JPH06340968A - アークイオンプレーティング装置及びアークイオンプレーティングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロッド状蒸発源を採用し、ワークの効率的な
ハンドリングを行うことで極めて高い生産性を実現でき
るアークイオンプレーティング装置を提供する。 【構成】 真空チャンバ１と、該真空チャンバ１内に設
けられたロッド状蒸発源１４と、該ロッド状蒸発源１４
を取り囲むように配設され表面に皮膜がコーティングさ
れるワーク５とを有するアークイオンプレーティング装
置である。特に、前記真空チャンバ１が、前記ワーク５
を搭載した下蓋１７と、前記ロッド状蒸発源１４の上端
が固定された本体１ａとからなり、前記下蓋１７が前記
本体に対して相対的に上下方向に移動可能であり、例え
ば、前記下蓋１７が前記本体１ａに対して昇降可能であ
る。また、前記ワーク５の上端が前記ロッド状蒸発源１
４の下端より下方に位置するまで前記下蓋１７を降下さ
せた後に、前記ワーク５が前記下蓋１７に対して水平移
動可能にしている。これにより、ワーク５をロッド状蒸
発源１４と干渉・衝突することなく搬入・搬出できる。

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
したコーティング装置であるアークイオンプレーティン
グ装置（以下、ＡＩＰ装置と言う）及びアークイオンプ
レーティングシステム（以下、ＡＩＰシステムと言う）
に関する。

【０００２】

【従来の技術】アークイオンプレーティング法は、真空
チャンバ中に配設した陽極（アノード）と蒸発源（ター
ゲット）である陰極（カソード）との間で真空アーク放
電を発生させ、固体である陰極表面に発生するアークス
ポットから陰極材料を蒸発させ、この蒸気を真空チャン
バ中に配したワーク上に堆積させて皮膜をコーティング
する方法である。このアークイオンプレーティング法を
実現するＡＩＰ装置としては、スネーパーやサブレフに
よってそれぞれ特公昭５８−３０３３号公報や特公昭５
２−１４６９０号公報に開示された装置があり、その後
さまざまな改良が施されている。

【０００３】近年、アークイオンプレーティング法が、
大量の個数が製造される部品（例えばピストンリング）
に硬質皮膜をコーティングする技術として適用されるよ
うになるにつれて、高い生産性で皮膜をコーティングす
ることが大きな課題になってきている。

【０００４】高い生産性を実現するための従来のＡＩＰ
装置としては、例えば、皮膜がコーティングされるワー
クを真空チャンバ内に出し入れ自在なワークテーブル上
に搭載するＡＩＰ装置が知られている。

【０００５】このようなＡＩＰ装置の基本構成を図２３
により説明する。同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は側
面の断面図である。真空チャンバ１内に、陽極２と平板
形状の蒸発源（陰極）３が固設され、更にワークテーブ
ル４上に載せられたワーク５を配設した構成である。陽
極２と蒸発源３にはアーク電源３ａが接続され、真空中
で陽極２と蒸発源３との間にアーク放電を発生させる
と、蒸発源３表面のターゲット材は瞬時に蒸発すると同
時に金属イオン６となって真空中に飛び出す。一方バイ
アス電源７をワーク５に印加することにより、金属イオ
ン６は加速され、反応ガス粒子８と共にワーク５の表面
に密着し、緻密な硬質皮膜（ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣ
Ｎ，ＺｒＮ，Ｃｒ−Ｎ等）を生成する。ワークテーブル
４は駆動歯車９と噛み合う歯車装置を内蔵しており、こ
れによってワーク５を自転させると同時にワークテーブ
ル４自身もａ方向に回転してワーク５を公転させる。ま
た真空チャンバ１内にはシールド板１２が金属イオン６
の放射方向の開口を有して内設されている。

【０００６】更に、真空チャンバ１は開閉扉１０及びレ
ール１１を有している。開閉扉１０によって真空チャン
バ１を開放すれば、ワーク５を載せたワークテーブル４
はレール１１に沿ってｃ方向に引き出すことができる。

【０００７】このＡＩＰ装置においては、ワーク５を真
空チャンバ１内に搬入・搬出するにあたっては、ワーク
５を一つ一つ取り扱うのではなく、予めワークテーブル
４上に搭載した状態で複数まとめて搬入・搬出すること
ができるので、ワーク５の設置に伴う時間が大幅に短縮
することができ、高い生産性を得る上で非常に有利にな
っている。

