JP2016137054A - エキシマランプを利用した表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理体に対する紫外線の照射量とオゾンの接触量のバランスを良好にすることが可能なエキシマランプを利用した表面処理装置を提供する。
【解決手段】ケース１５と、ケース内に配設した紫外線を発生させるエキシマランプ２０と、紫外線及び紫外線に起因してケース内で発生したオゾンを利用した表面処理が行われる被処理体３０を支持する支持手段２３と、ケースに形成したケース内の空間とケース外の空間を連通させる吸引口１８ａと、ケース内の気体をケース外へ排気するための排気手段２５と、を備え、吸引口、支持手段に支持した被処理体、エキシマランプ、及び排気手段が同一水平面Ｐ上に位置する態様で、吸引口、支持手段、エキシマランプ、及び排気手段を吸引口、支持手段、エキシマランプ、排気手段の順序で平面視において一本の直線Ｌ上に並べた。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば人工歯根の一部として使用されるインプラント用部材の表面処理を行うためのエキシマランプを利用した表面処理装置に関する。

特許文献１はエキシマランプを利用した表面処理装置を開示している。
この表面処理装置は、中空のケースと、ケースに設けた吸気口と、ケースに接続した排気管と、排気管に設けたファン及びオゾンフィルタと、ケース内に配設したエキシマランプと、を備えている。ケースの内部には、支持手段によって支持したインプラント用部材（被処理体）を収納及び取り出し可能である。
インプラント用部材をケース内に配置した上で表面処理装置を作動させる。すると、エキシマランプがケース内で紫外線を発生させ、紫外線によってケース内でオゾンが発生する。さらに支持手段がインプラント用部材を回転させる。そのため、紫外線がインプラント用部材の外周面全体に照射され、さらにケース内を対流するオゾンがインプラント用部材の外周面全体に接触する。その結果、紫外線とオゾンによってインプラント用部材の外周面が表面処理（有機汚染物が除去）される。

特開２０１２−１１９号公報

紫外線とオゾンを利用した表面処理においては、インプラント用部材（被処理体）に対して紫外線の照射による表面処理とオゾンによる表面処理とをバランスよく設定することにより綺麗な表面処理を実現できる。仮にインプラント用部材の表面にオゾンが過剰に接触すると、紫外線の照射による表面処理に対してオゾンによる表面処理が過剰となり、インプラント用部材（のオゾンが過剰に接触した部位）が損傷するおそれがある。
特許文献１の表面処理装置では、インプラント用部材は支持手段によって回転させられるため、最終的にはインプラント用部材の外周面全体に紫外線が照射されかつオゾンが接触する。しかしインプラント用部材を瞬間的に見ると（インプラント用部材を静止させた状態で観察すると）、紫外線はインプラント用部材のエキシマランプとの対向部に集中的に照射されるため、対向部に対する照射量とインプラント用部材のその他の部位（特に対向部と反対側の部位）に対する照射量との間に大きな差が生じる。その一方で、表面処理装置はその構造上、ケース内全体にオゾンが拡散し易い（流れ易い）。そのため、インプラント用部材を瞬間的に見たとき、オゾンはインプラント用部材の外周面全体に接触する。即ち、（インプラント用部材を瞬間的に見たとき）インプラント用部材（被処理体）のエキシマランプとの対向部に関しては紫外線の照射量とオゾンの接触量のバランスが良好なものの、インプラント用部材のその他の部位については両者のバランスが悪くなり易い。そのため、インプラント用部材の外周面全体に対して綺麗な表面処理を施すのが難しい。

本発明は、被処理体に対する紫外線の照射量とオゾンの接触量のバランスを良好にすることが可能なエキシマランプを利用した表面処理装置を提供することを目的とする。

本発明のエキシマランプを利用した表面処理装置は、ケースと、該ケース内に配設した、紫外線を発生させるエキシマランプと、上記紫外線及び該紫外線に起因して上記ケース内で発生したオゾンを利用した表面処理が行われる被処理体を支持する支持手段と、上記ケースに形成した、該ケース内の空間と該ケース外の空間を連通させる吸引口と、上記ケース内の気体を該ケース外へ排気するための排気手段と、を備え、上記吸引口、上記支持手段に支持した上記被処理体、上記エキシマランプ、及び上記排気手段が同一水平面上に位置する態様で、上記吸引口、上記支持手段、上記エキシマランプ、及び上記排気手段を上記吸引口、上記支持手段、上記エキシマランプ、上記排気手段の順序で平面視において一本の直線上に並べたことを特徴としている。

