(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発生源と、
前記マイクロ波発生源で発生したマイクロ波を所定方向に伝播させるマイクロ波伝送路と、
前記マイクロ波伝送路の前端側に設けられると共に、マイクロ波を前記マイクロ波伝送路に対して垂直方向に変換する内部導体を備えた同軸変換器と、
前記内部導体の端部に接続され、円盤状の中央部と、スリットを介して前記中央部を同心円状に取り囲む円環部とからなり、前記スリットの幅が１２．５〜１５．０ｍｍに設定されたスロットアンテナと、
前記スロットアンテナに添設された誘電体窓と、
前記誘電体窓を介して設けられた放電室と、
前記放電室内の前記誘電体窓の近傍の表面波プラズマが生成される領域を被処理物を通過させる被処理物移動手段と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓は、石英板であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたプラズマ処理装置であって、
前記被処理物移動手段は、長尺の被処理物を繰り出し・巻き取りを行う一対のロールであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のプラズマ処理装置であって、
前記被処理物は、導線を樹脂被覆部で被覆した電線であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置に関し、さらに詳しくは、例えば電線樹脂被覆部に表面処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特公昭５９−５３６４６号公報に開示されているように、電線の樹脂被覆部に電子線照射を行って架橋を促す技術が知られている。この技術は、電線被覆部の架橋処理層を増加させることを目的としている。具体的には、電子線照射源とケーブルとの間に、穴を開けた金属板を配置し、ケーブルの導体を正、金属板を負として直流電圧を印加してケーブルの被覆絶縁体に電子がたまることを抑制して、電子線の透過深度を深くさせようとするものである。
【０００３】
この他の技術として、特開平１０−６０１４０号公報に開示されたプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置は、減圧容器内に、負電極と、接地電極としても機能するキャンロールとを対向して配置し、これらの間にＤＣ高圧電圧を印加して、アルゴン（Ａｒ）プラズマを発生させ、被処理基体を巻き出しロールからキャンロール上を這わせて巻き取りロールで巻き取る構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特公昭５９−５３６４６号公報に開示された電子線照射を行う方法では、装置が大がかりとなり、コストが高くなるという問題点があった。また、電子線の照射方向が決まっているため、ケーブルの周囲に全方向から電子線を当てることが困難であった。
【０００５】
一方、上記した特開平１０−６０１４０号公報に開示されたプラズマ処理装置では、Ａｒプラズマにより、被処理基体の全周囲に亘って処理が行えるものの、直流放電を用いているため、電極寿命が短くなると共に、スパッタなどの作用に起因する電極からの金属による汚染が生じるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、電線などの樹脂被覆部の表面全体を連続して処理できると共に、金属汚染が防止できるプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、プラズマ処理装置であって、マイクロ波発生源と、前記マイクロ波発生源で発生したマイクロ波を所定方向に伝播させるマイクロ波伝送路と、前記マイクロ波伝送路の前端側に設けられると共に、マイクロ波を前記マイクロ波伝送路に対して垂直方向に変換する内部導体を備えた同軸変換器と、前記内部導体の端部に接続され、円盤状の中央部と、スリットを介して前記中央部を同心円状に取り囲む円環部とからなり、前記スリットの幅が１２．５〜１５．０ｍｍに設定されたスロットアンテナと、前記スロットアンテナに添設された誘電体窓と、前記誘電体窓を介して設けられた放電室と、前記放電室内の前記誘電体窓の近傍の表面波プラズマが生成される領域を被処理物を通過させる被処理物移動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成の請求項１記載の発明では、スロットアンテナと誘電体窓とが添設されたことにより、これらの境界に表面波プラズマを生成する。この表面波プラズマは、表面波が遮断周波数以上の高密度プラズマ層と誘電体窓との境界面を伝播する。そのとき、中性粒子を電離するのに十分強い表面波電界が生じている場合には、プラズマを生成しながら伝播することができる。