JP2002263472A - Plasma processor and plasma processing method using inverter circuit - Google Patents

Plasma processor and plasma processing method using inverter circuit

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JP2002263472A
JP2002263472A JP2001061975A JP2001061975A JP2002263472A JP 2002263472 A JP2002263472 A JP 2002263472A JP 2001061975 A JP2001061975 A JP 2001061975A JP 2001061975 A JP2001061975 A JP 2001061975A JP 2002263472 A JP2002263472 A JP 2002263472A
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Japan
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pulse
frequency
plasma processing
circuit
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JP2001061975A
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Japanese (ja)
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Kensuke Akutsu
顯右 阿久津
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Nippon Paint Co Ltd
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Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the miniaturized plasma processor of high energy efficiency by which the power loss of the protective resistor of an impulse circuit is reduced. SOLUTION: An inverter circuit S1 generates the rectangular wave AC voltage of a high frequency from a commercial AC voltage. Then, the pulse transformer 31 of a small capacity generates a high frequency high voltage by boosting the rectangular wave AC voltage and a full wave rectifier 34 generates a DC high voltage in a pulsating current shape by full-wave rectifying the high frequency high voltage. Thereafter, the impulse circuit S4 generates the pulse voltage of a high voltage/a high frequency from the DC high voltage, applies it between a discharge electrode 1 and a counter electrode 2 and generates corona discharges and then plasma 3. Since the pulse transformer 31 is of small capacity, the plasma processor is miniaturized. Since the DC high voltage is in the pulsating current shape, the power loss of the protective resistor is reduced and the energy efficiency is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直流高電圧生成回
路とインパルス回路とにより商業交流電力から生成され
たパルス電圧を放電極と対向電極との間に印加し、パル
ス電圧によって惹起されたコロナ放電により生成された
プラズマを被処理物に照射してその表面特性を改良する
ようにしたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関
するものであって、とくに商業交流電源と直流高電圧生
成回路との間にインバータ回路を介設することにより、
直流高電圧生成回路を小型化するとともにインパルス回
路の保護抵抗の電力損失を低減するようにしたプラズマ
処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a corona generated by a pulsed voltage by applying a pulse voltage generated from commercial AC power by a DC high voltage generating circuit and an impulse circuit between a discharge electrode and a counter electrode. The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for irradiating an object to be processed with plasma generated by discharge to improve the surface characteristics thereof, and particularly relates to a method of connecting a commercial AC power supply and a DC high voltage generation circuit. By installing an inverter circuit,
The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method that reduce the size of a DC high voltage generation circuit and reduce the power loss of a protection resistor of an impulse circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、樹脂(プラスチック)、紙、
布、金属等の材料からなる部材に塗装、印刷等を施し、
あるいは他の物体と接着させる際には、該部材の表面の
塗装性、印刷性、接着性、親水性、吸湿性等を高めるた
め、該部材に表面処理を施すことが多い。そして、この
ような表面処理手法の1つとして、大気中でコロナ放電
により生成されたプラズマを該部材(以下、「被処理
物」という。)に照射してその表面を改質するといった
プラズマ処理(コロナ放電処理)が知られている。
2. Description of the Related Art Generally, resin (plastic), paper,
Painting, printing, etc. on members made of materials such as cloth and metal,
Alternatively, when bonding to another object, the member is often subjected to a surface treatment in order to enhance the paintability, printability, adhesiveness, hydrophilicity, hygroscopicity and the like of the surface of the member. Then, as one of such surface treatment methods, a plasma treatment in which plasma generated by corona discharge in the air is applied to the member (hereinafter, referred to as “object to be treated”) to modify the surface thereof. (Corona discharge treatment) is known.

【0003】このように被処理物にプラズマ処理を施す
プラズマ処理装置においては、普通、相対向する放電極
と対向電極との間に、パルス生成回路によって生成され
た高電圧・高頻度のパルス電圧を印加し、両電極間にコ
ロナ放電を惹起して空気中にプラズマを発生させるよう
にしている。そして、被処理物は、両電極間に静止状態
又は移動状態で配置され、その表面にプラズマ処理が施
される(例えば、特開平5−339397号公報参
照)。かかるプラズマ処理装置は、例えば、商業交流電
圧(電力)から直流高電圧を生成する直流高電圧生成回
路と、直流高電圧からパルス電圧を生成するインパルス
回路(パルス生成回路)と、パルス電圧を両電極間に印
加するプラズマ処理部とを備えている(例えば、特開平
8−164320号公報参照)。
In a plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed as described above, a high-voltage / high-frequency pulse voltage generated by a pulse generation circuit is generally provided between a discharge electrode and a counter electrode facing each other. Is applied to cause a corona discharge between the two electrodes to generate plasma in the air. The object to be processed is arranged between the two electrodes in a stationary state or a moving state, and the surface thereof is subjected to plasma processing (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-33997). Such a plasma processing apparatus includes, for example, a DC high voltage generation circuit that generates a DC high voltage from a commercial AC voltage (power), an impulse circuit (pulse generation circuit) that generates a pulse voltage from a DC high voltage, and a pulse voltage. A plasma processing unit for applying a voltage between the electrodes (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-164320).

【0004】具体的には、図4に示すように、従来のこ
の種のプラズマ処理装置は、直流高電圧生成回路T1
と、インパルス回路T2と、プラズマ処理部T3とで構
成される。そして、プラズマ処理部T3においては、放
電極101と対向電極102とが所定の間隔でもって対
向配置され、両電極101、102間に、インパルス回
路T2から高電圧・高頻度のパルス電圧が印加され、コ
ロナ放電によりプラズマ103が生成される。
More specifically, as shown in FIG. 4, a conventional plasma processing apparatus of this type includes a DC high voltage generation circuit T1.
, An impulse circuit T2, and a plasma processing unit T3. Then, in the plasma processing unit T3, the discharge electrode 101 and the counter electrode 102 are opposed to each other at a predetermined interval, and a high-voltage / high-frequency pulse voltage is applied between the electrodes 101 and 102 from the impulse circuit T2. The plasma 103 is generated by the corona discharge.

【0005】インパルス回路T2には、一端が直流高電
圧生成回路T1のプラス側出力端子に接続され他端が放
電極101に接続されたプラス側導線104と、一端が
直流高電圧生成回路T1のマイナス側出力端子に接続さ
れ他端が対向電極102に接続されたマイナス側導線1
05とが設けられている。そして、プラス側導線104
には、保護抵抗106が介設されている。また、プラス
側導線104とマイナス側導線105とを接続する接続
導線107には、インダクタンスコイル108とギャッ
プスイッチ109とが直列に介設されている。さらに、
プラス側導線104には充放電コンデンサ110が介設
されている。また、プラス側導線104とマイナス側導
線105とを接続するもう1つの接続導線111には負
荷抵抗112が介設されている。なお、直流高電圧生成
回路T1には、商業交流電力から交流高電圧を生成する
トランス113と、この交流高電圧を全波整流する全波
整流器114とが設けられている。
[0005] The impulse circuit T2 has a positive lead 104 connected at one end to the positive output terminal of the DC high voltage generating circuit T1 and the other end connected to the discharge electrode 101, and one end connected to the DC high voltage generating circuit T1. Negative conductor 1 connected to a negative output terminal and the other end connected to counter electrode 102
05 is provided. Then, the positive conductor 104
Is provided with a protection resistor 106. In addition, an inductance coil 108 and a gap switch 109 are provided in series on a connection conductor 107 that connects the plus conductor 104 and the minus conductor 105. further,
A charge / discharge capacitor 110 is interposed in the positive conductor 104. Further, a load resistor 112 is interposed in another connection conductor 111 that connects the plus conductor 104 and the minus conductor 105. Note that the DC high voltage generation circuit T1 is provided with a transformer 113 that generates an AC high voltage from commercial AC power, and a full-wave rectifier 114 that performs full-wave rectification of the AC high voltage.