上記ケースが、該ケース内の空間と該ケース外の空間を連通させかつ上記水平面上に位置する排気口を備え、平面視において上記直線上に位置する上記排気口を、上記エキシマランプと上記排気手段の間に位置させてもよい。

上記排気口の開口面積が上記吸引口の開口面積より大きい。

上記ケース内において上記エキシマランプと上記排気口の間に位置しかつ平面視において上記直線上に位置する、上記エキシマランプが発生した紫外線を該エキシマランプ側に反射する反射手段を備えてもよい。

上記直線方向に見たときの上記反射手段の面積が上記排気口の開口面積より小さい。

上記支持手段が、上下方向の軸線まわりに該被処理体を回転させる回転支持手段であり、上記回転支持手段と上記エキシマランプの少なくとも一方を、上記一直線に沿って他方に対して接近及び離間させる方向に移動させる移動手段を備えてもよい。

本発明の表面処理装置は、吸引口、支持手段に支持した被処理体、エキシマランプ、及び排気手段が同一水平面上に位置する態様で、吸引口、支持手段、エキシマランプ、及び排気手段がこの順序で平面視において一本の直線上に並んでいる。
そのため、排気手段が作動すると、吸引口を介してケース外からケース内に流入した外気が（被処理体やエキシマランプの周囲を通って）排気手段側に流れる。その結果、吸引口と被処理体との間の領域にオゾンが流れ込み難くなり、その一方で被処理体とエキシマランプとの間の領域に対するオゾンの流れ込みは妨げられ難くなる。
被処理体を瞬間的に見ると（被処理体を静止させた状態で観察すると）、エキシマランプとの対向部に対して紫外線が集中的に照射されかつオゾンが集中的に接触し、被処理体のその他の部位（特に対向部と反対側の部位）に対する紫外線の照射量とオゾンの接触量は少なくなり易い。即ち、被処理体を瞬間的に見たとき、被処理体の各部位に対して紫外線の照射量と比べてオゾンが過剰に接触するという事態が発生し難い。

本発明を適用した一実施形態の表面処理装置の側面図である。 表面処理装置の横断平面図である。 第一の比較例の表面処理装置の模式的な横断正面図である。 第二の比較例の表面処理装置の模式的な横断正面図である。 変形例の表面処理装置の横断平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明中の前後、左右、上下は図中の矢印方向を基準としている。
表面処理装置１０は、床面や作業台の天板等に載置可能なベース部材１１と、ベース部材１１の上部に設けたケース１５と、を一体的に備えている。
図１に示すようにベース部材１１の内部には電源回路１２、制御回路１３、スライド用モータ１４Ａ（移動手段）、及び回転用モータ１４Ｂが内蔵してある。図示するように制御回路１３は電源回路１２、スライド用モータ１４Ａ、及び回転用モータ１４Ｂと接続している。
ケース１５の全体形状は略直方体であり、ケース１５はケース本体１６、開閉蓋用スライドレール１７、及び開閉蓋１８を具備している。ベース部材１１に固定したケース本体１６の前後長はベース部材１１より僅かに短く、ケース本体１６の前端面は開放している。ケース本体１６の左右の側板の内面には前後方向に延びる開閉蓋用スライドレール１７がそれぞれ設けてある。この開閉蓋用スライドレール１７は、上記側板に固定した固定レールと、固定レールにスライド自在に支持した可動レールと、を備えている。開閉蓋１８の正面形状はケース本体１６と同一であり、開閉蓋１８の左右の内側面に開閉蓋用スライドレール１７の可動レールの前端部がそれぞれ固定してある。そのため開閉蓋１８はケース本体１６に対して前後スライド可能である。具体的には、ケース本体１６の前端面に接触してケース本体１６の前端開口を気密状態で塞ぐ閉位置（図２の実線位置及び図１の位置）と、ケース本体１６の前端面から前方に離れてケース本体１６の前端開口を開放する開位置（図２の仮想線の位置）と、の間をスライド可能である。図２に示すようにケース本体１６の後面板には該後面板の内外空間を互いに連通させる排気口１６ａが穿設してあり、開閉蓋１８の前面板には該前面板の内外空間を互いに連通させる吸引口１８ａが穿設してある。図示するように排気口１６ａの開口面積は吸引口１８ａの開口面積より大きい。また排気口１６ａにはオゾンフィルター（図示略）が設けてある。

