(57)【要約】【目的】  従来のプラズマ処理では困難であった物質固体表面の表面改質を行なうプラズマ生成装置及びプラズマ表面処理装置を提供する。【構成】  電極間にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、このプラズマ発生部に原料物質を供給する原料供給部から構成されるプラズマ生成装置において、前記原料物質が化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有物質を少なくとも含み、前記原料供給部が前記ＯＨ含有物質をプラズマ発生部に供給するＯＨ含有物質供給手段から構成され、前記プラズマ発生部で生起されるプラズマがＯＨ分子、ＯＨイオン又はこれらから生成される二次粒子を少なくとも含有するＯＨ含有プラズマであるプラズマ生成装置と、このプラズマ生成装置によって生成されたＯＨ含有プラズマにより被処理物表面を処理して所望の表面特性を付与するプラズマ表面処理方法及びプラズマ表面処理装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有物質からなる原料物質をプラズマ発生部に供給し、このプラズマ発生部においてＯＨ分子、ＯＨイオン又はこれらから生成される二次粒子を少なくとも含有するＯＨ含有プラズマを生起し、このＯＨ含有プラズマにより被処理物の表面に表面処理を施すことを特徴とするプラズマ表面処理方法。
【請求項２】
前記プラズマ発生部が、ガス流中に配設された電極間の距離がガス流の進行方向に沿って増大するように２つの電極が配設されたグライディングアーク型電極、孔開き電極と棒状電極とから形成され、前記孔開き電極の孔からプラズマを放出するペンジェット型電極、又は電極表面若しくは電極間に誘電体が設置される誘電体バリア放電型電極から構成され、前記ＯＨ含有物質を電極間に供給する請求項１に記載のプラズマ表面処理方法。
【請求項３】
前記被処理物にプラズマ電位に対するバイアス電圧を印加する請求項１又は２に記載のプラズマ表面処理方法。
【請求項４】
前記ＯＨ含有物質が気体であり、この気体分子からなる原料物質を前記プラズマ発生部に供給する請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ表面処理方法。
【請求項５】
前記ＯＨ含有物質が液体であり、この液体を気化又はミスト化し、生成された気体分子又はミスト粒子からなる原料物質を前記プラズマ発生部に供給する請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ表面処理方法。
【請求項６】
前記ＯＨ含有物質が固体であり、この固体物質が溶媒中に溶解又は分散されて溶液化され、この溶液をミスト化し、生成されたミスト粒子からなる原料物質をプラズマ発生部に供給する請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ表面処理方法。
【請求項７】
前記被処理物が微粒子であり、この微粒子を前記プラズマ発生部に供給し、前記微粒子の表面を前記ＯＨ含有プラズマにより表面処理する請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ表面処理方法。
【請求項８】
前記表面処理が施された微粒子を対象物表面に衝突させ、この対象物表面を処理する請求項７に記載のプラズマ表面処理方法。
【請求項９】
プラズマ化される作動ガスをプラズマ発生部に供給し、このプラズマ発生部で生成されたプラズマ中に化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有微粒子を供給し、前記プラズマによりＯＨ含有微粒子表面に官能基を形成することを特徴とするプラズマ表面処理方法。
【請求項１０】
前記官能基を有するＯＨ含有微粒子を被処理物に衝突させ、この被処理物に表面処理を施す請求項９に記載のプラズマ表面処理方法。
【請求項１１】
電極間にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、このプラズマ発生部に原料物質を供給する原料供給部と、前記プラズマ発生部に電圧を印加する電源部から構成されるプラズマ生成装置において、前記原料物質が化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有物質を少なくとも含み、前記原料供給部が前記ＯＨ含有物質をプラズマ発生部に供給するＯＨ含有物質供給手段から構成され、前記プラズマ発生部で生起されるプラズマがＯＨ分子、ＯＨイオン又はこれらから生成される二次粒子を少なくとも含有するＯＨ含有プラズマであることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項１２】
グライディングアーク型電極、ペンジェット型電極又は誘電体バリア放電型電極を少なくとも含む請求項１１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項１３】
前記原料物質供給部に作動ガスを供給する作動ガス供給手段が配設され、この作動ガスと前記ＯＨ含有物質とを混合して前記プラズマ発生部に供給する請求項１１又は１２に記載のプラズマ生成装置。
【請求項１４】
前記作動ガスが、室内空気、乾燥空気、加湿空気、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素、水素、硫化水素及び炭化水素ガスから選択された少なくとも１種以上から構成される請求項１３に記載のプラズマ生成装置。
【請求項１５】
前記プラズマが大気圧又は大気圧近傍の圧力で発生又は持続される請求項１１〜１４のいずれかに記載のプラズマ生成装置。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれかに記載のプラズマ生成装置と、このプラズマ生成装置によって生成されるプラズマにより被処理物表面の処理を行う処理室から構成され、前記被処理物に表面処理を施すことを特徴とするプラズマ表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いた被処理物の表面処理方法及びこれに用いられるプラズマ表面処理装置に関し、更に詳細には、プラズマ生成装置により生成されたプラズマを照射して被処理物に所望の表面処理を施す処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の製造工程において、表面処理は最も重要な工程の１つであり、被処理物表面の濡れ性改善、接着性改善、洗浄、殺菌、消毒、生体融和性改善、エッチング、デスミア処理、凸凹化、バリ取り、及び表面改質などを行うことにより、前記工業製品の特性を改善することができる。近年、プラズマを用いた表面処理方法が注目されており、特開２０００−８０５５９号公報（特許文献１）や特開２００１−１０６８１５号公報（特許文献２）には、プラズマを用いた表面処理により被処理物表面の濡れ性及び接着性の改善が行われている。特許文献１には、ポリオレフィン系繊維にプラズマ処理を施し、その後、繊維処理剤を付着させて作製された親水性ポリオレフィン系繊維が記載されている。特許文献１では、常圧プラズマ処理を行った後に、アルキルリン酸エステル又はカルボン酸石鹸などの繊維処理剤をポリオレフィン系繊維に付着させることにより、繊維表面に親水性の官能基（−ＣＨ−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−）が形成される。特許文献２には、ポリアミド系樹脂が分散されたオレフィン系樹脂にプラズマを照射することにより、ポリアミド系樹脂の中に含まれる微量の水分が改質されて水酸基ラジカルが形成され、この水酸基ラジカルを基点にして親水性のウレタン系接着剤が接着するようになることが記載されている。即ち、特許文献２には、プラズマの照射によってオレフィン系樹脂が高接着性を有することが示されている。
