JP2004027271A - ロータリー型量産用ｃｖｄ成膜装置及びプラスチック容器内表面へのｃｖｄ膜成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくした小型のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置を提供することである。
【解決手段】本発明のＣＶＤ装置は、外部電極を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器を１本毎に収容する収容空間を複数個設け且つ各収容空間の中心軸と外部電極の中心軸とが平行で外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に収容空間を並設することで、１個の外部電極に収容した各プラスチック容器の壁面に均一な自己バイアス電圧を発生させて各プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を均一に成膜することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明のＣＶＤ装置は、外部電極を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器を１本毎に収容する収容空間を複数個設け且つ各収容空間の中心軸と外部電極の中心軸とが平行で外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に収容空間を並設することで、１個の外部電極に収容した各プラスチック容器の壁面に均一な自己バイアス電圧を発生させて各プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を均一に成膜することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相成長）法により、プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜をコーティングするＣＶＤ成膜装置において、ロータリー方式による連続製造成膜装置、特に量産用ＣＶＤ成膜装置に関し、さらにその成膜方法に及ぶ。
【０００２】
【従来の技術】
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表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を蒸着するために、ＣＶＤ法、特にプラズマＣＶＤ法を用いた蒸着装置が、例えば特開平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。
【０００３】
特開平１０‐２５８８２５号公報には、複数のチャンバーを同一サークル上に等間隔で配置し、相隣合うチャンバーの外部電極を導線で接続し、さらに各外部電極がサークルの中心から伸びる直線状の導線によって高周波電源に接続された装置が開示されている。この装置により、複数の容器に同時成膜が行なわれる。
【０００４】
しかし、上記装置はＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の量産用製造装置の一形態を提案するものの、下記の点について課題が残る。すなわち、複数の容器に対して完全に同時成膜を行なうため、▲１▼高出力の高周波電源が必要となる、▲２▼非常に大きな排気速度が要求される、▲３▼容器の装着及び取出をそれぞれ一斉に行なう必要がありタイムロスが大きくなるため、１サイクルにかかる時間のうち成膜時間に費やすことができる時間が短い、▲４▼製造サイクルを繰り返して量産する場合に、容器の装着及び取出をどのように行なうか提案されていない。仮に容器の装着時及び取出時にサークルを回転させ、成膜時にサークルを止める場合にはサークルを慣性に逆らって制御する必要があるため、動力的負担が大きい。一方、サークルを静止させる場合には、容器の供給及びコーティング済み容器の搬出のためのコンベア等が必要であり、装置が大型化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜する量産装置を開発するにあたり、装置を小型化し且つ量産効率を高めるために、全ての成膜チャンバーにおいて同時に成膜するのではなく、成膜チャンバーを回転支持体にサークル状に複数配置し、この回転支持体を一定速度で回転させ、回転支持体が一回転している間にそれぞれの成膜チャンバーの製造サイクルを制御することが好ましいとの結論に達した。
【０００６】
製造サイクルとは、（１）プラスチック容器の容器装着工程、（２）容器内部の成膜前ガス調整工程、（３）原料ガスのプラズマ化によるＣＶＤ膜成膜工程、（４）容器内部の成膜後ガス調整並びに（５）コーティング済み容器の取出工程、を含むサイクルである。
【０００７】
本発明では、サークル上に配置した成膜チャンバーが、回転支持体が１回転する間に、一製造サイクルを行なうＣＶＤ成膜装置をロータリー型と分類し、１本立て装置や特開平１０‐２５８８２５号公報のバッチ方式装置と区別する。
【０００８】
上記のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置を採用する場合には、各成膜チャンバーにそれぞれマッチングボックスや高周波電源を設置することも考えられるが、使用部品が多いために充分に小型化することができない。例えば、マッチングボックスは最も小型のものでも２００ｍｍ×２００ｍｍ×１５０ｍｍ程度の大きさがあるので成膜ユニット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。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。高周波電源についても、マッチングボックスと同様のことが当てはまる。
【０００９】
ロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置は、プラスチック容器の製造工場で設置されることも考えられる為、新規追加となるこの装置は、充分に小型化であり且つコストパフォーマンスに優れた装置でなければならない。
【００１０】
装置を小型化且つ安価にする必要があるので、これを解決するために配置する高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくすることが考えられる。
【００１１】
配置する高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくするために、特開平１０‐２５８８２５号公報に開示された技術を用いることも考えられる。しかし、前記公報のように均等間隔で配置した外部電極同士を導線で結ぶだけでは、導線のたるみや導線の接続位置によって微妙に高周波の配分がずれる。特に高周波は導体の表面を伝達するので、導線で結ばれた外部電極同士が作る複雑な表面形状によって、高周波の配分のずれが顕著となる。したがって、一定速度で回転支持体が回転し、回転角度に応じて次々と成膜を行なうタイプのロータリー型装置には、同時成膜が原則である同公報の技術は適用できず、しかも複数のプラスチック容器の全数にわたって均一なＤＬＣ膜を付けることは難しい。
【００１２】
また高周波電源のみを減らすために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。
【００１３】
したがって、ロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置において、配置する高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくすることは極めて困難であった。
【００１４】
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、所定数のプラスチック容器を一つの外部電極に収容し、高周波を供給したときにこれらのプラスチック容器の壁面に均一な自己バイアス電圧を発生させることができる新たな外部電極構造を提案して、高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくした小型化可能なロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置を提供することである。本発明者らは新たな構造の外部電極を「複数一体型外部電極」と称することとする。複数一体型外部電極は、膜厚バラツキの低減化、構成部品の少量化及び簡素な構造によるコンパクト化が可能であり、さらにメンテナンスの容易化及び装置コストの低減化を実現するものである。
【００１５】
さらに、装置をロータリー型とすることで、（１）小型であり、（２）全ての成膜チャンバーを同時に真空引きするほどの大きな排気速度を不要とする、（３）回転支持体の回転慣性に逆らった制御をせず、無駄な動力をかけない、（４）一製造サイクル時間に対してＣＶＤ成膜時間を長時間とる、（５）成膜工程以外の時間を短縮し、量産効率を向上させる、（６）全ての成膜チャンバーで同時成膜させる成膜装置と比較して高周波電源の必要出力を小さくする、ことを実現することを目的とする。
【００１６】
このとき本発明は、外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に収容空間を均等間隔で並設することで、複数一体型外部電極に収容した複数のプラスチック容器に同時成膜する際に、どの容器においてもより均一なプラズマを発生させることを目的とする。
【００１７】
さらに本発明は、複数一体型外部電極の具体的な実施形態として、ロータリー型ＣＶＤ膜成膜装置と特に相性の良い形態をいくつか提案することを目的とする。ロータリー型ＣＶＤ膜成膜装置は、ロータリー型にするための回転支持体に成膜チャンバーを複数配置するが、例えば飲料充填機のように回転支持体の回転軸を中心とする同一円周方向に１列に容器を配置する必要は必ずしもない。複数一体型外部電極は、外部電極の収容空間の配置を一定制約のもとで適宜変更可能であるため、高周波電源数とマッチングボックスの数を減らす目的の他、収容空間の前記円周方向の列数を増やすことが可能である。例えば、１列から２列にすれば、装置がわずかに大型化するだけで回転支持体の回転に応じて完全に同タイミングで成膜を進める成膜チャンバーを２つ確保して、単位時間あたりの生産性を２倍にすることを目的とする。さらに３列にすることで同様に生産性を３倍にすることを目的とする。しかし、列数を増やすことは生産性の増大に直結するものの回転支持体上に配置される成膜チャンバー内にプラスチック容器を装着する機構が極めて複雑化し且つコーティング済みプラスチック容器を取り出す機構も同様に複雑化することとなる。本発明では、ロータリー型装置において、生産性の向上並びに容器装着機構と容器取出機構の複雑化防止を両立すべく、特に好ましい容器の収容空間の配置を提案するものである。
【００１８】
本発明では、特に１個の外部電極につき２個の収容空間を設ける場合、１個の外部電極につき３個の収容空間を設ける場合、１個の外部電極につき４個の収容空間を設ける場合について具体的な収容空間の配置形態を提案することを目的とする。
【００１９】
さらに本発明は、本発明のロータリー型装置において、回転支持体を１回転させる間に全ての成膜工程を完了することで、容器供給ライン、本装置及びコーティング済容器搬出ラインとの連携をスムーズに行なうことを目的とする。さらに、回転支持体の回転速度を一定化して動力を省力化することを目的とする。
【００２０】
また本発明は、原料ガスとして、炭化水素系ガス若しくはＳｉ含有炭化水素系ガスを使用することで、ＣＶＤ膜として特にＤＬＣ膜を成膜するロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ膜成膜方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明者らの発明に係るロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置は、外部電極を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器を１本毎に収容する収容空間を複数個設け且つ前記各収容空間の中心軸と前記外部電極の中心軸とが平行で前記外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に前記収容空間を並設し、前記各収容空間に装着したプラスチック容器の内部に口部から挿脱自在に配置可能な内部電極を設け、該内部電極を前記プラスチック容器内に挿入した時に内部電極と外部電極とを絶縁状態とする絶縁部材を設け、さらに前記収容空間を減圧にするために塞ぐ蓋を設けてなる成膜チャンバーを設け、該成膜チャンバーをサークル状に均等間隔で複数個回転支持体に配設し、前記各成膜チャンバーに収容したプラスチック容器の内部にプラズマ化させる原料ガスを導入する原料ガス導入手段を設け、前記各成膜チャンバーの外部電極に高周波を供給する高周波供給手段を設けて前記プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜することを特徴とする。
【００２２】
請求項１記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、前記外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に前記収容空間を均等間隔で並設することが好ましい。
【００２３】
請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、１個の外部電極につき２個の収容空間を設け、且つ該収容空間が前記回転支持体の回転軸を中心点とする同一円周上に配置するように前記成膜チャンバーを前記回転支持体に均等間隔で配設することが好ましい。
【００２４】
