JP2002060928A

JP2002060928A - 回転軸への成膜方法

Info

Publication number: JP2002060928A
Application number: JP2000248037A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hatayama; 健畑山; Osamu Yamada; 修山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】すべり軸受において、回転軸の軸受と、摺接
する回転軸の端面と円周面に硬質炭素膜を良好に形成す
る成膜方法を提供する。【解決手段】蒸発源１５を備えた真空槽１３内におい
て、回転軸１０の端面１０ａが蒸発源１５と対向するよ
うに配置する。回転軸１０はバイアス電圧電源１６に接
続する。そして、回転軸１０の円周面１０ｂの周囲に、
距離をおいて接地電位と接続された補助電極１４を設置
する。ガス導入口１１からアルゴンガスと炭素を含むガ
スを混合し導入し、その後、回転軸１０にバイアス電圧
を印加し、蒸発源１５にはスパッタ電源１７を印可し、
真空槽内１３にプラズマを発生させる。また補助電極１
４と円周面１０ｂとの間にプラズマを発生させることに
より、回転軸１０の端面１０ａと円周面１０ｂとに硬質
炭素膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク記録
装置や光ディスク記録装置に用いられるスピンドルモー
タの軸受け等の摺動部品における耐摩耗性を向上させる
ための、炭素硬質膜の成膜技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】硬質炭素膜（ＤＬＣ）は非常に硬度が高
いため摩耗に強く、また、自己潤滑性に優れて、表面粗
さも非常に少ないため、摩擦係数が非常に少ない。さら
に、物質的に安定であり、化学的な耐久性も高い。その
ため、磁気ディスク記録装置の記録面及び記録ヘッド表
面やスピンドルモータの軸受け摺動部に保護膜として用
いることが有望視されている。

【０００３】成膜対象としての回転軸への従来の成膜方
法としては、特開平１１−１３２２２４号公報に記載さ
れたものが知られている。図１１及び図１２は従来の回
転軸への成膜方法を行う成膜装置の構造を概略的に示し
ている。図１１において、１３は成膜作業を行う真空槽
で、この真空槽１３は、ガス導入口１１及び排気口１２
を有するとともに、内部に、スパッタ直流電源１７に接
続された蒸発源１５と、成膜対象としての回転軸１０が
取付けられるワークホルダ２３とを備えている。

【０００４】回転軸１０への成膜作業は以下のようにし
て行う。図１２（ａ）に示すように、回転軸１０の円周
面にマスキング２１を施し、回転軸１０の端面１０ａが
蒸発源１５と対向するようにワークホルダ２３に配置
し、その後、真空槽１３内を所定の圧力以下に排気す
る。その後、ガス導入口１１からアルゴンガスを導入す
る。さらにその後、蒸発源１５にスパッタ直流電源１７
からスパッタ電圧を印加してスパッタを行う。また、回
転軸１０の円周面１０ｂに対しては、図１２（ｂ）に示
すように、回転軸１０の円周面１０ｂを蒸発源１５と対
向するように配置し、膜質が均一になるように回転軸１
０の円周方向に回転を与え、前記成膜方法と同様に成膜
を行う。以上のように回転軸１０の場合、端面１０ａと
円周面１０ｂとは方向が異なるため、２工程に分割し、
回転軸１０の端面１０ａと円周面１０ｂとに硬質炭素膜
の成膜を行っている。

【０００５】また、上述した第１の成膜方法とは異なる
第２の成膜方法としては、蒸発源１５と回転軸１０の端
面１０ａとの間にプラズマを発生させ、そのプラズマの
円周面１０ｂ付近への回り込みを利用して、回転軸１０
の端面１０ａと円周面１０ｂとに同時に成膜を行う方法
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の成膜方法は、回転軸１０の端面１０ａと円周面１０
ｂとを２工程に分割して成膜を行うため、工程が２回必
要となり、成膜コスト等面で問題がある。このように成
膜コストが高価となる回転軸１０を、低価格の量産品で
ある磁気ディスク記録装置等のスピンドルモータの軸受
部品等に用いることは現実的ではない。

【０００７】また、回転軸１０の端面１０ａを蒸発源１
５と対向するように設置し、回転軸１０の端面１０ａと
円周面１０ｂとに同時に成膜を行う上記第２の成膜方法
を採用した場合には、回転軸１０の円周面１０ｂは、蒸
発源１５に対して遠ざかるように配置されているので、
プラズマの入射エネルギーが弱くなって、炭素硬質膜が
良好には成膜されない。また、この第２の成膜方法を用
いて、図１３に示すように、多数の回転軸１０を並べて
成膜する場合、回転軸１０の端面１０ａにおいては良好
に成膜されるものの、回転軸１０の円周面１０ｂにおい
ては、各回転軸１０の円周面１０ｂ同士の間隔が狭くな
り、等電位同士が対向している空間となるため、回転軸
１０の円周面１０ｂ付近にはプラズマが発生せず、硬質
炭素膜が形成されにくくなり、回転軸１０の端面１０ａ
と円周面１０ｂとの膜厚比は約３：１となり、膜厚が均
一にならない問題がある。そして、硬質炭素膜の密着性
及び硬度が、回転軸１０の端面１０ａよりも、円周面１
０ｂの成膜品質が低下することとなる。

【０００８】本発明は上記問題や課題を解決するもの
で、回転軸の円周面と端面とに同時に均一な膜厚で高い
密着性を有する硬質炭素膜を成膜することができ、且
つ、回転軸の量産性を向上できて安価に成膜できる回転
軸への成膜方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題や課題を解決す
るために本発明は、軸受により回転自在に支持される回
転軸の、軸受と摺接する端面及び円周面に、スパッタリ
ング装置により硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方
法であって、回転軸の前記端面がスパッタリング装置の
蒸発源と対向するように配置し、回転軸の円周面の周囲
に間隔をおいて補助電極を配置する第１の工程と、真空
槽内を真空にした後、炭素を含むガス、及び不活性ガス
を真空槽内に導入して混合状態とする第２の工程と、前
記真空槽内にプラズマを発生させると同時に、前記回転
軸の円周面と前記補助電極との間にプラズマを発生させ
ることにより、回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素
膜を同時に形成する第３の工程とを有することを特徴と
し、これにより、蒸発源から放出された成膜粒子がイオ
ン化されて回転軸の端面と円周面とに成膜する。

【００１０】また、複数の回転軸の円周面への成膜方法
は、各円周面の周囲に所定の間隔をあけて、接地電位と
接続された補助電極を設置することにより、回転軸同士
の間隔が狭くなった場合においても、等電位の部位同士
が対向している空間がなくなるのえ、回転軸の円周面と
補助電極との間にプラズマを発生させると、蒸発源から
放出された成膜粒子が回転軸の円周面と補助電極との間
のプラズマで良好にイオン化されて円周面にも成膜す
る。以上のように、回転軸の端面と円周面を同時に成膜
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、軸受により回転自在に支持される回転軸の、軸受と
摺接する端面及び円周面に、スパッタリング装置により
硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法であって、回
転軸の前記端面がスパッタリング装置の蒸発源と対向す
るように配置し、回転軸の円周面の周囲に間隔をおいて
補助電極を配置する第１の工程と、真空槽内を真空にし
た後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真空槽内に導
入して混合状態とする第２の工程と、前記真空槽内にプ
ラズマを発生させると同時に、前記回転軸の円周面と前
記補助電極との間にプラズマを発生させることにより、
回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を同時に形成
する第３の工程とを有することを特徴とする。

【００１２】この成膜方法により、回転軸の端面への硬
質炭素膜の成膜については、真空槽内にプラズマを発生
させ、蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオン化さ
せて成膜することができ、回転軸の円周面への硬質炭素
膜の成膜については、回転軸の円周面と補助電極との間
にプラズマを発生させ、蒸発源からスパッタされた成膜
粒子を回転軸の円周面と補助電極との間のプラズマ内で
イオン化させて成膜することができる。よって、回転軸
の端面だけでなく円周面にも、膜厚が均一で硬度や密着
性の高い硬質炭素膜を良好に形成できる。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、軸受に
より回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する端
面及び円周面に、イオンプレーティング装置により硬質
炭素膜を形成する回転軸への成膜方法であって、回転軸
の前記端面がイオンプレーティング装置の陽極と対向す
るように配置し、回転軸の円周面の周囲に間隔をおいて
補助電極を配置する第１の工程と、真空槽内を真空にし
た後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真空槽内に導
入して混合状態とする第２の工程と、前記真空槽内にプ
ラズマを発生させると同時に、前記回転軸の円周面と前
記補助電極との間にプラズマを発生させることにより、
回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を同時に形成
する第３の工程とを有することを特徴とする。

