專利名稱：對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置及塑料容器的制造方法
技術領域：
本申請是三菱重工業(yè)株式會社于2002年12月11日提交的名稱為“對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置及內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法”、申請?zhí)枮?2820736.X的發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置及內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法。
背景技術：
塑料容器例如PET瓶，為防止來自外部的氧氣的透過、來自內(nèi)部(例如碳酸飲料)的二氧化碳的透過，而嘗試在其內(nèi)面涂敷DLC(Diamond LikeCarbon)這樣的碳膜。
這種在塑料容器內(nèi)面涂敷碳膜的方法包括在特開平8-53116號公報及特許第2788412號公報(特開平8-53117號公報)中公開的使用高頻等離子的方法；在特開平9-272567號公報中作為其應用的方法公開的使用高頻等離子在薄膜上涂敷碳膜的方法；在專利第3072269(特開平10-226884號公報)中公開的對應特殊形狀容器的碳膜的涂敷方法；在專利第3115252(特開平10-258825號公報)等中作為批量生產(chǎn)技術公開的對多個容器同時進行涂敷的方法；另外，作為公開在塑料容器中涂敷碳膜的技術的文獻有“K.Takemoto，et al，Proceedings of ADC/FCT’99，p285”、“E.Shimamura et al，10th years IAPRI World Conference 1997，p251”。
參照圖18說明使用高頻等離子CVD對塑料容器涂敷碳膜的基本發(fā)明即所述專利第2788412號公報(特開平8-53116號公報)。圖18是該公報中所述的使用高頻等離子CVD對塑料容器涂敷碳膜的裝置的剖面圖。
外部電極201介由例如聚四氟乙烯制密封板203設置在架臺202上。該外部電極201具有大致沿收納的塑料容器，例如寵物瓶B的外形的內(nèi)部形狀。該外部電極201的接頭部分也優(yōu)選與瓶蓋用螺紋形狀吻合的內(nèi)部形狀。所述外部電極201由筒狀主體201a和在該主體201a上端安裝的蓋部201b構成，并兼作真空容器。排氣管204通過所述架臺202及密封板203連通到所述外部電極201下部。
內(nèi)部電極205被插入收納在所述外部電極201內(nèi)的寵物瓶B內(nèi)。該內(nèi)部電極205具有中空的結構，并在表面穿設多個排氣孔206。用于供給CVD用介質(zhì)氣體的氣體供給管207貫通所述架臺202及密封板203連通到所述內(nèi)部電極205的下端。CVD用介質(zhì)氣體通過所述供給管207供給到所述內(nèi)部電極205內(nèi)，并由所述排氣孔206供給到所述瓶B內(nèi)。
RF輸入端子208通過所述架臺202及密封板203連接在所述外部電極201下部。該RF輸入端子208對所述架臺202電絕緣。另外，所述RF輸入端子208的下端通過匹配器209與高頻電源210連接。所述外部電極201自所述高頻電源210通過所述匹配器209及RF輸入端子208被施加等離子生成用高頻電力。
下面，說明使用這樣結構的裝置對寵物瓶涂敷碳膜的方法。
首先，向外部電極201主體201a內(nèi)插入寵物瓶B，在所述主體201a上安裝蓋201b，將所述瓶B氣密性地收納入所述外部電極201內(nèi)。將外部電極201內(nèi)的氣體通過排氣管204排出。此時，在所述外部電極201中收納的所述瓶B內(nèi)外空間的氣體被排出。在到達規(guī)定的真空度(代表值10-2～105Torr)后，以例如10～50mL/min的流量將介質(zhì)氣體通過空氣供給管207供給到內(nèi)部電極205。供給的介質(zhì)氣體進一步通過內(nèi)部電極205的排氣孔205排出到所述瓶B內(nèi)。另外，該介質(zhì)氣體采用例如苯、甲苯、二甲苯、環(huán)已烷等脂肪族碳氫化合物類、芳香族碳氫化合物類、含氧碳氫化合物類、含氮碳氫化合物類。所述瓶B內(nèi)的壓力利用氣體供給量和排氣量的平衡設定在例如2×10-1～1×10-2Torr。然后，由高頻電源210將50～1000W的高頻電力通過匹配器209及RF輸入端子208施加到外部電極210。
通過這樣向外部電極201施加高頻電力，在所述外部電極201和內(nèi)部電極205之間生成等離子。此時，由于所述瓶B被幾乎無間隙地收納在外部電極201內(nèi)，故在所述瓶B內(nèi)產(chǎn)生等離子。所述介質(zhì)氣體利用所述等離子分解或進一步離子化，生成用于形成碳膜的制膜種。該制膜種堆積在所述瓶B內(nèi)面，形成碳膜。將碳膜形成至規(guī)定的膜厚后，停止高頻電力的施加。另外，停止介質(zhì)氣體供給、排出殘留氣體，向外部電極201內(nèi)供給氮、惰性氣體或空氣等，將該空間內(nèi)恢復至大氣壓。然后，由外部電極201取出所述瓶B。另外，在該方法中，要將碳膜形成30nm的厚度，需要2～3秒。
在這種使用高頻等離子的涂敷方法中，自塑料容器內(nèi)面的口部至肩部或肩部近旁的整個區(qū)域的碳膜厚度比容器內(nèi)面的其它位置厚。因此，難于均勻地涂敷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可在塑料容器整個內(nèi)面涂敷具有均勻膜厚的碳膜的對塑料容器的內(nèi)面形成碳膜的裝置。
本發(fā)明的目的在于，提供一種在內(nèi)面涂敷具有均勻膜厚的碳膜的塑料容器的制造方法。
本發(fā)明的目的在于，提供一種可在塑料容器內(nèi)面涂敷具有優(yōu)良的膜質(zhì)且具有均勻膜厚的碳膜的對塑料容器的內(nèi)面形成碳膜的裝置。
本發(fā)明的目的在于，提供一種在內(nèi)面涂敷有具有優(yōu)良的膜質(zhì)且具有均勻膜厚的碳膜的塑料容器的制造方法。
本發(fā)明的目的在于，提供一種可在塑料容器內(nèi)面高速涂敷具有優(yōu)良的膜質(zhì)且具有均勻膜厚的碳膜的對塑料容器的內(nèi)面形成碳膜的裝置。
本發(fā)明的目的在于，提供一種在內(nèi)面高速涂敷了具有優(yōu)良的膜質(zhì)且具有均勻膜厚的碳膜的塑料容器的制造方法。
通過本發(fā)明，提供以下說明的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置及塑料容器的制造方法。
(1)一種對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置，其包括有底筒狀外部電極，其具有在插入作為被處理物的塑料容器時，包圍除去該容器的口部及肩部的外周的大?。灰r套，其由電介質(zhì)材料構成，在插入所述容器時，至少介于該容器口部及肩部和所述外部電極之間；排氣管，其介由絕緣部件安裝在所述容器口部側的所述外部電極端面；內(nèi)部電極，其由所述排氣管側插入所述外部電極內(nèi)的所述容器內(nèi)，其插入深度為所述容器的縱向的大致全長，并與接地側連接，同時，穿設有用于排出介質(zhì)氣體的排氣孔；排氣裝置，其被安裝在所述排氣管上；氣體供給裝置，其用于向所述內(nèi)部電極供給介質(zhì)氣體；高頻電源，其被連接在所述外部電極。
(2)一種內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法，使用所述(1)的碳膜形成裝置制造內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器，具有如下工序(a)將作為被處理物的塑料容器插入有底筒狀的外部電極內(nèi)及由電介質(zhì)材料構成的襯套內(nèi)，至少將該容器的口部及肩部的外周包圍在所述襯套內(nèi)，其余的所述容器部分的外周包圍在所述外部電極內(nèi)；(b)將在底部或側面區(qū)域或在該兩處穿設有用于排出介質(zhì)氣體的通孔的內(nèi)部電極從在所述容器口部一側的所述外部電極端面上介由絕緣部件安裝的排氣管插入所述容器內(nèi)部的大致縱向全長；(c)利用排氣管裝置將所述容器內(nèi)的氣體通過所述排氣管排氣，同時，利用氣體供給裝置向所述內(nèi)部電極供給介質(zhì)氣體，并由該內(nèi)部電極的排氣孔向所述塑料容器內(nèi)排出介質(zhì)氣體，將包括所述塑料容器內(nèi)的排氣管內(nèi)設定為規(guī)定的氣壓；(d)由高頻電源向所述外部電極施加高頻電力，在位于所述容器內(nèi)的內(nèi)部電極周圍生成等離子，并利用該等離子使所述介質(zhì)氣體分解，在所述容器內(nèi)面涂敷碳膜。
(3)一種對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置，其包括有底筒狀外部電極，其具有在插入作為被處理物的塑料容器時，包圍該容器的除去口部及肩部外的外周的大小；襯套，其由電介質(zhì)材料構成，在插入所述容器時，至少設于該容器口部及肩部和所述外部電極之間；導電部件，其被安裝在所述容器口部側的所述襯套的端面，和所述外部電極連接；排氣管，其介由絕緣部件安裝在所述容器口部側的所述外部電極端面；內(nèi)部電極，其由所述排氣管側插入所述外部電極內(nèi)的所述容器內(nèi)，其插入深度為所述容器的縱向的大致全長，并與接地側連接，同時，穿設有用于排出介質(zhì)氣體的排氣孔；排氣裝置，其被安裝在所述排氣管上；氣體供給裝置，其用于向所述內(nèi)部電極供給介質(zhì)氣體；高頻電源，其連接在所述外部電極上兼有偏壓。
(4)一種內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法，使用所述(3)的碳膜形成裝置制造內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器，具有如下工序(a)將作為被處理物的塑料容器插入有底筒狀外部電極內(nèi)及由電介質(zhì)材料構成的襯套內(nèi)，所述襯套由導電部件和該外部電極連接，至少該容器的口部及肩部的外周包圍在所述襯套內(nèi)，其余的所述容器部分的外周包圍在所述外部電極內(nèi)；(b)將在底部或側面區(qū)域或在該兩處穿設有用于排出介質(zhì)氣體的通孔的內(nèi)部電極從在所述容器口部側的所述外部電極端面上介由絕緣部件安裝的排氣管以該容器縱向的大致全長插入所述容器內(nèi)部；(c)利用排氣管裝置將所述容器內(nèi)的氣體通過所述排氣管排氣，同時，利用氣體供給裝置向所述內(nèi)部電極供給介質(zhì)氣體，并由該內(nèi)部電極的排氣孔向所述容器內(nèi)排出介質(zhì)氣體，將包括所述容器內(nèi)的排氣管內(nèi)設定為規(guī)定的氣壓；(d)由兼有偏壓的高頻電源將高頻電力供給到所述外部電極，在位于所述容器內(nèi)的內(nèi)部電極周圍生成等離子，并利用該等離子使所述介質(zhì)氣體分解，在所述容器內(nèi)面涂敷碳膜。