このため、放電室において誘電体窓の近傍で被処理物を移動させることにより、被処理物の表面は、表面波プラズマで処理され、例えば架橋処理や、撥水処理などを施すことができる。また、スロットアンテナは、無放電電極であるため、放電装置の寿命を長くし、スパッタ物の発生を抑制することができる。また、請求項１記載の発明では、スロットアンテナと誘電体窓との境界に沿って表面波プラズマが生成される。この表面波プラズマは、これら境界の形状に応じて形成できるため、所望の形状のプラズマを生成することが可能となる。さらに、請求項１記載の発明では、スロットアンテナが、円盤状の中央部と、スリットを介して前記中央部を同心円状に取り囲む円環部とからなる構成とし、特にスリットの幅を１２．５〜１５．０ｍｍに設定したことより、安定なプラズマが生成される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載されたプラズマ処理装置であって、前記誘電体窓は、石英板であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載されたプラズマ処理装置であって、前記被処理物移動手段は、長尺の被処理物を繰り出し・巻き取りを行う一対のロールであることを特徴とする。
【００１３】
したがって、請求項３記載の発明では、被処理物を連続してプラズマ処理する
ことが可能となる。
【００１４】
請求項４記載の発明は。請求項３記載のプラズマ処理装置であって、前記被処理物は、導線を樹脂被覆部で被覆した電線であることを特徴とする。
【００１５】
したがって、請求項４記載の発明では、電線の樹脂被覆部をプラズマにより、架橋処理、撥水処理もしくは濡れ性を向上させるための処理を行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、図１は本実施の形態に係るプラズマ処理装置の側面図、図２は放電室の断面図、図３（ａ）はスロットアンテナの平面図、（ｂ）はスロットアンテナの断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１は、マイクロ波発生装置２と、マイクロ波発生装置２で発生したマイクロ波を伝送するためのマイクロ波伝送路３と、このマイクロ波伝送路３の前端部分に接続された矩形導波管４と、この矩形導波管４に設けられ、且つ矩形導波管４と直角をなす方向に貫通する内部導体５を備えた同軸変換器６と、この同軸変換器６の下部に設けられたアルミパイプでなる同軸線路７と、内部導体５の下端に設けられたスロットアンテナ８と、このスロットアンテナ８の下面に添設された石英窓９と、この石英窓９で同軸線路７と隔てられる放電室１０と、放電室１０内の石英窓９の直下を、被処理物としての電線Ｗが通過するように繰り出しと巻き取りを行う一対のローラ１２と、放電室１０内にガスを供給するガス制御装置１３と、放電室１０の排気を行う真空排気装置１４と、を備えて構成されている。
【００１８】
本実施の形態は、上記したスロットアンテナ８と誘電体である石英窓９とを密着させて配置したことを特徴とする。スロットアンテナ８は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、中央に位置して円盤状をなす中央部８Ａと、この中央部８Ａを取り囲むように所定のスリット８Ｂを介して同心円状に配置された円環部８Ｃとからなる。そして、図１および図２に示すように、中央部８Ａは、その上面中央で内部導体５の下端部に、この内部導体５と直角をなすように接続されている。なお、スリット８Ｂの幅は、１２.５〜１５.０ｍｍの範囲に設定することにより、エネルギー効率を良好にすることができる。
【００１９】
ところで、マイクロ波伝送路３は、具体的には、マイクロ波発生装置２に接続された方向性結合器１５Ａと、この方向性結合器１５Ａに接続されたアイソレータ１６と、このアイソレータ１６の前端側に接続された方向性結合器１５Ｂと、この方向性結合器１５Ｂの前端側に接続されたランスフォーマ１７Ａと、このランスフォーマ１７Ａの前端側に設けられた自動整合器１８と、この自動整合器１８の前端側に設けられたランスフォーマ１７Ｂとを備えてなる。
【００２０】
このような構成のマイクロ波伝送路３では、マイクロ波がＨ０１波で伝播するように設定されている。また、同軸変換器６においては、ＴＥＭ波に変換できるように設計されている。このようにＴＥＭ波に変化されたマイクロ波は、放電室１０に導入されてプラズマを生成する。ここで生成されるプラズマは、表面波プラズマである。本実施の形態では、このような表面波プラズマが生成される領域に電線Ｗを通過させるように設定されている。なお、図２に示すように、放電室１０には、ガス導入菅１３Ａを介して上記したガス制御装置１３が接続されている。また、真空排気装置１４は、排気菅１４Ａを介して放電室１０に接続されている。これらガス制御装置１３と真空排気装置１４とを調整することで、プラズマ生成条件を制御することが可能となっている。さらに、放電室１０などの減圧系内の環境を保つため、適所にベローズシール、Ｏリングなどのシール手段が配されている。
