JPH11302825A - グロー放電処理用アーク放電抑制方法及びグロー放電処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グロー放電処理中に発生するアーク放電移行
を、処理対象物へのグロー放電処理を実行しながら即座
に且つ確実に抑制すること。 【解決手段】 交流電圧を整流してパルス状の放電電圧
を発生させる主回路２を有し、その放電電圧で処理容器
８内にグロー放電を発生させて処理容器８内の処理対象
物２５にグロー放電処理を施すグロー放電処理装置１に
おいて、主回路のプラス側出力ラインＬ１に直列接続さ
れたコンデンサ２０と、コンデンサ２０を放電させる為
にそれに並列接続された放電用トランジスタ２２を設
け、この放電用トランジスタ２２を、パルス状の放電電
圧の各休止タイミング毎のデッドタイム信号で駆動する
ようにしたので、アーク放電移行の発生と同時に増大す
る放電電流でコンデンサ２０による発生電圧が大きくな
って放電電圧が減少し、グロー放電処理を続行しなが
ら、アーク放電移行の発生と略同時にアーク放電をその
初期段階において自己抑制的に確実に抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グロー放電処理用
アーク放電抑制方法及びグロー放電処理装置に関し、特
に主回路で発生させたパルス状の放電電圧で容器内に収
容した処理対象物をグロー放電処理する際に発生するア
ーク放電移行を、その初期段階で迅速に抑制するように
した技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、イオン窒化処理、プラズマ浸炭処
理、プラズマＣＶＤ処理などの表面処理として、直流グ
ロー放電を利用したイオン／プラズマ窒化処理、所謂グ
ロー放電処理が種々提案されるとともに、実用に供され
ている。例えば、特開平７−６２５２１号公報（グロー
放電処理装置おけるアーク放電後の復帰方法）、特開平
７−７８６９７号公報（グロー放電処理方法）には、商
業用３相交流を整流する一方、インバータ制御部及び昇
圧トランスを介してパルス状の放電電圧を発生させ、こ
の放電電圧を処理容器の電極に印加させることで、処理
容器内に収容された処理対象物にグロー放電による各種
の窒化処理を施すようになっている。

【０００３】ところで、この種のグロー放電処理は、ア
ーク放電領域に隣接する異常グロー放電領域を用いる処
理であり、処理対象物が負グローで覆われる状態でグロ
ー放電処理が実行されるので、特に、グロー放電処理の
初期段階である昇温段階においは、洗浄処理で除去され
ずに処理対象物表面に残留した油分や塵などがガス化
し、ガスイオンが局部的に発生することから、アーク放
電移行が頻繁に発生するようになる。アーク放電が発生
した場合、放電電流が急激に大きくなり、高エネルギー
を集中的に受けることで、処理対象物の表面が部分的に
溶解したり損傷を受けるので、アーク放電の発生を検出
した場合、グロー放電電圧の供給を停止するようにして
いる。

【０００４】即ち、図５に示すように、例えばインバー
タ周波数を１０KHz とするパルス状放電電圧によるグロ
ー放電処理中にアーク放電が発生し、放電電流が通常の
放電電流ＩＬよりも大きいアーク検出用の放電電流ＩＳ
に達したときにアーク放電が検出され、インバータ制御
部を制御して放電電流ＩＬの供給を遮断する一方、所定
の停止期間（10〜100 μsec ）経過してから、復帰期間
(150〜600 μsec)により放電電流のパルスデューティ値
を徐々に上昇させながらグロー放電を徐々に開始し、そ
の後通常の放電電流ＩＬによる処理を続行するようにし
ている。つまり、充分な停止期間を設けることにより、
アーク放電で生じたプラズマルート、所謂イオン馴染み
を確実に消滅させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した特開平７−６
２５２１号公報に記載のグロー放電処理装置おけるアー
ク放電後の復帰方法や、特開平７−７８６９７号公報に
記載のグロー放電処理方法においては、アーク放電への
移行が発生したとき放電電流の供給を即座に遮断するよ
うにしているが、図５に示すように、アーク検出用の放
電電流の設定値ＩＳをある程度大きく設定する必要があ
り、またインバータ制御部に設けられたＩＧＢＴ（Isol
ation Gate Bipolar Transistor)などのインバータ素子
の応答遅れなどにより、アーク放電が発生してから放電
電流の供給が実際に遮断されるまでの遮断応答期間に加
えて、停止期間や復帰期間を要するので、特に昇温段階
においてアーク放電移行が頻繁に発生するような場合に
は、グロー放電処理製品の品質が低下し、グロー放電処
理の処理時間が増大するなどの問題がある。

