專利名稱：用于制造類金剛石薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造類金剛石薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備及其制造方法，其中DLC薄膜在塑料容器的內(nèi)表面上形成，本發(fā)明尤其涉及一種同時(shí)用均勻的DLC薄膜涂敷多個(gè)塑料容器的制造設(shè)備及其制造方法。
現(xiàn)有技術(shù)日本專利公報(bào)平8-53117公開了一種氣相沉積設(shè)備，該設(shè)備使用CVD(化學(xué)氣相沉積，化學(xué)氣相生長(zhǎng)法)，尤其是等離子CVD方法在塑料容器內(nèi)表面上氣相沉積DLC(類金剛石薄膜)，以提高比如用于碳酸飲料和濃縮果汁飲料等的容器的阻氣性。另外，日本專利公報(bào)平10-258825公開了一種用于大規(guī)模生產(chǎn)DLC薄膜涂敷的塑料容器的制造設(shè)備及其制造方法。另外，日本專利公報(bào)平10-226884公開了一種可以在具有從外表面向外突出的突起的容器上，涂敷DLC薄膜形成的涂層，且不會(huì)形成斑點(diǎn)的制造設(shè)備及其制造方法。
DLC薄膜是稱為i-碳薄膜或無(wú)定形碳?xì)浠锉∧?a-CH)的薄膜，還包括固體碳薄膜。而且，DLC薄膜是一種無(wú)定形的碳薄膜，且包括SP3鍵和SP2鍵。
為了進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，日本專利公報(bào)平10-258825公開了一種可以用DLC薄膜一次同時(shí)涂敷多個(gè)塑料容器的制造設(shè)備及其制造方法。然而，在這項(xiàng)技術(shù)中，由于對(duì)每一瓶子設(shè)置外部電極，外部電極部件的數(shù)目必須與瓶子的數(shù)目相同，為此，所使用的部件總數(shù)變大，導(dǎo)致成本較高。而且，因?yàn)楹茈y對(duì)外部電極平均地分配高頻輸出，所以很難在所述的多個(gè)塑料容器上涂敷均勻的DLC薄膜。在這種情況下，為每一塑料容器安排一個(gè)匹配箱(阻抗匹配單元)，且通過使用多個(gè)匹配箱，最終將DLC薄膜涂敷在所述的多個(gè)塑料容器上。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)以這種方式排布多個(gè)匹配箱時(shí)，因?yàn)榧词咕o湊的匹配箱也具有約300mm×300mm×400mm的尺寸，所以等離子源變得非常大，而這成為制造緊湊設(shè)備的障礙。因此，大規(guī)模生產(chǎn)的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備安裝需要較寬的空間，而這樣導(dǎo)致空間利用率較差。與此同時(shí)，因?yàn)槠ヅ湎涫前嘿F的物品，所以設(shè)備的成本增加。
而且，當(dāng)為容納塑料容器的每一外部電極提供匹配箱時(shí)，因?yàn)樵谒銎ヅ湎涞钠ヅ鋾r(shí)間之間會(huì)有微小的差異，所以不可能使匹配時(shí)間精確地相互匹配。具體而言，在每一匹配箱中，阻抗匹配中會(huì)產(chǎn)生0.1～1秒的相對(duì)滯后。現(xiàn)在，因?yàn)樵谒芰先萜鲀?nèi)表面上形成的DLC薄膜的厚度較薄，約30nm，所以薄膜的形成時(shí)間3秒足夠，為此，需要以較高的精度控制所述形成時(shí)間。結(jié)果，約0.1～1秒的匹配時(shí)間滯后對(duì)DLC薄膜的薄膜厚度分散有很大的影響，特別是塑料容器之間的薄膜厚度分散。因此，這會(huì)造成DLC薄膜的質(zhì)量分散。
考慮上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備及其制造方法，該設(shè)備可以同時(shí)在多個(gè)塑料容器的內(nèi)表面上形成DLC薄膜，而實(shí)現(xiàn)較高的生產(chǎn)率，并且使用多重集成的外部電極，可以減少外部電極結(jié)構(gòu)部件的數(shù)目，并通過簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)而制造出緊湊的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)易維護(hù)性，降低設(shè)備成本，降低薄膜的厚度分散。
在這點(diǎn)上，本發(fā)明的所述多重集成的外部電極具有與復(fù)合型外部電極相同的功能，在所述復(fù)合型外部電極中，匹配箱和僅容納一個(gè)塑料容器的外部電極的組合結(jié)構(gòu)具有多種排布方式，且本發(fā)明的外部電極稱為集成的外部電極，該外部電極可以在一個(gè)電極內(nèi)容納多個(gè)塑料容器，其中，對(duì)于一個(gè)這種集成型的外部電極使用一個(gè)匹配箱。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備及其制造方法，該設(shè)備可以進(jìn)一步提高一次同時(shí)形成薄膜的塑料容器的數(shù)目。在這一點(diǎn)上，即使當(dāng)一次同時(shí)形成薄膜的塑料容器數(shù)目增加時(shí)，本發(fā)明的另一目的是避免阻礙送入塑料容器和送出DLC薄膜涂敷的塑料容器。而且，另一目的是通過使用可變電容器和僅使用一個(gè)匹配箱，使薄膜成形部分更小，并降低用于大規(guī)模生產(chǎn)的制造設(shè)備的成本。