JP5503733B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、反応ガスをプラズマ化して被処理物に接触させるプラズマ処理装置に関し、特にプラズマ処理装置における反応ガスの供給ノズルの温調構造に関する。
例えば、特許文献1に記載のプラズマ処理装置には、反応ガスの供給ノズルに電気ヒータが埋め込まれている。電気ヒータにて供給ノズルを加温し、ひいては反応ガスの温度を高温に維持している。電気ヒータによれば、昇温時間が短く、応答が速い。給電のための配線は簡単であり、制御機等の付帯設備が簡便である。
特許文献2、3のプラズマ処理装置では、反応ガスの供給ノズルの先端部が一対の電極間のギャップに臨んでいる。上記ギャップに電界を印加してプラズマ処理を行なう。供給ノズルは、例えば絶縁樹脂にて構成されている。
特許文献2、3のプラズマ処理装置では、反応ガスの供給ノズルの先端部が一対の電極間のギャップに臨んでいる。上記ギャップに電界を印加してプラズマ処理を行なう。供給ノズルは、例えば絶縁樹脂にて構成されている。
反応ガス供給ノズルは、先端部が電極の近傍に配置されるか電極間の放電空間に臨むように配置される場合が多い。その場合でも、電気ヒータをノズルの先端部から遠い部分に配置すれば、電気ヒータと電極が短絡するおそれは小さい。しかし、ノズルの先端部を十分加熱できないことが考えられる。電極が冷却手段にて冷却されていると、ノズルの先端部までもが冷やされかねない。そうすると、反応ガス中の反応成分が凝縮性である場合、すなわち反応成分が室温では液体であり、これを気化させて反応ガスを生成している場合、ノズルの特に先端部の内部で上記反応成分が凝縮(結露)するおそれがある。一方、電気ヒータをノズルの先端部の近くに配置すると、電気ヒータと電極との絶縁距離が短くなり、短絡するおそれがでてくる。また、電気ヒータは熱電対等の温度センサが故障すると過剰加熱により発火等のおそれがある。これを防止するためにセンサを二重化するとコストが嵩む。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、反応ガスの反応成分が凝縮しやすい場合でも、ノズルの内部で凝縮するのを防止でき、かつ短絡等の不具合を回避できるプラズマ処理装置を提供することを主な目的とする。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、反応ガスの反応成分が凝縮しやすい場合でも、ノズルの内部で凝縮するのを防止でき、かつ短絡等の不具合を回避できるプラズマ処理装置を提供することを主な目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、被処理物に凝縮性の反応成分を含む反応ガスを接触させ、かつプラズマを照射するプラズマ処理装置であって、
互いの間に前記プラズマ照射のための大気圧近傍の放電空間を形成する一対の電極と、
吹出し口を有する先端部が絶縁体にて構成され、かつ前記先端部が前記一対の電極の少なくとも一方又は前記放電空間の近傍に配置されて、前記吹出し口から前記反応ガスを前記被処理物に吹き付けるノズルと、
前記ノズルの温度を調節するノズル温調手段と、
を備え、前記ノズル温調手段が、前記ノズルに形成されて温調液を通す温調路と、前記電極及び前記ノズルから離れて配置され、前記温調液の温度を前記反応ガス中の反応成分の凝縮温度より高温になるよう調節する液温調節部と、前記液温調節部と前記温調路とを結ぶ管路とを含むことを特徴とする。
液温調節部にて温調した温調液をノズル内の温調路に流す。これにより、ノズルの温度を反応ガス中の反応成分の凝縮温度より高温になるよう調節できる。温調路内の温調液と電極が短絡するおそれは小さい。したがって、電極又は放電空間の近くに配置されるノズル先端部にも温調路を形成できる。よって、反応成分を確実に気体の状態でノズルから吹き出すことができる。これにより、被処理物の表面処理を良好に行なうことができ、処理効果を高めることができる。ノズルに電気ヒータ及びそれに付随する電気系統を設ける必要がなく、電極からの漏電に対する対処が容易である。電極から漏電が発生したとしても、漏電流が温調液を伝わって液温調節部の電気系統を破壊する等の不具合が起きるおそれは小さい。たとえ、液温調節部の制御系が破壊される等の不具合が起きたとしても、温調液が沸点以上に加熱されることは殆ど有り得ず、熱暴走のおそれは小さい。よって、反応ガスが可燃性成分を含んでいても発火のおそれを回避できる。制御系を安全のために二重にする必要がなく、設備コストの増大を抑えることができる。
互いの間に前記プラズマ照射のための大気圧近傍の放電空間を形成する一対の電極と、
吹出し口を有する先端部が絶縁体にて構成され、かつ前記先端部が前記一対の電極の少なくとも一方又は前記放電空間の近傍に配置されて、前記吹出し口から前記反応ガスを前記被処理物に吹き付けるノズルと、
前記ノズルの温度を調節するノズル温調手段と、
を備え、前記ノズル温調手段が、前記ノズルに形成されて温調液を通す温調路と、前記電極及び前記ノズルから離れて配置され、前記温調液の温度を前記反応ガス中の反応成分の凝縮温度より高温になるよう調節する液温調節部と、前記液温調節部と前記温調路とを結ぶ管路とを含むことを特徴とする。
液温調節部にて温調した温調液をノズル内の温調路に流す。これにより、ノズルの温度を反応ガス中の反応成分の凝縮温度より高温になるよう調節できる。温調路内の温調液と電極が短絡するおそれは小さい。したがって、電極又は放電空間の近くに配置されるノズル先端部にも温調路を形成できる。よって、反応成分を確実に気体の状態でノズルから吹き出すことができる。これにより、被処理物の表面処理を良好に行なうことができ、処理効果を高めることができる。ノズルに電気ヒータ及びそれに付随する電気系統を設ける必要がなく、電極からの漏電に対する対処が容易である。電極から漏電が発生したとしても、漏電流が温調液を伝わって液温調節部の電気系統を破壊する等の不具合が起きるおそれは小さい。たとえ、液温調節部の制御系が破壊される等の不具合が起きたとしても、温調液が沸点以上に加熱されることは殆ど有り得ず、熱暴走のおそれは小さい。よって、反応ガスが可燃性成分を含んでいても発火のおそれを回避できる。制御系を安全のために二重にする必要がなく、設備コストの増大を抑えることができる。
前記温調液が、絶縁性であることが好ましい。前記温調液の導電率は、好ましくは50μS/cm以下であり、より好ましくは30μS/cm以下であり、一層好ましくは10μS/cm以下である。
これにより、ノズルの温調路内の温調液からの電気漏洩、ひいてはノズルの温調路内の温調液と電極との短絡を確実に防止できる。
これにより、ノズルの温調路内の温調液からの電気漏洩、ひいてはノズルの温調路内の温調液と電極との短絡を確実に防止できる。
例えば、前記被処理物が、連続するフィルムであり、前記一対の電極の少なくとも一方が、前記被処理物が掛け回され、かつ回転される円筒電極であり、前記ノズルが、前記円筒電極に近接していてもよい。さらに、前記ノズルが、前記放電空間に臨んでいてもよい。プラズマ処理装置が、前記円筒電極の温度ひいては前記被処理物の温度を前記凝縮温度より低温になるよう調節するフィルム温調手段を、更に備えていてもよい。
反応ガスが円筒電極上の被処理物に接触したとき、反応成分を被処理物の表面上で凝縮させて被処理物に付着させることができる。これにより、反応成分と被処理物の表面分子とを確実に反応させることができる。
ノズルはその近傍の円筒電極に熱を奪われるが、温調路に温調液を通すことによってノズルを確実に高温に維持できる。円筒電極のノズルに近い外周部分は、ノズルから熱を奪って加熱されることになるが、回転によってノズルから離れるため、加熱は一時的である。したがって、電極を低温に維持でき、ひいては被処理物を低温に維持できる。よって、反応成分を被処理物上で確実に凝縮させて付着させることができ、処理反応を確実に起こすことができる。
反応ガスが円筒電極上の被処理物に接触したとき、反応成分を被処理物の表面上で凝縮させて被処理物に付着させることができる。これにより、反応成分と被処理物の表面分子とを確実に反応させることができる。
