薄膜的成膜裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種成膜裝置，在寶特瓶等容器的內(nèi)表面、外表面中的任一方或雙方形成DLC(Diamond?Like?Carbon)膜、SiOx膜、SiOC膜、SiOCN膜、SiNx膜、AlOx膜等氣體阻隔性高的薄膜。成膜裝置具備：用于使用發(fā)熱體(21)在真空狀態(tài)下在容器(4)的表面進行成膜的真空腔室；對真空腔室進行抽真空的真空排氣單元；及在真空腔室的抽真空開始后，在真空腔室內(nèi)使容器(4)與發(fā)熱體(21)相對移動的相對移動單元。
【專利說明】薄膜的成膜裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在寶特瓶(PET瓶)等容器的內(nèi)表面、外表面中的任一方或雙方形成DLC (Diamond Like Carbon)膜、SiOx 膜、SiOC 膜、SiOCN 膜、SiNx 膜、AlOx 膜等氣體阻隔性高的薄膜的成膜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，為了填充清涼飲料等而使用以寶特瓶為首的輕量的塑料制中空容器，但是從便利性、成本方面出發(fā)，飲料/食品領(lǐng)域中的塑料容器使用的擴大急速發(fā)展，目前，總?cè)萜鞯南喈敶蟮牟糠钟蓪毺仄克紦?jù)。然而，當塑料容器與金屬罐、玻璃瓶相比時，氣體阻隔性低，產(chǎn)生氧氣向容器內(nèi)的侵入、二氧化碳向容器外的放出等，內(nèi)容物的品質(zhì)保持性能有時會變差。因此，進行了將DLC膜等氣體阻隔性高的薄膜形成于容器內(nèi)表面上的嘗試。DLC膜等氣體阻隔性高的薄膜在處于真空減壓下的真空腔室內(nèi)通過等離子CVD法、金屬蒸鍍法、發(fā)熱體CVD法、濺蝕法等，能夠形成于容器內(nèi)表面或外表面，從而能夠飛躍性地提高對于氧氣向容器內(nèi)的流入、二氧化碳向容器外的放出等的氣體阻隔性。
[0003]專利文獻1:日本特開2008-127054號公報
[0004]專利文獻2:日本特開2004-107781號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]當欲對在表面形成有DLC膜等薄膜的容器進行批量生產(chǎn)時，反復(fù)進行如下內(nèi)容:在保持為真空狀態(tài)的真空腔室內(nèi)進行容器的成膜，在成膜結(jié)束后使真空腔室內(nèi)恢復(fù)成大氣壓而將處理后的容器取出之后，將下一容器放入真空腔室，進行抽真空而成膜。因此，在進行真空腔室的抽真空時，始終成為從大氣壓起的抽真空，因此存在真空腔室的抽真空時間變長、周期時間延遲這樣的問題點。為了縮短抽真空時間而實現(xiàn)少周期時間化，需要大型的真空泵，存在設(shè)備成本及運行成本上升這樣的問題。[0006]另外，發(fā)熱體CVD法是也被稱為熱線CVD法、熱絲CVD法、催化劑化學(xué)氣相堆積法等的制法，在向容器表面形成薄膜的工序中，在容器附近配置發(fā)熱體來進行成膜處理，因此發(fā)熱體設(shè)置于真空腔室內(nèi)。真空腔室在成膜工序結(jié)束后恢復(fù)成大氣壓，因此發(fā)熱體定期地曝露于空氣中。結(jié)果是，存在由氧化等引起的發(fā)熱體的劣化進一步發(fā)展而使成膜功能下降這樣的問題。
[0007]本發(fā)明鑒于上述的情況而作出，目的在于提供一種薄膜的成膜裝置，在容器表面形成薄膜時，膜厚分布的形成容易，且能夠防止發(fā)熱體的劣化，并且在成膜時能夠縮短對腔室內(nèi)進行抽真空時的抽真空時間。
[0008]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的成膜裝置的特征在于，具備:真空腔室，用于使用發(fā)熱體在真空狀態(tài)下在容器的表面進行成膜；真空排氣單元，對所述真空腔室進行抽真空；及相對移動單元，在所述真空腔室的抽真空開始后，在所述真空腔室內(nèi)使容器與發(fā)熱體相對移動。發(fā)熱體是指其自身實質(zhì)上不揮發(fā)而是通過催化劑化學(xué)反應(yīng)及/或利用熱量使原料氣體分解成化學(xué)物種的構(gòu)件，例如是將鉭、碳化鉭、鎢、碳化鎢、鎳-鉻合金或碳作為表層的主成分的絲線。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，在將發(fā)熱體向容器插入的階段、使發(fā)熱體與容器相對移動的階段、將發(fā)熱體從容器拔出的階段中的任一階段都能夠進行成膜。插入/拔出不僅為I次，也可以反復(fù)進行。因此，在熱變形的觀點上成為成膜時間的制約的部位僅在短時間內(nèi)就能夠成膜，其他部分也能夠充分地成膜，其結(jié)果是，容器整體的阻隔性的提高變得容易。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述相對移動單元使容器和所述發(fā)熱體以可變速的方式相對移動。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，由于能夠使容器與發(fā)熱體以可變速的方式相對移動，因此根據(jù)容器形狀、容器耐熱特性、對容器要求的性能，能夠調(diào)整容器的各部分的成膜時間，阻隔性能、容器外觀的調(diào)整變得容易，因此成為本發(fā)明的更優(yōu)選的方案。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，將所述真空腔室分割成用于進行容器的成膜的成膜用腔室和用于將所述發(fā)熱體保持為真空狀態(tài)的發(fā)熱體保護用腔室，在所述成膜用腔室與所述發(fā)熱體保護用腔室之間設(shè)有真空隔離單元。