JP2023507008A - 基板上への大気圧プラズマジェットコーティング堆積のための改良されたシールド - Google Patents

Abstract

本発明は、物体輪郭を備える物体をプラズマコーティングするための方法に関係しており、上記方法は、ａ．交換可能なシールド（２）を提供するステップを備え、交換可能なシールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、ジェット流入口からノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、ノズル出口は、物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同である端縁（２５）を備え、それによって、シールドは、好ましくはノズル出口端縁に関連する識別手段を備え、上記方法はさらに、ｂ．交換可能なシールドをプラズマジェット生成装置のジェット流出口に取り外し可能に取り付けるステップと、ｃ．少なくとも０．１ｍｍ、好ましくは多くても５ｍｍの距離以内まで物体輪郭がノズル出口端縁にぴったりとフィットするように物体をノズル出口に設置することによって、ノズル出口と物体との間の間隙を最小化するステップと、ｄ．好ましくは多くても１０％だけ大気圧よりも高い動作圧力で物体を低温無酸素プラズマによってプラズマコーティングするステップとを備え、プラズマコーティングするステップは、プラズマジェット生成装置によってシールド内にプラズマジェットを提供して、プラズマジェット内のコーティング前駆体をシールドに注入し、それによって上記動作圧力を生じさせることによってなされ、それによって、酸素欠乏プラズマゾーン内で物体をプラズマコーティングし、上記方法は、プラズマジェットを提供する前に、提供されたシールドを識別する追加のステップを備える。

Description

技術分野
本発明は、プラズマ堆積の技術分野に関する。したがって、本発明は、ＩＰＣ Ｈ０５Ｈ １／２４および／またはＩＰＣ Ｂ０１Ｊ １９／０８に関係し得る。

背景
プラズマ堆積によるコーティングは、他のコーティング技術と比較して、特にコーティング物質を含む液体に物体をさらすことによってコーティングが設けられる湿式技術と比較して、多くの利点を提供する。たとえば、プラズマコーティングは、非常に薄いコーティング層を可能にし、それは、全てのタイプの形状を有する物体のコーティングを可能にし、コーティング物質の喪失がほとんどない、などである。

プラズマコーティング技術は、一般に、真空技術と大気技術とに分けることができる。本発明は、大気プラズマコーティングに関し、プラズマの圧力は大気圧に近い。実際には、プラズマ圧力は、大気圧とはわずかに異なっている、たとえばわずかに過圧である可能性がある。大気プラズマコーティング技術は、真空プラズマコーティング技術に対して大きな利点を有している。なぜなら、真空チャンバが不要であり、コーティングプロセスをインラインで容易に実行できるからである。

多くのプラズマコーティングプロセスが特許文献ＥＰ ０ ２１７ ３９９ Ａ２、ＵＳ ３，９１４，５７３ Ａ、ＵＳ ２０１７／０９５９２９ Ａ１およびＥＰ １ ８７５ ７８５ Ａ１に開示されてきた。これらの文献は、プラズマを１０００℃以上まで加熱してプラズマを高速で基板に吹き付ける特定のタイプのプラズマスプレーガンに関連している。ＵＳ ３，９１４，５７３ Ａに開示されているようなプロセスは、一般に、プラズマ温度を優に超える融解温度を有する鋼などの金属物体を材料粒子でコーティングするために使用され得る。基板上へのコーティングの向上のために材料粒子を軟化させるためには、高いプラズマ温度が必要である。

特許出願ＤＥ １０ ２０１７ ２１７０６９ Ａ１には、内部の熱コーティングのためのコーティングランス装置のための回転ユニットが開示されている。回転駆動装置は、ツールホルダの回転軸に同軸に中空シャフトモータとして設計され、ツールホルダおよびコーティング材料供給およびプロセスメディア供給は、中空シャフトモータに対して中央に配置される、ということが提案されている。この文献は、特に、アルミニウムシリンダクランクケースに金属コーティングを提供することに関連している。そこに開示されている熱コーティングプロセスは、粉体プラズマ溶射、プラズマ転写ワイヤアーク（ＰＴＷＡ）および電気アークワイヤ溶射（ＬＤＳ）などのワイヤ溶射プロセス、またはＨＶＯＦ溶射（高速フレーム溶射）である。これらは全て、他のタイプの基板、特に非金属基板のコーティングでの使用に適していない強力かつ高温の処理である。また、これらの方法は、装置の構成要素、特にノズルおよびその構成要素に使用される材料に対して厳しい条件をつきつける。さらに、ＤＥ １０ ２０１７ ２１７０６９ １の装置は、１つのタイプおよび形状の基板のみを処理するよう意図された専用の装置に関する。

しかし、本発明は、金属および非金属基板、特に１０００℃を優に下回り、時には２００℃、１５０℃、１００℃またはそれ以下を下回ることさえある融解温度および／または流れ温度を有するプラスチックおよび／またはガラス基板も含む全てのタイプの基板への分子性物質のコーティングを可能にする異なるタイプの大気プラズマコーティングプロセスおよびそのための装置に関する。明らかなことに、ＤＥ １０ ２０１７ ２１７０６９ Ａ１、ＥＰ ０ ２１７ ３９９ Ａ２、ＵＳ ３，９１４，５７３ Ａ、ＵＳ ２０１７／０９５９２９ Ａ１およびＥＰ １ ８７５ ７８５ Ａ１に開示されているプラズマスプレーガンのプロセスおよび専用の機器は、使用できない。低温、一般に２００℃を下回るプラズマ温度でのプラズマコーティング技術が必要である。

ＪＰ ２００８／１３０ ５０３ Ａには、大気圧プラズマジェット生成手段と処理チャンバとを備える装置が開示されている。プラズマジェットは、処理チャンバに挿入されることができる。処理チャンバは、樹脂からなる上方部分と、下方部分とを備えており、上方部分と下方部分とは、小さな間隙によって互いに離間されており、それによって、装置は、小さな間隙を介した処理チャンバからのガスの流出を生じさせる過圧によって処理チャンバに周囲空気が混入することを防止するように構成されている。

当該文献には、材料の表面形状に関係なく表面を効率的に改質するようにプラズマプルームを長くすることができる大気圧プラズマジェット装置を提供するという課題を解決することが開示されている。

しかし、当該文献に係る装置は、コーティング堆積には適していない。当該文献は、特に、可能な用途として洗浄および親水性の改良を記載している。

また、当該文献に係る装置は、連続的な基板のインライン処理には適していない。当該文献は、特に、処理物体の積み降ろしのための開口領域調整手段（または、シャッター）を記載している。さらに、当該文献は、処理物体のサイズが処理チャンバの上方部分の開口面に実質的に等しいことを記載している。それによって、当該文献は、バッチ処理チャンバを提供している。

さらに、当該文献に係る装置は、容易な洗浄、長期間にわたるメンテナンスおよび／または複数の不規則な表面のインライン処理には適していない。

ＪＰ ２００７／３２３ ８１２ Ａには、第１の反応空間と、混合ガス領域を含む混合ガス容器とを備える大気圧プラズマ装置が開示されている。この装置は、第１の反応空間から混合ガス領域に一次プラズマジェットを挿入し、反応ガスを含む混合ガスを混合ガス領域に挿入して一次プラズマと衝突させるように構成されている。

当該文献に係る装置は、不規則な表面を有する連続的な基板上へのインラインプラズマ堆積には適していない。さらに、この装置は、容易な洗浄および／または長期間にわたるメンテナンスには適していない。

本発明は、上記の問題のうちの少なくとも一部を解決することを目指している。それによって、本発明は、均一なコーティングを得るために全てのタイプの基板の低温でのインライン大気プラズマコーティングを可能にすることを目指している。