【０００６】また、遮断応答期間として約３〜６μsec
を要することから、その遮断応答期間において放電電流
が急激に、例えば数100Aにも増大し、処理対象物の表面
に損傷を与える場合が多く、後工程で研磨することにな
り、不要な作業が必要となるという問題がある。更に、
損傷が大きい場合には製品価値がなくなって破棄するこ
とになり、作業能率が低下するという問題がある。そこ
で、放電電流を供給する主回路の出力ラインに限流リア
クタ（有鉄芯コイル）を設け、アーク放電の発生で放電
電流が大きくなる場合に、この限流リアクタで放電用の
電極に印加する印加電圧を低下させるとともに、放電電
流を減少させるようにしたものも実用化されている。

【０００７】しかし、限流リアクタが大型化する一方、
アーク放電時の放電電流が非常に大きくなれば、磁気飽
和を起こすることから、これに対処する為に空芯のリア
クタを別途設けることになること、これら限流リアクタ
や空芯リアクタにおいては、コイルの巻き方や巻き数な
どのバラツキからリアクタンス値にバラツキが生じ、電
流の大きさに対する電圧低下特性をリニアにできず、種
々の処理条件においてもアーク放電を確実に抑制するよ
うにはなっていない。本発明の目的は、グロー放電処理
中に発生するアーク放電移行を、処理対象物へのグロー
放電処理を実行しながらその初期段階で迅速に且つ確実
に抑制することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のグロー放電処
理用アーク放電抑制方法は、主回路により交流電力から
パルス状の放電電圧を発生させ、その放電電圧で容器内
にグロー放電を発生させて容器内の処理対象物にグロー
放電処理を施すグロー放電処理において、主回路の出力
ラインに直列接続したコンデンサの充電と放電を介して
パルス状の放電電圧を放電電極に供給し、アーク放電の
発生を抑制することを特徴とするものである。

【０００９】主回路により発生したパルス状の放電電圧
が、主回路の出力ラインに直列接続したコンデンサの充
電と放電を介して、容器の放電電極に供給されるので、
容器内の処理対象物は、その放電電圧で発生するグロー
放電によりグロー放電処理される。ところで、容器内に
おいてアーク放電移行が発生したときには、放電電流が
増加し、これと同時にコンデンサに発生するコンデンサ
電圧が増大し、コンデンサ電圧の増大分に相当して放電
電圧が、例えばグロー放電を続行するのに充分な電圧範
囲内で減少するので、グロー放電処理を続行しながらア
ーク放電を自己抑制的に確実に抑制することができる。

【００１０】請求項２のグロー放電処理用アーク放電抑
制方法は、請求項１の発明において、前記コンデンサに
並列接続したスイッチ素子を、放電電圧の各パルス休止
タイミング毎に導通させることにより、コンデンサの放
電を行うことを特徴とするものである。この場合には、
コンデンサに並列接続したスイッチ素子が、パルス状の
放電電圧の各パルス休止タイミング毎に導通され、これ
と同時にコンデンサの電荷が瞬時に放電されるので、グ
ロー放電処理に影響を及ぼすことなく、パルス休止タイ
ミングを有効利用して放電でき、この放電後の次のパル
ス状の正規の放電電圧により、グロー放電処理が実行さ
れる。その他請求項１と同様の作用を奏する。

【００１１】請求項３のグロー放電処理用アーク放電抑
制方法は、請求項１の発明において、主回路のプラス側
出力ラインとマイナス側出力ラインとに接続したスイッ
チ素子を、放電電圧の各パルス休止タイミング毎に導通
させることにより、コンデンサの放電を行うことを特徴
とするものである。この場合には、主回路のプラス側出
力ラインとマイナス側出力ラインとに接続されたスイッ
チ素子が、パルス状の放電電圧の各パルス休止タイミン
グ毎に導通され、これと同時にコンデンサの電荷が放電
されるので、グロー放電処理に何ら影響を及ぼすことな
く、パルス休止タイミングを有効利用して放電でき、こ
の放電後の次のパルス状の正規の放電電圧により、グロ
ー放電処理が実行される。

