JPH0253507B2 - - Google Patents
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- JPH0253507B2 JPH0253507B2 JP57023153A JP2315382A JPH0253507B2 JP H0253507 B2 JPH0253507 B2 JP H0253507B2 JP 57023153 A JP57023153 A JP 57023153A JP 2315382 A JP2315382 A JP 2315382A JP H0253507 B2 JPH0253507 B2 JP H0253507B2
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- Japan
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32018—Glow discharge
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は低圧ガス雰囲気中で、鉄鋼及び非鉄金
属を表面硬化処理、拡散処理等の熱処理をグロー
放電を利用して行う装置に関するものである。
属を表面硬化処理、拡散処理等の熱処理をグロー
放電を利用して行う装置に関するものである。
一般にこの種の装置としては、雰囲気ガスをグ
ロー放電によりイオン化させ、該イオンの運動エ
ネルギーによつて被処理物を加熱処理している。
斯かる装置では、昇温初期段階は被処理物に汚物
が付着しており、アーク放電が頻繁に発生するた
め一般的には出力電力を徐々にその状態に応じて
手動で上昇させるか、プログラム制御によつて出
力を調整している。しかし、これらの制御では定
められたプログラムによつて出力の増大を計つて
いるため、被処理物の汚物付着度合によつては、
非常に昇温時間を要したり被処理物表面をアーク
放電によつて損傷させることがある。
ロー放電によりイオン化させ、該イオンの運動エ
ネルギーによつて被処理物を加熱処理している。
斯かる装置では、昇温初期段階は被処理物に汚物
が付着しており、アーク放電が頻繁に発生するた
め一般的には出力電力を徐々にその状態に応じて
手動で上昇させるか、プログラム制御によつて出
力を調整している。しかし、これらの制御では定
められたプログラムによつて出力の増大を計つて
いるため、被処理物の汚物付着度合によつては、
非常に昇温時間を要したり被処理物表面をアーク
放電によつて損傷させることがある。
本発明は上記の欠点を満足に解決することので
きるイオン処理装置の電源装置を提供するもの
で、その構成は所定ガス雰囲気下の気密容器、該
気密容器内に収容された被処理物、該被処理物と
前記気密容器又は周囲電極との間に高電圧を印加
してグロー放電を生起せしめるための電源を備え
た装置において、グロー放電の出力調整をＤ−Ａ
変換器を介して行なう如くなし、該Ｄ−Ａ変換器
にアツプダウンカウンターよりカウント値を入力
する如くなし、前記グロー放電の全放電電流又は
その一部を検出する手段からの信号より異常電流
を検出し、その異常電流検出時のみ短時間に出力
を遮断すると共に、該異常電流の大きさに応じて
前記アツプダウンカウンターのカウント値をステ
ツプダウンして前記遮断した出力をその遮断前よ
り低い値に復帰させる如く構成したイオン処理装
置の電源装置に特徴を有するものである。
きるイオン処理装置の電源装置を提供するもの
で、その構成は所定ガス雰囲気下の気密容器、該
気密容器内に収容された被処理物、該被処理物と
前記気密容器又は周囲電極との間に高電圧を印加
してグロー放電を生起せしめるための電源を備え
た装置において、グロー放電の出力調整をＤ−Ａ
変換器を介して行なう如くなし、該Ｄ−Ａ変換器
にアツプダウンカウンターよりカウント値を入力
する如くなし、前記グロー放電の全放電電流又は
その一部を検出する手段からの信号より異常電流
を検出し、その異常電流検出時のみ短時間に出力
を遮断すると共に、該異常電流の大きさに応じて
前記アツプダウンカウンターのカウント値をステ
ツプダウンして前記遮断した出力をその遮断前よ
り低い値に復帰させる如く構成したイオン処理装
置の電源装置に特徴を有するものである。
以下図面に示す実施例に基づき説明する。第１
図は本発明の一実施例回路のブロツク図を示した
もので、電力制御系は一般に知られているように
SCR制御部、昇圧トランス部２、整流部３、電
圧検出部４、電流検出部５によつて構成されてい
る。６は３相交流電源で、該電源からの交流は
SCR制御部において電力調整され、トランス２
で昇圧された後、整流部３で直流に整流される。
該整流部の陰極端子は気密容器７内に絶縁物８を
介して挿入された電極９に接続され、又陽極はア
ース電位の気密容器に接続される。前記電極９に
は保持台１０が取付けられており、被処理物１１
が保持される。前記気密容器内は所望のガス雰囲