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，由于將真空腔室分割成用于放入容器進行成膜的成膜用腔室和用于將發(fā)熱體保持成真空狀態(tài)的發(fā)熱體保護用腔室，因此能夠?qū)l(fā)熱體保護用腔室內(nèi)始終維持成真空狀態(tài)。因此，能夠防止發(fā)熱體的劣化，成膜功能不會下降。而且，在成膜時將成膜用腔室從大氣壓進行抽真空而使成膜用腔室成為預(yù)定的真空壓時，與處于比成膜用腔室低的真空壓的發(fā)熱體保護用腔室連通，由此能夠降低成膜用腔室的真空壓。即，發(fā)熱體保護用腔室發(fā)揮真空緩沖功能，因此能夠縮短成膜用腔室的抽真空時間，能夠縮短周期時間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述相對移動單元使所述發(fā)熱體移動。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，將所述成膜用腔室和所述發(fā)熱體保護用腔室分別與單獨的真空排氣單元連接。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，在容器成膜時所述成膜用腔室從大氣壓被抽真空而成為真空狀態(tài)，在成膜結(jié)束后所述成膜用腔室恢復(fù)成大氣壓。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述發(fā)熱體保護用腔室始終被維持成真空狀態(tài)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，在所述成膜用腔室被抽真空時所述真空隔離單元打開，使所述成膜用腔室與所述發(fā)熱體保護用腔室連通。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，在所述真空隔離單元打開之后所述發(fā)熱體向所述成膜用腔室內(nèi)插入，在成膜結(jié)束后所述發(fā)熱體返回到所述發(fā)熱體保護用腔室。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，由于能夠?qū)l(fā)熱體始終保持為真空狀態(tài)，因此能夠防止發(fā)熱體的劣化，成膜功能不會下降。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，在成膜結(jié)束后使所述發(fā)熱體返回到所述發(fā)熱體保護用腔室之后所述真空隔離單元關(guān)閉。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，將所述真空腔室分割成用于將所述發(fā)熱體保持成真空狀態(tài)并 進行容器的成膜的成膜專用腔室和用于將容器向所述成膜專用腔室放入或從所述成膜專用腔室取出的容器取放用腔室，在所述成膜專用腔室與所述容器取放用腔室之間設(shè)有真空隔離單元。[0023]根據(jù)本發(fā)明，由于將真空腔室分割成用于將發(fā)熱體保持成真空狀態(tài)并進行成膜的成膜專用腔室和用于將容器向成膜專用腔室放入或從成膜專用腔室取出的容器取放用腔室，因此能夠?qū)⒊赡Ｓ们皇覂?nèi)始終維持成真空狀態(tài)。因此，能夠防止發(fā)熱體的劣化，成膜功能不會下降。而且，僅將容器取放用腔室反復(fù)進行抽真空和向大氣敞開，成膜專用腔室始終為真空狀態(tài)，因此在成膜時只要僅將容器取放用腔室抽真空即可。因此，能夠縮短成膜時的真空腔室整體的抽真空時間，能夠縮短周期時間。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述相對移動單元使容器移動。尤其是當形成為能夠調(diào)整使容器移動的移動速度的機構(gòu)時，根據(jù)容器形狀、容器耐熱特性、對容器要求的性能，能夠調(diào)整容器的各部分的成膜時間，阻隔性能、容器外觀的調(diào)整變得容易，因此成為本發(fā)明的更優(yōu)選的方案。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，使容器在容器取放用腔室與成膜專用腔室之間升降，由此能夠?qū)⑽刺幚淼娜萜鲝娜萜魅》庞们皇蚁虺赡Ｓ们皇夜┙o，并且能夠?qū)⑻幚硗甑娜萜鲝某赡Ｓ们皇蚁蛉萜魅》庞们皇胰〕觥?br> [0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，將所述成膜專用腔室和所述容器取放用腔室分別與單獨的真空排氣單元連接。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述成膜專用腔室始終被維持成真空狀態(tài)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，由于成膜專用腔室始終被維持成真空狀態(tài)，因此能夠?qū)l(fā)熱體始終保持成真空狀態(tài)，因此能夠防止發(fā)熱體的劣化，成膜功能不會下降。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，在容器成膜時所述容器取放用腔室從大氣壓被抽真空而成為真空狀態(tài)，在成膜結(jié)束后的容器取出時所述容器取放用腔室恢復(fù)成大氣壓。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，在所述容器取放用腔室被抽真空而成為真空狀態(tài)時所述真空隔離單元打開，使所述成膜專用腔室與所述容器取放用腔室連通。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，在使容器移動到所述成膜專用腔室內(nèi)時，所述發(fā)熱體向容器內(nèi)插入。由此，在容器內(nèi)表面進行成膜，因此在成膜后對薄膜進行保護以避免從容器外部施加的物理性的接觸，容器的品質(zhì)管理變得容易。
