JPS6253343A

JPS6253343A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPS6253343A
Application number: JP60192970A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hayashi; 啓林; Keiji Fukuhara; 福原　啓二; Takami Nakamura; 中村　隆美; Yoshikazu Fujioka; 良和藤岡
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-08-31
Filing date: 1985-08-31
Publication date: 1987-03-09
Also published as: JPH0528255B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、オレフィン系樹脂等の樹脂材料の塗装性、接
着性を改質するために該樹脂材料の表面にプラズマ処理
を施すプラズマ処理装置に関し、特にプラズマ処理の均
一化対策に関する。

（従来の技術）近年、自ａＳ部品の材料として軽量ひかつ意匠性に優れ
る樹脂が使用される傾向にあるが、例えば比較的安価な
ボリプロビレンヤポリエチレン等をバンパーや車体外板
として使用してその表面に塗装を施す場合、無極性であ
ることから樹脂表面と塗膜との密着が悪く、層間剥離が
生じるという問題がある。

このため、従来、このような樹脂材料の塗装性、接着性
を改質する技術として、酸素ガス、窒素ガス、不活性ガ
ス又はこれらの混合ガス等を高周波放電等の放電により
励起してラジカルガスつまり低温プラズマを発生させ、
この低温プラズマを処Ｉ！ｌ！槽内に装入された樹脂製
の被処理物の表面に照射してプラズマ処理を施すことは
知られている（例えば時間１１ｒ１６０　２５７３３　
号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、このようなプラズマ処理を白！１１１１部品
等の徂産品に適用する場合には被処理物に対してプラズ
マ処１！Ｉ！を均一に行うことが必要である。

しかるに、従来は、プラズマ処理量が、プラズマ発生器
出力、照射処理時間およびプラズマガス導入機に比例し
、プラズマ処理槽内の圧力および容積に反比例すること
から、照射処理時間をタイマー等で予め設定された所定
値に制御することにより、プラズマ処理の均一化を図る
ようにしているが、プラズマ生成用の高周波発振器の異
常時等の外乱によりプラズマ処理の不足や過多を生じや
すいという問題がある。このため、処理後その効果を確
認１°るために、接触角の測定や塗装後の塗ＩＩＱ剥離
強度の検査などの作業が行われるが、この接触角の測定
には高度な熟練作業を要し、また剥離検査は破壊検査と
なるため、実生産上の面で不利である。

また、上記公報では、処理槽の内容積に対するプラズマ
ガス導入量と照（ト）処理時間との関係を規定して、プ
ラズマ処理を均一に行うようにしているが、ガス導入量
や処理時間などを検出するためのセンサの数が多いため
、構造が複雑となるとともにその弁制御の上で誤差が生
じゃすい。しがも、処理槽内の真空７９の変化やシール
性の経時変化などの外乱にも影響を受け、プラズマ処理
の均一化を十分に図り得ないものであった。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもので、プラズマ
発生時に発光現象を伴うことがら、このプラズマ発光度
はプラズマ発生量と比例関係になることに着目し、この
プラズマ発光度に基づいてプラズマ発生量つまりプラズ
マ処理量が所定値になるように制御することにより、外
乱等に影響を受けることなく、簡単な構造でもって樹脂
製の被処理物に対しプラズマ処理をより均一に行い得る
ようにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、１！
２素ガス、窒素ガス、不活性ガス又はこれらの混合ガス
等を高周波放電等の放電により励起して低湿プラズマを
発生させるプラズマ発生器を備え、該プラズマ発生器で
生起された低温プラズマをプラズマ処理槽内に装入され
たオレフィン系樹脂等の樹脂材料よりなる被処理物の表
面に照射してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処
理装置を対重とする。そして、上記プラズマ処理槽内に
照射されるプラズマの発光度を検出する照度検出手段と
、該照度検出手段の出力を積分してプラズマ発光度の積
算値を粋出する積ｑ手段と、該積算手段の出力を受け、
プラズマ発光度の積算値が没定値に達するとプラズマ処
Ｊ！！！停止信号を出力する制御手段とを備える構成と
したものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、プラズマ発生量と比例
関係にあるプラズマ発光度の積算値を咋出し、この積算
値が設定（１αに達するとプラズマ処理を停止するよう
に制御されるので、外乱等に影響されることがなく、所
定量のプラズマ発生量に基づいたプラズマ処理により被
処理物に対するプラズマ処理を正確に均一に行うことが
できることになる。