ノズルはその近傍の円筒電極に熱を奪われるが、温調路に温調液を通すことによってノズルを確実に高温に維持できる。円筒電極のノズルに近い外周部分は、ノズルから熱を奪って加熱されることになるが、回転によってノズルから離れるため、加熱は一時的である。したがって、電極を低温に維持でき、ひいては被処理物を低温に維持できる。よって、反応成分を被処理物上で確実に凝縮させて付着させることができ、処理反応を確実に起こすことができる。
前記ノズルが、例えば前記被処理物の搬送方向と直交する処理幅方向に延びている場合、前記温調路が、前記ノズルの前記処理幅方向の一端部(第1端部)から他端部(第2端部)にわたって設けられていることが好ましい。これにより、ノズルをほぼ全長にわたって万遍なく温調することができる。ここで、前記第1端部は、前記ノズルの長手方向の第1端面及びその近傍部分を含む。前記第2端部は、前記ノズルの長手方向の前記第1端面とは反対側の第2端面及びその近傍部分を含む。前記温調路の出入り口ポートが、前記ノズルの前記第1、第2端面に設けられていてもよく、前記ノズルの前記第1、第2端面の近傍部分の側面に設けられていてもよい。
前記ノズルには、反応ガスを処理幅方向に均一に分散させる分散路が設けられていることが好ましい。
前記電極が、前記処理幅方向に延びていることが好ましい。前記円筒電極の軸線が、前記処理幅方向を向いていることが好ましい。
前記ノズルには、反応ガスを処理幅方向に均一に分散させる分散路が設けられていることが好ましい。
前記電極が、前記処理幅方向に延びていることが好ましい。前記円筒電極の軸線が、前記処理幅方向を向いていることが好ましい。
前記温調路が、前記温調液を前記ノズルの長手方向(処理幅方向)の一の向きに流す温調往路(上流路)と、前記温調液を前記一の向きとは逆向きに流す温調復路(下流路)とを含み、前記温調往路の下流端と前記温調復路の上流端が折り返し路(接続路)にて連ねられていてもよい。
この場合、温調液は、温調往路内をノズルの長手方向流れながらノズルを加温し、その後、折り返し路で折り返し、温調復路内を温調往路とは逆方向に流れながらノズルを加温する。温調液は流れるにしたがってノズルとの熱交換により温度が漸次低下する。したがって、ノズルの長手方向の位置によらず、ほぼ平等に加温できる。よって、ノズルの長さが大きくても、ノズル全体をほぼ均一に温調することができる。
この場合、温調液は、温調往路内をノズルの長手方向流れながらノズルを加温し、その後、折り返し路で折り返し、温調復路内を温調往路とは逆方向に流れながらノズルを加温する。温調液は流れるにしたがってノズルとの熱交換により温度が漸次低下する。したがって、ノズルの長手方向の位置によらず、ほぼ平等に加温できる。よって、ノズルの長さが大きくても、ノズル全体をほぼ均一に温調することができる。
前記温調路が、互いに同じ高さに配置されてそれぞれ前記温調液の一部ずつを流す第1、第2上流路部分を含む上流路と、前記上流路より高所に配置された下流路と、上下に延びて下端部が前記上流路に連なり、上端部が前記下流路に連なる接続路とを備え、前記温調液が、前記上流路、前記接続路、前記下流路の順に流れることが好ましい。
この構成によれば、温調液は、低所の上流路と高所の下流路のうち、先ず低所の上流路に導入される。したがって、上流路の第1上流路部分及び第2上流路部分の全体に温調液が行き渡ったうえで、温調液が接続路を上昇し、高所の下流路に導入される。これによって、温調路が第1、第2上流路部分の何れか一方に偏って流れるのを防止することができる。この結果、ノズル内を広範囲に確実に温調できる。
この構成によれば、温調液は、低所の上流路と高所の下流路のうち、先ず低所の上流路に導入される。したがって、上流路の第1上流路部分及び第2上流路部分の全体に温調液が行き渡ったうえで、温調液が接続路を上昇し、高所の下流路に導入される。これによって、温調路が第1、第2上流路部分の何れか一方に偏って流れるのを防止することができる。この結果、ノズル内を広範囲に確実に温調できる。
前記上流路が、前記第1上流路部分と前記第2上流路部分とに分岐する分岐部を含むことが好ましい。上流路が低所に在ることで、温調液が分岐部から第1、第2上流路部分の何れにも確実に分流するようにでき、第1、第2上流路部分の両方が温調液で確実に満たされるようにすることができる。
前記下流路が、互いに同じ高さに配置されてそれぞれ前記温調液の一部ずつを流す第1、第2下流路部分を含むことが好ましい。前記接続路が、前記第1上流路部分と前記第1下流路部分とを連ねる第1接続路部分と、前記第2上流路部分と前記第2下流路部分とを連ねる第2接続路部分とを含んでいてもよい。第1上流側部分を流れた温調液は、第1接続路部分を経て、第1下流路部分に送られる。第2上流側部分を流れた温調液は、第2接続路部分を経て、第2下流路部分に送られる。上述したように、温調液が第1上流路部分にも第2上流路部分にも確実に流れるようにできるから、第1下流路部分にも第2下流路部分にも温調液を確実に流すことができる。この結果、ノズル内を一層広範囲に温調できる。
前記下流路が、前記第1下流路部分と前記第2下流路部分とが合流する合流部を含むことが好ましい。これによって、第1下流路部分を流れた温調液と、第2下流路部分を流れた温調路とが合流部にて合流する。
前記第1、第2上流路部分の下流端どうしが合流して前記接続路の下端部(上流端)に連なっていてもよく、前記接続路の上端部(下流端)から前記第1、第2下流路部分が分岐していてもよい。
前記第1、第2上流路部分の下流端どうしが合流して前記接続路の下端部(上流端)に連なっていてもよく、前記接続路の上端部(下流端)から前記第1、第2下流路部分が分岐していてもよい。
前記ノズルが、前記被処理物の搬送方向と直交する処理幅方向に延びている場合、前記第1、第2上流路部分が、前記処理幅方向と直交する並び方向に互いに並んで前記処理幅方向にそれぞれ延びていることが好ましい。前記第1、第2上流路部分が、前記ノズルの前記処理幅方向の第1端部から第2端部にわたっていることがより好ましい。これによって、前記ノズルを広い範囲にわたって温調できる。前記処理幅方向及び前記並び方向は、水平に向いていることが好ましい。
前記分岐部は、前記並び方向に延びる分岐路を含むことが好ましい。前記分岐部が、前記ノズルの第1端部又は第2端部に設けられていることが好ましい。
前記第1、第2下流路部分が、前記並び方向に互いに並んで前記処理幅方向にそれぞれ延びていることが好ましい。前記第1、第2下流路部分が、前記ノズルの前記処理幅方向の第1端部から第2端部にわたっていることがより好ましい。
前記合流部は、前記並び方向に延びる合流路を含むことが好ましい。前記合流部が、前記ノズルの第1端部又は第2端部に設けられていることが好ましい。
前記分岐部は、前記並び方向に延びる分岐路を含むことが好ましい。前記分岐部が、前記ノズルの第1端部又は第2端部に設けられていることが好ましい。
前記第1、第2下流路部分が、前記並び方向に互いに並んで前記処理幅方向にそれぞれ延びていることが好ましい。前記第1、第2下流路部分が、前記ノズルの前記処理幅方向の第1端部から第2端部にわたっていることがより好ましい。
前記合流部は、前記並び方向に延びる合流路を含むことが好ましい。前記合流部が、前記ノズルの第1端部又は第2端部に設けられていることが好ましい。
前記表面処理は、大気圧近傍下にて行なうことが好ましい。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。
本発明は、難接着性の光学樹脂フィルムの処理に好適であり、該難接着性の光学樹脂フィルムを易接着性の光学樹脂フィルムに接着するにあたり、難接着性の光学樹脂フィルムの接着性を向上させるのに好適である。
前記難接着性の光学樹脂フィルムの主成分としては、例えばトリアセテートセルロース(TAC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、シクロオレフィン重合体(COP)、シクロオレフィン共重合体(COC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリイミド(PI)等が挙げられる。
前記難接着性の光学樹脂フィルムの主成分としては、例えばトリアセテートセルロース(TAC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、シクロオレフィン重合体(COP)、シクロオレフィン共重合体(COC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリイミド(PI)等が挙げられる。