【００１２】更に、コンデンサを放電するに際して、コ
ンデンサの電荷がスイッチ素子とマイナス側出力ライン
とを介して容器のマイナス側放電電極に供給され、通常
と逆の電圧が印加されるので、容器のプラス側電極がイ
オンによるスパッタリング作用でクリーニングされるこ
とが期待できる。その他請求項１と同様の作用を奏す
る。

【００１３】請求項４のグロー放電処理装置は、交流電
圧を整流してパルス状の放電電圧を発生させる主回路を
有し、その放電電圧で容器内にグロー放電を発生させて
容器内の処理対象物にグロー放電処理を施すグロー放電
処理装置において、主回路の出力ラインに直列接続され
たコンデンサと、コンデンサを放電させる為にそれに並
列接続されたスイッチ手段と、スイッチ手段を駆動制御
する制御手段とを備えたものである。

【００１４】主回路の出力ラインにコンデンサが直列接
続され、主回路により発生したパルス状の放電電圧が、
制御手段で駆動制御されるスイッチ手段によるコンデン
サの充電と放電とを介して容器の放電電極に供給される
ので、容器内の処理対象物は、その放電電圧で発生する
グロー放電によりグロー放電処理される。ところで、容
器内においてアーク放電移行が発生したときには、放電
電流が増加し、これと同時にコンデンサに発生する電圧
が増加する。その結果、この増加した電圧分に応じて放
電電圧が、例えばグロー放電を続行するのに充分な電圧
範囲内で減少するので、グロー放電処理を続行しながら
アーク放電を自己抑制的に確実に抑制することができ
る。

【００１５】請求項５のグロー放電処理装置は、交流電
圧を整流してパルス状の放電電圧を発生させる主回路を
有し、その放電電圧で容器内にグロー放電を発生させて
容器内の処理対象物にグロー放電処理を施すグロー放電
処理装置において、主回路の出力ラインに直列接続され
たコンデンサと、コンデンサを放電させる為に、主回路
のプラス側出力ラインとマイナス側出力ラインとに接続
されたスイッチ手段と、スイッチ手段を駆動制御する制
御手段とを備えたものである。

【００１６】主回路の出力ラインにコンデンサが直列接
続され、主回路により発生したパルス状の放電電圧が、
制御手段で駆動制御されるスイッチ手段によるコンデン
サの充電と放電とを介して容器の放電電極に供給される
ので、容器内の処理対象物は、その放電電圧で発生する
グロー放電によりグロー放電処理される。ところで、容
器内においてアーク放電移行が発生したときには、放電
電流が増加し、これと同時にコンデンサに発生する電圧
が増加する。その結果、この増加した電圧分に応じて放
電電圧が、例えばグロー放電を続行するのに充分な電圧
範囲内で減少するので、グロー放電処理を続行しながら
アーク放電を自己抑制的に確実に抑制することができ
る。

【００１７】更に、スイッチ手段は主回路のプラス側出
力ラインとマイナス側出力ラインとに接続されているの
で、放電されたコンデンサの電荷がスイッチ手段とマイ
ナス側出力ラインとを介して容器のマイナス側放電電極
に供給され、通常と逆の電圧が印加されるので、容器の
プラス側電極がイオンによるスパッタリング作用でクリ
ーニングされることが期待できる。

【００１８】請求項６のグロー放電処理装置は、請求項
４又は５の発明において、前記スイッチ手段は、パワー
トランジスタ等の半導体素子からなることを特徴とする
ものである。この場合、スイッチ手段は、パワートラン
ジスタ等の半導体素子から構成されるので、コンデンサ
が大容量のものであって、放電電流が大きい場合でも、
コンデンサを確実に且つ短時間に放電できる。その他請
求項４又は５と同様の作用を奏する。

