CN104769157A - 树脂容器用涂覆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的树脂用涂覆装置包括：多个腔室（40A、40B、40C、40D），分别以独立的状态容纳多个树脂容器（B）；多个内部电极（50），在内周部形成有引导原料气体的气体引导部（51），并且分别插入到容纳于腔室中的多个树脂容器（B）的内部；气体供应部（70），向多个腔室（40A、40B、40C、40D）供应原料气体；高频电源（80），向多个腔室（40A、40B、40C、40D）供应高频电力；和电力切换部（85），能够将从该高频电源（80）供应的高频电力的供应目的地从构成第一单元（U1）的第一和第二腔室（40A，40B）切换至构成第二单元（U2）的第三和第四腔室（40C、40D）。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够在腔室中布置多个树脂容器并且执行共同成膜的树脂容器用涂覆装置。
背景技术
广泛用于家庭用品等的例如聚乙烯等树脂通常具有透过例如氧气或二氧化碳等低分子气体的性质，并且还具有在其内部吸附低分子有机化合物的性质。因此，当使用树脂作为容器时，已知的是，与例如玻璃等其他容器相比，在其使用对象和使用形式方面存在各种限制。例如，在通过在其中填充碳酸饮用水而使用树脂容器的情况下，因为碳酸穿过容器渗透至外部，所以在一些情况下可以难以长时间维持作为碳酸饮用水的质量。
因此，在制造树脂容器时，为了解决由树脂容器中的低分子气体渗透和低分子有机化合物吸附引起的问题，已知通过等离子体CVD成膜技术（例如参见专利文献1）在树脂容器的内部表面上形成例如DLC（类金刚石碳）涂层等膜。此外，根据近些年来对于改进生产效率的要求，也已知用于在多个树脂容器上共同地形成这种涂层的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第2788412号
专利文献2：日本特许第4567442号。
发明内容
本发明待解决的问题
当在多个容器中共同成膜时，如果高频电源的电力不足，则在树脂容器的内部表面中形成的膜质量发生偏差。为了在树脂容器中均匀地形成具有预定阻隔性能的具有良好质量的膜，取决于容器的例如大小和形状等条件而需要最小电力。然而，为了向多个树脂容器供应足够的电力，需要大型的高频电源。因此，将增加装置的成本。
本发明的目的在于提供一种能够抑制高频电源的增大并提高生产效率的树脂容器用涂覆装置。
用于解决问题的手段
本发明的树脂容器用涂覆装置包括：多个腔室，用作相互电独立的多个外部电极，并且将多个树脂容器分别以独立状态容纳；多个内部电极，电接地并且形成为筒状，其中在其内周部形成有用于引导原料气体的气体引导部，并且分别插入到容纳于腔室中的多个树脂容器内部；气体供应部，用于将原料气体供应至多个腔室；高频电源，用于向多个腔室供应高频电力；以及电力切换部，能够将从高频电源供应的高频电力的供应目的地从多个腔室的一部分切换至其它腔室。
优选的是，本发明的树脂容器用涂覆装置包括气体切换部，该气体切换部能够将从气体供应部供应的原料气体的供应目的地从多个腔室的一部分切换至其它腔室。
本发明的优点
根据本发明的树脂容器用涂覆装置，能够对多个腔室顺序地执行通过产生等离子体进行的成膜处理。即，首先将高频电力供应至多个腔室中的一部分，用于对容纳在腔室的一部分中的树脂容器执行成膜处理。随后，利用电力切换部切换高频电力的供应目的地，并且能够对容纳在剩余腔室中的树脂容器执行成膜处理。这样，对于多个腔室的预定单元分别顺序地执行成膜处理。因此，抑制了一次成膜处理所需的高频电力，并且无需增大高频电源。
此外，例如，因为能够同时对多个腔室一起执行共同预处理，例如抽空多个腔室的工序、或者向多个腔室供应原料气体的工序，所以能够提高生产效率。
附图说明
图1是说明根据本发明的树脂容器用涂覆装置的第一实施方式的正面剖视图。
图2是图1中所示的树脂容器用涂覆装置的侧面剖视图。
图3是图1中所示的腔室的主要部分的放大剖视图。
图4是表示第一实施方式的电连接结构和配管结构的示意图。
图5是说明第一实施方式的涂覆步骤的流程图。
图6是说明第二实施方式的电连接结构和配管结构的示意图。
图7是说明第三实施方式的电连接结构和配管结构的示意图。
具体实施方式
