JP4512485B2 - 工作物のプラズマ処理方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、中空体状の工作物を、該工作物の内面をコーティングするためのプラズマステーションの少なくとも部分的に排気可能なプラズマチャンバーのなかへ挿入し、工作物をプラズマステーションの内部で保持要素により保持するようにした工作物をプラズマ処理するための方法に関するものである。
さらに本発明は、中空体状の工作物の内面をコーティングするためのプラズマステーションが工作物を受容するための少なくとも１つの排気可能なプラズマチャンバーを有し、プラズマチャンバーがプラズマステーションの領域に配置され、該プラズマチャンバーがチャンバー底部とチャンバーカバーと側部のチャンバー壁とによって画成されてチャンバー台座上に載置され、且つ工作物を位置決めするための少なくとも１つの保持要素を有している、工作物をプラズマ処理するための装置にも関わる。

この種の方法および装置はたとえばプラスチックに表面被覆を備えさせるために使用される。特に、液体をパッキングするために設けられる容器の内表面と外表面とをコーティングするためのこの種の方法および装置はすでに知られている。さらにプラズマ殺菌装置も知られている。

特許文献１には、ＰＥＴから成る容器の内面をコーティングするためのプラズマチャンバーが記載されている。コーティングされる容器は可動底部により持ち上げてプラズマチャンバーのなかへ挿入され、容器開口部の領域でアダプタと結合される。アダプタを通じて容器内部を真空にさせることができる。さらに、処理ガスを供給するため、アダプタを通じて中空の長棒が容器の内部空間内へ挿入される。プラズマの点火はマイクロ波を使用して行なわれる。

また、上記特許文献１からは、多数のプラズマチャンバーを回転するホイールに配置することも知られている。これにより単位時間当たりの容器の高生産率が促進される。

特許文献２に記載の供給装置は、容器内部空間を真空にして処理ガスを供給するためのものである。特許文献３に記載のプラズマチャンバーには、前もって容器の開口領域と結合された可動なカバーによって容器が挿入される。

特許文献４も回転するホイールにプラズマステーションを配置することを開示しており、このような配置構成に対して低圧ポンプとプラズマステーションとをグループごとに関連づけて、チャンバーと容器の内部空間との好ましい真空化を促進させるようにすることを記載している。さらに、複数個の容器のコーティングを１つの共通のプラズマステーションまたは１つの共通のキャビティで行なうことが記載されている。

容器の内面をコーティングするための他の装置は特許文献５に記載されている。この文献には、特に、マイクロ波発生器をプラズマチャンバーの上方に配置すること、プラズマチャンバーの底部を貫通するように真空パイプと作動媒体管とを配置することが記載されている。

公知の方法の大部分は、熱可塑性プラスチック材のバリヤー特性を改善するため、一般に化学式ＳｉＯ_ｘで表される酸化珪素から成る容器コーティング層をプラズマで発生させて使用する。付加的に、これによって生成したバリヤー層に炭素、水素、窒素といった成分をも含ませることができる。この種のバリヤー層はパッキングされた液体への酸素の侵入を阻止するとともに、ＣＯ_２を含んでいる液体の場合には二酸化炭素の流出をも阻止する。

従来知られている方法および装置は、大量生産に使用するにはまだ十分適していない。大量生産の場合、１個の工作物あたりのコーティングコストは安くなければならないし、生産速度も高くなければならないからである。

国際公開第９５／２２４１３号パンフレット 欧州特許公開第１０１０７７３号公報 国際公開第０１／３１６８０号パンフレット 国際公開第００／５８６３１号パンフレット 国際公開第９９／１７３３４号パンフレット

本発明の課題は、処理ステーションへの作動媒体の供給がコンパクトな構成で、プロセス非作動時間を短くして、且つ高い信頼性で支援されるように冒頭で述べた種類の方法を提供することである。

本発明の他の課題は、プラズマチャンバーへの簡単な作動媒体の供給がコンパクトな構成で支援されるように冒頭で述べた種類の装置を提供することである。

上記の課題は、方法においては、プラズマステーションに複数個のプラズマチャンバーを設け、それぞれのプラズマチャンバーにチャンバー台座を付設してチャンバー台座ユニットを形成させ、少なくとも１つの作動媒体供給部への各プラズマチャンバーの接続と、各プラズマチャンバーおよび各工作物への負圧源の接続とを、チャンバー台座ユニットに付設される、複数個のプラズマチャンバーおよび複数個の工作物に共通の１つの弁ブロックにより制御することによって解決される。

また装置においては、プラズマステーションが互いに並設される複数個のプラズマチャンバーを有し、これら複数個のプラズマチャンバーのそれぞれにチャンバー台座が付設されてチャンバー台座ユニットが形成され、各プラズマチャンバーの少なくとも１つの作動媒体供給部への接続と、各チャンバーの内部空間および各工作物の内部空間への負圧源の接続とを制御するため、複数個のプラズマチャンバーおよび複数個の工作物に共通の１つの弁ブロックがチャンバー台座ユニットに付設されていることによって解決される。

