JP2003293135A - Apparatus for forming film on inner surface of plastic container, and method for manufacturing plastic container coated with film on inner surface thereof - Google Patents
Apparatus for forming film on inner surface of plastic container, and method for manufacturing plastic container coated with film on inner surface thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック容器
内面への膜形成装置および内面膜被覆プラスチック容器
の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming a film on the inner surface of a plastic container and a method for manufacturing an inner surface film-coated plastic container.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プラスチック容器、例えばペットボトル
は、外部からの酸素の透過および容器自身に含まれる酸
素の内部への浸み出し、また、内部（例えば炭酸飲料
水）からの二酸化炭素の透過を防止するためにその内面
にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）やａ−Ｃ（amorphous
Carbon）のような炭素膜や、ＳｉＯ２膜などのバリア
膜をはじめとする機能膜をコーティングすることが試み
られている。2. Description of the Related Art Plastic containers, such as plastic bottles, allow the permeation of oxygen from the outside and the leaching of oxygen contained in the container itself into the interior and the permeation of carbon dioxide from the interior (for example, carbonated drinking water). In order to prevent it, DLC (Diamond Like Carbon) or aC (amorphous
Attempts have been made to coat functional films such as carbon films such as carbon) and barrier films such as SiO 2 films.
【０００３】このようなプラスチック容器内面に膜をコ
ーティングする方法としては、特開平８−５３１１６号
公報および特許第２７８８４１２号公報（特開平８−５
３１１７号公報）に高周波プラズマを用いる方法が開示
されている。特開平９−２７２５６７号公報には、その
応用的な方法として高周波プラズマを用いて膜をフィル
ムにコーティングする方法が開示されている。特許第３
０７２２６９（特開平１０−２２６８８４号公報）に
は、特殊形状容器に対応するコーティング方法が、特許
第３１１５２５２（特開平１０−２５８８２５号公報）
などには量産化技術として複数個の容器に同時にコーテ
ィングする方法が開示されている。また、プラスチック
容器に膜をコーティングする技術が開示された文献とし
て、「K.Takemoto, et al, Proceedings of ADC/FCT '9
9,p285」、「E.Shimamura et al, 10th years IAPRI W
orld Conference 1997,p251 」がある。As a method of coating a film on the inner surface of such a plastic container, Japanese Patent Laid-Open No. 8-53116 and Japanese Patent No. 2788412 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-5).
3117) discloses a method using high frequency plasma. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-272567 discloses, as an application method thereof, a method of coating a film with a film using high frequency plasma. Patent No. 3
No. 072269 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-226884) discloses a coating method corresponding to a special shape container in Japanese Patent No. 3115252 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-258825).
Discloses a method for coating a plurality of containers at the same time as a mass production technology. In addition, as a document disclosing a technique of coating a film on a plastic container, "K. Takemoto, et al, Proceedings of ADC / FCT '9
9, p285 '', `` E. Shimamura et al, 10th years IAPRI W
orld Conference 1997, p251 ”is available.
【０００４】高周波プラズマＣＶＤを用いてプラスチッ
ク容器に機能膜をコーティングする基本的な発明である
前記特許第２７８８４１２号公報（特開平８−５３１１
７号公報）について、図６を参照して説明する。図６は
この公報に記載されている高周波プラズマＣＶＤを用い
たプラスチック容器への炭素膜コーティング装置の断面
図である。The basic invention of coating a functional film on a plastic container using high-frequency plasma CVD is described in Japanese Patent No. 2788412 (JP-A-8-5311).
No. 7) will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional view of a carbon film coating apparatus for a plastic container using high frequency plasma CVD described in this publication.
【０００５】外部電極１０１は、架台１０２上に例えば
ポリテトラフルオロエチレン製のシール板１０３を介し
て設置されている。この外部電極１０１は、収納される
プラスチック容器、例えばボトルＢの外形にほぼ沿った
形の内形状を有する。前記外部電極１０１は、筒状の本
体１０１ａとこの本体１０１ａの上端に取り付けられる
キャップ部１０１ｂとから構成され、真空容器を兼ねて
いる。ガス排気管１０４は、前記架台１０２およびシー
ル板１０３を通して前記外部電極１０１下部に連通され
ている。The external electrode 101 is installed on a pedestal 102 via a seal plate 103 made of, for example, polytetrafluoroethylene. The external electrode 101 has an inner shape that is substantially along the outer shape of the plastic container, for example, the bottle B to be stored. The external electrode 101 is composed of a cylindrical main body 101a and a cap portion 101b attached to the upper end of the main body 101a, and also serves as a vacuum container. The gas exhaust pipe 104 is connected to the lower portion of the external electrode 101 through the gantry 102 and the seal plate 103.
【０００６】内部電極１０５は、前記外部電極１０１内
に収納されたボトルＢ内に挿入されている。この内部電
極１０５は、中空構造を有し、表面には複数のガス吹き
出し孔１０６が穿設されている。ＣＶＤ用媒質ガスを供
給するためのガス供給管１０７は、前記架台１０２およ
びシール板１０３を貫通して前記内部電極１０５の下端
に連通されている。ＣＶＤ用媒質ガスは、前記供給管１
０７を通して前記内部電極１０５内に供給され、前記ガ
ス吹き出し孔１０６からボトルＢ内に供給される。The internal electrode 105 is inserted in the bottle B housed in the external electrode 101. The internal electrode 105 has a hollow structure, and a plurality of gas blowing holes 106 are formed on the surface thereof. A gas supply pipe 107 for supplying the CVD medium gas penetrates the pedestal 102 and the seal plate 103 and communicates with the lower end of the internal electrode 105. The medium gas for CVD is supplied to the supply pipe 1
It is supplied into the internal electrode 105 through 07, and is supplied into the bottle B from the gas blowing hole 106.
【０００７】ＲＦ入力端子１０８は、前記架台１０２お
よびシール板１０３を通して前記外部電極１０１下部に
接続されている。このＲＦ入力端子１０８は、前記架台
１０２に対して電気的に絶縁されている。また、前記Ｒ
Ｆ入力端子１０８の下端は、整合器１０９を通して高周
波電源１１０に接続されている。前記外部電極１０１
は、高周波電源１１０からプラズマ生成用の高周波電力
が前記整合器１０９およびＲＦ入力端子１０８を通して
印加される。The RF input terminal 108 is connected to the lower portion of the external electrode 101 through the frame 102 and the seal plate 103. The RF input terminal 108 is electrically insulated from the gantry 102. In addition, R
The lower end of the F input terminal 108 is connected to the high frequency power supply 110 through the matching box 109. The external electrode 101
A high frequency power for plasma generation is applied from the high frequency power supply 110 through the matching unit 109 and the RF input terminal 108.
【０００８】このような構成の装置を用いてペットボト
ル内面に炭素膜をコーティングする方法について説明す
る。A method of coating a carbon film on the inner surface of a PET bottle using the apparatus having such a configuration will be described.
【０００９】まず、外部電極１０１の本体１０１ａ内に
ペットボトルＢを挿入し、前記本体１０１ａにキャップ
１０１ｂを取り付けることにより前記ボトルＢを前記外
部電極１０１内に気密に収納する。外部電極１０１内の
ガスをガス排気管１０４を通して排気する。この時、前
記外部電極１０１に収納したボトルＢ内外の空間のガス
が排気される。規定の真空度（代表値：１０-2〜１０-5
Ｔｏｒｒ）に到達した後、媒質ガスをガス供給管１０７
を通して内部電極１０５に例えば１０〜５０ｍＬ／ｍｉ
ｎの流量で供給し、さらに内部電極１０５のガス吹き出
し孔１０６を通してボトルＢ内に吹き出す。なお、この
媒質ガスとしては、例えばアセチレン、ベンゼン、トル
エン、キシレン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素
類、芳香族炭化水素類、含酸素炭化水素類、含窒素炭化
水素類が用いられる。前記ボトルＢ内の圧力は、ガス供
給量と排気量のバランスによって例えば２×１０-1〜１
×１０-2Ｔｏｒｒに設定する。その後、高周波電源１１
０から５０〜１０００Ｗの高周波電力を整合器１０９お
よびＲＦ入力端子１０８を通して外部電極１０１に印加
する。First, the PET bottle B is inserted into the main body 101a of the external electrode 101, and the cap 101b is attached to the main body 101a to hermetically store the bottle B in the external electrode 101. The gas in the external electrode 101 is exhausted through the gas exhaust pipe 104. At this time, the gas in the space inside and outside the bottle B housed in the external electrode 101 is exhausted. Specified vacuum degree (typical value: 10 -2 to 10 -5
Torr), the medium gas is supplied to the gas supply pipe 107.
Through the internal electrode 105 to, for example, 10 to 50 mL / mi
It is supplied at a flow rate of n and is further blown into the bottle B through the gas blowing hole 106 of the internal electrode 105. As the medium gas, for example, aliphatic hydrocarbons such as acetylene, benzene, toluene, xylene, cyclohexane, aromatic hydrocarbons, oxygen-containing hydrocarbons and nitrogen-containing hydrocarbons are used. The pressure in the bottle B is, for example, 2 × 10 −1 to 1 depending on the balance between the gas supply amount and the exhaust amount.
Set to × 10 -2 Torr. After that, the high frequency power supply 11
A high frequency power of 0 to 50 to 1000 W is applied to the external electrode 101 through the matching unit 109 and the RF input terminal 108.
【００１０】このような高周波電力の外部電極１０１へ
の印加によって、前記外部電極１０１と内部電極１０５
の間にプラズマが生成される。この時、ペットボトルＢ
は外部電極１０１の内にほぼ隙間無く収納されているた
め、プラズマはペットボトルＢ内に発生する。前記媒質
ガスは、前記プラズマによって解離、又は更にイオン化
して、炭素膜を形成するための製膜種が生成され、この
製膜種が前記ボトルＢ内面に堆積し、炭素膜を形成す
る。炭素膜を所定の膜厚まで形成した後、高周波電力の
印加を停止し、媒質ガス供給の停止、残留ガスの排気、
窒素、希ガス、又は空気等を外部電極１０１内に供給
し、この空間内を大気圧に戻す。この後、前記ボトルＢ
を外部電極１０１から取り外す。なお、この方法におい
て炭素膜を厚さ３０ｎｍ成膜するには２〜３秒間要す
る。By applying such high frequency power to the external electrode 101, the external electrode 101 and the internal electrode 105 are
Plasma is generated during the period. At this time, plastic bottle B
Is stored in the external electrode 101 with almost no space therebetween, so that plasma is generated in the plastic bottle B. The medium gas is dissociated by the plasma or further ionized to generate a film-forming species for forming a carbon film, and the film-forming species is deposited on the inner surface of the bottle B to form a carbon film. After forming the carbon film to a predetermined thickness, stop applying high frequency power, stop supplying medium gas, exhaust residual gas,
Nitrogen, a noble gas, air, or the like is supplied into the external electrode 101 to return the space to atmospheric pressure. After this, the bottle B
Is removed from the external electrode 101. In this method, it takes 2-3 seconds to form a carbon film having a thickness of 30 nm.