発明の概要
第１の局面において、本発明は、物体輪郭を備える物体をプラズマコーティングするための方法を提供し、上記方法は、
ａ．交換可能なシールド（２）を提供するステップを備え、好ましくは上記交換可能なシールドを製造することによって、上記交換可能なシールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、上記ジェット流入口から上記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、上記ノズル出口は、上記物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同である端縁（２５）を備え、上記方法はさらに、
ｂ．上記交換可能なシールドをプラズマジェット生成装置のジェット流出口に取り外し可能に取り付けるステップと、
ｃ．上記物体輪郭が上記ノズル出口端縁にぴったりとフィットするように上記物体を上記ノズル出口に設置することによって、上記ノズル出口と上記物体との間の間隙を最小化するステップと、
ｄ．好ましくは多くても１０％だけ大気圧よりも高い動作圧力で上記物体を低温無酸素プラズマによってプラズマコーティングするステップとを備え、上記プラズマコーティングするステップは、上記プラズマジェット生成装置によって上記シールド内にプラズマジェットを提供して、上記プラズマジェット内のコーティング前駆体を上記シールドに注入し、それによって上記動作圧力を生じさせることによってなされ、
それによって、酸素欠乏プラズマゾーン内で上記物体をプラズマコーティングする。

別の局面において、本発明は、本発明に係る方法を実行するためのキットを提供し、上記キットは、複数の交換可能なシールド（２）を備え、各シールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、上記ジェット流入口から上記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、各シールドの上記ノズル出口は、物体の物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同であるノズル出口端縁を備え、好ましくは、各シールドは、物体輪郭のそれぞれの部分または複数タイプの物体のそれぞれの物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同であるノズル出口端縁を有するノズル出口を備える。

さらなる局面において、本発明は、大気圧プラズマジェットによってコーティングを堆積するための装置を提供し、上記装置は、
ジェット流出口（１２）を備えるプラズマジェット生成装置（１）と、
アダプタ（３）および交換可能なシールド（２）を備えるノズルとを備え、上記シールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、上記ジェット流入口から上記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、
上記アダプタは、上記シールドを上記プラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって上記ジェット流出口と上記ジェット流入口とを連通可能に結合するように構成されている。

さらに別の局面において、本発明は、大気圧プラズマジェットによってコーティングを堆積するための方法を提供し、上記方法は、
ジェット流出口（１２）を備える大気圧プラズマジェット生成装置（１）を提供するステップと、
シールド（２）を提供するステップとを備え、上記シールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、上記ジェット流入口から上記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、上記方法はさらに、
上記シールドを上記プラズマジェット生成装置に取り外し可能に取り付け、それによって上記ジェット流入口と上記ジェット流出口とを連通可能に結合するステップと、
上記プラズマジェット生成装置によって上記シールド内にプラズマジェットを提供して、上記プラズマジェット内のコーティング前駆体を上記シールドに注入し、それによって環境に対して上記シールド内に過圧を生じさせるステップと、
基板の表面および上記ノズル出口を相対的に移動させ、それによって上記表面上にコーティングを堆積するステップを備える。

シールドのノズル出口は、処理対象の基板の表面のすぐそばに設置することができ、シールド内の過圧によって周囲空気の大幅な流入を防止することができる。コーティング堆積中に、シールドは、たとえばシールド内壁を劣化させるプラズマジェットおよび／またはシールド内壁上へのコーティングの堆積に起因して劣化する可能性がある。加えて、およびさらに重要なことには、さまざまなサイズおよび／または形状の基板が利用される場合には、単一のノズルでは各基板について満足のいく結果をもたらすことができない。本発明は、用途に応じてシールドを交換することを可能にする。大きな平面的な表面上へのインラインコーティング堆積では、大きな平面的なノズル出口を有するシールドが利用されてもよい。非平面的な表面上へのインラインコーティング堆積では、特別に適合された非平面的なノズルを有するシールドが利用されてもよい。有限不規則な試料の処理では、試料は固定されたままであってもよく、ジェットを移動させてもよく、それによって、ノズル出口は、試料の表面を厳密に辿ることを可能にするのに十分に小さなサイズを備えることができる。本発明は、好ましくは多くても１０％だけ大気圧よりもわずかに高い動作圧力で全てのタイプの物体を低温無酸素プラズマによってインラインプラズマコーティングすることを可能にし、このインラインプラズマコーティングは、プラズマジェット生成装置によってシールド内にプラズマジェットを提供して、シールド内のプラズマジェットにコーティング前駆体を注入し、それによって上記動作圧力を生じさせることによってなされる。過圧は、ノズル出口端縁と物体の輪郭との合同に起因してノズル出口の端縁と物体の表面との間の間隙が小さいことと組み合わさって、物体の表面を酸素欠乏プラズマゾーンにさらすことを可能にし、ひいては特に均一性および安定性の点で優れたコーティング結果をもたらし、これらの結果には、表面へのコーティングの接着の向上および時間単位の劣化の減少が含まれる。さらに、酸素欠乏プラズマゾーンの存在は、そうでなければ酸素との反応性のために使用されなかったであろう多数の前駆体分子を使用することを可能にする。

さらに、本発明では、プラズマ温度は、好ましくは低く、好ましくは２００℃よりも低く、より好ましくは１８０℃よりも低く、より好ましくは１６０℃よりも低く、より好ましくは１４０℃よりも低く、より好ましくは１３０℃よりも低く、より好ましくは１２０℃よりも低く、より好ましくは１１０℃よりも低く、より好ましくは１００℃よりも低く、より好ましくは９０℃よりも低く、より好ましくは８０℃よりも低く、より好ましくは７０℃よりも低く、より好ましくは６０℃よりも低く、より好ましくは５０℃よりも低く保たれる、ということに留意されたい。

本発明のシールドは、プラズマジェット生成装置から容易に取り外されて、（たとえば、欠陥のあるシールドを修理する場合には）同一タイプの交換シールドと交換され、または同一タイプであるが異なるノズル出口端縁、すなわち別の物体輪郭もしくは物体の物体輪郭の別の部分と本質的に合同であるノズル出口端縁を有する別のシールドと交換されることができる。このような場合、正しい配置のシールドが装着されたことを保証できる場合にプラズマプロセスを開始することが重要である。したがって、本発明のさらなる局面は、大気圧プラズマ装置で使用される交換可能なシールド（２）に関係しており、このシールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、ジェット流入口からノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、ノズル出口は、物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同である端縁（２５）を備え、それによって、シールドは、好ましくはノズル出口端縁に関連する識別手段を備える。本明細書において、識別手段は、シールド、好ましくはノズル出口端縁、したがってシールドが使用されるプロセスの識別を可能にする。たとえば、シールドは、第１のタイプの物体の第１の部分のプラズマコーティング処理のために選択されてもよい。したがって、上記第１のタイプの物体の上記第１の部分をプラズマコーティングするためのプロセスのみが実行されることを保証するためにシールドを使用することができるので、シールドの識別は品質管理を向上させる。このようなシールドまたは一組のこのようなシールドを、好ましくは本文献に記載されている方法とともに使用してもよく、本文献に記載されている装置で使用してもよく、本文献に記載されているキットで使用してもよい、ということが明らかであるべきである。

