JP4111835B2 - 塗工装置用ロッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐磨耗性の皮膜が表面に形成されている塗工装置用ロッドの製造方法に関し、更に詳細には、連続走行するウエブ等の被塗布体に塗布液を塗布するのに最適な塗工装置用ロッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光材料、写真製版材料、磁気記録材料、記録紙材料、感光性平板印刷版などを製造する際、薄い金属板、紙、フィルム等からなるシート状或いはウエブ状の被塗布体（被塗工基材）を長手方向に連続走行させつつ片面側に塗布液（感光液）を塗布することが広く行われている。
【０００３】
この塗布を行う際、被塗布体の塗布面に塗工装置用ロッド（バー）を当接させ、ロッド表面に塗布液を供給しつつ塗工装置用ロッドを回転させて塗布していることが多い。なお、この塗布方法はバー塗布法と呼ばれている。
【０００４】
この塗工装置用ロッドは、断面真円の丸棒、丸棒の表面に周方向に沿った溝が形成されたもの、又は、丸棒にワイヤを巻付けたもの、で構成される。この塗工装置用ロッドの表面には、一般に、耐磨耗性の皮膜が形成されている。皮膜の形成は、メッキ、物理蒸着、化学蒸着等、様々な手法で行われ得るが、真空炉（チャンバ）を用い、イオンプレーティング等の物理蒸着法で成膜することが多い。耐磨耗性の観点上、皮膜は均一に形成されていることが好ましく、このため、イオンプレーティングで成膜する際、この皮膜を均一に形成できるように種々の工夫がされている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、大面積に均一な膜をコーティングするために、イオン化率を向上させている。また、特許文献２や特許文献３では、大面積に均一な膜をコーティングするために、イオン化率を向上させ、成膜速度を高速にしている。
【０００６】
ところで、被成膜体である円柱状の母材がある程度長くなると、一般的なチャンバではこの母材を収容しきれない。また、収容できても、このような長い被成膜体を収容するような大型のチャンバでは、チャンバ内で成膜速度に分布が生じており、このため、成膜速度が均一でなく、皮膜の膜厚が不均一になる。
【０００７】
一方、耐磨耗性の皮膜は一般的に硬度が高いので、皮膜を薄くしないとクラックが生じ易い。特にイオンプレーティング装置のように硬い皮膜を成膜する装置を用いて成膜した場合、この現象は顕著である。
【０００８】
このため、薄い膜厚で皮膜を成膜した場合、膜厚が不均一なため、薄くなり過ぎてしまう皮膜部分が生じ、この皮膜部分の耐磨耗性が充分でないという問題が生じている。この皮膜部分の耐磨耗性が充分であるように膜厚を上げた場合、他の皮膜部分が厚くなり過ぎ、上述したようにクラックが生じ易くなってしまう。このような問題が生じているにもかかわらず、長尺物に均一に皮膜をコーティングする有効な対策がない。
【０００９】
また、１個のチャンバ内で複数本のロッドに同時に皮膜を成膜した場合、チャンバ内でのロッドの位置や向きによっても膜厚に差が生じてしまい、同一物を生産できないという問題も生じている。
【００１０】
なお、特許文献４や特許文献５では、被成膜体である長尺物を連続して走行させつつ、イオンプレーティングにより皮膜を均一に形成している例が挙げられているが、塗工装置用ロッドの母材のように非連続なものに成膜する場合には適用できない。また、特許文献６では、転動基材を皿の上で転がしながらコーティングする例が挙げられているが、長尺物には不向きである。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６３−１９２８５５号公報
【特許文献２】
特開平０１−２４０６４６号公報
【特許文献３】
特開平０１−２５２７６４号公報
【特許文献４】
特開平０２−０７７５７３号公報
【特許文献５】
特開平０２−０７９７６４号公報
【特許文献６】
特開２００１−３３６５３３公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮して、耐磨耗性の皮膜が均一な膜厚で母材に形成されている塗工装置用ロッドの製造方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、皮膜を形成する蒸着装置には複数個の蒸着源が設けられていることが多いことに着目した。そして、各蒸着源の出力を同一にして皮膜を成膜すると、端側に配置された蒸着源に近い位置では、中央に配置された蒸着源に近い位置に比べ、成膜速度が遅くなる傾向があることを見い出し、鋭意検討を重ね、成膜速度が均一になるように各蒸着源の出力を調整することを考え付き、本発明を完成するに至った。
【００１４】