(5)一種對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置，其包括有底筒狀外部電極，其具有在插入作為被處理物的塑料容器時，包圍該容器的除去口部及肩部外的外周的大小；襯套，其由電介質(zhì)材料構成，在插入了所述容器時，至少設于該容器口部及肩部和所述外部電極之間；導電部件，其被安裝在所述容器口部側的所述襯套的端面，和所述外部電極連接；排氣管，其介由絕緣部件安裝在所述容器口部側的所述外部電極的端面；內(nèi)部電極，其由所述排氣管側插入所述外部電極內(nèi)的所述容器內(nèi)，其插入深度為所述容器的縱向的大致全長，穿設有用于排出介質(zhì)氣體的排氣孔；排氣裝置，其被安裝在所述排氣管上；氣體供給裝置，其用于向所述內(nèi)部電極供給介質(zhì)氣體；高高頻電源，其被連接在所述內(nèi)部電極上；偏壓用電源，其被連接在所述外部電極上。
(6)一種內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法，使用所述(5)的碳膜形成裝置制造內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器，具有如下工序(a)將作為被處理物的塑料容器插入有底筒狀外部電極內(nèi)及由電介質(zhì)材料構成的襯套內(nèi)，該襯套由導電部件和該外部電極連接，至少該容器的口部及肩部的外周包圍在所述襯套內(nèi)，其余的所述容器部分的外周包圍在所述外部電極內(nèi)；(b)將在底部或側面區(qū)域或在該兩處穿設有用于排出介質(zhì)氣體的排出孔的內(nèi)部電極從在所述容器口部側的所述外部電極端面上介由絕緣部件安裝的排氣管以該容器縱向的大致全長插入所述容器內(nèi)部；(c)利用排氣管裝置將所述容器內(nèi)的氣體通過所述排氣管排氣，同時，利用氣體供給裝置向所述內(nèi)部電極供給介質(zhì)氣體，并由該內(nèi)部電極的排氣孔向所述容器內(nèi)排出介質(zhì)氣體，將包括所述容器內(nèi)的排氣管內(nèi)設定為規(guī)定的氣壓；(d)由偏壓用電源通過匹配器向所述外部電極施加高頻電力，同時，由高高頻電源通過匹配器向所述內(nèi)部電極供給高高頻電力，在位于所述容器內(nèi)的內(nèi)部電極周圍生成等離子，并利用該等離子使所述介質(zhì)氣體分解，在所述容器內(nèi)面涂敷碳膜。
(7)一種對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置，其包括有底筒狀外部電極，其在插入有作為被處理物的塑料容器時，包圍該容器；排氣管，其被安裝在所述容器口部側的所述外部電極上部；內(nèi)部電極，其被插入所述外部電極內(nèi)的所述容器內(nèi)，并兼有用于排出介質(zhì)氣體的氣體排出管；供給管，其一端連接在所述內(nèi)部電極，另一端兼有向所述排氣管側伸出的饋電端子；接地屏蔽管，其被至少配置在位于所述外部電極內(nèi)及所述容器口部近旁的所述排氣管內(nèi)的所述氣體供給管部分的外周，并接地；排氣裝置，其被安裝在所述排氣管上；氣體供給裝置，其用于向所述氣體供給管供給介質(zhì)氣體；高頻電源，其連接在所述氣體供給管上。
(8)一種內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法，使用所述(7)的碳膜形成裝置制造內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器，具有如下工序(a)向有底筒狀的外部電極內(nèi)插入作為被處理物的塑料容器，使其包圍在有底狀外部電極內(nèi)；(b)和所述(a)同時或前后連接外周配置了接地的接地屏蔽的氣體供給管，并將兼有排出介質(zhì)氣體的管的內(nèi)部電極插入所述容器內(nèi)部；(c)利用排氣管裝置將所述容器內(nèi)的氣體通過所述排氣管排氣，同時，由所述氣體供給管裝置向所述內(nèi)部電極供給介質(zhì)氣體，并由該內(nèi)部電極的排氣孔向所述容器內(nèi)排出介質(zhì)氣體，將包括所述容器內(nèi)的排氣管內(nèi)設定為規(guī)定的氣壓；(d)由高頻電源通過所述氣體供給管向所述內(nèi)部部電極供給高頻電力，向所述外部電極施加比由偏壓用電源給予內(nèi)部電極的高頻電力的頻率更低的頻率的高頻電力，在所述容器內(nèi)生成等離子，并利用該等離子使所述介質(zhì)氣體分解，在所述容器內(nèi)面涂敷膜。
(9)一種對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置，其包括有底筒狀外部電極，其具有插入作為被處理物的塑料容器時包圍該容器的大?。灰r套，其由電介質(zhì)材料構成，在插入了所述容器時，至少介于該容器口部及肩部和所述外部電極之間；排氣管，其介由絕緣部件安裝在所述容器口部側的所述外部電極的端面上；內(nèi)部電極，其被插入所述外部電極內(nèi)的所述容器內(nèi)，并穿設有用于排出介質(zhì)氣體的氣體排出孔；排氣裝置，其被安裝在所述排氣管上；氣體供給裝置，其用于向所述氣體供給管供給介質(zhì)氣體；高高頻電源，其通過匹配器與所述氣體供給管連接；偏壓用電源，其通過匹配器連接到所述外部電極上；電感，其一端連接在所述氣體供給管和所述匹配器之間的導通經(jīng)路上，另一端接地。


圖1是顯示本發(fā)明第一實施例的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置的概略剖面圖；
圖2是顯示第一實施例的例1及作為現(xiàn)有例的例2中的自寵物瓶的口部至底部的碳膜厚度的特性圖；圖3是顯示本發(fā)明第二實施例的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置的概略剖面圖；圖4是顯示在第二實施例的例3中的外部電極上施加一定的高頻電力，并使寵物瓶及排氣管內(nèi)的氣壓變化時相對內(nèi)部電極的偏壓變化的特性圖；圖5是顯示在例4的外部電極上施加一定的高頻電力，并使寵物瓶及排氣管內(nèi)的氣壓變化時相對內(nèi)部電極的偏壓變化的特性圖；圖6是顯示使第二實施例的例5中的寵物瓶及排氣管內(nèi)的氣壓一定，使外部電極上施加的高頻電力變化時相對內(nèi)部電極的偏壓變化的特性圖；圖7是顯示使例6中的寵物瓶及排氣管內(nèi)的氣壓一定，使外部電極上施加的高頻電力變化時相對內(nèi)部電極的偏壓變化的特性圖；圖8是顯示本發(fā)明第三實施例的對塑料容器的內(nèi)面形成碳膜的裝置的概略剖面圖；圖9是圖8的碳膜形成裝置的主要部分放大剖面圖；圖10是顯示在第三實施例的例7的外部電極上施加一定的高頻電力，同時在內(nèi)部電極上施加一定的高高頻電力，使寵物瓶及排氣管內(nèi)的氣壓變化時相對內(nèi)部電極的偏壓變化的特性圖；圖11是顯示本發(fā)明第四實施例的對塑料容器的內(nèi)面形成碳膜的裝置的剖面圖；圖12是顯示本發(fā)明第四實施例的對塑料容器的內(nèi)面形成碳膜的裝置的變形例的剖面圖；圖13是顯示第四實施例的例8及例9中的寵物瓶的自口部至底部的碳膜厚度的特性圖；圖14是顯示本發(fā)明第五實施例的對塑料容器的內(nèi)面形成碳膜的裝置的剖面圖；圖15是圖14的接地屏蔽管的主要部分剖面圖；圖16是顯示圖14的接地屏蔽管的另一例的主要部分剖面圖；圖17是在本發(fā)明第六實施例的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置中組裝的電源系統(tǒng)的等效電路圖；圖18是顯示現(xiàn)有的對塑料容器的內(nèi)面形成碳膜的裝置的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明。
第一實施例圖1是顯示第一實施例的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置的剖面圖。
上下端具有凸緣1a、1b的圓筒狀支撐部件2被載置在圓環(huán)狀基臺3上。筒狀金屬制外部電極主體4被配置在所述支撐部件2內(nèi)?？刹鹧b地將圓板狀的金屬制外部電極底部件5安裝在所述外部電極主體4的底部。利用所述外部電極主體4及所述外部電極底部件5構成具有可設置形成碳膜的塑料容器(例如寵物瓶)B的大小的空間的例如有底圓筒狀外部電極6。圓板狀絕緣體7被配置在所述基臺3和所述外部電極底部件5之間。
另外，所述外部電極底部件5、所述圓板狀絕緣體7及所述基臺3利用未圖示的推桿相對所述外部電極主體4一體地上下移動，開閉所述外部電極主體4的底部。
由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套9插入所述外部電極6的所述主體4上部，使該襯套9的上端和所述主體4的上端形成同一面。該襯套9具有形成組合與插入內(nèi)部的塑料容器、例如寵物瓶B的口部及肩部對應的圓柱及圓錐臺的形狀的空洞部8。所述襯套9由自其上載置的后述的環(huán)狀絕緣部件螺固的螺栓(未圖示)固定。這樣，在將圓柱狀襯套9插入固定在所述外部電極6的所述主體4的上部的結構中，當由所述外部電極6底部側插入寵物瓶B時，該寵物瓶B外周的口部及肩部位于所述襯套9的空洞部8內(nèi)，且此外的寵物瓶B外周位于所述外部電極6內(nèi)面。
作為構成所述襯套9的電介質(zhì)材料，可列舉例如塑料或陶瓷。塑料可使用各種塑料，最好優(yōu)選高頻損耗低、耐熱性優(yōu)良的聚四氟乙烯這樣的氟系樹脂。陶瓷優(yōu)選高頻損耗低的氧化鋁、滑石質(zhì)高頻絕緣瓷或機加工性好的マコ-ル。
環(huán)狀絕緣部件10被載置在所述外部電極6及襯套9上面，使其環(huán)狀絕緣部件10上面和所述筒狀支撐部件2的上部凸緣1a形成同一面。自所述環(huán)狀絕緣部件10將未圖示的螺栓螺固在所述襯套9上，在所述外部電極6內(nèi)插入固定所述襯套9。
