(57)【要約】流体投与装置の表面処理方法であって、前記流体投与装置の少なくとも一部の１以上の処理対象表面を、多重荷電かつ多重エネルギのイオンビームを用いたイオン注入によって変化させる処理から成り、変化させられた後の前記処理対象表面は減摩擦特性を有し、前記多重荷電イオンは、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）の中から選択され、イオン注入は０μｍから３μｍの深さまで実施される、という表面処理方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体投与装置の表面処理方法であって、
前記流体投与装置の少なくとも一部の１以上の処理対象表面を、多重荷電かつ多重エネルギのイオンビームを用いたイオン注入によって変化させる処理から成り、
変化させられた後の前記処理対象表面は減摩擦特性を有し、
前記多重荷電イオンは、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）の中から選択され、
イオン注入は０μｍから３μｍの深さまで実施されること、
を特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
前記多重エネルギイオンは同じ抽出電圧で同時に注入されること、
を特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記処理対象表面は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの合成材料、エラストマー、ガラス、又は金属で作られている、こと、
を特徴とする請求項１又は２に記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記処理対象表面に少なくとも１つの追加の特性を与えるイオン注入処理を更に含み、当該追加の特性とは、流体との相互反応の低減と、変化させられた前記処理対象表面への流体の付着の軽減との一方または両方であること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項５】
前記流体投与装置は、当該流体投与装置の投与済み回数又は未投与回数をカウントする回数カウンタを有すること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項６】
ソリッドなポリマー製部品の1以上の表面に対し、イオンを用いて行われる表面処理を含み、
多重エネルギイオンＸ+及びＸ2+によって構成されるイオンビームを用いてイオン衝撃を与える処理を含み、
Ｘは、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、そして、キセノン（Ｘｅ）から成る一覧から選択されるイオンの原子記号であり、
Ｘ+及びＸ2+を原子百分率で表して、率ＲＸ＝Ｘ+／Ｘ2+の値は１００以下、例えば２０未満とし、
ビームの移動速度は直前の処理において決定され、当該直前の処理では、１０-5ミリバールの圧力上昇に形で表れるポリマーの熱劣化を生じさせることのないビームの最低移動速度が特定されること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項７】
イオンＸ+及びＸ2+は、電子サイクロトロン共鳴イオン源（ＥＣＲ）によって同時に生成されること、
を特徴とする請求項６に記載の表面処理方法。
【請求項８】
率ＲＸは１以上であること、
を特徴とする請求項６又は７に記載の表面処理方法。
【請求項９】
多重エネルギイオンＸ+及びＸ2+の注入を可能にする電子サイクロトロン共鳴イオン源の抽出電圧は、１０ｋＶから４００ｋＶの範囲にあり、例えば、２０ｋＶ以上又は１００ｋＶ以下であること、
を特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１０】
多重エネルギイオンＸ+およびＸ2+の量は、５×１０14ｉｏｎｓ／ｃｍ2から１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2の範囲であり、例えば、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2以上及び／又は５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2以下、更には、５×１０15イオンｉｏｎｓ／ｃｍ2以上及び／又は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2以下であること、
を特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１１】
多重エネルギイオンＸ+及びＸ2+の量に応じた、ソリッドなポリマー製部品の表面の変化の特性の変化量、例えば、処理対象部品の特性の変化量を表すポリマー材料の表面の電気抵抗（ρ）を直前の処理において求めることで、イオン量の範囲が求められ、ここで、選択された特性の変化量は、効果を表し、前記イオン量範囲を構成する３つの連続的なイオン量領域において異なる形で変化するものであり、
第１領域における変化は１ヵ月未満の期間にわたって直線的かつ可逆的であり、第２領域における変化は１ヶ月超の期間にわたって直線的かつ安定しており、最後に、第３領域における変化は１ヶ月超の期間にわたって一定かつ安定しており、
イオン量の第３領域における多重エネルギイオンＸ+及びＸ2+の量がソリッドなポリマー製部品の処理のために選択されること、
を特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１２】
電子サイクロトロン共鳴イオン源及び、ポリマー製部品の処理対象表面の移動に関するパラメータは、ポリマー製部品分の処理対象表面の面積速度が、０.５ｃｍ2／秒から１０００ｃｍ2／秒の範囲、例えば１ｃｍ2／秒以上及び／又は１００ｃｍ2／秒以下となるように調整されること、
を特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１３】
電子サイクロトロン共鳴イオン源及び、ポリマー製部品の処理対象表面の移動に関するパラメータは、注入イオン量が５×１０14ｉｏｎｓ／ｃｍ2から１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2の範囲、例えば５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2及び／又は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2となるように調整されること、
を特徴とする請求項６乃至１２のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１４】