シールドの識別手段は、識別タグを含み得て、識別タグは、たとえば無線周波数識別タグ（「ＲＦＩＤ」）、バーコード、クイックレスポンス（「ＱＲ」）コード、機械的ビットセット、鍵のような構造などであり得る。好ましくは、識別手段は、ＲＦＩＤを含む。したがって、本発明は、大気圧プラズマジェットによってコーティングを堆積するための装置にも関係しており、上記装置は、
ジェット流出口（１２）を備えるプラズマジェット生成装置（１）と、
アダプタ（３）および交換可能なシールド（２）を備えるノズルとを備え、上記シールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、上記ジェット流入口から上記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、
上記ノズル出口は、上記物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同である端縁（２５）を備え、それによって、上記シールドは、上記ノズル出口端縁に関連する識別手段を備え、
上記アダプタは、上記シールドを上記プラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって上記ジェット流出口と上記ジェット流入口とを連通可能に結合するように構成されており、
上記装置は、上記ノズル出口端縁に関連する上記識別手段を読み取るための識別手段リーダモジュールを備える。

これによって、識別手段リーダモジュールは、識別手段を考慮に入れて選択されることができる。すなわち、識別手段がＲＦＩＤを含む場合には、識別手段リーダモジュールは、好ましくは、ＲＦＩＤタグリーダモジュールを含む。したがって、識別手段がＲＦＩＤ、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、機械的ビットセットまたは鍵のような構造を含む場合には、上記装置の識別手段リーダモジュールは、好ましくは、ＲＦＩＤリーダモジュール、バーコードリーダモジュール、ＱＲコードリーダモジュール、機械的ビットセットリーダモジュールまたは鍵穴のような構造をそれぞれ含む。

また、対応して、本発明は、プラズマジェットを提供する前に、提供されたシールドを識別する追加のステップを備える上記の方法に関連している。

この識別は、好ましくは、シールドに設けられた識別手段を読み出すことによって実行することができる。

また、この識別ステップは、好ましくは、提供されたシールドの識別が、一組の予め規定されたプロセス条件に対応しない場合にプラズマジェットが提供されないようにするステップとともに実行される。

上記一組の予め規定されたプロセス条件は、以下のパラメータ、すなわち
ノズル出口端縁、および／または
ガス流、圧力および温度などのプラズマパラメータ
のうちのいずれかまたは任意の組み合わせに関連し得る。

たとえば、上記方法は、特定の物体輪郭と合同である特定のノズル出口端縁を有するシールドを用いて、処理が必要な上記物体輪郭を有する物体を処理するために実行され得る。誤ったタイプのシールドが装着された場合、上記の方法に見られるような識別は、たとえばプロセスを保持することによって、および／または、必要なタイプのノズル出口端縁と装着されたシールドのノズル出口端縁との間の不一致をオペレータに通知することによって、プラズマジェットが提供されないようにすることを可能にする。

本発明のさらなる利点、特徴および例は、詳細な説明に開示されている。

本発明に係る装置の実施形態の斜視図である。 本発明に係る装置の実施形態の斜視図である。 本発明に係るシールドの実施形態の斜視図である。 本発明に係るシールドの実施形態の斜視図である。 本発明に係るシールドの実施形態の斜視図である。 本発明に係るシールドの実施形態の斜視図である。 本発明に係るシールドの実施形態の斜視図である。 本発明に係るアダプタおよびシールドの実施形態の斜視図である。 本発明に係るシールドの実施形態の縦断面図である。 本発明に係るシールドの実施形態の側面図である。 本発明に係るシールドの代替的な実施形態の側面図である。 粉体のプラズマコーティングに特に好ましい、本発明に係るシールドを有する装置の断面図である。 繊維のプラズマコーティングに特に好ましい、本発明に係るシールドを有する装置の断面図である。 特に軸方向に対称的な物体と合同であるように製造された端縁を有する、本発明に係るシールドの斜視図である。

発明の詳細な説明
本発明は、大気圧プラズマジェットによってコーティングを堆積するための交換可能なシールド、装置および方法に関係している。さらに、本発明は、キットに関係している。本発明は、上記の対応するセクションに要約されている。以下では、本発明が詳細に説明され、好ましい実施形態が記載され、本発明が実施例を通じて説明されている。

別途定義されない限り、専門用語および科学用語を含む、本発明を開示する際に使用される用語は全て、本発明が属する分野における当業者によって一般に理解される意味を有する。本発明の教示をさらによく認識するために、さらなるガイダンスによって用語の定義が含まれる。

本明細書で使用される以下の用語は以下の意味を有する。
本明細書で使用される「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上そうでないとする明確な指示がない限り、単数の指示対象も複数の指示対象も指す。一例として、「a compartment」は１つまたは２つ以上のコンパートメントを指す。

パラメータ、量、時間的期間などの測定可能な値を指す、本明細書で使用される「約」は、指定の値のおよび指定の値から＋／－２０％以下、好ましくは＋／－１０％以下、より好ましくは＋／－５％以下、さらにより好ましくは＋／－１％以下、さらにより好ましくは＋／－０．１％以下のばらつきを、このようなばらつきが開示されている発明において実行するのに適切である限りにおいて、包含するよう意図されている。しかし、修飾語「約」が指す値自体も具体的に開示されるということが理解されるべきである。

本明細書で使用される「備える（comprise，comprising，comprises）」および「で構成される（comprised of）」は、「含む（include，including，includes）」または「含有する（contain，containing，contains）」と同義であり、後に続くもの、たとえば構成要素の存在を指定する包含的なまたはオープンエンドの用語であり、当該技術分野において公知のまたはそこに開示されているその他の未記載の構成要素、特徴、要素、部材、ステップの存在を除外または排除するものではない。

終点による数値範囲の記載は、当該範囲内に包含される全ての数字および分数、ならびに記載されている終点を含む。

本発明の一局面において、本発明は、いくつかのステップを備える、大気圧プラズマジェットによってコーティングを堆積するための方法を提供する。ジェット流出口を備えるプラズマジェット生成装置が提供される。処理対象の物体の輪郭と合同である端縁を有するシールドが製造される。このシールドは、ジェット流入口と、ノズル出口と、ジェット流入口からノズル出口まで延在する側壁とを備える。このシールドは、プラズマジェット生成装置に取り外し可能に取り付けられ得て、それによって、ジェット流入口とジェット流出口とが連通可能に結合される。プラズマジェット生成装置によってシールド内にプラズマジェットが提供され得る。シールド内のプラズマジェットにコーティング前駆体が注入され得る。それによって、環境に対してシールド内に過圧が生じ得る。基板の表面は、ノズル出口に対して相対的に移動され得て、それによって、表面上にコーティングを堆積することができる。

別の局面において、本発明は、キットを提供する。このキットは、ジェット流出口を備える大気圧プラズマジェット生成装置のために構成され得る。このノズルキットは、アダプタと、複数の交換可能なシールドとを備え得る。各シールドは、ジェット流入口と、ノズル出口と、ジェット流入口からノズル出口まで延在する側壁とを備える。アダプタは、上記シールドのうちの１つをプラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって、ジェット流出口とジェット流入口とを連通可能に結合するように構成され得る。

さらなる局面において、本発明は、大気圧プラズマジェットによってコーティングを堆積するための装置を提供する。この装置は、ジェット流出口を備えるプラズマジェット生成装置を備える。さらに、この装置は、アダプタと、交換可能なシールドとを備える。シールドは、ジェット流入口と、ノズル出口と、ジェット流入口からノズル出口まで延在する側壁とを備える。アダプタは、シールドをプラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって、ジェット流出口とジェット流入口とを連通可能に結合するように構成されている。

第２の局面に係るノズルキットは、第３の局面に係る装置および／または第１の局面に係る方法で使用されてもよい。本発明に係る方法は、本発明に係る装置によって実行されてもよい。それゆえに、本発明の局面は相互に関係付けられるということを当業者は認識するであろう。したがって、本文献、すなわち上記または下記に開示されている各特徴は、たとえそれが特定の局面に関連して開示されていたとしても、本発明の各局面に関係し得る。

