(57)【要約】【課題】安定してプラズマ処理を行なうことができ、被処理物の裏面などへのプラズマ処理も行なうことができる大気圧プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】大気圧プラズマ処理装置１０１は、流体通路１１および流体通路１１のスリット状出口１２をなすように互いに対向する電極対２と、電極対２の間に電圧を印加する電源５と、被処理物５０に対するプラズマ処理が行なわれるための処理室６と、流体通路１１に処理ガス３１を供給することによって電極対２の間でプラズマを発生させ、このプラズマを含むガスを、スリット状出口１２を経由して処理室６の内部空間へと噴射させる処理ガス供給部９とを備える。処理室６は、スリット状出口１２がある側を上方として見たときに、側方を覆う側面規定部分７と下方を覆う底面規定部分８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路および前記流体通路のスリット状出口をなすように互いに対向する電極対と、
前記電極対の間に電圧を印加する電源と、
被処理物に対するプラズマ処理が行なわれるための処理室と、
前記流体通路に処理ガスを供給することによって前記電極対の間でプラズマを発生させ、前記プラズマを含むガスを、前記スリット状出口を経由して前記処理室の内部空間へと噴射させる処理ガス供給部とを備え、
前記処理室は、前記スリット状出口がある側を上方として見たときに、側方を覆う側面規定部分と下方を覆う底面規定部分とを有する、大気圧プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記電極対のうち前記流体通路に面する側の面を覆うように誘電体が配置されている、請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記被処理物は、前記処理室内で前記底面規定部分から離隔して配置される、請求項１または２に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記処理室は、前記電極対との間を隔てるように絶縁性の遮蔽部材を備え、前記遮蔽部材は、前記処理室の内部空間と前記スリット状出口とを連通するスリット状流路を有する、請求項１から３のいずれかに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記処理室は一端に前記被処理物を搬入するための被処理物入口を有し、他端に前記被処理物を搬出するための被処理物出口を有し、
前記被処理物は、前記被処理物入口から前記被処理物出口へと前記処理室内を通過する、請求項１から４のいずれかに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記処理室は長手形状であって、前記スリット状出口は前記処理室の長手方向に平行に配置されており、前記被処理物入口は前記処理室の長手方向の一端に配置され、前記被処理物出口は前記処理室の長手方向の他端に配置されている、請求項５に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気圧下でプラズマを発生させ、ガス噴射の勢いで被処理物にプラズマを照射するというリモート方式のプラズマ処理装置が知られている。リモート方式のプラズマ処理装置では被処理物までの照射可能な距離が限られている。また、被処理物の被照射面が平面でなければプラズマによる表面処理が十分均一に行なえない。特開２００９−１８２６０号公報（特許文献１）には、プラズマ照射ノズルの照射口の周りを取り囲む円環状となるようにガス噴射ノズルの噴射口を設けた構成が記載されている。特許文献１によれば、この構成を用いることにより、プラズマ励起ガスを取り囲むようにガスカーテンが形成され、プラズマ励起ガスの到達距離が延びるとされている。また、特許文献１によれば、この構成を採用することにより、被処理物に凹みがある場合であっても、好適に処理することができるとされている。
【０００３】
特開２００９−２３８５１９号公報（特許文献２）には、処理ガスのラジカルから変質した有害物質が周辺に拡散することを防止するために、処理ガスが噴出する開口の周囲にシールド部材が設けられた構成が記載されている。シールド部材の内側に紫外光源が配置され、プラズマに対して紫外線を照射する。特許文献２によれば、プラズマに対して紫外線を照射することにより、プラズマの持続時間が長くなり、到達距離も長くなるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８２６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２３８５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１または２に記載された方法によれば、プラズマの照射可能な距離を延ばすことが可能で、多少の凹凸面にも対応可能かもしれないが、被処理物の裏面または側面へのプラズマ処理は難しい。また、複雑な立体形状表面へのプラズマ処理も難しい。