また、検出手段（センナ）としてはプラズマ発光度を検
出するだけの一つのもので済むので、構造が簡ｉ１ｉに
なるとともに、制御、Ｅの誤差も小さく抑えられてプラ
ズマ処理の均一化が一層向上することになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明覆る。

第１図および第２図において、１はステンレス製のプラ
ズマ処理槽であって、該処ｌ！Ｉｌ！槽１内には、ポリ
プロピレン等オレフィン系樹脂などよりなる樹脂成形物
である被処理物Ｗが装入されている。

上記プラズマ処理槽１は排気口２を介してロータリボン
１３に接続されており、該ポンプ３により処理槽１内の
ガスを排気して減圧真空状態にするようにしている。ま
た、排気口２とロータリポンプ３との間にはプラズマ処
理槽１内を大気に開放するための大気開放弁４が介設さ
れている。

上記プラズマ処理槽１内には、多数のプラズマ噴射口５
ａ・・・を有するシャワー管５が配設されていて、該シ
ャワー管５はプラズマ発生炉６に連通接続されている。

該プラズマ発生炉６には、酸素ガスボンベ７および窒素
ガスボンベ８がそれぞれ開閉弁７ａ　、　８ａ　、流量
制御弁７ｂ　、６ｂおよび逆止弁７Ｃ，８Ｃを介して連
通接続されており、プラズマ発生炉６内に酸素ガスと窒
素ガスとの混合ガスを処理ガスとして供給するようにし
ている。

さらに、プラズマ発生炉６と両ガスボンベ７．８との間
には、処理ガスのプラズマ発生炉６への供給およびその
停止を制御する処理ガス供給電磁弁９が介設されている
。

上記プラズマ発生炉６には、マイクロ波発振器１０、ス
リースタブチューナ１１およびプランジャ１２が設けら
れていて、マイクロ波発振器１０からマイクロ波を発振
させ、このマイクロ波によりプランジャ１２を撮動させ
ることにより、プラズマ発生炉６にて処理ガス（１１素
と窒素との混合ガス）を高周波放電によって励起させて
ラジカルガスつまり低温プラズマを発生させるようにし
たプラズマ発生器が構成されている。そして、該プラズ
マ発生炉６で生起された低温プラズマをシトワー管５の
各プラズマ噴ＤＩ口５ａ・・・から噴（ト）してプラズ
マ処理槽１内の被処理物Ｗの表面に照射することにより
プラズマ処理を施すようにしている。

一方、１３および１４は上記プラズマ処理槽１内に配設
され、該処理槽１内に照射されたプラズマの発光度を検
出する照度検出手段としての第１および第２の照度検出
器であって、該照ｊ女検出器１３．１４はそれぞれ、各
照度検出器１３．１４の出力を積分してプラズマ発光度
の積算値をｑ出する積算手段としての第１および第２の
積分器１５．１６に接続されている。山積分器１５．１
６の出力は加粋器１７で加悼されたのち、比較器１８の
＋側入力端子に入力されている一方、該比較器１８の一
側入力端子には、被処理物Ｗに対するプラズマ処理にお
いて最適なプラズマ醋の２倍値に相当する所定の出力値
を予め設定するプラズマ邑設定器１９が入力接続されて
おり、山積分器１５・１６からのプラズマ発光度積ｑ値
の加算値とプラズマ量設定器１つからの設定値とを比較
してその大小に応じて比較器１８からＨ信号又はし信号
を出力するようにしている。