チャンバー底部の領域に弁を備えた弁ブロックを配置することにより、非常にコンパクトなユニットが提供される。このユニットは複数個のプラズマチャンバーを横に並べて空間的に密に配置することを支援するものであり、組み立ても後の保守作業も容易にする。さらに、それぞれの弁によってプラズマチャンバーに対し非常に短い連通管路が提供され、これはプロセス非作動時間を短縮させる。というのは、従来ではたとえば真空化を行なう際に接続管路も排気せねばならず、これに対応して時間コストを要するからである。

工作物のプラズマ処理を支援するため、弁ブロックの弁のうち少なくとも１つの弁を介して負圧を制御するのが特に有利である。

コンパクトな構成で高速排気工程を支援するため、少なくとも２つの弁を、少なくとも２つの異なる負圧段を接続させるために使用する。

開口部が下向きになるように配置された中空の工作物をコーティングする場合には、プラズマステーションのキャビティの排気をチャンバー底部を通じて行なうのか特に有利である。

装置技術的に簡単な実現は、チャンバー底部を通じて処理ガスを供給することによっても支援される。

工作物の内部空間でのプロセスガスの高速且つ一様な分布は、処理ガスを長棒を通じて工作物の内部空間のなかへ供給することによって実現できる。

段階的な圧力降下は、第１次真空弁を介して第１の圧力値をもつ負圧を供給することによって支援される。

内部の圧力と外部の圧力との差による工作物の変形は、工作物の内部空間と処理ステーションの内部空間とを少なくとも一時的に同時に負圧供給部に接続させることによって阻止される。

比較的低い負圧を高速に達成させるには、工作物の内部空間とプラズマチャンバーの内部空間とを少なくとも一時的に同時に、第１の負圧供給部よりも低い圧力を持った負圧供給部に接続させるのが有利である。

工作物の内面をコーティングするため、工作物の内部空間を長時間にわたって負圧供給部の少なくとも１つに接続させる。

プラズマチャンバーの支障のない開口を可能にするため、プラズマチャンバーの少なくとも１つの部分領域を一時的に弁ブロックを介して周囲圧に接続させる。

大きな圧力差による工作物の変形は、工作物の内部空間の少なくとも１つの部分領域を一時的に弁ブロックを介して周囲圧に接続させることによって阻止される。

プラズマの制御可能に点火を支援するため、チャンバーカバーの領域でマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波をキャビティ内へ導入する。

典型的な使用例は、熱可塑性プラスチックから成る工作物を処理することにある。

工作物として容器を処理することにより広範囲の使用例が得られる。

特に、工作物として飲料物のボトルを処理することが考えられる。

大きな信頼性と高品質の生産で高い生産率を達成するため、少なくとも１つのプラズマステーションを回転するプラズマホイールにより供給位置から排出位置へ移送する。

プロセスガスの供給を容易にするため、予め設定可能な少なくとも１種類の組成を持ったプラズマガスを、少なくとも１つのプロセスガス弁を介して作動媒体供給部と接続させる。

特に、プラズマ処理を低圧プラズマを利用して実施することが考えられる。

プラスチックから成る工作物をコーティングする場合、プラズマ重合処理を実施するのが有利である。

優れた表面特性は、プラズマにより、少なくとも部分的に、有機物質で工作物の内面をコーティングすることによって支援される。

食料品を包装するための工作物において特に有利な使用例は、プラズマにより、少なくとも部分的に、非有機物質で工作物の内面をコーティングすることにより達成できる。

包装物を処理する場合、特に、プラズマにより工作物のバリヤー特性を改善させる物質で工作物の内面をコーティングすることが考えられる。

高い使用クオリティを支援するため、工作物の表面上での物質の付着力を改善させる結合剤で工作物の内面をコーティングすることが提案される。

高い生産率は、１つの共通のキャビティで少なくとも２つの工作物を同時に処理することによって支援される。

他の使用分野は、プラズマ処理としてプラズマ殺菌を実施することにある。

同様に、プラズマ処理として工作物の表面活性処理を実施することが考えられる。

非常にコンパクトな構成は、弁ブロックが鉛直方向においてチャンバー底部の下方に配置されていることによって提供される。

装置の高さを低くするため、弁ブロックは実質的にチャンバー台座の横に配置されている。

簡潔な構成と簡単な組み立てを保証するため、弁ブロックはチャンバー台座とともに共通の部材を形成している。

制御可能なプロセスガス供給は、プロセスガス弁の少なくとも１つが鉛直方向において下方へ指向する連結要素に接続されていることによって支援される。

特に、位置決め可能な長棒を使用する場合、連結要素が長棒を担持する長棒送り台への接続部として形成されているのが有利である。

構成部材の簡潔な外形は、長棒送り台の領域に、プラズマガスを連結要素から長棒の方向へ誘導するプラズマガス転向管路が配置されていることによって支援される。

弁の制御性を種々の使用条件に対し簡単に適合させることができるように、少なくとも１つの弁は電磁制御弁として構成されている。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。なお、図１から図１３までは本発明の関連技術に関わるもので、図１４から図１６までが本発明の実施形態に関わるものである。
図１はプラズマモジュール（１）を示している。プラズマモジュール（１）は回転するプラズマホイール（２）を備えている。プラズマホイール（２）の周囲に沿って多数のプラズマステーション（３）が配置されている。プラズマステーション（３）は処理対象である工作物（５）を受容するためのキャビティまたはプラズマチャンバー（１７）を備えている。

