专利名称：阻隔膜形成装置、阻隔膜形成方法及阻隔膜被覆容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如用于在树脂等的容器等中均匀地形成施加气体阻隔性的阻隔膜的阻隔膜形成装置、阻隔膜形成方法及阻隔膜被覆容器。
背景技术：
近年来，作为塑料容器之一的例如塑料(PET)瓶为了防止来自外部的氧的透过、 来自内部(例如碳酸饮料水)的二氧化碳的透过，在其内表面尝试涂敷例如DLC(Diamond Lie Carbon)之类的碳膜或硅石膜等阻隔性高的膜，并提出了其成膜装置(专利文献I 6)。另外，作为其应用，在医疗用容器或食品容器或燃料罐等中尝试了氧、氢、燃料等的透过防止、芳香等的透过、吸附防止等。在此，作为使用了高频等离子体CVD的将向塑料容器的碳膜成膜的装置，参照图 38，说明在容器内部涂敷的基本的发明即专利文献4中所述的装置。如图38所示，阻隔膜形成装置是在具有口部11的塑料容器12的内表面利用放电等离子体实施成膜的成膜装置，具备具有包围塑料容器12的外周的大小的包括外部上部电极13-1及外部下部电极13-2的外部电极13 ;在所述塑料容器12插入时至少间介于所述容器的口部及肩部、和所述外部电极13之间的包括电介质的衬垫25 ;在所述口部11所处的一侧的所述外部电极13的端面经由绝缘部件26安装的排气管14 ;在所述外部电极13 内的所述塑料容器12内，从所述排气管14侧插入所述塑料容器12，与接地侧连接，并且，穿设有用于喷出介质气体19的气体流路16的内部电极17 ;安装于所述排气管14的未图示的排气装置；用于向所述内部电极17供给介质气体19的未图示的气体供给装置；与所述外部电极13连接的高频电源18。还有，符号20是设置于气体流路16的前端的包括绝缘部件的气体喷出孔。在此，所述外部电极13设置于在上下端具有凸缘21a、21b的圆筒状的接地罩22 内，该圆筒状的接地罩22载置于圆环状基台23上。另外，圆板状的绝缘板24配置于所述圆环状基台23和所述外部下部电极13-2的底部侧之间。在所述内部电极17的气体流路 16的前端设置圆筒的绝缘部件26，由此防止局部的等离子体集中。另外，所述衬垫25是通过由在其上载置的环状的绝缘部件26螺合的螺钉(未图示)来固定。这样，通过将衬垫25插入固定所述外部电极13的上部，在从所述外部电极13 的底部侧插入塑料容器12的情况下，所述塑料容器12的口部及肩部位于所述圆板状的衬垫25的空洞部内，且除此之外的塑料容器12的外周位于所述外部电极13内表面。另外， 在上下具有凸缘31a、31b的排气管14载置于所述接地罩22的凸缘21a及所述环状的绝缘部件26的上表面。还有，盖体32安装于所述排气管14的上部凸缘31a。说明使用这样的结构的装置，向塑料容器涂敷碳膜的方法。首先，向外部电极13内插入塑料容器12，利用排气管14将内部的气体排出。在达到规定的真空度(代表值=KT1 I(T5Torr)后，持续排气的同时，将介质气体G例如以10 200mL/分钟的流量向内部电极17供给，进而，通过内部电极17的气体喷出孔20向塑料容器12内喷出。还有，作为该介质气体，例如，使用苯、甲苯、二甲苯、环己烷等脂肪族烃类、芳香族烃类、含氧烃类、含氮烃类。利用气体供给量和排气量，将所述塑料容器12内的压力例如设定为SXlO-1N丨X KT2Torr15然后，由高频电源18将50 2000W的高频电力通过匹配器36及RF输入端子35向外部电极13施加。通过这样的高频电力的向外部电极13的施加，在所述外部电极13和内部电极17 之间生成等离子体。此时，塑料容器12在外部电极13内大致没有间隙地收容，等离子体在塑料容器12内产生。所述介质气体G通过所述等离子体离解或进而离子化，生成用于形成碳膜的成膜种。在将碳膜形成至规定的膜厚后，停止高频电力的施加，停止介质气体供给，排出残留气体，将氮、稀有气体、或空气等向外部电极13内供给，将该空间内恢复为大气压。然后，从外部电极13取出所述塑料容器12。还有，在该方法中，将碳膜成膜为20 30nm所需的时间为2 3秒。专利文献I :特开平8-53116号公报专利文献2 :特许第2788412号公报(特开平8-53117号公报)专利文献3 W02003/101847号公报专利文献4 :特许第3643813号公报(特开2003-237754号公报)专利文献5 :特开2005-247431号公报专利文献6 :特开2000-230064号公报然而，在所述成膜装置(专利文献4)中，为了得到阻隔性高的良好的成膜，需要包括外部电极13和衬垫25的空洞的形状形成为与塑料容器12的形状大致相似的形状。另外，在专利文献1、2中没有衬垫，但同样需要将外部电极的空洞形状形成为与等离子体容器大致相似的形状。无论那种情况，只要在容器的主体部等有凹部(凹部或凸部或两者)，就当然需要形成为与其形状相似的形状的空洞。然而，在将容器沿长边方向插入的结构的装置的情况下，难以将其实现。另外，在容器的主体部的凹部比较少的情况下，无论在凹凸部产生若干空间，也得到可实用的阻隔性，但由于近年来的、以轻量化或使用后的压扁容易度为目的容器设计中所见的之类容器的多样化，主体部的凹凸部(或凹陷部、凹部或凸部)为多个或该凹陷部 (凹部)深的之类的结构存在的情况下，成膜的不均匀变得非常大，发生得不到可实用的阻隔性的问题。因此，考虑在外部电极中插入容器后，对应于容器的凹凸部，移动外部电极的一部分，形成为相似形状的方法，但这样的可动结构在高速批量生产装置中由于成本或可靠性而需要尽量避免。另外，在没有凹凸，能够实现相似形状的情况下，也为了得到更高的阻隔性，需要使用与容器完全相似的形状，将其之间的空隙设为等间隔，但由于容器的成形精度或外部电极13或衬垫25的制作精度或容器的设置精度，难以将其实现，因此，存在得不到更高的阻隔性的问题。另外，在以往技术中，提出了在外部电极和容器具有适度的空隙的结构(专利文献3)，但在有凹凸的容器的情况下，为了将大致相似形状作为出发点，使容器能够插入，且得到阻隔性高的形状，对应于容器的凹凸部，调节空隙形状，因此，对于多样化的容器形状， 需要几乎全部定做外部电极而准备，存在成本高、劳力和时间增加的问题。