JP4454254B2

JP4454254B2 - Rotary film forming equipment, vacuum equipment for rotary film forming equipment

Info

Publication number: JP4454254B2
Application number: JP2003162738A
Authority: JP
Inventors: 征司後藤; 正明中地; 敦士上田; 喜与士廣谷; 憲二水川; 康文則松; 良治田中
Original assignee: Kirin Brewery Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Food and Packaging Machinery Co Ltd
Current assignee: Kirin Brewery Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP2004124253A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転式成膜装置に関し、特に、ＰＥＴボトルのような容器の内面に皮膜を形成する成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック製ボトルは、多様な液体を封入する容器として、日常生活で欠かすことができない容器である。プラスチック製ボトルは、ガスバリア性が乏しい。酸化等の品質劣化を防止するために、プラスチック製ボトルの内周面には、ガスバリア性皮膜が形成される。皮膜を形成するための成膜装置（例示：ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ＬｉｋｅＣｏａｔｉｎｇ）装置）には、真空チャンバーが用いられている。成膜原料のガス分子は、その真空チャンバーの中で、高周波電源又はイオン化電源に接続された電極によりプラズマ状態となり、プラスチック製ボトルの内周面に蒸着され、皮膜が形成される。
【０００３】
成膜装置に用いられる装置として、同一円周上で回転する多数の真空チャンバーを有し、一周する間に真空度が段階的に高められて最高真空度段階で成膜プロセスが実行されるロータリー式真空引き装置（未公開）の開発が進められている。多数のプラスチック製ボトルに対して段階的に真空度を高めるために、複数の真空装置が用いられる。１つの真空チャンバーの内部は、複数の真空装置の吸引側に選択的に切り替えられて真空引きされる。このようなロータリー式真空引き装置では、同一円周上で真空度が互いに異なる複数の領域が出現する。また目標とする真空度を得るためには、装置の外部から内部にリークする空気の量をできるだけ少なくする必要がある。
【０００４】
所与の瞬間において、多くとも１つの処理ステーションに対し１つの圧力源しか連絡しないようにすることを保証しつつ、多数のステーションを含むことができる機械を提供するために、それぞれが少なくとも１つの中空体を受け持つようになっている同一の複数の処理ステーションを含み、処理のうちの少なくとも１つの段階に関して、気密回転継手を備える分配手段を介して処理ステーションを圧力源に通じさせる種類の、中空体の処理のための旋回台を備える機械であって、その段階に関して、機械が、独立していて同等である少なくとも２つの圧力源を含むこと、処理ステーションが、機械が含む圧力源の数と同じ数のグループに分けられること、および各圧力源が異なるグループに組み合わされるように分配手段がなっていることを特徴とする、中空体の処理のための旋回台を備える機械が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特表２００２−５４０３６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、真空下において潤滑剤を必要としない接触式のシール構造を実現することができる回転式成膜装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の課題は、回転する部分のメンテナンス性を向上させる回転式成膜装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の更に他の課題は、真空度が大気から空気が侵入することにより影響される恐れがない技術を確立することができる回転式成膜装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の課題は、装置系のコストダウンを有効に実現することができる回転式成膜装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【００１１】
本発明による回転式成膜装置（１）は、固定盤（２３）と、固定盤（２３）に対して摺動して回転する回転盤（２１、２４）と、回転盤（２１、２４）の周囲に接続される複数の真空チャンバー（９）と、複数の真空ポンプ（１２）とを具備している。
回転盤（２１、２４）は、回転軸方向に貫通する複数の回転側真空引き通路（２７、２８）を要素とする回転側真空引き通路群を有し、固定盤（２３）は、回転軸方向に貫通する複数の固定側真空引き通路（２９）を要素とする固定側真空引き通路群を有している。複数の真空ポンプ（１２）は、回転側真空引き通路群と固定側真空引き通路群とを介して複数の真空チャンバー（９）の真空引きを行う。複数の真空ポンプ（１２）は、低真空度真空ポンプ（１２−４）と、低真空度真空ポンプ（１２−４）よりも高い真空度に到達する能力を有する高真空度真空ポンプ（１２−１）とを備えている。
回転盤（２１、２４）と固定盤（２３）とのうちの少なくとも一方は、回転盤（２１、２４）と固定盤（２３）とが対向する摺動面に漏れ空気誘導溝（３５）が形成されており、漏れ空気誘導溝（３５）は、固定側真空引き通路（２９）を介して低真空度真空ポンプ（１２）に接続されている。
【００１２】
摺動面周辺の外部空気は、漏れ空気誘導溝（３５）を通して真空引きされる。漏れ空気誘導溝（３５）に侵入する漏れ空気を真空引きする低真空度用ポンプ（１２−４）は、効果的にその漏れ空気を吸引する為、漏れ空気を吸入する負担を背負わない高真空度ポンプには、過剰な能力が要求されず、真空装置系のコストの上昇を招かずに、漏れ空気を真空引き路から効果的に排除することができる。低真空度ポンプ（１２−４）は、真空チャンバーの内部の真空引きのためにも兼用され、漏れ空気を吸引するためだけに設けられる必要はない。その兼用により低真空度引き能力が失われることはない。
【００１３】
本発明による回転式成膜装置（１）において、漏れ空気誘導溝（３５−１）は、摺動面において回転側真空引き通路群及び固定側真空引き通路群よりも外周に円周方向に延長するように形成されている。
こうした漏れ空気誘導溝（３５−１）は、摺動面の外周からの漏れ空気を低真空度用ポンプ（１２−４）に効果的に誘導する。
【００１４】
本発明による回転式成膜装置（１）において、漏れ空気誘導溝（３５−２）は、摺動面において回転側真空引き通路群及び固定側真空引き通路群よりも内周に円周方向に延長するように形成されている。
こうした漏れ空気誘導溝（３５−２）は、摺動面の内周からの漏れ空気を低真空度用ポンプ（１２−４）に効果的に誘導する。
【００１５】
本発明による回転式成膜装置（１）において、回転盤（２１、２４）は、上部回転盤（２１）と、固定盤（２３）に摺動して回転する下部回転盤（２４）とを含んでいる。下部回転盤（２４）は、上部回転盤（２１）に同期して回転する。
回転盤（２１、２４）は、上部回転盤（２１）と下部回転盤（２４）に分かれていることにより、固定盤との摺動により摩耗した場合に下部回転盤（２４）のみメンテナンスすればよい。特に大型の回転式成膜装置においては、こうした回転盤の構造はメンテナンスを容易にする。
【００１６】
本発明による回転式成膜装置（１）は、固定盤（２３）と、回転盤（２１、２４）と、回転盤（２１、２４）の周囲に接続される複数の真空チャンバー（９）と、複数の真空ポンプ（１２）とを具備している。
回転盤（２１、２４）は、回転軸方向に貫通する複数の回転側真空引き通路（２７、２８）を要素とする回転側真空引き通路群を有ている。
固定盤（２３）は、複数の固定側真空引き通路（２９）を要素とする固定側真空引き通路群を有している。回転盤（２１、２４）は、上部回転盤（２１）と、上部回転盤（２１）に同期して回転する下部回転盤（２４）とを備えている。下部回転盤（２４）は固定盤（２３）に摺動的に回転する。
複数の回転側真空引き通路（２７、２８）の各々は、上部回転盤（２１）に設けられ、回転軸方向に貫通する上部回転盤真空引き通路（２７）と、下部回転盤（２４）に設けられ、回転軸方向に貫通する下部回転盤真空引き通路（２８）とを有している。
複数の真空ポンプ（１２）は、上部回転盤真空引き通路（２７）と下部回転盤真空引き通路（２８）と固定側真空引き通路（２９）とを介して複数の真空チャンバー（９）の真空引きを行う。複数の真空チャンバー（９）と複数の真空ポンプ（１２）との接続は、上部回転盤（２１）を回転することによって切換えられる。
【００１７】
本発明による回転式成膜装置（１）において、下部回転盤（２４）は、上部回転盤（２１）に対する摺動面に垂直方向の相対位置が可動的である。
こうした下部回転盤（２４）は、固定盤（２３）の面から受ける圧力によって上下動する。これにより下部回転盤（２４）と固定盤（２３）との間に高いシール性が得られる。
【００１８】
本発明による回転式成膜装置（１）において、下部回転盤（２４）は、上部回転盤（２１）に対する円周方向の相対位置が可動的である。
こうした下部回転盤（２４）は、摺動面の摩擦力によって固定盤（２３）に牽引されることから生じ得る振動を抑制する。
【００１９】
本発明による回転式成膜装置（１）において、下部回転盤（２４）は、上部回転盤（２１）から弾性力を加えられており、弾性力によって固定盤（２３）に押し付けられている。
こうした弾性力が加えられることにより、固定盤（２３）の振動が抑制される。こうした弾性力が加えられることにより、特に下部回転盤（２４）の上部回転盤（２１）に対する相対位置が可動的であることに起因して生じ得る振動が効果的に抑制される。
【００２０】
本発明による回転式成膜装置（１）において、下部回転盤（２４）は、上部回転盤（２１）に対する相対位置が所定のずれよりも大きくずれることがないように連結部によって拘束されている。
【００２１】
本発明による回転式成膜装置（１）において、連結部は駆動ピン（２０）である。
【００２２】
本発明による回転式成膜装置（１）において、上部回転盤（２１）と下部回転盤（２４）とは、弾性材（４０）によって接続されている。
下部回転盤（２４）は、弾性材（４０）の弾性力により固定盤（２３）に押し付けられている。このため、下部回転盤（２４）と固定盤（２３）との間に高いシール性が得られる。下部回転盤（２４）は固定盤（２３）の摺動面に追従して、上部回転盤（２１）に対して相対的に上下する。そのため、良好なシール性を得るために要求される固定盤（２３）の面精度、あるいは固定盤（２３）と回転盤（２１、２４）との相対的な位置の精度が低く抑えられる。その結果、製作が容易になり、コストが低減する。
【００２３】
本発明による回転式成膜装置（１）において、回転盤（２１、２４）において固定盤（２３）と摺動する面である回転盤（２１、２４）側摺動面と、固定盤（２３）において回転盤（２１、２４）と摺動する面である固定盤（２３）側摺動面とのうちの一方はフッ素樹脂であり、他方はフッ素樹脂よりも硬い材料からなる。
【００２４】
このような材料が用いられると、摺動面の摩擦が小さくなり、摺動のために用いられる潤滑剤が不要になる。更に下部回転盤（２４）の上部回転盤（２１）に対する相対位置が可動的であると、摺動がさらに滑らかに行われる。
【００２５】
本発明による回転式成膜装置（１）において、回転側真空引き通路群は、複数の回転側真空引き通路部分群を含み、固定側真空引き通路群は、複数の固定側真空引き通路部分群を含んでいる。
固定盤（２３）は、回転盤（２１、２４）と摺動する摺動面に、回転側真空引き通路と固定側真空引き通路とが開口する複数の帯状接続溝（３１）を有している。同一の回転側真空引き通路部分群に属する回転側真空引き通路は帯状接続溝（３１）によって互いに導通し、同一の固定側真空引き通路部分群に属する固定側真空引き通路は同一の帯状接続溝（３１）に開口している。
