(57)【要約】【課題】  電極の温度調節の応答性を向上することができる接地電極温調方式を提供する。【解決手段】  接地電極ユニット１０の電極１２の内部に空間１４を形成し、この空間１４に温調媒を満たすとともに、この空間１４内に、温調媒の温度を検出する検温器２０と、温調媒を冷却又は加熱する温調器３０とを配置する。好ましくは、空間１４内に、温調媒を攪拌する攪拌器４０をさらに配置する。高圧側の電極は、電極１２に対向して配置される。【選択図】  図１
2005149805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地電極の内部に空間を形成し、該空間に温調媒を満たすとともに、
該空間内に、上記温調媒の温度を検出する検温器と、上記温調媒を冷却又は加熱する温調器とを配置したことを特徴とする接地電極温調方式。
【請求項２】
上記空間内に、上記温調媒を攪拌する攪拌器を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の接地電極温調方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接地電極温調方式に関し、特に、大気圧近傍の圧力下で放電プラズマを発生させ、その放電プラズマを利用して被処理材の処理を行う放電プラズマ装置の接地電極に好適な、接地電極温調方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気圧近傍の圧力下で電極間に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処理を行う放電プラズマ装置において、例えば、放電中に電極が高温になったときに直ぐに電極を冷却しないと、被処理材の処理に欠陥が発生する場合がある。また、電極温度の変動が大きいと、被処理材の処理むらの一因となる。そこで、安定した処理を維持するために電極の温度を保持することが提案されている。例えば、特許文献１には、電極にパイプを使用し、パイプ内に冷却水を通して冷却し、あるいは熱媒を通して加熱することが開示されている。特許文献２には、高圧側の電極と、接地側の電極とに、それぞれ流路を形成して冷却水を循環することが開示されている。
【特許文献１】特開平６−９６７１８号公報
【特許文献２】特開２０００-３０９８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の装置では、温度調節のために冷却水等の温度を検出する検温器や、冷却水を冷却し、あるいは熱媒を加熱する温調器が、電極から離れた温度調節装置内にあった。そのため、実際に温度管理が必要な電極そのものの温度ではなく、離れた場所の冷却水や熱媒の温度を検出しているために、電極の温度変化の検出が遅れる。さらに、電極の冷却や加熱は、冷却水や熱媒の流速、流量、熱容量によって、大きく影響される。
【０００４】
本発明は、かかる実情に鑑み、電極の温度調節の応答性を向上することができる接地電極温調方式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、以下のように構成した接地電極温調方式を提供する。
【０００６】
この接地電極温調方式では、接地電極の内部に空間を形成し、該空間に温調媒を満たすとともに、該空間内に、上記温調媒の温度を検出する検温器と、上記温調媒を冷却又は加熱する温調器とを配置する。
【０００７】
上記構成において、接地電極内の温調媒の温度を検温器で検出し、検出した温度に基づいて、接地電極内の温調媒を温調器で適宜に冷却又は加熱することにより、接地電極を所定温度に保持することができる。
【０００８】
上記構成によれば、接地電極内の温調媒の温度を接地電極内で検出するので、接地電極外で温調媒の温度を検出する場合に比べ、接地電極の温度変化の検出が早くなり、接地電極に対する冷却又は加熱の開始を早めることができる。さらに、接地電極内の温調媒を冷却又は加熱するので、接地電極外で温調媒を冷却又は加熱する場合に比べ、温調媒を冷却又は加熱してから実際に接地電極が冷却又は加熱されるまでの時間遅れを短縮することもできる。
【０００９】
好ましくは、上記空間内に、上記温調媒を攪拌する攪拌器を配置する。
【００１０】
上記構成によれば、攪拌器で接地電極内の温調媒を攪拌することで、接地電極と温調媒との間や、温調器と温調媒との間の接触頻度を増加させ、また、温調媒の滞留部をなくすことで、効率よく熱交換することができる。これによって、接地電極の温度の振れ幅を小さくして、温度制御の精度をより向上することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の接地電極温調方式によれば、電極の温度調節の応答性を向上することができる。これにより、被処理材のダメージが軽減し、処理の均一性が増すので、生産の安定性が格段に向上する。さらに、従来の装置では、電極と温度調整装置との間のホース等に保温ヒータや断熱材を設けていたが、これらを省略できるので設備の構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図１、図２を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、接地電極ユニット１０を模式的に示した構成図である。接地電極ユニット１０は、円筒状の電極１２の軸方向両端に、支持部１６，１８を備える。
【００１４】
電極１２は、内部が中空になっており、空間１４が形成されている。この空間１４は、液体等の温調媒で満たされるようになっている。温調媒は、特に限定しないが、水系媒、油系媒、アルコール系媒、フッ素系媒、各種ガスが例示される。
【００１５】
空間１４には、温調媒の温度を検出する検温器２０と、温調媒を冷却又は加熱する温調器３０と、温調媒を攪拌する攪拌器４０とが配置されている。検温器２０は、例えば、熱電対である。温調器３０は、例えば、パイプ内を冷媒や熱媒が通るようになっている。攪拌器４０は、必須ではないが、１つ以上設けることが好ましい。攪拌器４０は、空間１４を形成する電極１２の内面や温調器３０に温調媒が接触する回数（頻度）を増加させたり、温調媒の滞留をなくしたりすることで、効率よく熱交換できるようにする。効率よく熱交換するために、温調器３０や電極１２の内面に放熱フィンなどを設けてもよい。
