JP4739773B2

JP4739773B2 - 蒸着用るつぼ

Info

Publication number: JP4739773B2
Application number: JP2005040696A
Authority: JP
Inventors: 史新野; 吉田　　誠; 智岡田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: JP2006225717A

Description

本発明は、例えば、車両用灯具を形成する際に、真空容器中で回転放物面など所定の形状として形成された基材の表面にアルミニウムの蒸気を付着させ反射面を形成する工程が必要であるが、その際に蒸発源であるアルミニウムを入れ、抵抗加熱、或いは、電子ビーム加熱などにより溶融して蒸発させるときに用いられ、カーボンなどで形成される蒸着用るつぼの構成に係るものである。

従来の蒸着用るつぼ９０の構成の例を示すものが図４であり、この蒸着用るつぼ９０は人造黒鉛材で形成されたものであり、底面には底側から外径部分を残し、切り込み溝９１が形成されている。

また、この蒸着用るつぼ９０の外周には誘導コイル９２が設けられて、前記蒸着用るつぼ９０の加熱が行われ、蒸着用るつぼ９０の内部に入れられたアルミニウムインゴットは溶融し、蒸発して、例えばポリエステルテープ表面など鏡面処理が要求される所に付着し、いわゆる蒸着が行われるものとなる。

ここで、前記アルミニウムの溶融液が蒸発により少なくなってくると、誘導コイル９２は側面から蒸着用るつぼ９０を加熱しているものであるので、底面に接触している面積、即ち加熱が行われない部分に接触している面積が相対的に増えるアルミニウム溶融液には熱が伝わり難くなり、蒸発量が減ずるものとなる。従って、アルミニウムの付着量が減じて鏡面処理が不十分となるなどの問題点を生じ易くなる。

よって、この従来の蒸着用るつぼ９０においては、その点を考慮して、蒸着用るつぼ９０の側面を底面の最下部まで延長すると共に、前記切り込み溝９１を形成することで底面の肉厚の増加による熱損失を減少させ、特にアルミ溶融液が少なくなったときの蒸発量の減少の防止を図っている。
特開平０８−０１３１３７号公報

しかしながら、前記した従来の蒸着用るつぼ９０においても、側面から加熱が行われることには変わりはなく、例えば底面が凹面状である場合、その面積を満たすだけの体積がアルミニウムの溶融液になくなったときには蒸着用るつぼ９０の底面の中心部で表面張力により凸面状に盛り上がるなどして、一層に加熱が行われ難いものとなり、依然として蒸発量の減少を生じ、生産効率が低下するという課題を生じていた。

本発明は、上記した従来の課題を解決するための手段として、真空蒸着法若しくはイオンプレーティング法で使用される蒸着用るつぼであり、該蒸着用るつぼの底面の内面には、この蒸着用るつぼで溶融されている部材が１箇所に溜まるのを阻止するために、前記蒸着用るつぼの側面の形状にほぼ相似する形状とされた複数の溝が形成され、前記蒸着用るつぼの側面と前記複数の溝及び前記複数の溝同士がほぼ平行な間隔を有するようにされていることを特徴とする蒸着用るつぼを提供することで、るつぼ内に残余するアルミニウムが少なくなったときにも蒸着効率が低下しないようにして、課題を解決するものである。

本発明により、蒸着用るつぼの底面に適宜な本数で、且つ、適宜の深さの溝を設けたことで、るつぼ内部の溶融したアルミニウムが、表面張力、或いは、蒸着用るつぼの底面の形状などにより１箇所に溜まり、これにより、蒸着用るつぼからアルミニウムに伝導される熱量が減少して蒸発量が減じ、作業時間がかかるものとなっていたのを解決し、作業効率が向上するという優れた効果を奏するものとなる。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。まず、蒸着用るつぼ１が使用される条件について説明を行えば、この蒸着用るつぼ１は、図１に示すように出入口１０ａが設けられている真空槽１０の中に設置され、蒸着用るつぼ１中にはアルミニウム２０のインゴットが投入された状態とされている。

