気回路から絶縁さ
れている。上記第１の放電電極におけるドラムの
円筒部と、真空容器を貫通する回転軸との間に
は、絶縁部材が介装されている。

［作用］ この発明によれば、真空容器が電気回路から絶
縁されているから、プラズマが真空容器に放電す
るロスを防止し得る。特に、回転軸と円筒部との
間に絶縁部材が介装されているから、回転軸全体
が第１の放電電極から絶縁されているので、第２
の放電電極から回転軸に対してプラズマ放電が生
じるおそれがない。

また、回転軸が第１の放電電極から絶縁され、
かつ真空容器が電気回路から絶縁されているの
で、たとえば、回転軸が貫通する真空容器と回転
軸の貫通部との間の部分、つまり狭い隅部が絶縁
不十分となるおそれがないので、ここに異常なア
ーク放電の生じるおそれがない。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。

この発明の第１の実施例を示す第１図におい
て、真空容器１内には、ドラム形状のドラム電極
（第１の放電電極）２と、このドラム電極２に対
向する多数の棒電極（第２の放電電極）３とが、
平行に設置されている。これら両放電電極２，３
間には、交流電源４から、トランス５ならびに上
記両放電電極２，３を接続する電気回路６を介し
て電圧が付加されている。

上記真空容器１は、ステンレス製で、プラズマ
処理ガスが封入されたガス容器７、ならびに、真
空容器１内を真空にするための真空排気装置８に
より、内部が極く低圧のプラズマ処理ガスで充填
された状態に保たれている。この真空容器１の両
側には、巻出機１１および巻取機１３がそれぞれ
内部に設置された他の真空容器１Ａおよび１Ｂが
フランジ接合されている。Ａはシート状物で、巻
出機１１から、多数のガイドロール１２にガイド
され、回転駆動されているドラム電極２の外周面
に沿つて、巻取機１３に巻き取られる。つまり、
巻出機１１のシート状物Ａは、プラズマ雰囲気に
保持された真空容器１内のドラム電極２上で連続
的に低温プラズマ処理されて、巻取機１３に巻き
取られる。

第２図において、上記ドラム電極２には、蒸留
水またはシリコンオイルなどの導電性の小さい冷
却媒体が流通する水ジヤケツト（冷却通路）２ａ
が、ドラムの円筒部２ｃに設けられている。この
ドラム電極２の両側壁部２ｂは、内側へ球面状に
曲成され、その中心部で、絶縁部材１４，１５お
よび継手１６を介して回転軸１７に固定されてい
る。上記絶縁部材１４は、断面コの字状の円環
で、耐候性に優れた、たとえばグラスライニング
からなる。一方、上記絶縁部材１５は円環状で、
たとえばポリカーボネイト製である。３０はゴム
リングで、ドラム電極２の側壁部２ｂに設けられ
た環状溝に配設され、ドラム電極２と、継手１６
にライニングされた絶縁部材１４との間をシール
している。３１はゴムリングで、継手１６に設け
られた環状溝に配設され、継手１６と回転軸１７
との間をシールしている。なお、継手１６と絶縁
部材１４との間は、絶縁部材１４が継手１６にラ
イニングされたものであるから、シールされてい
る。したがつて、ドラム電極２の内部空間２ｄ
は、真空容器１の内部空間１ａに対してシールさ
れている。

上記回転軸１７は、真空容器１の外部に設けら
れたモータ（図示せず）により駆動され、その真
空容器１を貫通する貫通部１７ａ、ならびに、左
端部１７ｂにおいて、それぞれ軸受部１８および
１９のベアリング１８ａおよび１９ａを介して、
真空容器１に軸支されている。つまり、回転軸１
７は、ドラム電極２を貫通し、このドラム電極２
の両側壁部２ｂ，２ｂから突出し、この両側の突
出している部分において軸支されている。１８ｂ
はメカニカルシールで、上記軸受部１８に設けら
れ、真空容器１の内部空間１ａを大気に対してシ
ールしている。

上記回転軸１７には、その右端部１７ｄからド
ラム電極２の内部空間２ｄに開口する２本の長孔
１７ｃが設けられている。この長孔１７ｃには、
フツ素樹脂からなる絶縁部材２６を外周面に設け
た銅管２０が、第３図のように、若干の隙間１７
ｅを有して挿入されている。上記銅管２０は、そ
の内部である冷却通路２０ａを冷却媒体が流れ、
第２図のフレキシブルチユーブ２１を介して水ジ
ヤケツト２ａに直列に連通している。

第３図の３２はガス継手で、回転軸１７に穿設
された小孔１７ｆ、ならびに、長孔１７ｃの隙間
１７ｅを介して、第１図のガス容器７内のプラズ
マ処理ガスを、第２図のドラム電極２の内部空間
２ｄに供給するためのものである。なお、長孔１
７ｃは回転軸１７の右端部１７ｄにおいて、第３
図のように、ゴムリング３３で大気に対してシー
ルされている。つまり、第２図のドラム電極２の
内部空間２ｄは、プラズマ処理ガスが充填され、
真空容器１の内部空間１ａよりも高い圧力に保持
されている。

