JPS6399243A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、合成樹脂製品の表面にプラズマ処理を施すプ
ラズマ処理装置に関し、特にプラズマ処理室内からの排
気速度を上げて処理サイクルを短縮することのできるプ
ラズマ処理装置に関する。

（従来技術） 一般に、ポリプロピレンなどの合成樹脂製のワークの表
面に塗装を施す場合には、塗膜密着性を確保するために
上記ワークの表面をプラズマ処理したり放電加工処理す
ることが多く、このプラズマ処理のためのプラズマ処理
装置は、ワークを収容してプラズマ処理する気密性のプ
ラズマ処理室と、上記プラズマ処理室にプラズマを供給
するプラズマ発生装置と、電動モータで駆動され上記プ
ラズマ処理室内の気体を吸引する真空発生装置とを備え
ている。

上記プラズマ処理装置の真空発生装置としては、一般に
上流側から順に並列接続したブースタ及びバイパス通路
と真空ポンプとを直列接続したものが用いられ、この真
空ポンプやブースタを駆動する電動モータは一般に定回
転制御されている。このため、プラズマ処理室内の真空
度が大きくなりモータの負荷が低下しても、真空発生装
置の吸引能力は向−ヒせず、負荷の減少分だけ消費電流
が減少するようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来のプラズマ処理装置では、真空発生装置の電動
モータが定回転数制御されているので、真空度が大きく
なっても吸引能力が向上せず、所定の真空度まで吸引す
る処理サイクル時間が非常に長くなるという問題がある
。

即ち、実施例に係る第２図に点線で図示したように、初
期の段階では真空ポンプのみを駆動していくと、消費電
流は曲線Ａ０のように真空度が大きくなるのに応じて低
下し、次の段階で真空ポンプに加えてブースタをも駆動
すると消費電流は曲線Ｂ。のようにブースタ駆動の分だ
け増加するが真空度が大きくなるのに応じて急激に減少
していく。

このように、従来装置では、真空ポンプやブースタの排
気能力をフルに活用できないので、プラズマ処理サイク
ル時間が長くなり、プラズマ処理化力の面で劣るという
問題がある。

（問題を解決するための手段） 本発明に係るプラズマ処理装置は、ワークを収容してプ
ラズマ処理する気密性のプラズマ処理室と、上記プラズ
マ処理室にプラズマを供給するプラズマ発生装置と、電
動モータで駆動され上記プラズマ処理室内の気体を吸引
する真空発生装置とを備えたプラズマ処理装置において
、上記プラズマ処理室内の真空度を直接的又は間接的に
検出する検出手段を設け、上記検出手段からの出力を受
け、プラズマ処理室の真空度が大きくなるのに応じて上
記電動モータの回転数を増加させるように制御する制御
手段を設けたものである。

（作用） 本発明に係るプラズマ処理装置においては、プラズマ処
理室内にワークを収容し、真空発生装置によりプラズマ
処理室内を略真空状態とし、この略真空状態を保持し乍
らプラズマ発生装置からプラズマ処理室へプラズマを供
給してプラズマ処理することになる。

上記真空発生装置によってプラズマ処理室内の気体を吸
引していく際に、検出手段によってプラズマ処理室内の
真空度が直接的又は間接的に検出される。そして、この
検出手段からの出力を受けて、制御手段が、プラズマ処
理室の真空度が大きくなり負荷が低下するのに応じて真
空発生装置を駆動する電動モータの回転数を増加させる
ように制御する。このように電動モータの回転数を制御
することにより、真空発生装置の負荷の低下を防ぎ、そ
の排気能力を十分に発揮させることができる。

（発明の効果） 本発明に係るプラズマ処理装置によれば、以上説明した
ようにプラズマ処理室の真空度が大きくなるのに応じて
真空発生装置を駆動する電動モータの回転数が増加する
ようにしたので、検出手段と制御手段とからなる簡単な
構成によって真空発生装置の能力低下（つまり、電動モ
ータの仕事効率の低下）を軽減又は防止し、短時間で所
定の真空度に到達させることが出来る。