また、前記真空槽１０の中には、例えば車両用灯具の反射鏡を形成するための形状とされた基材１１の複数が置かれ、そして、前記出入口１０ａが閉じられて、前記真空槽１０は気密状態とされる。上記のように、前記蒸着用るつぼ１、及び、基材１１に所定の準備が行われ、真空槽１０が気密状態とされた後は、真空ポンプ１０ｂにより前記真空槽１０内の空気が規定の真空度に達するまで排気される。

そして、規定の真空度に達した後には、前記蒸着用るつぼ１の抵抗加熱、電子銃による加熱などによる加熱が行われ、内部に入れられたアルミニウム２０の溶融、蒸発が行われ、これにより発生したアルミニウム２０の蒸気は、基材１１に付着して鏡面を形成し、所望の車両用灯具の反射鏡１２が得られるものとなる。よって、前記出入口１０ａが開放され真空槽１０内に空気が導入され、真空槽１０内部を常圧とし開口すれば、内部に置かれた基材１１、即ち、反射鏡１２は外部に取り出せるものとなり、蒸着工程の１サイクルが終了するものとなる。

上記のサイクルが繰り返されて、必要とする数の反射鏡１２が生産されるものとなる。よって、１サイクルに要する時間を短くすればするほど、１日に行えるサイクル数も増え、生産性が向上できるものとなるが、現実には、前記蒸着用るつぼ１内のアルミニウム２０が溶解したときには、重力、或いは、表面張力などにより前記蒸着用るつぼ１の中心に溜まるものとなり、蒸着用るつぼ１との接触面積が少なくなって、加熱不足の状態となり、蒸発量の減少により蒸着時間が長くなり、サイクル数に限界を生じているのが現実である。

尚、例えば、前記蒸着用るつぼ１に対する加熱量を増せば、蒸発量も増し時間の短縮は可能であるが、この場合は、鏡面の荒れなどを生じやすく、商品性を損じると共に、反射率の低下、或いは、反射光に含まれる拡散光の量が増し、正確な配光特性が得られないなどの問題を生じると共に、前記蒸着用るつぼ１に過剰な熱歪みを与え、破損を生じる要因となるなどの問題も生じるので、このような解決手段は採用できない。

上記に鑑みて本発明は、反射鏡１２の性能を損なうことなく、アルミニウム２０の蒸着時間の短縮を可能とする蒸着用るつぼ１の開発を行い、１サイクルを短縮可能として反射鏡の生産性の向上を可能とするものであり、この蒸着用るつぼ１は、従来例のものと同様に、カーボン（黒鉛）の機械加工により、例えば、図２、図３に示すように、底面２と側面３とで構成される深い皿状、鉢状など、アルミニウム２０の固体時、溶融時における保持に好都合な形状として形成されている。

このときに、従来例でも説明したように、底面２の内面２ａは、平坦面でも良く、或いは凹面でも良く、或いは、斜面と平面とを組合わせたものであっても良く、要は、蒸着用るつぼ１を形成するときの加工機械の能力、或いは、加熱装置の加熱方法、性能などに合わせて適宜な形状とすれば良いものである。

加えて、本発明では、前記内面２ａには複数の溝４が形成されるものであり、この溝４は図２に示すように前記蒸着用るつぼ１が上面視で円筒状である場合には、前記溝４は同心円状など、側面３の形状にほぼ相似する形状とされている。即ち、前記側面３の形状が楕円状であればれば、溝４も楕円状とし、前記側面３と溝４、及び、溝４同士がほぼ平行な間隔を有するようにされている。

また、溝４の数、深さ、幅などにも注意深く設定を行うことが好ましく、例えば、投入されたアルミニウム２０のが溶融したときには、図３にも断面図で示すように、前記溝４の全てを満たすものとなり、更には、溶融状態となったアルミニウム２０に生じる表面張力などにより、前記内面２ａの全面を均一に覆う状態となることが好ましく、蒸発面側に過剰なアルミニウム２０による溜まりなどを生じないように、前記した数、深さ、幅などを設定する。

