(57)【要約】【課題】本発明は、内部電極を用いることなく、ワークの内表面を処理し得るプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法を提供する。【解決手段】本発明のプラズマ表面処理装置Ｓａは、内表面を持つ長尺筒状体のワークＷＫに対し前記内表面をプラズマによって表面処理する装置であって、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体をワークＷＫ内に供給する供給部１０ａと、前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むようにワークＷＫの大きさに応じた間隔を空けて互いに対向する一対の第１および第２電極２１、２２を備える電極部２０ａと、ワークＷＫおよび電極部２０ａを相対的に運動させる駆動部とを備える。【選択図】図１
2011233345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内表面を持つ長尺筒状体のワークに対し前記内表面をプラズマによって表面処理するプラズマ表面処理装置であって、
前記ワークの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体を前記ワーク内に供給する供給部と、
前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むように前記ワークの大きさに応じた間隔を空けて互いに対向する一対の第１および第２電極を備える電極部と、
前記ワークおよび前記電極部を相対的に運動させる駆動部とを備えること
を特徴とするプラズマ表面処理装置。
【請求項２】
内表面を持つ長尺筒状体のワークに対し、前記ワークの前記内表面をプラズマによって表面処理するプラズマ表面処理方法であって、
前記ワークの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の流体を前記ワーク内に供給する供給工程と、
前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むように前記ワークの大きさに応じた間隔を空けて互いに対向する一対の第１および第２電極を備える電極部に電圧を印加する印加工程と、
前記ワークおよび前記電極部を相対的に運動させる駆動工程とを備えること
を特徴とするプラズマ表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマによってワークの表面を処理するプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法に関し、特に、ワークの内表面を処理するプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ（plasma）は、一般的には、電離した荷電粒子を含み、全体として電気的に略中性である粒子集団をいい、大略、高温プラズマ（熱プラズマ）と低温プラズマとに分類される。高温プラズマは、例えばアーク放電によって生成され、低温プラズマは、例えばグロー放電によって生成される。このようなプラズマは、例えば、溶接やエッチングや薄膜形成（コーティング）や表面改質等の材料加工分野、滅菌や殺菌等の医療分野、および、核融合反応によるエネルギー生成等のエネルギー分野等の広範な分野で利用されている。
【０００３】
このように広範な分野で利用されているプラズマにおいて、ワーク（処理対象物）が比較的細長いチューブ（細筒状体）である場合では、前記チューブの出入口から奥の方にプラズマが届かず、このような細長いチューブの内壁面を表面処理しようとすると、その表面処理が難しくなる。そこで、このような細長いチューブの内壁面を表面処理する技術が、例えば、特許文献１に提案されている。
【０００４】
図４は、特許文献１に開示の誘電体バリア放電プラズマ生成装置の構成を示す断面図である。図４において、この特許文献１に開示の誘電体バリア放電プラズマ生成装置１０００は、線状プラズマを大気圧において生成する装置であって、直径１ｍｍの導線から成る内部電極１００１と、この内部電極１００１が挿入される、外形１．９ｍｍで内径１．３ｍｍの石英管１００４と、これら内部電極１００１と石英管１００４との隙間に充填されるセラミックボンドから成る充填材１００５と、石英管１００４の外側に５ｍｍ間隔で螺旋状に巻き付けられた幅２ｍｍのアルミ箔から成る外部電極１００２とを備えて構成される。内部電極１００１および外部電極１００２から成る細線状電極は、全長１０００ｍｍである。このような構成の誘電体バリア放電プラズマ生成装置１０００では、大気中において、周波数５ｋＨｚで２．５ｋＶの交流電圧が電源１００３によって内部電極１００１と外部電極１００２との間に印加されることで、極細線状の誘電体バリア放電が発生する、と特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３４１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１に開示の技術では、チューブ内に誘電体（充填材１００５）に包囲された内部電極１００１の構造体を挿入する必要があるが、内径が数ｍｍ、例えば１ｍｍ以下であって長尺な、例えば３０ｃｍ以上のチューブ内に、このような構造体を挿入することは、実際上、難しいことである。特に、チューブが比較的柔らかい場合では、前記構造体がチューブの内表面に接触してしまい、この接触箇所では、プラズマが発生せず、プラズマによる所定の表面処理ができない虞がある。そればかりか、このような接触箇所では、ここを起点とした付着の原因となってしまう虞もある。さらに、このような構造体を挿入する構成では、生産性の向上を図ることも難しい。
【０００７】
また、チューブ内に挿入されることから、内部電極１００１の線径は、小さく（細く）する必要があり、プラズマの熱等で内部電極１００１が損傷する虞もある。特に、前記特許文献１では、内部電極１００１は、銅で構成されており、その損傷の虞が懸念される。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、内部電極を用いることなく、ワークの内表面を処理することができるプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるプラズマ表面処理装置は、内表面を持つ長尺筒状体のワークに対し前記内表面をプラズマによって表面処理するプラズマ表面処理装置であって、前記ワークの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体を前記ワーク内に供給する供給部と、前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むように前記ワークの大きさに応じた間隔を空けて互いに対向する一対の第１および第２電極を備える電極部と、前記ワークおよび前記電極部を相対的に運動させる駆動部とを備えることを特徴とする。そして、本発明の他の一態様にかかるプラズマ表面処理方法は、内表面を持つ長尺筒状体のワークに対し、前記ワークの前記内表面をプラズマによって表面処理するプラズマ表面処理方法であって、前記ワークの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の流体を前記ワーク内に供給する供給工程と、前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むように前記ワークの大きさに応じた間隔を空けて互いに対向する一対の第１および第２電極を備える電極部に電圧を印加する印加工程と、前記ワークおよび前記電極部を相対的に運動させる駆動工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成のプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法では、第１電極と第２電極との間にワークが配置され、ワークの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体がワーク内に供給され、第１電極と前記第２電極との間に電力が供給された場合に、ワーク内に選択的にプラズマ放電が発生し、これによってワークの内表面がこのプラズマによって表面処理される。このため、このような構成のプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法は、内部電極を用いることなく、ワークの内表面を処理することができ、生産性の向上も図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるプラズマ表面処理装置は、内部電極を用いることなく、ワークの内表面を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態におけるプラズマ表面処理装置の構成を示す図である。