処理対象である工作物（５）は装入部（６）の領域でプラズマモジュール（１）に供給され、個別化ホイール（７）を介して受け渡しホイール（８）へ転送される。受け渡しホイール（８）は位置決め可能な担持アーム（９）を備えている。担持アーム（９）は受け渡しホイール（８）の台座（１０）に対し相対的に回動可能に配置されているので、工作物（５）相互の間隔を相対的に変化させることができる。これにより、受け渡しホイール（８）から供給ホイール（１１）への工作物（５）の受け渡しは個別化ホイール（７）に比べて工作物（５）相互の間隔を大きくして行なわれる。供給ホイール（１１）は処理対象である工作物（５）をプラズマホイール（２）へ受け渡す。処理対象である工作物（５）は処理を行なった後、排出ホイール（１２）によりプラズマホイール（２）の領域から離間し、排出経路（１３）の領域へ移送される。

図２の関連技術では、プラズマステーション（３）はそれぞれ２つのキャビティ（４）またはプラズマチャンバー（１７）を備えている。これによりそれぞれ２つの工作部（５）を同時に処理できる。基本的には、キャビティ（４）を互いに完全に切り離して構成してよく、他方共通のキャビティ空間内で一部領域のみを互いに境界づけてすべての工作物（５）の最適なコーティングを保証するようにしてもよい。この場合には、少なくとも別個にマイクロ波をカップリングすることにより個々の部分キャビティを互いに境界づけることが考えられる。

図３はプラズマホイール（２）を一部取り付けたプラズマモジュール（１）の斜視図である。プラズマステーション（３）は担持リング（１４）上に配置されている。担持リング（１４）は回転結合部の一部として形成され、機台（１５）の領域で支持されている。プラズマステーション（３）はそれぞれステーションフレーム（１６）を有し、ステーションフレーム（１６）はプラズマチャンバー（１７）を保持している。プラズマチャンバー（１７）は筒状のチャンバー壁（１８）とマイクロ波発生器（１９）とを有している。

プラズマホイール（２）の中心部には回転分配器（２０）が配置されている。回転分配器（２０）を介してプラズマステーション（３）は作動媒体とエネルギーの供給を受ける。作動媒体を分配するため、特にリング管（２１）を使用してよい。

処理対象である工作物（５）は筒状のチャンバー壁（１８）の下方に図示されている。プラズマチャンバー（１７）の下部部分は図を簡潔にするために図示していない。

図４はプラズマステーション（３）の斜視図である。図からわかるように、ステーションフレーム（１６）はガイドバー（２３）を備え、ガイドバー（２３）上には、筒状のチャンバー壁（１８）を保持するための送り台（２４）が案内されている。図４はチャンバー壁（１８）を備えた送り台（２４）を持ち上げた状態で示したものである。したがって工作物（５）は解放状態にある。

プラズマステーション（３）の上部領域にはマイクロ波発生器（１９）が配置されている。マイクロ波発生器（１９）は転向部８２５）とアダプタ（２６）とを介して連結管路（２７）に接続されている。連結管路（２７）はプラズマチャンバー（１７）に開口している。基本的にはマイクロ波発生器（１９）をチャンバーカバー（３１）の領域に直接チャンバーカバー（３１）に接続してもよいし、また間隔要素を介してチャンバーカバー（３１）に接続してもよい。後者の場合には、マイクロ発生器（１９）はチャンバーカバー（３１）に対し予め設定可能な距離で配置され、よってチャンバーカバー（３１）のより大きな周囲領域に配置される。アダプタ（２６）は移行要素の機能を有し、連結管路（２７）は同軸管として形成されている。連結管路（２７）がチャンバーカバー（３１）へ開口している領域には石英ガラス窓が配置されている。転向部（２５）は中空管として形成されている。

工作物（５）は保持要素（２８）により位置決めされる。保持要素（２８）はチャンバー底部（２９）の領域に配置されている。チャンバー底部（２９）はチャンバー台座（３０）の一部として形成されている。位置調整を容易にするため、チャンバー台座（３０）をガイドバー（２３）の領域に固定してよい。変形実施形態では、チャンバー台座（３０）は直接ステーションフレーム（１６）に固定される。このような配置構成の場合には、たとえばガイドバー（２３）を鉛直方向において２分割に形成してもよい。

図５は図３のプラズマステーション（３）の正面図であり、プラズマチャンバー（１７）が閉じている状態で示したものである。筒状のチャンバー壁（１８）を備えた送り台（２４）は図４に図示した位置に比べて降下しており、したがってチャンバー壁（１８）はチャンバー底部（２９）のほうへ移動した状態にある。この位置決め状態においてプラズマコーティングを実施することができる。

図６は図５の配置構成の鉛直断面図である。この図から特にわかるように、連結管路（２７）はチャンバーカバー（３１）に開口し、チャンバーカバー（３１）は側部に突出フランジ（３２）を有している。この突出フランジ（３２）の領域にパッキン（３３）が配置され、パッキン（３３）はチャンバー壁（１８）の内側フランジ（３４）の作用を受ける。これにより、チャンバー壁（１８）が降下した状態でチャンバーカバー（３１）に対するチャンバー壁（１８）の密封が行なわれる。チャンバーカバー（１８）の下部領域には他のパッキン（３５）が配置され、ここでもチャンバー底部（３９）に対する密封が保証されている。