更に、プラズマ処理中においても処理室内の真空度及び
真空発生装置の吸引能力が高く維持されるので、処理ガ
ス（プラズマ）の流れを速めてプラズマ処理の時間をも
短縮することが出来る。

このように、プラズマ処理の処理サイクル時間を大幅に
短縮することが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例は、ポリプロピレンなどの合成樹脂製の自動車
用バンパー（以下、ワークという）を塗装前処理として
プラズマ処理するプラズマ処理装置に本発明を適用した
場合の実施例である。

このプラズマ処理装置は、第１図に示すようにプラズマ
処理室１と、プラズマ処理室１にプラズマを供給するプ
ラズマ発生装置２と、プラズマ処理室１がら空気やプラ
ズマを吸引する真空発生装置３とを備えている。

プラズマ処理室１を形成する円筒チェンバ４の一方開口
端には開閉可能な入口側扉５が気密状に取付けられ、円
筒チャンバ５の他方の開口端には開閉可能な出口側扉６
が気密状に取付けられている。上記円筒チャンバ５内の
底部には両扉５・６間に亙るネットコンベア７が配設さ
れており、ネットコンベア７上にワークＷが載置されて
いる。

上記プラズマ発生装置２は次のように構成されている。

円筒チャンバー５内の上端部には、３個のプラズマ放出
用シャワー管８が配設され、各シャワー管８の多数の出
口穴は下方に向けられ、各シャワー管８の上部にはプラ
ズマ供給管９がそれぞれ接続され、各プラズマ供給管９
の上部は円筒チャンバー５の土壁を貫通して上方に延び
、これら３本の供給管９の上流端は夫々原料ガス供給管
１０に接続され、原料ガス供給管１０の上流端はガスボ
ンベ１１に接続されている。

尚、上記ガスボンベ１１には、プラズマ用の原料ガスと
して例えば酸素（又は窒素）が封入されており、電磁開
閉弁１２を介して酸素ガスを供給又は停止し得るように
なっている。

上記各プラズマ供給管９の上流部には流量制御弁１３が
介設されるとともに、各供給管９の近傍部にはマイクロ
波発信器１４と導波管１５とスリースタブチューブ１６
とが配設されており、上記チャンバ５の外側近傍位置に
おいて各供給管９が対応する導波管１５を挿通し、マイ
クロ波発信器１４から導波管１５を介して供給管９内の
酸素ガスへマイクロ波が照射され、これにより酸素ガス
を原料とするプラズマが発生し、そのプラズマが各シャ
ワー管８からプラズマ処理室１内へ供給され、そのプラ
ズマによりワークＷの表面がプラズマ処理される。

上記真空発生装置３は、交流モータ２０で駆動される真
空ポンプ２１と、交流モータ２２で駆動されるルーツブ
ロアからなるメカニカルブースタ２３と、上記モータ２
０を駆動制御する制御装置２４と、上記モータ２２を駆
動制御する制御装置２５と、その他吸引通路や弁類とを
備えており、次のように構成されている。

上記チャンバ５の底壁部には、３つの排気口２６と１つ
の吸気口２７とが設けられ、吸気口２７には大気導入用
の大気導入管２８が連結され、この大気導入管２８には
電磁開閉弁２９が設けられている。

上記各排気口２６は流量制御弁３ｏを備えた分岐吸引管
３１を介して合流吸引管３２に接続され、この合流吸引
管３２はブースタ２３の吸引口に接続されるとともに、
ブースタ２３の吐出口は合流吸引管３２Ａを介して真空
ポンプ２１の吸引口に接続され、またブースタ２３をバ
イパスするバイパス管３３には電磁開閉弁３４が介設さ
れている。

