JP4850385B2

JP4850385B2 - Ｄｌｃ膜コーティングプラスチック容器の製造装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP4850385B2
Application number: JP2002552818A
Authority: JP
Inventors: 浜　　研一; 鹿毛　　剛; 小林　　巧; 智幸荒木
Original assignee: Youtec Co Ltd; Mitsubishi Corp Plastics Ltd
Current assignee: Youtec Co Ltd; Mitsubishi Corp Plastics Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2020-12-25
Also published as: CN1479683A; EP1357042A1; EP1357042A4; US20040099214A1; WO2002051707A1; US6924001B2; JPWO2002051707A1; CN1235771C

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、プラスチック容器内面にＤＬＣ膜を成膜してＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器を製造する装置及びその製造方法であって、特に、同時に複数のプラスチック容器にＤＬＣ膜を均一にコーティングする製造装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
炭酸飲料や高果汁飲料容器等の容器としてガスバリア性等の向上の目的でプラスチック容器の内面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を蒸着するために、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相成長）法、特にプラズマＣＶＤ法を用いた蒸着装置が、特開平８−５３１１７号公報に開示されている。また、特開平１０‐２５８８２５号公報には、ＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の量産用製造装置及びその製造方法が開示されている。さらに、特開平１０‐２２６８８４号公報には、外面から外方に突出する突出物を有する容器に、まだらなくＤＬＣ膜をコーティングすることができる製造装置及びその製造方法が開示されている。
【０００３】
ＤＬＣ膜とは、ｉカーボン膜又は水素化アモルファスカーボン膜（ａ−Ｃ：Ｈ）と呼ばれる膜のことであり、硬質炭素膜も含まれる。またＤＬＣ膜は、アモルファス状の炭素膜であり、ＳＰ^３結合及びＳＰ^２結合も有する。
【０００４】
特開平１０‐２５８８２５号公報には、量産のために一度に複数のプラスチック容器にＤＬＣ膜をコーティングする製造装置及びその製造方法が開示されている。しかしこの技術では、ボトル１本毎に外部電極を設けているため、ボトルの本数と同じ数の外部電極部品が必要であるので使用部品総数が多くなりコストもかかった。また、各外部電極へ高周波出力を等しく配分することが難しいため、複数のプラスチック容器の全数にわたって均一なＤＬＣ膜を付けることが難しかった。このような場合においては、１本のプラスチック容器に対して１個のマッチングボックス（インピーダンス整合器）を配置し、複数のマッチングボックスを使用することで、ようやく複数のプラスチック容器に均一なＤＬＣ膜を付けていた。
【０００５】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
このようにマッチングボックスを複数配置すると、マッチングボックスは小型のものでも３００ｍｍ×３００ｍｍ×４００ｍｍ程度の大きさがあるのでプラズマ源が大変大きなものになり、装置のコンパクト化の障害になる。従って、量産用のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置を設置するには広い場所を必要としスペース効率が悪くなる。これと共に、マッチングボックスは大変高価なものであるので、装置コストが増大する。
【０００６】
また、プラスチック容器を収容する各々の外部電極に対してマッチングボックスを設置すると、マッチングボックスによるマッチング時間が互いに微妙に異なるため、マッチング時間を互いに正確に一致させることができない。具体的には、各々のマッチングボックスにおいてインピーダンス整合させるのに互いに０．１〜１秒程度のずれが生じることがある。そして、プラスチック容器の内面に成膜するＤＬＣ膜の膜厚は３０ｎｍ程度と薄いので、成膜時間は３秒程度で充分なため、比較的精度良く膜厚を制御する必要がある。このため、０．１〜１秒程度のマッチング時間のズレがＤＬＣ膜の膜厚のバラツキ、特にプラスチック容器間の膜厚バラツキに大きく影響することになる。従って、ＤＬＣ膜の品質にバラツキが生じることになる。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜して高生産性を図り、さらに複数一体型外部電極を用いることで、外部電極構成部品の少量化、簡素化によるコンパクト化、メンテナンスの容易化及び装置コストの低減化を図ると共に、膜厚バラツキの低減化が可能なＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