図６に図示した位置でチャンバー壁（１８）がキャビティ（４）を取り囲んでいるので、キャビティ（４）の内部空間も工作物（５）の内部空間も真空にさせることができる。処理ガスの供給を補助するため、チャンバー台座（３０）の領域に中空の長棒（３６）が配置され、長棒（３６）は工作物（５）の内部空間のなかへ移動可能である。長棒（３６）の位置決めを行なうため、長棒（３６）はガイドバー（２３）に沿って位置決め可能な長棒送り台（３７）によって保持される。長棒送り台（３７）の内部には処理ガス管路（３８）が延びており、処理ガス管路（３８）は図６に図示した持ち上げ位置でチャンバー台座（３０）のガス接続部材（３９）と連通している。このような配置構成により、長棒往復代（３７）にホース状の連通要素を設けずに済む。

図７と図８は図５と図６の配置構成を、チャンバー壁（１８）を持ち上げた状態で示したものである。チャンバー壁（１８）がこの位置決め状態にあるとき、処理した工作物（５）をプラズマステーション（３）の領域から除去し、新たに処理する工作物（５）を取り付けることが難なく可能である。チャンバー壁（１８）が上方へ移動することによりプラズマチャンバー（１７）が開口状態になっている図面に図示したチャンバー壁（１８）の位置とは択一的に、構造的に変形したスリーブ状のチャンバー壁を鉛直方向において下方へ移動させることにより開口過程を行ってもよい。

図示した関連技術では、連結管路（２７）は筒状の構成であり、チャンバー壁（１８）に対し実質的に同軸に配置されている。

図９はチャンバー壁（１８）の周辺の一部を拡大して示した図６の鉛直断面図である。図から特にわかるように、チャンバー壁（１８）の内側フランジ（３４）はチャンバーカバー（３１）のフランジ（３２）とオーバーラップし、工作物（５）は保持要素（２８）により保持されている。さらに図からわかるように、長棒（３６）は保持要素（２８）の繰り抜き部（４０）を貫通するように案内されている。

密封要素（２８）の領域における工作物（５）の位置決め態様を、図１０にもう一度拡大して図示した。密封要素（２８）は、スプリングチャンバー（４２）を備えたガイドスリーブ（４１）に挿着されている。スプリングチャンバー（４２）には圧縮ばね（４３）が挿着され、圧縮ばね（４３）は密封要素（２８）の外側フランジ（４４）をガイドスリーブ（４１）に対し弾性的に固定させている。

図１０に図示した位置では、長棒（３６）に取り付けられた送りディスク（４５）が外側フランジ（４４）のほうへ案内され、保持要素（２８）をその上部終端位置へ押している。この位置で工作物（５）の内部空間はキャビティ（４）の内部空間に対し絶縁されている。長棒（３６）が降下した状態では圧縮ばね（４３）が保持要素（２８）をガイドスリーブ（４１）に対し相対的に変位させて、工作物（５）の内部空間とキャビティ（４）の内部空間とを連通させる。

図１１は保持要素（４６）を用いたプラズマチャンバー（１７）内部での工作物（５）の位置決め態様を示している。保持要素（４６）は舌片状に形成され、回動可能に支持されている２つの保持アーム（４７，４８）を有している。保持アーム（４７，４８）は回転軸（４９，５０）に対し相対的に回動可能である。保持要素（４６）による工作物（５）の自動的な固定を保証するため、保持アーム（４７，４８）はばね（５１，５２）によりそれぞれの保持位置へ押される。

保持要素（４６）はチャンバー台座（３０）の上方に配置されているので、チャンバー壁（１８）を持ち上げた後に保持要素（４６）に対する側方からのアクセスが与えられている。これにより工作物（５）を位置決め要素から保持要素（４６）へ受け渡すことができ、キャビティ縦軸線（５３）の方向へ工作物（５）を往復運動させる必要がない。

図１２はチャンバー台座（３０）の下方に配置される弁ブロック（５４）の詳細図である。弁ブロック（５４）は実質的に、複数個の弁（５５）を保持しているブロックケースから成っている。特に、電磁制御を弁（５５）を使用することが考えられる。

図１２の関連技術の場合、弁ブロック（５４）はチャンバー台座（３０）のすぐ下に配置されている。基本的には、チャンバー台座（３０）と弁ブロック（５４）とをユニット状部材として実施してもよい。弁（５５）は図１２では概略的に図示してある。特に、弁ブロック（５４）は本実施形態によれば、第１の負圧段を供給するための第１次真空弁（５６）と、第１の負圧段よりも低い負圧を供給するための第２次真空弁（５７）とを有している。プロセスガスの供給に同期して真空を維持するため、さらにプロセス真空弁（５８）が設けられている。プロセス真空弁（５８）は吸込まれたプロセスガスが第１次真空および第２次真空を供給するための供給回路内へ侵入するのを阻止する。

工作物（５）の内部空間および／またはプラズマチャンバー（１７）の内部空間への負圧の選択的供給或いは同時供給を支援するため、適宜遮断機能を行使するチャンバー真空弁（５９）が使用される。特に、それぞれの供給真空を弁（５６，５７，５８）を介してそれぞれ直接工作物（５）の内部空間に供給し、チャンバー真空弁（５９）を介して制御してプラズマチャンバー（１７）の内部空間を必要に応じて付勢することが考えられる。