【0006】かくして、このプラズマ処理装置ないしは
これを用いたプラズマ処理方法においては、直流高電圧
生成回路T1からインパルス回路T2に直流高電圧が印
加されると、この直流高電圧が充放電コンデンサ110
に印加され、充放電コンデンサ110に電荷が蓄積され
る。これと並行して、ギャップスイッチ109に印加さ
れる電圧も急上昇する。そして、充放電コンデンサ11
0に電荷が飽和状態まで蓄積されるのとほぼ同時に、ギ
ャップスイッチ109の両球電極間に火花放電が発生す
る。この火花放電によりギャップスイッチ109は導通
状態となり、充放電コンデンサ110に蓄積されていた
電荷がほぼ瞬時に放出される。
Thus, in the plasma processing apparatus or the plasma processing method using the same, when a high DC voltage is applied from the DC high voltage generation circuit T1 to the impulse circuit T2, the DC high voltage is applied to the charge / discharge capacitor 110.
And charge is accumulated in the charge / discharge capacitor 110. In parallel with this, the voltage applied to the gap switch 109 also rises sharply. And the charge / discharge capacitor 11
Almost at the same time as the electric charge is accumulated to the saturation state at 0, a spark discharge occurs between the two spherical electrodes of the gap switch 109. The gap switch 109 becomes conductive by this spark discharge, and the electric charge stored in the charge / discharge capacitor 110 is released almost instantaneously.

【0007】この電荷は、充放電コンデンサ110の静
電容量と、放電極101と対向電極102との間の空間
部の静電容量との比率で定まる電圧値と、インダクタン
スコイル108のインダクタンス値と負荷抵抗112の
抵抗値とによって定まる波形とを伴ったパルス電圧とな
って、放電極101と対向電極102との間に印加され
る。このようなプロセスが繰り返され、放電極101と
対向電極102との間にコロナ放電が惹起され、プラズ
マ103が生成される。
[0007] The electric charge is determined by the ratio of the capacitance of the charge / discharge capacitor 110 to the capacitance of the space between the discharge electrode 101 and the counter electrode 102, and the inductance of the inductance coil 108. A pulse voltage having a waveform determined by the resistance value of the load resistor 112 is applied between the discharge electrode 101 and the counter electrode 102. Such a process is repeated, and corona discharge is caused between the discharge electrode 101 and the counter electrode 102 to generate the plasma 103.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、こ
の種のプラズマ処理装置においては、放電極と対向電極
との間にコロナ放電を惹起するのに必要なパルス電圧の
波高値は、電極間距離が長くなればなるほど高くなる
が、たとえ電極間距離が数cm以下(薄物、例えばシー
ト状の被処理物をプラズマ処理する場合)であっても
(パルス頻度:300pps以上)、かなり高いものと
なる(例えば、50〜100KV)。そして、インパル
ス回路でこのようなパルス電圧を生成するには、直流高
電圧生成回路で非常に高い直流高電圧(例えば、必要な
パルス電圧の0.7〜0.8倍程度)を生成してこれをイ
ンパルス回路に印加することが必要である。
Generally, in this type of plasma processing apparatus, the peak value of the pulse voltage required to induce corona discharge between the discharge electrode and the counter electrode is determined by the distance between the electrodes. However, even when the distance between the electrodes is several cm or less (for example, when a thin object, for example, a sheet-like object is subjected to plasma processing) (pulse frequency: 300 pps or more), the value becomes considerably high. (For example, 50-100 KV). In order to generate such a pulse voltage in the impulse circuit, a very high DC voltage (for example, about 0.7 to 0.8 times the required pulse voltage) is generated in the DC high voltage generation circuit. It is necessary to apply this to the impulse circuit.

【0009】しかしながら、直流高電圧生成回路とイン
パルス回路とプラズマ処理部とを備えた従来のプラズマ
処理装置ないしはこれを用いたプラズマ処理方法では、
直流高電圧生成回路でこのような直流高電圧を生成しよ
うとすれば、該直流高電圧生成回路が大型化ないしは大
容量化し、ひいては該プラズマ処理装置が大型化し、そ
の製作コストが高くなるといった問題がある。また、従
来のこの種のプラズマ処理装置ないしはこれを用いたプ
ラズマ処理方法では、インパルス回路の構成要素である
保護抵抗での電力損失(発熱損失)が大きく、エネルギ
効率が低くなるといった問題がある。
However, in a conventional plasma processing apparatus including a DC high voltage generating circuit, an impulse circuit, and a plasma processing unit or a plasma processing method using the same,
If such a DC high voltage generation circuit attempts to generate such a DC high voltage, the DC high voltage generation circuit becomes large-sized or large-capacity, and as a result, the plasma processing apparatus becomes large in size and the manufacturing cost increases. There is. Further, in this type of conventional plasma processing apparatus or a plasma processing method using the same, there is a problem that a power loss (heat loss) at a protection resistor which is a component of the impulse circuit is large and energy efficiency is reduced.

【0010】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであって、直流高電圧生成回路を小型化
することができ、さらにはインパルス回路の保護抵抗の
電力損失を低減することができる、安価でエネルギ効率
の高い小型のプラズマ処理装置ないしはプラズマ処理方
法を提供することを解決すべき課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to reduce the size of a DC high-voltage generation circuit and to reduce the power loss of a protection resistor of an impulse circuit. It is an object of the present invention to provide a small-sized plasma processing apparatus or a plasma processing method which is inexpensive and has high energy efficiency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明にかかるプラズマ処理装置は、(i)
放電極と、該放電極と相対向する対向電極との間にパル
ス電圧を印加してコロナ放電によりプラズマを発生さ
せ、被処理物に該プラズマを照射(印加)して表面改質
処理を施すようになっているプラズマ処理装置であっ
て、(ii)単相又は3相の商業交流電圧(電力)から、
該商業交流電圧よりも周波数が高い高周波電圧(例え
ば、矩形波交流電圧)を生成するインバータ回路と、
(iii)インバータ回路によって生成された高周波電圧
を昇圧して高周波高電圧を生成するパルストランスと、
(iv)パルストランスによって生成された高周波高電圧
を全波整流して直流高電圧を生成する全波整流回路と、
(v)全波整流回路によって生成された直流高電圧から
パルス電圧を生成して放電極と対向電極との間に印加す
るインパルス回路とが設けられていることを特徴とする
ものである。
According to the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising:
A pulse voltage is applied between the discharge electrode and a counter electrode facing the discharge electrode to generate plasma by corona discharge, and the object is irradiated (applied) with the plasma to perform a surface modification treatment. (Ii) from a single-phase or three-phase commercial AC voltage (power),
An inverter circuit for generating a high-frequency voltage (for example, a rectangular-wave AC voltage) having a higher frequency than the commercial AC voltage;
(Iii) a pulse transformer that boosts a high-frequency voltage generated by the inverter circuit to generate a high-frequency high voltage;
(Iv) a full-wave rectifier circuit for full-wave rectifying the high-frequency high voltage generated by the pulse transformer to generate a DC high voltage;
(V) An impulse circuit for generating a pulse voltage from a DC high voltage generated by the full-wave rectifier circuit and applying the pulse voltage between the discharge electrode and the counter electrode is provided.

