(57)【要約】【課題】  温調媒が通る流路を設けた電極を容易に交換することができるプラズマ表面処理装置を提供する。【解決手段】  プラズマ表面処理装置１０は、分岐配管５０，６０と、分岐配管５０，６０の一端が接続され、分岐配管５０，６０を電極温調用配管６１，６２に選択的に連通させる配管接続部３１，３２とを備える。少なくとも一つの分岐配管５０から配管接続部３１を介して電極温調用配管６１，６２，６３及び電極１６，１８に設けられた流路１６ａ，１８ａにガスが流入可能である。【選択図】図２
2006066292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路が設けられた一対の対向する電極と、該流路に液体の温調媒を供給・回収する電極温調用配管とを備え、前記電極間に放電を発生させ、その放電を利用して被処理材の表面処理を行うプラズマ表面処理装置において、
分岐配管と、
該分岐配管の一端が接続され、該分岐配管を前記電極温調用配管に選択的に連通させる配管接続部とを備え、
少なくとも一つの前記分岐配管から前記配管接続部を介して前記電極温調用配管及び前記電極に設けられた前記流路にガスが流入可能であることを特徴とする、プラズマ表面処理装置。
【請求項２】
前記分岐配管にガスを供給するガス供給部を備え、
前記分岐配管が前記配管接続部を介して前記電極温調用配管と連通するとき、前記分岐配管からの前記ガスによって、前記電極温調用配管及び前記流路から前記温調媒を排出可能であることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ表面処理装置。
【請求項３】
前記分岐配管の他端が、前記電極間に処理ガスを供給する処理ガス用配管に接続されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の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、プラズマ表面処理装置の構造及び電極交換方式に関し、詳しくは、電極間に交流電圧を印加してグロー放電を発生させ、その放電プラズマを利用して被処理材の表面処理を行うプラズマ表面処理装置の構造及び電極交換方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極間に交流電圧を印加してグロー放電を発生させ、その放電プラズマを利用して被処理材の表面処理を行うプラズマ表面処理装置において、電極に流路を設け、電極に配管を接続して外部から温調媒を供給・回収し、電極温度を調節する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−７７０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように構成した場合、電極交換時には電極から配管を外す必要がある。このとき、配管や電極に設けられた流路に残存していた温調媒がこぼれると、異常を来たすおそれがある。例えば、温調媒が電極内に入り込むと導通するため、電極交換後に電源を入れてプラズマ放電すると、短絡して電極が破損することがある。そのため、電極交換時には、このようなことが起こらないように注意深く作業を行う必要があり、多大な時間と労力がかかっていた。
【０００４】
本発明は、かかる実情に鑑み、温調媒が通る流路を設けた電極を容易に交換することができるプラズマ表面処理装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したプラズマ表面処理装置を提供する。
【０００６】
プラズマ表面処理装置は、流路が設けられた一対の対向する電極と、該流路に液体の温調媒を供給・回収する電極温調用配管とを備え、前記電極間に放電を発生させ、その放電を利用して被処理材の表面処理を行うタイプのものである。プラズマ表面処理装置は、分岐配管と、該分岐配管の一端が接続され、該分岐配管を前記電極温調用配管に選択的に連通させる配管接続部とを備え、少なくとも一つの前記分岐配管から前記配管接続部を介して前記電極温調用配管及び前記電極に設けられた前記流路にガスが流入可能である。
【０００７】