【００１１】このような高周波プラズマを用いるコーテ
ィング方法では、プラスチック容器内面の口部から肩部
または肩部近傍に亘る領域の炭素膜の厚さが他の容器内
面箇所に比べて厚くなって、均一なコーティングが困難
になる問題があった。In such a coating method using high-frequency plasma, the thickness of the carbon film in the region from the mouth of the inner surface of the plastic container to the shoulder or the vicinity of the shoulder is thicker than other inner surface portions of the container and is uniform. There is a problem that it becomes difficult to perform a simple coating.
【００１２】また、コーティング速度が十分とは言えな
い問題があった。たとえばペットボトル用のガス透過防
止バリア膜のコーティングにおいて現状の処理速度は２
００本／分程度であるが、市場ではそれより多い５００
本／分程度が要求されており、そのような処理速度を同
時処理本数が数十本程度の適度な大きさの連続処理装置
で処理するためには１本あたり１〜２秒程度の短時間で
コーティングを行う必要があった。There is also a problem that the coating speed is not sufficient. For example, in the case of coating a gas permeation preventive barrier film for PET bottles, the current processing speed is 2
It is about 00 / min, but it is more than 500 in the market.
A line / minute is required, and a short time of about 1 to 2 seconds per line is required to process such a processing speed with a continuous processing device of an appropriate size such that the number of simultaneous processing is about several tens. It was necessary to coat with.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、良好な膜質
で、かつ均一な膜厚を有する機能膜をプラスチック容器
内面に高速度でコーティングすることが可能なプラスチ
ック容器の内面への膜形成装置を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an apparatus for forming a film on an inner surface of a plastic container capable of coating a functional film having a good film quality and a uniform film thickness on the inner surface of the plastic container at a high speed. The purpose is to provide.
【００１４】本発明は、良好な膜質で、かつ均一な膜厚
を有する機能膜が内面に高速度でコーティングされたプ
ラスチック容器の製造方法を提供することを目的とす
る。An object of the present invention is to provide a method for producing a plastic container having an inner surface coated with a functional film having a good film quality and a uniform film thickness at a high speed.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明に係るプラスチッ
ク容器内面への膜形成装置は、被処理物であるプラスチ
ック容器が挿入された時にその容器を取り囲む有底円筒
状の外部電極と、前記容器の口部が位置する側の前記外
部電極の上部に取り付けられた排気管と、前記外部電極
内の前記プラスチック容器内に挿入され、媒質ガスを吹
き出すためのガス吹き出し管を兼ねる内部電極と、一端
が前記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に延出
された給電端子を兼ねるガス供給管と、少なくとも前記
外部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に
位置する前記ガス供給管部分の外周に配置され、接地さ
れたアースシールド管と、前記排気管に取り付けられた
排気手段と、前記ガス供給管に媒質ガスを供給するため
のガス供給手段と、前記ガス供給管に接続された高周波
電源と、を具備したことを特徴とするものである。A film forming apparatus for an inner surface of a plastic container according to the present invention includes a bottomed cylindrical external electrode which surrounds a plastic container, which is an object to be processed, when the plastic container is inserted, and the container. An exhaust pipe attached to the upper portion of the external electrode on the side where the mouth of the external electrode is located; an internal electrode that is also inserted into the plastic container inside the external electrode and also serves as a gas blowing pipe for blowing out a medium gas; Is connected to the internal electrode and the other end is a gas supply pipe that also serves as a power supply terminal extended to the exhaust pipe side, and the gas located at least in the external electrode and in the exhaust pipe near the mouth of the container An earth shield pipe which is arranged on the outer periphery of the supply pipe portion and is grounded, an exhaust means attached to the exhaust pipe, and a gas supply means for supplying a medium gas to the gas supply pipe. It is characterized in that anda high-frequency power source connected to the gas supply pipe.
【００１６】本発明に係る内面膜被覆プラスチック容器
の製造方法は、前述した本発明の膜形成装置を用いて内
面膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、（ａ）
被処理物であるプラスチック容器を、有底円筒状外部電
極内に囲まれるように挿入する工程と、（ｂ）上記
（ａ）工程と同時、または、前後して、接地されたアー
スシールドを外周に配置したガス供給管が連結され、媒
質ガスを吹き出し管を兼ねる内部電極を、前記プラスチ
ック容器の内部に挿入する工程と、（ｃ）前記容器内の
ガスを排気管手段により前記排気管を通して排気すると
共に、前記ガス供給管手段から媒質ガスを前記内部電極
に供給し、この内部電極のガス吹き出し孔から前記プラ
スチック容器内に媒質ガスを吹き出して前記プラスチッ
ク容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工
程と、（ｄ）高周波電源から高周波電力を前記ガス供給
管を通して前記内部電極に供給し、または、それと略同
時にバイアス用電源から内部電極に与える高周波電力の
周波数より周波数の低い高周波電力を前記外部電極に印
加し、前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、
このプラズマにより前記媒質ガスを解離させて前記プラ
スチック容器内面に膜をコーティングする工程とを含む
ことを特徴とするものである。The method of manufacturing an inner surface film-coated plastic container according to the present invention comprises the steps of (a) in manufacturing the inner surface film-coated plastic container using the film forming apparatus of the present invention described above.
The step of inserting a plastic container, which is the object to be processed, so as to be surrounded by the bottomed cylindrical external electrode, and (b) the step (a), simultaneously with or before or after the step (a), the outer circumference of the grounded earth shield. Inserting the internal electrode, which is also connected to the gas supply pipe arranged in the above and which also serves as a blowing pipe for the medium gas, into the inside of the plastic container, and (c) exhausts the gas in the container through the exhaust pipe by the exhaust pipe means. At the same time, the medium gas is supplied from the gas supply pipe means to the internal electrode, and the medium gas is blown into the plastic container from the gas blowing hole of the internal electrode so that the exhaust pipe including the inside of the plastic container has a predetermined gas pressure. And (d) supplying high-frequency power from the high-frequency power supply to the internal electrodes through the gas supply pipe, or at the same time as the bias power supply. The low frequency power frequency than the frequency of the high frequency power applied to the internal electrode is applied to the external electrode, to generate plasma in the plastic container,
This plasma is used to dissociate the medium gas to coat the inner surface of the plastic container with a film.
【００１７】本発明に係る別のプラスチック容器内面へ
の膜形成装置は、被処理物であるプラスチック容器が挿
入された時にその容器を取り囲む大きさを有する有底円
筒状の外部電極と、被処理物であるプラスチック容器が
挿入された時に少なくともその容器の口部および肩部と
前記外部電極の間に介在された誘電体材料からなるスペ
ーサと、前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の
端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、前記
外部電極内の前記プラスチック容器内に挿入され、媒質
ガスを吹き出すためのガス吹き出し孔が穿設された内部
電極と、前記排気管に取り付けられた排気手段と、前記
ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段
と、前記ガス供給管に整合器を通して接続された高高周
波電源と、前記外部電極に整合器を通して接続されたバ
イアス用電源と、前記ガス供給管と前記整合器の間の導
通経路に一端が接続され、他端が接地されたインダクタ
ンスとを具備したことを特徴とするものである。Another film forming apparatus for the inner surface of a plastic container according to the present invention comprises a bottomed cylindrical external electrode having a size that surrounds a plastic container, which is an object to be processed, when the plastic container is inserted. A spacer made of a dielectric material interposed between at least the mouth and shoulder of the container and the external electrode when the plastic container as the object is inserted, and the external electrode on the side where the mouth of the container is located. An exhaust pipe attached to an end surface of the exhaust pipe via an insulating member, an internal electrode inserted into the plastic container in the external electrode and having a gas blowing hole for blowing out a medium gas, and the exhaust pipe. Attached exhaust means, gas supply means for supplying a medium gas to the gas supply pipe, a high-frequency power supply connected to the gas supply pipe through a matching box, and the external device A bias power source connected to a pole through a matching box, and an inductance having one end connected to a conduction path between the gas supply pipe and the matching box and the other end grounded. is there.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００１９】（第１実施形態）図１は、第１実施形態に
係るプラスチック容器内面への膜形成装置を示す断面図
である。(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a film forming apparatus on the inner surface of a plastic container according to the first embodiment.
【００２０】上下端にフランジ１ａ，１ｂを有する円筒
状の電磁シールド部材２は、円環状の下部シールド部材
３上に載置されるとともに、電気的に接続されて高周波
が装置から漏れないように封じている。筒状の金属製の
外部電極本体４は、前記電磁シールド部材電磁シールド
部材２内に上部フランジ１ａより下方に位置するように
配置されている。円板状をなす金属製の外部電極底部材
５は、前記外部電極４の底部に着脱可能に取り付けられ
ている。前記外部電極本体４および前記外部電極底部材
５により炭素被膜を形成するプラスチック容器（例えば
ペットボトル）Ｂを設置可能な大きさの空間をもつ有底
円筒状の外部電極６が構成されている。なお、前記下部
シールド部材３と前記外部電極底部材５の間には円板状
絶縁体７が配置されている。The cylindrical electromagnetic shield member 2 having the flanges 1a and 1b at the upper and lower ends is placed on the annular lower shield member 3 and electrically connected so that high frequency waves do not leak from the device. It's sealed. The cylindrical external electrode body 4 made of metal is arranged in the electromagnetic shield member 2 so as to be located below the upper flange 1a. The disk-shaped metal external electrode bottom member 5 is detachably attached to the bottom of the external electrode 4. The outer electrode body 4 and the outer electrode bottom member 5 constitute a bottomed cylindrical outer electrode 6 having a space in which a plastic container (for example, a PET bottle) B for forming a carbon coating can be installed. A disc-shaped insulator 7 is arranged between the lower shield member 3 and the external electrode bottom member 5.
【００２１】なお、前記外部電極底部材５、前記円板状
絶縁体７および前記下部シールド部材３は図示しないプ
ッシャーにより前記外部電極本体４に対して一体的に上
下動し、前記外部電極本体４の底部を開閉する。The external electrode bottom member 5, the disk-shaped insulator 7 and the lower shield member 3 are moved up and down integrally with the external electrode body 4 by a pusher (not shown), and the external electrode body 4 is moved. Open and close the bottom of the.
【００２２】内部に挿入されるプラスチック容器（例え
ばペットボトル）Ｂの口部および肩部に対応する円柱お
よび円錐台を組み合わせた形状をなす空洞部８を有する
誘電体材料からなる円柱状スペーサ９は、前記外部電極
６における前記本体４の上部に挿入されている。このス
ペーサ９は、この上に載置される後述する環状絶縁部材
から螺着されたねじ（図示せず）により固定されてい
る。このように円柱状スペーサ９を前記外部電極６にお
ける前記本体４の上部に挿入固定することにより、前記
外部電極６の底部側からペットボトルＢを挿入すると、
そのペットボトルＢ外周の肩部が前記スペーサ９の空洞
部８内面に接触するか、または近接し、かつこれ以外の
ペットボトルＢの外周は前記外部電極６内面に接触する
か、または近接する。The cylindrical spacer 9 made of a dielectric material has a cavity 8 formed by combining a cylinder and a truncated cone corresponding to the mouth and shoulder of a plastic container (for example, a plastic bottle) B to be inserted therein. , Is inserted in the upper portion of the main body 4 in the external electrode 6. The spacer 9 is fixed by a screw (not shown) screwed from an annular insulating member, which will be described later, placed on the spacer 9. In this way, by inserting and fixing the cylindrical spacer 9 on the upper portion of the main body 4 in the external electrode 6, the PET bottle B is inserted from the bottom side of the external electrode 6,
The shoulder of the outer periphery of the PET bottle B contacts or approaches the inner surface of the cavity 8 of the spacer 9, and the outer periphery of the other PET bottle B contacts or approaches the inner surface of the external electrode 6.