前記易接着性の光学樹脂フィルムの主成分としては、例えばポリビニルアルコール(PVA)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)等が挙げられる。
前記難接着性の光学樹脂フィルムの接着性向上のための表面処理等においては、前記反応成分として、重合性モノマーを用いることが好ましい。
前記重合性モノマーとしては、不飽和結合及び所定の官能基を有するモノマーが挙げられる。所定の官能基は、水酸基、カルボキシル基、アセチル基、グリシジル基、エポキシ基、炭素数1〜10のエステル基、スルホン基、アルデヒド基から選択されることが好ましく、特に、カルボキシル基や水酸基等の親水基が好ましい。
前記重合性モノマーとしては、不飽和結合及び所定の官能基を有するモノマーが挙げられる。所定の官能基は、水酸基、カルボキシル基、アセチル基、グリシジル基、エポキシ基、炭素数1〜10のエステル基、スルホン基、アルデヒド基から選択されることが好ましく、特に、カルボキシル基や水酸基等の親水基が好ましい。
不飽和結合及び水酸基を有するモノマーとしては、メタクリル酸エチレングリコール、アリルアルコール、メタクリル酸ヒドロキシエチル等が挙げられる。
不飽和結合及びカルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マイレン酸、2−メタクリロイルプロピオン酸等が挙げられる。
不飽和結合及びアセチル基を有するモノマーとしては、酢酸ビニル等が挙げられる。
不飽和結合及びグリシジル基を有するモノマーとしては、メタクリル酸グリシジル等が挙げられる。
不飽和結合及びエステル基を有するモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸2−エチル等が挙げられる。
不飽和結合及びアルデヒド基を有するモノマーとしては、アクリルアルデヒド、クロトンアルデヒド等が挙げられる。
不飽和結合及びカルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マイレン酸、2−メタクリロイルプロピオン酸等が挙げられる。
不飽和結合及びアセチル基を有するモノマーとしては、酢酸ビニル等が挙げられる。
不飽和結合及びグリシジル基を有するモノマーとしては、メタクリル酸グリシジル等が挙げられる。
不飽和結合及びエステル基を有するモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸2−エチル等が挙げられる。
不飽和結合及びアルデヒド基を有するモノマーとしては、アクリルアルデヒド、クロトンアルデヒド等が挙げられる。
好ましくは、前記重合性モノマーは、エチレン性不飽和二重結合及びカルボキシル基を有するモノマーである。かかるモノマーとして、アクリル酸(CH2=CHCOOH)、メタクリル酸(CH2=C(CH3)COOH)が挙げられる。前記重合性モノマーは、アクリル酸又はメタクリル酸であることが好ましい。これによって、難接着性樹脂フィルムの接着性を確実に高めることができる。前記重合性モノマーは、アクリル酸であることがより好ましい。
前記重合性モノマーは、キャリアガスによって搬送することにしてもよい。キャリアガスは、好ましくは窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスから選択される。経済性の観点からは、キャリアガスとして窒素を用いるのが好ましい。
アクリル酸やメタクリル酸等の重合性モノマーの多くは、常温常圧で液相である。そのような重合性モノマーは、不活性ガス等のキャリアガス中に気化させるとよい。重合性モノマーをキャリアガス中に気化させる方法としては、重合性モノマー液の液面上の飽和蒸気をキャリアガスで押し出す方法、重合性モノマー液中にキャリアガスをバブリングする方法、重合性モノマー液を加熱して蒸発を促進させる方法等が挙げられる。押し出しと加熱、又はバブリングと加熱を併用してもよい。
アクリル酸やメタクリル酸等の重合性モノマーの多くは、常温常圧で液相である。そのような重合性モノマーは、不活性ガス等のキャリアガス中に気化させるとよい。重合性モノマーをキャリアガス中に気化させる方法としては、重合性モノマー液の液面上の飽和蒸気をキャリアガスで押し出す方法、重合性モノマー液中にキャリアガスをバブリングする方法、重合性モノマー液を加熱して蒸発を促進させる方法等が挙げられる。押し出しと加熱、又はバブリングと加熱を併用してもよい。
加熱して気化させる場合、加熱器の負担を考慮し、重合性モノマーは、沸点が300℃以下のものを選択するのが好ましい。また、重合性モノマーは、加熱により分解(化学変化)しないものを選択するのが好ましい。
本発明によれば、反応ガス中の反応成分がノズル内で凝縮するのを防止できる。ノズルが電極間の電界中に配置されていても、短絡等の電気的障害が起きるのを回避できる。
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。 図1は、本発明の第1実施形態を示したものである。本実施形態の被処理物9は、連続する樹脂フィルムにて構成されている。被処理フィルム9は、例えば偏光板の保護フィルムである。保護フィルム9は、トリアセテートセルロース(TAC)を主成分として含む。フィルム9の成分は、TACに限られず、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、シクロオレフィン重合体(COP)、シクロオレフィン共重合体(COC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリイミド(PI)等であってもよい。フィルム9の厚さは、例えば100μm程度である。
上記保護フィルム9とPVAフィルムからなる偏光フィルムとが接着剤にて貼り合わされ、偏光板が構成される。接着剤としては、PVA水溶液等の水系接着剤が用いられる。接着工程に先立ち、プラズマ処理装置1によって保護フィルム9を表面処理し、保護フィルム9の接着性を向上させる。
図1に示すように、プラズマ処理装置1は、電極11,12と、ノズル20を備えている。電極11,12は、共に円筒形状のロール電極にて構成されている。ロール電極11,12が互いに平行に並んで配置されている。以下、電極11,12の軸線に沿う方向を適宜「処理幅方向」と称す。電極11,12どうしが並んでいる方向(処理幅方向と直交する方向)を「並び方向」と称す。処理幅方向及び並び方向は共に水平であるが、これに限られるものではない。ロール電極11,12どうしの間に狭いギャップ13が形成されている。一対の電極11,12のうち一方が電源(図示省略)に接続されている。他方の電極が電気的に接地されている。電源は、例えばパルス波状の電力を電極11,12に供給する。これにより、一対の電極11,12どうしの間に電界が印加され、ギャップ13内に大気圧近傍下においてプラズマが生成され、ギャップ13が大気圧近傍の放電空間になる。
連続シート状の被処理フィルム9が、その幅方向を電極11,12の軸方向(処理幅方向)に向け、ロール電極11,12の上側の周面に半周程度掛け回されている。被処理フィルム9は、ロール電極11,12の周面に沿って放電空間13に通され、放電空間13より下に垂らされてガイドロール14にて折り返されている。ロール電極11,12が、それぞれ自らの軸線まわりに、かつ互いに同期して同一方向(図1において時計周り)に回転される。これにより、被処理フィルム9が、ロール電極11からロール電極12へ搬送される。
ロール電極11,12にはフィルム温調手段3が組み込まれている。フィルム温調手段3は、例えばロール電極11,12の内部に形成された電極内温調路3aを含む。温調された水等の温調媒体が温調路3aに通される。これによって、電極11,12の温度ひいては該電極11,12と接する被処理フィルム9の温度が後記反応ガス中の反応成分の凝縮温度より低温になるよう調節される。