【０００８】また、上記のような平板形状の蒸発源から
高い速度で均一に皮膜材料を蒸発させることのできるＡ
ＩＰ装置が、例えば特開平４−２２４６７１号公報に開
示されている。このＡＩＰ装置は、複数台設けられたア
ーク電源から各々独立にアーク電力を蒸発源に供給し、
蒸発源の消耗の均一化と大電力の運転を可能とすること
で、高い生産性を期待するものである。

【０００９】更にまた、ピストンリングのような高い生
産性を要求される用途への適用を可能にするようなＡＩ
Ｐ装置として、蒸発源をロッド形状にしたタイプのもの
がある。このようなＡＩＰ装置はロッド状蒸発源から皮
膜物質の蒸気が放射状に発生するので、蒸発源を取り囲
むようにワークを配置することによって、一本の蒸発源
によって多数のワークを同時にコーティングすることが
できるという点で注目されている。従って、このロッド
状蒸発源から極めて高い速度で皮膜材料を均一に蒸発さ
せることができれば、極めて高い生産性の実現が可能と
なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロッド
状蒸発源を採用したＡＩＰ装置においては、蒸発源を取
り囲む位置にワークが配置されているため、蒸発源が真
空チャンバ内に固定されている場合には、ワークテーブ
ルに搭載したワークを搬入・搬出する際にワークと蒸発
源が干渉・衝突するので、図２３と同様のワークの搬入
・搬出を行うことができなかった。

【００１１】そこで、ロッド状蒸発源自体をワークテー
ブルに搭載することも考えられるが、これによると、ワ
ークと蒸発源との干渉や衝突は回避できるものの、蒸発
源の冷却が困難になる等の装置構成上の理由によって、
大電流放電で高能率の蒸気生成により高い生産性の皮膜
コーティングを行うことができなかった。

【００１２】また、前記特開平４−２２４６７１号公報
に開示されたＡＩＰ装置は、平板形状の蒸発源にのみ対
応した装置であり、ロッド状蒸発源を持つＡＩＰ装置に
適用することについては言及されていなかった。

【００１３】更にまた、図２３のＡＩＰ装置では、通常
ワークの搬入・搬出を人手によって行っており、更にワ
ークの搬入・搬出と同時にしばしば行われる蒸発源・陽
極・シールド板等の交換・清掃作業も、人手の介在が不
可欠であった。ワークの搬入や搬出は比較的短時間で行
われるものの、蒸発源・陽極・シールド板の交換や清掃
には多くの時間を必要とし、またこれらの作業を夜間に
は行うことができないために、ＡＩＰ装置全体が休止し
てしまっていた。即ち、ＡＩＰ装置の稼働率の面からも
高い生産性の実現に対しての問題が発生していたのであ
る。

【００１４】本発明は上記の状況に鑑みてなされたもの
であり、ワークの効率的なハンドリングを行うことで極
めて高い生産性を実現できる、ロッド状蒸発源を採用し
たＡＩＰ装置及びＡＩＰシステムを提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、アークを発生させるロッド状蒸発源と、該ロッド状
蒸発源を取り囲むように配設され表面に皮膜がコーティ
ングされるワークとを有するＡＩＰ装置において、前記
ワークが前記ロッド状蒸発源に対して相対的に前記ロッ
ド状蒸発源の軸方向に移動可能であることを特徴とする
ものである。

【００１６】請求項２に係る本発明は、真空チャンバ
と、該真空チャンバ内に設けられたロッド状蒸発源と、
該ロッド状蒸発源を取り囲むように配設され表面に皮膜
がコーティングされるワークとを有するＡＩＰ装置にお
いて、前記真空チャンバが、前記ワークを搭載した下蓋
と、前記ロッド状蒸発源の上端が固定された本体とから
なり、前記下蓋が前記本体に対して相対的に上下方向に
移動可能であることを特徴とするものである。

【００１７】請求項３に係る本発明は、請求項２に記載
したＡＩＰ装置において、前記下蓋が前記本体に対して
昇降可能であることを特徴とするものである。

【００１８】請求項４に係る本発明は、請求項３に記載
したＡＩＰ装置において、前記ワークの上端が前記ロッ
ド状蒸発源の下端より下方に位置するまで前記下蓋を降
下させた後に、前記ワークが前記下蓋に対して水平移動
可能であることを特徴とするものである。