ここで本発明でいう複数一体型外部電極とは、プラスチック容器１本のみを収納するタイプの外部電極とマッチングボックスを組合せたものを複数設置した複数型外部電極と同等の機能を有しながら、１個の外部電極内にプラスチック容器を複数収納できるよう一体型とし、この一体型とした外部電極一つに対して一つのマッチングボックスを使用する外部電極をいう。
【０００９】
本発明の第二の目的は、一度に成膜するプラスチック容器の本数をさらに多くすることが可能なＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置及びその製造方法を提供することにある。ここで一度に成膜するプラスチック容器の本数をさらに多くしたとしても、プラスチック容器の搬入及びＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の搬出に支障のないようにすることも目的とする。さらに可変コンデンサーを使用してマッチングボックスを一個のみ使用することで、成膜部を小さくし、量産用製造装置のコストを低減することも目的とする。ここで可変コンデンサーを用いる理由は下記の通りである。すなわち、１本の容器を収納する外部電極を複数並列に使用して同時成膜する場合には、インピーダンス整合を図るためにマッチングボックスが外部電極ごとに必要であった。しかし、マッチングボックスを複数使用することを避けるため、可変コンデンサーで各複数一体型外部電極間の電力配分を調整してマッチングボックスを１個使用するのみで同等の効果を得ようとするものである。また、マッチング時間のズレを防止してマッチング時間を正確に一致させ、成膜したＤＬＣ膜の膜厚の容器間バラツキを低減することをも目的とする。勿論、外部電極を容器１本毎に備えていた場合に必要不可欠であった各電極間の電力配分の調整を複数一体型外部電極単体内では不要とし得るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器造装置及びその製造方法を提供することも目的とする。
【００１０】
本発明の第三の目的は、複数一体型外部電極とマッチングボックスとの接続、あるいは可変コンデンサーを用いる場合には複数一体型外部電極と可変コンデンサーとの接続を、複数のプラスチック容器収納空間が複数一体型外部電極の同一断面同一円周上に均等距離に配置したときにそれぞれのプラスチック容器から等距離にある箇所、すなわち、前記円周の中心で行なうことにより、さらにシンプルな形態のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置及びその製造方法を提供することにある。例えば複数一体型外部電極とマッチングボックスとの接続を行なう場合においては、複数一体型外部電極単体内においては電力配分を均等とできるので可変コンデンサーを使用することなく、複数のプラスチック容器に均一にＤＬＣ膜を成膜することを目的とする。一方可変コンデンサーを用いる場合であっても、一度に収納し得るプラスチック容器の数と同数の可変コンデンサーが必要であったところを、複数一体型外部電極の個数だけ可変コンデンサーを用いれば良いこととすることを目的とする。
【００１１】
なお本発明に係る容器とは、蓋若しくは栓若しくはシールして使用する容器、またはそれらを使用せず開口状態で使用する容器を含む。開口部の大きさは内容物に応じて決める。プラスチック容器は、剛性を適度に有する所定の肉厚を有するプラスチック容器と剛性を有さないシート材により形成されたプラスチック容器を含む。さらに容器の蓋も含む。
【００１２】
本発明に係るプラスチック容器の充填物は、炭酸飲料若しくは果汁飲料若しくは清涼飲料等の飲料、並びに医薬品、農薬品、又は吸湿を嫌う乾燥食品等を挙げることができる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置は、
複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置において、
前記複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であり、組み立てると一柱体となる柱状外部電極であって、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する柱状外部電極と、
前記柱状外部電極の収納空間に収納された前記複数のプラスチック容器の内部にそれぞれ配置された内部電極と、
前記複数のプラスチック容器のそれぞれの内部に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、
前記柱状外部電極に接続された高周波負荷のインピーダンス整合を行なうマッチングボックスと、
該マッチングボックスに接続された高周波電源と、
を具備することを特徴とする。
【００１４】
ここで、一柱体となる柱状外部電極とは、図２（ａ）（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）或いは図６に示したような、組み立てると１本の柱状に一体化となる外部電極をいう。
【００１５】
本発明の製造装置で使用する外部電極は、柱状であればいずれも使用可能であるが、円柱状或いは各容器収納空間を近似的に均一な肉厚で囲む形状が複合して形成した、組み立てると一柱体となる柱状構造が好ましい。
【００１６】
本発明の柱状外部電極は、複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であって組み立てると一柱体となり、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する構造、すなわち複数一体型構造を有する複数一体型外部電極である。ただし複数一体型外部電極は、電極製作等の理由から同一部材に複数の収納空間を設けたもののみならず、電導性の確保を前提として複数の部材を連結し、収納空間を設けたものも含む。