【０００６】
ガスカーテンによる外気の遮断は不安定であり、プラズマ照射環境を一定に維持することが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、安定してプラズマ処理を行なうことができ、被処理物の側面や裏面などへのプラズマ処理も行なうことができる大気圧プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に基づく大気圧プラズマ処理装置は、流体通路および上記流体通路のスリット状出口をなすように互いに対向する電極対と、上記電極対の間に電圧を印加する電源と、被処理物に対するプラズマ処理が行なわれるための処理室と、上記流体通路に処理ガスを供給することによって上記電極対の間でプラズマを発生させ、上記プラズマを含むガスを、上記スリット状出口を経由して上記処理室の内部空間へと噴射させる処理ガス供給部とを備え、上記処理室は、上記スリット状出口がある側を上方として見たときに、側方を覆う側面規定部分と下方を覆う底面規定部分とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大気圧プラズマ処理装置に処理室が設けられており、処理室内は処理ガスを高濃度に含む空間となるので、安定してプラズマ処理を行なうことができ、被処理物の裏面などへのプラズマ処理も行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理装置によって行なわれるプラズマ処理の第１の説明図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理装置によって行なわれるプラズマ処理の第２の説明図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理装置における電極対と被処理物との位置関係を示す説明図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態２における大気圧プラズマ処理装置によって行なわれるプラズマ処理の説明図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態３における大気圧プラズマ処理装置によって行なわれるプラズマ処理の説明図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態４における大気圧プラズマ処理装置によって行なわれるプラズマ処理の説明図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態４における大気圧プラズマ処理装置によってエンドレス状の被処理物を連続的に処理する様子の第１の説明図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態４における大気圧プラズマ処理装置によってエンドレス状の被処理物を連続的に処理する様子の第２の説明図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態５における大気圧プラズマ処理装置によって行なわれるプラズマ処理の説明図である。
【図１０】実験１に用いた装置構成の斜視図である。
【図１１】実験１に用いた装置構成の断面図である。
【図１２】実験１の結果を示すグラフである。
【図１３】実験２に用いた装置構成の断面図である。
【図１４】実験２におけるプラズマ処理の様子の写真である。
【図１５】実験２の結果を示すグラフである。
【図１６】実験３に用いた装置構成の断面図である。
【図１７】実験３におけるプラズマ処理の様子の写真である。
【図１８】実験３の結果を示すグラフである。
【図１９】実験４で用いた比較例の構成の斜視図である。
【図２０】実験４で用いた比較例の構成でプラズマ処理を行なう様子の説明図である。
【図２１】実験４で用いた実施例の構成の斜視図である。
【図２２】実験４で用いた実施例の構成でプラズマ処理を行なう様子の説明図である。