異なる帯状接続溝（３１）に開口する固定側真空引き通路は、異なる到達真空度を有する真空ポンプ（１２）に接続されている。複数の真空チャンバー（９）と複数の真空ポンプ（１２）との接続は、回転盤（２１、２４）が回転され帯状接続溝（３１）と回転側真空引き通路の相対的な位置が変化することによって切換えられる。
【００２６】
本発明による回転式成膜装置（１）において、回転盤（２１、２４）が所定の角速度で回転しているとき、複数の帯状接続溝（３１）の各々は、複数の真空ポンプ（１２）のうちの一の真空ポンプ（１２）により真空引きされている真空チャンバー（９）が、内部の圧力が一の真空ポンプ（１２）の吸気口の圧力の２倍を下回ったとき、複数の真空ポンプ（１２）のうちで一の真空ポンプ（１２）より高い真空度に到達する能力を有する他の真空ポンプ（１２）により真空引きされるように切換えられるように、円周方向の長さを有している。
【００２７】
真空ポンプ（１２）は、真空チャンバー（９）の内部の圧力が真空ポンプの吸気口の圧力の２倍よりも高いという条件（音速条件）で、最も効率的に真空引きを行う。上記の帯状接続溝（３１）を有する回転式成膜装置（１）は、一つの真空ポンプ（１２）で音速条件が満たされなくなった時点で他の真空ポンプ（１２）に切替えを行うため、大気圧から所定の真空度に短時間で到達できる。
【００２８】
本発明による回転式成膜装置（１）において、固定盤（２３）において回転盤（２１、２４）と摺動する摺動面の反対側である裏面には、同一の固定側真空引き通路部分群に属する固定側真空引き通路が共通に開口する裏面側帯状接続溝（４２）が設けられ、裏面は、裏面側帯状接続溝（４２）と軸方向高さが同じ面が全周域的に形成されている。
裏面側が均一に同一平面に形成され全体的に平面化構造が形成されて、真空引きの効果が高められる。
【００２９】
本発明による回転式成膜装置（１）において、回転盤（２４）において固定盤（２３）と摺動する面である回転盤側摺動面はフッ素樹脂であり、固定盤（２３）において回転盤（２４）と摺動する面である固定盤側摺動面はフッ素樹脂よりも硬い材料からなる。
固定盤（２３）には帯状接続溝（３１）が設けられており、摩擦による摩耗が帯状接続溝（３１）の端部に集中して発生する。固定盤（２３）に硬い材料が用いられることにより、この摩耗が防がれ、摩耗に起因する空気漏れが防がれる。
【００３０】
本発明による回転式成膜装置（１）は、固定盤（２３）と、固定盤（２３）に対して摺動する回転盤（２１、２４）と、回転盤（２１、２４）の周囲に接続される複数の真空チャンバー（９）と、複数の真空ポンプ（１２）とを具備している。
回転盤（２１、２４）は、回転軸方向に貫通する複数の回転側真空引き通路を要素とする回転側真空引き通路群を有し、固定盤（２３）は、複数の固定側真空引き通路を要素とする固定側真空引き通路群を有している。
複数の真空ポンプ（１２）は、上部回転盤（２１）真空引き通路と下部回転盤（２４）真空引き通路と固定側真空引き通路とを介して複数の真空チャンバー（９）の真空引きを行う。
回転盤（２１、２４）において固定盤（２３）と摺動する面である回転盤（２１、２４）側摺動面と、固定盤（２３）において回転盤（２１、２４）と摺動する面である固定盤（２３）側摺動面とのうちの一方はフッ素樹脂であり、他方はフッ素樹脂よりも硬い材料からなる。フッ素樹脂と硬質材料が摺動する摺動面は、摺動がなめらかに行われる。そのため、潤滑剤が不要となるか、少量で済む。
【００３１】
本発明による回転式成膜装置（１）において、好ましくはフッ素樹脂はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）である。
【００３２】
本発明による回転式成膜装置（１）において、固定盤（２３）の摺動面に面している部分の材料は、好ましくはクロムメッキ、セラミックス、タングステンカーバイド、炭化ケイ素、酸化チタンのうちのいずれかである。これらの材料は、ＰＴＦＥに例示されるフッ素樹脂となめらかに摺動し、対磨耗性からも好ましい。
【００３３】
本発明による回転式成膜装置（１）には、更に、真空チャンバー（９）の内部においてＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）によるコーティングを行うＤＬＣコーティング装置（図示せず）を具備している。固定盤（２３）の摺動面に面している部分の材料は、ＤＬＣコーティング装置によるコーティングの過程で放出される炭素粉よりも硬い材料からなる。
【００３４】
本発明による回転式成膜装置（１）において、固定盤（２３）の摺動面に面している部分の材料は、ビッカース硬さが１０００以上である。
【００３５】
ＤＬＣコーティングにおいては、ビッカース硬さが１０００程度の炭素粉末が放出され、固定側真空引き通路（２９）に侵入する。そのため固定盤（２３）は、ビッカース硬さが１０００以上の材料で形成されているか或いは被覆されていることが好ましい。
【００３６】
本発明による回転式成膜装置（１）において、固定盤（２３）は更に、固定盤（２３）を冷却する冷却装置（３８）を備えている。
固定盤（２３）が冷却されることで、固定盤（２３）と回転盤（２４）との摺動によって発生する熱が除去される。これにより、摺動面付近の熱変形、特にフッ素樹脂の熱変形が抑制され、摺動面における高いシール性が保たれる。
【００３７】
本発明による回転式成膜装置（１）において、冷却装置は複数の冷却器（３８−１、３８−２）を備えている。複数の冷却器の各々が冷却に用いる冷却材は、異なる温度に設定することが可能である。
複数の冷却装置は、摺動面の温度分布が一様でない場合に、摺動面の温度分布に対応して適切に冷却することを可能にする。特に摺動面の直径が数メートルに及ぶ大型の成膜装置においては、摺動面の温度分布の偏りが大きくなることがあるため、複数の冷却装置が好適に用いられる。これにより摺動面における高いシール性が保たれる。
【００３８】
本発明による回転式成膜装置（１）において、複数の真空ポンプ（１２）のうちの一の真空ポンプ（１２）により真空引きされている真空チャンバー（９）は、内部の圧力が一の真空ポンプ（１２）の吸気口の圧力の２倍を下回ったとき、複数の真空ポンプ（１２）のうちで一の真空ポンプ（１２）より高い真空度に到達する能力を有する他の真空ポンプ（１２）により真空引きされるように切換えられる。
このように真空ポンプ（１２）が切替えられると、音速条件が満たされた状態で真空引きが行われるため、高い真空度に短時間で到達することが可能である。
【００３９】
本発明による回転式成膜装置（１）において、真空チャンバー（９）の中で処理される対象はプラスチック製の容器である。
【００４０】
本発明による回転式成膜装置（１）において、容器は液体食料用容器である。
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による回転式成膜装置１は、真空装置２と搬送系３を備えている。成膜装置１の複数の真空チャンバーは、図１に示されるように、それぞれに真空装置２に選択的に接続している。搬送系３は、多数のＰＥＴボトルを連続流に形成する導入コンベア４と、成膜後のＰＥＴボトルを連続流に排出する排出コンベア５とから構成されている。
【００４１】
成膜装置１は、真空分配器８と、回転するチャンバー群９とを含んでいる。チャンバー群９の要素である要素チャンバー１１は、真空分配器８の外側環状領域に等角度間隔で１つ又は複数の同心円の上に配列されている。真空装置２は、４つの互いに異なる真空度別真空装置１２−１，２，３，４から構成されている。真空分配器８とチャンバー群９との間には、真空引き用パイプ群が介設されている。１つの真空引き用パイプ群１３は、１つの要素チャンバー１１に対応して同心円上に半径方向に配列されている。
【００４２】
図２は、真空分配器８の詳細を示している。真空分配器８は、床に対して固定されている環状基体１４と、環状基体１４に支持される軸心形成円筒１５とを構成している。軸心形成円筒１５の周囲で軸心形成円筒１５に、玉軸受１７を介して、回転円筒１９が支持されている。回転円筒１９の外周側円筒面に、第１真空路形成回転盤２１が回転円筒１９に同体に結合している。
【００４３】
第１真空路形成回転盤２１には、軸心形成円筒１５と同軸に環状の防振リング２２が複数のボルト２５により同体に結合されている。防振リング２２の内周側には、複数の防振ゴム３０が取り付けられている。
【００４４】
環状基体１４の上面側に、真空分配盤２３が支持されて配置されている。真空分配盤２３は、摩擦が低いこと及び耐磨耗性から、硬質の材料によって形成されているか被覆されていることが好ましい。具体的には、クロム、セラミックス、タングステンカーバイド、炭化ケイ素あるいは酸化チタンが用いられることが好ましい。
【００４５】
真空分配盤２３の外周側に接して、第１冷却配管３８−１が設置されている。真空分配盤２３の内周側に接して、第２冷却配管３８−２が設置されている。第１冷却配管３８−１と第２冷却配管３８−２とは、図示しない冷却材供給装置に接続されている。
【００４６】
真空分配盤（固定盤）２３の上面に回転自在に第２真空路形成回転盤２４が支持されている。第２真空路形成回転盤２４の上面側に、Ｏリング４０が設置されている。Ｏリング４０の上面側は、第１真空路形成回転盤２４に接している。Ｏリング４０は、第１軸方向真空引き孔２７と第２軸方向真空引き孔２８との間をシールしている。
【００４７】
第２真空路形成回転盤２４は、第１真空路形成回転盤２１の周方向の運動に回転が同期するようにドライブピン２０によって拘束されている。ドライブピン２０は、第１真空路形成回転盤２１と第２真空路形成回転盤２４との回転軸方向（鉛直方向）の相対位置を、Ｏリング４０がつぶれてシール機能を果たす範囲内で遊び幅をもって拘束している。
【００４８】
第２真空路形成回転盤２４の外周面には、防振ゴム３０が接している。防振ゴム３０は、防振リング２２と第２真空路形成回転盤２４とによって加えられる圧力によって弾性変形している。
【００４９】
第２真空路形成回転盤２４は、下面に樹脂プレート４４を備えている。樹脂プレート４４は、ＰＴＦＥ樹脂によって形成されていることが好ましい。樹脂プレート４４の下面と真空分配盤２３の上面とは直接に面接合している。第２真空路形成回転盤２４は樹脂プレート４４において真空分配盤２３に接して摺動的に真空分配盤２３に対して回転する。
【００５０】
図３は、第１真空路形成回転盤２１の詳細を示している。第１真空路形成回転盤２１の中には、それぞれに半径方向に向く複数の半径方向真空引き孔２６が等角度間隔で形成されている。１つの半径方向真空引き孔２６には、求心方向に１つの真空引き用パイプ群１３が挿入されている。１つの半径方向真空引き孔２６と真空引き用パイプ群１３との間には、Ｏリングが嵌め込まれている。
【００５１】
１つの半径方向真空引き孔２６は、第１軸方向真空引き孔２７に連通している。第１軸方向真空引き孔２７は、第１真空路形成回転盤２１の下面（第２真空路形成回転盤２４に対向する面）で開放されている。図２に示される第２真空路形成回転盤２４には、軸心線方向に多数の第２軸方向真空引き孔２８が通されている。１つの第１軸方向真空引き孔２７は、Ｏリング４０を介して、１つの第２軸方向真空引き孔２８に位置対応して１つの軸方向孔真空引き孔を形成している。
【００５２】
図５に示されるように、真空分配盤２３には、多数の軸方向真空引き分配孔２９が軸心線方向に通されている。全数の軸方向真空引き分配孔２９のうちの複数の軸方向真空引き分配孔２９は、円周方向に延びる帯状接続溝３１の底面で開放されていて、その複数の軸方向真空引き分配孔２９は互いに導通している。
【００５３】
図３は、第１真空路形成回転盤２１の半径方向真空引き孔２６の配列を例示している。半径方向真空引き孔２６と第１軸方向真空引き孔２７とは、それぞれに２群に分かれている。１群の複数の半径方向真空引き孔２６は中心に向かって短く形成され、他の１群の複数の半径方向真空引き孔２６は中心に向かって長く形成されている。１群の複数の第１軸方向真空引き孔２７は大半径同一円周上に等角度間隔で配列され、他の１群の複数の第１軸方向真空引き孔２７は、小半径同一円周上に等角度間隔で配列されている。１群の第１軸方向真空引き孔２７の個数は、他の１群の第１軸方向真空引き孔２７の個数に同じである。
【００５４】
