JPH11191500A - グロー放電用電極、及びグロー放電プラズマによる処理方法 - Google Patents

グロー放電用電極、及びグロー放電プラズマによる処理方法

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JPH11191500A
JPH11191500A JP9367413A JP36741397A JPH11191500A JP H11191500 A JPH11191500 A JP H11191500A JP 9367413 A JP9367413 A JP 9367413A JP 36741397 A JP36741397 A JP 36741397A JP H11191500 A JPH11191500 A JP H11191500A
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glow discharge
ceramic
alumina
electrode
purity
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Kazuhiro Fukuda
和浩 福田
Yoshikazu Kondo
慶和 近藤
Yoshiro Toda
義朗 戸田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長時間の運転で大気圧下でグロー放電を行っ
ても、安定な放電が得られるグロー放電用電極を提供
し、大気圧下グロー放電プラズマによって表面処理を行
う場合も、長時間、均一な表面処理を実現できる表面処
理方法を提供する。 【解決手段】 大気圧近傍の圧力下でグロー放電を行
わせるグロー放電用電極において、該電極1,2を、純
度99.6%以上のアルミナ系焼結セラミック11,2
1で被覆したグロー放電用電極。上記のグロー放電
用電極を用いて得たプラズマにより、被処理体を処理す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、グロー放電用電
極、及びグロー放電プラズマによる処理方法に関し、特
に、大気圧近傍の圧力下でグロー放電を行わせるグロー
放電用電極、及びこれを用いたグロー放電プラズマによ
る処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、グロー放電により、グロー放電プ
ラズマを発生させることが知られている。またかかる放
電プラズマにより、たとえば、プラスチック、紙、金
属、ガラス、セラミック等の被処理基材を、表面処理す
ることが知られている。
【0003】たとえば、0.01〜10Torr程度の
低圧のグロー放電プラズマによる表面処理技術が、従来
より知られている。しかし、このような低圧グロー放電
プラズマの発生のためには、真空系が必須であるため、
設備費用が高くなるという問題点があった。そこでこの
問題点を克服するために、大気圧下でのグロー放電プラ
ズマ発生技術が提案されてきた。
【0004】大気圧下でグロー放電を安定に発生させる
ためには、放電用電極の表面を、固体誘電体で被覆する
必要がある。たとえば特公平2−48626号公報に
は、上部電極(複数の細線により構成される)に対向す
る下部電極の上面に、ガラス、セラミック、プラスチッ
ク等の固体誘電体を設ける技術が記載されている。この
固体誘電体の上に、板状体等の被処理基材を配置する。
【0005】しかしこの従来公報には、具体的に、どの
ような材質の固体誘電体を設けるべきであるかについて
は、記載していない。本発明者の検討によれば、この場
合の固体誘電体としては、耐久性を考慮すると、任意の
材質でよいというものではない。特に、有機系物質で
は、時間経時で物質が変質して行き、安定なグロー放電
は得られない。
【0006】このことに関して、特開平6−96718
号公報、特開平8−92747号公報、特開平7−20
7499号公報等では、無機系被覆物として、セラミッ
クスを用いた技術が報告されている。たとえば特開平6
−96718号公報には、表面にセラミック溶射した金
属管多数を小間隔に設置した電極に関する技術が提案さ
れている。またたとえば特開平8−92747号公報に
は、酸化チタニウムと酸化アルミニウムとの混合金属酸
化物被膜、または酸化ジルコニウム被膜が形成された金
属板を下部金属電極上に配設し、その上に被処理基材を
配置する技術が提案されている。またたとえば特開平7
−207499号公報には、比誘電率10以上で、チタ
ン酸系化合物を含む固体誘電体で被覆する技術が提案さ
れている。また、ガラス系のライニングで被膜を形成す
る技術も提案されている。
【0007】その他、グロー放電用電極に関しては、特
開平7−220895号公報に、ガラス管電極にしてそ
の内面に導電性液体を循環させて電圧印加する技術が提
案され、またその他、特開平7−111195号公報、
特開平8−81776号公報、特開平6−265864
号公報、特開平6−119994号公報、特開平5−1
31132号公報、特開平3−53482号公報等に、
各種の技術が記載されている。
【0008】しかしながら、これら従来公報に記載の各
種技術も、たとえば連続運転を実施する上で、充分な耐
久性が得られるものではなかった。すなわち、たとえば