工作物（５）の内部空間とプラズマチャンバー（１７）の内部空間との両方を予め設定可能に且つ互いに独立に脱気するのを支援するため、工作物脱気弁（６０）とチャンバー脱気弁（６１）とを使用する。

各種組成のプロセスガスの供給を支援するため、第１次プロセスガス弁（６２）と第２次プロセスガス弁（６３）とを使用する。他の作動媒体の供給と排出とは補助弁（６４，６５）を介して可能である。

図１２に図示した関連技術の場合、多数の弁がグループ状に配置されている。この種の配置構成は適当な作動媒体源に対する弁の接続を支援する。またこの種の配置構成は電磁制御弁の電気的な接続を容易にする。

図１３は図１２の配置構成を、チャンバー壁（１８）を持ち上げることによりプラズマチャンバー（１７）を開口させた状態で図示したものである。プラズマステーション（３）がこの作動状態にあるときすべての弁（５５）は閉じており、且つ長棒（３６）はチャンバー台座（３０）と弁ブロック（５４）のなかへ引き戻されており、その結果側方から工作物（５）を位置決めすることが可能である。

図１４は本発明の実施形態を示している。図１４に図示した実施形態は特にそれぞれの供給管路をできるだけ対称に構成して２つのプラズマチャンバー（１７）に供給するために有利である。なお図１４ないし図１６にはプロセスガス弁（６２，６３）は図示していない。

弁ブロック（５４）のプラズマチャンバー（１７）側の領域には、実質的に共通の同じ１つの面内にチャンバー真空弁（５９）と、工作物脱気弁（６０）と、チャンバー脱気弁（６１）とが配置されている。この面の下方には鉛直方向に順次第１次真空弁（５６）と第２次真空弁（５７）とプロセス真空弁（５８）とが配置されている。

図１５は他の鉛直断面図で、弁（５５）を制御するためにそれぞれ調整要素（６９）が使用されることを示している。調整要素（６９）はたとえば電磁コイルとして構成されており、その電気制御状態に応じて弁（５５）を閉弁位置、開弁位置、或いは場合によっては中間位置へ配置させる。弁ブロック（５４）の内部には、弁（５５）の少なくとも１つをプラズマチャンバー（１７）の内部空間と直接連通させるためのチャンバー接続管路（７０）と、弁（５５）の少なくとも１つを処理対象である工作物（５）の内部空間と連通させるための工作物接続管路（７１）とが延在している。

図１６は弁（５５）の接続状態を示している。この場合接続部材（６６）に可撓性の連通管（６７）が嵌合し、ホースクランプ（６８）で固定されている。連通チューブを使用してもよい。適した連通管（６７）の選択は構造的な境界条件を考慮して行なう。

次に代表的な処理工程をコーティング工程を例にとって説明する。コーティング工程は、まず装入ホイール（１１）を使用して工作物（５）をプラズマホイール（２）のほうへ搬送し、スリーブ状のチャンバー壁（１８）を高く変位させた状態で工作物（５）をプラズマステーション（３）に取り付ける。取付け工程の終了後、チャンバー壁（１８）をその密封位置へ降下させ、キャビティ（４）と工作物（４）の内部空間とを同時に真空にさせる。

キャビティ（４）が十分に真空になった後、長棒（３６）を工作物（５）の内部空間のなかへ挿入し、保持要素（２８）を変位させることにより工作物（５）の内部空間をキャビティ（４）の内部空間に対し隔絶させる。また、長棒（３６）を、キャビティの内部空間を真空にさせる工程の開始に同期して工作物（５）のなかへ挿入させてもよい。次に、工作物（５）の内部空間の圧力をさらに降下させる。また、長棒（３６）の位置決め運動の少なくとも一部をすでにチャンバー壁（１８）の位置決めに並行して行なってもよい。工作物（５）の内部空間が十分低圧になった後、処理ガスを該内部空間のなかへ導入し、マイクロ波発生器（１９）を用いてプラズマを点火させる。特に、プラズマを用いて結合剤等の表面処理剤を工作物（５）の内表面にも固有のバリヤー層にも酸化珪素から析出させることを想定している。

コーティング工程の終了後、長棒（３６）を再び工作物（５）の内部空間から除去し、プラズマチャンバー（１７）と工作物（５）の内部空間とを通気させる。キャビティ（４）内部が大気圧に達した後、チャンバー壁（１８）を再び持ち上げて、コーティングした工作物（５）の取り出しと新たに処理する工作物（５）の装入とを行なう。工作物（５）を側方から位置決めするのを可能にするため、密封要素（２８）を少なくとも部分的に再びチャンバー台座（３０）のなかへ挿入する。

上述した工作物（５）の内面コーティングとは択一的に、外面コーティング、殺菌、或いは表面活性を行なってもよい。

プラズマ壁（１８）、密封要素（２８）および／または長棒（３６）の位置決めは、異なる駆動装置を使用して行なうことができる。基本的には空気圧式駆動装置および／または電気駆動装置が考えられ、特に１実施形態ではリニアモータが考えられる。特に、プラズマホイール（２）との正確な運動的整合性を補助するため、カム制御を行なってもよい。カム制御部は、たとえばプラズマホイール（２）の周囲に沿って制御カムを配置し、該制御カムに沿ってカムローラを案内させるように構成することができる。カムローラはその都度位置決めされるべき構成要素と連結されている。

