JPS62179533A - コロナ放電処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は三次元樹脂成形品のコロナ放電処理に使用され
る装置に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）ポリ
オレフィン系樹脂に対する塗料、接着剤、印刷剤等の付
着性を高めるための改質処理には、火炎処理、酸性溶液
処理、プラズマ処理、コロナ放電処理その他、種々の方
法がおる。

これらのうち、特にプラズマ処理は三次元樹脂成形品の
被処理面を同時に改質することができるという利点があ
るが、真空槽、真空ポンプ等の大Ｂトリな設備を必要と
し、同真空槽内の減圧に時間がかかるという問題がある
。

その点、真空槽等が要らないコロナ放電処理は大いに有
利であるが、コロナ処理には放電電極と被処理面とを常
に接近させて行わなければならないという制限かある。

従って、従来、コロナ放電処理はフィルム状又は平板状
の樹脂製品（これらを二次元樹脂製品という）に対して
のみ行われており、被処理面に三次元的な凹凸のある樹
脂製品（これらを三次元樹脂成形品という）に対して行
われたという報告、文献等は見当らない。

いま、三次元樹脂成形品のコロナ放電処理を実現すれば
、設備費や処理所用時間の点で大きな利益が得られるの
であるが、それには幾つかの問題点を解決しなければな
らない。その一つに、改質状態のムラがある。すなわち
、三次元樹脂成形品の被処理面には凹凸があるため、コ
ロナ放電処理放電電極と被処理面との距離が変化しやす
い。この距離が短いと放電出力が大きくなり、距離か短
いと放電出力が低くなるため、被処理面の部位によって
改質状態にムラが生じるおそれがある。

本発明の目的は、この改質ムラというＭ題を解決して三
次元樹脂成形品のコロナ放電処理を実現し、被処理面全
体にわたってムラのない均一な改質を施すことができる
コロナ放電処理装置を提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 前記問題点を解決するために、本発明は、コロナ放電を
生じさせる放電電極と、該放電電極に高周波を印加する
ための高周波印加手段とを備えたコロナ放電処理装置で
あって、前記放電電極と三次元樹脂成形品の被処理面と
の距離をほぼ一定に保ちながら該放電電極と三次元樹脂
成形品とを相対移動させるための移動手段を設け、前記
高周波印加手段には三次元樹脂成形品の被処理面と放電
電極との距離が変化しても放電出力を一定に保つ放電出
力制御手段を設けるという、構成を採用した。

（作用） 前記移動手段が作動すると、放電電極と三次元樹脂成形
品とが相対移動する。また、高周波印加手段が作動する
と、放電電極に高周波が印加されてコロナ放電が発生し
、三次元樹脂成形品の被処理面は前記相対移動に伴って
順にコロナ放電処理されていく。

このとき、前記移動手段は前記放電電極と三次元樹脂成
形品の被処理面との距離をほぼ一定に保つため、放電出
力はほぼ一定に保たれる。

ところが、三次元樹脂成形品には多少なりとも寸法誤差
があるし、成形後に湾曲変形等が生じることもある。従
って、前記放電電極と三次元樹脂成形品の被処理面との
距離は前記移動手段にも拘らず変化し、放電出力も多少
は変化することになる。

しかし、このように当該距離が変化しても、本発明では
高周波印加手段に設けられた放電出力制御手段が次のよ
うに放電出力を一定に保つ。

いま、放電電極と三次元樹脂成形品の被処理面との距離
が基準より短くなると、放電電極の放電出力は基準出力
より大きくなる。すると、高周波発生手段に流れる高周
波電流も増加するため、放電出力制御手段がこれを検出
して高周波出力を低下させる。従って、前記放電出力は
減少して基準出力に制御される。

これと反対に、放電電極と三次元樹脂成形品の被処理面
との！ｆ！離が基準より長くなると、ｌｌｉ電出力出力
準出力より小さくなる。すると、高周波発生手段に流れ
る高周波電流も減少するため、放電検出手段がこれを検
出して高周波出力を増加させる。従って、前記放電出力
は増加して基準出力に制御される。