請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、１個の外部電極につき２個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、一方の収容空間を前記各成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し他方の収容空間を前記サークルの内側に配置して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させることが好ましい。
【００２５】
請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、１個の外部電極につき３個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、２個の収容空間を成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し、残り１個の収容空間を前記サークルの内側に配置し且つ該成膜チャンバーの隣に配設された成膜チャンバーの２個の収容空間は前記サークルの内側に配置し、残り１個の収容空間を前記サークルの外側に配置する関係を形成して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させることが好ましい。
【００２６】
請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、１個の外部電極につき４個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、２個の収容空間を成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し、残り２個の収容空間を前記サークルの内側に配置して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させることが好ましい。
【００２７】
請求項４又は６記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、前記収容空間は、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、前記サークルの円周方向に２列且つ前記サークルを挟んで相隣り合うように配列するか、或いは前記円周方向に２列且つ前記サークルを挟んで相互にずれて配列することがより好ましい。
【００２８】
また本発明に係るプラスチック容器内表面へのＣＶＤ膜成膜方法は、請求項１乃至７記載の回転支持体を一定速度で１回転させる間に、プラスチック容器を前記収容空間に収容して前記成膜チャンバー内に装着する容器装着工程、前記プラスチック容器内部を原料ガスで置換し、所定の成膜圧力に調整する成膜前ガス調整工程、前記原料ガスをプラズマ化して前記プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜するＣＶＤ膜成膜工程、コーティング済みのプラスチック容器内を大気開放する成膜後ガス調整工程、並びに前記コーティング済み容器を前記成膜チャンバーから取り出す容器取出工程を行なうことを特徴とする。
【００２９】
請求項１乃至７記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置及び請求項８記載のプラスチック容器内表面へのＣＶＤ膜成膜方法では、前記原料ガスとして、炭化水素系ガス若しくはＳｉ含有炭化水素系ガスを使用し、前記ＣＶＤ膜としてＤＬＣ膜を成膜することが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を複数挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されない。また、各図面において部材が共通する場合には、同一の符号を附した。
【００３１】
本発明の実施形態を図１〜１４に基づいて説明する。図１は、本発明に係るロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置の基本構成の関係を示した概念図である。本発明に係るロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置は、成膜チャンバーと、成膜チャンバーをサークル状に均等間隔で複数配設した回転支持体と、各成膜チャンバーに収容したプラスチック容器の内部にプラズマ化させる原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、各成膜チャンバーの外部電極に高周波を供給する高周波供給手段を設けてプラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜する。
【００３２】
図２は、図１のうち成膜チャンバーの一つに着目してその構成を示した概念図であり、図２の成膜チャンバー６の部分は容器軸方向に切った断面概念図である。成膜チャンバー６は、プラスチック容器７ａ，７ｃを１本毎に収容する収容空間４０ａ，４０ｃを複数個設けた１本の柱状体の形状をした外部電極３と、各収容空間４０ａ，４０ｃに装着したプラスチック容器７ａ，７ｃの内部に口部から挿脱自在に配置可能な内部電極９ａ，９ｃと、内部電極９ａ，９ｃをプラスチック容器７ａ，７ｃ内に挿入した時に内部電極９ａ，９ｃと外部電極３とを絶縁状態とする絶縁部材４ａと、収容空間４０ａ，４０ｃを減圧にするために塞ぐ蓋４ｂとからなる。
【００３３】
蓋４ｂは、導電部材で形成し、内部電極９ａ，９ｃを支持する。蓋４ｂ内には、収容空間４０ａ，４０ｃに通ずる空間が設けられ、収容空間４０ａ，４０ｃと共に減圧空間を形成する。図２の装置では、真空ポンプ２１等から構成される排気手段が蓋４ｂに接続され、蓋４ｂの空間を減圧することで収容空間４０ａ，４０ｃも減圧できる構造としている。
【００３４】
図２においては、蓋４ｂの下に絶縁部材４ａが配置され、さらに外部電極３が絶縁部材４ａの下に配置されている。このような位置関係とすることで、蓋４ｂと導電する内部電極９ａ，９ｃと外部電極３とは絶縁部材４ａによって絶縁状態とされる。
【００３５】
外部電極３は、上部外部電極２と下部外部電極１からなり、上部外部電極２の下部に下部外部電極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。上部外部電極２と下部外部電極１を脱着することでプラスチック容器７ａ，７ｃを装着することができる。
【００３６】
なお、図２の実施形態では外部電極３を下部外部電極１と上部外部電極２の２つに分割しているが、ＣＶＤ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、フッ化樹脂シートやポリイミドフィルム或いはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルムで電気的に絶縁しても良い。
【００３７】
外部電極３の内部には空間４０ａ，４０ｃが形成されており、この空間はコーティング対象のプラスチック容器７ａ，７ｃ、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂製の容器であるＰＥＴボトルを収容するための収容空間である。外部電極３内の収容空間４０ａ，４０ｃは、そこに収容されるプラスチック容器７を収容できるように形成される。ここで、プラスチック容器の外形よりも僅かに大きくなるように形成されることが好ましい。すなわち、容器の収容空間４０ａ，４０ｃの内壁面はプラスチック容器７ａ，７ｃの外側近傍を囲む形状（相似形状）とすることが好ましい。プラスチック容器の壁面に均一な自己バイアス電圧が生じるようにするためである。ただし、プラスチック容器の内表面に均一にバイアス電圧をかけることとすれば、外部電極の収容空間の内壁面を相似形状とする必要はない。蓋４ｂには、外部電極３内の収容空間４０ａ，４０ｃにつながる開口部が設けられている。また、蓋４ｂ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内の収容空間４０ａ，４０ｃにつながっている。収容空間４０ａ，４０ｃは、上部外部電極２と下部外部電極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、減圧することができる。
【００３８】
内部電極９ａ，９ｃは、外部電極３内に挿脱自在に配置され、且つプラスチック容器７ａ，７ｃの内部に配置される。すなわち、蓋４ｂの上部から蓋４ｂ内の空間、蓋４ｂと絶縁部材４ａの開口部を通して、外部電極３内の収容空間４０ａ，４０ｃに内部電極９ａ，９ｃが差し込まれている。内部電極９ａ，９ｃの基端は蓋４ｂの上部に配置される。一方、内部電極９ａ，９ｃの先端は、外部電極３の収容空間４０ａ，４０ｃであって外部電極３内に収容されたプラスチック容器７ａ，７ｃの内部に配置される。内部電極９ａ，９ｃ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，９ｃの先端にはガス吹き出しロ４９ａ，４９ｃが設けられている。さらに内部電極９ａ，９ｃは接地されることが好ましい。
【００３９】
上記において、成膜チャンバーのうち、外部電極、内部電極、絶縁部材及び蓋の関係について説明した。次に図３及び図４を参照して外部電極に設けた収容空間の位置関係について一つの外部電極につき収容空間を４つ設けた場合を例にして詳細に説明する。
【００４０】
図３に示すように外部電極３は１本の柱状体形状に形成する。図３（ａ）に示した複数一体型外部電極は、１本の円柱状の柱状外部電極であるが、角柱あるいは楕円柱等のいずれの柱状体であっても良い。また図５のように各容器収容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一柱体からなる柱状構造でも良い。ただし、高周波は外部電極の表面を伝達する傾向があるため、高周波の伝達距離をなるべく等しくするために、外部電極３は円柱体或いは横断面が正方形の角柱体が好ましい。外部電極３を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを１本毎に収容する収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを複数個（図３では４個）設ける。図３の場合、プラスチック容器を各収容空間に収容することで、１個の外部電極につき４本のプラスチック容器が収容される。そして、図３及び図４に示すように各収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの中心軸と外部電極３の中心軸χとを平行とする。そして外部電極の中心軸χを中心点とする同一円周上Ｓに収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを並設する。外部電極３内の収容空間の形状は、図２のＢ−Ｂ’横断面図である図４に示すように、外部電極の中心χ１から半径ａの円周Ｓ上にプラスチック容器７ａ〜７ｄの収容空間の中心である７ａｘ〜７ｄｘ（それぞれ×で示した点）を配置するように収容空間を配置する。このとき、収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは、同一円周上Ｓ上で図４のように均等間隔で配置することが好ましい。
【００４１】
このように外部電極を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器を１本毎に収容する収容空間を複数個設け且つ各収容空間の中心軸と外部電極の中心軸とが平行で外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に収容空間を並設した外部電極を複数一体型電極と呼ぶこととする。
【００４２】
本発明の複数一体型外部電極は、プラスチック容器１本のみを収容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する。そして、１個の外部電極内にプラスチック容器を複数収容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であり、高周波電源とマッチングボックスを減らすことができる。また、外部電極を１本の柱状体とすることで高周波の供給起点から収容空間の内壁までの距離を最短とすることができ、しかも各収容空間との間で距離の偏りがないためにプラスチック容器壁面に均一な自己バイアス電圧を印加することができる。
【００４３】
図３及び図４において、１本の柱状体の外部電極３に対して収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ のそれぞれに対応して内部電極９ａ〜９ｄが設けてある。内部電極はそれぞれ接地して、且つ原料ガスも各容器に供給可能な配管としている。本図においては、内部電極は原料供給管を兼用している。
【００４４】
また、図２のように高周波出力は高周波出力供給ロッド３０に導入する。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み立る場合に導通接点の役目を果たすものである。なお、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るか、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。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容する場合を説明したが、４本以外の複数本のプラスチック容器を収容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。本発明においては、複数一体型外部電極構造を採用することで高周波電源及びマッチングボックスの数を減らすことによる装置のコンパクト化と、回転支持体におけるラインを２列以上にすることによる生産性の倍増のいずれか一方又は両方を実現できる。
【００４５】