【０００３】
表面処理に用いられるプラズマの生成技術としては、コロナ放電、グロー放電、誘電体バリア放電（ＤＢＤ：Dielectric Barrier Discharge）、ＲＦ放電、マイクロ波放電、アーク放電などがあり、従来のプラズマ生成技術では、ヘリウム、アルゴン、室内空気、乾燥空気などが作動ガスとして用いられていた。また、プラズマを発生させる電極としては、グライディングアーク型、ペンジェット型又は誘電体バリア放電（ＤＢＤ）型などがある。前記グライディングアーク型電極は、ガス流中に配置した二つの電極間に直流、交流又はパルス電圧を印加し、電極間およびガス下流に向かってプラズマを発生させるものであり、A．Czemichowski：Gliding Arc．Applications to engineering and environment control， Pure and Applied Chemical， Vol．６６６（１９９４）ｐｐ．１３０１−１３１０（非特許文献１）などに記載されている。前記ペンジェット型電極は、ガス流中に配置した棒状電極とリング状若しくは円筒状電極との間に、直流、交流あるいはパルス電圧を印加し、リング状若しくは円筒状電極の孔部からプラズマを放出するものであり、J．Toshifuji，T．Katsumata，H．Takikawa，T．Sakakibara，I．Shimizu：Cold arc-plasma jet under atmospheric pressure for surface modification，Surface and Coatings Technology，１７１（２００３）ｐｐ．３０２−３０６（非特許文献２）などに記載されている。前記誘電体バリア放電（ＤＢＤ）は、二つの電極のうち少なくとも片方の電極が誘電体で部分的に覆われた電極間にグロー状あるいはストリーマ状の放電を発生させるというものであり、X．Xu：Dielectric barrier discharge - properties and applications，Thin Solid Films，Vol．３９０（２００１）ｐｐ．２３７−２４２（非特許文献３）などに記載されている。
【０００４】
刊行物：行村  建、松永浩一及び丸山敏朗、プラズマ応用科学、Ｖｏｌ．９（２００１）ｐｐ．３７−４２「大気圧グライディングアークプラズマによる表面改質」（非特許文献４）には、前記グライディングアーク装置を用いて種々の被処理物の親水化処理を行った実験結果が示されている。図１１は、前記非特許文献４に示される従来のグライディングアーク装置を用いた親水化処理後の接触角の比較図である。従来の原料物質をグライディングアーク型電極が配設されるプラズマ発生部に供給し、このプラズマ発生部において生成されるプラズマにより被処理物の親水化処理が行われている。図中には、プラズマ処理前とプラズマ処理後の夫々の接触角が示され、被処理物としてポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリプロピレン、ポリイミド及び四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を用いた場合の接触角の比較データが示されている。
【特許文献１】特開２０００−８０５５９号公報
【特許文献２】特開２００１−１０６８１５号公報
【非特許文献１】A．Czemichowski：Gliding Arc．Applications to engineering and environment control， Pure and Applied Chemical， Vol．６６６（１９９４）ｐｐ．１３０１−１３１０
【非特許文献２】J．Toshifuji，T．Katsumata，H．Takikawa，T．Sakakibara，I．Shimizu：Cold arc-plasma jet under atmospheric pressure for surface modification，Surface and Coatings Technology，１７１（２００３）ｐｐ．３０２−３０６
【非特許文献３】X．Xu：Dielectric barrier discharge - properties and applications，Thin Solid Films，Vol．３９０（２００１）ｐｐ．２３７−２４２
【非特許文献４】「大気圧グライディングアークプラズマによる表面改質」、行村  建、松永浩一及び丸山敏朗、プラズマ応用科学、Ｖｏｌ．９（２００１）ｐｐ．３７−４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のプラズマ表面処理方法では、プラズマの原料ガスがヘリウム又はアルゴン等の不活性ガスから構成され、フッ素系樹脂、フッ素系ゴム、ビニル系樹脂及びビニル系ゴムなどの有機材料の親水化又は接着性の改善を行う有効な方法ではなかった。特許文献１では、プラズマ処理後に繊維処理剤をポリオレフィン系繊維に付着させることにより親水性の繊維が作製されているが、前記繊維処理剤は被処理物によって適宜に選択される必要があり、他の樹脂に対しても適用できるとは限らない。更に、特許文献１における親水化処理は、プラズマ処理工程と繊維処理剤付着工程から構成されるため、親水化処理のコスト及び製造効率を低下させていた。
【０００６】
特許文献２では、ポリアミド系樹脂に微量に含有される水分をプラズマにより改質して水酸基ラジカルを形成しているが、このような方法は、常に他の樹脂材料に適用されるものではない。更に、前記ポリアミド系樹脂を分散させるといった付加的工程が必要となり、親水化処理のコストを増大させる。また、前記オレフィン系樹脂の表面に分散されたポリアミド系樹脂中の水分のみが親水性官能基の生成に寄与するから、親水化処理の効率が低かった。
【０００７】
更に、図１１に示すように、従来のグライディングアーク装置を用いた親水化処理では、ＰＴＦＥの接触角が殆ど変化しておらず、ポリ塩化ビニル及びポリプロピレンでは僅かに接触角が減少しているにすぎない。即ち、従来のプラズマ発生装置では、ＰＴＦＥの親水化処理は不可能であり、ポリ塩化ビニル及びポリプロピレンに対しても好適な親水性を付与することは困難であった。また、フェノール樹脂及びポリイミドに対するプラズマ処理において、それらの処理後の接触角はまだ２０°程度の値を有しており、十分な親水化処理を行えていない。従って、従来のプラズマ生成装置及びプラズマ表面処理方法では、好適な表面処理が困難な樹脂材料などが多種存在していた。