【００１７】
柱状外部電極とマッチングボックスの出力側との接続箇所は、プラズマがどの容器内においても均一に発生する範囲内で変更可能である。例えば、柱状外部電極のうち各プラスチック容器底部付近それぞれに分岐して接続しても良い。しかし、本発明に係るDLＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置では、前記マッチングボックスの出力側は、柱状外部電極の軸心上で接続した方が好ましい。なお前記軸心上であれば、柱状外部電極表面や柱状外部電極内部に接続点を設けて接続しても良い。
【００１８】
１個の柱状外部電極内に設けるプラスチック容器収納空間の数は、２本以上のいずれも可能であるが、容器のコンベアによる搬入搬出特性を考慮すると、２本、より好ましくは４本が良い。これ以上多く同時に成膜したい場合には、後述する柱状外部電極を複数設けることが好ましい。
【００１９】
なお、原料ガスは、炭化水素ガスやＳｉ含有炭化水素系ガスが好ましい。特にアセチレン、プロピレン、エチレンが好ましい。
【００２０】
また本発明に係るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置は、複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置において、
前記複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であり、組み立てると一柱体となる柱状外部電極であって、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する柱状外部電極を複数有し、
前記柱状外部電極の収納空間に収納された前記複数のプラスチック容器の内部にそれぞれ配置された内部電極と、
前記複数のプラスチック容器のそれぞれの内部に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、
前記それぞれの柱状外部電極に接続された可変コンデンサーと、
前記可変コンデンサーに接続された高周波負荷のインピーダンス整合を行なう１個のマッチングボックスと、
該マッチングボックスに接続された高周波電源と、
を具備し、
前記マッチングボックスは前記複数の柱状外部電極全体のインピーダンス整合を行ない、前記可変コンデンサーは高周波電源によって前記柱状外部電極のそれぞれに供給される高周波出力の分配を行なうものであることを特徴とする。
【００２１】
前述したように柱状外部電極を複数設ける本発明では、一度に４本を超える容器に成膜したい場合に好ましい。容器のコンベア搬入搬出特性を考慮すると１個の柱状外部電極内に４本分の容器収納空間を設け、その柱状外部電極を複数設けることが良い。
【００２２】
柱状外部電極と可変コンデンサーの出力側との接続箇所は、プラズマがどの柱状外部電極のどの容器内においても均一に発生する範囲内で変更可能である。例えば、柱状外部電極のうち各プラスチック容器底部付近それぞれに分岐して接続しても良い。本発明に係るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置では、前記可変コンデンサーの出力側は、柱状外部電極の軸心上で接続した方が好ましい。なお前記軸心上であれば、柱状外部電極表面や柱状外部電極内部に接続点を設けて接続しても良い。
【００２３】
本発明における外部電極も、柱状であればいずれも使用可能であるが、円柱状或いは各容器収納空間を近似的に均一な肉厚で囲む形状が複合して形成した柱状構造が好ましい。
【００２４】
本発明に係るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法は、複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法において、
前記複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であり、組み立てると一柱体となる柱状外部電極であって、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する柱状外部電極に設けた該収納空間に高周波出力を均一分配供給し、
前記柱状外部電極と、前記柱状外部電極の収納空間に収納された前記複数のプラスチック容器の内部にそれぞれ配置され、かつ接地された内部電極との間に、原料ガス系プラズマを発生させることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法では、前記柱状外部電極の軸心上で高周波出力を供給することが好ましい。
【００２６】
また本発明に係るDLＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法は、複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法において、
前記複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であり、組み立てると一柱体となる柱状外部電極であって、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する柱状外部電極それぞれに高周波出力を均一分配供給し、かつ該各柱状外部電極に設けた該収納空間に高周波出力を均一分配供給し、
前記各柱状外部電極と、前記柱状外部電極の収納空間に収納された前記複数のプラスチック容器の内部にそれぞれ配置され、かつ接地された内部電極との間に、原料ガス系プラズマを発生させることを特徴とする。