図４は、第２真空路形成回転盤２４の第２軸方向真空引き孔２８の配列を例示している。第２軸方向真空引き孔２８は、２群に分かれている。１群の複数の第２軸方向真空引き孔２８は大半径同一円周上に等角度間隔で配列され、他の１群の複数の第２軸方向真空引き孔２８は、小半径同一円周上に等角度間隔で配列されている。１群の第２軸方向真空引き孔２８の個数は、他の１群の第２軸方向真空引き孔２８の個数に同じである。第１真空路形成回転盤２１の全ての第１軸方向真空引き孔２７は、第２真空路形成回転盤２４の全ての軸方向真空引き分配孔２９にそれぞれに、半径方向位置と円周方向位置とに関して位置対応し一致している。１つの第１軸方向真空引き孔２７と１つの軸方向真空引き分配孔２９とは、１つの軸方向真空引き孔を形成している。
【００５５】
図５は、真空分配盤２３と、冷却配管３８とを図示している。第１冷却配管３８−１は真空分配盤２３の外周に接しており、第２冷却配管３８−２は真空分配盤２３の内周に接している。
【００５６】
真空分配盤２３に設けられた軸方向真空引き分配孔２９は、２群に分かれている。１群の複数の軸方向真空引き分配孔２９は大半径同一円周上に等角度間隔で配列され、他の１群の複数の軸方向真空引き分配孔２９は、小半径同一円周上に等角度間隔で配列されている。１群の軸方向真空引き分配孔２９の個数は、他の１群の軸方向真空引き分配孔２９の個数に同じである。第２真空路形成回転盤２４の全ての第２軸方向真空引き孔２８は、真空分配盤２３の全ての軸方向真空引き分配孔２９にそれぞれに、半径方向位置と円周方向位置とに関して位置対応し一致している。
【００５７】
小半径同一円周上に配列されている複数の軸方向真空引き分配孔２９の入り口側開放端（上側開放端）と大半径同一円周上に配列されている複数の軸方向真空引き分配孔２９の入り口側開放端とは、１つの共通の帯状接続溝３１の中で開放されている。帯状接続溝３１は、１つの円周方向最長帯状溝３１−１と、１つの円周方向第１中間長帯状溝３１−２と、１つの円周方向第２中間長帯状溝３１−３と、２つの円周方向最短帯状溝３１−４とから形成されている。これらの４つの帯状溝は、互いに独立であり接続されていない。
【００５８】
真空分配盤２３の他の形態として、真空分配盤２３が、帯状接続溝３１の各々の形状に回転軸方向に貫通している場合が考えられる。この場合、複数の帯状接続溝３１の各々が、単一の軸方向真空引き分配孔２９であるとみなすことができる。こうした真空分配盤２３は、製造が容易である。これに比べて、図６に示されるように帯状接続溝３１の各々に複数の軸方向真空引き分配孔２９が設けられた形状の真空分配盤２３は、強度が強く、変形が少ないことにより好ましい。
【００５９】
図２に示されるように、円周方向最長帯状溝３１−１により連通して円周方向最長帯状溝３１−１に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の群は、環状基体１４に形成されている１つの第１連通孔３２−１を通して第１接続パイプ３３−１に接続している。円周方向第１中間長帯状溝３１−２により連通して円周方向第１中間長帯状溝３１−２に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の群は、環状基体１４に形成されている１つの第２連通孔３２−２を通して第２接続パイプ３３−２に接続している。
【００６０】
円周方向第２中間長帯状溝３１−３により連通して円周方向第２中間長帯状溝３１−３に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の群は、環状基体１４に形成されている１つの第３連通孔３２−３（図２には示されず）を通して第３接続パイプ３３−３（図２には示されず）に接続している。円周方向最短帯状溝３１−４により連通して円周方向最短帯状溝３１−４に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の２つの群のうちの１つの群は、環状基体１４に形成されている１つの第４連通孔３２−４（図２には示されず）を通して第４接続パイプ３３−４（図２には示されず）に接続している。
【００６１】
図５に示されるように、円周方向最長帯状溝３１−１に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の群は、第１接続パイプ３３−１と第１吸引管３４−１とを介して、第１真空装置１２−１の吸引側に接続されている。円周方向第１中間長帯状溝３１−２に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の群は、第２接続パイプ３３−２と第２吸引管３４−２とを介して、第２真空装置１２−２の吸引側に接続されている。円周方向第２中間長帯状溝３１−３に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の群は、第３接続パイプ３３−３と第３吸引管３４−３とを介して、第３真空装置１２−３の吸引側に接続されている。円周方向最短帯状溝３１−４に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の２群のうちの１群は、第４接続パイプ３３−４と第４吸引管３４−４とを介して、第４真空装置１２−４の吸引側に共通に接続されている。円周方向最短帯状溝３１−４に属する複数個の軸方向真空引き分配孔２９の２群のうちの他の１群は、大気に連通する。
【００６２】
図６は、真空分配盤２３の詳細を示している。図６に示される真空分配盤２３は、図２と図５にはその図示が省略されている大気遮断溝を有している。真空分配盤２３の第２真空路形成回転盤２４に対向する面（上面又は摺動面）の側には、最外周領域に形成される外周側大気遮断溝３５−１と、最内周領域に形成される内周側大気遮断溝３５−２とが形成されている。実施の本形態では、軸方向真空引き分配孔２９は、内外３周列に配列されている。
【００６３】
２つの円周方向最短帯状溝３１−４にそれぞれに属する２群の軸方向真空引き分配孔２９のうち１群の軸方向真空引き分配孔２９は、大気に連通し、そのうちの他の１群の軸方向真空引き分配孔２９は第４真空装置１２−４に接続している。大気に連通する円周方向最短帯状溝３１−４は、以下、大気連通円周方向最短帯状溝３１−４−１といわれる。第４真空装置１２−４に連通する円周方向最短帯状溝３１−４は、以下、真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２といわれる。
【００６４】
真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２は、外周側大気遮断溝３５−１と内周側大気遮断溝３５−２とに接続する。外周側大気遮断溝３５−１は、図７に示されるように、真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２に半径方向外側大気遮断溝３６を介して連通している。内周側大気遮断溝３５−２は、図８に示されるように、真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２に半径方向内側大気遮断溝３７を介して連通している。
【００６５】
図９は、図２の詳細を拡大的に示している。真空分配盤２３は、その上面で押さえリング３９により押さえられている。真空分配盤２３と押さえリング３９との間に、弾性を持つＯリング４１が介設されている。真空分配盤２３の下面と環状基体１４の上面とに、４種類の帯状接続溝３１−ｊ（ｊ＝１，２，３，４）に軸方向に完全に位置対応する他の帯状接続溝４２−ｊが形成されている。
【００６６】
第１真空路形成回転盤２１は、図示されていない回転駆動装置により回転的に駆動される。第２真空路形成回転盤２４は、ドライブピン２０により第１真空路形成回転盤２１に同期して回転する。樹脂プレート４４と硬質材料で形成された真空分配盤２３とは、潤滑剤を用いることなく滑らかに摺動する。
【００６７】
第２真空路形成回転盤２４は、ドライブピン２０によって、回転軸方向（鉛直方向）に所定の範囲内で可動的に第１真空路形成回転盤２１に拘束されつつ、Ｏリング４０の弾性力によって固定盤２３に押し付けられている。そのため、固定盤２３の摺動面の多少の凹凸は、固定盤２３に対する第２真空路形成回転盤２４の上下方向の移動とＯリング４０とにより吸収され、摺動面の高いシール性が確保される。
【００６８】
第２真空路形成回転盤２４は、ドライブピン２０によって、円周方向に所定の範囲で可動的に第１真空路形成回転盤２１に拘束されている。そのため第２真空路形成回転盤２４は、摺動面で発生する摩擦力によって固定盤２３の回転に追従して、第１真空路形成回転盤２４に対する円周方向の角度がわずかにずれる。この追従により、摺動によって発生する振動が抑制される。
【００６９】
摺動により第２真空路形成回転盤２４に発生する振動は、防振ゴム３０によって、第１真空路形成回転盤２１に伝わることが防止される。
【００７０】
第１冷却配管３８−１と第２冷却配管３８−２に冷却材が流される。成膜装置１の設計により摺動面の内周側が外周側よりも発熱量が多い（少ない）場合、内周側にある第２冷却配管３８−２には外周側にある第１冷却配管３８−１よりも温度が低い（高い）冷却材が流されるように調整される。
【００７１】
冷却配管３８によって、第２真空路形成回転盤２４と固定盤２３、特に樹脂プレート４４の熱変形が抑制される。更に、複数系統の冷却配管が設けられていることにより、摺動面の温度分布に応じた冷却がなされ、摺動面付近のシール性が更に高く確保される。こうした複数系統の冷却配管は、摺動面の直径が数メートルに及ぶ大型の成膜装置において特に効果的にシール性を確保する。
【００７２】
第１真空装置１２−１，２，３，４が同時に動作を開始する。成膜対象である基材又は基板（例示：ＰＥＴボトル）は、導入コンベア４に導入され、導入コンベア４の上で搬送されて連続流化され一定時間間隔の流れを形成する。以下には、１つのＰＥＴボトル（以下、特定ペットボトルＰといわれる）に対して述べられる。全てのチャンバー要素１１は、４つの真空度別真空装置１２のいずれかに接続され又は接続可能な状態にある。特定ペットボトルＰは、図１０に示されるように、搬送系の一部分である小半径回転導入部Ａで半回転して、プロセス実行円軌道上に投入され、図示されない機構により、その軌道上で無端に周回するある１つのチャンバー１１（以下、特定チャンバーといわれる）に封入的に収容される。
【００７３】
プロセス角度区間Ｂにある特定チャンバー１１は、その区間に来ている第１軸方向真空引き孔２７と第２軸方向真空引き孔２８が円周方向最短帯状溝３１−４に属する軸方向真空引き分配孔２９に回転方向に一致し、その区間に来ている特定チャンバー１１の内部の真空室は、円周方向最短帯状溝３１−４を介して第４真空装置１２−４に接続され、特定チャンバー１１の内部は第１真空度能力（第１粗引き）で真空引きされる。プロセス角度区間Ｃに進んだチャンバー１１は、その区間に来ている第１軸方向真空引き孔２７と第２軸方向真空引き孔２８が円周方向第２中間長帯状溝３１−３に属する軸方向真空引き分配孔２９に回転方向に一致し、その区間に来ている特定チャンバー１１の内部の真空室は、円周方向第２中間長帯状溝３１−３を介して第３真空装置１２−３に接続され、特定チャンバー１１の内部は第２真空度能力（第２粗引き）で真空引きされる。
【００７４】
真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２と、円周方向第２中間長帯状溝３１−３との長さとが、第１真空路形成回転盤２１が駆動されるときの角速度と真空ポンプ１２の性能とに応じて決められていることにより、特定チャンバー１１の真空引きを行う真空ポンプ１２は、次に示すタイミングで第４真空ポンプ１２−４から第３真空ポンプ１２−３に切替えられる。すなわち、特定チャンバー１１の内部の空気が真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２を介して第４真空ポンプ１２−４に真空引きされ、特定チャンバー１１の内部の圧力が、第４真空ポンプ１２−４の吸気口の圧力の２倍を下回ったとき、特定チャンバー１１は円周方向第２中間長帯状溝３１−３に接続され、第３真空ポンプ１２−３が特定チャンバー１１の真空引きを開始する。
【００７５】
このようなタイミングで真空ポンプ１２の切替えが行われることにより、真空引きが音速条件で行われる。真空度が低く気体が連続流である条件下では、音速条件で真空引きが行われることにより、所定の真空度に到達する時間が短くて済む。音速条件は、Ｐを真空ポンプの吸気口圧力、Ｐ_０を真空チャンバー内部の圧力、κを比熱として、次式で表される。
【数１】