次に成膜チャンバーの回転支持体における配置について説明する。本発明では、成膜チャンバーの外部電極に設けた収容空間の配置が重要であり、図６〜８に示した配置が好ましい。図６〜８は、回転支持体と、回転支持体に配置した外部電極と、外部電極に設けた収容空間との配置関係を示す概念図であり、回転支持体を正面から見た図である。なお、図中、成膜チャンバーの外部電極は角柱形状の場合を示したが、円柱状や楕円柱状でも回転支持体に対する収容空間の配置が同じであれば同様である。
【００４６】
図６（ａ）では、１個の外部電極３につき２個の収容空間４０を設け、且つ収容空間が回転支持体４１の回転軸を中心点ｚとする同一円周上に配置するように成膜チャンバーを回転支持体に均等間隔で配設した場合を示した。この場合、容器供給ライン、ロータリー型装置、成膜済み容器取出しラインに至るまで容器は１列に整列することとなる。
【００４７】
図６（ｂ）では、１個の外部電極３につき２個の収容空間を設け、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、一方の収容空間４０ｘを各成膜チャンバーが形成するサークルｓの外側に配置し他方の収容空間４０ｙをサークルｓの内側に配置して、外部電極３の収容空間をサークルｓの円周方向に２列に配列させた場合を示した。ここで２列とは、図６（ｂ）に示すように円周方向の列数とする。この場合、容器供給ラインでは、１列でよいが、ロータリー型装置前に２列にラインを分けながら収容空間に入れる必要がある。２列になってロータリー型装置に装着された容器は装置内ではそのまま２列を維持して、ロータリー型装置から取り出した成膜済み容器は２列から１列に合流させることが好ましい。
【００４８】
図６（ｂ）では、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、収容空間４０をサークルｓの円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相隣り合うように配列したが、図６（ｃ）に示すように、収容空間４０を円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相互にずれて配列しても良い。
【００４９】
なお、図６（ｄ）に示すように、図６（ｃ）と比較して、収納空間４０のずれ方を逆にしても良い。
【００５０】
図７に示すように、１個の外部電極３につき３個の収容空間を設け、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、２個の収容空間４０ｘ，４０ｙを成膜チャンバーが形成するサークルｓの外側に配置し、残り１個の収容空間４０ｚをサークルｓの内側に配置し且つ成膜チャンバーの隣に配設された成膜チャンバーの２個の収容空間４０ａ，４０ｂはサークルｓの内側に配置し、残り１個の収容空間４０ｃをサークルｓの外側に配置する関係を形成して、外部電極３の収容空間をサークルｓの円周方向に２列に配列させても良い。
【００５１】
次に図８（ａ）に示すように、１個の外部電極３につき４個の収容空間を設け、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、２個の収容空間４０ｘ，４０ｙを成膜チャンバーが形成するサークルｓの外側に配置し、残り２個の収容空間４０ａ，４０ｂをサークルｓの内側に配置して、外部電極３の収容空間４０をサークルｓの円周方向に２列に配列させても良い。
【００５２】
図８（ａ）においては、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、収容空間をサークルｓの円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相隣り合うように配列する場合を示したが、図８（ｃ）のように収容空間を配列しても良い。また、図８（ｂ）に示すように、円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相互にずれて配列しても良い。
【００５３】
図６（ｃ）（ｄ）、図７及び図８（ａ）（ｂ）（ｃ）の装置において、図６（ｂ）の装置の場合と同様に、容器供給ラインでは１列でよいが、ロータリー型装置前で２列にラインを分けて容器を収容空間に装着する必要がある。２列になってロータリー型装置に装着された容器は装置内ではそのまま２列を維持して、ロータリー型装置から取り出した成膜済み容器は２列から１列に合流させることが好ましい。
【００５４】
図６（ａ）の装置とすることで、１個の高周波電源により同時に２個のプラスチック容器に成膜をすることができるので、電源数及びマッチングボックス数を減らすことができる。また、図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）、図７又は図８（ａ）（ｂ）（ｃ）の装置とすることで、回転支持体の回転に応じて完全に同タイミングで成膜を進める成膜チャンバーを２つ以上確保することができ、電源数及びマッチングボックス数を減らすことの他、単位時間あたりの生産性を２倍にすることができる。２列にすることは、容器装着機構と容器取出機構を必要以上に複雑化することもないので、生産性の向上並びに容器装着機構と容器取出機構の複雑化防止を両立した列数である。
【００５５】
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。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。ワンウェイ容器及びリターナブル容器をともに含む。
【００５６】
本発明のプラスチック容器を成形する際に使用する樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレフタレート系コポリエステル樹脂（ポリエステルのアルコール成分にエチレングリコールの代わりに、シクロヘキサンディメタノールを使用したコポリマーをＰＥＴＧと呼んでいる、イーストマン製）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、シクロオレフィンコポリマー樹脂（ＣＯＣ、環状オレフィン共重合）、アイオノマ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、４弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、を例示することができる。この中で、ＰＥＴが特に好ましい。
【００５７】
図２において、原料ガス導入手段４１は、プラスチック容器７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９の基端には、配管１０，１１の一方側が接続されており、この配管１１の他方側は真空バルブ１６を介してマスフローコントローラー１９の一方側に接続されている。マスフローコントローラー１９の他方側は配管を介して原料ガス発生源２０に接続されている。この原料ガス発生源２０はアセチレンなどの炭化水素ガス等を発生させるものである。
【００５８】
図１に示すように原料ガス導入手段は、各成膜チャンバーに原料ガスを供給する。成膜チャンバーごとに原料ガス導入手段を設置しても良いが、一個の原料ガス発生源によって、全ての成膜チャンバーに原料ガスを導入しても良い。この場合、原料ガス発生源とマスフローコントローラーとの間に、成膜チャンバーの数に応じた分岐配管を設けてもよい。ここで、マスフローコントローラーは成膜チャンバーの数と同数設置する。いずれにしても、各成膜チャンバーに所定量の原料ガスを供給することができればよい。
【００５９】
原料ガスとしては、例えば、ＤＬＣ膜を成膜する場合、常温で気体又は液体の脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、含酸素炭化水素類、含窒素炭化水素類などが使用される。特に炭素数が６以上のベンゼン，トルエン，ｏ−キシレン，ｍ−キシレン，ｐ−キシレン，シクロヘキサン等が望ましい。食品等の容器に使用する場合には、衛生上の観点から脂肪族炭化水素類、特にエチレン、プロピレン又はブチレン等のエチレン系炭化水素、又は、アセチレン、アリレン又は１―ブチン等のアセチレン系炭化水素が好ましい。これらの原料は、単独で用いても良いが、２種以上の混合ガスとして使用するようにしても良い。さらにこれらのガスをアルゴンやヘリウムの様な希ガスで希釈して用いる様にしても良い。また、ケイ素含有ＤＬＣ膜を成膜する場合には、Ｓｉ含有炭化水素系ガスを使用する。
【００６０】
本発明でいう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、ＳＰ３結合も有する。このＤＬＣ膜を成膜する原料ガスとしては炭化水素系ガス、例えばアセチレンガスを用い、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜を成膜する原料ガスとしてはＳｉ含有炭化水素系ガスを用いる。このようなＤＬＣ膜をプラスチック容器の内表面に形成することにより、炭酸飲料や発泡飲料等の容器としてワンウェイ若しくはリターナブルに使用可能な容器を得る。
【００６１】
導電部材４ｂ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。複数の成膜チャンバーがあるため、一つの真空ポンプに排気系統を集約して排気を行なっても良く、或いは複数の真空ポンプで分担して排気を行なっても良い。
【００６２】
プラスチック容器の容器装着手段（不図示）は、例えば、容器を収容するために下部外部電極１を上部外部電極２に対して降下させて開口すると共に、下部外部電極１上にプラスチック容器を載せ、さらに下部外部電極１を上昇させることで、下部外部電極１と上部外部電極２との間を間に挟んだＯリングによりシール状態とする手段である。図１のように未コーティングプラスチック容器は、例えばコンベアから容器を別個に取り出して下部外部電極１上に載せて容器装着ハンドリング装置（未図示）によって供給する。
【００６３】
成膜前ガス調整手段は、プラスチック容器の内部を原料ガスに置換するとともに所定の成膜圧力に調整し、原料ガス導入手段と真空ポンプの排気とを協同させるものである。
【００６４】
ＣＶＤ成膜手段は、プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜する手段であり、成膜チャンバーにおいて高周波供給手段と原料ガス導入手段と排気手段とを協同させるものである。ここで排気手段とは、真空バルブ１８、真空ポンプ２１及び排気ダクト２９から構成される。
【００６５】
成膜後ガス調整手段は、成膜チャンバー及びプラスチック容器内の残存した原料ガスを除去し、さらに成膜後にプラスチック容器内を大気圧開放させる手段であり、排気手段と大気開放弁１７とを協同させるものである。
【００６６】
容器取出手段は、成膜チャンバー内の収容空間から容器を取出させるための手段であり、例えば容器を取出するために上部外部電極２に対して、下部外部電極１を降下させ、開口させると共に、下部外部電極１上に載っているコーティング済みプラスチック容器をコンベア上に移動させる手段である。図１のようにコーティング済み容器は、例えば成膜チャンバー内の収容空間から容器を取出する容器取出ハンドリング装置（未図示）によってコンベアに載せられ、搬出される。
【００６７】
図２に示すように高周波供給手段は、外部電極ごとに具設した固定整合器（図中は、先端Ｍ．Ｂと表記する）と、１以上の高周波電源１５と、高周波電源１５ごとに具設した自動整合器（自動マッチングボックス）１４とで構成される。このとき、１個の成膜チャンバーにつき、１個の高周波電源を設置しても良いし、或いは高周波分配手段を設けて高周波電源から供給される高周波を固定整合器前で複数に分配して、１個の高周波電源から複数の外部電極に高周波を供給しても良い。いずれにしても各成膜チャンバーの外部電極に高周波を供給することができれば良い。なお、１個の成膜チャンバーにつき、１個の高周波電源を設置する場合には、図１のロータリー型装置の各成膜チャンバーがそれぞれ図２に示した構成を採る。
【００６８】
固定整合器は、外部電極それぞれに具設され、同軸ケーブルによって供給される高周波と外部電極内で生成するプラズマとのインピーダンス整合を行なう。固定整合器を外部電極は、銅板配線によって接続する。
【００６９】
高周波電源は、プラスチック容器内で原料ガスをプラズマ化するためのエネルギーである高周波を発生させるものである。マッチングを素早く行ない、プラズマ着火に要する時間を短縮させるために、トランジスタ型高周波電源であり、且つ周波数可動式か或いは電子式でマッチングを行なう高周波電源であることが好ましい。高周波電源の周波数は、１００ｋＨｚ〜１０００ＭＨｚであるが、例えば、工業用周波数である１３．５６ＭＨｚのものを使用する。
【００７０】
自動整合器から固定整合器に至るまでの配線は、同軸ケーブルで接続する。同軸ケーブルは例えば特性インピーダンス５０Ωのものとする。ここで自動整合器は、同軸ケーブル上でのインピーダンス変動を調整するものである。
【００７１】
図９に示すように、高周波分配手段は、高周波電源から供給される高周波を固定整合器前で複数に分配して１個の高周波電源から複数の外部電極に高周波を供給する場合に設ける。高周波分配手段の１形態を例示すると、高周波を同時且つ均等に分配する分配回路並びに分配回路の各分配出力のオン／オフを切り換えする切換スイッチとから構成する。
【００７２】
分配回路は、例えば図１０に示すように、パラレル型、すなわちコイルと抵抗とコンデンサによる回路であり、一入力を複数出力に分配する回路である。或いはカスケード型の回路としても良い。
【００７３】
切換スイッチとは、例えば分配回路の出力をオン／オフするための高周波リレーである。
【００７４】
本実施形態の高周波分配手段を採用すると、外部電極をそれぞれ独立して高周波供給のオン／オフを行なうことができる。
【００７５】
次に、本発明のロータリー型ＣＶＤ膜連続成膜装置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。まず、製造サイクルについて説明し、ＤＬＣ膜を成膜する方法を述べる。
【００７６】