【００１４】この成膜方法により、回転軸の端面への硬
質炭素膜の成膜については、陽極と回転軸の端面との間
でプラズマを発生させることで成膜粒子をイオン化させ
て成膜することができ、また、回転軸の円周面への硬質
炭素膜の成膜については、回転軸の円周面と補助電極と
の間にプラズマを発生させ、成膜粒子を補助電極と回転
軸の円周面との間のプラズマ内でイオン化させて成膜す
ることができる。よって、回転軸の端面だけでなく円周
面にも膜厚が均一で硬度や密着性の高い硬質炭素膜を良
好に形成できる。

【００１５】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１記載の回転軸への成膜方法における第１工程におい
て、複数の回転軸をその端面が蒸発源と対向するように
配置し、各回転軸の円周面の周囲に間隔をおいて補助電
極をそれぞれ配置したことを特徴とする。

【００１６】この成膜方法により、複数の回転軸の端面
への硬質炭素膜の成膜については、真空槽内にプラズマ
を発生させ蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオン
化させて成膜することができ、また、複数の回転軸の円
周面への硬質炭素膜の成膜については、各回転軸に対応
させて補助電極を設けることにより、等電位の部位同士
が対向する空間をなくし、各回転軸の円周面と各補助電
極との間にプラズマを発生させ、蒸発源からスパッタさ
れた成膜粒子を各回転軸の円周面と各補助電極との間の
プラズマ内でイオン化させて成膜することができる。よ
って、複数の回転軸の端面だけでなく円周面にも膜厚が
均一で硬度や密着性の高い硬質炭素膜を良好に形成でき
る。

【００１７】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
２記載の回転軸への成膜方法における第１工程におい
て、複数の回転軸をその端面がイオンプレーティング装
置の陽極と対向するように配置し、各回転軸の円周面の
周囲に間隔をおいて補助電極をそれぞれ配置したことを
特徴とする。

【００１８】この成膜方法により、複数の回転軸の端面
への硬質炭素膜の成膜については、陽極と複数の回転軸
の端面との間にプラズマを発生させ、成膜粒子をイオン
化させて成膜することができ、また、複数の回転軸の円
周面への硬質炭素膜の成膜については、補助電極を設け
ることにより、等電位の部位同士が対向する空間をなく
し、各回転軸の円周面と各補助電極との間にプラズマを
発生させ、蒸発源からスパッタされた成膜粒子を各回転
軸の円周面と各補助電極との間のプラズマ内でイオン化
させ成膜することができる。よって、複数の回転軸の端
面だけでなく円周面にも膜厚が均一で硬度や密着性の高
い硬質炭素膜を良好に形成できる。

【００１９】本発明の請求項５に記載の発明は、軸受に
より回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する端
面及び円周面に、スパッタリング装置により硬質炭素膜
を形成する回転軸への成膜方法であって、回転軸の円周
面がスパッタリング装置の蒸発源と対向し、回転軸がほ
ぼその軸心を中心に回転自在となるように配置し、回転
軸の前記端面から間隔をおいて補助電極を配置する第１
の工程と、真空槽内を真空にした後、炭素を含むガス、
及び不活性ガスを真空槽内に導入して混合状態とする第
２の工程と、回転軸を回転させながら、前記真空槽内に
プラズマを発生させると同時に、前記回転軸の端面と前
記補助電極との間にプラズマを発生させることにより、
回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を同時に形成
する第３の工程とを有することを特徴とする。

【００２０】この成膜方法により、回転軸の円周面への
硬質炭素膜の成膜については、真空槽内にプラズマを発
生させ、蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオン化
させて成膜することができ、また、回転軸の端面への硬
質炭素膜の成膜については、回転軸の端面と補助電極と
の間にプラズマを発生させ、蒸発源からスパッタされた
成膜粒子を補助電極と回転軸の端面との間のプラズマ内
でイオン化させて成膜することができる。よって、回転
軸の円周面だけでなく端面にも膜厚が均一で硬度や密着
性の高い硬質炭素膜を良好に形成できる。

【００２１】本発明の請求項６に記載の発明は、軸受に
より回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する端
面及び円周面に、イオンプレーティング装置により硬質
炭素膜を形成する回転軸への成膜方法であって、回転軸
の円周面がイオンプレーティング装置の陽極と対向し、
回転軸がほぼその軸心を中心に回転自在となるように配
置し、回転軸の前記端面から間隔をおいて補助電極を配
置する第１の工程と、真空槽内を真空にした後、炭素を
含むガス、及び不活性ガスを真空槽内に導入して混合状
態とする第２の工程と、回転軸を回転させながら、前記
真空槽内にプラズマを発生させると同時に、前記回転軸
の端面と前記補助電極との間にプラズマを発生させるこ
とにより、回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を
同時に形成する第３の工程とを有することを特徴とす
る。

【００２２】この成膜方法により、回転軸の円周面への
硬質炭素膜の成膜については、陽極と回転軸の円周面と
の間にプラズマを発生させ成膜粒子をイオン化させて成
膜することができ、また、回転軸の端面への硬質炭素膜
の成膜については、回転軸の端面と補助電極との間にプ
ラズマを発生させ、成膜粒子を補助電極と回転軸の端面
との間のプラズマ内でイオン化させて成膜することがで
きる。よって、回転軸の円周面だけでなく端面にも膜厚
が均一で硬度や密着性の高い硬質炭素膜を良好に形成で
きる。

【００２３】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
５記載の回転軸への成膜方法における第１工程におい
て、複数の回転軸を、その円周面が蒸発源と対向し、各
回転軸がほぼその軸心を中心に回転自在となるように配
置し、各回転軸の前記端面から間隔をおいて補助電極を
それぞれ配置したことを特徴とする。

【００２４】この成膜方法により、複数の回転軸の円周
面への硬質炭素膜の成膜については、真空槽内にプラズ
マを発生させ蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオ
ン化させて成膜することができ、また、複数の回転軸の
端面への硬質炭素膜の成膜については、各回転軸に対応
させて補助電極を設けることにより、等電位の部位同士
が対向する空間をなくし、各回転軸の端面と各補助電極
との間にプラズマを発生させ、蒸発源からスパッタされ
た成膜粒子を各補助電極と回転軸の端面との間のプラズ
マ内でイオン化させて成膜することができる。よって、
複数の回転軸の円周面だけでなく端面にも膜厚が均一で
硬度や密着性の高い硬質炭素膜を良好に形成できる。

【００２５】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
６記載の回転軸への成膜方法における第１工程におい
て、複数の回転軸をその円周面がイオンプレーティング
装置の電極と対向し、各回転軸がほぼその軸心を中心に
回転自在となるように配置し、各回転軸の前記端面から
間隔をおいて補助電極をそれぞれ配置したことを特徴と
する。

【００２６】この成膜方法により、複数の回転軸の円周
面への硬質炭素膜の成膜については、陽極と複数の回転
軸の円周面との間にプラズマを発生させることで成膜粒
子をイオン化させて成膜することができ、また、複数の
回転軸の端面への硬質炭素膜の成膜については、補助電
極を設けることにより、等電位の部位同士が対向する空
間をなくし、各回転軸の端面と各補助電極との間にプラ
ズマを発生させ、成膜粒子を補助電極と回転軸の端面と
の間のプラズマ内でイオン化させて成膜することができ
る。よって、複数の回転軸の円周面だけでなく端面にも
膜厚が均一で硬度や密着性の高い硬質炭素膜を良好に形
成できる。

【００２７】本発明の請求項９に記載の発明は、軸受に
より回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する端
面及び円周面に、スパッタリング装置により中間層を介
して硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法であっ
て、スパッタリング装置の蒸発源として炭素を含む材
料、及び中間層材料を配設し、回転軸の前記端面がスパ
ッタリング装置の前記中間層材料の蒸発源と対向するよ
うに配置し、回転軸の円周面の周囲に間隔をおいて補助
電極を配置する第１の工程と、真空槽内を真空にした
後、不活性ガスを真空槽内に導入する第２の工程と、前
記真空槽内にプラズマを発生させると同時に、前記回転
軸の円周面と前記補助電極との間にプラズマを発生させ
ることにより、回転軸の前記端面と円周面とに中間層を
同時に形成する第３の工程と、その後、真空状態を保持
し、回転軸の前記端面がスパッタリング装置の前記炭素
を含む材料の蒸発源と対向するように再配置する第４の
工程と、その後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真
空槽内に導入して混合状態とする第５の工程と、前記真
空槽内にプラズマを発生させると同時に、前記回転軸の
円周面と前記補助電極との間にプラズマを発生させるこ
とにより、回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を
同時に形成する第６の工程とを有することを特徴とす
る。