【００１９】請求項７のグロー放電処理装置は、請求項
４又は５の発明において、前記制御手段は、放電電圧の
各パルス休止タイミング毎にスイッチ手段を導通させる
ことを特徴とするものである。この場合には、スイッチ
手段が、パルス状の放電電圧の各パルス休止タイミング
毎に導通されるので、これと同時にコンデンサの電荷を
放電処理に影響を及ぼすことなく、パルス休止タイミン
グを有効利用して放電できる。また、この放電後の次の
パルス状の正規の放電電圧により、グロー放電処理が実
行される。その他請求項４又は５と同様の作用を奏す
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。本実施形態は、窒素ガス
などのガスを封入した処理容器内に収容した種々の処理
対象物に、イオン窒化処理、プラズマ浸炭処理、プラズ
マＣＶＤ処理等のグロー放電処理を施すグロー放電処理
装置に本発明を適用した場合のものである。先ず、この
グロー放電処理装置１について説明する。

【００２１】図１に示すように、３相からなる商業用交
流電圧（交流２００Ｖ）が整流器３で整流された後平滑
回路４で平滑され、ＩＧＢＴ（Isolation Gate Bipolar
Transistor)からなる４個のインバータトランジスタ５
１〜５４（図２参照）をブリッジ状に接続したフルブリ
ッジ型のインバータ回路５に供給され、このインバータ
回路５の出力は昇圧トランス６に供給される。この昇圧
トランス６から、インバータ回路５から交互に出力され
るプラス側パルス列とマイナス側パルス列が順次出力さ
れる。

【００２２】そして、昇圧トランス６から出力されるパ
ルス電圧は整流器７で整流され、この整流器７から出力
されるプラス側のパルス状放電電圧がコンデンサ２０を
介して処理容器８に供給される。ここで、これら整流器
３、平滑回路４、インバータ回路５、昇圧トランス６、
整流器７などで主回路２が構成されている。この処理容
器８には、ガスボンベ（例えば、窒素ガス等を封入した
ボンベ）９のガスをバルブ１０を介して供給する供給管
１１が接続され、またバルブ１３を途中部に設け、バキ
ュームポンプ１２で処理容器８内を真空にする吸引管１
４が接続されている。

【００２３】ここで、処理容器８は、図示外の水冷ジャ
ケットにより冷却されるとともに、観察窓（図示略）を
設け、更に真空容器として構成され、陽極電極として作
用し且つ接地されている。処理容器８内には、複数の処
理対象物２５を載置する為に上下に複数の載置台１５が
一体的に設けられ、これら載置台１５は一体的な陰極と
して作用するようになっている。即ち、整流器７のプラ
ス側出力ラインＬ１は、コンデンサ２０を直列接続させ
て陽極である処理容器８に接続され、整流器７のマイナ
ス側出力ラインＬ２は陰極である載置台１５に接続さ
れ、その載置台１５は処理容器８に対して絶縁されてい
る。

【００２４】ここで、コンデンサ２０には、放電抵抗２
１とＩＧＢＴ（スイッチ素子及びスイッチ手段に相当
し、以下、放電用トランジスタという）２２が並列接続
され、後述するデッドタイム信号により駆動されて導通
することにより、コンデンサ２０に充電された電荷を、
例えば5 〜7 μsec の短時間で一気に放電させるように
なっている。前記コンデンサ２０の容量について簡単に
説明しておくと、Ｑ＝ＣＶ＝ＩＴ（Ｔ：時間）であり、
Ｃ＝ＩＴ／Ｖなので、例えば、コンデンサ電圧を約50Ｖ
で且つ放電電流Ｉを約１０Ａとすると、Ｃ＝（10×35×
10^-6)/50＝７×10^-6(F) に設定すればよい。また、コン
デンサ容量Ｃについて、処理容器８が大きくなれば放電
電流Ｉも大きくなるので、Ｉ＝７５Ａの場合、Ｃ＝52.5
×10^-6(F) となり、これら容量Ｃの異なるコンデンサ２
０を切換えて使用してもよい。