さらに、２０は上記比較器１８からのＨ信号又はＬ信号
に応じて０Ｎ−ＯＦＦ作動するトランジスタであって、
該トランジスタ２０にはその０Ｎ−ＯＦＦにより０Ｎ−
ＯＦＦ作動するリレー２１、およびスタート時に開操作
される常閉のスタートボタン２２が直列に接続されてい
るとともに、トランジスタ２０に並列にリレー２１のＯ
Ｎにより閉じる常開の第１リレー接点２１ａが接続され
ていて、リレー２１のＯＮ状態を保持する自己保持回路
を構成している。尚、２３はリレー２１に並列に接続さ
れたダイオードである。また、処理のスタート時、スタ
ートボタン２２の操作により第１および第２積分器１５
．１６にリセット信号が入力されて、今までのプラズマ
発光度の積Ｐｉ値を雲にリセットするようになされてい
る。

また、２４は上記処理ガス供給電磁弁９を供給位置に切
換作動さぼる電磁弁作動回路であって・該電磁弁作動回
路２４には、上記リレー２１のＯＮにより開く常閉の第
２リレー接点２１ｂが介設されている。。また、２５は
上記マイクロ波発振器１０を作動させる発振器作動回路
であって、該発振器作動回路２５には、上記リレー２１
のＯＮにより同く常閉の第３リレー接点２１Ｇが介設さ
れている。以上の比較器１８、プラズマ檄設定器１９、
トランジスタ２０、リレー２１および第１〜第３リレー
接点２１ａ〜２１０などによって、プラズマ発光度の積
算値〈第１および第２積分器１５．１６の両出力の加算
値）を設定値と比較して設定値以上に達すると、リレー
２１をＯＮ作動せしめて、処理ガス供給電磁弁９の供給
位置への作動およびマイクロ波発揚器１０の作動を停止
するプラズマ処理停止信号を出力するようにした制御手
段２６が構成されている。

次に、上記実施例の作動について説明するに、電磁弁作
動回路２４の開成による処理ガス供給電磁弁９の供給位
置の作動および発振鼎作動回路２５の開成によるマイク
ロ波発振器１０の作動により、プラズマ発生炉６に酸素
ガスと窒素ガスとの混合ガスが処理ガスとして供給され
て、該プラズマ発生炉６においてこの処理ガスが励起さ
れて低温ブラズ７が発生する。この低温プラズマはシャ
ワー管５の各プラズマ噴射口５ａ・・・から噴射されて
、プラズマ処理［１内に装入された樹脂製の彼処１ψ物
Ｗの表面に照射されることにより、該被処理物Ｗに対し
てプラズマ処理が行われる。

このプラズマ処理の状態は、被処理物Ｗに照的されるプ
ラズマの発生量と比例関係にあるプラズマ発光度にて第
１．第２照汝検出器１３．１４により検出されており、
この各照度検出器１３，１４の出力はそれぞれ第１．第
２積分器１５．１６で積分されてプラズマ発光度の積算
値が算出されて行く。そして、この両積鋒（ｎの加Ｒｌ
ａがプラズマ量設定器１９で最適なプラズマ邑として予
め設定された設定値に達すると、比較器１８からＨ信号
が出力されてトランジスタ２０がＯＮ作動する。

このことにより、リレー２１がＯＮ作動するとともに、
このリレー２１のＯＮにより第１リレー接点２１ａが閉
じて該リレー２１のＯＮ状態が自己保持される。それと
同時に、リレー２１のＯＮにより、第２リレー接点２１
ｂｆｆｉ開いて処理ガス供給電磁弁９が停止位置に１，
７Ｊ換るとともに、第３リレー接点２１ｃが開いてマイ
クロ波発振器１１の作動が停止することにより、プラズ
マ処理が停止されることになる。