【００２３】前記スペーサ９を構成する誘電体材料とし
ては、例えばプラスチックまたはセラミックを挙げるこ
とができる。プラスチックとしては、種々のものを用い
ることができるが、特に高周波損失が低く、耐熱性に優
れ、軟らかい、ポリテトラフルオロエチレンのようなフ
ッ素系樹脂が好ましい。セラミックとしては、高周波損
失が低いアルミナ、ステアタイトまたは機械加工性が高
く、軟らかいマコールが好ましい。The dielectric material forming the spacer 9 may be plastic or ceramic, for example. As the plastic, various types can be used, but a fluororesin such as polytetrafluoroethylene which has low high frequency loss, excellent heat resistance, and softness is particularly preferable. As the ceramic, alumina, which has a low high frequency loss, steatite, or macol, which has a high machinability and is soft, is preferable.
【００２４】環状絶縁部材１０は、前記外部電極６上面
にその環状絶縁部材１０上面が前記筒状電磁シールド部
材２の上部フランジ１ａと面一になるように載置され、
図示しないねじがその絶縁部材１０から前記スペーサ９
に螺着されて前記スペーサ９を前記外部電極６内に挿
入、固定している。環状絶縁部材１０の下面は、ペット
ボトルＢの口部上端面と一致させても可であるが、むし
ろ口部より肩部側まで厚くしたほうが好ましい。これ
は、ペットボトルＢの内部に発生するプラズマを抑制
し、そのペットボトルＢの口部内面に膜が付くのを防
ぎ、見栄えを良くするためである。上下にフランジ１１
ａ，１１ｂを有するガス排気管１２は、前記電磁シール
ド部材２の上部フランジ１ａおよび前記環状絶縁部材１
０の上面に載置されている。図示しないねじを前記排気
管１２の下部フランジ１１ｂから前記電磁シールド部材
２の上部フランジ１ａに螺着することにより前記ガス排
気管１２が前記電磁シールド部材２に固定されている。
また、図示しないねじを前記排気管１２の下部フランジ
１１ｂから前記環状絶縁部１０を貫通して外部電極６の
本体４に螺着することにより前記排気管１２が前記環状
絶縁部材１７および前記外部電極１４に固定されると共
に、前記環状絶縁部材１０が前記外部電極６に対しても
固定される。なお、前記排気管１２と前記環状絶縁部材
１０および前記外部電極６との固定は、前記排気管１２
と前記外部電極６とがねじにより電気的に導通しない取
り付け構造になっている。分岐ガス排気管１３は、前記
ガス排気管１２の側壁に連結され、その他端に図示しな
い真空ポンプのような排気設備が取り付けられている。The annular insulating member 10 is placed on the upper surface of the external electrode 6 such that the upper surface of the annular insulating member 10 is flush with the upper flange 1a of the cylindrical electromagnetic shield member 2.
A screw (not shown) is attached to the spacer 9 from the insulating member 10.
The spacer 9 is inserted into and fixed to the external electrode 6 by being screwed into the. The lower surface of the annular insulating member 10 may be aligned with the upper end surface of the mouth portion of the plastic bottle B, but it is preferable that the lower surface is thicker from the mouth portion to the shoulder side. This is to suppress the plasma generated inside the plastic bottle B, prevent the film from sticking to the inner surface of the mouth of the plastic bottle B, and improve the appearance. Top and bottom flanges 11
The gas exhaust pipe 12 having a and 11b includes the upper flange 1a of the electromagnetic shield member 2 and the annular insulating member 1.
0 is mounted on the upper surface. The gas exhaust pipe 12 is fixed to the electromagnetic shield member 2 by screwing a screw (not shown) from the lower flange 11b of the exhaust pipe 12 to the upper flange 1a of the electromagnetic shield member 2.
In addition, a screw (not shown) penetrates the annular insulating portion 10 from the lower flange 11b of the exhaust pipe 12 and is screwed to the main body 4 of the external electrode 6, so that the exhaust pipe 12 is attached to the annular insulating member 17 and the external electrode. 14 and the annular insulating member 10 is also fixed to the external electrode 6. The exhaust pipe 12 is fixed to the annular insulating member 10 and the external electrode 6 by fixing the exhaust pipe 12 to each other.
The external electrode 6 and the external electrode 6 have a mounting structure in which they are not electrically connected by a screw. The branch gas exhaust pipe 13 is connected to the side wall of the gas exhaust pipe 12, and the other end is attached with exhaust equipment such as a vacuum pump (not shown).
【００２５】例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力をバ
イアス電力として印加するためのバイアス用電源１４
は、同軸ケーブル１５およびＮ型レセプタクル（図示せ
ず）を用いた給電部１６を通して前記外部電極６に接続
されている。整合器１７は、前記同軸ケーブル１５に介
装されている。なお、前記同軸ケーブル１５の外皮シー
ルド（図示せず）により前記排気管１２の下部フランジ
１１ｂが接地され、それに電気的に接続した部材（電磁
シールド部材２など）はすべて接地される。中心部に絶
縁リング１８を有し、前記下部フランジ１１ｂとの電気
的接続により接地された蓋体１９は、前記ガス排気管１
２の上部フランジ１１ａに気密固定されている。筐体２
０は、前記蓋体１９上に取り付けられている。For example, a bias power supply 14 for applying high frequency power of 13.56 MHz as bias power.
Is connected to the external electrode 6 through a power feeding section 16 using a coaxial cable 15 and an N-type receptacle (not shown). The matching unit 17 is interposed in the coaxial cable 15. The outer flange (not shown) of the coaxial cable 15 grounds the lower flange 11b of the exhaust pipe 12, and all members electrically connected to the lower flange 11b (such as the electromagnetic shield member 2) are grounded. The lid 19 having an insulating ring 18 in the center and grounded by electrical connection with the lower flange 11b is the gas exhaust pipe 1
The second upper flange 11a is airtightly fixed. Case 2
0 is attached on the lid 19.
【００２６】高高周波電力の端子を兼ねるガス供給管２
１は、前記筐体２０内から前記蓋体１９の絶縁リング１
８を貫通し、前記ガス排気管１２を通して前記スペーサ
９内まで挿入されている。このガス供給管２１の上端
は、外部から前記筐体２０を貫通して挿入されたガス導
入管２２の下端に絶縁継手２３を通して連結されてい
る。Gas supply pipe 2 which also serves as a terminal for high-frequency power
1 is an insulating ring 1 of the lid 19 from inside the housing 20.
8 and is inserted into the spacer 9 through the gas exhaust pipe 12. The upper end of the gas supply pipe 21 is connected to the lower end of a gas introduction pipe 22 inserted through the housing 20 from the outside through an insulating joint 23.
【００２７】アースシールド管２４は、その上部のフラ
ンジ部２５を前記蓋体１９に螺着することにより接地さ
れ、前記ガス排気管１２および前記スペーサ９内に位置
する前記ガス供給管２１部分を覆うように配置されてい
る。なお、前記アースシールド管２４は前記スペーサ９
内およびこのスペーサ９近傍の前記ガス排気管１２内に
位置されている。The earth shield pipe 24 is grounded by screwing the flange portion 25 on the upper portion thereof to the lid body 19, and covers the gas exhaust pipe 12 and the portion of the gas supply pipe 21 located in the spacer 9. Are arranged as follows. The earth shield tube 24 is connected to the spacer 9
It is located inside and inside the gas exhaust pipe 12 near the spacer 9.
【００２８】内部電極２６は、前記外部電極６およびス
ペーサ９内に挿入されたペットボトルＢ内にこのペット
ボトルＢの長手方向のほぼ全長に渡って配置され、その
上端が前記ペットボトルＢの口部側に位置する前記ガス
供給管２１の下端に着脱自在に取り付けられている。前
記内部電極２６は、中心軸にガス流路２７がくり抜かれ
ている。The internal electrode 26 is disposed in the PET bottle B inserted into the external electrode 6 and the spacer 9 over substantially the entire length in the longitudinal direction of the PET bottle B, and the upper end thereof is the mouth of the PET bottle B. It is detachably attached to the lower end of the gas supply pipe 21 located on the section side. The internal electrode 26 has a gas flow path 27 cut out at its central axis.
【００２９】なお、ガス吹き出し孔を前記内部電極２６
の下部側壁に前記ガス流路２７と連通するように開口し
てもよい。この場合、ガス吹き出し孔は前記内部電極２
６の底部から前記ペットボトルＢ内に挿入された長さの
２５％までの範囲内の側面領域に開口することが好まし
い。In addition, the gas blowing hole is formed in the internal electrode 26.
An opening may be formed in the lower side wall of the so as to communicate with the gas flow path 27. In this case, the gas blowing hole is the inner electrode 2
It is preferable to open in the side surface region within the range from the bottom of 6 to 25% of the length inserted into the PET bottle B.
【００３０】前記内部電極２６の径は、ボトルＢの口金
径以下とし、長さはペットボトルＢの長手方向のほぼ全
長にわたって挿入可能な長さとする。長さの目安として
は、ペットボトルＢの全長に対する割合が｛１−Ｄ／
（２Ｌ）｝程度となるようにする。ここでＤはペットボ
トルの内径、Ｌはペットボトルの全長を表し、Ｌ＞（Ｄ
／２）である。The diameter of the internal electrode 26 is equal to or smaller than the diameter of the mouthpiece of the bottle B, and the length is such that it can be inserted over substantially the entire length of the plastic bottle B in the longitudinal direction. As a measure of the length, the ratio of the plastic bottle B to the total length is {1-D /
(2L)}. Where D is the inner diameter of the plastic bottle, L is the total length of the plastic bottle, and L> (D
/ 2).
【００３１】前記内部電極２６は、各種金属材料で製作
できるが、高周波伝送における表皮効果の影響を考慮し
て、その表面はアルミニウムや金などのように電気伝導
率が高く、かつ安定な材料であることが好ましい。ただ
し、コストも考慮するとアルミニウムで全体を製作する
ことが好ましい。また、内部電極２６表面が中途半端に
平滑であると、その内部電極２６の表面に堆積する炭素
膜を剥離し易くなる虞がある。このため、内部電極２６
の表面を予めサンドブラスト処理し、表面粗さを大きく
して表面に堆積する炭素膜を剥離し難くすることが好ま
しい。また、逆に表面を非常に平滑にし、コーティング
処理を行う毎に堆積する炭素膜をふき取りあるいは吹き
飛ばす方法もある。The internal electrodes 26 can be made of various metallic materials, but in consideration of the effect of the skin effect in high frequency transmission, the surface thereof is made of a material having a high electric conductivity such as aluminum or gold and is stable. Preferably there is. However, considering the cost, it is preferable to manufacture the whole body from aluminum. Further, if the surface of the internal electrode 26 is halfway smooth, the carbon film deposited on the surface of the internal electrode 26 may be easily peeled off. Therefore, the internal electrode 26
It is preferable to preliminarily sandblast the surface to increase the surface roughness so that the carbon film deposited on the surface is difficult to peel off. On the contrary, there is also a method in which the surface is made extremely smooth and the carbon film deposited is wiped or blown off every time the coating process is performed.