ロール電極11,12どうし間の放電空間13より上側にノズル20が配置されている。ノズル20の少なくとも下側部分(吹出し方向の先端部分)は、樹脂にて構成され、絶縁性を有している。ノズル20は、処理幅方向に長く延びる長尺状になっている。ノズル20の処理幅方向に沿う長さは、ロール電極11,12の軸長とほぼほぼ等しいか、上記軸長より大きい。ノズル20の両端部はそれぞれロール電極11,12の同じ側の端部と処理幅方向のほぼ同じ位置に配置されている。ノズル20は、その延び方向と直交する断面が下方に向かって先細になっている。ノズル20の下端部(先端部)が、ロール電極11,12間の漸次狭くなる箇所に差し入れられ、放電空間13の上端部に臨んでいる。
ノズル20の内部には、吹出し路21が形成されている。吹出し路21の上流端が、供給路2aを介して反応ガス源2に連なっている。吹出し路21は、供給路2aからの反応ガスを処理幅方向に均一に分散させる分散路22を含む。吹出し路21の先端が、ノズル20の下端面(先端面)に達し、吹出し口23を構成している。ノズル20の先端部は、吹出し口23を有している。
反応ガスは、室温(15℃〜25℃程度)では液体の反応成分を含む。そのような反応成分として、例えば重合性モノマーが挙げられる。ここでは、重合性モノマーからなる反応成分として、アクリル酸AAが用いられている。アクリル酸蒸気は可燃性(爆発性)を有している。
反応ガスは、反応ガス源2にて生成される。反応ガス源2は気化器にて構成されている。気化器2内に、反応成分のアクリル酸が液体の状態で蓄えられている。気化器2には、加熱器(図示省略)が設けられており、この加熱器にて液体アクリル酸の温度を調節している。キャリアガスとして窒素(N2)が気化器内に導入される。このキャリアガス(N2)にアクリル酸が気化して混合され、反応ガス(アクリル酸AA+N2)が生成される。キャリアガスは、気化器内の液体アクリル酸の液面より上側に導入してもよく、液体アクリル酸の内部に導入してバブリングしてもよい。キャリアガスの一部を気化器に導入し、残部は気化器に通さないことにし、気化器の下流側でキャリアガスの上記一部と残部を合流させることにしてもよい。液体アクリル酸の温度やキャリアガスの上記一部と残部の分配比によって、反応ガス中のアクリル酸濃度を調節できる。
反応ガス源2とノズル20が反応ガス供給路2aにて接続されている。詳細図は省略するが、供給路2aは、樹脂チューブにて構成されている。この樹脂チューブにリボンヒータ(供給路温調手段)が巻き付けられている。リボンヒータは、供給路2aの全長にわたって設けられている。
供給路2aの一部又は全体が、樹脂チューブに代えて、金属管にて構成されていてもよい。
供給路2aの一部又は全体が、樹脂チューブに代えて、金属管にて構成されていてもよい。
更にプラズマ処理装置1はノズル温調手段30を備えている。ノズル温調手段30は、液温調節部31と、ノズル20に形成されたノズル内温調路32と、これら液温調節部31及び温調路32を結ぶ管路33,34を含む。温調液が、液温調節部31、往管路33、温調路32、還管路34の順に循環される。
液温調節部31は、ロール電極11,12及びノズル20から離れて配置されている。液温調節部31は、温調液の温度を調節する。
詳述すると、液温調節部31は、液温設定部31a、液収容部31b、液温センサ31c、液加熱部31d、及び制御部31eを含む。液温設定部31aは、タッチパネル、ダイヤル等にて構成され、温調液の所望の設定温度が入力される。温調液の設定温度は、上記反応ガス中の反応成分の凝縮温度より高温である。液収容部31bは、温調液を収容する空間であり、タンク状でもよく、管状でもよい。液温センサ31cは、液収容部31b内の温調液の温度を検知する。液温センサ31cが、液収容部31b内の温調液に代えて、往管路33又は還管路34における温調液を検温してもよい。或いは、液温センサ31cが温調路32内における温調液を検温してもよく、更にはノズル20自体を検温してもよい。液加熱部31dは、熱交換器、電熱ヒータ等にて構成され、液収容部31b内の温調液を加温する。制御部31eは、マイクロコンピュータをはじめ、液温センサ31cからの入力信号の変換処理部、液加熱部の駆動回路等を含み、液温センサ31cによる検温値に基づいて、温調液の温度が液温設定部31aで設定した温度になるよう、液加熱部31dを制御する。
液収容部31dの出口ポートに往管路33が接続されている。往管路33が、ノズル20の長手方向の一端部(第1端部、図1において左下部)へ延びている。往管路33の少なくとも一部分は、樹脂(絶縁材料)にて構成することが好ましい。好ましくは、往管路33のノズル20に近い部分ひいては電極11,12に近い部分が、樹脂(絶縁材料)にて構成されている。往管路33には送液ポンプ37が設けられている。送液ポンプ37は、還管路34に設けてもよく、液温調節部31の内部に設けてもよい。ノズル20の第1端部の近くには、分配部35が設けられている。分配部35において往管路33が複数(図では2つ)に分岐されている。
ノズル20の内部に複数(図では2つ)の温調路32が形成されている。少なくとも1つの温調路32が、ノズル20のなるべく下側(先端側)の部分に配置されている。各温調路32は、ノズル20の長手方向(処理幅方向)の全長にわたって延びている。各温調路32の一端部(第1端部、図1において左下部)が、ノズル20の一端面(第1端面)に達し、かつ上記分岐した往管路33の1つと接続されている。
各温調路32の他端部(第2端部、図1において右上部)が、ノズル20の他端面(第2端面)に達している。これら温調路32の第2端部に還管路34がそれぞれ接続されている。還管路34の少なくともノズル20に近い部分、ひいては電極11,12に近い部分は、樹脂(絶縁材料)にて構成することが好ましい。ノズル20の第2端部の近くには、合流部36が設けられている。複数の還管路34が合流部36において合流されている。合流部36から合流後の1つの還管路34が液温調節部31へ延びている。還管路34の先端部が、液収容部31dの入口ポートに接続されている。
詳細な図示は省略するが、吹出し路21は、並び方向に並んだ2つの温調路32,32どうしの間を通っている。
詳細な図示は省略するが、吹出し路21は、並び方向に並んだ2つの温調路32,32どうしの間を通っている。
温調液として、水が用いられている。特に、温調液として絶縁性の純水又はイオン交換水が用いられている。温調液の導電率は、一般的な水道水の導電率(100μS/cm程度)より十分に小さく、好ましくは50μS/cm以下であり、より好ましくは30μS/cm以下であり、一層好ましくは10μS/cm以下である。ここでは、温調液として、μS/cmオーダーの電気伝導率測定器で測定して0μS/cmの純水又はイオン交換水を用いている。イオン交換水を温調液として用いる場合、往管路33又は還管路34にイオン交換フィルター38を設け、電気的絶縁性を維持することが好ましい。
上記構成のプラズマ処理装置1によって被処理フィルム9を表面処理する方法を説明する。
被処理フィルム9をロール電極11,12及びガイドロール14に掛け回す。
ロール電極11,12を図1において時計周りに回転させ、被処理フィルム9を大略右方向へ搬送する。
電源(図示省略)から電極11,12に電力を供給して、電極11,12間に電界を印加し、ギャップ13内に大気圧近傍のプラズマ放電を生成する。
被処理フィルム9をロール電極11,12及びガイドロール14に掛け回す。
ロール電極11,12を図1において時計周りに回転させ、被処理フィルム9を大略右方向へ搬送する。
電源(図示省略)から電極11,12に電力を供給して、電極11,12間に電界を印加し、ギャップ13内に大気圧近傍のプラズマ放電を生成する。
気化器2においてキャリアガス(N2)にアクリル酸(AA)を気化させ、反応ガス(AA+N2)を生成する。気化器2内の液体アクリル酸の温度は、例えば40℃〜100℃に調節する。上記反応ガスを、気化器2からガス供給路2aに送出する。ガス供給路2aに設けられたリボンヒータ(供給路温調手段)によって、ガス供給路2aの温度を上記反応ガス中のアクリル酸の凝縮温度より高温に維持する。例えば、供給路2aの温度を40℃〜200℃に調節する。
上記反応ガス(AA+N2)をガス供給路2aからノズル20の吹出し路21に導入する。反応ガスは、該吹出し路21の分散路22によりノズル20の長手方向(処理幅方向)に均一に分散されたうえで、ノズル20の下端の吹出し口23から放電空間13へ吹き出され、放電空間13内の被処理フィルム9に吹き付けられる。この吹出し流は、処理幅方向に均一に分布した流れになる。