本明細書で使用される「大気圧」は、圧力が周囲環境の圧力とおおよそまたはだいたい一致することを意味する。この用語は、本プラズマ技術を、環境との実質的な圧力差を維持するために反応容器を必要とする低圧および高圧プラズマ技術から区別する。したがって、プラズマ技術における当業者は、本明細書で使用される「大気圧」が、１０１ ３２５ Ｐａとして定義される圧力単位「ａｔｍ」として解釈されるべきではない、ということを認識するであろう。

本明細書で使用される「連通可能に結合される」は、質量流、すなわち流体、気体および／またはプラズマ流を指す。したがって、連通可能に結合されたプラズマジェット生成装置のジェット流出口およびシールドのジェット流入口は、上記ジェット流出口から出たプラズマジェットがジェット流入口を介してシールドに入るように構成されている。

本明細書で使用される「プラズマジェット」は、プラズマジェットおよび／またはプラズマジェットの残光を指す。たとえば、シールド内の「プラズマジェット」に注入されるコーティング前駆体は、シールド内のプラズマジェットおよび／またはプラズマジェットの残光に注入されるコーティング前駆体を指してもよい。

本発明の方法は、
ａ．交換可能なシールド（２）を提供する、好ましくは製造するステップを備え、上記交換可能なシールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、上記ジェット流入口から上記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、上記ノズル出口は、物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同である端縁（２５）を備え、上記方法はさらに、
ｂ．上記交換可能なシールドをプラズマジェット生成装置のジェット流出口に取り外し可能に取り付けるステップと、
ｃ．上記物体輪郭が上記ノズル出口端縁にぴったりとフィットするように上記物体を上記ノズル出口に設置することによって、上記ノズル出口と上記物体との間の間隙を最小化するステップと、
ｄ．好ましくは多くても１０％だけ大気圧よりも高い動作圧力で上記物体を低温無酸素プラズマによってプラズマコーティングするステップとを備え、上記プラズマコーティングするステップは、上記プラズマジェット生成装置によって上記シールド内にプラズマジェットを提供して、上記シールド内の上記プラズマジェットにコーティング前駆体を注入し、それによって上記動作圧力を生じさせることによってなされ、
それによって、酸素欠乏プラズマゾーン内で上記物体をプラズマコーティングする。

ステップａにおいて、交換可能なフィールドは、特に、物体輪郭の少なくとも一部と合同である端縁を有するように製造される。したがって、さまざまなタイプの物体をコーティングする場合には、さまざまなシールドが製造され得て、これらのシールドの各々は、それぞれのタイプの物体について合同の端縁を有する。したがって、上記方法は、各タイプの物体が異なる物体輪郭を備える複数タイプの物体をプラズマコーティングすることにも適用可能であり、ステップａは、各タイプの物体について実行され、それによって、複数の交換可能なシールドが製造され、各シールドは、それぞれの物体の物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同であるノズル出口端縁を有するノズル出口を備える。好ましい実施形態において、シールドは、３Ｄ印刷技術を使用して製造され、この３Ｄ印刷技術は、非常に複雑な端縁を十分に高速かつ確実に作製することを可能にする。

上記方法は、特に、低温プラズマに関連している。これによって、好ましくは、プラズマ温度は、１２０℃よりも低く、より好ましくは７０℃よりも低い。

本発明のキットは、複数の交換可能なシールド（２）を備え、各シールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、ジェット流入口からノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、各シールドのノズル出口は、物体の物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同であるノズル出口端縁を備え、好ましくは、各シールドは、物体輪郭のそれぞれの部分または複数タイプの物体のそれぞれの物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同であるノズル出口端縁を有するノズル出口を備える。

第１のシールドの容易な取り外しおよび第２のシールドの容易な取り付けを可能にするために、好ましくは、シールドは、アダプタ（３）によってジェット流出口に取り外し可能に取り付けられ、アダプタは、シールドをプラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって、プラズマジェット生成装置のジェット流出口とシールドのジェット流入口とを連通可能に結合するように構成されている。

ステップｄの間、たとえばインラインコーティングを実行するために、ノズル出口および端縁に対して物体を相対的に移動させることができる。これによって、上記端縁は、好ましくは、上記基板の上記表面の少なくとも０．１ｍｍであって多くても５ｍｍ、好ましくは少なくとも０．２ｍｍであって多くても２ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍであって多くても１ｍｍの距離のところに維持される。

好ましい実施形態において、物体輪郭は、長手方向に沿って本質的に同一であり、上記相対的な移動は、上記長手方向に沿った相対的な平行移動を含む。これは、特に、非平面的であり得る、すなわち長手方向に垂直な非直線的断面を有し得る板状またはシート状の物体に当てはまる。

好ましい実施形態において、端縁は、物体輪郭と周方向に合同である第１の端縁であり、それによって、上記シールドは、物体輪郭と周方向に合同である物体入口端縁である第２の端縁を備え、それによって、上記相対的な移動は、上記シールド内の処理チャンバを通る物体入口端縁から第１の端縁までの長手方向における物体の移動を含む。これは、物体が、長手方向において同一である本質的に円形の断面を備える輪郭を有する繊維であって、好ましくはそれによって請求項９に係る方法が使用され、第１の端縁および第２の端縁が、繊維の断面と合同である直径を有する円形の開口を備え、それによって、繊維が上記第１および第２の端縁の開口を通ることができる場合に特に有用である。また、これは、物体が、長手方向に沿って吹き付けられることによって、長手方向において同一であるかまたは長手方向においてさまざまである直径を有する本質的に円形の断面を備える輪郭を有する粉体ビームを形成する粉体であって、好ましくはそれによって請求項９に係る方法が使用され、第１の端縁および第２の端縁が、それぞれ第１の端縁および第２の端縁の位置において粉体ビームの断面と合同であるそれぞれの直径を有するそれぞれの円形開口を備え、それによって、粉体が上記第１および第２の端縁の開口を通ることができる場合に特に有用である。

別の好ましい実施形態において、物体輪郭は、中心軸を中心として本質的に軸方向に対称的であり、上記相対的な移動は、上記中心軸を中心とした相対的な回転を含む。これによって、中心軸を中心として物体もしくはシールド、またはそれら両方をたとえば複数のコーティング工程について３６０°または３６０°の整数倍回転させることによって、高速かつ確実に物体の表面を処理することができる。

好ましくは、キットは、複数のシールドの各々を取り付けることができるプラズマジェット生成装置も備える。キットは、１つのプラズマジェット生成装置、または２つ以上、たとえば２つ、３つ、４つまたはそれ以上のプラズマジェット生成装置を備えていてもよい。

本発明の装置は、
ジェット流出口（１２）を備えるプラズマジェット生成装置（１）と、
アダプタ（３）および交換可能なシールド（２）を備えるノズルとを備え、上記シールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、上記ジェット流入口から上記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、
上記アダプタは、上記シールドを上記プラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって上記ジェット流出口と上記ジェット流入口とを連通可能に結合するように構成されている。