[0032]但是，在容器的外表面進行成膜的情況具有不與內(nèi)容物接觸等的長處，能夠通過本發(fā)明的另一方案實施。在這種情況下，只要以發(fā)熱體配置于容器的外部的方式構(gòu)成所述成膜專用腔室即可。通過發(fā)熱體的配置，能夠選擇為一次僅能夠成膜容器外表面的一部分，或者一次能夠成膜外表面的全部。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述容器取放用腔室具備用于向該容器取放用腔室放入容器或從該容器取放用腔室取出容器的開閉閘。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，通過將開閉閘打開，能夠?qū)⑷萜飨蛉萜魅》庞们皇曳湃牖驈娜萜魅》庞们皇胰〕觥２⑶?，將開閉閘關(guān)閉而使容器取放用腔室為氣密之后能夠通過真空泵對容器取放用腔室內(nèi)進行抽真空。 [0035]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述薄膜的成膜裝置具備容器輸送裝置，該容器輸送裝置將未處理的容器從預(yù)定位置向所述容器取放用腔室輸送，并將處理完的容器從所述瓶出入用腔室向預(yù)定位置輸送。[0036]根據(jù)本發(fā)明，通過容器輸送裝置，能夠?qū)⑽刺幚淼娜萜鲝念A(yù)定位置例如從輸送機的搬運面向容器取放用腔室輸送，而且能夠?qū)⑻幚硗甑娜萜鲝娜萜魅》庞们皇蚁蝾A(yù)定位置例如向輸送機的搬運面輸送。
[0037]在成膜專用腔室中將容器以倒立狀態(tài)進行成膜處理時，容器輸送裝置包含翻轉(zhuǎn)裝置，容器輸送裝置通過翻轉(zhuǎn)裝置使處于預(yù)定位置例如處于輸送機的搬運面上的未處理的容器翻轉(zhuǎn)而形成為倒立狀態(tài)之后，向容器取放用腔室輸送。另外，也可以將容器在輸送后在待機位置進行翻轉(zhuǎn)。而且，容器輸送裝置將處理完的容器從容器取放用腔室輸送到翻轉(zhuǎn)裝置之后，通過翻轉(zhuǎn)裝置進行翻轉(zhuǎn)而形成為正立狀態(tài)，從而返回到預(yù)定位置例如輸送機的搬運面上。
[0038]在成膜專用腔室中將容器以正立狀態(tài)進行成膜處理時，容器輸送裝置對處于預(yù)定位置例如輸送機的搬運面上的未處理的容器進行保持而向容器取放用腔室輸送。而且，容器輸送裝置在將處理完的容器從容器取放用腔室取出之后，向預(yù)定位置例如輸送機的搬運面上輸送。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述預(yù)定位置是輸送機上的位置。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述成膜用腔室的容積小于所述發(fā)熱體保護用腔室的容積。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，在對成膜用腔室進行抽真空時，能夠縮短抽真空的時間。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述成膜用腔室配置于上側(cè)，所述發(fā)熱體保護用腔室配置于下側(cè)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明，在成膜時將發(fā)熱體從發(fā)熱體保護用腔室向成膜用腔室內(nèi)的容器內(nèi)插入時，只要將容器形成為倒立狀態(tài)并使發(fā)熱體上升即可。而且，在成膜后將發(fā)熱體從容器拉出而返回到發(fā)熱體保護用腔室時，只要使發(fā)熱體下降即可。因此，發(fā)熱體的驅(qū)動機構(gòu)可以采用升降用電動缸等單純的機構(gòu)。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方案，其特征在于，所述成膜用腔室側(cè)的真空泵的容量小于所述發(fā)熱體保護用腔室側(cè)的真空泵的容量。
[0045]根據(jù)本發(fā)明，能夠使成膜用腔室側(cè)的真空泵小型化。
[0046]發(fā)明效果
[0047]本發(fā)明起到以下列舉的效果。
[0048](I)在熱變形的觀點下成為成膜時間的制約的部位僅在短時間內(nèi)就能夠成膜，其他部分能夠充分地成膜，其結(jié)果是，容器整體的阻隔性的提高變得容易。
[0049](2)與容器的用途/要求外觀品質(zhì)對應(yīng)的膜厚分布的形成變得容易。能夠?qū)崿F(xiàn)具有層次的呈色等。
[0050](3)因此，作為防止容器熱變形的對策，在將發(fā)熱體完全插入之后開始成膜，但是根據(jù)本發(fā)明，能夠從發(fā)熱體向容器的插入階段起開始成膜，因此能夠削減周期時間。
[0051](4)由于能夠?qū)l(fā)熱體始終保持成真空狀態(tài)，因此能夠防止發(fā)熱體的劣化，成膜功能不會下降。
[0052](5)僅將容器取放用腔室反復(fù)進行抽真空和向大氣敞開，且成膜專用腔室始終為真空狀態(tài)，因此在成膜時只要僅對瓶出入用腔室進行抽真空即可。因此，能夠縮短成膜時的真空腔室整體的抽真空時間，能夠縮短周期時間。[0053](6)在將容器投入到瓶出入用腔室之后，在將容器取放用腔室從大氣壓進行抽真空而成為預(yù)定的真空壓時，與處于比容器取放用腔室低的真空壓的成膜專用腔室連通，由此能夠降低容器取放用腔室的真空壓。即，成膜專用腔室起到真空緩沖功能，因此能夠縮短容器取放用腔室的抽真空時間，能夠縮短周期時間。