【図２３】実験５で用いた構成でプラズマ処理を行なう様子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図３を参照して、本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理装置について説明する。図１は、本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０１において被処理物５０に対するプラズマ処理を行なっている様子の説明図である。ここでは、大気圧プラズマ処理装置１０１の断面が示されている。図２は、図１とは９０°異なる向きから見た断面図である。図２においては、一部の構成要素は図示省略している。
【００１２】
本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０１は、流体通路１１およびスリット状出口１２をなすように互いに対向する電極対２と、電極対２の間に電圧を印加する電源５と、被処理物５０に対するプラズマ処理が行なわれるための処理室６と、流体通路１１に処理ガス３１を供給することによって電極対２の間でプラズマを発生させ、プラズマを含むガスを、スリット状出口１２を経由して処理室６の内部空間へと噴射させる処理ガス供給部９とを備える。電極対２は電極２ａおよび電極２ｂを含む。電極２ａ，２ｂはそれぞれ誘電体膜２１に覆われている。電極対２は電極筐体１０に収納されている。電源５は高周波電源であってよい。処理ガス３１は窒素ガスであってよいが、窒素ガスに代えて、たとえばアルゴン、ヘリウムなどの希ガスであってもよい。処理ガス供給部９はたとえばガスノズルを含む。処理ガス３１は、処理ガス供給部９自体が必要量を予め貯留していてもよいが、処理ガス供給部９に対して外部から供給されていてよい。
【００１３】
処理室６は、スリット状出口１２がある側を上方として見たときに、側方を覆う側面規定部分７と下方を覆う底面規定部分８とを有する。側面規定部分７と底面規定部分８とは別部材であってもよく、一体的に形成されたものであってもよい。側面規定部分７および底面規定部分８は、導電体であっても絶縁体であってもよい。治具１５は、側面規定部分７と底面規定部分８とを含む。
【００１４】
大気圧プラズマ処理装置１０１における電極対２と被処理物２との位置関係を図３に示す。図３においては、電極対２、被処理物５０、電源５以外の構成要素は図示省略している。この例では、被処理物５０は長手形状の物体である。被処理物５０は、処理室６内において、側面からも底面からも離隔した状態で、図示しない構造によって支持されている。
【００１５】
（作用・効果）
本実施の形態では、図１および図２に示したように、被処理物５０に対するプラズマ処理が行なわれるための処理室６が設けられており、処理ガス供給部９によって処理ガス３１が処理室６へと送り込まれるので、処理室６は処理ガス３１を高濃度に含む空間となる。たとえば処理ガス３１が窒素ガスである場合には、処理室６は窒素リッチの環境となる。処理ガス３１を基に電極対２の間で発生したプラズマは流れ３２に沿って処理室６に送り込まれるが、処理室６は外気が混入しにくい空間であり、処理ガス３１を高濃度に含む空間であるので、スリット状出口１２の直下のみならず処理室６全体にわたってプラズマが存在することができ、処理室６全体においてプラズマ処理が可能となる。したがって、被処理物５０の処理室６内で露出する全ての表面に対してプラズマ処理が可能となる。被処理物５０の立体的な表面に対してもプラズマ処理が可能となる。被処理物５０が処理室６内において側面からも底面からも離隔した状態で支持されている場合、被処理物５０は、裏面も側面も含めて全表面がプラズマ処理されることとなる。
【００１６】
以上のように、本実施の形態では、安定してプラズマ処理を行なうことができ、被処理物の裏面などへのプラズマ処理も行なうことができる。
【００１７】
図１に示すように、被処理物５０と側面規定部分７との間の距離をＡとすると、距離Ａは、０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。距離Ａは、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１８】