【図２】第２実施形態におけるプラズマ表面処理装置の構成を示す図である。
【図３】第３実施形態におけるプラズマ表面処理装置の構成を示す図である。
【図４】特許文献１に開示の誘電体バリア放電プラズマ生成装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるプラズマ表面処理装置の構成を示す図である。図１（Ａ）は、全体構成を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す細長いワークＷＫの長尺方向である矢符Ａ方向から第１電極２１を見た場合の図である。
【００１５】
図１において、第１実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓａは、内表面を持つ長尺筒状体のワークＷＫに対し前記内表面をプラズマによって表面処理する装置であって、供給部１０ａと、一対の第１および第２電極２１、２２を備えて構成される電極部２０ａと、電力供給部３０とを備えて構成されている。
【００１６】
ワークＷＫは、本プラズマ表面処理装置Ｓａによってプラズマで表面処理される処理対象物であり、少なくとも内表面を持った長尺筒状体である。ワークＷＫは、本プラズマ表面処理装置Ｓａが後述するようにワークＷＫの内外でそれらの雰囲気を放電開始電圧の点で互いに異ならせることによって、主にワークＷＫの内部でプラズマ放電を生じさせることから、その内外で濃度差を生じさせる程度に前記内外で流体の流通を抑制可能なものであり、前記内外で流体の流通を遮断可能なものである。ワークＷＫは、例えば、樹脂材料、例えば高分子材料やプラスチックのような絶縁材料によって形成される。プラズマの妨げにならなければ、ワークＷＫの一部は、金属等の導体であってもよい。また、ワークＷＫは、上述のように、少なくとも内表面を持つものであれば、本プラズマ表面処理装置Ｓａによって前記内表面をプラズマによって表面処理することができるが、本プラズマ表面処理装置Ｓａの構成から、ワークＷＫは、前記内表面によって形成される流路においてその流路方向の長さがその断面の大きさに較べて長いもの、例えば１桁以上や２桁以上長いもの、より具体的には、例えば、内径が数ｍｍ以下であって長さが数十ｃｍ以上である管状のものが、本プラズマ表面処理装置Ｓａにおいて効果的である。
【００１７】
表面処理は、例えば、表面の性質を変更もしくは改善する表面改質処理、表面上に薄膜を形成する薄膜形成（コーティング）処理および表面近傍や内空間に存在する菌を滅菌もしくは殺菌する滅菌殺菌処理等の各種の処理である。この表面改質処理として、例えば、表面の親水性あるいは撥水性等の改善処理が挙げられる。薄膜形成処理として、例えば、プラズマＣＶＤ等の薄膜形成技術による薄膜形成の処理が挙げられる。滅菌殺菌処理として、例えば、人工呼吸器等の呼吸回路管、内視鏡等の管およびカテーテル等の医療用品等に対する滅菌や殺菌の処理が挙げられる。
【００１８】
供給部１０ａは、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体をワークＷＫ内に供給する装置である。供給部１０ａは、例えば、貯蔵部１１（１１−１、１１−２）と、流量制御部１２と、コネクタ１３とを備えて構成され、これら貯蔵部１１、流量制御部１２およびコネクタ１３の各間は、管（パイプ）によってそれぞれ接続されている。対向する一対の第１および第２電極２１、２２間に挟まれた空間内において、「ワークＷＫにおける前記筒状体の内側領域」と「ワークＷＫにおける前記筒状体の外側領域」とで切り分けた場合のこの「ワークＷＫにおける前記筒状体の外側領域」が外雰囲気となる。
【００１９】
貯蔵部１１は、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の所定の気体を貯留する容器であり、例えば、ガスボンベである。貯蔵部１１は、図１に示す例では、互いに異なる２つの気体を供給するために、２個の第１および第２貯蔵部１１−１、１１−２を備えて構成されている。前記互いに異なる２つの気体は、互いに異なる種類の気体であってよく、また互いに異なる濃度の同種の気体であってよい。
【００２０】
図１に示す本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓａは、大気圧下において動作するため、ワークＷＫの外雰囲気は、大気であり、貯蔵部１１には、この大気よりも低い第２放電開始電圧を持つ気体であって、所定の表面処理に応じた気体である。例えば、このような第２放電開始電圧を持つ気体は、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）等のいわゆる不活性ガスであってよく、また例えば、これらのうちの１または複数によって希釈された前記所定の表面処理に応じた原料ガスであってよい。この原料ガスは、前記所定の表面処理に応じた種々のガス（任意の種類のガス）である。
【００２１】
例えば、原料ガスは、ケイ素を主体とする非晶質半導体であるアモルファスシリコンの薄膜をワークＷＫの内表面上に形成する場合には、シラン（ＳｉＨ４）ガスである。
【００２２】
また例えば、原料ガスは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の薄膜をワークＷＫの内表面上に形成する場合には、シラン（ＳｉＨ４）ガスおよび酸素ガスであり、この場合には、気体ではなく液体であるが、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等の液体原料をバブリングして用いてもよい。また、この場合において、膜質を改善するために、酸素が混合されてもよい。
【００２３】
また例えば、原料ガスは、カーボン系の薄膜をワークＷＫの内表面上に形成する場合には、メタンやアセチレン等の炭化水素系のガスである。このような炭化水素系のガスによって、例えばＤＬＣ（Diamond-like Carbon、ダイヤモンドライクカーボン）皮膜がワークＷＫの内表面上に形成される。この場合において、潤滑性を向上させるために、フッ素含有ガスが混合されてよく、これによって例えばフッ素ドープＤＬＣ皮膜がワークＷＫの内表面上に形成される。
【００２４】
また例えば、原料ガスには、ガスバリア性を改善するために、例えばシリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）の薄膜を形成すべく、シランガスやＴＤＭＡＳ（テトラジメチルアミノシラン）にアンモニアガスや窒素ガスの添加されたガスが用いられてもよい。
【００２５】
また例えば、原料ガスには、撥水性を改善するために、微量の酸素ガスのほか、前記ヘリウムガスや、アルゴンガスがそのまま表面処理のガスとして用いられてもよい。
【００２６】
このように原料ガスを適宜に変更することによって、ワークＷＫの内表面を所定の表面に表面処理することができ、本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓａは、種々の表面処理プロセスに適用可能である。
【００２７】
流量制御部１２は、貯蔵部１１からコネクタ１３を介してワークＷＫ内へ供給される気体の流量を制御する装置であり、例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）等である。
【００２８】
