(57)【要約】【課題】絶縁被覆を溶融することなく表面処理を行うことが可能である放電プラズマを利用した表面処理装置及びその方法を提供する。【解決手段】マイクロ波を発生するマイクロ波発生部１０と、マイクロ波発生部１０より出力されたマイクロ波が内部の伝送空間２１を伝搬するマイクロ波伝送部２０と、マイクロ波のモードを変換する矩形−同軸変換器３０と、スロットアンテナ４３、４４と誘電体４５とが内部に配設された反応室４１を具備し、マイクロ波によって反応室４１にプラズマを発生させる放電チャンバ４０とを備えた放電プラズマを利用した表面処理装置１に、マイクロ波発生部１０でパルス波形を備えたマイクロ波を発生させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発生するマイクロ波発生部１０と、
このマイクロ波発生部１０より出力されたマイクロ波が内部の伝送空間２１を伝搬するマイクロ波伝送部２０と、
該マイクロ波のモードを変換する矩形−同軸変換部３１を具備する矩形−同軸変換器３０と、
スロットアンテナ４３、４４と誘電体４５とが内部に配設された反応室４１を具備し、該マイクロ波によって該反応室４１にプラズマを発生させる放電チャンバ４０とを備え、
該マイクロ波発生部１０が、パルス波形を備えた該マイクロ波を発生することを特徴とする放電プラズマを利用した表面処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電プラズマを利用した表面処理装置であって、
前記マイクロ波のパルス波形が前記マイクロ波発生部１０によってデューティ制御されることを特徴とする放電プラズマを利用した表面処理装置。
【請求項３】
マイクロ波発生部１０で出力され、パルス波形を備えたマイクロ波を矩形−同軸変換器３０の内部の伝送空間２１を伝搬させ、矩形−同軸変換部３１で該マイクロ波のモードを変換した後に、放電チャンバ４０に入射することにより、この放電チャンバ４０内に設けられたスロットアンテナ４３と誘電体４５によって該放電チャンバ４０の反応室４１にプラズマを発生させて、該反応室４１内に配設された被処理材の表面処理を行うことを特徴とする放電プラズマを利用した表面処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の放電プラズマを利用した表面処理方法であって、
前記マイクロ波のパルス波形が前記マイクロ波発生部１０によってデューティ制御されることを特徴とする放電プラズマを利用した表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理材にプラズマ中の電子を入射させて、被処理材表面の架橋処理を行う放電プラズマを利用した表面処理装置、および放電プラズマを利用した表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、絶縁体によって被覆された被覆電線の機械的特性、および電気的特性を改善するために、絶縁体に架橋処理を施すことが一般に行われている。たとえば、特許文献１に示される技術を電線架橋処理に適用した場合には、導電性層を有するマンドレル上に絶縁体としての架橋性ゴムを配置し、高周波を印加してマンドレルの導電層を加熱し、この熱により架橋性ゴムを加熱することにより架橋処理を行うことができる。また、特許文献１には高周波の具体的な印加方法が明確に記載されていないが、高周波を印加する場合には定常波を印加する方法が一般的に用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−６７０１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定常波を印加した場合には、印加される高周波の出力に幅があるために十分な架橋処理を行うために出力を高めると架橋型樹脂が溶融し、変形してしまい、十分な架橋処理を行うことができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、絶縁被覆を溶融することなく表面処理を行うことが可能である放電プラズマを利用した表面処理装置及び放電プラズマを利用した表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、このマイクロ波発生部より出力されたマイクロ波が内部の伝送空間を伝搬するマイクロ波伝送部と、該マイクロ波のモードを変換する矩形−同軸変換部を具備する矩形−同軸変換器と、スロットアンテナと誘電体とが内部に配設された内部空間を具備し、該マイクロ波によって該内部空間にプラズマを発生させる放電チャンバとを備え、該マイクロ波発生部が、パルス波形を備えた該マイクロ波を発生することを特徴とする。
【０００７】
この放電プラズマを利用した表面処理装置では、パルス波形のマイクロ波を入射することで、放電チャンバの内部空間にパルス化したプラズマが発生するので、放電チャンバの内部空間を表面処理に適した環境を作ることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の放電プラズマを利用した表面処理装置であって、前記マイクロ波のパルス波形が前記マイクロ波発生部によってデューティ制御されることを特徴とする。
