JP2005293854A - プラズマ生成用電源回路、プラズマ生成装置、プラズマ処理装置及び目的物 - Google Patents
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Abstract
【構成】2個以上の第1電極と1個以上の第2電極からなる放電発生用電極の各電極間に印加する交番高電圧を発生させる交番高電圧発生回路の一方の出力と、前記第1電極との間に、コンデンサCとコイルLとを直列接続したLC直列回路を設けた。いずれか一つの電極対において放電が起きたとき、コンデンサの放電が進んでもコイルによって電圧低下が抑制され、他方の電極対による放電も妨げられずに誘発されるため、交番高電圧発生回路を共用して円滑に多量のプラズマを生成できる。
【選択図】 図1
Description
本発明の交番高電圧とは、連続交流のほか、断続的・間欠的交流でもよく、パルス状電圧でもよい。このパルス状電圧は、両極性でも、正極性でも、負極性でもよい。また、連続的繰り返しパルスでも、断続的・間欠的繰り返しパルスでもよい。更に、両極性の場合、正負の波高値が同一でなくてもよく、交流電圧やパルス状電圧に直流成分が重畳していても構わない。換言すれば、高電圧と低電圧若しくは接地電圧とが繰り返し生じている電圧、又は高電圧と逆極性の高電圧が繰り返し生じている電圧でもよい。正負に振れる電圧の場合、正負の波高値が異なっていても差し支えない。
前記第11〜18の形態のプラズマ処理装置は、トナー、ガラス、セラミックス、金属、半導体、プラスチックス、ゴム、エラストマーなどの固体物質の形状変換、球形化、面取り、表面粗面化、突起除去などに適用することができる。
図1では2対の電極,図2では4対の電極の例を示したが、電極対は偶数個である必要は無く、また基本的に数の制限はない。更にまた、一つの電極に複数の電極が対応していてよい。例えば、図1では、2対の電極と云っても、2つの高電圧電極と一つの接地電極から構成されている。
図7は、本発明にかかる粉体用プラズマ処理装置の全体構成を示す図である。この粉体用プラズマ処理装置は、粉体プラズマ処理部80と粉体回収部90からなる。被処理用粉体材は材料吹込部81に投入され、エアー口83からのエアー供給を受けて粉体プラズマ処理部80の上部にノズル82より導入される。導入された被処理用粉体材は粉体プラズマ処理部80を落下しながらプラズマ表面処理を受けた後、粉体プラズマ処理部80の下部ダクト87を経て粉体回収部90の回収槽91に向け、粉体回収部90上部からのブロア93による排気作用を受けて運ばれていく。粉体プラズマ処理部80においてプラズマ処理された粉体は回収口88から粉体回収部90上部に導入され、ブロア93によって不要ガス等が排気されながら、回収槽91に落下し回収される。ポンプ93の吸入口手前にはヘパフィルタ装置92が配置されている。粉体プラズマ処理部80の処理部80aには上下に2層のプラズマ生成部84、85が設けられている。各プラズマ生成部84、85には図4で示したノズル型でかつ円筒形状のプラズマ生成装置を6個設置する導入口86が設けられている。図10及び図11に示すように、上層のプラズマ生成装置の6個のノズル部86cと下層のプラズマ生成装置の6個のノズル部86dが平面視交互に、かつ放射状に均一に対向配置され、粉体プラズマ処理部80の槽内で均一に照射できるプラズマ処理領域を立体的に形成している。粉体プラズマ処理部80にはプラズマ流を下方に向けて発生させるキャリアガス供給機構(図示せず)が設けられている。このキャリアガスとしては、He、Ar、N2などの不活性ガスが好適であるが、空気でも良く、プラズマ処理に影響の無いガスが選ばれる。大気中でこのプラズマ処理を行う場合には、キャリアガスとして空気が最も単純である。このプラズマ表面処理装置を使用例として、例えば、トナー原材料を粉体プラズマ処理部80に搬入すると、各プラズマ生成部84、85によって生成されたプラズマ中を落下し通過していくことによってトナー原材料の微細球形化処理を施すことができる。
