JP4636875B2 - 工作物のプラズマ処理方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作物を処理ステーションの少なくとも部分的に排気可能なチャンバーのなかへ挿入し、工作物を処理ステーションの内部で保持要素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関するものである。
さらに本発明は、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処理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、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。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、処理対象である工作物の高速且つ信頼性の高い操作を支援す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、処理対象である工作物の簡潔な運動力学を支援す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、工作物がキャビティ長手軸線の方向に位置変化可能に案内され且つ開口領域をパッキンに対し押圧されるように、工作物に対し保持要素を作用させることによって解決される。

また装置においては、保持要素が少なくともキャビティ長手軸線の方向において位置変化可能であるように配置されていること、保持要素の一部として形成された台座要素が工作物の開口領域に作用するパッキンを有していることによって解決される。

保持要素を使用して処理ステーションの内部で工作物を位置決めすることにより、本発明による方法を実施するための装置の内部で処理対象である工作物を、方法を実施している間および供給、排出を実施している間、処理ステーションの領域で実質的に一定の高さレベルで搬送することが可能になる。処理ステーションの内部で始めて、工作物の開口領域をパッキンで案内するようにして工作物の高さレベルの変更が行なわれるので、密封が保証されている。工作物の高さ位置の変更は他の運動過程の実施と時間的に同期して行なわれるので、付加的な時間を要することがない。

工作物を操作する際の方法技術的経過は、まずプラズマチャンバー内へ工作物を挿入するため、少なくとも工作物を保持要素に受け渡すことができる程度にプラズマチャンバーを開口させるようにして行う。特に、工作物を搬送要素により保持要素へ受け渡すように受け渡しを実施することが考慮され、その結果保持要素を移動させるための独自の駆動部は必要ない。プラズマチャンバー内部で保持要素により工作物を位置決めした後、所定の時点で保持要素を降下させ、これによりプラズマチャンバーに対する工作物の内部空間の密封を行なう。

このような密封は、すでに排気工程を開始する時点で行なってもよく、またすでに部分真空を行なった後に行なってもよい。部分真空にした後ではじめて密封を行なうと、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さしあたり一緒に排気できるという利点と、工作物の内部空間を密封した後の第２の排気工程で、工作物の内部空間の領域における負圧とプラズマチャンバーの内部空間での負圧とを異なる値に設定できるという利点とがある。この場合特に、工作物の内部空間の負圧がプラズマチャンバーの内部空間の負圧よりも低いことが考慮される。

処理工程を実施し、プラズマチャンバーの内部と工作物の内部とを再び周囲圧に到達させた後、保持要素から他の搬送要素への工作物の受け渡しを行なう。この受け渡し工程は、この搬送要素が保持要素に接近して工作物を受け取り、その後工作物を搬出させるように行なうのが有利である。

好ましい重力作用は、締付け要素の位置決めを水平方向において行うことにより支援される。

受け渡し工程を簡単に実施するため、工作物をやっとこ状の保持アームにより位置決めする。

開口部が下向きに配置されている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うのが有利である。

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

工作物の内部空間内にプロセスガスを高速且つ迅速に分布させるため、プロセスガスを長棒を通じて工作物の内部空間内へ供給する。

保持位置決め部の自動的な取り込みを設定するため、本発明によれば、保持アームをばねによりロック位置へ押圧する。

保持要素への工作物の挿着は、工作物を締付け空間内へ挿入するときに保持アームを互いに押し広げることにより支援される。

保持要素からの工作物の取り出しを容易にするため、本発明によれば、工作物を締付け空間から取り出すときに保持アームを互いに押し広げる。特に、工作物と保持アームとが直接接触することにより押し広げることが考えられる。

プラズマチャンバーが閉じた状態での保持要素の無制御な運動を防止するため、本発明によれば、保持アームを固定するためのロック要素をチャンバー壁とともに位置決めする。

工作物の確実な固定は、保持アームとほぼ同じ高さレベルで、工作物を固定するためのストッパー要素を配置することによって達成できる。

プラズマの制御可能な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誘導する。

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。

特に、中空体状の工作物の内部空間を処理することが考えられる。

広範囲な使用例は、工作物として容器を処理することにある。

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。

高信頼性と高生産クオリティ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装入位置から排出位置へ移送する。