電子サイクロトロン共鳴イオン源及びポリマー製部品分の処理対象表面の移動に関するパラメータは、ポリマー製部品分の処理対象表面のイオン侵入深さが０.０５μｍから３μｍの範囲、例えば０.１μｍ以上及び／又は２μｍ以下となるように調整されること、
を特徴とする請求項６乃至１３のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１５】
電子サイクロトロン共鳴イオン源及びポリマー製部品分の処理対象表面の移動に関するパラメータは、ポリマー製部品分の処理対象表面の処理中の温度が１００℃以下、例えば５０℃以下となるように調整されること、
を特徴とする請求項６乃至１４のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１６】
処理対象のポリマー製部品は、５ｍ／分から１００ｍ／分の範囲の速度で処理装置を通過すること、
を特徴とする請求項６乃至１５のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１７】
ポリマー製部品の処理対象表面からのイオン注入の実行には、複数のイオン源が発生させるＸ+及びＸ2+イオンの複数の多重エネルギビームが用いられること、
を特徴とする請求項６乃至１６のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１８】
ポリマー製部品を作るポリマーの種類は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から選択されること、
を特徴とする請求項６乃至１７のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１９】
前記流体投与装置は、流体を格納する貯蔵器と、前記貯蔵器に装着されるポンプ又は弁である投与部材と、投与開口部を備えて前記投与部材の駆動に用いられる投与ヘッドと、を有すること、
を特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項２０】
前記流体投与装置は、各々が１回分の流体を格納した複数の貯蔵器と、穴開けニードルである貯蔵器開封手段と、開封された１つの貯蔵器から投与開口部を通して１回分の流体を投与する１回分投与手段と、から成ること、
を特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項２１】
前記流体投与装置は、１回分又は２回分の流体を格納する貯蔵器と、駆動のたびに前記貯蔵器内で移動するピストンと、を有すること、
を特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項２２】
前記流体は、点鼻又は経口の形で噴霧及び／又は吸引される、液体又は粉末の医薬流体であること、
を特徴とする請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項２３】
流体投与装置の組立ラインにおいて連続的に実行されること、
を特徴とする請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体投与装置の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体投与装置は公知であり、一般的に、１又は複数の貯蔵器と、ポンプ、弁、又は貯蔵器内で移動可能なピストンなどの投与部材と、投与開口部を備えた投与ヘッドと、から成る。また、構成によっては、投与部材を駆動するための側面駆動システムを備える。更に、変形例として、流体投与装置は吸入器であって、各々が１回分の粉末又は液体を格納した複数の貯蔵器と、連続した複数回の駆動で前記粉末又は液体を１回分ずつ開封及び放出する手段と、を有する構成となっている場合もある。いくつかの種類の装置は更に、回数カウンタ又は回数インジケータを有し、これによって、当該投与装置の投与済み回数又は未投与回数をカウント又は提示する。つまり、投与装置は、駆動中にお互いに対して相対的に移動する可動部品又は可動部分を有している。そこで、望ましくないノイズや誤動作の原因となりうる摩擦を制御することは、大きな課題である。特に医薬の分野では、投与装置の誤動作の危険は重大である（例えば、ぜんそく発作などの発作の治療の場合）。具体的に言えば、摩擦の問題が生じるのは、ポンプのピストンや弁部材においてであり、こうした個所では、ポンプのピストンや弁部材の詰まりを回避することが必須である。同じことは吸入器にもあてはまる。吸入器では、貯蔵器を移動又は開封する手段、１回分を投与するための手段が摩擦の影響を受けやすい。更には、ドーズカウンタにとっても摩擦は重大である。ユーザに正確な情報を示して、未投与回数を誤解しないようにする必要があるためである。そのため、摩擦による閉塞は損害を生じさせるおそれがある。
【０００３】
既存の表面処理方法は全てが問題を抱えている。その問題のため、いくつかの方法は、平らな表面にのみ適したものとなっている。また、他の方法では、基材の選択が制限される（例えば、金）。分子のプラズマ誘起重合は複雑かつ高価であり、得られるコーティング層は制御が難しい上に、経年劣化の問題が生じる。同様に、紫外線放射を用いた分子の重合の誘起も、複雑かつ高価であり、感光性分子と共に用いないと機能しない。このことは、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ：Atomic Transfer Radical Polymerization）にも当てはまる。ＡＴＲＰもやはり高価かつ複雑である。最後に、電気グラフト法は、複雑な上に、導電性の支持表面が必要となる。
【０００４】
本発明の目的は、上述した問題の生じない表面処理方法を提案することである。
具体的に言えば、本発明は、効果的で耐久性を有し、無公害であって実行が簡単な表面処理方法を提供することを目的とする。
具体的には、本発明は、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、そして、キセノン（Ｘｅ）によって構成されるリストに属する多重電荷かつ多重エネルギのイオンによって、ポリマー製部品を処理する処理方法を提供する。ここでのポリマー製部品は、流体（特に医薬）を投与する装置の一部を成すものである。
【０００５】
市販のポリマーの大部分は電流を伝えない。それらの表面抵抗は１０15Ω／□から１０17Ω／□[オーム／平方] の範囲にある。
しかしながら、以下の理由により、導電性であることが望ましい。
・静電防止効果：表面抵抗の低下は数週間又は数か月続けば充分であろう。
・静電荷散逸：これは、放電材料及び導電体によって達成される。導電体は放電を防止すると共に、高速運動から生じる電荷を散逸させる。
【０００６】
