JP4393134B2 - ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置及びその製造方法に関する。

合成樹脂製容器は、ポリ・エチレン・テレフタレート製の容器いわゆるＰＥＴボトルによって特に飲料用の容器として広く普及している。しかしながら、もっとも普及しているＰＥＴボトルにあってもガスバリア性については、ガラス容器やアルミニウム缶などの性能に大きく及ばない。ガスバリア性を要求する内容物、例えばビールなどの容器にＰＥＴボトルなどの合成樹脂製容器が用いられることはほとんどなかった。

このような合成樹脂製容器のガスバリア性能を向上させる手段として最近注目されているのが、真空中の放電を利用したＣＶＤ（化学気層成長）コーティング技術である。合成樹脂製容器特にＰＥＴボトルのガスバリア性を格段に向上させるＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜をＰＥＴボトル壁面に蒸着させる技術がある（特許文献１参照）。
特許第２７８８４１２号公報（第４−７頁、図１−４）

このようなガスバリア性が求められるＰＥＴボトルにＤＬＣ膜を蒸着させた場合、必要とされるガスバリア性能を満たしているかどうかが重要である。しかしながら、ガスバリア性を有するＰＥＴボトルを量産する際には、生産されたＰＥＴボトルの全てのガスバリア性を検査することは、不可能である。そこで、ＤＬＣ膜を成膜されたＰＥＴボトルが、所望のガスバリア性を有しているかを、成膜された薄膜の状態で画一的に判断することが望まれている。

上記課題を解決するため、本発明の一態様のガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置は、ネック部と、該ネック部に続く円筒状の胴部と、該胴部を閉塞する底部と、を有する合成樹脂製の容器の内壁に、プラズマによる薄膜を成膜する装置において、
前記容器を収容する中空状の外部電極と、
前記外部電極に接続された高周波電源と、
前記容器の内部であって、前記容器の縦軸方向に延在する内部電極と、
前記外部電極によって形成される処理室内と前記容器内を排気する排気手段と、
前記容器の内部に原料ガスを供給する供給手段と、
前記外部電極に収容された前記容器に対して光を出力する発光部と、
前記容器を挟んで前記発光部に対し対向配置され、前記発光部から出力されて前記容器を透過した透過光量を検出する受光部と、
を有することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、容器を透過した透過光量によって容器の薄膜の状態を確認することができるので、所望のガスバリア性を有しているかどうかを画一的に判断することができる。特に、外部電極に収容された容器は、常に所定の位置に配置されるため、例えば容器を搬送するライン上で透過光量を検出する場合に比べ、容器の停止位置精度に影響されずに透過光量を検出することができる。また、外部電極に収容された容器の透過光量を測定するため、外部からの光による影響も受けにくく、精度の高い透過光量を検出することができる。

ここで、前記受光部によって検出された前記透過光量に基づいて前記容器に成膜された薄膜の良否判別を行う判定部を有することができる。

また、受光部によって、被処理体である容器の内壁における薄膜の状態を透過光量によって検出することができるので、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置で容器の良否判別を行うことができる。したがって、製造装置の取出装置によって容器が外部電極から取り出す際に不良品としてライン外へ取り出すことも可能である。また、容器のそれぞれについてガスバリア性の試験を行うことなく、良否判別することが可能になる。

本発明の一態様のガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置は、ネック部と、該ネック部に続く円筒状の胴部と、該胴部を閉塞する底部と、を有する合成樹脂製の容器の内壁に、プラズマによる薄膜を成膜する装置において、
前記容器を収容する中空状の外部電極と、
前記外部電極に接続された高周波電源と、
前記容器の内部であって、前記容器の縦軸方向に延在する内部電極と、
前記外部電極によって形成される処理室内と前記容器内を排気する排気手段と、
前記容器の内部に原料ガスを供給する供給手段と、
前記容器に対して光を出力する発光部と、
前記容器を挟んで前記発光部に対し対向配置されるとともに、前記発光部から出力された光を受光する受光部と、
を有し、
前記受光部は、成膜開始前の前記容器を透過した第１の透過光量と、成膜完了後の前記容器を透過した第２の透過光量と、を検出して判定部へ出力し、
前記判定部は、前記第１の透過光量と前記第２の透過光量との差を演算した演算結果と、あらかじめ設定されていた基準範囲と、を比較することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、容器を透過した透過光量によって容器の薄膜の状態を確認することができるので、所望のガスバリア性を有しているかどうかを画一的に判断することができる。また、成膜処理の開始前と成膜処理の完了後とにおける透過光量の差を演算することで、容器ごとの肉厚のばらつきで透過光量が変化しても、薄膜による透過光量の減衰のみのデータを得ることができる。その演算結果と基準範囲とを比較することで、薄膜が所望のガスバリア性を有しているかを画一的に判断することができる。

ここで、前記発光部と前記受光部は、前記外部電極に設けられるとともに、前記外部電極内に収容された前記容器の前記第1の透過光量と前記第２の透過光量とを検出することができる。