シールドのノズル出口は、処理対象の基板の表面のすぐそばに設置することができ、シールド内の過圧によって周囲空気の大幅な流入を防止することができる。コーティング堆積中に、シールドは、たとえばシールド内壁を劣化させるプラズマジェットおよび／またはシールド内壁上へのコーティングの堆積に起因して劣化するおよび／または汚染される可能性がある。加えて、さまざまなサイズおよび／または形状の基板が利用される場合には、単一のノズルでは各基板について満足のいく結果をもたらすことができない。本発明は、用途に応じてシールドを交換することを可能にする。大きな平面的な表面上へのインラインコーティング堆積では、大きな平面的なノズル出口を有するシールドおよび大きな前駆体スループットが利用されてもよい。非平面的な表面上へのインラインコーティング堆積では、特別に適合された非平面的なノズル出口を有するシールドが利用されてもよい。有限不規則な試料の処理では、試料は固定されたままであってもよく、プラズマジェット生成装置を移動させてもよく、それによって、ノズル出口は、不規則な試料の表面を厳密に辿ることを可能にするのに十分に小さなサイズを備えることができる。第１の基板上への第１のコーティング堆積で使用される第１のコーティング前駆体が、第２の基板上への第２のコーティング堆積では望ましくない場合、第２のコーティング堆積中に第１のコーティング前駆体による汚染を回避するためにノズルが交換されてもよい。

好ましい実施形態において、シールドは、側壁に取り付けられたフランジをジェット流入口に備える。アダプタは、フランジを保持するように適合されたサイズおよび形状を有する開口を備える保持壁を備え得る。アダプタおよびプラズマジェット生成装置は、アダプタをプラズマジェット生成装置に取り付けるように構成された相補的な取り付け手段を備え得る。アダプタは、ジェット流出口とジェット流入口とが連通可能に結合される位置において保持壁を介してシールドのフランジをプラズマジェット生成装置に押し付けるように構成され得る。好ましくは、フランジは、ジェット流入口を囲む平面的な表面を備える。好ましくは、フランジは、ジェット流入口を介したシールド内への周囲空気の大幅な流入を回避するようにアダプタによってプラズマジェット生成装置に押し付けられるように適合される。それによって、フランジは、ジェット流入口を介したシールド内への周囲空気の大幅な流入を回避する目的と、アダプタを介してシールドをジェット生成装置上に取り付ける目的との２つの目的を備える。シールドは長さ方向を備え、この長さ方向に沿ってジェット流入口とノズル出口とが空間的に分離される。

好ましくは、フランジは、上記長さ方向に本質的に垂直である。好ましくは、上記フランジの上記平面的な表面は、上記長さ方向に本質的に垂直である。

好ましくは、シールドは一体構造である。シールドは、射出成形によって製造されてもよい。シールドは、３Ｄ印刷によって製造されてもよい。好ましくは、シールドは、絶縁材料、より好ましくはプラスチックを含む。シールドのノズル出口は、端縁を備える。シールドのノズル出口は、平面端縁を備えていてもよく、すなわちノズル出口は平面的である。シールドのノズル出口は、非平面端縁を備えていてもよく、すなわちノズル出口は非平面的である。これは、非平面的な表面のインラインコーティングを可能にし、それによって、端縁の各部分と表面との間に小さな距離が維持される。

コーティング前駆体は、シールド内のプラズマジェットに注入され得る。プラズマジェット生成装置のジェット流出口は、複数の流出口コンパートメントを備え得る。プラズマジェット生成装置は、第１のコンパートメントからプラズマジェットを提供し、第２のコンパートメントからコーティング前駆体を提供するように構成され得る。ジェット流出口は、コーティング前駆体を提供するための内側コンパートメントとプラズマジェットを提供するための外側コンパートメントとを規定する２つの同心の円筒壁を備え得る。ジェット流出口は、コーティング前駆体を提供するための中間コンパートメントとプラズマジェットを提供するための２つの外側コンパートメントとを規定する２つの内壁によって３つのコンパートメントに区画された長方形流出口を備えていてもよい。

好ましい実施形態において、シールドの側壁は、少なくとも１つの前駆体流入口、好ましくは２つ、３つ、４つまたはそれ以上の前駆体流入口などの少なくとも２つの前駆体流入口を備える。前駆体流入口は、シールドの内部に連通可能に結合された第１の外端と、前駆体供給源に連通可能に結合するための第２の外端とを備える管状中空体を備え得る。この管状体は、円筒形であってもよい。この管状体は、１つまたは複数の湾曲部を備えていてもよい。コーティング前駆体は、上記少なくとも１つの前駆体流入口を介してシールド内のプラズマジェットに注入されてもよい。

好ましい実施形態において、プラズマジェット生成装置のジェット流出口は開口を備え、シールドのジェット流入口は開口を備え、それによって、ジェット流入口の開口は、ジェット流出口の開口よりも大きい。これは、拡大が速度低下および圧力上昇をもたらし、それによって、環境に対してシールド内に過圧を生じさせることを手助けするので、有利である。さらに、これは、急拡大が乱流および／または再循環、したがってシールドの対応する部分に存在する成分の混合を生じさせ得るので、有利である。好ましくは、シールドは、ジェット流入口とノズル出口との間に長さを備え、上記少なくとも１つの前駆体流入口は、上記長さの多くても５０％、好ましくは上記長さの多くても４０％、より好ましくは上記長さの多くても３０％に等しいジェット流入口の距離の範囲内でシールドの内部に連通可能に結合されている。これは、再循環も起こる領域において前駆体の流入が起こるので、有利である。さらに、これは、ジェット流入口におけるプラズマジェット流入に実質的に平行でない方向、好ましくはジェット流入口におけるプラズマジェット流入に本質的な垂直な方向、好ましくは長さ方向に本質的に平行な方向に前駆体の流入が起こり、それによって乱流をさらに増大させるので、有利である。

好ましい実施形態において、シールドの側壁は、テーパ状部分を備える。このテーパ状部分は、たとえばコーティングを大きな、本質的に平面的な表面上に堆積するために、ジェット流入口からジェット流出口に向かってシールドの断面を拡大することができる。テーパ状部分は、たとえばコーティングの堆積を狭い箇所に集中させるために、ジェット流入口からジェット流出口に向かってシールドの断面を縮小することができ、それによって、任意に、ノズル出口の移動によって不規則な表面を厳密に辿ることを可能にするための小さなノズル出口を作製する。好ましくは、テーパ状部分は、ノズル出口がジェット流入口よりも小さな開口を備えるように適合される。好ましくは、テーパ状部分は、シールドの長さの少なくとも２０％にわたって延在している。

好ましい実施形態において、ノズルは、均一化手段を備える。好ましくは、シールドは、好ましくは内側に上記均一化手段を備える。均一化手段は、流れ妨害要素を備え得る。流れ妨害要素は、複数の傾斜面を備え得る。流れ妨害要素は、各々が多数の傾斜面を備える複数の層を備え得る。流れ妨害要素は、シールドの長さ方向との角度が少なくとも２０°であって多くても７０°である面を備え得る。

好ましい実施形態において、ノズルは、冷却に適合される。好ましくは、シールドの側壁は、冷却流体の通過のためのチャネルを備える。チャネルは、好ましくは、シールドの長さの多くても６０％、より好ましくは多くても５０％、さらにより好ましくは多くても４５％のノズル出口からの距離のところに位置している。

好ましい実施形態において、この装置は、連続的な基板の平面的または非平面的な表面のインライン処理のための搬送手段を備え得て、それによって、この装置は、上記基板の上記表面の少なくとも０．１ｍｍであって多くても５ｍｍ、好ましくは少なくとも０．２ｍｍであって多くても２ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍであって多くても１ｍｍの距離のところにノズル出口の端縁の各部分を維持するように構成される。この方法は、基板の表面およびノズル出口を相対的に移動させ、好ましくはそれによって、上記端縁の各部分は、上記基板の上記表面の少なくとも０．１ｍｍであって多くても５ｍｍ、好ましくは少なくとも０．２ｍｍであって多くても２ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍであって多くても１ｍｍの距離のところに維持され、それによって、上記表面上にコーティングを堆積するステップを備え得る。ノズル出口の端縁と基板の表面との間の上記の大きさの間隙は、シールド内のわずかな過圧による周囲空気の流入を防止しながら、同時にシールドからのガスの十分な流出を可能にすることに特に適している。