気、例えば窒素ガスを含むガス雰囲気にされ、電
極９及び被処理物と気密容器、又は別に設けた周
囲電極との間にグロー放電を生起し、そのときの
イオン衝撃により被処理物を加熱検出する。前記
電流検出部５の出力信号は放電出力の制御に使用
され、２分されその一方は比較器１２及びアーク
電流検出部１３に送られる。該アーク電流検出部
１３の出力は２分され、一方はアーク防止回路１
４に、又他方は比較器１５に送られる。比較器１
５にはアークレベル設定器１６より一定レベルの
信号が供給されておりアーク電流と比較され、該
レベル以上のとき信号を発しアツプダウンカウン
ター１７にダウンモード信号として送る。該アツ
プダウンカウンターにはスタート信号及びクロツ
クパルス発生器１８よりクロツクパルスが送りこ
まれる。又アツプダウンカウンターには周期調整
器１９及びダウンステツプ調整器２０が接続され
ており、アツプモードにおけるパルスカウントの
周期を調整でき、又ダウンモードにおけるダウン
ステツプ数を調整できるようになしてある。そし
て、これらはプログラム制御可能である。アツプ
ダウンカウンターのカウント値はＤ−Ａ変換器２
１に送られアナログ値に変換され比較器１２に送
られる。該比較器では前述の電流検出部よりのグ
ロー放電の電流値と比較され、その差信号が位相
調整回路２２に送られグロー放電の電流がＤ−Ａ
変換器の値に等しくなるようにSCR制御部１が
制御される。前記アーク防止回路１４の出力も位
相調整回路２２に送られており、アーク放電が発
生したとき瞬間時にグロー放電出力を零にするよ
うになしてある。
図は本発明の一実施例回路のブロツク図を示した
もので、電力制御系は一般に知られているように
SCR制御部、昇圧トランス部２、整流部３、電
圧検出部４、電流検出部５によつて構成されてい
る。６は３相交流電源で、該電源からの交流は
SCR制御部において電力調整され、トランス２
で昇圧された後、整流部３で直流に整流される。
該整流部の陰極端子は気密容器７内に絶縁物８を
介して挿入された電極９に接続され、又陽極はア
ース電位の気密容器に接続される。前記電極９に
は保持台１０が取付けられており、被処理物１１
が保持される。前記気密容器内は所望のガス雰囲
気、例えば窒素ガスを含むガス雰囲気にされ、電
極９及び被処理物と気密容器、又は別に設けた周
囲電極との間にグロー放電を生起し、そのときの
イオン衝撃により被処理物を加熱検出する。前記
電流検出部５の出力信号は放電出力の制御に使用
され、２分されその一方は比較器１２及びアーク
電流検出部１３に送られる。該アーク電流検出部
１３の出力は２分され、一方はアーク防止回路１
４に、又他方は比較器１５に送られる。比較器１
５にはアークレベル設定器１６より一定レベルの
信号が供給されておりアーク電流と比較され、該
レベル以上のとき信号を発しアツプダウンカウン
ター１７にダウンモード信号として送る。該アツ
プダウンカウンターにはスタート信号及びクロツ
クパルス発生器１８よりクロツクパルスが送りこ
まれる。又アツプダウンカウンターには周期調整
器１９及びダウンステツプ調整器２０が接続され
ており、アツプモードにおけるパルスカウントの
周期を調整でき、又ダウンモードにおけるダウン
ステツプ数を調整できるようになしてある。そし
て、これらはプログラム制御可能である。アツプ
ダウンカウンターのカウント値はＤ−Ａ変換器２
１に送られアナログ値に変換され比較器１２に送
られる。該比較器では前述の電流検出部よりのグ
ロー放電の電流値と比較され、その差信号が位相
調整回路２２に送られグロー放電の電流がＤ−Ａ
変換器の値に等しくなるようにSCR制御部１が
制御される。前記アーク防止回路１４の出力も位
相調整回路２２に送られており、アーク放電が発
生したとき瞬間時にグロー放電出力を零にするよ
うになしてある。
斯かる装置の動作を以下に説明する。
先ず、アツプダウンカウンター１７にスタート
信号を入れるとアツプモードになり、クロツクパ
ルス発生器１８よりのクロツクパルスがカウント
され始める。このカウント値はＤ−Ａ変換器２１
に送られアナログ値に変換されるわけであるが、
スタート時にはアツプダウンカウンターには既に
最大出力の数％（第２図のａ点）に相当する値が
保持されており、カウントはこれに加算されて行
なわれる。このように数％から出力の供給を始め
るのは、低い電力の場合実際にはアーク放電はほ
とんど生じないためであり、迅速な昇温を行なう
ための配慮である。前記アツプダウンカウンター
でのクロツクパルスカウントにおいて、周期調整
器１９によりカウント周期が調整される。即ち、
グロー放電開始初期の段階では被処理物の表面に
汚物が多く付着しているので、アーク放電が生じ
やすく、従つて第２図の如く比較的ゆるやかな出
力上昇が行なわれるように長い周期でカウントが
なされる。而して、点ｂつまり、開始よりT1期
間経過したならばアーク放電を生ずる恐が少なく
なるので点ｃの100％出力までの間（t2）カウン