フィルム温調手段3によって、ロール電極11,12の温度ひいては被処理フィルム9の温度を上記反応ガス中のアクリル酸の凝縮温度より低温にする。例えば、被処理フィルム9の温度を15℃〜30℃に調節する。これにより、反応ガスが被処理フィルム9に接触すると、反応ガス中のアクリル酸が凝縮し、被処理フィルム9に付着する。このアクリル酸が放電空間13のプラズマによって活性化され、二重結合の開裂、重合等が起きる。反応ガス中の窒素は、放電空間13内においてプラズマ化(励起、活性化、ラジカル化、イオン化等を含む)される。この窒素プラズマやプラズマ光が被処理フィルム9に照射され、被処理フィルム9の表面分子のC−C、C−O、C−H等の結合を切断する。この結合切断部にアクリル酸の重合物が結合(グラフト重合)し、或いはアクリル酸から分解したCOOH基等が結合すると考えられる。これにより、被処理フィルム9の表面に接着性促進層が形成される。
さらに、ノズル温調手段30によって、ノズル20の温度を上記反応ガス中のアクリル酸の凝縮温度より高温になるよう調節する。例えば、ノズル20の温度を40℃〜200℃に調節する。
詳述すると、液温調節部31の液温設定部31aにノズル20の設定温度を入力しておく。送液ポンプ37を駆動し、ノズル温調手段30の温調液(純水又はイオン交換水)を、液収容部31b、往管路33、温調路32、還管路34の順に循環させる。液温センサ31cにて温調液の温度を検出する。この検温信号に基づいて、制御部31eが液加熱部31dを制御し、温調液を設定温度になるよう調節する。温調された温調液が、往管路33及び分配路35を経て、ノズル20の各温調路32に導入される。この温調液が、温調路32内をノズル20の長手方向に流れる。これにより、ノズル20を加温して上記アクリル酸の凝縮温度より高温にすることができる。
温調液ひいてはノズル20の設定温度の上限は、アクリル酸の爆発限界以下とする。アクリル酸の爆発点は、酸素濃度によって変化する。
温調液ひいてはノズル20の設定温度の上限は、アクリル酸の爆発限界以下とする。アクリル酸の爆発点は、酸素濃度によって変化する。
温調路32の少なくとも1つがノズル20の先端部の近くに配置されているため、ノズル20の先端部を確実に上記アクリル酸の凝縮温度より高温にすることができる。ロール電極11,12が冷却されていても、その近傍のノズル20の先端部を上記アクリル酸の凝縮温度より確実に高温に維持できる。したがって、ノズル20内の特に先端部において反応ガス中のアクリル酸(反応成分)が凝縮するのを防止できる。これにより、アクリル酸を確実に気体の状態でノズル20の先端の吹出し口23から吹き出すことができ、被処理フィルム9に均一に吹き付けることができる。よって、処理の均一性を確保でき、処理品質を向上できる。また、吹出し路21の詰まりを防止又は抑制できる。
温調路32がロール電極11,12の近くに配置されていても、温調液が絶縁性であるため、温調液と電極11,12とが電気的に短絡するおそれがない。したがって、電気が温調液を伝って液温調節部31の制御部31eや液温センサ31cを破壊するのを回避できる。反応ガスがアクリル酸などの可燃性成分を含んでいても、漏電による発火等の異常が起きるのを回避できる。
ノズル20の温度を遠隔的に測定及び制御できるから、ノズル20に熱電対等の温度センサを設ける必要がない。
ノズル温調手段30の制御系に不具合があったとしても、ノズル20が温調液(水)の沸点(100℃)以上にまで加熱されることは殆ど有り得ない。したがって、制御系を安全のために二重にする必要がなく、設備コストの増大を抑えることができる。
温調液が水(純水又はイオン交換水等)であるため、ノズル温調手段30の設備コストを確実に低く抑えることができる。
なお、温調液の電気的絶縁性を維持するために、定期的に温調液を交換することが好ましい。
ノズル20の温度を遠隔的に測定及び制御できるから、ノズル20に熱電対等の温度センサを設ける必要がない。
ノズル温調手段30の制御系に不具合があったとしても、ノズル20が温調液(水)の沸点(100℃)以上にまで加熱されることは殆ど有り得ない。したがって、制御系を安全のために二重にする必要がなく、設備コストの増大を抑えることができる。
温調液が水(純水又はイオン交換水等)であるため、ノズル温調手段30の設備コストを確実に低く抑えることができる。
なお、温調液の電気的絶縁性を維持するために、定期的に温調液を交換することが好ましい。
処理後の被処理フィルム9をPVAフィルム等からなる偏光フィルムと接着することにより、偏光板を作製する。接着剤としてはPVA水溶液等の水系接着剤を用いる。予め上記表面処理によって被処理フィルム9の接着性が高められているため、十分な接着強度を有する偏光板を得ることができる。
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内容に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図2は、本発明の第2実施形態に係るプラズマ処理装置1Aを示したものである。装置1Aは、第1実施形態の装置1(図1)より幅広の被処理フィルム9を処理するためのものであり、ロール電極11,12及びノズル20が第1実施形態より処理幅方向に長い。ノズル20の内部には、温調手段30の複数の温調路32Aが上下に互いに離れて形成されている。図2では、ノズル20の先端側(下側)の1つの温調路32Aのみを図示する。各温調路32Aは、温調往路321(上流路)と温調復路(下流路)322を含む。温調往路321及び温調復路322は、何れもノズル20の全長にわたって延びている。各温調路32Aの温調往路321及び温調復路322は、ノズル20内の同じ高さに並び方向に並んで配置されている。ノズル20の第1端部(図2の左下部)において、温調往路321が、合流部36(図示省略)を介して往管路33に連なっている。ノズル20の第2端部(図2の右上部)において、温調往路321と温調復路322が折り返し路323(接続路)にて連結されている。ノズル20の第1端部(図2の左下部)において、温調復路322の下流端が、合流部36(図示省略)を介して還管路34に連なっている。詳細な図示は省略するが、吹出し路21は、温調往路321と温調復路322との間を通っている。
図2は、本発明の第2実施形態に係るプラズマ処理装置1Aを示したものである。装置1Aは、第1実施形態の装置1(図1)より幅広の被処理フィルム9を処理するためのものであり、ロール電極11,12及びノズル20が第1実施形態より処理幅方向に長い。ノズル20の内部には、温調手段30の複数の温調路32Aが上下に互いに離れて形成されている。図2では、ノズル20の先端側(下側)の1つの温調路32Aのみを図示する。各温調路32Aは、温調往路321(上流路)と温調復路(下流路)322を含む。温調往路321及び温調復路322は、何れもノズル20の全長にわたって延びている。各温調路32Aの温調往路321及び温調復路322は、ノズル20内の同じ高さに並び方向に並んで配置されている。ノズル20の第1端部(図2の左下部)において、温調往路321が、合流部36(図示省略)を介して往管路33に連なっている。ノズル20の第2端部(図2の右上部)において、温調往路321と温調復路322が折り返し路323(接続路)にて連結されている。ノズル20の第1端部(図2の左下部)において、温調復路322の下流端が、合流部36(図示省略)を介して還管路34に連なっている。詳細な図示は省略するが、吹出し路21は、温調往路321と温調復路322との間を通っている。
温調液は、液温調節部31から往管路33を順次経て、ノズル20内の温調往路321に導入され、ノズル20の長手方向(処理幅方向)に沿って第1端部から第2端部へ一の向き(図2の右上)に流れる。この過程でノズル20を加温する。その後、温調液は、折り返し路323を経て、温調復路322に送られ、ノズル20の長手方向(処理幅方向)に沿って第2端部から第1端部へ上記一の向きとは逆向き(図2の左下)に流れる。この過程でノズル20を更に加温する。温調液は流れるにしたがってノズル20との熱交換により温度が漸次低下する。したがって、ノズル20の長手方向の位置によらず、ほぼ平等に加温できる。よって、ノズル20の長さが大きくても、ノズル20全体を長手方向(処理幅方向)にほぼ均一に温調することができる。その後、温調液は、還管路34を経て、液温調節部31に戻される。