【００２７】
本発明に係るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法では、高周波出力の前記各柱状外部電極への分配供給は可変コンデンサーを介して行ない、かつ高周波出力の各プラスチック容器収納空間への分配供給は、前記柱状外部電極の軸心上にて行なうことが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１記載のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置及び請求項５記載のその製造方法の発明により、複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜して、ＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器を高い生産性をもって製造可能であり、外部電極を複数一体型構造とすることで、外部電極構成部品の少量化、簡素化によるコンパクト化、メンテナンスの容易化、装置コストの低減化を図ると共に容器の内側に成膜された薄膜の膜厚バラツキを低減することができた。
【００２９】
請求項３記載のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置及び請求項７記載のその製造方法の発明により、一度に成膜するプラスチック容器の本数をさらに多くすることが可能となった。ここで一度に成膜するプラスチック容器の本数をさらに多くしたとしても、プラスチック容器の搬入及びＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の搬出に支障がないようにすることができた。さらに可変コンデンサーを使用してマッチングボックスを一個のみ使用することで、成膜部を小さくし、量産用製造装置のコストを低減することができた。また、マッチング時間のズレを防止してマッチング時間を正確に一致させ、成膜したＤＬＣ膜の膜厚の容器間バラツキを低減することもできた。
【００３０】
請求項２又は４記載のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置及び請求項６又は８記載のその製造方法の発明により、複数一体型外部電極とマッチングボックスとの接続、あるいは可変コンデンサーを用いる場合には複数一体型外部電極と可変コンデンサーとの接続を、複数のプラスチック容器収納空間が複数一体型柱状外部電極の同一断面同一円周上に均等距離に配置したときにそれぞれのプラスチック容器から等距離にある箇所、すなわち、前記円周の中心で行なうことにより、さらにシンプルな形態のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置及びその製造方法を提供することができた。勿論上記のような接続を行うことにより、外部電極を容器１本毎に備えていた場合に必要不可欠であった各電極間の電力配分の調整を複数一体型外部電極単体内では不要とすることができた。例えば複数一体型外部電極とマッチングボックスとの接続を行なう場合においては、接続位置により電力配分を均等にすることができるので可変コンデンサーを使用することなく、複数のプラスチック容器に均一にＤＬＣ膜を成膜することもできた。一方可変コンデンサーを用いる場合であっても、一度に収納し得るプラスチック容器の数と同数の可変コンデンサーが必要であったところを、複数一体型外部電極の個数だけ可変コンデンサーを用いれば良いこととすることができた。
【００３１】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、図１〜６を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態によるＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置は、プラズマＣＶＤ法を用いて容器等の内側にＤＬＣ膜又はＳｉ含有ＤＬＣ膜等を成膜する装置である。本発明は下記に示す実施の形態に制限されず、本発明の効果を奏する範囲内において適宜変更することができる。
【００３２】
（第１の実施形態）
複数一体型外部電極が１個の場合についての実施形態を説明する。図１は、４本のプラスチック容器を同時にコーティング可能なＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置１００を模式的に示す構成図である。図２は、図１の外部電極３、絶縁部材４、及び蓋部５等からなる真空チャンバー６のうち外部電極を模式的に示した図である。
【００３３】
本発明に係るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置１００は、外部電極３と、内部電極９ａ〜９ｄと、原料ガス導入手段４１と、マッチングボックス１４と、高周波電源１５とを具備する。
【００３４】
外部電極３は、導電性の蓋部５及び絶縁部材４とともに真空チャンバー６を構成する。蓋部５の上には絶縁部材４が配置されており、この絶縁部材４の上には外部電極３が配置されている。この外部電極３は、容器上部外部電極２と容器下部外部電極１からなり、容器上部外部電極２の上部に容器下部外部電極１の上部がＯリング８を介して着脱自在に取り付けられるよう構成されている。また、外部電極３は絶縁部材４によって蓋部５と絶縁されている。
【００３５】
なお、図１の外部電極は、図２の真空チャンバー６のＡ−Ａ’縦断面図を表現したものであり、ＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置１００は、１度に４本のプラスチック容器に成膜可能な製造装置である。