【０００９】
この放電プラズマを利用した表面処理装置では、請求項１の作用に加え、デューティ制御によってプラズマの状態を自在に変えることができるので、内部空間を表面処理により適した環境にすることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、マイクロ波発生部で出力され、パルス波形を備えたマイクロ波を矩形−同軸変換器の内部の伝送空間を伝搬させ、矩形−同軸変換部で該マイクロ波のモードを変換した後に、放電チャンバに入射することにより、この放電チャンバ内に設けられたスロットアンテナと誘電体によって該放電チャンバの内部空間にプラズマを発生させて、該内部空間内に配設された被処理材の表面処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
この放電プラズマを利用した表面処理方法では、パルス波形のマイクロ波を入射することで、放電チャンバの内部空間にパルス化したプラズマが発生するので、放電チャンバの内部空間を表面処理に適した環境を作ることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３記載の放電プラズマを利用した表面処理方法であって、前記マイクロ波のパルス波形が前記マイクロ波発生部によってデューティ制御されることを特徴とする。
【００１３】
この放電プラズマを利用した表面処理方法では、請求項３の作用に加え、デューティ制御によってプラズマの状態を自在に変えることができるので、内部空間を表面処理により適した環境にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１、図２は本発明の第１実施形態を示し、図１は放電プラズマを利用した表面処理装置１の概略構成図、図２は表面処理装置１の放電チャンバ４０の構成図である。
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態の放電プラズマを利用した表面処理装置１は、パルス波形を備えたマイクロ波を発生するマイクロ波発生部１０と、このマイクロ波発生部１０より発生したマイクロ波を伝送させるマイクロ波伝送部２０と、このマイクロ波伝送部２０により伝送されたマイクロ波のモードを変換する矩形−同軸変換器３０と、この矩形−同軸変換器３０で変換されたマイクロ波を反応室４１で放電し、プラズマを発生させる放電チャンバ４０とから構成されている。
【００１７】
マイクロ波伝送部２０は、マイクロ波の入射側から第１方向結合器２２、アイソレータ２３、第２方向結合器２４、ランスフォーマ２５、自動整合器２６及びランスフォーマ２７がこの順で連結されて構成されている。このように構成されたマイクロ波伝送部２０は、反射波を発生させることなくマイクロ波をＴＥ１０モードで矩形−同軸変換器３０に向かって伝搬する。
【００１８】
矩形−同軸変換器３０は、その内部の伝送空間２１の終端側にショートプランジャ３２を有し、このショートプランジャ３２の可動短絡板３３の位置を可変することにより伝送空間２１の終端位置を所望の位置に可変できるようになっている。また、矩形−同軸変換器３０は、矩形−同軸変換部３１を備え、この矩形−同軸変換部３１の一端側に放電チャンバ４０が配設されている。そして、矩形−同軸変換器３０に向かって伝搬されたＴＥ１０モードのマイクロ波は、矩形−同軸変換部３１でＴＥＭモードに変換され、放電チャンバ４０に伝搬される。
【００１９】
放電チャンバ４０は、図２に示されるように、反応室４１を備え、この反応室４１の内部にスロットアンテナ部４２が設けられている。このスロットアンテナ部４２には、矩形−同軸変換部３１の先端に設けられた円盤形状を備えたスロットアンテナ構成部品４３と、スロットアンテナ構成部品４３の外周部分にこのスロットアンテナ構成部品４３と接触しないように配置される円環形状を備えたスロットアンテナ構成部品４４とが配設されている。また、反応室４１には、これらスロットアンテナ構成部品４３、４４に当接保持された誘電体としての石英ガラス４５とが設けられている。
【００２０】
さらに、反応室４１には、反応室４１内に連通する連通部が複数箇所設けられており、第１連通部４６は、反応室４１内部で作業をする際に開閉される。第２連通部４７は、真空ポンプ不図示に接続され、反応室４１内の圧力を調整する。第３連通部４８は、ガスコントローラ４９に接続され、ガスコントローラ４９によって成分、および圧力などが調整されたガスが第３連通部４８を通じて反応室４１内部に供給される。
【００２１】
次に、放電プラズマを利用した表面処理装置１による表面処理方法の手順を説明する。
【００２２】