在這一點(diǎn)上，下面描述使用可變電容器的原因。即，在使用多個(gè)平行排布的、容納一個(gè)容器的外部電極同時(shí)進(jìn)行薄膜成形的情況下，必須為每一外部電極提供用于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的匹配箱。然而，為了避免使用多個(gè)匹配箱，通過利用可變電容器調(diào)節(jié)每一多重集成的外部電極上的電力分配，也可以獲得同樣的結(jié)果。而且，目的也是通過避免匹配時(shí)間上的滯后而精確地匹配所述匹配時(shí)間，并減小容器之間所形成的DLC薄膜的厚度分散。當(dāng)然，本發(fā)明的目的也是提供一種用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器及其制造方法，其中對(duì)于所述多重集成的外部電極而言，不必進(jìn)行每一外部電極之間的電力分配的調(diào)節(jié)，而這在為每一容器提供一個(gè)外部電極的情況下是基本需求。
本發(fā)明的第三目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備及其制造方法，其中多重集成的外部電極和匹配箱之間的連接，或當(dāng)使用可變電容器時(shí)多重集成的外部電極和可變電容器之間的連接，是在多個(gè)塑料容器容納空間以相等的距離排布在多重集成的外部電極的同一截面內(nèi)的同一圓上時(shí)，在離每一塑料容器等距離的點(diǎn)處形成的，即，在所述圓的圓心處。例如，在多重集成的外部電極和匹配箱之間形成連接的情況下，因?yàn)殡娏梢栽谒龆嘀丶傻耐獠侩姌O內(nèi)均勻地分配，所以目的是不使用可變電容器而在多個(gè)塑料容器內(nèi)形成均勻的DLC薄膜。另一方面，即使在使用可變電容器的情況下，目的是通過使用與所述多重集成的外部電極數(shù)目相同的可變電容器，可以不必提供與一次同時(shí)容納的塑料容器數(shù)目相同的可變電容器。
而且，本發(fā)明的容器是使用蓋子或塞子或密封件的容器，還包括不使用這些部件、以開口狀態(tài)使用的容器。所述開口的尺寸由內(nèi)容物確定。所述塑料容器包括具有規(guī)定厚度的、中等剛性的塑料容器，以及由沒有剛性的片狀材料形成的塑料容器。而且，容器的蓋子也包括在內(nèi)。
填充入本發(fā)明的塑料容器內(nèi)的物質(zhì)可以是飲料，例如碳酸飲料或果汁飲料或軟飲料等，也可以是藥品、農(nóng)用化學(xué)制品或不宜吸收水分的干燥食品等。
為了解決上述問題，本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備是一種可以在多個(gè)塑料容器上同時(shí)形成DLC薄膜的、用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，且包括柱狀外部電極，該電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且同類容納空間等間隔排布；內(nèi)部電極，分別位于容納在所述柱狀外部電極的容納空間內(nèi)的所述多個(gè)塑料容器內(nèi)；源氣體導(dǎo)入裝置，該裝置將源氣體導(dǎo)入到所述多個(gè)塑料容器的每一個(gè)內(nèi)；匹配箱，用于實(shí)現(xiàn)連接于所述柱狀外部電極的高頻負(fù)載的阻抗匹配；連接于所述匹配箱的高頻電源。
本發(fā)明的制造設(shè)備所使用的外部電極可以使用任何柱狀電極，但最好是具有以大致均勻的厚度包圍每一容器容納空間的形狀組合形成的圓柱形狀或柱狀結(jié)構(gòu)的外部電極。
本發(fā)明的柱狀外部電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，并且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且同類容納空間等間隔排布，即，所述柱狀外部電極是具有多重集成結(jié)構(gòu)的多重集成的外部電極。然而，所述多重集成的外部電極不限于出于電極制造等原因而在同一部件上形成多個(gè)容納空間的結(jié)構(gòu)，而包括具有這樣的容納空間的結(jié)構(gòu)，即其中多個(gè)部件連接而預(yù)先確保導(dǎo)電性。
所述柱狀外部電極和所述匹配箱輸出端的連接點(diǎn)的位置，可以在使全部容器內(nèi)均勻地產(chǎn)生等離子體的范圍內(nèi)改變。例如，連接可以分別在所述柱狀外部電極內(nèi)的每一塑料容器底部附近分開。然而，在本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備中，所述匹配箱的輸出端最好在所述柱狀電極的中軸線處連接。而且，如果在所述中軸線上形成連接，那么連接點(diǎn)可以位于所述柱狀外部電極的表面或所述柱狀外部電極內(nèi)部。
在一個(gè)柱狀外部電極內(nèi)設(shè)置的塑料容器容納空間數(shù)目可以是兩個(gè)或多個(gè)，但考慮到通過容器的輸送裝置送入和送出的特點(diǎn)，應(yīng)設(shè)2個(gè)空間，更可取的是4個(gè)空間。在比所述情況更多的容器上同時(shí)形成薄膜的情況下，最好設(shè)置多個(gè)柱狀外部電極。
而且，所述源氣體優(yōu)選為烴氣或含硅的烴類氣體。尤其推薦乙炔、丙烯和乙烯。