好ましい実施形態において、プラズマジェット生成装置は、誘電体バリア放電またはコロナ放電によってプラズマジェットを生成するように構成される。好ましくは、プラズマジェット生成装置は、ＡＣ電源を備える。

本発明は、以下の非限定的な実施例によってさらに説明され、これらの非限定的な実施例は、本発明をさらに説明するものであり、本発明の範囲を限定するよう意図されるものではなく、そのように解釈されるべきものでもない。

実施例
実施例１：第１の装置
本発明に係る装置の第１の実施形態の少なくとも一部が図１ａに示されている。この装置は、大気圧プラズマジェット生成装置（１）と、アダプタ（３）およびシールド（２）を備えるノズルとを備える。

プラズマジェット生成装置（１）は、円筒形外端を備える本体（１１）を備える。円筒形外端は、側壁（１４）と、ジェット流出口（１２）が設けられた、側壁に本質的に垂直な端壁（１３）とを備える。円筒形外端は、直径（ｄ５）を備える。ジェット流出口（１２）は、直径（ｄ１）を備える。プラズマジェット生成装置（１）は、ジェット流出口（１２）内に２つのコンパートメント、すなわちコーティング前駆体を提供するための内側コンパートメントとプラズマジェットおよび／または残光を提供するための外側コンパートメントとを規定する２つの円筒壁を備える。プラズマジェット生成装置は、典型的には、ＥＰ １ ８４４ ６３５ Ｂ１の請求項１～８および当該明細書の対応するセクションに従って構成され得る。

シールド（２）は、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、ジェット流入口（２２）からノズル出口（２４）まで延在する側壁（２１ａ，２１ｂ）とを備える。シールドは長さ方向を備え、この長さ方向に沿ってジェット流入口（２２）とノズル出口（２４）とが離間される。シールド（２）は、ジェット流入口にフランジ（２６）を備え、フランジ（２６）は、ジェット流入口（２２）の端縁（２３）において側壁（２１ａ）に取り付けられており、ジェット流入口（２２）を囲んでいる。ジェット流入口は、直径（ｄ２）を備える。ノズル出口は、直径（ｄ６）を備える。シールドは、長さ方向に従ってシールドの長さの多くても５０％に等しいジェット流入口の距離の範囲内に位置するテーパ状部分（２１ａ）を備える。テーパ状部分（２１ａ）は、ジェット流入口からノズル出口に向かってシールドを狭くしており、これにより、ノズル出口の直径（ｄ６）はジェット流入口の直径（ｄ２）よりも小さい。ジェット流入口の直径（ｄ２）は、ジェット流出口の直径（ｄ３）よりも大きく、これは、詳細な説明に記載されている有利な結果を可能にしている。ノズル出口は、平面端縁（２５）を備え、すなわちノズル出口の端縁は、本質的に平面内に位置している。好ましくは、この平面は、長さ方向に本質的に垂直である。

アダプタ（３）は、ジェット流入口の直径（ｄ２）と側壁（２１ａ）の厚みの２倍との合計に本質的に等しいかまたはそれよりもわずかに大きな直径（ｄ３）を備える円形開口（３２）を備える保持壁（３１）を備える。それによって、開口（３２）は、シールド（２）のフランジ（２６）を保持し、特にフランジ（２６）をプラズマジェット生成装置（１）の端壁（１３）上に押し付けるように構成されたサイズおよび形状を備える。保持壁は、外端の直径（ｄ５）に本質的に等しい直径（ｄ４）を備える。さらに、アダプタは、プラズマジェット生成装置の外端の側壁（１４）を覆って位置決めするための２つの湾曲側壁部分（３３）と、アダプタをプラズマジェット生成装置に取り付けることによって、ジェット流出口（１２）とジェット流入口（２２）とが連通可能に結合された状態を維持しながらフランジ（２６）を端壁（１３）に押し付けるための取り付け手段（３５）を備える２つのアーム（３４）とを備える。取り付け手段は、弾性張力機構を取り付けるための孔を備えていてもよい。

実施例２：装置
本発明に係る装置の第２の実施形態の少なくとも一部が図１ｂに示されている。この装置は、大気圧プラズマジェット生成装置（１′）と、アダプタ（３′）およびシールド（２′）を備えるノズルとを備える。

プラズマジェット生成装置（１′）は、立方形外端を備える本体（１１′）を備える。立方形外端は、側壁（１４′）と、ジェット流出口（１２′）が設けられた、側壁に本質的に垂直な端壁（１３′）とを備える。立方形外端は、高さ（ｈ５）および幅（ｌ５）を備える。ジェット流出口（１２′）は、高さ（ｈ１）および幅（ｌ１）を備える。プラズマジェット生成装置（１′）は、ジェット流出口（１２′）内に３つのコンパートメント、すなわちコーティング前駆体を提供するための内側コンパートメントとプラズマジェットおよび／または残光を提供するための２つの外側コンパートメントとを規定する２つの内壁を備える。プラズマジェット生成装置は、典型的には、ＥＰ １ ８４４ ６３５ Ｂ１の請求項９～１５および当該明細書の対応するセクションに従って構成され得る。

シールド（２′）は、ジェット流入口（２２′）と、ノズル出口（２４′）と、ジェット流入口（２２′）からノズル出口（２４′）まで延在する側壁（２１′）とを備える。シールドは長さ方向を備え、この長さ方向に沿ってジェット流入口（２２′）とノズル出口（２４′）とが離間される。側壁は、長さ方向に本質的に垂直な均一な長方形断面を備える。シールド（２′）は、ジェット流入口にフランジ（２６′）を備え、フランジ（２６′）は、ジェット流入口（２２′）の端縁（２３′）において側壁（２１′）に取り付けられており、ジェット流入口（２２′）を囲んでいる。ジェット流入口およびノズル出口は、高さ（ｈ２）および幅（ｌ２）を備える。ノズル出口（２４′）は、平面端縁（２５′）を備え、すなわちノズル出口の端縁は、本質的に平面内に位置している。好ましくは、この平面は、長さ方向に本質的に垂直である。

アダプタ（３′）は、それぞれジェット流入口の高さ（ｈ２）および幅（ｌ２）と側壁（２１′）の厚みの２倍との合計に本質的に等しいかまたはそれよりもわずかに大きな高さ（ｈ３）および幅（ｌ３）を備える長方形開口（３２′）を備える保持壁（３１′）を備える。それによって、開口（３２′）は、シールド（２′）のフランジ（２６′）を保持し、特にフランジ（２６′）をプラズマジェット生成装置（１′）の端壁（１３′）上に押し付けるように構成されたサイズおよび形状を備える。保持壁は、それぞれ外端の高さ（ｈ５）および幅（ｌ５）に本質的に等しい高さ（ｈ４）および幅（ｌ４）を備える。さらに、アダプタは、プラズマジェット生成装置の外端の側壁（１４′）を覆って位置決めするための２つの側壁部分（３３′）と、アダプタをプラズマジェット生成装置に取り付けることによって、ジェット流出口（１２′）とジェット流入口（２２′）とが連通可能に結合された状態を維持しながらフランジ（２６′）を端壁（１３′）に押し付けるための取り付け手段（３５′）を備える２つのアーム（３４′）とを備える。取り付け手段は、弾性張力機構を取り付けるための孔を備えていてもよい。

実施例３：シールドの形状
この実施例では、図２ａ、図２ｂ、図２ｃおよび図２ｄを参照する。この実施例に開示されている具体的な特徴は、上記の実施例１および実施例２のシールドに関係し得る。

