(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電極の内側に配設したプラスチック製の容器内に内部電極を挿入配置し、前記容器内を真空にする手段と、内部電極から原料ガスを該容器内に供給する手段と、外部電極と内部電極間にプラズマを発生させる手段とを有し、前記容器内壁面にプラズマ化学気相析出法により薄膜を形成する成膜装置において、前記内部電極が、内部電極に着脱が可能な機構を備えた１個以上のガス供給孔を有する部材をその先端に備え、且つ該ガス供給孔の直径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とするプラスチック容器の成膜装置。
【請求項２】
前記ガス供給孔の形状が、円形であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック容器の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空中にてプラスチック容器に真空蒸着法、化学蒸着法（CVD）等の方法により薄膜を形成する成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在までプラスチック容器は、その利便性から食品、医療など幅広い分野で包装容器として利用されている。しかし、プラスチックは周知のように酸素、二酸化炭素などの低分子ガスや水蒸気を透過してしまう性質を有している。そのため内容物が酸化してしまうなど悪影響を及ぼし、その利用範囲に制約を受けていた。
【０００３】
そこで近年プラスチック容器にガスバリア性を有する薄膜を成膜することで、その機能を向上させる技術が知られてきている。
【０００４】
その一例として、プラスチック容器にガスバリア性を有する薄膜を成膜する従来の成膜装置としては以下のようなものがあった。
例えば、図１の（ａ）に示すように、真空中で容器４を収容するために形成され収容される容器の外形とほぼ相似形の隙間８を有する中空状の外部電極２と、この外部電極の空所内に容器が収容された際にこの容器の口部が当接されると共に外部電極を絶縁する絶縁部材３と、接地され外部電極の空所内に収容された容器の内側７に容器の口部９から挿入される原料ガス供給孔６として、１個の孔からなり、かつ直径が０．５ｍｍより大きい孔を持つ内部電極５と、外部電極の空所内に連通されて空所内の排気を行う排気手段１１と、外部電極の空所内に収容された容器の内側の前記内部電極に原料ガスを供給する供給管１０と、外部電極に接続された高周波電源１３を備えていることを特徴とする装置が知られている。
【０００５】
しかしながら、上記のような従来のプラスチック容器の成膜装置では、プラスチック容器内にガス供給孔６として、１個の孔からなり、かつ直径が０．５ｍｍより大きい孔を持つ内部電極５からガスを供給し、高周波電力を投入すると、図１で示す外部電極２と内部電極５で発生したプラズマが、内部電極５の原料ガス供給管１０の内部に侵入し、この侵入したプラズマにより原料ガス供給管１０及び内部電極５が加熱され、そのふく射熱によりプラスチック容器の塑性変形を生じてしまう。
【０００６】
従って、上記ふく射熱によるプラスチック容器の塑性変形が生じない範囲に、成膜時間及び投入する高周波電力及びガス流量等の成膜条件が制限され、内壁面に十分な厚みを持ちかつ緻密である膜を成膜できず、最適な酸素もしくは水蒸気透過度を得ようとしたとき不都合である。
【０００７】
さらに、内部電極５の原料ガス供給管１０の内部にプラズマが侵入することにより、高周波電力の殆どが、内部電極５の原料ガス供給管１０の内部のプラズマに投入され、外部電極２と内部電極５の間に発生するプラズマに必要な電力が投入されない。
【０００８】
この為、内部電極５の原料ガス供給管１０の内部に発生したプラズマが供給している原料の電離及び膜生成の反応を進行させてしまい、プラスチック容器内壁面への成膜反応が十分に行われず、プラスチック容器の内壁面の膜厚分布が不均一でかつポーラスな膜になりやすいので酸素及び水蒸気透過度の低減を図る障害になっていた。
【０００９】
また、連続で成膜した場合、真空中では十分な熱伝達が期待できないことから内部電極５がプラズマに依る熱を蓄積し徐々に高温となってしまい安定した成膜を行えないというも問題も発生してくる。
【００１０】