その後、スタートボタン２２を押操作づると、第１．第
２積分器１５．１６がリセットされるとともに、該スタ
ートボタン２２が一時的に開操作されてリレー２１がＯ
ＦＦ作動し、このリレー２１のＯＦＦにより第１リレー
接点２１ａが開となる一方、第２および第３リレー接点
２１ｂ、２１Ｃが閏となり、処理ガス供給電磁弁９が供
給位置に切換るとともにマイクロ波発振器１１が作動し
始めて、次の被処理物Ｗに対するプラズマ処理が開始さ
れ、以後、同様の動作が行われて被処理物Ｗに対するプ
ラズマ処理が順次行われる。

したがって、被処理物Ｗに対するプラズマ処理がプラズ
マ発光度つまり実質的にプラズマ処理に寄与するプラズ
マ発生長に基づいて最適量に制御されるので、プラズマ
処理槽１の真空麿の変化やシール性の経時変化等の外乱
に影響されることがな（、各被処理物Ｗに対しプラズマ
処理を均一にかつ正確に行うことができる。

さらに、上記の如（プラズマ処理の制御のためにプラズ
マ発光度を検１）１する照度検出器１３，１４を設ける
だけで済み、他の検出器、センサを必要としないので、
構造が簡単なものとなるとともに、制御上の誤差が小さ
く抑えられて上記プラズマ処理の均一化をより一層図る
ことができる。しかし、上記実施例では第１及び第２の
一対の照度検出器１３．１４を設けているので、プラズ
マ発光はを平均化して正確に検出でき、検出精ｊ女の向
上ひいてはプラズマ処理の均一化の向上を図ることがで
き有利である。

尚、上記実施例では、酸素ガスと窒素ガスとの混合ガス
を処理ガスとしてプラズマを生起させており、この場合
、プラズマの発光色が黄色であるので・照度検出器によ
る発光検出を容易にでき好適であるが、処理ガスとして
酸素ガスを用いる場合にはプラズマ発光色が淡桃色であ
るので、照度検出器の検出精度を上げる必要があるもの
の、同様に適用可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれ
ば、プラズマ発生間と比例関係にあるプラズマ発光度の
積算値に基づいてプラズマ処理を制御するようにしたの
で、簡単な構造でもって樹脂製の被処理物に対するプラ
ズマ処理をより均一かつ正確に行うことができ、構造の
簡略化と処理精度の向上とを併せ図ることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構造を
示す正面概略図、第２図はプラズマ処理槽部分の側面図
である。１・・・プラズマ処理槽、６・・・プラズマ発生炉、１
０・・・マイクロ波発振器、１３・・・第１照度検出器
、１４・・・第２照度検出器、１５・・・第１積分器、
１６°°°第２積分器、１８・・・比較器、１９・・・
プラズマ量設定器、２０・・・トランジスタ、２１・・
・Ｉル−、２１ａ・・・第１リレー接点、２１ｂ・・・
第２１ル−接点、２１Ｃ・・・第３リレー接点、２６・
・・ｆｌ、＋Ｊ御千手段Ｗ・・・被処理物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸素ガス、窒素ガス、不活性ガス又はこれらの混
合ガス等を高周波放電等の放電により励起して低温プラ
ズマを発生させるプラズマ発生器を備え、該プラズマ発
生器で生起された低温プラズマをプラズマ処理槽内に装
入されたオレフィン系樹脂等の樹脂材料よりなる被処理
物の表面に照射してプラズマ処理を施すようにしたプラ
ズマ処理装置であって、上記プラズマ処理槽内に照射さ
れるプラズマの発光度を検出する照度検出手段と、該照
度検出手段の出力を積分してプラズマ発光度の積算値を
算出する積算手段と、該積算手段の出力を受け、プラズ
マ発光度の積算値が設定値に達するとプラズマ処理停止
信号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。