现在，以下将通过参考附图分别描述根据本发明的树脂容器用涂覆装置的实施方式。
（第一实施方式）
首先，以下将通过参考图1至图5来描述根据本发明的树脂容器用涂覆装置的第一实施方式。
树脂容器用涂覆装置（下文中也称为“涂覆装置”）是在多个腔室中分别容纳树脂容器以通过使用等离子体CVD技术来在它们的内部表面上形成由硅化合物的气体等构成的膜的装置。
作为树脂容器，可以列举用于例如碳酸饮料或果汁等饮用水的瓶子、用于化妆品或药品的容器。然而，本发明不限于此，而是可以采用用于其他用途的树脂容器。
如图1至图3中所示，本实施方式的涂覆装置10包括：作为基座的基部20；配置在该基部20上的平板状绝缘板30；第一、第二、第三和第四腔室40A、40B、40C和40D，配置在绝缘板30上，并且分别具有第一、第二、第三和第四容纳室S1、S2、S3和S4这四个容纳室，以便分别以各自独立的状态容纳多个（在本实施方式中是四个）大致圆筒形的树脂容器B；管状（筒状）内部电极50，分别插入并配置在分别设置在容纳室S1、S2、S3和S4中的多个树脂容器B中；排气单元60，分别与腔室40A、40B、40C和40D的容纳室S1、S2、S3和S4连通以排出空气；以及气体供应部70，向设置在腔室40A、40B、40C和40D的容纳室S1、S2、S3和S4中的树脂容器B供应原料气体（参见图4）。
基部20由例如不锈钢等金属块形成，并且包括矩形底板部21、以及从该底板部21的周缘向上延伸的周壁部25。由底板部21、周壁部25和绝缘板30限定了内部空间S5。此外，在该基部20的底板部21的上表面部，以直线状并列的状态以大致相等的间隔设置有四个螺孔22。此外，在基部20的底板部21设置有四条气体通路23。气体通路23分别在上游端连接至气体供应部70，并且在下游端连接至螺孔22。此外，基部20电接地（参见图4）。
第一、第二、第三和第四腔室40A、40B、40C和40D分别包括第一、第二、第三和第四腔室主体41A、41B、41C和41D、以及分别可拆卸地附接至腔室主体41A、41B、41C和41D的上部以密封腔室主体41A、41B、41C和41D的第一、第二、第三和第四腔室盖体45A、45B、45C和45D。这些腔室40A、40B、40C和40D还分别作为等离子体CVD的外部电极发挥作用，并且通过将稍后描述的匹配箱81和电力切换部85电连接至高频电源80（参见图4）。腔室主体41A、41B、41C和41D分别由矩形金属块形成，并且分别具有圆形通孔42A、42B、42C和42D，圆形通孔42A、42B、42C和42D形成为具有稍大于树脂容器B的外形的内径。
这些通孔42A、42B、42C和42D以直线状并列的状态设置，并且分别与基部20的内部空间S5连通。在通孔42A、42B、42C和42D的下部配置有一个平板状的容器保持板43。在容器保持板43中，在分别对应于通孔42A、42B、42C和42D的位置处形成有直径稍小于树脂容器B的开口的直径的四个开口部43A。因为分别容纳在容纳室S1、S2、S3和S4中的树脂容器B由容器保持板43的开口部43A的周围的部分保持，所以所收纳的树脂容器B不会从通孔42A、42B、42C和42D脱落。此外，在容器保持板43中设置有多个排气开口44。因此，能够将分别容纳在容纳室S1、S2、S3和S4中的树脂容器B的内部和外部中的空气同时排出。
在腔室盖体45A、45B、45C和45D中，在腔室盖体45A、45B、45C和45D分别与腔室主体41A、41B、41C和41D对准的状态下对应于腔室主体41A、41B、41C和41D的通孔42A、42B、42C和42D的位置处，分别形成有相互具有相同直径的有底孔46A、46B、46C和46D。即，在腔室主体41A、41B、41C和41D分别与腔室盖体45A、45B、45C和45D对准的状态下，由腔室主体41A、41B、41C和41D的通孔42A、42B、42C和42D以及腔室盖体45A、45B、45C和45D的有底孔46A、46B、46C和46D，以直线状并列的状态形成并配置容纳树脂容器B的容纳室S1、S2、S3和S4。