【0012】一般に、変圧器においては、その入力電圧
の周波数が高いときほど効率が高くなり、該変圧器は小
型化する。そして、このプラズマ処理装置によれば、パ
ルストランスにはインバータ回路によって生成された高
周波電圧が入力されるので、パルストランスは大幅に小
型化ないしは小容量化され、ひいては該プラズマ処理装
置が小型化され、その製作コストが低減される。また、
全波整流回路からインパルス回路に入力される直流高電
圧は、直流ではあるが脈流状(平滑直流ではない状態)
となるので、インパルス回路の保護抵抗での電力損失
(発熱損失)が低減され、インパルス回路ひいてはプラ
ズマ処理装置のエネルギ効率が高められる。
Generally, in a transformer, the higher the frequency of the input voltage, the higher the efficiency and the size of the transformer is reduced. According to this plasma processing apparatus, since the high frequency voltage generated by the inverter circuit is input to the pulse transformer, the pulse transformer is significantly reduced in size or capacity, and the plasma processing apparatus is further reduced in size. , The manufacturing cost is reduced. Also,
DC high voltage input from full-wave rectifier circuit to impulse circuit is DC but pulsating (not smooth DC)
Therefore, the power loss (heat generation loss) at the protection resistor of the impulse circuit is reduced, and the energy efficiency of the impulse circuit and thus the plasma processing apparatus is increased.

【0013】上記プラズマ処理装置においては、インパ
ルス回路は、実質的に、保護抵抗と、インダクタンスコ
イルと、充放電コンデンサと、ギャップスイッチと、負
荷抵抗とで構成されているのが好ましい。また、上記プ
ラズマ処理装置においては、インパルス回路で生成され
るパルス電圧の波高値が50〜100KVに設定され、
パルス幅が0.5〜20μsecに設定され、パルス頻
度が95〜3000ppsに設定される一方、両電極間
の電界強度が4〜150KV/cmに設定されているの
が好ましい。なお、これらの値は、被処理物の種類及び
形状に合わせて設定することができる。
In the above plasma processing apparatus, it is preferable that the impulse circuit is substantially constituted by a protection resistor, an inductance coil, a charge / discharge capacitor, a gap switch, and a load resistor. In the above plasma processing apparatus, the peak value of the pulse voltage generated by the impulse circuit is set to 50 to 100 KV,
It is preferable that the pulse width is set to 0.5 to 20 μsec and the pulse frequency is set to 95 to 3000 pps, while the electric field strength between both electrodes is set to 4 to 150 KV / cm. Note that these values can be set according to the type and shape of the object to be processed.

【0014】本発明にかかるプラズマ処理方法は、
(i)相対向する(互いに対向する)放電極と対向電極
との間にパルス電圧を印加してコロナ放電によりプラズ
マを発生させ、被処理物に該プラズマを照射(印加)し
て表面改質処理を施すようにしたプラズマ処理方法であ
って、(ii)インバータ回路を用いて、単相又は3相の
商業交流電圧(電力)から、該商業交流電圧よりも周波
数が高い高周波電圧(例えば、矩形波交流電圧)を生成
し、(iii)パルストランスを用いて、インバータ回路
によって生成された高周波電圧を昇圧して高周波高電圧
を生成し、(iv)全波整流回路を用いて、パルストラン
スによって生成された高周波高電圧を全波整流して直流
高電圧を生成し、(v)インパルス回路を用いて、全波
整流回路によって生成された直流高電圧からパルス電圧
を生成して放電極と対向電極との間に印加するようにし
たことを特徴とするものである。
[0014] The plasma processing method according to the present invention comprises:
(I) A pulse voltage is applied between a discharge electrode and a counter electrode facing each other (facing each other) to generate plasma by corona discharge, and the object is irradiated (applied) with the plasma to modify the surface. A plasma processing method for performing a process, comprising: (ii) using an inverter circuit to convert a single-phase or three-phase commercial AC voltage (power) to a high-frequency voltage having a higher frequency than the commercial AC voltage (for example, (Iii) generate a high-frequency high voltage by boosting the high-frequency voltage generated by the inverter circuit using a pulse transformer, and (iv) use a pulse transformer using a full-wave rectifier circuit. (V) using an impulse circuit to generate a pulse voltage from the DC high voltage generated by the full-wave rectifier circuit, versus It is characterized in that it is applied between the counter electrode and the counter electrode.

【0015】このプラズマ処理方法によれば、パルスト
ランスにはインバータ回路によって生成された高周波電
圧が入力されるので、パルストランスは大幅に小型化な
いしは小容量化され、その製作コストが低減される。ま
た、全波整流回路からインパルス回路に入力される直流
高電圧は、直流ではあるが脈流状となるので、インパル
ス回路の保護抵抗での電力損失(発熱損失)が低減さ
れ、インパルス回路のエネルギ効率が高められる。
According to this plasma processing method, since the high frequency voltage generated by the inverter circuit is input to the pulse transformer, the pulse transformer is significantly reduced in size or capacity, and the manufacturing cost is reduced. Also, the high DC voltage input from the full-wave rectifier circuit to the impulse circuit is DC but pulsating, so that power loss (heat loss) at the protection resistor of the impulse circuit is reduced, and the energy of the impulse circuit is reduced. Efficiency is increased.