上下具有凸緣11a、11b的排氣管12被載置在所述支撐部件2的上部凸緣1a及所述環(huán)狀絕緣部件10的上面。通過自所述排氣管12的下部凸緣11b將未圖示的螺栓固定在所述支撐部件2的上部凸緣1a上，在所述支撐部件2上固定所述排氣管12。另外，通過由所述排氣管12的下部凸緣11b貫通所述環(huán)狀絕緣部件10，在所述外部電極6的主體4上螺固未圖示的螺栓，在所述排氣管12上介由所述環(huán)狀絕緣部件10吊裝所述外部電極6的主體4。另外，所述排氣管12和所述環(huán)狀絕緣部件10及所述外部電極6的主體4的固定構成所述排氣管12和所述外部電極6的主體4不由螺栓電導通的安裝結構。
分路排氣管13的一端被連接在所述排氣管12的側壁上。所述分路排氣管13的另一端安裝未圖示的真空泵這樣的排氣設備。蓋體14被安裝在所述排氣管12的上部凸緣11a上。
例如輸出頻率13.56MHz的高頻電力的高頻電源15通過電纜16及饋電端子17連接到所述外部電極6的主體4。匹配器18被介裝在所述高頻電源15和所述饋電端子17之間的所述電纜16上。
兼作接地端子的供給管19貫通所述蓋體14，并通過所述氣體排除管12插入所述襯套9內(nèi)。
內(nèi)部電極20被配置在所述外部電極6及襯套9內(nèi)(插入寵物瓶B的空間)，其插入深度為縱向的大致總長。所述內(nèi)部電極20的上端被可自由拆裝地安裝在位于所述襯套9側的所述氣體供給管19的下端。所述內(nèi)部電極20的中心軸形成有氣體流路21。蓋23被可自由拆裝地安裝在所述內(nèi)部電極20的底部。該蓋23穿設有用于排出介質(zhì)氣體的排氣孔22。
另外，排氣孔也可以在所述內(nèi)部電極20的下部側壁開口，以連通所述氣體流路21。此時，排氣孔最好在自所述內(nèi)部電極20的底部插入所述寵物瓶B內(nèi)的長度的25％的范圍內(nèi)的側面區(qū)域開口。
所述內(nèi)部電極20的直徑在瓶B的接頭直徑以下，長度為可以寵物瓶B的縱向大致總長插入的長度。作為長度的標準為相對寵物瓶B總長的比例為{1-D/(2L)}左右。在此，D表示寵物瓶的內(nèi)徑，L表示寵物瓶的總長度，L＞(D/2)。
所述內(nèi)部電極20由例如鎢或不銹鋼這樣的具有耐熱性的金屬材料制造，但也可以由鋁制造。另外，當內(nèi)部電極20表面平滑時，有可能在該內(nèi)部電極20表面堆積的碳膜容易剝離。因此，最好將內(nèi)部電極20表面預先進行噴砂處理，使表面粗糙度增大，這樣，在表面堆積的碳膜不容易剝離。
其次，說明用圖1所示的裝置說明內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法。
利用未圖示的推桿卸下外部電極底部件5、圓板狀絕緣體7及基臺3，將外部電極主體4的底部開放。然后，將塑料容器例如寵物瓶B自打開的外部電極主體4的底部側、從瓶B的口部側插入。而后，利用未圖示的推桿順序?qū)⑼獠侩姌O底部件5、圓板狀絕緣體7及基臺3安裝到外部電極主體4底部側。由此，如圖1所示，將寵物瓶B的口部至肩部收納入由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套9的空洞部8內(nèi)，且將所述瓶B的肩部至底部側收納入所述外部電極6內(nèi)。此時，所述寵物瓶B通過其口部連通排氣管12。
接著，利用未圖示的排氣裝置通過分路排氣管13及排氣管12將所述排氣管12及所述寵物瓶B內(nèi)外的氣體排出。通過氣體供給管19將介質(zhì)氣體向內(nèi)部電極20的氣體流路21供給，自該內(nèi)部電極20底部安裝的蓋23的排氣孔22向?qū)櫸锲緽內(nèi)排出。該介質(zhì)氣體進一步向?qū)櫸锲緽的口部流動。然后，取得氣體供給量和排氣量的平衡，將所述寵物瓶B內(nèi)設定為規(guī)定的氣壓。
其次，由高頻電源15通過電纜16、匹配器18及饋電端子17向所述外部電極16供給高頻電力。此時，在所述外部電極6(實際上是所述寵物瓶B內(nèi)面)和接地的所述內(nèi)部電極20之間生成等離子。利用該等離子分解介質(zhì)氣體，并在所述寵物瓶B內(nèi)面堆積生成的制膜種，形成涂敷膜(碳膜)。
當所述碳膜的膜厚達到規(guī)定的厚度后，將高頻電源15的高頻電力的供給停止，停止介質(zhì)氣體的供給，進行殘留氣體的排氣，停止排氣。然后，將氮氣、惰性氣體或空氣等自所述氣體供給管19通過內(nèi)部電極20的氣體流路21及蓋23的排氣孔22向?qū)櫸锲緽內(nèi)供給。由此，將所述寵物瓶B內(nèi)外恢復大氣壓，取出內(nèi)面覆蓋碳膜的寵物瓶。而后，按所述的順序更換寵物瓶，進入下一寵物瓶的涂敷作業(yè)。
所述介質(zhì)氣體以碳氫化合物為基礎，可使用例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等鏈烷類；乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、丁二烯等鏈烯類；乙炔等炔烴類；苯、甲苯、二甲苯、茚、萘、菲等芳香族碳水化合物類；環(huán)丙烷、環(huán)己烷等環(huán)鏈烷烴類；環(huán)戊烯、環(huán)乙烯等環(huán)烯類；甲醇、乙醇等含氧碳水化合物類；甲胺、乙胺、苯胺等含氮碳水化合物類等。所述介質(zhì)氣體也可以使用一氧化碳、二氧化碳等。
所述高頻電力一般使用13.56MHz、100～1000W的電力，但不限于此。另外，該高頻電力的施加可以是連續(xù)地，也可以是間斷地(脈沖地)施加。
以上，根據(jù)第一實施例，將具有空洞部8的由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套9插入固定到外部電極6的上部，將寵物瓶B的至少口部至肩部收納入所述襯套9的空洞部8內(nèi)，且將所述寵物瓶B的肩部至底部側收納入所述外部電極6的主體4內(nèi)，利用介質(zhì)氣體對所述寵物瓶B內(nèi)的供給、高頻電力對外部電極6的供給，在所述外部電極6(實際上是所述寵物瓶B內(nèi)面)和接地的所述內(nèi)部電極20之間生成等離子。由此，不僅所述寵物瓶B的肩部至底部側的內(nèi)面，而且在和由所述電介質(zhì)材料構成的襯套9對向的寵物瓶B的口部至肩部的內(nèi)面均可涂敷均勻厚度的碳膜。其結果可制造防止來自外部的氧氣的透過、來自內(nèi)部的(例如碳酸飲料)的透過的密封性優(yōu)良的內(nèi)面覆蓋碳膜的寵物瓶。
另外，通過利用例如可注射模塑成型的塑料這樣的電介質(zhì)材料形成襯套9，可對應覆蓋寵物瓶B的口部及肩部周圍的部件的形狀。因此，與現(xiàn)有的包括的這些部件的整體均由外部電極構成的情況相比，可簡單地制造。另外，與現(xiàn)有的包括這些部件的整體均利用金屬這樣的導電材料由外部電極構成的情況相比，可將裝置整體輕量化。
通過利用塑料或軟質(zhì)陶瓷這樣的電介質(zhì)材料形成襯套9，可防止在接觸寵物瓶B的復雜的口部及肩部時，在該位置產(chǎn)生損傷。
另外，在所述的第一實施例中，將具有空洞部8的由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套9插入固定在外部電極6的主體上部，來對應寵物瓶B的口部至肩部，但也可以將由電介質(zhì)材料構成的薄膜自寵物瓶B的肩部進一步延伸至底部。
(例1)使用所述的圖1所示的碳膜形成裝置使寵物瓶B的口部至肩部收納入由電介質(zhì)材料構成的襯套9的空洞部8內(nèi)并接觸其內(nèi)面，且將所述瓶B的肩部至底部側接觸、收納到外部電極6的內(nèi)面，由下述條件在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。另外，圓柱狀襯套9插入外部電極6內(nèi)被該外部電極6收納的高度約22cm的與寵物瓶B的口部及肩部對應的部分(自上部起11cm的位置)。
<涂敷條件>
圓柱狀襯套9由ホトベ-ル(商品名、住金セラミックス制)制造。
蓋23的排氣孔22孔徑1mm、一個介質(zhì)C2H2氣體寵物瓶B及排氣管12內(nèi)的氣壓0.3Torr向外部電極供給的高頻電力13MHz、1600W(例2)使用圖18所示的現(xiàn)有的碳膜形成裝置使高度約22cm的寵物瓶B的自口部至底部側接觸、收納在外部電極201的內(nèi)面，并由下述條件在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。
<涂敷條件>
內(nèi)部電極205的排氣孔206孔徑1mm、一個介質(zhì)C2H2氣體介質(zhì)的氣體流量58sccm寵物瓶B內(nèi)的氣壓0.16Torr向外部電極201供給的高頻電力13MHz、700W測定利用例1及例2涂敷了碳膜的寵物瓶的口部至底部的厚度。圖2顯示其結果。
由圖2可知，在對應寵物瓶B的口部及肩部的外部電極6內(nèi)插入由ホトベ-ル制造的圓柱狀襯套9的本發(fā)明的例1中，可在寵物瓶B的整個內(nèi)面涂敷均勻的碳膜。
與此相對，使寵物瓶B的口部至底部側接觸在外部電極201內(nèi)面收納的現(xiàn)有例2中，在寵物瓶B的內(nèi)面中，由口部至肩部附近的內(nèi)面涂敷厚的碳膜，碳膜的厚度不均勻。另外，在例2中，未記入高度5cm位置的厚度是由于在該位置的碳膜的厚度太厚而剝離的緣故。
第二實施例圖3是顯示第二實施例的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置的剖面圖。另外，在圖3中，和所述的圖1相同的部件使用相同符號，省略說明。
圖3的碳膜形成裝置具有導電部件24和外部電極6上端形成同一面的結構，其中，導電部件24在襯套9的上端面形成環(huán)狀，其周緣向下方形成延伸筒體的形狀，該筒體連接在所述外部電極6的主體4內(nèi)面。另外，高頻電源15兼作偏壓電源。
其次，說明使用圖3所示的碳膜形成裝置制造內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法。
利用未圖示的推桿拆卸外部電極底部件5、圓板狀絕緣體7及基臺3，開放外部電極主體4的底部。然后，將塑料容器，例如寵物瓶B自開放的外部電極主體4的底部側，從該瓶B的口部側起插入。而后，利用未圖示的推桿順序地將外部電極底部件5、圓板狀絕緣體7及架臺3安裝到外部電極主體4的底部側。由此，如圖3所示，將寵物瓶B的口部至肩部收納入由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套9的空洞部8內(nèi)，且將所述瓶B的肩部至底部側收納入所述外部電極6內(nèi)。此時，所述寵物瓶B通過其口部連通排氣管12。