【００２５】ところで、処理容器８の内部の温度を測定
する為に、処理容器８に近接させて温度検出器１６が設
けられている。この温度検出器１６は放射温度計からな
り、処理対象物２５の表面から放出される熱放射エネル
ギーを検出して測温するようになっている。また、マイ
ナス側出力ラインＬ２には電流検出用変流器（カレント
トランス）１７が設けられ、この電流検出用変流器１７
により放電電流を検出することができる。そして、イン
バータ回路５と温度検出器１６と電流検出用変流器１７
と放電用トランジスタ２２とが、パルスのデューティ比
を変更するＰＷＭ（Pulse Width Modulation) 制御が可
能な制御回路１８に夫々接続され、この制御回路１８に
は、処理容器８に印加する放電電圧を変更して出力する
為の出力設定回路１９が接続されている。

【００２６】即ち、出力設定回路１９は、インバータ回
路５から出力されるパルスのデューティ比を、例えば可
変抵抗器などで変更して出力するものであり、制御回路
１８は、温度検出器１６から受ける温度信号と、電流検
出用変流器１７から受ける放電電流Ｉと、出力設定回路
１９から受ける設定値とに基づいて、フィードバック制
御により４個のインバータトランジスタ５１〜５４をＰ
ＷＭ制御するようになっている。

【００２７】ところで、インバータ回路５の作動を簡単
に説明すると、図３に示すように、制御回路１８から
は、インバータ回路５を作動させる半サイクル同期信号
の中でパルス幅コントロールされる点弧信号と、放電用
トランジスタ２２を駆動するデッドタイム信号とが出力
される。ここで、制御回路１８が制御手段に相当し、デ
ッドタイム信号は、パルス状の放電電圧の休止タイミン
グ毎に出力される信号である。

【００２８】また、インバータ周波数を１０ＫＨｚとし
且つデューティ比を70％とすると、インバータ周期Ｔは
約100 μsec であり、半サイクルT/2 で約50μsec であ
るので、半サイクル同期信号のパルス幅は約35μsec で
あり、デッドタイム信号のパルス幅は約15μsec であ
る。そして、図２に示すように、半サイクル同期信号
（＋）から得られる点弧信号により２つのインバータト
ランジスタ５１，５４が半サイクル周期（約35μsec)毎
に駆動され、デッドタイム周期( 約15μsec)後に次の半
サイクル同期信号（−）から得られる点弧信号により２
つのインバータトランジスタ５２，５３が半サイクル周
期（約35μsec)毎に駆動されるようになっている。

【００２９】即ち、半サイクル同期信号（＋）と半サイ
クル同期信号（−）とが、デッドタイム周期をおいて交
互に出力され、半サイクル同期信号より得られる点弧信
号により４つのインバータトランジスタ５１〜５４がデ
ッドタイム周期だけ休止しながら順次駆動されるように
なっている。そして、これらインバータトランジスタ５
１，５４によりプラス側パルス列が出力され、またこれ
らインバータトランジスタ５２，５３によりマイナス側
パルス列が出力される。

【００３０】次に、このように構成されたグロー放電処
理装置１の作用を、グロー放電処理用アーク放電制御方
法を含めて、図３に基づいて説明する。処理容器８内
は、真空にする為にバキュームポンプ１２で10^-3Torr程
度に減圧され、その後処理容器８内にガスボンベ９のガ
ス（例えば、窒素ガス、水素、アルゴン、へリューム
等）が導入される。

【００３１】制御回路１８から、インバータ周波数を１
０ＫＨｚとしてインバータ回路５に、デッドタイム周期
だけ休止しながら、半サイクル同期信号（＋）と半サイ
クル同期信号（−）から得られる点弧信号とが交互に出
力されるので、昇圧トランス６を介して整流器７から、
例えば約700 Ｖのパルス状放電電圧がコンデンサ２０を
介して処理容器８に供給される。このとき、放電電流Ｉ
が約１０Ａとすると、Ｖ＝ＩＴ／Ｃ＝10×35×10^-6／７
×10^-6よりコンデンサ電圧が約50Ｖとなり、処理容器８
に印加される放電電圧は約650 Ｖ(700Ｖ−50Ｖ) であ
り、処理容器８に収容された処理対象物２５がこの放電
電圧により、グロー放電処理が施されることになる。