ト周期を短くして出力上昇を急に行なう。このよ
うな調整は周期調整器１９をプログラム制御する
ことにより容易に達成することができる。Ｄ−Ａ
変換器からのアナログ信号は比較器１２に送ら
れ、電流検出部５よりの検出信号と比較され、Ｄ
−Ａ変換器からの信号に電流検出部からの信号が
等しくなるように位相調整回路２２を介して
SCR制御部１が制御されるので、グロー放電出
力は第２図の直線に沿つて上昇していくことにな
る。このときアーク放電が発生すると、それは過
電流としてステツプ電流検出部１３に検出され、
アーク防止回路１４及び比較器１５に送られる。
回路１４はアーク放電発生と同時に第４図に拡大
図を示すように、短時間（瞬間時）で出力を
OFFにし、アーク放電の継続を阻止する。短時
間出力をOFFにした後、位相調整回路２２を介
してSCR制御部１に復帰の制御信号が送られる。
比較器１５ではアークレベル設定器１６からの一
定レベル値と比較され、そのレベルを越えたとき
信号を発し、アツプダウンカウンター１７をダウ
ンモードに切換える。これにより、アツプダウン
カウンターのカウント値はアツプモードにおける
カウント値から降下するわけであるが、ダウンス
テツプ調整器２０によるステツプ量を調整するこ
とにより、一回の降下量（ステツプ）を所望に設
定できる。例えば、12ビツトのＤ−Ａ変換器を用
いた場合フルビツト数は4096ステツプとなり、ダ
ウンステツプ調整器のダウンステツプ量を“５”
に設定すると、出力は５／4096％降下することに
なる。このカウンターによるカウント値は、比較
器１２に送られ、電流検出部５からの放電電流の
検出信号と比較され、その放電電流の信号が前記
ダウンカウントに基づく信号と等しくなるように
SCR制御部１が制御される。このため、前記回
路１４による出力OFF後の復帰は、この降下し
た出力値になる。即ち、復帰後の出力は、OFF
にする前のそれより低い値に設定されることにな
る。このとき、遮断前の出力値と遮断後の出力値
の差はアーク放電の大きさ（即ち、アーク放電の
持続時間）に対応しており、大放電の場合には比
較器１５から長い時間信号が発生するのでアツプ
ダウンカウンター１７のダウンカウント値は大き
くなり、復帰後の出力は低い値となる。出力の復
帰と同時にアツプダウンカウンターはアツプモー
ドとなり徐々に出力は増加していく。再びアーク
放電が生ずると前述の動作が繰返えされ、出力は
全体的に上昇していく。第３図はその状況を示し
ており、ａ図は比較器１５の出力、ｂは供給出力
を示してある。アーク放電が発生していない所で
はある一定の出力増加を示すが、アーク放電が発
生すると出力は降下している。
信号を入れるとアツプモードになり、クロツクパ
ルス発生器１８よりのクロツクパルスがカウント
され始める。このカウント値はＤ−Ａ変換器２１
に送られアナログ値に変換されるわけであるが、
スタート時にはアツプダウンカウンターには既に
最大出力の数％（第２図のａ点）に相当する値が
保持されており、カウントはこれに加算されて行
なわれる。このように数％から出力の供給を始め
るのは、低い電力の場合実際にはアーク放電はほ
とんど生じないためであり、迅速な昇温を行なう
ための配慮である。前記アツプダウンカウンター
でのクロツクパルスカウントにおいて、周期調整
器１９によりカウント周期が調整される。即ち、
グロー放電開始初期の段階では被処理物の表面に
汚物が多く付着しているので、アーク放電が生じ
やすく、従つて第２図の如く比較的ゆるやかな出
力上昇が行なわれるように長い周期でカウントが
なされる。而して、点ｂつまり、開始よりT1期
間経過したならばアーク放電を生ずる恐が少なく
なるので点ｃの100％出力までの間（t2）カウン
ト周期を短くして出力上昇を急に行なう。このよ
うな調整は周期調整器１９をプログラム制御する
ことにより容易に達成することができる。Ｄ−Ａ
変換器からのアナログ信号は比較器１２に送ら
れ、電流検出部５よりの検出信号と比較され、Ｄ
−Ａ変換器からの信号に電流検出部からの信号が
等しくなるように位相調整回路２２を介して
SCR制御部１が制御されるので、グロー放電出
力は第２図の直線に沿つて上昇していくことにな
る。このときアーク放電が発生すると、それは過
電流としてステツプ電流検出部１３に検出され、
アーク防止回路１４及び比較器１５に送られる。
回路１４はアーク放電発生と同時に第４図に拡大
図を示すように、短時間（瞬間時）で出力を
OFFにし、アーク放電の継続を阻止する。短時
間出力をOFFにした後、位相調整回路２２を介
してSCR制御部１に復帰の制御信号が送られる。
比較器１５ではアークレベル設定器１６からの一
定レベル値と比較され、そのレベルを越えたとき
信号を発し、アツプダウンカウンター１７をダウ
ンモードに切換える。これにより、アツプダウン
カウンターのカウント値はアツプモードにおける
カウント値から降下するわけであるが、ダウンス
テツプ調整器２０によるステツプ量を調整するこ