其次，利用未圖示的排氣裝置通過分路排氣管13及排氣管12將所述排氣管12及所述寵物瓶B內(nèi)外的氣體排出。通過氣體供給管19將介質(zhì)氣體供給到內(nèi)部電極20的氣體流路21中，并自該內(nèi)部電極20的底部安裝的蓋23的排氣孔22向?qū)櫸锲緽內(nèi)排出。該介質(zhì)氣體進一步流向?qū)櫸锲緽的口部。然后，取得氣體供給量和排氣量的平衡，并將所述寵物瓶B內(nèi)設定為規(guī)定的氣壓。
然后，由兼有偏壓的高頻電源15通過電纜16、匹配器18及饋電端子17將高頻電力供給到所述外部電極6。此時，在所述內(nèi)部電極20的周圍生成等離子。由于所述外部電極6電連接到由電介質(zhì)材料構成的襯套9上配置的導電部件24上，因此，可以其近旁接地的排氣管12作為基準電位，由該外部電極6向內(nèi)部電極20也就是向生成的等離子施加偏壓。通過這樣的等離子的生成及等離子向所述外部電極6的引入，可用通過由所述等離子分解介質(zhì)氣體得到的制膜種在施加了偏壓電力的所述有底圓筒狀外部電極6內(nèi)的寵物瓶B內(nèi)面上涂敷均勻厚度且均質(zhì)的碳膜。
在所述碳膜的膜厚達到規(guī)定的厚度后，將所述高頻電源15的高頻電力的供給停止，停止介質(zhì)氣體的供給，進行殘留氣體的排氣，停止氣體的排氣。然后，將氮氣、惰性氣體或空氣等通過所述氣體供給管12，通過內(nèi)部電極20的氣體流路21及蓋23的排氣孔22向?qū)櫸锲緽內(nèi)供給。由此，將寵物瓶B內(nèi)外恢復大氣壓，取出內(nèi)面覆蓋了碳膜的寵物瓶。而后，按所述的順序更換寵物瓶，進入下一寵物瓶的涂敷作業(yè)。
所述介質(zhì)氣體可使用和所述第一實施例中說明的相同的氣體。
所述高頻電力一般使用13.56MHz、100～1000W的電力，但不限于此。另外，該高頻電力的施加可以是連續(xù)的，也可以是間歇的(脈沖)。
以上，根據(jù)第二實施例，將具有空洞部8的由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套9插入固定到外部電極6的上部，同時，將導電部件24和所述外部電極6連接配置在所述襯套9上，將寵物瓶B的至少口部至肩部收納入所述襯套9的空洞部8內(nèi)，且將所述寵物瓶B的肩部至底部側收納入所述外部電極6內(nèi)，利用介質(zhì)氣體向所述寵物瓶B內(nèi)的供給、高頻電力向外部電極6的供給，在所述外部電極6(實際上是所述寵物瓶B內(nèi)面)和接地的所述內(nèi)部電極20之間生成等離子。由此，可不僅在所述寵物瓶B的肩部至底部側的內(nèi)面，而且在和由所述電介質(zhì)材料構成的襯套9對向的寵物瓶B的口部至肩部的內(nèi)面都涂敷均勻厚度的碳膜，進一步可在包括所述寵物瓶B的口部至肩部的整個內(nèi)面以均勻厚度涂敷勻質(zhì)的碳膜。其結果可制造防止來自外部的氧氣的透過、來自內(nèi)部的(例如碳酸飲料)二氧化碳的透過的屏蔽性優(yōu)良的內(nèi)面覆蓋碳膜的寵物瓶。
另外，可通過利用例如可注射模塑成型的塑料這樣的電介質(zhì)材料形成襯套9，對應覆蓋寵物瓶B的口部及肩部周圍的復雜形狀的部件。因此，與現(xiàn)有的包括這些部件的整體均由外部電極構成的情況相比，可簡單地制造。另外，與現(xiàn)有的包括這些部件的整體均利用金屬這樣的導電材料由外部電極構成的情況相比，可將裝置整體輕量化。
另外，通過由塑料或軟質(zhì)陶瓷這樣的電介質(zhì)材料形成襯套9，可防止在接觸寵物瓶B的復雜的口部及肩部時，在該位置產(chǎn)生損傷。
在將導電部件24近旁的接地的排氣管12作為基準電位，并利用在所述外部電極6上連接的所述導電部件24施加偏壓時，會在這些導電部件24和排氣管12之間，也就是排氣管12內(nèi)生成不需要的等離子，碳膜的涂敷效率降低。使所述導電部件24近旁的所述排氣管12內(nèi)面部分露出，由絕緣膜(未圖示)覆蓋上方的排氣管12部分，可防止所述不需要的等離子的產(chǎn)生。
另外，在所述的第二實施例中，將具有空洞部8的由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套9插入固定到外部電極6的上部，來對應寵物瓶B的口部至肩部，但也可以將由電介質(zhì)材料構成的薄膜自寵物瓶B的肩部延伸至底部。
(例3)使用所述的圖3所示的碳膜形成裝置使寵物瓶B的口部至肩部收納入上端安裝有環(huán)狀導電部件24的由電介質(zhì)材料構成的襯套9的空洞部8內(nèi)并接觸其內(nèi)面，且將所述瓶B的肩部至底部側接觸、收納到外部電極6的內(nèi)面，由下述條件在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。另外，圓柱狀襯套9插入外部電極6內(nèi)被收納在該外部電極6中的高度約22cm的與寵物瓶B的口部及肩部對應的部分(自上部起11cm的位置)。
<涂敷條件>
圓柱狀襯套9ホトベ-ル(商品名、住金セラミックス制)環(huán)狀導電部件24不銹鋼制蓋23的排氣孔22孔徑1mm、一個介質(zhì)C2H2氣體介質(zhì)的氣體流量26～394sccm寵物瓶B及排氣管12內(nèi)的氣壓0.08～1Torr在外部電極6上施加的高頻電力13.56MHz、輸出100W(一定)(例4)在所述的圖3所示的碳膜形成裝置中，使寵物瓶B的口部至肩部收納入上端未安裝環(huán)狀導電部件的由電介質(zhì)材料構成的襯套9的空洞部8內(nèi)并接觸其內(nèi)面，且將所述瓶B的肩部至底部側接觸、收納到外部電極6的內(nèi)面，在和實施例2相同的條件下，在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。
在例3、4中，在外部電極6上施加13.56MHz、輸出100W的高頻電力，測定使寵物瓶B及排氣管12內(nèi)的氣壓在0.08～1Torr內(nèi)變化時相對于內(nèi)部電極20的偏壓。圖4(例3)及圖5(例4)顯示其結果。
由圖4及圖5可知，在第二實施例的例3中，當向外部電極6施加13.56MHz、輸出100W的高頻電力時，可通過壓力的變化將-100V～-300V的偏壓施加到內(nèi)部電極20上。與此相對，在沒有導電部件的例4中，施加相同的高頻電力，即使使壓力變化，也幾乎不能向內(nèi)部電極20施加偏壓。這是由于，在例3中，通過在襯套9的上端安裝由外部電極6延伸的導電部件24，可將和該導電部件24對向并接地的排氣管12作為基準電位利用。
(例5)使用所述的圖3所示的碳膜形成裝置，使寵物瓶B的口部至肩部收納入上端安裝有環(huán)狀導電部件24的由電介質(zhì)材料構成的襯套9的空洞部8內(nèi)并接觸其內(nèi)面，且將所述瓶B的肩部至底部側接觸、收納到外部電極6的內(nèi)面，由下述條件在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。另外，圓柱狀襯套9插入外部電極6內(nèi)與該外部電極6收納的高度約22cm的寵物瓶B的口部及肩部對應的部分(自上部起11cm的位置)。
<涂敷條件>
圓柱狀襯套9ホトベ-ル(商品名、住金セラミックス制)環(huán)狀導電部件24不銹鋼制蓋23的排氣孔22孔徑1mm、一個介質(zhì)C2H2氣體介質(zhì)的氣體流量80sccm寵物瓶B及排氣管12內(nèi)的氣壓0.2Torr(一定)在外部電極6上施加的高頻電力13.56MHz、輸出100～500W(例6)在所述的圖3所示的碳膜形成裝置中，使寵物瓶B的口部至肩部收納入上端未安裝環(huán)狀導電部件的由電介質(zhì)材料構成的襯套9的空洞部8內(nèi)并接觸其內(nèi)面，且將所述瓶B的肩部至底部側接觸、收納到外部電極6的內(nèi)面，在和實施例3相同的條件下，在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。
在例5、6中，在外部電極6上施加13.56MHz、輸出100～500W的高頻電力，測定使寵物瓶B及排氣管12內(nèi)的氣壓穩(wěn)定在0.2Torr時相對內(nèi)部電極20的偏壓。圖6(例5)及圖7(例6)顯示其結果。
由圖6及圖7可知，在第二實施例的例5中，氣壓一定，通過向外部電極14施加13.56MHz的高頻電力，使其輸出變化，可將-100V～-500V的偏壓施加到內(nèi)部電極20上。與此相對，在沒有導電部件的例6中，氣壓一定，即使施加輸出不同的高頻電力，也幾乎不能向內(nèi)部電極20施加偏壓。這是由于，在例5中，通過在襯套9的上端安裝由外部電極14延伸的導電部件24，可將和該導電部件24對向并接地的排氣管12作為基準電位利用。
根據(jù)這樣的第二實施例的例3、5，可利用所述的偏壓將寵物瓶B內(nèi)生成的等離子引入到外部電極6，可在寵物瓶B內(nèi)面涂敷均勻厚度的碳膜。
第三實施例圖8是顯示第三實施例的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置的剖面圖，圖9是圖8的主要部分放大剖面圖。
上下端具有凸緣41a、41b的筒狀支撐部件42被載置在圓環(huán)狀基臺43上。筒狀金屬制的外部電極主體44被配置在所述支撐部件42內(nèi)。圓板狀的金屬制外部電極底部件45被可拆裝地安裝在所述外部電極44的底部。利用所述外部電極主體44及所述外部電極底部件45構成具有可設置要形成碳膜的塑料容器(例如寵物瓶B)的大小的空間的例如有底圓筒狀外部電極46。另外，在所述基臺43和所述外部電極底部件45之間配置圓板狀絕緣體47。
另外，利用未圖示的推桿使所述外部電極底部件45、所述圓板狀絕緣體47及所述基臺43相對所述外部電極主體44一體地上下移動。開閉所述外部電極主體44底部。
由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套49被插入所述外部電極46的所述主體44的上部。該襯套49具有形成組合與在內(nèi)部插入的寵物瓶B的口部及肩部對應的圓柱與圓錐臺的形狀的空洞部48。所述襯套49通過由在其上載置的后述的環(huán)狀絕緣部件螺固的螺栓(未圖示)固定。導電部件50其筒體設在所述襯套49的上端面，在所述外部電極46內(nèi)和外部電極46上端設成同一面。該導電部件50為環(huán)狀，其周緣向下方延伸形成筒體的形狀。這樣，在將圓柱狀襯套49及導電部件50插入固定在所述外部電極46的所述主體44上部的結構中，當自所述外部電極46的底部側插入寵物瓶B時，該寵物瓶B外周的口部及肩部被收納入所述襯套56的空洞部55內(nèi)，且將其余的寵物瓶B外周收納入所述外部電極46內(nèi)。
作為構成所述襯套49的電介質(zhì)材料，可使用和所述第一實施例中說明的相同的材料。