このような構成とすることで、外部電極に収容された容器は、常に所定の位置に配置されるため、例えば容器を搬送するライン上で透過光量を検出する場合に比べ、容器の停止位置精度に影響されずに透過光量を検出することができる。また、外部電極に収容された容器の透過光量を測定するため、外部からの光による影響も受けにくく、精度の高い透過光量を検出することができる。

ここで、前記発光部と前記受光部は、前記容器の胴部に対向して配置させることができる。

このような構成とすることで、容器毎にほとんどばらつきの無い厚さであって、薄肉に形成される前記容器の胴部に対向して受光部を配置させることで、容器の薄膜の状態を確実に検出することができる。また、胴部は、容器において比較的大きな面積を有しており、ガスバリア性に大きな影響があるため、このように胴部の薄膜の状態を検出することで、検出された透過光量によって各容器のガスバリア性を確実に判断することができる。

ここで、前記受光部は、前記外部電極の内壁面に設けられた検出窓を通して前記発光部の出力した光を検出するものであり、前記検出窓の開口径は、２ｍｍ以下とすることができる。

このような構成とすることで、検出窓の開口径が２ｍｍ以下であると、検出窓による容器の壁部へのＤＬＣ膜の蒸着状態を変化させることが無いため、外観上の不具合もガスバリア性の低下もない。

ここで、前記発光部及び前記受光部は、前記外部電極の内壁面と外部とを連通して形成された２つの貫通孔にそれぞれ設けられ、
前記貫通孔は、前記外部電極の内壁面に設けられた検出窓と、該検出窓よりも大きい内径を有する取付部と、を有し、
前記取付部には、前記外部電極と気密に保持された透明板が設けられ、前記発光部及び前記受光部は、該透明板を通して光の送受信を行うことを特徴とする。

このような構成とすることで、前記検出手段取付部において、外部電極内の真空度を低下させること無く、容器の透過光量を検出することができる。

本発明の一態様のガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置は、ネック部と、該ネック部に続く円筒状の胴部と、該胴部を閉塞する底部と、を有する合成樹脂製の容器の内壁に、プラズマによる薄膜を成膜する装置において、
前記容器を収容する中空状の外部電極と、
前記外部電極に接続された高周波電源と、
前記容器の内部であって、前記容器の縦軸方向に延在する内部電極と、
前記外部電極によって形成される処理室内と前記容器内を排気する排気手段と、
前記容器の内部に原料ガスを供給する供給手段と、
前記容器の光学特性を検出する検出手段と、
を有し、
前記検出手段は、成膜開始前の前記容器の第１の光学特性と、成膜完了後の前記容器の第２の光学特性と、を検出して前記判定部へ出力し、
前記判定部は、前記第１の光学特性と前記第２の光学特性との変化量を演算した前記演算結果と、あらかじめ設定されていた基準範囲と、を比較することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、容器の光学特性の変化量によって容器の薄膜の状態を確認することができるので、所望のガスバリア性を有しているかどうかを画一的に判断することができる。また、成膜処理の開始前と成膜処理の完了後とにおける光学特性の変化量を演算することで、容器ごとの肉厚のばらつきで検出される光学特性が変化しても、薄膜による光学特性の変化のみを得ることができる。その演算結果と基準範囲とを比較することで、薄膜が所望のガスバリア性を有しているかを画一的に判断することができる。

ここで、前記検出手段は、前記外部電極に設けられ、前記外部電極に収容された前記容器の光学特性を検出することができる。

このような構成とすることで、容器を収容する外部電極に備えられた検出手段によって、被処理体である容器の内壁における薄膜の状態を容器の光学特性によって検出することができるので、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置内で容器の良否判別を行うことができる。また、外部電極に収容された容器の光学特性を測定するため、外部からの光による影響も受けにくく、精度の高い光学特性を検出することができる。

ここで、前記判定部は、前記演算結果とあらかじめ設定されていた基準範囲とを比較して、前記演算結果が前記基準範囲から外れたときに制御信号を出力することができる。

このような構成とすることで、あらかじめ良品と判定する基準範囲を設定し、演算結果と比較することで、容器の薄膜の厚さが不十分であると判別した場合に、制御信号を出力することができ、この制御信号によって、装置から取り出された不良品の容器を良品ラインから取り除くことや、不良品の容器に不良品識別用のマークを刻印することもできる。

本発明の一態様のガスバリア性合成樹脂製容器の製造方法によれば、ネック部と、該ネック部に続く円筒状の胴部と、該胴部を閉塞する底部と、を有する合成樹脂製の容器の内壁に、プラズマによる薄膜を成膜する方法において、
前記容器を収容する中空状の外部電極によって形成される処理室内と前記容器内を排気する排気工程と、
前記容器の内部に原料ガスを供給するガス供給工程と、
前記外部電極に接続された高周波電源から高周波を出力して、前記外部電極と前記容器内に配置された内部電極との間でプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、を有し、
前記容器を前記処理室内に配置後であって前記プラズマ発生工程開始までの間における前記容器の第１の光学特性を検出する工程と、
前記プラズマ発生工程完了後であって前記容器を前記処理室内から取り出すまでの間における前記容器の第２の光学特性を検出する工程と、
検出された前記第１の光学特性と前記第２の光学特性との変化量を演算した演算結果と、あらかじめ設定されていた基準範囲と、を比較する工程と、
を有することを特徴とする。

