(57)【要約】【課題】  高エネルギーの励起ガスの噴出幅を広くでき、しかも、処理対象物にダメージを与えることなく改質処理ができる表面改質装置を提供すること。【解決手段】  ガス供給源に接続したガス通路４を備えた本体１に、上記ガス通路４の出口４ａ側に連続させた対向間隔を備えた一対の放電電極５，６と、上記対向間隔に隣接して設けられ、通過ガス流に絞り効果を発揮するとともに上記ガス通路に直交する方向に幅広がりで平たい形状の拡散孔９とを備え、上記拡散孔９を通過するガス流によって扇状に拡散された放電域を内部に閉じ込める絶縁性の覆い部材２が上記本体に連続して設けられ、この覆い部材には上記放電域で励起された励起ガスを噴出する噴出口３が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給源に接続したガス通路を備えた本体には、
上記ガス通路の出口側に連続させた対向間隔を備えた一対の放電電極と、
上記対向間隔に隣接して設けられ、通過ガス流に絞り効果を発揮するとともに上記ガス通路に直交する方向に幅広がりで平たい形状の拡散孔とを備え、
上記拡散孔を通過するガス流によって扇状に拡散された放電域を内部に閉じ込める絶縁性の覆い部材が上記本体に連続して設けられ、この覆い部材には上記放電域で励起された励起ガスを噴出する噴出口が設けられた表面改質装置。
【請求項２】
上記噴出口は、上記覆い部材内に形成される放電域の最先端と近接するとともに、放電域が噴出口から飛び出さず、しかも、上記最先端の放電域の高エネルギーの励起ガスがその高エネルギーを保って当該噴出口から噴出される位置関係を保った請求項１に記載の表面改質装置。
【請求項３】
上記噴出口は、上記扇状の放電域の先端側の円弧に対向する位置に設けられ、上記拡散孔の幅方向と上記噴出口の幅方向とを平行に保った請求項１または２に記載の表面改質装置。
【請求項４】
上記噴出口は、絞り効果を発揮する開口面積を備えた請求項１〜３のいずれか１に記載の表面改質装置。
【請求項５】
上記覆い部材と上記本体とを軸線方向に相対移動可能にした請求項１〜４のいずれか１に記載の表面改質装置。
【請求項６】
上記覆い部材は、上記本体の外周に着脱自在に取り付けられるとともに、
上記覆い部材と上記本体の間にシール部材を介在させた請求項１〜５のいずれか１に記載の表面改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放電エネルギーを利用して、物体表面を改質する表面改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放電によって生成された励起ガスを吹き付けて物体表面を改質する表面改質装置が知られている。
例えば、特許文献１に記載された表面改質装置は、接地された筒状の本体を設け、この本体の先端には励起されたガスをスリットノズルに導く中継孔が設けられている。そして、上記中継孔と対向する放電電極を設け、この放電電極と上記接地された本体との間に電圧を印加して放電させて励起ガスを生成するようにしている。さらに、上記放電電極と中継孔とは一定の距離を保っている。
【０００３】
上記の構成において、放電電極と本体との間に導かれたガスは放電エネルギーで励起され、その励起ガスが距離を保った中継孔に導かれる。上記励起ガスは中継孔を通って上記スリットノズルに噴出され、それがスリットノズルの噴出口から処理対象物に向かって噴出し、表面改質処理が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３８４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにした従来の装置では、本体で励起ガスを生成した後にその励起ガスが距離を保った中継孔を経由して上記スリットノズルの噴出口から噴出されるようにしているので、励起ガスがその生成個所からスリットノズルの噴出口に到達するまでに、エネルギーが低下してしまう可能性がある。励起ガスのエネルギーが低くなれば、その分、表面改質処理効率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
なお、上記従来の装置では中継孔にスリットノズルを連続させて励起ガスの噴出範囲を広げるようにしているが、エネルギーが低下した励起ガスを拡散させても表面改質の効果はそれほど期待できない。
【０００７】
一方、励起ガスのエネルギーを高く保つために、放電火花が発生している放電域の励起ガスを処理対象物に向かって直接噴出させることも考えられる。しかし、放電域は、高温になるとともに電位も高くなるので、処理対象物が放電域に曝されると、処理対象物によっては、高温や高電圧でダメージを受けてしまうことがある。つまり、耐熱性の低い材料や、電子部品などは、改質処理できないことになる。