【００２８】この成膜方法により、回転軸の端面への中
間層の成膜については、真空槽内にプラズマを発生させ
て中間層蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオン化
させて成膜することができ、また、回転軸の円周面への
中間層の成膜については、回転軸の円周面と補助電極と
の間にプラズマを発生させてイオン化させ、中間層材質
で形成された補助電極をスパッタすることで中間層材質
の成膜粒子が放出され、前記成膜粒子をイオン化させて
成膜することができる。よって、回転軸の端面だけでな
く円周面にも膜厚が均一で密着性の良い中間層膜を形成
することができ、この後、硬質炭素膜を同様に形成する
ことで、硬質炭素膜の密着性を向上させることができ
る。

【００２９】本発明の請求項１０に記載の発明は、軸受
により回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する
端面及び円周面に、イオンプレーティング装置により中
間層を介して硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法
であって、イオンプレーティング装置の蒸発源としても
機能する陽極に炭素を含む材料、及び中間層材料を配設
し、回転軸の前記端面がイオンプレーティング装置の前
記中間層材料の陽極と対向するように配置し、回転軸の
円周面の周囲に間隔をおいて補助電極を配置する第１の
工程と、真空槽内を真空にした後、不活性ガスを真空槽
内に導入する第２の工程と、前記真空槽内にプラズマを
発生させると同時に、前記回転軸の円周面と前記補助電
極との間にプラズマを発生させることにより、回転軸の
前記端面と円周面とに中間層を同時に形成する第３の工
程と、その後、真空状態を保持し、回転軸の前記端面が
イオンプレーティング装置の前記炭素を含む材料の陽極
と対向するように再配置する第４の工程と、その後、炭
素を含むガス、及び不活性ガスを真空槽内に導入して混
合状態とする第５の工程と、前記真空槽内にプラズマを
発生させると同時に、前記回転軸の円周面と前記補助電
極との間にプラズマを発生させることにより、回転軸の
前記端面と円周面とに硬質炭素膜を同時に形成する第６
の工程とを有することを特徴とする。

【００３０】この成膜方法により、回転軸の端面への中
間層の成膜においては、真空槽内にプラズマを発生させ
て中間層蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオン化
させて成膜することができ、また、回転軸の円周面への
中間層の成膜については、回転軸の円周面と補助電極と
の間にプラズマを発生させ、中間層材質で形成された補
助電極をスパッタすることで中間層材質の成膜粒子が放
出され、前記成膜粒子をイオン化させて成膜することが
できる。よって、回転軸の端面だけでなく円周面にも膜
厚が均一で密着性の良い中間層膜を形成することがで
き、この後、硬質炭素膜を同様に形成することで、硬質
炭素膜の密着性を向上させることができる。

【００３１】本発明の請求項１１に記載の発明は、軸受
により回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する
端面及び円周面に、スパッタリング装置により中間層を
介して硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法であっ
て、スパッタリング装置の蒸発源として炭素を含む材
料、及び中間層材料を配設し、回転軸の前記円周面がス
パッタリング装置の前記中間層材料の蒸発源と対向し、
回転軸がほぼその軸心を中心に回転自在となるように配
置し、回転軸の前記端面から間隔をおいて補助電極を配
置する第１の工程と、真空槽内を真空にした後、不活性
ガスを真空槽内に導入する第２の工程と、前記真空槽内
にプラズマを発生させると同時に、回転軸の前記端面と
前記補助電極との間にプラズマを発生させることによ
り、回転軸の前記端面と円周面とに中間層を同時に形成
する第３の工程と、その後、真空状態を保持し、回転軸
の前記円周面がスパッタリング装置の前記炭素を含む材
料の蒸発源と対向するように再配置する第４の工程と、
その後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真空槽内に
導入して混合状態とする第５の工程と、前記真空槽内に
プラズマを発生させると同時に、回転軸の前記端面と前
記補助電極との間にプラズマを発生させることにより、
回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を同時に形成
する第６の工程とを有することを特徴とする。

【００３２】この成膜方法により、回転軸の円周面への
中間層の成膜については、真空槽内にプラズマを発生さ
せて中間層蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオン
化させて成膜することができ、また、回転軸の端面への
中間層の成膜については、回転軸の端面と補助電極との
間にプラズマを発生させてイオン化させ、中間層材質で
形成された補助電極をスパッタすることで中間層材質の
成膜粒子が放出され、前記成膜粒子をイオン化させて成
膜することができる。よって、回転軸の円周面だけでな
く端面にも膜厚が均一で密着性の良い中間層膜を形成す
ることができ、この後、硬質炭素膜を同様に形成するこ
とで、硬質炭素膜の密着性を向上させることができる。

【００３３】本発明の請求項１２に記載の発明は、軸受
により回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する
端面及び円周面に、イオンプレーティング装置により中
間層を介して硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法
であって、イオンプレーティング装置の蒸発源としても
機能する陽極に炭素を含む材料、及び中間層材料を配設
し、回転軸の前記円周面がイオンプレーティング装置の
前記中間層材料の陽極と対向し、回転軸がほぼその軸心
を中心に回転自在となるように配置し、回転軸の前記端
面から間隔をおいて補助電極を配置する第１の工程と、
真空槽内を真空にした後、不活性ガスを真空槽内に導入
する第２の工程と、前記真空槽内にプラズマを発生させ
ると同時に、回転軸の前記端面と前記補助電極との間に
プラズマを発生させることにより、回転軸の前記端面と
円周面とに中間層を同時に形成する第３の工程と、その
後、真空状態を保持し、回転軸の前記円周面がイオンプ
レーティング装置の前記炭素を含む材料の陽極と対向す
るように再配置する第４の工程と、その後、炭素を含む
ガス、及び不活性ガスを真空槽内に導入して混合状態と
する第５の工程と、前記真空槽内にプラズマを発生させ
ると同時に、回転軸の前記端面と前記補助電極との間に
プラズマを発生させることにより、回転軸の前記端面と
円周面とに硬質炭素膜を同時に形成する第６の工程とを
有することを特徴とする。

【００３４】この成膜方法により、回転軸の円周面への
中間層の成膜においては、真空槽内にプラズマを発生さ
せて中間層蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオン
化させて成膜することができ、また、回転軸の端面への
中間層の成膜については、回転軸の端面と補助電極との
間にプラズマを発生させ、中間層材質で形成された補助
電極をスパッタすることで中間層材質の成膜粒子が放出
され、前記成膜粒子をイオン化させて成膜することがで
きる。よって、回転軸の円周面だけでなく端面にも膜厚
が均一で密着性の良い中間層膜を形成することができ、
この後、硬質炭素膜を同様に形成することで、硬質炭素
膜の密着性を向上させることができる。

【００３５】本発明の請求項１３に記載の発明は、請求
項９〜１２の何れかに記載の回転軸への成膜方法におけ
る第１工程において、補助電極として中間層材料を用い
ていることを特徴とする。

【００３６】本発明の請求項１４に記載の発明は、軸受
により回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する
端面及び円周面に、スパッタリング装置により硬質炭素
膜を形成する回転軸への成膜方法であって、回転軸の前
記端面がスパッタリング装置の蒸発源と対向するように
配置し、回転軸の円周面の周囲に間隔をおいて補助電極
を配置する第１の工程と、真空槽内を真空にした後、炭
素を含むガス、及び不活性ガスを真空槽内に導入して混
合状態とする第２の工程と、前記真空槽内にプラズマを
発生させると同時に、前記回転軸の円周面と前記補助電
極との間に電圧を印加させることにより、回転軸の前記
端面と円周面とに硬質炭素膜を同時に形成する第３の工
程とを有することを特徴とする。

【００３７】この成膜方法により、回転軸の端面への硬
質炭素膜の成膜については、真空槽内にプラズマを発生
させ蒸発源からスパッタされた成膜粒子をイオン化させ
て成膜することができ、また、回転軸の円周面への硬質
炭素膜の成膜おいては、回転軸の円周面と補助電極との
間に電界を発生させ、蒸発源からスパッタされた成膜粒
子は、回転軸の円周面と補助電極との間を通過すると、
イオンの飛行軌道が回転軸の円周面方向に引き寄せられ
て成膜する。よって、回転軸の端面だけでなく円周面に
も膜厚が均一で硬度や密着性の高い硬質炭素膜を良好に
形成することができる。