【００３６】
また、本実施形態では外部電極３を容器下部外部電極１と容器上部外部電極２の２つに分割しているが、ＤＬＣ膜の膜厚等の均一化を図るため、外部電極を例えば底部電極、胴部電極及び肩部電極のように３つ、あるいはそれ以上に分割し、各電極は例えばＯリング等を挟んでシール性を確保しつつ、テフロンシートやポリイミドフィルムで電気的に絶縁しても良い。
【００３７】
本実施例における外部電極は、円柱状の柱状外部電極であるが、角柱あるいは各容器収納空間を近似的に均一な肉厚で囲む形状が複合して形成した、組立てると一柱体となる柱状構造でも良い。
【００３８】
図２に示すように外部電極３の内部には空間が４つ形成されて複数一体型の構造を採っているが、この空間はコーティング対象のプラスチック容器である、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂で成形されたペットボトル（ＰＥＴボトル）７ａ〜７ｄを４本収容するためのものである。外部電極３内の収納空間は、そこに収容されるペットボトル７ａ〜７ｄの外形よりも僅かに大きくなるように、しかも各々が独立した収納空間となるように形成されている。図１のＢ−Ｂ’横断面図である図３に示すように、外部電極の中心χ１から半径ａの円周Ｓ上にペットボトル７ａ〜７ｄの収納空間の中心である７ａｘ〜７ｄｘ（それぞれ×で示した点）が、均等間隔で配置されるように前記独立した収納空間を配置する。高周波出力は高周波出力供給ロッド３０に導入する。ここで７ａｘ〜７ｄｘを均等間隔で配置しなければ、後述する高周波出力が各々の容器に均等に分配されない。
【００３９】
図１に示すように絶縁部材４及び蓋部５には、外部電極３内の空間につながる開口部が設けられている。また、蓋部５の内部には空間が設けられており、この空間は上記開口部を介して外部電極３内の空間につながっている。外部電極３内の空間は、容器上部外部電極２と容器下部外部電極１の間に配置されたＯリング８によって外部から密閉されている。
【００４０】
外部電極３の容器下部外部電極１は、図２に示す外部電極３の容器下部外部電極１の底面と中心軸Ｘとの交点χ２を高周波出力供給点として、高周波出力供給ロッド３０を介してマッチングボックス１４に接続されている。マッチングボックス１４は同軸ケーブルを介して高周波電源１５に接続されている。高周波出力供給ロッド３０には導電ケーブルや導電性金属棒が用いられる。また高周波出力供給ロッド接続コンタクト３２は、容器の出し入れ時に容器下部外部電極と容器上部外部電極とを組立る場合に導通接点の役目を果たすものである。
【００４１】
なお本実施例では高周波出力供給点χ２を容器下部外部電極に設けているが、容器下部外部電極１であって各プラスチック容器の底面付近の４箇所に分配して接続点を設けたり、あるいは外部電極の内部であって中心軸Ｘ上で接続等することも可能である。いずれにしても接続点の変更は、各プラスチック容器内で均等なプラズマを発生させることが可能な範囲内で適宜可能である。
【００４２】
図１に示すように内部電極９ａ〜９ｄは、外部電極３内に配置され、かつペットボトル７ａ〜７ｄの内部に配置される。すなわち、蓋部５から蓋部５内の空間、蓋部５と絶縁部材４の開口部を通して、外部電極３内の空間に内部電極９ａ〜９ｄが差し込まれている。即ち、内部電極９ａ〜９ｄの基端は蓋部５に配置され、内部電極９ａ〜９ｄの先端は外部電極３内の空間であって外部電極３内に収容されたペットボトル７ａ〜７ｄの内部に配置される。内部電極９ａ〜９ｄは、その内部が中空からなる管形状を有している。内部電極９ａ〜９ｄの先端にはガス吹き出し口４９ａ〜４９ｄが設けられている。内部電極９ａ〜９ｄは接地されている。
【００４３】
なお、本実施形態では、１個の外部電極の内部に４本のプラスチック容器を収納する場合を説明したが、２本以上、例えば図４に示すように８本のプラスチック容器を収納することが可能な外部電極を用いる形態を取ることもできる。ただし、本実施例のように４本の場合は、ＤＬＣ膜成膜後ペットボトルをＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置１００から搬出し、コンベアに乗せて格子状の輸送箱に入れるときに再整列する必要がないため最も好ましい。
【００４４】
原料ガス導入手段４１は、ペットボトル７ａ〜７ｄの内部に原料ガス発生源２０から供給される原料ガスを導入する。すなわち、内部電極９ａ〜９ｄの基端には配管１０の一方側が接続されており、この配管１０の他方側は配管１１に接続され、真空バルブ１６、マスフローコントローラー１９へと接続されている。マスフローコントローラー１９は原料ガス発生源２０に接続されている。この原料ガス発生源２０はアセチレン等の炭化水素ガスなどを発生させるものである。
【００４５】
蓋部内の空間は配管１２の一方側に接続されており、配管１２の他方側は真空バルブ１７を介して大気開放状態とされている。また、蓋部内の空間は配管１３の一方側に接続されており、配管１３の他方側は真空バルブ１８を介して真空ポンプ２１に接続されている。この真空ポンプ２１は排気ダクト２９に接続されている。なお、配管１３には真空計２８が設置されている。
【００４６】
次に、図１に示すＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置１００を用いて容器の内部にＤＬＣ膜を成膜する方法について説明する。
【００４７】
まず、真空バルブ１７を開いて真空チャンバー６内を大気開放する。これにより、配管１２を通して空気が蓋部５内の空間、外部電極３内の空間に入り、真空チャンバー６内が大気圧にされる。次に、容器下部外部電極１を容器上部外部電極２から取り外し、容器上部外部電極２内の空間にペットボトル７ａ〜７ｄを差し込み、設置する。この際、内部電極９ａ〜９ｄはペットボトル７ａ〜７ｄ内に挿入された状態になる。次に、容器下部外部電極１を容器上部外部電極２に装着し、外部電極３はＯリング８によって密閉される。