環(huán)狀絕緣部件51被載置在所述外部電極46上面，該環(huán)狀絕緣部件51上面和所述筒狀支撐部件42的上部凸緣41a形成同一面。上下具有凸緣52a、52b的排氣管53被載置在所述支撐部件42的上部凸緣41a及所述環(huán)狀絕緣部件51上面。該排氣管53被接地。通過從所述排氣管53的下部凸緣52b將未圖示的螺栓緊固在所述支撐部件42的上部凸緣41a上，在所述支撐部件42上固定所述排氣管53。另外，通過將未圖示的螺栓從所述排氣管53的下部凸緣53b貫通所述環(huán)狀絕緣部51，螺固在外部電極46的主體44上，在所述環(huán)狀絕緣部件51及所述外部電極46上固定所述排氣管53。所述環(huán)狀絕緣部件51相對所述外部電極46也由所述螺栓固定。另外，所述排氣管53和所述環(huán)狀絕緣部件51及所述外部電極46的固定形成不由螺栓電導通安裝所述排氣管53和所述外部電極46的結構。分路排氣管54的一端被連接在所述排氣管53的側壁。該分路排氣管54的另一端安裝未圖示的真空泵這樣的排氣設備。
例如，輸出頻率為13.56MHz的高頻電力的高頻電源55通過電纜56及匹配器57連接在所述外部電極46的主體44上。匹配器53被介裝于所述高頻電源55和所述饋電端子57之間的電纜56上。
中心部具有絕緣環(huán)59并接地的蓋體60被安裝在所述排氣管53的上部凸緣52a上?？蝮w61被安裝在所述蓋體60上。
兼有高高頻電力的端子的氣體供給管62從所述框體61內(nèi)貫通所述蓋體60的絕緣環(huán)59，并通過所述排氣管53插入所述襯套49內(nèi)。該氣體供給管62的上端通過絕緣接頭64連接在從外部貫通所述框體61插入的氣體導入管63下端。
上端具有凸緣管65的接地屏蔽管66覆蓋所述排氣管53及位于所述襯套49內(nèi)的所述氣體供給管62部分進行配置。另外，所述接地屏蔽管66位于所述襯套49內(nèi)及該襯套49近旁的所述排氣管53內(nèi)。所述凸緣管65的上端被連接在所述蓋體60的內(nèi)面。也就是說，所述接地屏蔽管66通過所述凸緣管65連接在接地的所述蓋體60上。
內(nèi)部電極67以其大致縱向總長被配置在所述外部電極46及襯套49內(nèi)(插入寵物瓶B的空間)。該內(nèi)部電極67的上端被拆裝自由地安裝在位于所述襯套49側的所述氣體供給管62下端。在所述內(nèi)部電極67的中心軸設有氣體流路68。蓋70被拆裝自由地安裝在所述內(nèi)部電極67的底部。該蓋70上穿設有用于排出介質(zhì)氣體的排氣孔69。
另外，排氣孔也可以在所述內(nèi)部電極67的下部側壁開口，以和所述氣體流路68連通。此時，排氣孔最好在自所述內(nèi)部電極67的底部至所述寵物瓶B內(nèi)插入的長度的25％的范圍內(nèi)的側面區(qū)域開口。
所述內(nèi)部電極67的直徑為瓶B的接頭直徑以下，長度為可沿寵物瓶B的縱向大致總長插入的長度。作為長度的標準為相對寵物瓶B總長度的比例為{1-D/(2L)}左右。在此，D表示寵物瓶的內(nèi)徑，L表示寵物瓶的總長度，L＞(D/2)。
所述內(nèi)部電極67由例如鎢或不銹鋼這樣具有耐熱性的金屬材料制造，但也可以由鋁制造。另外，當內(nèi)部電極67表面平滑時，有可能容易剝離在其內(nèi)部電極67表面堆積的碳膜。因此，最好將內(nèi)部電極20表面預先進行噴砂處理，使表面粗糙度增大，這樣，在表面堆積的碳膜不容易剝離。
高高頻電源71通過電纜72及饋電端子73連接在兼有高高頻電力的端子的所述氣體供給管62側面。匹配器74介裝于所述高高頻電源71和所述饋電端子73之間的所述電纜72上。
絕緣膜75形成在與所述接地屏蔽管66對向的所述排氣管53的內(nèi)面。該絕緣膜75由例如聚四氟乙烯這樣的氟樹脂制造。
其次，說明使用圖8及圖9所示的裝置制造內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法。
利用未圖示的推桿卸下外部電極底部件45、圓板狀絕緣體47及基臺43，將外部電極主體44的底部開放。然后，由將塑料容器例如寵物瓶B從開放的外部電極主體44的底部側，自該瓶B的口部側起插入。而后，利用未圖示的推桿將外部電極底部件45、圓板狀絕緣體47及基臺43順序地安裝在外部電極主體44的底部側。由此，如圖8所示，寵物瓶B的口部至肩部被收納入由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套49的空洞部48內(nèi)，所述瓶B的肩部至底部側被收納入所述外部電極46內(nèi)。此時，所述寵物瓶B通過其口部與排氣管53連通。
其次，利用未圖示的排氣裝置通過分路排氣管54及排氣管53將所述排氣管53內(nèi)及所述寵物瓶B內(nèi)外的氣體排出。然后，將介質(zhì)氣體通過氣體導入管63及氣體供給管62向內(nèi)部電極67的氣體流路68供給。供給的介質(zhì)氣體自所述內(nèi)部電極67底部安裝的蓋70的排氣孔69向?qū)櫸锲緽內(nèi)排出。該介質(zhì)氣體進一步流向?qū)櫸锲緽的口部。而后，取得氣體供給量和排氣量的平衡，將所述寵物瓶B內(nèi)設定為規(guī)定的氣壓。
其次，自偏壓用電源55通過電纜56、匹配器59及饋電端子57向所述外部電極46供給偏壓電力。然后，或與此同時，將來自高高頻電源71的高高頻電力通過電纜72、匹配器74及饋電端子73向氣體供給管62供給，并通過該氣體供給管62向內(nèi)部電極67供給高高頻電力。此時，在所述內(nèi)部電極67的周圍生成等離子。另外，所述外部電極46被電連接在由電介質(zhì)材料制造的襯套49上配置的導電部件50上。因此，可以所述導電部件50近旁的接地的排氣管63為基準電位，由該外部電極46向內(nèi)部電極87施加偏壓，也就是向生成的等離子施加偏壓。
其結果是，a)當使用高高頻電力時，特別是在低氣壓條件下可得到比高頻電力高的電子密度，故可將和介質(zhì)氣體的沖撞頻率提高，將制膜種密度提高。b)當調(diào)整偏壓電力時，可使和偏壓電位的電位差可變，因此，可調(diào)整向?qū)櫸锲緽內(nèi)面入射的離子能。c)由于離子密度與電子密度成比例，故可通過和所述的電位差的調(diào)整共同作用控制入射在寵物瓶B內(nèi)面的離子量。通過這樣的等離子的生成及對內(nèi)部電極67施加偏壓產(chǎn)生的向所述外部電極46引入等離子，可將在由所述等離子分解介質(zhì)氣體時得到的制膜種在施加了偏壓電力的所述外部電極46內(nèi)的寵物瓶B內(nèi)面以均勻的厚度高速地涂敷均質(zhì)的碳膜。
在所述碳膜的厚度達到規(guī)定的膜厚后，停止來自所述偏壓用電源55及高高頻電源71的偏壓電力、高高頻電力的供給，停止介質(zhì)氣體的供給，進行殘留氣體的排氣，停止氣體排氣。然后，將氮氣、惰性氣體或空氣自所述氣體導入管63通過氣體供給管62、內(nèi)部電極67的氣體流路68及蓋70的排氣孔69向?qū)櫸锲緽內(nèi)供給。將該寵物瓶B內(nèi)外恢復大氣壓。然后，取出內(nèi)面覆蓋碳膜的寵物瓶。而后，按所述的順序更換寵物瓶B，進入下一寵物瓶的作業(yè)。
作為所述介質(zhì)氣體，可使用所述第一實施例中所述的相同的氣體。
所述高高頻電力一般定義為30～300MHz，但不限于此。另外，這些電力的施加可以是連續(xù)的，也可以是間歇的(脈沖)。
以上，根據(jù)第三實施例，將具有空洞部48的由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套49插入固定到外部電極46的上部，同時，將導電部件50在所述襯套49上和所述外部電極46連接配置，將寵物瓶B的至少口部至肩部收納入所述襯套49的空洞部48內(nèi)，且將所述寵物瓶B的肩部至底部側收納入所述外部電極46內(nèi)，利用介質(zhì)氣體向所述寵物瓶B內(nèi)的供給、偏壓電力向外部電極46的施加、高高頻電力向內(nèi)部電極87的供給，在所述內(nèi)部電極87和所述外部電極46(實際上是所述寵物瓶B內(nèi)面)之間生成等離子。由此，可不僅在所述寵物瓶B的肩部至底部側的內(nèi)面，而且在和由所述電介質(zhì)材料構成的襯套49對向的寵物瓶B的口部至肩部的內(nèi)面涂敷均勻厚度的碳膜。進一步可在所述寵物瓶B的包括口部至肩部的整個內(nèi)面以均勻的厚度涂敷勻質(zhì)的碳膜。特別是，與所述的第二實施例相比，可通過向內(nèi)部電極87供給高高頻電力，在所述寵物瓶B的整個內(nèi)面高速地涂敷所述碳膜。其結果可批量制造防止來自外部的氧氣的透過、來自內(nèi)部(例如碳酸飲料)的二氧化碳的透過的屏蔽性優(yōu)良的內(nèi)面覆蓋碳膜的寵物瓶。
另外，可通過利用例如可注射模塑成型的塑料這樣的電介質(zhì)材料形成襯套49，對應覆蓋寵物瓶B的口部及肩部周圍的復雜形狀的部件。因此，與現(xiàn)有的包括這些部件的整體由外部電極構成的情況相比，可簡單地制造。另外，與現(xiàn)有的包括這些部件的整體均利用金屬這樣的導電材料由外部電極構成的情況相比，可將裝置整體輕量化。
另外，通過由塑料或軟質(zhì)陶瓷這樣的電介質(zhì)材料形成襯套49，可防止在接觸寵物瓶B的復雜的口部及肩部時，在該位置產(chǎn)生損傷。
另外，在所述導電部件50和排氣管53之間，也就是在排氣管53內(nèi)，通過將該導電部件50近旁接地的排氣管53作為基準電位，并利用在所述外部電極46上連接的所述導電部件50施加偏壓電力，會在這些導電部件50和排氣管53之間，也就是排氣管53內(nèi)生成不需要的等離子。因此，碳膜的涂敷效率降低。這樣的不需要的等離子的生成可通過使所述導電部件24近旁的所述排氣管12內(nèi)面部分露出，由絕緣膜73覆蓋上方的排氣管73部分來防止。
在施加了高高頻電力的氣體供給管62和接地的排氣管53之間，也就是排氣管60內(nèi)也同樣會生成不需要的等離子，使碳膜的涂敷效率降低。這樣的不需要的等離子的生成可通過在所述氣體供給管62周圍配置接地的接地屏蔽管66防止。
另外，在所述的第三實施例中，將具有空洞部48的由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套49插入固定到外部電極46的上部，來對應寵物瓶B的口部至肩部，但也可以將由電介質(zhì)材料構成的薄膜自寵物瓶B的肩部延伸至底部。