【００３８】本発明の請求項１５に記載の発明は、軸受
により回転自在に支持される回転軸の、軸受と摺接する
端面及び円周面に、スパッタリング装置により硬質炭素
膜を形成する回転軸への成膜方法であって、回転軸の円
周面がスパッタリング装置の蒸発源と対向し、回転軸が
ほぼその軸心を中心に回転自在となるように配置し、回
転軸の前記端面から間隔をおいて補助電極を配置する第
１の工程と、真空槽内を真空にした後、炭素を含むガ
ス、及び不活性ガスを真空槽内に導入して混合状態とす
る第２の工程と、回転軸を回転させながら、前記真空槽
内にプラズマを発生させると同時に、前記回転軸の端面
と前記補助電極との間に電圧を印加させることにより、
回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を同時に形成
する第３の工程とを有することを特徴とする。

【００３９】この成膜方法により、回転軸の円周面への
硬質炭素膜の成膜については、真空槽内にプラズマを発
生させ蒸発源からスパッタされた成膜粒子を成膜するこ
とができ、また、回転軸の端面への硬質炭素膜の成膜に
ついては、回転軸の端面と補助電極との間に電界を発生
させることで、蒸発源からスパッタされた成膜粒子は、
回転軸の端面と補助電極との間を通過すると、イオンの
飛行軌道が回転軸の端面方向に引き寄せられ成膜する。
よって、回転軸の円周面だけでなく端面にも膜厚が均一
で硬度や密着性の高い硬質炭素膜を良好に形成すること
ができる。

【００４０】以下、本発明の実施の形態を図面に基づき
説明する。なお、成膜対象物としての回転軸は、一方の
端面と円周面とが摺接した状態で軸受に回転自在に支持
されるものであり、これらの軸受と回転軸とによりすべ
り軸受を構成して使用される。また、従来の成膜方法に
用いた成膜装置の各構成要素とほぼ同機能のものには同
符号を付す。

【００４１】まず、本発明の請求項１に対応する実施の
形態を説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる回
転軸への成膜方法を実施するための成膜装置を概略的に
示すものである。

【００４２】成膜装置は、内部を真空にするための排気
口１２と内部にガスを導入するガス導入口１１とを有す
る真空槽１３と、真空槽１３内に配設され、成膜粒子を
放出するスパッタリング装置の蒸発源１５と、成膜対象
物としての回転軸１０を端面（摺接する側の端面）１０
ａがスパッタリング装置の蒸発源１５と対向するように
配置する回転軸支持手段としてのワークホルダ（図示せ
ず）と、回転軸１０の円周面１０ｂの周囲に所定間隔を
おいて配置されて、接地電位と接続され、回転軸１０の
円周面１０ｂとの間にプラズマを発生させる円筒形状の
補助電極１４とを備えている。成膜時に回転軸１０はバ
イアス電圧電源１６に接続される。なお、蒸発源１５と
してはカーボンが用いられる。また、１７は蒸発源１５
が接続されているスパッタ電源である。

【００４３】図１に示すように、内部に蒸発源１５を備
えた真空槽１３内において、回転軸１０を、その端面１
０ａが蒸発源１５と対向するように配置する。回転軸１
０はバイアス電圧電源１６に接続し、回転軸１０の円周
面１０ｂの周囲に、所定の距離をおいて接地電位と接続
された補助電極１４を設置する。

【００４４】そして、真空槽１３内を真空度が１１０^-5
Ｔｏｒｒになるように、排気口１２から排気する。その
後、ガス導入口１１からアルゴンガスと炭素を含むガス
とを所定の比率で混合して導入し、真空度を３．０１０
^-3Ｔｏｒｒになるように制御する。このとき、炭素を含
むガスとしてアセチレンガスやメタンガスやベンゼンガ
ス等を用いる。

【００４５】その後、回転軸１０にバイアス電圧電源１
６から、負電位にして約５０〜２０００Ｖを印加し、蒸
発源１５にスパッタ電源１７を印可し、回転軸１０の端
面１０ａに対しては、真空槽１３内に蒸発源１５と回転
軸１０の端面１０ａとの間にプラズマを発生させ、この
プラズマ内で蒸発源１５からスパッタされた成膜粒子を
イオン化させて成膜する。また、回転軸１０の円周面１
０ｂに対しては、回転軸１０の円周面１０ｂと補助電極
１４との間にプラズマを発生させる。蒸発源１５からス
パッタされた成膜粒子は、回転軸１０の円周面１０ｂと
補助電極１４との間のプラズマ中に入るとイオン化さ
れ、円周面１０ｂに成膜する。よって、円周面１０ｂに
も端面１０ａと同様な硬質炭素膜の成膜が可能となり、
膜質、硬度、密着性、膜厚がそれぞれ均一化された硬質
炭素膜を良好に形成することができる。

【００４６】次に、本発明の請求項２に対応する実施の
形態を説明する。図２は本発明の実施の形態にかかる回
転軸への成膜方法を実施するための成膜装置を概略的に
示すものである。

【００４７】この実施の形態における成膜装置において
は、上記実施の形態におけるスパッタリング装置に代え
てイオンプレーティング装置が設けられている。そし
て、イオンプレーティング装置の陽極２２に対して、回
転軸１０の端面１０ａが対向するように回転軸１０がワ
ークホルダ（図示せず）に配置されている。なお、１
８、１９はイオンプレーティング装置のフィラメント及
びフィラメント電源である。

【００４８】図２に示すように、内部に陽極２２を備え
た真空槽１３内において、回転軸１０をその端面１０ａ
が陽極２２と対向するように配置する。回転軸１０はバ
イアス電圧電源１６に接続され、回転軸１０の円周面１
０ｂの周囲に所定の距離をおいて接地電位と接続された
補助電極１４を設置する。

【００４９】そして、真空槽１３内を真空度が１１０^-5
Ｔｏｒｒになるように、排気口１２から排気する。その
後、ガス導入口１１からアルゴンガスと炭素を含むガス
を所定の比率に混合して導入し、真空度を１×１０^-2Ｔ
ｏｒｒ以下になるように制御する。このとき、炭素を含
むガスとしてアセチレンガスやメタンガスやベンゼンガ
ス等を用いる。

【００５０】その後、回転軸１０にバイアス電圧電源１
６から、負電位にして約２０００〜５０００Ｖを印加
し、陽極２２に電圧を印可し、回転軸１０の端面１０ａ
に対しては、真空槽１３内に陽極２２と回転軸１０の端
面１０ａとの間にプラズマを発生させ、このプラズマ内
で成膜粒子をイオン化させて成膜する。また、回転軸１
０の円周面１０ｂに対しては、回転軸１０の円周面１０
ｂと補助電極１４との間にプラズマを発生させ、成膜粒
子が回転軸１０の円周面１０ｂと補助電極１４との間の
プラズマ中に入るとイオン化され、円周面１０ｂに硬質
炭素膜が成膜される。これにより上記実施の形態と同等
の効果が得られる。

【００５１】次に、本発明の請求項３、請求項４に対応
する実施の形態を説明する。図３、図４は本発明の実施
の形態にかかる複数の回転軸への成膜方法を実施するた
めの成膜装置を概略的に示すものである。

【００５２】図３に示す成膜装置においては、複数の回
転軸１０をその端面１０ａが蒸発源１５と対向するよう
に配置し、各回転軸１０の円周面１０ｂの周囲に、間隔
をおいて補助電極１４をそれぞれ配置している。

【００５３】図３に示すように、複数の回転軸１０に対
して同時に成膜する場合、回転軸１０に負電圧を印加
し、各回転軸１０の円周面１０ｂの周囲に、接地電位と
接続された補助電極１４を設置する。このように、各回
転軸１０に対応してそれぞれ補助電極１４を設置するこ
とで、従来の場合のような等電位同士が対向している空
間がなくなるため、各回転軸１０の円周面１０ｂ付近に
プラズマが良好に発生し、各回転軸１０の端面１０ａ及
び円周面１０ｂに良好に硬質炭素膜を形成できる。

【００５４】図４に示す成膜装置においては、複数の回
転軸１０をその端面１０ａがイオンプレーティング装置
の電極２２と対向するように配置し、各回転軸１０の円
周面１０ｂの周囲に間隔をおいて補助電極１４をそれぞ
れ配置している。