[0054](7)使多個容器在容器取放用腔室與成膜專用腔室之間升降，由此能夠?qū)⒍鄠€未處理的容器從瓶出入用腔室向成膜專用腔室供給而同時對多個容器進行成膜處理。而且，能夠?qū)⒍鄠€處理完的容器從成膜專用腔室向容器取放用腔室取出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1是表示本發(fā)明的薄膜的成膜裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0056]圖2是圖1所示的成膜裝置的側(cè)向剖視圖。
[0057]圖3是表示本發(fā)明的第二實施方式的薄膜的成膜裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0058]圖4是圖3所示的薄膜的成膜裝置的側(cè)向剖視圖。
[0059]圖5是表示寶特瓶和插入到寶特瓶內(nèi)的發(fā)熱體線的示意性剖視圖。
[0060]圖6是表不容器和發(fā)熱體的不意圖。
[0061]圖7是表示發(fā)熱體距容器內(nèi)表面的距離和發(fā)熱體與容器的相對移動速度的關(guān)系的坐標圖。
【具體實施方式】
[0062]以下，參照圖1至圖7，說明本發(fā)明的薄膜的成膜裝置的實施方式。另外，在圖1至圖7中，對于同一或相當?shù)慕Y(jié)構(gòu)要素，標注同一附圖標記而省略重復(fù)的說明。
[0063]圖1及圖2是表示本發(fā)明的薄膜的成膜裝置的第一實施方式的圖。
[0064]圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的薄膜的成膜裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。圖2是圖1所示的成膜裝置的側(cè)向剖視圖。如圖1及圖2所示，本發(fā)明的薄膜的成膜裝置具備將真空腔室分割成成膜用腔室I和發(fā)熱體保護用腔室2這兩個腔室的結(jié)構(gòu)。成膜用腔室I配置于上側(cè)，發(fā)熱體保護用腔室2配置于下側(cè)。成膜用腔室I的容積設(shè)定得小于發(fā)熱體保護用腔室2的容積。成膜用腔室I和發(fā)熱體保護用腔室2經(jīng)由作為真空隔離單元的閘閥3而連接。成膜用腔室I經(jīng)由連接部Ia而與作為真空排氣單元的真空泵(未圖示)連接，由真空泵對成膜用腔室I內(nèi)進行抽真空。而且，成膜用腔室I具備在將寶特瓶4向成膜用腔室I放入或從成膜用腔室I取出時進行開閉的門或擋板(未圖示)。在成膜用腔室I內(nèi)設(shè)置有將寶特瓶4保持為倒立狀態(tài)的瓶保持部11。
[0065]另外，發(fā)熱體保護用腔室2經(jīng)由連接部2a而與作為真空排氣單元的真空泵(未圖示)連接，由真空泵對發(fā)熱體保護用腔室2內(nèi)進行抽真空。在本實施方式中，成膜用腔室I和發(fā)熱體保護用腔室2分別與單獨的真空泵連接。成膜用腔室I側(cè)的真空泵的容量小于發(fā)熱體保護用腔室2側(cè)的真空泵的容量。在發(fā)熱體保護用腔室2內(nèi)配置有:具備與電源(未圖示)電連接的發(fā)熱體21的發(fā)熱體單元22 ;及使發(fā)熱體單元22升降的發(fā)熱體單元升降用電動缸23。另外，雖然未圖示，但是發(fā)熱體21的一部分由能夠向?qū)毺仄?的內(nèi)部插入或從寶特瓶4的內(nèi)部拔出的銅制的棒狀部件構(gòu)成，形成為在發(fā)熱體加熱時實質(zhì)上未被加熱的結(jié)構(gòu)。發(fā)熱體單元升降用電動缸23通過速度控制器使得使發(fā)熱體單元22升降的升降速度可變。發(fā)熱體單元升降用電動缸23構(gòu)成使寶特瓶4與發(fā)熱體21相對移動的相對移動單元，使寶特瓶4與發(fā)熱體21相對移動而使寶特瓶4的被成膜部分與發(fā)熱體21相向。另外,在圖1及圖2中，示出了發(fā)熱體21上升的狀態(tài)。
[0066]在如圖1及圖2所示構(gòu)成的成膜裝置中，發(fā)熱體保護用腔室2內(nèi)始終為真空狀態(tài)，處于發(fā)熱體保護用腔室2內(nèi)的發(fā)熱體21始終被保持為真空狀態(tài)。此時，閘閥3為閉合狀態(tài)，將發(fā)熱體保護用腔室2與成膜用腔室I的連通隔斷。
[0067]向成膜用腔室I內(nèi)放入寶特瓶4而將寶特瓶4安設(shè)于瓶保持部11上之后，開始對成膜用腔室I內(nèi)進行抽真空。并且，雖然成膜用腔室I內(nèi)的真空壓比發(fā)熱體保護用腔室2內(nèi)的真空壓低，但是在成為預(yù)定的真空壓時，打開閘閥3，使成膜用腔室I與發(fā)熱體保護用腔室2連通。由此，成膜用腔室I內(nèi)的真空壓上升，變得與發(fā)熱體保護用腔室2內(nèi)的真空壓相等。因此，能夠縮短成膜用腔室I的抽真空時間。從未圖示的電源向發(fā)熱體單元22供給電力而使發(fā)熱體21發(fā)熱。使發(fā)熱體單元升降用電動缸23工作，使發(fā)熱體單元22按照預(yù)先規(guī)定的速度升降，將發(fā)熱體21及氣體供給管25向?qū)毺仄?內(nèi)插入或從寶特瓶4內(nèi)拔出。在此期間，成膜用腔室I內(nèi)達到能夠成膜的真空壓，從氣體供給管25向?qū)毺仄?內(nèi)供給原料氣體并使電流在發(fā)熱體21中流動。由此，發(fā)熱體21的溫度變高，發(fā)熱體21成為熱催化劑體。從氣體供給管25吹出的原料氣體與成為熱催化劑體的發(fā)熱體21接觸，通過催化劑化學(xué)反應(yīng)及/或利用熱量分解成化學(xué)物種。該化學(xué)物種到達寶特瓶4的內(nèi)表面，在寶特瓶4的內(nèi)表面形成薄膜。