コネクタ１３は、シール部の一例であり、貯蔵部１１から流量制御部１２を介して供給される前記気体をワークＷＫ内へ供給するために、前記気体に対する入口となるワークＷＫの一方端に接続するための流体用の継手であり、例えば、比較的容易に（例えばワンタッチで）接続可能でシール性の高いクイックカップリングである。前記シール部は、ワークＷＫにおける気体の入口部と出口部とをシールするものであり、上述のようにクイックカップリングが好ましいが、Ｏリング等であってもよい。
【００２９】
ワークＷＫ内に流す第２放電開始電圧の気体がそのままプラズマ表面処理装置Ｓａ外に流出しても差し支えないものである場合には、ワークＷＫの他方端は、開放状態であってもよい。また、例えばリサイクル性や環境性等のために前記気体を回収するべく、前記気体に対する出口となるワークＷＫの他方端には、コネクタ１３と同様の図略のコネクタがさらに接続されている。さらに、このコネクタを介して回収した前記気体を貯蔵する図略の回収容器が備えられていてもよい。
【００３０】
電極部２０ａにおける第１および第２電極２１、２２は、前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むようにワークＷＫの大きさに応じて予め設定された所定の間隔を空けて互いに対向するように配設された一対の電極である。例えば、第１電極２１は、ワークＷＫの長さに応じた所定の長さを持つ板状体であって、図１（Ｂ）に示すように例えば金属や合金等の電気導電性を有する導電体部２１１と、導電体部２１１の一方主面上に積層された電気絶縁性を有する絶縁層部２１２とを備えて構成される。同様に、第２電極２２は、不図示の導電体部２２１と絶縁層部２２２とを備えて構成される。絶縁層部２１２、２２２は、例えば、アルミナ、アルマイト、シリカおよびテフロン（登録商標）等によって形成される。このように一対の第１および第２電極２１、２２における少なくとも対向する部分に絶縁層部２１２、２２２を設けることによって、ワークＷＫを除く場所における異常放電を低減することが可能となる。このような絶縁層部２１２、２２２は、例えば、溶射によって導電体部２１１、２２１の表面に形成される。
【００３１】
そして、絶縁層部２１２、２２２の表面（前記板状体の一方主面）には、図１（Ｂ）に示すように、ワークＷＫが、その長尺方向と直交する横方向に横ずれしないように、絶縁層部２１２、２２２の外形形状に応じた形状の凹部が長尺方向に沿って形成されている。図１（Ｂ）に示す例では、ワークＷＫは、断面円形形状の管（筒状体）であるから、前記凹部は、断面半円形形状である。さらに、生産性のスループットを向上させるべく、本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓａは、複数のワークＷＫ、図１（Ｂ）に示す例では７個のワークＷＫ−１〜ＷＫ−７を同時に表面処理するように構成されており、これに応じて７個の凹部が、長尺方向に平行に、横方向に並列されて、形成されている。また、これに応じてコネクタ１３も７個のワークＷＫを同時に接続可能な構成とされている。
【００３２】
電力供給部３０は、第１および第２電極２１、２２に所定の電圧値の電圧を印加することによって電力を供給する装置であり、例えば、整合部３１と、電源部３２とを備えて構成される。
【００３３】
電源部３２は、所定の電圧値を持つ電圧を生成する装置である。前記所定の電圧値は、例えば、第１および第２電圧２１、２２間の間隔、ワークＷＫの材質、ワークＷＫ内を流通する気体の第２放電開始電圧および表面処理の種類等に応じて適宜に設定される。また電源部３２には、例えばワークＷＫ内に発生させるプラズマの種類に応じて直流電圧や交流電圧を生成する電源回路が用いられる。交流電圧には、例えばＲＦ（Radio Frequency）等の高周波電圧を含む。前記ＲＦは、例えば、容易に利用可能であることから、工業用に一般的に用いられる１３．５６ＭＨｚが好ましい。
【００３４】
整合部３１は、電源部３２と負荷（第１および第２電極２１、２２、ワークＷＫ）との間でインピーダンス整合（インピーダンスマッチング）を行うための回路であり、例えば、マッチングボックスである。第１電極２１は、整合部３１に接続され、第２電極２２は、接地される。
【００３５】
そして、ワークＷＫが長尺筒状体であるために、例えばワークＷＫが内径５ｍｍ以下程度の細長いチューブである場合には、前記チューブ内の広い範囲に亘ってプラズマを発生させることが難しいため、チューブ（ワークＷＫ）および電極部２０ａを相対的に運動させ、局在化したプラズマ（局所的に発生したプラズマ）を走査することが必要である。このため、本実施形態では、図略の駆動部によってチューブに対し第１および第２電極２１、２２のうちの少なくとも一方、例えば、第１および第２電極２１、２２を前記チューブの長尺方向に沿って移動させて相対的に運動させるように構成されている。これによって長尺のチューブの所定範囲の内表面の表面処理が可能となる。なお、上述に代え、チューブ（ワークＷＫ）を運動させるように構成されてもよく、また、第１電極２１を運動させるように構成されてもよく、あるいは、第２電極２２を運動させるように構成されてもよい。
【００３６】
このような構成のプラズマ表面処理装置Ｓａでは、まず、ワークＷＫ（図１に示す例では最大７個のワークＷＫ−１〜ＷＫ−７）が供給部１０ａのコネクタ１３に接続され、第１および第２電極２１、２２間にセット（配置）される。
【００３７】
続いて、供給部１０ａの流量制御部１２の制御に従って、所定の流量の気体が貯蔵部１１から流量制御部１２およびコネクタ１３を介してワークＷＫへ供給される。これによってワークＷＫ内の初期物が貯蔵部１１からの流体によってワークＷＫから押し出されて排出され、ワークＷＫ内は、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体で満たされることになる。なお、本実施形態では、ワークＷＫ内の圧力は、略大気圧である。
【００３８】
このようにワークＷＫ内の初期物が貯蔵部１１からの気体によってワークＷＫから排出され、ワークＫＷ内が貯蔵部１１からの気体によって満たされた後に、電力供給部３０によって第１および第２電極２１、２２間に所定の電圧値の電圧が印加され、電力が供給される。
【００３９】
これによって第１および第２電極２１、２２間に配設されたワークＷＫ内では、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体でワークＷＫ内が満たされていることから、ワークＷＫの内外における放電開始電圧の差によって主にワークＷＫ内でプラズマ放電が発生する。そして、このプラズマ放電によって生成されたプラズマによってワークＷＫの内表面が表面処理される。
【００４０】
例えば、前記アモルファスシリコンの薄膜をワークＷＫの内表面に形成する場合には、第１および第２電極２１、２２間に直流電圧または高周波の交流電圧が印加される。これによってグロー放電が生じ、このグロー放電によってプラズマが生じる。そして、このプラズマ中でシランが分解されることによってアモルファスシリコンが形成され、ワークＷＫの内表面にアモルファスシリコンの薄膜が形成され、表面処理される。なお、この例では、グロー放電によってワークＷＫ内に低温プラズマを生じさせる場合について説明したが、誘電体バリア放電によってワークＷＫ内にプラズマを生じさせてもよい。
【００４１】
そして、長尺な筒状体のワークＫＷにおける所定の範囲に亘ってその内表面を表面処理するために、第１および第２電極２１、２２間に所定の電圧値の電圧を印可しながら、所定の速度で、前記図略の駆動部によって第１および第２電極２１、２２がワークＷＫの長尺方向に沿って移動させてワークＷＫに対し相対的に運動させる。
【００４２】