【００１９】請求項５に係る本発明は、請求項４に記載
したＡＩＰ装置において、前記ワークは前記下蓋に搭載
されるワークテーブルに搭載されており、該ワークテー
ブルは、該ワークテーブルに設けられたラックと前記下
蓋に設けられたピニオンによって前記下蓋に対して水平
移動可能であることを特徴とするものである。

【００２０】請求項６に係る本発明は、請求項４に記載
したＡＩＰ装置において、前記ワークは前記下蓋に搭載
されるワークテーブルに搭載されているとともに、該ワ
ークテーブルには前記ワークとともにシールド板が搭載
されていることを特徴とするものである。

【００２１】請求項７に係る本発明は、請求項６に記載
したＡＩＰ装置において、前記ワークテーブルには更に
陽極が搭載されていることを特徴とするものである。

【００２２】請求項８に係る本発明は、真空チャンバ
と、該真空チャンバ内に設けられたロッド状蒸発源と、
該ロッド状蒸発源を取り囲むように配設され表面に皮膜
がコーティングされるワークとを有するＡＩＰ装置にお
いて、前記真空チャンバが、前記ロッド状蒸発源の一端
が固定された本体と、前記ワークを保持するとともに前
記本体に対して相対的に前記ロッド状蒸発源の軸方向に
移動可能である蓋体とからなり、前記ロッド状蒸発源の
他端が前記蓋体に対して切り離し自在な電気的接続手段
を介して接続され、前記ロッド状蒸発源の両端からアー
ク電力が供給されることを特徴とするものである。

【００２３】請求項９に係る本発明は、請求項８に記載
したＡＩＰ装置において、前記電気的接続手段は、弾性
手段を介して前記蓋体に支持される面部材が前記ロッド
状蒸発源の他端に当接可能に構成されていることを特徴
とするものである。

【００２４】請求項１０に係る本発明は、請求項１に記
載したＡＩＰ装置において、前記ロッド状蒸発源は、中
心穴を有する中空円筒であるターゲット材が、前記中心
穴に通されるシャフトによって保持されてなることを特
徴とするものである。

【００２５】請求項１１に係る本発明は、請求項１０に
記載したＡＩＰ装置において、前記ターゲット材と前記
シャフトとの間に外側通路が設けられ、前記シャフトの
中心に中心通路が設けられ、該中心通路と前記外側通路
とを連通する横穴が設けられ、該横穴と前記外側通路と
前記中心通路に冷却媒体が流れることによって前記ロッ
ド状蒸発源が冷却されることを特徴とするものである。

【００２６】請求項１２に係る本発明は、請求項１１に
記載したＡＩＰ装置において、前記シャフトは前記ター
ゲット材を保持するナットを有し、該ナットは弾性体を
介して前記ターゲット材を保持していることを特徴とす
るものである。

【００２７】請求項１３に係る本発明は、真空チャンバ
と、該真空チャンバ内に設けられたロッド状蒸発源と、
該ロッド状蒸発源との間にアークを発生させる陽極と、
前記ロッド状蒸発源を取り囲むように配設され表面に皮
膜がコーティングされるワークとを有するＡＩＰ装置に
おいて、前記陽極は、前記ロッド状蒸発源の両端に設け
られたリング状陽極であることを特徴とするものであ
る。

【００２８】請求項１４に係る本発明は、真空チャンバ
と、該真空チャンバ内に設けられたロッド状蒸発源と、
該ロッド状蒸発源との間にアークを発生させる陽極と、
前記ロッド状蒸発源を取り囲むように配設され表面に皮
膜がコーティングされるワークとを有するＡＩＰ装置に
おいて、前記陽極は、前記ロッド状蒸発源の軸心を中心
とする円周上の等分位置でかつ前記ロッド状蒸発源と前
記ワークとの間の位置に設けられたロッド状陽極である
とともに、前記陽極の両端からアーク電力が供給される
ことを特徴とするものである。

【００２９】請求項１５に係る本発明は、請求項１３ま
たは請求項１４に記載したＡＩＰ装置において、前記ロ
ッド状蒸発源の両端からアーク電力が供給されることを
特徴とするものである。