【００３２】高高周波電力を供給するための高高周波電
源２８は、同軸ケーブル２９および給電部３０を通して
前記ガス供給管２１に接続されている。整合器３１は、
同軸ケーブル２９に介装されている。前記給電部３０は
Ｎ（型）レセプタクル（図示せず）を用いて前記筐体２
０に取り付けられている。同軸ケーブル２９の外皮シー
ルドも前記Ｎ型レセプタクルの外導体（いずれも図示せ
ず）を介して前記筐体２０と接続され、前記高高周波電
源２８とバイアス用電源１４の接地が連通され、すべて
同電位の接地電位となる。本発明の膜形成装置におい
て、前記バイアス用電源１４および高高周波電源２８に
より印加された高高周波およびバイアス用高周波は下部
シールド部材３、円筒状の電磁シールド部材２、排気管
１２、蓋体１９、筐体２０により本装置内に電磁的にシ
ールドされ、空間に放出されないようになっている。次
に、図１に示す膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラ
スチック容器の製造方法を説明する。A high-frequency power supply 28 for supplying high-frequency power is connected to the gas supply pipe 21 through a coaxial cable 29 and a power supply section 30. The matching unit 31 is
It is interposed in the coaxial cable 29. The power supply unit 30 uses an N (type) receptacle (not shown) to form the housing 2
It is attached to 0. The outer shield of the coaxial cable 29 is also connected to the housing 20 via the outer conductor (not shown) of the N-type receptacle, and the high-frequency power supply 28 and the bias power supply 14 are connected to the ground, and they are all the same. It becomes the ground potential. In the film forming apparatus of the present invention, the high frequency and the high frequency for bias applied by the bias power source 14 and the high frequency power source 28 are the lower shield member 3, the cylindrical electromagnetic shield member 2, the exhaust pipe 12, the lid body 19, The housing 20 electromagnetically shields the inside of the device so that it is not released into the space. Next, a method of manufacturing an inner carbon film-coated plastic container will be described using the film forming apparatus shown in FIG.
【００３３】図示しないプッシャーにより外部電極底部
材５、円板状絶縁体７および下部シールド部材３を取り
外して外部電極本体４の底部を開放する。つづいて、プ
ラスチック容器、例えばペットボトルＢを開放した外部
電極本体４の底部側からそのボトルＢの口部側から挿入
した後、図示しないプッシャーにより外部電極本体４の
底部側に外部電極底部材５、円板状絶縁体７および下部
シールド部材３をこの順序で取り付けることによって、
図１に示すようにペットボトルＢの口部から肩部を誘電
体材料からなる円柱状スペーサ９の空洞部８内にその内
面に接触または近接させて収納し、かつ前記ボトルＢの
肩部から底部側を前記外部電極６の内面に接触または近
接させて収納する。このとき、前記ペットボトルＢは排
気管１２にその口部を通して連通する。The external electrode bottom member 5, the disk-shaped insulator 7 and the lower shield member 3 are removed by a pusher (not shown) to open the bottom of the external electrode body 4. Then, after inserting the plastic container, for example, the PET bottle B, from the bottom side of the opened external electrode body 4 from the mouth side of the bottle B, the external electrode bottom member 5 is attached to the bottom side of the external electrode body 4 by a pusher (not shown). By attaching the disk-shaped insulator 7 and the lower shield member 3 in this order,
As shown in FIG. 1, the plastic bottle B has a mouth portion and a shoulder portion which are housed in the cavity 8 of the cylindrical spacer 9 made of a dielectric material in contact with or close to the inner surface thereof, and from the shoulder portion of the bottle B. The bottom side is stored in contact with or close to the inner surface of the external electrode 6. At this time, the PET bottle B communicates with the exhaust pipe 12 through its mouth.
【００３４】次いで、図示しない排気手段により分岐排
気管１３および排気管１２を通して前記排気管１２およ
び前記ペットボトルＢ内外のガスを排気する。媒質ガス
をガス導入管２２からガス供給管２１を通して内部電極
２５のガス流路２６に供給し、ペットボトルＢ内に吹き
出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルＢの口
部に向かって流れていく。つづいて、ガス供給量とガス
排気量のバランスをとり、前記ペットボトルＢ内を所定
のガス圧力に設定する。Next, the gas inside and outside the exhaust pipe 12 and the plastic bottle B is exhausted through the branch exhaust pipe 13 and the exhaust pipe 12 by an exhaust means (not shown). The medium gas is supplied from the gas introduction pipe 22 to the gas flow path 26 of the internal electrode 25 through the gas supply pipe 21 and blown out into the plastic bottle B. This medium gas further flows toward the mouth of the plastic bottle B. Then, the gas supply amount and the gas exhaust amount are balanced and the inside of the plastic bottle B is set to a predetermined gas pressure.
【００３５】次いで、バイアス用電源１４からバイアス
電力をケーブル１５、整合器１７および給電部１６を通
して前記外部電極６に印加する。その後、またはそれと
同時に、高高周波電源２８から高高周波電力をケーブル
２９、整合器３１および給電部３０を通してガス供給管
２１に供給し、このガス供給管２１を通して前記内部電
極２６に高高周波電力を供給する。このとき、前記内部
電極２６の周囲にプラズマが生成される。また、アース
シールド管２４は前記スペーサ９内および環状絶縁部材
１０および前記ガス排気管１２内に位置するように前記
ガス供給管２１外周に配置されていると共にフランジ部
２５を通して接地されているため、このアースシールド
管２４を基準電位として前記外部電極６からバイアス電
圧を生成されたプラズマに向けて印加することができ
る。さらに、前記アースシールド管２４はガス供給管２
１外周に配置されているため、前記ガス供給管２１に印
加されている高高周波電界は遮蔽され、排気管１２内に
は印加されない。さらに、アースシールド管２４をペッ
トボトルＢの口部より内部まで挿入すると、前記ガス供
給管２１および内部電極６に印加された高高周波電界は
このペットボトルＢの口部付近部分でも遮蔽され、口部
の空間に印加されない。その上、環状絶縁部材１０の下
面をペットボトルＢの口部上端から肩部の間の高さにし
てある場合、外部電極６に印加されるバイアス電圧も口
部の空間には印加されない。Next, bias power is applied from the bias power source 14 to the external electrode 6 through the cable 15, the matching box 17 and the power feeding section 16. After that or at the same time, high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 28 to the gas supply pipe 21 through the cable 29, the matching unit 31, and the power supply unit 30, and the high-frequency power is supplied to the internal electrode 26 through the gas supply pipe 21. To do. At this time, plasma is generated around the internal electrodes 26. Further, since the earth shield pipe 24 is arranged on the outer periphery of the gas supply pipe 21 so as to be located in the spacer 9 and the annular insulating member 10 and the gas exhaust pipe 12, it is grounded through the flange portion 25. A bias voltage can be applied from the external electrode 6 to the plasma generated by using the earth shield tube 24 as a reference potential. Further, the earth shield pipe 24 is the gas supply pipe 2
Since it is arranged at the outer periphery of the gas supply pipe 1, the high-frequency electric field applied to the gas supply pipe 21 is shielded and is not applied inside the exhaust pipe 12. Furthermore, when the earth shield tube 24 is inserted from the mouth of the PET bottle B to the inside, the high-frequency electric field applied to the gas supply pipe 21 and the internal electrode 6 is shielded also in the vicinity of the mouth of the PET bottle B, It is not applied to the space of the part. Moreover, when the lower surface of the ring-shaped insulating member 10 has a height between the upper end of the mouth of the plastic bottle B and the shoulder, the bias voltage applied to the external electrode 6 is not applied to the space of the mouth.
【００３６】その結果、ａ）高高周波電力を用いると、
特に低ガス圧力条件にて高周波電力に比べて高い電子密
度が得られるため、媒質ガスとの衝突頻度が上がり製膜
種密度を高くできる、ｂ）バイアス電力を調整するとプ
ラズマ電位との電位差を可変にできるので、ペットボト
ルＢ内面へ入射するイオンエネルギーを調整できる、
ｃ）イオン密度は電子密度に比例するので、前記の電位
差の調整と併用することでペットボトルＢ内面に入射す
るイオンフラックスを制御できる、等の効果により、ペ
ットボトルＢの内部のコーティング速度および膜質が向
上する。As a result, a) When high high frequency power is used,
In particular, a high electron density can be obtained under low gas pressure conditions as compared with high frequency power, so the frequency of collisions with the medium gas increases and the density of film forming species can be increased. B) Adjusting the bias power changes the potential difference from the plasma potential. Therefore, the ion energy incident on the inner surface of the plastic bottle B can be adjusted,
c) Since the ion density is proportional to the electron density, it is possible to control the ion flux incident on the inner surface of the PET bottle B by using it together with the adjustment of the potential difference described above. Is improved.
【００３７】さらに、ｄ）アースシールド管２４を設け
ない場合は、ガス供給管２１に印加されている高高周波
電界により前記口部分に強く発生するプラズマが、アー
スシールド管２４の存在により高周波電界が遮蔽され排
気管１２内には印加されないため、強く発生することが
なく、高高周波電力がこのプラズマに消費されてしまい
内部電極に到達する高高周波電力が減じて電力伝送効率
が低下することがないため、ペットボトルＢ内部に発生
するプラズマの密度を高くすることができ、ｅ）スペー
サ９の内径方向の厚さやアースシールド管２４の長さの
調節により、電界の集中による厚膜化が起こりやすいペ
ットボトルＢの肩部のコーティング速度を調節できるた
め、コーティング膜厚および膜質の均一性を向上させる
ことができる、などの効果が得られる。Further, d) when the earth shield tube 24 is not provided, the plasma strongly generated in the mouth portion due to the high high frequency electric field applied to the gas supply tube 21 causes the high frequency electric field due to the existence of the earth shield tube 24. Since it is shielded and is not applied to the inside of the exhaust pipe 12, it is not strongly generated, and the high-frequency power is consumed by this plasma, and the high-frequency power reaching the internal electrodes is not reduced to reduce the power transmission efficiency. Therefore, the density of plasma generated inside the plastic bottle B can be increased, and e) adjustment of the thickness of the spacer 9 in the inner diameter direction and the length of the earth shield tube 24 easily causes thickening of the film due to concentration of an electric field. Since the coating speed of the shoulder portion of the PET bottle B can be adjusted, the uniformity of the coating film thickness and film quality can be improved. Effect can be obtained.
【００３８】このようなプラズマの生成によって、ペッ
トボトルＢ内面に均一厚さで均質な炭素膜を高速度でコ
ーティングすることができ、良質の内面炭素膜被覆ペッ
トボトルを製造することができる。By generating such plasma, the inner surface of the PET bottle B can be coated with a uniform carbon film having a uniform thickness at a high speed, and a high-quality inner surface carbon film-coated PET bottle can be manufactured.
【００３９】また、ペットボトルＢの口部分の内面部分
にはバリア膜が付着されないことが外観上好まれるが、
前記のようにアースシールド管２４をペットボトルＢの
口部より内部まで挿入することによりこの部分のプラズ
マ発生が抑えられ、また環状絶縁部材１０の下面をペッ
トボトルＢの口部上端から肩部の間の高さにすることに
より口部にバイアス電界が印加されない。この２つの効
果により当該部分にはバリア膜が付着せず、好ましい商
品価値の高い製品を得ることができる。なお、ペットボ
トルＢが外部電極６の内壁に数ミリ以下に近接している
ことから、ペットボトルＢの外壁と、外部電極６の内壁
の間の空洞部にはプラズマは発生せず、したがって、ペ
ットボトルＢの外壁にはコーティングはなされない。It is preferable from the appearance that no barrier film is attached to the inner surface of the mouth of the PET bottle B.