さらに、内部電極５はプラスチック容器口栓部の内径により、寸法に制約があり水冷等の冷却手段を設けることができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、プラスチック容器の成膜装置において、ふく射熱によるプラスチック容器の塑性変形を生ずることなく、均一で緻密な薄膜を、安定して連続成膜が可能なプラスチック容器成膜装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、外部電極の内側に配設したプラスチック製の容器内に内部電極を挿入配置し、前記容器内を真空にする手段と、内部電極から原料ガスを該容器内に供給する手段と、外部電極と内部電極間にプラズマを発生させる手段とを有し、前記容器内壁面にプラズマ化学気相析出法により薄膜を形成する成膜装置において、前記内部電極が、内部電極に着脱が可能な機構を備えた１個以上のガス供給孔を有する部材をその先端に備え、且つ該ガス供給孔の直径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とするプラスチック容器の成膜装置である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、
請求項１に記載のプラスチック容器の成膜装置において、前記ガス供給孔の形状が、円形であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図に基づいて、本発明の実施形態について以下に説明する。図２（ａ）は、本発明のプラスチック容器の成膜装置の断面図である。真空中で容器４を収容するために形成され収容される容器の外形とほぼ相似形の隙間８を有する中空状の外部電極２と、この外部電極の空所内に容器が収容された際にこの容器の口部が当接されると共に外部電極を絶縁する絶縁部材３と、接地され外部電極の空所内に収容された容器の内側７に容器の口部９から挿入される原料ガス供給孔６を持つ部材を備えた内部電極５と、外部電極の空所内に連通されて空所内の排気を行う排気手段１１と、外部電極の空所内に収容された容器の内側の前記内部電極に原料ガスを供給する供給管１０と、外部電極に接続された高周波電源１３を備えているプラスチック容器の成膜装置において、前記内部電極が、ガス供給孔６が１個以上の孔からなる部材を備え、且つ該ガス供給孔６の直径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
これによると、原料ガスの吐出圧力が高くなり、高周波電力を投入した際に生じる外部電極と内部電極間に発生したプラズマの内部電極の原料ガス供給管の内部への侵入を防止することができる。
【００２０】
図２の（ｂ）は、本発明のプラスチック容器の成膜装置において、ガス供給孔の形状を示した断面図である。図に示すように、前記ガス供給孔の形状が、円形（ｂ）であることを特徴とする。これによると、ガス供給孔の加工が、安易で短時間で作製できるということから好ましい。ガス供給孔の形状を円形に変化させたりすることにより、供給ガスの流量を調節することもできる。
【００２１】
また、本発明のプラスチック容器の成膜装置において、ガス供給孔を有する部材は、１個以上のガス供給孔を有することを特徴とする。
これによると、ガス供給孔の数で、原料ガスの供給量を調整できるということから好ましい。
【００２２】
また、本発明のプラスチック容器の成膜装置において、ガス供給孔を有する部材は、前記内部電極に挿着及び着脱が可能な機構を備えたことを特徴とする。
これによると、ガス供給孔が成膜過程で目詰まりを起こした際に、ガス供給孔を有する部材のみの交換で済むことから好ましい。
【００２３】
さらに、本発明のプラスチック容器の成膜装置において、ガス供給孔を有する部材は、
射出成形法または焼結法で作製された部材であることを特徴とする。本発明では、上記部材の材質は特に限定されるものではないが、上記製法によると、該部材は大量に生産できるために非常に廉価に製造できる。従って、内部電極に、上記ガス供給孔を有する部材を結合させて使用する際に、成膜過程で目詰まりを起こしたような場合、簡単に部材のみを交換して使用しても本発明の成膜装置の運転費用に殆ど影響しない。
【００２４】
【実施例】
＜実施例１＞