【００４８】
この後真空バルブ１７を閉じた後、真空バルブ１８を開き、真空ポンプ２１を作動させる。これにより、ペットボトル７ａ〜７ｄ内を含む真空チャンバー内（外部電極３内の空間及び蓋部５内の空間）が配管１３を通して排気され、外部電極３内が真空となる。このときの真空チャンバー６内の圧力は、成膜時に比べ充分に低い圧力、例えば５．０×１０^−３〜１．０×１０^−１Ｔｏｒｒである。
【００４９】
次に、真空バルブ１６を開き、原料ガス発生源２０においてアセチレンガスを発生させ、このアセチレンガスを配管１１内に導入し、マスフローコントローラー１９によって流量制御されたアセチレンガスを配管１０及び内部電極９ａ〜９ｄを通してガス吹き出し口４９ａ〜４９ｄから吹き出す。これにより、アセチレンガスがペットボトル７ａ〜７ｄ内に導入される。そして、真空チャンバー６内とペットボトル７ａ〜７ｄ内は、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、ＤＬＣ膜成膜に適した圧力（例えば０．０５〜０．５０Ｔｏｒｒ程度）に保たれる。
【００５０】
この後、外部電極３に接続された高周波出力供給ロッド３０、マッチングボックス１４を介して高周波電源１５から高周波出力（例えば１３．５６ＭＨｚ）を供給する。高周波出力は、例えば３００〜３０００Ｗとした。これにより、外部電極３と内部電極９ａ〜９ｄ間にプラズマが発生した。このとき高周波出力供給点から均等距離に配置する内部電極９ａ〜９ｄと外部電極内の各ペットボトル収納空間との間には、均一のアセチレン系プラズマが発生し、ペットボトル７ａ〜７ｄそれぞれの内面に均一なＤＬＣ膜が成膜される。なお、マッチングボックス１４は、外部電極と内部電極のインピーダンスに、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣによって合わせている。このときの成膜時間は数秒程度と短いものとなる。
【００５１】
次に、高周波電源１５からの高周波出力を停止し、真空バルブ１６を閉じて原料ガスの供給を停止する。この後真空バルブ１８を開き、真空チャンバー６内及びペットボトル７ａ〜７ｄ内のアセチレンガスを真空ポンプ２１によって排気する。その後、真空バルブ１８を閉じる。このときの真空チャンバー内の真空度は例えば５×１０^−３〜５×１０^−２Ｔｏｒｒである。この後、真空バルブ１７を開いて真空チャンバー６内を大気開放し、前述した成膜方法を繰り返すことにより、複数のペットボトル内にＤＬＣ膜が成膜される。
【００５２】
（第二の実施形態）
複数一体型外部電極が２個の場合についての実施形態を説明する。なお、本発明は、複数一体型外部電極が３個以上の場合であっても同様に並列的に拡張して実施することが可能である。
【００５３】
図５は、外部電極１個当り４本のプラスチック容器が収納可能な複数一体型外部電極を２個備えた場合のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置２００を模式的に示す構成図である。図６は、図１における真空チャンバーのうち複数一体型外部電極を模式的に示した図である。
【００５４】
本発明に係るＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置２００は、外部電極５３ａ，５３ｂと、内部電極５９ａ〜５９ｈと、原料ガス導入手段９１と、可変コンデンサー８１ａ，８２ｂ、マッチングボックス６４と、高周波電源６５とを具備する。なお図５の外部電極は、図６の真空チャンバー５６ａのＣ−Ｃ’縦断面図と真空チャンバー５６ｂのＤ−Ｄ’縦断面図を表現したものであり、ＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置２００は、１度に８本のプラスチック容器に成膜可能な製造装置である。
【００５５】
外部電極５３ａ，５３ｂはそれぞれ第１の実施形態で説明した外部電極３と同様のものである。本実施例における外部電極は、円柱状の柱状外部電極であるが、角柱あるいは各容器収納空間を近似的に均一な肉厚で囲む形状が複合して形成した、組み立てると一柱体となる柱状構造でも良い。そしてペットボトル５７ａ〜５７ｈがそれぞれの外部電極に４本ずつ収納され、計８本が同一の成膜工程で成膜可能である。
【００５６】
外部電極５３ａ，５３ｂの容器下部外部電極５１ａ，５１ｂは、第１の実施例の場合と同様にそれぞれの高周波出力供給点χ３，χ４にて、高周波出力供給ロッド８０ａ、８０ｂを介してそれぞれの可変コンデンサー８１ａ，８１ｂに接続されており、可変コンデンサー８１ａ，８１ｂは一つのマッチングボックス６４に接続されており、マッチングボックス６４はさらに同軸ケーブルを介して高周波電源６５に接続されている。なお本実施例では、高周波出力供給点χ３，χ４を各容器下部外部電極にて接続しているが、各プラスチック容器の底面付近の４箇所に分配して接続したり、各外部電極の内部で接続する等の変更可能であることは、第１の実施例と同様である。
【００５７】
可変コンデンサー８１ａ，８１ｂは、高周波出力を各外部電極へ均等に分配するための調節機構として作用する。
【００５８】
内部電極５９ａ〜５９ｈ、原料ガス導入手段９１、マッチングボックス６６、高周波電源６７、その他については、第１の実施例の場合と同様である。
【００５９】