シールドは、ジェット流入口（２２″，２２′′′）と、ノズル出口（２４″，２４′′′）とを備える。さらに、シールドは長さ方向を備え、この長さ方向に沿ってジェット流入口とノズル出口とが空間的に分離される。シールドは、ジェット流入口からノズル出口まで延在する側壁（２１ａ″，２１ｂ″，２１′′′）も備える。シールドは、長さ方向に沿った長さ、すなわちジェット流入口とノズル出口とが離間される距離を備える。ジェット流入口は、長さ方向に本質的に垂直な本質的に平面的な端縁（２３″）を備える。さらに、シールドは、ジェット流入口にフランジ（２６″，２６′′′）を備え、フランジ（２６″，２６′′′）は、側壁に取り付けられており、ジェット流入口を囲んでいる。シールドの側壁は、長さ方向に垂直な均一な断面を備えていてもよい（図２ｃおよび図２ｄ）。代替的に、シールドの側壁は、テーパ状部分（２１ａ″）と、長さ方向に垂直な均一な断面を有する部分（２１ｂ″）とを備えていてもよい。シールドの側壁は、円形（図２ａおよび図２ｂ）、楕円形、長方形（図２ｃおよび図２ｄ）、正方形、三角形、五角形、六角形、ダイヤモンド形、八角形、星形、十字形などである、長さ方向に垂直な断面を備えていてもよい。好ましくは、シールドの側壁は、ジェット流出口の形状に適合された形状を備え、ジェット流出口の対応する寸法よりも大きな１つまたは複数の寸法をさらに備える、長さ方向に垂直な断面を備える。最も好ましくは、上記形状は、円形または長方形である。シールドは、ノズル出口（２４″，２４′′′）にノズル出口端縁（２５″，２５′′′）も備える。ノズル出口端縁は、平面的であってもよい（図２ａおよび図２ｂ）。ノズル出口端縁は、長さ方向に垂直な平面内に位置していてもよい。また、ノズル出口端縁は、非平面的であってもよい（図２ｃおおよび図２ｄ）。それによって、ノズル出口端縁は、フランジまでの距離が異なる２つの部分を備えることができる。それによって、ノズル出口端縁は、長さ方向に湾曲を含む部分を備えることができる。

実施例４：さらなるシールドの特徴
図３を参照して、シールドは、少なくとも１つの、好ましくは少なくとも２つの前駆体流入口（２７）を備え得る。前駆体流入口は、好ましくは側壁を介して、より好ましくはシールドの長さの多くても５０％のジェット流入口の距離の範囲内でシールドに連通可能に結合されている。前駆体流入口は、側壁のテーパ状部分（２１ａ）を介して結合されてもよく（図３）、または代替的に、側壁の直線部分、すなわち長さ方向に平行な部分を介して結合されてもよい。

図３および図４を参照して、前駆体流入口（２７，２７″″）を突出させるため、および／または、ジェット流入口（２２″″）からノズル出口（２４″″）に向かってシールドを広げるテーパ状部分（２１″″）をシールドが備えるために、アダプタは、ヒンジ（３６″）およびロッキング機構（３７″）を備え得て、ヒンジ（３６″）およびロッキング機構（３７″）は、アダプタの保持壁（３１″）を介してフランジ（２６″″）をプラズマジェット生成装置の端壁に押し付けるためにシールドのフランジ（２６″）を取り囲むことを可能にするためのものである。

本発明に係るシールドの実施形態の、長さ方向に沿った図、長さ方向に垂直な側面図および長さ方向に垂直な側面図がそれぞれ図５ａ，図５ｂおよび図６に示されている。シールドの側壁は、冷却流体の通過のためのチャネルを備える。チャネルは、流入口（２９ａ）と、流出口（２９ｃ）と、チャネル流入口（２９ａ）からチャネル流出口（２９ｃ）まで延在する側壁内の螺旋状セクション（２９ｂ）とを備える。チャネルは、シールドの長さの多くても５０％に等しいジェット流入口の距離の範囲内に設けられてもよい。（図５ａおよび図５ｂ）。代替的におよび優先的に、チャネルは、シールドの長さの多くても５０％に等しいノズル出口の距離の範囲内に設けられてもよい（図６）。さらに、シールドは、複数の流れ妨害要素（２８）の複数の層を備える。これらの層は、長さ方向に離間されている。各要素は、長さ方向との角度が少なくとも２０°であって多くても７０°、好ましくは少なくとも３０°であって多くても６０°である面を備え得て、それによって、流れの方向を実質的にそらして、シールド内でのガスおよび／またはプラズマおよび／または残光の成分の混合を可能にするように構成されている。複数の層は、シールドの長さの多くても５０％に等しいノズル出口の距離の範囲内に設けられてもよい（図５ａおよび図５ｂ）。代替的におよび優先的に、複数の層は、シールドの長さの多くても５０％に等しいジェット流入口の距離の範囲内に設けられてもよい（図６）。したがって、冷却機構および均一化手段は、シールドの同一部分に設けられてもよく、またはシールドの異なる部分に設けられてもよい。

実施例５：粉体コーティング
図７は、粉体のプラズマコーティングに特に好ましい、本発明に係るシールドを有する装置の断面図である。

予め定められた流れで案内システムの入口（４０）に不活性ガスが提供され得る。たとえばベンチュリインジェクタ（４２）によって粉体（４１）が添加され得る。結果として得られる粉体ビームは、その後、コーティング装置（４４）に案内され、コーティング装置（４４）は、不活性ガスおよび前駆体を含むエアロゾルが提供される（４６ａ，４６ｂ）第１のプラズマジェット生成装置（４５ａ）および第２のプラズマジェット生成装置（４５ｂ）を有する。シールド（４７）は、２つのアダプタ（４８ａ，４８ｂ）によって両方のプラズマジェット生成装置（４５ａ，４５ｂ）のジェット流出口に取り外し可能に取り付けられ、それによって、シールドのジェット流入口（４９ａ，４９ｂ）は、プラズマジェット生成装置のジェット流出口と連通されている。粉体ビームは、長手方向（５０）に沿って、粉体ビームと周方向に合同である物体入口端縁からプラズマを通って流れて、特定の長さ（５１）にわたってプラズマにさらされ続けて、個々の粉体粒子のコーティングを可能にする。ビームは、粉体ビームと周方向に合同である物体出口端縁を通ってシールドから出て、次いで、コーティングされた粉体（５４）を不活性ガス（５３）から抽出するための収集器システム（５２）、たとえばサイクロンに収集される。コーティングされた粉体は、さらなるコーティングサイクルのために入口（４０）に戻されることができる。

実施例６：繊維コーティング
図８は、繊維のプラズマコーティングに特に好ましい、本発明に係るシールドを有する装置の断面図である。

この構成は、実施例５のものに類似している。繊維（５５）は、コーティング装置（４４）を通され、コーティング装置（４４）は、不活性ガスおよび前駆体を含むエアロゾルが提供される（４６ａ，４６ｂ）第１のプラズマジェット生成装置（４５ａ）および第２のプラズマジェット生成装置（４５ｂ）を有する。シールド（４７）は、２つのアダプタ（４８ａ，４８ｂ）によって両方のプラズマジェット生成装置（４５ａ，４５ｂ）のジェット流出口に取り外し可能に取り付けられ、それによって、シールドのジェット流入口（４９ａ，４９ｂ）は、プラズマジェット生成装置のジェット流出口と連通されている。繊維は、長手方向（５６）に沿って、繊維と周方向に合同である物体入口端縁（５７）からプラズマを通って延びており、特定の長さ（５１）にわたってプラズマにさらされ続ける。繊維は、繊維と周方向に合同である物体出口端縁（５８）を通ってシールドから出る。コーティングされた粉体は、さらなるコーティングサイクルのために入口（５７）に戻されることができる。