另外，处于外部电极的重量容易增加，在装置的结构中，外部电极的配置或可动部的设定上容易发生限制的状况，因此，例如形成为倒置容器的同时输送·成膜的装置结构时导致故障的问题。另外，在以往技术中，有将电介质衬垫主要设置于容器的口部、肩部的成膜装置的建议(专利文献4)、或将其延伸出至容器下部的建议(专利文献5)，但这些将能够适用在主体部没有凹凸的相似形状的电极或衬垫的容器作为对象，以调节肩部的细径部分的附膜为目的，不能将在主体部有凹凸的容器作为对象，得到包含主体部的附膜的整体的均匀化。 即，对于向在主体部等有凹凸的容器的成膜时成为问题的膜分布的均匀性的改善，没有赋予任何启示。这是因为没有实现向后述的容器内表面施加的电压的均匀化。另外，在以往技术中，有在电极和成膜对象之间设置有塑料制且与电极电接触且由成膜对象设置一定的间隔的外筒的成膜装置的建议(专利文献6)，但这也对在主体部等具有凹凸的容器的成膜时成为问题的膜分布的均匀性的改善没有赋予任何启示。这也是因为没有实现施加于后述的容器内表面的电压的均匀化。另外，该本发明的对象在容器的内表面 外表面成膜，主要目的防止容器的加热，没有赋予仅向内表面的成膜中的膜分布改善的启示。综上可以如下整理问题。为了形成高品质的气体阻隔薄膜，需要实现施加于后述的容器内表面的电压的均匀化。因此，从外部电极的结构探讨的情况下，能够利用在外部电极和容器之间配置包括适当的尺寸和组成的空隙和电介质的组合，实现电压分布的最佳化。达到这样的组合的先行技术如上所述地存在，另一方面，在能够将其实现的情况下，实现了高的阻隔性以外的各问题、具体来说向各种容器的外部电极的共通化、向容器凹凸设计的应对、膜厚的均匀分布、外部电极的轻量化等的解决，因此，能够在品质上或装置成本方面得到大的效果。
发明内容
本发明目的在于鉴于所述问题，提供能够对凹凸面存在的容器等进行均匀的成膜的阻隔膜形成装置、阻隔膜形成方法及阻隔膜被覆容器。用于解聚上述问题的本发明的第一发明是一种阻隔膜形成装置，其在容器内表面形成阻隔膜，其特征在于，使用在外部电极和容器之间设置的电介质部件、和外部电极和容器的空隙或所述电介质部件和容器内表面的空隙，使施加于所述容器内表面的电压大致均匀。第二发明在第一发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述外部电极的内侧形状为筒状或大致筒状。第三发明是一种阻隔膜形成装置，其将具有至少一个以上的凹凸部的容器作为被处理容器，在所述被处理容器内表面形成阻隔膜，其特征在于，具备电介质部件，其具有包围所述容器的大小的空洞；外部电极，其覆盖所述电介质部件的外周侧；排气机构，其经由绝缘部件安装于所述容器的口部所处的一侧的所述外部电极的端面，经由排气管对所述容器内部进行减压；气体喷出部，其用于向所述容器内喷出阻隔膜生成用介质气体；电场施加机构，其用于赋予用于在所述外部电极和接地电极之间产生放电的电场。第四发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述气体喷出部接地， 并且，插入所述容器内，兼作内部电极。
第五发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，包围作为所述被处理物的容器的大小的空洞与由用于容器外周通过的最大通过轨迹线制作的空间一致或具有比其大的间隙。第六发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件为有底筒状或大致有底筒状。第七发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件为无底筒状或具有一部分底面的筒状。第八发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，用所述电介质部件覆盖所述外部电极中面向所述容器的凹部空间的部分。第九发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件的空洞的一部分或空洞的大致整体与容器大致接触。第十发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件是氟系树脂、硬质氯乙烯、玻璃或陶瓷的任一种或这些的组合。第十一发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，在所述电介质部件的内部设置有所述容器时，容器的主体部和电介质部件之间的空隙以使空隙宽度的最大值和最小值之差成为3mm以上的方式形成。第十二发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件的厚度大致均匀。第十三发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件为有底或无底的筒状或大致筒状，并且，电介质部件的平均厚度/相对介电常数为O. 95 3. 8 的范围。第十四发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件在容器的肩部、口部的任一方或两方带有空隙而设置。第十五发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件或空间的厚度(Cli)除以相对介电常数(ε J得到的换算距离Cli/ ε i的自外部电极内表面到所述容器内表面的总和在容器整体上大致均匀。第十六发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，以使所述换算距离 Cli/ ε i的、自外部电极内表面到所述容器内表面的总和在容器的大致整体上大致均匀的方式，组合所述电介质部件的材料、所述电介质部件和空间的厚度、所述外部电极形状。第十七发明在第一或三发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，关于容器剖面上的各容器表面部位中的、所述电介质部件或空间的厚度(Cli)除以相对介电常数(ε J得到的换算距离Cli/ ε i的自外部电极内表面到所述容器内表面的各部位总和，容器整体中的各部位总和的标准偏差除以平均值得到的值为O. 75以下。第十八发明是一种阻隔膜形成装置，其特征在于，具备电介质部件，其具有包围作为被处理物的容器的至少主要部的大小的空洞，并且，所述空洞与由用于所述容器外周通过的最大通过轨迹线制作的空间一致或比具有其大的间隙；外部电极，其设置于所述电介质部件的外周侧；排气机构，其经由排气管对所述容器内部进行减压；气体喷出部，其用于向所述容器内喷出阻隔膜生成用介质气体；电场施加机构，其为了在所述容器内产生发电，与所述外部电极连接，在所述容器内表面形成阻隔膜。