空気の比熱としてκ＝１．４を代入すると、音速条件Ｐ_０≧１．８９Ｐが得られる。すなわち、真空チャンバー内の圧力が真空ポンプの吸気口圧力の約２倍を上回っている領域で音速条件が満たされている。
【００７６】
従って、空気が連続流としてみなせる低真空領域、たとえば第４真空ポンプ１２−４あるいは第３真空ポンプ１２−３が真空引きを行う低真空領域では、特定チャンバー１１の内部の圧力が第４真空ポンプ１２−４の吸気口の圧力の２倍を下回ったとき第３真空ポンプ１２−３が特定チャンバー１１の真空引きを開始することで、特定チャンバー１１の内部の圧力を所定の真空度まで短時間まで到達させることができる。
【００７７】
プロセス角度区間Ｄに進んだチャンバー１１は、その区間に来ている第１軸方向真空引き孔２７と第２軸方向真空引き孔２８が円周方向第１中間長帯状溝３１−２に属する軸方向真空引き分配孔２９に回転方向に一致し、その区間に来ている特定チャンバー１１の内部の真空室は、円周方向第１中間長帯状溝３１−２を介して第３真空装置１２−２に接続され、特定チャンバー１１の内部は第３真空度能力（第３粗引き）で真空引きされる。
【００７８】
プロセス角度区間Ｅに進んだ特定チャンバー１１は、その区間に来ている第１軸方向真空引き孔２７と第２軸方向真空引き孔２８が円周方向最短帯状溝３１−４に属する軸方向真空引き分配孔２９に回転方向に一致し、その区間に来ている特定チャンバー１１の内部の真空室は、円周方向最短帯状溝３１−４を介して第１真空装置１２−１に接続され、特定チャンバー１１の内部は最高真空度能力（本引き）で真空引きされる。
【００７９】
プロセス角度区間Ｆに進んだチャンバー１１は、その区間に来ている第１軸方向真空引き孔２７と第２軸方向真空引き孔２８が他の円周方向最短帯状溝３１−４に属する軸方向真空引き分配孔２９に回転方向に一致し、その区間に来ている特定チャンバー１１の内部の真空室は、円周方向最短帯状溝３１−４を介して大気中に接続され、特定チャンバー１１の内部は大気圧に戻る。このようにプロセス処理を受けた特定ペットボトルＰは、小半径回転排出部Ｇで半回転し、排出コンベア５に移載されて排出される。
【００８０】
プロセス区間Ｅにある特定チャンバー１１の内部は、初期的にガス置換が行われ、次に、内部に成膜材料である複数種の原子ガス又は分子ガスが導入され、それらのガスをプラズマ化する電力が電極に投入され、特定ペットボトルＰの内面に物理的化学的処理（例示：成膜、特にＤｉａｍｏｎｄ−ＬｉｋｅＣｏａｔｉｎｇ）が実行される。特定ペットボトルＰが成膜処理を受ける区間Ｅで回転的に前進している間で区間Ｂ、区間Ｃ、区間Ｄ、区間Ｅに来ている他の多数のペットボトルをそれぞれに収納している多数のチャンバーは、それぞれに、それらの区間に固有である既述の複数の粗引きと本引きの真空引きを受ける。
【００８１】
図２に示される２つの真空引き路の一方は本引き通路Ｘを形成し、その他方は第１粗引き通路Ｙを形成しているものと仮定される。真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２に連通している第１粗引き通路Ｙは、図７と図８に示されるように、５種類の帯状接続溝３１を内外周で囲む外周側大気遮断溝３５−１と内周側大気遮断溝３５−２とに半径方向に接続している。第２真空路形成回転盤２４と真空分配盤２３との間の円盤面隙間に全周的に求心方向と遠心方向に侵入する漏れ入り空気は、外周側大気遮断溝３５−１と内周側大気遮断溝３５−２とを通過する。
【００８２】
外周側大気遮断溝３５−１と内周側大気遮断溝３５−２とを通過する漏れ入り空気は、真空度能力が最も低い第４真空装置１２−４に真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２を介して接続されて真空引きされ、第２真空路形成回転盤２４と真空分配盤２３との間の円盤面隙間から排出され、円周方向第２中間長帯状溝３１−３と円周方向第１中間長帯状溝３１−２と円周方向最長帯状溝３１−１とに侵入する空気は極めて少なくなっている。
【００８３】
真空分配盤２３と第２真空路形成回転盤２４の間の円盤面に漏れ入る漏れ入り空気は、外周側大気遮断溝３５−１と内周側大気遮断溝３５−２とで捕獲されて、第４真空装置１２−４に吸引される。真空引き能力が最も低い第４真空装置１２−４は、そのような漏れ入り空気を吸引するために大きな負荷を受けない。
【００８４】
真空引き能力が最も高い第１真空装置１２−１は、そのような漏れ入り空気を吸引するために大きな負荷を受けることになるが、漏れ入り空気は外周側大気遮断溝３５−１と内周側大気遮断溝３５−２とで捕獲されていて、漏れ入り空気の大半は第１真空装置１２−１により吸引されることはない。その結果として、第１真空装置１２−１と第２真空装置１２−２と第３真空装置１２−３の吸引能力は、漏れ入り空気の量を考慮して設計されなくて済み、それらの能力を過度に高めて設計する必要がなく、それらのコストの急上昇を効果的に抑制することができる。特に、最高真空度能力を持つ第１真空装置１２−１のコストの急上昇を最も効果的に抑制することができる。
【００８５】
図１１は、真空分配盤２３の裏面側の帯状接続溝４２−ｊを示している。真空装置連通円周方向最短帯状溝３１−４−２に位置対応する帯状接続溝４２−４−２は、大気連通円周方向最短帯状溝３１−４−１に位置対応する他方の帯状接続溝４２−４−１に向かう方向に円周方向に延長されることが好ましい。このような溝の延長は、裏面側シール面の高さを円周方向に均一化するので、裏面側円盤面の隙間を均一化して、漏れ入り量の増大を抑制する効果がある。
【００８６】
【発明の効果】
本発明による回転式成膜装置によれば、回転盤がフレキシブル構造となっていることにより、固定盤の面精度に応じて自動調整可能とすることで、シール性がより向上される。固定盤の内外周の側面が個別に温度制御されることで、摩擦発熱による熱変形に起因する漏れ空気が低減される。
更に、本発明による回転式成膜装置によれば、摺動面に潤滑剤が不要である。
更に、本発明による回転式成膜装置によれば、メンテナンスが容易である。
更に、本発明による回転式成膜装置によれば、コストが低く抑えられる。
更に、本発明による回転式成膜装置は、誘導路を摺動面に形成する簡易な工夫の追加だけによって、低真空度能力で漏れ空気が排出され、高真空度能力の真空装置に過度の負担を与えず、真空装置系のコストアップを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による回転式成膜装置の全景を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明による回転式成膜装置の実施の形態を示す断面図である。
【図３】図３は、図２の構成部品を示す平面図である。
【図４】図４は、図２の他の構成部品を示す平面図である。
【図５】図５は、図４の更に他の構成部品を示す平面図である。
【図６】図６は、固定盤の実施の他の形態を示す平面図である。
【図７】図７は、図８の一部を詳細に示す平面図である。
【図８】図８は、図６の他の一部を詳細に示す平面図である。
【図９】図９は、図４の一部の詳細を示す断面図である。
【図１０】図１０は、プロセスの区間を示す平面図である。
【図１１】図１１は、図６の底面図である。
【符号の説明】
１…成膜装置
２…真空装置
３…搬送系
４…導入コンベア
５…排出コンベア
８…真空分配器
９…チャンバー群
１１…要素チャンバー
１２…真空引き器
１２−１〜１２−４…真空引き器
１２−１…高真空度真空引き器
１２−４…低真空度真空引き器
１３…真空引き用パイプ群
１４…環状基体
１５…軸心形成円筒
１７…玉軸受
１９…回転円筒
２０…ドライブピン
２１…第１真空路形成回転盤
２２…保持リング
２３…真空分配盤（固定盤）
２４…第２真空路形成回転盤
２５…ボルト
２８…回転側真空引き路
２９…固定側真空引き路
３０…防振ゴム
３１…帯状接続溝
３１−１…円周方向最長帯状溝
３１−２…円周方向第１中間長帯状溝
３１−３…円周方向第２中間長帯状溝
３１−４…円周方向最短帯状溝
３１−４−１…大気連通円周方向最短帯状溝
３１−４−２…真空装置連通円周方向最短帯状溝
３２−１…第１連通孔
３２−２…第２連通孔
３２−３…第３連通孔
３２−４…第４連通孔
３３−１…第１接続パイプ
３３−２…第２接続パイプ
３５−１…外周側大気遮断溝
３５−２…内周側大気遮断溝
３８−１…第１冷却配管
３８−２…第２冷却配管
４０…Ｏリング
４２…帯状接続溝
４４…樹脂プレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary film forming apparatus, and more particularly to a film forming apparatus that forms a film on the inner surface of a container such as a PET bottle.
[0002]
[Prior art]
Plastic bottles are indispensable in everyday life as containers for enclosing various liquids. Plastic bottles have poor gas barrier properties. In order to prevent quality deterioration such as oxidation, a gas barrier film is formed on the inner peripheral surface of the plastic bottle. A vacuum chamber is used in a film forming apparatus (for example, a DLC (Diamond-Like Coating) apparatus) for forming a film. In the vacuum chamber, the gas molecules of the film forming raw material are in a plasma state by an electrode connected to a high frequency power source or an ionization power source, and are deposited on the inner peripheral surface of the plastic bottle to form a film.
[0003]
Rotary that has a number of vacuum chambers that rotate on the same circumference as the equipment used in the film formation equipment, and the degree of vacuum is increased stepwise during one round and the film formation process is executed at the maximum vacuum level. Development of a vacuum evacuation device (unpublished) is underway. In order to increase the degree of vacuum in a stepwise manner for a large number of plastic bottles, a plurality of vacuum devices are used. The inside of one vacuum chamber is selectively switched to the suction side of a plurality of vacuum devices and evacuated. In such a rotary type vacuum evacuation device, a plurality of regions having different degrees of vacuum appear on the same circumference. In order to obtain a target degree of vacuum, it is necessary to reduce the amount of air leaking from the outside to the inside of the apparatus as much as possible.
[0004]
To provide a machine that can include multiple stations while ensuring that at a given moment only one pressure source communicates with at most one processing station, each has at least one A hollow of the type comprising a plurality of identical processing stations adapted to serve a hollow body, with at least one stage of the processing being connected to a pressure source via a distribution means comprising a hermetic rotary joint A machine comprising a swivel for the treatment of the body, wherein for that stage the machine comprises at least two pressure sources that are independent and equivalent, the treatment station comprising the number of pressure sources that the machine comprises Divided into the same number of groups and distributed means so that each pressure source is combined into a different group Wherein, the machine comprising a swivel base for processing hollow bodies are known (see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-T-2002-540364
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a rotary film forming apparatus that can realize a contact-type seal structure that does not require a lubricant under vacuum.
[0007]
Another object of the present invention is to provide a rotary film forming apparatus that improves the maintainability of a rotating part.
[0008]
Still another object of the present invention is to provide a rotary film forming apparatus capable of establishing a technique in which the degree of vacuum is not likely to be affected by air entering from the atmosphere.
[0009]
Still another object of the present invention is to provide a rotary film forming apparatus capable of effectively realizing cost reduction of the apparatus system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem is expressed as follows. Technical matters appearing in the expression are appended with numbers, symbols, etc. in parentheses. The numbers, symbols, and the like are technical matters constituting at least one embodiment or a plurality of embodiments of the present invention or a plurality of embodiments, in particular, the embodiments or examples. This corresponds to the reference numbers, reference symbols, and the like attached to the technical matters expressed in the drawings corresponding to. Such reference numbers and reference symbols clarify the correspondence and bridging between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence or bridging does not mean that the technical matters described in the claims are interpreted as being limited to the technical matters of the embodiments or examples.
[0011]
The rotary film forming apparatus (1) according to the present invention includes a fixed plate (23), a rotary plate (21, 24) that slides and rotates with respect to the fixed plate (23), and a rotary plate (21, 24). Are provided with a plurality of vacuum chambers (9) and a plurality of vacuum pumps (12).
The rotating disk (21, 24) has a rotation side vacuuming passage group including a plurality of rotation side vacuuming paths (27, 28) penetrating in the rotation axis direction, and the fixed platen (23) is a rotating shaft. It has a fixed-side evacuation passage group having a plurality of fixed-side evacuation passages (29) penetrating in the direction as elements. The plurality of vacuum pumps (12) perform evacuation of the plurality of vacuum chambers (9) through the rotation-side evacuation passage group and the fixed-side evacuation passage group. The plurality of vacuum pumps (12) include a low vacuum degree vacuum pump (12-4) and a high vacuum degree vacuum pump (12-) having the ability to reach a higher degree of vacuum than the low vacuum degree vacuum pump (12-4). 1).
At least one of the turntable (21, 24) and the fixed plate (23) has a leakage air guide groove (35) on a sliding surface where the turntable (21, 24) and the fixed plate (23) face each other. The leakage air guide groove (35) is formed and connected to the low vacuum degree vacuum pump (12) through the fixed-side vacuum suction passage (29).
[0012]
External air around the sliding surface is evacuated through the leakage air guide groove (35). The low-vacuum pump (12-4) that evacuates the leaked air that enters the leaked air guiding groove (35) sucks the leaked air effectively, and thus does not bear the burden of sucking the leaked air. The degree pump is not required to have excessive capacity, and leak air can be effectively eliminated from the vacuum drawing path without increasing the cost of the vacuum system. The low vacuum pump (12-4) is also used for evacuating the inside of the vacuum chamber and does not need to be provided only for sucking leaked air. The combined use does not lose the ability to draw a low vacuum.
[0013]
In the rotary film-forming apparatus (1) according to the present invention, the leakage air guide groove (35-1) extends in the circumferential direction on the outer circumference of the sliding side vacuum passage group and the stationary side vacuum passage group on the sliding surface. It is formed to do.
Such a leakage air guiding groove (35-1) effectively guides leakage air from the outer periphery of the sliding surface to the low vacuum pump (12-4).
[0014]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the leakage air guide groove (35-2) is arranged on the inner surface of the sliding surface in a circumferential direction more than the rotation side vacuum suction passage group and the fixed side vacuum suction passage group. It is formed to extend.
Such a leakage air guide groove (35-2) effectively guides leakage air from the inner periphery of the sliding surface to the low vacuum pump (12-4).
[0015]
In the rotary film-forming apparatus (1) according to the present invention, the rotating disk (21, 24) includes an upper rotating disk (21) and a lower rotating disk (24) that slides and rotates on the fixed disk (23). Contains. The lower rotating disk (24) rotates in synchronization with the upper rotating disk (21).
Since the turntables (21, 24) are divided into an upper turntable (21) and a lower turntable (24), if only the lower turntable (24) is maintained when worn due to sliding with the fixed platen. Good. Particularly in a large-sized rotary film forming apparatus, the structure of such a rotating disk facilitates maintenance.
[0016]
The rotary film forming apparatus (1) according to the present invention includes a fixed plate (23), a rotary plate (21, 24), and a plurality of vacuum chambers (9) connected around the rotary plate (21, 24). And a plurality of vacuum pumps (12).
The rotating disk (21, 24) has a rotation side vacuuming passage group including a plurality of rotation side vacuuming passages (27, 28) penetrating in the rotation axis direction.
The stationary platen (23) has a fixed-side evacuation passage group having a plurality of fixed-side evacuation passages (29) as elements. The turntables (21, 24) include an upper turntable (21) and a lower turntable (24) that rotates in synchronization with the upper turntable (21). The lower rotating plate (24) rotates slidably to the fixed platen (23).
Each of the plurality of rotation-side evacuation passages (27, 28) is provided in the upper turntable (21), and is connected to the upper turntable evacuation passage (27) penetrating in the rotation axis direction and the lower turntable (24). A lower rotary disk vacuuming passage (28) provided and penetrating in the direction of the rotation axis is provided.
The plurality of vacuum pumps (12) are connected to the vacuum chambers (9) through the upper rotary disk vacuum path (27), the lower rotary disk vacuum path (28), and the fixed-side vacuum path (29). Pull. The connection between the plurality of vacuum chambers (9) and the plurality of vacuum pumps (12) is switched by rotating the upper rotating disk (21).
[0017]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the lower rotating disk (24) is movable in a relative position in a direction perpendicular to the sliding surface with respect to the upper rotating disk (21).
Such a lower rotating disk (24) moves up and down by the pressure received from the surface of the fixed disk (23). Thereby, a high sealing performance is obtained between the lower rotating disk (24) and the fixed disk (23).
[0018]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the relative position in the circumferential direction of the lower rotating disk (24) with respect to the upper rotating disk (21) is movable.
Such a lower rotating disk (24) suppresses vibrations that may be caused by being pulled by the fixed disk (23) by the frictional force of the sliding surface.
[0019]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the lower rotating disk (24) is applied with an elastic force from the upper rotating disk (21) and is pressed against the fixed plate (23) by the elastic force.
By applying such an elastic force, the vibration of the stationary platen (23) is suppressed. By applying such an elastic force, vibration that may be caused by the relative position of the lower rotating disk (24) with respect to the upper rotating disk (21) being movable is effectively suppressed.
[0020]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the lower rotating disk (24) is constrained by a connecting portion so that the relative position with respect to the upper rotating disk (21) does not deviate more than a predetermined deviation. .
[0021]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the connecting portion is a drive pin (20).
[0022]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the upper rotating disk (21) and the lower rotating disk (24) are connected by an elastic material (40).
The lower rotating disk (24) is pressed against the fixed disk (23) by the elastic force of the elastic material (40). For this reason, a high sealing performance is obtained between the lower rotating disk (24) and the fixed disk (23). The lower rotating plate (24) moves up and down relative to the upper rotating plate (21) following the sliding surface of the fixed plate (23). Therefore, the surface accuracy of the fixed platen (23) or the relative position accuracy between the fixed platen (23) and the rotary platen (21, 24) required to obtain a good sealing property can be kept low. As a result, manufacturing is facilitated and costs are reduced.
[0023]