従って、三次元樹脂成形品の被処理面は該コロナ放電処
理によってムラなく均一に改質され、塗料、接着剤、印
刷剤等の付着性が向上する。

（実施例） 以下、本発明を具体化した実施例を図面に従って説明す
る。

本実施例によってコロナ放電処理する三次元樹脂成形品
は、第３図に示すように、ＰＰ樹脂（誘電体である）に
て成形された自動車用インストルメントパネルパッド（
以下インパネパッドと略称する）１で必って、その表面
にＰｖＣ樹脂等よりなる表皮シートが接着されることに
よりインストルメントパネルが構成される。

同インパネパッド１は、その上面２、前面３及び側面４
がコロナ放電処理の被処理面であって、各部に凸状のコ
ーナ部５を有している。

また、第３．７図等に示すように、インパネパッド上面
２の左右両側には２つの浅い皿部６，７が設けられ、そ
れらの上縁には凸状のコーナ部８が、底縁には凹状のコ
ーナ部９が各々存在する。

さらに、前記上面２の左端部にはサイドデフロスタ用エ
アの吹出口１０が、同じく前面３の左右両側には２つの
換気・空調用エアの吹出口１１，１２が各々貫通形成さ
れており、各々四隅にコーナ部１３を有する。前記コー
ナ部５．８，９．１３のアールは６〜１５＃である。

さて、次に前記インパネパッド１をコロナ放電処理する
ための装置を説明する。

本コロナ放電処理装置は、金属フレームによって前後２
段に形成された基台８０上に設けられてあり、本装置を
区分すると、 Ａ；基台８０の第１段目に設置され、インパネパッド１
を固定するとともにその裏面に対向電極を接触させるた
めの対向電極手段Ａと、Ｂ；放電電極５０とインパネパ
ッド１の被処理面との距離をほぼ一定に保ちながら該放
電電極５０とインパネパッド１とを相対移動させるため
の手段であって、基台８０の第２段目に設置された放電
電極５０及びその移動手段Ｂと、Ｃ：前記放電電極５０
に高周波を印加するための手段であって、インパネパッ
ド１の被処理面と放電電極５０との距離が変化しても放
電出力を一定に保つ放電出力制御手段を備えてあり、基
台８０の左側の棚１４に設置された高周波印加手段Ｃと
、 Ｄ；基台８０の右側方に設置され、移動手段Ｂを制御す
るための制御ユニットＤ とからなっている。

以下、前記各部Ａ−Ｄの詳細を順に説明する。

［対向電極手段Ａ］ 第１．４．５．７図に示すように、基台８０の第１段目
には中空の電極台６１が設置されている。

該電極台６１の上部にはエポキシ樹脂にてインパネパッ
ド１の内部の三次元形状に合致する形状に形成された殻
状の電極基材６２が支持され、インパネパッド１を内側
から支持するようになっている。

、　　電極基材６２のうちインパネパッド１の内面に対
応する部位の表面には、薄膜状の対向電極６３（カウン
ター電極）が金属メッキ法によって被覆形成され、該対
向電極６３の表面はインパネパッド１の内面に接触しう
るようになっている。

また、第４，７図に示すように、電極基材６２のうちイ
ンパネパッド１の吹出口１０．１１．１２に対応する箇
所には凹部６４が形成され、前記対向電極６３は該凹部
６４の表面に被覆形成されている。

また、該凹部６４内にはハイパロンゴム、エポキシ樹脂
等の誘電体によって形成された緩衝部材６５が嵌入され
、凹部６４内の対向電極６３に被せられている。従って
、対向電極６３にインパネパッド１が嵌合され、後述す
る放電電極が接近したときに、凹部６４内の対向電極６
３が吹出口１０．１１．１２を通して対向電極に露出し
ないようになっている。