第十九发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述外部电极为接地电极，并且，在所述容器内或所述排气管设置有连接所述电场施加机构的电极。第二十发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，通过所述电介质部件的一部分与所述容器接触，进行所述容器的定位。第二十一发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，通过所述电介质部件的一部分与所述容器接触，进行所述容器的定位，并且，与所述容器接触的所述电介质的一部分为可动结构，在所述容器的插入时或取出时移动。第二十二发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，具有包围所述外部电极的大小的接地的导电性的接地罩与所述外部电极绝缘而设置。第二十三发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述外部电极兼作真空容器。第二十四发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件兼作真空容器。第二十五发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，具有包围所述外部电极的大小的接地的导电性的接地罩与所述外部电极绝缘而设置，并且，所述接地
罩兼作真空容器。第二十六发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述外部电极兼作真空容器，并且，所述外部电极为片状。第二十七发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，具有包围所述外部电极的大小的接地的导电性的接地罩与所述外部电极绝缘而设置，并且，在所述外部电极和所述接地罩之间的大致整体上设置绝缘部件。第二十八发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，作为被处理物的容器的形状为大致筒状。第二十九发明在第一、三或十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，作为被处理物的容器的形状为大致筒状，并且，具有至少一个以上的凹部。第三十发明是一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用发明1、3或18中任一项所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜。第三十一发明是一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用发明1、3或18中任一项所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜，并且，作为被处理物的容器的形状为大致筒状。第三十二发明是一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用发明1、3或18中任一项所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜，并且，作为被处理物的容器的形状为大致筒状，并且，具有至少一个以上的凹部。第三十三发明是一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用发明1、3或18中任一项所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜，并且，准备具有各种空洞形状的多个电介质部件，从其中选择适合作为被处理物的容器的形状等的电介质部件，然后，在容器形成阻隔膜。第三十四发明是一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用发明1、3或18中任一项所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜，并且，利用驱动机构，一体地移动所述电介质部件的全部或一部分、所述外部电极的全部或一部分、和所述接地罩的全部或一部分，开闭所述真空容器，进行容器的插入、取出。第三十五发明是一种阻隔膜形成方法，其在容器内表面形成阻隔膜，其特征在于， 使用发明1、3或18中任一项所述的阻隔膜形成装置，通过颈部操作，对所述容器进行插入及取出。第三十六发明在第十八发明中阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件具有能够将所述容器朝向所述有底筒型的外部电极的底部方向从该容器底侧插入的开口。第三十七发明是一种阻隔膜形成装置，其在容器内表面形成阻隔膜，其特征在于， 使用在外部电极和容器之间设置的电介质部件、和外部电极和容器的空隙或所述电介质部件和容器内表面的空隙，使施加于所述容器内表面的电压大致均匀，以使所述容器的口部朝向下方的方式将所述外部电极的口部端部设为朝向下方，在所述外部电极的端部的下侧经由绝缘部件安装排气管，在所述容器内表面形成阻隔膜。第三十八发明是一种阻隔膜形成装置，其将具有至少一个以上的凹凸部的容器作为被处理容器，在所述被处理容器内表面形成阻隔膜，其特征在于，具备电介质部件，其具有包围所述容器的大小的空洞；外部电极，其覆盖所述电介质部件的外周侧；排气机构，其经由绝缘部件安装于所述容器的口部所处的一侧的所述外部电极的端面，经由排气管对所述容器内部进行减压；气体喷出部，其用于向所述容器内喷出阻隔膜生成用介质气体；电场施加机构，其用于赋予用于在所述外部电极和接地电极之间产生放电的电场，以使所述容器的口部朝向下方的方式将所述外部电极的口部端部设为朝向下方，在所述外部电极的端部的下侧经由绝缘部件安装排气管，在所述容器内表面形成阻隔膜。