(例7)使用所述的圖8及圖9所示的碳膜形成裝置，使寵物瓶B的口部至肩部收納入上端安裝有環(huán)狀導電部件50的由電介質(zhì)材料構成的襯套49的空洞部48內(nèi)，并接觸其內(nèi)面。另外，使所述瓶B的肩部至底部側接觸并收納在外部電極46的內(nèi)面。在該狀態(tài)下，由下述條件在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。另外，圓柱狀襯套49在外部電極46內(nèi)插入對應該外部電極46收納的高度約22cm的寵物瓶B的口部及肩部的部分(自上部起11cm的位置)。
<涂敷條件>
圓柱狀襯套49ホトベ-ル(商品名、住金セラミックス社制)環(huán)狀導電部件50不銹鋼制蓋70的排氣孔69孔徑1mm、一個介質(zhì)C2H2氣體介質(zhì)的氣體流量40～80sccm寵物瓶B及排氣管53內(nèi)的氣壓0.08～0.2Torr向內(nèi)部電極67供給的高高頻電力100MHz、250W在外部電極46上施加的高頻電力13.56MHz、輸出250W在例7中，在外部電極46上施加13.56MHz、輸出250W的高頻電力，測定使寵物瓶B及排氣管53內(nèi)的氣壓為0.2Torr時相對內(nèi)部電極67的偏壓。圖10顯示其結果。
由圖10可知，在第三實施例的例7中，壓力為0.2Torr，可施加約-450V的偏壓，如所述的第二實施例的例5(圖6顯示)，可施加供給250W的高頻電力時大致相同的偏壓。
根據(jù)這樣的例7，可在內(nèi)部電極67上供給高高頻電力，在所述寵物瓶B內(nèi)生成高密度的等離子，同時，可利用所述的偏壓將所述等離子引入外部電極54，可在寵物瓶B內(nèi)面高速地涂敷均勻厚度的碳膜。
第四實施例圖11是顯示對第四實施例的塑料容器內(nèi)面形成膜的裝置的剖面圖。
上下端具有凸緣101a、101b的圓筒狀電磁屏蔽部件102被載置并電連接在圓環(huán)狀的下部密封部件103上，進行密封，以防止由裝置泄漏高頻。筒狀金屬制的外部電極主體104被配置在所述電磁屏蔽部件102內(nèi)，位于凸緣101a的下方。圓板狀的金屬制外部電極底部件105被可拆裝地安裝在所述外部電極104的底部。利用所述外部電極主體104及所述外部電極底部件105構成具有可設置形成碳膜的塑料容器(例如寵物瓶B)的大小的空間的例如有底圓筒狀外部電極106。另外，在所述下部密封部件103和所述外部電極底部件105之間配置圓板狀絕緣體107。
另外，利用未圖示的推桿將所述外部電極底部件105、所述圓板狀絕緣體107及所述下部密封部件103相對所述外部電極主體104一體地上下移動，開閉所述外部電極主體104底部。
由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套109被插入所述外部電極106的所述主體104的上部。該圓柱狀襯套109具有形成組合與插入內(nèi)部的塑料容器(例如寵物瓶)B的口部及肩部對應的圓柱與圓錐臺的形狀的空洞部108。所述襯套109通過自其上載置的后述的環(huán)狀絕緣部件螺固的螺栓(未圖示)固定。這樣，通過將圓柱狀襯套109插入固定在所述外部電極106的所述主體104的上部，當由所述外部電極106的底部側插入寵物瓶B時，使該寵物瓶B外周的肩部與所述襯套109的空洞部108內(nèi)面接觸或接近，且其余的寵物瓶B的外周接觸或接近所述外部電極106的內(nèi)面。
作為構成所述襯套109的電介質(zhì)材料，可列舉和所述第一實施例中說明的相同的材料。
環(huán)狀絕緣部件110被載置在所述外部電極106上面，該環(huán)狀絕緣部件110上面和所述筒狀電磁屏蔽部件102的上部凸緣101a形成同一面。通過自所述環(huán)狀絕緣部件110至所述襯套109上緊固未圖示的螺栓，將所述襯套109插入固定在所述外部電極106內(nèi)。所述環(huán)狀絕緣部件110的下面也可以和寵物瓶B的口部上端面一致。但是，最好使寵物瓶B的口部至肩部側較厚。這是為了抑制在寵物瓶B內(nèi)部產(chǎn)生的等離子，防止在該寵物瓶B口部內(nèi)面粘附膜，使外觀漂亮。
上下具有凸緣111a、111b的排氣管112被載置在所述電磁屏蔽部件102的上部凸緣101a及所述環(huán)狀絕緣部件110上面。通過自所述排氣管112的下部凸緣111b至所述電磁屏蔽部件102的上部凸緣101a緊固未圖示的螺栓，將所述排氣管112固定在所述電磁屏蔽部件102上。另外，將未圖示的螺栓自所述排氣管112的下部凸緣111b貫通所述環(huán)狀絕緣部110緊固在外部電極106的主體104上，將所述排氣管112固定在所述環(huán)狀絕緣部件110及所述外部電極106上。所述環(huán)狀絕緣部件110還與利用所述螺栓的螺固所述外部電極106固定。另外，所述排氣管112和所述環(huán)狀絕緣部件110及所述外部電極106的固定形成不由螺栓電導通所述排氣管112和所述外部電極106的結構。分路排氣管113的一端被連接在所述排氣管112的側壁。該分路排氣管113的另一端安裝有未圖示的真空泵這樣的排氣設備。
例如，用于將13.56MHz的高頻電力作為偏壓電力施加的偏壓用電源114通過同軸電纜115及使用N型插座(未圖示)的饋電部116連接在所述外部電極106上。匹配器117介裝在所述同軸電纜115上。另外，所述排氣管112的下部凸緣111b利用所述同軸電纜115的外皮屏蔽(未圖示)接地。在所述下部凸緣111b上電連接的例如電磁屏蔽部件102這樣的部件全部被接地。
蓋體119被氣密地固定在所述排氣管112的上部凸緣111a上。該蓋體119的中心部具有絕緣環(huán)118，并通過和所述下部凸緣111b的電連接接地。框體120被安裝在所述蓋體119上。
兼有高高頻電力端子的氣體供給管121自所述框體120內(nèi)貫通所述蓋體119的絕緣環(huán)118，并通過所述排氣管112插入至所述襯套109內(nèi)。該氣體供給管121的上端通過絕緣接頭連接在自外部貫通所述框體120，插入的氣體導入管112下端。
上端具有凸緣部125的接地屏蔽管24覆蓋所述排氣管112及位于所述襯套109內(nèi)的所述氣體供給管121部分進行配置。所述接地屏蔽管124通過將其上部的凸緣125緊固在所述蓋體119上固定并接地。所述接地屏蔽管124位于所述襯套109內(nèi)及該襯套109近旁的所述排氣管112內(nèi)。
內(nèi)部電極126以其縱向大致全長被配置在所述外部電極106及襯套109內(nèi)(插入寵物瓶B的空間)。該內(nèi)部電極126的上端被自由拆裝地安裝在位于所述襯套109側的所述氣體供給管121下端。在所述內(nèi)部電極126的中心軸設有氣體流路127。
另外，也可以在所述內(nèi)部電極126的下部側壁開設排氣孔，使其和所述氣體流路127連通。此時，排氣孔最好在自所述內(nèi)部電極126底部插入所述寵物瓶B內(nèi)的長度25％的范圍內(nèi)的側面區(qū)域開口。
所述內(nèi)部電極126的直徑為瓶B的接頭直徑以下，長度為可插入寵物瓶B縱向的大致總長度的長度。作為長度的標準，相對于寵物瓶B總長度的比例為{1-D/(2L)}左右。在此，D表示寵物瓶的內(nèi)徑，L表示寵物瓶的總長度，L＞(D/2)。
所述內(nèi)部電極126可由各種金屬材料制作，但考慮高頻傳輸中的皮層效應的影響，其表面最好采用鋁或金等這樣的電導率高且穩(wěn)定的材料。但是，考慮其成本，最好由鋁制作整體。另外，當內(nèi)部電極126表面的中途形成平滑時，在該內(nèi)部電極126表面堆積的碳膜有可能容易剝離。因此，最好將內(nèi)部電極126的表面預先進行噴砂處理，這樣，使表面粗糙度增大，則在表面堆積的碳膜不容易剝離。另外，相反也有使表面形成得非常平滑，使每次涂敷處理堆積的碳膜容易除去或吹掉的方法。
用于供給高高頻電力的高高頻電源128通過同軸電纜129及饋電部130連接在所述氣體供給管121上。匹配器131介裝在同軸電纜129上。所述饋電部130使用N(型)插座(未圖示)安裝在所述框體120上。同軸電纜129的皮層屏蔽也介由所述N型插座的外導體(都也未圖示)和所述框體120連接，并使所述高高頻電源128和偏壓用電源114接地，全部形成同電位的接地電位。
在所述的碳膜形成裝置中，通過所述偏壓用電源114及高高頻電源128施加的高高頻及偏壓用高頻利用下部屏蔽部件103、圓筒狀電磁屏蔽部件102、排氣管112、蓋體119、框體120電屏蔽在本裝置內(nèi)，不會釋放到空間中。
其次，用圖11所示的膜形成裝置說明內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法。
利用未圖示的推桿卸下外部電極底部件105、圓板狀絕緣體107及下部屏蔽部件103，開放外部電極主體104的底部。而后，將塑料容器例如寵物瓶B自開放的外部電極主體104底部側從其瓶B口部側起插入。然后，利用未圖示的推桿將外部電極底部件105、圓板狀絕緣體107及下部屏蔽部件103順序地安裝到外部電極主體104底部側。這樣，如圖11所示，在由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套109的空洞部108內(nèi)收納寵物瓶B的口部至肩部，使所述幾部至肩部與其內(nèi)面接觸或近接，且將所述寵物瓶B的肩部至底部側接觸或接近并收納在所述外部電極106內(nèi)面。此時，所述寵物瓶B通過其口部連通排氣管112。
其次，利用未圖示的排氣裝置，通過分路排氣管113及排氣管112將所述排氣管112及所述寵物瓶B內(nèi)外的氣體排出。從氣體導入管122通過氣體供給管121向內(nèi)部電極125的氣體流路126供給介質(zhì)氣體，并向?qū)櫸锲緽內(nèi)排出。該介質(zhì)氣體進一步流向?qū)櫸锲緽的口部。然后，取得氣體供給量和氣體排氣量的平衡，將所述寵物瓶B內(nèi)設定為規(guī)定的氣壓。
其次，將來自偏壓用電源114的偏壓電力通過電纜115、匹配器117及饋電部116施加到所述外部電極106上。然后，或與此同時將來自高頻電源128的高高頻電力通過電纜129、匹配器131及饋電部130供給到氣體供給管121，而后，通過該氣體供給管121向所述內(nèi)部電極126供給高高頻電力。其結果在所述內(nèi)部電極126周圍生成等離子。
此時，接地屏蔽管124被配置在所述氣體供給管121外周，位于所述襯套109、環(huán)狀絕緣部件110及所述排氣管112內(nèi)，同時，通過凸緣部125接地。因此，可使所述接地屏蔽管124形成基準電位由所述外部電極106向生成的等離子施加偏壓。
另外，在所述氣體供給管121上施加的高高頻電場通過在氣體供給管121外周配置所述接地屏蔽管124而被遮蔽。因此，可防止向排氣管112內(nèi)施加高高頻電場。