設備コストを少なくして生産能力を向上させるため、１つのプラズマステーションにより複数個のキャビティを提供する。

液体のパック物の製造分野で使用するため、工作物を開口領域において保持アームにより固定する。

代表的な使用例は、プラズマ処理としてプラズマコーティングを行なうことにある。

特に、低圧プラズマを使用してプラズマ処理を行なうことが考えられる。

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

好適な表面処理は、プラズマにより少なくとも部分的に有機物質を析出させることにより支援される。

食料品をパックするための工作物において特に有利な使用特性は、プラズマにより少なくとも部分的に非有機物質を析出させることによって達成できる。

パック物を処理する場合、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を析出させ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、本発明によれば、工作物の表面上での物質の付着力を改善させる結合剤を付加的に析出させる。

高生産率は、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。

ばね力の負荷可能な提供は、弾性緊張固定部が脚ばねにより形成されていることによって行なわれる。これとは択一的に、ばね力を圧縮ばねによって生じさせてもよい。

プラズマチャンバー内部での工作物の望ましくない位置変化を阻止するため、保持アームはその固定突起とは逆の側の膨張部の領域にロック細条部を備えている。

簡単な機械的な実現は、ロック細条部がロック要素により固定可能であることによって行なわれる。

構造的な公差をも考慮して継続的な作動性を支援するため、ロック要素は硬化材料から形成されている。

工作物の位置決めの確実性をさらに改善するため、保持要素は工作物のためのストッパー要素を備えている。

ボトル状の工作物をプラズマ処理するため、固定突起とストッパー要素とがボトル状の工作物の開口領域に作用するための高さレベルで工作物の支持リングと工作物の肩領域との間に配置されているのが特に有利である。

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。
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の実施形態では、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）は位置決め要素（２８）により位置決めされる。位置決め要素（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、長棒送り台（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。

図示した実施形態では、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。

図１０は１つの共通の担持板（４１）の領域における２つの位置決め要素（２８）の配置構成を示している。２つの位置決め要素（２８）を備えた担持板（４１）は１つのプラズマステーション（３）の領域で２つの工作物（５）を同時にコーティングするために設けられている。しかし図１０に図示した位置決め要素（２８）は、１つの工作物（５）のみ或いは２つ以上の工作物（５）を同時にコーティングまたは処理する複数個のプラズマステーション（３）のために使用してもよい。各位置決め要素（２８）は工作物（５）に直接作用するための保持要素（４６）を備えている。

位置決め要素（２８）の詳細な構成を図１１に拡大斜視図で示す。保持要素（４６）はやっとこ状に形成され、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）は回転軸線（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圧される。有利には、脚ばね（５１，５２）を使用するのがよい。

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（３０）を持ち上げた後に保持要素（４６）への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）はプラズマステーション（３）の外側に配置される位置決め要素から保持要素（４６）へ受け渡すことができ、しかも受け渡しの前に工作物（５）をキャビティ長手軸線（５３）の方向へ往復動させる必要がない。

図１１から特にわかるように、保持アーム（４７，４８）の間には工作物（５）を受容するための締付け空間（５４）が設けられている。保持アーム（４７，４８）は固定突起（５５，５６）により締付け空間（５４）のなかへ突出している。さらに保持アーム（４７，４８）は固定突起（５５，５６）とは逆の側に配置されるロック細条部（５７，５８）を有している。ロック細条部（５７，５８）は、有利にはチャンバー壁（１８）とともに位置決め可能なロック要素（５９，６０）によりロック位置に固定させることができる。

工作物（５）をさらに支持、固定させるため、保持要素（４６）はストッパー要素（６１）を有している。ストッパー要素（６１）は締付け空間（５４）内への工作物（５）の最大挿入距離を制限する。ロック位置において工作物（５）は固定突起（５５，５６）によりストッパー要素（６１）に対し押圧される。これによりストッパー要素（６１）と固定突起（５５，５６）とはほぼ同じ高さレベルに配置されている。

同様に図１１からわかるように、保持要素（４６）は保持アーム（４７，４８）と他の構成要素とを担持している基板（６２）を有している。基板（６２）は間隔保持要素（６３，６４）と結合要素（６５，６６）とを介して担持板（４１）の領域に取り付けることができ、且つ担持板（４１）とともにステーションフレーム（１６）の領域に取り付けることができる。特に、チャンバー台座（３０）への取付けを行なうことが考えられる。

さらに図１１は、固定突起（５５，５６）が挿入傾斜部（６７）と排出傾斜部（６８）とを備えていることを示している。工作物（５）を締付け空間（５４）内へ挿入する場合、工作物（５）をまず挿入傾斜部（６７）と接触させ、保持アーム（４７，４８）をばね（５１，４２）の力に抗して互いに押し広げる。工作物（５）を締付け空間（５４）内に完全に挿入させた後、ばね（５１，５２）の力により保持アーム（４７，４８）を自動的にロック位置へ戻し、工作物（５）をストッパー要素（６１）に対し押圧させる。これにより工作物（５）はプラズマチャンバー（１７）内部に固定される。