まず、図２を用いて、成膜チャンバー内にプラスチック容器を装着する容器装着工程について説明する。成膜チャンバー内は、真空バルブ１７を開いて大気開放されており、外部電極３の下部外部電極１が上部外部電極２から取り外された状態となっている。コンベア（不図示）にある未コーティングのプラスチック容器（図１の未成膜容器）を容器装着ハンドリング装置（不図示）によってコンベアから抜き出し、下部外部電極１に載せて上部外部電極２に向けて上昇させることで収容空間４０にプラスチック容器７を差し込み、設置する。この際、内部電極９はプラスチック容器７内に挿入された状態になり、外部電極３はＯリング８によって密閉される。
【００７７】
なお、図２の成膜チャンバー６は、図３（ａ）のＡ−Ａ’縦断面の概念図であり、収容空間は４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの４つ、プラスチック容器は７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの４本、内部電極は９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの４本を有するが、便宜的に収容空間４０、プラスチック容器７、内部電極９と表記する（以下同じ）。
【００７８】
次に、プラスチック容器７の内部を原料ガスに置換するとともに所定の成膜圧力に調整する成膜前ガス調整工程について説明する。図２を参照して、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、プラスチック容器７内を含む成膜チャンバー６内が配管１３を通して排気され、成膜チャンバー６内の減圧室が真空となる。このときの減圧室内の圧力は２．６〜６６Ｐａ（２×１０− ２〜５×１０− １Ｔｏｒｒ）である。
【００７９】
次に、真空バルブ１６を開き、原料ガス発生源２０において炭化水素ガスを発生させ、この炭化水素ガスを配管２２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炭化水素ガスを配管１１，１０及びアース電位の内部電極９を通してガス吹き出しロ４９から吹き出す。これにより、炭化水素ガスがプラスチック容器７内に導入される。そして、成膜チャンバー６の減圧室とプラスチック容器７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成膜に適した圧力（例えば６．６〜６６５Ｐａ，０．０５〜５．００Ｔｏｒｒ程度）に保たれ、安定化させる。
【００８０】
次に外部電極３に高周波出力を例えば５０〜２０００Ｗ供給してプラスチック容器７内で原料ガスをプラズマ化させてプラスチック容器７の内表面にＤＬＣ膜を成膜するＣＶＤ成膜工程について説明する。ＣＶＤ成膜工程にある状態の成膜チャンバー６は、高周波供給手段によりＲＦ出力（例えば１３．５６ＭＨｚ）が供給される。これにより、外部電極３と内部電極９間に電圧が生じる。このとき、自動整合器は、出力供給している電極全体からの反射波が最小になるように、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣによってインピーダンスを合わせている。固定整合器は、同軸ケーブルのインピーダンスをプラズマのインピーダンスに変換している。これによって、プラスチック容器７内に炭化水素系プラズマが発生し、ＤＬＣ膜がプラスチック容器７の内表面に成膜される。このとき、外部電極を１本の柱状体とすることで高周波の供給起点から収容空間の内壁までの距離を最短とし、各収容空間との間で距離の偏りをなくしているので、プラスチック容器壁面に均一な自己バイアス電圧を印加することができる。そして成膜時間は数秒程度と短いものとなる。次に、高周波供給手段からのＲＦ出力を停止し、プラズマを消滅させてＤＬＣ膜の成膜を終了させる。同時に真空バルブ１６を閉じて原料ガスの供給を停止する。同一成膜チャンバー内の複数のプラスチック容器の内表面に同時にＤＬＣ膜が成膜される。
【００８１】
次に、コーティング済み容器の内部圧力を大気圧に戻す成膜後ガス調整工程について説明する。成膜チャンバー６の減圧室及びプラスチック容器７内に残存した炭化水素ガスを除くために、真空バルブ１８を開き、成膜チャンバー６の減圧室及びプラスチック容器７内の炭化水素ガスを真空ポンプ２１によって排気する。その後、真空バルブ１８を閉じ、排気を終了させる。このときの成膜チャンバー６内の圧力は６．６〜６６５Ｐａ（０．０５〜５．００Ｔｏｒｒ）である。この後、真空バルブ１７を開く。これにより、空気が蓋５内の空間、外部電極３内の空間に入り、成膜チャンバー６内が大気開放される。
【００８２】
次にコーティング済み容器を取り出す容器取出工程について説明する。外部電極３の下部外部電極１が上部外部電極２から取り外された状態とする。上部外部電極２内の収容空間に収容されているプラスチック容器７を上部外部電極２の下側から容器取出ハンドリング装置（不図示）によって取り出す。次にコーティング済み容器（図１の成膜済み容器）をコンベア（不図示）へ載せて搬出する。
【００８３】
次にロータリー型装置とした場合の成膜タイミングの制御方法について説明する。高周波分配手段により、回転支持体の全成膜チャンバーうち、一部の成膜チャンバーについてＣＶＤ成膜工程を進めるに際して各成膜チャンバーそれぞれの製造サイクルを複数同時に進め且つ一定間隔ずらして進める方式が好ましい。例えば図１１又は図１２に示したタイミングで進める方式である。図１１は成膜チャンバーが３２個であり、これを２つの高周波電源（ＡとＢ）により高周波供給する場合を示した。また図１２は成膜チャンバーが３２個であり、これを４つの高周波電源（Ａ、Ｂ、ＣとＤ）により高周波供給する場合を示した。さらに図１３又は図１５に示すように成膜チャンバーをいくつかまとめてユニットを形成して、製造サイクルを一定間隔ずらして進める方式でも良い。図１３は成膜チャンバーが３２個であり、これを２つの高周波電源（ＡとＢ）により高周波供給する場合を示した。また図１４は成膜チャンバーが３２個であり、これを４つの高周波電源（Ａ、Ｂ、ＣとＤ）により高周波供給する場合を示した。なお、図中１〜３２の数字は、回転支持体上の成膜チャンバーを順に番号付けしたときの番号である。また、図１１〜１４において、回転支持体の所定位置を０°として、その０°を基準とした回転角度を図の横軸とした。そして同時に高周波を供給するときには、各収容空間及び各成膜チャンバーにおいて均等な高周波を供給することが好ましい。このように制御することで、図１のように回転支持体に複数配置された成膜チャンバーが、回転支持体が一定速度で１回転する間に、回転支持体の回転角度に応じて順次、循環して製造サイクルを行なうことにより、ＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器が量産される。
【００８４】
本発明では、要求される装置の能力により成膜チャンバー数、高周波電源数等構成部品数を適宜変更しても良い。
【００８５】
本実施の形態では、内部に薄膜を成膜する容器として飲料用のＰＥＴ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。
【００８６】
また、本実施の形態では、ＣＶＤ成膜装置で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成膜装置を用いることも可能である。
【００８７】
ＤＬＣ膜の膜厚は０．００３〜５μｍとなるように形成する。
【００８８】
【発明の効果】
本発明により、回転支持体が１回転する間に、成膜チャンバーが一製造サイクルを行なうタイプの装置であって小型、安価且つ量産効率の高いＣＶＤ成膜装置、特に容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜するロータリー型量産装置を提供することができた。本発明では、ロータリー型装置において、生産性の向上並びに容器装着機構と容器取出機構の複雑化防止を両立したものである。この装置は、全ての成膜チャンバーを同時に真空引きするほどの大きな排気速度を必要としない、回転支持体の回転慣性に逆らった制御をしないため、無駄な動力を必要としない、一製造サイクル時間に対してＣＶＤ成膜時間を長時間とることができる、成膜工程外時間を短縮でき量産効率が高い、成膜チャンバーの個数に対して高周波電源及びマッチングボックスの個数を少なくできる、全ての成膜チャンバーで同時成膜させる成膜装置と比較して高周波電源の必要とされる出力を小さくできる、をも同時に実現している。
【００８９】
さらに本発明は、本発明のロータリー型装置において、回転支持体を１回転させる間に全ての成膜工程を完了することで、容器供給ライン、本装置及びコーティング済容器搬出ラインとの連携をスムーズに行なうことができる。
【００９０】
また本発明は、原料ガスとして、炭化水素系ガス若しくはＳｉ含有炭化水素系ガスを使用することで、ＣＶＤ膜として特にＤＬＣ膜を成膜するロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ膜成膜方法を提供するができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置の一形態を示す模式図である。
【図２】本発明のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置において成膜チャンバーの基本構成の一形態を示す模式図である。
【図３】本発明において４本のプラスチック容器を同時にＤＬＣ膜コーティング可能な１本の柱状体からなる複数一体型外部電極の一形態を示す模式図であり、（ａ）は下部外部電極と上部外部電極が密封した状態、（ｂ）は下部外部電極と上部外部電極が開放した状態を示す。
【図４】複数一体型外部電極のＢ−Ｂ’横断面図である。
【図５】柱状体の形態の具体例を示す図である。
【図６】１個の外部電極につき２つの収容空間を設けた場合の収容空間の配置を示す概念図であって、（ａ）はサークル上に収容空間を配置した場合、（ｂ）はサークルを挟んで収容空間を隣り合うように配置した場合、（ｃ）（ｄ）はサークルを挟んで収容空間を相互にずらした場合を示す。
【図７】１個の外部電極につき３つの収容空間を設けた場合の収容空間の配置を示す概念図であって、（ａ）はサークル上に収容空間を配置した場合、（ｂ）はサークルを挟んで収容空間を隣り合うように配置した場合、（ｃ）（ｄ）はサークルを挟んで収容空間を相互にずらした場合を示す。
【図８】１個の外部電極につき４つの収容空間を設けた場合の収容空間の配置を示す概念図であって、（ａ）は２個の収容空間４０ｘ，４０ｙを成膜チャンバーが形成するサークルｓの外側に配置し、残り２個の収容空間４０ａ，４０ｂをサークルｓの内側に配置して、外部電極３の収容空間４０をサークルｓの円周方向に２列に配列させた場合であり、（ｂ）は、円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相互にずれて配列させた場合、（ｃ）は（ｂ）よりもさらにずらした場合を示す。
【図９】本発明のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置において高周波供給手段を含む基本構成の一形態を示す概念図である。
【図１０】分配回路図の一形態を示す図であり、パラレル型とカスケード型を示したものである。
【図１１】製造サイクルの進め方の一形態を示す図である。
【図１２】製造サイクルの進め方の第２の形態を示す図である。
【図１３】製造サイクルの進め方の第３の形態を示す図である。
【図１４】製造サイクルの進め方の第４の形態を示す図である。
【符号の説明】
１，下部外部電極
２，上部外部電極
３，外部電極
４ａ，絶縁部材
４ｂ，蓋
６，成膜チャンバー
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，プラスチック容器
８，Ｏリング
９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，内部電極
１０，１１，２２，配管
１４，自動整合器
１５，高周波電源（ＲＦ電源）
１６，１７，１８，真空バルブ
１９，マスフローコントローラー
２０，原料ガス発生源
２１，真空ポンプ、
２７，リークガス（空気）供給源
２８，真空計
２９，排気ダクト
３０，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
４０，収容空間
４１，原料ガス導入手段
４９，４９ａ，４９ｂガス吹き出し口
χ１複数一体型外部電極の中心
χ２，高周波出力供給点
Ｘ，複数一体型外部電極中心軸
７ａｘ，７ｂｘ，７ｃｘ，７ ｄｘプラスチック容器７ａ〜７ｄの収容空間の中心点
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相成長）法により、プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜をコーティングするＣＶＤ成膜装置において、ロータリー方式による連続製造成膜装置、特に量産用ＣＶＤ成膜装置に関し、さらにその成膜方法に及ぶ。
【０００２】
【従来の技術】
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表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を蒸着するために、ＣＶＤ法、特にプラズマＣＶＤ法を用いた蒸着装置が、例えば特開平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。
【０００３】
特開平１０‐２５８８２５号公報には、複数のチャンバーを同一サークル上に等間隔で配置し、相隣合うチャンバーの外部電極を導線で接続し、さらに各外部電極がサークルの中心から伸びる直線状の導線によって高周波電源に接続された装置が開示されている。この装置により、複数の容器に同時成膜が行なわれる。
【０００４】