【００３０】請求項１６に係る本発明は、請求項１４に
記載したＡＩＰ装置において、前記ロッド状陽極は、前
記ワーク表面に皮膜がコーティングされる前には前記ワ
ークを予熱するヒータとして利用されることを特徴とす
るものである。

【００３１】請求項１７に係る本発明は、ワークを搭載
したワークテーブルを出し入れする一台以上のＡＩＰ装
置に沿って走行可能な走行台車を設け、該走行台車に前
記ワークテーブルを搭載する１以上の搭載部を設け、該
搭載部は前記走行台車の走行によって前記ＡＩＰ装置に
対向する位置に移動するとともに、前記ワークテーブル
は前記搭載部と前記ＡＩＰ装置との間で自動的に出し入
れされることを特徴とするＡＩＰシステムである。

【００３２】請求項１８に係る本発明は、請求項１７に
記載したＡＩＰシステムにおいて、前記走行台車を前記
ＡＩＰ装置に沿って設けられたレールの上を走行可能に
設け、複数の前記ワークテーブルを搭載可能なターンテ
ーブルを前記レールに沿って設け、該ターンテーブルと
前記走行台車との間で前記ワークテーブルが自動交換可
能であることを特徴とするものである。

【００３３】請求項１９に係る本発明は、複数並べられ
たＡＩＰ装置それぞれの前に、該ＡＩＰ装置との間でワ
ークを搭載したワークテーブルを出し入れするとともに
該ワークテーブルの向きを変えるロータリテーブルを設
け、該複数のロータリテーブルの間を接続し前記ワーク
テーブルを搬送する双方向コンベアを設け、一端に位置
する前記ロータリテーブルには処理済みの前記ワークを
搭載した複数の前記ワークテーブルを貯溜できる第１ス
トッカーを搬出コンベアを介して接続し、他端に位置す
る前記ロータリテーブルには未処理の前記ワークを搭載
した複数の前記ワークテーブルを貯溜できる第２ストッ
カーを搬入コンベアを介して接続していることを特徴と
するＡＩＰシステムである。

【００３４】

【作用】請求項１に係る本発明では、ワークを真空チャ
ンバ内に搬入・搬出するに際して、ワークがロッド状蒸
発源に対して相対的にロッド状蒸発源の軸方向に移動す
ることができる。従って、ＡＩＰ装置にロッド状蒸発源
を採用しても、ワークとロッド状蒸発源とが干渉・衝突
することなくワークを搬入・搬出することができる。

【００３５】請求項２に係る本発明では、ワークを真空
チャンバ内に搬入・搬出するに際しては、ワークがロッ
ド状蒸発源に対して相対的に上下方向に移動することが
できるので、ワークをロッド状蒸発源と干渉・衝突させ
ることなく取り扱うことができる。また、ロッド状蒸発
源を真空チャンバの本体に固定しているので、ワークを
搭載するワークテーブル等を設けた場合にも、これにロ
ッド状蒸発源の取り付けに関する機構、例えばロッド状
蒸発源の冷却装置等を集中して設ける必要がない。

【００３６】請求項３に係る本発明では、請求項２に記
載した本発明において更に、下蓋が真空チャンバの本体
に対して昇降する。真空チャンバの本体を移動させる場
合には、ＡＩＰ装置の付帯設備、例えば排気ノズル等の
構成が複雑になることが考えられるが、下蓋を昇降させ
ればこの心配はない。

【００３７】請求項４に係る本発明では、請求項３に記
載した本発明において更に、ワークは真空チャンバの本
体の外部に完全に降下した後に水平方向に移動するの
で、ワークとロッド状蒸発源とが干渉・衝突することな
くワークを搬入・搬出することができる。従って、ロッ
ド状蒸発源を採用したＡＩＰ装置における効率的なワー
クの取り扱いを行うことができる。

【００３８】請求項５に係る本発明では、請求項４に記
載した本発明において更に、ワークをワークテーブルに
搭載して取り扱い、このワークテーブルをラックとピニ
オンを利用して水平移動させるので、ワークを確実に移
動させることができる。

【００３９】請求項６に係る本発明では、請求項４に記
載した本発明において更に、シールド板がワークととも
にワークテーブルに搭載されて取り扱われるので、シー
ルド板の交換・清掃が必要である場合でも、これをＡＩ
Ｐ装置を止めずに外部で行うことができる。