・電磁遮蔽：体積抵抗が非常に低い材料が必要である（＜１ｏｈｍ.ｃｍ［オームセンチメートル］）。製造した製品からの電磁放出を制限するために、規格に準拠しなければならない。
導電性を得るための手法は様々であり、以下のようなものがある。
・非永続的な添加物（例：脂肪酸エステル、第四アミン）。こうした物質は、高分子ポリマーに組み入れられると、表面に移行して空気中の水分と反応する。当該物質は、表面に水分の膜を形成することで、表面抵抗を約１０14Ω／ρまで下げる。
【０００７】
・表面抵抗及び体積抵抗を永続的に下げるフィラー。具体的には、カーボンブラック、カーボンファイバ、黒鉛、ステンレス鋼ファイバ、アルミニウム薄片、カーボンナノチューブである。表面の静電防止特性及び静電荷散逸電気特性のみを目的とする場合にフィラーを使用すると、使用によるポリマーの製造コストの増加は、目的に見合わない大きなものとなる。
【０００８】
・もともと導電性を有するポリマー。こうしたポリマーは高価であり、また、使用条件の影響を受けやすい。これらが有する電気的特性は、熱や水分の影響で急速に劣化してしまう。
付着は、ポリマーに関しては重要な現象であり、例えば、表面に有効成分が付着することになる。こうした付着が生じるのはファンデルワールス力による。これは、ポリマー表面にある分子の極性や、表面抵抗が非常に高い場合に誘起される静電力によって生じる。
【０００９】
付着に関する問題に加えて、ポリマー製部品はしばしば、多かれ少なかれ攻撃性を有する化学媒体の中や、湿気の多い環境、酸素の含まれる環境などで使用を求められる場合があるが、そうした場合、酸化によって電気的絶縁性が上昇することがある。
いくつかのポリマーは、ＵＶや酸化からの保護を実現する目的で、化学成分を含んでいる。こうした化学成分が外部へ放出されると、表面の酸化が加速することになり、それによって、ポリマーの絶縁性が強まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８５４９１号
【特許文献２】ＰＣＴ／ＦＲ２０１０／０５０３７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題を軽減すること、具体的には、ソリッドなポリマー部品の表面抵抗を大幅に下げると共に、体積弾性を維持し、健康に有害な化学成分の使用を回避すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明が提供するのは、ソリッドなポリマー製部品の表面のうち１つ以上を、ヘリウムイオンを用いて処理する処理方法であって、多重エネルギイオンＸ+及びＸ2+が同時に注入され、Ｘは、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、そして、キセノン（Ｘｅ）から成るリストに属するものであり、率ＲＸ＝Ｘ+／Ｘ2+であって、Ｘ+及びＸ2+は、原子百分率で表して１００以下であり、例えば、２０未満であること、を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
例証として、発明者は、Ｈｅ+及びＨｅ2+イオンを同時に用いた場合、Ｈｅ+又はＨｅ2+イオンの一方のみを注入する公知の処理と比較して、ポリマーの静電防止表面特性を非常に大幅に向上できることを確認した。発明者は、ＲＨｅが１００以下（例えば２０以下）の場合に大幅な向上が見られることを立証することができた。
留意すべき点として、本発明を用いれば、ソリッドなポリマー部品の表面抵抗の低下、及び、ちり付着の削減の少なくとも一方が可能であり、更には、ＯＨやＣＯＯＨなどの高分極の化学基を除去することで、表面分極を抑えることも可能である。これらの官能基はファンデルワールス力を誘起するものであり、ファンデルワールス力には、ポリマー表面に周囲の化学分子を結合させる作用がある。
【００１４】
また、本発明を用いれば、例えば、浸透に対する障壁を設けることで、ポリマーの化学的安定性を高めることができる。これにより、以下のうち少なくとも１つが可能となる。すなわち、ポリマー内部への周囲の酸素の伝播を遅らせること、ポリマーに含まれる成分の外部への拡散を抑制してポリマーを化学物質から保護すること、ポリマーに含まれる有害な成分の外部への浸出を防止すること。
【００１５】
更に、効果的な点として、本発明を用いれば、化学成分又はフィラーを追加する処理が不要となり、その代わりに、いかなる種類のポリマーにも適用できて、材料及びエネルギの消費に関するコストも低い物理的方法を用いることができる。
本発明において、「ソリッド」という用語は、例えば、押し出し成形、型成形その他の、ポリマーブロックの加工に適した技術によって、材料のブロックを機械的又は物理的に変形させることで製造されたポリマー製部品であることを意味する。
【００１６】
本発明による方法で処理するのが効果的なものとして、ここで挙げることのできるポリマーの具体例は、以下の材料である。
・ポリカーボネート（ＰＣ）
・ポリエチレン（ＰＥ）
・ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
・ポリメチルアクリレート（ＰＭＭＡ）
・ポリプロピレン（ＰＰ）
・ポリアミド（ＰＡ）
本発明の方法では、はるかに深くまで処理することができ、その結果として、化学安定性は高まり、表面の電気的特性（静電防止、静電荷散逸）が維持される期間は非常に長くなる。
【００１７】
産業上の必要条件から考えても、処理時間は長くはならないことが確認された。
更に、本方法は低エネルギ、低コストであって、環境への影響なしに産業上の利用が可能である。
ポリマー製部品は、多重エネルギ、多重電荷のイオンを同時に注入する手法で処理される。これらイオンは、具体的には、単一の抽出電圧を用いた電子サイクロトロン共鳴イオン源（ＥＣＲ源）のプラズマ室で生成される単一電荷及び多重電荷のイオンを抽出する、という方法で得られる。前記イオン源によって生成される個々のイオンはそれぞれ、その電荷状態に比例したエネルギを有する。このことの結果として、最高の電荷状態（すなわち、最大のエネルギ）を有するイオンが、ポリマー製部品の最も深い位置まで注入されることになる。
【００１８】
ＥＣＲ源を用いた注入は、イオン源が高い抽出電圧を必要としないため、高速かつ安価である。実際問題として、イオンの注入エネルギを高める手段としては、抽出電圧を高めるよりも電荷状態を高める方が、経済的に好ましい。
留意すべき点として、プラズマ浸漬又はフィラメント注入装置によってイオン注入を実現する場合に用いられるような従来のイオン源では、比率ＲＸが１００以下である多重エネルギイオンＸ+、Ｘ2+の同時注入を目的としたビームを得ることはできない。それどころか、こうしたイオン源では、上記の率は通常１０００以上となる。
【００１９】
発明者は、本発明の方法を用いればバルク弾性特性を変えることなしに、ポリマー製部品を表面処理が実現可能であることを確認した。