第三十九发明是一种阻隔膜形成装置，其特征在于，具备电介质部件，其具有包围作为被处理物的容器的至少主要部的大小的空洞，并且，所述空洞与由用于所述容器外周通过的最大通过轨迹线制作的空间一致或比具有其大的间隙；外部电极，其设置于所述电介质部件的外周侧；排气机构，其经由排气管对所述容器内部进行减压；气体喷出部，其用于向所述容器内喷出阻隔膜生成用介质气体；电场施加机构，其为了在所述容器内产生发电，与所述外部电极连接，以使所述容器的口部朝向下方的方式将所述外部电极的口部端部设为朝向下方，在所述外部电极的端部的下侧经由绝缘部件安装排气管，在所述容器内表面形成阻隔膜。第四十发明是一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用发明37、38或39中任一项所述的阻隔膜形成装置，使该容器上下倒置后，通过颈部操作，进行所述容器的向外部电极的插入及取出。第四十一发明是一种阻隔膜被覆容器，其特征在于，使用发明1、3或18中任一项所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜。第四十二发明是一种阻隔膜被覆容器，其特征在于，使用发明37、38或39中任一项所述的阻隔膜形成装置，使该容器上下倒置后，通过颈部操作，进行所述容器的向外部电极的插入及取出，在被处理物的容器内表面形成阻隔膜。根据本发明可知，通过使用在外部电极和容器之间设置的电介质部件、和所述电介质部件和容器的空隙，使施加于容器的内表面整体的电压均匀化，由此，能够将在所述容器内表面成膜的阻隔膜在整体上均匀地成膜，能够制作高阻隔性的容器。
图I是第一实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。图2是设置有电介质部件的阻隔膜形成的原理图。图3是设置有电介质部件的阻隔膜形成的原理图。图4是设置有电介质部件的阻隔膜形成的原理图。图5是第一实施方式的其他阻隔膜形成装置的概略图。图6是第一实施方式的其他阻隔膜形成装置的概略图。图7是在使用了阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。图8是在使用了阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。图9是在使用了阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0078]图10是在使用了阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0079]图11是在使用了阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0080]图12是在使用了阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0081]图13是表示电介质部件和容器最大轨迹线的关系的图。
0082]图14是表示其他电介质部件和容器最大轨迹线的关系的图。
0083]图15是表示其他电介质部件和容器最大轨迹线的关系的图。
0084]图16是第二实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0085]图17是第三实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0086]图18是第四实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0087]图19是第五实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0088]图20是第六实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0089]图21是图20的主要部分剖面图。
0090]图22是第七实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0091]图23是第八实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0092]图24是第九实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0093]图25是第十实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0094]图26是图25的主要部分剖面图。
0095]图27是第十一实施方式的阻隔膜形成装置的概略图。
0096]图28是图27的主要部分剖面图。
0097]图29是在使用阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0098]图30是在使用阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0099]图31是在使用阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0100]图32是在使用阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0101]图33是在使用阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0102]图34是在使用阻隔膜形成装置的容器内表面成膜的工序图。
0103]图35是氧气阻隔性和换算距离之比的关系图。
0104]图36是换算距离G的容器各处的平均/标准偏差和氧气阻隔BIF的关系图。
0105]图37是基于电介质部件的阻隔性改善的概念图。
图38是以往技术中的阻隔膜形成装置的概略图。图中11_ 口部；12-塑料容器；13-外部电极；14-排气管；16-气体流路；17_内部电极；18_高频电源；19_介质气体；50_电介质部件。