請求項１に記載の発明では、チャンバ内に配置される長尺状被成膜体の長さ方向に沿うようにチャンバ内に複数個の蒸着源が一列に設けられた蒸着装置を用い、前記長尺状被成膜体の表面に耐磨耗性の皮膜を成膜する塗工装置用ロッドの製造方法であって、前記長尺状被成膜体として、塗布液量調整用の溝を表面に一体的に形成した円柱状の母材を前記チャンバ内に配置し、前記母材の長手方向端部側の前記蒸着源と長手方向中央側の前記蒸着源とで出力が異なるように出力調整することにより、前記母材に成膜される前記皮膜の膜厚分布範囲を±２５％以内に抑え、かつ、前記皮膜の膜厚を０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内にしたことを特徴とする。
【００１５】
例えば、３個以上の前記蒸着源が同一直線上に設けられている場合、両端に位置する前記蒸着源の出力を他の前記蒸着源に比べて高くすることにより膜厚分布範囲を調整する。なお、本明細書で「膜厚分布範囲」とは、実際の膜厚と基準膜厚（目標とした膜厚）との比の範囲である。
【００１６】
蒸着装置としては、チャンバ内での成膜可能範囲が予め判っている物理蒸着装置を用いることが多い。
【００１７】
請求項１に記載の発明により、薄い膜厚で皮膜を成膜しても薄くなり過ぎてしまう皮膜部分が生じず、従って、耐磨耗性が充分でない皮膜部分の形成を防止できる。また、皮膜が薄いので、皮膜にクラックが発生し難い。
また、皮膜の膜厚分布範囲を±２５％以内としている。これにより、上記効果をより奏することができる。
【００１８】
また、長尺状被成膜体として、塗布液量調整用の溝を表面に一体的に形成した円柱状の母材を用いている。
これにより、塗工装置用ロッドの使用中で塗布液量を一定に維持し易い。
【００１９】
更に、母材に成膜される皮膜の膜厚を０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内にしている。
膜厚が０．２μｍ未満であると、磨耗を防止するための皮膜として厚さが充分でなく、しかも、ロッド表面の粗さによって皮膜表面が粗くなり、皮膜の滑らかさを確保し難い。また、膜厚が３．０μｍ以上であると、皮膜が欠け易くなるので、皮膜の成膜中にロッド温度が変化したり、塗工装置用ロッドの使用中にロッド表面にせん断応力や垂直応力が加えられたりすると、皮膜にクラックや剥離が生じ易い。
【００２０】
なお、前記蒸着装置としてイオンプレーティング装置を用いると、付着力が強くて膜厚が均一である皮膜を形成し易い。
この場合、イオンプレーティング装置として、長尺状被成膜体を自公転可能に保持する保持機構を有する装置を用いると、皮膜の膜厚を均一にし易い。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、チャンバ内に同一方向に配置される複数本の円柱状の母材の長さ方向に沿うようにチャンバ内に複数個の蒸着源が一列に設けられた蒸着装置を用い、前記母材の表面に耐磨耗性の皮膜を成膜する塗工装置用ロッドの製造方法であって、回転中心軸と、前記回転中心軸の両端部にそれぞれ取付けられた平歯車と、複数本の前記母材の両端部をそれぞれ着脱自在に保持するとともに前記平歯車に噛み合う複数の小型平歯車と、内周側のギア歯で前記小型歯車に噛み合うリング状歯車と、前記リング状歯車の外周側のギア歯に噛み合う駆動用歯車と、を前記チャンバ内に設け、前記駆動用歯車を回転させることにより複数本の前記母材を自公転させるとともに、前記母材の長手方向端部側の前記蒸着源と長手方向中央側の前記蒸着源とで出力が異なるように出力調整することにより、前記母材に成膜される前記皮膜の膜厚分布範囲を±２５％以内に抑えたことを特徴とする。
【００２２】
これにより、真空中であってもリング状歯車が回転可能であって小型平歯車が自公転可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態では、簡略のため、塗工装置用ロッドを単にロッドという。
【００２４】
本発明の一実施形態に係るロッドの製造方法は、図１に示すように、走行するウエブＷに塗布液Ｌを塗布するのに用いるロッドの製造方法であり、ロッド１０は、母材１２の表面に耐磨耗性の皮膜１４が成膜されてなるロッドである。母材１２は、ステンレス鋼製であることが多い。皮膜１４はイオンプレーティング装置で成膜する。
【００２５】
［イオンプレーティング装置の構成］
皮膜をコーティングするイオンプレーティング装置１６（図２、図３参照）は、チャンバ１８と、チャンバの中に設置された３個のイオンソース２０Ａ〜Ｃ（図３参照）と、を有する。
【００２６】
図２に示すように、チャンバ１８は、所定長さのロッド１０を収容できる寸法で形成されている。また、チャンバ１８には、複数本のロッドを自公転可能に保持する保持部２２が設けられている。
【００２７】
保持部２２は、中心軸２４と、中心軸２４の端部側に固定された平歯車２６と、を備えている。中心軸２４のもう一方の端部側にも、同様に平歯車（図示せず）が固定されている。また、保持部２２は、平歯車２６と噛み合う複数個の小型平歯車２８と、小型平歯車２８に内周側のギア歯３１で噛み合うリング状歯車３２と、を備えている。小型平歯車２８には、ロッドを着脱自在に取付ける取付部３０が設けられている。