本発明の１つの実施の形では、イオン源は電子サイクロトロン共鳴イオン源であり、５０℃未満の温度で部品に注入される多重エネルギイオンを生成する。注入ビームから出るイオンは、イオン源の抽出電圧に従って深さを制御されながら、同時に注入される。
【００２０】
特定の科学的理論に拘束されるものではないが、本発明の方法では、イオンは、それらが通過する際にポリマーの電子を励起すると考えられ、その結果、共有結合が破壊された後直ちに再結合することで、架橋として知られるメカニズムによって、主に炭素原子で構成された高密度の共有化学結合が得られる。より軽い水素や酸素などの元素は、気体除去の間にポリマーから排出される。このように、高密度化でカーボンリッチな共有結合を得る場合、表面導電率を高める効果、そして、付着の原因となるファンデルワールス力の発生源において、表面の極性基を低減し、又は完全に除去する効果がある。イオンが軽い場合、架橋プロセスは一層効果的である。
【００２１】
よって、発射体（projectile）として効果的なものはヘリウムとなる。ヘリウムが好ましい理由は以下の通りである。
・共有結合の電子の速度と比較した場合、非常に高速であり、従って、当該電子の励起には非常に効果的である。その結果として、当該電子に軌道を変更する時間を与えない。
・マイクロメートル単位で相当な深さにまで進入する。
【００２２】
・危険性がない。
・希ガスであるため、ポリマーの化学組成への影響がない。
健康への危険なしに容易に使用できる他の種類のイオンを考えることもでき、そうしたイオンとしては、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）がある。
【００２３】
本発明の方法について考えられる好ましい実施の形は様々であり、組み合わせも可能である。好ましい実施の形の一例は、以下の組み合わせである。
・率ＲＨｅ（ＲＨｅ＝Ｈｅ+／Ｈｅ2+、Ｈｅ+及びＨｅ2+は原子百分率で表される）を１以上とする。
・多重エネルギイオンＨｅ+、Ｈｅ2+注入のためのイオン源の抽出電圧は、１０ｋＶ[キロボルト]から４００ｋＶの範囲にあり、例えば、２０ｋＶ以上及び／又は１００ｋＶ以下とする。
【００２４】
・多重エネルギイオンＨｅ+、Ｈｅ2+の量を、５×１０14ｉｏｎｓ／ｃｍ2から１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2の範囲とし、例えば、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2以上及び／又は５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2以下、あるいは、更に５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2以上及び／又は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2以下とする。
・多重エネルギイオンＨｅ+及びＨｅ2+の量に応じた、ソリッドなポリマー製部品の表面の変化の特性の変化量、例えば、処理対象部品を表すポリマー材料のポリマーの表面抵抗を直前の処理において求めることで、イオン量の範囲が求められ、ここで、選択された特性の変化量は、効果を表し、前記イオン量範囲を構成する３つの連続的なイオン量領域において異なる形で変化するものであり、第１領域における変化は１ヵ月未満の期間にわたって直線的かつ可逆的であり、第２領域における変化は１ヶ月超の期間にわたって直線的かつ安定しており、最後に、第３領域における変化は１ヶ月超の期間にわたって一定かつ安定しており、イオン量の第３領域における多重エネルギイオンＨｅ+及びＨｅ2+の量がソリッドなポリマー製部品の処理のために選択される。用語「可逆変化」（第１領域）とは、いったん下がった抵抗値が再び上昇して当初の値を回復することを意味する。この現象は注入後も遊離基が存続することから生じる。こうした遊離基は周囲の空気中の酸素と再結合し、それによって表面抵抗の上昇を生じさせる。
【００２５】
・イオン源及び、ポリマー製部品の処理対象表面の移動に関するパラメータは、ポリマー製部品の処理対象表面の表面処理速度が、０.５ｃｍ2／秒［平方センチメートル／秒］から１０００ｃｍ2／秒の範囲、例えば１ｃｍ2／秒以上及び／又は１００ｃｍ2／秒以下となるように調整される。
・イオン源及び、ポリマー製部品の処理対象表面の移動に関するパラメータは、注入イオン量が５×１０14ｉｏｎｓ／ｃｍ2から１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2の範囲、例えば５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2及び／又は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2となるように調整される。
【００２６】
・イオン源及びポリマー製部品の処理対象表面の移動に関するパラメータは、ポリマー製部品の処理対象表面のヘリウムの侵入深さが０.０５μｍから３μｍの範囲、例えば０.１μｍ以上及び／又は２μｍ以下となるように調整される。
・イオン源及びポリマー製部品の処理対象表面の移動に関するパラメータは、処理中のポリマー製部品の表面温度が１００℃以下、例えば５０℃以下となるように調整される。
【００２７】
・ポリマー製部品は、例えば形状加工した帯材（strip）であり、５ｍ／分［メートル／分］から１００ｍ／分の範囲の速度で処理装置内を通る。一例として、当該ポリマー製部品は縦方向に移動する。
・部品の処理対象表面からのヘリウム注入の実行には、複数のイオン源が発生させるＨｅ+及びＨｅ2+イオンの複数の多重エネルギビームが用いられる。一例として、複数のイオン源を処理対象の部品が移動する方向に配置する。イオン源同士の間には間隔を置く。２本のイオンビームの間の距離は、連続したイオン注入処理の間に部品を冷却させるのに充分な大きさとするのが好ましい。前記イオン源は、処理するトラックの幅に適合した径を有するイオンビームを発生させる。ビームの径を、例えば５ｍｍ[ミリメートル]まで小さくすることで、イオン源と処理室との間に非常に効果的な差圧真空システムを配置することができる。これは、イオン源抽出システム内の真空を１０-6ｍｂａｒとする一方で、ポリマーは１０-2ｍｂａｒ[ミリバール]で処理できることを意味する。
【００２８】
・部品の原料のポリマーは、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリメチルアクリレート、ポリプロピレンから選択される。ただし、このリストは網羅的なものではない。それ以外にも、架橋可能な種類のポリマー全般が候補として考えられる。