具体实施例方式以下，参照附图，详细地说明该发明。还有，该实施方式或实施例并不限定该发明。 另外，下述实施方式或实施例中的构成要素包括本领域普通技术人员能够容易地设想的要素或基本上相同的要素。[第一实施方式]参照附图，说明本发明的实施方式的阻隔膜形成装置。图I是表示本实施方式的阻隔膜形成装置的概念图。还有，对于与在图38中说明的以往技术中的阻隔膜形成装置相同的部件，标注相同的符号，省略重复的说明。如图I所示，本实施方式的阻隔膜形成装置10是将具有至少一个以上凹凸部12a 的塑料容器(以下还称为“容器”)12作为被处理物，在内表面形成阻隔膜的阻隔膜形成装置，并具备具有包围所述容器12的至少主要部分的大小的空洞的电介质部件50 ;覆盖该电介质部件50的外周侧的外部电极13 ;经由绝缘部件26安装于所述容器12的口部11所处的一侧的所述外部电极13的端面，且经由排气管14将所述容器12的内部减压的排气机构(未图示)；从所述排气管14侧插入，并兼作用于向所述容器12内喷出阻隔膜生成用的介质气体19的气体喷出部的内部电极17 ;用于赋予用于在所述外部电极13和接地电极之间产生放电的电场的电场施加机构(高频电源18及匹配器36)。在本发明中，使用在外部电极13和容器12之间设置的电介质部件50、和所述电介质部件50和容器12的空隙，利用所述电介质部件固有的相对介电常数ε i的关系，使施加于所述容器12内表面的电压大致均匀。由此，能够在容器内表面进行均匀的成膜。详细情况在后叙述。在严密地将电势的均匀性作为目的，进行实际的电极设计中，发现能够应用上述空隙的大小和相对介电常数的近似的事实，从而实现了本发明。另外，在本实施例中，所述外部电极13为圆筒状，但本发明不限定于此，例如，根据适用的容器形状，调整为方筒状、缩径形状等也可。另外，电介质部件50包围所述容器12 的主要部分，但主要部分例如表示容器中的主体部等，不是仅包围容器中的口部或肩部等附加性部分，例如，表示占据1/2左右以上的表面积的情况。另外，设想大致包围整体的情况，但假定例如不包括底部或容器的把手等特殊部分或尤其是欲调整膜厚分布的部分的情况，定义为“包围主要部分”。在此，所述外部电极13设置于由在上下端具有凸缘22a、22b的接地罩(上部)22-1及接地罩(下部)22-2构成的筒状的接地罩22内。所述筒状的接地罩22 (接地罩(上部)22-1、接地罩(下部)22_2)和所述外部电极13 (外部电极(上部)13-1、外部电极(下部)13-2)和所述电介质部件50 (电介质部件 (上部)50-1和电介质部件(下部)50-2)能够分割为上部侧和下部侧，并能够装卸地安装。 另外，圆板状的绝缘板24配置于圆环状基台23和所述外部电极(下部)13-2的底部侧之间。另外，形成有在上下具有凸缘31a、31b的气体排气管14，接地罩22_1从凸缘31b经由上凸缘22a垂下。还有，盖体32安装于所述排气管14的上凸缘31a。在此，所述筒状的接地罩22由导电性的材料(铝、不锈钢、铜、黄铜等导电部件) 构成，兼用作作为防止电磁波辐射的电磁罩和高频的地线。另外，可以由无垢材料、筛孔、冲裁金属等构成。还有，形状为圆筒状、方形等筒状体，并包围整体。还有，如图所示，在所述筒状的接地罩22和外部电极13的分割部如图所示安装有导电连接器41及真空密封件(O型密封环)42。导电连接器41在确保高频的导通的情况下
未必一定需要。另外，所述电介质部件(下部)50_2、外部电极(下部)13-2、所述绝缘板24及所述基台23利用未图示的推进器，相对于所述电介质部件(上部)50-1、外部电极(上部)13-1 一体地上下运动，开闭所述外部电极(上部)13-1的底部。在此，所述接地罩(下部)22-2 与圆环状基台23—同被分割。在本实施例中，作为接地电极的内部电极17兼作气体喷出部，但本发明不限定于此，可以分别另行设置。另外，作为接地电极也可以不设置内部电极而将排气管用作接地电极。进而，也可以将外部电极侧作为接地电极，将电源与内部电极或排气管等连接。主要向包围容器及电介质部件的外部电极、和其他电极(多个也可)之间赋予电场，在容器内产生等离子体即可。另外，气体喷出部从排气管侧插入到容器内部，但未必一定需要插入容器内，只要向容器内供给介质气体即可。进而，不需要从排气管侧插入，例如容器具有两个口的情况下，从不与排气管连接的孔供给气体，从其他口排出气体也可。在此，作为用于产生所述放电的电场，将高频作为例子使用，但只要不是直流，也可为交流电场、例如，AC(交流)、LF(低频)、RF(高频)、VHF(甚高频)、微波、脉冲等就可以使用。只要是这样的电场，即使在外部电极和容器之间存在有电介质部件，也由于位移电流，在电介质部件流过电流，因此，电场传至容器内表面，能够产生等离子体。其中，尤其优选容易制作阻隔性高的膜，位移电流容易流动的LF、RF、VHF中的本发明的适用。作为所述电介质部件50，例如，可以举出塑料或玻璃、或陶瓷，由这些的一种或组合来适当地形成电介质部件即可。作为所述塑料，可以使用各种塑料，但尤其优选高频损失低，耐热性、阻燃性、机械强度高的树脂，优选聚四氟乙烯之类的氟系树脂、特氟隆(注册商标)、或硬质氯乙烯、聚碳酸酯、PEEK (注册商标)。作为所述陶瓷，优选高频损失低的氧化铝、皂石或机械加工性高的马克尔(注册商标)。输出高频电力的高频电源18通过电缆34及供电端子35与所述外部电极13连接。 匹配器36安装于所述高频电源18和所述RF输入端子35之间的所述电缆34。在所述内部电极17的气体流路16的前端设置圆筒的绝缘部件的气体喷出孔20， 由此防止局部性等离子体集中。气体喷出孔也可与内部电极17或不兼作内部电极的情况下的气体喷出部的气体流路16连通地在流动方向上开口，也可安装于侧壁。所述内部电极 17的直径为塑料容器的口部内径以下，能够插入塑料容器12。所述内部电极17例如利用钨或不锈钢之类的具有耐热性的金属材料制作，但用铝制作也可。另外，若内部电极17表面平滑，则在所述内部电极17的表面堆积的碳膜可能容易剥离。因此，也可对内部电极17的表面预先进行喷砂处理，增大表面粗糙度，使得难以剥离在表面上堆积的碳膜。其次，说明使用上述阻隔膜形成装置，在内表面被覆碳膜而成的塑料容器的制造方法。