JP6226191B2 - バリア膜形成装置、及び内部電極 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置に関する。

従来、プラスチック容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置については、容器の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用する内部電極と、前記容器の外周側を覆う外部電極と、前記外部電極と設置電極間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段を備えたバリア膜形成装置が知られている（特許文献１）。

特開２００８−２１４６８３号公報（図２１） 特開２００８−２３１４６８号公報（図３２〜図３４）

前記特許文献１によれば、装置の繰り返しの運転によって内部電極の外周面等にバリア膜である炭素膜が付着し、積層することにより、前記炭素膜が剥がれ落ちてプラスチック容器内に飛散することが指摘されている。
しかしながら、前記特許文献１では、剥がれ落ちた炭素膜が容器内に残留しないようにする技術、炭素膜が付着した内部電極の清掃或いは取り替えに際しての内部電極の取付け取り外しに関する技術については開示されていない。

前記特許文献２によれば、容器の口部を下向きにした構成で、放電により炭素膜を形成する際に発生する副産物である炭素粉が、容器内に落下して付着することを抑止できるとしている。
しかしながら、前記特許文献２では、内部電極に付着した炭素粉については言及されておらず、したがって、炭素膜が付着した内部電極の清掃或いは取り替えに際しての内部電極の取付け取り外しに関する技術についても開示されていない。

ここで、従来のバリア膜形成装置について、図２、図３および図４を基に説明する。
図２は、従来のバリア膜形成装置の正面断面図である。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図で、要所のみを示してある。
図４は、図２のＩＶ部拡大断面図である。
図２から図４において、従来のバリア膜形成装置２１は、口部Ｐｍを有するプラスチック容器（以下、単に容器と称する。）Ｐの内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部２５ｐが穿設された内部電極２５と、前記内部電極２５に図示しない制御装置からの指令で媒質ガスを供給するための図示しないガス供給装置と、前記容器Ｐの外周側を覆う外部下部電極６ａと外部上部電極６ｂから成り、下チャンバ７ａと上チャンバ７ｂから成るチャンバ７内に設けられた外部電極６と、前記外部下部電極６ａの端面部の絶縁部材８と下チャンバ７ａを介して取り付けられ、排気通路１２ｐを有する排気マニホールド１２と、前記排気マニホールド１２の図示ＥＸ側に設けられた図示しない排気装置と、前記外部電極６に接続されて設置電極間に放電を発生させるための電界を付与する高周波電源（電界付与手段）２０によって主に構成されている。

なお、前記容器Ｐは、図２および図３に示すように、容器ＰのネックリングＰｎより図示下部の口部Ｐｍが容器把持片１３によって把持され、前記容器把持片１３の一端がロッド１４に取付けられ、図示しない昇降機構により前記ロッド１４が矢印１４ｆの方向に昇降されることによって図２に示す実線の位置と二点鎖線の位置との間を昇降されるようになっている。

ここで、前記下チャンバ７ａと上チャンバ７ｂの分割部および前記外部下部電極６ａと外部上部電極６ｂの分割部にはシール用のＯリング（真空用シール）１０が、また、前記外部下部電極６ａと外部上部電極６ｂの分割部には導電コネクタ１１が設けられている。
さらに、前記外部上部電極６ｂは絶縁部材９を介して上チャンバ７ｂに取付けられており、図２に二点鎖線で示すように、図示しない昇降機構により矢印７ｂｆの方向に昇降できるようになっている。

前記容器Ｐは、前記上チャンバ７ｂを前記分割部から図示二点鎖線の位置の上方まで上昇させた状態、および、前記ロッド１４を図示二点鎖線の位置まで上昇させた状態で、前記容器把持片１３に図示しない把持機構により口部Ｐｍを把持されてから、図示二点鎖線の位置から図示実線の位置まで前記ロッド１４を介して前記容器把持片１３を下降させた後、前記上チャンバ７ｂを図示二点鎖線の位置の上方から図示実線の位置まで下降させて前記分割部で前記シールがなされるようにして、前記外部電極６内に収納され、相対的に前記内部電極２５が挿入された状態になる。