このように本実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓａでは、ワークＷＫの内外で放電開始電圧を互いに異ならせることによって選択的にワークＷＫ内にプラズマ放電を生じさせることができる。このため、本実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓａは、背景技術の特許文献１のように内部電極を用いることなく、ワークＷＫの内表面をプラズマによって処理することができ、生産性の向上も図ることが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓａは、コネクタ１３を備えている。このため、本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓａは、ワークＷＫの一方端をコネクタ１３に接続するだけでワークＷＫの外側とその内側とを分けて、ワークＷＫ内のみに第２放電開始電圧の気体を供給することが可能となる。このため、このような構成のプラズマ表面処理装置Ｓａは、容易にワークＷＫをセットすることができ、生産性の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、上述の実施形態では、ワークＷＫは、第１および第２電極２１、２２に接触するように挟まれたが、接触していなくてもよい（離間していてもよい）。
【００４５】
（実施例１および比較例）
このような図１に示す構成のプラズマ表面処理装置Ｓａを用いて実施例１としてヘリウムプラズマによるプラズマ表面処理が行われた。この実施例１では、ワークＷＫは、内径２ｍｍのチューブが用いられ、ワークＷＫの外雰囲気は、大気であり、ワークＷＫ内には、ヘリウムガスが１００ｓｃｃｍで流通された。内部圧力は、大気圧であり、特に制御されなかった。第１および第２電極２１、２２間に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加したところ、ワークＷＫ内にのみでプラズマの発生が確認された。
【００４６】
一方、比較例として、ヘリウムガスに代え窒素ガスを用いて、他は、前記実施例１と同様に、実施したところ、プラズマの発生は、確認されなかった。
【００４７】
次に、別の実施形態について説明する。
【００４８】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態におけるプラズマ表面処理装置の構成を示す図である。
【００４９】
第１実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓａは、ワークＷＫの外雰囲気が大気であったが、第２実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓｂは、ワークＷＫの外雰囲気が減圧可能に構成される。
【００５０】
このような第２実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓｂは、例えば、図２に示すように、供給部１０ｂと、一対の第１および第２電極２３、２４を備えて構成される電極部２０ｂと、電力供給部３０と、容器４０ａと、排出部５０ａと、昇降駆動部（垂直方向駆動部）７０ａとを備えて構成されている。
【００５１】
容器４０ａは、ワークＷＫの外雰囲気を大気圧よりも低い気圧の雰囲気とするために、ワークＷＫの外雰囲気と大気とを区分けし、大気からワークＷＫの外雰囲気を遮蔽する気密容器４１ａである。気密容器４１ａは、例えば、ガラス製やステンレス製等の気密性の高い真空チャンバであり、例えば、図２に示しように略直方体形状である。気密容器４１ａ内には、少なくとも第１および第２電極２３、２４が配置され、これら第１および第２電極２３、２４間には、ワークＷＫが配置されるように構成されている。
【００５２】
供給部１０ｂは、気密容器４１ａ内に配置されるワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体をワークＷＫ内に供給する装置であり、例えば、貯蔵部１１（１１−１、１１−２）と、第１流量制御部１２と、コネクタ１３と、フレキシブルチューブ１４ａとを備えて構成される。これら第２実施形態の貯蔵部１１、第１流量制御部１２およびコネクタ１３は、第１実施形態の貯蔵部１１、流量制御部１２およびコネクタ１３とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。
【００５３】
フレキシブルチューブ１４ａは、第１流量制御部１２とコネクタ１３との間における第２放電開始電圧の気体の流路を形成する管状部材であり、コネクタ１３が後述のように昇降しても第１流量制御部１２からコネクタ１３への前記流路を維持することができるように、螺旋状に巻かれており、変形可能に構成されている。
【００５４】
第１流量制御部１２は、その流出側が気密容器４１ａに形成された流体供給開口４２ａに気密容器４１ａの外部で接続されている。この流体供給開口４２ａにおける気密容器４１ａの内部には、フレキシブルチューブ１４ａの一方端が接続され、フレキシブルチューブ１４ａの他方端には、コネクタ１３が接続されている。流体供給開口４２ａは、シール性が高くなるように構成されている。
【００５５】
電極部２０ｂにおける第１および第２電極２３、２４は、その所定の箇所で、前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むようにワークＷＫの大きさに応じて予め設定された所定の間隔を空けて互いに対向するように配設された一対の電極である。そして、本実施形態では、第１および第２電極２３、２４のうちの一方、図２に示す例では第２電極２４は、固定された固定電極であり、第１および第２電極２３、２４のうちの他方、図２に示す例では第１電極２３は、前記固定電極に対し相対的に運動する運動電極であって、前記固定電極に対向する該運動電極の位置において該運動に従いワークＷＫの位置を変更可能に構成されている。
【００５６】
より具体的には、第２電極２４は、所定の長さを持つ板状体であって、第１実施形態の第２電極２２と同様に、電気導電性を有する導電体部２４１（不図示）と、この導電体部２４１の一方主面上に積層された電気絶縁性を有する絶縁層部２４２（不図示）とを備えて構成される。第２電極２４は、気密容器４１ａ内における所定の位置に固定される。第１電極２３は、周面を有する円柱状（円板状を含む）の円柱状部材であって、第１実施形態の第１電極２１と同様に、電気導電性を有する前記円柱状の導電体部２３１（不図示）と、この円柱状の導電体部の周面上に積層（形成）された電気絶縁性を有する絶縁層部２３２（不図示）とを備えて構成される。第１電極２３は、その周面がワークＷＫの大きさに応じた間隔を空けて第２電極２４の一方主面に外接するように、気密容器４１ａ内に回転軸２３３で配設される。第１電極２３は、この回転軸２３３を軸に回転可能に構成される。ワークＷＫは、第１電極２３の周面に所定の長さに亘って、図２に示す例では略半周の長さに亘って密着する一方、第２電極２４に摺動可能に接している。あるいはワークＷＫは、第２電極２４から離間していてもよい。
【００５７】
電力供給部３０は、第１実施形態の電力供給部３０と同様であり、整合部３１と、電源部３２とを備えて構成されている。第１電極２３は、前記回転軸２３３で整合部３１に接続され、第２電極２４は、接地される。
【００５８】
排出部５０ａは、気密容器４１ａ内の気体を気密容器４１ａの外部へ排出する装置であり、例えば、第１排出部５１を備えて構成される。第１排出部５１は、例えば、ロータリポンプや拡散ポンプやターボ分子ポンプ等の真空ポンプであり、ワークＷＫの真空度に応じて適宜な装置が用いられる。第１排出部５１は、その吸入側が気密容器４１ａに形成された流体排出開口４３ａに気密容器４１ａの外部で接続されている。流体排出開口４３ａは、シール性が高くなるように構成されている。このような第１排出部５１を備えることによって本実施形態の表面処理装置Ｓｂは、ワークＷＫの外雰囲気を減圧することができる。
【００５９】
そして、本実施形態では、ワークＷＫ内に供給された第２放電開始電圧の気体を吸引するために、排出部５０ａは、さらに、第２排出部５２と、コネクタ５３と、フレキシブルチューブ５４ａとを備えている。コネクタ５３は、前記気体に対する出口となるワークＷＫの他方端に接続するための流体用の継手であり、例えば、コネクタ１３と同様に、クイックカップリングである。フレキシブルチューブ５４ａは、フレキシブルチューブ１４ａと同様に、コネクタ５３と第２排出部５２との間における第２放電開始電圧の流体の流路を形成する管状部材であり、コネクタ５３が後述のように昇降してもコネクタ５３から第２排出部５２への前記流路を維持することができるように、螺旋状に巻かれており、変形可能に構成されている。第２排出部５２は、ワークＷＫ内に供給された第２放電開始電圧の気体を吸引する装置であり、例えば、第１排出部５１と同様に、真空ポンプである。