本実施の形態では、電極２ａ，２ｂはそれぞれ誘電体膜２１に覆われているものとして説明したが、誘電体膜２１に覆われていること自体は必須ではない。また、電極２ａ，２ｂの必ずしも全面が誘電体膜２１に覆われていなくてもよい。ただし、図１に示したように、電極対２のうち流体通路１１に面する側の面は誘電体膜２１に覆われていることが好ましい。電極対２の表面に付着するように誘電体膜が形成されている構成に限らず、別体としての誘電体を電極対２の表面に沿わせて配置した構成であってもよい。誘電体膜は誘電体の一形態である。したがって、言い換えれば、電極対２のうち流体通路１１に面する側の面を覆うように誘電体が配置されていることが好ましい。この構成を採用することにより、電極対２に含まれる電極２ａ，２ｂは、誘電体膜２１を介して互いに対向することとなり、プラズマが均一に発生しやすくなるからである。
【００１９】
被処理物５０は、処理室６内で底面規定部分８から離隔して配置されることが好ましい。この構成を採用することにより、被処理物５０の姿勢を一定に保ったままであっても被処理物５０の裏面を含めて円滑にプラズマ処理を行なうことができる。
【００２０】
本実施の形態で示したように、処理室６は、電極対２との間を隔てるように絶縁性の遮蔽部材３を備え、遮蔽部材３は、処理室６の内部空間とスリット状出口１２とを連通するスリット状流路１３を有することが好ましい。この構成を採用することにより、処理室６を電極対２から隔離したものとすることができ、その結果、被処理物５０と電極対２との間の接触ないし通電を防ぐことができる。
【００２１】
なお、遮蔽部材３のスリット状流路１３の幅は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましい。この幅を０．５ｍｍとすることは現実には難しいが、できるだけ０．５ｍｍが好ましい。スリット状流路１３の幅は、スリット状出口１２の幅と同じであってもよく、異なっていてもよい。スリット状流路１３の幅は、流体通路１１の幅と同じであってもよく、異なっていてもよい。流体通路１１の幅はあまり大きくなると十分な処理が行なえる程度のプラズマを発生させるために高電圧が必要になるので、１．５ｍｍ以下が好ましい。
【００２２】
遮蔽部材３は、絶縁性であって耐熱性を備える材料によって形成されていればよい。遮蔽部材３の材料として採用可能なものは、たとえば石英、セラミック、耐熱樹脂などである。
【００２３】
（実施の形態２）
（構成）
図４を参照して、本発明に基づく実施の形態２における大気圧プラズマ処理装置について説明する。本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０２は、実施の形態１で説明した大気圧プラズマ処理装置１０１から遮蔽部材３を取り除いた構成に相当する。
【００２４】
（作用・効果）
本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０２のように、遮蔽部材３がなく電極対２が処理室６に対して露出した構成であっても、外気が混入しにくい処理室６が構成されているので、実施の形態１と同様に、処理ガス３１を高濃度に含む処理室６にプラズマを充満させて安定してプラズマ処理を行なうことができ、被処理物の裏面などへのプラズマ処理も行なうことができる。
【００２５】
本実施の形態では、遮蔽部材３がないことにより、電極対２と処理室６とを近づけることができるので、流体通路１１で発生したプラズマが迅速に処理室６に達することができ、効率良くプラズマ処理を行なうことができる。また、遮蔽部材３がないことにより、装置全体をコンパクトに実現することができる。
【００２６】
しかし、被処理物５０がたとえば炭素繊維である場合には、炭素繊維は導電性物質であるので、被処理物５０としての炭素繊維が、電極２ａ，２ｂ間の電界の中に侵入したり、電極２ａ，２ｂに接触したりすると、炭素繊維に対する放電が起こり、その結果、炭素繊維が発火して装置を損傷するおそれがある。そのようなおそれがある被処理物５０の場合にも発火を引き起こすことなく確実にプラズマ処理を行なえるようにするためには、大気圧プラズマ処理装置１０２よりも大気圧プラズマ処理装置１０１のように、遮蔽部材３が配置されている構成を採用することが好ましい。
【００２７】
（実施の形態３）
（構成）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態３における大気圧プラズマ処理装置について説明する。本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０３は、基本的構成は実施の形態１で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
【００２８】
処理室６は一端に被処理物５０を搬入するための被処理物入口１７を有し、他端に被処理物５０を搬出するための被処理物出口１８を有する。被処理物５０は、被処理物入口１７から被処理物出口１８へと処理室６内を通過する。