しかし、上記装置はＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器の量産用製造装置の一形態を提案するものの、下記の点について課題が残る。すなわち、複数の容器に対して完全に同時成膜を行なうため、▲１▼高出力の高周波電源が必要となる、▲２▼非常に大きな排気速度が要求される、▲３▼容器の装着及び取出をそれぞれ一斉に行なう必要がありタイムロスが大きくなるため、１サイクルにかかる時間のうち成膜時間に費やすことができる時間が短い、▲４▼製造サイクルを繰り返して量産する場合に、容器の装着及び取出をどのように行なうか提案されていない。仮に容器の装着時及び取出時にサークルを回転させ、成膜時にサークルを止める場合にはサークルを慣性に逆らって制御する必要があるため、動力的負担が大きい。一方、サークルを静止させる場合には、容器の供給及びコーティング済み容器の搬出のためのコンベア等が必要であり、装置が大型化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜する量産装置を開発するにあたり、装置を小型化し且つ量産効率を高めるために、全ての成膜チャンバーにおいて同時に成膜するのではなく、成膜チャンバーを回転支持体にサークル状に複数配置し、この回転支持体を一定速度で回転させ、回転支持体が一回転している間にそれぞれの成膜チャンバーの製造サイクルを制御することが好ましいとの結論に達した。
【０００６】
製造サイクルとは、（１）プラスチック容器の容器装着工程、（２）容器内部の成膜前ガス調整工程、（３）原料ガスのプラズマ化によるＣＶＤ膜成膜工程、（４）容器内部の成膜後ガス調整並びに（５）コーティング済み容器の取出工程、を含むサイクルである。
【０００７】
本発明では、サークル上に配置した成膜チャンバーが、回転支持体が１回転する間に、一製造サイクルを行なうＣＶＤ成膜装置をロータリー型と分類し、１本立て装置や特開平１０‐２５８８２５号公報のバッチ方式装置と区別する。
【０００８】
上記のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置を採用する場合には、各成膜チャンバーにそれぞれマッチングボックスや高周波電源を設置することも考えられるが、使用部品が多いために充分に小型化することができない。例えば、マッチングボックスは最も小型のものでも２００ｍｍ×２００ｍｍ×１５０ｍｍ程度の大きさがあるので成膜ユニット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。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。高周波電源についても、マッチングボックスと同様のことが当てはまる。
【０００９】
ロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置は、プラスチック容器の製造工場で設置されることも考えられる為、新規追加となるこの装置は、充分に小型化であり且つコストパフォーマンスに優れた装置でなければならない。
【００１０】
装置を小型化且つ安価にする必要があるので、これを解決するために配置する高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくすることが考えられる。
【００１１】
配置する高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくするために、特開平１０‐２５８８２５号公報に開示された技術を用いることも考えられる。しかし、前記公報のように均等間隔で配置した外部電極同士を導線で結ぶだけでは、導線のたるみや導線の接続位置によって微妙に高周波の配分がずれる。特に高周波は導体の表面を伝達するので、導線で結ばれた外部電極同士が作る複雑な表面形状によって、高周波の配分のずれが顕著となる。したがって、一定速度で回転支持体が回転し、回転角度に応じて次々と成膜を行なうタイプのロータリー型装置には、同時成膜が原則である同公報の技術は適用できず、しかも複数のプラスチック容器の全数にわたって均一なＤＬＣ膜を付けることは難しい。
【００１２】
また高周波電源のみを減らすために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。
【００１３】
したがって、ロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置において、配置する高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくすることは極めて困難であった。
【００１４】
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、所定数のプラスチック容器を一つの外部電極に収容し、高周波を供給したときにこれらのプラスチック容器の壁面に均一な自己バイアス電圧を発生させることができる新たな外部電極構造を提案して、高周波電源及びマッチングボックスの数を成膜チャンバーの数よりも少なくした小型化可能なロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置を提供することである。本発明者らは新たな構造の外部電極を「複数一体型外部電極」と称することとする。複数一体型外部電極は、膜厚バラツキの低減化、構成部品の少量化及び簡素な構造によるコンパクト化が可能であり、さらにメンテナンスの容易化及び装置コストの低減化を実現するものである。
【００１５】
さらに、装置をロータリー型とすることで、（１）小型であり、（２）全ての成膜チャンバーを同時に真空引きするほどの大きな排気速度を不要とする、（３）回転支持体の回転慣性に逆らった制御をせず、無駄な動力をかけない、（４）一製造サイクル時間に対してＣＶＤ成膜時間を長時間とる、（５）成膜工程以外の時間を短縮し、量産効率を向上させる、（６）全ての成膜チャンバーで同時成膜させる成膜装置と比較して高周波電源の必要出力を小さくする、ことを実現することを目的とする。
【００１６】
このとき本発明は、外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に収容空間を均等間隔で並設することで、複数一体型外部電極に収容した複数のプラスチック容器に同時成膜する際に、どの容器においてもより均一なプラズマを発生させることを目的とする。
【００１７】
さらに本発明は、複数一体型外部電極の具体的な実施形態として、ロータリー型ＣＶＤ膜成膜装置と特に相性の良い形態をいくつか提案することを目的とする。ロータリー型ＣＶＤ膜成膜装置は、ロータリー型にするための回転支持体に成膜チャンバーを複数配置するが、例えば飲料充填機のように回転支持体の回転軸を中心とする同一円周方向に１列に容器を配置する必要は必ずしもない。複数一体型外部電極は、外部電極の収容空間の配置を一定制約のもとで適宜変更可能であるため、高周波電源数とマッチングボックスの数を減らす目的の他、収容空間の前記円周方向の列数を増やすことが可能である。例えば、１列から２列にすれば、装置がわずかに大型化するだけで回転支持体の回転に応じて完全に同タイミングで成膜を進める成膜チャンバーを２つ確保して、単位時間あたりの生産性を２倍にすることを目的とする。さらに３列にすることで同様に生産性を３倍にすることを目的とする。しかし、列数を増やすことは生産性の増大に直結するものの回転支持体上に配置される成膜チャンバー内にプラスチック容器を装着する機構が極めて複雑化し且つコーティング済みプラスチック容器を取り出す機構も同様に複雑化することとなる。本発明では、ロータリー型装置において、生産性の向上並びに容器装着機構と容器取出機構の複雑化防止を両立すべく、特に好ましい容器の収容空間の配置を提案するものである。
【００１８】
本発明では、特に１個の外部電極につき２個の収容空間を設ける場合、１個の外部電極につき３個の収容空間を設ける場合、１個の外部電極につき４個の収容空間を設ける場合について具体的な収容空間の配置形態を提案することを目的とする。
【００１９】
さらに本発明は、本発明のロータリー型装置において、回転支持体を１回転させる間に全ての成膜工程を完了することで、容器供給ライン、本装置及びコーティング済容器搬出ラインとの連携をスムーズに行なうことを目的とする。さらに、回転支持体の回転速度を一定化して動力を省力化することを目的とする。
【００２０】
また本発明は、原料ガスとして、炭化水素系ガス若しくはＳｉ含有炭化水素系ガスを使用することで、ＣＶＤ膜として特にＤＬＣ膜を成膜するロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ膜成膜方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明者らの発明に係るロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置は、外部電極を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器を１本毎に収容する収容空間を複数個設け且つ前記各収容空間の中心軸と前記外部電極の中心軸とが平行で前記外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に前記収容空間を並設し、前記各収容空間に装着したプラスチック容器の内部に口部から挿脱自在に配置可能な内部電極を設け、該内部電極を前記プラスチック容器内に挿入した時に内部電極と外部電極とを絶縁状態とする絶縁部材を設け、さらに前記収容空間を減圧にするために塞ぐ蓋を設けてなる成膜チャンバーを設け、該成膜チャンバーをサークル状に均等間隔で複数個回転支持体に配設し、前記各成膜チャンバーに収容したプラスチック容器の内部にプラズマ化させる原料ガスを導入する原料ガス導入手段を設け、前記各成膜チャンバーの外部電極に高周波を供給する高周波供給手段を設けて前記プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜することを特徴とする。
【００２２】
請求項１記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、前記外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に前記収容空間を均等間隔で並設することが好ましい。
【００２３】
請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、１個の外部電極につき２個の収容空間を設け、且つ該収容空間が前記回転支持体の回転軸を中心点とする同一円周上に配置するように前記成膜チャンバーを前記回転支持体に均等間隔で配設することが好ましい。
【００２４】
請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、１個の外部電極につき２個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、一方の収容空間を前記各成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し他方の収容空間を前記サークルの内側に配置して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させることが好ましい。
【００２５】
請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、１個の外部電極につき３個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、２個の収容空間を成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し、残り１個の収容空間を前記サークルの内側に配置し且つ該成膜チャンバーの隣に配設された成膜チャンバーの２個の収容空間は前記サークルの内側に配置し、残り１個の収容空間を前記サークルの外側に配置する関係を形成して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させることが好ましい。
【００２６】
請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、１個の外部電極につき４個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、２個の収容空間を成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し、残り２個の収容空間を前記サークルの内側に配置して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させることが好ましい。
【００２７】
請求項４又は６記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置では、前記収容空間は、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、前記サークルの円周方向に２列且つ前記サークルを挟んで相隣り合うように配列するか、或いは前記円周方向に２列且つ前記サークルを挟んで相互にずれて配列することがより好ましい。
【００２８】
また本発明に係るプラスチック容器内表面へのＣＶＤ膜成膜方法は、請求項１乃至７記載の回転支持体を一定速度で１回転させる間に、プラスチック容器を前記収容空間に収容して前記成膜チャンバー内に装着する容器装着工程、前記プラスチック容器内部を原料ガスで置換し、所定の成膜圧力に調整する成膜前ガス調整工程、前記原料ガスをプラズマ化して前記プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜するＣＶＤ膜成膜工程、コーティング済みのプラスチック容器内を大気開放する成膜後ガス調整工程、並びに前記コーティング済み容器を前記成膜チャンバーから取り出す容器取出工程を行なうことを特徴とする。
【００２９】