【００４０】請求項７に係る本発明では、請求項６に記
載した本発明において更に、ワークテーブルに陽極を搭
載するので、陽極の交換・清掃が必要である場合でも、
シールド板と同様に、ＡＩＰ装置を止めずに外部で行う
ことができる。

【００４１】請求項８に係る本発明では、ロッド状蒸発
源の一端を真空チャンバの本体に固定し、他端を蓋体に
切り離し自在な電気的接続手段を用いて接続しているの
で、蓋体が移動可能であるにもかかわらず両端からアー
ク電力を供給が可能であり、ロッド状蒸発源に大きなア
ーク電力を供給することができる。

【００４２】請求項９に係る本発明では、請求項８に記
載した本発明において更に、電気的接続手段に弾性手段
で支持された面部材を用いているので、ロッド状蒸発源
と電気的接続手段との接続部に傾きが存在しても確実に
接続することができる。

【００４３】請求項１０に係る本発明では、請求項１に
記載した本発明において更に、ロッド状蒸発源がターゲ
ット材をシャフトによって保持することで構成されてい
るので、片側を自由端としたロッド状蒸発源の構成が可
能であり、ロッド状蒸発源のターゲット材が消耗してこ
れを交換する必要が生じた際にも、容易に交換を行うこ
とができる。

【００４４】請求項１１に係る本発明では、請求項１０
に記載した本発明において更に、ロッド状蒸発源の内部
に冷却媒体を通すことができるように構成しているの
で、ロッド状蒸発源にアーク電力が投入されて温度が上
昇してもこれを効率良く冷却することができる。

【００４５】請求項１２に係る本発明では、請求項１１
に記載した本発明において更に、ターゲット材を保持す
るナットが弾性体を介して前記ターゲット材を保持して
いるので、ロッド状蒸発源へのアーク電力の投入及びそ
の冷却に起因するターゲット材とシャフトとの熱膨張差
を弾性体で吸収することができる。

【００４６】請求項１３及び請求項１４に係る本発明で
は、陽極にロッド状蒸発源の軸方向の電位差が発生しな
いように陽極を設けているので、ロッド状蒸発源の軸方
向に均一に放電を発生させることができる。

【００４７】請求項１５に係る本発明では、請求項１３
または請求項１４に記載した本発明において更に、ロッ
ド状蒸発源の両端からアーク電力を供給するので、ロッ
ド状蒸発源に大きなアーク電力を供給することができる
とともに、ロッド状蒸発源の軸方向に電位差が発生せず
ロッド状蒸発源の軸方向に更に均一に放電を発生させる
ことができる。

【００４８】請求項１６に係る本発明では、請求項１４
に記載した本発明において更に、ロッド状陽極がワーク
を予熱するヒータとして利用されるので、ヒータを別に
設ける必要がなく、また、ロッド状陽極表面に付着した
皮膜や大気中の水蒸気によってワークの皮膜の品質に悪
影響を及ぼすことがない。

【００４９】請求項１７乃至請求項１９に係る本発明で
は、一台以上のＡＩＰ装置を有するＡＩＰシステムにお
いて、ワークを搭載したワークテーブルを自動的にＡＩ
Ｐ装置から搬入・搬出できるように構成したので、夜間
でもＡＩＰ装置を休止する必要がなくなる。

