JP2015527188A - 粉末プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
粉末プラズマ処理装置が開示される。粉末プラズマ処理装置は、円筒形面放電プラズマモジュールの粉末プラズマ処理装置であって、前記円筒形面放電プラズマモジュールの外面は基板型電極層であり、前記基板型電極層の内面側に絶縁層があり、前記絶縁層上にプラズマ発生電極が位置し、前記円筒形面放電プラズマモジュールは回転し、前記プラズマ発生電極と前記基板型電極層に交流電圧が印加されて前記プラズマ発生電極周囲にプラズマが発生され、プラズマ処理のための粉末は、前記円筒形面放電プラズマモジュール内で前記プラズマにより処理される。【選択図】 図１
Description
本発明は、粉末プラズマ処理装置に関し、特に円筒形面放電モジュールを用いて粉末を均一に処理する粉末プラズマ処理装置に関する。
プラズマ（ｐｌａｓｍａ）とはイオン化されたガスを意味し、原子や分子からなるガスにエネルギーを用いて励起させると、電子、イオン、分解されたガス、及び光子（ｐｈｏｔｏｎ）などからなるプラズマが形成される。このようなプラズマは被処理物（例えば、基板など）の表面処理に広く用いられる。
プラズマを生成する技術として、パルスコロナ放電（ｐｕｌｓｅｄ ｃｏｒｏｎａ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）と誘電膜放電が公開されている。パルスコロナ放電は、高電圧のパルス電源を利用してプラズマを生成する技術であり、誘電膜放電は２つの電極のうちの少なくとも１つに誘電体を形なして、２つの電極に数十Ｈｚ〜数ＭＨｚの周波数を有した電源を印加してプラズマを生成する技術である。
誘電膜放電技術としては、代表的にＤＢＤ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）放電技術が用いられる。ＤＢＤ放電技術を利用したプラズマ処理装置は、平板電極との間に被処理対象物を置き、不活性気体を使用して誘電膜放電を起こすと、プラズマが発生され、プラズマを被処理対象物の表面に接触させることで、被処理対象物の表面を処理するものである。
しかし、このようなプラズマ処理装置は、放電が起きる平板電極との間に処理対象物が配置されるので、基板のような板状部材である場合は片面または両面を処理するのに特に困難のないものの、被処理対象物が粉末である場合は、被処理対象物の全体面積を処理することが難しくなる。したがって、被処理対象物が粉末である場合はその被処理対象物を処理するためのプラズマ処理装置が必要となる。
被処理対象物が粉末である場合、その被処理対象物を処理するためのプラズマ処理装置に対する従来技術としては、本発明者による大韓民国特許出願公開公報第１０−２０１２−００７８２３４の管型プラズマ表面処理装置がある。この特許は、プラズマを用いて粉末の表面処理が可能であるが、粉末の均一な処理が困難であった。
それで、本発明者は、従来技術の問題点を認識して研究を行った結果、次のような構成を取り入れることで、従来のプラズマ処理装置の問題点を解決し、さらに被処理対象物がプラズマとの接触時間を制御し、均一な粉末処理に効率的な方法を提供することができる、粉末プラズマ処理装置を開発することができた。
本発明は、円筒形面放電プラズマモジュールの粉末プラズマ処理装置であって、前記円筒形面放電プラズマモジュールの外面は基板型電極層であり、前記基板型電極層の内面側に絶縁層があり、前記絶縁層上にプラズマ発生電極が位置し、前記円筒形面放電プラズマモジュールは回転し、前記プラズマ発生電極と前記基板型電極に交流電圧が印加されて前記プラズマ発生電極周囲にプラズマが発生され、プラズマ処理のための粉末が前記円筒形面放電プラズマモジュール内で前記プラズマにより処理される、粉末プラズマ処理装置が提供される。
一例として、前記プラズマ発生電極は、前記絶縁層の上において、前記面放電プラズマモジュールの円周方向に沿って間隔をなして複数配列され、前記面放電プラズマモジュールの長手方向に沿って延長されている。
他の例として、前記プラズマ発生電極は、前記絶縁層の上において、前記面放電プラズマモジュールの長手方向に沿って間隔をなして複数配列され、前記面放電プラズマモジュールの円周方向に沿って延長されている。
本発明の一実施形態において、前記基板型電極層には高電圧が印加され、前記プラズマ発生電極は接地電極である。
本発明の他の実施形態において、前記プラズマ発生電極には高電圧が印加され、前記基板型電極層は接地電極である。
前記装置は駆動部を含む。前記駆動部は、前記円筒形面放電プラズマモジュールが水平に載置された状態で前記円筒形面放電プラズマモジュールを回転させるように構成される。円筒形面放電プラズマモジュールを回転させるための特定方式は本発明の特徴ではなく、円筒形面放電プラズマモジュールを回転させることができる、多様な方式が本発明に用いられるものと認識すべきである。