請求項１乃至７記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置及び請求項８記載のプラスチック容器内表面へのＣＶＤ膜成膜方法では、前記原料ガスとして、炭化水素系ガス若しくはＳｉ含有炭化水素系ガスを使用し、前記ＣＶＤ膜としてＤＬＣ膜を成膜することが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を複数挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されない。また、各図面において部材が共通する場合には、同一の符号を附した。
【００３１】
本発明の実施形態を図１〜１４に基づいて説明する。図１は、本発明に係るロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置の基本構成の関係を示した概念図である。本発明に係るロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置は、成膜チャンバーと、成膜チャンバーをサークル状に均等間隔で複数配設した回転支持体と、各成膜チャンバーに収容したプラスチック容器の内部にプラズマ化させる原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、各成膜チャンバーの外部電極に高周波を供給する高周波供給手段を設けてプラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜する。
【００３２】
図２は、図１のうち成膜チャンバーの一つに着目してその構成を示した概念図であり、図２の成膜チャンバー６の部分は容器軸方向に切った断面概念図である。成膜チャンバー６は、プラスチック容器７ａ，７ｃを１本毎に収容する収容空間４０ａ，４０ｃを複数個設けた１本の柱状体の形状をした外部電極３と、各収容空間４０ａ，４０ｃに装着したプラスチック容器７ａ，７ｃの内部に口部から挿脱自在に配置可能な内部電極９ａ，９ｃと、内部電極９ａ，９ｃをプラスチック容器７ａ，７ｃ内に挿入した時に内部電極９ａ，９ｃと外部電極３とを絶縁状態とする絶縁部材４ａと、収容空間４０ａ，４０ｃを減圧にするために塞ぐ蓋４ｂとからなる。
【００３３】
蓋４ｂは、導電部材で形成し、内部電極９ａ，９ｃを支持する。蓋４ｂ内には、収容空間４０ａ，４０ｃに通ずる空間が設けられ、収容空間４０ａ，４０ｃと共に減圧空間を形成する。図２の装置では、真空ポンプ２１等から構成される排気手段が蓋４ｂに接続され、蓋４ｂの空間を減圧することで収容空間４０ａ，４０ｃも減圧できる構造としている。
【００３４】
図２においては、蓋４ｂの下に絶縁部材４ａが配置され、さらに外部電極３が絶縁部材４ａの下に配置されている。このような位置関係とすることで、蓋４ｂと導電する内部電極９ａ，９ｃと外部電極３とは絶縁部材４ａによって絶縁状態とされる。
【００３５】
外部電極３は、上部外部電極２と下部外部電極１からなり、上部外部電極２の下部に下部外部電極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。上部外部電極２と下部外部電極１を脱着することでプラスチック容器７ａ，７ｃを装着することができる。
【００３６】
なお、図２の実施形態では外部電極３を下部外部電極１と上部外部電極２の２つに分割しているが、ＣＶＤ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、フッ化樹脂シートやポリイミドフィルム或いはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルムで電気的に絶縁しても良い。
【００３７】
外部電極３の内部には空間４０ａ，４０ｃが形成されており、この空間はコーティング対象のプラスチック容器７ａ，７ｃ、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂製の容器であるＰＥＴボトルを収容するための収容空間である。外部電極３内の収容空間４０ａ，４０ｃは、そこに収容されるプラスチック容器７を収容できるように形成される。ここで、プラスチック容器の外形よりも僅かに大きくなるように形成されることが好ましい。すなわち、容器の収容空間４０ａ，４０ｃの内壁面はプラスチック容器７ａ，７ｃの外側近傍を囲む形状（相似形状）とすることが好ましい。プラスチック容器の壁面に均一な自己バイアス電圧が生じるようにするためである。ただし、プラスチック容器の内表面に均一にバイアス電圧をかけることとすれば、外部電極の収容空間の内壁面を相似形状とする必要はない。蓋４ｂには、外部電極３内の収容空間４０ａ，４０ｃにつながる開口部が設けられている。また、蓋４ｂ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内の収容空間４０ａ，４０ｃにつながっている。収容空間４０ａ，４０ｃは、上部外部電極２と下部外部電極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、減圧することができる。
【００３８】
内部電極９ａ，９ｃは、外部電極３内に挿脱自在に配置され、且つプラスチック容器７ａ，７ｃの内部に配置される。すなわち、蓋４ｂの上部から蓋４ｂ内の空間、蓋４ｂと絶縁部材４ａの開口部を通して、外部電極３内の収容空間４０ａ，４０ｃに内部電極９ａ，９ｃが差し込まれている。内部電極９ａ，９ｃの基端は蓋４ｂの上部に配置される。一方、内部電極９ａ，９ｃの先端は、外部電極３の収容空間４０ａ，４０ｃであって外部電極３内に収容されたプラスチック容器７ａ，７ｃの内部に配置される。内部電極９ａ，９ｃ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，９ｃの先端にはガス吹き出しロ４９ａ，４９ｃが設けられている。さらに内部電極９ａ，９ｃは接地されることが好ましい。
【００３９】
上記において、成膜チャンバーのうち、外部電極、内部電極、絶縁部材及び蓋の関係について説明した。次に図３及び図４を参照して外部電極に設けた収容空間の位置関係について一つの外部電極につき収容空間を４つ設けた場合を例にして詳細に説明する。
【００４０】
図３に示すように外部電極３は１本の柱状体形状に形成する。図３（ａ）に示した複数一体型外部電極は、１本の円柱状の柱状外部電極であるが、角柱あるいは楕円柱等のいずれの柱状体であっても良い。また図５のように各容器収容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一柱体からなる柱状構造でも良い。ただし、高周波は外部電極の表面を伝達する傾向があるため、高周波の伝達距離をなるべく等しくするために、外部電極３は円柱体或いは横断面が正方形の角柱体が好ましい。外部電極３を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを１本毎に収容する収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを複数個（図３では４個）設ける。図３の場合、プラスチック容器を各収容空間に収容することで、１個の外部電極につき４本のプラスチック容器が収容される。そして、図３及び図４に示すように各収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの中心軸と外部電極３の中心軸χとを平行とする。そして外部電極の中心軸χを中心点とする同一円周上Ｓに収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを並設する。外部電極３内の収容空間の形状は、図２のＢ−Ｂ’横断面図である図４に示すように、外部電極の中心χ１から半径ａの円周Ｓ上にプラスチック容器７ａ〜７ｄの収容空間の中心である７ａｘ〜７ｄｘ（それぞれ×で示した点）を配置するように収容空間を配置する。このとき、収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは、同一円周上Ｓ上で図４のように均等間隔で配置することが好ましい。
【００４１】
このように外部電極を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器を１本毎に収容する収容空間を複数個設け且つ各収容空間の中心軸と外部電極の中心軸とが平行で外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に収容空間を並設した外部電極を複数一体型電極と呼ぶこととする。
【００４２】
本発明の複数一体型外部電極は、プラスチック容器１本のみを収容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する。そして、１個の外部電極内にプラスチック容器を複数収容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であり、高周波電源とマッチングボックスを減らすことができる。また、外部電極を１本の柱状体とすることで高周波の供給起点から収容空間の内壁までの距離を最短とすることができ、しかも各収容空間との間で距離の偏りがないためにプラスチック容器壁面に均一な自己バイアス電圧を印加することができる。
【００４３】
図３及び図４において、１本の柱状体の外部電極３に対して収容空間４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ のそれぞれに対応して内部電極９ａ〜９ｄが設けてある。内部電極はそれぞれ接地して、且つ原料ガスも各容器に供給可能な配管としている。本図においては、内部電極は原料供給管を兼用している。
【００４４】
また、図２のように高周波出力は高周波出力供給ロッド３０に導入する。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み立る場合に導通接点の役目を果たすものである。なお、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るか、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。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容する場合を説明したが、４本以外の複数本のプラスチック容器を収容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。本発明においては、複数一体型外部電極構造を採用することで高周波電源及びマッチングボックスの数を減らすことによる装置のコンパクト化と、回転支持体におけるラインを２列以上にすることによる生産性の倍増のいずれか一方又は両方を実現できる。
【００４５】
次に成膜チャンバーの回転支持体における配置について説明する。本発明では、成膜チャンバーの外部電極に設けた収容空間の配置が重要であり、図６〜８に示した配置が好ましい。図６〜８は、回転支持体と、回転支持体に配置した外部電極と、外部電極に設けた収容空間との配置関係を示す概念図であり、回転支持体を正面から見た図である。なお、図中、成膜チャンバーの外部電極は角柱形状の場合を示したが、円柱状や楕円柱状でも回転支持体に対する収容空間の配置が同じであれば同様である。
【００４６】
図６（ａ）では、１個の外部電極３につき２個の収容空間４０を設け、且つ収容空間が回転支持体４１の回転軸を中心点ｚとする同一円周上に配置するように成膜チャンバーを回転支持体に均等間隔で配設した場合を示した。この場合、容器供給ライン、ロータリー型装置、成膜済み容器取出しラインに至るまで容器は１列に整列することとなる。
【００４７】
図６（ｂ）では、１個の外部電極３につき２個の収容空間を設け、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、一方の収容空間４０ｘを各成膜チャンバーが形成するサークルｓの外側に配置し他方の収容空間４０ｙをサークルｓの内側に配置して、外部電極３の収容空間をサークルｓの円周方向に２列に配列させた場合を示した。ここで２列とは、図６（ｂ）に示すように円周方向の列数とする。この場合、容器供給ラインでは、１列でよいが、ロータリー型装置前に２列にラインを分けながら収容空間に入れる必要がある。２列になってロータリー型装置に装着された容器は装置内ではそのまま２列を維持して、ロータリー型装置から取り出した成膜済み容器は２列から１列に合流させることが好ましい。
【００４８】
図６（ｂ）では、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、収容空間４０をサークルｓの円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相隣り合うように配列したが、図６（ｃ）に示すように、収容空間４０を円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相互にずれて配列しても良い。
【００４９】
なお、図６（ｄ）に示すように、図６（ｃ）と比較して、収納空間４０のずれ方を逆にしても良い。
【００５０】
図７に示すように、１個の外部電極３につき３個の収容空間を設け、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、２個の収容空間４０ｘ，４０ｙを成膜チャンバーが形成するサークルｓの外側に配置し、残り１個の収容空間４０ｚをサークルｓの内側に配置し且つ成膜チャンバーの隣に配設された成膜チャンバーの２個の収容空間４０ａ，４０ｂはサークルｓの内側に配置し、残り１個の収容空間４０ｃをサークルｓの外側に配置する関係を形成して、外部電極３の収容空間をサークルｓの円周方向に２列に配列させても良い。
【００５１】
次に図８（ａ）に示すように、１個の外部電極３につき４個の収容空間を設け、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、２個の収容空間４０ｘ，４０ｙを成膜チャンバーが形成するサークルｓの外側に配置し、残り２個の収容空間４０ａ，４０ｂをサークルｓの内側に配置して、外部電極３の収容空間４０をサークルｓの円周方向に２列に配列させても良い。
【００５２】