【００５０】

【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ＡＩＰ装置の要部図である。

【００５１】図１において、真空チャンバ１の本体１ａ
は、架台１５の二階部分１６の上に固設され、側面に排
気ノズル１ｃが突設されているとともに、底面が開口さ
れている。この真空チャンバ１の本体１ａの開口部を開
閉する蓋体である下蓋１７はリフタ１８の上にスプリン
グ１８ａを介して弾性支持されており、リフタ１８の昇
降によって、二点鎖線の下降位置と実線の上昇位置との
間を昇降することができる。下蓋１７が上昇位置にある
時には真空チャンバ１は特殊シール１９によって密閉状
態となる。下蓋１７をスプリング１８ａの如き弾性体を
介して支持すると、完全な密閉状態を得やすくなる。ま
た、真空チャンバ１の上蓋１ｂの中央からロッド状蒸発
源１４が下向きに突設され、その上端にはアーク電源
（図示省略）の陰極に接続される上部マイナス端子１４
ａが固設されている。下蓋１７には、駆動されるローラ
列からなる、ワーク５の水平移動手段であるローラレー
ル２０と、アーク電源の陰極に接続される下部マイナス
端子２１と、駆動ギア２２が設けられている。ワーク５
を載せるワークテーブル２３は、ローラレール２０を介
して下蓋１７の上に載置されており、ローラレール２０
の上を転がって紙面厚み方向手前側に搬送可能となって
いるとともに、駆動ギア２２によってワーク５を自転及
び公転させることができる。また、下蓋１７が実線の上
昇位置にあると、下部マイナス端子２１がロッド状蒸発
源１４の下端に接続され、ロッド状蒸発源１４の全長表
面からの連続した放電が行われる。ワークテーブル２３
にはシールド板２４が搭載されており、ワーク５と共に
搬送される。また、更にワークテーブル２３にロッド状
蒸発源１４に対する陽極（図示省略）搭載してもよい。
なお２５はヒータであり、ワーク５を予熱するために用
いられる。

【００５２】つぎに、上述した構成を有するＡＩＰ装置
におけるワークテーブル２３の搬送手順を図２により説
明する。

【００５３】まず、図２（ａ）において、下蓋１７がリ
フト１８によって下降すると、ローラレール２０に乗っ
たワークテーブル２３は、ワーク５とシールド板２４及
び／又は陽極を搭載したまま、矢印ｃ方向に下降し、ロ
ッド状蒸発源１４はワーク５から離れる。なお、３０は
走行台車であり、ローラレール３１が取り付けられてい
る。

【００５４】続いて、図２（ｂ）において、ローラレー
ル２０，３１の駆動により、ワークテーブル２３が矢印
ｄのように走行台車３０の上に引き出される。なお、下
蓋１７を昇降させずに真空チャンバ１の本体１ａを昇降
させることもできる（これについては後で詳細に説明す
る）が、排気ノズル１ｃにフレキシブルホースを接続す
ることが必要となる等、装置の構成が複雑となるので、
下蓋１７を昇降させることがより好ましい。

【００５５】上述したようなＡＩＰ装置によると、ワー
ク５はロッド状蒸発源１４に対して相対的にロッド状蒸
発源１４の軸方向に移動（図１及び図２の実施例では、
上下方向の相対移動をワークテーブル２３が載置された
下蓋１７の昇降で行っている）できる。この相対移動に
よって、ワーク５とロッド状蒸発源１４とが、ワーク５
を載せたワークテーブル２３の水平方向への搬送に際し
て干渉・衝突することのない位置まで互いに離れること
ができる。そして、この後ワーク５を載せたワークテー
ブル２３が水平方向へ搬送される。従って、ロッド状蒸
発源１４を採用したＡＩＰ装置において、ワークテーブ
ル２３によるワーク５の効率的なハンドリングを行うこ
とができ、これによって高い生産性を実現できるのであ
る。

【００５６】更に、ロッド状蒸発源１４はワークテーブ
ル２３ではなく真空チャンバ１の本体１ａに固定してい
る。これによって、ロッド状蒸発源１４を昇降するワー
クテーブル２３に固定した場合に発生する、ロッド状蒸
発源の冷却装置等を設けることが困難であるという問題
を回避して装置を構成することができる。

【００５７】また、シールド板２４や陽極をワークテー
ブル２３上に搭載してワーク５とともに搬送するように
構成すると、シールド板２４や陽極を交換・清掃する必
要が生じた場合に、これをＡＩＰ装置の外で行うことが
できるので、ＡＩＰ装置を休止する必要もなく、これに
よっても高い生産性を実現できる。

【００５８】また、ロッド状蒸発源１４から蒸発する金
属イオンは放射状にワーク５に照射されるので、図２３
の如き平板形状のカソード３に比較して蒸気捕捉率が高
くなり、歩留りが８０％程度期待できる。図２３の平板
型カソード３の歩留りは５０％以下が普通である。ま
た、ロッド状蒸発源１４は単純な円柱又は円筒形状であ
るので、図２３の平板形状のカソード３が最大で数キロ
グラムの重さであるのに対して数十キログラムの重さの
ものにすることができ、ロッド状蒸発源１４におけるタ
ーゲット材の製造コストを１／４以下に低減することが
期待できる。この製造コスト低減と歩留り向上で、ター
ゲットのグラム当たりの有効単価を大幅に低下させるこ
とができる。

