(57)【要約】【課題】筒状の部分を含む被処理物の内側を効果的に表面処理する。【解決手段】本発明のある観点によれば、棒状電極と、棒状電極を囲む筒状電極と、棒状電極および筒状電極に接続された高圧電源回路と、筒状の部分を含む被処理物を筒状電極の内側で棒状電極を囲むように位置させる搬送装置とを備える処理装置が提供される。上記の構成では、被処理物の筒状の部分を挟んで位置する棒状電極と筒状電極との間にプラズマを生成することによって、被処理物の内側を効果的に表面処理することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状電極と、
前記棒状電極を囲む筒状電極と、
前記棒状電極および前記筒状電極に接続された高圧電源回路と、
筒状の部分を含む被処理物を前記筒状電極の内側で前記棒状電極を囲むように位置させる搬送装置と
を備える処理装置。
【請求項２】
前記棒状電極は、前記筒状電極に向けられた複数の放電突起を有する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記棒状電極をその長手軸の回りに回転させる回転駆動装置をさらに備える、請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記処理装置は、エアクリーナをさらに備え、
前記搬送装置は、前記エアクリーナから前記被処理物を搬送する搬送装置と、該搬送された被処理物を前記筒状電極の内側に挿入する搬送装置とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
前記処理装置は、液体洗浄装置をさらに備え、
前記搬送装置は、前記筒状電極の内側から前記被処理物を取り出す搬送装置と、該取り出された被処理物を前記液体洗浄装置まで搬送する搬送装置とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置に関し、特に、被処理物の内側を表面処理するのに適した処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筒状の部分を含む被処理物、例えば瓶容器の内側の洗浄には水が用いられてきた。ところが、洗浄に用いられた水は、温風などを用いて乾燥させても完全に除去することが難しい。特に医薬および食品などの容器の場合には、容器に残った水による内容物への影響をなくすために、純水を使用したり、水の代わりに有機溶剤を用いたりしていた。しかしながら、純水の使用にはコストがかかり、また有機溶剤の使用は環境負荷を高める。また、純水や有機溶剤を使用しても、それらを除去するための乾燥工程が必要になることには変わりがなく、容器の洗浄は長い工程を要するものであった。
【０００３】
一方、被処理物の洗浄を含む表面処理のための技術として、プラズマ処理が知られている。例えば、特許文献１には、円筒形の処理容器内に配置される筒状電極および対向電極、ならびに処理容器を対向電極の回りに回転させる駆動部を備えるプラズマ処理装置が記載されている。この装置では、処理容器内を減圧した上で電極間にプラズマを生成し、さらに処理容器を回転させて被処理物（粉体、または小さな部品などを大量に処理することが想定されている）を撹拌することによって、被処理物の全体を均一にプラズマ処理することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５７７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、例えば上述したような瓶容器の内側の洗浄に適するものではない。処理容器内で被処理物を撹拌することによって被処理物の外部を均一にプラズマ処理することは可能であるが、内側をプラズマ処理することは難しい。特許文献１では、装置の用途として「紙コップの印刷前処理」および「ペットボトルの印刷前処理」が挙げられている。これは、被処理物の外部がプラズマ処理の対象であることを意味する。また、特許文献１の装置は減圧（真空）環境下でプラズマ処理をするものであり、常圧（大気圧）環境下でのプラズマ処理に適したものではない。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、筒状の部分を含む被処理物の内側を効果的に表面処理することが可能な、新規かつ改良された処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある観点によれば、棒状電極と、棒状電極を囲む筒状電極と、棒状電極および筒状電極に接続された高圧電源回路と、筒状の部分を含む被処理物を筒状電極の内側で棒状電極を囲むように位置させる搬送装置とを備える処理装置が提供される。