尚、上記電磁開閉弁１２・２９・３ｏ・３４は図示外の
コントロールユニットからの制御信号で開閉制御される
。

制御装置２４においては、交流電源３５が周波数変換器
３６の電源入力端子に接続され、周波数変換器３６の出
力端子が出力線３７を介してモータ２０に接続されてい
る。上記出力配線３７には誘導コイルなどからなる電流
検出器３８が介設され、電流検出器３８からの出力が電
流／電圧変換器３９を介して減算器４ｏのマイナス入力
端子に供給され、減算器４０のプラス入力端子にはモー
タ２０の電流を設定する電流設定器４１からの出力が供
給され、上記減算器４０の出力端子は加算器４２の一方
の入力端子に接続されている。これにより減算器４０で
は、電流設定器４１からの出力電圧と電流／電圧変換器
３９の出力電圧との差電圧を加算器４２に出力するよう
になっている。

上記加算器４２の他方の入力端子にはモータ２０の回転
速度を設定する速度設定器４３が接続され、加算器４２
の出力端子は上記周波数変換器３６の周波数制御用の入
力端子に接続されている。

これにより加算器４２では、減算器４０の出力電圧と速
度設定器４３の出力電圧の和電圧を周波数変換器３６に
周波数制御信号として入力するようになっている。イン
バータで構成された周波数変換器３６では、加算器４２
からの入力電圧が高くなるのに応じてモータ２０への出
力周波数を増加させてモータ２０の回転数を増加させる
ようになっている。

尚、制御装置２５は制御装置２４と同様のものなので、
その説明は省略する。

次に、上記プラズマ処理装置の作用について説明する。

未処理のワークＷをプラズマ処理するときには、ネット
コンベア７によりワークＷをチャンバー５内に収容して
両扉５・６を閉じる。次に、電磁弁２９を閉じ電磁弁３
０・３４を開けた状態で、制御装置２４によって制御さ
れるモータ２０で真空ポンプ２１を駆動する。

上記モータ２０の回転速度は、速度設定器４３において
電圧値で予め設定されており、モータ２０の消費電流は
、電流設定器４１において電圧値で予め設定されている
。尚、電流設定器４１で設定される電圧値は、例えば、
チャンバー５内が１気圧の状態で真空ポンプ２１をモー
タ２０で駆動する場合に、速度設定器４３で設定された
回転速度においてモータ２０が消費する電流を電流／電
圧変換器３９で変換した電圧値と同一値に設定されてい
る。

真空ポンプ２１の作動開始時には、電流検出器３８で検
出され減算器４０に入力される電圧値は電流設定器４１
からの電圧値と同一となるので、周波数変換器３６は速
度設定器４３からの出力のみにより制御され、モータ２
０の回転速度は設定値と一致している。

真空ポンプ２１によってチャンバー５内の空気が吸引さ
れると、真空度が徐々に大きくなって真空ポンプ２１に
かかる負荷が徐々に減少する。このように負荷が減少す
れば、モータ２０の消費電流が減少し始めるので、これ
が電流検出器３８により検出され、電圧値として減算器
４０に入力され、電流減少分に対応する差電圧が加算器
４２に入力され、加算器４２からの出力電圧が上記電圧
の分だけ増加する。

上記周波数変換器３６では、加算器４２からの電圧増加
分に応じて出力周波数を増加させるので、モータ２０の
回転数が増大し、真空ポンプ２１の吸引能力の低下が防
止される。この制御は、減算器４０での差電圧が生じな
いようにフィードバック制御で行なわれるので、モータ
２０の消費電流は実質的に一定に保持される。上記のよ
うに真空ポンプ２１を作動させてプラズマ処理室１から
吸引するときの消費電流は第２図の線分Ａのようになる
。

上記チャンバー５内が２Ｑｔｏｒｒ程度に減圧された段
階で電磁開閉弁３４を閉じてブースタ２３を作動させる
と、ブースタ２３の吸引力が加わり、チャンバー５内の
真空度はさらに大きくなる。

制御装置２５においても、制御装置２４における定電流
制御と同様に、モータ２２を定電流制御し、真空度が大
きくなるにつれて電動モータ２２の回転数を増大させ、
ブースタ２３の吸引能力が低下しないように保持する。