【0016】上記プラズマ処理方法においては、上記パ
ルス生成回路のパルス電圧の波高値を50〜100KV
に設定し、パルス幅を0.5〜20μsecに設定し、
パルス頻度を95〜3000ppsに設定する一方、両
電極間の電界強度を4〜150KV/cmに設定するの
が好ましい。なお、これらの値は、被処理物の種類及び
形状に合わせて設定することができる。
In the above-mentioned plasma processing method, the peak value of the pulse voltage of the pulse generation circuit is set to 50 to 100 KV.
, The pulse width is set to 0.5 to 20 μsec,
It is preferable that the pulse frequency is set to 95 to 3000 pps while the electric field strength between both electrodes is set to 4 to 150 KV / cm. Note that these values can be set according to the type and shape of the object to be processed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。図1に示すように、本発明にかかるプラ
ズマ処理装置(表面改質処理装置)は、単相又は3相の
商業交流電力(例えば、周波数:50/60Hz、電
圧:100/200V)から高周波の矩形波交流電圧を
生成するインバータ回路S1と、この矩形波交流電圧か
らパルス電圧を生成するパルス電圧生成回路S2とを備
えている。なお、パルス電圧生成回路S2は、矩形波交
流電圧から直流高電圧を生成する直流高電圧生成回路S
3と、直流高電圧からパルス電圧を生成するインパルス
回路S4とで構成されている。また、このプラズマ処理
装置は、パルス電圧によりコロナ放電を惹起してプラズ
マを生成し、このプラズマを被処理物に照射して表面改
質処理を施すプラズマ処理部S5を備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below. As shown in FIG. 1, a plasma processing apparatus (surface modification processing apparatus) according to the present invention converts a single-phase or three-phase commercial AC power (for example, frequency: 50/60 Hz, voltage: 100/200 V) to a high frequency. An inverter circuit S1 for generating a rectangular wave AC voltage and a pulse voltage generating circuit S2 for generating a pulse voltage from the rectangular wave AC voltage are provided. Note that the pulse voltage generation circuit S2 is a DC high voltage generation circuit S that generates a DC high voltage from a rectangular wave AC voltage.
3 and an impulse circuit S4 for generating a pulse voltage from a DC high voltage. The plasma processing apparatus further includes a plasma processing unit S5 for generating a plasma by inducing a corona discharge by a pulse voltage, irradiating the plasma to an object to be processed, and performing a surface modification process.

【0018】プラズマ処理部S5には、放電極1と、該
放電極1と相対向して配置された対向電極2とが設けら
れている。ここで、両電極1、2は、大気圧下の空気中
において、被処理物(図示せず)の形状ないしは寸法に
応じた適切な電極間距離(例えば、薄物の場合は、おお
むね5cm以下)を隔てて対向配置されている。すなわ
ち、両電極1、2は、これらの間に被処理物が静止状態
又は移動状態で位置することができるような適切な電極
間距離を隔てて配置されている。
The plasma processing section S5 is provided with a discharge electrode 1 and a counter electrode 2 arranged opposite to the discharge electrode 1. Here, both electrodes 1 and 2 are placed in air under atmospheric pressure and have an appropriate distance between the electrodes in accordance with the shape or size of the object to be processed (not shown) (for example, in the case of a thin object, approximately 5 cm or less). Are arranged opposite to each other. That is, the electrodes 1 and 2 are arranged with an appropriate inter-electrode distance between them so that the object to be processed can be positioned in a stationary state or a moving state.

【0019】放電極1と対向電極2との間には、インパ
ルス回路S4によって生成された高電圧・高頻度のパル
ス電圧が印加される。そして、両電極1、2間にパルス
電圧が印加されたときには、両電極1、2間の空間部に
コロナ放電が惹起され、このコロナ放電によりプラズマ
3が生成される。このように、両電極1、2間の空間部
に生成されたプラズマ3は、両電極1、2間に位置して
いる被処理物に照射(印加)され、その結果、被処理物
の表面はプラズマ3によって改質処理され、その塗装
性、印刷性、接着性、吸湿性、親水性等が改善される。
なお、このようなプラズマ3による改質処理が可能な被
処理物としては、例えば樹脂成型品(プラスチック成型
品)、樹脂シート(プラスチックシート)、樹脂フィル
ム(プラスチックフィルム)、紙、布、不織布、金属板
などがあげられる。
A high voltage and high frequency pulse voltage generated by the impulse circuit S4 is applied between the discharge electrode 1 and the counter electrode 2. When a pulse voltage is applied between the electrodes 1 and 2, a corona discharge is induced in a space between the electrodes 1 and 2, and the plasma 3 is generated by the corona discharge. As described above, the plasma 3 generated in the space between the electrodes 1 and 2 is irradiated (applied) to the processing object located between the electrodes 1 and 2, and as a result, the surface of the processing object Is modified by the plasma 3 to improve its paintability, printability, adhesiveness, hygroscopicity, hydrophilicity and the like.
Examples of the object to be treated that can be modified by the plasma 3 include a resin molded product (plastic molded product), a resin sheet (plastic sheet), a resin film (plastic film), paper, cloth, nonwoven fabric, and the like. Examples include a metal plate.

【0020】インパルス回路S4には、一端が直流高電
圧生成回路S3のプラス側出力端子に接続され他端が放
電極1に接続されたプラス側メイン導線4と、一端が直
流高電圧生成回路S3のマイナス側出力端子に接続され
他端が対向電極2に接続されたマイナス側メイン導線5
とが設けられている。そして、プラス側メイン導線4
の、分岐部Pより電源側の部分には保護抵抗6が介設
されている。また、プラス側メイン導線4の分岐部P
とマイナス側メイン導線5の分岐部Pとを接続する第
1接続導線7には、P側からP側に向かって順に、
インダクタンスコイル8とギャップスイッチ9とが直列
に介設されている。このギャップスイッチ9は、互いに
所定の電極間距離を隔てて対向配置されたプラス側の球
電極9aとマイナス側の球電極9bとで構成されてい
る。さらに、プラス側メイン導線4の、分岐部Pと分
岐部Pとの間の部分には、充放電コンデンサ10が介
設されている。また、プラス側メイン導線4の分岐部P
とマイナス側メイン導線5の分岐部Pとを接続する
第2接続導線11には負荷抵抗12が介設されている。
The impulse circuit S4 has a positive main conductor 4 having one end connected to the positive output terminal of the DC high voltage generating circuit S3 and the other end connected to the discharge electrode 1, and one end connected to the DC high voltage generating circuit S3. Negative main conductor 5 connected to the negative output terminal of
Are provided. And the plus side main conductor 4
Of the protective resistance 6 is interposed on the power supply side of a branch portion P 1. Also, the branch portion P 1 of the plus side main conductor 4
The first connecting wire 7 for connecting the branch portion P 2 of the negative-side main conductor 5, from the P 1 side P 2 side in this order and,
An inductance coil 8 and a gap switch 9 are interposed in series. The gap switch 9 includes a plus-side ball electrode 9a and a minus-side ball electrode 9b that are opposed to each other with a predetermined distance between the electrodes. Moreover, the positive-side main conductor 4, in a portion between the branch portion P 1 and the branch portion P 3, charging and discharging the capacitor 10 is interposed. Also, the branch portion P of the plus side main conductor 4
3 and the negative load resistor 12 to the second connecting wire 11 that connects the branch portion P 4 in the main conductor 5 is interposed.