上記多数の棒電極３は、その両端３ａが一対の
支持部材２２に固定されている。この支持部材２
２は碍子２３を介して真空容器１に支持されてい
る。

上記電気回路６の一方は、真空容器１を電気回
路６から絶縁する導入端子６ａを介して真空容器
１内に挿入され、棒電極３に接続されている。他
方は、スリツプリング２５、銅管２０および導線
２７などを介してドラム電極２に接続されてい
る。つまり、真空容器１は電気回路６から電気的
に絶縁され、また、アースされた接地状態に保た
れている。なお、電気回路６および両放電電極
２，３は非接地状態に保たれて、真空容器１と厳
格に絶縁されている。

上記構成において、この発明は、真空容器１が
電気回路６から絶縁されているから、棒電極３か
ら真空容器１にプラズマが放電するおそれがない
ので、電力の浪費を防止し得る。特に、ドラム電
極２の円筒部２ｃと回転軸１７との間に絶縁部材
１４，１５を介装して、両者２，１７を絶縁して
いる。つまり、回転軸１７がドラム電極２から絶
縁されているから、棒電極３から回転軸１７にプ
ラズマが放電するおそれがないので、電力の浪費
を防止し得る。

また、上記のように、回転軸１７がドラム電極
２の円筒部２ｃから絶縁され、かつ、真空容器１
が電気回路６から絶縁されているので、回転軸１
７および真空容器１の両者が共に帯電していない
から、回転軸１７の貫通部１７ａと、これに近接
する真空容器１の軸受部１８との間の部分、つま
り狭い隅部が絶縁不十分になるおそれがない。し
たがつて、真空容器内壁で異常なアーク放電の生
じるおそれがないから、連続的な運転を図り得
る。また、真空容器１から外部へ突出する回転軸
１７が充電されていない状態に保持されているか
ら、作業者が感電するおそれがない。

また、上記のように、回転軸１７が充電されて
いないから、プラズマ雰囲気にさらされ、かつ複
雑な構造であるメカニカルシール１８ｂにおい
て、アーク放電が生じるおそれがない。したがつ
て、長期連続運転に耐え得る。

また、ベアリング１９ａにおいても、同様に、
アーク放電が生じるおそれがないので、ベアリン
グ１９ａをプラズマ雰囲気にある真空容器１内に
設けることができる。したがつて、重いドラム電
極２を回転軸１７を介してその両側のベアリング
１８ａ，１９ａで支持し得るので、回転軸１７の
径小化、ベアリング１８ａ，１９ａの小型化など
を図り得る。

ところで、この実施例では、ドラム電極２の内
部空間２ｄが、ゴムリング３０，３１によつて、
真空容器１の内部空間１ａからシールされてい
る。ここで、上記ドラム電極２の内部空間２ｄ
が、ガス継手３２などを介して、真空容器１の内
部空間１ａよりも高い圧力に保持されている。し
たがつて、内部空間１ａのプラズマガスが内部空
間 ２ｄに入り込むことがないので、この内部空間２
ｄ内でのプラズマ放電を引き起すおそれがないか
ら、プラズマ放電が安定する。また、プラズマ処
理ガスをガス容器７（第１図参照）から、内部空
間２ｄに導入した場合には、内部空間２ｄから内
部空間１ａに漏れるガスによつて、真空容器１内
のプラズマ処理ガスの純度が低下するおそれがな
い。なお、内部空間２ｄを回転軸１７の第３図の
小孔１７ｆを介して大気に接続することも可能で
ある。

ところで、プラズマ雰囲気にさらされる第２図
の絶縁部材１４は、耐候性に優れたグラスライニ
ングであるから、低温プラズマ処理されたり、ま
たは、アーク放電により変質するおそれがない。
したがつて絶縁部材１４自体が侵されたり、また
は、真空容器１内で不純ガスの発生するおそれが
ない。なお、絶縁部材１４としては、グラスライ
ニングの他に、セラミツクス、フアインセラミツ
クスまたは耐熱性、耐紫外線性もしくは耐電子線
性プラスチツクを単独で、あるいは、組合せて用
いることもできる。

第４図はこの発明の第２の実施例を示す。

この実施例の場合ドラム電極２の円筒部２ｃ
は、中央に孔を設けた平板状の絶縁部材４０を介
して、回転軸１７に固定されている。このドラム
電極２は、その側面部２ｅに絶縁部材４１が、第
５図のように、ボルト４２により固定され、この
絶縁部材４１の座グリ孔４１ａに絶縁キヤツプ４
３が嵌め込まれて、上記側面部２ｅが絶縁部材４
１でおおわれている。上記ドラム電極２の内部空
間２ｄは、絶縁部材４０、ゴムリング３０，３１
などによつて、真空容器１の内部空間１ａおよび
大気から完全に密閉されている。

第４図において、回転軸１７には、長孔１７ｇ
が設けられ、この長孔１７ｇ内にパイプ１７ｈが
挿入され、パイプ１７ｈの内側および外側に冷却
媒体の流通する冷却通路４４，４５が設けられて
いる。４６は短管（配管材料）で、たとえばゴム
などの絶縁体からなり、上記冷却通路４４，４５
を水ジヤケツト２ａに連通させている。

