JP2005105306A - 真空成膜装置およびその容器搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プラスチック容器のプラズマ化学蒸着法（ＣＶＤ）による真空成膜装置において、成膜処理に必要なサイクル時間が短縮でき、装置も大型化、複雑化、高価にならず、高品質のバリア性を有するプラスチック容器の真空成膜装置およびその容器搬送方法を提供する。
【解決手段】円筒状のプラスチック容器１を収納する真空チャンバー２内に原料ガスを供給するための原料ガス供給管３を配置し、該容器１内に原料ガスを供給して、該容器１内面にプラズマＣＶＤ法により、薄膜を成膜するプラスチック容器の真空成膜装置において、真空保持し複数の容器１へ同時に成膜を行う成膜室２３と大気圧から真空、真空から大気圧と圧力を変化させる複数の排気室２４を有し、該装置全体が回転する事を特徴とするプラスチック容器の真空成膜装置である。
【選択図】図1

Description

本発明は、真空中にてＰＥＴ、ＰＰなどのプラスチック容器に真空蒸着法、化学蒸着法（ＣＶＤ）等の方法により薄膜を形成する真空成膜装置およびその容器搬送方法に関するものである。

現在までプラスチック容器は、その利便性から食品、医療など幅広い分野で包装容器として利用されているが、プラスチックは公知のように酸素、二酸化炭素などの低分子ガスや水蒸気を透過してしまう性質を有しているため内容物が酸化してしまうなど悪影響を及ぼし、その利用範囲に制約を受けていた。

そこで近年プラスチック容器にガスバリア性を有する薄膜を成膜することで、その機能を向上させる技術が知られてきている。

上記のような環境の中、従来、真空成膜装置としては、以下のようなものがある。

例えば、図３に示すように、円筒状のプラスチック容器１を収納する真空チャンバー２内に原料ガスを供給するための原料ガス供給管３を配置し、該容器１内に原料ガスを供給して、該容器１内面にプラズマＣＶＤ法により薄膜を成膜する真空成膜装置がある。

前記真空チャンバー２は、外部電極２ａと天蓋部２ｂ、及び絶縁部材２ｃで形成された中空状の真空容器である。

さらに詳しくは、円筒状のプラスチック容器１を収容するために形成され、収容される該容器１の外形とほぼ相似形の隙間５を有する中空状の外部電極２ａと、この外部電極２ａの空所内に該容器１が収容された際に該容器口部６が当接されると共に外部電極２ａを絶縁する絶縁部材２ｃと接地され、外部電極２ａの空所内に収容された容器内側１ａに該容器口部６から挿入される原料ガス供給管（内部電極）３と、外部電極２ａの空所内に連通されて、排気口８から空所内の排気を行う排気手段と、外部電極２ａの空所内に収容された容器１内側に原料ガス供給口７から原料ガスを供給する供給手段と、マッチングボックス９を介して外部電極２ａに接続された高周波電源１０を備えていることを特徴とする真空成膜装置などが知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記の基本構成を使用して、これらを生産する場合、図４に示すように、大量に処理する必要から数個、数十個の電極１８を整列させ電極群１４を形成し、搬送用ロボット１５で各々の該電極１８に容器１を入れて処理をするか、図5に示すように、円形状に十個から数十個の該電極１８を配列し、それらを回転させ容器挿入部１６の一箇所から該容器１を挿入し、放電部１９で放電を行い、１周中に放電処理を完了し、容器搬出部１７から該容器１を取り出す方法がとられる。

しかしながら、上記のような従来技術では、大量に容器を処理する場合に真空成膜であるがゆえに、大気から真空へ排気する時間、成膜時間、真空から大気へ戻す時間、容器の挿入及び排出に必要な時間がサイクル時間となり非常に時間が掛かり無駄を生じると言う問題が発生する。

さらに、それを補う為、複数の電極１８を整列させて処理を行うと装置が大型化してしまい、また各電極１８に対して排気用ポンプ、放電用高周波電源、容器の挿入、排出機構
が必要となってしまい装置が大型化、複雑化、高価になってしまう。

更に、容器１を整列、反転させる工程にも時間を要し生産量によっては無視できないものとなる。

また、電極１８を円形上に配置した方式の場合においても、１周で全ての工程が終わる為にはサイクル時間の短縮が必要不可避であり、真空と大気の切換部分はなくす事が出来ず、最も重要な成膜時間の短縮を行うことになり、薄膜層のバリア性そのものが不十分となってしまう。