【０００８】
本発明の目的は、金属又は樹脂などの種々の無機物質や有機物質からなる被処理物の表面処理を行い、前記被処理物表面に好適な親水性や疎水性等の所望の表面特性を付与できるプラズマ表面処理方法及びその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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って、本発明の第１の形態は、化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有物質からなる原料物質をプラズマ発生部に供給し、このプラズマ発生部においてＯＨ分子、ＯＨイオン又はこれらから生成される二次粒子を少なくとも含有するＯＨ含有プラズマを生起し、このＯＨ含有プラズマにより被処理物の表面に表面処理を施すプラズマ表面処理方法である。
【００１０】
本発明の第２の形態は、前記プラズマ発生部が、ガス流中に配設された電極間の距離がガス流の進行方向に沿って増大するように２つの電極が配設されたグライディングアーク型電極、孔開き電極と棒状電極とから形成され、前記孔開き電極の孔からプラズマを放出するペンジェット型電極、又は誘電体が電極表面若しくは電極間に設置される誘電体バリア放電型電極から構成され、前記ＯＨ含有物質を電極間に供給するプラズマ表面処理方法である。
【００１１】
本発明の第３の形態は、前記被処理物にプラズマ電位に対するバイアス電圧を印加するプラズマ表面処理方法である。
【００１２】
本発明の第４の形態は、前記ＯＨ含有物質が気体であり、この気体分子からなる原料物質を前記プラズマ発生部に供給するプラズマ表面処理方法である。
【００１３】
本発明の第５の形態は、前記ＯＨ含有物質が液体であり、この液体を気化又はミスト化し、生成された気体分子又はミスト粒子からなる原料物質を前記プラズマ発生部に供給するプラズマ表面処理方法である。
【００１４】
本発明の第６の形態は、前記ＯＨ含有物質が固体であり、この固体物質が溶媒中に溶解・分散されて溶液化され、この溶液をミスト化し、生成されたミスト粒子からなる原料物質をプラズマ発生部に供給するプラズマ表面処理方法である。
【００１５】
本発明の第７の形態は、前記被処理物が微粒子であり、この微粒子を前記プラズマ発生部に供給し、前記微粒子の表面を前記ＯＨ含有プラズマにより表面処理するプラズマ表面処理方法である。
【００１６】
本発明の第８の形態は、前記表面処理が施された微粒子を対象物表面に衝突させ、この対象物表面を処理するプラズマ表面処理方法である。
【００１７】
本発明の第９の形態は、プラズマ化される作動ガスをプラズマ発生部に供給し、このプラズマ発生部で生成されたプラズマ中に化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有微粒子を供給し、前記プラズマによりＯＨ含有微粒子表面に官能基を形成するプラズマ表面処理方法である。
【００１８】
本発明の第１０の形態は、前記官能基を有するＯＨ含有微粒子を被処理物に衝突させ、この被処理物に表面処理を施すプラズマ表面処理方法である。
【００１９】
本発明の第１１の形態は、電極間にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、このプラズマ発生部に原料物質を供給する原料供給部と、前記プラズマ発生部に電圧を印加する電源部から構成されるプラズマ生成装置において、前記原料物質が化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有物質を少なくとも含み、前記原料供給部が前記ＯＨ含有物質をプラズマ発生部に供給するＯＨ含有物質供給手段から構成され、前記プラズマ発生部で生起されるプラズマがＯＨ分子、ＯＨイオン又はこれらから生成される二次粒子を少なくとも含有するＯＨ含有プラズマであるプラズマ生成装置である。
【００２０】
本発明の第１２の形態は、グライディングアーク型電極、ペンジェット型電極又は誘電体バリア放電型電極を少なくとも含むプラズマ生成装置である。
【００２１】
本発明の第１３の形態は、前記原料物質供給部に作動ガスを供給する作動ガス供給手段が配設され、この作動ガスと前記ＯＨ含有物質とを混合して前記プラズマ発生部に供給するプラズマ生成装置である。
【００２２】
本発明の第１４の形態は、前記作動ガスが、室内空気、乾燥空気、加湿空気、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素、水素、硫化水素及び炭化水素ガスから選択された少なくとも１種以上から構成されるプラズマ生成装置である。
【００２３】
本発明の第１５の形態は、前記プラズマが大気圧又は大気圧近傍の圧力で発生又は持続されるプラズマ生成装置である。
【００２４】
本発明の第１６の形態は、第１０〜１４の形態のいずれかに記載のプラズマ生成装置と、このプラズマ生成装置によって生成されるプラズマにより被処理物表面の処理を行う処理室から構成され、前記被処理物に表面処理を施すプラズマ表面処理装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の形態によれば、ＯＨ分子、ＯＨイオン又はこれらから生成される二次粒子を少なくとも含有するＯＨ含有プラズマを生成し、このＯＨ含有プラズマにより被処理物の表面を処理するから、効率的に親水基又は疎水基などの官能基を前記被処理物表面に結合させることができ、高効率に被処理物の表面処理を行うことができる。前記ＯＨ分子、ＯＨイオン又は二次粒子を被処理物表面に衝突又は結合させることにより、前記被処理物表面の不要物質又は不要部分を除去することができる。即ち、前記ＯＨ含有プラズマによる表面処理は、上記の親水化処理や疎水化処理による被処理物の濡れ性、接着性又撥水性の改善に限定されるものではなく、被処理物の洗浄、静電気防止処理、デスミア処理、エッチング、アッシング、消毒・殺菌・滅菌、薄膜加工（例えば、ダイヤモンド薄膜の微細加工・除去、ダイヤモンドライクカーボン膜の微細加工・除去）などを行うことができる。更に、被処理物が大気や排ガスなどで気体分子である場合、大気浄化、排ガス処理、排煙処理、気体のｐＨ制御などの環境浄化処理を行うことができる。前記二次粒子は、ＯＨ分子又はＯＨイオンが少なくとも解離、結合又は電離して生成されるＨ２分子、Ｈ原子、Ｏ２分子、Ｏ原子又はこれらのイオン等から形成され、前記二次粒子から形成される官能基を前記被処理物表面に結合させて表面処理を行うことができる。また、プラズマ照射前後に処理剤などを用いる必要が無く、簡易に表面処理をすることができ、表面処理のコストを格段に低減させることができる。