上記構成において、分岐配管が配管接続部を介して電極温調用配管と連通していないとき、温調媒は電極温調用配管や電極内の流路を含む閉じた系を流れる。分岐配管が配管接続部を介して電極温調用配管と連通すると、温調媒が流れる閉じた系は分岐配管で開放され、ガスが流入して、電極の流路や電極温調用配管から温調媒が排出されるようにすることができる。そのような状態になれば、電極から電極温調用配管を外しても、温調媒が電極や電極温調用配管から漏れ出さないようにすることができる。なお、温調媒は、電極から電極温調用配管を外したときに電極や電極温調用配管から漏れ出さないようにすればよく、電極の流路や電極温調用配管から温調媒を完全に排出することは、必ずしも必要ではない。電極間に交流電界やパルス電界を印加することで放電を発生させればよい。放電の形態は、グロー放電が均一処理のためには好ましいが、コロナ放電や誘電体バリア放電や沿面放電であってもよい。放電によるプラズマ（活性種、イオンなど）を用いる等して表面処理を行うことができる。
【０００８】
分岐配管が配管接続部を介して電極温調用配管と連通するとき、電極温調用配管や電極の流路にガスが自然に流入して、温調媒が排出されるようにする構成することも可能であるが、その場合には排出時間が長くなる。流路は、一対の電極両方に設けられている必要はなく、少なくとも一方に設けられていればよい。
【０００９】
好ましくは、前記分岐配管にガスを供給するガス供給部を備え、前記分岐配管が前記配管接続部を介して前記電極温調用配管と連通するとき、前記分岐配管からの前記ガスによって、前記電極温調用配管及び前記流路から前記温調媒を排出可能である。
【００１０】
上記構成によれば、分岐配管から強制的にガスを供給し、電極温調用配管や電極の流路からの温調媒の排出を促進することができる。これにより、電極交換時など時に、温調媒の排出時間を短縮して作業効率を向上することができる。
【００１１】
好ましくは、前記分岐配管の他端が、前記電極間に処理ガスを供給する処理ガス用配管に接続される。
【００１２】
この場合、プラズマ表面処理装置で使用する処理ガスを、温調媒の排出のためのガスとしても用い、プラズマ表面処理装置の構成を簡単にすることができる。処理ガスは、電極や配管や冷却水にダメージを与えないよう、窒素や希ガス等の不活性ガスであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプラズマ表面処理装置は、温調媒が通る流路を設けた電極を容易に交換することができ、電極交換に関わる工数を削減することが可能である。また、構成が簡単であり、従来装置に容易に付加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態として実施例を、図１〜図６を参照しながら説明する。図中、同一構成部分には同一符号を付している。
【００１５】
図１は従来例のプラズマ表面処理装置の配管系統略図であり、図２は本発明の実施例のプラズマ表面処理装置の配管系統略図である。
【００１６】
実施例のプラズマ表面処理装置１０は、従来例のプラズマ表面処理装置２と略同様に構成される。
【００１７】
すなわち、プラズマ表面処理装置２，１０は、処理ガス１〜３を混合するガス制御部１２と、処理ガスをプラズマ化して被処理物の表面に吹き付ける電極部１４とを備える。電極部１４は、プラズマ化した処理ガスを被処理物の表面に吹き付ける位置を移動させるため、搬送されるようになっている。もちろん、電極部１４は固定してあってもよい。電極部１４で発生する放電は、大気圧下、減圧下でのグロー放電、コロナ放電又は沿面放電など、どのようなものであってもよい。
【００１８】
処理ガス１〜３は、電磁弁２１〜２３や流量計２４〜２６を設けた処理ガス用配管５１〜５３をそれぞれ流れ、流量（混合比）が調節され、電磁弁２７の手前で混合される。処理ガスは、３種類に限らず、１種類、２種類、４種類以上であってもよい。混合された処理ガスは、処理ガス用配管５４を通って、対向した配置されたホット電極１６とアース電極１８の間の空間１７に供給される。ホット電極１６とアース電極１８の間１７を通って被処理物（図示せず）の表面に吹き付けられた処理ガスは、処理ガス用配管５５ａ，５５ｂから回収され、処理ガス用配管５６を通って排気される。
【００１９】