このような構成とすることで、容器の光学特性によって容器の薄膜の状態を確認することができるので、所望のガスバリア性を有しているかどうかを画一的に判断することができる。また、処理室内における容器の薄膜の状態を容器の光学特性によって検出することができるので、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置内で容器の良否判別を行うことができる。さらに、成膜処理の開始前と成膜処理の完了後とにおける光学特性の変化量を演算することで、たとえ容器ごとの肉厚のばらつきによって検出される光学特性が変化しても、薄膜による光学特性の変化のみを得ることができる。その演算結果と基準範囲とを比較することで、薄膜が所望のガスバリア性を有しているかを画一的に判断することができる。

ここで、前記検出手段は、前記外部電極に設けられた光を出力する発光部と、前記発光部から出力された光を受光する受光部と、を含み、
前記第１の光学特性及び前記第２の光学特性は、前記発光部の出力した光が前記容器を透過して前記受光部によって検出された、それぞれ第１の透過光量及び第２の透過光量とすることができる。

このような構成とすることで、容器の薄膜の状態を画一的に判断することができる。

ここで、前記演算結果とあらかじめ設定されていた基準範囲とを比較して、前記演算結果が前記基準範囲から外れたときに制御信号を出力することができる。

このような構成とすることで、あらかじめ良品と判定する基準範囲を設定し、演算結果と比較することで、容器の薄膜の厚さが不十分であると判別した場合に、制御信号を出力することができ、この制御信号によって、装置から取り出された不良品の容器を良品ラインから取り除くことや、不良品の容器に不良品識別用のマークを刻印することなどの後処理を容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るガスバリア性合成樹脂製容器を示す正面図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る合成樹脂製容器の成膜装置の断面図である。図３は、センサの取付け状態を示す図２の部分拡大図である。図４は、本発明の一実施の形態に係る検出された透過光量を示すグラフである。

（ガスバリア性合成樹脂製容器の説明）
本発明の一実施の形態にかかるガスバリア性合成樹脂製容器１（以下、容器１とする）は、例えば、ポリ・エチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）製のいわゆるＰＥＴボトルであり、図1に示すように、キャップを装着するためのねじを有するネック部２と、内容物を収容する円筒状の胴部３と、胴部３の下端を閉塞しかつ容器１を自立させるための接地部を有する底部４と、を有している。

容器１を構成する合成樹脂材料としては、ポリ・エチレン・テレフタレート樹脂のように容器１内の光を透過する程度に透明性を有する材料であれば、例えばポリ・エチレン・ナフタレート樹脂、ポリ・ブチレン・テレフタレート樹脂、アクリロニトリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン樹脂、ポリ・アミド樹脂、ポリ・カーボネート樹脂、ポリ・プロピレン樹脂、ポリ・エチレン樹脂などを用いて本発明を実施することができる。

容器１の少なくとも胴部３と底部４の内壁面は、図１の部分断面図に示すように、薄膜例えばＣＶＤによって成膜されたＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜５によってコーティングされている。ネック部２は、胴部３に比べて厚肉であり、キャップ部も装着されることから、内壁面をＤＬＣ膜５によってコーティングされなくてもよいが、本実施の形態ではネック部２の内壁面もＤＬＣ膜５によってコーティングされている。このように、容器１の内壁面をＤＬＣ膜５によってコーティングされることにより二酸化炭素や酸素などの透過性、いわゆるガスバリア性が向上し、ビールなどの炭酸飲料や内容物の酸化を防止したい医薬品などに有用である。容器１に成膜されるＤＬＣ膜５は、一般に薄茶色であり、ＤＬＣ膜５の膜厚が厚くなるほど濃い茶色になる。また、ＤＬＣ膜５の膜厚は、ガスバリア性と比例関係にあり、所定のガスバリア性を得るためには、ＤＬＣ膜５の膜厚を所定の膜厚以上に成膜する必要がある。

このようなガスバリア性を有する合成樹脂製の容器１は、容器１をあらかじめ成形し、図２に示す成膜装置１０によって容器１の内壁面にＤＬＣ膜５をコーティングすることによって得られる。容器１の成形方法は、射出成形した試験管状のプリフォームを二軸延伸ブロー成形する方法が最も好ましいが、押出ブロー成形やインジェクションブロー成形によって成形してもよい。