【００１６】
一方の支持部１６には、検温器２０及び温調器３０に接続された不図示の温度調節装置が配置され、検温器２０で検出した温度に基づいて温調器３０の冷却又は加熱の動作を制御するようになっている。例えば、温調器３０のパイプ内を通る冷媒や熱媒の流量を制御する。一方の支持部１６の軸端１７には、温調器３０の冷媒や熱媒を冷却又は加熱するための温調媒を出し入れする出入口（不図示）が設けられている。加熱だけでよい場合は、温調器３０を例えばヒーターにしてもよい。
【００１７】
次に、動作について説明する。接地電極ユニット１０は、支持部１６，１８により回転自在に支持され、電極１２は、他方の支持部１８を介して接地されるようになっている。電極１２の外周面に対向して、高圧側の電極が適宜な隙間を設けて配置され、電極間の隙間に処理用ガスが供給された状態で、電極間に適宜な高電圧が印加され、電極間でグロー放電が起こるようにして、放電プラズマを発生させる。電極間の隙間には、例えば、電極１２の外周面に沿うように被処理材を配置し、被処理材を電極１２の周方向に移動することにより、放電プラズマで被処理材を連続的に処理することができる。
【００１８】
放電により電極１２の温度が上昇すると、空間１４を満たしている温調媒の温度も上昇する。温度調節装置は、検出器２０で温調媒の温度を検出し、検出した温度に応じて温調器３０を適宜に動作させる。例えば、温調媒の温度が基準値を越えたら温調器３０で冷却水が循環し、基準値以下となれば冷却水の循環が停止するように制御する。
【００１９】
（実施例）
実施例では、図１に示した構成の接地電極ユニット１０を用いた。接地側の電極１２は、外径が３００ｍｍ、幅（軸方向寸法）が３００ｍｍである。電極１２には、肉厚１０ｍｍを残して空間１４を形成し、シリコンオイルを満たした。空間１４には、検温器２０、温調器３０、攪拌器４０を配置し、シリコンオイルの温度が４０℃となるように調節した。
【００２０】
印加側の電極は、電極１２の外周面に対向して、半径１５１ｍｍの凹状の曲面を有する。印加側の電極の幅は、接地側の電極１２の幅と同じ３００ｍｍであり、電極１２に対向する長さ（軸直角方向寸法）は５０ｍｍ、厚みは２０ｍｍとした。
【００２１】
いずれの電極も、基材にはステンレス鋼ＳＵＳ４３０Ｊを用い、他方の電極に対向する対向面に誘電体としてアルミナを厚さ１ｍｍにコーティングした。電極同士は、誘電体間の隙間が２ｍｍとなるように配置した。
【００２２】
電極間の隙間の周方向一端側から処理ガスを供給し、他端側からガスを吸引した。処理ガスには、乾燥空気を用い、吹き出し量を毎分１０リットルとした。
【００２３】
電極間には、周波数が３０ｋＨｚ、２０．０ｋＶｐｐの電圧を印加して、放電を発生させた。電極１２の外周面に沿って、被処理材として、厚みが５０μｍのポリイミドフィルム（商品名カプトン：登録商標）を配置し、５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送し、処理した。
【００２４】
放電温度は、４０±０．５℃（３９．５℃〜４０．５℃）であり、温度制御は良好であった。また、電極間の放電も、終始良好であった。処理した被処理材の表面を走査型電子顕微鏡で測定した結果、搬送方向にも搬送方向と直角方向にも、凹凸が均一に形成されていた。
【００２５】
（比較例）
耐油ホースを接地電極ユニット１０の軸端１７に接続し、検温器２０や温調器３０は、電極１２の外部に配置した。これ以外は、上記した実施例と同じである。
【００２６】
処理を開始した初期段階では、実施例と同等に処理され問題がなかったが、時間が経過するととともに、電極温度の振れが大きくなり、温度制御の精度が劣化した。放電温度は、４０＋１５−２℃（３８℃〜５５℃）と不均一になり、温度が高いところでは被処理材が処理されすぎた。
【００２７】
以上に説明したように、接地電極ユニット１０では、電極１２の内部に形成された空間１４に、検温器２０や温調器３０が配置されている。そのため、電極の外部に検温器や温調器が配置されていた従来装置よりも、電極の温度変化を早く検出し、電極１２の空間１４内の温調媒を早く冷却又は加熱することができるので、従来の装置よりも迅速に電極１２を冷却又は加熱することができる。つまり、接地電極ユニット１０は、電極１２の温度調節の応答性が、従来の装置よりも向上する。
【００２８】
電極１２の温度の変動の振れ幅を小さくすることができるので、被処理材のダメージが軽減し、処理の均一性が増し、生産の安定性が格段に向上する。さらに、従来の装置では、電極と温度調整装置との間のホース等に保温ヒータや断熱材を設けていたが、これらを省略できるので、設備の構成を簡素化することもできる。  
【００２９】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様で実施することができる。
【００３０】
例えば、接地電極は円筒形状に限らず、例えば図２に示したように、平板の電極５０であってもよい。また、放電空間内に被処理材を配置するダイレクト方式のプラズマ処理装置に限らず、放電空間外に被処理材を配置し、放電空間からのプラズマを被処理材に吹き付けるリモート式のプラズマ処理装置についても、接地電極の冷却に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の接地電極温調方式を示す電極ユニットの構成図である。
【図２】本発明を適用可能な電極の斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１２  電極（接地電極）
１４  空間
２０  検温器
３０  温調器
４０  攪拌器
【図１】
2005149805.tif 000003
【図２】
2005149805.tif 000004