内部電極２５は、図２および図４に示すように、内部電極取付けユニット２２に取付けられている。
前記内部電極取付けユニット２２は、図示しないガス供給装置から矢印Ｇ３の方向へ媒質ガスを受け入れる媒質ガス供給通路２７ｐを有する供給マニホールド２７と、供給マニホールド２７に気密に取付けられた中空孔２４ｐを有するサポート２４と、サポート２４にロック材２６ａとロック材２６ｂの傾斜面２６ｋを介してねじ部２３ｔにより螺合回転することによって前記内部電極２５を締付け固定する締付け具２３によって構成されている。
ここで、前記内部電極２５のガス吹き出し部２５ｐはサポート２４の中空孔２４ｐを介して前記媒質ガス供給通路２７ｐに接続され、矢印Ｇ４の方向に媒質ガスを吹き出すようになっており、前記内部電極２５は前記サポート２４の穴２４ｈとの間でＯリング２８によって気密に取付けられている。

次に、従来のバリア膜形成装置２１の作用を説明する。
容器把持片１３によって把持された容器Ｐは、図示しない昇降機構によりロッド１４を介して下降されて、図２の実線で示すように、相対的に内部電極２５が挿入された状態で、外部上部電極６ｂを図示しない昇降機構により絶縁部材９および上チャンバ７ｂとともに下降させ、チャンバ７内で外部電極６に囲まれた状態にして、図示しないガス供給装置からの媒質ガスをガス吹き出し部２５ｐから容器Ｐ内に供給し、高周波電源（電界付与手段）２０によって内部電極２５と外部電極６との間に放電を発生させると、プラズマが生成されて、前記媒質ガスは、前記プラズマによって解離、または更にイオン化して、炭素膜を形成するための成膜種が生成され、この成膜種が前記容器Ｐの内面に堆積し、炭素膜を形成する。
そして、炭素膜を所定の膜厚まで形成した後、高周波電源の印加を停止し、残留する媒質ガスが図示しない排気装置により排気マニホールド１２の排気通路１２ｐ経由で排気され、前記排気通路１２ｐ内および前記容器Ｐ内の空間が大気圧に戻される。

ここで、バリア膜形成装置２１の繰り返し運転によって前記内部電極２５の外周面には炭素膜が付着し、堆積していくので、所定の運転時間後には内部電極２５の清掃或いは取り替えが必要となり、内部電極取付けユニット２２の締付け具２３を図示しない工具で緩めて、内部電極２５をサポート２４の穴２４ｈから取り外し、清掃後の或いは取り替え用の内部電極２５を再びサポート２４の穴２４ｈに嵌めて締付け具２３による締付けをするというメンテナンスを行っている。

しかしながら、従来のバリア膜形成装置２１では、内部電極２５を工具の使用による取付け取り外しによって行っているので、内部電極２５の取外し或いは取付けに時間を要し、メンテナンスが非効率的となっているという恐れがある。

本発明は、容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置において、上述の事情に鑑み、さらに改良してバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用する内部電極のメンテナンスが容易となるバリア膜形成装置を提供することを目的としている。

前記の課題に対し、本発明は以下の手段により解決を図る。
本発明の一の態様のバリア膜形成装置は、プラスチック容器（以下、単に容器と称する。）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用する内部電極と、前記容器の外周側を覆う外部電極と、前記内部電極と前記外部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置において、前記内部電極が、気密用のシール部材と、該内部電極に高周波電界を導電する導電コネクタを介して、内部電極サポートの穴に該穴の開口から挿入して取付けられるように構成され、前記内部電極が前記サポートに挿入された状態で、前記導電コネクタが前記シール部材よりも前記サポートの穴の開口側に位置していることを特徴とする。

本発明の他の態様のバリア膜形成装置は、前記バリア膜形成装置において、前記容器を、口部を下方に向けて保持するようにし、前記内部電極が前記口部の下方から挿入されるようにすることを特徴とする。

本発明の他の態様のバリア膜形成装置は、前記バリア膜形成装置において、前記シール部材をＯリングとすることを特徴とする。

本発明の他のバリア膜形成装置は、プラスチック容器（以下、単に容器と称する。）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用する内部電極と、前記容器の外周側を覆う外部電極と、前記内部電極と前記外部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置において、前記内部電極が、気密用のシール部材と、該内部電極に高周波電界を導電する導電コネクタを介して、内部電極サポートに挿入して取付けられるように構成され、前記シール部材を螺旋状の金属帯から成るばね状のＯリングとして、シール部材と導電コネクタを兼用できるようにすることを特徴とする。

