JPH05311408A

JPH05311408A - 球体用のインライン式アークイオンプレーティング装置

Info

Publication number: JPH05311408A
Application number: JP14210392A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Shimojima; 克彦下島; Yasuo Ando; 康男安藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1993-11-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】多量の球体を連続的にコーティングすること
ができる球体用のアークイオンプレーティング装置を提
供する。【構成】真空引き可能なロック室１，３と、バイアス
電源に接続されるテーブル２２を備えたコーティング室
２の少なくとも２室を開閉弁体４，５を介して連結し、
各室１，２，３には球体を保持するパレット８を搬送す
る搬送装置９，１０，１１が設けられており、前記パレ
ット８と前記テーブル２２の双方又は何れか一方は前記
コーティング室２内において昇降自在であり、パレット
８は球体下方が突出するように球体を保持してテーブル
２２と共に球体を転動させる保持部を有しており、パレ
ット８を第１方向に往復動させる第１駆動手段と、この
第１方向と交差する第２方向にテーブル２２を往復動さ
せる第２駆動手段をコーティング室２に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空アーク放電を利用
して球体表面にコーティング膜を形成する球体用のイン
ライン式アークイオンプレーティング装置に係わり、特
に、多量の球体を連続的にコーティングすることができ
るものに関する。

【０００２】

【従来の技術】出願人は先に特願平３−９１３６９にお
いて、図６に示される球体用のアークイオンプレーティ
ング装置を提案した。この球体用のアークイオンプレー
ティング装置を図６により説明する。

【０００３】図６において、このアークイオンプレーテ
ィング装置のコーティング室５１内には蒸発源５２とテ
ーブル５３が設けられている。蒸発源５２はＴｉ、Ｚｒ
等の金属ターゲットであり、アーク電源５４に接続され
ている。テーブル５３はローラ５６上に移動自在に載置
された上側部材５５とローラ５８上に移動自在に載置さ
れた下側部材５７とから構成されており、図示しない駆
動装置によって、上側部材５５は紙面厚み方向に往復動
し、下側部材５７はこれと直角方向に往復動するように
なっている。この上側部材５５と下側部材５７はｄの間
隔で平行に配置されており、下側部材５７はバイアス電
源５９に接続されている。図７に示すように上側部材５
５には複数の収納孔５５ａが形成されており、球体Ｓを
この収納孔５５ａに装入すると、球体Ｓは収納孔５５ａ
内から下方に突出して下側部材５７と接触し、球体Ｓは
上側部材５５の収納孔５５ａと下側部材５７とで保持さ
れるようになっている。