実施例７：回転コーティング
図９は、特に軸方向に対称的な物体と合同であるように製造された端縁を有する、本発明に係るシールドの斜視図である。

シールド（６０）は、特に、径方向輪郭（６２）を備える軸方向に対称的な物体（６１）を処理するように製造される。それによって、シールド（６０）は、ジェット流入口（６３）と、径方向輪郭（６２）と合同である端縁（６４）を備えるノズル出口とを備える。物体の表面をプラズマにさらしている間、物体は、その中心軸（６６）を中心として回転される（６５）。シールドは、たとえば前の実施例に見られるように、または図１Ａ～図５Ｂにより明らかに示されるように、プラズマジェット生成装置のジェット流出口への容易かつ取り外し可能な取り付けのために、ジェット流入口の近くにフランジを有し得る。なお、図９では、物体とシールドとの間の間隙を最小化するために物体の表面を端縁（６４）にわずかに挿入することができる。

シールド（６０）は、プラズマジェット生成装置上または付近に設けられ得るＲＦＩＤリーダモジュールなどの対応する識別手段リーダモジュールを用いて容易に読み取ることができるように、好ましくはジェット流入口（６３）の近くに位置する識別手段、たとえばＲＦＩＤを備え得る。これによって、この装置は、物体を処理するための方法を開始する前にシールド上の識別手段を読み取って、プロセスを保持するか、または識別手段が所期の方法による処理に必要なノズル出口端縁に対応しないことが確認される場合には少なくとも警告メッセージを提供するように構成され得る。たとえば、所期の方法は、特に、円筒形状を有する物体を処理し、それによって、たとえば直線的なノズル出口端縁を必要とするように選択されてもよく、挿入されたシールドは、おそらくオペレータが目にすることが難しいようにわずかに傾斜または湾曲したノズル出口端縁を有していてもよい。その場合、この装置は、誤ったシールドが装着されているためにオペレータがこのシールドを正しいものと交換するまでプロセスを保持する必要があることをシールドの識別手段から認識することができる。

Claims (16)

1. 物体輪郭を備える物体をプラズマコーティングするための方法であって、
   ａ．交換可能なシールド（２）を提供するステップを備え、好ましくは前記交換可能なシールド（２）を製造することによって、前記交換可能なシールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、前記ジェット流入口から前記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、前記ノズル出口は、前記物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同である端縁（２５）を備え、それによって、前記シールドは、好ましくは前記ノズル出口端縁に関連する識別手段を備え、前記方法はさらに、
   ｂ．前記交換可能なシールドをプラズマジェット生成装置のジェット流出口に取り外し可能に取り付けるステップと、
   ｃ．少なくとも０．１ｍｍ、好ましくは多くても５ｍｍの距離以内まで前記物体輪郭が前記ノズル出口端縁にぴったりとフィットするように前記物体を前記ノズル出口に設置することによって、前記ノズル出口と前記物体との間の間隙を最小化するステップと、
   ｄ．好ましくは多くても１０％だけ大気圧よりも高い動作圧力で前記物体を低温無酸素プラズマによってプラズマコーティングするステップとを備え、前記プラズマコーティングするステップは、前記プラズマジェット生成装置によって前記シールド内にプラズマジェットを提供して、前記シールド内の前記プラズマジェットにコーティング前駆体を注入し、それによって前記動作圧力を生じさせることによってなされ、
   それによって、酸素欠乏プラズマゾーン内で前記物体をプラズマコーティングし、
   前記方法は、
   前記プラズマジェットを提供する前に、前記提供されたシールドを識別する追加のステップを備える、方法。
2. 前記プラズマは、１２０℃よりも低い、好ましくは７０℃よりも低い温度でステップｄにおいてコーティングされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記シールドは、アダプタ（３）によって前記ジェット流出口に取り外し可能に取り付けられ、前記アダプタは、前記シールドを前記プラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって前記プラズマジェット生成装置の前記ジェット流出口と前記シールドの前記ジェット流入口とを連通可能に結合するように構成されている、請求項１または２に記載の方法。
4. 複数タイプの物体をプラズマコーティングするために、各タイプの物体は、異なる物体輪郭を備え、ステップａは、各タイプの物体について実行され、それによって、複数の交換可能なシールドが製造され、各シールドは、前記それぞれの物体の前記物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同であるノズル出口端縁を有するノズル出口を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. ステップｄは、
   ｅ．前記物体の表面および前記ノズル出口を相対的に移動させて、前記表面上にコーティングを堆積するステップを備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 大気圧プラズマジェットによってコーティングを堆積するための装置であって、
   ジェット流出口（１２）を備えるプラズマジェット生成装置（１）と、
   アダプタ（３）および交換可能なシールド（２）を備えるノズルとを備え、前記交換可能なシールドは、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、前記ジェット流入口から前記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、前記ノズル出口は、前記物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同である端縁（２５）を備え、それによって、前記シールドは、好ましくは前記ノズル出口端縁に関連する識別手段を備え、
   前記アダプタは、前記シールドを前記プラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって前記ジェット流出口と前記ジェット流入口とを連通可能に結合するように構成されており、
   前記装置は、前記ノズル出口端縁に関連する前記識別手段を読み取るための識別手段リーダモジュールを備える、装置。
7. 連続的な基板の平面的または非平面的な表面のインライン処理のための搬送手段を備え、それによって、前記装置は、前記基板の前記表面の少なくとも０．１ｍｍであって多くても５ｍｍ、好ましくは少なくとも０．２ｍｍであって多くても２ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍであって多くても１ｍｍの距離のところに前記ノズル出口の前記端縁の各部分を維持するように構成されている、請求項６に記載の装置。
8. 前記シールドの前記識別手段は、識別タグを含む、請求項６または７に記載の装置。
9. 前記識別手段は、ＲＦＩＤを含む、請求項６～８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記交換可能なシールドは、前記側壁（２１）に取り付けられたフランジ（２６）を前記ジェット流入口（２２）に備え、前記アダプタは、前記フランジを保持するのに適合されたサイズおよび形状を有する開口（３２）を備える保持壁（３１）を備える、請求項６～９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記シールドの前記ノズル出口は、非平面端縁（２５′′′）を備える、請求項６～１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記シールドの前記側壁は、少なくとも１つの前駆体流入口（２７）を備える、請求項６～１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記シールドは、プラスチックを含む、請求項６～１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 請求項１～５のいずれか１項に記載の方法を実行するための、および／または、請求項６～１３のいずれか１項に記載の装置を構築するためのキットであって、複数の交換可能なシールド（２）を備え、前記複数の交換可能なシールドの各々は、ジェット流入口（２２）と、ノズル出口（２４）と、前記ジェット流入口から前記ノズル出口まで延在する側壁（２１）とを備え、前記ノズル出口は、前記物体輪郭の少なくとも一部と本質的に合同である端縁（２５）を備え、それによって、前記シールドは、識別手段を備え、前記キットはさらに、前記複数のシールドの各々を取り付けることができるプラズマジェット生成装置を備える、キット。
15. 前記識別手段は、前記ノズル出口端縁に関連している、請求項１４に記載のキット。
16. 前記シールドのうちの少なくとも１つ、好ましくは前記シールドの各々をプラズマジェット生成装置上に取り外し可能に取り付け、それによって前記プラズマジェット生成装置のジェット流出口と前記プラズマジェット生成装置に取り付けられているシールドの前記ジェット流入口とを連通可能に結合するように構成されたアダプタ（３）を備える、請求項１４または１５に記載のキット。

Images