而且，本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的另一種設(shè)備，是一種同時(shí)在多個(gè)塑料容器的內(nèi)表面上形成DLC薄膜的、用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，且包括多個(gè)柱狀外部電極，該電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且同類容納空間等間隔排布；內(nèi)部電極，分別位于容納在所述柱狀外部電極的容納空間內(nèi)的所述多個(gè)塑料容器內(nèi)；源氣體導(dǎo)入裝置，該裝置將源氣體導(dǎo)入到所述多個(gè)塑料容器的每一個(gè)內(nèi)；
連接于每一柱狀外部電極的可變電容器；一個(gè)匹配箱，用于實(shí)現(xiàn)連接于所述可變電容器的高頻負(fù)載的阻抗匹配；連接于所述匹配箱的高頻電源；其中所述匹配箱實(shí)現(xiàn)所有的所述多個(gè)柱狀外部電極的阻抗匹配，所述可變電容器實(shí)現(xiàn)由所述高頻電源供應(yīng)到每一柱狀外部電極的高頻輸出的分配。
如上所述，在一次同時(shí)在四個(gè)以上的容器中形成薄膜的情況下，具有多個(gè)柱狀外部電極的本發(fā)明是優(yōu)選的?？紤]到容器輸送裝置的送入和送出特性，推薦在每一柱狀外部電極內(nèi)設(shè)有四個(gè)容器容納空間，且推薦設(shè)置多個(gè)這樣的柱狀外部電極。
所述柱狀外部電極和可變電容器的輸出端連接的位置，可以在使所有柱狀外部電極內(nèi)的所有容器內(nèi)均勻地產(chǎn)生等離子體的范圍內(nèi)變化。例如，連接可以分別在所述柱狀外部電極內(nèi)的每一塑料容器底部附近分開。在本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備中，所述可變電容器的輸出端最好在所述柱狀外部電極的中心軸線處連接。而且，如果在所述中心軸線處形成連接，則連接點(diǎn)可以位于所述柱狀外部電極的表面上或所述柱狀外部電極內(nèi)側(cè)。
本發(fā)明的制造設(shè)備使用的外部電極可以使用任何柱狀電極，但最好是具有以大致均勻的厚度包圍每一容器容納空間的形狀組合形成的圓柱形狀或柱狀結(jié)構(gòu)的外部電極。
本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法，是一種同時(shí)在多個(gè)塑料容器內(nèi)表面上形成DLC薄膜的、制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法，包括步驟將均勻分配的高頻輸出供應(yīng)到位于柱狀外部電極內(nèi)的容納空間，所述外部電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中，每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且其中所述同類容納空間等間隔排列；在所述柱狀外部電極和分別位于裝在所述柱狀外部電極容納空間內(nèi)的多個(gè)塑料容器內(nèi)的、接地的內(nèi)部電極之間產(chǎn)生源氣體型的等離子體。
在本發(fā)明的制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法中，最好在所述柱狀外部電極的中心軸線處供應(yīng)高頻輸出。
而且，本發(fā)明的用于制造涂敷塑料容器的DLC薄膜的另一種方法，是一種同時(shí)在多個(gè)塑料容器內(nèi)表面上形成DLC薄膜的、制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法，包括步驟將均勻分配的高頻輸出供應(yīng)到多個(gè)柱狀外部電極的每一個(gè)上，所述外部電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中，每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且其中所述同類容納空間等間隔排列；將均勻分配的高頻輸出供應(yīng)到位于每一柱狀外部電極內(nèi)的容納空間；在所述柱狀外部電極和分別位于裝在所述柱狀外部電極容納空間內(nèi)的多個(gè)塑料容器內(nèi)的、接地的內(nèi)部電極之間產(chǎn)生源氣體型的等離子體。
在本發(fā)明的制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法中，所述高頻輸出對(duì)每一所述柱狀外部電極的供應(yīng)和分配是通過可變電容器實(shí)現(xiàn)的，并且所述高頻輸出對(duì)每一塑料容器容納空間的供應(yīng)和分配最好是在所述柱狀電極的中軸線上實(shí)現(xiàn)的。
通過權(quán)利要求1中所述的本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，以及權(quán)利要求5中所述的制造方法，可以同時(shí)在多個(gè)塑料容器的內(nèi)表面上形成DLC薄膜，可以高生產(chǎn)率地制造DLC薄膜涂敷的塑料容器，通過使所述外部電極具有多重集成的結(jié)構(gòu)，可以減少外部電極的結(jié)構(gòu)部件的數(shù)目，通過簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成緊湊的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)易維護(hù)性，降低設(shè)備成本，并減小容器內(nèi)形成的薄膜的薄膜厚度分散。