【0021】かくして、インパルス回路S4では、次の
ようなプロセスで、高頻度で電圧が振動(変動)する高
電圧のパルス電圧が生成される。すなわち、直流高電圧
生成回路S3からインパルス回路S4に直流高電圧が印
加されると、この直流高電圧が、保護抵抗6を介して充
放電コンデンサ10に印加され、充放電コンデンサ10
に電荷が蓄積される(充電される)。これと並行して、
ギャップスイッチ9の両球電極9a、9b間の電圧が急
上昇する。
Thus, in the impulse circuit S4, a high-voltage pulse voltage whose voltage oscillates (fluctuates) with high frequency is generated by the following process. That is, when a DC high voltage is applied from the DC high voltage generation circuit S3 to the impulse circuit S4, the DC high voltage is applied to the charge / discharge capacitor 10 via the protection resistor 6, and the charge / discharge capacitor 10
The electric charge is accumulated (charged). In parallel with this,
The voltage between the two ball electrodes 9a and 9b of the gap switch 9 rises sharply.

【0022】充放電コンデンサ10に電荷がほぼ飽和状
態まで蓄積された後、ギャップスイッチ9の両球電極9
a、9b間の電圧が火花発生電圧を超えたときに、両球
電極9a、9b間に火花放電(スパーク)が発生する。
なお、火花放電が発生する電圧は、両球電極9a、9b
の間隔(放電間隙)に依存する。この火花放電によりギ
ャップスイッチ9は導通状態ないしは短絡状態となり、
充放電コンデンサ10に蓄積されていた電荷がほぼ瞬時
に放出される。かくして、インパルス回路S4は、充放
電コンデンサ10の静電容量と、両電極1、2間の空間
部の静電容量との比率で定まる電圧値と、インダクタン
スコイル8のインダクタンス値と負荷抵抗12の抵抗値
とによって定まる波形とを伴ったパルス電圧を生成す
る。なお、保護抵抗6は、ギャップスイッチ9が導通状
態ないしは短絡状態となったときに、直流高電圧回路S
3の両出力端子が短絡してこれらの間に過大な電流が流
れるのを防止する。
After the electric charge is accumulated in the charge / discharge capacitor 10 until it is almost saturated, the two ball electrodes 9 of the gap switch 9
When the voltage between a and 9b exceeds the spark generation voltage, a spark discharge (spark) is generated between the two spherical electrodes 9a and 9b.
The voltage at which the spark discharge occurs depends on the two ball electrodes 9a, 9b.
(Discharge gap). The gap switch 9 becomes conductive or short-circuited by this spark discharge,
The charge stored in the charge / discharge capacitor 10 is released almost instantaneously. Thus, the impulse circuit S4 determines the voltage value determined by the ratio of the capacitance of the charge / discharge capacitor 10 and the capacitance of the space between the two electrodes 1 and 2, the inductance value of the inductance coil 8 and the load resistance 12 A pulse voltage having a waveform determined by the resistance value is generated. The protection resistor 6 is connected to the DC high-voltage circuit S when the gap switch 9 is turned on or short-circuited.
The output terminals 3 are short-circuited to prevent an excessive current from flowing between them.

【0023】このようにして、インパルス回路S4によ
って生成されたパルス電圧は、放電極1と対向電極2と
の間に印加される。このようなプロセスが繰り返され、
放電極1と対向電極2との間に、高電圧・高頻度のパル
ス電圧が安定して印加され、両電極1、2間にコロナ放
電が惹起され、プラズマ3が発生する。
The pulse voltage generated by the impulse circuit S4 is applied between the discharge electrode 1 and the counter electrode 2. This process is repeated,
A high-voltage and high-frequency pulse voltage is stably applied between the discharge electrode 1 and the counter electrode 2, corona discharge is induced between the electrodes 1 and 2, and plasma 3 is generated.

【0024】ここで、放電極1と対向電極2との間にコ
ロナ放電を惹起してプラズマ3を発生させるために印加
すべきパルス電圧の波高値(ピーク電圧)は、放電極1
と対向電極2との間隔(電極間距離)に依存するもの
の、電極間距離が5cm以下であれば(薄物のプラズマ
処理の場合)、おおむね50〜100KVの範囲内であ
るのが好ましい。両電極1、2間の電界強度は、4〜1
50KV/cmであるのが好ましい。また、パルス電圧
のパルス頻度はおおむね95〜3000ppsであるの
が好ましく、パルス幅はおおむね0.5〜20μmであ
るのが好ましい。なお、インパルス回路S4でパルス電
圧を生成するには、該パルス電圧のおおむね0.7〜0.
8倍の直流高電圧を直流高電圧生成回路S3からインパ
ルス回路S4に印加する必要がある。
Here, the peak value of the pulse voltage to be applied to generate corona discharge between the discharge electrode 1 and the counter electrode 2 to generate the plasma 3 is determined by the discharge electrode 1
Although it depends on the distance between the electrode and the counter electrode 2 (distance between the electrodes), if the distance between the electrodes is 5 cm or less (in the case of a plasma treatment of a thin object), it is preferably within a range of about 50 to 100 KV. The electric field strength between both electrodes 1 and 2 is 4 to 1
It is preferably 50 KV / cm. The pulse frequency of the pulse voltage is preferably about 95 to 3000 pps, and the pulse width is preferably about 0.5 to 20 μm. In order to generate a pulse voltage in the impulse circuit S4, the pulse voltage is approximately 0.7 to 0.7.
It is necessary to apply eight times the DC high voltage from the DC high voltage generation circuit S3 to the impulse circuit S4.

【0025】以下、インバータ回路S1及び直流高電圧
生成回路S3の具体的な構成及び機能を説明する。イン
バータ回路S1の第1入力導線15と第2入力導線16
とには、商業交流電源(図示せず)から単相(又は3
相)の商業交流電圧(電力)が供給される。この商業交
流電圧の有効値は、例えば100V又は200Vであ
り、周波数は50Hz又は60Hzである。
Hereinafter, specific configurations and functions of the inverter circuit S1 and the DC high voltage generation circuit S3 will be described. First input conductor 15 and second input conductor 16 of inverter circuit S1
From a commercial AC power supply (not shown)
Phase) commercial AC voltage (power) is supplied. The effective value of the commercial AC voltage is, for example, 100 V or 200 V, and the frequency is 50 Hz or 60 Hz.