In the rotary film-forming apparatus (1) according to the present invention, a rotating surface (21, 24) side sliding surface that is a surface that slides on the rotating plate (21, 24) with the fixed plate (23), and a fixed plate (23 ), One of the sliding surfaces of the rotating plate (21, 24) and the fixed plate (23) side which is a sliding surface is made of fluororesin, and the other is made of a material harder than fluororesin.
[0024]
When such a material is used, the friction of the sliding surface becomes small, and the lubricant used for sliding becomes unnecessary. Furthermore, when the relative position of the lower rotating disk (24) with respect to the upper rotating disk (21) is movable, the sliding is performed more smoothly.
[0025]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the rotation-side evacuation passage group includes a plurality of rotation-side evacuation passage portion groups, and the fixed-side evacuation passage portion group includes a plurality of fixed-side evacuation passage portion groups. Is included.
The stationary platen (23) has a plurality of strip-like connection grooves (31) in which the rotation side vacuuming passage and the stationary side vacuuming passage are opened on a sliding surface that slides with the rotation plate (21, 24). Yes. The rotation-side vacuum suction passages belonging to the same rotation-side vacuum suction passage portion group are electrically connected to each other by the strip-like connection groove (31), and the fixed-side vacuum suction passages belonging to the same fixed-side vacuum suction passage portion group are identical to each other. Opening at (31).
The fixed-side evacuation passages that open to different strip-like connection grooves (31) are connected to vacuum pumps (12) having different ultimate vacuum degrees. As for the connection between the plurality of vacuum chambers (9) and the plurality of vacuum pumps (12), the rotating discs (21, 24) are rotated, and the relative positions of the belt-like connection groove (31) and the rotation side vacuum suction passage are changed. Can be switched.
[0026]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, when the turntable (21, 24) is rotating at a predetermined angular velocity, each of the plurality of strip-like connection grooves (31) is provided with a plurality of vacuum pumps (12). When a vacuum chamber (9) that is evacuated by one of the vacuum pumps (12) is less than twice the pressure at the inlet of the one vacuum pump (12), a plurality of vacuums The circumferential length is set so that it can be switched to be evacuated by another vacuum pump (12) having the ability to reach a higher degree of vacuum than one of the vacuum pumps (12). Have.
[0027]
The vacuum pump (12) evacuates most efficiently under the condition that the pressure inside the vacuum chamber (9) is higher than twice the pressure of the suction port of the vacuum pump (sound speed condition). The rotary film forming apparatus (1) having the above-described band-shaped connection groove (31) switches to another vacuum pump (12) when the sonic speed condition is not satisfied by one vacuum pump (12). A predetermined vacuum degree can be reached from atmospheric pressure in a short time.
[0028]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the same fixed-side vacuum suction passage portion is provided on the back surface of the fixed platen (23) opposite to the sliding surface sliding with the rotary platen (21, 24). A back-side belt-like connection groove (42) is provided in which the fixed-side evacuation passages belonging to the group are opened in common, and the back surface has a surface having the same axial height as the back-side belt-like connection groove (42) over the entire circumference. Is formed.
The back side is uniformly formed on the same plane, and a planarized structure is formed as a whole, and the effect of vacuuming is enhanced.
[0029]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the rotating surface on the rotating plate side which is the surface that slides on the rotating plate (24) with the fixed plate (23) is made of fluororesin and rotates on the fixed plate (23). The fixed plate side sliding surface, which is a surface that slides with the plate (24), is made of a material harder than fluororesin.
The fixed platen (23) is provided with a belt-like connection groove (31), and wear due to friction is concentrated on the end of the belt-like connection groove (31). By using a hard material for the fixed platen (23), this wear is prevented, and air leakage due to wear is prevented.
[0030]
The rotary film forming apparatus (1) according to the present invention includes a fixed plate (23), a rotary plate (21, 24) that slides against the fixed plate (23), and a periphery of the rotary plate (21, 24). A plurality of vacuum chambers (9) to be connected and a plurality of vacuum pumps (12) are provided.
The turntable (21, 24) has a rotation side vacuum suction passage group including a plurality of rotation side vacuum suction passages penetrating in the rotation axis direction, and the fixed plate (23) is a plurality of fixed side vacuum suction passages. And a fixed-side evacuation passage group.
The plurality of vacuum pumps (12) evacuate the plurality of vacuum chambers (9) through the upper rotating disk (21), the lower rotating disk (24), the vacuum drawing path, and the fixed-side vacuuming path. .
The sliding surface of the rotating disk (21, 24) slides with the rotating disk (21, 24) side, which is the surface that slides with the stationary disk (23), and the sliding surface of the rotating disk (21, 24). One of the surfaces is a fluororesin, and the other is made of a material harder than the fluororesin. Sliding is performed smoothly on the sliding surface on which the fluororesin and the hard material slide. Therefore, the lubricant is unnecessary or only a small amount is required.
[0031]
In the rotary film-forming apparatus (1) according to the present invention, the fluororesin is preferably PTFE (polytetrafluoroethylene).
[0032]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the material of the portion facing the sliding surface of the stationary platen (23) is preferably made of chrome plating, ceramics, tungsten carbide, silicon carbide, titanium oxide. Either. These materials slide smoothly with a fluororesin exemplified by PTFE, and are preferable from the viewpoint of wear resistance.
[0033]
The rotary film forming apparatus (1) according to the present invention further includes a DLC coating apparatus (not shown) that performs coating with DLC (Diamond Like Carbon) inside the vacuum chamber (9). The material of the portion facing the sliding surface of the fixed plate (23) is made of a material harder than the carbon powder released in the coating process by the DLC coating apparatus.
[0034]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the material of the portion facing the sliding surface of the fixed platen (23) has a Vickers hardness of 1000 or more.
[0035]
In the DLC coating, carbon powder having a Vickers hardness of about 1000 is released and enters the fixed-side vacuum suction passage (29). Therefore, it is preferable that the fixed platen (23) is made of or coated with a material having a Vickers hardness of 1000 or more.
[0036]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the fixed platen (23) further includes a cooling device (38) for cooling the fixed platen (23).
By cooling the fixed plate (23), heat generated by sliding between the fixed plate (23) and the rotating plate (24) is removed. As a result, thermal deformation in the vicinity of the sliding surface, particularly thermal deformation of the fluororesin is suppressed, and high sealing performance on the sliding surface is maintained.
[0037]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the cooling device includes a plurality of coolers (38-1, 38-2). The coolant used for cooling by each of the plurality of coolers can be set to different temperatures.
The plurality of cooling devices can appropriately cool in response to the temperature distribution of the sliding surface when the temperature distribution of the sliding surface is not uniform. In particular, in a large-scale film forming apparatus having a sliding surface with a diameter of several meters, the temperature distribution on the sliding surface may be uneven, and thus a plurality of cooling devices are preferably used. Thereby, the high sealing performance on the sliding surface is maintained.
[0038]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the vacuum chamber (9) evacuated by one vacuum pump (12) of the plurality of vacuum pumps (12) has a single internal pressure. Other vacuum pumps (12) having the ability to reach a higher degree of vacuum than one vacuum pump (12) among the plurality of vacuum pumps (12) when the pressure at the inlet of the pump (12) is less than twice. ) To be evacuated.
When the vacuum pump (12) is switched in this way, evacuation is performed in a state where the sonic speed condition is satisfied, so that a high degree of vacuum can be reached in a short time.
[0039]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the object to be processed in the vacuum chamber (9) is a plastic container.
[0040]
In the rotary film forming apparatus (1) according to the present invention, the container is a liquid food container.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Corresponding to the drawing, the rotary film forming apparatus 1 according to the present invention includes a vacuum apparatus 2 and a transfer system 3. The plurality of vacuum chambers of the film forming apparatus 1 are selectively connected to the vacuum apparatus 2 as shown in FIG. The conveyance system 3 includes an introduction conveyor 4 that forms a large number of PET bottles in a continuous flow, and a discharge conveyor 5 that discharges the PET bottles after film formation into a continuous flow.
[0041]
The film forming apparatus 1 includes a vacuum distributor 8 and a rotating chamber group 9. Element chambers 11 that are elements of the chamber group 9 are arranged on one or more concentric circles at equal angular intervals in the outer annular region of the vacuum distributor 8. The vacuum device 2 is composed of four vacuum devices 12-1, 2, 3, 4 having different vacuum degrees. A vacuum pulling pipe group is interposed between the vacuum distributor 8 and the chamber group 9. One evacuation pipe group 13 is arranged in a radial direction on concentric circles corresponding to one element chamber 11.
[0042]
FIG. 2 shows details of the vacuum distributor 8. The vacuum distributor 8 comprises an annular base 14 fixed to the floor and an axis forming cylinder 15 supported by the annular base 14. A rotating cylinder 19 is supported on the shaft forming cylinder 15 via a ball bearing 17 around the shaft forming cylinder 15. A first vacuum path forming turntable 21 is coupled to the rotary cylinder 19 on the outer peripheral side cylindrical surface of the rotary cylinder 19.
[0043]
An annular vibration isolating ring 22 coaxially with the axis forming cylinder 15 is coupled to the first vacuum path forming turntable 21 by a plurality of bolts 25. A plurality of anti-vibration rubbers 30 are attached to the inner peripheral side of the anti-vibration ring 22.
[0044]
A vacuum distribution board 23 is supported and arranged on the upper surface side of the annular base 14. The vacuum distributor 23 is preferably made of or coated with a hard material because of low friction and wear resistance. Specifically, it is preferable to use chromium, ceramics, tungsten carbide, silicon carbide, or titanium oxide.
[0045]
A first cooling pipe 38-1 is installed in contact with the outer peripheral side of the vacuum distribution board 23. A second cooling pipe 38-2 is installed in contact with the inner peripheral side of the vacuum distribution board 23. The first cooling pipe 38-1 and the second cooling pipe 38-2 are connected to a coolant supply device (not shown).
[0046]
A second vacuum path forming rotary disk 24 is supported on the upper surface of the vacuum distribution board (fixed disk) 23 so as to be freely rotatable. An O-ring 40 is installed on the upper surface side of the second vacuum path forming turntable 24. The upper surface side of the O-ring 40 is in contact with the first vacuum path forming turntable 24. The O-ring 40 seals between the first axial evacuation hole 27 and the second axial evacuation hole 28.
[0047]
The second vacuum path forming turntable 24 is restrained by the drive pins 20 so that the rotation is synchronized with the circumferential movement of the first vacuum path forming turntable 21. The drive pin 20 plays the relative position in the rotation axis direction (vertical direction) between the first vacuum path forming rotary disk 21 and the second vacuum path forming rotary disk 24 within a range in which the O-ring 40 is crushed and performs a sealing function. Restrained with width.
[0048]
The anti-vibration rubber 30 is in contact with the outer peripheral surface of the second vacuum path forming turntable 24. The anti-vibration rubber 30 is elastically deformed by the pressure applied by the anti-vibration ring 22 and the second vacuum path forming turntable 24.
[0049]
The second vacuum path forming turntable 24 includes a resin plate 44 on the lower surface. The resin plate 44 is preferably made of PTFE resin. The lower surface of the resin plate 44 and the upper surface of the vacuum distribution board 23 are directly surface-bonded. The second vacuum path forming turntable 24 is slidably rotated with respect to the vacuum distribution board 23 in contact with the vacuum distribution board 23 on the resin plate 44.
[0050]
FIG. 3 shows details of the first vacuum path forming turntable 21. In the first vacuum path forming turntable 21, a plurality of radial vacuum holes 26 are formed at equal angular intervals. One evacuation pipe group 13 is inserted into one radial evacuation hole 26 in the centripetal direction. An O-ring is fitted between one radial vacuum hole 26 and the vacuum pipe group 13.
[0051]
One radial vacuum hole 26 communicates with the first axial vacuum hole 27. The first axial evacuation hole 27 is opened at the lower surface of the first vacuum path forming rotary disk 21 (the surface facing the second vacuum path forming rotary disk 24). A number of second axial evacuation holes 28 are passed through the second vacuum path forming turntable 24 shown in FIG. 2 in the axial direction. One first axial evacuation hole 27 forms one axial hole evacuation hole corresponding to the position of one second axial evacuation hole 28 via an O-ring 40.
[0052]
As shown in FIG. 5, a large number of axial evacuation distribution holes 29 are passed through the vacuum distribution board 23 in the axial direction. Among the total number of the axial evacuation distribution holes 29, the plurality of axial evacuation distribution holes 29 are open at the bottom surface of the strip-like connection groove 31 extending in the circumferential direction, and the plurality of axial evacuation distribution holes 29 are open. Are connected to each other.
[0053]
FIG. 3 illustrates an arrangement of the radial vacuum holes 26 of the first vacuum path forming turntable 21. The radial evacuation hole 26 and the first axial evacuation hole 27 are each divided into two groups. One group of the plurality of radial vacuum holes 26 is formed short toward the center, and the other group of the plurality of radial vacuum holes 26 is formed long toward the center. One group of the plurality of first axial evacuation holes 27 are arranged at equal angular intervals on the same circumference of the large radius, and another group of the plurality of first axial evacuation holes 27 has the same circumference of the small radius. They are arranged at equiangular intervals on the top. The number of first axial evacuation holes 27 in one group is the same as the number of first axial evacuation holes 27 in the other group.