利用未图示的推进器，使将电介质部件50和外部电极13以及接地罩22分别上下分割的下部侧一体地移动并降低，开放内部。接着，将塑料容器12插入开放的电介质部件(下部)50-2内，利用未图示的推进器，恢复为原状而关闭。这些动作通过使电介质部件(下部)50-2和外部电极(下部)13-2、圆环状基台23及接地罩(下部)22_2 —体地移动来实现高速化。此时，所述塑料容器12通过其口部与排气管14连通。其次，利用未图示的排气机构，通过排气管14，对所述排气管14及所述塑料容器 12内外的气体进行排气。在达到规定的真空度的时刻，在继续排气的同时，将介质气体19 向内部电极17的气体流路16供给，从该内部电极17的气体喷出孔20向塑料容器12内朝向底部喷出。该介质气体19进而从塑料容器12的底部沿壁面传递，流向口部11。通过气体供给量和气体排气量的平衡，所述塑料容器12内成为规定的气压。并不一定需要规定的气压,也可过渡性地变化。其次，从高频电源18将高频电力通过匹配器36、电缆34及供电端子35向所述外部电极13供给。此时，通过向所述外部电极13(基本上为所述塑料容器内表面)和接地的所述内部电极17之间施加的高频电压，向容器内表面施加电压，并利用在等离子体鞘层 (plasma sheath)端和容器内表面之间产生的电场,在容器内生成放电等离子体。利用该放电等离子体，介质气体19离解，生成的成膜种在所述塑料容器12内表面堆积，形成碳膜。若经过规定的成膜时间(例如I秒到3秒左右)，则所述碳膜的膜厚达到大致规定的厚度，因此，停止来自所述高频电源18的高频电力的供给，停止介质气体19的供给，排出残留气体，停止气体排气后，将氮、稀有气体、或空气等通过内部电极17的气体流路16的气体喷出孔20或设置于排气管侧的未图示的气体供给阀，向塑料容器12内供给，并将该塑料容器12内外恢复为大气压，将内表面碳膜被覆塑料容器取出。然后，按照所述的顺序，更换塑料容器12，转移到接下来的塑料容器的涂敷作业。在此，在本实施方式中，所述介质气体19使用乙炔。来自所述高频电源18的高频电力使用13. 56MHz 100MHz，设为10 1000W的输出、O. I ITorr的压力。另外，该高频电力的施加可以为连续，也可以为间歇(脉冲)。还有，增大施加的高频的频率(例如60MHz)，合成比DLC膜更软质的碳膜，利用氮或氧等的添加效果所形成的与碳膜的相辅相成效果，能够使其与基材的密接性更良好。在这样的成膜中，在本发明中，将所述电介质部件50设置为具有规定的空间部分，覆盖容器12的主要部分，因此，没有等离子体集中，其结果，均匀地产生等离子体，能够使具有凹部12a的容器12的内表面的成膜均匀化。S卩，在以往技术中，认为将电极沿容器外表面密接是得到高阻隔所必须的，相对于此，在本发明中，使施加高频的外部电极13不直接沿容器，在容器12的大致整个面上间介电介质部件50，由此使施加于容器12的大致内表面整体的电压均匀。由此，能够使在所述容器12内表面成膜的阻隔膜在大致整体上均匀。例如，在以往的技术中，从经验上得知若凹凸至少为3mm以上的情况下，则由单纯的筒形电极无法充分地提高阻隔性，但在本发明中，在这样的情况下，也得到充分的阻隔性。还有，在本发明中均匀是指与不使用本发明的情况相比相对地均匀的情况，未必一定限于绝对地均匀的情况。
在以往技术中，电极密接的部分的阻隔膜的膜质良好，阻隔膜的膜厚也变厚，其结果，阻隔性提高，但外部电极13远离的部分的膜质和/或膜厚降低，有时作为整体，阻隔性降低。针对此，在本发明中，没有与外部电极13密接的部分，因此，不会发生电压施加于该部分而导致等离子体集中的情况，经由电介质部件50向容器整体施加均匀的电压，由此均匀地产生等离子体，其结果，容器整体的膜质和/或膜厚变得均匀，能够得到在容器整体中高的阻隔性。进而，在以往技术中，例如，由于对正中心等的不妥善，在外部电极(金属)与容器的底部以外的臂部等的一部分部分地接触的情况下，在那里虽然放电很少但集中，其结果， 成膜可能不均匀，但如本发明一样电介质部件50为绝缘物，因此，即使这样的事情发生，也能够实施均匀的成膜。还有，在本发明中，阻隔膜不仅包括防止气体或液体或分子等的透过的阻隔膜，而且还包括防止芳香等臭的成分吸附或吸收于容器的情况的阻隔膜。使用图7 12，进而详细说明在使用具有这样的电介质部件50的阻隔膜形成装置的容器内表面上成膜的步骤。还有，作为容器12的形状使用剖面为大致方形的大致筒状的容器作为例子使用。首先，图7中示出容器插入开始时。如图7所示，沿成膜装置的铅垂轴方向分割为上部装置10-1和下部装置10-2两部分，使容器12位于下部装置10-2的上部地开始利用插入夹具71进行插入。在图8中，容器12插入铅垂轴方向的下部电介质部件50-2内。在此，将容器剖面通过的最大的轨迹(用虚线表示)命名为容器最大通过轨迹线 61。还有，在容器插入时，为了容器滚倒防止或对正中心，利用未图示的夹具支撑容器主体部的同时进行。图9是容器向下部电介质部件50-2插入结束时，在下部电介质部件50-2内设置容器12的底部。在图10中，利用未图示的推进器，使下部装置10-2上升，将容器12的口部11侧插入上部装置10-1内。图11表示在阻隔膜形成装置10内插入容器12结束时。图12是图11的插入结束状态，并省略了容器12的图示，容器最大通过轨迹线61 为最终的容器外形线中除去凹部(凹陷部)12a的线。这样，电介质部件50不与部容器12接触，其内表面带有规定的间隙51地位于所述容器最大通过轨迹线61的外侧，由此能够实现向容器内表面均匀地成膜。还有，在本实施方式中，容器内容积为500ml，空隙51为1mm。如此，以使包围容器12的大小的空洞与由用于容器12的外周通过的容器最大通过轨迹线61形成的空间一致或具有比其大的间隙的方式来配设电介质部件50，由此得到均匀的成膜。另外，也可准备具有各种空洞形状的多个电介质部件50，从其中选择适宜被处理物即容器12的形状等d的电介质部件，然后在容器形成阻隔膜。由此，能够应对容器的形状及大小，能够实施均匀的成膜。