【０００８】
上記の構成では、被処理物の筒状の部分を挟んで位置する棒状電極と筒状電極との間にプラズマを生成することによって、被処理物の内側を効果的に表面処理することができる。なお、上記の処理は常圧（大気圧）環境下で実施可能であるため、処理装置は気密容器および減圧手段などを備えなくてもよい。
【０００９】
上記の処理装置において、棒状電極は、筒状電極に向けられた複数の放電突起を有してもよい。この場合、処理装置は、棒状電極をその長手軸の回りに回転させる回転駆動装置をさらに備えてもよい。
【００１０】
放電突起を設けることによって、被処理物の内径が大きい場合にも効果的な表面処理が可能になる。なお、放電突起のサイズ、および棒状電極の周方向および長手方向で放電突起が配置されるピッチは、被処理物のサイズなどに応じて適宜設定される。放電突起が設けられた棒状電極をその長手軸の回りに回転させることによって、より均一な表面処理が可能になる。
【００１１】
また、上記の処理装置は、エアクリーナをさらに備え、搬送装置は、エアクリーナから被処理物を搬送する搬送装置と、該搬送された被処理物を筒状電極の内側に挿入する搬送装置とを含んでもよい。
【００１２】
プラズマによる処理の前工程として塵埃などを除去するエアクリーナを配置することで、プラズマによる被処理物の内側の表面処理をより効果的に実施することができる。なお、被処理物を前工程から搬送する搬送装置と、搬送された被処理物を筒状電極の内側に挿入する搬送装置とは、同じ装置であってもよいし、異なる装置であってもよい。また、それぞれの搬送装置が複数の装置によって構成されていてもよい。
【００１３】
また、上記の処理装置は、液体洗浄装置をさらに備え、搬送装置は、筒状電極の内側から被処理物を取り出す搬送装置と、該取り出された被処理物を液体洗浄装置まで搬送する搬送装置とを含んでもよい。
【００１４】
プラズマによる処理によって被処理物の内側の親水性が向上するため、その後工程として液体洗浄を実施した場合にも液体をほぼ完全に除去することが容易になり、乾燥工程を簡略化することができる。なお、筒状電極の内側から被処理物を取り出す搬送装置と、取り出された被処理物を後工程まで搬送する搬送装置とは、同じ装置であってもよいし、異なる装置であってもよい。また、それぞれの搬送装置が複数の装置によって構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上で説明したように、本発明によれば、筒状の部分を含む被処理物の内側を効果的に表面処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る処理装置のプラズマ処理部を示す横断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示したプラズマ処理部を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る処理装置を示す側面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る処理装置のプラズマ処理部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の一実施形態に係る処理装置のプラズマ処理部を示す図である。なお、図１Ａの横断面図と図１Ｂの縦断面図とは対応している。これらの図を参照すると、プラズマ処理部１１には、プラス電極１２と、マイナス電極１４と、絶縁容器１５と、プラズマ電源回路１７と、モータ電源回路１８と、モータ１９とが含まれる。プラス電極１２は棒状の電極であり、複数の放電突起１３を有する。なお、放電突起１３のサイズ、およびプラス電極１２の周方向および長手方向で放電突起１３が配置されるピッチは、例えば容器１０のサイズなどに応じて適宜設定される。筒状のマイナス電極１４は、プラス電極１２を囲むように配置される。プラス電極１２とマイナス電極１４とはほぼ同心であり、プラス電極１２の放電突起１３はマイナス電極１４に向けられている。高圧電源回路であるプラズマ電源回路１７は、プラス電極１２およびマイナス電極１４にそれぞれ接続される。プラズマ電源回路１７を用いてプラス電極１２とマイナス電極１４との間に所定の高電圧を印加することによって、プラス電極１２の放電突起１３とマイナス電極１４との間にプラズマを生成することができる。
【００１９】