まず、マイクロ波発生部１０でパルス波形を備えたマイクロ波を発生させ、マイクロ波伝送部２０にこのマイクロ波を入射する。マイクロ波伝送部２０では、マイクロ波の入射側から第１方向結合器２２、アイソレータ２３、第２方向結合器２４、ランスフォーマ２５、自動整合器２６及びランスフォーマ２７の順でマイクロ波が内部を通過する間に、反射波を発生させることなく、単一位相のマイクロ波をＴＥ１０モードで矩形−同軸変換器３０に向かって伝搬する。
【００２３】
矩形−同軸変換器３０に向かって伝搬されたＴＥ１０モードのマイクロ波は、矩形−同軸変換部３１でＴＥＭモードに変換され、放電チャンバ４０に伝搬される。
【００２４】
また、放電チャンバ４０に伝搬されたＴＥＭモードのマイクロ波は、スロットアンテナ部４２で放出され、石英ガラス４５の表面にパルス化したプラズマを発生させる。そして、石英ガラス４５状に被処理材（不図示）が配設されることにより、パルス化したプラズマによって表面処理が行われる。
【００２５】
以上の構成により、本実施形態の放電プラズマを利用した表面処理装置１ａは、パルス波形のマイクロ波を入射することで、放電チャンバの内部空間にパルス化したプラズマが発生するので、放電チャンバの内部空間を表面処理に適した環境を作ることができるとともに、デューティ制御によってプラズマの状態を自在に変えることができるので、内部空間を表面処理により適した環境にすることができる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。図３に示されるように、第２実施形態の放電プラズマを利用した表面処理装置１ａは第１実施形態と同様のマイクロ波発生部１０ａとマイクロ波伝送部２０ａとを備えるとともに、放電チャンバ４０ａを表面処理装置本体２ａと別体に配置し、表面処理装置本体２ａに設けられた矩形−同軸変換器３０ａから延設された矩形−同軸変換部３１ａによって放電チャンバ４０ａが連結されている。
【００２７】
そして、第１実施形態と同様に矩形−同軸変換器３０ａに向かって伝搬されたＴＥ１０モードのマイクロ波は、矩形−同軸変換部３１ａでＴＥＭモードに変換されて放電チャンバ４０ａに伝搬され、スロットアンテナ部４２ａで放出されることにより、石英ガラス４５ａの表面にパルス化したプラズマが発生する。
【００２８】
以上の構成により、本実施形態の放電プラズマを利用した表面処理装置１ａは、パルス波形のマイクロ波を入射することで、放電チャンバの内部空間にパルス化したプラズマが発生するので、放電チャンバの内部空間を表面処理に適した環境を作ることができるとともに、デューティ制御によってプラズマの状態を自在に変えることができるので、内部空間を表面処理により適した環境にすることができる。
【００２９】
また、放電チャンバ４０ａが表面処理装置本体２ａと別体に配設できるので、表面処理装置１ａを設置する際の自由度が大きくなるとともに、作業者が作業をし易い位置に放電チャンバ４０ａを配置することができる。
【００３０】
【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、パルス波形のマイクロ波を入射することで、放電チャンバの内部空間にパルス化したプラズマが発生するので、放電チャンバの内部空間を表面処理に適した環境を作ることができる。
【００３１】
請求項２の発明によれば、請求項１の作用に加え、デューティ制御によってプラズマの状態を自在に変えることができるので、内部空間を表面処理により適した環境にすることができる。
【００３２】
請求項３の発明によれば、パルス波形のマイクロ波を入射することで、放電チャンバの内部空間にパルス化したプラズマが発生するので、放電チャンバの内部空間を表面処理に適した環境を作ることができる。
【００３３】
請求項４の発明によれば、請求項３の作用に加え、デューティ制御によってプラズマの状態を自在に変えることができるので、内部空間を表面処理により適した環境にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、放電プラズマを利用した表面処理装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態の放電プラズマを利用した表面処理装置の放電チャンバの構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示し、放電プラズマを利用した表面処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１、１ａ…放電プラズマを利用した表面処理装置
１０、１０ａ…マイクロ波発生部
２０、２０ａ…マイクロ波伝送部
２１…伝送空間
３０、３０ａ…同軸変換器
３１、３１ａ…同軸変換部
４０、４０ａ…放電チャンバ
４１…反応室
４３…スロットアンテナ構成部品（スロットアンテナ）
４４…スロットアンテナ構成部品（スロットアンテナ）
４５、４５ａ…石英ガラス（誘電体）
【図１】
2004216236.tif 000003
【図２】
2004216236.tif 000004
【図３】
2004216236.tif 000005