[0068]根據(jù)本發(fā)明，形成為能夠調(diào)整使發(fā)熱體單元22升降的升降速度的結(jié)構(gòu)，由此能夠根據(jù)容器形狀、容器耐熱特性、對容器要求的性能來調(diào)整容器的各部分的成膜時間，阻隔性能、容器外觀的調(diào)整變得容易。關(guān)于這一點，在后文中敘述。
[0069]在寶特瓶4的內(nèi)表面形成了預(yù)定的膜厚的薄膜后，結(jié)束成膜，使發(fā)熱體單元22下降，使發(fā)熱體21返回到發(fā)熱體保護用腔室2內(nèi)。并且，關(guān)閉閘閥3，將成膜用腔室I與發(fā)熱體保護用腔室2的連通隔斷。然后，使成膜用腔室I內(nèi)恢復(fù)成大氣壓，在將處理完的寶特瓶4從成膜用腔室I取出之后，將下一寶特瓶4放入成膜用腔室I進行抽真空而成膜。在上述的工序中，發(fā)熱體21始終維持成真空狀態(tài)。然后，重復(fù)上述的工序。
[0070]接下來，參照圖3至圖5，說明本發(fā)明的薄膜的成膜裝置的第二實施方式。
[0071]圖3是表示本發(fā)明的第二實施方式的薄膜的成膜裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。圖4是圖3所示的薄膜的成膜裝置的側(cè)向剖視圖。如圖3及圖4所示，本發(fā)明的薄膜的成膜裝置在裝置框架F內(nèi)具備成膜專用腔室31和瓶出入用腔室32這兩個腔室。成膜專用腔室31配置于下側(cè)，瓶出入用腔室32配置于上側(cè)。成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32經(jīng)由作為真空隔離單元的閘閥33而連接。
[0072]成膜專用腔室31經(jīng)由連接部31a而與作為真空排氣單元的真空泵VPl連接，由真空泵VPl對成膜專用腔室31內(nèi)進行抽真空。在成膜專用腔室31配置有多個具備發(fā)熱體42的發(fā)熱體單元44。從未圖示的電源向發(fā)熱體單元44供給電力，由此發(fā)熱體42發(fā)熱。各發(fā)熱體42向保持為倒立狀態(tài)的各寶特瓶4內(nèi)插入。另外，在發(fā)熱體的加熱中，通電加熱容易，因此能夠使用比在等離子CVD法中使用的高頻電源及整合器的組合廉價的交流或直流的電源。在本實施方式中，配置有8個發(fā)熱體單元44，在成膜專用腔室31內(nèi)能夠同時地進行總計8個寶特瓶4的成膜處理。
[0073]另外，瓶出入用腔室32經(jīng)由連接部32a而與作為真空排氣單元的真空泵VP2連接，由真空泵VP2對瓶出入用腔室32內(nèi)進行抽真空。在瓶出入用腔室32內(nèi)設(shè)有兩組保持多個寶特瓶4而升降的瓶升降裝置51。各瓶升降裝置51構(gòu)成為能夠保持4個寶特瓶4進行升降，能夠保持4個寶特瓶4而向成膜專用腔室31下降，而且能夠?qū)?個寶特瓶4從成膜專用腔室31向瓶出入用腔室32取出。瓶升降裝置51使得使寶特瓶4在成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32之間升降的升降速度可變。瓶升降裝置51構(gòu)成使寶特瓶4與發(fā)熱體42相對移動的相對移動單元，使寶特瓶4與發(fā)熱體42相對移動而使寶特瓶4的被成膜部分與發(fā)熱體42相向。瓶升降裝置51的升降機構(gòu)部可以設(shè)置于腔室的內(nèi)部，也可以設(shè)置于外部。在將升降機構(gòu)部設(shè)置于腔室的外部的情況下，構(gòu)成為僅僅是保持寶特瓶4的部分處于腔室的內(nèi)部且該部分通過外部的升降機構(gòu)部而升降。
[0074]瓶出入用腔室32在上端具備開閉閘56，通過將開閉閘56關(guān)閉而能夠使瓶出入用腔室32內(nèi)為氣密狀態(tài)并通過真空泵VP2進行抽真空。并且，通過將開閉閘56打開，能夠向瓶出入用腔室32內(nèi)導(dǎo)入未處理的寶特瓶4或取出瓶出入用腔室32內(nèi)的處理完的寶特瓶4。
[0075]接下來，說明使寶特瓶4翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)裝置57和用于將翻轉(zhuǎn)后的寶特瓶4向瓶出入用腔室32投入并將處理完的寶特瓶4從瓶出入用腔室32取出的瓶處理裝置60。翻轉(zhuǎn)裝置57和瓶處理裝置60構(gòu)成瓶輸送裝置。
[0076]如圖4所示，在裝置框架F內(nèi)設(shè)置有對直立狀態(tài)的寶特瓶4進行搬運的輸送機70。與輸送機70并排地配置有用于在輸送機70上的寶特瓶4形成固定間隔的間距分割用的螺桿71。而且，與輸送機70相鄰地設(shè)有用于使寶特瓶4翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)裝置57。
[0077]翻轉(zhuǎn)裝置57具備將寶特瓶4的主體部夾持的多個卡盤58。翻轉(zhuǎn)裝置57能夠在輸送機70上利用多個卡盤58將由螺桿71進行間距分割的多個寶特瓶4夾持并翻轉(zhuǎn)。而且，翻轉(zhuǎn)裝置57能夠利用多個卡盤58將倒立狀態(tài)的多個寶特瓶4夾持并翻轉(zhuǎn)而形成為正立狀態(tài)返回到輸送機70。在本實施方式中，翻轉(zhuǎn)裝置57能夠同時翻轉(zhuǎn)8個寶特瓶4。