【０００８】
この発明の目的は、高エネルギーの励起ガスの噴出幅を広くでき、しかも、処理対象物にダメージを与えることなく改質処理ができる表面改質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】
第１の発明は、ガス供給源に接続したガス通路を備えた本体に、上記ガス通路の出口側に連続させた対向間隔を備えた一対の放電電極と、上記対向間隔に隣接して設けられ、通過ガス流に絞り効果を発揮するとともに上記ガス通路に直交する方向に幅広がりで平たい形状の拡散孔とを備え、上記拡散孔を通過するガス流によって扇状に拡散された放電域を内部に閉じ込める絶縁性の覆い部材が上記本体に連続して設けられ、この覆い部材には上記放電域で励起された励起ガスを噴出する噴出口が設けられている。
【００１０】
なお、上記放電域とは、一対の放電電極間に高電圧を印加することによって発生する放電火花の領域であって、ガスを励起することができる領域のことである。
また、上記拡散孔が設けられる、放電電極の対向間隔に隣接する位置には、ガス流を基準に上記対向間隔の下流と上流の両方が含まれる。そして、拡散孔は、上記対向間隔の上流または下流のいずれかに設けられてもよいし、両方に設けられてもよい。
【００１１】
第２の発明は、上記噴出口が次の位置関係を保っている。すなわち、覆い部材内に形成される放電域の最先端と近接するとともに、放電域が噴出口から飛び出さず、しかも、最先端の放電域の高エネルギーの励起ガスがその高エネルギーを保って当該噴出口から噴出される位置関係を保っている。
【００１２】
放電域の最先端の位置は、ガスの種類や供給圧力、拡散孔の大きさ、及び一対の放電電極間に印加する電圧の大きさによって特定される。したがって、ガスの種類や供給圧、拡散孔の大きさ、放電電極間に印加する電圧が決まれば、放電域の最先端と一対の放電電極との間の距離が決まり、この最先端位置を基準に噴出口の位置関係を定めることができる。
【００１３】
また、上記のように放電域の最先端の位置を特定するパラメータが決まれば、それに合わせて噴出口の位置関係を特定できるので、それらパラメータを基にして噴出口の位置を設計できる。なお、噴出口の位置が決まれば、それに合わせて覆い部材を設計するか、あるいは本体と覆い部材とを軸線方向に相対移動可能にして、噴出口の位置を調整できるようにしてもよい。
【００１４】
第３の発明は、上記噴出口が上記扇状の放電域の先端側の円弧に対向する位置に設けられ、上記拡散孔の幅方向と上記噴出口の幅方向とを平行に保っている。
上記平行とは、厳密な意味での平行ではなく、拡散孔と噴出口との幅方向が対向していれば、それらが平行状態から多少傾いていてもよい。
【００１５】
第４の発明は、上記噴出口が、絞り効果を発揮する開口面積を備えている。
第５の発明は、上記覆い部材と上記本体とを軸線方向に相対移動可能にしている。
なお、上記軸方向とはガス通路におけるガスの流れ方向と平行な方向である。
【００１６】
第６の発明は、上記覆い部材が、上記本体の外周に着脱自在に取り付けられるとともに、上記覆い部材と上記本体の間にシール部材を介在させている。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明は、一対の放電電極間のガスの通過空間に拡散孔を隣接させたので、放電電極間で生成された放電域を覆い部材内に直接導くことができる。しかも、この放電域は扇状に広げられるので、覆い部材内におけるガスが効率よく励起されて高いエネルギーを保つことができる。この高いエネルギーを保った励起ガスが噴出口から噴出されるので、噴出口近辺の処理対象物を確実に改質できる。
また、放電エリアを扇状にすることで、ガスが励起される範囲の幅を広くし、その噴出幅を広くすることができる。このように、高エネルギーの励起ガスの噴出幅を広くすることができるので、面積の大きな処理対象面も効率的に改質処理できる。
【００１８】
さらに、放電域は覆い部材に閉じ込められているので、放電域の火花が処理対象物に直接作用することがない。したがって、熱や電圧によって処理対象物にダメージを与えることがない。そのため、処理対象物の材質等を選ぶことなく、様々な材質に対して改質処理ができる。
また、高エネルギーの励起ガス内には、正負のイオンが高濃度で含まれているため、これらのイオンによって導電性の高い空間が形成される。この導電性の空間を介して、帯電した処理対象物の電荷を接地へ流すことができ、表面改質と同時に処理対象物を除電することもできる。さらに、処理対象物を導電性の高いイオンの雰囲気中に常に曝すことができるので、処理対象物の帯電自体を防ぐこともできる。