【００５５】この場合においても、図４に示すように、
複数の回転軸１０に対して同時に成膜する場合、回転軸
１０に負電圧を印加し、各回転軸１０の円周面１０ｂの
周囲に、接地電位と接続された補助電極１４を設置す
る。このように、各回転軸１０に対応してそれぞれ補助
電極１４を設置することで、従来の場合のような等電位
同士が対向している空間がなくなるため、各回転軸１０
の円周面１０ｂ付近にプラズマが良好に発生し、各回転
軸１０の端面１０ａ及び円周面１０ｂに良好に硬質炭素
膜を形成できる。

【００５６】また、上記の実施の形態において、回転軸
１０に硬質炭素膜を成膜する前に、イオンクリーニング
（ボンバード）を回転軸１０や真空槽１３内の洗浄とし
て用いると、回転軸１０に対する硬質炭素膜の密着性を
向上させることができる。このように、回転軸１０の端
面１０ａおよび円周面１０ｂにイオンクリーニングを行
う場合を、図５を用いて説明する。

【００５７】図５に示すように、スパッタリング装置を
有する成膜装置でイオンクリーニングを行う場合は、内
部に蒸発源１５とフィラメント１８を備えた真空槽１３
内において、回転軸１０の端面１０ａが蒸発源１５と対
向するように配置する。回転軸１０はバイアス電圧電源
１６に接続する。また、回転軸１０の円周面１０ｂの周
囲に、所定の距離をおいて接地電位と接続された補助電
極１４を設置する。そして、真空槽１３内を真空度が１
１０^-5Ｔｏｒｒになるように、排気口１２から排気す
る。その後、ガス導入口１１からアルゴンガスのみを導
入して真空度を３．０１０^-3Ｔｏｒｒになるように制御
する。

【００５８】その後、回転軸１０にはバイアス電圧電源
１６から、負電位にして約５０〜２０００Ｖを印加し、
フィラメント電源１９からフィラメント１８に電圧を印
可し、回転軸１０の端面１０ａに対しては、真空槽１３
内にフィラメント１８と回転軸１０の端面１０ａとの間
にプラズマを発生させ、アルゴンガスをイオン化させて
イオンクリーニングを行う。また、回転軸１０の円周面
１０ｂに対しては、回転軸１０の円周面１０ｂと補助電
極１４との間にプラズマを発生させ、アルゴンガスをイ
オン化させてイオンクリーニングを行う。

【００５９】また、イオンプレーティング装置を有する
成膜装置でイオンクリーニングを行う場合においても、
ガス導入口１１からアルゴンガスのみを導入することに
より、同様な作用効果が得られる。

【００６０】なお、図１〜図５に示す各実施の形態にお
いて、補助電極１４は回転軸１０の円周面１０ｂより離
れていればよいが、補助電極１４と回転軸１０の円周面
１０ｂとの最も好ましい離間距離は、４〜１０ｍｍ程度
である。また、この補助電極１４はステンレス等の金属
材料で作成することが好ましい。

【００６１】次に、本発明の請求項５に対応する実施の
形態を説明する。図６は本発明の他の実施の形態にかか
る回転軸への成膜方法を実施するための成膜装置を概略
的に示すものである。

【００６２】成膜装置は、内部を真空にするための排気
口１２と内部にガスを導入するガス導入口１１とを有す
る真空槽１３と、真空槽１３内に配設され、成膜粒子を
放出するスパッタリング装置の蒸発源１５と、成膜対象
物としての回転軸１０を、その軸心を中心に回転自在に
支持し、円周面１０ｂがスパッタリング装置の蒸発源１
５と対向するように配置する回転軸支持手段としてのワ
ークホルダ（図示せず）と、回転軸１０の端面１０ａの
周囲に所定間隔をおいて配置されて、接地電位と接続さ
れ、回転軸１０の端面１０ａとの間にプラズマを発生さ
せる円板形状の補助電極２０とを備えている。成膜時に
回転軸１０はバイアス電圧電源１６に接続される。な
お、蒸発源１５としてはカーボンが用いられる。また、
１７は蒸発源１５が接続されているスパッタ電源であ
る。

【００６３】図６に示すように、内部に蒸発源１５を備
えた真空槽１３内において、回転軸１０は、その円周面
１０ｂが蒸発源１５と対向するように配置されて回転さ
れる。回転軸１０はバイアス電圧電源１６に接続され、
回転軸１０の端面から所定の距離をおいて、接地電位と
接続された補助電極１４を設置する。

【００６４】そして、真空槽１３内を真空度が１１０^-5
Ｔｏｒｒになるように、排気口１２から排気する。その
後、ガス導入口１１からアルゴンガスと炭素を含むガス
を所定の比率に混合して導入し、真空度を３．０１０^-3
Ｔｏｒｒになるように制御する。このとき、炭素を含む
ガスとしてアセチレンガスやメタンガスやベンゼンガス
等を用いる。

【００６５】その後、回転軸１０にバイアス電圧電源１
６から、負電位にして約５０〜２０００Ｖを印加し、蒸
発源１５にスパッタ電源１７を印可し、回転軸１０の円
周面１０ｂに対しては、真空槽１３内に蒸発源１５と回
転軸１０の円周面１０ｂとの間にプラズマを発生させ、
蒸発源１５からスパッタされた成膜粒子を蒸発源１５と
回転軸１０の円周面１０ｂとの間のプラズマ内でイオン
化させて成膜する。また、回転軸１０の端面１０ａに対
しては、回転軸１０の端面１０ａと補助電極１４との間
にプラズマを発生させる。蒸発源１５からスパッタされ
た成膜粒子は、回転軸１０の端面１０ａと補助電極１４
との間のプラズマ中に入るとイオン化され、端面１０ａ
に成膜する。よって、端面１０ａにも円周面１０ｂと同
様な硬質炭素膜の成膜が可能となり、膜質、硬度、密着
性、膜厚がそれぞれ均一化された硬質炭素膜を良好に形
成することができる。

【００６６】次に、本発明の請求項６に対応する実施の
形態を説明する。図７は本発明の実施の形態にかかる回
転軸への成膜方法を実施するための成膜装置を概略的に
示すものである。

【００６７】この実施の形態における成膜装置において
は、上記図６に示した実施の形態におけるスパッタリン
グ装置に代えてイオンプレーティング装置が設けられて
いる。そして、イオンプレーティング装置の陽極２２
に、回転軸１０がその円周面１０ｂが対向するように回
転自在に配置されている。なお、１８、１９はイオンプ
レーティング装置のフィラメント及びフィラメント電源
である。

【００６８】図７に示すように、内部に陽極２２を備え
た真空槽１３内において、回転軸１０をその円周面１０
ｂが陽極２２と対向するように配置する。回転軸１０は
バイアス電圧電源１６に接続され、回転軸１０の端面１
０ａから所定の距離をおいて、接地電位と接続された補
助電極２０を設置する。

【００６９】そして、真空槽１３内を真空度が１１０^-5
Ｔｏｒｒになるように、排気口１２から排気する。その
後、ガス導入口１１からアルゴンガスと炭素を含むガス
を所定の比率で混合して導入し、真空度を１×１０^-2Ｔ
ｏｒｒ以下になるように制御する。このとき、炭素を含
むガスとしてアセチレンガスやメタンガスやベンゼンガ
ス等を用いる。

【００７０】その後、回転軸１０をその軸心を中心に回
転させながら、回転軸１０にバイアス電圧電源１６か
ら、負電位にして約２０００〜５０００Ｖを印加し、陽
極２２に電圧を印可し、回転軸１０の円周面１０ｂに対
しては、真空槽１３内に陽極２２と回転軸１０の円周面
１０ｂとの間にプラズマを発生させ、このプラズマ内で
成膜粒子をイオン化させて成膜する。また、回転軸１０
の端面１０ａに対しては、回転軸１０の端面１０ａと補
助電極１４との間にプラズマを発生させ、成膜粒子は回
転軸１０の端面１０ａと補助電極１４との間のプラズマ
中に入るとイオン化され、端面１０ａに硬質炭素膜を成
膜することにより上記実施の形態と同等の効果が得られ
る。

【００７１】次に、本発明の請求項７、請求項８に対応
する実施の形態を説明する。図８、図９は本発明の実施
の形態にかかる複数の回転軸への成膜方法を実施するた
めの成膜装置を概略的に示すものである。

【００７２】図８に示す成膜装置においては、複数の回
転軸１０をその円周面１０ｂが蒸発源１５と対向するよ
うに配置し、各回転軸１０の端面１０ａから間隔をおい
て補助電極２０をそれぞれ配置している。