【００３２】ここで、放電電流Ｉによりコンデンサ２０
に充電された電荷は、デットタイム信号を受ける毎に駆
動されて導通する放電用トランジスタ２２により、短時
間（例えば、5 〜7 μsec)でその都度確実に放電され
る。ところで、半サイクル同期信号（＋）によるグロー
放電処理途中のタイミングＴ０のときにアーク放電移行
が発生したときには、放電電流Ｉが急激に増大するよう
になるが、同時にコンデンサ電圧がその放電電流Ｉの増
大に応じて増大するとともに、放電電流Ｉの上昇が抑制
されることになる。

【００３３】即ち、放電電流Ｉが急激に約１０倍にも増
大しようとする過程において、コンデンサ電圧も放電電
流Ｉの増大に応じて急激に増大するようになるので、結
果として、処理容器８に印加される放電電圧がコンデン
サ電圧の上昇に伴って低下するのと同時に、放電電流Ｉ
の上昇が抑制される。その結果、実際には、コンデンサ
電圧は250V〜450Vに上昇することで、放電電流Ｉは定常
値の30〜50％増に抑制され、放電電圧は約450V〜250Vに
低下する。

【００３４】これにより、アーク放電移行の発生と略同
時に、アーク放電の初期段階において放電電圧を即座に
低下させるので、放電電流Ｉが増大するのを自己抑制的
に迅速に抑制でき、イオン馴染みを発生させることな
く、アーク放電をその初期段階で確実に抑制することが
できる。但し、このとき、放電維持電圧は、グロー放電
可能な電圧（例えば、約150V〜200V) に維持されている
ので、グロー放電処理は行われている。そして、タイミ
ングＴ１直前のデッドタイム信号で放電用トランジスタ
２２が駆動され、コンデンサ２０が瞬時に放電される。
その結果、アーク放電の影響を何ら受けることなく、タ
イミングＴ１から開始される次の半サイクル同期信号
（−）により、グロー放電処理を中断させることなく続
行させることができる。

【００３５】このように、交流電圧を整流してパルス状
の放電電圧を発生させる主回路２を有し、その放電電圧
で処理容器８内にグロー放電を発生させて処理容器８内
の処理対象物２５にグロー放電処理を施すグロー放電処
理装置１において、主回路のプラス側出力ラインＬ１に
直列接続されたコンデンサ２０と、コンデンサ２０を放
電させる為にそれに並列接続された放電用トランジスタ
２２を設け、この放電用トランジスタ２２をデッドタイ
ム信号で駆動するようにしたので、アーク放電移行の発
生と同時に増大する放電電流Ｉを介してコンデンサ２０
による発生電圧が大きくなり、この増大した電圧分に応
じて放電電圧が減少することにより、グロー放電処理を
続行しながら、アーク放電移行の発生と略同時にアーク
放電をその初期段階において自己抑制的に確実に且つ迅
速に抑制でき、グロー放電処理能率を向上でき、更に、
後工程による研磨作業を必要とせず、何れの処理対象物
２５をも破棄するようなこともない。

【００３６】また、放電用トランジスタ２２として、Ｉ
ＧＢＴなどのパワートランジスタで構成したので、コン
デンサ２０が大容量のものであって、放電電流が大きい
場合でも、コンデンサ２０を確実に且つ短時間に放電す
ることができる。また、放電電圧の各デッドタイム信号
毎に放電用トランジスタ２２を駆動して導通させるの
で、グロー放電処理に何ら影響を及ぼすことなく、パル
ス休止タイミングを有効活用して効率良く放電させるこ
とができる。

【００３７】ところで、図４に示すように、放電用トラ
ンジスタ２２Ａを、プラス側出力ラインＬ１とマイナス
側出力ラインＬ２とに接続するようにしてもよい。即
ち、放電用トランジスタ２２Ａはデッドタイム信号を受
ける毎に駆動されて、コンデンサ２０に充電された電荷
をその都度放電するときに、その電荷がマイナス側出力
ラインＬ２を経て陰極である載置台（陰極）１５に供給
されるので、処理容器（陽極）８と載置台１５との間
で、通常とは逆の電圧が印加されることになり、この通
常と逆の放電処理が実行されることで、処理容器８であ
るプラス側電極をイオンによるスパッタリング作用でク
リーニングすることができる。例えば、処理容器８のイ
ンピーダンスが約１０Ωのときには、約５Ａの逆放電電
流がマイナス側出力ラインＬ２に流れる。