前記ＯＨ含有プラズマの照射により被処理物表面には、ヒドロキシル基：−ＯＨ、カルボキシル基：−ＣＯＯＨ、アルデヒド基：-ＣＨＯ、アミノ基：−ＮＨ２、カルボニル基：−ＣＯ、アセチル基：−ＣＨ３ＣＯＨ、アルキル基：−ＣｎＨ２ｎ＋１、フェニル基：−Ｃ６Ｈ５などの官能基が結合され、前記被処理物表面に好適な親水性又は疎水性などを付与することができる。前記ＯＨ含有物質としては、水、アルコール類、フェノール類、カルボン酸類、これらの誘導体、各種のアルカリ性水溶液（アンモニア水、石灰水、水酸化ナトリウム水溶液、重曹水など）、アルカリイオン水、各種の中性水溶液（食塩水、砂糖水など）、各種の酸性水溶液（クエン酸溶液、希塩酸溶液、炭酸水、ホウ酸水など）などを用いることができる。これらのＯＨ含有物質からは、水酸基ラジカル、Ｎ２分子、水酸化物イオンを含有するプラズマを生成することができる。更に、ＯＨ含有物質として、液体界面活性剤、固体界面活性剤を溶液化したもの、液体状金属含有物質や金属錯体の溶液を用いることができる。界面活性剤を利用する場合は、被処理物表面の疎水化が可能であり、液体状金属含有物質や金属錯体の溶液を利用した場合には、被処理物表面への金属原子を介した処理が可能となる。更に、前記ＯＨ含有物質は、空気、不活性ガス又はこれらの混合気体などから構成される作動ガスと混合することにより、前記ＯＨ含有物質の濃度を自在に調整することができる。また、前記ＯＨ含有物質と作動ガスとの混合により、ＣやＮを含んだ−ＣＯＯＨ、-ＣＨＯ、−ＮＨ２又は−ＣＯなどの親水基、−ＣｎＨ２ｎ＋１又は−Ｃ６Ｈ５などの疎水基や種々の官能基を被処理物表面に形成できる。
本発明に係るプラズマ表面処理方法では、金属、導電体、半導体、絶縁体，などの被処理物に対して好適な親水性及び接着性などの表面処理を付与することができる。従来のプラズマ表面処理方法では、表面処理が困難であった樹脂などから形成される被処理物に好適な親水性及びは接着性などを付与することができ、前記ＯＨ含有プラズマの照射によって、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂：poly-tetrafluoroethylene）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：poly-vinylidene fluoride）、フッ化グラファイトなどのフッ素系樹脂あるいはフッ素系ゴム、ＰＶＡＣ（ポリ酢酸ビニル：poly vinyl acetate）、ＰＶＡ（ ポリビニルアルコール：poly vinyl alcohol）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール：poly vinyl butyral）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル：poly vinyl chloride）などのビニル系樹脂あるいはビニル系ゴムなどから形成される被処理物表面にＯＨ基などの親水基を付着させることができ、種々の液体の濡れ性や接着剤の接着性などを格段に向上させることができる。
【００２６】
本発明の第２の形態によれば、前記プラズマ発生部がグライディングアーク型電極、ペンジェット型電極、誘電体バリア放電型電極又はこれらの電極を２つ以上組み合わせて構成されるから、前記プラズマ発生部に供給されるＯＨ含有物質を高効率にプラズマ化することができる。前記グライディングアーク型電極は、ガス流中に配設された電極間の距離がガス流の進行方向に沿って増大するから、生成されるＯＨ含有プラズマを均一に被処理物表面に照射することができる。また、前記ペンジェット型電極は、孔開き電極と棒状電極とから形成され、前記孔開き電極の孔からジェット状のＯＨ含有プラズマを放出するから、被処理物表面の所定領域を処理することができる。更に、前記棒状電極としては、中実又は中空の棒状電極を用いることができ、この棒状電極が中空である場合（円筒状又はチューブ状など）、その中空部分に供給されるＯＨ含有物質が中空型棒状電極先端の電極点で高温に過熱されるから、ＯＨ含有プラズマを高効率に生成することができる。また、前記グライディングアーク型電極及びペンジェット型電極は、いかなるガスを用いてもプラズマを発生させることができるから、種々の作動ガスに所要量のＯＨ含有物質を混合してＯＨ含有プラズマを高効率に生成することができ、表面処理のコストを低減することができる。
更に、前記グライディングアーク型電極、ペンジェット型電極及び誘電体バリア放電型電極を組み合わせて前記プラズマ発生部を構成することができ、１段目に設置された電極でプラズマ化されなかったＯＨ含有物質を、２段目以降に設置された電極によりプラズマ化することができ、高効率にＯＨ含有プラズマを生成することができる。
【００２７】
本発明の第３の形態によれば、前記被処理物にプラズマ電位に対するバイアス電圧を印加するから、前記被処理物にプラズマ中のイオンや電子を高効率に衝突・注入することができる。前記プラズマ電位とは、プラズマがグランドに対して有する電位であり、この電位に対し正負いずれかのバイアス電圧を被処理物に印加することができ、前記バイアス電圧は±１０Ｖ〜±１５ｋＶの範囲にあることが好ましい。更に、直流、交流、パルス又はＲＦ（ラジオ周波数）のバイアス電圧を印加することができる。また、被処理物の表面状態や照射されるＯＨ含有プラズマの種類などに応じて、前記バイアス電圧を自在に変化させることができる。前記被処理物が導体の場合には、その導体に直接バイアス電圧を印加することができ、前記被処理物が非導体の場合には、バイアス印加用の電極を被処理物の背面（プラズマが照射される裏側）に密着して又は近傍に配置することにより、前記プラズマ電位に対する好適なバイアス電圧を被処理物表面に印加することができる。
【００２８】
本発明の第４の形態によれば、前記ＯＨ含有物質が気体であるから、前記ＯＨ含有物質を簡易に前記プラズマ発生部に供給することができる。前記気体は、空気、不活性ガス又はこれらの混合気体などから構成される作動ガスと混合することにより、前記ＯＨ含有物質の濃度を自在に調整することができる。より具体的には、水、アルコール類、フェノール類、カルボン酸、又はこれらの誘導体などから構成される気体分子を室内空気、乾燥空気、加湿空気、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素、水素又は硫化水素に混合し、この混合気体を原料物質として用いることができる。
【００２９】
本発明の第５の形態によれば、前記ＯＨ含有物質が液体であり、この液体を気化又はミスト化し、生成される気体分子又はミスト粒子が前記プラズマ発生部に供給するから、所望のＯＨ含有物質から簡易にプラズマを生成することができる。前記気体分子又はミスト粒子と前記作動ガスと混合することにより、ＯＨ含有物質の濃度を自在に調整することができ、前記ＯＨ含有物質を効率的に供給することができる。
【００３０】
本発明の第６の形態によれば、固体物質を溶媒中に溶解・分散して、この溶液を気化（蒸気化）あるいはミスト化し、この蒸気あるいはミスト粒子を原料物質とするから、ＯＨを含有する種々の固体物質を前記原料物質として用いることができる。被処理物を形成する物質に応じてＯＨ含有物質を選択し、前記ＯＨ含有プラズマを生成することができる。