ケース本体１６の底板上の略中央部にはエキシマランプ２０が固定してある。エキシマランプ２０の外形を構成する発光管は軸線が上下方向に延びる円柱形状である。さらに図１に示すようにエキシマランプ２０は制御回路１３と接続している。
さらにケース本体１６の底板上には、エキシマランプ２０よりも前方に位置しかつ前後方向に延びる被処理体用スライドレール２２（移動手段）が設けてある。この被処理体用スライドレール２２は、上記底板に固定した固定レールと、該固定レールにスライド自在に支持した可動レールと、を備えている。さらに被処理体用スライドレール２２の可動レールには回転支持手段２３（支持手段）が上下方向の軸線回りに相対回転可能として支持してある。図１、図２に示すように回転支持手段２３はエキシマランプ２０より低寸の円柱状部材である。スライド用モータ１４Ａと被処理体用スライドレール２２の可動レールとの間には、スライド用モータ１４Ａの回転力を前後方向の移動力に変換しながら被処理体用スライドレール２２の可動レールに伝達するスライド力伝達手段（図示略）が設けてある。さらに回転用モータ１４Ｂと回転支持手段２３の間には、回転用モータ１４Ｂの回転力を減速させながら回転支持手段２３に伝達する回転力伝達手段（減速機構）が設けてある。
図１に示すように吸引口１８ａ、エキシマランプ２０、排気口１６ａ、及びファン２５は同一の水平面Ｐ（図１の仮想線参照）上に位置している。さらに図２に示すように、吸引口１８ａ、回転支持手段２３、エキシマランプ２０、排気口１６ａ、及びファン２５は、この順序で平面視において１本の直線Ｌ（図２の仮想線参照）上に並んでいる。
ケース本体１６の後面板の後面には、排気口１６ａの直後に位置するファン２５（排気手段）が固定してある。このファン２５は制御回路１３と接続している。
図示は省略してあるが、ケース本体１６の外面には制御回路１３と接続しかつスライド用モータ１４Ａ、回転用モータ１４Ｂ、ファン２５、及びエキシマランプ２０の動作を制御するための操作パネルが設けてある。

続いて表面処理装置１０を用いた（人工歯根の一部として使用される）インプラント用部材３０（被処理体）の表面処理作業について説明する。
まず開閉蓋用スライドレール１７を利用して開閉蓋１８を開位置までスライドさせて、ケース本体１６の前端開口部からインプラント用部材３０をケース本体１６の内部空間に挿入し、インプラント用部材３０を回転支持手段２３の上面中央部に回転支持手段２３と同軸かつ着脱可能に固定する。インプラント用部材３０を回転支持手段２３に固定すると、図１及び図２に示すようにインプラント用部材３０は吸引口１８ａとエキシマランプ２０の間に位置する。さらにインプラント用部材３０は水平面Ｐ上に位置しかつ平面視において直線Ｌ上に位置する。
続いて、開閉蓋用スライドレール１７を利用して開閉蓋１８を閉位置までスライドさせて、ケース本体１６の前端開口部と開閉蓋１８の間を気密状態で塞ぐ。

そして外部電源の電力を電源回路１２に供給した上で、上記操作パネルに設けたメインスイッチをＯＮ操作する。すると電源回路１２及び制御回路１３を介して電力（電気信号）がエキシマランプ２０、回転支持手段２３、ファン２５に供給される。
回転支持手段２３に電力が供給されると、回転支持手段２３が平面視で一方向（例えば時計方向）に回転するので、インプラント用部材３０が自身の軸線回りに一定速度で回転する。
ファン２５に電力が供給されると、開閉蓋１８の前方に位置する外気が吸引口１８ａを介してケース１５内に吸引され、さらにケース１５内の気体の一部がインプラント用部材３０及びエキシマランプ２０の左右両側を通り抜けて、排気口１６ａ及びファン２５側に吸引される。そのためケース１５内に図２に符号Ｆで示した矢印方向の気体の流れが形成される。そして本実施形態では排気口１６ａの開口面積が吸引口１８ａの開口面積より大きいので、吸引口１８ａの開口面積が排気口１６ａの開口面積より大きい場合と比べて気体の流れＦが形成され易い。