前記セラミックス溶射法では、プラズマ溶射法の原理か
ら、必ずポーラスを形成するため、均一性に欠け、連続
運転して行く上で絶縁破壊が起こり、アーク放電に移行
するため、耐久性という面で難点がある。また、ガラス
系のライニングで形成した被膜も、充分な耐久性をもつ
ものではない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、長時間の運転、たとえば連続した
長時間の間、大気圧下でグロー放電を行っても、安定な
放電が得られるグロー放電用電極を提供することを目的
とし、また、グロー放電によるプラズマによって表面処
理を行う場合も、長時間、均一な表面処理を実現できる
表面処理方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、大気圧近傍
の圧力下でグロー放電を行わせるグロー放電用電極にお
いて、該電極を、純度99.6%以上のアルミナ系焼結
セラミックで被覆したことを特徴とするグロー放電用電
極によって、達成される。なお本明細書中、%は、重量
%を示す。
【0011】また上記目的は、大気圧近傍の圧力下でグ
ロー放電を行わせて発生させたプラズマにより被処理体
を処理するグロー放電プラズマによる処理方法におい
て、グロー放電用電極を、純度99.6%以上のアルミ
ナ系焼結セラミックで被覆した電極を用いることを特徴
とするグロー放電プラズマによる処理方法によって、達
成される。
【0012】本発明者は、前述したような耐久性につい
て、そのメカニズムを鋭意検討し、研究を重ねた結果、
耐久性は、誘電体材質の耐熱温度とその気密性に相関す
ることを知るに至り、耐熱性が高い特定のセラミックを
焼結させたものを誘電体として用いることで耐久性が向
上し、連続運転にも耐え得ることを見出し、本発明を完
成した。
【0013】本発明においては、特に、純度99.6%
以上のアルミナ系セラミックに圧力をかけて焼結させた
材料を用いてこれにより電極を被覆することが好まし
い。
【0014】これは、耐熱性が高いセラミックスを圧力
をかけて焼結させることにより、その気密性を向上さ
せ、これを誘電体として用いることで耐久性が向上する
という、やはり本発明者による知見により、判明したこ
とである。
【0015】すなわち本発明によれば、純度99.6%
以上のアルミナ系焼結セラミックを被覆物として用いる
ことにより、好ましくは純度99.6%以上のアルミナ
系セラミックに圧力をかけて焼結させた材料を被覆物と
して用いることにより、従来の各種被覆物質に比して、
高出力下でも格段に耐久性の高い大気圧グロー放電電極
を得たものである。
【0016】本発明において、電極を被覆するセラミッ
クの厚さは、0.5mm以上、5mm以下であることが
望ましい。
【0017】本発明に係るセラミックで被覆した電極を
形成するのは、このようなセラミック片に、メッキ、蒸
着、溶射、塗布等の、各種任意の方法で金属導電層を形
成することによってでも、また、金属片に対し、該セラ
ミック片を接着剤、たとえば無機系接着剤等で張り付け
て形成するのでもよい。
【0018】たとえば金属導電層としては、ステンレ
ス、銅、ニッケル等を、上記したメッキ等の手法でセラ
ミック片に形成したり、もしくは、ステンレス、銅、ニ
ッケル等の金属片に、該セラミック片を無機系接着剤等
で張り付けて形成することができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について説明
する。ただし、当然のことではあるが、本発明は、以下
述べる実施例により限定を受けるものではない。
【0020】実施例1 この実施例は、本発明に係るグロー放電用電極を、グロ
ー放電プラズマによる各種基材を表面処理する場合に用
い得るようにしたものである。
【0021】図1に示すように、グロー放電電極1,2
が、放電室3内に封入されている。各グロー放電電極
1,2は、アルミナ系焼結セラミックを被覆物としてお
り、詳しくは、アルミナ系焼結セラミック11,12
に、金属導電層12,22を形成してなるものである。
ここではステンレスを用いて金属導電層12,22とし
たが、銅やニッケルでも、ほぼ同様な結果が得られる。
【0022】アルミナ系焼結セラミック11,21とし
ては、焼結温度800℃で焼結したものを用いた。ここ
では、ホワイトアルミナと通称されている焼結アルミナ
を用い、特に日本セラテック株式会社製の商品名「ポア
フリーセラミック」(AHPF)を使用した。被覆物と
するセラミック11,21の厚さは、0.5〜5mmが
適当であり好ましい。ここでは、1mm、ないし1mm
を多少下回る程度の厚さとした。
【0023】各電極は、セラミック11,21側で対向
させ、両者の間隔は、10mmとした。放電室3内へ
は、ヘリウム95%、窒素3%、酸素2%の混合ガスを
導入した。
【0024】ここでは、耐久性の強調テストとして、通
常の5倍の放電出力下(2W/cm2 、10kHz)
で、約1カ月、連続放電させ、耐久性を調べた。図1中
の符号4は、電源である。
【0025】耐久性の評価のため、アルミナ純度を、9
2%〜99.9%の範囲で変化させ、絶縁破壊が起こり
アーク放電へ移行する経時を評価した。
【0026】すなわち、図2の(a)に、アルミナ純度
(横軸)のスケールをやや粗くとって、92%〜99.