対向電極６３が放電電極に対して露出すると、両電極間
でコロナ放電が乱れたり、スパークｆｉｌ電が発生した
りするからでおる。

［移動手段Ｂ］ 第１．５．６図に示すように、移動手段Ｂはコロナ放電
電極５０をＸ軸（左右）方向に移動させるためのＸ軸移
動手段２０と、同じくＹ軸（前後）方向に移動させるた
めのＹ軸移動手段３０と、同じくＺ軸（上下）方向に移
動させるためのＺ軸移動手段４０とから構成されている
。

Ｘ軸移動手段２０において、基台８０には水平方向に平
行して延びる２本の案内ロッド２８が取着されている。

該案内ロッド２８には次のＹ軸移動手段３０を支えるた
めのターンテーブル２６がＸ軸方向に滑動可能に設けら
れている。すなわち、ターンテーブル２６の下面には支
持部材２３が取付けられ、該支持部材２３に両案内ロッ
ド２８が挿通されることによってターンテーブル２６が
滑動可能になっている。

ざらに、ターンテーブル２６の下面のうち支持部材２３
の左右側には螺合部２９が取着され、該螺合部２９には
１本のスクリュ軸２７が螺入螺退可能に螺合されている
。スクリュ軸２７の右端には歯車２１ａが取着され、該
歯車２１ａは基台８０の右端部に取着されたサーボモー
タ２５の歯車２１ｂと噛合っている。

従って、サーボモータ２５が回転すると、歯車２１ａ、
２１ｂを介してスクリュ軸２７が回転するので、該スク
リュ軸２７に螺合された螺合部２９とともにターンテー
ブル２６はＸ軸方向に移動するようになっている。

次に、Ｙ軸移動手段３０において、ターンテーブル２６
上面の両側部には各々２個の軸受３５が設けられている
。左右の軸受間３５には２木のスクリュ軸３１が回転可
能かつ進退不能に取着され、両軸３１は水平方向に平行
して延びている。各スクリュ軸３１の後端には歯車３６
８が取着され、各歯車３６ａは基台８０の後端部に取着
されたサーボモータ３２の歯車３６ｂと噛合わされてい
る。

２本のスクリュ軸３１には両軸３１にまたがる螺合部材
３４が螺合されており、該螺合部材３４の中央部には前
方に延びるＹ軸アーム３３の後端が取り付けられている
。Ｙ軸アーム３３の前端には次のＺ軸移動手段４０が固
定されている。

従って、Ｙ軸移動手段３０においてもサーボモータ３２
の回転が歯車３６、スクリュ軸３１及び螺合部材３４の
順に伝達されて、Ｚ軸移動手段４０がＹ軸方向に移動す
るようになっている。

次に、Ｚ軸移動手段４０において、Ｙ軸アーム３３の前
端には固定テーブル４１が垂立するように固定されてい
る。固定テーブル４１の前面には２本の案内ロッド４２
が固定され、両ロッド４２は上下方向に平行して延びて
いる。

両案内ロッド４２にはこれらにまたがる滑動部材４４が
１習動可能に取付けられ、該滑動部材４４の中央部には
雌ネジ（図示せず）が形成されている。該雌ネジには上
方に延びるスクリュ軸４６が螺合され、該スクリュ軸４
６は固定テーブル４１の上部に取付けられたサーボモー
タ４５の回転軸４７に直結されている。

他方、滑動部材４４の中央部には下方に延びる２軸アー
ム４３がその上端部において固定され、該Ｚ軸アーム４
３の下端部にはコロナ放電を生じさせる放電電極５０が
常にほぼ鉛直状態に把持されている。

従って、サーボモータ４５を回転させれば、スクリュ軸
４６が回転して滑動部材４４を介してＺ軸アーム４３及
び放電電極５０が昇降するようになっている。

大気中に配設される該放電電極５０は、ステンレス鋼で
形成された直径約２ｍｍの棒状の被把持部５１と、同じ
くステンレス鋼で形成され該被把持部５１の先端に取着
された直径約６ＩＩｗＩｉの球状の放電先端部５２とか
らなっている。被把持部５１は前記の通りＺ軸アーム４
３に常にほぼ鉛直状態に把持され、前記各移動手段２０
，３０．４０によって移動されるときも傾動しないよう
になっている。

