JPH0528254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばポリプロピレンやポリエチレ
ン等のプラスチツクでなる被処理物の表面にプラ
ズマを照射して該被処理物の表面処理を行うプラ
ズマ処理装置に関する。

（従来技術） 近年、例えば自動車においては軽量化等を図る
べくポリプロピレンやポリエチレン等でなるプラ
スチツク製の部品ないし製品（例えばプラスチツ
クバンパ）が採用される場合が多くなつている
が、この種のプラスチツクは一般に塗膜との密着
性が比較的悪いことが知られている。そのため、
上記のようなプラスチツク製品の表面を塗装する
場合には、これに先立つて該製品の表面に塗膜を
密着させ易くするための処理を予め施しておく必
要があるが、このような表面処理を行うものとし
てプラズマ処理装置が用いられる。該装置は、通
例、プラズマガスの導入口と排気口とが対向状に
設けられた円筒状のプラズマ反応室と、この反応
室に供給される処理ガス（主として酸素ガスが使
用される）を予めプラズマ化するマイクロ波発振
器等でなるプラズマ発生装置と、処理効果を高め
るべく上記反応室内を減圧ないし真空状態にする
真空ポンプとから主として構成される。そして、
上記反応室内で被処理物に上記プラズマ化された
処理ガスを照射して接触させることにより該被処
理物の表面に官能基を形成し、これにより該表面
を活性化して塗膜との密着性を向上させるように
なつている。

しかし、上記のような従来のプラズマ処理装置
においては、導入口から反応室内に導入されたプ
ラズマガスが排気口に向つて流れ、該導入口と排
気口とを結ぶ直線の近傍から外れた周辺部にはプ
ラズマガスが十分に行き渡らないため、反応室内
におけるプラズマガス分布が均一にならない傾向
があり、その結果、被処理物に対する処理性が該
被処理物の配置状態や部位によつて相違するとい
う欠点があつた。

このような問題に対処するものとしては、例え
ば実開昭59−28535号公報に開示されたプラズマ
処理装置がある。これは、第４図に示すように、
プラズマ反応室Ａに複数の排気口Ｂ，…，Ｂを設
けると共に、これらの排気口Ｂ，…，Ｂに開閉弁
Ｃ，…，Ｃを夫々備え、反応室Ａに設けられたプ
ラズマ導入口Ｄからシヤワ管D′を介して該反応
室Ａ内にプラズマを導入しながら上記各弁Ｃ，
…，Ｃを同時に又は間欠的に順次開いていくよう
にしたものである。これによれば上記導入口Ｄか
ら反応室Ａ内に導入されたプラズマが各排気口
Ｂ，…，Ｂの数と位置に応じて多方向に流れるた
め、反応室Ａ内における被処理物の配置状態によ
る処理性の差を比較的少なくすることができる。
しかし、上記のような構成によつても反応室Ａ内
におけるプラズマガス分布の不均一さを完全に解
消することができず、そのため被処理物間又は同
一処理物における各部位間で若干の処理性の差が
生じる嫌いがある。

（発明の目的） 本発明は、従来のプラズマ処理装置における上
記のような実情に対処するもので、プラズマ反応
室内におけるプラズマガスの分布が均一になるプ
ラズマ処理装置を提供することにより、この種の
プラズマガス分布の不均一ないし偏在化によつて
生じる被処理物表面に対する処理性の差を解消
し、もつて該被処理物表面に対して均一なプラズ
マ処理が行われるようにすることを目的とする。

（発明の構成） 即ち、本発明に係るプラズマ処理装置は、プラ
ズマ反応室に複数の排気通路を接続し且つ各排気
通路に該通路を開閉する開閉弁を夫々備えると共
に、各排気通路内を流れるプラズマの流量を夫々
検出する流量検出手段と、上記各開閉弁を制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とする。該制御
手段は、上記反応室から各排気通路を介して排出
されるプラズマの排出量が互いに等しくなるよう
に上記流量検出手段からの信号に基づいて上記各
開閉弁を制御する。ここで、上記流量検出手段と
しては例えば差圧式流量計或いは当該プラズマの
発光量からその流量を検出する照度センサ等が用
いられ、これらは各排気通路に対応させて夫々備
えられる。

