JPH09306696A - プラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一対の平板電極の電極主面間に発生する電界強
度の分布を均一化するようにして、一対の平板電極の電
極主面間においてほぼ一様の電界強度を得ることができ
るようにしたプラズマ発生装置を提供する。 【解決手段】所定の間隔で電極主面１０ａ，１２ａ同士
を対向して配置した一対の平板電極１０、１２を有し、
電極主面１０ａ，１２ａ間の空間にプラズマ放電を励起
させるプラズマ発生装置において、一対の平板電極１０
の接続点Ｐ、Ｑに給電線１８を接続するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ発生装置
に関し、さらに詳細には、プラズマ放電を発生させるた
めの平板電極を備えたプラズマ発生装置であって、例え
ば、プラスチック材、ゴム材、金属材あるいはガラス材
などの各種の素材の表面にプラズマ放電を作用させて、
各種素材の表面改質などの表面処理を行う際に用いて好
適なプラズマ発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プラズマ放電を利用して、医療
用品、電気製品、ケーブル類あるいはその他の製品の材
料たる、例えば、プラスチック材、ゴム材、金属材ある
いはガラス材などの各種の素材（以下、これらを総称し
て適宜「試料」と称する。）の表面改質などの表面処理
を行う放電処理装置が知られている。

【０００３】ここで、表面改質とは、例えば、フレキシ
ブルディスクのシャッタの印刷前処理やガラス材の接着
前処理として、これらフレキシブルディスクのシャッタ
やガラス材の表面にプラズマを作用させて、その表面の
分子の鎖の切開または表面漸崩、交差結合、酸化、水素
結合などを促進させることにより、濡れ性の向上や接着
力の強化などを図るものである。

【０００４】なお、濡れ性とは、フレキシブルディスク
のシャッタやガラス材などのような試料の表面が水滴を
弾く度合いを示す指標のことであり、例えば、接触角法
では、試料表面を水平にして水滴を垂らしたときにおけ
る、当該水滴の表面と試料表面との角度で表される。こ
の接触角法においては、水滴が表面張力により丸みを持
つほど当該水滴の表面と試料表面との角度が大きくな
り、濡れ性が悪いことを意味する。それとは逆に、水滴
が扁平になるほど当該水滴の表面と試料表面との角度が
小さくなり、濡れ性が良いことを意味する。濡れ性がよ
いと、試料表面への種々の印刷作業が容易になる。

【０００５】また、上記したような放電処理装置として
は、従来より、所定の間隔で電極主面同士を対向して配
置した一対の平行平板電極、あるいはそれを変形させた
平板電極を備えたプラズマ発生装置が用いられていた。

【０００６】こうした従来のプラズマ発生装置において
は、通常は、一方の平板電極に、例えば、交流電源が接
続され、他方の平板電極はアースシールドされていた。

【０００７】そして、一対の平板電極の電極主面間の空
間には、大気圧の空気や不活性ガスなどが介在し、当該
一対の平板電極の電極主面間の電位差が閾値を越えたと
きに、当該一対の平板電極の電極主面間の空間にプラズ
マが励起されることになるものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のプラズマ発生装置においては、交流電源が接続され
る平板電極への給電は、１本の給電線により行われてい
た。

【０００９】このため、プラズマ放電により処理する試
料の面積が狭い場合には、一対の平板電極の電極主面の
面積も狭くて良いので、１本の給電線による平板電極へ
の給電によって、平板電極の電極主面の広がりの方向、
即ち、電極主面の長さ方向において、電極主面間に発生
する電界強度の分布をほぼ均一に保つことができた。し
かしながら、プラズマ放電により処理する試料の面積が
広い場合には、一対の平板電極の電極主面の面積も広く
せざるを得ず、１本の給電線のみにより平板電極へ給電
されている場合には、平板電極の電極主面の広がりの方
向、即ち、電極主面の長さ方向において、電極主面間に
発生する電界強度の分布が、当該電極主面間に発生する
放電の光の強さからも明らかなように、一般に給電線の
平板電極への接合部から離れるに伴い不均一になってい
たという問題点があった。この電界強度の不均一は、試
料の表面改質むらなどを生じさせる要因となっていた。
しかも、上記した電界強度の不均一の発生は、プラズマ
放電により処理する試料の面積の広面積化することによ
る、一対の平板電極の電極主面の面積の広面積化に伴
い、次第に顕著になる傾向があった。