另外，通過將所述接地屏蔽管124由寵物瓶B的口部插入內(nèi)部，由寵物瓶B的口部附近部分遮蔽在所述氣體供給管121及內(nèi)部電極126上施加的高高頻電場。因此，可防止在所述寵物瓶B口部的空間施加高高頻電場。并且，在將環(huán)狀絕緣部件110的下面置于所述寵物瓶B的口部上端至肩部之間的高度時，也可防止將外部電極106上施加的偏壓施加到所述寵物瓶B口部的空間。
其結果可利用如下這樣的效果提高對寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜的速度及膜質(zhì)。
a)當使用高高頻電力時，特別是在低氣壓條件與高頻電力相比，可得到高的電子密度，故可提高和介質(zhì)氣體的撞擊頻率，提高制膜種密度。
b)由于調(diào)整偏壓電力時可改變和等離子電位的電位差，因此，可調(diào)整向?qū)櫸锲緽內(nèi)面入射的離子能。
c)由于離子密度與電子密度成比例，故可和所述的電位差的調(diào)整一起控制入射在寵物瓶B內(nèi)面的離子通量。
進一步可得到如下的效果d)在氣體供給管121上施加的高高頻電場利用在氣體供給管121外周配置所述接地屏蔽管124而被遮蔽。因此，可防止高高頻電場施加到排氣管112內(nèi)。其結果，可防止在寵物瓶B的口部附近強烈地產(chǎn)生利用所述高高頻電場得到的等離子。由于高高頻電力能不由在寵物瓶B的口部附近產(chǎn)生的等離子損耗地到達內(nèi)部電極126，可提高電力傳輸效率，故可提高寵物瓶B內(nèi)部產(chǎn)生的等離子的密度。
e)由于電場的集中而容易引起厚壁化的寵物瓶B肩部的涂敷速度可利用襯套109內(nèi)徑方向的厚度或接地屏蔽管124長度的調(diào)節(jié)來控制。因此，可提高碳膜對寵物瓶B內(nèi)面的涂敷速度及膜質(zhì)。
通過這樣生成等離子，可在寵物瓶B內(nèi)面高速度地涂敷均勻厚度、均質(zhì)的碳膜，可制造優(yōu)質(zhì)的內(nèi)面覆蓋碳膜的寵物瓶。
形成規(guī)定的膜厚后，停止來自所述偏壓用電源114及高高頻電源128的偏壓電力、高高頻電力的供給，停止介質(zhì)氣體供給，進行殘留氣體排氣，停止氣體排氣。然后，將氮氣、惰性氣體或空氣等自所述氣體導入管122通過氣體供給管121，再通過內(nèi)部電極126的氣體流路127供給到寵物瓶B內(nèi)，將該寵物瓶B內(nèi)外恢復大氣壓。而后，按前述的順序更換寵物瓶B，進入下一寵物瓶的涂敷作業(yè)。
所述介質(zhì)氣體可使用和所述第一實施例中敘述的相同的氣體。
所述高高頻電力一般被定義在30～300MHz，但不限于此。另外，這些電力的施加可以是連續(xù)的，也可以是間斷的(脈沖)。
所述偏壓電力一般使用13.56MHz，范圍為50kHz～20MHz、100～1000W的電力，但不限于此。另外，該偏壓電力的施加可以是連續(xù)的，也可以是間斷的(脈沖)。
以上，根據(jù)第四實施例，將接地的接地屏蔽管124配置在氣體供給管121外周使其位于襯套109內(nèi)及該襯套109近旁的排氣管112內(nèi)，且將寵物瓶B的至少口部至肩部收納入所述襯套109的空洞部108內(nèi)，且將所述寵物瓶B的肩部至底部側接觸并收納入所述外部電極106內(nèi)，自氣體供給管121將介質(zhì)氣體通過兼作排出管的內(nèi)部電極126的排出孔供給入所述寵物瓶B內(nèi)，通過對外部電極106施加偏壓電力，對內(nèi)部電極126供給高高頻電力，在所述內(nèi)部電極126和所述外部電極106(實際是所述寵物瓶B內(nèi)面)之間生成等離子。通過這樣生成等離子，可在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷均勻厚度的碳膜。另外，通過由所述外部電極106向內(nèi)部電極126施加偏壓，也就是向生成的等離子施加偏壓，可在所述寵物瓶B的包含口部至肩部的內(nèi)面整體涂敷均勻厚度的均制的碳膜。特別是通過向內(nèi)部電極126供給高高頻電力，可在所述寵物瓶B內(nèi)面整體高速度地涂敷所述碳膜。其結果可批量地制造防止來自外部氧氣的透過、來自內(nèi)部(例如碳酸飲料)的二氧化碳的透過的密封性優(yōu)良的內(nèi)面覆蓋碳膜的寵物瓶。
另外，在施加高高頻電力的氣體供給管121和接地的排氣管112之間，也就是排氣管112內(nèi)會生成不需要的等離子，而使碳膜涂敷效率降低。通過在所述氣體供給管121周圍配置接地的接地屏蔽管124可防止所述不需要的等離子生成。
在寵物瓶B的外觀上，最好不在其口部部分的內(nèi)面部分粘付屏蔽膜。通過由寵物瓶B的口部將所述接地屏蔽管124插入至內(nèi)部可抑制該部分的等離子產(chǎn)生。另外，通過在寵物瓶B的口部上端至肩部之間配置環(huán)狀絕緣部件110可防止對寵物瓶B口部施加偏壓電場。利用該兩個效果可得到寵物瓶B口部未粘付屏蔽膜，且商品價值高的內(nèi)面覆蓋碳膜的寵物瓶。由于使寵物瓶B與外部電極106內(nèi)壁在數(shù)毫米以內(nèi)接近，故在寵物瓶B的外壁和外部電極106內(nèi)壁間的空洞部不產(chǎn)生等離子，因此，不會在寵物瓶B的外壁進行涂敷。
通過利用例如可注射模塑成型的塑料這樣的電介質(zhì)材料形成襯套109，可對應覆蓋寵物瓶B的口部及肩部周圍的復雜形狀的部件。因此，與現(xiàn)有的包括這些部件的全部由外部電極構成的情況相比，可簡單地制造。另外，與現(xiàn)有的包括這些部件的全部利用金屬等導電材料由外部電極構成的情況相比，可將裝置整體輕量化。這是在高速連續(xù)涂敷裝置采用旋轉式時的重要優(yōu)點。
另外，在所述的第四實施例中，將具有空洞部108的由電介質(zhì)材料構成的圓柱狀襯套109插入固定在外部電極106的上部，來對應寵物瓶B的口部至肩部，但也可以將由電介質(zhì)材料構成的薄膜自寵物瓶B的肩部延伸至底部。
接地屏蔽管124不限于如圖11所示使其下端位于寵物瓶B口部附近的形狀。例如，如圖12所示，也可以使接地屏蔽管124下端位于寵物瓶B軀干部中央附近，來有效地縮短內(nèi)部電極126的長度。這樣，可抑制在寵物瓶B口部附近或排氣管112內(nèi)產(chǎn)生的不需要的等離子。因此，可在寵物瓶B內(nèi)有效的等離子上消耗向內(nèi)部電極供給的高頻電力。因此，可提高涂敷速度。另外，可向?qū)櫸锲緽內(nèi)的等離子高效地施加偏壓，可提高涂敷品質(zhì)。
(例8)使用所述的圖11所示的碳膜形成裝置使寵物瓶B的口部至肩部收納入由電介質(zhì)材料構成的襯套109的空洞部48內(nèi)，并接觸或接近其內(nèi)面，且將所述瓶B的肩部至底部側接觸或近接外部電極106內(nèi)面而收納。將接地的接地屏蔽管124配置在氣體供給管121外周，使其位于所述襯套109內(nèi)及該襯套109近旁的排氣管112內(nèi)，由下述條件在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。另外，圓柱狀襯套109插入外部電極106內(nèi)對應該外部電極106上收納的高度約22cm的寵物瓶B的口部及肩部的部分(自上部起11cm的位置)。
<涂敷條件>
圓柱狀襯套109ホトベ-ル(住金セラミックス制)接地屏蔽管124不銹鋼制內(nèi)部電極126的氣體流路127內(nèi)徑4mm
介質(zhì)C2H2氣體介質(zhì)的氣體流量40～80sccm寵物瓶B及排氣管112內(nèi)的氣壓0.08～0.2Torr向內(nèi)部電極126供給的高高頻電力100MHz、250W在外部電極106上施加的高頻電力13.56MHz、輸出250W測定利用例8及所述的現(xiàn)有的例2涂敷碳膜的寵物瓶的口部至底部的厚度。圖13顯示其結果。
由圖13可知，在對應寵物瓶B的口部及肩部的外部電極114內(nèi)插入由ホトベ-ル制造的圓柱狀襯套109的例8中，可在寵物瓶B的整個內(nèi)面涂敷均勻的碳膜。
與此相對，在使寵物瓶B的口部至底部側接觸外部電極201內(nèi)面并收納的圖18所示的現(xiàn)有例2中，在寵物瓶B的內(nèi)面中，由口部至肩部附近的內(nèi)面涂敷厚的碳膜，碳膜的厚度不均勻。另外，在例2中，未記入高度5cm位置的厚度是由于該位置的碳膜厚而剝離的緣故。
(例9)在所述的圖11所示的碳膜形成裝置中，不在氣體供給管外周配置接地屏蔽管，使寵物瓶B的口部至肩部收納入由電介質(zhì)材料構成的襯套109的空洞部48內(nèi)并接觸或接近其內(nèi)面，且將所述瓶B的肩部至底部側接觸或接近外部電極106內(nèi)面而收納。其它和例8使用相同的條件，在所述寵物瓶B內(nèi)面涂敷碳膜。
在例8及例9中，在外部電極106上施加13.56MHz、輸出250W的高頻電力，測定寵物瓶B及排氣管112內(nèi)的氣壓為0.2Torr時對內(nèi)部電極126的偏壓。表1顯示其結果。
表1

由所述表1可知，在第四實施例的例8中壓力為0.2Torr時可施加、約-420V的偏壓。與此相對，在不具有接地屏蔽管的例9中即使施加相同的高頻電力，也幾乎不能向內(nèi)部電極126施加偏壓。這是由于在例8中，通過在氣體供給管121外周配置接地的接地屏蔽管124，可將該接地的接地屏蔽管124作為外部電極106的基準電位使用。
根據(jù)該例8，向內(nèi)部電極126供給高高頻電力，可在所述寵物瓶B內(nèi)生成高密度的等離子，同時，可利用所述的偏壓將所述等離子引入外部電極106，可向?qū)櫸锲緽內(nèi)面高速度地涂敷均勻厚度的高品質(zhì)的碳膜。
第五實施例圖14是顯示第五實施例的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置的剖面圖。
該第五實施例的碳膜形成裝置除具有以下說明的結構以外，其它和所述的圖11所示的第四實施例的碳膜形成裝置相同。接地屏蔽管124延伸至寵物瓶B內(nèi)部中央附近，其表面積變大。內(nèi)部電極126長度縮短相當于使所述接地屏蔽管124加長的量。外部電極106延伸至寵物瓶B的口附近。在寵物瓶B口部外周設置的襯套109和所述外部電極106相同，延伸至寵物瓶B的口附近。
如圖14及圖15所示，接地屏蔽管124具有如下結構，為將表面積增大，在其外周面局部(位于排氣管112的外周面部分及內(nèi)部電極126正上方的外周面部分)安裝凸部132。另外，如圖16所示，為將接地屏蔽管124的表面積增大，也可以在其外周面的局部(位于排氣管112的外周面部分及內(nèi)部電極126正上方的外周面部分)形成波紋狀突起133。