内部电极50是例如金属圆筒或方形筒等中空筒状管构件，并且在其内周部具有引导原料气体的气体引导部51。内部电极50经由容器保持板43的开口部43A分别引入到容纳室S1、S2、S3和S4。内部电极50的下部通过金属配管构件52螺纹固定并且连接至基部20的螺孔22。因此，内部电极50分别插入到腔室40A、40B、40C和40D的容纳室S1、S2、S3和S4中，并且配置为位于容纳室S1、S2、S3和S4的中心部。此外，此时，因为基部20电接地，因此由于它们的螺纹固定和连接，而使内部电极50电接地。此外，与此同时，因为在基部20中螺孔22与气体通路23连通，因此内部电极50的气体引导部51连接至基部20的气体通路23和气体供应部70（参见图4）。
此外，在气体供应部70的周围的部分中，在基部20的气体通路23与气体供应部70之间，如图2和图4中所示配置有开关阀72和质量流量控制器71。开关阀72配置在基部20的气体通路侧，而质量流量控制器71配置在气体供应部70侧。
如图2中所示，因为排气单元60与基部20的内部空间S5连通，结果排气单元60与腔室40A、40B、40C和40D的容纳室S1、S2、S3和S4连通。此外，排气单元60在下游侧连接至真空泵61。利用真空泵61，将腔室40A、40B、40C和40D的容纳室S1、S2、S3和S4的空气通过内部空间S5排出（参见图4）。
在此，在真空泵61与内部空间S5之间配置有开关阀62。
在本实施方式中，如图4中所示，第一和第二腔室40A和40B形成了第一单元U1，以便于形成电气上一体的并联电路单元。类似地，第三和第四腔室40C和40D形成第二单元U2，以便于电形成电气上一体的并联电路单元。除此之外，第一单元U1和第二单元U2自身与高频电源80电并联连接。
在第一单元U1和第二单元U2与高频电源80之间配置有电力切换部85。该电力切换部85通过匹配箱81电连接至高频电源80。此外，电力切换部85包括第一开关电路86A和第二开关电路86B。第一开关电路86A电连接至第一单元U1。第二开关电路86B电连接至第二单元U2。第一开关电路86A和第二开关电路86B根据电力切换部85的指示而交替地执行电力的开闭操作。例如，当第一开关电路86A闭合以向第一单元U1供应电力时，第二开关电路86B打开以不向第二单元U2供应电力。因此，电力切换部85具有在第一单元U1和第二单元U2之间交替地切换从高频电源80供应的高频电力的供应目的地的功能。
匹配箱81用于实现高频电源80与第一单元U1和第二单元U2之间的阻抗匹配。匹配箱由具有例如线圈和电容器等电气元件的组合的匹配电路形成。
形成在树脂容器B中的膜的质量取决于多个因素，例如高频电源80的高频的输出、树脂容器B中的原料气体的压力、原料气体的流量、等离子体的产生时间等等。在本实施方式中，为了抑制容纳室S1、S2、S3和S4之间的树脂容器B的膜的质量的不均匀性，而将上述电力切换部85设置为，使从高频电源80供应的电力集中于腔室40A、40B、40C和40D的一部分，更具体地为，对于第一单元U1或第二单元U2的每个单元。
此外，以下将参考图5描述使用如上所述构成的涂覆装置10的成膜方法。
首先，在分别取下了腔室40A、40B、40C和40D的腔室盖体45A、45B、45C和45D的状态下，将多个树脂容器B从上部插入到腔室主体41A、41B、41C和41D的通孔42A、42B、42C和42D中，并且分别容纳在通孔中。此时，因为通孔42A、42B、42C和42D具有稍大于树脂容器B的最大圆筒直径的内径，所以树脂容器B保持在通孔42A、42B、42C和42D中的预定位置（步骤S1）。
此时，将内部电极50分别从树脂容器B的开口插入到树脂容器B中。
此后，闭合腔室40A、40B、40C和40D的腔室盖体45A、45B、45C和45D，以使腔室40A、40B、40C和40D的容纳室S1、S2、S3和S4分别成为密封状态（步骤S2）。
接着，利用排气单元60的真空泵61将腔室40A、40B、40C和40D中的空气排出，以使得腔室40A、40B、40C和40D的容纳室S1、S2、S3和S4处于类似真空的状态（下文中也称为真空状态）。在确认了真空状态之后，质量流量控制器71和开关阀72工作，以便利用气体供应部70连续地供应原料气体。所供应的原料气体穿过内部电极50的气体引导部51，以从内部电极50的端部放出原料气体。这样，将原料气体供应至树脂容器（步骤S3）。
此时，排气单元60依次排出顺序填充容纳室S1、S2、S3和S4并且从容纳室漏出的原料气体。