【００６０】
第２排出部５２は、その吸入側が気密容器４１ａに形成された流体排出開口４４ａに気密容器４１ａの外部で接続されている。この流体排出開口４４ａにおける気密容器４１ａの内部には、フレキシブルチューブ５４ａの他方端が接続され、フレキシブルチューブ５４ａの一方端には、コネクタ５３が接続されている。流体排出開口４４ａは、シール性が高くなるように構成されている。
【００６１】
昇降駆動部７０ａは、第１および第２電極２１、２２間に挟まれるワークＷＫの位置を変更可能とするべく、第１および第２電極２３、２４の配設位置に対し、コネクタ１３の位置を変位させるとともにこのコネクタ１３の変位に応じてコネクタ５３の位置を変位させる装置である。図２に示す第２実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂでは、昇降駆動部７０ａは、コネクタ１３、５３を上下方向に変位されるように構成されている。
【００６２】
より具体的には、昇降駆動部７０ａは、コネクタ１３を昇降（上下移動）させる第１昇降部７０ａ−１と、このコネクタ１３の昇降に応じてコネクタ５３を降昇（下上移動）させる第２昇降部７０ａ−１とを備えて構成されている。このように第１および第２昇降部７０ａ−１、７０ａ−２は、互いに同期して駆動される。
【００６３】
第１昇降部７０ａ−１は、例えば、第１昇降用モータ７１−１と、第１回転導入端子部７２−１と、第１スプライン軸７３−１と、第１スリーブ体７４−１とを備えて構成されている。第１昇降用モータ７１−１は、気密容器４１ａの外部に、例えば図２に示す例では略直方体形状の気密容器４１ａの上部に配置されており、その出力軸は、第１回転導入端子部７２−１に接続されている。第１回転導入端子部７２−１は、第１昇降用モータ７１−１における出力軸の回転運動を気密容器４１ａ内へ導く装置であり、気密容器４１ａ内に配置されている。第１昇降用モータ７１−１および第１回転導入端子部７２−１は、気密容器４１ａの気密性を保持するように高いシール性で気密容器４１ａの外内にそれぞれ配設される。第１回転導入端子部７２−１は、例えば減速ギア等を備えて構成される。第１スプライン軸７３−１の一方端は、第１回転導入端子部７２−１に接続されており、気密容器４１ａ内で垂下するように配置されている。第１スプライン軸７３−１には、第１スリーブ体７４−１が螺合されおり、第１スリーブ体７４−１には、コネクタ１３が固定されている。このような構成の第１昇降部７０ａ−１では、第１昇降用モータ７１−１は、その出力軸に回転運動を生じさせ、この回転運動は、第１回転導入端子部７２−１を介して第１スプライン軸７３−１に伝達されて、第１スプライン軸７３−１が回転する。第１スプライン軸７３−１が回転すると、第１スプライン軸７３−１にその内周面で螺合されている第１スリーブ体７４−１が第１スプライン軸７３−１の軸方向（長尺方向）に沿って移動し、第１昇降用モータ７１−１の回転運動が上下方向の第１スリーブ体７４−１の直線運動に変換される。これによって第１スリーブ体７４−１に固定されているコネクタ１３は、上下移動し、昇降する。このように第１スプライン軸７３−１および第１スリーブ体７４−１は、いわゆるボールスプライン機構（上下機構）を構成している。
【００６４】
第２昇降部７０ａ−２は、第１昇降部７０ａ−１と同様に、例えば、第２昇降用モータ７１−２と、第２回転導入端子部７２−２と、第２スプライン軸７３−２と、第２スリーブ体７４−２とを備えて構成されている。したがって、このような構成の第２昇降部７０ａ−２では、第１昇降部７０ａ−１と同様に、第２昇降用モータ７１−２は、その出力軸に回転運動を生じさせ、この回転運動は、第２回転導入端子部７２−２を介して第２スプライン軸７３−２に伝達されて、第２スプライン軸７３−２が回転する。第２スプライン軸７３−２が回転すると、第２スプライン軸７３−２にその内周面で螺合されている第２スリーブ体７４−２が第２スプライン軸７３−２の軸方向（長尺方向）に沿って移動し、第２昇降用モータ７１−２の回転運動が上下方向の第２スリーブ体７４−２の直線運動に変換される。これによって第２スリーブ体７４−２に固定されているコネクタ５３は、上下移動し、昇降する。
【００６５】
そして、第１および第２昇降部７０ａ−１、７０ａ−２は、図略の同期制御部によって互いに同期するように駆動され、第１昇降部７０ａ−１がコネクタ１３を昇降させると、第２昇降部７０ａ−２がこのコネクタ１３の昇降に応じてコネクタ５３を降昇させる。
【００６６】
このような構成の第２実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓｂでは、供給部１０ｂのコネクタ１３およびフレキシブルチューブ１４ａと、第１および第２電極２３、２４と、排出部５０ａのコネクタ５３およびフレキシブルチューブ５４ａと、昇降駆動部７０ａの第１および第２回転導入端子部７２−１、７２−２、第１および第２スプライン軸７３−１、７３−２ならびに第１および第２スリーブ体７４−１、７４−２とが気密容器４１ａ内に配設されている。
【００６７】
このような構成のプラズマ表面処理装置Ｓｂでは、まず、ワークＷＫの両端がそれぞれ供給部１０ｂのコネクタ１３および排出部５０ａのコネクタ５３に接続され、このワークＷＫが第１電極２３の周面に密着されることによって第１および第２電極２３、２４間にセット（配置）される。
【００６８】
続いて、排出部５０ａの第１排出部５１が駆動され、気密容器４１ａ内が所定の気圧まで減圧される。ワークＷＫの外部に存在する気体で消費される電力を低減し、電力供給部３０によって第１および第２電極２３、２４に供給される電力をワークＷＫ内でのプラズマの発生により有効に利用するために、気密容器４１ａ内は、例えば、４００Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気に減圧されることが好ましい。
【００６９】
一方、供給部１０ｂの第１流量制御部１２の制御に従って、所定の流量の流体が貯蔵部１１から第１流量制御部１２、流体供給開口４２ａ、フレキシブルチューブ１４ａおよびコネクタ１３を介してワークＷＫへ供給され、第２排出部５２の駆動によってワークＷＫ内を通り、コネクタ５３、フレキシブルチューブ５４ａ、流体排出開口４４ａおよび第２排出部５２を介して排出される。これによってワークＷＫ内の初期物が貯蔵部１１からの気体によってワークＷＫから押し出されて排出され、ワークＷＫ内は、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体で満たされることになる。なお、本実施形態では、ワークＷＫ内は、４００Ｔｏｒｒ程度にされている。
【００７０】
このように気密容器４１ａ内が所定の気圧に減圧されるとともに、ワークＷＫ内の初期物が貯蔵部１１からの気体によってワークＷＫから排出され、ワークＫＷ内が貯蔵部１１からの気体によって満たされた後に、電力供給部３０によって第１および第２電極２３、２４間に所定の電圧値の電圧が印加され、電力が供給される。
【００７１】
これによって第１および第２電極２３、２４間に配設されたワークＷＫ内では、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体でワークＷＫ内が満たされていることから、ワークＷＫの内外における放電開始電圧の差によって主にワークＷＫ内でプラズマ放電が発生する。そして、このプラズマ放電によって生成されたプラズマによってワークＷＫの内表面が表面処理される。このように本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂでは、気密容器４１ａ内の気体を排出することによってワークＷＫの外雰囲気を減圧することができ、減圧下や真空下においてプラズマを発生させることができ、このプラズマによってワークＷＫの内表面を表面処理することができる。
【００７２】