このように内面２ａに溝４を形成したことで、溶融したアルミニウム２０は、前記複数の溝４に保持される割合が多くなり、表面張力、重力などで内面２ａの中心に溜まる量が少なくなる。特に、内面２ａが凹面で形成されている蒸着用るつぼ１においては、重力の影響によってもアルミニウム２０の溶液が中心に溜まりやすいので、溝４を設けることで溜まりの発生を阻止する効果が顕著なものとなる。

上記のように内面２ａに溝４が設けられたことで、溶融により前記アルミニウム２０に流動性を生じたときにも、前記溝４内に保持されて、中央に移動し溜まる事態を防止できるものとなる。また、このように溝４状の中に入っていることで、アルミニウム２０は内面２ａとの接触面積も増え、底面２、側面３から供給される熱量も増加する。

よって、本発明によれば、アルミニウム２０が溶液化したときに、例え内面２ａが全体的に凹面状の形状として形成されているときにも、アルミニウム２０が流れ下って中心に溜まり、前記蒸着用るつぼ１から加熱される量が少なくなって、成膜速度が極端に低下することがなく、よって、所定の厚みを持つ反射鏡１２の製造がより以上に速やかに可能となり、それだけ、次回の成膜サイクルが短時間で開始できるものとなる。

以上、説明した作用、効果の具体的データを、この発明を成すために発明者が行った実験の結果に基づいて記載してみると、溝４を設けない蒸着用るつぼ１（但し、内面２ａはアルミニウム２０の溶液を保持すれために適宜の凹面状に形成）においては、蒸着時の成膜速度は１nm／Ｓであった。

これに対して、同一形状の蒸着用るつぼ１に同心円状に複数の溝４を形成したものでは、蒸着が進行しても、内面２ａの全面が前記溝４に保持されアルミニウム２０の溶液で覆われた状態が持続した。従って、アルミニウム２０には広い面積から熱を供給されるものとなり、このときの成膜速度は、３nm／Ｓと、前記溝を設けないときの３倍に達し、当然に、次回の成膜サイクルの開始もより短時間で開始できるものとなる。

尚、本発明の構成を更に仔細に検討すると、上記のように内面２ａに溝４を形成したことにより、前記蒸着用るつぼ１全体の熱容量が少なくなり、同じ加熱量での温度上昇が速くなる。また、前記溝４によりアルミニウム２０との接触面積も増すものとなり、総合して、蒸着工程は更に成膜サイクルが速くなる傾向が認められた。

以上に説明したように、本発明により蒸着用るつぼ１の底面２の内面２ａに、この蒸着用るつぼ１の底面形状に対応する複数の溝を形成することで、溶解したアルミニウム２０など蒸着用材料が、蒸着用るつぼ１の底面の全面に接触するようにして熱伝導性を高め、蒸着時間の短縮を可能とする。

抵抗加熱を使用した真空蒸着、および。イオンプレーティング法用のるつぼ。
電子銃加熱を使用した真空蒸着、および。イオンプレーティング法用のるつぼ。
プラズマ加熱を使用した真空蒸着、および。イオンプレーティング法用のるつぼなどへの応用が考えられる。また、その他に、例えば、写真用レンズのコーティング膜成膜装置など、成膜装置一般への応用も考えられる。

本発明に係る真空蒸着用るつぼを採用する成膜装置の構成の例をを示す説明図である。本発明に係る真空蒸着用るつぼを示す平面図である。図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。従来例を示す断面図である。

符号の説明

１…蒸着用るつぼ
２…底面
２ａ…内面
３…側面
４…溝
１０…真空槽
１０ａ…出入口
１０ｂ…真空ポンプ
１１…基材
１２…反射鏡
２０…アルミニウム

Claims

真空蒸着法若しくはイオンプレーティング法で使用される蒸着用るつぼであり、該蒸着用るつぼの底面の内面には、この蒸着用るつぼで溶融されている部材が１箇所に溜まるのを阻止するために、前記蒸着用るつぼの側面の形状にほぼ相似する形状とされた複数の溝が形成され、前記蒸着用るつぼの側面と前記複数の溝及び前記複数の溝同士がほぼ平行な間隔を有するようにされていることを特徴とする蒸着用るつぼ。