通過權(quán)利要求3中所述的本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，和權(quán)利要求7所述的制造方法，可以進(jìn)一步增加一次同時(shí)形成薄膜的塑料容器的數(shù)目。這樣，即使當(dāng)同時(shí)形成薄膜的塑料容器的數(shù)目增加，也可以避免阻礙塑料容器的送入以及DLC薄膜涂敷的塑料容器的送出。而且，通過使用可變電容器和僅使用一個(gè)匹配箱，可以使薄膜形成部分更小，降低用于大規(guī)模生產(chǎn)的制造設(shè)備的成本。而且，通過防止匹配時(shí)間滯后，還可以精確地配合匹配時(shí)間，并減小容器之間形成的DLC薄膜的薄膜厚度分散。
通過權(quán)利要求2或4中所述的本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，和權(quán)利要求6或8所述的制造方法，可以提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備及其制造方法，其中多重集成的外部電極和匹配箱之間的連接，或在使用可變電容器的情況下多重集成的外部電極和可變電容器之間的連接，是在所述多個(gè)塑料容器容納空間以相等的距離位于所述多重集成的柱狀外部電極的同一剖面的同一圓上，在離每一塑料容器等距離的點(diǎn)處形成的，即在該圓的中心處。當(dāng)然，通過完成上述連接，可以不必進(jìn)行所述多重集成的外部電極在每一外部電極之間的電力分配調(diào)節(jié)，而在為每一容器設(shè)置外部電極的情況下，這種調(diào)節(jié)是基本需求。例如，在多重集成的外部電極和匹配箱之間形成連接時(shí)，因?yàn)殡娏梢詮倪B接點(diǎn)均勻地分配，所以可以在多個(gè)塑料容器上形成均勻的DLC薄膜，且不使用可變電容器。另一方面，即使在使用可變電容器的情況下，通過使用與多重集成的外部電極的數(shù)目相同的可變電容器，也可以不必提供與容納的塑料容器數(shù)目相同的可變電容器。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1示意性示出可以同時(shí)涂敷四個(gè)塑料容器的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備簡(jiǎn)圖。
圖2示意性示出了圖1中的真空室的多重集成的外部電極的圖，其中(a)示出了外部電極封閉的情況，而(b)示出了外部電極打開的情況。
圖3是沿所述多重集成的外部電極的線B-B’所作的水平剖面圖。
圖4示意性示出了在可以在一個(gè)多重集成的外部電極中裝8個(gè)塑料容器的情況下外部電極的結(jié)構(gòu)，其中(a)示出了多重集成的外部電極封閉時(shí)的情況，而(b)示出了多重集成的外部電極打開時(shí)的情況。
圖5示意性示出了在設(shè)有兩個(gè)多重集成的外部電極的情況下，用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備簡(jiǎn)圖，其中每一外部電極可以裝四個(gè)塑料容器。
圖6示意性地示出圖5中真空室的外部電極。
下面描述圖1-6中示出的附圖標(biāo)記的意義。標(biāo)記1、51a和51b是容器下部的外部電極，標(biāo)記2、52a和53b是容器上部的外部電極，標(biāo)記3、53a和53b是外部電極，標(biāo)記4、54a和54b是絕緣部件，標(biāo)記5、55a和55b是蓋子部分，標(biāo)記6、56a和56b是真空室，標(biāo)記7a、7b、7c、7d、57a、57b、57c、57d、57e、57f、57g和57h是PET瓶，標(biāo)記8是O形環(huán)，標(biāo)記9a、9b、9c、9d、59a、59b、59e和59是內(nèi)部電極，標(biāo)記10、11、12、13、60、61和63是管道，標(biāo)記14和64是匹配箱，標(biāo)記15和65是高頻電源(RF電源)，標(biāo)記16、17、18、66、67和68是真空閥，標(biāo)記19和69是質(zhì)量流控制器，標(biāo)記20和70是源產(chǎn)生源，標(biāo)記21和71是真空泵，標(biāo)記27和77是泄漏氣體(空氣)供應(yīng)源，標(biāo)記28和78是真空計(jì)，標(biāo)記29和79是排氣管，標(biāo)記30，80a和80b是高頻輸出供應(yīng)桿，標(biāo)記32是高頻輸出供應(yīng)桿連接觸點(diǎn)，標(biāo)記41和91是源氣體導(dǎo)入裝置，標(biāo)記49a和49b是氣體噴出開口，標(biāo)記81a和81b是可變電容器，標(biāo)記100是具有一個(gè)能同時(shí)在四個(gè)容器中形成薄膜的多重集成的外部電極的DLC薄膜涂敷的塑料容器制造設(shè)備，標(biāo)記200是具有二個(gè)能分別同時(shí)在四個(gè)容器中形成薄膜的多重集成的外部電極的DLC薄膜涂敷的塑料容器制造設(shè)備，標(biāo)記x1是所述多重集成的外部電極的中心，標(biāo)記x2、x3和x4是高頻輸出供應(yīng)點(diǎn)，標(biāo)記X是所述多重集成的外部電極的中心軸線，標(biāo)記7ax、7bx、7cx和7dx是PET瓶7a-7d的容納空間的中心點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例現(xiàn)在將參照附圖1-6描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，是一種使用等離子CVD方法在容器等內(nèi)側(cè)形成DLC薄膜或含Si的DLC薄膜的設(shè)備。