弁（５５）の操作はプログラミング可能な電子制御を介して行なうのが有利である。まずプラズマチャンバー（１７）を閉じた後に第１次真空弁（５６）を開き、工作物（５）の内部空間とプラズマチャンバー（１７）の内部空間とを同時に排気する。この場合２０ミリバールないし５０ミリバールの範囲の圧力レベルが達成される。第１次真空弁（５６）を閉じた後第２次真空弁（５７）を開き、工作物（５）の内部空間とプラズマチャンバー（１７）の内部空間とをまず同時に、より低い圧力レベルを持った負圧源に接続させる。工作物（５）を取り囲んでいるプラズマチャンバー（１７）の内部空間を十分に排気した後チャンバー真空弁（５９）を閉じ、工作物（５）の内部空間だけをさらに排気させる。このときほぼ０．１ｍｂａｒの圧力レベルが達成される。

チャンバー真空弁（５９）を閉じ、通常は前もって行なわれている工作物（５）の内部空間内での長棒（３６）の位置決めを行なった後、第１次プロセスガス弁（６２）を開いて第１の組成のプロセスガスを供給する。長棒（３６）にプロセスガスを供給するため、たとえば図６に図示したようなガス接続部材（３９）をチャンバー台座（３０）の領域に設けて、穴状の繰り抜き部内で管状の連結要素を縦方向に可動に案内させることが考えられる。密封は動的リングパッキンを介して行なうことができる。前記管状の連結要素は長棒スリット（３７）により担持され、該長棒スリット（３７）内部でのプラズマガス管路（３８）への連通部を形成する。前記穴状の繰り抜き部内で管状の連結要素を適当に変位させることにより、長棒スリット（３７）がどの位置にあってもプロセスガスが分布した状態の連通が保証されている。

十分にプロセスガスが供給された後、マイクロ波発生器（１９）が工作物（５）の内部空間内のプラズマを点火させる。予め設定可能な時点で第１次プロセスガス弁（６２）を閉じるとともに第２次プロセスガス弁（６３）を開いて、第２の組成のプロセスガスを供給する。プロセスガス弁（６２，６３）の開弁に並行して少なくとも一時的にプロセス真空弁（５８）をも開いて、十分に低い負圧を工作物（５）の内部空間内で維持する。この場合圧力レベルがほぼ０．３ｍｂａｒであるのが合目的であることが判明した。

プラズマコーティングの終了後、まず工作物脱気弁（６０）を開き、工作物（５）の内部空間を周囲圧に接続させる。工作物脱気弁（６０）の開弁後、予め設定可能な時間的遅延を伴ってチャンバー脱気弁（６１）をも開弁させて、プラズマチャンバー（１７）の内部空間を再び完全に周囲圧へ高める。プラズマチャンバー（１７）の内部が少なくともほぼ周囲圧に達した後プラズマチャンバー（１７）を開き、コーティングした工作物（５）を取り出し、コーティングすべき新たな工作物（５）に交換する。

工作物（５）の内部にプラズマ処理の残滓物が存在する場合には、これを除去するため、工作物（５）をプラズマチャンバー（１７）から取り出す前に圧縮空気を工作物（５）の内部に挿入して不純物を取り除くことが可能である。圧縮空気の排気はプラズマステーション（３）の周囲へ行なうか（特に、同時に圧力付勢のために負圧接続部の１つを作動させて不純物の所定吸引を行なうことも考えられる）、或いは、付加的な負圧付勢だけでクリーニング工程を実施し、クリーニング工程を周囲空気の流動により行なってもよい。圧縮空気を供給する場合、特に長棒（３６）を通じての供給が考えられる。これにより、洗浄空気を工作物（５）の内部空間の領域であって工作物（５）の開口部とは逆の側にある前記領域へ挿入できるからである。これによって工作物（５）の開口部方向への洗浄空気の流動が支援され、効果的なクリーニング工程が行なわれる。

供給ホイールおよび排出ホイールと連結されている回転するプラズマホイール上に配置された多数のプラズマチャンバーの基本的な配置構成図である。 プラズマステーションがそれぞれ２つのプラズマチャンバーを備えている配置構成を図示した図１と同様の図である。 多数のプラズマチャンバーを備えたプラズマホイールの斜視図である。 １つのキャビティを備えた１つのプラズマステーションの斜視図である。 プラズマチャンバーが閉じた状態の図４の装置の正面図である。 図５の線ＶＩ−ＶＩによる横断面図である。 プラズマチャンバーが開口している状態の、図５に対応する図である。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩによる鉛直断面図である。 コーティングされる容器をも併せて示した図６のプラズマチャンバーの拡大図である。 プラズマチャンバーで工作物を保持するための接続要素の拡大図である。 舌片状の保持要素を使用してプラズマチャンバー内部でボトル状の工作物を位置決めする態様の概略図である。 チャンバー底部の下方に多数の弁を備えた弁ブロックが配置されている閉じたプラズマチャンバーの概略図である。 プラズマチャンバーを開口させた後の図１２の配置構成を示す図である。 本発明の実施態様の図である。 工作物のための舌片状の保持要素を図示していない、図１４の切断線ＸＶ−ＸＶによる鉛直断面図である。 同様に舌片状の保持要素を図示していない、図１４の切断線ＸＶＩ−ＸＶＩによる水平断面図である。