其次，使用图2 图4、图35 图37，对于设置所述电介质部件50，由此使容器整体的膜质和/或膜厚均匀的情况的原理进行说明。在此，图2中，符号12图示塑料容器，12a图示凹部(或缩径部)，13图示外部电极,50图示电介质部件,55图示等离子体的主等离子体(plasma bulk)部(认为主等离子体部的阻抗低，主等离子体部内的电势大致恒定)，56图示等离子体的鞘层部。另外，a图示电介质部件50和容器12的接近部分，b图示电介质部件50和容器12的凹部12a的远离的部分。另外，Cl1表示接近部分a中的电介质部件50的壁厚，d2表示远离部分b中的电介质部件50的壁厚，d3表示接近部分a中的电介质部件50和容器12的距离，d4表示远离的部分b中的电介质部件50和容器12的距离，d5表示接近部分a中的容器12的壁厚，d6 表示远离的部分b中的容器12的壁厚。还有，在本说明中，对于容器，将剖面为大致圆形的大致筒状的结构作为例子来使用。首先，在本发明中，通过在外部电极13和容器12之间设置电介质部件50，改善自所述外部电极13内表面到容器12内侧表面的阻抗Z的分布的均匀性，改善该部的电压降低的均匀性，因此，容器12内侧表面的电压变得均匀，改善容器12内的放电的均匀性，进而，改善在容器内侧表面形成的阻隔膜的均匀性，其结果，推测为容器整体的阻隔性提高。通过设置所述电介质部件50，自外部电极内表面到容器内侧表面的阻抗Z的部分接近均匀的理由认为如下所述。在此，图37中示出作为机构的电介质部件引起的阻隔性改善的概念图。在此，在图37中，在左图中，未设置以往的电介质部件50，在右图中，设置有本发明的电介质部件 50。在图37中左图的以往技术的情况下，认为等离子体的鞘层端的RF电势在瓶内为大致相同的电势，因此，在相似金属电极的外部电极13的情况下，与电极密接的部分的RF 电场变强，远离的部分的RF电场变弱。其结果，产生RF电场集中的部分和不集中的部分之差。针对此，在图37中右图的本发明的情况下，若使用树脂等电介质部件50，则外部电极13和鞘层端的距离变远，因此，抑制RF电场的集中。在此，树脂在电介质中几乎不发生RF(高频)的损失，因此，供给于外部电极13的 RF电力不会损失而在鞘层部产生RF电场。由于没有损失，因此，RF电场的大小为与相似金属电极的情况下的平均值相同的程度。利用该RF电场，产生均匀的等离子体。其结果，RF电场均匀，产生均匀的等离子体，因此，在鞘层产生的DC偏压也均匀， 其结果，离子能量变得均匀，膜质变得均匀。另外，由于是均匀的等离子体，因此，成膜种也均匀地存在，故膜厚也均匀。进而，以下的数论近似地赋予有效的指标。还有，在本发明中用于产生放电的电场为交流电场，包括具有AC、LF、RF、VHF、微波等电源频率f的电场或脉冲。在这种情况下，可以在外部电极和容器内表面之间设置的电介质部件或空间流过位移电流。这样的电介质部件或空间的阻抗Z由下述“数I”表示的式⑴来求出。[数I]
权利要求
1.一种阻隔膜形成装置，其将具有至少一个以上的凹凸部的容器作为被处理容器，在所述被处理容器内表面形成阻隔膜，其特征在于，具备电介质部件，其具有包围所述容器的大小的空洞；外部电极，其覆盖所述电介质部件的外周侧；排气机构，其经由绝缘部件安装于所述容器的口部所处的一侧的所述外部电极的端面，经由排气管对所述容器内部进行减压；气体喷出部，其用于向所述容器内喷出阻隔膜生成用的介质气体；电场施加机构，其用于施加用于在所述外部电极和接地电极之间产生放电的电场。
2.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述气体喷出部接地，并且插入到所述容器内，兼作内部电极。
3.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，包围所述被处理物即容器的大小的空洞与由用于容器外周通过的最大通过轨迹线形成的空间一致或具有比其大的间隙。
4.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件为有底筒状或大致有底筒状。
5.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件为无底筒状或具有一部分底面的筒状。
6.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，用所述电介质部件覆盖所述外部电极中面向所述容器的凹部空间的部分。
7.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件的空洞的一部分或空洞的大致整体与容器稍微相接。
8.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件是氟系树脂、硬质氯乙烯、玻璃或陶瓷的任一种或它们的组合。
9.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，在所述电介质部件的内部设置有所述容器时，容器的主体部与电介质部件之间的空隙以使空隙宽度的最大值和最小值之差成为3_以上的方式形成。
10.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件的厚度大致均匀。
11.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件为有底或无底的筒状或大致筒状，并且，电介质部件的平均厚度/介电常数为O. 95 3. 8的范围。
12.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件在容器的肩部、口部的任一方或两方带有空隙地设置。
13.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件或空间的厚度Cli除以相对介电常数ε i得到的换算距离Cli/ ε i的自外部电极内表面到所述容器内表面的总和在容器整体上大致均匀。
14.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，以使所述换算距离Cli/ ε i的自外部电极内表面到所述容器内表面的总和在容器的大致整体上大致均匀的方式，组合所述电介质部件的材料、所述电介质部件与空间的厚度以及所述外部电极形状。