本發(fā)明不限于下述的優(yōu)選實(shí)施例，而可以在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明效果的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?br> 第一實(shí)施例現(xiàn)在描述一個(gè)多重集成的外部電極的實(shí)施例。圖1是示出了一種可以同時(shí)涂敷四個(gè)塑料容器的、用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備100的示意圖。圖2是示出了外部電極3、絕緣部件4和蓋子部分5等構(gòu)成的圖1的真空室6的外部電極的示意圖。
本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的容器的設(shè)備100裝有外部電極3、內(nèi)部電極9a-9d、源氣體導(dǎo)入裝置41、匹配箱14和高頻電源15。
真空室6由外部電極3以及導(dǎo)電的蓋子部分5和絕緣部件4構(gòu)成。所述絕緣部件4位于蓋子部分5的頂部，所述外部電極3位于絕緣部件4的頂部。所述外部電極3由容器上部的外部電極3和容器下部的外部電極1構(gòu)成，且可以使容器下部的外部電極1的上部經(jīng)O形環(huán)8可拆卸地安裝在容器上部的外部電極2的上部。而且，所述外部電極3通過絕緣部件4與蓋子部分5絕緣。
而且，圖1的外部電極3示為沿圖2的真空室6的線A-A’所作的垂直剖面，而所述用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備100是一種能同時(shí)在四個(gè)塑料容器上形成DLC薄膜的制造設(shè)備。
而且，在該實(shí)施例中，外部電極3被分成容器下部的外部電極1和容器上部的外部電極2形成的兩個(gè)電極，但為了使DLC薄膜具有均勻的厚度等，所述外部電極分成三個(gè)電極，比如底部電極、干部電極和肩部電極，或分成三個(gè)以上的電極，其中每一電極例如通過插入O形環(huán)密封，且通過Teflon或聚酰亞胺薄膜實(shí)現(xiàn)電絕緣。
該實(shí)施例的外部電極是圓柱形外部電極，但也可以使用方柱形的外部電極，或具有以大致均勻的厚度包圍每一容器容納空間的形狀組合形成的柱狀結(jié)構(gòu)的外部電極。
如圖2所示，在所述外部電極3內(nèi)形成4個(gè)空間，從而形成多重集成的結(jié)構(gòu)，且這些空間容納四個(gè)作為涂敷目標(biāo)的塑料容器，例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂制成的PET瓶7a-7d。所述外部電極3內(nèi)的容納空間稍大于其中容納的PET瓶7a-7d的外部形狀，且每一空間形成一獨(dú)立的容納空間。如圖3所示，該圖是沿圖1的線B-B’所作的水平剖面圖，所述獨(dú)立的容納空間這樣布置，即PET瓶7a-7d的容納空間的中心軸線7ax-7dx(分別用x示為一點(diǎn))等間隔地布置在離所述外部電極的中心X1半徑為a的圓S上。高頻輸出傳至高頻輸出供應(yīng)桿30。這樣，如果中心7ax-7dx不等間隔布置，則下述的高頻輸出不可能均勻地分配到每一容器上。
如圖1所示，連接于外部電極3內(nèi)的空間的開口部分位于絕緣部件4和蓋子部分5內(nèi)。而且，在蓋子部分5內(nèi)設(shè)有分隔件，這些分隔件經(jīng)上述開口部分連接于所述外部電極3的內(nèi)部。外部電極3內(nèi)的空間通過位于容器上部的外部電極2和容器下部的外部電極1之間的O形環(huán)8與外部密封。
所述外部電極3的容器下部的外部電極1經(jīng)高頻輸出供應(yīng)桿30連接于匹配箱14，其中圖2所示的中心軸線X和所述外部電極3的容器下部的外部電極1的底面的交點(diǎn)x2作為高頻輸出供應(yīng)點(diǎn)。匹配箱14經(jīng)同軸電纜連接于高頻電源15。在高頻輸出供應(yīng)桿30中使用導(dǎo)電電纜和導(dǎo)電金屬桿。而且，高頻輸出供應(yīng)桿連接觸點(diǎn)32，在容器放入和取出時(shí)容器下部的外部電極和容器上部的外部電極組裝在一起的情況下，作為導(dǎo)電觸點(diǎn)。
而且，在該實(shí)施例中，高頻輸出供應(yīng)點(diǎn)x2位于容器下部的外部電極上，但也可以形成分布在每一塑料容器底面附近、容器下部的外部電極1上的四個(gè)位置處的連接點(diǎn)，或者可以在所述外部電極內(nèi)在中心軸線X處形成連接等。在任何情況下，可以在能使每一塑料容器內(nèi)產(chǎn)生均勻的等離子體的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)馗淖冞B接點(diǎn)。
如圖1所示，內(nèi)部電極9a-9d位于所述外部電極3內(nèi)部，且位于PET瓶7a-7d內(nèi)。即，內(nèi)部電極9a-9d從蓋子部分5經(jīng)蓋子部分5內(nèi)的空間和蓋子部分5的開口部分、以及絕緣部件4插入所述外部電極3內(nèi)的空間中。即，內(nèi)部電極9a-9d的底部位于蓋子部分5內(nèi)，且內(nèi)部電極9a-9d的頂端位于裝在所述外部電極3內(nèi)的PET瓶7a-7d內(nèi)。內(nèi)部電極9a-9d具有內(nèi)部中空的管狀形狀。噴氣開口49a-49d位于所述內(nèi)部電極9a-9d的頂端。所述內(nèi)部電極9a-9d是接地的。