9%の範囲の概括的な変化を示し、図2の(b)に、ア
ルミナ純度(横軸)のスケールを細かくとって、99.
2%〜99.9%(100%近くまで)の範囲の変化を
示した。
【0027】図2の(a)から、アルミナ純度が99.
5%をやや上回るところで絶縁耐久性が急激に良好にな
ることがわかる。図2の(b)から、この臨界点が、9
9.6%であることがわかる。すなわち、アルミナ純度
が99.6%以上で、この例の条件で、30日以上の連
続高出力運転が可能であることがわかる。
【0028】本実施例の装置構成を用いて、次のような
表面処理を行った。図3に、具体的な表面処理装置の構
成を示す。この装置構成により、ハロゲン化銀写真感光
材料のフィルムベースとしての用途などがあるポリエチ
レンテレフタレート(PET)ベースFを被処理基材と
して、これを連続表面処理した。処理条件は、放電密度
を2W/cm2 とし、安定放電し難い系の例として、ア
ルゴン90%、窒素4%、二酸化炭素6%の混合ガスを
導入して、実施した。
【0029】アルミナ純度が本発明の範囲外の、アルミ
ナ純度の低い誘電体を用いた比較の場合では、部分的に
アーク放電が発生し、それによる被処理基材表面でのピ
ンホールの発生が確認されたが、本発明に係る電極を用
いると、部分的にコロナ放電が発生する場合はあるもの
の、アーク放電は発生せず、ピンホールのような欠陥
は、生じなかった。
【0030】このように、本発明に係るグロー放電用電
極を用いた本発明に係るグロー放電プラズマによる処理
方法によれば、良好な処理を、長時間、均一な表面処理
で実現できた。かつ、長時間連続高出力運転が可能であ
った。
【0031】なお図3中、符号101,102は電極を
表し、これは、金属導電層101A,102Aに、固体
誘電体101B,102Bとして、本発明に係るアルミ
ナ系焼結セラミック(または比較のアルミナ系セラミッ
ク)を被覆させたものである。その他は、符号30は処
理容器、40は電圧発生装置で、41はその電源、50
はガス充填手段でガス発生装置51からなる。符号52
は給気口、53は排気口、54は処理容器内の混合ガス
系である。60は被処理フィルム(PETベース)Fを
保持する保持部、61は被処理フィルム(PETベー
ス)Fがロール状に巻かれているロールフィルム、6
2,63は、フィルムF搬送用のローラである。
【0032】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、長時
間の運転で大気圧下でグロー放電を行っても、安定な放
電が得られるグロー放電用電極が提供でき、また、グロ
ー放電によるプラズマによって表面処理を行う場合も、
長時間、均一な表面処理を実現できる表面処理方法を提
供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の構成を示す図である。
【図2】 本発明の実施例1で得られた、アルミナ純度
と電極耐久性の関係を示すグラフである。
【図3】 本発明の実施例1におけるグロー放電プラズ
マによる処理方法に用いた処理装置の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
I,2,101,102・・・グロー放電電極、1I,
21,101B,102B・・・焼結セラミック、1
2,22,101A,102A・・・金属導電層、3,
30・・・放電室(放電処理容器)、4,41・・・電
源。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大気圧近傍の圧力下でグロー放電を行わせ
    るグロー放電用電極において、 該電極を、純度99.6%以上のアルミナ系焼結セラミ
    ックで被覆したことを特徴とするグロー放電用電極。
  2. 【請求項2】上記アルミナ系焼結セラミックは、純度9
    9.6%以上のアルミナ系セラミックに圧力をかけて焼
    結させて得たものであることを特徴とする請求項1に記
    載のグロー放電用電極。
  3. 【請求項3】大気圧近傍の圧力下でグロー放電を行わせ
    て発生させたプラズマにより被処理体を処理するグロー
    放電プラズマによる処理方法において、 グロー放電用電極を、純度99.6%以上のアルミナ系
    焼結セラミックで被覆した電極を用いることを特徴とす
    るグロー放電プラズマによる処理方法。
  4. 【請求項4】上記アルミナ系焼結セラミックは、純度9
    9.6%以上のアルミナ系セラミックに圧力をかけて焼
    結させて得たものであることを特徴とする請求項3に記
    載のグロー放電プラズマによる処理方法。
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