【００３１】
本発明の第７の形態によれば、前記被処理物が微粒子であり、前記微粒子表面を前記ＯＨ含有プラズマにより活性化させるから、所望の表面特性を有する微粒子を生成することができる。前記ＯＨ含有プラズマにより微粒子表面に官能基を形成又は結合することができ、官能基の性質に応じて親水性や疎水性などの表面特性を微粒子に付与することができる。前記官能基が親水基である場合には、前記微粒子に好適な親水性を付与することができ、この微粒子からなる親水性の粉体を生成することができる。また、このような水溶性粉体は、容易に種々の溶媒中に溶解・分散させることができ、前記粉体が廃棄物質である場合には、高効率に廃棄物質の回収を行うことができる。前記プラズマ発生部に供給される微粒子は、前記プラズマ中を通過させて表面処理を行うことができ、またプラズマと共に流動させて微粒子の高効率な表面処理を行うこともできる。更に、微粒子の速度が十分に遅くなる位置又は微粒子の温度が十分に低くなる位置では、表面処理を施された微粒子を回収することができ、好適な表面特性を有する粉体が得られる。
前記微粒子は、金属、セラミックス、樹脂、ゴム、エラストマー、半導体、誘電体、磁性体などから形成され、種々の有機物質や無機物質からなる微粒子に表面処理を施すことができる。例えば、前記微粒子が印刷用のトナーである場合には、好適なトナー処理を行うことができ、前記微粒子がＰＴＦＥである場合、親水化処理により耐熱性を有するＰＴＦＥ粉体に親水性を付与することができ、好適なフィラー又はバインダ材料を生成することができる。
【００３２】
本発明の第８の形態によれば、ＯＨ含有プラズマにより表面処理が施された微粒子を対象物表面に衝突させるから、前記微粒子の表面特性を対象物表面に付与することができる。前記表面処理が施された微粒子を前記対象物に堆積又は固着させた場合、好適な表面特性を有する被膜を形成することができる。また、表面処理された微粒子を対象物に衝突させることにより、対象物の表面改質を行うことができる。例えば、前記微粒子が、有機ＥＬ材料の場合、被処理物の表面に容易に有機ＥＬ膜を形成することができる。
【００３３】
本発明の第９の形態によれば、プラズマ発生部で生成されたプラズマ中に化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有微粒子を供給し、このプラズマによりＯＨ含有微粒子表面を活性化する官能基を形成するから、作動ガスを選択して所望の官能基をＯＨ含有微粒子に形成することができる。前記作動ガスは、室内空気、乾燥空気、加湿空気、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素、水素、硫化水素、炭化水素ガス及びこれらの混合気体から選択され、前記作動ガスから生成されるプラズマによりＯＨ含有微粒子表面に、ＣやＮを含んだ−ＣＯＯＨ、-ＣＨＯ、−ＮＨ２又は−ＣＯなどの親水基、−ＣｎＨ２ｎ＋１又は−Ｃ６Ｈ５などの疎水基や種々の官能基を被処理物表面に形成できる。更に、ＯＨ含有微粒子の速度が十分に遅くなる位置又は微粒子の温度が十分に低くなる位置では、官能基が形成されたＯＨ含有微粒子を回収することができ、表面処理を施されたＯＨ含有物質の粉体を得ることができる。従って、前記プラズマによりＯＨ含有微粒子表面に親水基が形成された場合、親水性の粉体を生成することができる。前記ＯＨ含有微粒子は、キャリアガスを用いてプラズマ中へ供給することができる。このとき、プラズマ流と同方向に搬送するのが好適であるが、プラズマ流とクロスするように搬送してもよい。
【００３４】
本発明の第１０の形態によれば、前記官能基を有する微粒子により被処理物に表面処理を施すから、所望の表面特性を被処理物表面に付与することができる。前記ＯＨ含有微粒子をプラズマ中に供給し、ＯＨ含有微粒子表面に親水基を形成して親水性微粒子を生成した場合、この親水性微粒子を被処理物表面に堆積又は固着させることにより親水性被膜を形成することができる。更に、プラズマ温度がＯＨ含有微粒子の融点より高い場合、融解した微粒子が被処理物表面に到達するから、密着性の高い被膜を形成することができる。
【００３５】
本発明の第１１の形態によれば、前記原料物質が化学組成中にＯＨを有するＯＨ含有物質を少なくとも含み、前記プラズマ発生部で生成されるＯＨ含有プラズマがＯＨ分子、Ｈ２分子、Ｈ原子、あるいはそれらのイオンを含有し、ＯＨ分子、Ｈ２分子、Ｈ原子、あるいはそれらのイオンにより被処理物に親水基層を形成して前記被処理物表面に親水性及び接着性等を付与することができる。更に、前記原料供給部が前記ＯＨ含有物質をプラズマ発生部に供給するＯＨ含有物質供給手段から構成されるから、気体、液体又は固体状の種々のＯＨ含有物質をプラズマの原料物質として用いることができる。前記ＯＨ含有物質供給手段では、液体状又は固体状のＯＨ含有物質を気化（蒸気化）又はミスト化して、前記プラズマ発生部に供給することができ、加熱器、バブラー、超音波霧化器及び超音波気化器などを用いて気化又はミスト化を行うことができる。前記ＯＨ含有物質としては、水、アルコール類、フェノール類、カルボン酸類、これらの誘導体又は各種のアルカリ性水溶液（アンモニア水、石灰水、水酸化ナトリウム水溶液又は重曹水など）、アルカリイオン水、各種の中性水溶液（食塩水又は砂糖水など）、各種の酸性水溶液（クエン酸溶液、希塩酸溶液、炭酸水又はホウ酸水など）などを用いることができる。
【００３６】
本発明の第１２の形態によれば、グライディングアーク型電極、ペンジェット型電極、誘電体バリア放電型電極又はこれらの電極を２つ以上組み合わせて、高効率にＯＨ含有プラズマを生成できるプラズマ発生部を実現することができる。前記グライディングアーク型電極及びペンジェット型電極は、いかなるガスを用いてもプラズマを発生させることができるから、前記ＯＨ含有物質を種々の作動ガスと混合して、ＯＨ含有プラズマを生成することができ、表面処理のコストを低減することができる。更に、前記グライディングアーク型電極及びペンジェット型電極は、大気圧又はその近傍の圧力で用いることができるから、前記表面処理を容易に行うことができる。
また、前記グライディングアーク型電極、ペンジェット型電極及び誘電体バリア放電型電極を組み合わせて前記プラズマ発生部を構成することができ、１段目に誘電体バリア放電型電極を配設し、２段目に前記グラインディングアーク型電極を配設すれば、前記１段目でプラズマ化されなかった成分を２段目で確実にプラズマ化することができる。
【００３７】
本発明の第１３の形態によれば、前記原料物質供給部に作動ガスを供給する作動ガス供給手段が配設され、この作動ガスと前記ＯＨ含有物質とを混合して前記プラズマ発生部に供給するから、安定してプラズマを生成できると共に、前記ＯＨ含有物質の濃度を自在に調整することができる。前記ＯＨ含有物質を効率的に供給することができ、供給されるＯＨ含有物質のプラズマ化が進み、プラズマ化されていない残留物質が被処理物に接触することを防止することができる。また、好適なＯＨ含有物質濃度を有する原料物質を供給することにより、不要な残留物質の生成を抑制することができ、例えば、ＯＨ含有物質としてアルコール類を用いる場合、作動ガス中に酸素ガスを少量混合することにより、ススの発生を抑制することができる。