在供应了原料气体之后，当电力切换部85最初电气地打开第二开关电路86B并且另一方面闭合第一开关电路86A时，来自高频电源80的电力仅供应至第一单元U1。通过供应电力，使得在用作外部电极的第一腔室40A和第二腔室40B与分别引入到其容纳室S1和S2中的内部电极50之间产生了等离子体。内部电极50电接地。然而，因为第一和第二腔室40A和40B由绝缘板30电绝缘，所以在第一和第二腔室40A和40B与内部电极50之间产生了电位差。因此，在容纳在第一和第二腔室40A和40B中的两个树脂容器B中，在其内部表面形成了膜（步骤S4）。
随后，在完成了对第一和第二腔室40A和40B中的树脂容器B的成膜处理之后，电力切换部85随后执行开关切换操作，以打开第一开关电路86A，并且另一方面闭合第二开关电路86B。因此，来自高频电源80的电力仅供应至第二单元U2。因此，在第三和第四腔室40C和40D中产生了等离子体，以在容纳于这些腔室40C和40D中的两个树脂容器B中，在内部表面中形成膜（步骤S5）。
即，通过电力切换部85的这样的连续的操作，使得对于每个预定单元（在本实施方式中，对于第一单元U1和第二单元U2中的每一个）顺序地产生了等离子体，并且最终在全部（本实施方式中为四个）树脂容器B的内部表面中形成膜（步骤S6）。
如上所述，根据本实施方式的树脂容器用涂覆装置10，因为设置有电力切换部85，其能够将从高频电源80供应的高频电力的供应目的地从形成第一单元U1的第一和第二腔室40A和40B切换至形成第二单元U2的第三和第四腔室40C和40D，所以能够对多个树脂容器B顺序地执行通过产生等离子体进行的成膜处理。即，首先将高频电力供应至多个腔室40A、40B、40C和40D中的一部分，即第一单元U1的第一和第二腔室40A和40B，用于对容纳在腔室的该一部分中的树脂容器B执行成膜处理。随后，利用电力切换部85切换高频电力的供应目的地，以使得能够对容纳在剩余腔室中即第二单元U2的腔室40C和40D中的树脂容器B执行成膜处理。这样，当对于多个腔室40A、40B、40C和40D的每个预定单元顺序地执行成膜处理时，能够抑制一次成膜处理所需的高频电力，并且无需增大高频电源80。
此外，根据本实施方式的树脂容器用涂覆装置10，因为能够同时对多个腔室40A、40B、40C和40D一起执行共同预处理，例如抽空多个腔室40A、40B、40C和40D的工序、或者向多个腔室40A、40B、40C和40D供应原料气体的工序，所以能够提高生产效率。
此外，根据本实施方式的树脂容器用涂覆装置10，因为能够仅向多个腔室40A、40B、40C和40D的一个单元的腔室供应高频电力（例如，稍微高于普通成膜条件的高频电力），例如当由于树脂容器B的大小或形状而难以形成均匀膜时，能够不同地改变条件以检查最佳制造条件。因此，本发明也可以用于实验用途以设定条件。
（第二实施方式）
接着，通过参考图6，以下将描述根据本发明的树脂容器用涂覆装置的第二实施方式。将通过对附图附上相同或等同的附图标记，而省略或简化与如上所述的第一实施方式相同或等同的说明。
本实施方式不同于第一实施方式，并且在高频电源80与电力切换部85之间没有设置匹配箱。两个匹配箱91A和91B的每一个配置在第一单元U1和第二单元U2与电力切换部85之间。
根据树脂容器用涂覆装置90，因为两个匹配箱91A和91B在第一单元U1和第二单元U2与电力切换部85之间分别对每个单元配置一个，所以能够更精确地执行分别满足单元U1和U2的阻抗匹配。因此，能够进一步抑制树脂容器B的膜质量的不均匀性。此外，即使当阻抗差异由于任何原因而在第一与第二单元U1与U2之间较大时，因为在本实施方式中单独地执行阻抗匹配，所以如果一旦设定了匹配箱91A和91B的调整，以后就无需重新执行调整。因此，能够提高工作效率。其他构成和操作效果与如上所述的第一实施方式相同。
（第三实施方式）
现在，通过参考图7，以下将描述根据本发明的树脂容器用涂覆装置的第三实施方式。
将通过对附图附上相同或等同的附图标记，而省略或简化与如上所述的第一实施方式相同或等同的说明。
在本实施方式中，如图7中所示，在从气体供应部70观察的开关阀72的下游侧设置有气体分支部101。因此，第一和第二气体供应通路P1和P2形成为相互独立。第一气体供应通路P1是向形成第一单元U1的第一和第二腔室40A和40B供应原料气体的通路。第二气体供应通路P2是向形成第二单元U2的第三和第四腔室40C和40D供应原料气体的通路。在第一和第二气体供应通路P1和P2中，在通路的中间部分别配置有开关阀106A和106B。