とにより、一回の降下量（ステツプ）を所望に設
定できる。例えば、12ビツトのＤ−Ａ変換器を用
いた場合フルビツト数は4096ステツプとなり、ダ
ウンステツプ調整器のダウンステツプ量を“５”
に設定すると、出力は５／4096％降下することに
なる。このカウンターによるカウント値は、比較
器１２に送られ、電流検出部５からの放電電流の
検出信号と比較され、その放電電流の信号が前記
ダウンカウントに基づく信号と等しくなるように
SCR制御部１が制御される。このため、前記回
路１４による出力OFF後の復帰は、この降下し
た出力値になる。即ち、復帰後の出力は、OFF
にする前のそれより低い値に設定されることにな
る。このとき、遮断前の出力値と遮断後の出力値
の差はアーク放電の大きさ（即ち、アーク放電の
持続時間）に対応しており、大放電の場合には比
較器１５から長い時間信号が発生するのでアツプ
ダウンカウンター１７のダウンカウント値は大き
くなり、復帰後の出力は低い値となる。出力の復
帰と同時にアツプダウンカウンターはアツプモー
ドとなり徐々に出力は増加していく。再びアーク
放電が生ずると前述の動作が繰返えされ、出力は
全体的に上昇していく。第３図はその状況を示し
ており、ａ図は比較器１５の出力、ｂは供給出力
を示してある。アーク放電が発生していない所で
はある一定の出力増加を示すが、アーク放電が発
生すると出力は降下している。
昇温段階が完了し、設定温度に達すると一般に
使用されているようなPID制御、又は二位置制御
等によつて、被処理物温度が一定になるように制
御すれば良い。
使用されているようなPID制御、又は二位置制御
等によつて、被処理物温度が一定になるように制
御すれば良い。
尚、ダウンステツプ調整器２０の代りに周期調
整器を用いることもできる。この場合はアーク電
流が流れた時間内はダウンカウンターが動作し続
けるため、アークの大きさに比例して出力を降下
させることができる。例えば、周期調整器を0.2
ｍsec／ステツプに設定すると、一つのアークが
６ｍsec続いた場合は30ステツプさがり、30／
4096％の出力降下が生ずる。又、前述では電流検
出部５によりグロー放電の総電流を検出したが、
気密容器内に被処理物と同電位のダミーを挿入
し、これに流れる電流、つまりグロー放電流の一
部を用いるようにしても良い。
整器を用いることもできる。この場合はアーク電
流が流れた時間内はダウンカウンターが動作し続
けるため、アークの大きさに比例して出力を降下
させることができる。例えば、周期調整器を0.2
ｍsec／ステツプに設定すると、一つのアークが
６ｍsec続いた場合は30ステツプさがり、30／
4096％の出力降下が生ずる。又、前述では電流検
出部５によりグロー放電の総電流を検出したが、
気密容器内に被処理物と同電位のダミーを挿入
し、これに流れる電流、つまりグロー放電流の一
部を用いるようにしても良い。
以上説明したように、本発明ではアツプダウン
カウンターにより出力を徐々に増加していく過程
において、アーク放電が発生した場合、それを検
出して瞬間時に出力をOFFにすると同時に、前
記アツプダウンカウンターをダウンモードにし、
前記放電の大きさを検出してそれに応じたダウン
カウント値を得て、その値に対応する値に出力が
復帰するようになしてあるので、復帰は遮断前よ
り必ず低い値になるため、引続きアーク放電が発
生するのを極力抑えることができ、短時間で安定
したグロー放電に移向でき、一般に使用されてい
るプログラム制御、又は手動の場合のように被処
理物の温度上昇に長時間を費したり、損傷を与え
ることのない効率的なイオン処理が行なえるよう
になつた。
カウンターにより出力を徐々に増加していく過程
において、アーク放電が発生した場合、それを検
出して瞬間時に出力をOFFにすると同時に、前
記アツプダウンカウンターをダウンモードにし、
前記放電の大きさを検出してそれに応じたダウン
カウント値を得て、その値に対応する値に出力が
復帰するようになしてあるので、復帰は遮断前よ
り必ず低い値になるため、引続きアーク放電が発
生するのを極力抑えることができ、短時間で安定
したグロー放電に移向でき、一般に使用されてい
るプログラム制御、又は手動の場合のように被処
理物の温度上昇に長時間を費したり、損傷を与え
ることのない効率的なイオン処理が行なえるよう
になつた。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は本発明の一実施例の出力−時間曲線を示
す図で、第３図ａはアーク電流検出シグナルを示
し、ｂはアーク電流検出シグナルに対応して出力
−時間の制御動作説明図で、第４図は第３図ｂの
AA部拡大図である。 １：SCR制御部、５：電流検出部、７：気密
容器、１１：被処理物、１２，１５：比較器、１
３：アーク電流検出部、１４：アーク防止回路、
１６：アークレベル設定器、１７：アツプダウン
カウンター、１８：クロツクパルス発生器、１