而且，在該實(shí)施例中，給出了在一個(gè)外部電極內(nèi)裝四個(gè)塑料容器的情況下的描述，但也可以構(gòu)成使用能裝兩個(gè)或更多塑料容器的外部電極的實(shí)施例，比如圖4所示的8個(gè)塑料容器。然而，類似于該實(shí)施例的四個(gè)塑料容器的情況是優(yōu)選的，因?yàn)樵谛纬蒁LC薄膜之后將PET瓶從用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備100送出，并放在輸送裝置上的格子形輸送箱內(nèi)時(shí)，不必進(jìn)行重新對(duì)準(zhǔn)。
源氣體導(dǎo)入裝置41將從源氣體產(chǎn)生源20供應(yīng)的源氣體導(dǎo)至PET瓶7a-7d內(nèi)。即，管道10一側(cè)連接于內(nèi)部電極9a-9d的底部，而管道10的另一側(cè)連接于管道11，該管道11連接于真空閥16和質(zhì)量流控制器19。所述質(zhì)量流控制器19連接于源氣體產(chǎn)生源20。源氣體產(chǎn)生源20產(chǎn)生烴氣等，比如乙炔。
所述蓋子部分內(nèi)的空間連接于管道12的一側(cè)，而管道12的另一側(cè)處于經(jīng)真空閥17向外界大氣開口的狀態(tài)。而且，所述蓋子部分內(nèi)的空間連接于管道13的一側(cè)，而管道13的另一側(cè)經(jīng)真空閥18連接于真空泵21。真空泵21連接于排氣管29。而且，在管道13中設(shè)有真空計(jì)28。
下面描述使用圖1所示的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備100制造容器內(nèi)的DLC薄膜的方法。
首先，打開真空閥17，使真空室6的內(nèi)部通向空氣。這樣，空氣流經(jīng)管道12，進(jìn)入蓋子部分5內(nèi)的空間和外部電極3內(nèi)的空間，使真空室6的內(nèi)部達(dá)到大氣壓力。其次，從容器上部的外部電極2取下容器下部的外部電極1，將PET瓶7a-7d插入并排布在容器上部的外部電極2內(nèi)的空間中。同時(shí)，內(nèi)部電極9a-9d插入PET瓶7a-7d內(nèi)部。然后，容器下部的外部電極1裝到容器上部的外部電極2上，并通過O形環(huán)8密封外部電極3。
然后，在關(guān)閉真空閥17之后，打開真空閥18，使真空泵21工作。這樣，從包含PET瓶7a-7d的內(nèi)部的真空室(即，外部電極3內(nèi)的空間和蓋子部分5內(nèi)的空間)內(nèi)排出空氣，而在外部電極3內(nèi)產(chǎn)生真空。此時(shí)，與薄膜成形時(shí)間相比，真空室6內(nèi)的壓力足夠低，比如5.0×10-3-1.0×10-1乇。
接著，打開真空閥16，在源氣體產(chǎn)生源20中產(chǎn)生乙炔氣體，乙炔氣導(dǎo)入管道11內(nèi)，然后經(jīng)過質(zhì)量流控制器19進(jìn)行流速控制的乙炔氣流經(jīng)管道10和內(nèi)部電極9a-9d，且從噴氣開口49a-49d噴出。這樣，乙炔氣導(dǎo)入到PET瓶7a-7d的內(nèi)。然后，通過平衡受控的氣體流速和排氣性能，真空室6內(nèi)部和PET瓶7a-7d內(nèi)部保持適于形成DLC薄膜的壓力(例如，約0.05-0.50乇)。
然后，經(jīng)匹配箱14和連接于所述外部電極3的高頻輸出供應(yīng)桿30從高頻輸出電源15供應(yīng)高頻輸出(例如，13.56MHz)。高頻輸出例如為300-3000W。這樣，在外部電極3和內(nèi)部電極9a-9d之間產(chǎn)生等離子體。同時(shí)，在離高頻輸出供應(yīng)點(diǎn)距離相等的內(nèi)部電極9a-9d和所述外部電極內(nèi)的每一PET瓶的容納空間之間產(chǎn)生均勻的乙炔型等離子體，從而在每一PET瓶7a-7d的內(nèi)表面上形成均勻的DLC薄膜。而且，匹配箱14通過電感L和電容C匹配外部電極和內(nèi)部電極的阻抗。此時(shí)，薄膜成形時(shí)間變短，約需數(shù)秒。
然后，停止高頻電源15的高頻輸出，關(guān)閉真空閥16，停止供應(yīng)源氣體。然后打開真空閥18，通過真空泵21排出真空室6內(nèi)和PET瓶7a-7d內(nèi)的乙炔氣。接著，關(guān)閉真空閥18。此時(shí)真空室內(nèi)的真空為5.0×10-3-5.0×10-2乇。然后，打開真空閥17，使真空室6的內(nèi)部通向外界大氣，通過重復(fù)上述的薄膜成形方法，可以在許多PET瓶?jī)?nèi)形成DLC薄膜。
第二實(shí)施例現(xiàn)在描述兩個(gè)多重集成的外部電極的實(shí)施例。而且，在本發(fā)明中，可以構(gòu)成以相同的方式平行擴(kuò)大這種排布的實(shí)施例，例如三個(gè)或更多的多重集成的外部電極的情況。
圖5是示出了在設(shè)有兩個(gè)多重集成的外部電極的情況下用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備200的示意圖，其中每一個(gè)外部電極中可以裝四個(gè)塑料容器。圖6是示出了圖1中的真空室的外部電極的示意圖。