【００１９】
第２の発明によれば、噴出口から放電域が噴出しないため、放電火花が処理対象に対してダメージを与えるようなことはない。また、覆い部材内の噴出口と放電域の最先端とが近接しているので、噴出口の近傍までガスが励起され、常に高エネルギーの励起ガスを噴出口から噴出させることができる。したがって、噴出口から噴出した高エネルギーの励起ガスによって目的の改質処理ができる。
【００２０】
第３の発明では、平たい拡散孔の幅方向と噴出口の幅方向とを平行にして、放電域の広がり方向と噴出口の幅方向とが一致するようにしているので、放電域で励起された励起ガスが、放電域を拡散させるガスの流れ方向を変えずに、勢いを保ったまま噴出口から直接噴出する。つまり、励起ガスが噴出口に至る過程で迂回したりしないので高エネルギーを保った励起ガスを幅広く噴出させることができる。
【００２１】
第４の発明によれば、覆い部材内に大気の逆流がなく、覆い部材内をガス通路から供給されたガスで置換することができる。そのため、覆い部材内での放電が安定し、放電域をより広く拡散させることができる。放電域が広くなれば、覆い部材内のより多くのガスを励起することができる。
また、覆い部材内の圧力が所定圧力以上に保たれているため、覆い部材内で生成された励起ガスを噴出口から勢いよく噴出させることができる。励起ガスの噴出の勢いが強ければ、より多くの励起ガスを失活させずに処理対象物に到達させることができる。
【００２２】
第５の発明によれば、本体と覆い部材とを軸方向に相対移動させられるので、放電域の広がりが変化した場合にも、その最先端と噴出口との距離を最適に保つことができる。
【００２３】
第６の発明によれば、軸方向長さを様々にした覆い部材を複数用意し、それらを取り換えて放電域の最先端と噴出口との距離を適切に設定することができる。
また、噴出口の形状、数、大きさなどを様々にした覆い部材を複数用意して、それらを取り換えて用いることもできるので、処理目的に応じて適切な噴出口を選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】発明の第１実施形態の断面を示した概略図である。
【図２】第１実施形態の拡散部材の正面図である。
【図３】第１実施形態の覆い部材の正面図である。
【図４】第２実施形態の覆い部材の正面図である。
【図５】第３実施形態の覆い部材の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜３に示す第１実施形態は、本体１の先端側に覆い部材２が取り付けられ、覆い部材２の先端面に形成された噴出口３から、励起ガスを噴出させて処理対象物の表面を改質する装置である。
本体１は、底面が矩形の樹脂製の筒部材で、底面１ａに備えた図示しないガス供給口に図示しないガス供給源を接続し、内部のガス通路４に図示の矢印方向にガスを供給可能にしている。なお、上記ガス通路４に供給するガスは、安定した放電を実現するとともに、改質の目的に合わせたガスである。
【００２６】
また、上記覆い部材２は、樹脂などの絶縁性材料で形成された筒部材で、その基端側が上記本体１の外周に被せられている。
なお、上記本体１及び覆い部材２の断面形状は矩形に限らないし、その材質も絶縁性であれば特に問わない。
そして、上記本体１であって、上記底面１ａと反対側となるガス通路４の出口４ａ側には、板状の一対の放電電極５，６が設けられ、これら放電電極５，６間には高電圧電源７が接続されている。この高電圧電源７は、上記放電電極５，６間で放電可能な高電圧を出力する電源であり、例えば商用交流電源と昇圧トランスなどで構成されている。
【００２７】
さらに、上記ガス通路４の出口４ａには、上記放電電極５，６の対向間隔に隣接して、絞り効果を発揮して放電域を扇状に拡散させるための拡散部材８が固定されている。
この拡散部材８は、セラミックなどの耐熱性を備えた絶縁性材料で構成された板部材であり、その厚み方向に貫通する拡散孔９を備えている。この拡散孔９は、図２に示すように、ガス通路４に直交する方向に幅広がりであって平たい形状にしたもので、この拡散孔９の断面積を、ガス通路４の流路断面積より十分に小さくし、拡散孔９を通過するガス流に絞り効果を付与するようにしている。
なお、上記放電域とは、放電電極５，６間に高電圧を印加することによって発生する放電火花の領域で、その領域内のガスが励起される領域のことである。
【００２８】