更具体地，开关阀106A和106B分别配置在基部20的气体通路23与气体分支部101之间，以对应于电力切换部85的开关切换操作，而执行供应原料气体或者停止供应原料气体的操作。即，仅向第一单元U1和第二单元U2中的由电力切换部85供应电力的一侧，第一或第二开关阀106A或106B中的与其对应的一个在预定时刻打开其气体供应通路P1或P2，以供应原料气体。随后，当电力切换部85将电力供应切换至另一个单元U1或U2时，以与其对应的方式闭合开关阀106A和106B中的一个并且打开另一个，以切换原料气体的供应。即，这些开关阀106A和106B形成气体切换部105。
根据该树脂容器用涂覆装置100，进一步设置有气体切换部105，其能够将从气体供应部70供应的原料气体的供应目的地，在多个腔室40A、40B、40C和40D中从形成第一单元U1的第一和第二腔室40A和40B交替地切换至形成第二单元U2的腔室40C和40D。即，在气体供应部70侧设置有气体分支部101，以形成分别向第一单元U1和第二单元U2供应原料气体的第一和第二气体供应通路P1和P2。在这些气体供应通路P1和P2中，分别设置有开关阀106A和106B。因此，当在树脂容器B的内部表面上形成膜时，能够仅向必需的单元（U1、U2）供应原料气体。因此，能够减少待使用的原料气体的浪费，并且能够降低制造成本。
其他构成和操作效果与如上所述的第一实施方式相同。
本发明不限于如上所述的实施方式，而是可以适当地修改和改进。例如，第二实施方式的构成（对于每个单元分别设置匹配箱的构成）与第三实施方式的构成（对于每个单元分别设置气体供应通路和开关阀的构成）可以组合在一起以形成装置。此外，尽管例示了四个腔室划分为两个单元的构成，但是腔室或单元的数目不限于所述实施方式，而是可以适当地设定。
尽管已经参考本发明的具体实施方式详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员明显的是，在不脱离其精神和范围的情况下，可以在其中做出各种改变和修改。
本申请是基于2012年11月8日提交的日本专利申请No.2012-246499的，并且其内容通过参考并入本文。
附图标记说明
10、90、100：树脂容器用涂覆装置，
20：基部，
21：底板部，
22：螺孔，
23：气体通路，
25：周壁部，
30：绝缘板，
40A、40B、40C、40D：腔室，
41A、41B、41C、41D：腔室主体，
42A、42B、42C、42D：通孔，
43：容器保持部，
43A：开口部，
44：排气开口，
45A、45B、45C、45D：腔室盖体
46A、46B、46C、46D：有底孔，
50：内部电极，
51：气体引导部，
52：配管构件，
60：排气单元，
61：真空泵，
62：开关阀，
70：气体供应部，
71：质量流量控制器，
72：开关阀，
80：高频电源，
81：匹配箱，
85：电力切换部，
86A：第一开关电路，
86B：第二开关电路，
91A：第一匹配箱，
91B：第二匹配箱，
105：气体切换部，
106A：第一开关阀，
106B：第二开关阀，
P1：第一气体供应通路，
P2：第二气体供应通路，
S1、S2、S3、S4：容纳室，
S5：内部空间，
U1：第一单元，
U2：第二单元。
Claims (2)
1. 一种树脂容器用涂覆装置，包括：
多个腔室，用作相互电独立的多个外部电极，并且将多个树脂容器分别以独立状态容纳；
多个内部电极，电接地并且形成为筒状，其中在其内周部形成有用于引导原料气体的气体引导部，并且分别插入到容纳于所述腔室中的多个所述树脂容器内部；
气体供应部，用于将所述原料气体供应至所述多个腔室；
高频电源，用于向所述多个腔室供应高频电力；以及
电力切换部，能够将从所述高频电源供应的高频电力的供应目的地从所述多个腔室的一部分切换至其它腔室。
2. 根据权利要求1所述的树脂容器用涂覆装置，该树脂容器用涂覆装置还包括：
气体切换部，该气体切换部能够将从所述气体供应部供应的原料气体的供应目的地从所述多个腔室的一部分切换至其它腔室。
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