【００７３】図８に示すように、複数の回転軸１０に対
して同時に成膜する場合、回転軸１０をその軸心を中心
に回転させながら、回転軸１０に負電圧を印加し、各回
転軸１０の端面１０ａに対向させて、接地電位と接続さ
れた補助電極２０を設置する。このように、各回転軸１
０に対応してそれぞれ補助電極２０を設置することで、
従来の場合のような等電位同士が対向している空間がな
くなるため、各回転軸１０の端面１０ａ付近にプラズマ
が良好に発生し、各回転軸１０の端面１０ａ及び円周面
１０ｂに良好に硬質炭素膜を形成できる。

【００７４】図９に示す成膜装置においては、複数の回
転軸１０をその円周面１０ｂがイオンプレーティング装
置の電極２２と対向するように配置し、各回転軸１０の
端面１０ａから間隔をおいて補助電極２０をそれぞれ配
置している。

【００７５】この場合においても、図９に示すように、
複数の回転軸１０に対して同時に成膜する場合、回転軸
１０に負電圧を印加し、各回転軸１０の端面１０ａに対
向させて、接地電位と接続された補助電極１４を設置す
る。このように、各回転軸１０に対応してそれぞれ補助
電極２０を設置することで、従来の場合のような等電位
同士が対向している空間がなくなるため、各回転軸１０
の端面１０ａ付近にプラズマが良好に発生し、各回転軸
１０の端面１０ａ及び円周面１０ｂに良好に硬質炭素膜
を形成できる。

【００７６】また、上記の図６〜図９に示す各実施の形
態においても、回転軸１０に硬質炭素膜を成膜する前
に、イオンクリーニング（ボンバード）を回転軸１０や
真空槽１３内の洗浄として用いると、回転軸１０に対す
る硬質炭素膜の密着性の向上を図ることができる。

【００７７】図１０に示すように、スパッタリング装置
を有する成膜装置で回転軸１０の端面１０ａと円周面１
０ｂとにイオンクリーニングを行う場合には、内部に蒸
発源１５とフィラメント１８を備えた真空槽１３内にお
いて、回転軸１０の円周面１０ｂが蒸発源１５と対向す
るように配置する。回転軸１０はバイアス電圧電源１６
に接続する。また、回転軸１０の端面１０ａから所定の
距離をおいて、接地電位と接続された補助電極２０を設
置する。そして、真空槽１３内を真空度が１１０^-5Ｔｏ
ｒｒになるように、排気口１２から排気する。その後、
ガス導入口１１からアルゴンガスのみを導入して真空度
を３．０１０^-3Ｔｏｒｒになるように制御する。

【００７８】その後、回転軸１０をその軸心を中心に回
転させながら、回転軸１０にバイアス電圧電源１６か
ら、負電位にして約５０〜２０００Ｖを印加し、フィラ
メント電源１９からフィラメント１８に電圧を印可し、
回転軸１０の円周面１０ｂに対しては、真空槽１３内に
フィラメント１８と回転軸１０の円周面１０ｂとの間に
プラズマを発生させ、アルゴンガスをイオン化させてイ
オンクリーニングを行う。また、回転軸１０の端面１０
ａに対しては、回転軸１０の端面１０ａと補助電極２０
との間にプラズマを発生させ、アルゴンガスをイオン化
させてイオンクリーニングを行う。

【００７９】また、イオンプレーティング装置を有する
成膜装置でイオンクリーニングを行う場合においても、
ガス導入口１１からアルゴンガスのみを導入することに
より、同様な作用効果が得られる。

【００８０】なお、図６〜図１０に示す各実施の形態に
おいても、補助電極２０は回転軸１０の端面１０ａより
離れていればよいが、補助電極２０と回転軸の端面１０
ａとの最も好ましい離間距離は、４〜１０ｍｍ程度であ
る。また、この補助電極２０はステンレス等の金属材料
で作成ことが好ましい。

【００８１】次に、本発明の請求項９に対応する実施の
形態を説明する。この実施の形態では、図１に示した成
膜装置を使用して、回転軸１０の端面１０ａと円周面１
０ｂとに、まず中間層を形成した後に、硬質炭素膜を形
成する。つまり、硬質炭素膜は金属材に対して、密着性
が悪く、特にすべり軸受の加工性の面から回転軸１０と
してはアルミニウム、真鍮、ステンレス等を用いてお
り、これらの金属は硬質炭素膜との密着性の良好でない
ものが多いため、回転軸１０への中間層膜の成膜方法を
用いて、回転軸１０の材質と密着性の良い中間層を形成
し、その後、硬質炭素膜を成膜するものである。ここ
で、中間層としては、例えばチタン、クロム、タングス
テン、シリコンなどが適している。

【００８２】以下にこの成膜方法の手順を説明する。図
１に示すように、まず、内部に蒸発源１５を備えた真空
槽１３内において、回転軸１０を、その端面１０ａが蒸
発源１５と対向するように配置し、蒸発源１５として上
述した中間層材料を用いる。回転軸１０はバイアス電圧
電源１６に接続し、回転軸１０の円周面１０ｂの周囲
に、所定の距離をおいて接地電位と接続された補助電極
１４を設置する。なお、中間層材料としてはチタン、ク
ロム、タングステン、シリコンの少なくとも一部を含む
材量を用いてもよく、また、補助電極１４として中間層
材料を用いてもよい。

【００８３】そして、真空槽１３内を真空度が１１０^-5
Ｔｏｒｒになるように、排気口１２から排気する。その
後、ガス導入口１１からアルゴンガスのみを導入して真
空度を３．０１０^-3Ｔｏｒｒになるように制御する。

【００８４】その後、回転軸１０にバイアス電圧電源１
６から、負電位にして約５０〜２０００Ｖを印加し、中
間層材料の蒸発源１５にスパッタ電源１７を印可し、回
転軸１０の端面１０ａに対しては、真空槽１３内に蒸発
源１５と回転軸１０の端面１０ａとの間にプラズマを発
生させ、中間層材料の蒸発源１５からスパッタされた成
膜粒子を蒸発源１５と回転軸１０の端面１０ａとの間の
プラズマ内でイオン化させて中間層を成膜する。また、
回転軸１０の円周面１０ｂに対しては、回転軸１０の円
周面１０ｂと補助電極１４との間にプラズマを発生させ
る。蒸発源１５からスパッタされた中間層材質の成膜粒
子は、回転軸１０の円周面１０ｂと補助電極１４との間
のプラズマ中に入るとイオン化され、円周面１０ｂに成
膜する。よって、円周面１０ｂにも端面１０ａと同様な
中間層の成膜が可能となる。

【００８５】この後、真空状態を保持したまま、蒸発源
１５として中間層に代えてカーボンに置き換え、同様の
手順（但し、この際には真空槽１３にアルゴンガスと炭
素を含むガスを所定の比率で導入して成膜する）で、端
面１０ａ及び円周面１０ｂに中間層が形成された回転軸
１０に対して硬質炭素を成膜する。これによれば、回転
軸１０の材質と密着性の良い中間層を介して硬質炭素膜
が成膜されるため、中間層を成膜しない場合に比べて密
着性が向上する。

【００８６】また、図６に示すように、真空槽１３内に
回転軸１０をその軸心を中心に円周方向に回転する機構
を有するワークホルダー（図示せず）を設置し、回転軸
１０の円周面１０ｂが中間層材料の蒸発源１５と対向す
るように配置し、回転軸１０をバイアス電圧電源１６に
接続し、回転軸１０の端面１０ａから所定の距離をおい
て補助電極２０を設置し、同様に回転軸１０の端面１０
ａ及び円周面１０ｂに中間層を成膜し、その後、硬質炭
素膜を成膜しても同様の作用効果が得られる。

【００８７】また、図２や図７に示すようなイオンプレ
ーティング装置を用いて、真空槽１３内に陽極２２とし
ても機能する中間層材量の蒸発源を設置し、前記蒸発源
に正電位を印可することにより、スパッタリング装置と
同様に中間層膜の成膜、及び硬質炭素膜を成膜を行うこ
とも可能である。

【００８８】この場合の補助電極１４、２０は回転軸１
０の端面１０ａまたは円周面１０ｂより離れていればよ
いが、補助電極１４、２０と回転軸１０の端面１０ａま
たは円周面１０ｂとの最も好ましい離間距離は、４〜１
０ｍｍ程度である。また、この補助電極１４、２０は、
中間層を成膜する際には中間層材料を用い、硬質炭素膜
を成膜する際にはステンレス等の金属材料を用いること
が好ましいが、中間層および硬質炭素膜との何れをも成
膜する際に同じステンレス等の金属材料を用いたり、同
じ中間層材料のものを用いたりしてもよく、この場合に
は補助電極１４、２０を交換する手間を省くことができ
て、作業性が向上する。