（成膜装置及び成膜方法の説明）
図１に示す容器１は、例えば、図２に示されるように、倒立状態で成膜装置１０の中空の処理室３０内に配置され、ＤＬＣ膜５を成膜される。ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置である成膜装置１０は、絶縁部材２６上に倒立した容器１を収容する中空状で有底円筒状の外部電極２０と、外部電極２０に接続されたマッチングボックス２４及び高周波電源２５と、容器１の内部であって、容器の縦軸方向に延在する接地された内部電極４０と、を有する。外部電極２０によって形成される処理室３０内と容器１内を排気する排気手段１２、例えば図示せぬ真空ポンプと、容器１の内部に原料ガスを供給する供給手段１４と、成膜装置１０を制御する制御部７０と、制御部７０と電気的に接続された発光手段４１及び受光手段５０と、を有する。制御部７０は、ＤＬＣ膜５の膜厚の良否を判定する判定部も含む。発光手段４１及び受光手段５０は、制御部７０と電気的に接続されたアンプユニット５４を有する。発光手段４１は、アンプユニット５４に内蔵された図示せぬ光源と、外部電極２０に埋設された光を出力する発光部４２と、アンプユニット５４から発光部４２へと光を伝える光ファイバ製のケーブル４３と、を有している。受光手段５０は、発光部４２から出力された光を受光する受光部５２と、受光部５２で受信した光をアンプユニット５４へ伝送する光ファイバ製のケーブル５３と、アンプユニット５４に内蔵された図示せぬアンプと、を有している。制御部７０は、アンプユニット５４と電気的に接続され、アンプユニット５４を介して、発光部４２へ発光命令を出力するとともに、受光部５２で検出された信号を受信する。受光部５２は、容器１を挟んで発光部４２に対し対向配置され、容器１を透過した透過光量を検出し、制御部７０は、検出された透過光量に基づいて容器１に成膜された薄膜（ＤＬＣ膜）５の良否判別を行う。また、成膜装置１０は、容器１のネック部２を載置させ、容器１と外部電極２０とを絶縁する絶縁部材２６を有する。絶縁部材２６は、容器１及び外部電極２０内を真空にするための排気用開口部２８と、コーティングの原料ガスを容器１内に導入するための導入用開口部２９と、を有している。

外部電極２０は、絶縁部材２６に固定されかつ上方へ延びる円筒状の第１の外部電極２１と、第１の外部電極２１に対し昇降可能な第２の外部電極２２と、を有している。このような構成とすることで、外部電極２０を昇降させて容器１を取り出す場合、第２の外部電極２２が容器１と上下方向に干渉しない位置まで上昇し、さらに容器１を上方へ抜き出す際に干渉しない横方向へ移動させることで、外部電極２０の昇降距離を約半分に減らすことができるので、成膜装置１０の全高を低く抑えることができる。

第２の外部電極２２を上方及び側方へ移動させ、内部電極４０をネック部２から挿入させながら容器１を第１の外部電極２１内へ搬入し、絶縁部材２６上に配置させる。その後、退避させておいた第２の外部電極２２を第１の外部電極２１の上方へ移動させ、さらに下降させることで第１の外部電極２１と一体化して処理室３０を形成する。内部電極４０は、絶縁部材２６から容器１の内側へ容器１の縦軸方向に延在して設けられている。処理室３０が形成されると、排気用開口部２８に接続された図示せぬ真空ポンプによって処理室３０及び容器１内部の空気を排気させて真空状態にする。

処理室３０及び容器１の内部が所定の真空度に達すると、原料ガス例えばアセチレンを供給手段１４（アセチレンガスボンベ）に接続された導入開口部２９から容器１の内部へ導入するとともに、高周波電源２５からの高周波電力をマッチングボックス２４でインピーダンス整合させて外部電極２０に供給する。この電力供給によって、外部電極２０と内部電極４０の間における電界エネルギーにより放電させ、容器１の内部にプラズマを発生させる。プラズマが発生すると、内部電極４０はアースに接地されているので、外部電極２０は負の電位に自己バイアスされる。一方プラズマによって原料ガス例えばアセチレンから正の電荷を持つ炭素イオンが生成され、負の電位の外部電極２０に向かって飛び、容器１の内壁面に衝突する。この衝突の繰返しにより炭素同士が結合して容器１の少なくとも胴部３及び底部４の内壁面にほぼ均一なアモルファス炭素膜いわゆるＤＬＣ膜５が形成される。

このようなＤＬＣ膜５の成膜処理の際、原料ガスを導入すると共に、排気を効率よく行うことで、常に新しい原料ガスを容器内に導入することができる。原料ガスは、アセチレンの他に、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、エイコサンのような不飽和炭化水素、もしくはベンゼン、キシレン、ナフタレンなどの芳香族炭化水素の単体ガス、またはそれらの組み合わせを用いてもＤＬＣ膜５を形成することができる。さらには、上述の炭化水素ガスの導入と同時に、水素、窒素、酸素、もしくはアルゴンガスの単体またはそれらの混合ガスを導入しても、ＤＬＣ膜５を形成することができる。