上記ガス流は拡散孔９で絞られてから、拡散孔９よりも圧倒的に広い覆い部材２の空間に開放されるため、覆い部材２内で勢いよく拡散するが、この拡散した放電域は覆い部材２内に閉じ込められることになる。
また、上記拡散孔９を幅広がりで平たい形状にしているので、この拡散孔９を通過したガス流は扇状に拡散される。そして、ガス流とともに上流側の放電電極５，６間で生成された放電域も、拡散孔９を通過して覆い部材２内で拡散し、扇状の放電域１０を形成する。
なお、この第１実施形態では、上記拡散孔９の幅方向（矢印ａ方向）を、一対の放電電極５，６の対向間隔と平行にして、放電電極５，６間に生成された放電域が拡散孔９を通過しやすくしている。そのため、覆い部材２内での扇状の放電域１０を大きくできる。
【００２９】
また、覆い部材２の先端には、図３に示すようにスリット状の開口からなる噴出口３を形成している。この噴出口３は、扇状の放電域１０の先端側の円弧１０ａに対向する位置に設けられ、上記噴出口３の長手方向である幅方向（矢印ｂ方向）と上記拡散孔９の幅方向（矢印ａ方向）とを平行にしている。
なお、図中の符号１１は、本体１と覆い部材２との連結部をシールするシール部材であり、ガス通路４に供給されたガスが本体１と覆い部材２との連結部から漏れ出ないようにしている。
【００３０】
もし、本体１と覆い部材２との連結部のシール性が悪い場合にはガス漏れが発生して、覆い部材２内のガス置換度が下がるだけでなく、ガス流の方向が変わって放電域１０の拡散状態も変化してしまうが、上記連結部を確実にシールすることで安定した放電状態を維持できる。
そして、この第１実施形態では、上記シール部材１１を覆い部材２に保持させ、覆い部材２がシール部材１１を保持したまま本体１の外周に沿って軸方向に移動できるようにしている。そのため、本体１と覆い部材２との相対位置を変えて、放電域１０の最先端１０ｂと噴出口３との距離Ｄを調整することができる。
【００３１】
上記放電域１０の最先端１０ｂとは、ガス流によって拡散した放電域１０であって、上記噴出口３を基準にしたときにその噴出口３にもっとも近づく位置のことで、上記円弧１０ａの中央部である。
そして、この第１実施形態では、放電域１０の最先端１０ｂと噴出口３との距離Ｄを、噴出口３から放電域が噴出せず、しかも高エネルギーの励起ガスが噴出する距離に設定している。
上記のように距離Ｄを設定すれば、放電域１０が噴出口３から外部へ噴出することがなく、覆い部材２内における噴出口３の近傍でガスを励起することができる。
なお、上記距離Ｄは上記放電域１０の広がりに対応し、ガス通路４に供給されるガスの種類や供給量、放電電極５，６への印加電圧、拡散孔９の形状などによって相対的に決まるものである。
したがって、これらのパラメータを特定すれば放電域１０の最先端１０ｂの位置が決まり、これに基づいて距離Ｄを定めることができる。
【００３２】
上記距離Ｄを短くして、すなわち覆い部材２内において放電域１０の最先端１０ｂと噴出口３とを近接させれば、覆い部材２内の噴出口３の近傍までガスが励起される。つまり、噴出口３の直前で励起されたガスが噴出されることになり、常に、高エネルギーの励起ガスを噴出口３から噴出させることができる。
しかも、上記拡散孔９で拡散された放電域１０の先端側の円弧１０ａと噴出口３とが対向しているので、放電域１０で励起されたガスをそのまま噴出口３から噴出させることができる。従来装置のように、生成された励起ガスがスリットノズルの噴出口へ到達する過程で、そのエネルギーを消失してしまうようなことがない。
さらに、扇状の放電域１０は完全に覆い部材２に閉じ込められているので、噴出口から放電域が飛び出して処理対象物にダメージを与えることもない。
【００３３】
その結果、高エネルギーを保って噴出口３から噴出した高濃度の励起ガスで、様々な処理対象物を効率的に改質処理することができる。
例えば、上記覆い部材２を備えていない従来の表面改質装置では、放電電極で生成された放電域が本体から噴出し、処理対象物に直接作用してダメージを与えてしまうことがあった。一方で、放電域が処理対象物に作用しないようにするために本体と処理対象物との距離を大きくとることが考えられるが、その距離が大きくなり過ぎれば、放電域で励起されたガスのエネルギーが消失してしまい、目的の改質処理ができなくなってしまうことになる。
【００３４】
そのため、放電域の火花を作用させず、高エネルギーの励起ガスを作用させるための距離を調整しなければならないが、覆い部材を備えていない従来装置ではこの調整は難しかった。
これに対し、この実施形態では、本体１の先端に設けた覆い部材２によって、上記距離Ｄを適切にしかも容易に設定することができ、噴出口３を処理対象物に近接させても、放電域でダメージを与えることなく、高エネルギーの励起ガスによって表面改質ができる。