【０００４】つぎに、上述したアークイオンプレーティ
ング装置の作動を説明する。上側部材５５の収納孔５５
ａと下側部材５７とで球体Ｓを保持したテーブル５３を
コーティング室５１内に搬入し、コーティング室５１内
を真空引きする。高真空状態としたコーティング室５１
内で、蒸発源５２を陰極としてアーク放電を起こすと、
アークはターゲット表面上にアークスポットを形成す
る。そして、このアークスポットに集中するアーク電流
のエネルギにより、ターゲット材は瞬間的に溶融蒸発す
ると同時に金属イオンとなり、コーティング室５１内に
飛び出す。一方、テーブル５３に保持された球体Ｓは下
側部材５７と接触しているため、球体Ｓにはバイアス電
圧が印加されている。そして、上側部材５５を紙面厚み
方向に往復動させ、下側部材５７をこれと直角方向に往
復動させると、球体Ｓは転動し、上側部材５５の収納孔
５５ａ内から上方に突出する球体Ｓの球面部分は順次交
替する。これにより、コーティング室５１内に飛び出し
た金属イオンは、球体Ｓの表面にくまなく密着し、球体
Ｓの表面には均一なコーティング膜が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】出願人が先に提案した
球体用のアークイオンプレーティング装置は、上側部材
５５と下側部材５７の関係があらかじめ組立調整されて
おり、球体Ｓのテーブル５３への装着はコーティング毎
に必要となる。このため、真空引き、コーティング、冷
却等の全行程を１室のみで行うバッチ式といわれるもの
には適用できるが、各行程を行う専用のチャンバ（室）
を複数連結し、これらのチャンバに球体Ｓを保持したパ
レットを順次送り込むことによって連続的に処理を行う
インライン式といわれるものには適用できない。また、
球体Ｓを上側部材５５の収納孔５５ａ内から下方に突出
させることによって、球体Ｓと下側部材５７とを接触さ
せ、球体Ｓをバイアス電圧が印加された状態で転動させ
るものであるため、コーティングする球体Ｓの径が小さ
い場合には、上側部材５５と下側部材５７の間隔ｄを微
小なものとしなければならない。例えば、球体の径が１
０ｍｍである場合には、間隔ｄを１．５〜２ｍｍ程度と
する必要がある。このため、径の小さい球体Ｓを一度に
多量に（例えば、３０００個）コーティングする場合に
は、上側部材５５と下側部材５７は縦横に長いもの（例
えば、５００ｍｍ×１０００ｍｍ）となるが、そのとき
に全ての球体Ｓを下側部材５７と接触させ、球体Ｓをバ
イアス電圧が印加された状態で転動させるためには、上
側部材５５と下側部材５７の平行度をかなり高精度のも
のとしなければならない。従って、多量の球体Ｓを一度
にコーティングすることには適していないという問題点
を有している。

【０００６】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、多量の球体を連続的にコーティングすることが
できる球体用のインライン式アークイオンプレーティン
グ装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の球体用のインライン式アークイオンプレー
ティング装置は、真空引き可能なロック室と、バイアス
電源に接続されるテーブルを備えたアークイオンプレー
ティング可能なコーティング室の少なくとも２室を開閉
弁体を介して連結し、各室には球体を保持するパレット
を出し入れ可能とする搬送装置が設けられた球体用のイ
ンライン式アークイオンプレーティング装置において、
前記パレットと前記テーブルの双方又は何れか一方は前
記コーティング室内において昇降自在であり、パレット
は球体下方が突出するように球体を保持してテーブルと
共に球体を転動させる保持部を有しており、パレットを
第１方向に往復動させる第１駆動手段と、この第１方向
と交差する第２方向にテーブルを往復動させる第２駆動
手段をコーティング室に設けたものである。

【０００８】また、前記パレットを搬送装置で搬送され
る枠体と、枠体内で上下動可能に支持され前記保持部を
有する球体保持板とから構成することもできる。

【０００９】

【作用】球体を保持部で保持した状態でパレットは搬送
装置によって各室に出入りし、コーティング室内におい
て、パレットとテーブルを接近させると、球体は下方が
突出するようにパレットの保持部に保持されているため
テーブルと接触し、パレットとテーブルの各々を交差す
る方向に往復動させることによって、球体はバイアス電
圧が印加された状態でテーブル上で転動する。

【００１０】また、前記パレットを搬送装置で搬送され
る枠体と、枠体内で上下動可能に支持され保持部を有す
る球体保持板とから構成すると、球体保持板の枠体内で
の上下動がパレットとテーブルの平行差を吸収する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の球体用のインライン式アークイ
オンプレーティング装置の模式図、図２はコーティング
室の断面図、図３はパレットの断面図である。

【００１２】図１において、この球体用のインライン式
アークイオンプレーティング装置は第１ロック室１、コ
ーティング室２及び第２ロック室３を開閉自在なゲート
バルブ４、５を介して連結したものであり、第１ロック
室１の搬入側と第２ロック室３の搬出側にも開閉自在な
ゲートバルブ６、７が設けられている。各室１、２、３
には球体Ｓを保持したパレット８を搬送方向（図１の矢
印Ａ方向）に搬送する搬送ローラ９、１０、１１が設け
られており、また、各室１、２、３内を所定圧まで真空
引きする排気ポンプ１２、１３、１４が接続されてい
る。さらに、コーティング室２にはガス導入バルブ１５
が接続されており、Ｎ₂、ＣＨ₄等のプロセスガスをコ
ーティング室２内に供給するようになっている。