図13は被処理物(ワーク)に対してライン状にプラズマを照射するライン状プラズマ表面処理装置を示す。図13の(A)は要部の外観斜視図である。各プラズマ生成装置300は例えば、図4又は図5のプラズマ生成装置であり、このライン状プラズマ表面処理装置は複数のプラズマ生成装置300を1列に並設したものを2列、互いにワーク301の移動方向に照射プラズマが密になるように少し変位させて配置している。これによって、同図の(B)に示すように、各列のプラズマ照射域302がワーク301の移動方向に対して互いに重なり合っているため、その移動方向に照射ムラがなく均一にプラズマ処理することができる。ワーク301を移動させずに、ライン状プラズマ表面処理装置全体を所定方向に移動させてもよく、相対的にいずれかが移動すればよい。なお、複数のプラズマ生成装置300は図1、図3又は図7の実施形態と同様に、各電極対に印加する交番高電圧の交番高電圧発生回路を共用する構成にあり、低コストに構成し、またプラズマ表面処理コストの低減に寄与する。
前記第11〜18形態のプラズマ処理装置は、トナー、ガラス、セラミックス、金属、半導体、プラスチックス、ゴム、エラストマーなどの固体物質の形状変換、球形化、面取り、表面粗面化、突起除去などに適用することができる。
2 電極
3 共通電極
4 コンデンサ
5 コイル
6 コンデンサ
7 コイル
8 高周波トランス
9 一次コイル
10 二次コイル
11 電源回路
40 電極
41 電極
42 電極
43 電極
44 接地側電極
46 接地側電極
55 高周波トランス
56 一次コイル
57 二次コイル
60 外周部
61 中心部
62 流体流通路
64 送流装置
65 線材
66 線材
67 箱体
70 電極対
71 電極
72 電極
80 粉体プラズマ処理部
81 材料吹込部
82 ノズル
83 エアー口
84 プラズマ生成部
85 プラズマ生成部
86a 電極
86b 接地側電極
86c ノズル部
86d ノズル部
87 下部ダクト
90 粉体回収部
93 ブロワ
100 電源回路
101 1次コイル
102 2次コイル
103 高周波トランス
104 電極
105 電極
106 被処理物
107 コンデンサ
110 コンデンサ
111 電極
112 共通電極
113 電極
114 コンデンサ
115 コンデンサ
200 電源回路
201 高周波トランス
202 一次側コイル
203 二次側コイル
300 プラズマ生成装置
301 ワーク
302 プラズマ照射域
400 プラズマ生成装置
401 移動駆動機構
402 制御装置
403 ワーク
500 第1電極
502 第2電極
504 プラズマ
506 誘電体
Claims (19)
- 第1電極と第2電極とからなる放電発生用電極に交番高電圧を印加することによって放電を前記電極間に発生させてプラズマを生成するプラズマ生成用電源回路であって、2個以上の第1電極と1個以上の第2電極からなる放電発生用電極と、前記放電発生用電極の第1電極と第2電極間に印加する交番高電圧を発生させる交番高電圧発生回路と、この交番高電圧発生回路の一方の出力と前記第1電極との間に、コンデンサ(キャパシタ)とコイル(インダクタ)とを直列接続したことを特徴とするプラズマ生成用電源回路。
- 前記交番高電圧発生回路が高周波トランスからなり、前記高周波トランスの二次側コイルの一端側から2つ以上の出力回路を並列分岐させて第1電極に接続し、前記各出力回路は前記コンデンサと前記コイルとを直列接続して構成され、かつ前記二次側コイルの他端側に前記第2電極を接続してなる請求項1に記載のプラズマ生成用電源回路。
- 前記交番高電圧発生回路が高周波トランスからなり、前記高周波トランスの二次側に複数の二次側コイルを設け、この各二次側コイルの一端側から1つ以上の出力回路を並列分岐させて第1電極に接続し、前記各出力回路は前記コンデンサと前記コイルとを直列接続して構成され、かつ前記二次側コイルの他端側に前記第2電極を接続してなる請求項1に記載のプラズマ生成用電源回路。
- 第1電極と第2電極とからなる放電発生用電極に交番高電圧を印加することによって放電を前記電極間に発生させてプラズマを生成するプラズマ生成装置であって、2個以上の第1電極と1個以上の第2電極からなる放電発生用電極と、前記放電発生用電極の第1電極と第2電極間に印加する交番高電圧を発生させる交番高電圧発生回路と、この交番高電圧発生回路の一方の出力と前記第1電極との間に、コンデンサ(キャパシタ)とコイル(インダクタ)とを直列接続したことを特徴とするプラズマ生成装置。