【００８９】また、中間層や硬質炭素膜等を成膜する前
に、回転軸１０や真空槽１３内の洗浄としてイオンクリ
ーニングを用いることにより、密着性の向上を図っても
よい。

【００９０】次に、本発明の請求項１１、１２に対応す
る実施の形態を説明する。この実施の形態では、図１や
図６に示した成膜装置を使用して、硬質炭素膜を形成す
る。図１に示すように、スパッタリング装置を用いて成
膜する場合には、内部に蒸発源１５を備えた真空槽１３
内において、回転軸１０をその端面１０ａが蒸発源１５
と対向するように配置する。回転軸１０はバイアス電圧
電源１６に接続し、回転軸１０の円周面１０ｂの周囲
に、所定の距離をおいて接地電位と接続された補助電極
１４を設置する。

【００９１】そして、真空槽１３内を真空度が１１０^-5
Ｔｏｒｒになるように、排気口１２から排気する。その
後、ガス導入口１１からアルゴンガスと炭素を含むガス
を所定の比率に混合して導入し、真空度が３．０１０^-3
Ｔｏｒｒになるように制御する。このとき、炭素を含む
ガスとしてアセチレンガスやメタンガスやベンゼンガス
等を用いる。

【００９２】その後、回転軸１０にはバイアス電圧電源
１６から、負電位にして約５０〜２０００Ｖを印加し、
蒸発源１５にはスパッタ電源１７を印可し、回転軸１０
の端面１０ａに対しては、真空槽１３内に蒸発源１５と
回転軸１０の端面１０ａとの間にプラズマを発生させ、
蒸発源１５からスパッタされた成膜粒子を蒸発源１５と
回転軸１０の端面１０ａとの間のプラズマ内でイオン化
させて成膜する。また、回転軸１０の円周面１０ｂに対
しては、回転軸１０の円周面１０ｂと補助電極１４との
間に電界を発生させる。蒸発源１５からスパッタされた
成膜粒子は、回転軸１０の円周面１０ｂと補助電極１４
との間の電界を通過すると、イオンの飛行軌道が回転軸
１０の円周面１０ｂ方向に引き寄せられて成膜する。よ
って、円周面１０ｂにも端面１０ａと同様な硬質炭素膜
の成膜が可能となり、膜質、硬度、密着性、膜厚がそれ
ぞれ均一化されて良好に成膜することができる。

【００９３】また、図６に示すように、真空槽１３内に
回転軸１０をその軸心を中心に円周方向に回転する機構
を有するワークホルダー（図示せず）を設置し、回転軸
１０の円周面１０ｂが中間層材量の蒸発源１５と対向す
るように配置し、回転軸１０をバイアス電圧電源１６に
接続し、回転軸１０の端面１０ａから所定の距離をおい
て補助電極１４を設置して、回転軸１０の円周面１０ｂ
と補助電極１４との間に電界を発生させて硬質炭素膜を
成膜しても同様の作用効果が得られる。

【００９４】また、硬質炭素膜等を成膜する前に、回転
軸１０や真空槽１３内の洗浄としてイオンクリーニング
を用いることにより、密着性の向上を図ってもよい。ま
た、上記各実施の形態においては、補助電極に接地電位
を接続する場合を述べたが、これに限るものではない。

【００９５】

【発明の効果】従来の技術で述べたように、回転軸の端
面と円周面とは方向が異なるため、従来、２面同時に成
膜を行った場合には、密着性・硬度・膜厚が均一になら
ず、これを避けようとして、回転軸の片面ずつの成膜を
行うことで、量産性の高い、低コストな成膜はできなか
った。

【００９６】しかしながら、以上のように本発明によれ
ば、蒸発源と対向している回転軸の面への硬質炭素膜の
成膜は真空槽内にプラズマを発生させて蒸発源から放出
された成膜粒子をイオン化させ成膜を行い、また、補助
電極を設けることにより、蒸発源と対向していない回転
軸の面と補助電極との間にプラズマを発生させて、蒸発
減から放出された成膜粒子を蒸発源と対向していない回
転軸の面と補助電極との間のプラズマ内でイオン化させ
る。これにより、蒸発源と対向している回転軸の面だけ
でなく蒸発源と対向していない回転軸の面にも膜厚が均
一で密着性の高い薄膜が得られる。

【００９７】また、複数の回転軸を配置した場合でも、
補助電極を設けることにより、等電位の部位同士の対向
する空間がなくなるため、蒸発源と対向している回転軸
の面だけでなく蒸発源と対向していない回転軸の面にも
膜厚が均一で密着性の高い薄膜が得られるという有利な
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図２】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図３】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図４】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図５】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図６】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図７】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図８】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図９】本発明の実施形態における回転軸への成膜方法
を行う成膜装置を示す図である。

【図１０】本発明の実施形態における回転軸への成膜方
法を行う成膜装置を示す図である。

【図１１】従来技術における回転軸への成膜方法を行う
成膜装置を示す断面図である。

【図１２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来技術にお
ける回転軸への成膜方法を行う成膜装置の要部を示す断
面図である。