【００３８】
本発明の第１４の形態によれば、前記作動ガスが、室内空気、乾燥空気、加湿空気、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素、水素、硫化水素、炭化水素ガス及びこれらの混合気体から選択されるから、種々の目的に応じて作動ガスを選択することができる。作動ガスとしてヘリウムガスやアルゴンガスを用いることにより、好適なグロー状の放電を発生させることができる。また、空気や窒素を用いることにより、表面処理のコストを低減することができ、室内空気をブロアやコンプレッサなどで供給すれば、表面処理のコストを大幅に低減することができる。更に、窒素を作動ガスとして用いれば、処理コストを低減できると共に、オゾンの発生を抑制することができる。
【００３９】
本発明の第１５の形態によれば、前記プラズマが大気圧又は大気圧近傍の圧力で発生又は持続されるから、簡易にプラズマによる表面処理を行うことができる。更に、高真空や高圧を保つチャンバなどが必要とされないため、プラズマ生成装置の製造コストを大幅に低減することができる。本発明に係るＯＨ含有プラズマは、大気圧の０．１〜２倍の範囲で生成することができ、真空ポンプや圧縮機を配設することにより、プラズマの生成や表面処理を行う圧力は自在に調整することができる。
【００４０】
本発明の第１６の形態によれば、第１０〜１４の形態のいずれかに記載のプラズマ生成装置と、このプラズマ生成装置によって生成されるＯＨ含有プラズマにより被処理物の表面処理を行う処理室から構成されるから、前記ＯＨ含有プラズマに少なくとも含有される前記ＯＨ分子、ＯＨイオン又は二次粒子からなる官能基によって被処理物表面に好適な親水性又は疎水性などの所望の表面特性を付与することができる。更に、被処理物にバイアス電圧を印加する電圧印加手段を付設することにより、プラズマ中のイオンや電子を高効率に衝突・注入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に、本発明の実施形態を添付する図面に従って詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本発明に係るプラズマ表面処理装置の概略構成図である。本発明に係るプラズマ表面処理装置は、プラズマ発生部２により生成されたプラズマ４により被処理物６の表面処理を行うものであり、前記プラズマ発生部２には、プラズマ電源２５と原料物質供給部が接続されている。この原料物質供給部は、ＯＨ含有物質供給装置８、作動ガス供給器１０、混合器１４、ＯＨ含有物質用流量制御装置２２、作動ガス用流量制御装置２４及び供給管１６、１８ａ、１８ｂ、２０ａ、２０ｂから構成され、各部材は必要に応じてヒータなどで加熱することができる。前記ＯＨ含有物質供給装置８には、加熱器、バブラー、超音波霧化器又は超音波気化器などが配設され、前記ＯＨ含有物質を気化（蒸気化）又はミスト化され、この気体分子又はミスト粒子がキャリアガスにより供給管１８ａ、１８ｂを通して前記混合器１４に供給される。前記混合器１４に作動ガス供給器１０から作動ガスが供給されて前記ＯＨ含有物質と混合される。このとき、前記作動ガス及びＯＨ含有物質の供給量は、前記作動ガス用流量制御装置２４及びＯＨ含有物質用流量制御装置２２により適宜に調整され、所望のＯＨ含有物質濃度を有する原料物質が混合器１４で生成され、この原料物質が供給管１６を通してプラズマ発生部に供給される。前記プラズマ電源２５により前記プラズマ発生部に電圧が印加され、ＯＨを含有するプラズマが生成されると、このＯＨ含有プラズマが被処理物６の表面に照射されることにより、前記表面にＯＨ基が結合され、被処理物６は好適な親水性及び接着性が付与される。
【００４３】
また、前記ＯＨ含有物質又はＯＨ含有物質とキャリアガスの混合物質を高温に加熱してから導入することができ、高温に加熱しておくことによってプラズマ化するためのエネルギー消費が低減される。前記混合器１４は市販のものを用いても良く、単にＴ字状あるいはＹ字状などの接続部品を用いることができる。前記作動ガス供給器１０は、市販のガスボンベ、コンプレッサ、ブロア、窒素ガス供給装置などを利用できる。前記作動ガス用流量制御装置２４として、従来のバルブを用いることができ、マスフローコントローラやロタメーターなどを利用しても良く、流量計測器を加えても良い。また、作動ガスの供給圧力を制御するレギュレータや圧力計測器を配置しても良い。
【００４４】
図２は、本発明に係るグライディングアーク方式に基づいたプラズマ発生部２の概略図である。前記グライディングアーク方式では、ガス流中に配置した末広がり状（下流側で広がる）のグライディングアーク型電極２８ａ、２８ｂが配設され、前記ガス流中にＯＨ含有物質を混入することにより、ＯＨを含有するプラズマが電極間に発生する。図に示した実施例では、前記ＯＨ含有物質に水３２ａを用い、バブラー３２を介して、キャリアガス３１に水分を供給している。水分を含んだキャリアガス３１は、供給管１８を通って供給管２０に供給される作動ガス４２と混合されて原料物質を構成する。この原料物質はノズル２６から前記グライディングアーク型電極２８ａ、２８ｂへ射出され、印加電圧によりＯＨを含有するプラズマが生成される。前記ＯＨ含有物質は、バブラーの代わりに高温加熱あるいは超音波気化装置もしくはそれらを併用した装置を用いることができ、又は市販の加湿器などの蒸気発生器を用いてもよい。供給管３０に供給されるキャリアガス３１は、前記作動ガス４２と同種のガスが用いられるが、作動ガス４２とは別種のガスを用いても良い。また、図１では、作動ガスとＯＨ含有物質とを同一経路でプラズマ発生部２に供給しているが、別々に供給してもよい。
【００４５】
図３は、本発明に係るペンジェット方式に基づいたプラズマ発生部２の断面概略図である。前記ペンジェット型電極は、孔開き電極３４、棒状電極３６及びこれらの電極が配設される絶縁筐体１９から構成される。前記ＯＨ含有物質と作動ガスを含有する原料物質３９が供給管１６へ供給され、反応室４０の中心に配設された棒状電極３６の周りから、前記リング状電極３４と棒状電極３６と間へ原料物質が供給されてアーク３８が発生し、プラズマ４が生成される。図３では、孔開き電極３２の孔と棒状電極３６とが同軸上に配置されているが、孔開き電極は、絶縁筐体１９の側面に設けられても良い。より厳密には、孔開き電極の孔が、棒状電極の軸と一致する必要はない。例えば、孔開き電極の孔が、絶縁筐体１９の側面に配設した場合、プラズマを絶縁筐体の軸と直交した方向に放出することができる。
【００４６】
図３に示したペンジェット方式のプラズマ発生部を具備するプラズマ表面処理装置を用いて、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂：poly-tetrafluoroethylene）を処理し、水の接触角を計測した。実験条件は、作動ガス：乾燥空気（流量：１５Ｌ／ｍｉｎ）、プラズマ発生電源（パルス型）出力：５０Ｗ、パルス周波数：２０ｋＨｚ、被処理物−先端電極間距離：５ｍｍ、処理時間：２ｍｉｎであり、ＯＨ含有物質として水を用いている。その結果、ＰＴＦＥの処理前の接触角が約１０２°であったのに対し、プラズマ処理後の接触角は１０°以下となり、親水化が確認された。