図８（ａ）においては、成膜チャンバーを回転支持体４１に配設したときに、収容空間をサークルｓの円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相隣り合うように配列する場合を示したが、図８（ｃ）のように収容空間を配列しても良い。また、図８（ｂ）に示すように、円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相互にずれて配列しても良い。
【００５３】
図６（ｃ）（ｄ）、図７及び図８（ａ）（ｂ）（ｃ）の装置において、図６（ｂ）の装置の場合と同様に、容器供給ラインでは１列でよいが、ロータリー型装置前で２列にラインを分けて容器を収容空間に装着する必要がある。２列になってロータリー型装置に装着された容器は装置内ではそのまま２列を維持して、ロータリー型装置から取り出した成膜済み容器は２列から１列に合流させることが好ましい。
【００５４】
図６（ａ）の装置とすることで、１個の高周波電源により同時に２個のプラスチック容器に成膜をすることができるので、電源数及びマッチングボックス数を減らすことができる。また、図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）、図７又は図８（ａ）（ｂ）（ｃ）の装置とすることで、回転支持体の回転に応じて完全に同タイミングで成膜を進める成膜チャンバーを２つ以上確保することができ、電源数及びマッチングボックス数を減らすことの他、単位時間あたりの生産性を２倍にすることができる。２列にすることは、容器装着機構と容器取出機構を必要以上に複雑化することもないので、生産性の向上並びに容器装着機構と容器取出機構の複雑化防止を両立した列数である。
【００５５】
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。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。ワンウェイ容器及びリターナブル容器をともに含む。
【００５６】
本発明のプラスチック容器を成形する際に使用する樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレフタレート系コポリエステル樹脂（ポリエステルのアルコール成分にエチレングリコールの代わりに、シクロヘキサンディメタノールを使用したコポリマーをＰＥＴＧと呼んでいる、イーストマン製）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、シクロオレフィンコポリマー樹脂（ＣＯＣ、環状オレフィン共重合）、アイオノマ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、４弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、を例示することができる。この中で、ＰＥＴが特に好ましい。
【００５７】
図２において、原料ガス導入手段４１は、プラスチック容器７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９の基端には、配管１０，１１の一方側が接続されており、この配管１１の他方側は真空バルブ１６を介してマスフローコントローラー１９の一方側に接続されている。マスフローコントローラー１９の他方側は配管を介して原料ガス発生源２０に接続されている。この原料ガス発生源２０はアセチレンなどの炭化水素ガス等を発生させるものである。
【００５８】
図１に示すように原料ガス導入手段は、各成膜チャンバーに原料ガスを供給する。成膜チャンバーごとに原料ガス導入手段を設置しても良いが、一個の原料ガス発生源によって、全ての成膜チャンバーに原料ガスを導入しても良い。この場合、原料ガス発生源とマスフローコントローラーとの間に、成膜チャンバーの数に応じた分岐配管を設けてもよい。ここで、マスフローコントローラーは成膜チャンバーの数と同数設置する。いずれにしても、各成膜チャンバーに所定量の原料ガスを供給することができればよい。
【００５９】
原料ガスとしては、例えば、ＤＬＣ膜を成膜する場合、常温で気体又は液体の脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、含酸素炭化水素類、含窒素炭化水素類などが使用される。特に炭素数が６以上のベンゼン，トルエン，ｏ−キシレン，ｍ−キシレン，ｐ−キシレン，シクロヘキサン等が望ましい。食品等の容器に使用する場合には、衛生上の観点から脂肪族炭化水素類、特にエチレン、プロピレン又はブチレン等のエチレン系炭化水素、又は、アセチレン、アリレン又は１―ブチン等のアセチレン系炭化水素が好ましい。これらの原料は、単独で用いても良いが、２種以上の混合ガスとして使用するようにしても良い。さらにこれらのガスをアルゴンやヘリウムの様な希ガスで希釈して用いる様にしても良い。また、ケイ素含有ＤＬＣ膜を成膜する場合には、Ｓｉ含有炭化水素系ガスを使用する。
【００６０】
本発明でいう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、ＳＰ３結合も有する。このＤＬＣ膜を成膜する原料ガスとしては炭化水素系ガス、例えばアセチレンガスを用い、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜を成膜する原料ガスとしてはＳｉ含有炭化水素系ガスを用いる。このようなＤＬＣ膜をプラスチック容器の内表面に形成することにより、炭酸飲料や発泡飲料等の容器としてワンウェイ若しくはリターナブルに使用可能な容器を得る。
【００６１】
導電部材４ｂ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。複数の成膜チャンバーがあるため、一つの真空ポンプに排気系統を集約して排気を行なっても良く、或いは複数の真空ポンプで分担して排気を行なっても良い。
【００６２】
プラスチック容器の容器装着手段（不図示）は、例えば、容器を収容するために下部外部電極１を上部外部電極２に対して降下させて開口すると共に、下部外部電極１上にプラスチック容器を載せ、さらに下部外部電極１を上昇させることで、下部外部電極１と上部外部電極２との間を間に挟んだＯリングによりシール状態とする手段である。図１のように未コーティングプラスチック容器は、例えばコンベアから容器を別個に取り出して下部外部電極１上に載せて容器装着ハンドリング装置（未図示）によって供給する。
【００６３】
成膜前ガス調整手段は、プラスチック容器の内部を原料ガスに置換するとともに所定の成膜圧力に調整し、原料ガス導入手段と真空ポンプの排気とを協同させるものである。
【００６４】
ＣＶＤ成膜手段は、プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜する手段であり、成膜チャンバーにおいて高周波供給手段と原料ガス導入手段と排気手段とを協同させるものである。ここで排気手段とは、真空バルブ１８、真空ポンプ２１及び排気ダクト２９から構成される。
【００６５】
成膜後ガス調整手段は、成膜チャンバー及びプラスチック容器内の残存した原料ガスを除去し、さらに成膜後にプラスチック容器内を大気圧開放させる手段であり、排気手段と大気開放弁１７とを協同させるものである。
【００６６】
容器取出手段は、成膜チャンバー内の収容空間から容器を取出させるための手段であり、例えば容器を取出するために上部外部電極２に対して、下部外部電極１を降下させ、開口させると共に、下部外部電極１上に載っているコーティング済みプラスチック容器をコンベア上に移動させる手段である。図１のようにコーティング済み容器は、例えば成膜チャンバー内の収容空間から容器を取出する容器取出ハンドリング装置（未図示）によってコンベアに載せられ、搬出される。
【００６７】
図２に示すように高周波供給手段は、外部電極ごとに具設した固定整合器（図中は、先端Ｍ．Ｂと表記する）と、１以上の高周波電源１５と、高周波電源１５ごとに具設した自動整合器（自動マッチングボックス）１４とで構成される。このとき、１個の成膜チャンバーにつき、１個の高周波電源を設置しても良いし、或いは高周波分配手段を設けて高周波電源から供給される高周波を固定整合器前で複数に分配して、１個の高周波電源から複数の外部電極に高周波を供給しても良い。いずれにしても各成膜チャンバーの外部電極に高周波を供給することができれば良い。なお、１個の成膜チャンバーにつき、１個の高周波電源を設置する場合には、図１のロータリー型装置の各成膜チャンバーがそれぞれ図２に示した構成を採る。
【００６８】
固定整合器は、外部電極それぞれに具設され、同軸ケーブルによって供給される高周波と外部電極内で生成するプラズマとのインピーダンス整合を行なう。固定整合器を外部電極は、銅板配線によって接続する。
【００６９】
高周波電源は、プラスチック容器内で原料ガスをプラズマ化するためのエネルギーである高周波を発生させるものである。マッチングを素早く行ない、プラズマ着火に要する時間を短縮させるために、トランジスタ型高周波電源であり、且つ周波数可動式か或いは電子式でマッチングを行なう高周波電源であることが好ましい。高周波電源の周波数は、１００ｋＨｚ〜１０００ＭＨｚであるが、例えば、工業用周波数である１３．５６ＭＨｚのものを使用する。
【００７０】
自動整合器から固定整合器に至るまでの配線は、同軸ケーブルで接続する。同軸ケーブルは例えば特性インピーダンス５０Ωのものとする。ここで自動整合器は、同軸ケーブル上でのインピーダンス変動を調整するものである。
【００７１】
図９に示すように、高周波分配手段は、高周波電源から供給される高周波を固定整合器前で複数に分配して１個の高周波電源から複数の外部電極に高周波を供給する場合に設ける。高周波分配手段の１形態を例示すると、高周波を同時且つ均等に分配する分配回路並びに分配回路の各分配出力のオン／オフを切り換えする切換スイッチとから構成する。
【００７２】
分配回路は、例えば図１０に示すように、パラレル型、すなわちコイルと抵抗とコンデンサによる回路であり、一入力を複数出力に分配する回路である。或いはカスケード型の回路としても良い。
【００７３】
切換スイッチとは、例えば分配回路の出力をオン／オフするための高周波リレーである。
【００７４】
本実施形態の高周波分配手段を採用すると、外部電極をそれぞれ独立して高周波供給のオン／オフを行なうことができる。
【００７５】
次に、本発明のロータリー型ＣＶＤ膜連続成膜装置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。まず、製造サイクルについて説明し、ＤＬＣ膜を成膜する方法を述べる。
【００７６】
まず、図２を用いて、成膜チャンバー内にプラスチック容器を装着する容器装着工程について説明する。成膜チャンバー内は、真空バルブ１７を開いて大気開放されており、外部電極３の下部外部電極１が上部外部電極２から取り外された状態となっている。コンベア（不図示）にある未コーティングのプラスチック容器（図１の未成膜容器）を容器装着ハンドリング装置（不図示）によってコンベアから抜き出し、下部外部電極１に載せて上部外部電極２に向けて上昇させることで収容空間４０にプラスチック容器７を差し込み、設置する。この際、内部電極９はプラスチック容器７内に挿入された状態になり、外部電極３はＯリング８によって密閉される。
【００７７】
なお、図２の成膜チャンバー６は、図３（ａ）のＡ−Ａ’縦断面の概念図であり、収容空間は４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの４つ、プラスチック容器は７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの４本、内部電極は９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの４本を有するが、便宜的に収容空間４０、プラスチック容器７、内部電極９と表記する（以下同じ）。
【００７８】
次に、プラスチック容器７の内部を原料ガスに置換するとともに所定の成膜圧力に調整する成膜前ガス調整工程について説明する。図２を参照して、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、プラスチック容器７内を含む成膜チャンバー６内が配管１３を通して排気され、成膜チャンバー６内の減圧室が真空となる。このときの減圧室内の圧力は２．６〜６６Ｐａ（２×１０− ２〜５×１０− １Ｔｏｒｒ）である。
【００７９】
次に、真空バルブ１６を開き、原料ガス発生源２０において炭化水素ガスを発生させ、この炭化水素ガスを配管２２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炭化水素ガスを配管１１，１０及びアース電位の内部電極９を通してガス吹き出しロ４９から吹き出す。これにより、炭化水素ガスがプラスチック容器７内に導入される。そして、成膜チャンバー６の減圧室とプラスチック容器７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成膜に適した圧力（例えば６．６〜６６５Ｐａ，０．０５〜５．００Ｔｏｒｒ程度）に保たれ、安定化させる。
【００８０】
次に外部電極３に高周波出力を例えば５０〜２０００Ｗ供給してプラスチック容器７内で原料ガスをプラズマ化させてプラスチック容器７の内表面にＤＬＣ膜を成膜するＣＶＤ成膜工程について説明する。ＣＶＤ成膜工程にある状態の成膜チャンバー６は、高周波供給手段によりＲＦ出力（例えば１３．５６ＭＨｚ）が供給される。これにより、外部電極３と内部電極９間に電圧が生じる。このとき、自動整合器は、出力供給している電極全体からの反射波が最小になるように、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣによってインピーダンスを合わせている。固定整合器は、同軸ケーブルのインピーダンスをプラズマのインピーダンスに変換している。これによって、プラスチック容器７内に炭化水素系プラズマが発生し、ＤＬＣ膜がプラスチック容器７の内表面に成膜される。このとき、外部電極を１本の柱状体とすることで高周波の供給起点から収容空間の内壁までの距離を最短とし、各収容空間との間で距離の偏りをなくしているので、プラスチック容器壁面に均一な自己バイアス電圧を印加することができる。そして成膜時間は数秒程度と短いものとなる。次に、高周波供給手段からのＲＦ出力を停止し、プラズマを消滅させてＤＬＣ膜の成膜を終了させる。同時に真空バルブ１６を閉じて原料ガスの供給を停止する。同一成膜チャンバー内の複数のプラスチック容器の内表面に同時にＤＬＣ膜が成膜される。