【００１３】図２に示すように、コーティング室２には
蒸発源２１とテーブル２２が設けられている。蒸発源２
１はＴｉ、Ｚｒ等の金属ターゲットであり、蒸発源（陰
極）２１の相手となる陽極２３と共にアーク電源２４に
接続されている。テーブル２２は支持台２５に設けたロ
ーラ２６上に載置されており、バイアス電源２７に接続
されている。そして、コーティング室２の下部に設置し
た昇降シリンダ２８を作動させて支持台２５を昇降させ
ることによって、テーブル２２は昇降自在となってい
る。また、テーブル２２の下部はロッド２９を介して駆
動シリンダ３０に連結されており、駆動シリンダ３０を
作動させることによって、テーブル２２はパレット８の
搬送方向（紙面の裏側から表側に向かう方向）と直角に
往復動するようになっている。

【００１４】パレット８は搬送ローラ９、１０、１１に
よって搬送される枠体３５と、枠体３５に形成した凹部
３５ａに支持された球体保持板３６とから構成されてい
る。図３に示すように、枠体３５の凹部３５ａには調整
幅ｈが設けられており、球体保持板３６は凹部３５ａ内
においてこの調整幅ｈ内で上下動可能となっている。ま
た、球体保持板３６には保持部３７が形成されている。
この保持部３７は下部に小径部３７ａを有する貫通孔で
あり、球体Ｓをこの保持部３７に装入すると、球体Ｓは
小径部３７ａで保持され、球体Ｓの下部が保持部３７内
から下方に突出するようになっており、このようにして
球体保持板３６の保持部３７の小径部３７ａで球体Ｓを
保持した状態で、枠体３５を搬送ローラ９、１０、１１
によって搬送することによって、球体Ｓを保持したパレ
ット８を各室１、２、３に順次送り込むことができるよ
うになっている。このとき、搬送ローラ９、１０、１１
と接触するのは枠体３５だけであり、球体保持板３６は
２つの枠体３５の凹部３５ａに支持された状態で搬送さ
れるため、球体Ｓは搬送中に搬送ローラ９、１０、１１
等と接触することはない。さらに、球体保持板３６の保
持部３７の小径部３７ａで球体Ｓを保持したパレット８
をコーティング室２内に搬入し、テーブル２２を上昇さ
せると、二点鎖線で示したように、球体保持板３６は枠
体３５の凹部３５ａ内で上昇し、球体Ｓはテーブル２２
と接触してバイアス電圧が印加され、球体Ｓの上部は保
持部３７内から上方に突出するようになっている。

【００１５】図２に戻って、パレット８を搬送方向に搬
送する搬送ローラ１０の駆動軸１０ａは駆動装置４０に
接続されている。また、搬送ローラ１０の上部には押付
ローラ４１とガイドローラ４２が配置されている。そし
て、搬送ローラ１０と押付ローラ４１とで枠体３５を挟
持した状態で、駆動装置４０の回転方向を交互に切り替
えると、パレット８を搬送方向に往復動させることがで
きるようになっている。また、パレット８の横方向８
（パレット８の搬送方向と直角方向）の移動はガイドロ
ーラ４２によって規制されるようになっている。