【００４７】
図４は、本発明に係るペンジェット方式に基づいたプラズマ発生部２の断面概略図である。図３の棒状電極３６が円筒状又はチューブ状の中空型棒状電極４６であり、その中空部分からＯＨ含有物質４４を供給し、作動ガス４２が供給管１６から供給される。前記中空型棒状電極４６の先端はアークプラズマの電極点が発生して高温に過熱されるため、少量の水やアルコールが電極先端部で蒸発し、プラズマ中へ混入する。従って、この方式の場合、蒸気発生器は必要ではない。
尚、図３および図４の孔開き電極３４は、長時間の連続運転の場合、電極の高温化に伴う電極の消耗および周辺の絶縁体の熱損傷を防ぐため、直接水冷、間接水冷又は空冷されることが望ましい。
【００４８】
図５は、本発明に係る誘電体バリア放電方式に基づいたプラズマ発生部２の断面概略図である。二つの金属電極４８ａ、４８ｂの表面をガラス、クォーツ、セラミックス、樹脂又はゴムなどの誘電体５０ａ、５０ｂで覆い、電極間にプラズマ４を発生させるものである。誘電体間には、ＯＨ含有物質と作動ガスが混合された原料物質３９が供給され、電極間に印加された電圧により前記混合ガスからＯＨ含有プラズマが生成され、前記ＯＨ含有プラズマにより誘電体間に設置された被処理物６の表面処理が行われる。また、片方の金属電極だけ誘電体で覆う方法もある。
【００４９】
図６は、プラズマジェットを射出する誘電体バリア放電型プラズマ発生部の断面概略図である。誘電体５０ａと５０ｂの間の幅を狭くすることにより、ガス流の勢いを保ち、プラズマ４をジェット状に射出することができる。前記プラズマ４の吹き出し口４９の総面積ＳＯＵＴと原料物質からなるガス流３９の導入口５１の総面積ＳＩＮとの比率Ｒ＝ＳＯＵＴ／ＳＩＮは、０．１≦Ｒ≦５の範囲に設定され、より好ましくは、０．２≦Ｒ≦１．５の範囲に設定される。図５に示した実施例における誘電体間の幅が約５ｍｍ程度であるのに対し、図６の実施例では、誘電体間の幅は約1ｍｍ程度まで狭められている。以上このことは、グライディングアークの場合も同様であり、グライディングアークのプラズマ吹き出し口の幅は、３ｍｍ以下が望ましい。また、誘電体５０ａと５０ｂの間の幅を狭くする代わりに、プラズマ吹き出し口に孔開き状の絶縁体を取り付けてもよい。この場合、多孔状の方が広い領域の処理が可能となる。
【００５０】
また、図２に示したグライディングアーク型電極の場合にも、プラズマ吹き出し口の幅を狭くして、孔開きの吹き出し口を設けることにより、前記プラズマ４をジェット状（平面ジェット状）に射出することができる。このようなプラズマジェットを射出できるプラズマ生成装置の実施例として、プラズマ吹き出し口が３ｍｍ以下に設定されたグライディングアーク型電極を具備するプラズマ処理装置を用い、図６と同じ条件でＰＴＦＥのプラズマ処理を行った。その結果、プラズマ処理後の接触角は約６０°まで低減された。また、比較例として、水を供給しないでプラズマ処理した場合には、被処理物表面の接触角は約９５°であり、親水性が付与されなかった。
【００５１】
図７は、本発明に係る誘電体バリア放電型電極とグライディングアーク型電極が配設されたプラズマ発生部の概略図である。１段目に誘電体５０と電極４８から構成される誘電体バリア放電型電極が設置され、２段目に前記グライディングアーク型電極２８ａ、２８ｂが設置されている。この実施例では、誘電体バリア放電型のプラズマ発生部２ａで十分にプラズマ化されずに原料物質を含有するプラズマ４ａを、２段目に設けられたグライディングアーク型電極によって更にプラズマ化し、より完全なプラズマ４ｂを生成し、このプラズマ４ｂが被処理物６に照射される。従って、前記プラズマ発生部を複数段もうけることにより、高効率にプラズマ４ｂを生成することができる。もちろん、誘電体バリア放電とグライディングアークの順を逆にしてもよい。
【００５２】
更に、図７の場合、一段目の誘電体バリア放電型のプラズマ発生部２ｂで原料物質を加熱することにより、２段目のグライディングアーク型プラズマ発生部におけるプラズマの発生効率を向上させることができる。また、グライディングアーク型又はペンジェット型に、マイクロ波放電やＲＦ放電を組み合わせることも可能である。
【００５３】
図８は、本発明に係るプラズマ発生用電極の概略図である。図８に示すように、このプラズマ発生用電極５２は、両外側の鋸刃状電極５２ａ、５２ｃ及びアース型電極５２ｂから構成され、これらの電極には、電源２４ａ、２４ｂが接続されている。前記鋸刃状電極５２ａ、５２ｃには、各々、先鋭な突起５２ｄ、５２ｅが複数設けられ、この先鋭端に電気力線が集中することにより、放電が容易に生起され、プラズマ４が生成される。前記鋸刃状電極５２ａ、５２ｃを有するプラズマ発生用電極５２を用いることにより、前記ＯＨ含有プラズマを効率的に発生させることができる。
【００５４】
図９は、本発明に係るプラズマ発生用電極５２に複数の導電体５４を配置した状態の概略図である。（９Ａ）に示すように、鋸刃状電極５２ａ、５２ｃの先端に設けられた突起５２ｆ、５２ｇの間に、複数の導電体５４が配列されている。従って、導電体５４が介在すると、（９Ｂ）に示すように、各導電体５４の間に微細な円弧状プラズマが形成され、これらの微細な円弧状プラズマから直線状のプラズマ流５６が形成される。このような直線状のプラズマ流５６がＯＨを含有する場合、被処理物の表面に均一な所望の処理を施すことができる。
【００５５】
また、図９における導電体５４を絶縁体に置き換えることも可能である。図９の装置で発生するプラズマを詳細に見ると、放電の電流路を形成している強電離プラズマ（陽光柱（「コラム」とも言う）、あるいはストリーマ）と、電流がほとんど流れない弱電離プラズマ（プラズマプルーム）とが混在して発生する。被処理物６が金属などの導電性物質の場合、前記強電離プラズマが接触すると被処理物６の表面に損傷を生じさせる。従って、前記導電体５４を絶縁体に置き換えて前記強電離プラズマの放電路を裁断することにより、プラズマ流５６が弱電離プラズマから形成され、導電性物質を損傷無く処理することができる。
【００５６】
図１０は、４対の電極対を連設したプラズマ生成装置の概略構成図である。電源回路９４により印加される高周波パルス電圧が高周波トランス８８の一次コイル９２に導入され、昇圧電圧が二次コイル９０より交番高電圧として出力される。二次コイル９０の一方の出力側に４個の電極６０、６２、６６、６８が共通接続され、他方の出力側は接地されている。電極６０、６８は、それぞれ接地側電極５８、７０と対向配置されている。電極６２、６６は接地側共通電極６４と対向配置されている。各電極６０、６２、６６、６８と二次コイル９０との間にはそれぞれ、コンデンサ７２及びコイル８０、コンデンサ７４及びコイル８２、コンデンサ７６及びコイル８４、コンデンサ７８及びコイル８６からなるＬＣ直列回路が挿入されている。なお、それぞれのプラズマの（出力や形状など）を調整するため、ＬとＣは、それぞれ独立あるいは連動して可変できる、可変Ｌ、可変Ｃを使用することもできる。