そもそもサイクル時間が一定以上掛かる場合においては、電極１８を複数個並べて回転させる半径が大きくなり装置の製作そのものが不可能となる。

以下に先行技術文献を示す。
特開平８−５３１１７号公報

本発明は係る従来技術の問題点を解決するものであり、プラスチック容器などにプラズマ化学蒸着法（ＣＶＤ）等の方法により、薄膜を形成する真空成膜装置において、大量に容器を処理する場合でも、大気から真空へ排気する時間、成膜時間、真空から大気へ戻す時間、容器の挿入及び排出に必要なサイクル時間が短縮でき、装置も大型化、複雑化、高価にならず、高品質のバリア性を有するプラスチック容器を量産可能とした真空成膜装置およびその容器搬送方法を提供する。

本発明は、上記のような課題を解決するために成されたもので、本発明の請求項１に係る発明は、円筒状のプラスチック容器１を収納する真空チャンバー２内に原料ガスを供給するための原料ガス供給管３を配置し、該容器１内に原料ガスを供給して、該容器１内面にプラズマＣＶＤ法により、薄膜を成膜するプラスチック容器の真空成膜装置において、真空保持し複数の容器１へ同時に成膜を行う成膜室２３と大気圧から真空、真空から大気圧と圧力を変化させる複数の排気室２４を有し、該装置全体が回転する事を特徴とする真空成膜装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の真空成膜装置において、複数の容器１を真空成膜装置内で処理する為に該容器１を搬送、保持する絶縁体のカセット３２を有し該カセット３２内部に電力を均等に分割することを可能とした円筒状の金属電極２８及び銅製の配電板３１を設置したことを特徴とする真空成膜装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の真空成膜装置において、容器１を保持、搬送するカセット３２内の容器保持部２９が容器外形と相似形をなし、その隙間を２ｍｍ以下とすることを特徴とする真空成膜装置である。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか1項記載の真空成膜装置の容器搬送方法において、容器１の配置が放射状に等間隔に配列されるカセット３２を有し該カセット３２に容器１を挿入する際にカセット自体が回転し、１列で搬送されてきた容器反転供給部２１より該容器１を反転挿入することが可能であることを特徴とする真空成膜装置の容器搬送方法である。

本発明は、プラスチック容器などにプラズマ化学蒸着法（ＣＶＤ）等の方法により、薄膜を形成する真空成膜装置において、真空保持し複数の容器へ同時に成膜を行う成膜室と大気圧から真空、真空から大気圧と圧力を変化させる複数の排気室を有し、該装置全体が回転する事を特徴とし、成膜対象となる容器を搬送する際に絶縁体のカセットを利用し、そのカセット内部に電力を均等に分割することを可能とした円筒状の金属電極及び銅製の配電板を設置したことで多量の容器を扱うことが可能となり、該カセット内の容器保持部が容器外形と相似形をなし、その隙間を２ｍｍ以下としたことで容器の安定処理、容器形状変化の対応を可能とし、さらに容器の配置が放射状に等間隔に配列されるカセットを有し、カセットに容器を挿入する際にカセット自体が回転し、１列で搬送されてきた容器供給部より容器を反転挿入することを可能としたことで装置形状の簡略化、高速化が可能となった。

以下、本発明における真空成膜装置及びその容器搬送方法の実施例について図１、及び図２に基づいて説明する。

本発明は、図１に示すように、ゲートバルブ２２で真空保持し複数のプラスチック容器１へ同時に成膜を行う成膜室２３と大気圧から真空、真空から大気圧と圧力を変化させる複数の排気室２４を有し、該装置全体が回転するようにしたことにより、ボトルの整列、真空排気、成膜、大気開放が同時に行え、該容器の挿入、取り出しが一箇所で行える真空成膜装置である。

すなわち、成膜中の容器１とは別の排気室で同時に大気から真空へ排気できる事、もう一方の部屋で真空から大気へと圧力を変化させることが出来、更には他の場所で同時にカセット３２の出し入れまで出来る特徴がある。