［高周波印加手段Ｃ］ 第１，２図に示すように、前記対向電極６３と放電電極
５０には高周波印加手段Ｃが接続されている。

高周波印加手段Ｃの構成について説明すると、　　。

まず入力電源である三相交流電源には整流器７１が接続
されている。この整流器７１の直流出力にはサイリスタ
を用いたインバーター回路よりなる発振器７２が接続さ
れ、該発振器７２では高速スイッチングが行われること
によって約２５ｋＨｚの矩形波が発振されるようになっ
ている。

発振器７２の出力には同調回路７３が接続され、該同調
回路７３では前記矩形波の高調波成分が除かれて約２５
ｋＨｚの正弦波のみが通過するようになっている。

同調回路７３の出力には高圧トランス７４の１次側コイ
ル７５が接続され、その２次側コイル７６には前記放電
電極５０及び対向電極６３が接続されており、対向電極
６３側はアースされている。

また、同調回路７３と１次側コイル７５の間の結線部に
は、１次側コイル７５に加わる高周波電圧と高周波電流
とを検出する検出回路７７が並列的に接続されている。

この検出回路７７と前記発振回路７２との間には発振出
力制御回路７８が接続され、検出回路７７で検出した高
周波電圧と高周波電流に基づいて発振回路７２の出力を
制御するようになっている。

本実施例では、これらの検出回路７７と発振出力制御回
路７８とにより、インパネパッド１の被処理面と放電電
極５０との距離が変化しても放電出力を一定に保つ放電
出力制御手段が構成されている。

［制御ユニットＤ］ 制御ユニツｈ　Ｄにはコンピュータ等を使用した制御回
路（図示せず）が組込まれ、該制御回路には、■敢電電
４ｉＡ５０とインパネバット１の被処理面との距離をほ
ぼ一定に保たせながら、該放電電極５０を移動させるよ
うに前記Ｘ、Ｙ、Ｚ軸移動手段２０．３０．４０の作動
を制御する運動プログラムや、■高周波印加手段Ｃの作
動開始と停止を制御するプログラム等が予めティーチン
グされている。

なお、第５図に示すように、基台８０のうち前記対向電
極手段Ａより後方の位置には、コロナ放電処理の際に発
生するオゾン等のガスを排出するための排気手段Ｅが設
置されている。

さて、以上のように構成されたコロナ放電処理装置を使
用してインパネパッド１をコロナ放電処理する方法につ
いて説明する。

まず、成形されたインパネパッド１に離型剤や手作業に
起因する汚れ等が付着している場合には、確実にコロナ
放電処理を行うため、トリクロルエタン等の有機溶剤で
清浄することが望ましい。

次に、第１．４，５．７図に示すように、対向電極手段
への電極基材６２及び対向電極６３にインパネパッド１
を嵌合させる。この際、対向電極６３はその表面ないし
全体が前記インパネパッド１の裏側の三次元形状と略同
−形状に形成されているため、該対向電極６３表面のほ
ぼ全体がインパネパッド１の裏面全体に接触する。

従って、インパネパッド１は対向電極６３に対して電気
的に有効に結合され、放電Ｎ極５０からコロナ放電が発
生しやすくなる。

次に、排気手段Ｅを作動させておいてから、制御ユニツ
ｌ−Ｄのスイッチを入れ、移動手段Ｂにあける各軸の移
動手段２０．３０．４０をコロナ放電処理のスタート位
置にセットする。このとき、放電電極５０の被把持部５
１は常に鉛直状態に支持されており、放電先端部５２は
インパネパッド１の前縁の左端より上方に約１０＃の間
隔をおいて位置される。

次に、高周波印加手段Ｃを作動させると、該発振回路７
２では２５ｋＨｚの矩形波が発生し、同調回路７３では
前記矩形波の高調波成分が除かれて正弦波のみが通過し
、高圧トランス７４では前記正弦波が昇圧されて、対向
電極６３と放電電極５０の間に２８ｋＶの高周波が印加
される。すると、放電先端部５２のうち上面２に対向し
ている部分とその上面２との間の大気中にコロナ放電が
発生し、上面２のコロナ放電処理が開始される。