（発明の効果） 上記の構成によれば、導入口からプラズマ反応
室内に導入されたプラズマが該反応室に接続され
た複数の排気通路に向つて多方向に流れ、しかも
各排気通路から夫々排出されるプラズマの排出量
が互いに等しくなるため、該反応室内におけるプ
ラズマの濃度分布が均一化されるようになる。こ
れにより、この種の反応室内におけるプラズマ濃
度分布の不均一によつて生じる各被処理物間又は
その部位間の処理性の差を解消することができ、
各被処理物の表面の全ての部位を均一にプラズマ
処理することができるようになる。

（実施例） 以下、本発明に係るプラズマ処理装置の実施例
について説明する。

第１図はプラズマ処理装置の側面を概略的に示
すもので、同図に示すように該処理装置１は、プ
ラズマ導入用の導入通路２が接続された円筒状の
プラズマ反応室３を有する。このプラズマ反応室
３は、第２図にその断面を拡大して示すように、
外壁部４及び内壁部５を有する二重構造とされ、
両壁部４，５間に周方向に略等間隔を有して仕切
られた複数の排気室６，…，６が形成されている
と共に、これらの排気室６，…，６に対応させて
複数の排気通路７₀〜７₈が夫々接続された構成と
されている。そして、各排気通路７₀〜７₈が別途
備えられた例えばロータリーポンプでなる真空ポ
ンプ８にパイプ９を介して接続されていることに
より、上記反応室３内が該ポンプ８によつて減圧
されるようになつている。ここで、上記導入通路
２にはマイクロ波発振器１０が備えられ、該通路
２内を通過する酸素ガス等でなる処理ガスが該発
振器１０からのマイクロ波によつてプラズマ化さ
れた上で、上記反応室３の内壁部５内に位置され
たシヤワ管２ａを介して該内壁部５内に供給され
るようになつている。

然して、上記内壁部５には、その内部を各排気
室６，…，６を介して各排気通路７₀，…，７₈に
連通させる排気口６ａ，…，６ａが夫々設けられ
ていると共に、これらの排気口６ａ，…，６ａに
は各排気室６，…，６つまり排気通路７₀〜７₈を
夫々開閉するルーバー（開閉弁）１１₀〜１１₈が
夫々備えられている。そして、これらのルーバー
１１₀〜１１₈のうち、導入通路２ａの略対向位置
に接続された排気通路７₀を開閉するルーバー
（以下、マスタールーバーという）１１₀には、こ
れを駆動するサーボモータ１２と該ルーバー１１
_０の開度を検出するマスタールーバー位置検出器
１３とが連結され、またそれ以外の各ルーバー
（以下、スレイブルーバーという）１１₁〜１１₈
には同じく駆動用のステツピングモータ１４₁〜
１４₈と該ルーバーの開度検出用のスレイブルー
バー位置検出器１５₁〜１５₈とが夫々連結されて
いる。また、上記各排気通路７₀〜７₈には差圧式
流量計１６₀〜１６₈が夫々設けられているが、こ
れらの流量計は各排気通路７₀〜７₈に夫々設けら
れたオリフイス７ａ，…，７ａの上流側と下流側
の圧力差を検出することにより該通路７₀〜７₈内
を通過するプラズマの流量を検知するようになつ
ている。そして、上記各ルーバー１１₀〜１１₈
は、反応室３内から各排気通路７₀〜７₈を介して
排出されるプラズマの排出量が互いに等しくなる
ように、第３図に示す制御回路１７によつて制御
される。