【００２９】
（作用・効果）
本実施の形態では、被処理物５０を次々と処理室６に送り込んで、矢印９１に示すように一方通行で処理することができるので、多数の被処理物５０を効率良く処理することができる。被処理物５０の進行は、連続的であっても断続的であってもよい。
【００３０】
被処理物５０が処理室６よりも長い場合、被処理物５０が絶えず進行していて、被処理物５０の全長のうちある時点で処理室６内にある区間がプラズマ処理されるというものであってもよい。この場合、被処理物５０の進行につれて１つの被処理物５０の中でプラズマ処理される部位は移動していく。
【００３１】
被処理物５０が処理室６よりも長い場合においても、被処理物５０の移動は断続的であってもよい。たとえば被処理物５０が一定距離だけ進行したところで被処理物５０の進行は停止し、その状態でプラズマ処理が行なわれ、プラズマ処理が完了したら、被処理物５０は再び一定距離だけ進行する。その後、被処理物５０の進行は停止し、その状態で再びプラズマ処理が行なわれる。このような動作の繰り返しによって被処理物５０の各部位に対するプラズマ処理が行なわれていくというものであってもよい。
【００３２】
図５では、被処理物５０の長さが、処理室６の長さより長いものとして図示したが、このような大小関係であるとは限らない。被処理物５０の長さは、処理室６の長さより短いものであってもよい。また、複数の被処理物５０が同時に処理室６内に収まってもよい。複数の被処理物５０に対して処理を行なう場合にも、複数の被処理物５０が被処理物入口１７から被処理物出口１８へと一方通行で処理室６内を通過できるようにしておけば、効率良く処理を進めることができる。
【００３３】
本実施の形態では好ましいことに、処理室６は長手形状であって、スリット状出口は処理室６の長手方向に平行に配置されており、被処理物入口１７は処理室６の長手方向の一端に配置され、被処理物出口１８は処理室６の長手方向の他端に配置されている。この構成を採用することにより、処理室６は被処理物の進行方向に沿った長手形状であってこの処理室６内をプラズマでほぼ満たすことができるので、長手形状の被処理物を効率良く処理室６に送り込んで処理することができる。被処理物５０を連続的に送り込む場合、処理室６の形状を進行方向に沿って必要に応じて長くすることにより、被処理物５０がプラズマ雰囲気中に滞留する時間を十分に長くすることもできるので、十分な程度のプラズマ処理を行なうことができる。
【００３４】
（実施の形態４）
（構成）
図６〜図８を参照して、本発明に基づく実施の形態４における大気圧プラズマ処理装置について説明する。本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０４は、基本的構成は実施の形態３で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
【００３５】
大気圧プラズマ処理装置１０４は、被処理物５１を処理するためのものである。被処理物５１は、円柱形状の長い部材である。被処理物５１は、円柱形状の代わりに中空円筒形状であってもよい。被処理物５１は、エンドレスで送り出されるものであってもよい。大気圧プラズマ処理装置１０４の断面を図６に示す。大気圧プラズマ処理装置１０４によってエンドレス状の被処理物５１を連続的に処理する様子を図７および図８に示す。被処理物５１は矢印９１の向きに進行する。
【００３６】
本実施の形態においても好ましいことに、処理室６は長手形状であって、スリット状出口１２は処理室６の長手方向に平行に配置されており、被処理物入口１７は処理室６の長手方向の一端に配置され、被処理物出口１８は処理室６の長手方向の他端に配置されている。
【００３７】
部材２３ａ，２３ｂの組合せによって治具１５が構成されている。部材２３ａ，２３ｂはそれぞれ半円形の凹部を有するものであり、部材２３ａ，２３ｂが組み合わさることにより、被処理物５１の外形に合うような空洞が形成される。部材２３ａ，２３ｂのうち被加工物５１の下方に位置する部分が底面規定部分８に相当する。部材２３ａ，２３ｂのうち被加工物５１の側方に位置する部分が側面規定部分７に相当する。この場合も治具１５は側面規定部分７と底面規定部分８とを含むといえる。
【００３８】
（作用・効果）