９：周期調整器、２０：ダウンステツプ調整器、
２１：Ｄ−Ａ変換器、２２：位相調整回路。
第２図は本発明の一実施例の出力−時間曲線を示
す図で、第３図ａはアーク電流検出シグナルを示
し、ｂはアーク電流検出シグナルに対応して出力
−時間の制御動作説明図で、第４図は第３図ｂの
AA部拡大図である。 １：SCR制御部、５：電流検出部、７：気密
容器、１１：被処理物、１２，１５：比較器、１
３：アーク電流検出部、１４：アーク防止回路、
１６：アークレベル設定器、１７：アツプダウン
カウンター、１８：クロツクパルス発生器、１
９：周期調整器、２０：ダウンステツプ調整器、
２１：Ｄ−Ａ変換器、２２：位相調整回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 所定ガス雰囲気下の気密容器、該気密容器内
に収容された被処理物、該被処理物と前記気密容
器又は周囲電極との間に高電圧を印加してグロー
放電を生起せしめるための電源を備えた装置にお
いて、グロー放電の出力調整をＤ−Ａ変換器を介
して行なう如くなし、該Ｄ−Ａ変換器にアツプダ
ウンカウンターよりカウント値を入力する如くな
し、前記グロー放電の全放電電流又はその一部を
検出する手段からの信号より異常電流を検出し、
その異常電流検出時のみ短時間に出力を遮断する
と共に、該異常電流の大きさに応じて前記アツプ
ダウンカウンターのカウント値をステツプダウン
して前記遮断した出力をその遮断前より低い値に
復帰させるように構成したことを特徴とするイオ
ン処理装置の電源装置。 ２ 前記アツプダウンカウンターは出力増加度が
可変である特許請求の範囲第１項記載のイオン処
理装置の電源装置。 ３ 前記アツプダウンカウンターのダウンステツ
プ量は可変である特許請求の範囲第１項記載のイ
オン処理装置の電源装置。 ４ 前記グロー放電が最大出力の数％出力より開
始される特許請求の範囲第１項記載のイオン処理
装置の電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2315382A JPS58141378A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | イオン処理装置の電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2315382A JPS58141378A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | イオン処理装置の電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58141378A JPS58141378A (ja) | 1983-08-22 |
| JPH0253507B2 true JPH0253507B2 (ja) | 1990-11-16 |
Family
ID=12102636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2315382A Granted JPS58141378A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | イオン処理装置の電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58141378A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5435138A (en) * | 1977-08-25 | 1979-03-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Automatic returning method for abnormal discharge generating time at glow discharge processing apparatus |
-
1982
- 1982-02-16 JP JP2315382A patent/JPS58141378A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5435138A (en) * | 1977-08-25 | 1979-03-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Automatic returning method for abnormal discharge generating time at glow discharge processing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58141378A (ja) | 1983-08-22 |
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