【００１６】つぎに、上述した構造の球体用のインライ
ン式アークイオンプレーティング装置の作動を説明す
る。第１ロック室１に大気を導入して第１ロック室１を
大気状態とし、ゲートバルブ６を開く。そして、球体保
持板３６の保持部３７の小径部３７ａで球体Ｓを保持し
たパレット８を第１ロック室１内に搬入し、ゲートバル
ブ６を閉じる。そして、第１ロック室１を排気ポンプ１
２で所定圧まで真空引きする。つぎに、ゲートバルブ４
を開いてパレット８をコーティング室２内に搬入し、ゲ
ートバルブ４を閉じる。コーティング室２は排気ポンプ
１３で真空引きされており、さらに高真空状態となるま
で真空引きする。高真空状態としたコーティング室２内
で蒸発源２１を陰極としてアーク放電を起こすと、ター
ゲット材は瞬間的に溶融蒸発すると同時に金属イオンと
なり、コーティング室２内に飛び出す。また、ガス導入
バルブ１５からＮ₂、ＣＨ₄等のプロセスガスをコーテ
ィング室２内に供給する。

【００１７】一方、コーティング室２内に搬入されたパ
レット８に向かって、昇降シリンダ２８を伸長させるこ
とにより支持台２５を介してテーブル２２を上昇させる
と、図３の二点鎖線で示したように、球体保持板３６は
枠体３５の凹部３５ａ内で上昇し、球体Ｓはテーブル２
２と接触してバイアス電圧が印加される。そして、球体
Ｓの上部が保持部３７内から上方に突出する。このと
き、パレット８とテーブル２２に多少の平行差があった
としても、枠体３５の凹部３５ａには調整幅ｈが設けら
れており、球体保持板３６は凹部３５ａ内においてこの
調整幅ｈ内で上下動可能となっているため、球体保持板
３６はテーブル２２と沿う向きに傾いてパレット８とテ
ーブル２２の平行差を吸収し、球体保持板３６の保持部
３７の小径部３７ａで保持された球体Ｓは全てテーブル
２２と接触する。そして、球体Ｓとテーブル２２とが接
触した状態で、駆動シリンダ３０を伸長・縮小させる
と、テーブル２２はパレット８の搬送方向と直角に往復
動し、搬送ローラ１０の駆動装置４０の回転方向を交互
に切り替えると、パレット８は搬送方向に往復動する。
その結果、球体Ｓはバイアス電圧が印加された状態でテ
ーブル２２上で転動し、球体保持板３６の保持部３７内
から上方に突出する球体Ｓの球面部分は順次交替する。
これにより、コーティング室２内に飛び出した金属イオ
ンは、プロセスガス粒子とともに球体Ｓの表面にくまな
く密着し、球体Ｓの表面には均一なコーティング膜が形
成される。

【００１８】なお、パレット８の搬送方向の往復動は、
搬送ローラ１０の上部に押付ローラ４１を配置し、搬送
ローラ１０と押付ローラ４１とで枠体３５を挟持した状
態で行っている。これは、搬送ローラ１０上にパレット
８の枠体３５を載置しただけの場合には、テーブル２２
を上昇させて球体保持板３６と球体Ｓをテーブル２２と
接触させると、搬送ローラ１０に作用するパレット８に
よる下向きの力は枠体３５の重量だけとなり、この状態
で搬送装置４０によって搬送ローラ１０を回転させたと
しても、枠体３５をあまり重くすることはできないため
（枠体３５を重くすると、枠体３５のハンドリングに不
利となる）、枠体３５と搬送ローラ１０の接触面に充分
な摩擦力を得ることができず、パレット８を搬送方向に
確実に往復動させることができないからである。また、
テーブル２２を駆動シリンダ３０によってパレット８の
搬送方向と直角に往復動させると、それに伴って球体保
持板３６には球体保持板３６を同方向に往復動させよう
とする力が作用するが、この動きはガイドローラ４２に
よって規制される。

【００１９】コーティング室２内におけるコーティング
作業が終了すると、ゲートバルブ５を開いて第２ロック
室３内にパレット８を搬入し、ゲートバルブ５を閉じ
る。第２ロック室３は排気ポンプ１４で所定圧まで真空
引きされており、この第２ロック室３内で表面にコーテ
ィング膜が形成された球体Ｓの冷却を行う。この間、コ
ーティング室２内では、次のパレット８に保持された球
体Ｓに対してコーティング作業が行われている。第２ロ
ック室３での冷却が終了すると、第２ロック室３に大気
を導入して第２ロック室３を大気状態とする。そして、
ゲートバルブ７を開いてパレット８を機外に搬出し、ゲ
ートバルブ７を閉じて第２ロック室３を所定圧まで真空
引きして全工程が終了する。