ホット電極１６とアース電極１８には、流路１６ａ，１８ａが設けられている。プラズマ表面処理装置２，１０には循環冷却装置３０が接続され、各電極１６，１８との間に電極温調用配管６１，６２が接続される。電極１６，１８間は、電極温調用配管６３で接続される。温調媒である冷却水は、循環冷却装置３０から、電極温調用配管６１、ホット電極１６内の流路１６ａ、電極温調用配管６３、アース電極１８の流路１８ａ、電極温調用配管６２を通って、循環冷却装置３０に戻り、循環冷却装置３０で冷却された後、再び同じ経路を流れる。循環冷却装置３０で温度調節された冷却水は、電極１６，１８やその他の装置内部を循環する。
【００２０】
従来のプラズマ表面処理装置２は、循環冷却装置３０が停止していても、電極温調用配管６１，６２，６３や電極１６，１８内の流路１６ａ，１８ａに冷却水が残存してしまうため、電極１６，１８から電極温調用配管６１，６２，６３を外した際に冷却水がこぼれて装置に異常を来たす、あるいはメンテナンスに時間を割かれるなどの弊害が生じるおそれがある。
【００２１】
そこで、実施例のプラズマ表面処理装置１０では、従来例のプラズマ表面処理装置２にない、以下のような構成を備える。
【００２２】
すなわち、図２に示すように、電極温調用配管６１，６２には、それぞれ三方弁３１，３２が設けられている。
【００２３】
一方の三方弁３１に分岐配管５０の一端が接続され、分岐配管５０の他端５０ａは処理ガス１の処理ガス用配管５１に接続されている。分岐配管５０は、他の処理ガス２や処理ガス３の処理ガス用配管５２，５２に接続しても、混合後の処理ガス用配管５４に接続しても、排気系統からのガスを供給するようにしてもよい。分岐配管５０は、ガス制御部１２より上流側で接続しているが、ガス制御部１２内であっても、ガス制御部１２より下流側であってもよい。ホット電極１６の上流側で接続するのが好ましい。また、処理ガス１〜３以外のガス、例えばドライエアを供給してもよい。さらには、別系統のガス配管を新設し、それに分岐配管５０を接続してもよい。ただし、分岐配管５０に流すガスは、不活性ガスでない場合には電極１６，１８内が汚染されて放電時に不具合を引き起こすおそれがあるので、不活性ガス（例えば、窒素や希ガス）でなくてはならない。
【００２４】
他方の三方弁３２に分岐配管６０の一端が接続され、分岐配管６０の他端はドレンタンク又は排水経路に接続されている。
【００２５】
図３は、実施例のプラズマ表面処理装置１０のガス系統関連の信号配線図である。
【００２６】
Ｉ／Ｏユニット４２は、操作パネルなどのユーザーインターフェース４０と、プラズマ表面処理装置１０全体の制御を統括するシーケンサ４４（その他の制御部を含む）と通信するようになっている。Ｉ／Ｏユニット４２には、従来のプラズマ表面処理装置２が備えている既存の機器類２９、例えば、電磁弁２１〜２３，２７、流量計２４〜２６、圧力センサ２８以外に、プラズマ表面処理装置１０に新設した三方弁３１，３２が接続され、流路の切り換えが制御されるようになっている。
【００２７】
次に、プラズマ表面処理装置１０の動作について説明する。
【００２８】
処理ガスをプラズマ化して被処理物の表面に吹き付ける通常運転時には、図４に示すように、三方弁３１，３２は、循環冷却装置３０と電極１６，１８との間を連通し、矢印７２，７４で示すように冷却水が流れる。このとき、分岐配管５０，６０は、三方弁３１，３２で止まっており、電極温調用配管６１，６２とは非連通状態となり、逆流が防止されている。
【００２９】
電極交換時には、図５に示すように、三方弁３１，３２は、分岐配管５０，６０と電極温調用配管６１，６２の電極１６，１８側の部分とを連通し、矢印７６，７８で示すように、分岐配管５０に処理ガス用配管５１から供給された処理ガス１が、三方弁３１、電極温調用配管６１の電極１６側の部分、電極１６内の流路１６ａ、電極温調用配管６３、電極１８内の流路１８ａ、電極温調用配管６２の電極１８側の部分、三方弁３２、分岐配管６０を流れる。これにより、電極温調用配管６１，６２の電極１６，１８側の部分や、電極１６，１８内の流路１６ａ，１８ａ、電極１６，１８間の電極温調用配管６３に残存していた温調媒は、三方弁３１から流れ込んだ処理ガス１によって押し出され、分岐配管６０からドレンタンク又は排水経路に排出される。このとき、電極温調用配管６１，６２の循環冷却装置３０側の部分は三方弁３１，３２で止まっており、電極温調用配管６１，６２の電極１６，１８側や分岐配管５０，６０とは非連通状態となり、逆流が防止されている。