エキシマランプ２０に電力が供給されると、誘電体バリア放電あるいは容量結合型高周波放電が発生し、エキシマランプ２０の外周面（円筒面）全体から放電によって生じた紫外線が放射状に出射される。
するとエキシマランプ２０から前方に向かって出射された紫外線がインプラント用部材３０の後面（エキシマランプ２０との対向面）に連続的に照射される。また、エキシマランプ２０から左右、上下、後方等に出射された紫外線はケース本体１６及び開閉蓋１８の内面によって反射された後に、インプラント用部材３０の左右両側面や前面に照射される。しかしインプラント用部材３０の左右両側面や前面への紫外線の照射量はインプラント用部材３０の後面に比べて少量である。なお、操作パネルを操作してスライド用モータ１４Ａを正逆回転させれば（被処理体用スライドレール２２の可動レールを前後動させれば）、回転支持手段２３（インプラント用部材３０）のエキシマランプ２０に対する（前後方向の）距離が変化するので、インプラント用部材３０の外周面の各部位に対する紫外線の照射量調整が可能になる。
さらに紫外線の発生に起因してケース１５内にはオゾンが発生する。オゾンはケース１５内を対流することにより、ケース１５内の幅広い領域に拡散する。しかしファン２５の吸引力によって（気体の）流れＦが形成されるため、吸引口１８ａとインプラント用部材３０（回転支持手段２３）の間に位置するケース１５内の領域Ａ（図２参照）にオゾンが流れ込むおそれは小さい（領域Ａのオゾン濃度は低くなり易い）。またインプラント用部材３０の左右両側の領域Ｂを流れＦが流れるので、領域Ｂにもオゾンが流れ込むおそれは小さい（領域Ｂのオゾン濃度は低くなり易い）。その一方で、流れＦはインプラント用部材３０の側面（円筒面）に沿って流れるので、流れＦの一部は領域Ｃ側に流れ込む。そのため領域Ｃにはオゾンが流れ込み易い（領域Ｃのオゾン濃度は高くなり易い）。そのため、オゾンはインプラント用部材３０の後面に対して最も多量に（高濃度で）接触し、インプラント用部材３０の左右両面や前面には少量しか接触しないか殆ど接触しない。
そのためインプラント用部材３０を瞬間的に見ると（インプラント用部材３０を静止させた状態で観察すると）、インプラント用部材３０の後面に対して紫外線が集中的に照射されかつオゾンが集中的に接触し、インプラント用部材３０の外周面のその他の部位（特に前面）に対する紫外線の照射量とオゾンの接触量は少なくなり易い。即ち、インプラント用部材３０を瞬間的に見たとき、インプラント用部材３０の各部位に対して紫外線の照射量と比べてオゾンが過剰に接触するという事態が発生し難い。従って、回転支持手段２３によってインプラント用部材３０を回転させると、インプラント用部材３０の外周面全体に対する紫外線の照射量とオゾンの接触量のバランスは良好となる。そのため紫外線及びオゾンを利用して、インプラント用部材３０の外周面全体に対して綺麗な表面処理を施す（表面改質や表面の有機不純物の除去を行う）ことが可能である。

なお、図３に示すように仮に吸引口１８ａ、インプラント用部材３０（回転支持手段２３）、エキシマランプ２０、排気口１６ａ、及びファン２５を上から順に上下方向に並べた場合は、インプラント用部材３０を表面処理することによりインプラント用部材３０の表面から発生した異物が重力によってエキシマランプ２０の表面に付着するおそれがある。エキシマランプ２０の表面に異物が付着すると、エキシマランプ２０が異常発光したり、エキシマランプ２０の発光管が破損するおそれがある。しかし本実施形態の表面処理装置１０は吸引口１８ａ、インプラント用部材３０、エキシマランプ２０、排気口１６ａ、及びファン２５を水平方向に並べているので、このような不具合が生じにくい。
また、図４に示すように仮に吸引口１８ａ、インプラント用部材３０（回転支持手段２３）、エキシマランプ２０、排気口１６ａ、及びファン２５を下から順に上下方向に並べた場合は、オゾンが重力によって領域Ａや領域Ｂに流れ込み易くなる。するとインプラント用部材３０の下面や左右両面に対する紫外線の照射量は少ないまま、これらの部位に多量のオゾンが接触することになるので、インプラント用部材３０の下面や左右両面に対する紫外線の照射量とオゾンの接触量のバランスが悪くなる。即ち、インプラント用部材３０の下面や左右両面に対してオゾンが紫外線の照射量に比べて過剰に接触することになるので、インプラント用部材３０の当該箇所（インプラント用部材３０は回転することによりその外周面全体にオゾンが接触することになるので、結果的にインプラント用部材３０の外周面全体）が損傷するおそれがある。

紫外線及びオゾンによるインプラント用部材３０の表面処理が完了したら、操作パネルのメインスイッチをＯＦＦ操作することによりエキシマランプ２０、回転支持手段２３、及びファン２５の動作を停止させる。そして開閉蓋１８を開位置までスライドさせた後に、表面処理されたインプラント用部材３０を回転支持手段２３から取り外して表面処理装置１０の外側に移動させれば、インプラント用部材３０の表面処理作業が完了する。