15.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，对于容器剖面上的各容器表面部位中的、所述电介质部件或空间的厚度Cli除以相对介电常数ε i得到的换算距离Cli/ ε i的自外部电极内表面到所述容器内表面的各部位总和， 容器整体中的各部位总和的标准偏差除以平均值得到的值为O. 75以下。
16.一种阻隔膜形成装置，其特征在于，具备电介质部件，其具有包围被处理物即容器的至少主要部分的大小的空洞，并且，所述空洞与由用于所述容器外周通过的最大通过轨迹线形成的空间一致或具有比其大的间隙； 外部电极，其设置于所述电介质部件的外周侧；排气机构，其经由排气管对所述容器内部进行减压；气体喷出部，其用于向所述容器内喷出阻隔膜生成用的介质气体；电场施加机构，其用于在所述容器内产生放电而与所述外部电极连接，并且所述阻隔膜形成装置在所述容器内表面形成阻隔膜。
17.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述外部电极为接地电极，并且，将连接有所述电场施加机构的电极设置在所述容器内或所述排气管。
18.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，通过所述电介质部件的一部分与所述容器相接，进行所述容器的定位。
19.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，通过所述电介质部件的一部分与所述容器相接，进行所述容器的定位，并且，与所述容器相接的所述电介质的一部分为可动结构，且在所述容器的插入时或取出时移动。
20.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，将具有包围所述外部电极的大小的接地的导电性的接地罩与所述外部电极绝缘地设置。
21.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述外部电极兼作真空容器。
22.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件兼作真空容器。
23.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，将具有包围所述外部电极的大小的接地的导电性的接地罩与所述外部电极绝缘地设置，并且，所述接地罩兼作真空容器。
24.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述外部电极兼作真空容器，并且，所述外部电极为片状。
25.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，将具有包围所述外部电极的大小的接地的导电性的接地罩与所述外部电极绝缘地设置，并且，在所述外部电极和所述接地罩之间的大致整体上设置绝缘部件。
26.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，作为被处理物的容器的形状为大致筒状。
27.根据权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，作为被处理物的容器的形状为大致筒状，并且，具有至少一个以上的凹部。
28.根据权利要求I所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质在该电介质与所述容器之间具有空间部分。
29.一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜。
30.一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜，并且，作为被处理物的容器的形状为大致筒状。
31.一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜，并且，作为被处理物的容器的形状为大致筒状，并且，具有至少一个以上的凹部。
32.—种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜，并且，准备具有各种空洞形状的多个电介质部件，从其中选择适合作为被处理物的容器的形状等的电介质部件，然后，在容器形成阻隔膜。
33.一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜，并且，所述电介质部件的全部或一部分、所述外部电极的全部或一部分和所述接地罩的全部或一部分一体地利用驱动机构移动，开闭所述真空容器，进行容器的插入、取出。
34.一种阻隔膜形成方法，其特征在于，使用权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，通过颈部操作，对所述容器进行插入及取出。
35.根据权利要求16所述的阻隔膜形成装置，其特征在于，所述电介质部件具有能够将所述容器朝向所述有底筒型的外部电极的底部方向从该容器底侧插入的开口。
36.一种阻隔膜被覆容器，其特征在于，使用权利要求I或16所述的阻隔膜形成装置，在被处理物的容器内表面大致均匀地形成阻隔膜。
全文摘要
一种阻隔膜形成装置，其将具有凹凸部(12a)的容器(12)作为被处理物，在内表面形成阻隔膜，具备具有包围所述容器(12)的大小的电介质部件(50)；覆盖该电介质部件(50)的外周侧的外部电极(13)；经由绝缘部件(26)安装于所述容器(12)的口部(11)所处的一侧的所述外部电极(13)的端面，经由排气管(14)对所述容器(12)的内部进行减压的排气机构；从所述排气管(14)侧插入，兼作用于向所述容器(12)内喷出阻隔膜生成用介质气体(19)的气体喷出部的内部电极(17)；用于赋予用于在所述外部电极(13)和绝缘部件之间产生放电的电场的电场施加机构。
文档编号C23C16/50GK102605350SQ20121006526
公开日2012年7月25日 申请日期2007年11月22日 优先权日2007年3月16日
发明者中谷正树, 后藤征司, 团野实, 山越英男, 广谷喜与士, 浅原裕司, 白仓昌 申请人:三菱重工食品包装机械株式会社, 麒麟麦酒株式会社