【００１０】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、一対の平板電極の電極主面間に発生する電界強
度の分布を均一化するようにして、一対の平板電極の電
極主面間においてほぼ一様の電界強度を得ることができ
るようにしたプラズマ発生装置を提供しようとするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるプラズマ発生装置は、平板電極上の一
箇所においてのみ給電するのではなしに、平板電極の複
数箇所において給電するようにしたものである。

【００１２】即ち、本発明によるプラズマ発生装置は、
所定の間隔で電極主面同士を対向して配置した一対の平
板電極を有し、上記電極主面間の空間にプラズマ放電を
励起させるプラズマ発生装置において、上記一対の平板
電極の少なくとも一方の複数の位置に、給電線を接続す
るようにしたものである。

【００１３】ここで、上記給電線を接続する上記複数の
位置は、上記電極主面の中心を基準として略対称に配置
された位置とすることができる。ここで対称とは、線対
称でも点対称でもよい。

【００１４】また、上記給電線を接続する上記複数の位
置は、上記電極主面に対して略均等な間隔で配置された
位置とすることができる。

【００１５】このように、平板電極の複数の位置におい
て給電することにより、ある給電位置から離れて位置で
あって、当該給電位置からの給電による電界強度が弱い
位置においても、当該位置に近い給電位置からの給電に
よる電界が乗せられるので、一対の平板電極の電極主面
間に発生する電界強度の分布を全体としてはより均一化
することができ、一対の平板電極の電極主面間において
ほぼ一様の電界強度を得ることができるようになる。

【００１６】例えば、所定の間隔で略長方形上の電極主
面同士を対向して配置した一対の平板電極において、給
電線を略長方形上の電極主面の両短辺側の位置に対称に
接続して給電を行う場合には、一方の給電位置から離れ
た電界強度の弱まった位置では、他の給電位置からの給
電による電界が乗せられることになる。

【００１７】従って、電極主面の長辺方向における電界
強度の分布は、一箇所においてのみ給電されたものに比
べて大きく改善され、一対の平板電極の電極主面間にお
いてほぼ一様の電界強度を得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明に
よるプラズマ発生装置の実施の形態の一例を詳細に説明
するものとする。

【００１９】図１は、本発明によるプラズマ発生装置の
実施の形態の一例を示す概略構成説明図である。

【００２０】このプラズマ発生装置は、所定の間隙Ｇを
開けて、長辺の長さＬの略長方形状の電極主面１０ａ、
１２ａを対向してそれぞれ配置された平板状の上部電極
１０および下部電極１２を備えており、上部電極１０に
は高周波発振器１４から高周波電力を供給されるように
なされているとともに、下部電極１２はアースシールド
されている。

【００２１】また、試料１６は、下部電極１２上に、固
定的に載置されるようになされている。

【００２２】図２（ａ）（ｂ）は、高周波発振器１４か
ら上部電極１０への高周波電力の給電に関する構成の詳
細を示す概略構成説明図であり、上部電極１０の対向す
る端部１０ｂ、１０ｃ（電極主面１０ａの両短辺）の中
心に位置する接続点Ｐ、Ｑに、高周波発振器１４の給電
線１８を接続し、高周波発振器１４により同一極性の高
周波電力を与えて、給電線１８を介して接続点Ｐ、Ｑの
２点において給電を行うようにしたものである。