[0054]
FIG. 4 illustrates the arrangement of the second axial vacuum holes 28 of the second vacuum path forming rotary disk 24. The second axial vacuum hole 28 is divided into two groups. A plurality of second axial evacuation holes 28 in a group are arranged at equal angular intervals on the same circumference of the large radius, and a plurality of second axial evacuation holes 28 in the other group have the same circumference of the small radius. They are arranged at equiangular intervals on the top. The number of second axial evacuation holes 28 in one group is the same as the number of second axial evacuation holes 28 in the other group. All the first axial evacuation holes 27 of the first vacuum path forming turntable 21 are respectively connected to all the axial evacuation distribution holes 29 of the second vacuum path forming turntable 24 in a radial position and a circumferential direction. Corresponding to and corresponding to the position. One first axial evacuation hole 27 and one axial evacuation distribution hole 29 form one axial evacuation hole.
[0055]
FIG. 5 illustrates the vacuum distributor 23 and the cooling pipe 38. The first cooling pipe 38-1 is in contact with the outer periphery of the vacuum distribution board 23, and the second cooling pipe 38-2 is in contact with the inner circumference of the vacuum distribution board 23.
[0056]
The axial evacuation distribution holes 29 provided in the vacuum distribution board 23 are divided into two groups. A group of the plurality of axial vacuum distribution holes 29 are arranged at equal angular intervals on the same circumference of the large radius, and another group of the plurality of axial vacuum distribution holes 29 are arranged on the same circumference of the small radius. They are arranged at equiangular intervals. The number of the group of axial evacuation / distribution holes 29 is the same as the number of the other group of axial evacuation / distribution holes 29. All the second axial evacuation holes 28 of the second vacuum path forming turntable 24 are respectively positioned in the axial evacuation distribution holes 29 of the vacuum distribution board 23 with respect to the radial position and the circumferential position. Corresponding and matching.
[0057]
A plurality of axial evacuation distribution holes arranged on the same circumference with a large radius and the inlet side open end (upper open end) of the plurality of axial evacuation distribution holes 29 arranged on the same circumference with a small radius 29 is open in one common strip-shaped connection groove 31. The belt-like connecting groove 31 includes one circumferential longest belt-like groove 31-1, one circumferential first intermediate long belt-like groove 31-2, and one circumferential second middle long-band-like groove 31-3. It is formed from two circumferential direction shortest belt-like grooves 31-4. These four strip grooves are independent of each other and are not connected.
[0058]
As another form of the vacuum distribution board 23, the case where the vacuum distribution board 23 has penetrated each shape of the strip | belt-shaped connection groove | channel 31 in the rotating shaft direction can be considered. In this case, each of the plurality of strip-like connection grooves 31 can be regarded as a single axial evacuation distribution hole 29. Such a vacuum distribution board 23 is easy to manufacture. Compared to this, the vacuum distribution board 23 having a shape in which a plurality of axial evacuation distribution holes 29 are provided in each of the strip-like connection grooves 31 as shown in FIG. 6 is preferable because of its high strength and low deformation. .
[0059]
As shown in FIG. 2, a group of a plurality of axial evacuation / distribution holes 29 connected to the longest circumferential belt-like groove 31-1 and belonging to the longest circumferential belt-like groove 31-1 is formed in the annular base 14. It is connected to the first connection pipe 33-1 through the formed first communication hole 32-1. A group of a plurality of axial evacuation / distribution holes 29 belonging to the circumferential first intermediate belt-like groove 31-2 and communicated by the circumferential first intermediate belt-like groove 31-2 is formed in the annular base member 14. It is connected to the second connection pipe 33-2 through the one second communication hole 32-2.
[0060]
A group of a plurality of axial evacuation / distribution holes 29 that are communicated by the circumferential second intermediate long belt-like groove 31-3 and belong to the circumferential second intermediate long belt-like groove 31-3 are formed in the annular base body 14. The third connection pipe 33-3 (not shown in FIG. 2) is connected through one third communication hole 32-3 (not shown in FIG. 2). One group out of two groups of the plurality of axial evacuation / distribution holes 29 connected to the shortest circumferential groove 31-4 in the circumferential direction and belonging to the shortest circumferential groove 31-4 is formed in the annular base 14. It is connected to a fourth connection pipe 33-4 (not shown in FIG. 2) through one formed fourth communication hole 32-4 (not shown in FIG. 2).
[0061]
As shown in FIG. 5, the group of the plurality of axial vacuum distribution holes 29 belonging to the longest circumferential groove 31-1 includes the first connection pipe 33-1 and the first suction pipe 34-1. Via the suction side of the first vacuum device 12-1. The group of the plurality of axial evacuation / distribution holes 29 belonging to the first circumferential long groove 31-2 is connected to the second through the second connection pipe 33-2 and the second suction pipe 34-2. It is connected to the suction side of the vacuum device 12-2. The group of the plurality of axial evacuation / distribution holes 29 belonging to the circumferential second intermediate long belt-like groove 31-3 is connected to the third through the third connection pipe 33-3 and the third suction pipe 34-3. It is connected to the suction side of the vacuum device 12-3. One group out of two groups of the plurality of axial evacuation / distribution holes 29 belonging to the shortest circumferential groove 31-4 in the circumferential direction passes through the fourth connection pipe 33-4 and the fourth suction pipe 34-4. The fourth vacuum device 12-4 is commonly connected to the suction side. The other group out of the two groups of the plurality of axial evacuation / distribution holes 29 belonging to the shortest circumferential groove 31-4 in the circumferential direction communicates with the atmosphere.
[0062]
FIG. 6 shows details of the vacuum distributor 23. The vacuum distribution board 23 shown in FIG. 6 has an air blocking groove whose illustration is omitted in FIGS. On the surface (upper surface or sliding surface) facing the second vacuum path forming rotary disk 24 of the vacuum distribution board 23, an outer peripheral air blocking groove 35-1 formed in the outermost peripheral area, and an innermost peripheral area And an inner air blocking groove 35-2 formed on the inner periphery. In the present embodiment, the axial evacuation distribution holes 29 are arranged in three inner and outer circumferential rows.
[0063]
Of the two groups of axial evacuation distribution holes 29 belonging to the two circumferential shortest strip grooves 31-4, one group of axial evacuation distribution holes 29 communicates with the atmosphere, and the other group of them. The axial vacuum distribution hole 29 is connected to the fourth vacuum device 12-4. The shortest circumferential groove 31-4 in the circumferential direction communicating with the atmosphere is hereinafter referred to as the shortest circumferential groove 31-4-1 in the circumferential direction. The shortest circumferential groove 31-4 in the circumferential direction communicating with the fourth vacuum device 12-4 is hereinafter referred to as the shortest circumferential groove 31-4-2 in the circumferential direction of the vacuum device.
[0064]
Vacuum device communication circumferential direction shortest belt-like groove 31-4-2 is connected to outer peripheral air blocking groove 35-1 and inner peripheral air blocking groove 35-2. As shown in FIG. 7, the outer peripheral side air blocking groove 35-1 communicates with the vacuum device communication circumferential direction shortest strip-shaped groove 31-4-2 through the radially outer air blocking groove 36. As shown in FIG. 8, the inner peripheral side air blocking groove 35-2 communicates with the vacuum device communication circumferential direction shortest strip-shaped groove 31-4-2 through the radial inner air blocking groove 37.
[0065]
FIG. 9 shows the details of FIG. 2 in an enlarged manner. The vacuum distribution board 23 is pressed by a pressing ring 39 on its upper surface. An elastic O-ring 41 is interposed between the vacuum distribution board 23 and the pressing ring 39. Other belt-like connection grooves 42 corresponding completely to the axial direction of the four kinds of belt-like connection grooves 31-j (j = 1, 2, 3, 4) on the lower surface of the vacuum distribution board 23 and the upper surface of the annular base 14. -J is formed.
[0066]
The first vacuum path forming turntable 21 is rotationally driven by a rotation drive device (not shown). The second vacuum path forming turntable 24 is rotated in synchronization with the first vacuum path forming turntable 21 by the drive pin 20. The resin plate 44 and the vacuum distribution board 23 made of a hard material slide smoothly without using a lubricant.
[0067]
The second vacuum path forming turntable 24 is elastically restrained by the O-ring 40 while being restrained by the first vacuum path forming turntable 21 movably within a predetermined range in the rotation axis direction (vertical direction) by the drive pin 20. Is pressed against the fixed platen 23. Therefore, some unevenness of the sliding surface of the fixed platen 23 is absorbed by the vertical movement of the second vacuum path forming rotary plate 24 with respect to the fixed platen 23 and the O-ring 40 to ensure high sealing performance of the sliding surface. Is done.
[0068]
The second vacuum path forming turntable 24 is movably restrained by the first vacuum path forming turntable 21 by a drive pin 20 within a predetermined range in the circumferential direction. Therefore, the second vacuum path forming rotary disc 24 follows the rotation of the stationary platen 23 by the frictional force generated on the sliding surface, and the circumferential angle with respect to the first vacuum path forming rotary disc 24 is slightly shifted. By this follow-up, vibration generated by sliding is suppressed.
[0069]
Vibration generated in the second vacuum path forming rotary disk 24 by sliding is prevented from being transmitted to the first vacuum path forming rotary disk 21 by the vibration isolating rubber 30.
[0070]
A coolant flows through the first cooling pipe 38-1 and the second cooling pipe 38-2. When the inner peripheral side of the sliding surface generates more heat (less) than the outer peripheral side due to the design of the film forming apparatus 1, the second cooling pipe 38-2 on the inner peripheral side has the first cooling pipe 38 on the outer peripheral side. It is adjusted so that a coolant having a temperature lower (higher) than -1 is flowed.
[0071]
The cooling pipe 38 suppresses thermal deformation of the second vacuum path forming rotary plate 24 and the fixed platen 23, particularly the resin plate 44. Furthermore, by providing a plurality of cooling pipes, cooling is performed according to the temperature distribution of the sliding surface, and the sealing performance near the sliding surface is further ensured. Such a plurality of systems of cooling pipes ensure the sealing performance particularly effectively in a large film forming apparatus having a sliding surface with a diameter of several meters.
[0072]
The first vacuum devices 12-1, 2, 3, 4 start operating simultaneously. A base material or a substrate (e.g., PET bottle) that is a film formation target is introduced into the introduction conveyor 4 and is conveyed on the introduction conveyor 4 to be continuously flowed to form a flow at regular intervals. In the following, one PET bottle (hereinafter referred to as a specific PET bottle P) is described. All the chamber elements 11 are connected to or connectable to any of the four vacuum degree vacuum devices 12. As shown in FIG. 10, the specific PET bottle P is half-rotated by a small radius rotation introduction part A which is a part of the transport system, and is put on a process execution circle orbit. It is encapsulated in one chamber 11 (hereinafter referred to as a specific chamber) that circulates endlessly.
[0073]
The specific chamber 11 in the process angle section B has an axial evacuation in which the first axial evacuation hole 27 and the second axial evacuation hole 28 in the section belong to the shortest circumferential groove 31-4. The vacuum chamber inside the specific chamber 11 that coincides with the rotation direction of the distribution hole 29 and is in that section is connected to the fourth vacuum device 12-4 via the shortest circumferential groove 31-4 in the circumferential direction, and is specified. The inside of the chamber 11 is evacuated with the first vacuum degree capability (first roughing). The chamber 11 that has advanced to the process angle section C is a shaft in which the first axial vacuum hole 27 and the second axial vacuum hole 28 that are in the section belong to the circumferential second middle long belt-like groove 31-3. The vacuum chamber inside the specific chamber 11 which coincides with the rotational direction of the directional vacuum distribution hole 29 and comes to that section is connected to the third vacuum device 12-via the circumferential second groove -3 in the circumferential direction. 3 and the inside of the specific chamber 11 is evacuated by the second vacuum degree capability (second roughing).
[0074]
The length of the shortest groove 31-4-2 in the circumferential direction of the vacuum apparatus communication and the second intermediate long band 31-3 in the circumferential direction is the angular velocity when the first vacuum path forming rotary disk 21 is driven. By being determined according to the performance of the vacuum pump 12, the vacuum pump 12 for evacuating the specific chamber 11 is changed from the fourth vacuum pump 12-4 to the third vacuum pump 12-3 at the following timing. Switched. That is, the air inside the specific chamber 11 is evacuated to the fourth vacuum pump 12-4 via the vacuum device communication circumferential direction shortest groove 31-4-2, and the pressure inside the specific chamber 11 is changed to the fourth pressure. When the pressure of the suction port of the vacuum pump 12-4 is less than twice, the specific chamber 11 is connected to the circumferential second groove -3 in the circumferential direction, and the third vacuum pump 12-3 is connected to the specific chamber 11. Start evacuation.
[0075]
By switching the vacuum pump 12 at such timing, evacuation is performed under sonic conditions. Under conditions where the degree of vacuum is low and the gas is a continuous flow, the time required to reach a predetermined degree of vacuum can be shortened by performing evacuation under the sonic speed condition. The speed of sound conditions are as follows: P is the vacuum pump inlet pressure, P₀Is the pressure inside the vacuum chamber and κ is the specific heat.
[Expression 1]