図3は、本発明の第3実施形態を示したものである。この実施形態は、ノズル20の具体的態様に係る。ノズル20の上側(吹出し方向の基端側)の部分24が金属にて構成され、下側(吹出し方向の先端側)の部分25が絶縁性の樹脂にて構成されている。ノズル基端部分24は、放電空間13から比較的離れており、電極11,12間の電界を殆ど受けない。このノズル基端部分24が架台5に連結されて支持されている。ノズル20の吹出し口23を含む先端部分25は、電極11,12間の漸次狭くなる部分に差し入れられ、放電空間13に臨んでいる。ノズル先端部分25の先細部分の側面が、対応するロール電極11,12の周面に沿う部分円筒凹面になっている。ノズル20の内部には、複数の温調路32が上下に間隔を置いて、かつ電極11,12の対向方向に対をなすように吹出し路21を挟んで並んで配置されている。
図4は、本発明の第4実施形態に係るプラズマ処理装置1Bを示したものである。この装置1Bでは、反応ガスを吹き出す反応ガスノズル20Bが、放電空間13からロール電極11の回転方向の上流側に離れて配置されている。ノズル20の先端面(下面)が、ロール電極11の上側の周面と対向し、かつロール電極11に近接して配置されている。ノズル20Bの処理幅方向と直交する断面は、大略四角形になっている。ノズル20B内にノズル温調手段30の温調路32が形成されている点は、第1実施形態と同じである。
一対のロール電極11,12の間には、放電空間13を挟んで、上側に放電生成ガスノズル41が配置され、下側に放電生成ガスノズル42が配置されている。放電生成ガスノズル41,42は、互いに上下に反転した構造になっている。各放電生成ガスノズル41及び42は、処理幅方向に延びている。各放電生成ガスノズル41,42の先端が放電空間13に臨んでいる。放電生成ガスの供給路43が、放電生成ガスノズル41,42にそれぞれ接続されている。
放電生成ガスとしては、窒素(N2)が用いられている。放電生成ガスは、重合性モノマーを含まない。
なお、放電生成ガスは、窒素に限定されるものではなく、アルゴン、ヘリウム等の希ガスを用いてもよい。
なお、放電生成ガスは、窒素に限定されるものではなく、アルゴン、ヘリウム等の希ガスを用いてもよい。
第4実施形態においては、反応ガス(アクリル酸+N2)を、ノズル20Bの下面の吹出し口23からロール電極11の上側の周面上の被処理フィルム9に吹き付ける。ノズル温調手段30の温調液を循環させてノズル20Bを温調する。これによって、第1実施形態と同様に、ノズル20Bの温度を反応ガス中のアクリル酸の凝縮温度より高温にすることができる。ロール電極11が温調路3aにて冷却されていても、該ロール電極11の近傍のノズル20Bの先端部分(下側部分)を確実に高温に維持できる。よって、アクリル酸をノズル20B内で凝縮させることなく吹き出すことができる。アクリル酸は、ノズル20から吹き出された後、低温の被処理フィルム9上で凝縮して被処理フィルム9の表面に付着する。
併行して、放電生成ガス(N2)を放電生成ガスノズル41,42の少なくとも一方から放電空間13に供給し、プラズマ化する。被処理フィルム9の上記アクリル酸付着部分が、やがて放電空間13に入り、プラズマ照射を受ける。これにより、放電空間13内の被処理フィルム9の表面上でアクリル酸のプラズマ重合反応が起き、第1実施形態と同様にして、接着性促進層が形成される。
温調液は電気を通しにくいため、ノズル20Bが電極11に近接して配置されていても、電極11から温調手段30への漏電等を防止できる点は、第1実施形態と同様である。
図5は、本発明の第5実施形態を示したものである。第5実施形態では、反応ガスノズル20内の温調路32が、下段の上流路51と、中段の流路52と、上段の下流路53を有している。上流路51は、反応ガスノズル20内の比較的低い位置に配置されている。中段流路52は、上流路51より高所に配置されている。下流路53は、中段流路52より高所(反応ガスノズル20内の比較的高い位置)に配置されている。上流路51と中段流路52が上下に延びる接続路54を介して接続されている。中段流路52と下流路53が上下に延びる接続路55を介して接続されている。温調液は、上流路51、接続路54、中段流路52、接続路55、下流路53の順に流れる。以下、第5実施形態の温調路構造を更に詳述する。
上流路51は、第1上流路部分51aと、第2上流路部分51bを含む。各流路部分51a,51bは、反応ガスノズル20の長手方向(処理幅方向)の第1端部(図5において左下)から第2端部(図5において右上)にわたって水平に延びている。第1上流路部分51aと第2上流路部分51bとは、互いに同じ水平高さにおいて並び方向に並んで平行に配置されている。第1上流路部分51aは、反応ガスノズル20の垂直な中心線より第1ロール電極11側に偏って配置されている。第2上流路部分51bは、上記中心線より第2ロール電極12側に偏って配置されている。
反応ガスノズル20の第1端面(図5において左下)に入口ポート50が設けられている。液温調節部31(図1参照)からの往管路33が入口ポート50に接続されている。上流路51の第1端部(上流端)が入口ポート50に連なっている。上流路51の上流端の近くには、分岐路51c(分岐部)が設けられている。分岐路51cは、並び方向に延びている。分岐路51cから上流路部分51a,51bが分岐している。第1上流路部分51aは、分岐路51cの第1ロール電極11側の端部(上流端)から分岐し、入口ポート50から分岐路51cまでの間の上流路51と一直線をなしている。第2上流路部分51bは、分岐路51cの第2ロール電極12側の端部(下流端)に連なっている。
中段流路52は、第1流路部分52aと、第2流路部分52bを含む。各流路部分52a,52bは、反応ガスノズル20の長手方向の第2端部(図5において右上)から第1端部(図5において左下)にわたって水平に延びている。第1流路部分52aと第2流路部分52bとは、互いに同じ水平高さにおいて並び方向に並んで平行に配置されている。第1流路部分52aが、反応ガスノズル20の垂直な中心線より第1ロール電極11側に偏って配置され、第2流路部分52bが、上記中心線より第2ロール電極12側に偏って配置されている。第1流路部分52aは、第1上流路部分51aの真上に第1上流路部分51aと平行に配置されている。第2流路部分52bは、第2上流路部分51bの真上に第2上流路部分51bと平行に配置されている。
接続路54は、反応ガスノズル20の第2端部(分岐部51cとは反対側の端部)に配置されている。接続路54は、第1接続路部分54aと、第2接続路部分54bを含む。第1接続路部分54aは、反応ガスノズル20の垂直な中心線より第1ロール電極11側に偏って配置されている。第1接続路部分54aは、上下に延び、その下端部(上流端)が、第1上流路部分51aの第2端部(下流端)に連なっている。第1接続路部分54aの上端部(下流端)は、第1流路部分52aの第2端部(上流端)に連なっている。第2接続路部分54bは、上記中心線より第2ロール電極12側に偏って配置されている。第2接続路部分54bは、上下に延び、その下端部(上流端)が、第2上流路部分51bの第2端部(下流端)に連なっている。第2接続路部分54bの上端部(下流端)は、第2流路部分52bの第2端部(上流端)に連なっている。
上流路51に対して、中段流路52は「下流路」を構成する。このとき、第1流路部分52aは「第1下流路部分」を構成し、第2流路部分52bは「第2下流路部分」を構成する。
反応ガスノズル20の上段の下流路53は、第1下流路部分53aと、第2下流路部分53bを含む。各流路部分53a,53bは、反応ガスノズル20の長手方向の第1端部(図5において左下)から第2端部(図5において右上)にわたって水平に延びている。第1下流路部分53aと第2下流路部分53bとは、互いに同じ水平高さにおいて上記並び方向に並んで平行に配置されている。第1下流路部分53aが、反応ガスノズル20の垂直な中心線より第1ロール電極11側に偏って配置され、第2下流路部分53bが、上記中心線より第2ロール電極12側に偏って配置されている。第1下流路部分53aは、第1流路部分52aの真上に第1流路部分52aと平行に配置されている。第2下流路部分53bは、第2流路部分52bの真上に第2流路部分52bと平行に配置されている。