【００２８】
リング状歯車３２には外周側にもギア歯３４が形成され、チャンバ１８内には、このギア歯３４と噛み合う駆動用歯車３６が設けられており、駆動用歯車３６の回転によりリング状歯車３２が回転し、これによって小型平歯車２８が平歯車２６の周囲を自公転するようになっている。
【００２９】
このような構成を有する保持部２２は、真空中であってもリング状歯車３２が回転可能であって小型平歯車２８が自公転可能にされている。
【００３０】
また、図３に示すように、チャンバ１８の出入口に近い位置にイオンソース２０Ａが、チャンバ１８の中央位置にイオンソース２０Ｂが、チャンバ１８の奥側の位置にイオンソース２０Ｃが、それぞれ設けられており、所定長さのロッドがチャンバ１８に収容された場合に、ロッド両端部がそれぞれイオンソース２０Ａ、２０Ｃの近くに位置し、ロッド中央部がイオンソース２０Ｂの近くに位置するようになっている。
【００３１】
［母材への成膜による製品の製造］
本実施形態では、上記のイオンプレーティング装置１６を用いて、耐磨耗性の皮膜を成膜した製品（ロッド）の製造を行う。まず、塗布液量調整用の溝１１（図４参照）を表面に予め形成した長尺円柱状の未使用の母材１２を、小型平歯車２８ごとに取付部３０に取付ける。
【００３２】
そして、チャンバ１８内を真空吸引した後、小型平歯車２８を自公転させながらイオンプレーティング法により耐磨耗性の皮膜１４を母材１２に成膜する。その際、所望厚さ（０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であることが多い）でほぼ均一に皮膜１４が成膜されるように、イオンソース２０Ａ〜Ｃの出力を調整して成膜する。
【００３３】
これにより、耐磨耗性の皮膜１４の厚さが均一なロッド１０を製造できるので、皮膜１４を薄膜にしても部分的に薄過ぎる皮膜部分が生じることがない。従って、このロッド１０を用い、走行するウエブＷに塗布液を塗布すると、ロッド１０とウエブＷとの接触面積が増大し、ロッド１０が部分的に磨耗（偏磨耗）することを回避できる。
【００３４】
よって、高速で塗布しても塗布精度が低下したり塗布スジが生じたりするなどの塗布不良が発生することを防止できる。また、ロッド１０の使用時において、走行するウエブＷから加えられる力により、ロッド１０の表面にせん断力や垂直応力が加えられても、皮膜１４にクラックや剥離が生じ難い。更に、ロッド１０の寿命が長くなるので、ロッド１０の使用本数が低減してコストダウンに大きく寄与すると共に、ロッド使用中（すなわちロッド１０が設けられている塗布ラインの運転中）にロッド１０を交換する回数が低減し、ウエブＷの生産ラインの稼動率が大幅に向上する。
【００３５】
また、保持部２２を有するイオンプレーティング装置１６を用いることにより、複数本の母材に同時に成膜してロッド１０を製造することができるので、イオンプレーティング装置１６を稼動させる回数が低減してコストダウンを図ることができる。また、皮膜１４の膜厚分布が各ロッドで同じであり、同一物を量産することができる。更に、表面に溝が形成されているロッドであっても膜厚を容易に測定することができ、膜厚の管理、制御が容易である。
【００３６】
皮膜１４の材質としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）や窒化チタン（ＴｉＮ）が好ましい。その他、好ましい材質としては、ＴｉＣＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＳｉＯ3、Ｔｉ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＺｒＮ、ＳｉＣなどである。
【００３７】
［実験例］
本実験例では、上記のイオンプレーティング装置１６を用い、イオンソース２０Ａ〜Ｃの出力をパラメータとして変化させて、成膜された皮膜の膜厚分布を測定した。
【００３８】
この実験では、ロッド幅方向（すなわち長手方向）の膜厚分布を測定するために、図５に示すように、溝が形成されていない円柱状の母材であるダミー母材（ダミーロッド）４０を２本取付けると共に、ダミー母材４０の膜厚測定位置に複数枚のシリコンウエハ４２を貼り付けた。皮膜としてはＤＬＣ膜を成膜した。ダミー母材４０以外の母材取付位置には、全て上記の母材１２を取付けた。
【００３９】
母材１２及びダミー母材４０の長さＬは２０００ｍｍであり、イオンソース２０Ａの位置は母材端部４０Ａから２００ｍｍだけロッド中央側の位置であり、イオンソース２０Ｃの位置もイオンソース２０Ｃから２００ｍｍだけロッド中央側の位置である。また、ロッド中央位置にはイオンソース２０Ｂが位置している。すなわち、図３を用いて説明すると、チャンバ１８の出入口に近いロッド端部を原点としてチャンバ奥方向へＸ軸をとると、イオンソース２０ＡがＸ＝２００ｍｍ、イオンソース２０ＢがＸ＝１０００ｍｍ、イオンソース２０ＣがＸ＝１８００ｍｍ、に位置している。