そして、成膜装置１０は、プラズマ発生によって成膜されたＤＬＣ膜の状態を容器１の胴部３の光学特性によって検出する検出手段を有している。すなわち、容器１の胴部３の内壁には、ＤＬＣ膜５が成膜されることで光学特性が変化する、例えばＤＬＣ膜５の外観は薄茶色であり、透明度が低下する。ＤＬＣ膜５の厚さは、ガスバリア性に影響し、薄茶色が濃くなることでＤＬＣ膜５が厚くなり、かつガスバリア性も高くなる。したがって、胴部３の光学特性を検出手段で検出することにより、容器１のガスバリア性を推定することができる。容器１の光学特性を検出する手段としては、容器１における光の透過量すなわち透過光量を検出する光学センサ（光電センサ／光電型近接スイッチなど）を採用することができる。透過光量を検出することによって、胴部３の透明度を検出することができる。検出手段は、図２及び図３に示すような外部電極２０に設置された光を出力する発光部４２と、発光部４２から出力された光を受光する受光部５２と、を含む。

本実施の形態の光学センサは、株式会社山武のアナログ出力型ファイバセンサ（型式ＨＰＸ-ＭＡ）を用いた。発光手段４１は、アンプユニット５４に内蔵された光源である赤色ＬＥＤの光がケーブル４３によって伝達され、ケーブル４３の先端の発光部４２から６８０ｎｍの波長の赤色を発光する。受光手段５０は、発光部４２から出力された光をケーブル５３先端の受光部５２で受光し、光ファイバ製のケーブル５３によってアンプユニット５４へと伝達される。アンプユニット５４では図示せぬアンプによって電気信号に変換増幅されて制御部７０に出力される。発光部４２及び受光部５２は、第１の外部電極２１の側壁の一部に設けられた２つの貫通孔６０、６０に埋設固定されている。貫通孔６０，６０は、第１の外部電極２１の側壁の内壁面と外部とを連通して形成されるとともに、容器１を挟んで対向する位置に２つ形成されている。貫通孔６０，６０は、容器１におけるＤＬＣ膜５の厚さを測定する上で容器１の肉厚のばらつきや容器１の屈曲形成されて光を屈折させるような箇所を避けることが望ましく、一般的な容器１においては、凹凸がなく十分に延伸された胴部３に対向する位置が望ましい。

発光部４２と受光部５２の取付け構造は基本的に同じなので、以下より受光部５２の詳細について説明する。図３に示すように、貫通孔６０は、第１の外部電極２１の内壁面に設けられた開口径Ａφ２．０ｍｍの検出窓６１と、受光部５２を固定する取付部６２とを有している。取付部６２は、検出窓６１よりも大きい径の内壁を有している。取付部６２の検出窓６１側の底面にはポリ・カーボネート（ＰＣ）製の透明板５６が第１の外部電極２１と気密に保持され、ブラケット５８が図示せぬボルトで第１の外部電極２１に固定されている。ブラケット５８は、透明板５６を例えばＯ−リングのようなシール材５７によって、第１の外部電極２１と気密に固定している。受光部５２は、ブラケット５８にねじ込み固定されており、受光部５２の先端面を検出窓６１に対向させて配置させている。

検出窓６１の開口径Ａが大きくなりすぎると、ＤＬＣ膜５の成膜状態にも影響を及ぼす。検出窓６１の開口径Ａの大きさを変えて容器１の検出窓６１に対向する部分におけるＤＬＣ膜５の状態を目視によって検査した結果、開口径Ａがφ２ｍｍ以下であるとＤＬＣ膜５の厚さにほとんど変化は見られない。開口径Ａがφ５ｍｍであると目視によって多少ＤＬＣ膜５が薄くなっていることが判別できたが、気にならない程度であった。しかし、開口径がφ６ｍｍになると、目視でも検出窓６１の対向位置においてＤＬＣ膜５の厚さに差が明らかにあることが判別できた。したがって、検出窓６１の開口径Ａは、容器１の外観を損なわない範囲で小さく形成するべきであり、φ５ｍｍ以下とすることが好ましい。特に検出窓６１の開口径Ａがφ２ｍｍ以下であるときには、容器１のガスバリア性の低下もほとんど見られなかったことから、開口径Ａはφ２ｍｍ以下とすることが特に好ましい。なお、透明板５６は、本実施の形態ではＰＣ製としたが、発光部４２の光を透過することのできる板であれば、アクリル製でもガラス製などでもよい。

（透過光量の検出及び良否判別の説明）
透過光量の測定は、容器１を処理室３０内に配置後であってプラズマ発生工程開始までの間における容器１の第１の透過光量（第１の光学特性）を検出する工程と、検出手段が、プラズマ発生工程完了後であって容器１を処理室３０内から取り出すまでの間における容器１の第２の透過光量（第２の光学特性）を検出する工程と、を有する。さらに、制御部（判定部）７０は、その検出された第１の透過光量（第１の光学特性）と第２の透過光量（第２の光学特性）との差（変化量）を演算した演算結果と、あらかじめ設定されていた基準範囲と、を比較する（ＤＬＣ膜５の良否判別）工程と、演算結果が基準範囲から外れたときに制御信号を出力する工程と、を含む。より詳細な工程について、以下説明する。