Substituting κ = 1.4 as the specific heat of air, the sound speed condition P₀≧ 1.89P is obtained. That is, the sound speed condition is satisfied in a region where the pressure in the vacuum chamber exceeds about twice the pressure of the suction port of the vacuum pump.
[0076]
Therefore, in the low vacuum region where air can be regarded as a continuous flow, for example, in the low vacuum region where the fourth vacuum pump 12-4 or the third vacuum pump 12-3 performs vacuuming, the pressure inside the specific chamber 11 is the fourth vacuum pump. The third vacuum pump 12-3 starts evacuation of the specific chamber 11 when the pressure of the intake port 12-4 is less than twice, so that the pressure inside the specific chamber 11 is reduced to a predetermined degree of vacuum for a short time. Can be reached.
[0077]
The chamber 11 that has advanced to the process angle section D has a first axial evacuation hole 27 and a second axial evacuation hole 28 that are in the section of the chamber 11 belonging to the circumferential first intermediate belt 31-2. The vacuum chamber inside the specific chamber 11 that coincides with the rotational direction of the directional evacuation distribution hole 29 and comes to the section is connected to the third vacuum device 12-via the circumferential first intermediate elongated groove 31-2. 2 and the inside of the specific chamber 11 is evacuated with a third degree of vacuum capability (third roughing).
[0078]
The specific chamber 11 that has advanced to the process angle section E has an axial vacuum in which the first axial vacuum hole 27 and the second axial vacuum hole 28 in the section belong to the shortest circumferential groove 31-4 in the circumferential direction. The vacuum chamber inside the specific chamber 11 that coincides with the rotation direction of the drawing / distributing hole 29 and is in that section is connected to the first vacuum device 12-1 via the circumferential shortest groove 31-4, The inside of the specific chamber 11 is evacuated with the maximum vacuum degree capability (main drawing).
[0079]
The chamber 11 that has advanced to the process angle section F has an axial direction in which the first and second axial vacuum holes 27 and 28 in the section belong to the other circumferential shortest groove 31-4. The vacuum chamber inside the specific chamber 11 which coincides with the rotation direction of the vacuum suction distribution hole 29 and comes to the section is connected to the atmosphere via the shortest circumferential groove 31-4 in the circumferential direction. The interior returns to atmospheric pressure. The specific PET bottle P that has undergone the process processing in this way is rotated halfway by the small radius rotation discharge unit G, transferred to the discharge conveyor 5 and discharged.
[0080]
The inside of the specific chamber 11 in the process section E is initially subjected to gas replacement, and then a plurality of types of atomic gas or molecular gas, which is a film forming material, is introduced into the inside to convert these gases into plasma. Electric power is applied to the electrodes, and physical and chemical treatment (for example, film formation, particularly Diamond-Like Coating) is performed on the inner surface of the specific PET bottle P. While the specific PET bottle P is rotationally advanced in the section E where the film forming process is performed, a large number of other PET bottles coming in the section B, the section C, the section D, and the section E are respectively stored. Each of the multiple chambers is subjected to the multiple roughing and main evacuation steps described above that are specific to the section.
[0081]
It is assumed that one of the two vacuum pulling paths shown in FIG. 2 forms the main pulling path X, and the other forms the first roughing path Y. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the first roughing passage Y communicating with the vacuum device communication circumferential direction shortest belt-like groove 31-4-2 surrounds the five kinds of belt-like connection grooves 31 on the inner and outer circumferences. The outer peripheral air blocking groove 35-1 and the inner peripheral air blocking groove 35-2 are connected in the radial direction. Leaked air that enters the disc surface gap between the second vacuum path forming rotary disk 24 and the vacuum distribution board 23 in the centripetal direction and the centrifugal direction around the entire circumference is formed on the outer circumferential side air blocking groove 35-1 and the inner circumferential side. It passes through the air blocking groove 35-2.
[0082]
Leaked air that passes through the outer peripheral air blocking groove 35-1 and the inner peripheral air blocking groove 35-2 is communicated with the fourth vacuum device 12-4 having the lowest degree of vacuum capability in the vacuum device communication circumferential direction shortest strip groove. 31-4-2 is connected to be evacuated, discharged from the disk surface gap between the second vacuum path forming rotary disk 24 and the vacuum distributor 23, and the second intermediate long belt groove 31- in the circumferential direction. 3 and the circumferential first long belt-like groove 31-2 and the longest circumferential belt-like groove 31-1 are extremely small in air.
[0083]
Between the vacuum distribution board 23 and the second vacuum path forming rotary board 24Circle ofLeak into the boardLeakageThe entering air is captured by the outer peripheral air blocking groove 35-1 and the inner peripheral air blocking groove 35-2 and sucked into the fourth vacuum device 12-4. The fourth vacuum apparatus 12-4 having the lowest evacuation capacity is not subjected to a large load in order to suck such leaked air.
[0084]
The first vacuum device 12-1 having the highest evacuation capacity is subjected to a large load for sucking such leaked air, and the leaked air is separated from the outer air blocking groove 35-1 and the inner circumference. Most of the leaked air is not sucked by the first vacuum device 12-1 because it is captured by the side air blocking groove 35-2. As a result, the suction capabilities of the first vacuum device 12-1, the second vacuum device 12-2, and the third vacuum device 12-3 do not have to be designed in consideration of the amount of leaked air. It is not necessary to design with excessively increasing the cost, and the rapid increase in cost can be effectively suppressed. In particular, it is possible to most effectively suppress the rapid increase in cost of the first vacuum device 12-1 having the highest vacuum degree capability.
[0085]
Figure11These show the belt-like connection grooves 42-j on the back side of the vacuum distribution board 23. The belt-like connection groove 42-4-2 corresponding to the position of the shortest belt-like groove 31-4-2 in the circumferential direction of the vacuum device is the other belt-like connection groove corresponding to the position of the shortest-like groove 31-4-1 in the circumferential direction of the atmosphere. It is preferable to extend in the circumferential direction in the direction toward 42-4-1. Such extension of the groove makes the height of the back side seal surface uniform in the circumferential direction, and therefore has the effect of making the gap on the back side disk surface uniform and suppressing an increase in the amount of leakage.
[0086]
【The invention's effect】
According to the rotary film forming apparatus of the present invention, since the rotating disk has a flexible structure, the sealing performance is further improved by enabling automatic adjustment according to the surface accuracy of the fixed disk. By controlling the temperatures of the inner and outer peripheral side surfaces of the fixed plate individually, leakage air due to thermal deformation due to frictional heat generation is reduced.
Further, according to the rotary film forming apparatus of the present invention, no lubricant is required on the sliding surface.
Furthermore, according to the rotary film forming apparatus of the present invention, maintenance is easy.
Furthermore, according to the rotary film forming apparatus of the present invention, the cost can be kept low.
Furthermore, the rotary film forming apparatus according to the present invention allows the leaked air to be discharged with a low vacuum capability only by adding a simple device for forming the guide path on the sliding surface. It is possible to effectively suppress an increase in cost of the vacuum apparatus system without giving a burden.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an overall view of a rotary film forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a rotary film forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing the components shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a plan view showing another component of FIG. 2;
FIG. 5 is a plan view showing still another component shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a plan view showing another embodiment of the fixed platen.
FIG. 7 is a plan view showing a part of FIG. 8 in detail.
FIG. 8 is a plan view showing another part of FIG. 6 in detail.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of FIG. 4 in detail.
FIG. 10 is a plan view showing a section of a process.
FIG. 11 is a bottom view of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
1 ... Film formation equipment
2 ... Vacuum device
3 ... Conveying system
4 ... Introduction conveyor
5 ... discharge conveyor
8 ... Vacuum distributor
9 ... Chamber group
11 ... Element chamber
12 ... Vacuum puller
12-1 to 12-4 ... Vacuum puller
12-1 ... High vacuum vacuuming device
12-4 ... Vacuum evacuator
13 ... Vacuum pulling pipe group
14 ... Annular substrate
15 ... Axis forming cylinder
17 ... Ball bearing
19 ... Rotating cylinder
20 ... Drive pin
21 ... First vacuum path forming turntable
22 ... retaining ring
23 ... Vacuum distribution board (fixed board)
24. Second vacuum path forming turntable
25 ... Bolt
28 ... Rotating side vacuum pulling path
29 ... Fixed side vacuum pulling path
30 ... Anti-vibration rubber
31 ... strip-shaped connecting groove
31-1 ... Longest circumferential groove in the circumferential direction
31-2 ... Circumferential direction first intermediate long belt-like groove
31-3. Circumferential second intermediate long belt-like groove
31-4 ... Shortest groove in the circumferential direction
31-4-1 ... Shortest groove in the circumferential direction in the atmosphere communication
31-4-2 ... Shortest groove in the circumferential direction of vacuum communication
32-1 ... 1st communication hole
32-2 ... Second communication hole
32-3 ... Third communication hole
32-4 ... Fourth communication hole
33-1 ... 1st connection pipe
33-2 ... Second connection pipe
35-1 ... Outer air blocking groove
35-2 ... Inner air blocking groove
38-1 ... 1st cooling piping
38-2 ... Second cooling pipe
40 ... O-ring
42 ... strip-shaped connecting groove
44 ... Resin plate