前記駆動部は回転速度制御部を含む。前記回転速度制御部は、前記駆動部が前記円筒形面放電プラズマモジュールの回転速度が制御できるように構成される。駆動部が円筒形面放電プラズマモジュールの回転速度を制御することができる多様な方式が本発明に用いられるものと認識すべきである。
本発明による粉末プラズマ処理装置は、粉末が均一に処理されることができ、かつ粉末がプラズマに接触する時間を制御し、効率的な粉末処理を行うことができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態に係る粉末プラズマ処理装置について詳しく説明する。本発明は、多様な変更が加えられ、様々な実施形態を有することができるので、特定の実施形態を図面に例示し、本明細書に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定するものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれる、すべての変更、均等物、または代替物を含むものと理解すべきである。各図面を説明において、構造物の寸法は本発明の明確性を期するために実際より拡大して示すものである。
第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに用いられるが、前記構成要素は前記用語により限定されてはいけない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱せずに、第１構成要素は第２構成要素と命名され、同様に、第２構成要素も第１構成要素と命名される。
本出願で使用する用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものであって、本発明を限定しようとするものではない。単数の表現は文脈上明白に違わない限り複数の表現を含む。本出願において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在していることを指定するものであって、１つ又はその以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又は、これらを組み合わせたものなどの存在又は付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解すべきである。
その他に定義しない限り、技術的かつ科学的な用語を含み、ここに用いられるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解しているものと同一の意味を有する。一般的に用いられる、かつ事前に定義されるものと同一の用語は、関連技術の文脈上に有する意味と同一意味を有するものと解釈すべきで、本出願に明白に定義しない限り、理想的かつ過度に形式的な意味として解釈してはいけない。
図１は、本発明による粉末プラズマ処理装置の面放電プラズマモジュールを示す斜視図であり、図２は、図１の側面図である。
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る粉末プラズマ処理装置は、円筒状の面放電プラズマモジュール１１０が用いられる。面放電プラズマモジュール１１０は、基板型電極層１１１、絶縁層１１２、プラズマ発生電極１１３を含む。
基板型電極層１１１は、円筒状の面放電プラズマモジュール１１０の外面を形成する。
絶縁層１１２は基板型電極層１１１とプラズマ発生電極１１３とを互いに絶縁し、絶縁層１１２は基板型電極層１１１の内面側に形成される。一例として、絶縁層１１２の素材としては、ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＣａＦ２、アルミナ、ガラス、セラミックス、酸化マグネシウムなどが用いられる。
プラズマ発生電極１１３は絶縁層１１２上に複数配列され、プラズマ発生電極１１３の周辺にプラズマが発生される。例えば、プラズマ発生電極１１３はバー状とすることができ、絶縁層１１２で突き出されることができる。プラズマ発生電極１１３の配列された形態は、一例として、円筒状の面放電プラズマモジュール１１０の円周方向に沿って間隔をなして複数配列される形態とすることができ、プラズマ発生電極１１３は面放電プラズマモジュール１１０の長手方向に沿って延長された形態とすることができる。他の例として、図３を参照すると、プラズマ発生電極１１３は円筒状の面放電プラズマモジュール１１０の長手方向に沿って間隔をなして複数配列される形態とすることができ、プラズマ発生電極１１３は面放電プラズマモジュール１１０の円周方向に沿って延長された形態とすることができる。
本発明の一実施形態において、基板型電極層１１１には高電圧が印加され、プラズマ発生電極１１３は接地電極とすることができる。
本発明の他の実施形態において、基板型電極層１１１が接地電極であり、プラズマ発生電極１１３には高電圧が印加される。