【００３０】
なお、分岐配管５０から供給されるガスが冷却水（温調媒）を変質・汚染するようなものでない場合は、冷却水を分岐配管６０から排出する代わりに、循環冷却装置３０に戻してもよい。その場合には、分岐配管６０から循環冷却装置３０に戻しても、三方弁３２や分岐配管６０をなくし、直接、循環冷却装置３０に戻してもよい。
【００３１】
分岐配管５０からガスを供給し、強制的に冷却水を排出することにより排出時間を短縮することができるが、分岐配管５０から自然にガスが流れ込み、冷却水を排出されるようにしてもよい。
【００３２】
操作パネル（不図示）には、通常のガス供給スイッチのほかに、冷却水の循環系統へガスを供給するための切り換えスイッチを別に設ける。通常時は、図４のように、処理ガスと冷却水とが別系統で流れるが、切り換えスイッチが押されると、図５のように経路が切り替わる。
【００３３】
次に、電極交換手順について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３４】
初期状態では、三方弁３１，３２は、冷却水を冷却するチラーである循環冷却装置３０と電極１６，１８に設けた流路１６ａ，１８ａとの間を連通する状態である（Ｓ１０）。
【００３５】
プラズマ処理中でなければ直ちに、プラズマ処理中であれば終了後に（Ｓ１２，Ｓ１４）、循環冷却装置３０が停止する（Ｓ１６）。
【００３６】
次に、被処理物に対する電極部１４の搬送を停止した後（Ｓ１８，Ｓ２０）、操作パネルの切り換えスイッチをＯＮにする（Ｓ２２）。これにより、三方弁３１，３２は、分岐配管５０，６０と電極１６，１８との間を連通する状態になり（Ｓ２４）、処理ガス１が予め設定された所定時間が経過するまで、電極１６，１８側に供給される（Ｓ２６，Ｓ２８，Ｓ３０）。これによって、電極温調用配管６１，６２，６３や電極１６，１８内の流路１６ａ、１８ａに残存していた冷却水が排出される。
【００３７】
所定時間が経過して処理ガスの供給が停止すると、電極１６，１８に接続された電極温調用配管６１，６２，６３や信号配線（不図示）などを取り外し（Ｓ３２）、電極１６，１８を交換して（Ｓ３４）、電極温調用配管６１，６２，６３や信号配線などを元のように接続する（Ｓ３６）。
【００３８】
以上に説明したように、プラズマ表面処理装置１０は、温調媒が通る流路１６ａ，１８ａを設けた電極１６，１８を容易に交換することができ、電極交換に関わる工数を削減することが可能である。また、従来装置２に付加する部分が少なく、装置構成を大きく変更する必要がない。
【００３９】
なお、本発明のプラズマ表面処理装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。交換の必要がある電極のみ、ガスを流路に流入可能とすればよい。具体的には、ホット電極又はアース電極のどちらか一方だけ、ガスを流路に流入可能でもよい。どちらか一方の電極は、被処理材を兼ねていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】プラズマ表面処理装置の配管系統略図である。（従来例）
【図２】プラズマ表面処理装置の配管系統略図である。（実施例）
【図３】プラズマ表面処理装置のガス系統関連の信号配線図である。（実施例）
【図４】通常運転時のガス・温調媒の流れの説明図である。（実施例）
【図５】電極交換時のガス・温調媒の流れの説明図である。（実施例）
【図６】電極交換手順を示すフローチャートである。（実施例）
【符号の説明】
【００４１】
１０  プラズマ表面処理装置
１６  電極
１６ａ  流路
１８  電極
１８ａ  流路
３１，３２  三方弁（配管接続部）
５０，６０  分岐配管
６１，６２，６３  電極温調用配管
【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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