一方、被処理物である容器１０は、筒状の胴部分を含む。容器１０は、後述する搬送装置（図示せず）によって、絶縁容器１５の開口部１６からマイナス電極１４の内側に挿入され、プラス電極１２を囲むように位置させられる。この状態で、上記のようにプラス電極１２の放電突起１３とマイナス電極１４との間にプラズマが生成される。図示された例において、絶縁容器１５の開口部１６は開放されているため、プラズマは常圧（大気圧）環境下で生成されることになる。生成されたプラズマによって、容器１０の内側が表面処理される。より具体的には、例えば、放電突起１３からの放電によってラジカル化された容器１０の内部で、酸素が分解されて生成されたオゾンが有機物と反応して気化することによって、容器１０の内側表面から有機物が除去される。
【００２０】
本実施形態において、プラス電極１２は、モータ電源回路１８によって電力を供給されたモータ１９によって、図示された矢印のように長手軸の回りに回転させられる。このときのモータ１９の回転速度は、例えば容器１０のサイズなどに応じて適宜設定される。これによって、プラス電極１２の周方向および長手方向に所定の間隔で配置された放電突起１３からの放電による均一な表面処理が実現される。図示された例において、容器１０の高さはプラス電極１２の長さに比べて小さいため、一部の放電突起１３が容器１０の外側に位置している。これは、プラズマ処理部１１が、より高さの大きい容器を処理可能であることを意味する。プラズマ処理部１１では、搬送装置（図示せず）が容器１０をマイナス電極１４の内側に挿入する深さを調節することによって、最大でプラス電極１２の長さと同程度の高さを有するものから、より高さの小さいものまで、さまざまな容器を処理することができる。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態に係る処理装置を示す側面図である。図２を参照すると、処理装置１００は、図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明したようなプラズマ処理部１１を含む。プラズマ処理部１１は、主処理装置３１に内蔵される。処理装置１００は、搬送装置として、ベルトコンベヤ２１，２２と、センタリングホイル２３と、リフタ２４とを備える。前工程を終えた容器１０は、ベルトコンベヤ２１によって搬送され、さらにセンタリングホイル２３によって移動された後、リフタ２４によってプラズマ処理部１１内、すなわちマイナス電極１４の内側に挿入される。ここで、リフタ２４は、安定的に容器１０を支持するために、例えば樹脂製の吸着ヘッドを有してもよい。プラズマ処理部１１におけるプラズマ処理が終了すると、容器１０はリフタ２４によってマイナス電極１４の内側から取り出され、さらにセンタリングホイル２３によって移動された後、ベルトコンベヤ２２によって後工程まで搬送される。処理装置１００は、さらに、主処理装置３１、およびベルトコンベヤ２１，２２、センタリングホイル２３、リフタ２４を含む搬送装置の動作を制御するための制御盤３２を備える。
【００２２】
上記のような処理装置１００において、前工程は、例えばエアクリーナによる容器１０の内側の洗浄を含み、処理装置１００はそのためのエアクリーナをさらに備えてもよい。例えば、容器１０の内側表面に塵埃などが存在する場合、エアクリーナを用いてこれを予め除去しておくことによって、プラズマ処理部１１での表面処理をより効果的に実施することができる。また、処理装置１００において、後工程は、例えば容器１０の内側の液体洗浄を含み、処理装置１００はそのための液体洗浄装置をさらに備えてもよい。上述の通り、プラズマ処理によって容器１０の内側は洗浄されるが、なおも純水洗浄などの液体洗浄が必要とされる場合には、液体洗浄をプラズマ処理の後工程に配置するのが好ましい。この場合、プラズマ処理によって容器１０の内側の親水性が向上しているため、液体洗浄の後に液体ほぼ完全に除去することが容易であり、例えばプラズマ処理を経ずに液体洗浄をする場合に比べて乾燥工程を簡略化することができる。
【００２３】
もちろん、容器１０の内側はプラズマ処理部１１でのプラズマ処理のみによって洗浄されてもよい。この場合、処理装置１００において、後工程は、例えば容器１０の内側のコーティング（例えば、フッ素コーティングなど）などの工程を含んでもよい。この場合、プラズマ処理によって容器１０の内側表面から有機物が除去されているために、コーティングの品質を向上させることができる。
【００２４】
なお、図２に示された処理装置１００では、容器１０がリフタ２４を用いて下方からプラズマ処理部１１内に挿入されるが、他の例において容器１０は任意の方向からプラズマ処理部１１内に挿入されうる。例えば、プラズマ処理部１１は、図１Ｂの縦断面図に示したように絶縁容器１５の開口部１６が上を向くように配置され、容器１０が上方からプラズマ処理部１１内に挿入されてもよい。この場合、搬送装置は、容器１０を転倒した状態で支持するための吸着ヘッドなどを有する。あるいは、プラズマ処理部１１は、プラス電極１２およびマイナス電極１４の長手方向が水平方向になるように配置され、容器１０が側方からプラズマ処理部１１内に挿入されてもよい。