次に、この第３図に示す制御回路１７について
説明すると、該制御回路１７は、マスタールーバ
ー開度設定器１８からの信号ａ及び上記マスター
ルーバー位置検出器１３からの信号ｂが夫々入力
される第１減算器１９と、上記マスタールーバー
用差圧式流量計１６₀からの信号ｃ及び各スレイ
ブルーバー用差圧式流量計１６₁〜１６₈からの信
号d₁〜d₈が夫々入力される複数（スレイブルーバ
ーと同数）の第２減算器２０₁〜２０₈とを有す
る。このうち第１減算器１９は上記信号ａによつ
て示される値から信号ｂによつて示される値を減
算すると共に、その結果を信号ｅとして第３減算
器２１及びサーボアンプ２２を介して上記マスタ
ールーバー１１₀の駆動用サーボモータ１２に出
力し、これにより該モータ１２をサーボアンプ出
力の極性及び電流値に応じて回動させてマスター
ルーバー１１₀を上記開度設定器１８による設定
位置で停止させるようになつている。また、上記
第２減算器２０₁（以下、他の第２減算器２０₂〜
２０₈についても同様に構成されている）は、上
記信号ｃによつて示される値から信号ｄによつて
示される値を減算すると共に、その結果を信号f₁
として極性判別器２３₁及び絶対値増幅器２４₁に
出力するようになつている。そのうち極性判別器
２３₁は信号f₁が正の値を示す時、即ち排気通路
７₀内のプラズマ流量よりも排気通路７₁内のプラ
ズマ流量の方が少ない時はスレイブルーバー１１
_１を開動させるべくその駆動用ステツピングモー
タ１４₁に開動信号g₁を、また信号f₁が負の値を
示す時、即ち排気通路７₀内のプラズマ流量より
も排気通路７₁内のプラズマ流量の方が多い時は
該ルーバー１１₁を閉動させる閉動信号h₁を夫々
ステツピングモータアンプ２５₁を介して出力す
ると共に、信号f₁が零ないし所定範囲内で零とみ
なされる値を示す時はインバータ２６₁に停止信
号i₁を出力するようになつている。一方、上記絶
対値増幅器２４₁は、上記第２減算器２０₁からの
信号f₁の示す絶対値を増幅した上で電圧−周波数
変換器２７₁に送出するが、この変換器２７₁は、
上記増幅された信号f₁′（電圧信号）の出力に応じ
て周波数が高くなるように該信号f₁′を周波数に
変換した上で、角度指令パルスf₁″としてアンド
回路２８₁に出力するように構成されている。そ
の場合、該アンド回路２８₁は、これに入力され
る上記インバータ２６₁からの信号i₁′（信号ｉの反
転信号）がONの時に限り、上記角度指令パルス
f₁″の入力を受けてステツピングモータアンプ２
５₁を介してスレイブルーバー１１₁の駆動用モー
タ１４₁に角度パルスj₁を出力し、これによる該
モータ１４₁が該信号j₁の周波数に応じた速度で
回転駆動されるようになつている。つまり、上記
第２減算器２０₁の出力信号f₁の極性が零又はこ
れに近い値の時はアンド回路２８₁から角度パル
スj₁が出力されなくなつて上記ステツピングモー
タ２５₁の動作が停止するように構成されている。

また、この制御回路１７には、上記各第２減算
器２０₁〜２０₈からの全ての信号f₁〜f₈を加算す
る加算器２９が設けられている。この加算器２９
はモード切換スイツチ３０を介して上記第３減算
器２１に接続されており、その出力信号ｋの極性
が正の場合にはマスタールーバー１１₀側に、ま
た負の場合にはスレイブルーバー１１₁〜１１₈側
に夫々過剰のプラズマガスが流れていることを示
し、極性が零の場合には両ルーバー１１₀及び１
１₁〜１１₈側に流れているプラズマガスの量が互
いに吊り合つていることを示すようになつてい
る。その場合、該加算器２９の出力の絶対値が上
記プラズマガスの偏在量を示す。そして、この制
御回路１７においては、上記切換スイツチ３０が
加算器２９側に選択されている場合、第３減算器
２１で第１減算器１９の出力信号ｅから加算器２
９の出力信号ｋを減算して、その結果を信号ｌと
してサーボアンプ２２を介してサーボモータ１２
に送出することにより、上記マスタールーバー開
度設定器１８で設定したマスタールーバー１１₀
の初期開度を補正し、これにより該初期開度量の
如何に拘らず常時各ルーバー１１₀〜１１₈側に流
れる（つまり、各排気通路７₀〜７₈に流入する）
プラズマの流量を互いに等しくし得るように構成
されている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