本発明はまた、ヘリウム注入の深さが５０ｎｍ[ナノメートル]以上（例えば、２００ｎｍ以上）であって、表面抵抗ρが１０14Ω／□以下（例えば、１０9Ω／□以下、更には１０5Ω／□以下）である、という部品に関する。表面抵抗の計測にあたっては、ＩＥＣ規格６００９３を参照しなければならない。
【００２９】
本発明が提供するのは、流体投与装置の表面処理方法であって、前記流体投与装置の部分の少なくとも１以上の処理対象表面を、多重荷電かつ多重エネルギのイオンビームを用いたイオン注入によって変化させる処理から成り、変化させられた後の前記処理対象表面は減摩擦特性を有し、前記多重荷電イオンは、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）の中から選択され、イオン注入は０μｍから３μｍの深さまで実施される、という表面処理方法である。
【００３０】
従属請求項には、効果的な実施の形が記載されている。
具体的には、前記表面処理方法は、ソリッドなポリマー製部品の1以上の表面に対し、イオンを用いて行われる表面処理を含み、多重エネルギイオンＸ+及びＸ2+によって構成されるイオンビームを用いてイオン衝撃を与える処理を含み、Ｘは、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、そして、キセノン（Ｘｅ）から成る一覧から選択されるイオンの原子記号であり、Ｘ+及びＸ2+を原子百分率で表して、率ＲＸ＝Ｘ+／Ｘ2+の値は１００以下、例えば２０未満とし、ビームの移動速度は直前の処理において決定され、当該直前の処理では、１０-5ミリバールの圧力上昇に形で表れるポリマーの熱劣化を生じさせることのないビームの最低移動速度が特定される、というものである。
【００３１】
本発明の上記ならびにその他の特徴及び効果は、非限定的な例として示す添付図面を具体的に参照しながら以下に述べる詳細な説明を読むことで、一層明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるヘリウム注入をポリカーボネートに行った場合の分布の一例を示す図である。
【図２】材料の電気特性を定める各種の基準に関するスケールを示す図である。
【図３】本発明に従って処理したポリカーボネートサンプルの表面抵抗の時間に沿った変化を、複数のヘリウム量について示す図であり、表面抵抗の計測はＩＥＣ規格６００９３に従い、内径Ｄのリングで径ｄのディスクを囲む形で形成した電極を使用した（Ｄ＞ｄ）。
【図４】本発明に従って処理したポリカーボネートサンプルの表面抵抗の時間に沿った変化を、３種類のイオンＨｅ、Ｎ、Ａｒについて量を変えながら計測した結果を示す図であり、表面抵抗の計測はＩＥＣ規格６００９３に従って行った。
【図５】本発明に従って処理したポリカーボネートサンプルの表面抵抗の時間に沿った変化を、窒素について、量を変えながら、２種類のビーム移動速度で計測した結果を示す図であり、表面抵抗の計測はＩＥＣ規格６００９３に従って行った。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、具体的に言えば、特許文献１に記載されたものと類似した方法を用いながら、金属材料の表面を１μｍ程度の深さにわたって構造的に変化させることで、当該金属材料に特定の物理的特性を与えるものである。上記特許文献１はイオン注入方法に関するものであり、より具体的に言えば、多重電荷、多重エネルギのイオンビームの用法に関するものである。当該注入方法は、特に、プラスチック材料製部品を大量生産するための型に使用されるアルミニウム合金から製造される部品の処理に用いられてきた。
【００３４】
驚くべきことに、この種の方法は、上述した投与装置において駆動中に移動する面を変化させて摩擦を防止又は抑制する、という目的にも適していることがわかった。当該イオン注入方法にこうした用途があることは、これまで認識されていなかった。特許文献１の記述は、その全体が、参照の目的で本明細書の組み込まれるものとする。
処理対象の表面は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの合成材料とすることができる。また、金属製、ガラス製、又はエラストマー製としてもよい。
【００３５】
要約して言えば、本方法は、電子サイクロトロン共鳴源（ＥＣＲ源と呼ばれる）など、１又は複数のイオン源を使用する処理である。このＥＣＲ源は、例えば、２０ｋＶから２００ｋＶの範囲の抽出電圧において、約１０ｍＡ［ミリアンペア］（全電荷あわせて）の全電流で、多重エネルギイオンの初期ビームを発する能力がある。ＥＣＲ源は調整手段に向けてイオンビームを発し、当該調整手段は、ＥＣＲ源から発せられた初期ビームを集中及び調整して注入イオンビームに変え、当該注入イオンビームは処理対象の部品に当てられる。用途及び処理対象の材料に応じて、イオンは、ヘリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンから選択される。また、処理対象の部品の最高温度も、その性質に応じて異なる。通常の注入深さは、０μｍから３μｍの範囲にあり、処理対象の表面だけでなく、向上させようとする特性にも依存する。
【００３６】
ＥＣＲイオン源の特殊性は、主に、単一電荷および多電荷のイオンを発生させるという点にあり、これは、複数の多重エネルギイオンを同じ抽出電圧で同時に注入できることを意味する。従って、処理すべき厚み全体にわたって同時に、適正に分布した注入プロフィールを得ることができる。これによって、表面処理の品は向上する。
本方法は、真空ポンプで排気した室（chamber）の中で実行するのが効果的である。このように真空にするのは、残留気体によってビームが遮断されること、そして、同じ気体によってイオン注入時に部品表面が汚染されること、を防止するためである。
【００３７】
また、特に特許文献１に記載されているように、上述した調整手段は、効果的な構成として、以下の構成要素を、ＥＣＲ源から処理対象の部品までの間の位置に有している。
・電荷および質量に応じてイオンをフィルタリングすることの可能な質量分析装置。ただし、高純度気体（例えば、高純度窒素ガス（Ｎ2））を入れる場合には、こうした分析装置は必須ではない。分析計により、イオン源が生成した単一電荷イオンおよび多電荷イオンの全てを回収して、多重エネルギイオンビームを得ることができる。
【００３８】
・イオンビームを所定の形状、例えば、所定の半径を有する円筒の形状で提供する１又は複数のレンズ。
・初回注入時に垂直断面のビーム強度を解析するプロフィーラ（profiler）。
・イオンビームの強度を連続的に、当該イオンビームと交差することなしに計測する強度変換器。本器具の主な働きは、イオンビームの中断を検知すること、処理中のイオンビームの強度変化の記録を可能にすることである。
【００３９】
・特定のタイミング（例えば、部品の処理を行うことなく移動している間）においてイオンの軌跡を遮るシャッター（例えば、ファラデー箱）。