【００８１】
次に、コーティング済み容器の内部圧力を大気圧に戻す成膜後ガス調整工程について説明する。成膜チャンバー６の減圧室及びプラスチック容器７内に残存した炭化水素ガスを除くために、真空バルブ１８を開き、成膜チャンバー６の減圧室及びプラスチック容器７内の炭化水素ガスを真空ポンプ２１によって排気する。その後、真空バルブ１８を閉じ、排気を終了させる。このときの成膜チャンバー６内の圧力は６．６〜６６５Ｐａ（０．０５〜５．００Ｔｏｒｒ）である。この後、真空バルブ１７を開く。これにより、空気が蓋５内の空間、外部電極３内の空間に入り、成膜チャンバー６内が大気開放される。
【００８２】
次にコーティング済み容器を取り出す容器取出工程について説明する。外部電極３の下部外部電極１が上部外部電極２から取り外された状態とする。上部外部電極２内の収容空間に収容されているプラスチック容器７を上部外部電極２の下側から容器取出ハンドリング装置（不図示）によって取り出す。次にコーティング済み容器（図１の成膜済み容器）をコンベア（不図示）へ載せて搬出する。
【００８３】
次にロータリー型装置とした場合の成膜タイミングの制御方法について説明する。高周波分配手段により、回転支持体の全成膜チャンバーうち、一部の成膜チャンバーについてＣＶＤ成膜工程を進めるに際して各成膜チャンバーそれぞれの製造サイクルを複数同時に進め且つ一定間隔ずらして進める方式が好ましい。例えば図１１又は図１２に示したタイミングで進める方式である。図１１は成膜チャンバーが３２個であり、これを２つの高周波電源（ＡとＢ）により高周波供給する場合を示した。また図１２は成膜チャンバーが３２個であり、これを４つの高周波電源（Ａ、Ｂ、ＣとＤ）により高周波供給する場合を示した。さらに図１３又は図１５に示すように成膜チャンバーをいくつかまとめてユニットを形成して、製造サイクルを一定間隔ずらして進める方式でも良い。図１３は成膜チャンバーが３２個であり、これを２つの高周波電源（ＡとＢ）により高周波供給する場合を示した。また図１４は成膜チャンバーが３２個であり、これを４つの高周波電源（Ａ、Ｂ、ＣとＤ）により高周波供給する場合を示した。なお、図中１〜３２の数字は、回転支持体上の成膜チャンバーを順に番号付けしたときの番号である。また、図１１〜１４において、回転支持体の所定位置を０°として、その０°を基準とした回転角度を図の横軸とした。そして同時に高周波を供給するときには、各収容空間及び各成膜チャンバーにおいて均等な高周波を供給することが好ましい。このように制御することで、図１のように回転支持体に複数配置された成膜チャンバーが、回転支持体が一定速度で１回転する間に、回転支持体の回転角度に応じて順次、循環して製造サイクルを行なうことにより、ＤＬＣ膜コーティングプラスチック容器が量産される。
【００８４】
本発明では、要求される装置の能力により成膜チャンバー数、高周波電源数等構成部品数を適宜変更しても良い。
【００８５】
本実施の形態では、内部に薄膜を成膜する容器として飲料用のＰＥＴ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。
【００８６】
また、本実施の形態では、ＣＶＤ成膜装置で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成膜装置を用いることも可能である。
【００８７】
ＤＬＣ膜の膜厚は０．００３〜５μｍとなるように形成する。
【００８８】
【発明の効果】
本発明により、回転支持体が１回転する間に、成膜チャンバーが一製造サイクルを行なうタイプの装置であって小型、安価且つ量産効率の高いＣＶＤ成膜装置、特に容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜するロータリー型量産装置を提供することができた。本発明では、ロータリー型装置において、生産性の向上並びに容器装着機構と容器取出機構の複雑化防止を両立したものである。この装置は、全ての成膜チャンバーを同時に真空引きするほどの大きな排気速度を必要としない、回転支持体の回転慣性に逆らった制御をしないため、無駄な動力を必要としない、一製造サイクル時間に対してＣＶＤ成膜時間を長時間とることができる、成膜工程外時間を短縮でき量産効率が高い、成膜チャンバーの個数に対して高周波電源及びマッチングボックスの個数を少なくできる、全ての成膜チャンバーで同時成膜させる成膜装置と比較して高周波電源の必要とされる出力を小さくできる、をも同時に実現している。
【００８９】
さらに本発明は、本発明のロータリー型装置において、回転支持体を１回転させる間に全ての成膜工程を完了することで、容器供給ライン、本装置及びコーティング済容器搬出ラインとの連携をスムーズに行なうことができる。
【００９０】
また本発明は、原料ガスとして、炭化水素系ガス若しくはＳｉ含有炭化水素系ガスを使用することで、ＣＶＤ膜として特にＤＬＣ膜を成膜するロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ膜成膜方法を提供するができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置の一形態を示す模式図である。
【図２】本発明のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置において成膜チャンバーの基本構成の一形態を示す模式図である。
【図３】本発明において４本のプラスチック容器を同時にＤＬＣ膜コーティング可能な１本の柱状体からなる複数一体型外部電極の一形態を示す模式図であり、（ａ）は下部外部電極と上部外部電極が密封した状態、（ｂ）は下部外部電極と上部外部電極が開放した状態を示す。
【図４】複数一体型外部電極のＢ−Ｂ’横断面図である。
【図５】柱状体の形態の具体例を示す図である。
【図６】１個の外部電極につき２つの収容空間を設けた場合の収容空間の配置を示す概念図であって、（ａ）はサークル上に収容空間を配置した場合、（ｂ）はサークルを挟んで収容空間を隣り合うように配置した場合、（ｃ）（ｄ）はサークルを挟んで収容空間を相互にずらした場合を示す。
【図７】１個の外部電極につき３つの収容空間を設けた場合の収容空間の配置を示す概念図であって、（ａ）はサークル上に収容空間を配置した場合、（ｂ）はサークルを挟んで収容空間を隣り合うように配置した場合、（ｃ）（ｄ）はサークルを挟んで収容空間を相互にずらした場合を示す。
【図８】１個の外部電極につき４つの収容空間を設けた場合の収容空間の配置を示す概念図であって、（ａ）は２個の収容空間４０ｘ，４０ｙを成膜チャンバーが形成するサークルｓの外側に配置し、残り２個の収容空間４０ａ，４０ｂをサークルｓの内側に配置して、外部電極３の収容空間４０をサークルｓの円周方向に２列に配列させた場合であり、（ｂ）は、円周方向に２列且つサークルｓを挟んで相互にずれて配列させた場合、（ｃ）は（ｂ）よりもさらにずらした場合を示す。
【図９】本発明のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置において高周波供給手段を含む基本構成の一形態を示す概念図である。
【図１０】分配回路図の一形態を示す図であり、パラレル型とカスケード型を示したものである。
【図１１】製造サイクルの進め方の一形態を示す図である。
【図１２】製造サイクルの進め方の第２の形態を示す図である。
【図１３】製造サイクルの進め方の第３の形態を示す図である。
【図１４】製造サイクルの進め方の第４の形態を示す図である。
【符号の説明】
１，下部外部電極
２，上部外部電極
３，外部電極
４ａ，絶縁部材
４ｂ，蓋
６，成膜チャンバー
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，プラスチック容器
８，Ｏリング
９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，内部電極
１０，１１，２２，配管
１４，自動整合器
１５，高周波電源（ＲＦ電源）
１６，１７，１８，真空バルブ
１９，マスフローコントローラー
２０，原料ガス発生源
２１，真空ポンプ、
２７，リークガス（空気）供給源
２８，真空計
２９，排気ダクト
３０，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
４０，収容空間
４１，原料ガス導入手段
４９，４９ａ，４９ｂガス吹き出し口
χ１複数一体型外部電極の中心
χ２，高周波出力供給点
Ｘ，複数一体型外部電極中心軸
７ａｘ，７ｂｘ，７ｃｘ，７ ｄｘプラスチック容器７ａ〜７ｄの収容空間の中心点
Claims (9)
- 外部電極を兼ねた１本の柱状体にプラスチック容器を１本毎に収容する収容空間を複数個設け且つ前記各収容空間の中心軸と前記外部電極の中心軸とが平行で前記外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に前記収容空間を並設し、前記各収容空間に装着したプラスチック容器の内部に口部から挿脱自在に配置可能な内部電極を設け、該内部電極を前記プラスチック容器内に挿入した時に内部電極と外部電極とを絶縁状態とする絶縁部材を設け、さらに前記収容空間を減圧にするために塞ぐ蓋を設けてなる成膜チャンバーを設け、該成膜チャンバーをサークル状に均等間隔で複数個回転支持体に配設し、前記各成膜チャンバーに収容したプラスチック容器の内部にプラズマ化させる原料ガスを導入する原料ガス導入手段を設け、前記各成膜チャンバーの外部電極に高周波を供給する高周波供給手段を設けて前記プラスチック容器の内表面にＣＶＤ（化学気相成長）膜を成膜することを特徴とするロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置。
- 前記外部電極の中心軸を中心点とする同一円周上に前記収容空間を均等間隔で並設したことを特徴とする請求項１記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置。
- １個の外部電極につき２個の収容空間を設け、且つ該収容空間が前記回転支持体の回転軸を中心点とする同一円周上に配置するように前記成膜チャンバーを前記回転支持体に均等間隔で配設したことを特徴とする請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置。
- １個の外部電極につき２個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、一方の収容空間を前記各成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し他方の収容空間を前記サークルの内側に配置して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させたことを特徴とする請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置。
- １個の外部電極につき３個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、２個の収容空間を成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し、残り１個の収容空間を前記サークルの内側に配置し且つ該成膜チャンバーの隣に配設された成膜チャンバーの２個の収容空間は前記サークルの内側に配置し、残り１個の収容空間を前記サークルの外側に配置する関係を形成して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させたことを特徴とする請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置。
- １個の外部電極につき４個の収容空間を設け、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、２個の収容空間を成膜チャンバーが形成するサークルの外側に配置し、残り２個の収容空間を前記サークルの内側に配置して、前記外部電極の収容空間を前記サークルの円周方向に２列に配列させたことを特徴とする請求項１又は２記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置。
- 前記収容空間は、前記成膜チャンバーを前記回転支持体に配設したときに、前記サークルの円周方向に２列且つ前記サークルを挟んで相隣り合うように配列するか、或いは前記円周方向に２列且つ前記サークルを挟んで相互にずれて配列したことを特徴とする請求項４又は６記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置。
- 請求項１乃至７記載の回転支持体を一定速度で１回転させる間に、プラスチック容器を前記収容空間に収容して前記成膜チャンバー内に装着する容器装着工程、前記プラスチック容器内部を原料ガスで置換し、所定の成膜圧力に調整する成膜前ガス調整工程、前記原料ガスをプラズマ化して前記プラスチック容器の内表面にＣＶＤ膜を成膜するＣＶＤ膜成膜工程、コーティング済みのプラスチック容器内を大気開放する成膜後ガス調整工程、並びに前記コーティング済み容器を前記成膜チャンバーから取り出す容器取出工程を行なうことを特徴とするプラスチック容器内表面へのＣＶＤ膜成膜方法。
- 前記原料ガスとして、炭化水素系ガス若しくはＳｉ含有炭化水素系ガスを使用し、前記ＣＶＤ膜としてＤＬＣ膜を成膜することを特徴とする請求項１乃至７記載のロータリー型量産用ＣＶＤ成膜装置及び請求項８記載のプラスチック容器内表面へのＣＶＤ膜成膜方法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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