ｘ、ｙ、ｚ軸移動手段２０．３０．４０は、制御ユニッ
トＤからの制御信号に基づいて作動するサーボモータ２
５，３２．４５の回転によって各々の方向に移動し、放
電電極５０はインパネパッド１の被処理面近傍を移動し
ていく。

放電電極５０の移動の仕方は、次の通りである。

■　まずインパネパッド１の前縁の左端から右端へと右
方向に移動する。

■　次に、やや後方に移動してインパネパッド１の右側
面４より右方に位置し、前面３の右端の上方に上昇して
から前面３の左端の上方へと左方向に移動し、左側面４
の左方へ再度降下するという口字形の移動をする。

■　さらに、やや後方に移動し、第７図に示すように、
上面２の左端の上方に上昇してから上面２の右端の上方
へと右方向に移動し、右側面４の右方へ再度降下すると
いう口字形の移動をする。

■　さらに、後方に移動しつつ１字形の移動を往復して
行う。

以上のような放電電極５０の移動の際には、移動手段Ｂ
によって、放電電極５０とインパネパッド１の被処理面
との距離がほぼ一定の１０ｍに保たれる。例えば、第７
図に示すように、放電電極５０が吹出口１０．１１．１
２や皿部６，７の上方を通過するときには、該放電電極
５０は該吹出口及び皿部の凹み分だけ下方に移動される
。

従って、放電電極５０からの放電出力はインパネパッド
の被処理面の全体にわたってほぼ一定に保たれ、はぼ均
一な改質効果が１ｑられる。

ところが、インパネパッド１には寸法誤差があるし、成
形後に湾曲変形等が生じることもある。

従って、前記放電電極５０とインパネパッド１の被処理
面との距離は前記移動手段Ｂにも拘らず変化し、放電出
力も多少は変化することになる。

しかし、このように距離が変化しても、本実施例では高
周波印加手段Ｃに設けられた放電出力制御手段としての
検出回路７７及び発振出力制御回路７８が、次のように
放電出力を一定に保つ。

いま、放電電極５０とインパネパッド１の被処理面との
距離が基準の１０＃より短くなると、対向電極６３と放
電電極５０の間の放電出力は基準出力より大きくなる。

すると、高圧ｊ−ランス７４の１次側のコイル７５に流
れる高周波電流も増加するため、検出回路７７がこれを
検出して、発振出力制御回路７８が発振回路７２の発振
出力を低下させる。従って、前記放電出力は減少して基
準出力に制御される。

これと反対に、放電電極５０とインパネパッド１の被処
理面との距離が基準の１０履より長くなると、放電出力
は基準出力より小さくなる。すると、１次側のコイル７
５に流れる高周波電流も減少するため、検出回路７７が
これを検出して、発振出力制御回路７８が発振回路７２
の発振出力を増加させる。従って、前記放電出力は増加
して基準出力に制御される。

以上のような往復移動を伴うコロナ放電によって、イン
パネパッド１の被処理面はムラなく均一に改質され、塗
料、接着剤、印刷剤等の付着性が向上する。

なお、放電電極５０の移動速度は前記放電条件下では１
〜２５０Ｍ／ＳｅＣの範囲内において任意に設定するこ
とができるが、本実施例では１５ｏｓ／ｓｅｃとした。

この移動速度によれば、１つのインパネパッド１を約５
０秒で処理できる。

なお、本実施例では放電先端部５２が曲面形状であるた
めに、コーナ部５．８，９．１３における電位分布の変
化や、放電方向に対する被処理面の角度等の影響を受け
にくいという利点もある。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものでは
なく、例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範
囲で任意に変更して具体化することもできる。

（１）　移動手段ＢにおけるＸ、Ｙ、Ｚ軸移動手段２０
．３０．４０の構造を変更したり、これらに代えて多関
節型のロボット等を使用したりすることもできる。

（２）　また、前記実施例では放電電極５０に移動手段
Ｂを設けて、該放電電極５０の方を移動させたが、対向
電極手段Ａに移動手段を設けて、インパネパッド１の方
を移動させるようにしてもよい。要するに、移動手段は
、放電電極５０とインパネパッド１の被処理面との距離
をほぼ一定に保ちながら該放電電極５０とインパネパッ
ド１とを相対移動させるものであればよい。