【００３５】
さらに、この第１実施形態では、上記覆い部材２を本体１に対して軸方向移動させることで、上記距離Ｄを変更することができる。
例えば、放電域１０の広がりが一定の場合に、覆い部材２の位置によって放電域の最先端１０ｂと噴出口３までの距離Ｄを変化させることができるし、放電域１０の最先端１０ｂの位置が変化した場合にも、覆い部材２を移動させて噴出口３までの距離Ｄを一定に保つこともできる。
したがって、どのようなときにも放電域１０が噴出口から噴出することがなく、しかも処理目的にあった高エネルギーの励起ガスを噴出させることができる。
なお、上記覆い部材２と本体１とを相対移動可能な構造は、図１に限定されない。
【００３６】
また、励起ガスにはイオンが含まれているが、上記噴出口３から噴出する高エネルギーの励起ガスには特に高濃度の正負のイオンが含まれている。これらのイオンによって導電性の高い空間が形成され、この空間を介して帯電した処理対象物の電荷を接地へ流すことができる。したがって、処理対象物の表面改質と同時に除電ができ、静電気帯電していない処理対象物を得ることができる。
【００３７】
また、上記のように、覆い部材２内はガス通路４から供給されたガスで置換されているため、覆い部材２内の放電が安定して放電域１０を大きく広げることができる。覆い部材２内の放電域１０の広がりが大きくなれば、それだけ多くのガスを励起することができる。そして、励起ガスは放電域１０を拡散させるガス流に乗って、高いエネルギーを保ったまま噴出口３から噴出される。
【００３８】
さらに、スリット状の噴出口３から噴出する励起ガス流は開口幅の長さに応じた噴出幅を有するので、本体１と処理対象物とを上記開口幅に直交する方向に相対移動させることで、広範囲の表面改質処理を短時間で行なうことができる。
また、本体１または処理対象物をスリット状の噴出口３の開口幅の方向に移動させれば、同じ位置に繰り返し励起ガスが照射されることになり、より確実な処理ができる。
【００３９】
また、この第１実施形態では、上記拡散孔９をガス通路４に直交する方向に幅広がりで平たい形状にしているが、散孔９の開口を平たくしているのは、ガス流の流出エネルギーが全方向に拡散するのを防止するためである。例えば、拡散孔を円形にすれば、そこから噴出されるガス流が漏斗状に拡散してしまう。このように、ガス流が漏斗状に拡散すれば、放電域を扇状に拡散させることができない。
【００４０】
しかし、この第１実施形態では拡散孔９を幅広がりであって平たい形状にしたので、拡散孔９を通過するガスが扇形に拡散し、扇状の放電域１０を形成できる。
また、拡散孔９を幅広がりで平たい形状にすれば、拡散孔９を通過するガス流の圧力損出を大きくできるので、噴出口３に向かうガス流の勢いが維持され、高エネルギーを保持した励起ガスを、拡散孔９の幅方向に平行な噴出口３から勢いよく噴出させることもできる。
【００４１】
また、上記拡散部材８は、ガス流の方向を基準として放電電極５，６の対向間隔の下流側に設けられているが、放電電極５，６よりも上流側に隣接して設けてもよいし、上流側、下流側の両方に設けてもよい。いずれにしても、ガス通路４を通過するガス流に絞り効果を付与できればよい。
さらに、ガス流に沿って放電電極５，６の両側に拡散部材８を設けた場合には、それぞれの拡散孔の開口面積に差をつけてもよい。
【００４２】
例えば、上流側の拡散孔の開口面積を下流側よりも大きくした場合には、上流側の拡散孔は絞り効果とともに整流機能も発揮して、整ったガス流を下流側の拡散孔に導くことができる。
一方、上流側の拡散孔の方を小さくした場合には、上流側の拡散孔で絞られて拡散するガス流の広がりを下流側の大きい方の拡散孔で制御して、放電域の最大幅が噴出口の開口幅に対して広がり過ぎないようにすることができる。
【００４３】
図４に示す第２実施形態は、複数の小孔１３を直線状に配置して噴出口を形成した覆い部材１２を、図３に示す第１実施形態の覆い部材２の代わりに本体１に取り付けたものである。
その他の構成は第１実施形態と同じであり、第１実施形態と同じ構成要素には図１，２と同じ符号を用い、以下の説明にも図１，２を参照する。
そして、上記覆い部材１２も本体１に対して軸方向に移動可能にしている。
【００４４】
この第２実施形態においても、覆い部材１２内に拡散した扇状の放電領域１０が覆い部材１２内のガスを励起する。そして、複数の小孔１３が、第１実施形態の噴出口３と同様に機能し、処理対象物の表面を効率的に改質処理することができる。
なお、この第２実施形態において噴出口の幅方向とは、複数の小孔１３が直線状に配置された矢印ｂ方向を言う。