Claims (53)

1. 中空体状の工作物（５）を、該工作物の内面をコーティングするためのプラズマステーション（３）の少なくとも部分的に排気可能なプラズマチャンバー（１７）のなかへ挿入し、プラズマステーション（３）の内部で工作物（５）を保持要素（２８）により位置決めするようにした、工作物をプラズマ処理するための方法において、
   プラズマステーション（３）に複数個のプラズマチャンバー（１７）を設け、それぞれのプラズマチャンバー（１７）にチャンバー台座（３０）を付設してチャンバー台座ユニットを形成させ、少なくとも１つの作動媒体供給部への各プラズマチャンバー（１７）の接続と、各プラズマチャンバー（１７）および各工作物（５）への負圧源の接続とを、チャンバー台座ユニットに付設される、複数個のプラズマチャンバー（１７）および複数個の工作物（５）に共通の１つの弁ブロック（５４）により制御することを特徴とする方法。
2. 弁ブロック（５４）の少なくとも１つの弁を介して負圧を制御することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 弁ブロック（５４）の少なくとも２つの弁（５５）を、少なくとも２つの異なる圧力値の負圧を工作物（５）の内部空間へ供給するために使用することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. プラズマステーション（３）のプラズマチャンバー（１７）の排気をチャンバー底部（２９）を通じて行なうことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
5. チャンバー底部（２９）を通じて処理ガスを供給することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
6. 処理ガスを中空の長棒（３６）を通じて工作物（５）の内部空間のなかへ供給することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
7. 第１次真空弁（５６）を介して第１の圧力値をもつ負圧を工作物（５）の内部空間へ供給することを特徴とする、請求項２から６までのいずれか一つに記載の方法。
8. 工作物（５）の内部空間とプラズマステーションの内部空間とを少なくとも一時的に同時に負圧供給部に接続させることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
9. 工作物（５）の内部空間とプラズマチャンバー（１７）の内部空間とを少なくとも一時的に同時に、第１の負圧供給部よりも低い圧力を持った負圧供給部に接続させることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
10. 工作物（５）の内部空間を長時間にわたって負圧供給部の少なくとも１つに接続させることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法。
11. プラズマチャンバー（１７）の少なくとも１つの部分領域を一時的に弁ブロック（５４）を介して周囲圧に接続させることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の方法。
12. 工作物（５）の内部空間の少なくとも１つの部分領域を一時的に弁ブロック（５４）を介して周囲圧に接続させることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の方法。
13. チャンバーカバー（３１）の領域でマイクロ波発生器（１９）により発生させたマイクロ波をプラズマチャンバー（１７）内へ導入することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の方法。
14. 熱可塑性プラスチックから成る工作物（５）を処理することを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の方法。
15. 工作物（５）として容器を処理することを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の方法。
16. 工作物（５）として飲料物のボトルを処理することを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法。
17. 少なくとも１つのプラズマステーション（３）を回転するプラズマホイール（２）により供給位置から排出位置へ移送することを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか一つに記載の方法。
18. 予め設定可能な少なくとも１種類の組成を持ったプラズマガスを、少なくとも１つのプロセスガス弁（６２，６３）を介して作動媒体供給部と接続させることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の方法。
19. プラズマ処理を低圧プラズマを利用して実施することを特徴とする、請求項１から１８までのいずれか一つに記載の方法。
20. プラズマ重合処理を実施することを特徴とする、請求項１から１９までのいずれか一つに記載の方法。
21. プラズマにより、少なくとも部分的に、有機物質で工作物（５）の内面をコーティングすることを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一つに記載の方法。
22. プラズマにより、少なくとも部分的に、非有機物質で工作物（５）の内面をコーティングすることを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一つに記載の方法。
23. プラズマにより、工作物（５）のバリヤー特性を改善させる物質で工作物（５）の内面をコーティングすることを特徴とする、請求項１から２２までのいずれか一つに記載の方法。
24. 工作物（５）の表面上での物質の付着力を改善させる結合剤で工作物（５）の内面をコーティングすることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
25. １つの共通のプラズマチャンバー（１７）で少なくとも２つの工作物（５）を同時に処理することを特徴とする、請求項１から２４までのいずれか一つに記載の方法。