工作物（５）の処理が終了した後、工作物（５）を搬送要素により把持し、排出傾斜部（６８）のほうへ引っ張る。排出傾斜部（６８）は湾曲しているのが有利であり、且つ湾曲部が接触領域において工作物（５）の外側輪郭に対応して形成されているのが有利である。これにより保持アーム（４７，４８）は再び互いに引き離され、工作物（５）を解放する。特に、搬送要素に制御されるやっとこアームを備えさせることが考えられる。制御されるやっとこアームにより工作物（５）の能動的な把持が可能になり、挿入傾斜部（６７）に対する押圧力または排出傾斜部（６８）に対する引張り力を支援する。特に、搬送要素の制御されるやっとこを保持アーム（４７，４８）とほぼ同じ高さレベル工作物（５）に作用させ、或いは、これよりもより低いまたは高い高さレベルで工作物（５）に作用させることが考えられる。これにより工作物（５）への傾動力の導入が減少し、あるいは回避される。

図１０の左側には、支持リング（６９）と肩領域（７０）との間で保持アーム（４７，４８）により作用を受けているボトル状工作物（５）を挿着した後の保持要素（４６）が図示されている。この種のボトル状工作物（５）を図示した首領域で保持することにより、工作物（５）は非常に安定に固定される。

図１１の図示によれば、位置決め要素（２８）は基板（４２）下方の面内で台座要素（７１）を担持している。台座要素（７１）は工作物（５）の開口領域を受容するための繰り抜き部（７２）を有している。繰り抜き部（７２）内にはパッキン（７３）が配置され、パッキン（７３）で工作物（５）の開口領域の境界面を案内することができる。

基板（４２）は担持板（４１）に対し相対的に可変な間隔をもって配置されている。変位可能な配置を実現するため、間隔保持要素（６３，６４）は結合要素（６５，６６）上で変位可能にまたは入れ子式で案内されている。基本的な位置決めは、基板（６２）を担持板（４１）に対し相対的に緊張固定させているばね（７４，７５）により設定する。

基本位置での基板（６２）と担持板（４１）との間隔は、工作物（５）を側方から保持要素（４６）内へ挿着可能であるように設定されている。このように工作物（５）を挿着した後、基板（６２）と担持板（４１）との間隔を固定するので、工作物（５）の開口領域は繰り抜き部（７２）内へ挿入される。基板（６２）と担持板（４１）との間隔の固定は、工作物（５）の開口領域がパッキン（７３）で案内されるまでの間続行する。特に、基板（６２）の位置変化をチャンバー壁（１８）の位置移動から誘導することが考えられる。たとえば、チャンバー壁（１８）の適当に成形した接触要素を基板（６２）で案内させ、これにより基板（６２）を、担持板（４１）の方向へのチャンバー壁（１８）の位置決め運動と同期して変位させることが可能である。チャンバー壁（１８）が逆方向へ移動すると、ばね（７４７５）が基板（６２）を再び出発位置へ押し戻す。

図１２は図１１の配置構成の横断面図である。特に、スリーブ状の間隔保持要素（６３，６４）がボルト状の結合要素（６５，６６）に沿って案内されているのがわかる。台座要素（７１）はキャビティ長手軸線（５３）の方向に先細りになっている径部を有している。これにより、工作物（５）を降下させたときに自動心合わせが行なわれる。工作物（５）の降下状態で該工作物（５）は保持アーム（４７，４８）と台座要素（７１）とによって側方から固定される。これによりプラズマステーション（３）内部での工作物（５）の傾動のない配置が保証されている。パッキン（７３）は弾性材料から成っているのが有利である。チャンバー壁（１８）の位置決め運動が妨害されないようにするため、パッキン（７３）は工作物（５）の運動範囲の下方に補償空間（７６）を有している。これにより工作物（５）の密封もチャンバー壁（１８）に対する十分な移動自由度も保証される。なお、符号（７７）は工作物（５）のために台座要素（７１）に備えられたサイドガイドを示す。

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。工作物（５）を挿着するため、まず搬送要素により工作物（５）を締付け空間のなかへ挿入する。工作物（５）を保持アーム（４７，４８）により固定した後、搬送要素の制御される保持やっとこを開き、工作物（５）を解放する。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、その運動過程の最後の部分で基板（６２）を担持板（４１）のほうへ移動させる。これにより工作物（５）の開口部が繰り抜き部（７２）内へ挿入され、密封される。次に、キャビティ（４）と工作物（４）の内部空間とを同時に排気させる。