【００４０】
本実験では、イオンソース２０Ａ〜Ｃの出力を異ならせた３通りの成膜条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）で成膜を行った。Ｎｏ．１では、イオンソース２０Ａ〜Ｃの出力を同一にした。Ｎｏ．２では、イオンソース２０Ａ、２０Ｃの出力を１００％、イオンソース２０Ｂの出力を０％とした。Ｎｏ．３ではイオンソース２０Ａ、２０Ｃの出力を１００％、イオンソース２０Ｂの出力を３０％とした。
【００４１】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３で成膜後、シリコンウエハ４２に成膜された皮膜の厚みをそれぞれ測定することにより膜厚分布を求めた。この膜厚分布を図６に示す。
【００４２】
また、母材１２に皮膜１４が成膜されてなるロッドを用い、ウエブＷの塗布面に塗布液を塗布する実験を行った。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３で得られたこのロッドの特性、及び、このロッドを用いた塗布実験の結果を表１に示す。なお、表１では、膜厚分布範囲を算出するにあたって図６を用いた。
【００４３】
【表１】
表１から判るように、イオンソースの出力調整を行うことにより膜厚分布範囲を２５％以内に抑え、しかも皮膜１４の膜厚を０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内に抑えたロッド（Ｎｏ．３で得られたロッド）で塗布実験を行った場合、塗布面にスリキズは発生しないという良好な結果が得られた。また、３０％以内に抑えたロッド（Ｎｏ．２で得られたロッド）では、１ｍ×１ｍの範囲内で数箇所にスリキズが発生していた程度であり、スリキズの発生箇所は比較的少なかった。一方、膜厚分布範囲が３３％であるロッド（Ｎｏ．１で得られたロッド）では、塗布面全面にスリキズが発生した。
【００４４】
以上、実施形態及び実施例を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、母材の外周面にワイヤを巻回し、ガスの発生等をコントロールしながらワイヤ外周面にウェットメッキやドライメッキ等により皮膜を形成してもよい。その際、ワイヤの径に合わせて母材に溝を形成してもよい。また、母材に溝を形成せずに皮膜を形成しても有効である。更に、ウエブＷに塗布された塗布液の過剰分を掻き落とすタイプ（図７参照）のロッド５０の製造方法としても適用可能である。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、耐磨耗性の皮膜が均一な膜厚で母材に形成されている塗工装置用ロッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態で製造された塗工装置用ロッドが使用されていることを示す側面断面図である。
【図２】 本発明の一実施形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いるイオンプレーティング装置のチャンバ内の構成を示す斜視図である。
【図３】 本発明の一実施形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いるイオンプレーティング装置で、ロッドとイオンソースとの位置関係を示す模式的側面図である。
【図４】 本発明の一実施形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いる母材の部分断面側面図である。
【図５】 実験例で実験を行った際に、ダミー母材及びシリコンウエハをチャンバ内に設けたことを示す斜視図である。
【図６】 実験例で得られたロッドの膜厚分布の測定結果を示すグラフ図である。
【図７】 塗工装置用ロッドが、ウエブに塗布された塗布液の過剰分を掻き落とすタイプのロッドとして適用された例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１０ ロッド
１１ 溝
１２ 母材
１４ 皮膜
１６ イオンプレーティング装置
１８ チャンバ
２０Ａ〜Ｃ イオンソース
２２ 保持部（保持機構）
５０ ロッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐磨耗性の皮膜が表面に形成されている塗工装置用ロッドの製造方法に関し、更に詳細には、連続走行するウエブ等の被塗布体に塗布液を塗布するのに最適な塗工装置用ロッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光材料、写真製版材料、磁気記録材料、記録紙材料、感光性平板印刷版などを製造する際、薄い金属板、紙、フィルム等からなるシート状或いはウエブ状の被塗布体（被塗工基材）を長手方向に連続走行させつつ片面側に塗布液（感光液）を塗布することが広く行われている。