【００５９】ところで、上述したワーク５のロッド状蒸
発源１４に対する相対移動の形態は図１及び図２の形態
に限られず、種々の変更を行ってもよい。例えば、図４
（ａ）に示す如く、真空チャンバ１の本体１ａとロッド
状蒸発源１４がワーク５と下蓋１７に対して昇降するも
のでもよい。図４（ｂ）のものは、ワーク５を垂下する
上蓋１７Ａが真空チャンバ１の本体１ａとロッド状蒸発
源１４に対して昇降するものである。図４（ｃ）のもの
は、真空チャンバ１がワーク５を出し入れするための開
閉自在な扉（２点鎖線部）を有しており、ロッド状蒸発
源１４が上部の小さな蓋体（１７ｃ）と共に真空チャン
バ１に対して昇降するものである。図４（ｄ）のもの
は、横向きになった真空チャンバ１の本体１ａにロッド
状蒸発源１４が水平に突設され、これらに対して横蓋１
７Ｂがワーク５と共に水平移動するものである。

【００６０】図１及び図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）のものは、ロッド状蒸発源１４又は蓋体（下蓋１
７、上蓋１７Ａ、横蓋１７Ｂ）の相対移動に際して、ロ
ッド状蒸発源１４の自由端側に真空チャンバ１に開口部
を設け、開口部の蓋体と真空チャンバ１の本体１ａとが
相対移動を行うようになっている。これに対して、真空
チャンバ１の本体１ａに対して相対移動する蓋体を設け
ず、真空チャンバ１内でロッド状蒸発源１４とワーク５
の相対移動を行って、ロッド状蒸発源１４とワーク５が
干渉しないようにした後に真空チャンバ１の側面に設け
られた扉からワーク５を出し入れする図４の（ｅ）のも
のは、真空チャンバ１が大型化してしまうという問題を
伴う。従って、ロッド状蒸発源１４の自由端側に蓋体を
設けてこの蓋体と真空チャンバ１の本体１ａとが相対移
動を行うことがより好ましい。

【００６１】前述のようにロッド状蒸発源１４の一端は
固定端であり、他端は自由端になっている。このような
ロッド状蒸発源１４の種々の構成例を図５乃至図８によ
り説明する。図５乃至図８は図１に適用されるロッド状
蒸発源の断面図である。

【００６２】図５において、ロッド状蒸発源１４のター
ゲット材７１は中空円筒になっている。このターゲット
材７１の下端には同じ外径を有する下部アーク閉じ込め
リング７２が取付けられている。ターゲット材７１の上
端にはターゲット保持部７３があり、又その外周側には
これも蒸発源と同じ外径をもった上部アーク閉じ込めリ
ング７４が取付けられている。上下のアーク閉じ込めリ
ング７２，７４は、ターゲット７１から絶縁するため
に、絶縁構造をもってターゲット保持部７３やシャフト
７７に固定されるが、ここではその詳細構造は省略し
た。このターゲット材７１及びターゲット保持部７３に
は中心穴７１ａ，７３ａが設けられ、この中心穴７１
ａ，７３ａにシャフト７７が通される。そして、シャフ
ト７７のフランジ７５とナット７９によって、ターゲッ
ト保持部７３を介してターゲット材７１を共締めして保
持するようになっている。この保持構成によって、ター
ゲット材７１にターゲットの自由端をフランジ７５に止
めるためのネジ穴加工を施す必要がなくなり、また、消
耗品であるターゲット材７１を交換する場合にも簡単に
取り外し・取り付けができるようになる。