【００２０】このように、真空引き、コーティング、冷
却の各工程を行う専用のチャンバ１、２、３をゲートバ
ルブ４、５を介して連結したインライン式のものであっ
ても、球体Ｓを保持部３７で保持した状態で、パレット
８は搬送ローラ９、１０、１１によって各チャンバ１、
２、３に出入りすることができる。そして、コーティン
グ室２内においては、バイアス電圧が印加された状態で
球体Ｓをテーブル２２上で転動させることによって、球
体Ｓの表面に均一なコーティング膜を形成することがで
きる。従って、球体のコーティングをインライン式によ
って行うことが可能となり、球体のコーティングを連続
的に行うことができるようになる。また、パレット８と
テーブル２２に多少の平行差があったとしても、球体保
持板３６の枠体３５内での上下動がパレット８とテーブ
ル２２の平行差を吸収するため、パレット８とテーブル
２２の平行度に高い精度を必要としない。このため、パ
レット８が径の小さい球体Ｓを多量に（例えば、３００
０個）保持した縦横に長いもの（例えば、５００ｍｍ×
１０００ｍｍ）である場合であっても、球体保持板３６
の保持部３７の小径部３７ａで保持された多量の球体Ｓ
は全てテーブル２２と接触し、全ての球体Ｓはバイアス
電圧が印加された状態でテーブル２２上で転動するた
め、全ての球体Ｓの表面に均一なコーティング膜が形成
されることになる。従って、縦横に長いパレットを用い
ることが可能となり、多量の球体を一度にコーティング
することができるようになる。

【００２１】なお、上記実施例では、コーティング室２
内のパレット８を搬送方向に往復動させ、テーブル２２
をこれと直角方向に往復動させることによって、球体Ｓ
をテーブル２２上で転動させるものについて説明した
が、テーブル２２を搬送方向に往復動させ、パレット８
をこれと直角方向に往復動させることによって、球体Ｓ
をテーブル２２上で転動させることも可能であり、この
場合にも上記実施例と同様の効果を奏する。さらに、上
記実施例では、コーティング室２内でテーブル２２を上
昇させることによって、球体Ｓとテーブル２２とを接触
させるものについて説明したが、パレット８を下降させ
ることによって、又は、テーブル２２を上昇させパレッ
ト８を下降させることによって、球体Ｓとテーブル２２
とを接触させることもできる。

【００２２】また、上記実施例では、パレット８の横方
向の動きをガイドローラ４２によって規制しているが、
図４に示したように、枠体４４に凹部４４ａを設け、こ
の凹部４４ａと搬送ローラ１０との係合によって、パレ
ット８の横方向の動きを規制することもできる。さら
に、上記実施例では、パレット８を搬送方向に搬送する
搬送ローラ１０の駆動装置４０を用いることによって、
パレット８を搬送方向に往復動させるものについて説明
したが、図５に示したように、枠体３５の側部に搬送方
向に所定の長さを有するラック４５を取着し、このラッ
ク４５をピニオン４６と噛み合わせ、ピニオン４６の回
転方向を駆動装置４７により交互に切り替えることによ
って、パレット８を搬送方向に往復動させることもでき
る。この場合には、ラック４５とピニオン４６の噛み合
いによってピニオン４６の回転力はラック４５に伝達さ
れるため、パレット８を搬送方向に確実に往復動させる
ことが可能となり、押付ローラ４１は不要となる。ま
た、搬送ローラ１０は搬送専用となる。