【0026】両入力導線15、16に供給された交流電
圧ないしは交流電力は、4つのダイオードからなる整流
回路17によって整流され、第1出力導線18と第2出
力導線19とに出力される。両出力導線18、19に出
力された直流電圧は、第1出力導線18に介設された平
滑リアクトル20と、第1出力導線18の分岐部P
第2出力導線19の分岐部Pとを接続する接続導線2
1に介設された平滑コンデンサ22とによって平滑化さ
れた後、インバータ28によって高周波の矩形波交流電
圧に変換され、第1低圧導線29と第2低圧導線30と
に出力される。なお、インバータ28は、インダクタン
ス23、2つのサイリスタ24、25、2つのダイオー
ド26、27等で構成されている。この矩形波交流電圧
は、プラス側の矩形波とマイナス側の矩形波とが交互に
交代する電圧波形を有する電圧であって、周波数は非常
に高いが(例えば、数KHz)、電圧値は商業交流電力
の電圧値とあまり違わないものである(プラス側及びマ
イナス側に、それぞれ100〜200V程度)。
The AC voltage or AC power supplied to both input conductors 15 and 16 is rectified by a rectifier circuit 17 composed of four diodes and output to a first output conductor 18 and a second output conductor 19. The DC voltage output to both output conductors 18 and 19 is supplied to a smoothing reactor 20 provided on the first output conductor 18, a branch P 5 of the first output conductor 18, and a branch P 6 of the second output conductor 19. Connecting wire 2 connecting to
After being smoothed by the smoothing capacitor 22 provided in the first unit 1, it is converted into a high-frequency rectangular-wave AC voltage by the inverter 28 and output to the first low-voltage conductor 29 and the second low-voltage conductor 30. The inverter 28 includes an inductance 23, two thyristors 24 and 25, two diodes 26 and 27, and the like. This rectangular wave AC voltage is a voltage having a voltage waveform in which a rectangular wave on the positive side and a rectangular wave on the negative side alternate alternately. The frequency is very high (for example, several KHz), but the voltage value is commercial. The voltage value of the AC power is not so different (approximately 100 to 200 V on the plus side and the minus side, respectively).

【0027】直流高電圧生成回路S3にはパルストラン
ス31が設けられ、このパルストランス31には、両低
圧導線29、30を介して矩形波交流電圧が入力され
る。そして、パルストランス31は、矩形波交流電圧を
昇圧(電圧変換)して交流の高周波高電圧(例えば、数
十KV)を生成し、第1高圧導線32と第2高圧導線3
3とに出力する。なお、この高周波高電圧は矩形波電圧
ではなく、曲線状(例えば、正弦波)に変化する交流電
圧である。さらに、直流高電圧生成回路S3には全波整
流器34が設けられ、この全波整流器34には高周波高
電圧が入力される。そして、全波整流器34は、交流の
高周波高電圧を全波整流して正極性の直流高電圧を生成
し、これをインパルス回路S4のプラス側導線4及びマ
イナス側導線5に出力する。この直流高電圧は、デュー
ティを伴った脈流状の直流電圧である。なお、従来のプ
ラズマ処理装置における直流高電圧は、一般に、ほぼ平
滑直流である。
The DC high voltage generating circuit S3 is provided with a pulse transformer 31. A rectangular wave AC voltage is input to the pulse transformer 31 through the low voltage conducting wires 29 and 30. Then, the pulse transformer 31 boosts (voltage converts) the rectangular wave AC voltage to generate an AC high-frequency high voltage (for example, several tens of KV), and outputs the first high-voltage conductor 32 and the second high-voltage conductor 3.
3 and output. The high-frequency high voltage is not a rectangular wave voltage but an alternating voltage that changes in a curved shape (for example, a sine wave). Further, a full-wave rectifier 34 is provided in the DC high-voltage generation circuit S3, and a high-frequency high voltage is input to the full-wave rectifier 34. Then, the full-wave rectifier 34 performs full-wave rectification on the high-frequency AC high voltage to generate a positive DC high voltage, and outputs this to the positive conductor 4 and the negative conductor 5 of the impulse circuit S4. This DC high voltage is a pulsating DC voltage with a duty. Note that the DC high voltage in the conventional plasma processing apparatus is generally a substantially smooth DC.

【0028】このように、インバータ回路S1とパルス
電圧生成回路S2(直流高電圧生成回路S3及びインバ
ータ回路S4)と、プラズマ処理部S5とを備えたプラ
ズマ処理装置、ないしはこれを用いたプラズマ処理方法
によれば、パルストランス31にはインバータ回路S1
によって生成された高周波の矩形波交流電圧が入力され
るので、パルストランス31は大幅に小型化ないしは小
容量化される。このため、プラズマ処理装置が小型化さ
れ、その製作コストが低減される。
As described above, the plasma processing apparatus including the inverter circuit S1, the pulse voltage generation circuit S2 (the DC high voltage generation circuit S3 and the inverter circuit S4), and the plasma processing unit S5, or the plasma processing method using the same. According to the pulse transformer 31, the inverter circuit S1
Since the high-frequency rectangular wave AC voltage generated by the pulse transformer 31 is input, the pulse transformer 31 is significantly reduced in size or capacity. Therefore, the size of the plasma processing apparatus is reduced, and the manufacturing cost is reduced.

【0029】また、全波整流回路34からインパルス回
路S4に入力される直流高電圧は、直流ではあるが脈流
状(平滑直流ではない状態)となるので、保護抵抗6で
の電力損失(発熱損失)が低減され、インパルス回路S
4ひいてはプラズマ処理装置のエネルギ効率が高めら
れ、その運転コストが低減される。かくして、このプラ
ズマ処理装置では、プラズマ処理部S5にパルス電圧を
供給するための装置、すなわちインバータ回路S1及び
パルス電圧生成回路S2は、例えば、幅1.2m、奥行
き1.5m、高さ2.0m程度とすることができ、製作コ
ストを従来の場合の約1/2に低減することができるも
のと見込まれる。
The high DC voltage input from the full-wave rectifier circuit 34 to the impulse circuit S4 is DC but pulsating (not a smooth DC), so that power loss (heat generation) at the protection resistor 6 is generated. Loss) is reduced and the impulse circuit S
Fourth, the energy efficiency of the plasma processing apparatus is increased, and the operating cost is reduced. Thus, in this plasma processing apparatus, the apparatus for supplying the pulse voltage to the plasma processing section S5, that is, the inverter circuit S1 and the pulse voltage generation circuit S2 are, for example, 1.2 m in width, 1.5 m in depth, and 2.5 m in height. It can be reduced to about 0 m, and it is expected that the manufacturing cost can be reduced to about 1/2 of the conventional case.

【0030】このようなプラズマ処理装置の具体的な仕
様の一例を、次に示す。 (プラズマ処理部) 最大パルス電圧:50KV パルス頻度:800pps 処理負荷:放電長5.4m、放電極間隔2cm (インバータ回路) 電源仕様:電源容量4KVA、入力電圧200V、周波
数50/60Hz 出力特性:電圧400V、周波数1KHz、矩形波 形式:容量性負荷対応型
An example of the specific specifications of such a plasma processing apparatus is shown below. (Plasma processing unit) Maximum pulse voltage: 50 KV Pulse frequency: 800 pps Processing load: Discharge length 5.4 m, discharge electrode interval 2 cm (Inverter circuit) Power supply specifications: Power supply capacity 4 KVA, input voltage 200 V, frequency 50/60 Hz Output characteristics: voltage 400V, frequency 1KHz, square wave Type: Capacitive load compatible type