そして、電力供給部３０によって第１および第２電極２３、２４間に所定の電圧値の電圧が印加されている間に、昇降駆動部７０ａの第１昇降部７０ａ−１によってコネクタ１３が昇降、例えば図２における矢符Ｂ１に示すように降下されるとともに、これに同期して昇降駆動部７０ａの第２昇降部７０ａ−２によってコネクタ５３が降昇、この例では図２における矢符Ｂ２に示すように上昇される。これによって第１および第２電極２３、２４間に挟まれるワークＷＫの位置がワークＷＫの一方端側から他方端側へ走査するように変更され、ワークＷＫの一方端側の所定位置から他方端側の所定位置までその内表面がプラズマによって表面処理される。このように本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂでは、固定電極としての第２電極２４と運動電極としての第１電極２３との間に位置するワークＷＫの箇所に対して局所的にプラズマが発生され、第２電極２４に対向する第１電極２３の位置において第１電極２３の運動に従いワークＷＫの位置が変更され、これによってワークＷＫの内表面略全体に亘って表面処理が施される。このため、このような構成のプラズマ表面処理装置Ｓｂは、ワークＷＫの内表面略全体に亘ってより確実に表面処理を施すことができる。
【００７３】
なお、このような構成の第２実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂにおいて、ワークＷＫの外雰囲気の気体を制御するために、この第２実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂは、図２に破線示すように、気密容器４１ａ内に第１放電開始電圧の所定の気体を供給する第２供給部をさらに備えて構成されてもよい。この第２供給部６０は、例えば、第３貯蔵部６１と、第２流量制御部６２とを備えて構成される。第３貯蔵部６１は、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧の所定の気体を貯留する容器であり、例えば、ガスボンベである。第１放電開始電圧の所定の流体は、例えば、窒素ガス、酸素ガスおよび六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガス等である。第２流量制御部６２は、第１流量制御部１２と同様に、第３貯蔵部１３から気密容器４１ａ内へ供給される気体の流量を制御する装置であり、例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）等である。第２流量制御部６２は、その流出側が気密容器４１ａに形成された流体供給開口４５ａに気密容器４１ａの外部で接続されている。この流体供給開口４５ａは、シール性が高くなるように構成されている。
【００７４】
このような第２実施形態の変形形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂでは、第２供給部６０によって所定の気体を気密容器４１ａ内へ供給することによって、ワークＷＫの外雰囲気を所定の流体の雰囲気とすることができる。したがって、このような変形形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂでは、気密容器４１ａ内に第１放電開始電圧の所定の気体を供給することによって、表面処理に応じてワークＷＫの外雰囲気を変更することができ、所望の表面処理を行うことが可能となる。
【００７５】
なお、この場合において、第１排出部５１を駆動することによって効率的にワークＷＫの外雰囲気を所定の気体の雰囲気とすることができる。
【００７６】
（実施例２）
このような図２に示す変形形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂを用いて実施例２としてカーボン系の薄膜を形成するプラズマ表面処理が行われた。この実施例２では、ワークＷＫは、内径１ｍｍのチューブが用いられ、ワークＷＫの外雰囲気は、窒素であり、ワークＷＫ内には、２体積％のメタンを含んだヘリウムガスが１００ｓｃｃｍで流通された。ワークＷＫの外雰囲気は、４００Ｔｏｒｒとした。第１および第２電極２３、２４間に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加したところ、ワークＷＫ内にのみでプラズマの発生が確認された。そして、この状態で約１０分間保持したところ、ワークＷＫ内には、黒色の被膜が確認された。
【００７７】
次に、別の実施形態について説明する。
【００７８】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態におけるプラズマ表面処理装置の構成を示す図である。
【００７９】
第２実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓｂは、第１電極２３の周面に沿うことで略Ｕ字型に曲げられたワークＷＫの両端を互いに逆方向に移動させることによって、ワークＷＫに密着する第１電極２３がその回転軸２３３を軸に第２電極２４に対し相対的に回転するとともに、第２電極２４に対向する第１電極２３の位置においてこの回転に従いワークＷＫの位置を変更するものであったが、第３実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓｃは、固定された第２電極２６上にワークＷＫが静置され、第１電極２５が水平方向駆動部７０ｂによって第２電極２６に対し相対的に移動され、第２電極２６に対向する第１電極２５の位置においてこの移動に従いワークＷＫの位置を変更するものである。
【００８０】
このような第３実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓｃは、例えば、図３に示すように、供給部１０ｃと、一対の第１および第２電極２５、２６を備えて構成される電極部２０ｃと、電力供給部３０と、容器４０ｂと、排出部５０ｂと、水平方向駆動部７０ｂとを備えて構成されている。
【００８１】
容器４０ｂは、容器４０ａと同様に、ワークＷＫの外雰囲気を大気圧よりも低い気圧の雰囲気とするために、ワークＷＫの外雰囲気と大気とを区分けし、大気からワークＷＫの外雰囲気を遮蔽する気密容器４１ｂである。気密容器４１ｂは、例えば、真空チャンバであり、図３に示すように、やや横長の直方体形状である。気密容器４１ｂ内には、少なくとも第１および第２電極２５、２６が配置され、これら第１および第２電極２５、２５間には、ワークＷＫが配置されるように構成されている。
【００８２】
供給部１０ｃは、供給部１０ｂと同様に、気密容器４１ｂ内に配置されるワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体をワークＷＫ内に供給する装置であり、例えば、貯蔵部１１（１１−１、１１−２）と、第１流量制御部１２と、コネクタ１３と、チューブ１４ｂとを備えて構成される。
【００８３】
これら第２実施形態の貯蔵部１１、第１流量制御部１２およびコネクタ１３は、第１実施形態の貯蔵部１１、流量制御部１２およびコネクタ１３とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。チューブ１４ｂは、第１流量制御部１２とコネクタ１３との間における第２放電開始電圧の流体の流路を形成する管状部材である。
【００８４】
第１流量制御部１２は、その流出側が気密容器４１ｂに形成された流体供給開口４２ｂに気密容器４１ｂの外部で接続されている。この流体供給開口４２ｂにおける気密容器４１ｂの内部には、チューブ１４ｂの一方端が接続され、チューブ１４ｂの他方端には、コネクタ１３が接続されている。流体供給開口４２ｂは、シール性が高くなるように構成されている。
【００８５】
電極部２０ｃにおける第１および第２電極２５、２６は、その所定の箇所で、ワークＷＫの大きさに応じて予め設定された所定の間隔を空けて互いに対向するように配設された一対の電極である。そして、本実施形態では、第１および第２電極２３、２４のうちの一方、図３に示す例では第２電極２６は、固定された固定電極であり、第１および第２電極２５、２６のうちの他方、図３に示す例では第１電極２５は、前記固定電極に対し相対的に運動する運動電極であって、前記固定電極に対向する該運動電極の位置において該運動に従いワークＷＫの位置を変更可能に構成されている。
【００８６】