効果的な実装の形では、処理対象の部品をＥＣＲ源に対して移動させる。部品は、例えば、ＮＣ（数値制御式：numerically controlled）機械による制御の下で用いられる可動支持体に搭載しておけばよい。処理対象の部品の移動は、以下に従って計算される。すなわち、ビームの径、処理対象領域の外輪郭および内輪郭、表面に対するビームの角度に応じた固定又は可変の移動速度、そして実行済みの経路の数。
【００４０】
本処理方法の可能な実行形の１つを以下に述べる。先ず、処理対象の部品を、処理室の中で適当な支持体に取り付ける。その後、処理室を閉じ、真空ポンプを用いて強度の真空とする。真空状態に達すると直ちに、イオンビームの発射を開始し、調整を行う。前記ビームの調整が終わると、シャッターを上げ、ＮＣ機械を起動する。その後、当該ＮＣ機械は、１又は複数の経路でビームに当てられる処理対象部品の位置及び移動速度を制御する。必要な経路の数に達すると、シャッターが落とされ、ビームは遮断される。その後、ビームの放射が終わり、処理室を外気に対して開き、真空状態は解消される。問題がなければ、冷却回路を切り、処理対象部品を処理室から取り出す。
【００４１】
処理対象部品の所定の個所において、イオンビームの通過に関連して上昇する温度を下げるためには、ビームの半径を大きくする（１ｃｍ2あたりのパワーを下げる）、又は、移動速度を上げる、というやり方が考えられる。部品が小さすぎて、処理に起因する熱を放射だけでは解消できない場合には、ビームのパワーを下げてもよいし（そうすると、処理時間は長くなる）、あるいは冷却回路を働かせてもよい。
【００４２】
特にエラストマーに関しては、多重エネルギヘリウムイオンＨｅ+、Ｈｅ2+を同時に注入するのが効果的である。
これは、具体的には、特許文献２に記載されている。特許文献２は引用によって本明細書に組み入れられる。より具体的に言えば、当該文献は、自動車のフロントガラス用のワイパブレードの処理に関する。率ＲＨｅ（ＲＨｅ＝Ｈｅ+／Ｈｅ2+、Ｈｅ+およびＨｅ2+は原子百分率として表される）は１００以下とするのが効果的であり、例えば２０未満であり、１より大きい値が好ましい。Ｈｅ+イオンおよびＨｅ2+イオンは、１つのＥＣＲ源によって同時に発生させるのが効果的である。イオン源の抽出電圧は、多重エネルギＨｅ+、Ｈｅ2+イオンの注入を可能にするためには、１０ｋＶから４００ｋＶの範囲、例えば２０ｋＶ以上及び／又は１００ｋＶ以下とする。また、多重エネルギＨｅ+、Ｈｅ2+イオンの量は、１０14〜１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2に範囲とするのが効果的であり、例えば、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2以上及び／又は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2以下、更には、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2以上及び／又は１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2以下とする。注入深さは、０.０５μｍから３μｍの範囲が効果的であり、例えば、０.１μｍから２μｍとする。処理中のエラストマー表面の温度は１００℃未満が効果的であり、５０℃未満が好ましい。
【００４３】
効果的な実施の形では、同じ１つの処理対象表面に異なるイオンを注入することで、当該処理対象表面に複数の特性を生じさせるというものがある。このやり方では、流体は、それが接触する表面に付着しやすくなり、このことは特に、投与量の再現性に有害な影響を及ぼすおそれがある。本発明を用いれば、基材表面への流体の付着を防止できるように表面を変化させることができる、という効果が得られる。更に、流体投与装置内では、特定の材料が投与対象の流体と接触した場合に、当該流体と相互反応を起こし、この反応が流体に有害となることもある。本発明を用いれば、処理対象の表面を変化させることで、流体と処理対象表面との相互反応を防止又は抑制することができる、という効果が得られる。これらの追加の表面処理は、連続したイオン注入の間に施すこともできる。留意すべき点として、これらの連続したイオン注入は、いかなる順序で実行してもよい。また、変形例として、同じ１回のイオン注入ステップの間に、同じ処理対象表面に対して複数種類の特性を与えることも可能であろう。
【００４４】
本発明の方法は、化学物質を必要としないため、汚染が生じない。また、本方法は乾燥状態で実行されるため、液体を用いる処理方法の場合に必要となる、比較的長い乾燥期間が不要となる。また、真空室の外に無菌環境を設ける必要もなく、従って、本方法は、どのような場所でも実行できる。本方法がとりわけ効果的であるのは、流体投与装置の組立ラインに組み込んで、そのラインの中で中断なしに行える、という点である。このように本処理方法を生産ツールに組み込めば、製造及び組立のプロセスは全体として単純化及び高速化される。よって、本方法はコストの点で有用な効果を有する。
【００４５】
本発明は、貯蔵器に取り付けられ、所定量を連続して投与する形で駆動される、ポンプ装置又は弁装置などの複数回使用型の装置にも用いることができる。更に、本方法は、各々が１回分の流体を格納した複数の別個の貯蔵器を有する複数回使用型の装置（例：小分け型（predosed）粉末吸入器）にも用いることができる。また、本発明は、駆動のたびにピストンが移動して直に貯蔵器内部に入る、という構成の１回用又は２回用の装置にも用いることができる。そして、本発明は特に、点鼻又は経口型の噴霧装置、眼科用の投与装置、注射器型の針装置に用いることができる。
【００４６】
図１乃至５は、本発明の効果的な実施の形に関するものである。
図１は、注入深度を横軸にして、本発明を用いた場合のポリカーボネートへのヘリウムの注入分布の一例を概略的に示す図である。曲線１０１はＨｅ+の分布を示し、曲線１０２はＨｅ2+の分布を示す。１００ｋｅＶのエネルギの場合、１０ｅＶ／Å［電子ボルト／オングストローム］の平均イオン化エネルギに対して、Ｈｅ2+は平均距離で約８００ｎｍにまで達すると推計される。５０ｋｅＶのエネルギの場合、Ｈｅ+は４ｅＶ／Åの平均イオン化エネルギに対して平均距離で約５００ｎｍにまで達する。イオンのイオン化エネルギは当該イオンの架橋力（cross-linking power）と関連している。（Ｈｅ+／Ｈｅ2+）の値が１００以下である時の最大処理厚みは、数千ｎｍ（１ｎｍは１マイクロメートル）であると推計することができる。これらの推計値は、電子顕微鏡検査法によって実施した観測の結果とも一致する。この観測では、抽出電圧が４０ｋＶ、総量５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2、（Ｈｅ+／Ｈｅ2+）＝１０という条件によるビームの場合、約７５０ｎｍから８５０ｎｍの架橋層が観察される、という結果が得られた。