【００２３】従って、接続点Ｐ、Ｑは、電極主面１０ａ
の中心に対して対称（点対称または線対称）に配置され
ることになる。

【００２４】以上の構成において、このプラズマ発生装
置においては、例えば、大気圧下で、２０ｋＨｚ〜４０
ｋＨｚ、１２ｋＶ０−ｐ〜２８ｋＶ０−ｐの高周波電力
を給電線１８を介して上部電極１０に印加するととも
に、下部電極１２をアースシールドして動作させると、
間隙Ｇにプラズマが励起され、試料１６の表面改質のた
めの表面処理が行われる。

【００２５】なお、試料１６としては、上記したように
プラスチック材、ゴム材、金属材あるいはガラス材など
の任意のものを選択することができ、図１に示すように
被処理部位を固定的に試料１６を配置する他に、試料１
６をシート状あるいはロール状にして配置して、被処理
部位が随時変化できるようにしてもよい。

【００２６】ここで、上部電極１０は、電極主面１０ａ
の中心に対して対称に配置された接続点Ｐ、Ｑにおいて
給電されているので、一方の接続点Ｐ（Ｑ）から離れた
位置の電界強度が弱まった部分については、他方の接続
点Ｑ（Ｐ）から給電されて生じる電界を乗せることがで
きることになり、従って、電極主面１０ａの長さＬ方向
における電界の強度分布は、単一の接続点においてのみ
給電された場合に比べてより均一化することができ、電
極主面１０ａ、１２ａ間においてほぼ一様の電界強度を
得ることができるようになる。

【００２７】図３（ａ）（ｂ）には、高周波発振器１４
から上部電極１０への高周波電力の給電に関する他の構
成が示されている。なお、図２（ａ）（ｂ）に示す構成
と同一な構成に関しては同一の符号によって示し、詳細
な説明は省略する。

【００２８】この図３（ａ）（ｂ）に示す構成は、上部
電極１０の対向する端部１０ｂ、１０ｃの中心に位置す
る接続点Ｐ、Ｑの他に、略長方形状の電極主面１０ａの
略中心に該当する接続点Ｒを設けた点において、図２
（ａ）（ｂ）に示す構成と異なる。接続点Ｐ、Ｑ、Ｒ
は、電極主面１０ａの中心に対して対称（点対称または
線対称）に配置されることになる。

【００２９】従って、図２（ａ）（ｂ）に示す構成にお
いては、電極主面１０ａの中心に対して対称に配置され
た接続点Ｐ、Ｑの近傍の位置に比べて、電極主面１０ａ
の中心付近の電界強度は小さくなるが、図３（ａ）
（ｂ）に示す構成によれば、接続点Ｐ、Ｑ、Ｒの３箇所
に同時に給電されるので、図２（ａ）（ｂ）に示す構成
と比較すると、電極主面１０ａの中心付近においては接
続点Ｒからの給電による電界が乗せられることになるの
で、図２（ａ）（ｂ）に示す構成よりも一層電極主面１
０ａの長さＬ方向における電界の強度分布を均一化する
ことができ、電極主面１０ａ、１２ａ間においてほぼ一
様の電界強度を得ることができるようになる。

【００３０】即ち、上部電極１０の略長方形状の電極主
面１０ａの長辺の長さＬが比較的短い場合には、略長方
形状の電極主面１０ａの両短辺に該当する部位における
２点（接続点Ｐ、Ｑ）において給電する第２図（ａ）
（ｂ）の構成により、十分に電極主面１０ａの長さＬ方
向における電界の強度分布を均一化して、電極主面１０
ａ、１２ａ間においてほぼ一様の電界強度を得ることが
できるようになる。しかしながら、電極主面１０ａの長
さＬが長くなるに伴い、電極主面１０ａの中心部位にお
ける電界強度が小さくなり、電界強度の分布が不均一に
なる。従って、この場合には、図３（ａ）（ｂ）に示し
たように、略長方形状の電極主面１０ａの両短辺に該当
する部位における２点（接続点Ｐ、Ｑ）のみでなく、電
極主面１０ａの中心部位においても給電のための接続点
を設けることにより、電界強度の分布を均一にすること
ができ、電極主面１０ａ、１２ａ間においてほぼ一様の
電界強度を得ることができるようになる。