As described above, by inserting the earth shield tube 24 from the mouth of the plastic bottle B to the inside, plasma generation in this portion is suppressed, and the lower surface of the annular insulating member 10 extends from the upper end of the mouth of the PET bottle B to the shoulder. A bias electric field is not applied to the mouth portion by setting the height between them. Due to these two effects, the barrier film does not adhere to the relevant portion, and it is possible to obtain a preferable product with high commercial value. Since the PET bottle B is close to the inner wall of the outer electrode 6 by several millimeters or less, plasma is not generated in the cavity between the outer wall of the PET bottle B and the inner wall of the outer electrode 6, and therefore, The outer wall of the PET bottle B is not coated.
【００４０】所定の膜厚が形成された後、前記バイアス
用電源１４および高高周波電源２８からのバイアス電
力、高高周波電力の供給を停止し、媒質ガスの供給の停
止、残留ガスの排気を行い、ガスの排気を停止した後、
窒素、希ガス、又は空気等を前記ガス導入管２２からガ
ス供給管２１を通して内部電極２６のガス流路２７を通
してペットボトルＢ内に供給し、このペットボトルＢ内
外を大気圧に戻す。その後、前述した順序に従ってペッ
トボトルＢを交換し、次のペットボトルのコーティング
作業へ移る。After the predetermined film thickness is formed, the supply of bias power and high-frequency power from the bias power supply 14 and the high-frequency power supply 28 is stopped, the supply of the medium gas is stopped, and the residual gas is exhausted. , After stopping the exhaust of gas,
Nitrogen, a noble gas, air, or the like is supplied from the gas introduction pipe 22 into the plastic bottle B through the gas supply pipe 21 and the gas flow path 27 of the internal electrode 26 to return the inside and outside of the plastic bottle B to atmospheric pressure. After that, the plastic bottle B is replaced according to the above-described order, and the next PET bottle coating operation is started.
【００４１】内面炭素膜被覆プラスチック容器を製造す
る場合の前記媒質ガスとしては炭化水素を基本とし、例
えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘ
キサン等のアルカン類；エチレン、プロピレン、ブテ
ン、ペンテン、ブタジエン等のアルケン類；アセチレン
等のアルキン類；ベンゼン、トルエン、キシレン、イン
デン、ナフタリン、フェナントレン等の芳香族炭化水素
類；シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロパラフ
ィン類；シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオ
レフィン類；メチルアルコール、エチルアルコール等の
含酸素炭化水素類；メチルアミン、エチルアミン、アニ
リン等の含窒素炭化水素類などが使用でき、その他一酸
化炭素、二酸化炭素なども使用できる。 前記高高周波
電力は、一般的に３０〜３００ＭＨｚと定義されている
が、これに限るものではない。また、これら電力の印加
は連続的でも間欠的（パルス的）でもよい。The medium gas in the case of producing the plastic container coated with the inner surface carbon film is basically hydrocarbon, and for example, alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane and hexane; ethylene, propylene, butene, pentene, Alkenes such as butadiene; alkynes such as acetylene; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, indene, naphthalene, phenanthrene; cycloparaffins such as cyclopropane and cyclohexane; cycloolefins such as cyclopentene and cyclohexene; Oxygen-containing hydrocarbons such as methyl alcohol and ethyl alcohol; nitrogen-containing hydrocarbons such as methylamine, ethylamine and aniline can be used, and carbon monoxide, carbon dioxide and the like can also be used. The high-frequency power is generally defined as 30 to 300 MHz, but is not limited to this. Further, the application of these electric powers may be continuous or intermittent (pulse-like).
【００４２】前記バイアス電力は、一般的には１３．５
６ＭＨｚ、範囲としては５０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚ、１０
０〜１０００Ｗのものが用いられるが、これに限るもの
ではない。また、このバイアス電力の印加は連続的でも
間欠的（パルス的）でもよい。The bias power is generally 13.5.
6 MHz, the range is 50 kHz to 20 MHz, 10
Although the thing of 0-1000W is used, it is not restricted to this. Further, the application of the bias power may be continuous or intermittent (pulse-like).
【００４３】以上、第１実施形態によれば接地されたア
ースシールド管２４を前記スペーサ９内およびこのスペ
ーサ９近傍のガス排気管１２内に位置するようにガス供
給管２１外周に配置し、ペットボトルＢの少なくとも口
部から肩部を前記スペーサ９の空洞部８内に収納させ、
かつ前記ペットボトルＢの肩部から底部側を前記外部電
極６内に接触させて収納し、ガス供給管２１から媒質ガ
スを吹き出し管を兼ねる内部電極２６の吹き出し孔を通
して穴前記ペットボトルＢ内に供給し、バイアス電力の
外部電極６への印加、高高周波電力の内部電極２６への
供給により前記内部電極２６と前記外部電極６（実質的
に前記ペットボトルＢ内面）との間にプラズマを生成す
る。このようなプラズマの生成によって、前記ペットボ
トルＢの内面に均一な厚さの炭素膜のような機能膜をコ
ーティングすることができる。また、前記外部電極６か
らバイアス電圧を内部電極２６に向けて、つまり生成さ
れたプラズマに向けて印加することにより前記ペットボ
トルＢの口部から肩部を含む内面全体に均一厚さで均質
な炭素膜をコーティングすることができる。特に、高高
周波電力を内部電極２６に供給することによって、前記
ペットボトルＢの内面全体に前記炭素膜を高速度でコー
ティングすることができる。その結果、外部からの酸素
の透過、内部（例えば炭酸飲料水）からの二酸化炭素の
透過を防止したバリア性の優れた内面炭素膜被覆ペット
ボトルを量産的に製造することができる。As described above, according to the first embodiment, the grounded earth shield pipe 24 is arranged on the outer circumference of the gas supply pipe 21 so as to be located inside the spacer 9 and inside the gas exhaust pipe 12 near the spacer 9, At least the mouth portion of the bottle B is accommodated in the cavity portion 8 of the spacer 9,
In addition, the plastic bottle B is accommodated in such a manner that the shoulder side to the bottom side is brought into contact with the inside of the external electrode 6, and the medium gas is blown from the gas supply pipe 21 through the blowing hole of the internal electrode 26 which also functions as a blowing pipe into the plastic bottle B. A plasma is generated between the inner electrode 26 and the outer electrode 6 (substantially the inner surface of the plastic bottle B) by supplying bias power to the outer electrode 6 and supplying high-frequency power to the inner electrode 26. To do. By generating such plasma, the inner surface of the PET bottle B can be coated with a functional film such as a carbon film having a uniform thickness. In addition, by applying a bias voltage from the external electrode 6 toward the internal electrode 26, that is, toward the generated plasma, a uniform thickness and a uniform thickness can be obtained over the entire inner surface of the plastic bottle B including the mouth portion and the shoulder portion. A carbon film can be coated. In particular, by supplying high-frequency power to the internal electrode 26, the entire inner surface of the PET bottle B can be coated with the carbon film at a high speed. As a result, it is possible to mass-produce an inner carbon film-coated PET bottle having an excellent barrier property that prevents permeation of oxygen from the outside and permeation of carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water).
【００４４】また、ペットボトルＢの口部および肩部周
囲を覆う部材の形状は複雑であるが、これら部材に対応
するスペーサ１６を例えば射出成形が可能なプラスチッ
クのような誘電体材料により形成することによって、従
来のようにこれら部材を含む全てを外部電極で構成する
場合に比べて簡単に製造することができる。さらに、従
来のようにこれら部材を含む全てを金属のような導電材
料により外部電極で構成する場合に比べて装置全体を軽
量化することができる。これは、高速連続コーティング
装置にロータリー式（回転式）を採用する際に重要な長
所である。Although the shape of the members covering the mouth and shoulders of the plastic bottle B is complicated, the spacers 16 corresponding to these members are formed of a dielectric material such as plastic that can be injection-molded. As a result, it is possible to easily manufacture the device including all the members including the external electrodes as in the conventional case. Further, the weight of the entire device can be reduced as compared with the conventional case where all of these members and the like are constituted by the external electrodes made of a conductive material such as metal. This is an important advantage when adopting the rotary type in the high-speed continuous coating apparatus.
【００４５】さらに、高高周波電力が印加されるガス供
給管２１と接地された排気管１２との間、つまり排気管
１２内でも同様に不要なプラズマを生成し、炭素膜のコ
ーティング効率が低下する。前記ガス供給管２１周囲に
接地されたアースシールド管２４を配置することによっ
て、前記不要なプラズマの生成を防止することができ
る。Further, between the gas supply pipe 21 to which the high-frequency power is applied and the exhaust pipe 12 which is grounded, that is, also in the exhaust pipe 12, unnecessary plasma is similarly generated, and the coating efficiency of the carbon film is lowered. . By disposing the earth shield pipe 24, which is grounded, around the gas supply pipe 21, it is possible to prevent generation of the unnecessary plasma.
【００４６】なお、前述した実施形態では空洞部８を有
する誘電体材料からなる円柱状スペーサ９を外部電極６
の上部にペットボトルＢの口部から肩部に対応するよう
に挿入、固定したが、ペットボトルＢの肩部からさらに
底部に亘って誘電体材料からなる薄膜を延出するように
してもよい。In the above-described embodiment, the cylindrical spacer 9 made of a dielectric material having the cavity 8 is used as the external electrode 6.
Although the plastic bottle B was inserted and fixed to the upper part of the plastic bottle B from the mouth to the shoulder, a thin film made of a dielectric material may be extended from the shoulder of the plastic bottle B to the bottom. .