根據(jù)本發(fā)明的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備200裝有外部電極53a、53b，內(nèi)部電極59a-59h，源氣體導(dǎo)入裝置91，可變電容器81a、81b，匹配箱64，和高頻電源65。
而且，圖5的外部電極示為沿圖6的真空室56a的線C-C’所作的垂直剖面和沿真空室56b的線D-D’的垂直剖面，且用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備200是一種能同時(shí)在8個(gè)塑料容器上形成DLC薄膜的制造設(shè)備。
每一外部電極53a、53b與第一實(shí)施例中描述的外部電極3相同。在該實(shí)施例中的外部電極是一種圓柱形外部電極，但也可以使用方柱形的外部電極，或具有以大致均勻的厚度包圍每一容器容納空間的形狀組合形成的柱狀結(jié)構(gòu)的外部電極?，F(xiàn)在，因?yàn)镻ET瓶57a-57h是每一外部電極內(nèi)裝4個(gè)，所以可通過所述的薄膜成形過程在總計(jì)8個(gè)容器中形成薄膜。
所述外部電極53a、53b的容器下部的外部電極51a、51b與第一實(shí)施例的情況相同，經(jīng)在相應(yīng)的高頻輸出供應(yīng)點(diǎn)x3、x4處的高頻輸出供應(yīng)桿80a、80b連接于相應(yīng)的可變電容器81a、81b，所述可變電容器81a、81b連接于一個(gè)匹配箱64，所述匹配箱64經(jīng)同軸電纜連接于高頻電源65。而且，在該實(shí)施例中，高頻輸出供應(yīng)點(diǎn)x3、x4連接于每一個(gè)容器下部的外部電極，但可以以與第一實(shí)施例相同的方式作出變化，比如形成分布于每一塑料容器底面附近的四個(gè)位置處的連接，或在每一外部電極內(nèi)等形成連接。
所述可變電容器81a、81b起用于對(duì)每一外部電極平均地分配高頻輸出的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用。
內(nèi)部電極59a-59h、源氣體導(dǎo)入裝置91、匹配箱66、高頻電源67和其他元件與第一實(shí)施例中的相同。
下面描述使用圖5所示的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備200在容器內(nèi)形成DLC薄膜的方法，但因?yàn)榕c第一實(shí)施例相比，該實(shí)施例具有兩個(gè)外部電極，且具有裝備可變電容器的特定特征，下面給出利用這些特征形成薄膜的所述方法的差別。
真空形成過程和源材料導(dǎo)入過程與第一實(shí)施例相同，且在這些過程完成之后，進(jìn)行等離子體產(chǎn)生過程，即DLC薄膜成形過程。即，經(jīng)匹配箱64和連接于所述外部電極53a、53b的高頻輸出供應(yīng)桿80a、80b從高頻輸出電源65供應(yīng)高頻輸出(例如，13.56MHz)。高頻輸出例如為300-3000W。這樣，在外部電極53a、53b和內(nèi)部電極59a-59h之間產(chǎn)生等離子體。此時(shí)，在每一外部電極53a、53b處，在離高頻輸出供應(yīng)點(diǎn)距離相等的內(nèi)部電極和所述外部電極內(nèi)的PET瓶的容納空間之間產(chǎn)生均勻的乙炔型等離子體，并調(diào)節(jié)可變電容器81a、81b，使得在兩外部電極之間的等離子體產(chǎn)生上沒有差別。即，進(jìn)行調(diào)節(jié)，而在所述8個(gè)容器內(nèi)產(chǎn)生均勻的等離子體。通過這種操作，在PET瓶57a-57h的每一內(nèi)表面上形成均勻的DLC薄膜。
然后，通過重復(fù)進(jìn)行高頻輸出停止過程、塑料容器取出過程和上述的所有過程，可以與第一實(shí)施例相同的方式連續(xù)進(jìn)行薄膜成形操作。
本發(fā)明不限于上述的第一和第二實(shí)施例，可以對(duì)其作出各種變化。例如，源氣體產(chǎn)生源不限于烴氣產(chǎn)生源，可以使用各種產(chǎn)生源，例如可以使用含硅的烴類氣體。
而且，在第一和第二實(shí)施例中，高頻輸出供應(yīng)桿經(jīng)過所述外部電極內(nèi)部，但因?yàn)閮H利用高頻輸出供應(yīng)點(diǎn)形成連接，所以高頻輸出供應(yīng)桿可以位于所述外部電極外部。而且，在真空室內(nèi)的容器以開口向下的方式放置，但也可以采用開口向上的制造設(shè)備結(jié)構(gòu)。
而且，在第一和第二實(shí)施例中，內(nèi)部形成薄膜的PET瓶用作飲料容器，但也可以使用用于其他用途的容器。
而且，在第一和第二實(shí)施例中，DLC薄膜或含Si的DLC薄膜形成薄膜，但也可以使用根據(jù)本發(fā)明的DLC薄膜涂敷的塑料容器制造設(shè)備，在容器內(nèi)部形成其他的薄膜。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)在多個(gè)塑料容器內(nèi)表面上形成DLC(類金剛石)薄膜的、用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，包含柱狀外部電極，該電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且同類容納空間等間隔排布；內(nèi)部電極，分別位于容納在所述柱狀外部電極的容納空間內(nèi)的所述多個(gè)塑料容器內(nèi)；源氣體導(dǎo)入裝置，該裝置將源氣體導(dǎo)入到所述多個(gè)塑料容器的每一個(gè)內(nèi)；匹配箱，用于實(shí)現(xiàn)連接于所述柱狀外部電極的高頻負(fù)載的阻抗匹配；連接于所述匹配箱的高頻電源。