より具体的には、第２電極２６は、比較的長尺な所定の長さを持つ板状体であって、第１実施形態の第２電極２２と同様に、電気導電性を有する導電体部２６１（不図示）と、この導電体部２６１の一方主面上に積層された電気絶縁性を有する絶縁層部２６２（不図示）とを備えて構成される。第２電極２６は、気密容器４１ｂ内における所定の位置に固定される。第１電極２５は、柱状（板状を含む）の柱状部材であって、第１実施形態の第１電極２１と同様に、電気導電性を有する前記柱状の導電体部２５１（不図示）と、この柱状の導電体部における一方端面上に積層（形成）された電気絶縁性を有する絶縁層部２５２（不図示）とを備えて構成される。第１電極２５は、その一方端面がワークＷＫの大きさに応じた間隔を空けて第２電極２６の一方主面に対向するように、水平方向駆動部７０ｂによって気密容器４１ｂ内に配設される。第１電極２５は、この水平方向駆動部７０ｂによって水平方向（左右方向）に移動可能に構成される。ワークＷＫは、第１電極２５の一方主面上に載置され静置される一方、第２電極２６に摺動可能に接している。あるいはワークＷＫは、第２電極２６から離間していてもよい。
【００８７】
電力供給部３０は、第１実施形態の電力供給部３０と同様であり、整合部３１と、電源部３２とを備えて構成されている。第１電極２５は、整合部３１に接続され、第２電極２４は、接地される。
【００８８】
排出部５０ｂは、気密容器４１ｂ内の気体を気密容器４１ｂの外部へ排出する装置であり、例えば、第２実施形態の排出部５０ａと同様の第１排出部５１を備えて構成される。第１排出部５１は、その吸入側が気密容器４１ｂに形成された流体排出開口４３ｂに気密容器４１ｂの外部で接続されている。流体排出開口４３ｂは、シール性が高くなるように構成されている。このような第１排出部５１を備えることによって本実施形態の表面処理装置Ｓｃは、ワークＷＫの外雰囲気を減圧することができる。
【００８９】
そして、本実施形態では、ワークＷＫ内に供給された第２放電開始電圧の気体を吸引するために、排出部５０ｂは、さらに、第２実施形態の排出部５０ａと同様の第２排出部５２およびコネクタ５３と、チューブ５４ｂとを備えている。チューブ５４ｂは、チューブ１４ｂと同様に、コネクタ５３と第２排出部５２との間における第２放電開始電圧の気体の流路を形成する管状部材である。
【００９０】
第２排出部５２は、その吸入側が気密容器４１ｂに形成された流体排出開口４４ｂに気密容器４１ｂの外部で接続されている。この流体排出開口４４ｂにおける気密容器４１ｂの内部には、チューブ５４ｂの他方端が接続され、チューブ５４ｂの一方端には、コネクタ５３が接続されている。流体排出開口４４ｂは、シール性が高くなるように構成されている。
【００９１】
水平方向駆動部７０ｂは、第１および第２電極２１、２２間に挟まれるワークＷＫの位置を変更可能とするべく、第２電極２６およびこれに静置されたワークＷＫに対し、第１電極２５を水平方向（左右方向）に変位させる装置である。
【００９２】
より具体的には、水平方向駆動部７０ｂは、絶縁板７６と、駆動機構７７と、案内部材７８とを備えて構成され、これらは、気密容器４１ｂ内に配置されている。案内部材７８は、駆動機構７７を案内（ガイド）する部材であり、第２電極２６の長手方向に沿って配設されている。駆動機構７７は、案内部材７８によって案内されて案内部材７８の長手方向に沿って移動する装置である。駆動機構７７は、例えば、駆動モータと、この駆動モータの駆動力を伝達する減速ギアと、これら駆動モータおよび減速ギアを収容する筐体とを備えて構成されている。案内部材７８には、例えば、その長手方向に沿ってラックが設けられており、このラックと前記減速ギアの出力軸に設けられたピニオンとが噛合するように構成される。そして、前記駆動モータが駆動されると、その駆動力が前記減速ギアを介して前記ピニオンに伝達されて噛合しながら前記ラック上を進行することで、駆動機構７７は、案内部材７８によって案内されて案内部材７８の長手方向に沿って移動する。また、絶縁板７６は、電気絶縁性を有する部材である。絶縁板７６の一方主面には、駆動機構７７が固定され、その他方主面には、第１電極２５がその他方端面で固定されている。すなわち、駆動機構７７は、この絶縁板７６を介して第１電極２５に固定的に接続されている。
【００９３】
このような構成の第３実施形態におけるプラズマ表面処理装置Ｓｃでは、供給部１０ｃのコネクタ１３およびチューブ１４ｂと、第１および第２電極２５、２６と、排出部５０ｂのコネクタ５３およびチューブ５４ｂと、水平方向駆動部７０ｂとが気密容器４１ｂ内に配設されている。
【００９４】
なお、上述では、水平方向駆動部７０ｂは、駆動機構７７および案内部材７８によって第１電極２５を水平方向に移動させる機構を構成したが、駆動機構７７および案内部材７８がいわゆるリニアモータを構成し、第１電極２５を水平方向に移動させるように構成されてもよい。このような場合では、案内部材７８が前記リニアモータの固定子として機能し、駆動機構７７が前記リニアモータの可動子として機能するように構成される。
【００９５】
このような構成のプラズマ表面処理装置Ｓｃでは、まず、ワークＷＫの両端がそれぞれ供給部１０ｃのコネクタ１３および排出部５０ｂのコネクタ５３に接続され、このワークＷＫが第２電極２６に静置されることによって第１および第２電極２５、２６間にセット（配置）される。
【００９６】
続いて、排出部５０ｂの第１排出部５１が駆動され、気密容器４１ｂ内が所定の気圧まで減圧される。一方、供給部１０ｃの第１流量制御部１２の制御に従って、所定の流量の気体が貯蔵部１１から第１流量制御部１２、流体供給開口４２ｂ、チューブ１４ｂおよびコネクタ１３を介してワークＷＫへ供給され、第２排出部５２の駆動によってワークＷＫ内を通り、コネクタ５３、チューブ５４ｂ、流体排出開口４４ｂおよび第２排出部５２を介して排出される。これによってワークＷＫ内の初期物が貯蔵部１１からの気体によってワークＷＫから押し出されて排出され、ワークＷＫ内は、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体で満たされることになる。なお、本実施形態では、ワークＷＫ内は、４００Ｔｏｒｒ程度にされている。
【００９７】
このように気密容器４１ｂ内が所定の気圧に減圧されるとともに、ワークＷＫ内の初期物が貯蔵部１１からの気体によってワークＷＫから排出され、ワークＫＷ内が貯蔵部１１からの気体によって満たされた後に、電力供給部３０によって第１および第２電極２５、２６間に所定の電圧値の電圧が印加され、電力が供給される。
【００９８】
これによって第１および第２電極２５、２６間に配設されたワークＷＫ内では、ワークＷＫの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体でワークＷＫ内が満たされていることから、ワークＷＫの内外における放電開始電圧の差によって主にワークＷＫ内でプラズマ放電が発生する。そして、このプラズマ放電によって生成されたプラズマによってワークＷＫの内表面が表面処理される。このように本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｃでは、気密容器４１ｂ内の気体を排出することによってワークＷＫの外雰囲気を減圧することができ、減圧下や真空下においてプラズマを発生させることができ、このプラズマによってワークＷＫの内表面を表面処理することができる。
【００９９】
そして、電力供給部３０によって第１および第２電極２５、２６間に所定の電圧値の電圧が印加されている間に、水平方向駆動部７０ｂによって第１電極２５が水平方向、例えば、図３における矢符Ｃに示すように左側から右側へ移動される。これによって第１および第２電極２５、２６間に挟まれるワークＷＫの位置がワークＷＫの一方端側から他方端側へ走査するように変更され、ワークＷＫの一方端側の所定位置から他方端側の所定位置までその内表面がプラズマによって表面処理される。このように本実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｃでは、固定電極としての第２電極２６と運動電極としての第１電極２５との間に位置するワークＷＫの箇所に対して局所的にプラズマが発生され、第２電極２６に対向する第１電極２５の位置において第１電極２５の運動に従いワークＷＫの位置が変更され、これによってワークＷＫの内表面略全体に亘って表面処理が施される。このため、このような構成のプラズマ表面処理装置Ｓｃは、ワークＷＫの内表面略全体に亘ってより確実に表面処理を施すことができる。