接続路55は、反応ガスノズル20の第1端部(接続路54とは反対側の端部)に配置されている。接続路55は、第1接続路部分55aと、第2接続路部分55bを含む。第1接続路部分55aは、上記中心線より第1ロール電極11側に偏って配置されている。第1接続路部分55aは、上下に延び、その下端部(上流端)が、第1流路部分52aの第1端部(下流端)に連なっている。第1接続路部分55aの上端部(下流端)は、第1下流路部分53aの第1端部(上流端)に連なっている。第2接続路部分55bは、上記中心線より第2ロール電極12側に偏って配置されている。第2接続路部分55bは、上下に延び、その下端部(上流端)が、第2流路部分52bの第1端部(下流端)に連なっている。第2流路部分52bの上端部(下流端)は、第2下流路部分53bの第1端部(上流端)に連なっている。
下流路53に対して、中段流路52は「上流路」を構成する。このとき、第1流路部分52aは「第1上流路部分」を構成し、第2流路部分52bは「第2上流路部分」を構成する。
下流路53には合流路53c(合流部)が設けられている。合流路53cは、並び方向に延びている。合流路53cを介して、第1下流路部分53aと第2下流路部分53bの第2端部(下流端)どうしが合流している。第1下流路部分53aは、合流路53cの第1ロール電極11側の端部に連なっている。第2下流路部分53bは、合流路53cの第2ロール電極12側の端部に連なり、合流路53cより第2端側(下流側)の下流路53と一直線をなしている。反応ガスノズル20の第2端面には出口ポート56が設けられている。下流路53の第2端部(下流端)が、出口ポート56に連なっている。出口ポート56から還管路34が液温調節部31(図1参照)へ延びている。
図5において図示は省略するが、ノズル20の内部にはスリット状のガス流路21(図1参照)が、処理幅方向と並び方向とに直交する方向(図5において上下方向)に設けられている。ガス流路21は、第1下流路部分53aと第2下流路部分53bとの間を通り、更に第1流路部分52aと第2流路部分52bとの間を通り、更には第1上流路部分51aと第2上流路部分51bとの間を通っている。ガス流路21の下端部(下流端)が、ノズル20の下端の吹出し口23(図1参照)に連なっている。ガス流路21の処理幅方向の一端は、分岐部51cより処理幅方向の中央側にあり、ガス流路21の処理幅方向の他端は合流部53cより処理幅方向の中央側にある。
第5実施形態では、液温調節部31からの温調液が、往管路33から入口ポート50を経て上流路51に導入される。この温調液の一部Lq1が、分岐部51cから第1上流路部分51aに分流する。温調液の残部(他の一部)Lq2が、分岐部51cから第2上流路部分51bに分流する。これにより、温調液の一部Lq1,Lq2ずつが第1、第2上流路部分51a,51bを第1端部側から第2端部側へ流れる。
いま、温調路32に温調液の導入を開始したとする。この温調液が、流路部分51a,51bのうち片方、例えば第1上流路部分51aに偏って分流したとする。すなわち、温調液のほとんどが上記一部Lq1に回り、残部Lq2の流量はほとんど0であるものとする。その場合でも、温調液は、第1上流路部分51aの全体に満ちた後は、第1接続路部分54aを上昇するよりも他方の第2上流路部分51bに流れやすくなる。したがって、第2上流路部分51bにも温調液が行き渡るようにできる。この結果、温調液が両方の流路部分51a,51bを流れるようにできる。
第1上流路部分51aを経た温調液Lq1は、第1接続路部分54aを上昇し、第1流路部分52aに導入される。第2上流路部分52aを経た温調液Lq2は、第2接続路部分54bを上昇し、第2流路部分52bに導入される。これにより、温調液の一部Lq1,Lq2ずつが、第1、第2流路部分52a,52bを第2端部側から第1端部側へ流れる。
第1流路部分52aを経た温調液Lq1は、第1接続路部分55aを上昇し、第1下流路部分53aに導入される。第2流路部分52bを経た温調液Lq2は、第2接続路部分55bを上昇し、第2下流路部分53bに導入される。これにより、温調液の一部Lq1,Lq2ずつが、第1、第2下流路部分53a,53bを第1端部側から第2端部側へ流れる。そして、これら温調液Lq1,Lq2が、合流部53cにおいて合流する。合流後の温調液が、出口ポート56を経て、還管路34から液温調節部31へ戻される。
温調液が、反応ガスノズル20の処理幅方向にも並び方向にも行き渡って流通することで、反応ガスノズル20を広範囲に温調することができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、温調液は、純水又はイオン交換水等の水に限られず、好ましくは絶縁性を有していればよく、例えばフロリナート(登録商標)等のフッ素系不活性液体を用いてもよい。温調液の沸点は、安全性の観点から低いことが好ましい。
ノズル20,20B内に温調路32が1つだけ設けられていてもよい。この場合、1つの温調路32は、ノズル20,20Bの吹出し方向のなるべく先端部に配置されることが好ましい。
ノズル20,20Bは、少なくとも、吹出し口23を含む先端部が絶縁体にて構成されていればよく、ノズル20,20Bの吹出し口23側とは反対側の基端部は金属等の導体にて構成されていてもよい。
ノズル20,20Bの下方等に漏水センサを設け、温調液の漏れを検出できるようにしてもよい。
例えば、温調液は、純水又はイオン交換水等の水に限られず、好ましくは絶縁性を有していればよく、例えばフロリナート(登録商標)等のフッ素系不活性液体を用いてもよい。温調液の沸点は、安全性の観点から低いことが好ましい。
ノズル20,20B内に温調路32が1つだけ設けられていてもよい。この場合、1つの温調路32は、ノズル20,20Bの吹出し方向のなるべく先端部に配置されることが好ましい。
ノズル20,20Bは、少なくとも、吹出し口23を含む先端部が絶縁体にて構成されていればよく、ノズル20,20Bの吹出し口23側とは反対側の基端部は金属等の導体にて構成されていてもよい。
ノズル20,20Bの下方等に漏水センサを設け、温調液の漏れを検出できるようにしてもよい。
第5実施形態(図5)において、上流路51が3つ以上の上流路部分に分岐していてもよい。その場合、これら3つ以上の上流路部分の1つが「第1上流路部分」を構成し、他の1つが「第2上流路部分」を構成する。同様に、中段流路52が3つ以上の流路部分を有していてもよい。下流路53が3つ以上の下流路部分を有していてもよい。
入口ポート50が分岐路51cの延び方向の中間部に連なっていてもよい。
出口ポート56が合流路53cの延び方向の中間部に連なっていてもよい。
上流路51の上流路部分51a,51bの下流端どうしが合流して、合流部より下流の上流路51が1つの接続路54の下端部に連なっていてもよい。1つの接続路54の上端部から中段路52の第1、第2流路部分52a,52bが分岐していてもよい。中段路52の第1、第2流路部分52a,52bの下流端どうしが合流して、合流部より下流の中段路52が1つの接続路55の下端部に連なっていてもよい。1つの接続路55の上端部から下流路53の第1、第2流路部分53a,53bが分岐していてもよい。
分岐部51cは、反応ガスノズル20の長手方向(処理幅方向)の中間部に設けられていてもよく、分岐部51cから2つの流路部分51a,51bが反応ガスノズル20の長手方向の互いに反対側に延びていてもよい。
合流部53cは、反応ガスノズル20の長手方向(処理幅方向)の中間部に設けられていてもよく、2つの流路部分53a,53bが、合流部53を挟んで反応ガスノズル20の長手方向の互いに反対側から合流部53cへ向かって延び来て互いに合流していてもよい。
入口ポート50が分岐路51cの延び方向の中間部に連なっていてもよい。
出口ポート56が合流路53cの延び方向の中間部に連なっていてもよい。
上流路51の上流路部分51a,51bの下流端どうしが合流して、合流部より下流の上流路51が1つの接続路54の下端部に連なっていてもよい。1つの接続路54の上端部から中段路52の第1、第2流路部分52a,52bが分岐していてもよい。中段路52の第1、第2流路部分52a,52bの下流端どうしが合流して、合流部より下流の中段路52が1つの接続路55の下端部に連なっていてもよい。1つの接続路55の上端部から下流路53の第1、第2流路部分53a,53bが分岐していてもよい。