（３）　放電出力制御手段の構成を変更することもでき
る。例えば、放電電極５０とインパネパッド１との距離
を直接検出する検出手段と、前記発振出力制御回路７８
とを組み合わせて構成してもよい。

（４）　放電電極５０の放電先端部５２の形状は球に限
定されず、半球、回転楕円体等、少なくとも放電先端部
が曲面形状をしているものであれば前記実施例と同様の
効果を奏する。しかし、コロす放電の均一性、特に前記
実施例のように放電電極を被処理面に対して傾動させる
ことなく移動させる場合のコロナ放電の均一性の点から
は、球状が最適であると考えられる。

（５）　さらに、放電電極には、樹脂成形品の被処理面
に対してほぼ平行に接近する棒状又は面状の電極を使用
することもできる。被処理面が単純形状の場合や凹凸が
浅い場合には、これらの棒状又は面状の電極を使用する
ことによって、コロナ放電処理に要する時間をさらに短
縮することができる。

また、前記実施例の放電電極５０による処理と、棒状又
は面状の放電電極による処理とを適宜組合せて行うこと
もできる。

く６）　本発明は前記インパネパッド１以外にも、自動
小用バンパー、自動車用モール、オートバイの泥よけフ
ェンダ−１各種産業機器、家庭用品等の、成形後に塗装
、接着、印刷等が必要な全ての三次元樹脂成形品をコロ
ナ放電処理の対象物と覆ることができる。

発明の効果 以上詳述したにうに、本発明のコロナ敢電思理装置によ
れば、三次元樹脂成形品の被処理面をムラなく均一に改
質することができ、塗料、接着剤、印刷剤等の付着性を
均一に向上ざぜることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明を具体した一実施例を示し、第１図はコロ
ナ放電処理装置の正面図、第２図は高周波印加手段及び
電極のブロック図、第３図はインパネパッドの斜視図、
第４図はインパネパッド及び対向電極手段を前後に切断
して示す断面図、第５図はコロナ放電処理装置の右側面
図、第６図はＹ軸移動手段の平面図、第７図はインパネ
パッド及び対向電極手段を左右に切断して示ずとともに
放電電極の移動方法を示す断面図である。 １・・・インパネパッド、５０・・・放電電極、７７・
・・検出回路、７８・・・発振出力制御回路、Ｂ・・・
移動手段、Ｃ・・・高周波印加手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コロナ放電を生じさせる放電電極（５０）と、該放
   電電極（５０）に高周波を印加するための高周波印加手
   段（Ｃ）とを備えたコロナ放電処理装置であつて、前記
   放電電極（５０）と三次元樹脂成形品（１）の被処理面
   との距離をほぼ一定に保ちながら該放電電極（５０）と
   三次元樹脂成形品（１）とを相対移動させるための移動
   手段（Ｂ）を設け、前記高周波印加手段（Ｃ）には三次
   元樹脂成形品（１）の被処理面と放電電極（５０）との
   距離が変化しても放電出力を一定に保つ放電出力制御手
   段（７７、７８）を設けたことを特徴とするコロナ放電
   処理装置。 ２、前記移動手段（Ｂ）は放電電極（５０）に設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   コロナ放電処理装置。 ３、前記高周波印加手段（Ｃ）は前記放電電極（５０）
   が２次側コイル（７６）に接続された高圧トランス（７
   ４）と、該高圧トランス（７４）の１次側コイル（７５
   ）に接続された発振回路（７２）とを備え、前記放電出
   力制御手段（７７、７８）は１次側コイル（７５）に加
   わる高周波電圧及び高周波電流を検出する検出回路（７
   ７）と、該検出回路（７７）に基づいて前記発振回路（
   ７２）の発振出力を制御する発振出力制御回路（７８）
   とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のコロナ放電処理装置。