【００４７】また、アースシールド管２４はその下端を
図１に示すようにペットボトルＢの口部付近に位置させ
る形状に限定されず、例えば図２に示すようにアースシ
ールド管２４下端をペットボトルＢの胴部中央付近まで
位置させ、内部電極２６の長さを実効的に短くしてもよ
い。このようにすることによって、ペットボトルＢの口
部付近や排気管１２内に生じる不要なプラズマを抑制で
きる場合があり、その場合、内部電極に供給する高周波
電力が有効にペットボトルＢ内の有効なプラズマに消費
され、したがって、コーティング速度が向上する。ま
た、このようにすることによって、ペットボトルＢ内の
有効なプラズマに効果的にバイアスがかかり、したがっ
て、コーティング品質が向上する。
（実施例１）前述した図１に示す炭素膜形成装置を用
い、ペットボトルＢの口部から肩部を誘電体材料からな
るスペーサ９の空洞部８内にその内面に接触または近接
させて収納させ、かつ前記ボトルＢの肩部から底部側を
前記外部電極６の内面に接触または近接させて収納し、
接地されたアースシールド管２４を前記スペーサ９内お
よびこのスペーサ９近傍のガス排気管１２内に位置する
ようにガス供給管２１外周に配置し、下記条件で前記ペ
ットボトルＢ内面に炭素膜をコーティングした。なお、
円柱状スペーサ９は外部電極６内にその外部電極６に収
納される高さ約２２ｃｍのペットボトルＢの口部および
肩部に対応する部分（上部から１１ｃｍの位置）に挿入
した。Further, the earth shield tube 24 is not limited to the shape in which the lower end thereof is positioned near the mouth of the PET bottle B as shown in FIG. 1, and for example, as shown in FIG. The length of the internal electrode 26 may be effectively shortened by arranging it near the center of the body of B. By doing so, unnecessary plasma generated near the mouth of the PET bottle B or in the exhaust pipe 12 may be suppressed, and in that case, the high-frequency power supplied to the internal electrodes is effective. Of the plasma, thus improving the coating speed. Also, by doing so, the effective plasma in the PET bottle B is effectively biased, thus improving the coating quality. (Embodiment 1) Using the carbon film forming apparatus shown in FIG. 1 described above, the mouth portion and the shoulder portion of the PET bottle B are stored in the cavity portion 8 of the spacer 9 made of a dielectric material in contact with or close to the inner surface thereof. And, the bottle B is stored by contacting or approaching the inner surface of the external electrode 6 from the shoulder side to the bottom side,
A grounded earth shield pipe 24 is arranged on the outer circumference of the gas supply pipe 21 so as to be located inside the spacer 9 and inside the gas exhaust pipe 12 near the spacer 9, and the inner surface of the plastic bottle B is coated with a carbon film under the following conditions. did. In addition,
The cylindrical spacer 9 was inserted into the external electrode 6 at a portion (11 cm from the top) corresponding to the mouth and shoulder of the PET bottle B having a height of about 22 cm stored in the external electrode 6.
【００４８】＜コーティング条件＞
・円柱状スペーサ９：ホトベール（住金セラミックス
製）、
・アースシールド管２４：ステンレス製、
・内部電極２６のガス流路２７内径：４ｍｍ、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：４０〜８０ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＢおよび排気管１２内のガス圧力：０．
０８〜０．２Ｔｏｒｒ、
・内部電極２６に供給する高高周波電力：１００ＭＨ
ｚ、２５０Ｗ、
・外部電極６に印加する高周波電力：１３．５６ＭＨ
ｚ、出力２５０Ｗ。<Coating conditions> -Cylindrical spacer 9: Photoveel (made by Sumikin Ceramics Co., Ltd.)-Earth shield tube 24: made of stainless steel-Gas passage 27 inner diameter of internal electrode 26: 4 mm-Medium: C 2 H 2 gas Gas flow rate of medium: 40 to 80 sccm Gas pressure in PET bottle B and exhaust pipe 12: 0.
08-0.2 Torr, high high frequency power supplied to the internal electrode 26: 100 MH
z, 250 W, ・ High-frequency power applied to the external electrode 6, 13.56 MH
z, output 250W.
【００４９】（比較例１）図８に示す従来の炭素膜形成
装置を用い、高さ約２２ｃｍのペットボトルＢの口部か
ら底部側を外部電極１０１の内面に接触させて収納し、
下記条件で前記ペットボトルＢ内面に炭素膜をコーティ
ングした。Comparative Example 1 Using the conventional carbon film forming apparatus shown in FIG. 8, a PET bottle B having a height of about 22 cm is housed by bringing the bottom side of the PET bottle B into contact with the inner surface of the external electrode 101.
The inner surface of the PET bottle B was coated with a carbon film under the following conditions.
【００５０】＜コーティング条件＞
・内部電極１０５のガス吹き出し孔１０６：孔径１ｍ
ｍ、１個、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：５８ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＢ内のガス圧力：０．１６Ｔｏｒｒ、
・外部電極１０１に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、
７００Ｗ。<Coating conditions> -Gas blowing hole 106 of internal electrode 105: hole diameter 1 m
m, 1 piece, medium: C 2 H 2 gas, gas flow rate of medium: 58 sccm, gas pressure in plastic bottle B: 0.16 Torr, high frequency power supplied to external electrode 101: 13 MHz,
700W.
【００５１】実施例１および比較例１により炭素膜をコ
ーティングしたペットボトルの口部から底部までの厚さ
を測定した。その結果を図３に示す。The thickness from the mouth to the bottom of the PET bottle coated with the carbon film according to Example 1 and Comparative Example 1 was measured. The result is shown in FIG.
【００５２】図３から明らかなようペットボトルＢの口
部および肩部に対応する外部電極１４内にホトベールか
ら作られた円柱状スペーサ９を挿入した実施例１では、
ペットボトルＢ内面の全体に均一な炭素膜がコーティン
グされていることがわかる。As is apparent from FIG. 3, in Example 1 in which the cylindrical spacer 9 made of photovale was inserted into the external electrode 14 corresponding to the mouth and shoulder of the PET bottle B,
It can be seen that the entire inner surface of the PET bottle B is coated with a uniform carbon film.
【００５３】これに対し、ペットボトルＢの口部から底
部側を外部電極１０１の内面に接触させて収納した比較
例１では、ペットボトルＢの内面のうち、口部から肩部
付近の内面に厚い炭素膜がコーティングされ、炭素膜の
厚さが不均一になることがわかる。なお、比較例１にお
いて高さ５ｃｍの箇所の厚さを記入しなかったのはその
箇所での炭素膜の厚さが厚く剥離したためである。On the other hand, in Comparative Example 1 in which the bottom side of the PET bottle B is in contact with the inner surface of the external electrode 101, the inner surface of the PET bottle B from the mouth to the vicinity of the shoulder is covered. It can be seen that the thick carbon film is coated and the carbon film becomes uneven in thickness. In Comparative Example 1, the thickness of the portion having a height of 5 cm was not written because the thickness of the carbon film was peeled off at that portion.
【００５４】（参照例１）前述した図１に示す炭素膜形
成装置において、アースシールド管をガス供給管外周に
配置せず、ペットボトルＢの口部から肩部を誘電体材料
からなるスペーサ９の空洞部８内にその内面に接触また
は近接させて収納させ、かつ前記ボトルＢの肩部から底
部側を前記外部電極６の内面に接触または近接させて収
納した以外、実施例１と同様な条件で前記ペットボトル
Ｂ内面に炭素膜をコーティングした。Reference Example 1 In the carbon film forming apparatus shown in FIG. 1 described above, the earth shield pipe is not arranged on the outer circumference of the gas supply pipe, and the spacer 9 made of a dielectric material is formed from the mouth of the PET bottle B to the shoulder. The same as Example 1 except that the hollow portion 8 is housed in contact with or close to the inner surface of the hollow portion 8 and the bottom side of the bottle B is in contact with or close to the inner surface of the outer electrode 6. Under the conditions, the inner surface of the PET bottle B was coated with a carbon film.
【００５５】実施例１および参照例１において、外部電
極６に１３．５６ＭＨｚ、出力２５０Ｗの高周波電力を
印加し、ペットボトルＢおよび排気管１９内のガス圧力
を０．２Ｔｏｒｒとしたときの内部電極２６に対するバ
イアス電圧を測定した。その結果を表１に示す。In Example 1 and Reference Example 1, 13.56 MHz high-frequency power of 250 W was applied to the external electrode 6 and the internal electrode when the gas pressure inside the PET bottle B and the exhaust pipe 19 was 0.2 Torr. The bias voltage for 26 was measured. The results are shown in Table 1.
【００５６】[0056]
【表１】 [Table 1]
【００５７】前記表１から明らかなように、実施例１で
は圧力０．２Ｔｏｒｒで、約−４２０Ｖのバイアス電圧
を印加できるのに対し、参照例１では同じ高周波電力を
印加しても内部電極２６に向けてバイアス電圧を殆ど印
加できないことがわかる。これは、実施例１では接地さ
れたアースシールド管２４をガス供給管２１の外周に配
置することによって、この接地されたアースシールド管
２４を外部電極６の基準電位として利用できるためであ
る。As is clear from Table 1, in Example 1, a bias voltage of about -420 V can be applied at a pressure of 0.2 Torr, whereas in Reference Example 1, the internal electrode 26 is applied even if the same high frequency power is applied. It can be seen that a bias voltage can hardly be applied toward This is because, in the first embodiment, the grounded earth shield tube 24 can be used as the reference potential of the external electrode 6 by disposing the grounded earth shield tube 24 on the outer circumference of the gas supply tube 21.
【００５８】このような実施例１によれば、内部電極２
６に高高周波電力を供給して高密度のプラズマを前記ペ
ットボトルＢ内に生成できると共に、前述したバイアス
電圧により前記プラズマを外部電極６に引き込むことが
でき、ペットボトルＢ内面に均一な厚さの高品質な炭素
膜を高速度でコーティングすることができる。According to the first embodiment, the internal electrode 2
6, high-frequency power can be supplied to generate high-density plasma in the PET bottle B, and the plasma can be drawn into the external electrode 6 by the bias voltage described above, so that the inner surface of the PET bottle B has a uniform thickness. High quality carbon film can be coated at high speed.
【００５９】（第２実施形態）図４は、第２実施形態に
係るプラスチック容器内面への膜形成装置を示す断面図
である。(Second Embodiment) FIG. 4 is a sectional view showing a film forming apparatus on the inner surface of a plastic container according to the second embodiment.
【００６０】この第２実施形態の膜形成装置は、アース
シールド管２４がペットボトルＢ内部中央付近まで延出
され、また、その分内部電極２６の長さが短く、かつア
ースシールド管２４に表面積が大きくなるような構造を
していること、外部電極６がペットボトルＢの口付近ま
で延出されていること、ペットボトルＢ口部の外周に設
置したスペーサ９が外部電極６と同様にペットボトルＢ
の口付近まで延出されていること以外は、前述した図１
に示す第１実施形態の膜形成装置と同様な構造を有す
る。In the film forming apparatus according to the second embodiment, the earth shield tube 24 is extended to the vicinity of the center of the inside of the PET bottle B, the length of the internal electrode 26 is correspondingly short, and the surface area of the earth shield tube 24 is large. The external electrode 6 is extended to the vicinity of the mouth of the PET bottle B, and the spacer 9 installed on the outer periphery of the mouth of the PET bottle B is the same as the external electrode 6. Bottle B
1 except that it is extended to near the mouth of
It has the same structure as the film forming apparatus of the first embodiment shown in FIG.
【００６１】図５の（ａ）に示すようにアースシールド
管２４は、表面積を大きくするためにその外周面の一部
（排気管１２に位置する外周面部分および内部電極２６
直上の外周面部分）にフィン３２を取り付けた構造を有
する。なお、図５の（ｂ）に示すようにアースシールド
管２４は、表面積を大きくするためにその外周面の一部
（排気管１２に位置する外周面部分および内部電極２６
直上の外周面部分）にジャバラ状の突起３３を形成して
もよい。As shown in FIG. 5A, the earth shield tube 24 has a part of its outer peripheral surface (the outer peripheral surface portion located in the exhaust pipe 12 and the internal electrode 26) in order to increase the surface area.
It has a structure in which the fins 32 are attached to the outer peripheral surface portion immediately above). As shown in FIG. 5B, the earth shield pipe 24 has a part of its outer peripheral surface (the outer peripheral surface portion located in the exhaust pipe 12 and the internal electrode 26) in order to increase the surface area.
Bellow-shaped protrusions 33 may be formed on the outer peripheral surface portion (immediately above).