分岐部51cは、反応ガスノズル20の長手方向(処理幅方向)の中間部に設けられていてもよく、分岐部51cから2つの流路部分51a,51bが反応ガスノズル20の長手方向の互いに反対側に延びていてもよい。
合流部53cは、反応ガスノズル20の長手方向(処理幅方向)の中間部に設けられていてもよく、2つの流路部分53a,53bが、合流部53を挟んで反応ガスノズル20の長手方向の互いに反対側から合流部53cへ向かって延び来て互いに合流していてもよい。
プラズマ処理装置1の電極構造は、一対のロール電極11,12に限られない。例えば、平行平板電極でもよく、ロール電極と平板電極の対でもよく、ロール電極と部分円筒凹面電極の対でもよい。ノズル20,20Bが、少なくとも一方の電極の近くに配置されるか、又は放電空間13に臨むように配置される。上記一方の電極は、平板電極でもよく、部分円筒凹面電極でもよい。
本発明は、偏光板用保護フィルムの表面処理に限られず、種々の樹脂フィルムの表面処理に適用可能である。
被処理物9は、樹脂フィルムに限られず、ガラス基板や半導体ウェハ等であってもよい。
処理内容は、プラズマ重合膜の成膜に限られず、プラズマCVDでもよく、更に成膜に限られず、洗浄、表面改質、エッチング等の種々の処理に適用できる。反応ガス成分は処理内容に応じて適宜選択される。例えば、プラズマCVDにおいては、反応ガスの反応成分として、TMOS、TEOS等が挙げられる。
本発明は、偏光板用保護フィルムの表面処理に限られず、種々の樹脂フィルムの表面処理に適用可能である。
被処理物9は、樹脂フィルムに限られず、ガラス基板や半導体ウェハ等であってもよい。
処理内容は、プラズマ重合膜の成膜に限られず、プラズマCVDでもよく、更に成膜に限られず、洗浄、表面改質、エッチング等の種々の処理に適用できる。反応ガス成分は処理内容に応じて適宜選択される。例えば、プラズマCVDにおいては、反応ガスの反応成分として、TMOS、TEOS等が挙げられる。
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ(FPD)の偏光板や半導体ウェハの製造に適用可能である。
1,1A,1B プラズマ処理装置
2 反応ガス源(気化器)
2a ガス供給路
3 フィルム温調手段
3a 電極内温調路
5 架台
9 被処理フィルム(被処理物)
11 電極
12 電極
13 放電空間
20,20B 反応ガスノズル
21 吹出し路
22 分散路
23 吹出し口
24 ノズル基端部分
25 ノズル先端部分
30 ノズル温調手段
31 液温調節部
31a 液温設定部
31b 液収容部
31c 液温センサ
31d 液加熱部
31e 制御部
32 温調路
321 温調往路(上流路)
322 温調復路(下流路)
323 折り返し路
33 往管路
34 還管路
35 分配部
36 合流部
37 送液ポンプ
38 イオン交換フィルター
41,42 放電生成ガスノズル
43 放電生成ガス供給路
50 入口ポート
51 上流路
51a 第1上流路部分
51b 第2上流路部分
51c 分岐路(分岐部)
52 中段流路
52a 第1流路部分
52b 第2流路部分
53 下流路
53a 第1下流路部分
53b 第2下流路部分
53c 合流路(合流部)
54 接続路
54a 第1接続路部分
54b 第2接続路部分
55 接続路
55a 第1接続路部分
55b 第2接続路部分
56 出口ポート
2 反応ガス源(気化器)
2a ガス供給路
3 フィルム温調手段
3a 電極内温調路
5 架台
9 被処理フィルム(被処理物)
11 電極
12 電極
13 放電空間
20,20B 反応ガスノズル
21 吹出し路
22 分散路
23 吹出し口
24 ノズル基端部分
25 ノズル先端部分
30 ノズル温調手段
31 液温調節部
31a 液温設定部
31b 液収容部
31c 液温センサ
31d 液加熱部
31e 制御部
32 温調路
321 温調往路(上流路)
322 温調復路(下流路)
323 折り返し路
33 往管路
34 還管路
35 分配部
36 合流部
37 送液ポンプ
38 イオン交換フィルター
41,42 放電生成ガスノズル
43 放電生成ガス供給路
50 入口ポート
51 上流路
51a 第1上流路部分
51b 第2上流路部分
51c 分岐路(分岐部)
52 中段流路
52a 第1流路部分
52b 第2流路部分
53 下流路
53a 第1下流路部分
53b 第2下流路部分
53c 合流路(合流部)
54 接続路
54a 第1接続路部分
54b 第2接続路部分
55 接続路
55a 第1接続路部分
55b 第2接続路部分
56 出口ポート
Claims (10)
- 被処理物に凝縮性の反応成分を含む反応ガスを接触させ、かつプラズマを照射するプラズマ処理装置であって、
互いの間に前記プラズマ照射のための大気圧近傍の放電空間を形成する一対の電極と、
吹出し口を有する先端部が絶縁体にて構成され、かつ前記先端部が前記一対の電極の少なくとも一方又は前記放電空間の近傍に配置されて、前記吹出し口から前記反応ガスを前記被処理物に吹き付けるノズルと、
前記ノズルの温度を調節するノズル温調手段と、
を備え、前記ノズル温調手段が、前記ノズルに形成されて温調液を通す温調路と、前記電極及び前記ノズルから離れて配置され、前記温調液の温度を前記反応ガス中の反応成分の凝縮温度より高温になるよう調節する液温調節部と、前記液温調節部と前記温調路とを結ぶ管路とを含むことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記温調液が、絶縁性であることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記温調液の導電率が、50μS/cm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記被処理物が、連続するフィルムであり、前記一対の電極の少なくとも一方が、前記被処理物が掛け回され、かつ回転される円筒電極であり、前記ノズルが、前記円筒電極に近接しており、
前記円筒電極の温度ひいては前記被処理物の温度を前記凝縮温度より低温になるよう調節するフィルム温調手段を、更に備えたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記ノズルが、前記被処理物の搬送方向と直交する処理幅方向に延び、前記温調路が、前記ノズルの前記処理幅方向の一端部から他端部にわたって設けられていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記温調路が、前記温調液を前記処理幅方向の一の向きに流す温調往路と、前記温調液を前記一の向きとは逆向きに流す温調復路とを含み、前記温調往路の下流端と前記温調復路の上流端が折り返し路にて連ねられていることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。
- 前記温調路が、互いに同じ高さに配置されてそれぞれ前記温調液の一部ずつを流す第1、第2上流路部分を含む上流路と、前記上流路より高所に配置された下流路と、上下に延びて下端部が前記上流路に連なり、上端部が前記下流路に連なる接続路とを備え、前記温調液が、前記上流路、前記接続路、前記下流路の順に流れることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記上流路が、前記第1上流路部分と前記第2上流路部分とに分岐する分岐部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。
- 前記下流路が、互いに同じ高さに配置されてそれぞれ前記温調液の一部ずつを流す第1、第2下流路部分を含み、前記接続路が、前記第1上流路部分と前記第1下流路部分とを連ねる第1接続路部分と、前記第2上流路部分と前記第2下流路部分とを連ねる第2接続路部分とを含むことを特徴とする請求項7又は8に記載のプラズマ処理装置。
- 前記下流路が、前記第1下流路部分と前記第2下流路部分とが合流する合流部を含むことを特徴とする請求項9に記載のプラズマ処理装置。
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