【００２１】
なお、上記した表面波プラズマは、２つの媒体の界面に沿って伝播する波をさす。本実施の形態では、この表面波プラズマは、表面波が遮断周波数以上の高密度プラズマ層と誘電体（石英窓９）との境界面を伝播する。そのとき、中性粒子を電離するのに十分強い表面波電界が生じている場合には、プラズマを生成しながら伝播することができる。このプラズマの生成には、定在波とパルス波の両波形のマイクロ波を用いることができ、特にパルス波を用いることにより、大きな入射エネルギーでも定在波のときに較べて低温で処理することができる。
【００２２】
本実施の形態に係るプラズマ処理装置１では、このように表面波プラズマを生成できるため、平板状の大面積プラズマを生成することが可能となる。また、無電極放電であるため、放電装置が長寿命となると共に、プラズマの形状の柔軟性が期待できる。さらに、生成されるプラズマを維持するための磁界が不要となるため、装置の制作費用を低くすることができる。
【００２３】
また、プラズマ処理装置１において、スロットアンテナ８の形状を各種の形状に変えてエネルギーが最も効率よく放射できるスロットアンテナ形状を調べた結果、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、中央部８Ａと円環部８Ｃとを隔てるスリット８Ｂの幅が、１２.５〜１５.０ｍｍの範囲であるときに最もエネルギーの効率が良く、安定なプラズマが生成されることが分かった。また、入射電力が６００Ｗで被処理物とプラズマ生成源との位置関係を調べた結果、約６０ｍｍの幅でもプラズマ処理の効果が得られ、絶縁体特性の向上が確認された（ただし、この位置関係はマイクロ波の入射電力により変化し、最適条件は変化する。）
このような構成および作用を有するプラズマ処理装置１を用いて図２に示すように、導線Ｗ１が樹脂被覆部Ｗ２で覆われた電線Ｗを、表面波プラズマが生成されている領域（石英窓９の直下の領域）を通過させることにより、樹脂被覆部Ｗ２の表面を連続処理することが可能となる。また、表面波プラズマを用いているため、プラズマ形状を自由に設計することが可能となり、被処理物の形態に応じたプラズマ処理を施すことが可能となる。さらに、表面波プラズマで処理することにより、樹脂被覆部Ｗ２の表面を均一に処理することが可能となると共に、架橋処理、特性付与（撥水性、濡れ性の向上など）が容易にできる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００２５】
例えば、上記した実施の形態では、被処理物として電線Ｗを適用したが、樹脂被覆もしくはゴム被覆された他の物を適用することができる。
【００２６】
また、上記した実施の形態では、マイクロ波伝送路３を複数の部材で構成したが、本発明は、これらの接続形態に限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、放電室において誘電体窓の近傍で被処理物を移動させることにより、被処理物の表面は、表面波プラズマで均一に処理され、例えば架橋処理や、撥水処理などを良好に行うことができる。また、スロットアンテナが、無放電電極であるため、放電装置の寿命を長くし、スパッタ物の発生を抑制することができる。請求項１記載の発明によれば、スロットアンテナを、円盤状の中央部と、スリットを介して前記中央部を同心円状に取り囲む円環部とからなる構成とし、スリットの幅を最適化したことにより、安定なプラズマが生成される。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、所望の形状のプラズマを生成することが可能となる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、被処理物を連続してプラズマ処理することが可能となる。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、電線の樹脂被覆部をプラズマにより、架橋処理、撥水処理もしくは濡れ性を向上させるための処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の実施の形態を示す側面図である。
【図２】本実施の形態に係るプラズマ処理装置における放電室の断面図である。
【図３】（ａ）は本実施の形態に係るプラズマ処理装置に用いたスロットアンテナの平面図、（ｂ）は同断面図である。
【符号の説明】
１  プラズマ処理装置
２  マイクロ発生装置（マイクロ発生源）
３  マイクロ波伝送路
５  内部導体
６  同軸変換器
７  同軸線路
８  スロットアンテナ
９  石英窓（誘電体窓）
１０  放電室
１１、１２  ロール
１３  ガス制御装置
１４  真空排気装置
【図１】
0004163432.tif 000002
【図２】
0004163432.tif 000003
【図３】
0004163432.tif 000004