本実施の形態では、エンドレス形状の被処理物５１を次々と処理室６に送り込んで、一方通行で処理することができるので、効率良く処理することができる。被処理物５１の送りは連続的であっても断続的であってもよい。図８に示すように、処理室６を通過し終えた処理ガス３１は被処理物入口１７または被処理物出口１８から排出される。処理室６は細長い空間であるが、処理室６全体に処理ガス３１を高濃度に含む空間であるので、スリット状出口１２の直下のみならず処理室６全体にわたってプラズマが存在することができ、処理室６全体においてプラズマ処理が可能となる。処理室６の長さを長くすれば、被処理物５１の単位長さ当たりの表面に対してプラズマ処理が行なわれる時間を長くすることができる。
【００３９】
ここでは被処理物５１の外形断面が円形であるものとして例示したが、外形断面は円形に限らず他の形状であってもよい。被処理物５１の外形断面が円形以外である場合、治具１５の内部に設けられる処理室６としての空洞の断面形状は、被処理物５１の外形断面に対応したものであることが好ましい。処理室６としての空洞の断面形状は、被処理物５１の外形断面とほぼ相似形で被処理物５１の外形よりひとまわり大きくした形状であることがさらに好ましい。
【００４０】
（実施の形態５）
（構成）
図９を参照して、本発明に基づく実施の形態５における大気圧プラズマ処理装置について説明する。本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０５は、基本的構成は実施の形態４で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
【００４１】
大気圧プラズマ処理装置１０５においては、処理室６は長手形状であって、電極２ａ，２ｂは処理室６の長手方向に垂直に配置されている。すなわち、電極２ａ，２ｂの配置によって決定されるスリット状出口も、処理室６の長手方向に垂直に配置されている。被処理物入口１７は処理室６の一端に配置され、被処理物出口１８は処理室６の長手方向の他端に配置されている。処理室６が平面的に見て長方形であるとすると、被処理物入口１７は処理室６の一方の長辺に設けられ、被処理物出口１８は他方の長辺に設けられている。１つの処理室６に対して、複数本の被処理物５０が同時に並行して搬入され、矢印９２の向きに搬出されている。複数本の被処理物５０は互いに平行に配置されている。ここでは、４本の被処理物５０を示しているが、本数は４本に限らず他の本数であってもよい。被処理物５０は有限の長さのものであってもよく、エンドレスなものであってもよい。
【００４２】
被処理物入口１７は、複数本の被処理物５０に対して一括して１つの開口部として設けられていてもよいが、複数本の被処理物５０に対して個別に対応するように複数の開口部として設けられていてもよい。被処理物出口１８についても同様である。
【００４３】
（作用・効果）
本実施の形態では、１台の大気圧プラズマ処理装置１０５によって同時に複数の被処理物５０をプラズマ処理することができる。被処理物５０が通過する方向が処理室の長手方向に対して垂直であるので、個々の被処理物５０がプラズマの中に滞留する時間が短いが、複数の被処理物を同時に並行して処理することができるという点で作業効率を上げることができる。
【００４４】
（実験結果）
発明者らは、本発明の効果を確認するために、いくつかの実験を行なった。以下にその結果を説明する。
【００４５】
（実験１）
処理室内の酸素濃度がプラズマの伸びに大きく影響を与える。そこで、処理室内における酸素濃度の分布を知るための実験として、実験１を行なった。実験１のためには、図１０に示すように、治具１５と遮蔽部材３との組合せを用意した。奥行きＬ＝４００ｍｍ、高さＨ＝３０ｍｍ、幅Ｗ＝５０ｍｍとし、手前の端から測定位置Ｐ１までの長さをＬ１とすると、Ｌ１＝２００ｍｍである。
【００４６】
処理ガスとしては窒素のみを使用した。図１１に示すように、遮蔽部材３のスリット状流路１３を通してプラズマが噴射される状態で、測定位置Ｐ１における位置Ｂ，Ｃ，Ｄにおいてそれぞれ酸素濃度を測定した。位置Ｂ，Ｃ，Ｄの各所における測定は、プラズマ噴射開始後１０秒後から１８０秒後まで１０秒間隔で行なった。
【００４７】
この実験により、図１２に示す結果が得られた。この結果から、処理室６内において位置による酸素濃度の差がないことがわかった。
【００４８】
（実験２）
処理室内に流入する酸素濃度を変化させ、酸素濃度とプラズマ処理効果との関係を調査するための第１の実験として、実験２を行なった。実験２のためには、図１３に示すように、治具１５と遮蔽部材３との組合せを用意した。高さＨ＝３０ｍｍ、幅Ｗ＝５０ｍｍとした。治具１５によって囲まれた処理室６の底面に厚み１００μｍのＰＥＴフィルム５６を置き、ＰＥＴフィルム５６の上面にどのようなプラズマ処理がなされるかを調べた。
【００４９】