キャビティ（４）が十分に排気された後、長棒（３６）を工作物（５）の内部空間のなかへ挿入する。また、長棒（３６）を、キャビティの内部空間を排気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が考えられる。

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できるようにするため、基板（６２）をばね（７４，７５）により再び持ち上げる。工作物の取り出しを行なうため、制御されるやっとこを備えた搬送要素を新たに保持要素（４６）の領域で位置決めし、搬送要素の制御されるやっとこを工作物（５）に係合させる。このようにして保持した工作物を次に保持要素（４６）から引き出し、その際保持アーム（４６，４７）をばね（５１，５２）の力に抗して互いに押し開く。

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。この種の実施形態では、工作物（５）がボトル状である場合、保持要素（４６）は工作物（５）を有利にはねじ山領域で把持し、或いは、開口領域からわずかな間隔を持って把持する。

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。

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ボトル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。 ２つのキャビティを備えた１つの処理ステーションのために設けられた、２つの保持要素を有する担持板の斜視図である。 図１０の保持要素の拡大斜視図である。 図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩによる横断面図である。

Claims (58)

1. 工作物を処理ステーションの少なくとも部分的に排気可能なチャンバーのなかへ挿入し、工作物を処理ステーションの内部で保持要素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、
   ‐工作物（５）がキャビティ長手軸線（５３）の方向に位置変化可能に案内され且つ処理位置決めにおいて開口領域によってパッキン（７３）に対し押圧されるように工作物（５）に対し保持要素（４６）を作用させること、
   ‐工作物（５）が保持要素（４６）の互いに相対的に位置決め可能な少なくとも２つの締付け要素の間にある締付け空間（５４）により受容されるように、工作物（５）に対し前記締付け要素を作用させること、
   ‐締付け要素の位置決めを水平方向において行うこと、及び
   ‐工作物（５）をやっとこ状の保持アーム（４７，４８）により位置決めすること
   を特徴とする方法。
2. プラズマステーション（３）のキャビティ（４）の排気をチャンバー底部（２９）を通じて行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. チャンバー底部（２９）を通じてプロセスガスを供給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. プロセスガスを長棒（３６）を通じて工作物（５）の内部空間内へ供給することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
5. 工作物（５）を回動可能に支持される保持アーム（４７，４８）により位置決め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. 保持アーム（４８，４９）をばねによりロック位置へ押圧することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 工作物（５）を締付け空間（５４）内へ挿入するときに保持アーム（４７，４８）を互いに押し広げることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
8. 工作物（５）を締付け空間（５４）から取り出すときに保持アーム（４７，４８）を互いに押し広げ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. 保持アーム（４７，４８）を固定するためのロック要素（５９，６０）をチャンバー壁（１８）とともに位置決めす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. 保持アーム（４７，４８）と同じ高さレベルで、工作物（５）を固定するためのストッパー要素（６１）を配置す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. 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キャビティ（４）内へ誘導す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. 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１１までのいずれか一つに記載の方法。
13. 中空体状の工作物（５）の内部空間を処理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. 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１３までのいずれか一つに記載の方法。
15. 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１４までのいずれか一つに記載の方法。
16. 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）により装入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１５までのいずれか一つに記載の方法。
17. １つのプラズマステーション（３）により複数個のキャビティ（４）を提供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. 工作物（５）を開口領域において保持アーム（４７，４８）により固定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。
19. プラズマ処理としてプラズマコーティングを行なうことを特徴とする、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を析出させ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を析出させることを特徴とする、請求項１から２１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を析出させ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を付加的に析出させることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