本発明の他のバリア膜形成装置は、プラスチック容器（以下、単に容器と称する。）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用する内部電極と、前記容器の外周側を覆う外部電極と、前記内部電極と前記外部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置において、前記内部電極が、気密用のシール部材と、該内部電極に高周波電界を導電する導電コネクタとを介して、前記内部電極のサポートに挿入して取付けられるように構成され、所定の運転時間或いは所定の成膜回数を経過した時点で、ロボット又は自動取付け取り外し装置により前記内部電極を自動交換するように構成することを特徴とする。
また、本発明の一の態様の内部電極は、プラスチック容器（以下、単に容器と称する。）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用し、前記容器の外周側を覆う外部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とが設けられて、容器の内面にバリア膜を成膜し、気密用のシール部材と、高周波電界を導電する導電コネクタとを介して、サポートの穴に該穴の開口から挿入して取付けられるように構成され、前記サポートに挿入された状態で、前記導電コネクタが前記シール部材よりも前記サポートの穴の開口側に位置していることを特徴とする。

上記本発明の一の態様に係るバリア膜形成装置は、内部電極サポートに、気密用のシール部材と、内部電極に高周波電源を導電する導電コネクタを介して、前記内部電極を挿入するだけで取付けられるように構成したことにより、清掃後の或いは取り替え用の内部電極の取り外し、取付けが容易となり、メンテナンスが効率的にできるという効果を有する。

また、容器の口部を下方に向けて保持するようにし、前記内部電極を相対的に前記口部下方から挿入するように構成したことにより、炭素膜を形成する際に発生する副産物である炭素粉が容器内に落下して付着することを抑止できるという効果を有するとともに、内部電極の取り替え、清掃等のメンテナンスがさらに容易になるという効果を有する。

さらに、前記シール部材をＯリングとしたことにより、前記内部電極の挿入が容易であり、簡素な構造でコストを安価にできるという効果を有する。

また、前記シール部材を螺旋状の金属帯から成るばね状のＯリングとしたことにより、該Ｏリングがシール部材と導電コネクタを兼用できるという効果を有する。

さらに、所定の運転時間或いは所定の成膜回数を経過した時点で、ロボット又は自動取付け取り外し装置により内部電極を自動交換するように構成したことにより、内部電極の交換が定期的でかつ自動化されて、メンテナンス性が向上するという効果を有する。

本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置の内部電極取付け部を示す正面断面図である。 従来のバリア膜形成装置の正面断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図で、要所のみを示してある。 図２のＩＶ部拡大断面図である。

以下、この発明の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置の内部電極取付け部を示す正面断面図である。
また、図１は図４に相当する図である。
さらに、本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置は、図２に示した従来のバリア膜形成装置２１の図面を流用して、本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置１、内部電極取付けユニット２、内部電極５の記号を図２に( )表示しているが、従来のバリア膜形成装置２１と同じ構造のものは同じ記号を付しており、重複する説明は省略する。

図１において、バリア膜形成装置１の内部電極取付けユニット２は、図示しないガス供給装置から矢印Ｇ１の方向へ媒質ガスを受け入れる媒質ガス供給通路１７ｐを有する供給マニホールド１７と、供給マニホールド１７に気密に取付けられた中空孔１６ｐを有するサポート１６と、前記サポート１６の穴１６ｈにその溝部１８ｇおよび溝部１９ｇに嵌装されたＯリング１８および導電コネクタ１９を介して気密シールされ、導電される状態で装着された内部電極５によって構成されている。
ここで、前記内部電極５のガス吹き出し部５ｐはサポート１６の中空孔１６ｐを介して前記媒質ガス供給通路１７ｐに接続され、矢印Ｇ２の方向に媒質ガスを吹き出すようになっている。

次に、本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置１の作用を説明する。
バリア膜形成装置１の繰り返し運転によって前記内部電極５の外周面には炭素膜が付着し、堆積して、状況によっては剥離していくので、所定の運転時間後には内部電極５の清掃或いは取り替えが必要となり、内部電極取付けユニット２のサポート１６の穴１６ｈにＯリング１８および導電コネクタ１９を介して気密シール状態および導電状態で装着されている内部電極５を挿入或いは引き抜きによって取付け、取り外しを行う。

なお、前記内部電極５の取付け、取り外しに際して、過去の経験データに基づいて、該バリア膜形成装置１の所定の運転時間或いは所定の成膜回数を経過した時点で、図示していないロボット又は自動取付け取り外し装置により内部電極５が自動交換されると、内部電極５の交換が定期的にかつ確実に行われることになり、メンテナンス性が著しく向上する。