【００６２】本第２実施形態では、外部電極６がペット
ボトルＢの口付近まで延出されているので、内部電極２
６と外部電極６によってプラズマはペットボトルＢおよ
び排気管１２の内部に生じる。このとき、このプラズマ
から見えるアース電極の表面積は前記フィン３２とアー
スシールド管２４の表面積の和であり、この表面積は第
１実施形態と比較して大きくなる。プラズマと電極の間
に生じるシース電圧は、電極の面積比に略反比例するの
で、外部電極６とプラズマの間に生じるシース電圧は外
部電極６の内側のペットボトルＢの内側の表面積と前記
アースシールド管２４の表面積の比が小さくなるため、
前記外部電極６の内側のペットボトルＢの内側に生じる
シース電圧が高くなる。シース電圧が高くなると、そこ
で加速されるイオンのペットボトルＢの内側表面への入
射エネルギーが高くなるため、ペットボトルＢ内面にコ
ーティングされる炭素膜の膜質がさらに良好になる。In the second embodiment, since the external electrode 6 is extended to the vicinity of the mouth of the PET bottle B, the internal electrode 2
Plasma is generated inside the PET bottle B and the exhaust pipe 12 by the external electrode 6 and the external electrode 6. At this time, the surface area of the earth electrode visible from the plasma is the sum of the surface areas of the fin 32 and the earth shield tube 24, and this surface area is larger than that in the first embodiment. Since the sheath voltage generated between the plasma and the electrode is approximately inversely proportional to the area ratio of the electrode, the sheath voltage generated between the external electrode 6 and the plasma is the surface area inside the PET bottle B inside the external electrode 6 and the earth shield. Since the surface area ratio of the tube 24 becomes smaller,
The sheath voltage generated inside the plastic bottle B inside the external electrode 6 becomes high. When the sheath voltage becomes higher, the energy of ions accelerated thereat to the inner surface of the PET bottle B becomes higher, so that the quality of the carbon film coated on the inner surface of the PET bottle B becomes more favorable.
【００６３】（第３実施形態）図６は、第３実施形態に
係るプラスチック容器内面への膜形成装置で、炭素膜で
はなく、ＳｉＯ2膜で被覆を行う場合の構成である。(Third Embodiment) FIG. 6 shows a film forming apparatus for forming an inner surface of a plastic container according to a third embodiment, in which a SiO 2 film is used for coating instead of a carbon film.
【００６４】第３実施形態は、図６に示すようにバイア
ス用電源１４からバイアス電力が印加される外部電極６
を電磁シールドするための電磁シールド部材２、絶縁部
材１０が不要である点が第１実施形態と異なるが、これ
以外の構成は前述した第１実施形態と同じである。Ｓｉ
Ｏ2膜の成膜は、シランガスと酸素ガスを流すことで第
１実施形態と同様に成膜が可能であるが、ＳｉＯ2膜の
成膜の場合には炭素膜の場合ほど、膜質がバリア性に影
響しないため、外部電極６にバイアス用の高周波電力を
印加しなくてもよい。また、炭素膜の場合にも高いバリ
ア性を必要としない場合にはバイアス用の高周波を印加
しなくてもよい。このような場合、外部電極６がアース
接地されるため、図６に示すようにバイアス用電源だけ
でなく、外部電極６用の電磁シールドが不要となり、簡
易な装置となる。In the third embodiment, the external electrode 6 to which bias power is applied from the bias power source 14 as shown in FIG.
The first embodiment differs from the first embodiment in that the electromagnetic shield member 2 and the insulating member 10 for electromagnetically shielding are unnecessary, but the other configurations are the same as those in the first embodiment described above. Si
The O 2 film can be formed in the same manner as in the first embodiment by flowing a silane gas and an oxygen gas. However, in the case of forming the SiO 2 film, the film quality is as high as that of the carbon film. Since it does not affect the property, it is not necessary to apply the high frequency power for bias to the external electrode 6. Further, in the case of a carbon film as well, when high barrier properties are not required, it is not necessary to apply a high frequency for bias. In such a case, since the external electrode 6 is grounded, not only the bias power source but also the electromagnetic shield for the external electrode 6 is not required as shown in FIG. 6, and the device is simple.
【００６５】しかし、この際、アースシールド管２４を
ガス供給管２１の周囲に設置しないと、ペットボトルＢ
の口部付近および排気管１２内に不要なプラズマが発生
し、内部電極２６に高高周波電源２８から供給された高
高周波電力が有効に利用されない。また、アースシール
ド管２４をペットボトルＢの内部付近まで長く延出した
方が、前記不要なプラズマの抑制効果が高く、高周波電
力を有効に利用することができ、したがって、成膜速度
を速くすることができる。なお、前記第３実施形態にお
いて高高周波電源２８の代わりに高周波電源をガス供給
管２１に接続してもよい。However, at this time, if the earth shield pipe 24 is not installed around the gas supply pipe 21, the plastic bottle B
Unnecessary plasma is generated in the vicinity of the mouth and inside the exhaust pipe 12, and the high frequency power supplied from the high frequency power supply 28 to the internal electrode 26 is not effectively used. Further, when the earth shield tube 24 is extended to the vicinity of the inside of the PET bottle B, the effect of suppressing the unnecessary plasma is high, and the high frequency power can be effectively used, and therefore the film formation speed is increased. be able to. A high frequency power source may be connected to the gas supply pipe 21 instead of the high frequency power source 28 in the third embodiment.
【００６６】（第４実施形態）図７は、第４実施形態に
係るプラスチック容器内面への膜形成装置に組み込まれ
る電源系統の等価回路図である。(Fourth Embodiment) FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a power supply system incorporated in a film forming apparatus for forming an inner surface of a plastic container according to a fourth embodiment.
【００６７】第４実施形態の膜形成装置は、アースシー
ルド管をガス供給管外周に配置しない以外、前述した図
１に示す第１実施形態の膜形成装置と同様な構造を有す
る。The film forming apparatus of the fourth embodiment has the same structure as the film forming apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the earth shield tube is not arranged on the outer circumference of the gas supply tube.
【００６８】図７に示すようにバイアス用電源１４は、
ケーブル１５を通して外部電極６に接続されている。整
合器１７は、前記ケーブル１５に介装されている。この
整合器１７は、前記ケーブル１５に介装された第１可変
コンデンサＣ1と、一端が前記バイアス用電源１４と前
記第１可変コンデンサＣ1の間のケーブル１５から分岐
され、他端が接地された分岐ケーブル６１と、この分岐
ケーブル６１に介装された第２可変コンデンサＣ2とか
ら構成されている。As shown in FIG. 7, the bias power supply 14 is
It is connected to the external electrode 6 through the cable 15. The matching device 17 is interposed in the cable 15. The matching unit 17 has a first variable capacitor C 1 interposed in the cable 15, one end branched from the cable 15 between the bias power supply 14 and the first variable capacitor C 1 , and the other end grounded. It is composed of a branched cable 61 and a second variable capacitor C 2 interposed in the branched cable 61.
【００６９】高高周波電源２８は、ケーブル２９を通し
て内部電極２６に接続されている。なお、ケーブル２９
はガス供給管（図示せず）に接続されているが、ここで
は便宜的に内部電極２６に接続させて説明した。整合器
３１は、前記ケーブル２９に介装されている。この整合
器３１は、前記ケーブル２９に介装された第１可変コン
デンサＣ1’と、一端が前記高高周波電源２８と前記第
１可変コンデンサＣ1’の間のケーブル２９から分岐さ
れ、他端が接地された分岐ケーブル６２と、この分岐ケ
ーブル６２に介装された第２可変コンデンサＣ2’とか
ら構成されている。インダクタンスＬは、一端が前記整
合器３１と図示しないガス供給管の間の導通経路に接続
され、他端が接地されている。The high frequency power source 28 is connected to the internal electrode 26 through a cable 29. The cable 29
Is connected to a gas supply pipe (not shown), but here, for convenience, the description is made by connecting to the internal electrode 26. The matching device 31 is interposed in the cable 29. The matching unit 31 has a first variable capacitor C 1 ′ inserted in the cable 29, one end branched from the cable 29 between the high-frequency power supply 28 and the first variable capacitor C 1 ′, and the other end. Is composed of a branch cable 62 which is grounded, and a second variable capacitor C 2 ′ which is interposed in the branch cable 62. The inductance L has one end connected to a conduction path between the matching unit 31 and a gas supply pipe (not shown), and the other end grounded.
【００７０】このような構成によれば、前述した第１実
施形態と同様、バイアス用電源１４からバイアス電力を
ケーブル１５、バイアス用整合器１７を通して外部電極
６に印加するとともに、高高周波電源２８から高高周波
電力をケーブル２９、整合器３１を通して内部電極２６
に高高周波電力を供給することによって、前記内部電極
２６と前記外部電極６との間で放電が生じ、プラズマが
生成される。このとき、前記整合器３１と図示しないガ
ス供給管の間の導通経路にインダクタンスＬの一端を接
続し、その他端を接地することによって、高高周波電力
が印加される内部電極２６を外部電極６に対して接地電
極として機能させることができる。その結果、アースシ
ールド管をガス供給管外周に配置せずに、第１実施形態
と同様に外部電極６からバイアス電圧を内部電極２６に
向けて、つまり生成されたプラズマに向けて印加するこ
とができる。According to this structure, as in the first embodiment, bias power is applied from the bias power source 14 to the external electrode 6 through the cable 15 and the bias matching unit 17, and the high frequency power source 28 is used. High-frequency power is passed through the cable 29 and the matching device 31 to the internal electrode 26
By supplying high-frequency power to the internal electrodes 26, discharge is generated between the internal electrodes 26 and the external electrodes 6, and plasma is generated. At this time, by connecting one end of the inductance L to the conduction path between the matching unit 31 and a gas supply pipe (not shown) and grounding the other end, the internal electrode 26 to which high high frequency power is applied is connected to the external electrode 6. On the other hand, it can function as a ground electrode. As a result, it is possible to apply the bias voltage from the external electrode 6 toward the internal electrode 26, that is, toward the generated plasma, without arranging the earth shield pipe around the gas supply pipe, as in the first embodiment. it can.
【００７１】[0071]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、内
部電極に高高周波電力を供給して高密度のプラズマをプ
ラスチック容器内に生成できると共に、バイアス電圧に
より前記プラズマを前記容器内面に向けて引き込むこと
ができ、良好な膜質で、かつ均一な膜厚を有する膜をプ
ラスチック容器内面全体に高速度でコーティングするこ
とが可能なプラスチック容器の内面への膜形成装置を提
供することができる。特に、炭素膜用の原料ガスを用い
る装置の場合、良質な膜質の炭素膜をコーティングする
ことができる炭素膜形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば良好な膜質で、かつ均一な膜厚を
有する炭素膜が内面に高速度でコーティングされ、酸素
および二酸化炭素に対するバリア性が優れたプラスチッ
ク容器を量産的に製造し得る方法を提供することができ
る。As described in detail above, according to the present invention, high-frequency power can be supplied to the internal electrodes to generate high-density plasma in the plastic container, and the plasma can be applied to the inner surface of the container by the bias voltage. It is possible to provide a film forming device for the inner surface of a plastic container, which can be drawn toward the inner surface of the plastic container and which can coat a film having a good film quality and a uniform film thickness on the entire inner surface of the plastic container at a high speed. . Particularly, in the case of an apparatus using a raw material gas for a carbon film, it is possible to provide a carbon film forming apparatus capable of coating a carbon film of good quality.