【００５７】
上記ＬＣ直列回路の挿入によって、プラズマを円滑に生成させることができる。例えば、電極６０と接地側電極５８間で放電が発生すると、電極６０側のコンデンサ７２の放電が起きる。コンデンサ７２の充電電圧は急激に低下していくが、コイル８０によって電圧低下が抑制される。また、コイル８２によって電圧低下が抑制される結果、コンデンサ７４の充電電圧はコンデンサ７２の放電中、若干低下するものの放電可能電位に保持される。したがって、電極６０による放電に引き続いて、電極６２での放電も誘発される。同様に、電極６６側のコンデンサ７６においても放電が起きる。また、同様に、電極６８側のコンデンサ７８においても放電が起き、このような充放電を繰り返すことによって、４対の電極対における放電が連鎖的に起き、プラズマ生成を円滑に行うことができる。また、電極対は偶数個である必要は無く、また基本的に数の制限はない。更にまた、一つの電極に複数の電極が対応していてよい。図１０に示すような電極構成を用いることにより、多量のＯＨ含有プラズマを発生させることができる。また、上述したグライディングアーク型電極、ペンジェット型電極、誘電体バリア放電型電極、鋸刃状電極に対しても図１０の電極構成を適用することができる。なお、それぞれの電極間のプラズマ状態（出力や形状など）を調整するため、ＬとＣは、それぞれ独立あるいは連動して可変でき、可変Ｌ、可変Ｃを使用することもできる。
【００５８】
本発明は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係るプラズマ生成装置及びプラズマ表面処理装置は、被処理物の濡れ性改善又は接着性改善を高効率に行うことができ、印刷（インクジェット印刷、シルク印刷、グラビア印刷、ロール印刷など）、塗装（バンパー塗装、車体塗装など）、接着（ガラス、樹脂、ゴム、金属など）、絶縁線と電線の密着工程、シール部材の取付けなどの封止工程及び注射針などの接合等の前処理に用いることができ、前記ＯＨ含有プラズマにより種々の部材の接合や接着を行うことができる。更に、本発明に係るＯＨ含有プラズマは、有機汚染物質の除去やガラス、金属、セラミックス、ゴム及びエラストマー等の固体表面の洗浄処理を行うことができる。また、種々の被処理物表面の静電気防止処理、デスミア処理、エッチング、アッシング、表面加工（例えば、ダイヤモンドおよびダイヤモンドライクカーボン膜の微細加工・除去）などを行うことができ、メス、カテーテル、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、入れ歯、複合チップ及び注射針などの消毒・殺菌・滅菌処理を行うことができる。更に、被処理物が大気や排ガスなどを構成する気体分子又は粒子である場合、大気浄化、排ガス処理、排煙処理及び気体のｐｈ制御などの環境浄化処理に用いることができる。
【００６０】
また、従来の表面処理装置では困難であった高機能性の樹脂材料及びゴム材料などの被処理物に親水性及び接着性を付与することができるから、前記被処理物に種々のコーティングを容易に行うことができ、又は疎水化処理を行うことにより好適な撥水性を付与することができる。従って、上記の高機能性材料に種々の高機能化加工を行うことが可能になり、高機能性材料の用途を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係るプラズマ表面処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係るグライディングアーク方式に基づいたプラズマ発生部の概略図である。
【図３】本発明に係るペンジェット方式に基づいたプラズマ発生部の断面概略図である。
【図４】本発明に係るペンジェット方式に基づいたプラズマ発生部の断面概略図である。
【図５】本発明に係る誘電体バリア放電方式に基づいたプラズマ発生部の断面概略図である。
【図６】プラズマジェットを射出する誘電体バリア放電型プラズマ発生部の断面概略図である。
【図７】本発明に係る誘電体バリア放電型電極とグライディングアーク型電極が配設されたプラズマ発生部の概略図である。
【図８】本発明に係るプラズマ発生用電極の概略図である。
【図９】本発明に係るプラズマ発生用電極に複数の導電体を配置した状態の概略図である。
【図１０】４対の電極対を連設したプラズマ生成装置の概略構成図である。
【図１１】従来のグライディングアーク装置を用いた親水化処理後の接触角の比較図である。
【符号の説明】
【００６２】
２        プラズマ発生部
４        プラズマ
４ａ      プラズマ
４ｂ      プラズマ
６        被処理物
８        ＯＨ含有物質供給装置、
１０      作動ガス供給器
１４      混合器
１６      供給管
１８      供給管
１８ａ    供給管
１８ｂ    供給管
１９      絶縁筐体
２０      供給管
２０ａ    供給管
２０ｂ    供給管
２２      ＯＨ含有物質用流量制御装置
２４      作動ガス用流量制御装置
２４ａ    電源
２４ｂ    電源
２５      プラズマ電源
２６      ノズル
２８ａ    グライディングアーク型電極
２８ｂ    グライディングアーク型電極
３０      供給管
３１      キャリアーガス
３２ａ    水
３２      バブラー
３４      孔開き電極
３６      棒状電極
３８      アーク
３９      原料物質
４０      反応室
４２      作動ガス
４４      ＯＨ含有物質
４６      中空型棒状電極
４８      電極
４８ａ    金属電極
４８ｂ    金属電極
４９      吹き出し口
５０      誘電体
５０ａ    誘電体
５０ｂ    誘電体
５１      入口
５２      プラズマ発生用電極
５２ａ    鋸刃状電極
５２ｂ    アース型電極
５２ｃ    鋸刃状電極
５２ｄ    突起
５２ｅ    突起
５２ｆ    突起
５２ｇ    突起
５４      導電体
５６      プラズマ流
５８      接地側電極
６０      電極
６２      電極
６６      電極
６８      電極
７０      接地側電極
７２      コンデンサ
７４      コンデンサ
７６      コンデンサ
７８      コンデンサ
８０      コイル
８２      コイル
８４      コイル
８６      コイル
８８      高周波トランス
９０      二次コイル
９２      一次コイル
９４      電源回路
【図１】
2006216468.tif 000003
【図２】
2006216468.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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