被処理物Ｘ，…，Ｘが所定位置に配置された状
態で予め真空ポンプ８によつて所定圧まで減圧し
たプラズマ反応室３の内壁部５内に導入通路２か
らプラズマを導入することにより、被処理物Ｘ，
…，Ｘの表面を処理するのであるが、その場合、
先ず、第３図に示すマスタールーバー開度設定器
１８によつてマスタールーバー１１₀の初期開度
が設定される。つまり、上記開度設定器１８の出
力信号ａが第１、第３減算器１９，２１及びサー
ボアンプ２２を介してマスタールーバー駆動用サ
ーボモータ１２に入力されることにより、該モー
タ１２がサーボアンプ２２の出力信号の極性及び
電流値に従つて回転され、その結果、マスタール
ーバー１１₀の開度が変化すると共に、その変化
量に応じた出力信号ｂがマスタールーバー位置検
出器１３から第１減算器１９に入力される。そし
て、該信号ｂが上記開度設定器１８の信号ａによ
る設定値に一致して第１減算器１９の出力信号ｅ
が零になつた時に、上記サーボモータ１２が停止
することにより、マスタールーバー１１₀が上記
開度設定器１８による所定の開度位置で停止され
る。

ところで、このようにしてマスタールーバー１
１₀が開かれている状態で例えば第３図に鎖線で
示すようにスレイブルーバー１１₁〜１１₈が閉じ
られている場合には、上記プラズマが該マスター
ルーバー１１₀に向つて流れてプラズマ反応室３
ａ内における該プラズマの分布が夫均一となる
が、上記構成によれば、各スレイブルーバー１１
_１〜１１₈に対応させて排気通路７₁〜７₈が接続さ
れ、該排気通路７₁〜７₈内を流れるプラズマの流
量とマスタールーバー１１₀によつて開閉される
排気通路７₀内を流れるプラズマの流量とが互い
に等しくなるように、各ルーバー１１₀〜１１₈が
制御回路１７によつて開閉制御されることにな
る。

即ち、上記マスタールーバー１１₀によつて開
閉される排気通路７₀内のプラズマ流量と、各ス
レイブルーバー１１₁〜１１₈によつて開閉される
排気通路７₁〜７₈内のプラズマ流量とが各排気通
路７₀及び７₁〜７₈に設けられた差圧式流量計１
６₀及び１６₁〜１６₈によつて夫々検出された上
で各第２減算器２０₁〜２０₈において比較され
る。そして、前者のプラズマ流量が後者のプラズ
マ流量よりも多い場合には、各極性判別器２３₁
〜２３₈から開動信号g₁〜g₈が夫々出力されて当
該スレイブルーバーが当初位置よりも更に開方向
に、逆に少ない場合には、各極性判別器２３₁〜
２３₈から閉動信号h₁〜h₈が夫々出力されて当該
スレイブルーバーが閉方向に夫々回転駆動される
ことにより、各排気通路７₀〜７₈内を流れるプラ
ズマ流量が互いに等しくされ、その結果としてプ
ラズマ反応室３内のプラズマ分布が均一化される
ことになる。これにより、上記したようなプラズ
マ反応室内におけるプラズマ分布の不均一によつ
て生じる各被処理物Ｘ，…，Ｘ間又はその部位間
の処理性の差が解消され、各被処理物Ｘ，…，Ｘ
の表面の全ての部位が均一にプラズマ処理される
ことになる。

尚、この実施例においては各排気通路７₀〜７₈
内を流れるプラズマの流量を検出する手段として
差圧式流量計１６₀〜１６₈を用いたが、処理ガス
に窒素を混合した上で該窒素のプラズマの発光量
を照度検出器によつて検出し、これにより上記プ
ラズマの流量を検出するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は該実施例に係るプラズマ処理装置の概略側
面図、第２図は第１図−線で切断した拡大縦
断面図、第３図は制御回路を示すブロツク図であ
る。また、第４図は従来のプラズマ処理装置を示
す正面図である。 １……プラズマ処理装置、３……プラズマ反応
室、６，７₀〜７₈……排気通路（６……排気室）、
１１……開閉弁（１１₀……マスタールーバー、
１１₁〜１１₈……スレイブルーバー）、１６₀〜１
６₈……流量検出手段（差圧式流量計）、１７……
制御手段（制御回路）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プラズマ反応室内で被処理物の表面にプラズ
   マを照射して該被処理物表面を処理するプラズマ
   処理装置であつて、上記反応室に接続された複数
   の排気通路と、各排気通路に夫々設けられて該通
   路を開閉する複数の開閉弁と、上記各排気通路内
   を流れるプラズマの流量を夫々検出する流量検出
   手段と、上記各排気通路から排出されるプラズマ
   の排出量が互いに等しくなるように上記流量検出
   手段からの信号に基づいて上記各開閉弁を制御す
   る制御手段とを有することを特徴とするプラズマ
   処理装置。