[0078]如圖3及圖4所示，瓶處理裝置60在瓶出入用腔室32及輸送機70的上方的位置，設(shè)置于裝置框架F上。瓶處理裝置60將倒立狀態(tài)的多個未處理的寶特瓶4向瓶出入用腔室32內(nèi)投入，并在瓶出入用腔室32內(nèi)通過瓶升降裝置51將保持為倒立狀態(tài)的多個處理完的寶特瓶4從瓶出入用腔室32取出。在本實施方式中，瓶處理裝置60能夠處理8個寶特瓶。
[0079]瓶處理裝置60具備升降軸63，在升降軸63的下端設(shè)有對寶特瓶4的底部進行吸附的吸附頭64。瓶處理裝置60構(gòu)成為通過往復(fù)移動機構(gòu)62能夠在瓶出入用腔室32的上方的位置與翻轉(zhuǎn)裝置57的上方的位置之間往復(fù)移動。因此，瓶處理裝置60能夠使升降軸63下降，通過吸附頭64吸附處于翻轉(zhuǎn)裝置57的位置的倒立狀態(tài)的多個未處理的寶特瓶4而使升降軸63上升，然后，在通過往復(fù)移動機構(gòu)62移動至瓶出入用腔室32的上方之后，使升降軸63下降而將多個寶特瓶4向瓶出入用腔室32投入。而且，瓶處理裝置60能夠使升降軸63下降，通過吸附頭64吸附處于瓶出入用腔室32內(nèi)的倒立狀態(tài)的多個處理完的寶特瓶4而使升降軸63上升，然后，在通過往復(fù)移動機構(gòu)62移動至翻轉(zhuǎn)裝置57的上方之后，使升降軸63下降而使多個寶特瓶4返回到翻轉(zhuǎn)裝置57。
[0080]在如圖3及圖4所示構(gòu)成的成膜裝置中，通過使真空泵VPl工作而使成膜專用腔室31內(nèi)始終為真空狀態(tài)，處于成膜專用腔室31內(nèi)的發(fā)熱體42始終保持為真空狀態(tài)。此時，閘閥33為閉合狀態(tài)，將成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32的連通隔斷。由輸送機70以直立狀態(tài)連續(xù)搬運的寶特瓶4通過間距分割用的螺桿71被間距分割而在相鄰的瓶間形成固定間隔。被間距分割后的多個寶特瓶4由翻轉(zhuǎn)裝置57翻轉(zhuǎn)而成為倒立狀態(tài)。倒立狀態(tài)的多個寶特瓶4由瓶處理裝置60的吸附頭64吸附。此時，瓶出入用腔室32的開閉閘56打開。瓶處理裝置60輸送多個未處理的寶特瓶4而向瓶出入用腔室32內(nèi)投入。在本實施方式中，能夠?qū)?個寶特瓶4同時投入到瓶出入用腔室32內(nèi)。當被投入到瓶出入用腔室32內(nèi)的多個寶特瓶4保持于瓶升降裝置51時，將開閉閘56關(guān)閉，使真空泵VP2工作而開始對瓶出入用腔室32內(nèi)進行抽真空。
[0081]通過真空泵VP2的工作，瓶出入用腔室32內(nèi)的真空壓比成膜專用腔室31內(nèi)的真空壓低，但是在成為預(yù)定的真空壓時，打開閘閥33，使成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32連通。由此，瓶出入用腔室32內(nèi)的真空壓上升，變得與成膜專用腔室31內(nèi)的真空壓相等。因此，能夠縮短瓶出入用腔室32的抽真空時間。并且，使瓶出入用腔室32內(nèi)的瓶升降裝置51工作而將多個未處理的寶特瓶4向成膜專用腔室31內(nèi)供給。被供給到成膜專用腔室31內(nèi)的多個寶特瓶4由瓶升降裝置51保持。寶特瓶4由瓶升降裝置51保持，以預(yù)先規(guī)定的速度上升/下降，由此將各發(fā)熱體42向各寶特瓶4內(nèi)插入或從各寶特瓶4內(nèi)拔出。
[0082]圖5是表示寶特瓶4和插入到寶特瓶4內(nèi)的發(fā)熱體42的示意性剖視圖。在圖5中，寶特瓶4通過瓶升降裝置51的上升/下降而處于發(fā)熱體單元44的發(fā)熱體42及氣體供給管43插入到寶特瓶4內(nèi)的狀態(tài)。另外，瓶升降裝置51的圖示省略。在上述的插入/拔出工序期間，成膜專用腔室31內(nèi)達到能夠成膜的真空壓，從氣體供給管43向?qū)毺仄?內(nèi)供給原料氣體并且使電流在發(fā)熱體42中流動。由此，發(fā)熱體42的溫度變高，發(fā)熱體42成為熱催化劑體。從氣體供給管43吹出的原料氣體與成為熱催化劑體的發(fā)熱體42接觸，通過催化劑化學(xué)反應(yīng)及/或利用熱量分解成化學(xué)物種。該化學(xué)物種到達寶特瓶4的內(nèi)表面，在寶特瓶4的內(nèi)表面形成薄膜。
[0083]根據(jù)本發(fā)明，形成為能夠調(diào)整使寶特瓶4升降的升降速度的結(jié)構(gòu)，由此根據(jù)容器形狀、容器耐熱特性、對容器要求的性能，能夠調(diào)整容器的各部分的成膜時間，阻隔性能、容器外觀的調(diào)整變得容易。關(guān)于這一點，在后文敘述。
[0084]在寶特瓶4的內(nèi)表面形成了預(yù)定的膜厚的薄膜之后，結(jié)束成膜。接下來，通過瓶升降裝置51將處理完的寶特瓶4從成膜專用腔室31取出而返回到瓶出入用腔室32之后，關(guān)閉閘閥33，然后，使設(shè)置于瓶出入用腔室32內(nèi)的真空破壞閥(未圖示)工作而將瓶出入用腔室32內(nèi)向大氣敞開。此時，成膜專用腔室31內(nèi)始終為真空狀態(tài)，處于成膜專用腔室31內(nèi)的發(fā)熱體42始終保持為真空狀態(tài)。接下來，將開閉閘56打開而通過瓶處理裝置60將瓶出入用腔室32內(nèi)的寶特瓶4取出并使其返回到翻轉(zhuǎn)裝置57。并且，瓶處理裝置60吸附新的未處理的多個寶特瓶4而向瓶出入用腔室32內(nèi)投入。在將新的寶特瓶4投入到瓶出入用腔室32內(nèi)之后，反復(fù)進行上述的寶特瓶4向成膜專用腔室31的供給工序及寶特瓶4的成膜工序。