【００２３】そして、パレットの搬送装置は、上記実施
例で示したローラ式のものに限らず、コンベア式のもの
等とすることもできる。また、パレットについても、１
個のパレットを搬送方向に複数に分割したものを一組と
し、この一組毎に各室内に順次搬送する分割方式とする
こともできる。さらに、球体保持板についても、１個の
パレットの枠体で支持する球体保持板を搬送方向に複数
に分割することもできる。

【００２４】さらに、上記実施例では、インライン式ア
ークイオンプレーティング装置の中でも基本形であると
ころのコーティング室の前後にロック室を配置した３室
形のものについて説明したが、第１ロック室とコーティ
ング室の間に予熱室を配置したり、コーティング室を２
室配置したりした４室形、５室形のもの、また、ロック
室とコーティング室だけの２室形のもの等にも同様に適
用することができ、上記実施例と同様の効果を奏する。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので以下に記載する効果を奏する。真空引き、コーティ
ング、冷却等の各工程を行う専用のチャンバを開閉弁体
を介して連結したインライン式のものであっても、球体
を保持部で保持した状態で、パレットは搬送装置によっ
て各チャンバに出入りすることができる。そして、コー
ティング室内においては、バイアス電圧が印加された状
態で球体をテーブル上で転動させることによって、球体
の表面に均一なコーティング膜を形成することができ
る。従って、球体のコーティングをインライン式によっ
て行うことが可能となり、球体のコーティングを連続的
に行うことができるようになる。

【００２６】また、パレットを搬送装置で搬送される枠
体と、枠体内で上下動可能に支持され保持部を有する球
体保持板とから構成すると、パレットとテーブルに多少
の平行差があったとしても、球体保持板の枠体内での上
下動がパレットとテーブルの平行差を吸収するため、パ
レットとテーブルの平行度に高い精度を必要としない。
このため、パレットが径の小さい球体を多量に保持した
縦横に長いものである場合であっても、球体保持板の保
持部で保持された多量の球体は全てテーブルと接触し、
全ての球体はバイアス電圧が印加された状態でテーブル
上で転動するため、全ての球体の表面に均一なコーティ
ング膜が形成されることになる。従って、縦横に長いパ
レットを用いることが可能となり、多量の球体を一度に
コーティングすることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の球体用のインライン式アークイオンプ
レーティング装置の模式図である。

【図２】コーティング室の断面図である。

【図３】パレットの断面図である。

【図４】他のパレットの断面図である。

【図５】他の第１駆動手段を示した断面図である。

【図６】従来のアークイオンプレーティング装置の模式
図である。

【図７】従来のテーブルの断面図である。

【符号の説明】

１第１ロック室２コーティング室３第２ロック室４、５、６、７ゲートバルブ（開閉弁体）８パレット９、１０、１１搬送ローラ（搬送装置）２１蒸発源２２テーブル２４アーク電源２７バイアス電源３０駆動シリンダ（第２駆動手段）３５枠体３６球体保持板３７保持部４０駆動装置（第１駆動手段）Ｓ球体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空引き可能なロック室と、バイアス電
源に接続されるテーブルを備えたアークイオンプレーテ
ィング可能なコーティング室の少なくとも２室を開閉弁
体を介して連結し、各室には球体を保持するパレットを
出し入れ可能とする搬送装置が設けられた球体用のイン
ライン式アークイオンプレーティング装置において、前記パレットと前記テーブルの双方又は何れか一方は前
記コーティング室内において昇降自在であり、パレット
は球体下方が突出するように球体を保持してテーブルと
共に球体を転動させる保持部を有しており、パレットを
第１方向に往復動させる第１駆動手段と、この第１方向
と交差する第２方向にテーブルを往復動させる第２駆動
手段をコーティング室に設けたことを特徴とする球体用
のインライン式アークイオンプレーティング装置。
【請求項２】前記パレットは搬送装置で搬送される枠
体と、枠体内で上下動可能に支持され前記保持部を有す
る球体保持板とからなることを特徴とする請求項１記載
の球体用のインライン式アークイオンプレーティング装
置。