次に図５に示すＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置２００を用いて容器の内部にＤＬＣ膜を成膜する方法について説明するが、本実施形態は第１の実施形態と比較して外部電極を２個有し、可変コンデンサーを備えることが特徴であるため、これらによる成膜方法の差異について述べる。
【００６０】
真空引き工程、原料導入工程は第１の実施形態と同様であり、これらの工程を経て、プラズマ発生工程、すなわちＤＬＣ膜成膜工程を行なう。すなわち、外部電極５３ａ，５３ｂに接続された高周波出力供給ロッド８０ａ，８０ｂ、マッチングボックス６４を介して高周波電源６５から高周波出力（例えば１３．５６ＭＨｚ）を供給する。高周波出力は、例えば３００〜３０００Ｗとした。これにより、外部電極５３ａ，５３ｂと内部電極５９ａ〜５９ｈ間にプラズマが発生する。このとき外部電極５３ａ，５３ｂそれぞれにおいて、高周波出力供給点から均等距離に配置する内部電極と外部電極内のペットボトル収納空間との間に、均一のアセチレン系プラズマが発生するが、２つの外部電極間においてもプラズマの発生に差異が生ずることが無いように、可変コンデンサー８１ａ，８１ｂを調整する。すなわち、８本の容器内において均一のプラズマが発生するように調整する。この操作により、ペットボトル５７ａ〜５７ｈそれぞれの内面に均一なＤＬＣ膜が成膜される。
【００６１】
その後の、高周波出力の停止工程、プラスチック容器の取り出し工程、さらに上記全工程を繰り返すことによって連続的に成膜していく操作は第１の実施形態と同様である。
【００６２】
本発明は上記第１及び第２の実施形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、原料ガス発生源としては、炭化水素ガスの発生源に限られず、種々の発生源を用いることも可能であり、例えばＳｉ含有炭化水素系ガスなどを用いることも可能である。
【００６３】
また第１及び第２の実施形態では、高周波出力供給ロッドは外部電極の内部を貫通しているが、高周波出力供給点に接続されれば良いのであって、外部電極の外部に高周波出力供給ロッドを設けても良い。また、真空チャンバー内の容器は口部が下方を向くように配置されているが、上方を向くように配置する製造装置の構成を採用しても良い。
【００６４】
また、第１及び第２の実施形態では、内部に薄膜を成膜する容器として飲料用のペットボトルを用いているが、他の用途に使用される容器を用いることも可能である。
【００６５】
また、第１及び第２の実施形態では、成膜する薄膜としてＤＬＣ膜又はＳｉ含有ＤＬＣ膜を挙げているが、容器内に他の薄膜を成膜する際に上記本発明によるＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器製造装置を用いることも可能である。
【００６６】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は４本のプラスチック容器を同時にコーティング可能なＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置を模式的に示す構成図である。
【図２】図２は図１における真空チャンバーのうち複数一体型外部電極を模式的に示した図であって、（ａ）は外部電極が閉じている場合、（ｂ）は外部電極が開いている場合を示す。
【図３】図３は複数一体型外部電極のＢ-Ｂ’横断面図である。
【図４】図４は８本のプラッチック容器が１個の複数一体型外部電極内に収納できる場合の外部電極の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は複数一体型外部電極が閉じている場合、（ｂ）複数一体型外部電極が開いている場合を示す。
【図５】図５は外部電極１個当り４本のプラスチック容器が収納可能な複数一体型外部電極を２個備えた場合のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置を模式的に示す構成図である。
【図６】図６は図５における真空チャンバーのうち複数一体型外部電極を模式的に示した図である。
【００６７】
【符号の説明】
図１〜６に示された符号の意味は下記の通りである。
１,５１ａ,５１ｂ容器下部外部電極、
２,５２ａ,５２ｂ容器上部外部電極、
３,５３ａ,５３ｂ外部電極、
４,５４ａ,５４ｂ絶縁部材、
５,５５ａ,５５ｂ蓋部、
６,５６ａ,５６ｂ真空チャンバー、
７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄ,５７ａ,５７ｂ,５７ｃ,５７ｄ,５７ｅ,５７ｆ,５７ｇ,５７ｈペットボトル、
８Ｏリング、
９ａ,９ｂ,９ｃ,９ｄ,５９ａ,５９ｂ,５９ｅ,５９ｆ内部電極、
１０,１１,１２,１３,６０,６１,６３配管、
１４,６４マッチングボックス、
１５,６５高周波電源（ＲＦ電源）、
１６,１７,１８,６６,６７,６８真空バルブ、
１９,６９マスフローコントローラー、
２０,７０原料ガス発生源、
２１,７１真空ポンプ、
２７,７７リークガス（空気）供給源、
２８,７８真空計、
２９,７９排気ダクト、
３０,８０ａ,８０ｂ高周波出力供給ロット、
３２高周波出力供給ロット接続コンタクト、
４１,９１原料ガス導入手段、
４９ａ,４９ｂガス吹き出し口、
８１ａ,８１ｂ可変コンデンサー、
１００４本同時成膜可能な複数一体型外部電極を１個有するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器製造装置、
２００４本同時成膜可能な複数一体型外部電極を２個有するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器製造装置、
χ１複数一体型外部電極の中心、
χ２,χ３,χ４高周波出力供給点、
Ｘ複数一体型外部電極中心軸、