【００３１】なお、接続点Ｐと接続点Ｑとの間に設ける
接続点は１箇所に限られることなしに、電極主面１０ａ
の長さＬが極めて長い場合には、接続点Ｐと接続点Ｑと
の間に、各接続点の間隔が略均等になるように２箇所以
上の接続点を設けるようにしてもよい。

【００３２】図４には、所定の間隔で電極主面同士を対
向して配置した一対の平板電極として、円板状の平板電
極に本発明を用いた場合の構成が示されている。

【００３３】即ち、円板状の平板電極においても、その
直径が大きくなると、半径方向における電界強度の分布
が不均一になるという問題点がある。従って、図４に示
すように、円板状の平板電極２０の中心部位の接続点Ｓ
のみならず、その周部近傍にに略同一の間隔を開けて接
続点Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖを設けて給電線を接続することによ
り、電界強度の分布が均一化することができる。

【００３４】なお、上記した実施の形態においては、略
長方形状の平板電極と略円板状の平板電極に本発明を用
いた場合について説明したが、平板電極の形状は略長方
形状や略円板状に限定されるものでないことは勿論であ
り、種々の形状の平板電極に本発明を用いることができ
る。

【００３５】また、上記した実施の形態においては、平
板電極に設ける給電線の接続点を２箇所〜５箇所設ける
場合に関して説明したが、これに限られることなしに、
それ以上設けてもよい。そして、接続点の位置関係は、
電極主面の中心を基準として略対称（点対称でも線対称
でも良い）に配置したり、電極主面に対して略均等な間
隔で配置したりすることが好ましい。

【００３６】さらに、上記した実施の形態においては、
試料の表面改質などの表面処理を行うためのプラズマ発
生装置に本発明を用いた場合について説明したが、これ
に限られることなしに、本発明を各種の用途のプラズマ
発生装置に用いることができるのは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、一対の平板電極の電極主面間に発生する電
界強度の分布を均一化することができ、一対の平板電極
の電極主面間においてほぼ一様の電界強度を得ることが
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラズマ発生装置の実施の形態の
一例を示す概略構成説明図である。

【図２】高周波発振器から上部電極への高周波電力の給
電に関する構成の詳細を示す図１に示すプラズマ発生装
置の説明図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ矢視図であり、
（ｂ）は図１に対応する方向から見た説明図である。

【図３】高周波発振器から上部電極への高周波電力の給
電に関する他の構成を示す図２（ａ）（ｂ）に対応する
説明図であり、（ａ）は（ｂ）のＢ矢視図であり、
（ｂ）は図１に対応する方向から見た説明図である。

【図４】円板状の平板電極を用いた場合の図２（ａ）に
対応する説明図である。

【符号の説明】

１０ 上部電極 １２ 下部電極 １０ａ，１２ａ 電極主面 １４ 高周波発振器 １６ 試料 １８ 給電線 ２０ 円板状の平板電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔で電極主面同士を対向して配
   置した一対の平板電極を有し、前記電極主面間の空間に
   プラズマ放電を励起させるプラズマ発生装置において、 前記一対の平板電極の少なくとも一方の複数の位置に、
   給電線を接続するようにしたことを特徴とするプラズマ
   発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプラズマ発生装置におい
   て、 前記給電線を接続する前記複数の位置は、前記電極主面
   の中心を基準として略対称に配置された位置であること
   を特徴とするプラズマ発生装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプラズマ発生装置におい
   て、 前記給電線を接続する前記複数の位置は、前記電極主面
   に対して略均等な間隔で配置された位置であることを特
   徴とするプラズマ発生装置。