【０００３】
この塗布を行う際、被塗布体の塗布面に塗工装置用ロッド（バー）を当接させ、ロッド表面に塗布液を供給しつつ塗工装置用ロッドを回転させて塗布していることが多い。なお、この塗布方法はバー塗布法と呼ばれている。
【０００４】
この塗工装置用ロッドは、断面真円の丸棒、丸棒の表面に周方向に沿った溝が形成されたもの、又は、丸棒にワイヤを巻付けたもの、で構成される。この塗工装置用ロッドの表面には、一般に、耐磨耗性の皮膜が形成されている。皮膜の形成は、メッキ、物理蒸着、化学蒸着等、様々な手法で行われ得るが、真空炉（チャンバ）を用い、イオンプレーティング等の物理蒸着法で成膜することが多い。耐磨耗性の観点上、皮膜は均一に形成されていることが好ましく、このため、イオンプレーティングで成膜する際、この皮膜を均一に形成できるように種々の工夫がされている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、大面積に均一な膜をコーティングするために、イオン化率を向上させている。また、特許文献２や特許文献３では、大面積に均一な膜をコーティングするために、イオン化率を向上させ、成膜速度を高速にしている。
【０００６】
ところで、被成膜体である円柱状の母材がある程度長くなると、一般的なチャンバではこの母材を収容しきれない。また、収容できても、このような長い被成膜体を収容するような大型のチャンバでは、チャンバ内で成膜速度に分布が生じており、このため、成膜速度が均一でなく、皮膜の膜厚が不均一になる。
【０００７】
一方、耐磨耗性の皮膜は一般的に硬度が高いので、皮膜を薄くしないとクラックが生じ易い。特にイオンプレーティング装置のように硬い皮膜を成膜する装置を用いて成膜した場合、この現象は顕著である。
【０００８】
このため、薄い膜厚で皮膜を成膜した場合、膜厚が不均一なため、薄くなり過ぎてしまう皮膜部分が生じ、この皮膜部分の耐磨耗性が充分でないという問題が生じている。この皮膜部分の耐磨耗性が充分であるように膜厚を上げた場合、他の皮膜部分が厚くなり過ぎ、上述したようにクラックが生じ易くなってしまう。このような問題が生じているにもかかわらず、長尺物に均一に皮膜をコーティングする有効な対策がない。
【０００９】
また、１個のチャンバ内で複数本のロッドに同時に皮膜を成膜した場合、チャンバ内でのロッドの位置や向きによっても膜厚に差が生じてしまい、同一物を生産できないという問題も生じている。
【００１０】
なお、特許文献４や特許文献５では、被成膜体である長尺物を連続して走行させつつ、イオンプレーティングにより皮膜を均一に形成している例が挙げられているが、塗工装置用ロッドの母材のように非連続なものに成膜する場合には適用できない。また、特許文献６では、転動基材を皿の上で転がしながらコーティングする例が挙げられているが、長尺物には不向きである。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６３−１９２８５５号公報
【特許文献２】
特開平０１−２４０６４６号公報
【特許文献３】
特開平０１−２５２７６４号公報
【特許文献４】
特開平０２−０７７５７３号公報
【特許文献５】
特開平０２−０７９７６４号公報
【特許文献６】
特開２００１−３３６５３３公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮して、耐磨耗性の皮膜が均一な膜厚で母材に形成されている塗工装置用ロッドの製造方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、皮膜を形成する蒸着装置には複数個の蒸着源が設けられていることが多いことに着目した。そして、各蒸着源の出力を同一にして皮膜を成膜すると、端側に配置された蒸着源に近い位置では、中央に配置された蒸着源に近い位置に比べ、成膜速度が遅くなる傾向があることを見い出し、鋭意検討を重ね、成膜速度が均一になるように各蒸着源の出力を調整することを考え付き、本発明を完成するに至った。
【００１４】
請求項１に記載の発明では、チャンバ内に配置される長尺状被成膜体の長さ方向に沿うようにチャンバ内に複数個の蒸着源が一列に設けられた蒸着装置を用い、前記長尺状被成膜体の表面に耐磨耗性の皮膜を成膜する塗工装置用ロッドの製造方法であって、前記長尺状被成膜体として、塗布液量調整用の溝を表面に一体的に形成した円柱状の母材を前記チャンバ内に配置し、前記母材の長手方向端部側の前記蒸着源と長手方向中央側の前記蒸着源とで出力が異なるように出力調整することにより、前記母材に成膜される前記皮膜の膜厚分布範囲を±２５％以内に抑え、かつ、前記皮膜の膜厚を０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内にしたことを特徴とする。