[0085]在圖3至圖5所示的成膜裝置中，例示了將多個寶特瓶4以倒立狀態(tài)進行成膜處理的情況，但也可以將多個寶特瓶4以正立狀態(tài)進行成膜處理。在這種情況下，成膜專用腔室31配置于上側(cè)，瓶出入用腔室32配置于下側(cè)，發(fā)熱體42成為從成膜專用腔室I的頂板部向下方延伸的結(jié)構(gòu)，瓶出入用腔室32的開閉閘成為設(shè)置于瓶出入用腔室32的下端部的結(jié)構(gòu)。翻轉(zhuǎn)裝置57省略。而且，瓶處理裝置60構(gòu)成為能夠在輸送機上對處于正立狀態(tài)的多個未處理的寶特瓶4進行保持而向瓶出入用腔室32投入，并能夠?qū)μ幱谄砍鋈胗们皇?2內(nèi)的多個處理完的寶特瓶4進行保持而返回到輸送機。
[0086]根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式及第二實施方式的說明可知，在本發(fā)明中，構(gòu)成為將真空腔室關(guān)閉而在抽真空開始后使容器與發(fā)熱體相對移動，且容器與發(fā)熱體的相對移動速度可變。以下，說明其理由。
[0087]本發(fā)明的對象即發(fā)熱體CVD法具有以下的特征。
[0088](I)越接近發(fā)熱體，則成膜速度越大，而且對容器的熱載荷越大。
[0089]通常，Icm~IOcm是在幾Pa的真空下適合于成膜的距離。
[0090](2)作為結(jié)果，在對立體容器進行成膜時，根據(jù)發(fā)熱體與容器的距離和發(fā)熱體的加熱時間，來決定在立體容器的各部位形成的膜厚(膜質(zhì))及熱載荷。
[0091](3)膜厚及膜質(zhì)決定各部位的阻隔性及呈色，熱載荷決定有無熱變形。在發(fā)生了熱變形的情況下，通常該立體容器的商品價值消失。
[0092](4)在立體容器，根據(jù)用途，除了容器整體的阻隔性之外，還有優(yōu)選的膜厚、呈色的分布，而且，根據(jù)形狀，產(chǎn)生薄膜形成速度快/慢之處及熱載荷容易變高/變低的部位。
[0093]在以往的成膜裝置中，采用了將發(fā)熱體和容器的位置固定而成膜的方法，但是在這樣的方法中，根據(jù)發(fā)熱體與容器的距離，與容器的用途、形狀對應(yīng)的成膜部位間的調(diào)整變得困難。
[0094]根據(jù)本發(fā)明，在使發(fā)熱體與立體容器相對移動的同時進行成膜的結(jié)構(gòu)中，該相對移動單元為可變速，由此能夠微小地調(diào)整成膜部位間的薄膜形成，并能夠進行與容器的用途、形狀對應(yīng)的成膜。關(guān)于這一點，參照圖6及圖7進行說明。
[0095]圖6是表示容器和發(fā)熱體的示意圖。圖7是表示發(fā)熱體距容器內(nèi)表面的距離和發(fā)熱體與容器的相對移動速度的關(guān)系的坐標圖。嚴格來說，使用相同材質(zhì)的薄膜的形成速度與發(fā)熱體距容器內(nèi)表面的距離成比例的情況的事例進行說明。在圖6中圖示了立體容器的輪廓(由實線表示)和發(fā)熱體通過位置(由虛線表示)。如圖6所示，當將從容器的口部朝向底部的容器的軸心方向設(shè)為X軸、將從容器的軸心朝向容器內(nèi)表面的半徑方向設(shè)為Y軸時，發(fā)熱體通過位置與容器的軸心方向(X軸)一致。當標繪從容器的口部(X = O)到容器的底部(X = 100)的發(fā)熱體距容器內(nèi)表面的距離(Y軸)時，能夠如圖7的細實線那樣表示。如圖示那樣，發(fā)熱體距容器內(nèi)表面的距離進行變動。根據(jù)該距離的變動，發(fā)熱體與容器的相對移動速度如圖7的粗實線所示那樣可變。即，在發(fā)熱體距容器內(nèi)表面的距離近的部位，加快相對移動速度，在發(fā)熱體距容器內(nèi)表面的距離遠的部位，減慢相對移動速度。作為該可變速移動單元的例子，有
[0096]I)伺服電動機、步進電動機
[0097]2)帶有電磁控制速度控制器的氣缸
[0098]3)機械式(凸輪和凸輪隨動件)等。
[0099]通過如上述那樣構(gòu)成，能夠期待以下那樣的效果。
[0100](I)阻隔性提高(防止容器熱變形)
[0101]在熱變形的觀點上成為成膜時間的制約的部位僅在短時間內(nèi)就能夠成膜，其他部分能夠充分地成膜，結(jié)果是，容器整體的阻隔性的提高變得容易。
[0102](2)呈色調(diào)整
[0103]與容器的用途/要求外觀品質(zhì)對應(yīng)的膜厚分布的形成變得容易。能夠?qū)崿F(xiàn)具有層次的呈色等。
[0104](3)生產(chǎn)性提高
[0105]到目前為止，作為防止容器熱變形的對策，在發(fā)熱體完全插入之后開始成膜，但是根據(jù)本發(fā)明，能夠從發(fā)熱體向容器的插入階段起開始成膜，因此能夠削減周期時間。
[0106]到目前為止說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明沒有限定為上述的實施方式，在其技術(shù)思想的范圍內(nèi)，當然能夠以各種不同的方式來實施。
[0107]工業(yè)實用性
[0108]本發(fā)明能夠利用于在寶特瓶(PET瓶)等容器的內(nèi)表面、外表面的任一方或雙方形成 DLC (Diamond Like Carbon)膜、SiOx 膜、SiOC 膜、SiOCN 膜、SiNx 膜、AlOx 膜等氣體阻隔性高的薄膜的成膜裝置。
[0109]附圖標記說明
[0110]I成膜專用腔室
[0111]Ia 連接部
[0112]2發(fā)熱體保護用腔室
[0113]2a 連接部
[0114]3閘閥
[0115]4寶特瓶
[0116]11瓶保持部
[0117]21發(fā)熱體
[0118]22發(fā)熱體單元
[0119]23發(fā)熱體單元升降用電動缸
[0120]25氣體供給管
[0121]31成膜專用腔室
[0122]31a,32a 連接部
[0123]32瓶出入用腔室
[0124]33閘閥