なお、この実施例では、スリツプリング２５が
真空容器１内に設けられ、このスリツプリング２
５が導線４７を介してドラム電極２の側面部２ｅ
の一部に接続されている。その他の構造は第１の
実施例と同様であり、同一部分もしくは相当部分
に同一符号を附して、その詳しい説明を省略す
る。

この実施例によれば、ドラム電極２の側面部２
ｅが絶縁部材４１でおおわれているから、上記側
面部２ｅへの不必要なプラズマ放電が防止され
る。また、これにより、ドラム電極２の両側面部
２ｅ近傍における昇温を防止し得るから、シート
状物を全面に亙つて均一にプラズマ処理し得る。

また、絶縁体からなる短管４６を介して、水ジ
ヤケツト２ａが冷却通路４４，４５に連通してい
るから、ドラム電極２から冷却媒体を通して回転
軸１７へ流れる電流が小さくなるので、回転軸１
７をドラム電極２から、より厳格に絶縁し得る。

また、ドラム電極２の内部空間２ｄは、ドラム
電極２が大気中で組立てられるので、大気で満た
されており、プラズマ雰囲気でないから、この内
部空間２ｄでの局部的な発光が減退し、プラズマ
放電が安定化する。

なお、第２図の第２の実施例についても、第６
図のように、ドラム電極２の側面部２ｅを絶縁部
材４１でおおうことができる。

第７図はこの発明が適用される他のシート状物
のプラズマ処理装置を示す。この図において、
９，１０は予備真空室で、複数のシールロール
（図示せず）とシール室（図示せず）とをシート
状物Ａの走行方向に設け、上記シール室内を真空
吸引することによつて、大気圧より段階的に圧力
を減じて、真空容器１内を所定圧力に保持するの
を助ける。

なお、図示していないが、第１図の巻出機１１
および巻取機１３を両電極２，３とともに、真空
容器１内に配設したものについてもこの発明は適
用される。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、大き
な電力を消費するシート状物のプラズマ処理装置
における電力の浪費を防止し得るとともに、異常
なアーク放電を防止し得るので、上記処理装置が
工業的な処理能力を得るとともに、これの連続運
転が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す概略構
成図、第２図は第１図の縦断面図、第３図は回転
軸を明示する右端部の縦断面図、第４図は第２の
実施例を示す縦断面図、第５図はドラム電極の側
面をおおう絶縁部材の取付方法を示す断面図、第
６図は第２図のドラム電極にその側面をおおう絶
縁部材を取り付けた縦断面図、第７図はこの発明
が適用される他のシート状物のプラズマ処理装置
の概略構成図である。 １……真空容器、１ａ……内部空間、２……第
１の放電電極（ドラム電極）、２ａ……冷却通路
（水ジヤケツト）、２ｂ……側壁部、２ｃ……円筒
部、２ｄ……内部空間、２ｅ……側面部、３……
第２の放電電極（棒電極）、６……電気回路、７
……ガス供給源（ガス容器）、１４，１５，４０
……絶縁部材、１７……回転軸、１７ａ，１７ｂ
……突出部（貫通部、左端部）、４１……絶縁部
材、４４，４５……冷却通路、４６……配管材料
（短管）、Ａ……シート状物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器を貫通する回転軸に固定されて回転
   し、その外周面にシート状物を沿わせるドラム形
   状の第１の放電電極と、この第１の放電電極に対
   向する第２の放電電極とを真空容器の内部に設け
   たシート状物のプラズマ処理装置であつて、 上記真空容器が上記両放電電極を接続する電気
   回路から電気的に絶縁されているとともに、 上記第１の放電電極におけるドラムの円筒部と
   上記回転軸との間に絶縁部材が介装されて上記第
   １の放電電極と回転軸とが絶縁されているシート
   状物のプラズマ処理装置。 ２ 上記第１の放電電極は、そのドラムの内部空
   間がプラズマ処理ガスを含むガス供給源に連結さ
   れて、上記真空容器の内部空間の圧力よりも高い
   圧力に保持されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のシート状物のプラズマ処理装
   置。 ３ 上記第１の放電電極は、そのドラムの内部空
   間が大気に接続されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のシート状物のプラズマ処
   理装置。 ４ 上記第１の放電電極は、そのドラムの内部空
   間が密閉されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のシート状物のプラズマ処理装
   置。 ５ 上記第１の放電電極が冷却媒体の流通する冷
   却通路を備え、この冷却通路が、上記回転軸の内
   部に設けられた冷却通路に、絶縁体からなる配管
   材料を介して連通されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のシート状物のプラズマ
   処理装置。 ６ 上記第１の放電電極は、その側面部が絶縁部
   材でおおわれていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のシート状物のプラズマ処理装
   置。 ７ 上記回転軸は、上記第１の放電電極を貫通し
   て、この第１の放電電極の両側壁部から突出し、
   この両側の突出部においてそれぞれ軸支されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   シート状物のプラズマ処理装置。