【００１５】
例えば、３個以上の前記蒸着源が同一直線上に設けられている場合、両端に位置する前記蒸着源の出力を他の前記蒸着源に比べて高くすることにより膜厚分布範囲を調整する。なお、本明細書で「膜厚分布範囲」とは、実際の膜厚と基準膜厚（目標とした膜厚）との比の範囲である。
【００１６】
蒸着装置としては、チャンバ内での成膜可能範囲が予め判っている物理蒸着装置を用いることが多い。
【００１７】
請求項１に記載の発明により、薄い膜厚で皮膜を成膜しても薄くなり過ぎてしまう皮膜部分が生じず、従って、耐磨耗性が充分でない皮膜部分の形成を防止できる。また、皮膜が薄いので、皮膜にクラックが発生し難い。
また、皮膜の膜厚分布範囲を±２５％以内としている。これにより、上記効果をより奏することができる。
【００１８】
また、長尺状被成膜体として、塗布液量調整用の溝を表面に一体的に形成した円柱状の母材を用いている。
これにより、塗工装置用ロッドの使用中で塗布液量を一定に維持し易い。
【００１９】
更に、母材に成膜される皮膜の膜厚を０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内にしている。
膜厚が０．２μｍ未満であると、磨耗を防止するための皮膜として厚さが充分でなく、しかも、ロッド表面の粗さによって皮膜表面が粗くなり、皮膜の滑らかさを確保し難い。また、膜厚が３．０μｍ以上であると、皮膜が欠け易くなるので、皮膜の成膜中にロッド温度が変化したり、塗工装置用ロッドの使用中にロッド表面にせん断応力や垂直応力が加えられたりすると、皮膜にクラックや剥離が生じ易い。
【００２０】
なお、前記蒸着装置としてイオンプレーティング装置を用いると、付着力が強くて膜厚が均一である皮膜を形成し易い。
この場合、イオンプレーティング装置として、長尺状被成膜体を自公転可能に保持する保持機構を有する装置を用いると、皮膜の膜厚を均一にし易い。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、チャンバ内に同一方向に配置される複数本の円柱状の母材の長さ方向に沿うようにチャンバ内に複数個の蒸着源が一列に設けられた蒸着装置を用い、前記母材の表面に耐磨耗性の皮膜を成膜する塗工装置用ロッドの製造方法であって、回転中心軸と、前記回転中心軸の両端部にそれぞれ取付けられた平歯車と、複数本の前記母材の両端部をそれぞれ着脱自在に保持するとともに前記平歯車に噛み合う複数の小型平歯車と、内周側のギア歯で前記小型歯車に噛み合うリング状歯車と、前記リング状歯車の外周側のギア歯に噛み合う駆動用歯車と、を前記チャンバ内に設け、前記駆動用歯車を回転させることにより複数本の前記母材を自公転させるとともに、前記母材の長手方向端部側の前記蒸着源と長手方向中央側の前記蒸着源とで出力が異なるように出力調整することにより、前記母材に成膜される前記皮膜の膜厚分布範囲を±２５％以内に抑えたことを特徴とする。
【００２２】
これにより、真空中であってもリング状歯車が回転可能であって小型平歯車が自公転可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態では、簡略のため、塗工装置用ロッドを単にロッドという。
【００２４】
本発明の一実施形態に係るロッドの製造方法は、図１に示すように、走行するウエブＷに塗布液Ｌを塗布するのに用いるロッドの製造方法であり、ロッド１０は、母材１２の表面に耐磨耗性の皮膜１４が成膜されてなるロッドである。母材１２は、ステンレス鋼製であることが多い。皮膜１４はイオンプレーティング装置で成膜する。
【００２５】
［イオンプレーティング装置の構成］
皮膜をコーティングするイオンプレーティング装置１６（図２、図３参照）は、チャンバ１８と、チャンバの中に設置された３個のイオンソース２０Ａ〜Ｃ（図３参照）と、を有する。
【００２６】
図２に示すように、チャンバ１８は、所定長さのロッド１０を収容できる寸法で形成されている。また、チャンバ１８には、複数本のロッドを自公転可能に保持する保持部２２が設けられている。
【００２７】
保持部２２は、中心軸２４と、中心軸２４の端部側に固定された平歯車２６と、を備えている。中心軸２４のもう一方の端部側にも、同様に平歯車（図示せず）が固定されている。また、保持部２２は、平歯車２６と噛み合う複数個の小型平歯車２８と、小型平歯車２８に内周側のギア歯３１で噛み合うリング状歯車３２と、を備えている。小型平歯車２８には、ロッドを着脱自在に取付ける取付部３０が設けられている。
【００２８】
リング状歯車３２には外周側にもギア歯３４が形成され、チャンバ１８内には、このギア歯３４と噛み合う駆動用歯車３６が設けられており、駆動用歯車３６の回転によりリング状歯車３２が回転し、これによって小型平歯車２８が平歯車２６の周囲を自公転するようになっている。
【００２９】
このような構成を有する保持部２２は、真空中であってもリング状歯車３２が回転可能であって小型平歯車２８が自公転可能にされている。