Further, according to the present invention, a carbon film having a good film quality and a uniform film thickness is coated on the inner surface at a high speed, and a plastic container having an excellent barrier property against oxygen and carbon dioxide can be mass-produced. Can be provided.
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラスチック容器
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an apparatus for forming a carbon film on an inner surface of a plastic container according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１実施形態に係るプラスチック容器
の内面への炭素膜形成装置の変形例を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modified example of the carbon film forming device on the inner surface of the plastic container according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例１および比較例１におけるペッ
トボトルの口部から底部までの炭素膜の厚さを示す特性
図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the thickness of the carbon film from the mouth to the bottom of the PET bottles in Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
【図４】本発明の第２実施形態に係るプラスチック容器
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container according to a second embodiment of the present invention.
【図５】図４のアースシールド管の要部断面図。5 is a cross-sectional view of a main part of the earth shield pipe of FIG.
【図６】本発明の第３実施形態に係るプラスチック容器
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container according to a third embodiment of the present invention.
【図７】第４実施形態に係るプラスチック容器内面への
炭素膜形成装置に組み込まれる電源系統の等価回路図。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a power supply system incorporated in a carbon film forming device for an inner surface of a plastic container according to a fourth embodiment.
【図８】従来のプラスチック容器の内面への炭素膜形成
装置を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional carbon film forming device on the inner surface of a plastic container.
２…電磁シールド部材、 ６…外部電極、 ９…円柱状スペーサ、 １２…排気管、 １４…バイアス用電源、 ２１…ガス供給管、 ２４…アースシールド管、 ２６…内部電極、 ２８…高高周波電源、 ３２…フィン、 ３３…ジャバラ状の突起、 Ｂ…ペットボトル Ｌ…インダクタンス。 2 ... Electromagnetic shield member, 6 ... External electrodes, 9 ... Cylindrical spacer, 12 ... Exhaust pipe, 14 ... Bias power supply, 21 ... Gas supply pipe, 24 ... Earth shield tube, 26 ... internal electrodes, 28 ... High frequency power supply, 32 ... Fins 33 ... Bellows-shaped protrusion, B ... PET bottle L ... Inductance.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 光雄 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 浅原 裕司 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Ｆターム(参考） 3E062 AA09 AB02 AC02 JA01 JA07 JB24 JC01 JD01 4K030 BA27 CA07 CA15 FA03 JA09 JA18 KA12 KA14 KA16 KA17 KA20 KA46 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Mitsuo Kato 1-8 Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Basic Technology Research Center (72) Inventor Yuji Asahara 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Hiroshima Research Center F-term (reference) 3E062 AA09 AB02 AC02 JA01 JA07 JB24 JC01 JD01 4K030 BA27 CA07 CA15 FA03 JA09 JA18 KA12 KA14 KA16 KA17 KA20 KA46
Claims (10)
された時にその容器を取り囲む有底円筒状の外部電極
と、 前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の上部に取
り付けられた排気管と、 前記外部電極内の前記プラスチック容器内に挿入され、
媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し管を兼ねる内部
電極と、 一端が前記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に
延出された給電端子を兼ねるガス供給管と、 少なくとも前記外部電極内および前記容器の口部近傍の
前記排気管内に位置する前記ガス供給管部分の外周に配
置され、接地されたアースシールド管と、 前記排気管に取り付けられた排気手段と、 前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手
段と、 前記ガス供給管に接続された高周波電源と、 を具備したことを特徴とするプラスチック容器内面への
膜形成装置。1. A bottomed cylindrical external electrode that surrounds a container to be processed when a plastic container to be processed is inserted, and an exhaust attached to the upper part of the external electrode on the side where the mouth of the container is located. A tube, inserted into the plastic container within the external electrode,
An internal electrode also serving as a gas blowing pipe for blowing out a medium gas; a gas supply pipe having one end connected to the internal electrode and the other end also serving as a power supply terminal extended to the exhaust pipe side; and at least in the external electrode And an earth shield pipe which is arranged on the outer periphery of the gas supply pipe portion located inside the exhaust pipe near the mouth of the container and which is grounded; exhaust means attached to the exhaust pipe; and a medium in the gas supply pipe. An apparatus for forming a film on an inner surface of a plastic container, comprising: a gas supply unit for supplying gas; and a high-frequency power source connected to the gas supply pipe.
電極の上部端面への排気管の取り付けを絶縁部材を介し
て行い、さらに前記外部電極に接続されたバイアス用高
周波電源を備え、このバイアス用高周波電源の高周波周
波数は、前記内部電極に接続された前記高周波電源の高
周波周波数よりも低いことを特徴とする請求項１記載の
プラスチック容器内面への膜形成装置。2. An exhaust pipe is attached to an upper end surface of the external electrode on the side where the mouth of the container is located via an insulating member, and a high frequency bias power source connected to the external electrode is provided. The film forming apparatus for the inner surface of a plastic container according to claim 1, wherein a high frequency frequency of the high frequency power source for bias is lower than a high frequency frequency of the high frequency power source connected to the internal electrode.
ック容器の口部よりも容器の内部側に挿入されることを
特徴とする請求項１または２記載のプラスチック容器内
面への膜形成装置。3. The film forming apparatus for the inner surface of a plastic container according to claim 1, wherein the earth shield pipe is inserted inside the plastic container rather than at the mouth of the plastic container.
された時に少なくともその容器の口部および肩部と前記
外部電極の間に介在される誘電体材料からなるスペーサ
をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし３いず
れか記載のプラスチック容器内面への膜形成装置。4. A spacer made of a dielectric material is further provided which is interposed between at least the mouth and shoulder of the plastic container, which is the object to be processed, and the external electrode when the container is inserted. 4. A film forming apparatus for forming an inner surface of a plastic container according to claim 1.
電極の端面への排気管の取り付けは、絶縁部材を介して
行い、その絶縁部材の前記外部電極と接する側の端面は
被処理物であるプラスチック容器が挿入された時にその
容器の口部から肩部にかけた位置に対応することを特徴
とする請求項１ないし４いずれか記載のプラスチック容
器内面への膜形成装置。5. The exhaust pipe is attached to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located through an insulating member, and the end face of the insulating member on the side in contact with the external electrode is treated. The apparatus for forming a film on the inner surface of a plastic container according to any one of claims 1 to 4, which corresponds to a position from the mouth of the container to the shoulder when the plastic container is inserted.
積を大きくした形状を有することを特徴とする請求項１
ないし５いずれか記載のプラスチック容器内面への膜形
成装置。6. The earth shield tube has a shape in which the surface area of the outer peripheral surface is increased.
5. A film forming apparatus for forming an inner surface of a plastic container according to any one of items 1 to 5.
ンを取り付けた形状または外周面がジャバラ状の形状を
有することを特徴とする請求項６記載のプラスチック容
器内面への膜形成装置。7. The apparatus for forming a film on an inner surface of a plastic container according to claim 6, wherein the earth shield tube has a shape in which fins are attached to the outer peripheral surface or a bellows-shaped outer peripheral surface.
き、当該開閉部から前記プラスチック容器を出し入れで
きることを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載の
プラスチック容器内面への膜形成装置。8. The apparatus for forming a film on the inner surface of a plastic container according to claim 1, wherein the outer electrode can be opened and closed vertically and the plastic container can be taken in and out through the opening and closing portion.
膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、 （ａ）被処理物であるプラスチック容器を、有底円筒状
外部電極内に囲まれるように挿入する工程と、 （ｂ）上記（ａ）工程と同時、または、前後して、接地
されたアースシールドを外周に配置したガス供給管が連
結され、媒質ガスを吹き出し管を兼ねる内部電極を、前
記プラスチック容器の内部に挿入する工程と、 （ｃ）前記容器内のガスを排気管手段により前記排気管
を通して排気すると共に、前記ガス供給管手段から媒質
ガスを前記内部電極に供給し、この内部電極のガス吹き
出し孔から前記プラスチック容器内に媒質ガスを吹き出
して前記プラスチック容器内を含む排気管内を所定のガ
ス圧力に設定する工程と、 （ｄ）高周波電源から高周波電力を前記ガス供給管を通
して前記内部電極に供給し、または、それと略同時にバ
イアス用電源から内部電極に与える高周波電力の周波数
より周波数の低い高周波電力を前記外部電極に印加し、
前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、このプ
ラズマにより前記媒質ガスを解離させて前記プラスチッ
ク容器内面に膜をコーティングする工程とを含むことを
特徴とする内面膜被覆プラスチック容器の製造方法。9. When manufacturing an inner surface film-coated plastic container using the film forming apparatus according to claim 1, (a) a plastic container, which is an object to be treated, is surrounded by a bottomed cylindrical external electrode. And (b) at the same time as the step (a), or before or after the step (a), a gas supply pipe having a grounded earth shield arranged on the outer periphery is connected to form an internal electrode which also serves as a blowing pipe for medium gas, Inserting the inside of the plastic container, (c) exhausting the gas in the container through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, and supplying the medium gas to the internal electrode from the gas supply pipe means, A step of blowing a medium gas into the plastic container from a gas blowing hole of an electrode to set a predetermined gas pressure inside the exhaust pipe including the inside of the plastic container; From the high-frequency power is supplied to the internal electrode through the gas supply pipe, or, therewith applying a RF power lower frequency than the frequency of the high frequency power supplied from the substantially same time bias power supply to the internal electrode to the external electrode,
And a plasma is generated in the plastic container, the medium gas is dissociated by the plasma, and the inner surface of the plastic container is coated with a film.
入された時にその容器を取り囲む大きさを有する有底円
筒状の外部電極と、 被処理物であるプラスチック容器が挿入された時に少な
くともその容器の口部および肩部と前記外部電極の間に
介在された誘電体材料からなるスペーサと、 前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶
縁部材を介して取り付けられた排気管と、 前記外部電極内の前記プラスチック容器内に挿入され、
媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し孔が穿設された
内部電極と、 前記排気管に取り付けられた排気手段と、 前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手
段と、 前記ガス供給管に整合器を通して接続された高高周波電
源と、 前記外部電極に整合器を通して接続されたバイアス用電
源と、 前記ガス供給管と前記整合器の間の導通経路に一端が接
続され、他端が接地されたインダクタンスとを具備した
ことを特徴とするプラスチック容器内面への膜形成装
置。10. A bottomed cylindrical external electrode having a size that surrounds the container to be processed when the plastic container to be processed is inserted, and at least the container external electrode when the plastic container to be processed is inserted. A spacer made of a dielectric material interposed between the mouth and the shoulder and the external electrode, and an exhaust pipe attached to the end surface of the external electrode on the side where the mouth of the container is located via an insulating member. Inserted into the plastic container within the external electrode,
An internal electrode having a gas blowout hole for blowing out a medium gas; an exhaust unit attached to the exhaust pipe; a gas supply unit for supplying a medium gas to the gas supply pipe; and the gas supply pipe A high-frequency power supply connected to the external electrode through a matching device, a bias power supply connected to the external electrode through the matching device, one end connected to a conduction path between the gas supply pipe and the matching device, and the other end grounded. And a film forming device for forming an inner surface of a plastic container.
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