処理ガスは基本的に窒素としたが、処理ガス中に酸素を混入させた。処理ガス中の酸素濃度は、０％、０．１％、０．２％の３通りで試した。ガスパージ１分後にプラズマを発生させ、５秒間プラズマ処理を行なった。実際に、プラズマ処理をしている最中の写真を図１４に示す。プラズマを含むガスは、処理室の底面で反射している。
【００５０】
処理が終わった後のＰＥＴフィルム５６の上面において、図１３に示したようにスリット状流路１３の真下を０ｍｍとし、この位置から左右に５ｍｍおよび１０ｍｍずれた位置を測定箇所とした。ＰＥＴフィルム５６上面の測定箇所の各々において、水の接触角を調べた。水の接触角を調べる際には、１つの測定箇所につき各３回の測定を行なった。
【００５１】
この実験により、図１５に示す結果が得られた。比較のため、プラズマ処理を行なっていないＰＥＴフィルム５６における水接触角も「未処理」と称してグラフに載せている。プラズマ処理後のＰＥＴフィルム５６においては、いずれの位置においても未処理の場合に比べて接触角は小さくなっている。この結果から、処理室の全域において十分なプラズマ処理が行なわれていることが確認できた。
【００５２】
（実験３）
処理室内に流入する酸素濃度を変化させ、酸素濃度とプラズマ処理効果との関係を調査するための第２の実験として、実験３を行なった。実験３のためには、図１６に示すように、治具１５と遮蔽部材３との組合せを用意した。高さＨ、幅Ｗは実験２と同じである。治具１５によって囲まれた処理室６の側壁に厚み１００μｍのＰＥＴフィルム５７を置き、ＰＥＴフィルム５７の表面にどのようなプラズマ処理がなされるかを調べた。
【００５３】
実験２と同様に、処理ガスは基本的に窒素とし、処理ガス中の酸素濃度を３通りに変化させ、それぞれプラズマ処理を行なった。ガスパージ１分後にプラズマを発生させ、５秒間プラズマ処理を行なった点も、実験２と同じである。実際に、プラズマ処理をしている最中の写真を図１７に示す。プラズマを含むガスは、処理室の底面で反射している。
【００５４】
処理が終わった後のＰＥＴフィルム５７の表面において、図１６に示したように下端を０ｍｍとし、この位置から上に向かって５ｍｍ間隔で高さ２５ｍｍの位置までの各点を測定箇所とした。ＰＥＴフィルム５７表面の測定箇所の各々において、水の接触角を調べた。水の接触角を調べる際には、１つの測定箇所につき各３回の測定を行なった。
【００５５】
この実験により、図１８に示す結果が得られた。比較のため、プラズマ処理を行なっていないＰＥＴフィルム５７における水接触角も「未処理」と称してグラフに載せている。プラズマ処理後のＰＥＴフィルム５７においては、いずれの位置においても未処理の場合に比べて水接触角は小さくなっている。この結果から、処理室の全域において十分なプラズマ処理が行なわれていることが確認できた。
【００５６】
（実験４）
処理室の側壁がある場合とない場合とでプラズマ処理の効果の程度を比較するための実験として、実験４を行なった。実験４のためには、図１９および図２０に示すように、ステージ６０の上方に遮蔽部材３が配置され、側壁はない構成（以下、「比較例」という。）の装置と、図２１および図２２に示すように、遮蔽部材３の下側の空間を囲むように治具１５が配置された構成（以下、「実施例」という。）の装置とを用意した。実験１と同じく、奥行きＬ＝４００ｍｍ、高さＨ＝３０ｍｍ、幅Ｗ＝５０ｍｍとした。手前の端から測定位置Ｐ２までの長さをＬ１とすると、Ｌ１＝２００ｍｍである。実験１と同じく、実験４においても、印加電圧は９ｋＶであり、印加電力は３ｋＷである。比較例の装置では、側壁がなく側方が開放されているのに対して、実施例の装置では、側壁があることによって処理室６の空間の範囲が明確に規定されているという点で異なる。
【００５７】
外形の断面形状が１辺１０ｍｍの正方形となっており、内側に空洞を有する棒状の物体であるディスポーザブルセル５８に挿入棒６１を挿入して固定し、挿入棒６１の操作によりディスポーザブルセル５８を所望の位置に配置できるようにした。ディスポーザブルセル５８は測定位置Ｐ２に配置した。
【００５８】
この状態で、比較例と実施例とのそれぞれの構成において、遮蔽部材３のスリット状流路１３を通じてプラズマを送り込み、プラズマ処理を行なった。プラズマ処理により、ディスポーザブルセル５８の表面が親水化される。この親水化の効果を確認するために、プラズマ処理後のディスポーザブルセル５８の左右の側面において水接触角を測定した。水接触角を測定する際には、１つの側面につき５点で測定を行ない、その平均値を採用した。
【００５９】
さらに、実験２と同様に、底面にＰＥＴフィルムを配置して、プラズマ処理後のＰＥＴフィルムの表面における水接触角を測定した。ＰＥＴフィルム表面のうちスリット状流路１３の真下の位置を０とし、この位置からＷ方向に少しずつずれた位置で水接触角を測定した。