2.如權(quán)利要求1所述的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，其特征在于所述匹配箱的輸出端在所述柱狀外部電極的中心線處連接。
3.一種同時(shí)在多個(gè)塑料容器內(nèi)表面上形成DLC薄膜的、用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，包含多個(gè)柱狀外部電極，該電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且同類容納空間等間隔排布；內(nèi)部電極，分別位于容納在所述柱狀外部電極的容納空間內(nèi)的所述多個(gè)塑料容器內(nèi)；源氣體導(dǎo)入裝置，該裝置將源氣體導(dǎo)入到所述多個(gè)塑料容器的每一個(gè)內(nèi)；連接于每一柱狀外部電極的可變電容器；一個(gè)匹配箱，用于實(shí)現(xiàn)連接于所述可變電容器的高頻負(fù)載的阻抗匹配；連接于所述匹配箱的高頻電源；其中所述匹配箱實(shí)現(xiàn)所有的所述多個(gè)柱狀外部電極的阻抗匹配，所述可變電容器實(shí)現(xiàn)由所述高頻電源供應(yīng)到每一柱狀外部電極的高頻輸出的分配。
4.如權(quán)利要求3所述的用于制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的設(shè)備，其特征在于所述可變電容器的輸出端在所述柱狀外部電極的中心軸線處連接。
5.一種同時(shí)在多個(gè)塑料容器內(nèi)表面上形成DLC薄膜的、制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法，包含步驟將均勻分配的高頻輸出供應(yīng)到位于柱狀外部電極內(nèi)的容納空間，所述外部電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中，每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且其中所述同類容納空間等間隔排列；在所述柱狀外部電極和分別位于裝在所述柱狀外部電極容納空間內(nèi)的多個(gè)塑料容器內(nèi)的、接地的內(nèi)部電極之間產(chǎn)生源氣體型的等離子體。
6.如權(quán)利要求5所述的制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法，其特征在于所述高頻輸出是在所述柱狀外部電極的中心軸線處供應(yīng)的。
7.一種同時(shí)在多個(gè)塑料容器內(nèi)表面上形成DLC薄膜的一制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法，包括步驟將均勻分配的高頻輸出供應(yīng)到多個(gè)柱狀外部電極的每一個(gè)上，所述外部電極包括其中可以獨(dú)立地平行排列多個(gè)塑料容器的容納空間，且是每一容納空間的內(nèi)壁表面包圍在塑料容器外部附近的柱狀外部電極，其中，每一容納空間的中心軸線都與所述柱狀外部電極的中心軸線平行，且位于所述柱狀外部電極的同一截面的同一圓上，且其中所述同類容納空間等間隔排列；將均勻分配的高頻輸出供應(yīng)到位于每一柱狀外部電極內(nèi)的容納空間；在每一所述柱狀外部電極和分別位于裝在所述柱狀外部電極容納空間內(nèi)的多個(gè)塑料容器內(nèi)的、接地的內(nèi)部電極之間產(chǎn)生源氣體型的等離子體。
8.如權(quán)利要求7所述的制造DLC薄膜涂敷的塑料容器的方法，其特征在于所述高頻輸出對(duì)每一所述柱狀外部電極的供應(yīng)和分配是通過可變電容器實(shí)現(xiàn)的，并且所述高頻輸出對(duì)每一塑料容器容納空間的供應(yīng)和分配是在所述柱狀電極的中軸線處實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
一種用于DLC薄膜涂敷的塑料容器的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法，能同時(shí)在多個(gè)塑料容器內(nèi)表面上形成DLC(類金剛石)薄膜，并減小薄膜厚度的變化。一種用于DLC薄膜涂敷的塑料容器的生產(chǎn)裝置，用于同時(shí)形成多個(gè)DLC薄膜，其特征在于包含其中可以獨(dú)立地平行放置多個(gè)塑料容器(7a－7d)的柱狀外部電極(3)、分別位于所述被容納的容器(7a－7d)內(nèi)的內(nèi)部電極(9a－9d)、連接于所述外部電極(3)且與一高頻負(fù)載阻抗匹配的匹配箱(14)，和連接于所述匹配箱的高頻電源(15)。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1479683SQ00820103
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2000年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者浜研一, 幸, 鹿毛剛, 小林巧, 荒木智幸 申請(qǐng)人:三菱商事塑料株式會(huì)社, 友技科株式會(huì)社