【００４７】
図２は、材料の静電的性質を定める抵抗値を示しており、これは、ＤＯＤ ＨＤＢＫ ２６３規格に準じている。ポリマーは、表面抵抗値が１０14Ω／□を上回る範囲（帯域Ｉ）の絶縁特性を備え、表面抵抗値が１０14Ω／□から１０9Ω／□の範囲（帯域Ａ）の静電防止特性を備える。静電荷散逸特性は、表面抵抗値が１０5Ω／□から１０9Ω／□の範囲（帯域Ｄ）にある場合に表れ、１０5Ω／□未満の範囲（帯域Ｃ）では導電性が表れる。
【００４８】
図３は、ポリカーボネートの表面抵抗について、実験で得られた変化を示している。横軸は時間であり、複数の異なるヘリウム量について示している。ヘリウム量は、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2（曲線１）、２.５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2（曲線２）、５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2（曲線３）、２.５×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2（曲線４）である。なお、図３では、Ｈｅ+／Ｈｅ2+＝１０であり、抽出電圧は約４０ｋＶである。抵抗値の計測はＩＥＣ規格６００９３に従って行った。ここで採用した抵抗値計測手法では、１０15Ω／□を上回る抵抗値（領域Ｎに対応）を計測することはできなかった。つまり、１０15Ω／□が上限となっている。横座標は、サンプルが処理されてからその表面抵抗値が計測されるまでの時間である。縦座標は表面抵抗の計測値であり、単位はΩ／□である。１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2以下の量を第１の領域と見ることができ、表面抵抗は、１ヵ月未満の期間でおよそ３桁減少し（１.５×１０16Ω／□から５×１０12Ω／□）、その後、当初の値である約１.５×１０16Ω／□を回復した（曲線１）。当該領域では、静電防止特性は短期間しか持続せず、遊離基がなお存在して、環境空気中の酸素と再結合する。第２の領域では、表面抵抗がイオン量に応じて低下するのが見られる。２.５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2、５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2、２.５×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2の範囲にわたって、表面抵抗は１０11Ω／□から５×１０9Ω／□まで低下する。低下は飽和による平坦域に達するまで続くが、その値は約１.５×１０8Ω／□程度と推計される。静電防止特性（曲線２、３）は強化され、静電荷散逸が可能となる（曲線４）。これらのイオン量に対し、表面抵抗は、１４０日超にわたって一定の値を保った。２.５×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2を上回るイオン量で第３の領域に達し、ここでは、イオン量に応じて抵抗値の変化が飽和する。その値は約１０8Ω／□と推計され、この値は１４０日超にわたって安定している。
【００４９】
図４は、実験で得られたポリカーボネート（ＰＣ）の表面抵抗の経時変化を、３種類のイオンについて示している。イオンの種類は、Ｈｅ（曲線１）、Ｎ（曲線２）、Ａｒ（曲線３）である。イオン量は１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2、５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2、２.５×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2、（Ｈｅ+／Ｈｅ2+）＝１０、（Ｎ+／Ｎ2+）＝２、（Ａｒ+／Ａｒ2+）＝１.８。ビーム径は１５ｍｍとし、電流は０.２２５ｍＡとした。抽出電圧は約３５ｋＶであった。横座標は単位表面積あたりのイオン量であり、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2で表す。縦座標は表面抵抗値を表し、単位はΩ／□である。表面抵抗値の測定はＩＥＣ規格６００９３に従って行った。同じイオン量でも、最も重いイオンが、表面抵抗を下げるうえで最も効果的であった。窒素で処理されたＰＣの表面抵抗値は、ヘリウムで処理したＰＣに比べて１０分の１以下となった。アルゴンで処理したＰＣの表面抵抗値は、ヘリウムで処理されたＰＣに比べて１０分の１以下となった。発明者は、より重いキセノンなどのイオンを用いて、ポリカーボネートの表面抵抗を更に下げることを勧める。
【００５０】
図５は、実験で得られたポリカーボネートの表面抵抗の経時変化を示す。同じ種類のイオンを用い、２種類の異なるビーム移動速度で実験した。すなわち、８０ｍｍ／秒の移動速度（曲線１）、４０ｍｍ／秒の移動速度（曲線２）である。イオン量は、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2、５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2、２.５×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2であり、（Ｎ+／Ｎ2+）＝２とした。ビーム径は約１５ｍｍとし、電流は０.１５０ｍＡとした。抽出電圧は約３５ｋＶとした。横座標は単位表面積あたりのイオンであり、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2で表す。縦座標は表面抵抗を表しており、単位はΩ／□である。抵抗値の測定はＩＥＣ規格６００９３に従って行った。これらの曲線からは、速度を２分の１に下げれば、ＰＣの表面抵抗を１０分の１に下げる効果が得られることが分かる。特定の科学的理論に拘束されるものではないが、ビーム速度を下げることによって、ＰＣの表面温度が上昇すると考えられる。この温度上昇は、遊離基同士の再結合を大幅に増加させ、同時に、アモルファス炭素の高密度かつ導電性のフィルムの形成にも都合がよい。また、加熱には、イオン衝撃によって誘起される切断／架橋メカニズムで生じる残留気体の放出という効果もある。発明者は、本実験から以下の通り推論した。すなわち、公知の径及びパワーのビームで処理する場合、いかなるポリマーについても、発生する熱の影響でポリマーを劣化させることなくポリマーの表面抵抗を最大限下げることが可能な、最低ビーム移動速度が存在する。ポリマーの熱劣化は、ＥＣＲ源の抽出システムにおける相当量の気体放出と、その後の圧力上昇とから認識される。こうした圧力上昇は電気的な故障として表れる。抽出システムの働きは、ＥＣＲ源のプラズマからイオンを抽出してビームを形成することである。これは２つの電極から成り、一方の電極は接地されており、もう一方の電極は、５×１０-6ｍｂａｒ（好ましくは２×１０-6ｍｂａｒ）を下回る真空状態で、数十ｋＶ（キロボルト）の高電圧とされる。気圧が上記値を越えると、アークが発生する。この現象は、ポリマーの熱劣化と同時に生じる。よって、こうした圧力上昇は極めて速やか検知する必要があり、そのためには、ビーム移動速度を徐々に下げながら抽出システム内の圧力の変化を監視する。