成膜装置１０の処理室３０への容器１の搬入は、まず、第２の外部電極２２が容器１と上下方向に干渉しない位置まで上昇し、さらに側方へ移動（容器の搬入路から退避）させる。次に、倒立状態で図示せぬ受渡手段に保持された容器１を、内部電極４０をネック部２から挿入させながら第１の外部電極２１内へ搬入し、絶縁部材２６上に配置させる。その後、退避させておいた第２の外部電極２２を第１の外部電極２１の上方へ移動させ、さらに下降させることで第１の外部電極２１と一体化して処理室３０を形成する。処理室３０が形成されると、排気用開口部２８に接続された排気手段１２（例えば真空ポンプ）によって処理室３０及び容器１内部の空気を排気させて真空状態にする。

容器１を処理室３０内に配置した後であってプラズマ発生工程開始までの間、すなわち成膜開始前における容器１の第１の透過光量を検出する工程と、プラズマ発生工程完了後であって容器を処理室内から取り出すまでの間、すなわち成膜完了後における容器１の第２の透過光量を検出する工程と、を有するのが好ましい理由は、容器１の胴部３における第１の透過光量に図４に示すようなばらつきがあるためである。図４は、横軸を成膜サイクル、縦軸を透過光量とした、各成膜サイクル（成膜された容器）毎の透過光量の変動を示すグラフである。最も透過光量の多い曲線Ｌは、成膜開始前に検出された第１の透過光量Ｌであり、その下の曲線Ｍは、第２の透過光量Ｍである。また、検出された第１の透過光量Ｌと第２の透過光量Ｍとの差を演算した演算結果が一番下の曲線Ｎで示されている。

成膜開始前の第１の透過光量Ｌは、容器１にＤＬＣ膜５がまったく成膜されていない透明な状態において、発光部４２の出力した光が容器１の胴部３を透過し、その透過光を受光手段５０が検出したもので、受光部５２が受光し光ファイバ製のケーブル５３によって伝達され、アンプを内蔵したアンプユニット５４で増幅されて、電圧値として制御部７０へ出力される。第１の透過光量Ｌは、同じ形状に成形された容器１であっても、容器１の測定箇所である胴部３の肉厚変化などによって、まったく成膜されていない状態でも図４に示すようなばらつきがある。この第１の透過光量Ｌのばらつきは、第２の透過光量Ｍにおいても同様の変化をもたらしている。本来、透明な容器１における透明度を透過光量で測定した場合、成膜後の容器１の透過光量だけを検出することで足りる。しかしながら、容器１がブロー成形などによって、微妙な肉厚変化を有する場合や、測定部位の形状によって多少の光の屈折を有する場合などにおいては、成膜前と成膜後の透過光量の差によってＤＬＣ膜５の状態を判断することによって精度が高くなる。したがって、第１の透過光量Ｌから第２の透過光量Ｍを引いた演算結果である透過光量の差Ｎが、実際に成膜処理によって変化した値、つまりＤＬＣ膜５による透過光量の減少量となる。

本発明においては、ＤＬＣ膜５が薄茶色であって、その色の濃さ、すなわち透明度という光学特性が成膜前と成膜後で変化することと、その光学特性と膜厚の間に一定の関係があることを利用している。光学特性における透明度は、透過光量によって測定することができる。膜厚の変化は、ガスバリア性の変化と比例関係にあるので、容器１に要求されているガスバリア性を満たすために必要なＤＬＣ膜５の厚さをあらかじめ複数のサンプルの測定によって求めることで、良品の場合における透過光量の基準範囲をあらかじめ設定する。基準範囲の設定は、例えば容器１の成膜処理において、プラズマの処理時間を複数変化させて、そのときの透過光量を測定し、演算結果を求める。そして、プラズマの処理時間を変化させてＤＬＣ膜５の膜厚を変化させた容器１のサンプルのガスバリア性を測定する。ガスバリア性の簡易的な測定法として水分透過率（ｇ／ｄａｙ）を採用してもよい。容器１の必要なガスバリア性は、その容器ごとの用途に応じて適宜要求されるものであり、要求されたガスバリア性を満たすことのできた容器１のサンプルにおける透過光量の差（演算結果）Ｎを基準値とし、その基準値よりも高い範囲（膜厚が厚い）にある透過光量の範囲を基準範囲とする。

制御部７０は、このようにしてあらかじめ設定された基準範囲と、検出された第１の透過量と第２の透過光量の差Ｎを演算した演算結果と、を比較する。そして、基準範囲から外れた、例えば図４のＰのような値が演算結果にあった場合、制御部７０は制御信号を出力して、例えば図示せぬ受渡手段によって処理室３０から取り出された容器１を、不良品を排出する経路へと受け渡す。このようにして、演算された透過光量の差（演算結果）Ｎが基準範囲から外れるか否かによって、ＤＬＣ膜の良否判別を行うことができる。なお、制御部７０の出力した制御信号は、本実施例のように受渡手段によって、不良品を別の経路へ受け渡すこともできるが、これに限らず、成膜装置１０から取り出された容器１を次装置へ搬送するコンベアラインの制御部（判定部を含む）へ出力することで、コンベアラインの途中で不良品をライン外へ排出することもできる。また、本実施の形態においては、容器１の光学特性を示す尺度として容器１の透明度を測定する透過光量によって検出したが、これに限定されることなく、容器１の成膜状態を光学特性の変化量によって定量的に検出することのできる検出手段であれば採用することができる。