【００３８】前記実施形態の変更形態について説明す
る。 （１） 前記コンデンサ２０の容量は、グロー放電処理
の種類や放電電流Ｉなどの処理条件に応じて、アーク放
電の自己抑制作用が最適になるように変更することがで
きる。 （２） また、コンデンサ２０をマイナス側出力ライン
Ｌ２に設けるようにしてもよい。 （３） 前記コンデンサ２０を昇圧トランス６の１次側
又は２次側交流出力ラインに設けるようにしてもよい。

【００３９】（４） 前記制御回路１８をマイクロコン
ピュータで構成するようにしてもよい。 （５） 更に、イオン窒化処理、プラズマ浸炭処理、プ
ラズマＣＶＤ処理等の種々のグロー放電処理を施す各種
のグロー放電処理装置に本発明を適用し得ることは勿論
である。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、主回路により
パルス状の放電電圧を発生させ、その放電電圧で容器内
にグロー放電を発生させて容器内の処理対象物にグロー
放電処理を施すグロー放電処理において、主回路の出力
ラインに直列接続したコンデンサの充電と放電を介して
パルス状の放電電圧を放電電極に供給するので、アーク
放電移行の発生と同時に増大した放電電流を介してコン
デンサによる発生電圧が大きくなり、この増加した電圧
分に応じて放電電圧が減少することになり、グロー放電
処理を続行しながら、アーク放電移行の発生と略同時に
アーク放電をその初期段階で自己抑制的に確実に抑制で
き、グロー放電処理能率を向上でき、更に、後工程によ
る研磨作業を必要とせず、何れの処理対象物をも破棄す
るようなこともない。

【００４１】請求項２の発明によれば、請求項１と同様
の効果を奏するが、前記コンデンサに並列接続したスイ
ッチ素子を、放電電圧の各パルス休止タイミング毎に導
通させることにより、コンデンサの放電を瞬時に行うの
で、グロー放電処理に何ら影響を及ぼすことなく、パル
ス休止タイミングを有効活用して効率良く放電させるこ
とができる。

【００４２】請求項３の発明によれば、請求項１と同様
の効果を奏するが、主回路のプラス側出力ラインとマイ
ナス側出力ラインとに接続したスイッチ素子を、放電電
圧の各パルス休止タイミング毎に導通させることによ
り、コンデンサの放電を行うので、グロー放電処理に何
ら影響を及ぼすことなく、パルス休止タイミングを有効
活用して効率良く放電させることができる。更に、放電
されたコンデンサの電荷がスイッチ素子とマイナス側出
力ラインとを介して容器のマイナス側放電電極に供給さ
れ、通常と逆の放電処理が実行されることで、容器のプ
ラス側電極をイオンによるスパッタリング作用でクリー
ニングすることができる。

【００４３】請求項４の発明によれば、交流電圧を整流
してパルス状の放電電圧を発生させる主回路を有し、そ
の放電電圧で容器内にグロー放電を発生させて容器内の
処理対象物にグロー放電処理を施すグロー放電処理装置
において、主回路の出力ラインに直列接続されたコンデ
ンサと、コンデンサを放電させる為にそれに並列接続さ
れたスイッチ手段と、スイッチ手段を駆動制御する制御
手段とを設けたので、アーク放電移行の発生と同時に増
大したグロー放電電流を介してコンデンサによる発生電
圧が大きくなり、この増加した電圧分に応じて放電電圧
が減少することにより、グロー放電処理を続行しなが
ら、アーク放電移行の発生と略同時にアーク放電を自己
抑制的に確実に抑制でき、グロー放電処理能率を向上で
き、更に、後工程による研磨作業を必要とせず、何れの
処理対象物をも破棄するようなこともない。

【００４４】請求項５の発明によれば、交流電圧を整流
してパルス状の放電電圧を発生させる主回路を有し、そ
の放電電圧で容器内にグロー放電を発生させて容器内の
処理対象物にグロー放電処理を施すグロー放電処理装置
において、主回路の出力ラインに直列接続されたコンデ
ンサと、コンデンサを放電させる為に、主回路のプラス
側出力ラインとマイナス側出力ラインとに接続されたス
イッチ手段と、スイッチ手段を駆動制御する制御手段と
を設けたので、アーク放電移行の発生と同時に増大した
放電電流を介してコンデンサによる発生電圧が大きくな
り、この増加した電圧分に応じて放電電圧が減少するこ
とにより、請求項４と同様の効果が得られる。