25. １つの共通のキャビティ（４）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１８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１８までのいずれか一つに記載の方法。
28. プラズマステーション（３）の１つのチャンバー壁（１８）を変位させることにより保持要素（４６）を位置決めすることを特徴とする、請求項１から２７までのいずれか一つに記載の方法。
29. 保持要素（４６）を少なくとも１つのばね（７４，７５）により基本位置へ保持することを特徴とする、請求項１から２８までのいずれか一つに記載の方法。
30. 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処理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、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おいて、
    ‐保持要素（４６）が少なくともキャビティ長手軸線（５３）の方向において位置変化可能であるように配置されていること、
    ‐保持要素（４６）の一部として形成された台座要素（７１）が工作物（５）の開口領域に作用するパッキン（７３）を有していること、
    ‐保持要素（４６）が互いに相対的に位置決め可能な少なくとも２つの締付け要素を有し、締付け要素が工作物（５）を受容するための締付け空間（５４）を提供するように互いに間隔をもって配置されていること、
    ‐締付け要素が水平方向に位置決め可能であること、及び
    ‐締付け要素がやっとこ状に配置される保持アーム（４７，４８）により提供されていること
    を特徴とする装置。
31. プラズマステーション（３）のキャビティ（４）を排気するためにチャンバー底部（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３０に記載の装置。
32. チャンバー底部（２９）に、プロセス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３０または３１に記載の装置。
33. 工作物（５）の内部空間にプロセスガスを供給するため、チャンバー底部（２９）に対し相対的に位置決め可能に長棒（３６）が配置されていることを特徴とする、請求項３０から３２までのいずれか一つに記載の装置。
34. 保持アーム（４８，４９）が回転軸線（４９，５０）に対し相対的に回動可能に配置されていることを特徴とする、請求項３０から３３までのいずれか一つに記載の装置。
35. 保持アーム（４７，４８）がロック位置の方向へ弾性的に緊張固定させる弾性緊張固定部を備えていることを特徴とする、請求項３０から３４までのいずれか一つに記載の装置。
36. 弾性緊張固定部が脚ばね（５１，５２）により形成されていることを特徴とする、請求項３５に記載の装置。
37. 保持アーム（４７，４８）がそれぞれ挿入傾斜部（６７）を備えた複数個の固定突起（５５，５６）を有していることを特徴とする、請求項３０から３６までのいずれか一つに記載の装置。
38. 保持アーム（４７，４８）がそれぞれ排出傾斜部（６８）を備えた複数個の固定突起（５５，５６）を有していることを特徴とする、請求項３０から３７までのいずれか一つに記載の装置。
39. 保持アーム（４７，４８）がその固定突起（５５，５６）とは逆の側の膨張部の領域にロック細条部（５７，５８）を備えていることを特徴とする、請求項３０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３０から３９までのいずれか一つに記載の装置。
41. プラズマステーション（３）が熱可塑性プラスチックから成る工作物（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３０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３０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）が中空体状の工作物（５）の内部空間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３０から４２までのいずれか一つに記載の装置。
44. 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３０から４３までのいずれか一つに記載の装置。
45. 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３０から４４までのいずれか一つに記載の装置。
46. プラズマステーション（３）の領域に複数個のキャビティ（４）が配置されていることを特徴とする、請求項３０から４５までのいずれか一つに記載の装置。
47. 少なくとも２つのキャビティ（４）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３０から４６までのいずれか一つに記載の装置。
48. ロック細条部（５７，５８）がロック要素（５９，６０）により固定可能であることを特徴とする、請求項３０から４７までのいずれか一つに記載の装置。
49. ロック要素（５９，６０）が硬化材料から形成されていることを特徴とする、請求項４８に記載の装置。
50. ロック要素（５９，６０）がチャンバー壁（１８）により位置決め可能であることを特徴とする、請求項４８または４９に記載の装置。
51. 保持要素（４６）が工作物（５）のためのストッパー要素（６１）を備えていることを特徴とする、請求項３０から５０までのいずれか一つに記載の装置。
52. 固定突起（５５，５６）とストッパー要素（６１）とが同じ高さレベルに配置されていることを特徴とする、請求項３０から５１までのいずれか一つに記載の装置。
53. 固定突起（５５，５６）とストッパー要素（６１）とがボトル状の工作物（５）の開口領域に作用するための高さレベルに配置されていることを特徴とする、請求項３０から５２までのいずれか一つに記載の装置。
54. 固定突起（５５，５６）とストッパー要素（６１）とがボトル状の工作物（５）の開口領域に作用するための高さレベルで工作物（５）の支持リング（６９）と工作物（５）の肩領域（７０）との間に配置されていることを特徴とする、請求項３０から５３までのいずれか一つに記載の装置。
55. 保持要素（４６）がプラズマステーション（３）のチャンバー壁（１８）によって位置決め可能であることを特徴とする、請求項３０から５４までのいずれか一つに記載の装置。
56. 保持要素（４６）が出発位置へ位置決めするための少なくとも１つのばね（７４，７５）を有していることを特徴とする、請求項３０から５５までのいずれか一つに記載の装置。
57. パッキン（７３）がパッキンリングとして構成されていることを特徴とする、請求項３０から５６までのいずれか一つに記載の装置。
58. 台座要素（７１）が工作物（５）のためのサイドガイド（７７）を備えていることを特徴とする、請求項３０から５７までのいずれか一つに記載の装置。

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