- 前記交番高電圧発生回路が高周波トランスからなり、前記高周波トランスの二次側コイルの一端側から2つ以上の出力回路を並列分岐させて第1電極に接続し、前記各出力回路は前記コンデンサと前記コイルとを直列接続して構成され、かつ前記二次側コイルの他端側に前記第2電極を接続してなる請求項4に記載のプラズマ生成装置。
- 前記交番高電圧発生回路が高周波トランスからなり、前記高周波トランスの二次側に複数の二次側コイルを設け、この各二次側コイルの一端側から1つ以上の出力回路を並列分岐させて第1電極に接続し、前記各出力回路は前記コンデンサと前記コイルとを直列接続して構成され、かつ前記二次側コイルの他端側に前記第2電極を接続してなる請求項4に記載のプラズマ生成装置。
- 前記第1電極又は第2電極の一方の電極が他方の電極周囲を取り囲む形状を備え、かつその先端部を、前記電極間で発生したプラズマを出力するノズル形状とした請求項4、5又は6に記載のプラズマ生成装置。
- 前記第1電極と第2電極が対向し、前記電極間で発生したプラズマをその開放端側で出力するようにした請求項4、5又は6に記載のプラズマ生成装置。
- 前記電極間で発生したプラズマの生成領域に流体を供給する流体供給手段を備えた請求項4〜8のいずれかに記載のプラズマ生成装置。
- 前記各電極対を所定方向に配設した請求項4〜9のいずれかに記載のプラズマ生成装置。
- 請求項4〜10のいずれかに記載のプラズマ生成装置を用い、前記電極間に生成されたプラズマを被処理物に照射することを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項4〜10のいずれかに記載のプラズマ生成装置を用い、前記各電極間に生成されたプラズマを被処理物に照射するプラズマ処理装置であって、前記各電極間に生成されたプラズマの出力方向が対向するように前記各電極を配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項4〜10のいずれかに記載のプラズマ生成装置を用い、前記各電極間に生成されたプラズマを被処理物に照射するプラズマ処理装置であって、各電極間に生成されたプラズマの出力位置が螺旋状に変位するように前記各電極を配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項4〜10のいずれかに記載のプラズマ生成装置を用い、前記各電極間に生成されたプラズマを被処理物に照射するプラズマ処理装置であって、各電極間に生成されたプラズマの出力部が束状に集合された前記電極の集合体を形成してなることを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項4〜10のいずれかに記載のプラズマ生成装置を用い、前記各電極間に生成されたプラズマを被処理物に照射するプラズマ処理装置であって、各電極間からから放射されるプラズマの前記被処理物に対する照射間隔を制御する制御手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 請求項4〜10のいずれかに記載のプラズマ生成装置を用い、前記各電極間に生成されたプラズマを被処理物に照射するプラズマ処理装置であって、各電極間からから放射されるプラズマの前記被処理物に対する照射方向を制御する制御手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
- 前記各電極の近傍に前記被処理物を流通させる被処理物流通路を備えた請求項11〜14のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記各電極の集合体の中央部に前記被処理物を流通させる被処理物流通路を設けた請求項14に記載のプラズマ処理装置。
- 請求項11〜18のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて被処理物をプラズマ処理することにより製造されることを特徴とする目的物。
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