そして、この噴出口の幅方向（矢印ｂ方向）と扇状の放電域１０の先端側円弧１０ａとが対向し、噴出口の幅方向（矢印ｂ方向）と拡散孔９の幅方向（図２の矢印ａ方向）とが平行になっている。
【００４５】
したがって、覆い部材１２内に形成された扇状の放電域１０で励起された励起ガスは、放電域１０の先端側円弧１０ａ（図１参照）に対向する複数の小孔１３から高エネルギーを保ったまま噴出する。そのため、この第２実施形態においても、帯電している処理対象物を除電しながら表面改質することができる。
第２実施形態では、小孔１３が配置された線分の長さに対応する範囲を一度に改質することができるが、処理範囲を小さくしたい場合には、小孔１３の数を少なくすればよい。
【００４６】
また、図５に示す第３実施形態の覆い部材１４は、小孔１５を二列に配置して噴出口を構成している。その他の構成は、上記第１，２実施形態と同様である。そして、上記覆い部材１４も本体１に対して軸方向移動可能にしている。
このように小孔１５の配置を複数列にすれば、励起ガスの噴射範囲を面状にすることができる。
なお、この第３実施形態において噴出口の幅方向とは、小孔１５が配置された二列の間の中心を通る直線が伸びる方向で、矢印ｂ方向をいう。
この噴出口の幅方向（矢印ｂ方向）と扇状の放電域１０の先端側円弧１０ａとが対向し、上記噴出口の幅方向（矢印ｂ方向）と拡散孔９の幅方向（図２の矢印ａ方向）とが平行になっている。
【００４７】
したがって、覆い部材１４内に形成された扇状の放電域１０で励起された励起ガスは、放電域１０の先端側円弧１０ａ（図１参照）に対向する複数の小孔１５から高エネルギーを保ったまま噴出する。
なお、この第３実施形態では、矢印ｂ方向に二列に配置された全小孔１５を含む範囲を噴出口と見なしている。
また、上記第２，３実施形態の小孔１３，１５の形状や、数は限定されない。
【００４８】
上記のように、覆い部材２に設ける噴射口の形態は様々に変更することができる。
ただし、噴出口の開口面積は、噴出口から噴出するガス流に絞り効果を付与できる程度にする必要がある。噴出口で絞り効果が付与されれば、覆い部材２，１２，１４内の圧力を大気圧よりもある程度高い所定の圧力に保つことができるからである。そして、覆い部材２，１２，１４内の圧力が大気圧より高く保たれれば、大気の逆流を防止して、覆い部材２内を供給ガスで十分に置換することができるとともに、噴出口３から噴出する励起ガスの勢いを保つことができる。
【００４９】
なお、上記拡散孔９の幅方向と噴出口の幅方向との平行関係や、噴出口と放電域１０の先端側の円弧１０ａとの対向関係が厳密に維持されていなくても、覆い部材内で生成された励起ガスを、エネルギーを保ったまま噴出幅を広くして噴出させることができる。
【００５０】
また、軸方向長さを様々にした複数の覆い部材を用意しておけば、それを交換するだけで、放電域１０の最先端１０ｂと噴出口との距離Ｄを設定することができる。
さらに、様々な形態の噴出口を備え、本体１に対して着脱自在にした覆い部材を複数用意しておけば、覆い部材を交換するだけで、励起ガスの噴出範囲を処理の目的に合わせることができる。
ただし、覆い部材を本体１に固定して着脱自在にしなくてもよく、その場合には、特定の処理対象物に合わせた専用装置になる。
【００５１】
上記したように、上記第１〜３実施形態では、扇状の放電域１０を覆い部材２，１２，１４内で形成し、覆い部材内で励起された高エネルギーの励起ガスを噴出させることができる。放電域１０が噴出口から外部へ出ることはなく、高エネルギーの励起ガスのみが噴出するので、どのような材質の処理対象物にもダメージを与えることがなく、表面改質処理ができる。
したがって、材質等を選ばず、様々な処理対象物の改質処理できることになる。しかも、高濃度のイオンによって処理対象物を除電することもできるので、例えば、流動状態の粉体のように静電気帯電しやすい処理対象物を、帯電を防止しながら表面改質することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
様々な処理対象物に対し、ダメージを与えずに表面改質処理を行なうことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１    本体
２，１２，１４    覆い部材
３    噴出口
５，６    放電電極
７    電源
９    拡散孔
１０    （扇状の）放電域
１０ａ    （先端側）円弧
１０ｂ    最先端
１１    シール部材
１３，１５    （噴出口）小孔
Ｄ    放電域の最先端と噴出口との間の距離
ａ    拡散孔の幅方向
ｂ    噴出口の幅方向