本発明におけるプラスチック容器の成膜装置を用い、５００ｍｌプラスチック容器を使用して、成膜装置の原料ガスであるヘキサメチレンジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）と酸素からなる原料ガス混合比率、成膜時間、ラジオフリークエンシー（ＲＦ）電力等の条件を任意に変化させて、プラスチック容器の内壁面た薄膜を形成した時のそのプラスチック容器の酸素透過度及びプラスチック容器の内壁面の膜厚を評価した。その評価結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0003870598.tif 000002
【００２６】
＜比較例１＞
従来のプラスチック容器の成膜装置を用いて、５００ｍｌのプラスチック容器を使用して、実施例１と同様成膜条件を変化させてプラスチック容器の内壁面に薄膜を形成した時のそのプラスチック容器の酸素透過度及びプラスチック容器の内壁面の膜厚を評価した。その評価結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
0003870598.tif 000003
【００２８】
その結果、本発明のプラスチック容器の成膜装置を用いてプラスチック容器の内壁面に薄膜を形成した時のそのプラスチック容器の内壁面の膜厚の均一性が、従来のプラスチック容器の成膜装置を用いた場合に比較して、飛躍的に向上していることから、本発明のプラスチック容器の成膜装置を用いてプラスチック容器の内壁面た薄膜を形成した時のそのプラスチック容器の酸素透過度は、従来のプラスチック容器の成膜装置を用いた場合に比較して、条件によっては半分まで低減できている。さらに、従来のプラスチック容器の成膜装置を用いた表１の実験Ｎｏ．９及び１０の条件では成膜時間が長い為、プラスチック容器が塑性変形してしまい評価するに至らなかったが、本発明のプラスチック容器の成膜装置を用いた表２の同条件の実験では、プラスチック容器は塑性変形せず良好な酸素透過度を持つプラスチック容器の成膜が可能となった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明により、プラスチック容器の成膜装置において、配置された容器内に挿入する内部電極に、ガス供給孔として、直径が０．５ｍｍ以下の孔を有するガス供給孔部材を備えることで、内部電極の原料ガス供給管の内部に発生するプラズマを防ぎ、プラズマによる内部電極の加熱をなくすことにより、そのふく射熱によるプラスチック容器の塑性変形を防止する効果があり、また、冷却手段の無い内部電極でも熱の蓄積が無いことから安定して連続成膜が可能となる。
【００３０】
さらに、内部電極の原料ガス供給管の内部に発生するプラズマを防ぐことにより、供給している原料ガスの電離及び膜生成の反応を防止することができ、外部電極と内部電極間に十分な高周波電力が投入される。その結果、供給ガスの解離及びプラスチック容器の内壁面への成膜反応が十分に行われ、プラスチック容器の内壁面の膜厚分布が均一でかつ緻密な膜を成膜することが可能であり、酸素及び水蒸気透過度を低減させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、従来のプラスチック容器の成膜装置の全体図を示す概略断面図である。
（ｂ）は、従来のプラスチック容器の成膜装置の内部電極のガス供給孔の拡大断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明のプラスチック容器の成膜装置の一実施例を示す概略断面図である。
（ｂ）は、本発明のプラスチック容器の成膜装置の内部電極のガス供給孔の一実施例を示す拡大断面図である。
【図３】本発明のプラスチック容器の成膜装置の内部電極に装着するガス供給孔を有する部材の一実施例を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１・・・外部電極天蓋部
２・・・外部電極
３・・・絶縁板
４・・・プラスチック容器
５・・・内部電極
６・・・ガス供給孔
７・・・プラスチック内部空間
８・・・プラスチック容器と外部電極の隙間
９・・・容器口部
１０・・・原料ガス供給管
１１・・・排気口
１２・・・マッチングボックス
１３・・・高周波電源
【図１】
0003870598.tif 000004
【図２】
0003870598.tif 000005
【図３】
0003870598.tif 000006