【0031】(パルストランス) 入力特性:電圧400V(ヒ゜ーク〜ヒ゜ーク)、周波数1KH
z 出力特性:電圧40KV(ヒ゜ーク〜ヒ゜ーク) 電圧倍率:100倍 電源容量:40KVA 形式:低インピーダンス型 (インパルス回路) 保護抵抗:12KΩ、160W、(2S) インダクタンス:0.4mH 充放電容量:Cd 0.6nF(6S3P)2nF(4
0KVdc耐圧) ギャップスイッチ:球電極φ80mm、2電極(トリガ
電極φ8mm) ブロワ:電圧100V、風量16m/秒、消費電力1
KW
(Pulse transformer) Input characteristics: Voltage 400 V (peak to peak), frequency 1 KH
z Output characteristics: Voltage 40KV (peak to peak) Voltage magnification: 100 times Power supply capacity: 40KVA Format: Low impedance type (impulse circuit) Protection resistance: 12KΩ, 160W, (2S) Inductance: 0.4mH Charge / discharge capacity: Cd 0 .6nF (6S3P) 2nF (4
0 KVdc withstand voltage) Gap switch: spherical electrode φ80 mm, 2 electrodes (trigger electrode φ8 mm) Blower: voltage 100 V, air volume 16 m 3 / sec, power consumption 1
KW

【0032】図2及び図3に、上記仕様のプラズマ処理
装置において、インパルス回路S4によって実際に生成
されたパルス電圧の波形を示す。なお、図2は、図3中
の1つのパルスを、時間軸方向(横軸方向)に拡大して
示したものである。図2及び図3から明らかなとおり、
このプラズマ処理装置では、パルス電圧の波高値(ピー
ク値)は、おおむね50KVであり、これはプラズマの
生成に十分なものである。
FIGS. 2 and 3 show the waveforms of the pulse voltages actually generated by the impulse circuit S4 in the plasma processing apparatus having the above specifications. FIG. 2 shows one pulse in FIG. 3 enlarged in the time axis direction (horizontal axis direction). As is clear from FIGS. 2 and 3,
In this plasma processing apparatus, the peak value (peak value) of the pulse voltage is approximately 50 KV, which is sufficient for generating plasma.

【0033】表1に、本発明にかかるプラズマ処理装置
(本件1、本件2)と、インパルス回路を用いた従来の
プラズマ処理装置(従来例)とについて、パルス電圧出
力等の各種電気的特性を測定した結果を示す。表1 各種電気的特性の比較
Table 1 shows various electrical characteristics such as pulse voltage output of the plasma processing apparatus according to the present invention (the present case 1 and the present case 2) and the conventional plasma processing apparatus using the impulse circuit (conventional example). The result of the measurement is shown. Table 1 Comparison of various electrical characteristics

【0034】表1から明らかなとおり、従来例では、波
高値(最大電圧)が51KVでありパルス頻度660p
psであるパルス電圧を生成するのに、2.7KWの入
力電力を必要とする。これに対して、本件1では、放電
長(放電生成長)が1.0mであっても、1.9KWの入
力電力でもって、従来例より良好なパルス電圧が得られ
ている。したがって、本発明にかかるプラズマ処理装置
は、従来のこの種のプラズマ処理装置に比べて、高出力
であり、エネルギ効率が非常に高いことがわかる。さら
に、本件2では、放電長が5.4mと非常に大きくなっ
ているが、入力電力は2.9KWであり、従来例の入力
電力のわずか1.07倍である。
As apparent from Table 1, in the conventional example, the peak value (maximum voltage) is 51 KV and the pulse frequency is 660 p.
Producing a pulse voltage of ps requires 2.7 KW of input power. On the other hand, in the first case, even if the discharge length (discharge generation length) is 1.0 m, a pulse voltage better than the conventional example is obtained with the input power of 1.9 KW. Therefore, it can be seen that the plasma processing apparatus according to the present invention has higher output and extremely higher energy efficiency than conventional plasma processing apparatuses of this type. Further, in the second case, the discharge length is as large as 5.4 m, but the input power is 2.9 KW, which is only 1.07 times the input power of the conventional example.

【0035】その理由は、およそ次のとおりである。す
なわち、従来のプラズマ処理装置では、平滑直流により
充放電コンデンサが充電されるので、保護抵抗に流れる
電流の2乗と抵抗値の積(IR)に比例して、絶え間
無く電力損失(発熱損失)が生じる。これに対して、本
発明にかかるプラズマ処理装置では、矩形波交流電圧か
ら生成されるパルストランスの出力波形(2次波形)
は、休止時間のある略正弦波である。このため、従来の
平滑直流による充電に比べて、デューティ(電圧印加時
間と休止時間の比率)分だけ発熱が生じない。このた
め、本発明にかかるプラズマ処理装置では、インパルス
回路の保護抵抗での電力損失(発熱損失)が低減され、
インパルス回路ないしはプラズマ処理装置のエネルギ効
率が高くなっているものと推測される。
The reason is as follows. That is, in the conventional plasma processing apparatus, since the charge / discharge capacitor is charged by the smooth DC, the power loss (heat generation) is continuously increased in proportion to the product of the square of the current flowing through the protection resistor and the resistance value (I 2 R). Loss). On the other hand, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the output waveform (secondary waveform) of the pulse transformer generated from the rectangular wave AC voltage is used.
Is a substantially sine wave with a pause. Therefore, heat is not generated by the duty (the ratio of the voltage application time to the pause time) as compared with the conventional smooth DC charging. Therefore, in the plasma processing apparatus according to the present invention, power loss (heat loss) at the protection resistor of the impulse circuit is reduced,
It is assumed that the energy efficiency of the impulse circuit or the plasma processing apparatus is high.