[0125]42發(fā)熱體
[0126]43氣體供給管
[0127]44發(fā)熱體單元
[0128]51瓶升降裝置
[0129]56開閉閘
[0130]57翻轉(zhuǎn)裝置
[0131]58卡盤
[0132]60瓶處理裝置
[0133]62往復(fù)移動機構(gòu)
[0134]63升降軸[0135]64 吸附頭
[0136]70 輸送機
[0137]71 螺桿
[0138]F 裝置框架
[0139]VP1、VP2 真空泵
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜的成膜裝置，其特征在于，具備: 真空腔室，用于使用發(fā)熱體在真空狀態(tài)下在容器的表面進行成膜； 真空排氣單元，對所述真空腔室進行抽真空 '及 相對移動單元，在所述真空腔室的抽真空開始后，在所述真空腔室內(nèi)使容器與發(fā)熱體相對移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述相對移動單元使容器和所述發(fā)熱體以可變速的方式相對移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 將所述真空腔室分割成用于進行容器的成膜的成膜用腔室和用于將所述發(fā)熱體保持為真空狀態(tài)的發(fā)熱體保護用腔室，在所述成膜用腔室與所述發(fā)熱體保護用腔室之間設(shè)有真空隔離單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述相對移動單元使 所述發(fā)熱體移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 將所述成膜用腔室和所述發(fā)熱體保護用腔室分別與單獨的真空排氣單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述成膜用腔室在容器成膜時從大氣壓被抽真空而成為真空狀態(tài)，在成膜結(jié)束后恢復(fù)成大氣壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述發(fā)熱體保護用腔室始終被維持在真空狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述真空隔離單元在所述成膜用腔室被抽真空時打開，使所述成膜用腔室與所述發(fā)熱體保護用腔室連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述發(fā)熱體在所述真空隔離單元打開之后被插入到所述成膜用腔室內(nèi)，在成膜結(jié)束后返回到所述發(fā)熱體保護用腔室。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述真空隔離單元在成膜結(jié)束后所述發(fā)熱體返回到所述發(fā)熱體保護用腔室之后關(guān)閉。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 將所述真空腔室分割成用于將所述發(fā)熱體保持成真空狀態(tài)并進行容器的成膜的成膜專用腔室和用于將容器向所述成膜專用腔室放入或從所述成膜專用腔室取出的容器取放用腔室，在所述成膜專用腔室與所述容器取放用腔室之間設(shè)有真空隔離單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述相對移動單元使容器移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 將所述成膜專用腔室和所述容器取放用腔室分別與單獨的真空排氣單元連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述成膜專用腔室始終被維持在真空狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于，所述容器取放用腔室在容器成膜時從大氣壓被抽真空而成為真空狀態(tài)，在成膜結(jié)束后的容器取出時恢復(fù)成大氣壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述真空隔離單元在所述容器取放用腔室被抽真空而成為真空狀態(tài)時打開，使所述成膜專用腔室與所述容器取放用腔室連通。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 在使容器移動到所述成膜專用腔室內(nèi)時，所述發(fā)熱體被插入到容器內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述容器取放用腔室具備用于向所述容器取放用腔室放入容器或從所述容器取放用腔室取出容器的開閉閘。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述薄膜的成膜裝置具備容器輸送裝置，所述容器輸送裝置將未處理的容器從預(yù)定位置向所述容器取放用腔室輸送，并將處理完的容器從所述瓶出入用腔室向預(yù)定位置輸送。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的薄膜的成膜裝置，其特征在于， 所述預(yù)定位置是輸送機上的位置。
【文檔編號】B65D23/02GK103998649SQ201280063883
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月27日
【發(fā)明者】大島弘幸, 藤本圭一, 田淵博康, 中谷正樹 申請人:麒麟麥酒株式會社