大気圧プラズマを利用したラジカル反応による形状加工装置の開発

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本研究により得られた成果を以下に示す。(1) プラズマ発生用の電極に回転電極を適用することで、反応ガスの安定供給ならびに反応生成物の強制的な排除を実現した。また電極表面にアルミナをプラズマ溶射によりコーティングすることで、二次電子放出によるアーク放電を防止し、極めて安定で低温のプラズマを実現することができた。(2) プラズマCVMによる数値制御加工における基本単位である単位加工痕形状の、加工ギャップならびにプラズマ発生用回転電極の周速度依存性に関して実験的評価を行った。その結果、加工ギャップが小さくなる(1mm以下)と電極直下部が加工されにくくなり、また電極周速度が大きくなると加工痕の最深部が回転方向下流側にシフトする傾向が観測され、これら二つのパラメータを制御することにより数値制御加工を行う上で最適な加工痕形状が得られることを見出した。(3) プラズマCVMによる形状加工はプラズマの滞在時間を制御することにより行われ、その際プラズマの滞在時間と加工量の関係が単純な比例関係にあることが望まれる。そこで加工速度のワーク送り速度依存性を評価したところ、加工速度はワーク送り速度の逆数、すなわちプラズマの滞在時間に対して±3%以内の比例関係を得ることができた。(4) シリコンの加工において表面粗さPV1.5nm、Rrms=0.3nmという超精密加工面を得ることができた。以上により、プラズマCVMによる数値制御形状加工を実現する上で必要とされる基本的な加工特性を得ることができた。