【0036】以上、本発明によれば、直流高電圧生成回
路を小型化ないしは小容量化することができ、さらには
インパルス回路の保護抵抗の電力損失(発熱損失)を低
減することができ、安価かつコンパクトで、エネルギ効
率の高い小型のプラズマ処理装置ないしはこれを用いた
プラズマ処理方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the DC high-voltage generating circuit can be reduced in size or capacity, and the power loss (heat loss) of the protection resistor of the impulse circuit can be reduced. In addition, it is possible to provide a compact, small-sized plasma processing apparatus with high energy efficiency or a plasma processing method using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明にかかるプラズマ処理装置の構成を示
す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】 本発明にかかるプラズマ処理装置のインパル
ス回路により生成されたパルス電圧の時間に対する変化
特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a change characteristic with time of a pulse voltage generated by an impulse circuit of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図3】 本発明にかかるプラズマ処理装置のインパル
ス回路により生成されたパルス電圧の時間に対する変化
特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a change characteristic with respect to time of a pulse voltage generated by an impulse circuit of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図4】 従来のプラズマ処理装置の構成を示す回路図
である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S1…インバータ回路、S2…パルス電圧生成回路、S
3…直流高電圧生成回路、S4…インパルス回路、S5
…プラズマ処理部、P〜P…導線の分岐部、1…放
電極、2…対向電極、3…プラズマ、4…プラス側メイ
ン導線、5…マイナス側メイン導線、6…保護抵抗、7
…第1接続導線、8…インダクタンスコイル、9…ギャ
ップスイッチ、9a…球電極、9b…球電極、10…充
放電コンデンサ、11…第2接続導線、12…負荷抵
抗、15…第1入力導線、16…第2入力導線、17…
整流回路、18…第1出力導線、19…第2出力導線、
20…平滑リアクトル、21…接続導線、22…平滑コ
ンデンサ、23…インダクタンスコイル、24…サイリ
スタ、25…サイリスタ、26…ダイオード、27…ダ
イオード、28…インバータ、29…第1低圧導線、3
0…第2低圧導線、31…パルストランス、32…第1
高圧導線、33…第2高圧導線、34…全波整流器。
S1: inverter circuit, S2: pulse voltage generation circuit, S
3: DC high voltage generation circuit, S4: impulse circuit, S5
... plasma treatment, branches of the P 1 to P 6 ... conductor, 1 ... discharge electrode, 2 ... counter electrode, 3 ... plasma, 4 ... positive side main conductor, 5 ... negative side main conductor, 6 ... protective resistor, 7
.. 1st connection lead, 8 ... inductance coil, 9 ... gap switch, 9a ... ball electrode, 9b ... ball electrode, 10 ... charge / discharge capacitor, 11 ... second connection lead, 12 ... load resistance, 15 ... first input lead , 16 ... second input lead, 17 ...
Rectifier circuit, 18 first output conductor, 19 second output conductor,
Reference Signs List 20: smoothing reactor, 21: connecting conductor, 22: smoothing capacitor, 23: inductance coil, 24: thyristor, 25: thyristor, 26: diode, 27: diode, 28: inverter, 29: first low-voltage conductor, 3
0 ... second low voltage conductor, 31 ... pulse transformer, 32 ... first
High-voltage conductor, 33: second high-voltage conductor, 34: full-wave rectifier.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電極と、該放電極と相対向する対向電
極との間にパルス電圧を印加してコロナ放電によりプラ
ズマを発生させ、被処理物に該プラズマを照射して表面
改質処理を施すようになっているプラズマ処理装置であ
って、 単相又は3相の商業交流電圧から、該商業交流電圧より
も周波数が高い高周波電圧を生成するインバータ回路
と、 インバータ回路によって生成された高周波電圧を昇圧し
て高周波高電圧を生成するパルストランスと、 パルストランスによって生成された高周波高電圧を全波
整流して直流高電圧を生成する全波整流回路と、 全波整流回路によって生成された直流高電圧からパルス
電圧を生成して放電極と対向電極との間に印加するイン
パルス回路とが設けられていることを特徴とするプラズ
マ処理装置。
1. A surface modification treatment by applying a pulse voltage between a discharge electrode and a counter electrode facing the discharge electrode to generate plasma by corona discharge, and irradiating an object to be processed with the plasma. A plasma processing apparatus configured to apply a high-frequency voltage having a frequency higher than the commercial AC voltage from a single-phase or three-phase commercial AC voltage; and a high-frequency voltage generated by the inverter circuit. A pulse transformer that boosts the voltage to generate a high-frequency high voltage, a full-wave rectifier circuit that generates a DC high voltage by full-wave rectifying the high-frequency high voltage generated by the pulse transformer, and a full-wave rectifier circuit that generates the high-frequency high voltage An impulse circuit for generating a pulse voltage from a DC high voltage and applying the pulse voltage between a discharge electrode and a counter electrode is provided.
【請求項2】 インバータ回路によって生成される高周
波電圧が、矩形波交流電圧であることを特徴とする請求
項1に記載のプラズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the high-frequency voltage generated by the inverter circuit is a rectangular wave AC voltage.
【請求項3】 インパルス回路が、実質的に、保護抵抗
と、インダクタンスコイルと、充放電コンデンサと、ギ
ャップスイッチと、負荷抵抗とで構成されていることを
特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。
3. The impulse circuit according to claim 1, wherein the impulse circuit substantially includes a protection resistor, an inductance coil, a charge / discharge capacitor, a gap switch, and a load resistor. Plasma processing equipment.
【請求項4】 インパルス回路で生成されるパルス電圧
の波高値が50〜100KVに設定され、パルス幅が
0.5〜20μsecに設定され、パルス頻度が95〜
3000ppsに設定される一方、両電極間の電界強度
が4〜150KV/cmに設定されていることを特徴と
する請求項1〜3のいずれか1つに記載のプラズマ処理
装置。
4. A pulse voltage generated by the impulse circuit has a peak value of 50 to 100 KV, a pulse width of 0.5 to 20 μsec, and a pulse frequency of 95 to 100 μsec.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the electric field strength between both electrodes is set to 4 to 150 KV / cm while being set to 3000 pps.
【請求項5】 相対向する放電極と対向電極との間にパ
ルス電圧を印加してコロナ放電によりプラズマを発生さ
せ、被処理物に該プラズマを照射して表面改質処理を施
すようにしたプラズマ処理方法であって、 インバータ回路を用いて、単相又は3相の商業交流電圧
から、該商業交流電圧よりも周波数が高い高周波電圧を
生成し、 パルストランスを用いて、インバータ回路によって生成
された高周波電圧を昇圧して高周波高電圧を生成し、 全波整流回路を用いて、パルストランスによって生成さ
れた高周波高電圧を全波整流して直流高電圧を生成し、 インパルス回路を用いて、全波整流回路によって生成さ
れた直流高電圧からパルス電圧を生成して放電極と対向
電極との間に印加するようにしたことを特徴とするプラ
ズマ処理方法。
5. A plasma is generated by corona discharge by applying a pulse voltage between a discharge electrode and a counter electrode facing each other, and the object is irradiated with the plasma to perform a surface modification treatment. A plasma processing method, wherein a high-frequency voltage having a frequency higher than the commercial AC voltage is generated from a single-phase or three-phase commercial AC voltage using an inverter circuit, and the high-frequency voltage is generated by the inverter circuit using a pulse transformer. The high-frequency voltage is boosted to generate a high-frequency high voltage, and using a full-wave rectifier circuit, the high-frequency high voltage generated by the pulse transformer is full-wave rectified to generate a DC high voltage. A plasma processing method, wherein a pulse voltage is generated from a DC high voltage generated by a full-wave rectifier circuit and applied between a discharge electrode and a counter electrode.
【請求項6】 インバータ回路を用いて生成する高周波
電圧が矩形波交流電圧であることを特徴とする請求項5
に記載のプラズマ処理方法。
6. The high frequency voltage generated by using the inverter circuit is a rectangular wave AC voltage.
4. The plasma processing method according to 1.
【請求項7】 上記パルス生成回路のパルス電圧の波高
値を50〜100KVに設定し、パルス幅を0.5〜2
0μsecに設定し、パルス頻度を95〜3000pp
sに設定する一方、両電極間の電界強度を4〜150K
V/cmに設定することを特徴とする請求項5又は6に
記載のプラズマ処理方法。
7. The pulse generating circuit according to claim 1, wherein the pulse voltage has a peak value of 50 to 100 KV and a pulse width of 0.5 to 2 kV.
Set to 0 μsec and set the pulse frequency to 95 to 3000 pp.
s while the electric field strength between both electrodes is 4 to 150K.
7. The plasma processing method according to claim 5, wherein V / cm is set.
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