在這樣的第五實施例中，通過將外部電極106延伸至寵物瓶B口部附近，對外部電極106施加偏壓、對內(nèi)部電極126供給高高頻電力，在所述內(nèi)部電極126和所述外部電極106(實際上是所述寵物瓶B內(nèi)面)及排氣管124內(nèi)部生成等離子。此時，由該等離子可見到的接地電極的表面積是所述凸部132和接地屏蔽管124的表面積之和，該表面積比所述的第四實施例中的表面積大。在等離子和電極之間產(chǎn)生的接地電壓與電極的面積比大致成反比。由于位于外部電極106內(nèi)的寵物瓶B內(nèi)側的表面積和所述接地屏蔽管124的表面積之比小，故在外部電極106和等離子之間產(chǎn)生的外層電壓(シ-ス電壓)，也就是在寵物瓶B內(nèi)側產(chǎn)生的外層電壓增高。這種在寵物瓶B內(nèi)側產(chǎn)生的高的外層電壓使寵物瓶B內(nèi)的離子加速，使對寵物瓶B內(nèi)側表面的入射能提高。其結果可在寵物瓶B內(nèi)面涂敷具有更優(yōu)良膜質(zhì)的碳膜。
第六實施例圖17是在第六實施例的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置中組裝電源系統(tǒng)的等效電路圖。
該第六實施例的碳膜形成裝置具有如下結構，除不在氣體供給管外周配置接地屏蔽管以外，其它結構和所述的圖11所示的第四實施例的碳膜形成裝置相同。
如圖17所示，偏壓用電源114通過電纜115連接在外部電極106上。匹配器117被介裝在所述電纜115上。該匹配器117包括在所述電纜115上介裝的第一可變電容器C1；一端自所述偏壓用電源114和所述第一可變電容器C1之間的電纜115分路，另一端接地的分路電纜161；介裝在該分路電纜161上的第二可變電容器C2。
高高頻電源128通過電纜129連接在內(nèi)部電極126上。另外，電纜129被連接在氣體供給管(未圖示)上，但在此，通過為了方便將其連接在內(nèi)部電極126上進行說明。匹配器131被介裝在所述電纜129上。該匹配器131包括在所述電纜129上介裝的第一可變電容器C1’；一端自所述高高頻電源128和所述第一可變電容C1’之間的電纜129分路，另一端接地的分路電纜162；介裝在該分路電纜162上的第二可變電容C2’。電感L的一端連接在所述匹配器131和未圖示的氣體供給管之間的導通經(jīng)路上，另一端接地。
根據(jù)這樣的結構，和所述的第四實施例相同，自偏壓用電源114將偏壓電力通過電纜115、偏壓用匹配器117施加到外部電極106上。自高高頻電源128將高高頻電力通過電纜129、匹配器131向內(nèi)部電極126供給。由此，在所述內(nèi)部電極126和所述外部電極106之間產(chǎn)生放電，生成等離子。此時，電感L的一端連接在所述匹配器131和未圖示的氣體供給管之間的導通經(jīng)路上，另一端接地，由此，可使施加高高頻電力的內(nèi)部電極126相對于外部電極106作為接地電極起作用。其結果是，不在氣體供給管外周配置接地屏蔽管，就可和第四實施例同樣地由外部電極106向內(nèi)部電極126也就是生成的等離子施加偏壓。
根據(jù)以上詳述的本發(fā)明，可提供能向塑料容器整個內(nèi)面涂敷具有均勻膜厚的碳膜的對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，可提供向內(nèi)面涂敷具有均勻膜厚的碳膜，且相對于氧氣及二氧化碳的密封性優(yōu)良的塑料容器的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明，可利用偏壓將塑料容器內(nèi)生成的等離子引入該容器內(nèi)面，可提供，能向塑料容器整個內(nèi)面涂敷具有優(yōu)良的膜質(zhì)、且具有均勻膜厚的碳膜的，對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，可提供內(nèi)面涂敷具有優(yōu)良的膜質(zhì)、且具有均勻膜厚的碳膜、并且相對于氧氣及二氧化碳的密封性更優(yōu)良的塑料容器的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明，可提供一種向塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置，其可向內(nèi)部電極供給高高頻電力，在塑料容器內(nèi)生成高密度的等離子，同時，可利用偏壓將所述等離子引入所述容器內(nèi)面，將具有優(yōu)良的膜質(zhì)且具有均勻膜厚的碳膜向塑料容器整個內(nèi)面高速地涂敷。
根據(jù)本發(fā)明，可提供一種可批量制造塑料容器的方法，該塑料容器內(nèi)面高速地涂敷具有優(yōu)良的膜質(zhì)、且具有均勻膜厚的碳膜，相對于氧氣及二氧化碳的密封性更優(yōu)良。
權利要求
1.一種對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其在與高頻電源連接并具有當插入塑料容器時包圍該容器的大小的外部電極與插入到所述容器內(nèi)的內(nèi)部電極之間，在從該內(nèi)部電極供給的介質(zhì)氣體存在的情況下生成等離子而在所述容器內(nèi)面形成屏蔽性優(yōu)良的膜，其中，所述外部電極，配置在基臺和設置在該基臺上的筒狀支撐部件的內(nèi)部，并且在底部具有相對于所述基臺介由絕緣體配置的能夠開閉的外部電極底部件。
2.如權利要求1所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述基臺和所述筒狀支撐部件是電磁屏蔽部件。
3.如權利要求1所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述筒狀支撐部件，其上端固定在接地的排氣管上。
4.如權利要求1所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述基臺、所述絕緣體和所述外部電極底部件利用推桿一體地進行上下移動而開閉所述外部電極的底部。
5.如權利要求1所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，還具有襯套，其由電介質(zhì)材料構成，在插入所述容器時，至少介于該容器的口部及肩部與所述外部電極之間。
6.如權利要求5所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述襯套從所述容器的肩部進一步朝向底部延伸。
7.如權利要求1所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部電極由鎢或者不銹鋼制成。
8.如權利要求1所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述高頻電源與設置在所述外部電極的饋電端子連接。
9.如權利要求8所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述高頻電源通過同軸電纜與設置在所述外部電極的饋電端子連接，并且，在該同軸電纜上介裝有匹配器。
10.如權利要求1所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述屏蔽性優(yōu)良的膜是碳膜。
11.如權利要求1所述的對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部電極在前端具有穿設了排氣孔的蓋。
12.一種內(nèi)面覆蓋屏蔽膜的塑料容器的制造方法，其使用對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置制造內(nèi)面覆蓋屏蔽膜的塑料容器，所述對塑料容器內(nèi)面形成屏蔽膜的裝置具備基臺；設置在該基臺上的筒狀支撐部件；外部電極，其配置在該基臺和筒狀支撐部件的內(nèi)部，其具有在插入塑料容器時包圍該容器的大小并且在底部具有相對于所述基臺介由絕緣體配置的能夠開閉的外部電極底部件；推桿，其使所述基臺、所述絕緣體和所述外部電極底部件一體地進行上下移動而開閉所述外部電極的底部；內(nèi)部電極，其插入到所述容器內(nèi)并向所述容器內(nèi)供給介質(zhì)氣體；排氣裝置，其排出所述外部電極與所述容器之間以及所述容器內(nèi)的氣體；高頻電源，其與所述外部電極連接，所述內(nèi)面覆蓋屏蔽膜的塑料容器的制造方法包括(a)利用所述推桿將所述基臺、所述絕緣體和所述外部電極底部件一體地卸下而開放所述外部電極底部的工序；(b)將塑料容器插入到所述外部電極內(nèi)的工序；(c)利用所述推桿將所述外部電極底部件、所述絕緣體和所述基臺以該順序安裝到所述外部電極底部并將所述容器收納到所述外部電極內(nèi)的工序；(d)利用所述排氣裝置排出所述容器內(nèi)外的氣體的工序；(e)從所述內(nèi)部電極向所述容器內(nèi)供給介質(zhì)氣體的工序；(f)利用所述基臺和所述筒狀支撐部件進行電磁屏蔽，從所述高頻電源向所述外部電極供給高頻電力，使所述容器內(nèi)生成等離子，使所述容器內(nèi)的所述介質(zhì)氣體分解而在所述容器內(nèi)面覆蓋屏蔽膜的工序；(g)在使高頻電力、介質(zhì)氣體及氣體的排出停止后，使所述容器內(nèi)面返回到大氣壓的工序；(h)利用所述推桿將所述基臺、所述絕緣體和所述外部電極底部件一體地卸下而開放所述外部電極底部，并將所述外部電極內(nèi)的所述容器取出的工序。
13.如權利要求12所述的內(nèi)面覆蓋屏蔽膜的塑料容器的制造方法，其特征在于，按照所述(b)～(h)的順序進行接下來的塑料容器的屏蔽膜覆蓋操作。
全文摘要
一種對塑料容器內(nèi)面形成碳膜的裝置及內(nèi)面覆蓋碳膜的塑料容器的制造方法，其包括有底筒狀外部電極，其具有在插入作為被處理物的塑料容器時，包圍除去該容器的口部及肩部的外周的大小；襯套，其由電介質(zhì)材料構成，在插入了所述容器時，至少設于該容器口部及肩部和所述外部電極之間；排氣管，其介由絕緣部件安裝在設置所述容器口部的一側的所述外部電極端面；內(nèi)部電極，其由所述排氣管側插入所述外部電極內(nèi)的所述容器內(nèi)，其插入深度為所述容器的縱向的大致全長，并與接地側連接，同時，穿設有用于排出介質(zhì)氣體的排氣孔；排氣裝置，其被安裝在所述排氣管上；氣體供給裝置，其用于向所述內(nèi)部電極供給介質(zhì)氣體；高頻電源，其被連接在所述外部電極。
文檔編號C23C16/509GK1869282SQ200610094520
公開日2006年11月29日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權日2001年12月13日
發(fā)明者阿部隆夫, 山越英男, 加藤光雄, 淺原裕司 申請人:三菱重工業(yè)株式會社