【００３０】
また、図３に示すように、チャンバ１８の出入口に近い位置にイオンソース２０Ａが、チャンバ１８の中央位置にイオンソース２０Ｂが、チャンバ１８の奥側の位置にイオンソース２０Ｃが、それぞれ設けられており、所定長さのロッドがチャンバ１８に収容された場合に、ロッド両端部がそれぞれイオンソース２０Ａ、２０Ｃの近くに位置し、ロッド中央部がイオンソース２０Ｂの近くに位置するようになっている。
【００３１】
［母材への成膜による製品の製造］
本実施形態では、上記のイオンプレーティング装置１６を用いて、耐磨耗性の皮膜を成膜した製品（ロッド）の製造を行う。まず、塗布液量調整用の溝１１（図４参照）を表面に予め形成した長尺円柱状の未使用の母材１２を、小型平歯車２８ごとに取付部３０に取付ける。
【００３２】
そして、チャンバ１８内を真空吸引した後、小型平歯車２８を自公転させながらイオンプレーティング法により耐磨耗性の皮膜１４を母材１２に成膜する。その際、所望厚さ（０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であることが多い）でほぼ均一に皮膜１４が成膜されるように、イオンソース２０Ａ〜Ｃの出力を調整して成膜する。
【００３３】
これにより、耐磨耗性の皮膜１４の厚さが均一なロッド１０を製造できるので、皮膜１４を薄膜にしても部分的に薄過ぎる皮膜部分が生じることがない。従って、このロッド１０を用い、走行するウエブＷに塗布液を塗布すると、ロッド１０とウエブＷとの接触面積が増大し、ロッド１０が部分的に磨耗（偏磨耗）することを回避できる。
【００３４】
よって、高速で塗布しても塗布精度が低下したり塗布スジが生じたりするなどの塗布不良が発生することを防止できる。また、ロッド１０の使用時において、走行するウエブＷから加えられる力により、ロッド１０の表面にせん断力や垂直応力が加えられても、皮膜１４にクラックや剥離が生じ難い。更に、ロッド１０の寿命が長くなるので、ロッド１０の使用本数が低減してコストダウンに大きく寄与すると共に、ロッド使用中（すなわちロッド１０が設けられている塗布ラインの運転中）にロッド１０を交換する回数が低減し、ウエブＷの生産ラインの稼動率が大幅に向上する。
【００３５】
また、保持部２２を有するイオンプレーティング装置１６を用いることにより、複数本の母材に同時に成膜してロッド１０を製造することができるので、イオンプレーティング装置１６を稼動させる回数が低減してコストダウンを図ることができる。また、皮膜１４の膜厚分布が各ロッドで同じであり、同一物を量産することができる。更に、表面に溝が形成されているロッドであっても膜厚を容易に測定することができ、膜厚の管理、制御が容易である。
【００３６】
皮膜１４の材質としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）や窒化チタン（ＴｉＮ）が好ましい。その他、好ましい材質としては、ＴｉＣＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＳｉＯ3、Ｔｉ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＺｒＮ、ＳｉＣなどである。
【００３７】
［実験例］
本実験例では、上記のイオンプレーティング装置１６を用い、イオンソース２０Ａ〜Ｃの出力をパラメータとして変化させて、成膜された皮膜の膜厚分布を測定した。
【００３８】
この実験では、ロッド幅方向（すなわち長手方向）の膜厚分布を測定するために、図５に示すように、溝が形成されていない円柱状の母材であるダミー母材（ダミーロッド）４０を２本取付けると共に、ダミー母材４０の膜厚測定位置に複数枚のシリコンウエハ４２を貼り付けた。皮膜としてはＤＬＣ膜を成膜した。ダミー母材４０以外の母材取付位置には、全て上記の母材１２を取付けた。
【００３９】
母材１２及びダミー母材４０の長さＬは２０００ｍｍであり、イオンソース２０Ａの位置は母材端部４０Ａから２００ｍｍだけロッド中央側の位置であり、イオンソース２０Ｃの位置もイオンソース２０Ｃから２００ｍｍだけロッド中央側の位置である。また、ロッド中央位置にはイオンソース２０Ｂが位置している。すなわち、図３を用いて説明すると、チャンバ１８の出入口に近いロッド端部を原点としてチャンバ奥方向へＸ軸をとると、イオンソース２０ＡがＸ＝２００ｍｍ、イオンソース２０ＢがＸ＝１０００ｍｍ、イオンソース２０ＣがＸ＝１８００ｍｍ、に位置している。
【００４０】
本実験では、イオンソース２０Ａ〜Ｃの出力を異ならせた３通りの成膜条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）で成膜を行った。Ｎｏ．１では、イオンソース２０Ａ〜Ｃの出力を同一にした。Ｎｏ．２では、イオンソース２０Ａ、２０Ｃの出力を１００％、イオンソース２０Ｂの出力を０％とした。Ｎｏ．３ではイオンソース２０Ａ、２０Ｃの出力を１００％、イオンソース２０Ｂの出力を３０％とした。