【０１００】
なお、このような構成の第３実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｃにおいて、第２実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂと同様に、ワークＷＫの外雰囲気の流体を制御するために、この第３実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｃは、図３に破線示すように、気密容器４１ｂ内に第１放電開始電圧の所定の気体を供給する第２供給部６０をさらに備えて構成されてもよい。この第２供給部６０は、例えば、第２実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓｂと同様の第３貯蔵部６１および第２流量制御部６２を備えて構成される。第２流量制御部６２は、その流出側が気密容器４１ｂに形成された流体供給開口４５ｂに気密容器４１ｂの外部で接続されている。この流体供給開口４５ｂは、シール性が高くなるように構成されている。
【０１０１】
このような第３実施形態の変形形態のプラズマ表面処理装置Ｓｃでは、第２供給部６０によって所定の気体を気密容器４１ｂ内へ供給することによって、ワークＷＫの外雰囲気を所定の気体の雰囲気とすることができる。したがって、このような変形形態のプラズマ表面処理装置Ｓｃでは、気密容器４１ｂ内に第１放電開始電圧の所定の気体を供給することによって、表面処理に応じてワークＷＫの外雰囲気を変更することができ、所望の表面処理を行うことが可能となる。
【０１０２】
また、上述の第２および第３実施形態において、プラズマ表面処理装置Ｓｂ、Ｓｃは、第１実施形態のプラズマ表面処理装置Ｓａと同様に、生産性のスループットを向上させるべく、複数のワークＷＫを同時に表面処理することができるように構成されてもよい。
【０１０３】
また、上述の第１実施形態では、ワークＷＫ内の圧力は、略大気圧程度にすることができ、また、上述の第２および第３実施形態では、ワークＷＫ内が減圧され、プラズマの発生を容易にするために、ワークＷＫ内の圧力は、４００Ｔｏｒｒ程度まで減圧することもできる。なお、プラズマを局所的に発生させるために、ワークＷＫ内の圧力は、２００Ｔｏｒｒ以上が好ましい。
【０１０４】
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
【０１０５】
一態様にかかるプラズマ表面処理装置は、内表面を持つ長尺筒状体のワークに対し前記内表面をプラズマによって表面処理するプラズマ表面処理装置であって、前記ワークの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体を前記ワーク内に供給する供給部と、前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むように前記ワークの大きさに応じた間隔を空けて互いに対向する一対の第１および第２電極を備える電極部と、前記ワークおよび前記電極部を相対的に運動させる駆動部とを備えるものである。
【０１０６】
そして、他の一態様にかかるプラズマ表面処理方法は、内表面を持つ長尺筒状体のワークに対し、前記ワークの前記内表面をプラズマによって表面処理するプラズマ表面処理方法であって、前記ワークの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の流体を前記ワーク内に供給する供給工程と、前記筒状体の外側から前記筒状体を挟み込むように前記ワークの大きさに応じた間隔を空けて互いに対向する一対の第１および第２電極を備える電極部に電圧を印加する印加工程と、前記ワークおよび前記電極部を相対的に運動させる駆動工程とを備えるものである。
【０１０７】
このような構成のプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法では、第１電極と第２電極との間にワークが配置され、ワークの外雰囲気における第１放電開始電圧よりも低い第２放電開始電圧の気体がワーク内に供給され、第１電極と前記第２電極との間に電力が供給された場合に、ワーク内に選択的にプラズマ放電が発生し、これによってワークの内表面がこのプラズマによって表面処理される。このため、このような構成のプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法は、内部電極を用いることなく、ワークの内表面を処理することができ、生産性の向上も図ることが可能となる。
【０１０８】
また、他の一態様では、上述のプラズマ表面処理装置において、好ましくは、前記供給部は、前記第２放電開始電圧の流体に対する入口となる前記ワークの一方端に接続されるコネクタである。
【０１０９】
このような構成のプラズマ表面処理装置では、ワークの一方端をコネクタに接続するだけでワークの外側とその内側とを分けて、ワーク内のみに第２放電開始電圧の気体を供給することが可能となる。このため、このような構成のプラズマ表面処理装置は、容易にワークをセットすることができ、生産性の向上を図ることができる。
【０１１０】
また、他の一態様では、これら上述のプラズマ表面処理装置において、好ましくは、前記第１および第２電極を収容する容器と、前記容器内の流体を排出する排出部とをさらに備えるものである。
【０１１１】
このような構成のプラズマ表面処理装置では、容器内の気体を排出することによってワークの外雰囲気を減圧することができ、減圧下や真空下においてプラズマを発生させることができる。
【０１１２】
また、他の一態様では、上述のプラズマ表面処理装置において、好ましくは、前記容器内に前記第１放電開始電圧の気体を供給する第２供給部をさらに備えることを特徴とする。
【０１１３】
このような構成のプラズマ表面処理装置では、容器内に第１放電開始電圧の所定の気体を供給することによって、表面処理に応じてワークの外雰囲気を変更することができ、所望の表面処理を行うことが可能となる。
【０１１４】
また、他の一態様では、上述のプラズマ表面処理装置において、好ましくは、前記第１および第２電極のうちの一方は、固定された固定電極であり、前記第１および第２電極のうちの他方は、前記固定電極に対し相対的に運動する運動電極であって、前記固定電極に対向する該運動電極の位置において該運動に従い前記ワークの位置を変更可能であるものである。
【０１１５】
このような構成のプラズマ表面処理装置では、固定電極と運動電極との間に位置するワークの箇所に対して局所的にプラズマが発生され、固定電極に対向する運動電極の位置において運動電極の運動に従いワークの位置が変更され、これによってワークの内表面全体に亘って表面処理が施される。このため、このような構成のプラズマ表面処理装置は、ワークの内表面全体に亘ってより確実に表面処理を施すことができる。
【０１１６】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１１７】
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ  プラズマ表面処理装置
ＷＫ  ワーク
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  供給部
１３、５３  コネクタ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  電極部
２１、２３、２５  第１電極
２２、２４、２６  第２電極
３０  電力供給部
４０ａ、４０ｂ  容器
４１ａ、４１ｂ  気密容器
５０ａ、５０ｂ  排出部
５１  第１排出部
５２  第２排出部
７０ａ  昇降駆動部
７０ｂ  水平方向駆動部
【図１】
2011233345.tif 000003
【図２】
2011233345.tif 000004
【図３】
2011233345.tif 000005
【図４】
2011233345.tif 000006