【００２５】
図３は、本発明の他の実施形態に係る処理装置のプラズマ処理部を示す縦断面図である。図３を参照すると、プラズマ処理部５１には、プラス電極５２と、マイナス電極１４と、絶縁容器１５と、プラズマ電源回路１７とが含まれる。プラス電極５２は棒状の電極であるが、放電突起は有していない。マイナス電極１４、絶縁容器１５、およびプラズマ電源回路１７の構成は、図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明したものと同様である。プラズマ電源回路１７を用いてプラス電極５２とマイナス電極１４との間に所定の高電圧を印加することによって、プラス電極１２の表面とマイナス電極１４との間にプラズマを生成することができる。
【００２６】
一方、被処理物である容器５０は、筒状の部分を含むが、その内径は図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明した容器１０よりも小さい。容器５０は、上述したような第１の搬送装置（図示せず）によって、絶縁容器１５の開口部１６から挿入され、筒状のマイナス電極１４の内側で棒状のプラス電極５２を囲むように位置させられる。この状態で、上記のようにプラス電極５２の表面とマイナス電極１４との間にプラズマが生成される。生成されたプラズマによって、容器５０の内側が表面処理される。より具体的には、例えば、プラス電極５２の表面からの放電によってラジカル化された容器５０の内部で、酸素が分解されて生成されたオゾンが有機物と反応して気化することによって、容器５０の内側表面から有機物が除去される。
【００２７】
図示された例では、容器５０の内径が比較的小さいために、プラス電極５２が放電突起を有さなくても、プラス電極５２の表面からの放電によって容器５０の内側を表面処理することが可能である。プラス電極５２は軸対称な断面形状を有するために、上記で図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明された例のようにプラス電極５２を回転させる必要はない。従って、プラズマ処理部５１には、モータ電源回路およびモータが含まれない。
【００２８】
以上、本発明な好適な実施形態について詳細に説明した。これらの実施形態では、容器などの被処理物を、筒状のマイナス電極の内側で棒状のプラス電極を囲むように位置させ、プラス電極とマイナス電極との間にプラズマを生成することによって、被処理物の内側を効果的に表面処理することができる。加えて、プラス電極に放電突起を設け、好ましくはプラス電極を長手軸の回りに回転させれば、より内径の大きな被処理物であっても、均一な表面処理が可能になる。プラズマ処理を、例えば前工程のエアクリーナ、および後工程の液体洗浄装置のような、他の洗浄処理と組み合わせることも可能である。容器などの被処理物の内側を表面処理することによって、表面の有機物を除去し、親水性を向上させることができるため、上記のような処理が可能な処理装置は様々な用途に適用することができる。
【００２９】
なお、本発明の技術的範囲は、上記で説明された好適な実施形態の例には限定されない。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。より具体的には、例えば、処理装置における被処理物は容器には限られず、筒状の部分を含む任意の物体、例えば配管部材などであってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１００    処理装置
１０，５０    容器
１１，５１    プラズマ処理部
１２，５２    プラス電極
１３    放電突起
１４    マイナス電極
１５    絶縁容器
１６    開口部
１７    プラズマ電源回路
１８    モータ電源回路
１９    モータ
２１，２２    ベルトコンベヤ
２３    センタリングホイル
２４    リフタ
３１    主処理装置
３２    制御盤
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2017213529.tif 000004
【図２】
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【図３】
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