図１の図示および前記説明では、Ｏリング１８を下方に、導電コネクタ１９を上方に設ける場合を示したが、Ｏリング１８を上方に、導電コネクタ１９を下方に設ける場合としてもよい。何れの場合でも、Ｏリング１８および導電コネクタ１９が上下に適宜の間隔をもってサポートされているので、内部電極５の取付けの安定性がよい。
さらに、図１の図示および前記説明では、Ｏリング１８と導電コネクタ１９を各１個設ける場合を示したが、Ｏリング１８或いは導電コネクタ１９を複数個設ける場合としてもよく、後者の場合には内部電極５の取付けの安定性がさらによくなる。

前記説明では、シール部材としてのＯリング１８に加えて導電コネクタ１９を設けた場合を説明したが、前記Ｏリング１８を螺旋状の金属帯から成るばね状のＯリング（１例として商品名Ｓｐｉｒａ−Ｓｈｉｅｌｄで表示されるもの）とする場合としてもよい。この場合、該Ｏリングがシール部材と導電コネクタを兼用できるので、導電コネクタ１９を設けずに、螺旋状の金属帯から成るばね状のＯリング１８だけを設けることにすることもできる。また、螺旋状の金属帯から成るばね状のＯリング１８を上方と下方の２箇所に設けると、内部電極５の取付けの安定性がよいとともに、前記シール性或いは導電性が確実になる。

前記説明のように、内部電極５の挿入或いは引き抜きによる取付け、取り外しが容易となるので、メンテナンスが効率よく行われ、また、容器Ｐを、口部Ｐｍを下方に向けて保持するようにし、前記内部電極５を前記口部Ｐｍの下方から挿入するようにしてあるので、例え内部電極５の外周面に付着した炭素膜が剥離しても容器Ｐ内に残留しにくく、衛生的である。

１ バリア膜形成装置
２ 内部電極取付けユニット
５ 内部電極
５ｐ ガス吹き出し部
１６ サポート
１７ 供給マニホールド
１８ Ｏリング
１９ 導電コネクタ

Claims (6)

1. プラスチック容器（以下、単に容器と称する。）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用する内部電極と、
   前記容器の外周側を覆う外部電極と、
   前記内部電極と前記外部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置において、
   前記内部電極が、気密用のシール部材と、該内部電極に高周波電界を導電する導電コネクタとを介して、前記内部電極のサポートの穴に該穴の開口から挿入して取付けられるように構成され、
   前記内部電極が前記サポートに挿入された状態で、前記導電コネクタが前記シール部材よりも前記サポートの穴の開口側に位置していることを特徴とするバリア膜形成装置。
2. 請求項１に記載するバリア膜形成装置において、
   前記容器を、口部を下方に向けて保持するようにし、前記内部電極が前記口部の下方から挿入されるようにすることを特徴とするバリア膜形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載するバリア膜形成装置において、
   前記シール部材をＯリングとすることを特徴とするバリア膜形成装置。
4. プラスチック容器（以下、単に容器と称する。）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用する内部電極と、
   前記容器の外周側を覆う外部電極と、
   前記内部電極と前記外部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置において、
   前記内部電極が、気密用のシール部材と、該内部電極に高周波電界を導電する導電コネクタとを介して、前記内部電極のサポートに挿入して取付けられるように構成され、
   前記シール部材を螺旋状の金属帯から成るばね状のＯリングとして、前記シール部材と導電コネクタとを兼用できるようにすることを特徴とするバリア膜形成装置。
5. プラスチック容器（以下、単に容器と称する。）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用する内部電極と、
   前記容器の外周側を覆う外部電極と、
   前記内部電極と前記外部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、容器の内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置において、
   前記内部電極が、気密用のシール部材と、該内部電極に高周波電界を導電する導電コネクタとを介して、前記内部電極のサポートに挿入して取付けられるように構成され、
   所定の運転時間或いは所定の成膜回数を経過した時点で、ロボット又は自動取付け取り外し装置により前記内部電極を自動交換するように構成することを特徴とするバリア膜形成装置。
6. プラスチック容器（以下、単に容器と称する。）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部を兼用し、
   前記容器の外周側を覆う外部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とが設けられて、容器の内面にバリア膜を成膜し、
   気密用のシール部材と、高周波電界を導電する導電コネクタとを介して、サポートの穴に該穴の開口から挿入して取付けられるように構成され、
   前記サポートに挿入された状態で、前記導電コネクタが前記シール部材よりも前記サポートの穴の開口側に位置していることを特徴とする内部電極。

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