【図１】
2020068055.tif 000003
【図２】
2020068055.tif 000004
【図３】
2020068055.tif 000005
【図４】
2020068055.tif 000006
【図５】
2020068055.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月22日(2019.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給源に接続したガス通路を備えた本体には、
上記ガス通路の出口側に連続させた対向間隔を備えてなる一対の放電電極と、
上記対向間隔の下流側で上記一対の放電電極に接触して設けられた拡散部材と、
上記拡散部材に形成され、上記対向間隔に直結して通過ガス流に絞り効果を発揮するとともに上記ガス通路に直交する方向に幅広がりで平たい形状の拡散孔とを備え、
上記本体には、上記拡散孔を通過するガス流によって扇状に拡散された放電域を内部に閉じ込める絶縁性の覆い部材が連続して設けられ、
この覆い部材には、上記放電域で励起された励起ガスを噴出する噴出口が設けられ、
上記ガスの種類、ガス供給量、上記放電電極への印加電圧及び上記拡散孔の形状に基づいて決められる上記放電域の最先端と上記噴出口の内側開口面との間の距離Ｄを定め、上記噴出口と上記放電域の最先端とを近接させた表面改質装置。
【請求項２】
上記噴出口は、上記扇状の放電域の先端側の円弧に対向して設けられ、上記拡散孔の幅方向と上記噴出口の幅方向とを平行に保った請求項１に記載の表面改質装置。
【請求項３】
上記噴出口は、絞り効果を発揮する開口面積を備えた請求項１または２に記載の表面改質装置。
【請求項４】
上記覆い部材と上記本体とを軸線方向に相対移動可能にした請求項１〜３のいずれか１に記載の表面改質装置。
【請求項５】
上記覆い部材は、上記本体の外周に着脱自在に取り付けられるとともに、
上記覆い部材と上記本体の間にシール部材を介在させた請求項１〜４のいずれか１に記載の表面改質装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
第１の発明は、ガス供給源に接続したガス通路を備えた本体に、上記ガス通路の出口側に連続させた対向間隔を備えてなる一対の放電電極と、上記対向間隔の下流側で上記一対の放電電極に接触して設けられた拡散部材と、上記拡散部材に形成され、上記対向間隔に直結して通過ガス流に絞り効果を発揮するとともに上記ガス通路に直交する方向に幅広がりで平たい形状の拡散孔とを備え、上記本体には、上記拡散孔を通過するガス流によって扇状に拡散された放電域を内部に閉じ込める絶縁性の覆い部材が連続して設けられ、この覆い部材には、上記放電域で励起された励起ガスを噴出する噴出口が設けられ、上記噴出口と、上記ガスの種類、ガス供給量、上記放電電極への印加電圧及び上記拡散孔の形状に基づいて決められる上記放電域の最先端との間の距離Ｄを定め、上記噴出口と上記放電域の最先端とを近接させている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
なお、上記放電域とは、一対の放電電極間に高電圧を印加することによって発生する放電火花の領域であって、ガスを励起することができる領域のことである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第２の発明は、上記噴出口が上記扇状の放電域の先端側の円弧に対向する位置に設けられ、上記拡散孔の幅方向と上記噴出口の幅方向とを平行に保っている。
上記平行とは、厳密な意味での平行ではなく、拡散孔と噴出口との幅方向が対向していれば、それらが平行状態から多少傾いていてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第３の発明は、上記噴出口が、絞り効果を発揮する開口面積を備えている。
第４の発明は、上記覆い部材と上記本体とを軸線方向に相対移動可能にしている。
なお、上記軸方向とはガス通路におけるガスの流れ方向と平行な方向である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第５の発明は、上記覆い部材が、上記本体の外周に着脱自在に取り付けられるとともに、上記覆い部材と上記本体の間にシール部材を介在させている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第１の発明は、一対の放電電極間の下流側に接触させて、拡散孔が形成された拡散部材を設けたので、放電電極間で生成された放電域を覆い部材内に直接導くことができる。しかも、この放電域は扇状に広げられるので、覆い部材内におけるガスが効率よく励起されて高いエネルギーを保つことができる。この高いエネルギーを保った励起ガスが噴出口から噴出されるので、噴出口近辺の処理対象物を確実に改質できる。