26. プラズマ処理としてプラズマ殺菌を実施することを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の方法。
27. プラズマ処理として工作物（５）の表面活性処理を実施することを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の方法。
28. 中空体状の工作物（５）の内面をコーティングするためのプラズマステーション（３）が排気可能なプラズマチャンバー（１７）を有し、該プラズマチャンバー（１７）がチャンバー底部（２９）とチャンバーカバー（３１）と側部のチャンバー壁（１８）とによって画成されてチャンバー台座（３０）上に載置され、且つ工作物（５）を位置決めするための少なくとも１つの保持要素（２８）を有している、工作物をプラズマ処理するための装置において、
    プラズマステーション（３）が互いに並設される複数個のプラズマチャンバー（１７）を有し、これら複数個のプラズマチャンバー（１７）のそれぞれにチャンバー台座（３０）が付設されてチャンバー台座ユニットが形成され、各プラズマチャンバー（１７）の少なくとも１つの作動媒体供給部への接続と、各チャンバー（１７）の内部空間および各工作物（５）の内部空間への負圧源の接続とを制御するため、複数個のプラズマチャンバー（１７）および複数個の工作物（５）に共通の１つの弁ブロック（５４）がチャンバー台座ユニットに付設されていることを特徴とする装置。
29. 弁ブロック（５４）の少なくとも１つの弁が負圧の接続のために構成されていることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
30. 弁ブロック（５４）が少なくとも２つの異なる値の負圧の接続のために構成されていることを特徴とする、請求項２８または２９に記載の装置。
31. プラズマステーション（３）のプラズマチャンバー（１７）を排気するため、チャンバー底部（２９）に少なくとも１つの真空管路が配置されていることを特徴とする、請求項２８から３０までのいずれか一つに記載の装置。
32. チャンバー底部（２９）に処理ガスを供給するための少なくとも１つの管路が配置されていることを特徴とする、請求項２８から３１までのいずれか一つに記載の装置。
33. 処理ガスを工作物（５）の内部空間内へ供給するため、中空の長棒（３６）がチャンバー底部（２９）に対し相対的に位置決め可能に配置されていることを特徴とする、請求項２８から３２までのいずれか一つに記載の装置。
34. 弁ブロック（５４）が第１の値をもつ負圧の接続のための第１次真空弁（５６）を有していることを特徴とする、請求項２８から３３までのいずれか一つに記載の装置。
35. 第１次真空弁（５６）が少なくとも一時的に工作物（５）の内部空間とプラズマチャンバー（１７）の内部空間との両方を共通の負圧供給部に接続させることを特徴とする、請求項３４に記載の装置。
36. 弁ブロック（５４）が第１の値の負圧よりも低い値をもつ負圧の接続のための第２次真空弁（５７）を有していることを特徴とする、請求項２８から３５までのいずれか一つに記載の装置。
37. 第２次真空弁（５７）が少なくとも一時的に工作物（５）の内部空間だけを負圧源と接続させることを特徴とする、請求項３６に記載の装置。
38. 弁ブロック（５４）が工作物（５）の内部空間を周囲圧と接続させるための工作物脱気弁（６０）を有していることを特徴とする、請求項２８から３７までのいずれか一つに記載の装置。
39. 弁ブロック（５４）がプラズマチャンバー（１７）の内部空間を周囲圧と接続させるためのチャンバー脱気弁（６１）を有していることを特徴とする、請求項２８から３８までのいずれか一つに記載の装置。
40. チャンバーカバー（３１）の領域にマイクロ波発生器（１９）が配置されていることを特徴とする、請求項２８から３９までのいずれか一つに記載の装置。
41. 工作物（５）をコーティングするため、プラズマステーション（３）が熱可塑性プラスチックから形成されていることを特徴とする、請求項２８から４０までのいずれか一つに記載の装置。
42. プラズマステーション（３）が容器状の工作物（５）をコーティングするために構成されていることを特徴とする、請求項２８から４１までのいずれか一つに記載の装置。
43. プラズマステーション（３）が飲料物のボトルの形態の工作物（５）をコーティングするために構成されていることを特徴とする、請求項２８から４２までのいずれか一つに記載の装置。
44. 少なくとも１つのプラズマステーション（３）が回転するプラズマホイール（２）によって担持されていることを特徴とする、請求項２８から４３までのいずれか一つに記載の装置。
45. 少なくとも２つのプラズマチャンバー（１７）を提供するために設けられるチャンバー壁（１８）が位置決め可能に配置されていることを特徴とする、請求項２８から４４までのいずれか一つに記載の装置。
46. 弁ブロック（５４）が少なくとも１つのプロセスガス弁（６２，６３）を有していることを特徴とする、請求項２８から４５までのいずれか一つに記載の装置。
47. 弁ブロック（５４）が鉛直方向においてチャンバー底部（２９）の下方に配置されていることを特徴とする、請求項２８から４６までのいずれか一つに記載の装置。
48. 弁ブロック（５４）が実質的にチャンバー台座（３０）の横に配置されていることを特徴とする、請求項２８から４６までのいずれか一つに記載の装置。
49. 弁ブロック（５４）がチャンバー台座（３０）とともに共通の部材を形成していることを特徴とする、請求項２８から４６までのいずれか一つに記載の装置。
50. プロセスガス弁（６２，６３）の少なくとも１つが鉛直方向において下方へ指向する連結要素に接続されていることを特徴とする、請求項２８から４９までのいずれか一つに記載の装置。
51. 連結要素が中空の長棒（３６）を担持する長棒送り台（３７）への接続部として形成されていることを特徴とする、請求項５０に記載の装置。
52. 長棒送り台（３７）の領域に、プラズマガスを連結要素から中空の長棒（３６）の方向へ誘導するプラズマガス転向管路が配置されていることを特徴とする、請求項５０または５１に記載の装置。
53. 少なくとも１つの弁（５５）が電磁制御弁として構成されていることを特徴とする、請求項２８から５２までのいずれか一つに記載の装置。

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