【００６０】
底面に配置したＰＥＴフィルムの各位置における水接触角の測定結果を表１に示す。ディスポーザブルセル５８の側面における水接触角の測定結果を表２に示す。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
【表２】
2016096116.tif 000004
【００６３】
表１の結果からは、ＰＥＴフィルムの表面のうちスリット状流路１３の真下に近い箇所では、処理前に比べて処理後は水接触角が減少していることがわかった。ただし、比較例に比べて実施例の場合に大きく減少していた。治具を使用することが良い効果をもたらしているといえる。ＰＥＴフィルムの表面のうちスリット状流路１３の真下からＷ方向に大きくずれた位置においては、比較例では処理前後で水接触角がほぼ変わらなかった。そのような位置においても、実施例の場合には処理前に比べて処置後には水接触角がある程度小さくなっていることが確認できた。治具を使用することによって、スリット状流路１３の真下からＷ方向に大きくずれた位置においても、程度の差はあるものの、ある程度のプラズマ処理の効果を確保することができるといえる。
【００６４】
表２の結果からは、処理前に比べて処理後は、ディスポーザブルセル５８の左右両面のいずれにおいても水接触角が小さくなっていることが確認できた。特に、比較例の場合に比べて実施例の場合は、水接触角が大幅に減少していることが確認できた。実施例、すなわち側壁がある状態の方がプラズマ処理の効果が大きくなることが確認できた。
【００６５】
（実験５）
処理室内で被処理物を底面規定部分から離隔して配置することによって、被処理物の裏面すなわち下面もプラズマ処理されることを確認するために、実験５を行なった。図２３に示すように、遮蔽部材３の下側の空間を囲むように治具１５が配置された構成の装置とを用意した。奥行きＬ、高さＨ、幅Ｗは実験１と同じである。噴射量、印加電圧、印加電力も実験１と同じである。
【００６６】
実験４と同じ形状のディスポーザブルセル５８を用い、このディスポーザブルセル５８を、底面から高さＥの位置で奥行Ｌ方向、幅Ｗ方向に関しては中心となる位置に配置した。すなわち、ディスポーザブルセル５８を底面から離隔させて配置した。高さＥは１０ｍｍとした。
【００６７】
この状態で、遮蔽部材３のスリット状流路１３を通じてプラズマを送り込み、プラズマ処理を行なった。プラズマ処理により、ディスポーザブルセル５８の表面が親水化される。この親水化の効果を確認するために、プラズマ処理後のディスポーザブルセル５８の上下左右の面において水接触角を測定した。ディスポーザブルセル５８の各面における水接触角の測定結果を表３に示す。
【００６８】
【表３】
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【００６９】
処理前の水接触角については、ディスポーザブルセル５８のいずれの面でも同じ条件であると考えられるので、上面でのみ測定した。表３の結果からは、処理前に比べて処理後は、ディスポーザブルセル５８の各面において水接触角が小さくなっていることが確認できた。特に、スリット状流路１３とは反対側を向いている下面においても、処理後には水接触角が小さくなっていることが確認できた。
【００７０】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００７１】
２  電極対、２ａ，２ｂ  電極、３  遮蔽部材、５  電源、６  処理室、７  側面規定部分、８  底面規定部分、９  処理ガス供給部、１０  電極筐体、１１  流体通路、１２  スリット状出口、１３  スリット状流路、１５  治具、１７  被処理物入口、１８  被処理物出口、１９  被処理物搬送装置、２１  誘電体膜、２３ａ，２３ｂ  部材、３１  処理ガス、３２  流れ、５０，５１  被処理物、５６，５７  ＰＥＴフィルム、５８  ディスポーザブルセル、６０  ステージ、６１  挿入棒、９１  矢印、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５  大気圧プラズマ処理装置。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図１４】
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【図１７】
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