また、放電エリアを扇状にすることで、ガスが励起される範囲の幅を広くし、その噴出幅を広くすることができる。このように、高エネルギーの励起ガスの噴出幅を広くすることができるので、面積の大きな処理対象面も効率的に改質処理できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
しかも、噴出口から放電域が噴出しないため、放電火花が処理対象に対してダメージを与えるようなことはない。また、覆い部材内の噴出口と放電域の最先端とが近接しているので、噴出口の近傍までガスが励起され、常に高エネルギーの励起ガスを噴出口から噴出させることができる。したがって、噴出口から噴出した高エネルギーの励起ガスによって目的の改質処理ができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
第２の発明では、平たい拡散孔の幅方向と噴出口の幅方向とを平行にして、放電域の広がり方向と噴出口の幅方向とが一致するようにしているので、放電域で励起された励起ガスが、放電域を拡散させるガスの流れ方向を変えずに、勢いを保ったまま噴出口から直接噴出する。つまり、励起ガスが噴出口に至る過程で迂回したりしないので高エネルギーを保った励起ガスを幅広く噴出させることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
第３の発明によれば、覆い部材内に大気の逆流がなく、覆い部材内をガス通路から供給されたガスで置換することができる。そのため、覆い部材内での放電が安定し、放電域をより広く拡散させることができる。放電域が広くなれば、覆い部材内のより多くのガスを励起することができる。
また、覆い部材内の圧力が所定圧力以上に保たれているため、覆い部材内で生成された励起ガスを噴出口から勢いよく噴出させることができる。励起ガスの噴出の勢いが強ければ、より多くの励起ガスを失活させずに処理対象物に到達させることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
第４の発明によれば、本体と覆い部材とを軸方向に相対移動させられるので、放電域の広がりが変化した場合にも、その最先端と噴出口との距離を最適に保つことができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
第５の発明によれば、軸方向長さを様々にした覆い部材を複数用意し、それらを取り換えて放電域の最先端と噴出口との距離を適切に設定することができる。
また、噴出口の形状、数、大きさなどを様々にした覆い部材を複数用意して、それらを取り換えて用いることもできるので、処理目的に応じて適切な噴出口を選択できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
さらに、上記ガス通路４の出口４ａには、上記放電電極５，６の対向間隔の下流側に接触させて、絞り効果を発揮して放電域を扇状に拡散させるための拡散部材８が固定されている。
この拡散部材８は、セラミックなどの耐熱性を備えた絶縁性材料で構成された板部材であり、その厚み方向に貫通する拡散孔９を備えている。この拡散孔９は、図２に示すように、ガス通路４に直交する方向に幅広がりであって平たい形状にしたもので、この拡散孔９の断面積を、ガス通路４の流路断面積より十分に小さくし、拡散孔９を通過するガス流に絞り効果を付与するようにしている。
なお、上記放電域とは、放電電極５，６間に高電圧を印加することによって発生する放電火花の領域で、その領域内のガスが励起される領域のことである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
もし、本体１と覆い部材２との連結部のシール性が悪い場合にはガス漏れが発生して、覆い部材２内のガス置換度が下がるだけでなく、ガス流の方向が変わって放電域１０の拡散状態も変化してしまうが、上記連結部を確実にシールすることで安定した放電状態を維持できる。
そして、この第１実施形態では、上記シール部材１１を覆い部材２に保持させ、覆い部材２がシール部材１１を保持したまま本体１の外周に沿って軸方向に移動できるようにしている。そのため、本体１と覆い部材２との相対位置を変えて、放電域１０の最先端１０ｂと噴出口３の内側開口面との距離Ｄを調整することができる。