このような面放電プラズマモジュール１１０は、プラズマ電源装置１２０から複数のプラズマ発生電極１１３及び基板型電極層１１１に交流電圧が印加され、プラズマ反応ガスが注入されることで、複数のプラズマ発生電極１１３周囲にプラズマが発生される。プラズマ反応ガスは、例えば、Ｏ２、Ｎ２Ｏなど酸素成分を含むガス、ＣＦ４、ＳＦ６などのフッ素成分を含むガス、Ｃｌ２、ＢＣｌ３などの塩素成分を含むガス、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスを単独、または混合して用いることができる。
また、面放電プラズマモジュール１１０は長手方向の両側面が開口され、前記開口を介して粉末の供給及び引出することができる。そして面放電プラズマモジュール１１０は回転しながらプラズマによる粉末の表面処理が行える。
本発明は面放電プラズマモジュール１１０の回転のための駆動部を含む。図示しないが、駆動部は面放電プラズマモジュール１１０を回転させることができる、例えば駆動モータなどの動力手段が面放電プラズマモジュール１１０に形態とすることができる。駆動部は面放電プラズマモジュール１１０を回転させることができる形態であれば十分であり、これに特に制限はない。
前記駆動部は回転速度制御部を含む。回転速度制御部は、駆動部が円筒形の面放電プラズマモジュール１１０を回転させる速度が制御できるように構成される。図示しないが、例えば回転速度制御部はコントロールボックス形態とすることができ、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）形態とすることができる。回転速度制御部の構成に特別な制限はない。面放電プラズマモジュール１１０の回転速度を調節することで、粉末がプラズマに接触される回数または時間が調節される。
以下に、本発明による粉末プラズマ処理装置を用いて粉末が処理される過程を簡略に説明する。
粉末が面放電プラズマモジュール１１０の内部に投入される。
プラズマ電源装置１２０から基板型電極層１１１及び複数のプラズマ発生電極１１３に交流電圧を印加し、反応ガスを注入してプラズマ発生電極１１３の周囲にプラズマを発生する。
駆動部により面放電プラズマモジュール１１０が回転される。
面放電プラズマモジュール１１０が回転すると、面放電プラズマモジュール１１０内部の粉末は回転する面放電プラズマモジュール１１０の回転方向に沿って昇降したのち落下される。この過程が面放電プラズマモジュール１１０の回転中に繰り返される。この場合に粉末はプラズマに接触される。
必要に応じて、面放電プラズマモジュール１１０の回転速度が調節される。
本発明の実施形態に係る粉末プラズマ処理装置を利用することで、面放電プラズマモジュール１１０が円筒形に構成され、円筒形面放電プラズマモジュール１１０を回転駆動しながら粉末処理が行われ、粉末が均一に処理されることができる。
また円筒形面放電プラズマモジュールの回転速度を調節することで、粉末がプラズマに接触する時間を制御することができる。
１１０ 面放電プラズマモジュール
１１１ 基板型電極層
１１２ 絶縁層
１１３ プラズマ発生電極
１２０ プラズマ電源装置
１１１ 基板型電極層
１１２ 絶縁層
１１３ プラズマ発生電極
１２０ プラズマ電源装置
Claims (7)
- 円筒形面放電プラズマモジュールの粉末プラズマ処理装置であって、
前記円筒形面放電プラズマモジュールの外面は基板型電極層であり、
前記基板型電極層の内面側に絶縁層があり、
前記絶縁層上にプラズマ発生電極が位置し、
前記円筒形面放電プラズマモジュールは回転し、
前記プラズマ発生電極と前記基板型電極層に交流電圧が印加されて前記プラズマ発生電極周囲にプラズマが発生され、
プラズマ処理のための粉末は、前記円筒形面放電プラズマモジュール内で前記プラズマにより処理される、
粉末プラズマ処理装置。 - 前記基板型電極層には、高電圧が印加され、
前記プラズマ発生電極が接地電極である、
請求項１に記載の粉末プラズマ処理装置。 - 前記プラズマ発生電極には、高電圧が印加され、
前記基板型電極層が接地電極である、
請求項１に記載の粉末プラズマ処理装置。 - 前記プラズマ発生電極は前記絶縁層の上で、前記面放電プラズマモジュールの円周方向に沿って間隔をなして複数配列され、前記面放電プラズマモジュールの長手方向に沿って延長されている、
請求項１に記載の粉末プラズマ処理装置。 - 前記プラズマ発生電極は前記絶縁層の上で、前記面放電プラズマモジュールの長手方向に沿って間隔をなして複数配列され、前記面放電プラズマモジュールの円周方向に沿って延長されている、
請求項１に記載の粉末プラズマ処理装置。 - 駆動部を含み、
前記駆動部が、前記円筒形面放電プラズマモジュールが水平に載置された状態で前記円筒形面放電プラズマモジュールを回転させるように構成される、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の粉末プラズマ処理装置。 - 前記駆動部は回転速度制御部を含み、
前記回転速度制御部が、前記駆動部が前記円筒形面放電プラズマモジュールを回転させる速度を制御するように構成される、
請求項６に記載の粉末プラズマ処理装置。
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