特に、複数の処理室３０を同時もしくは連続して成膜する成膜装置においては、各処理室３０毎の成膜処理の状態を確認することができるので、有用である。

また、本実施の形態に用いられた受光手段５０は、成膜処理によって発生したプラズマによる光を上記実施の形態と同様に受光部５２が受光し、光ファイバ製のケーブル５３によってアンプを内蔵したアンプユニット５４に伝達され電気信号に変換増幅し、制御部７０へ出力することもできる。この場合、制御部７０には、あらかじめ良好な成膜を得られるときのプラズマの発光量を実験データから得て、そのデータを基に、良品とする発光量の範囲が設定され、記憶させておきくことが好ましい。プラズマ発生によって検出された受光量が、あらかじめ設定された範囲内で正常にＤＬＣ膜５が成膜されているか否かを制御部７０の判定部で判別し、設定範囲外であれば、その被処理体である容器１を不良品として判断し、生産ラインから排出させることができる。制御部７０の判定部に設定された受光量の正常範囲は、試験的にプラズマによる発光量を変化させ、成膜された容器１のガスバリア性を測定して設定させることができる。すなわち、容器１に求められるガスバリア性の許容範囲内の容器１を成膜したときに検出された受光量の範囲が、制御部７０に正常範囲として設定される。受光手段５０をこのように利用することで、容器１の成膜処理毎にプラズマが正常に発生しているかどうかを判別することができ、容器１毎のＤＬＣ膜５の状態を二重に確認して判別することができる。

本発明は、前記実施例に限らず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態に変更可能である。

例えば、容器１の縦軸方向に沿って外部電極２０の複数位置に光学センサを配置することで、容器１の縦軸方向におけるＤＬＣ膜５の成膜処理状態を検出することができる。また、発光手段４１及び受光手段５０の発光部４２及び受光部５２は、光ファイバの先端部分で構成されたが、受光部５２をアンプ内蔵タイプにして光ファイバ製のケーブル４３、５３を省略してもよい。

さらに、本実施の形態においては、発光部４２及び受光部５２と第１の外部電極２１とを気密にシールして固定する手段として、透明板５６を介して取り付けたが、発光部４２及び受光部５２と第１の外部電極２１とをシール材を介して直接固定すれば、透明板５６を不要とすることができる。また、その際、発光部４２及び受光部５２を第１の外部電極２１の内壁面とほぼ面一にすることができれば、異常放電を回避できる点で望ましい。

また、本実施の形態においては、プラズマによって成膜される薄膜をダイヤモンド・ライク・カーボン膜としたが、他のプラズマによる成膜、例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜の成膜にも利用可能である。

さらに、本実施の形態においては、製造装置１０内で不良品を排出できるように製造装置１０の制御部７０が判定部を兼用させたが、これに限らず、製造装置１０以外の例えば容器を搬送するコンベアラインの制御部へアンプユニット５４から出力させることで、コンベアライン上を搬送される容器に対して良品容器と不良品容器とを分別できる。また、アンプユニット５４に判定部を兼用させることも可能である。

ガスバリア性合成樹脂製容器の正面図である。 合成樹脂製容器の成膜装置の断面図である。 センサの取付け状態を示す部分拡大図である。 成膜サイクルと透過光量の変化を説明する概略グラフ。

符号の説明

１ 容器
２ ネック部
３ 胴部
４ 底部
５ ＤＬＣ膜
１０ 成膜装置
１２ 排気手段
１４ 供給手段
２０ 外部電極
２１ 第１の外部電極
２２ 第２の外部電極
２４ マッチングボックス
２５ 高周波電源
２６ 絶縁部材
２８ 排気用開口部
２９ 導入用開口部
３０ 処理室
４０ 内部電極
４１ 発光手段
４２ 発光部
４３ ケーブル
５０ 受光手段
５２ 受光部
５３ ケーブル
５４ アンプユニット
６０ 貫通孔
６１ 検出窓
６２ 取付部
７０ 制御部（判定部を含む）
Ｌ 第１の透過光量
Ｍ 第２の透過光量
Ｎ 透過光量の差（演算結果）

Claims (13)