Claims

An annular base fixed to the floor;
A stationary platen supported by the annular substrate;
An axis-forming cylinder supported by the annular base;
An upper rotating disk that is fixed in the vertical direction with respect to the shaft-forming cylinder and is rotationally driven;
The relative position in the vertical direction with respect to the upper rotating disk is constrained with a play width, rotates in synchronization with the rotation of the upper rotating disk, and the elastic force of the seal member installed between the upper rotating disk and the upper rotating disk A lower rotating plate that is pressed against the fixed plate and slides;
A plurality of vacuum chambers connected to the upper turntable;
A plurality of vacuum pumps,
The upper rotating disk has an upper rotary side vacuum passage group of the upper rotary side vacuum passage multiple as elements,
The lower rotating disk has a lower rotation side vacuuming passage group having a plurality of lower rotation side vacuuming passages penetrating in the rotation axis direction as elements.
By the plurality of the upper rotary side vacuum passage wherein the plurality of lower rotation side evacuation passage is sealed by a respective said sealing member, rotating-side evacuation passage group of the rotating-side evacuation passage several an element Formed,
Each of the plurality of vacuum chambers communicates with one of the plurality of fixed-side evacuation passages via one of the plurality of upper rotation-side evacuation passages;
The stationary platen has a fixed-side evacuation passage group including a plurality of fixed-side evacuation passages penetrating in the rotation axis direction,
The plurality of vacuum pumps perform evacuation of the plurality of vacuum chambers via the rotation side vacuum suction passage group and the fixed side vacuum suction passage group,
The plurality of vacuum pumps are:
A low vacuum vacuum pump,
A high-vacuum vacuum pump having the ability to reach a higher vacuum than the low-vacuum vacuum pump,
A leaking air guiding groove is formed on a sliding surface of the fixed plate that slides with the rotating plate, and the leaking air guiding groove is connected to the low-vacuum vacuum pump via the fixed-side evacuation passage. There is a vacuum device for rotary film forming equipment.

In claim 1,
The leakage air guide groove is formed on the sliding surface so as to extend in the circumferential direction on the outer periphery of the rotary side vacuuming passage group and the fixed side vacuuming passage group. Vacuum device.

In claim 1,
The leakage air guide groove is formed on the sliding surface so as to extend in the circumferential direction on the inner circumference of the rotary side vacuum suction passage group and the fixed side vacuum suction path group. Vacuum equipment.

In any one of Claims 1-3,
Connection between the plurality of vacuum chambers and the plurality of vacuum pumps is switched by rotationally driving the upper rotating disk. Vacuum device for a rotary film forming apparatus.

In any one of Claims 1-4,
The lower rotating plate is constrained between the upper rotating plate and the fixed plate with a play width within a range in which the sealing member is crushed and fulfills a sealing function.

In any one of Claims 1-5,
The rotation-side evacuation passage group includes a plurality of rotation-side evacuation passage portion groups,
The fixed-side evacuation passage group includes a plurality of fixed-side evacuation passage portions.
The fixed plate has a plurality of strip-like connection grooves in which the rotary side vacuum suction passage and the fixed side vacuum suction passage open on a sliding surface that slides with the rotary plate,
The rotation-side vacuum suction passages belonging to the same rotation-side vacuum suction passage portion group are electrically connected to each other by the belt-like connection grooves,
The fixed-side evacuation passages belonging to the same fixed-side evacuation passage portion group open to the same strip-shaped connection groove;
The fixed-side evacuation passages that open to different strip-like connection grooves are connected to the vacuum pumps having different ultimate vacuum degrees,
The connection between the plurality of vacuum chambers and the plurality of vacuum pumps is switched by rotating the rotating disk and changing the relative positions of the belt-like connection groove and the rotation-side evacuation passage. Vacuum equipment for use.

In claim 6,
When the turntable is rotating at a predetermined angular velocity, each of the plurality of strip-like connection grooves is
When the vacuum chamber evacuated by one of the plurality of vacuum pumps has an internal pressure that is less than twice the pressure at the inlet of the one vacuum pump, the plurality of vacuum pumps To be switched to be evacuated by another vacuum pump having the ability to reach a higher degree of vacuum than said one vacuum pump,
A vacuum apparatus for a rotary film-forming apparatus having a circumferential length.

In claim 6 or 7,
In the fixed platen, on the back side opposite to the sliding surface that slides with the rotating plate, the back side belt-like connection in which the fixed side vacuum drawing passages belonging to the same fixed side vacuum drawing passage portion group open in common A groove is provided,
A vacuum device for a rotary film forming apparatus, wherein the back surface has a surface having the same height in the axial direction as the fixed-side belt-like connection groove.

In any one of claims 6 to 8,
The rotating plate side sliding surface that is a surface that slides with the fixed plate in the rotating plate is made of fluororesin, and the fixed plate side sliding surface that is a surface that slides with the rotating plate in the fixed plate is made of fluororesin. A vacuum device for a rotary film-forming device that is made of a hard material.

In claim 9,
The fluororesin is polytetrafluoroethylene. A vacuum apparatus for a rotary film forming apparatus.

In claim 9 or 10,
The material is any one of chrome plating, ceramics, tungsten carbide, silicon carbide, and titanium oxide. Vacuum device for a rotary film forming apparatus.

In claim 9 or 10,
And a DLC coating apparatus for coating with DLC (Diamond Like Carbon) inside the vacuum chamber.
The said material consists of material harder than the carbon powder discharge | released in the process of the coating by the said DLC coating apparatus. The vacuum apparatus for rotary film-forming apparatuses.

In claim 9 or 10,
The material is a vacuum apparatus for a rotary film forming apparatus having a Vickers hardness of 1000 or more.

14. In any one of claims 1 to 13,
The stationary platen further includes a cooling device for cooling the stationary platen. A vacuum device for a rotary film forming apparatus.

In claim 14,
The cooling device includes a plurality of coolers,
The coolant used for cooling by each of the plurality of coolers can be set to different temperatures. Vacuum device for rotary film forming apparatus.

In any one of Claims 1-15,
The vacuum chamber that is evacuated by one of the plurality of vacuum pumps has the plurality of vacuum pumps when an internal pressure falls below twice the pressure of the inlet of the one vacuum pump. Among these, a vacuum apparatus for a rotary film forming apparatus that is switched so as to be evacuated by another vacuum pump having the ability to reach a higher degree of vacuum than the one vacuum pump.

In any one of Claims 1-16,
The object to be processed in the vacuum chamber is a plastic container. Vacuum device for a rotary film forming apparatus.

In claim 17,
The container is a liquid food container. Vacuum device for a rotary film forming apparatus.

A film formation target is housed in the plurality of vacuum chambers evacuated by the vacuum apparatus according to any one of claims 1 to 18, and is formed in the plurality of evacuated vacuum chambers. A rotary film forming apparatus that forms a film on the film forming object by introducing a gas that is a film material and supplying an electrode with power for converting the gas into a plasma.