７ａｘ,７ｂｘ,７ｃｘ,７ｄｘペットボトル７ａ〜７ｄの収納空間の中心点、である。

Claims

複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を成膜するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置において、
前記複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であり、組み立てると一柱体となる柱状外部電極であって、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する柱状外部電極と、
前記柱状外部電極の収納空間に収納された前記複数のプラスチック容器の内部にそれぞれ配置された内部電極と、
前記複数のプラスチック容器のそれぞれの内部に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、
前記柱状外部電極に接続された高周波負荷のインピーダンス整合を行なうマッチングボックスと、
該マッチングボックスに接続された高周波電源と、
を具備することを特徴とするＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置。
前記マッチングボックスの出力側は、柱状外部電極の軸心上で接続したことを特徴とする請求項１記載のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置。
複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置において、
前記複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であり、組み立てると一柱体となる柱状外部電極であって、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する柱状外部電極を複数有し、
前記柱状外部電極の収納空間に収納された前記複数のプラスチック容器の内部にそれぞれ配置された内部電極と、
前記複数のプラスチック容器のそれぞれの内部に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、
前記それぞれの柱状外部電極に接続された可変コンデンサーと、
前記可変コンデンサーに接続された高周波負荷のインピーダンス整合を行なう１個のマッチングボックスと、
該マッチングボックスに接続された高周波電源と、
を具備し、
前記マッチングボックスは前記複数の柱状外部電極全体のインピーダンス整合を行ない、前記可変コンデンサーは高周波電源によって前記柱状外部電極のそれぞれに供給される高周波出力の分配を行なうものであることを特徴とするＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置。
前記可変コンデンサーの出力側は、柱状外部電極の軸心上で接続したことを特徴とする請求項３記載のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造装置。
複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法において、
前記複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であり、組み立てると一柱体となる柱状外部電極であって、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する柱状外部電極に設けた該収納空間に高周波出力を均一分配供給し、
前記柱状外部電極と、前記柱状外部電極の収納空間に収納された前記複数のプラスチック容器の内部にそれぞれ配置され、かつ接地された内部電極との間に、原料ガス系プラズマを発生させることを特徴とするＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法。
前記柱状外部電極の軸心上で高周波出力を供給することを特徴とする請求項５記載のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法。
複数のプラスチック容器の内面に、同時にＤＬＣ膜を成膜するＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法において、
前記複数のプラスチック容器を並列かつそれぞれ独立に収納した状態で収容可能な収納空間を有し、該各収納空間の内壁面は該プラスチック容器の外側近傍を囲む形状であり、組み立てると一柱体となる柱状外部電極であって、前記各収納空間の中心軸は、該柱状外部電極の軸心と平行で、かつ前記柱状外部電極の同一断面同一円周上に位置し、前記収納空間同士を均等間隔に配置する柱状外部電極それぞれに高周波出力を均一分配供給し、かつ該各柱状外部電極に設けた該収納空間に高周波出力を均一分配供給し、
前記各柱状外部電極と、前記柱状外部電極の収納空間に収納された前記複数のプラスチック容器の内部にそれぞれ配置され、かつ接地された内部電極との間に、原料ガス系プラズマを発生させることを特徴とするＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法。
高周波出力の前記各柱状外部電極への分配供給は可変コンデンサーを介して行ない、かつ高周波出力の各プラスチック容器収納空間への分配供給は、前記柱状外部電極の軸心上にて行なうことを特徴とする請求項７記載のＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の製造方法。