以上、上記実施形態を利用して本発明を説明したが、本発明は様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば、図５に示す変形例のようにケース１５の内部に、エキシマランプ２０と排気口１６ａの間に位置するミラー３２（反射手段）を配設してもよい。ミラー３２は、その前面が反射面となっており、前後方向（直線Ｌ方向）に見たときのミラー３２の面積は排気口１６ａより小さい。このミラー３２は水平面Ｐ上に位置しかつ平面視において直線Ｌ上に位置している。この変形例によるとエキシマランプ２０から後方に出射された紫外線がミラー３２によって前方に反射されるので、インプラント用部材３０の前面に対する紫外線の照射量を多くすることが可能である。またミラー３２の面積が排気口１６ａより小さいので、ミラー３２は気体の流れＦを妨げ難い。

表面処理装置１０を利用してインプラント用部材３０以外の被処理体を表面処理してもよい。
表面処理装置１０からスライド用モータ１４Ａ及び被処理体用スライドレール２２を省略してもよい。
排気口１６ａの形状（寸法）を変更した上で、排気口１６ａの内周側にファン２５を設けてもよい。
表面処理装置１０にタイマーを設けて、タイマーによって設定した時間だけエキシマランプ２０、回転支持手段２３、及びファン２５を動作させるようにしてもよい。
回転支持手段２３の代わりに、回転不能かつ被処理体を着脱可能に支持可能な「支持手段」を設けてもよい。

１０ 表面処理装置
１１ ベース部材
１２ 電源回路
１３ 制御回路
１４Ａ スライド用モータ（移動手段）
１４Ｂ 回転用モータ
１５ ケース
１６ ケース本体
１６ａ 排気口
１７ 開閉蓋用スライドレール
１８ 開閉蓋
１８ａ 吸引口
２０ エキシマランプ
２２ 被処理体用スライドレール（移動手段）
２３ 回転支持手段（支持手段）
２５ ファン（排気手段）
３０ インプラント用部材（被処理体）
３２ ミラー（反射手段）
Ｆ 気体の流れ
Ｌ 直線
Ｐ 水平面

Claims (6)

1. ケースと、
   該ケース内に配設した、紫外線を発生させるエキシマランプと、
   上記紫外線及び該紫外線に起因して上記ケース内で発生したオゾンを利用した表面処理が行われる被処理体を支持する支持手段と、
   上記ケースに形成した、該ケース内の空間と該ケース外の空間を連通させる吸引口と、
   上記ケース内の気体を該ケース外へ排気するための排気手段と、
   を備え、
   上記吸引口、上記支持手段に支持した上記被処理体、上記エキシマランプ、及び上記排気手段が同一水平面上に位置する態様で、上記吸引口、上記支持手段、上記エキシマランプ、及び上記排気手段を上記吸引口、上記支持手段、上記エキシマランプ、上記排気手段の順序で平面視において一本の直線上に並べたことを特徴とするエキシマランプを利用した表面処理装置。
2. 請求項１記載のエキシマランプを利用した表面処理装置において、
   上記ケースが、該ケース内の空間と該ケース外の空間を連通させかつ上記水平面上に位置する排気口を備え、
   平面視において上記直線上に位置する上記排気口を、上記エキシマランプと上記排気手段の間に位置させたエキシマランプを利用した表面処理装置。
3. 請求項２記載のエキシマランプを利用した表面処理装置において、
   上記排気口の開口面積が上記吸引口の開口面積より大きいエキシマランプを利用した表面処理装置。
4. 請求項２または３記載のエキシマランプを利用した表面処理装置において、
   上記ケース内において上記エキシマランプと上記排気口の間に位置しかつ平面視において上記直線上に位置する、上記エキシマランプが発生した紫外線を該エキシマランプ側に反射する反射手段を備えるエキシマランプを利用した表面処理装置。
5. 請求項４記載のエキシマランプを利用した表面処理装置において、
   上記直線方向に見たときの上記反射手段の面積が上記排気口の開口面積より小さいエキシマランプを利用した表面処理装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載のエキシマランプを利用した表面処理装置において、
   上記支持手段が、上下方向の軸線まわりに該被処理体を回転させる回転支持手段であり、
   上記回転支持手段と上記エキシマランプの少なくとも一方を、上記一直線に沿って他方に対して接近及び離間させる方向に移動させる移動手段を備えるエキシマランプを利用した表面処理装置。

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