1. ネック部と、該ネック部に続く円筒状の胴部と、該胴部を閉塞する底部と、を有する合成樹脂製の容器の内壁に、プラズマによる薄膜を成膜する装置において、
   前記容器を収容する中空状の外部電極と、
   前記外部電極に接続された高周波電源と、
   前記容器の内部であって、前記容器の縦軸方向に延在する内部電極と、
   前記外部電極によって形成される処理室内と前記容器内を排気する排気手段と、
   前記容器の内部に原料ガスを供給する供給手段と、
   前記外部電極に収容された前記容器に対して光を出力する発光部と、
   前記容器を挟んで前記発光部に対し対向配置され、前記発光部から出力されて前記容器を透過した透過光量を検出する受光部と、
   を有し、前記発光部と前記受光部は前記外部電極に設けられる、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
2. 請求項１において、
   前記受光部によって検出された前記透過光量に基づいて前記容器に成膜された薄膜の良否判別を行う判定部を有する、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
3. ネック部と、該ネック部に続く円筒状の胴部と、該胴部を閉塞する底部と、を有する合成樹脂製の容器の内壁に、プラズマによる薄膜を成膜する装置において、
   前記容器を収容する中空状の外部電極と、
   前記外部電極に接続された高周波電源と、
   前記容器の内部であって、前記容器の縦軸方向に延在する内部電極と、
   前記外部電極によって形成される処理室内と前記容器内を排気する排気手段と、
   前記容器の内部に原料ガスを供給する供給手段と、
   前記容器に対して光を出力する発光部と、
   前記容器を挟んで前記発光部に対し対向配置されるとともに、前記発光部から出力された光を受光する受光部と、
   を有し、
   前記受光部は、成膜開始前の前記容器を透過した第１の透過光量と、成膜完了後の前記容器を透過した第２の透過光量と、を検出して判定部へ出力し、
   前記判定部は、前記第１の透過光量と前記第２の透過光量との差を演算した演算結果と、あらかじめ設定されていた基準範囲と、を比較する、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
4. 請求項３において、
   前記発光部と前記受光部は、前記外部電極に設けられるとともに、前記外部電極内に収容された前記容器の前記第1の透過光量と前記第２の透過光量とを検出する、ガスバリア
   性合成樹脂製容器の製造装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記発光部と前記受光部は、前記容器の胴部に対向して配置された、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記受光部は、前記外部電極の内壁面に設けられた検出窓を通して前記発光部の出力した光を検出するものであり、前記検出窓の開口径は、２ｍｍ以下である、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記発光部及び前記受光部は、前記外部電極の内壁面と外部とを連通して形成された２つの貫通孔にそれぞれ設けられ、
   前記貫通孔は、前記外部電極の内壁面に設けられた検出窓と、該検出窓よりも大きい内径を有する取付部と、を有し、
   前記取付部には、前記外部電極と気密に保持された透明板が設けられ、前記発光部及び前記受光部は、該透明板を通して光の送受信を行う、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
8. ネック部と、該ネック部に続く円筒状の胴部と、該胴部を閉塞する底部と、を有する合成樹脂製の容器の内壁に、プラズマによる薄膜を成膜する装置において、
   前記容器を収容する中空状の外部電極と、
   前記外部電極に接続された高周波電源と、
   前記容器の内部であって、前記容器の縦軸方向に延在する内部電極と、
   前記外部電極によって形成される処理室内と前記容器内を排気する排気手段と、
   前記容器の内部に原料ガスを供給する供給手段と、
   前記容器の光学特性を検出する検出手段と、
   を有し、
   前記検出手段は、成膜開始前の前記容器の第１の光学特性と、成膜完了後の前記容器の第２の光学特性と、を検出して前記判定部へ出力し、
   前記判定部は、前記第１の光学特性と前記第２の光学特性との変化量を演算した演算結果と、あらかじめ設定されていた基準範囲と、を比較する、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
9. 請求項８において、
   前記検出手段は、前記外部電極に設けられ、前記外部電極に収容された前記容器の光学特性を検出する、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
10. 請求項３〜９のいずれかにおいて、
    前記判定部は、前記演算結果とあらかじめ設定されていた基準範囲とを比較して、前記演算結果が前記基準範囲から外れたときに制御信号を出力する、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造装置。
11. ネック部と、該ネック部に続く円筒状の胴部と、該胴部を閉塞する底部と、を有する合成樹脂製の容器の内壁に、プラズマによる薄膜を成膜する方法において、
    前記容器を収容する中空状の外部電極によって形成される処理室内と前記容器内を排気する排気工程と、
    前記容器の内部に原料ガスを供給するガス供給工程と、
    前記外部電極に接続された高周波電源から高周波を出力して、前記外部電極と前記容器内に配置された内部電極との間でプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、を有し、
    前記容器を前記処理室内に配置後であって前記プラズマ発生工程開始までの間における前記容器の第１の光学特性を検出する工程と、
    前記プラズマ発生工程完了後であって前記容器を前記処理室内から取り出すまでの間における前記容器の第２の光学特性を検出する工程と、
    検出された前記第１の光学特性と前記第２の光学特性との変化量を演算した演算結果と、あらかじめ設定されていた基準範囲と、を比較する工程と、
    を有する、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造方法。
12. 請求項１１において、
    前記検出手段は、前記外部電極に設けられた光を出力する発光部と、前記発光部から出力された光を受光する受光部と、を含み、
    前記第１の光学特性及び前記第２の光学特性は、前記発光部の出力した光が前記容器を透過して前記受光部によって検出された、それぞれ第１の透過光量及び第２の透過光量である、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造方法。
13. 請求項１１または１２において、
    前記演算結果とあらかじめ設定されていた基準範囲とを比較して、前記演算結果が前記基準範囲から外れたときに制御信号を出力する、ガスバリア性合成樹脂製容器の製造方法。

Images