【図１３】従来技術における回転軸への成膜方法を行う
成膜装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１０回転軸１０ａ端面１０ｂ円周面１３真空槽１４、２０補助電極１５蒸発源１６バイアス電圧電源１７スパッタ直流電源１８フィラメント１９フィラメント電源２２陽極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受により回転自在に支持される回転軸
の、軸受と摺接する端面及び円周面に、スパッタリング
装置により硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法で
あって、回転軸の前記端面がスパッタリング装置の蒸発
源と対向するように配置し、回転軸の円周面の周囲に間
隔をおいて補助電極を配置する第１の工程と、真空槽内
を真空にした後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真
空槽内に導入して混合状態とする第２の工程と、前記真
空槽内にプラズマを発生させると同時に、前記回転軸の
円周面と前記補助電極との間にプラズマを発生させるこ
とにより、回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を
同時に形成する第３の工程とを有することを特徴とする
回転軸への成膜方法。
【請求項２】軸受により回転自在に支持される回転軸
の、軸受と摺接する端面及び円周面に、イオンプレーテ
ィング装置により硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜
方法であって、回転軸の前記端面がイオンプレーティン
グ装置の陽極と対向するように配置し、回転軸の円周面
の周囲に間隔をおいて補助電極を配置する第１の工程
と、真空槽内を真空にした後、炭素を含むガス、及び不
活性ガスを真空槽内に導入して混合状態とする第２の工
程と、前記真空槽内にプラズマを発生させると同時に、
前記回転軸の円周面と前記補助電極との間にプラズマを
発生させることにより、回転軸の前記端面と円周面とに
硬質炭素膜を同時に形成する第３の工程とを有すること
を特徴とする回転軸への成膜方法。
【請求項３】請求項１記載の回転軸への成膜方法にお
ける第１工程において、複数の回転軸をその端面が蒸発
源と対向するように配置し、各回転軸の円周面の周囲に
間隔をおいて補助電極をそれぞれ配置したことを特徴と
する回転軸への成膜方法。
【請求項４】請求項２記載の回転軸への成膜方法にお
ける第１工程において、複数の回転軸をその端面がイオ
ンプレーティング装置の陽極と対向するように配置し、
各回転軸の円周面の周囲に間隔をおいて補助電極をそれ
ぞれ配置したことを特徴とする回転軸への成膜方法。
【請求項５】軸受により回転自在に支持される回転軸
の、軸受と摺接する端面及び円周面に、スパッタリング
装置により硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法で
あって、回転軸の円周面がスパッタリング装置の蒸発源
と対向し、回転軸がほぼその軸心を中心に回転自在とな
るように配置し、回転軸の前記端面から間隔をおいて補
助電極を配置する第１の工程と、真空槽内を真空にした
後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真空槽内に導入
して混合状態とする第２の工程と、回転軸を回転させな
がら、前記真空槽内にプラズマを発生させると同時に、
前記回転軸の端面と前記補助電極との間にプラズマを発
生させることにより、回転軸の前記端面と円周面とに硬
質炭素膜を同時に形成する第３の工程とを有することを
特徴とする回転軸への成膜方法。
【請求項６】軸受により回転自在に支持される回転軸
の、軸受と摺接する端面及び円周面に、イオンプレーテ
ィング装置により硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜
方法であって、回転軸の円周面がイオンプレーティング
装置の陽極と対向し、回転軸がほぼその軸心を中心に回
転自在となるように配置し、回転軸の前記端面から間隔
をおいて補助電極を配置する第１の工程と、真空槽内を
真空にした後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真空
槽内に導入して混合状態とする第２の工程と、回転軸を
回転させながら、前記真空槽内にプラズマを発生させる
と同時に、前記回転軸の端面と前記補助電極との間にプ
ラズマを発生させることにより、回転軸の前記端面と円
周面とに硬質炭素膜を同時に形成する第３の工程とを有
することを特徴とする回転軸への成膜方法。
【請求項７】請求項５記載の回転軸への成膜方法にお
ける第１工程において、複数の回転軸を、その円周面が
蒸発源と対向し、各回転軸がほぼその軸心を中心に回転
自在となるように配置し、各回転軸の前記端面から間隔
をおいて補助電極をそれぞれ配置したことを特徴とする
回転軸への成膜方法。
【請求項８】請求項６記載の回転軸への成膜方法にお
ける第１工程において、複数の回転軸をその円周面がイ
オンプレーティング装置の陽極と対向し、各回転軸がほ
ぼその軸心を中心に回転自在となるように配置し、各回
転軸の前記端面から間隔をおいて補助電極をそれぞれ配
置したことを特徴とする回転軸への成膜方法。
【請求項９】軸受により回転自在に支持される回転軸
の、軸受と摺接する端面及び円周面に、スパッタリング
装置により中間層を介して硬質炭素膜を形成する回転軸
への成膜方法であって、スパッタリング装置の蒸発源と
して炭素を含む材料、及び中間層材料を配設し、回転軸
の前記端面がスパッタリング装置の前記中間層材料の蒸
発源と対向するように配置し、回転軸の円周面の周囲に
間隔をおいて補助電極を配置する第１の工程と、真空槽
内を真空にした後、不活性ガスを真空槽内に導入する第
２の工程と、前記真空槽内にプラズマを発生させると同
時に、前記回転軸の円周面と前記補助電極との間にプラ
ズマを発生させることにより、回転軸の前記端面と円周
面とに中間層を同時に形成する第３の工程と、その後、
真空状態を保持し、回転軸の前記端面がスパッタリング
装置の前記炭素を含む材料の蒸発源と対向するように再
配置する第４の工程と、その後、炭素を含むガス、及び
不活性ガスを真空槽内に導入して混合状態とする第５の
工程と、前記真空槽内にプラズマを発生させると同時
に、前記回転軸の円周面と前記補助電極との間にプラズ
マを発生させることにより、回転軸の前記端面と円周面
とに硬質炭素膜を同時に形成する第６の工程とを有する
ことを特徴とする回転軸への成膜方法。
【請求項１０】軸受により回転自在に支持される回転
軸の、軸受と摺接する端面及び円周面に、イオンプレー
ティング装置により中間層を介して硬質炭素膜を形成す
る回転軸への成膜方法であって、イオンプレーティング
装置の蒸発源としても機能する陽極に炭素を含む材料、
及び中間層材料を配設し、回転軸の前記端面がイオンプ
レーティング装置の前記中間層材料の陽極と対向するよ
うに配置し、回転軸の円周面の周囲に間隔をおいて補助
電極を配置する第１の工程と、真空槽内を真空にした
後、不活性ガスを真空槽内に導入する第２の工程と、前
記真空槽内にプラズマを発生させると同時に、前記回転
軸の円周面と前記補助電極との間にプラズマを発生させ
ることにより、回転軸の前記端面と円周面とに中間層を
同時に形成する第３の工程と、その後、真空状態を保持
し、回転軸の前記端面がイオンプレーティング装置の前
記炭素を含む材料の陽極と対向するように再配置する第
４の工程と、その後、炭素を含むガス、及び不活性ガス
を真空槽内に導入して混合状態とする第５の工程と、前
記真空槽内にプラズマを発生させると同時に、前記回転
軸の円周面と前記補助電極との間にプラズマを発生させ
ることにより、回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素
膜を同時に形成する第６の工程とを有することを特徴と
する回転軸への成膜方法。
【請求項１１】軸受により回転自在に支持される回転
軸の、軸受と摺接する端面及び円周面に、スパッタリン
グ装置により中間層を介して硬質炭素膜を形成する回転
軸への成膜方法であって、スパッタリング装置の蒸発源
として炭素を含む材料、及び中間層材料を配設し、回転
軸の前記円周面がスパッタリング装置の前記中間層材料
の蒸発源と対向し、回転軸がほぼその軸心を中心に回転
自在となるように配置し、回転軸の前記端面から間隔を
おいて補助電極を配置する第１の工程と、真空槽内を真
空にした後、不活性ガスを真空槽内に導入する第２の工
程と、前記真空槽内にプラズマを発生させると同時に、
回転軸の前記端面と前記補助電極との間にプラズマを発
生させることにより、回転軸の前記端面と円周面とに中
間層を同時に形成する第３の工程と、その後、真空状態
を保持し、回転軸の前記円周面がスパッタリング装置の
前記炭素を含む材料の蒸発源と対向するように再配置す
る第４の工程と、その後、炭素を含むガス、及び不活性
ガスを真空槽内に導入して混合状態とする第５の工程
と、前記真空槽内にプラズマを発生させると同時に、回
転軸の前記端面と前記補助電極との間にプラズマを発生
させることにより、回転軸の前記端面と円周面とに硬質
炭素膜を同時に形成する第６の工程とを有することを特
徴とする回転軸への成膜方法。
【請求項１２】軸受により回転自在に支持される回転
軸の、軸受と摺接する端面及び円周面に、イオンプレー
ティング装置により中間層を介して硬質炭素膜を形成す
る回転軸への成膜方法であって、イオンプレーティング
装置の蒸発源としても機能する陽極に炭素を含む材料、
及び中間層材料を配設し、回転軸の前記円周面がイオン
プレーティング装置の前記中間層材料の陽極と対向し、
回転軸がほぼその軸心を中心に回転自在となるように配
置し、回転軸の前記端面から間隔をおいて補助電極を配
置する第１の工程と、真空槽内を真空にした後、不活性
ガスを真空槽内に導入する第２の工程と、前記真空槽内
にプラズマを発生させると同時に、回転軸の前記端面と
前記補助電極との間にプラズマを発生させることによ
り、回転軸の前記端面と円周面とに中間層を同時に形成
する第３の工程と、その後、真空状態を保持し、回転軸
の前記円周面がイオンプレーティング装置の前記炭素を
含む材料の陽極と対向するように再配置する第４の工程
と、その後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真空槽
内に導入して混合状態とする第５の工程と、前記真空槽
内にプラズマを発生させると同時に、回転軸の前記端面
と前記補助電極との間にプラズマを発生させることによ
り、回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を同時に
形成する第６の工程とを有することを特徴とする回転軸
への成膜方法。
【請求項１３】請求項９〜１２の何れかに記載の回転
軸への成膜方法における第１工程において、補助電極と
して中間層材料を用いていることを特徴とする回転軸へ
の成膜方法。
【請求項１４】軸受により回転自在に支持される回転
軸の、軸受と摺接する端面及び円周面に、スパッタリン
グ装置により硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法
であって、回転軸の前記端面がスパッタリング装置の蒸
発源と対向するように配置し、回転軸の円周面の周囲に
間隔をおいて補助電極を配置する第１の工程と、真空槽
内を真空にした後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを
真空槽内に導入して混合状態とする第２の工程と、前記
真空槽内にプラズマを発生させると同時に、前記回転軸
の円周面と前記補助電極との間に電圧を印加させること
により、回転軸の前記端面と円周面とに硬質炭素膜を同
時に形成する第３の工程とを有することを特徴とする回
転軸への成膜方法。
【請求項１５】軸受により回転自在に支持される回転
軸の、軸受と摺接する端面及び円周面に、スパッタリン
グ装置により硬質炭素膜を形成する回転軸への成膜方法
であって、回転軸の円周面がスパッタリング装置の蒸発
源と対向し、回転軸がほぼその軸心を中心に回転自在と
なるように配置し、回転軸の前記端面から間隔をおいて
補助電極を配置する第１の工程と、真空槽内を真空にし
た後、炭素を含むガス、及び不活性ガスを真空槽内に導
入して混合状態とする第２の工程と、回転軸を回転させ
ながら、前記真空槽内にプラズマを発生させると同時
に、前記回転軸の端面と前記補助電極との間に電圧を印
加させることにより、回転軸の前記端面と円周面とに硬
質炭素膜を同時に形成する第３の工程とを有することを
特徴とする回転軸への成膜方法。