【００５１】
このビーム移動速度の決定のための手法として、発明者は、ビーム速度を徐々に下げながら、それ以外の下記の特性は維持する、という手順のテストを推奨する。
・ビーム特性：径及びパワー、言い換えると、強度及び抽出電圧。
・動的な特性：移動幅、前進速度。
ポリマーが熱の作用を受けて熱的に劣化する時、圧力は数秒以下の短い時間で１０-5ｍｂａｒ急上昇する。当該圧力上昇は、抽出システム及び処理室の両方に配置された計器で計測される。こうした場合、テストは直ちに中止して、前回テストにおけるビームの移動速度を保存する。数秒以下の短時間で１０-5ｍｂａｒという急上昇が生じた場合、それは、ポリマーに熱劣化が生じたことを示唆する。
【００５２】
いくつかの特徴化方法では、本発明は、特に際立った効果を示すことができる。
下に示す例では、ヘリウムイオンＨｅ+、Ｈｅ2+の注入によるソリッドなポリマー製部品の１以上の表面の処理を、ＥＣＲ源から同時に発せられる多重エネルギＨｅ+、Ｈｅ2+イオンを用いて実行した。処理対象のポリマーは、具体的には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＭＡ）である。
【００５３】
処理を行ったサンプルに小さな紙片をふりかけて行った、静電防止特性に関する比較テストからは、５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2を上回るイオン量で静電防止特性が表れることが示された。このイオン量で処理したサンプルをひっくり返すと、紙片は離れて落ちた。しかし、５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2未満のイオン量では、こうした事態は起こらなかった。
【００５４】
ポリプロピレンの場合、１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2及び５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2のイオン量で、ＩＥＣ規格６００９３に従って行った計測では、１０14Ω／□の表面抵抗値が得られた。２×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2のイオン量では、５×１０11Ω／□の抵抗値を計測することができた。これは、上記の静電防止特性が生じたことを示す。
１つの実施の形では、ポリマー表面の静電防止特性は、イオン量が５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2を超えたところから大幅に向上すると推定された。このときの処理速度は約１５ｃｍ2／秒であり、９ｍＡのＨｅ+イオン及び１ｍＡのＨｅ2+イオンによって構成されたヘリウムビームを用いた。
【００５５】
ヘリウムイオンの同時注入は、処理対象の部品の要件及び形状に応じて、様々な深さで行われる。これらの深さは、具体的には、注入ビームのイオン注入エネルギに依存する。例えば、ポリマーの場合は、０.１μｍから約３μｍである。付着防止特性が必要とされる用途では、例えば、注入の厚みは１マイクロメートル未満でも充分であり、その場合は、例えば処理時間も更に短縮される。
【００５６】
１つの実施の形では、Ｈｅ+及びＨｅ2+イオンの注入条件は、ポリマー製部品のバルク弾性特性が維持されるように選択され、そのために、当該ポリマー製部品を５０℃未満の処理温度に保つ。こうした結果を得るための具体的な条件として、４ｍｍの径のビームに対し、６０μＡの全電流を送り、４０ｋＶの抽出電圧を用い、１００ｍｍの移動幅を４０ｍｍ／秒で移動させる。当該ビームの単位表面積あたりのパワーは２０Ｗ／ｃｍ2である [Ｗ／ｃｍ2：１平方センチメートルあたりのワット数]。抽出電圧及び単位表面積あたりのパワーを同一として、バルク弾性特性を保持しながらビームの強度を高める場合については、以下のような経験則がたてられる。すなわち、６０μＡ［マイクロアンペア]で割った所望の電流の平方根に対応した比率で、ビームの径を大きくし、移動速度を上げ、移動幅を大きくする。例えば、６ミリアンペア（すなわち、６０マイクロアンペアの１００倍）の電流の場合、単位表面積あたりのパワーを２０Ｗ／ｃｍ2に保つためには、ビームの径を４０ｍｍとすべきである。こうした条件では、速度を１０倍、移動幅を１０倍に上げると、移動速度は４０ｃｍ／秒、移動幅は１ｍとなる。経路の数についても同じ係数で増やせば、最終的には、ｉｏｎｓ／ｃｍ2の単位で表される処理量は同じとなる。継続して走らせる場合、例えば、ベルトの経路に配置されるマイクロアクセラレータの数は、同じ比率で増やせばよい。
【００５７】
更に、本発明による処理を施すことで、他の表面特性にも大幅な改善が見られる。他の技術では得られなかったと思われる性能が達成される。
本発明は、上述した種類の実施の形には限定されず、非限定的に解釈されるべきである。本発明には、あらゆる種類のポリマーの処理が含まれる。
同様に、本発明の方法は、ＥＣＲ源を使用するものには限定されない。他のイオン源では効果が劣ると考えられる場合でも、本発明の方法は、単イオン源又は他の多イオン源を用いて実行することができる。ただし、他のイオン源を用いる場合は、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から成るリストに属する多重エネルギイオンの同時注入を行える構成を有することが条件となる。
【００５８】
当業者であれば、添付の特許請求の範囲において定義された本発明の範囲から逸脱しない形で、様々な変更を考案することが可能なはずである。
【図１】
2013533035.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2013533035.tif 000009
2013533035.tif 000010
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2013533035.tif 000012
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