【００４５】更に、放電されたコンデンサの電荷がスイ
ッチ素子とマイナス側出力ラインとを介して容器のマイ
ナス側放電電極に供給され、通常と逆の放電処理が実行
されることで、容器のプラス側電極をイオンによるスパ
ッタリング作用でクリーニングすることができる。請求
項６の発明によれば、請求項４又は５と同様の効果を奏
するが、前記スイッチ手段は、パワートランジスタ等の
半導体素子からなるので、コンデンサが大容量のもので
あって、放電電流が大きい場合でも、コンデンサを確実
に且つ短時間に放電することができる。

【００４６】請求項７の発明によれば、請求項４又は５
と同様の効果を奏するが、前記制御手段は、放電電圧の
各パルス休止タイミング毎にスイッチ手段を導通させる
ので、グロー放電処理に何ら影響を及ぼすことなく、パ
ルス休止タイミングを有効活用して効率良く放電させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るグロー放電処理装置の
概略構成図である。

【図２】インバータ回路の回路図である。

【図３】アーク放電移行を含むグロー放電処理の信号波
形を示す図である。

【図４】変更形態に係る図１の部分構成図である。

【図５】従来の技術に係るグロー放電処理を説明する放
電電流波形である。

【符号の説明】

１ グロー放電処理装置 ２ 主回路 ５ インバータ回路 ８ 処理容器 １８ 制御回路 ２０ コンデンサ ２２，２２Ａ 放電用トランジスタ ２５ 処理対象物 Ｌ１ プラス側出力ライン Ｌ２ マイナス側出力ライン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主回路により交流電力からパルス状の放
   電電圧を発生させ、その放電電圧で容器内にグロー放電
   を発生させて容器内の処理対象物にグロー放電処理を施
   すグロー放電処理において、 前記主回路の出力ラインに直列接続したコンデンサの充
   電と放電を介して前記パルス状の放電電圧を放電電極に
   供給し、アーク放電の発生を抑制することを特徴とする
   グロー放電処理用アーク放電抑制方法。
2. 【請求項２】 前記コンデンサに並列接続したスイッチ
   素子を、放電電圧の各パルス休止タイミング毎に導通さ
   せることにより、コンデンサの放電を行うことを特徴と
   する請求項１に記載のグロー放電処理用アーク放電抑制
   方法。
3. 【請求項３】 前記主回路のプラス側出力ラインとマイ
   ナス側出力ラインとに接続したスイッチ素子を、放電電
   圧の各パルス休止タイミング毎に導通させることによ
   り、コンデンサの放電を行うことを特徴とする請求項１
   に記載のグロー放電処理用アーク放電抑制方法。
4. 【請求項４】 交流電圧を整流してパルス状の放電電圧
   を発生させる主回路を有し、その放電電圧で容器内にグ
   ロー放電を発生させて容器内の処理対象物にグロー放電
   処理を施すグロー放電処理装置において、 前記主回路の出力ラインに直列接続されたコンデンサ
   と、 前記コンデンサを放電させる為にそれに並列接続された
   スイッチ手段と、 前記スイッチ手段を駆動制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするグロー放電処理装置。
5. 【請求項５】 交流電圧を整流してパルス状の放電電圧
   を発生させる主回路を有し、その放電電圧で容器内にグ
   ロー放電を発生させて容器内の処理対象物にグロー放電
   処理を施すグロー放電処理装置において、 前記主回路の出力ラインに直列接続されたコンデンサ
   と、 前記コンデンサを放電させる為に、主回路のプラス側出
   力ラインとマイナス側出力ラインとに接続されたスイッ
   チ手段と、 前記スイッチ手段を駆動制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするグロー放電処理装置。
6. 【請求項６】 前記スイッチ手段は、パワートランジス
   タ等の半導体素子からなることを特徴とする請求項４又
   は５に記載のグロー放電処理装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記放電電圧の各パル
   ス休止タイミング毎にスイッチ手段を導通させることを
   特徴とする請求項４又は５に記載のグロー放電処理装
   置。