この間、真空ポンプ２１のモータ２０も併せて定電流制
御されている。従って、この間の制御における消費電流
は、第２図の線分Ｂに示すように一定である。

チャンバー５内がＱ、４ｔｏｒｒ程度に低下したときに
は、真空ポンプ２１及びブースタ２３を停止させるとと
もにガスボンベ１１の電磁弁１２を開けて原料ガスを供
給管１０と供給管９とを介してプラズマ処理室１内へ供
給する。このときの消費電流は第２図の線分Ｃのように
なる。

次に、マイクロ波発信器１４を作動させ、プラズマ供給
管９内に酸素プラズマを発生させると、プラズマはシャ
ワー管８からチャンバー５内に入り、ワークＷの表面を
プラズマ処理する。上記定電流制御によりチャンバー５
内の真空度が従来装置の場合よりも高くなっているので
、プラズマ処理の効率が向上し、処理時間が短縮される
。この間の消費電流は第２図の線分りのようになる。

プラズマ処理が終れば、ガスボンベ１１の電磁弁１２を
閉じマイクロ波発信器１４を停止した後、電磁弁２９を
開いてチャンバー５内に大気を導入する。この間の消費
電流は第２図の線分Ｅのようになる。

最後に、出口側Ｒ６を開け、ネットコンベア７によって
プラズマ処理されたワークＷをプラズマ処理室１から取
出す。

第２図において点線は従来装置における消費電流を示す
もので曲線又は線分ＡＯ、Ｂ、、ｃｏ、Ｄｏ、Ｅｏが夫
々上記線分Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅに対応している。

また、第３図にはプラズマ処理室１内の真空度の時間変
化を示してあり、実線は本願のプラズマ処理装置、点線
は従来装置のもので、点Ｐ、Ｐ。

がプラズマ発生開始時点を示している。

第２図・第３図から明らかなように、本実施例のプラズ
マ処理装置ではモータ２０・２２を定電流制御する結果
、真空発生装置３の吸引能力をフルに活用できることか
ら、所定の真空度に到達する時間が著しく短縮するうえ
、到達し得る真空度も大きくなることからプラズマ処理
室１内におけるプラズマ流が速くなってプラズマ処理時
間が著しく短縮される。

尚、上記実施例では周波数を変えることにより電動モー
タ２０・２２の回転数を制御したが、プーリ比可変式の
構成を採用してモータ２０・２２の回転数を制御しても
よい。また、上記実施例では電流検出器３８によって間
接的にチャンバー５の真空度を検出したが、圧力センサ
ーを用いて直接的にプラズマ処理室１の真空度を検出し
、その圧力信号に基いて回転数制御するようにしてもよ
い。

尚、上記両モータ２０・２２のうちモータ２０だけに定
電流制御を適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はプラズマ
処理装置の全体構成図、第２図は上記装置の消費電流の
時間変化を示す線図、第３図は真空度の時間変化を示す
線図である。 Ｗ・・ワーク、　　■・・プラズマ処理室、　２・・プ
ラズマ発生装置、　３・・真空発生装置、１１・・ガス
ボンベ、　　　１４・・マイクロ波発信器、　　１５・
・導波管、　２０　　交流モータ、２１・・真空ポンプ
、　　２２・・交流モータ、２３・・メカニカルブース
タ、　２４・・制御装置、　２５・・制御装置、　３８
・・電流検出器。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークを収容してプラズマ処理する気密性のプラ
   ズマ処理室と、上記プラズマ処理室にプラズマを供給す
   るプラズマ発生装置と、電動モータで駆動され上記プラ
   ズマ処理室内の気体を吸引する真空発生装置とを備えた
   プラズマ処理装置において、 上記プラズマ処理室内の真空度を直接的又は間接的に検
   出する検出手段と、 上記検出手段からの出力を受け、プラズマ処理室の真空
   度が大きくなるのに応じて上記電動モータの回転数を増
   加させるように制御する制御手段とを備えたことを特徴
   とするプラズマ処理装置。