【００４１】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３で成膜後、シリコンウエハ４２に成膜された皮膜の厚みをそれぞれ測定することにより膜厚分布を求めた。この膜厚分布を図６に示す。
【００４２】
また、母材１２に皮膜１４が成膜されてなるロッドを用い、ウエブＷの塗布面に塗布液を塗布する実験を行った。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３で得られたこのロッドの特性、及び、このロッドを用いた塗布実験の結果を表１に示す。なお、表１では、膜厚分布範囲を算出するにあたって図６を用いた。
【００４３】
【表１】
【００４４】
以上、実施形態及び実施例を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、母材の外周面にワイヤを巻回し、ガスの発生等をコントロールしながらワイヤ外周面にウェットメッキやドライメッキ等により皮膜を形成してもよい。その際、ワイヤの径に合わせて母材に溝を形成してもよい。また、母材に溝を形成せずに皮膜を形成しても有効である。更に、ウエブＷに塗布された塗布液の過剰分を掻き落とすタイプ（図７参照）のロッド５０の製造方法としても適用可能である。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、耐磨耗性の皮膜が均一な膜厚で母材に形成されている塗工装置用ロッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態で製造された塗工装置用ロッドが使用されていることを示す側面断面図である。
【図２】 本発明の一実施形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いるイオンプレーティング装置のチャンバ内の構成を示す斜視図である。
【図３】 本発明の一実施形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いるイオンプレーティング装置で、ロッドとイオンソースとの位置関係を示す模式的側面図である。
【図４】 本発明の一実施形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いる母材の部分断面側面図である。
【図５】 実験例で実験を行った際に、ダミー母材及びシリコンウエハをチャンバ内に設けたことを示す斜視図である。
【図６】 実験例で得られたロッドの膜厚分布の測定結果を示すグラフ図である。
【図７】 塗工装置用ロッドが、ウエブに塗布された塗布液の過剰分を掻き落とすタイプのロッドとして適用された例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１０ ロッド
１１ 溝
１２ 母材
１４ 皮膜
１６ イオンプレーティング装置
１８ チャンバ
２０Ａ〜Ｃ イオンソース
２２ 保持部（保持機構）
５０ ロッド
Claims (2)
- チャンバ内に配置される長尺状被成膜体の長さ方向に沿うようにチャンバ内に複数個の蒸着源が一列に設けられた蒸着装置を用い、前記長尺状被成膜体の表面に耐磨耗性の皮膜を成膜する塗工装置用ロッドの製造方法であって、
前記長尺状被成膜体として、塗布液量調整用の溝を表面に一体的に形成した円柱状の母材を前記チャンバ内に配置し、
前記母材の長手方向端部側の前記蒸着源と長手方向中央側の前記蒸着源とで出力が異なるように出力調整することにより、前記母材に成膜される前記皮膜の膜厚分布範囲を±２５％以内に抑え、かつ、前記皮膜の膜厚を０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内にしたことを特徴とする塗工装置用ロッドの製造方法。 - チャンバ内に同一方向に配置される複数本の円柱状の母材の長さ方向に沿うようにチャンバ内に複数個の蒸着源が一列に設けられた蒸着装置を用い、前記母材の表面に耐磨耗性の皮膜を成膜する塗工装置用ロッドの製造方法であって、
回転中心軸と、
前記回転中心軸の両端部にそれぞれ取付けられた平歯車と、
複数本の前記母材の両端部をそれぞれ着脱自在に保持するとともに前記平歯車に噛み合う複数の小型平歯車と、
内周側のギア歯で前記小型歯車に噛み合うリング状歯車と、
前記リング状歯車の外周側のギア歯に噛み合う駆動用歯車と、
を前記チャンバ内に設け、
前記駆動用歯車を回転させることにより複数本の前記母材を自公転させるとともに、前記母材の長手方向端部側の前記蒸着源と長手方向中央側の前記蒸着源とで出力が異なるように出力調整することにより、前記母材に成膜される前記皮膜の膜厚分布範囲を±２５％以内に抑えたことを特徴とする塗工装置用ロッドの製造方法。
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