該成膜室２３から排出されたカセット３２に入っている成膜された容器１は、容器反転排出部２５で正立し、容器搬出経路２７方向にしたがって１列で搬送される。

同時に該容器１が取り出されて空になった該カセット３２は、空カセット搬送経路２６方向にしたがって、容器反転供給部２１にリサイクルする方法から構成されている。

更に複数の容器１を真空成膜装置内で処理する為に該容器１を搬送、保持する絶縁体のカセット３２を有し、該カセット３２内部に電力を均等に分割することを可能とした円筒状の金属電極２８及び銅製の配電板３１を設置したことにより、複数の容器１を同時に真空チャンバー２内に出し入れできる事が容易となり、同時処理可能な容器１の本数が飛躍的に多くなり、高速化することが可能となった。

また、容器１を保持、搬送するカセット３２内の容器保持部２９が容器外形と相似形をなし、その隙間を２ｍｍ以下とすることで容器外部にプラズマを発生させること無く成膜が行えるようになった。

なお絶縁体からなる容器保持部２９の厚さ、内面形状を変化させることで金属電極２８と容器１の距離を最適化できることもできる。

従って、プラスチック容器１の形状変化に対して、該絶縁体からなる容器保持部２９を交換するのみで成膜が可能になった。

該絶縁体に使用するものはガラスの他にプラスチックでも可能であり、機械的強度を満足していれば耐熱性は容器１に使用するプラスチックと同等のものでも構わない。

また、容器１の配置が放射状に等間隔に配列されるカセット３２を有し、該カセット３２に容器１を挿入する際にカセット３２自体が回転し、容器搬送経路２０方向にしたがって１列で搬送されてきた容器１を容器反転供給部２１より、反転挿入することで、カセット３２への容器１の整列、挿入が容易であることから容器１の搬送時間の短縮、装置構成の簡略化が可能となった。

本発明に係る真空成膜装置の一実施例を示す概略説明図である。 本発明に係るプラスチック容器を搬送、成膜を行う電極を兼ね備えたカセットの側断面図である。 従来技術における真空成膜装置の放電部を示す側断面図である。 従来技術における複数個の電極を整列させた装置の概略平面図である。 従来技術における複数個の電極を円形上に配列し回転させながら成膜を行う装置の概略平面図である。

符号の説明

１・・・プラスチック容器 １ａ・・・容器内側
２・・・真空チャンバー ２ａ・・・外部電極 ２ｂ・・・天蓋部 ２ｃ・・・絶縁部材３・・・原料ガス供給管（内部電極）
４・・・ガス供給口
５・・・隙間
６・・・容器口部
７・・・原料ガス供給口
８・・・排気口
９・・・マッチングボックス
１０・・・高周波電源
１４・・・電極群
１５・・・搬送用ロボット
１６・・・容器挿入部
１７・・・容器搬出部
１８・・・電極
１９・・・放電部
２０・・・容器搬送経路
２１・・・容器反転供給部
２２・・・ゲートバルブ
２３・・・成膜室
２４・・・排気室
２５・・・容器反転搬出部
２６・・・空カセット搬送経路
２７・・・容器搬出経路
２８・・・金属電極
２９・・・容器保持部
３０・・・絶縁体
３１・・・銅製の配電板
３２・・・カセット

Claims (4)

1. 円筒状のプラスチック容器を収納する真空チャンバー内に原料ガスを供給するための原料ガス供給管を配置し、該容器内に原料ガスを供給して、該容器内面にプラズマＣＶＤ法により、薄膜を成膜するプラスチック容器の真空成膜装置において、真空保持し複数の容器へ同時に成膜を行う成膜室と大気圧から真空、真空から大気圧と圧力を変化させる複数の排気室を有し、該装置全体が回転する事を特徴とする真空成膜装置。
2. 複数の容器を真空装置内で処理する為に該容器を搬送、保持する絶縁体のカセットを有し、該カセット内部に電力を均等に分割することを可能とした円筒状の金属電極及び銅製の配電板を設置したことを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。
3. 容器を保持、搬送するカセット内の容器保持部が容器外形と相似形をなし、その隙間を２ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１又は２記載の真空成膜装置。
4. 容器の配置が放射状に等間隔に配列されるカセットを有し、該カセットに容器を挿入する際にカセット自体が回転し、１列で搬送されてきた容器反転供給部より該容器を反転挿入することが可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載の真空成膜装置の容器搬送方法。