【００６３】図６は、図５に例示したロッド状蒸発源１
４がアーク電源からの投入電力によって温度が上昇した
際にこれを効率良く冷却するための構成例を示す。中心
穴７１ａ，７３ａの内径はシャフト７７の外径より大き
く、シャフト７７の外周７７ａ側に外側通路８０が形成
される。また、シャフト７７の中心には、一端が注入接
続口８３によって配管に接続可能に開放されるとともに
他端が閉塞された中心通路８１が形成されている。ま
た、中心通路８１の閉塞端側には外側通路８０に連通す
る横穴８２が開口し、真空容器１の本体１ａの外側であ
って、外側通路８０のターゲット保持部７３に至る部分
には吐出接続口８４が開口している。注入接続口８３か
らの冷却媒体は、中心通路８１を上から下へと流れ、横
穴８２を通って、外側通路８０を下から上へと流れて吐
出接続口８４に至る。冷却媒体は淀みを生じることなく
ターゲット材７１の中心穴７１ａ内周を所定の流速で流
れるので、高い熱伝達率で効率的な冷却が行われ、ロッ
ド状蒸発源１４への投入電力を大きくして蒸発速度を増
すことが可能になる。

【００６４】図７は温度差に起因する熱応力を吸収でき
るロッド状蒸発源１４の構成例を示す。冷却媒体を先端
まで送り出すシャフト７７は低温であるが、ターゲット
材７１はこれよりも高温である。ターゲット材７１は軸
方向に大きく延びようとし、シャフト７７は軸方向に少
ししか延びないため、ターゲット材７１に大きな圧縮応
力が作用して破損する恐れがあった。そこで、共締め用
のナット７９とターゲット保持部７３との間に、弾性体
として例えば圧縮バネ７８を介在させ、ターゲット材７
１とシャフト７７の熱膨張差を圧縮バネ７８で吸収する
ようにしたものである。ターゲット材７１には、圧縮バ
ネ７８の予圧で決まる圧縮応力しか作用しないので、破
損する恐れがない。なお、圧縮バネ７８の代わりに、ゴ
ム板等を用いることもできる。

【００６５】図８は熱応力吸収の他の構成例を示す。シ
ャフト７７を軸方向に分割し、この間に弾性体として例
えばベローズ８５を介在させたものである。ベローズ８
５は板バネを交互に接続したようなものであり、所定の
圧縮力を発生させると共に冷却媒体の通路となる。冷却
媒体の通路を設けない図５に示したようなロッド状蒸発
源１４に適用する場合には、弾性体としてバネ、ゴム板
等を用いてもよい。

【００６６】高い生産性を有するＡＩＰ装置を実現する
ためには、蒸発源に大きなアーク電流を流すとともに、
連続的な放電を発生させる必要が生じてくる。ロッド状
蒸発源に大きなアーク電流を流すとともに、連続的な放
電を発生させるためには、ロッド状蒸発源の両端からア
ーク電流を供給することが非常に有効である。上述した
本発明のロッド状蒸発源１４は下端が自由端であるの
で、この下端に切り離し自在な電気的接続手段を設け
て、ロッド状蒸発源１４の両端から（図１では上下部マ
イナス端子１４ａ，２１を介して）アーク電流を供給し
ている。この電気的接続手段の例を図９及び図１０によ
り説明する。

【００６７】図９において、ロッド状蒸発源１４の上端
は真空チャンバ１の本体１ａに絶縁構造を介してナット
８６で固設されているが、ロッド状蒸発源１４の下端は
下蓋１７の開閉によって切り離される自由端になってい
る。電気的接続手段は、シャフト７７のフランジ７５に
面接触する面部材８７を弾性手段（図９ではフレキシブ
ルフランジ８８）を介して下蓋１７に立設して構成され
ている。この面部材８７が図１における下部マイナス端
子２１に相当している。フレキシブルフランジ８８は大
気圧の内圧に耐えて伸縮自在なものであってある程度の
弾力を有しており、その内側は下蓋１７に形成された孔
８９を介して外気に連通している。真空チャンバ１の本
体１ａ内が真空引きされると、フレキシブルフランジ８
８の内側には大気圧が作用し、面部材８７をフランジ７
５に押し付ける。大気圧による押し付けとフレキシブル
フランジ８８自体の弾力で面接触部において適当な面圧
が確保される。また、ロッド状蒸発源１４が少し斜めに
なってフランジ７５が水平でないような場合でも、フレ
キシブルフランジ８８で支持された面部材８７がフラン
ジ７５に沿うので、局所的な接触でその部分が加熱する
ことが防止される。この電気的接続手段の切り離しは、
図１で説明した実施例では、下蓋１７の下降によって行
われる。下蓋１７が下降すると、面部材８７はフランジ
７５から離れる。下蓋１７が上昇すると、面部材８７は
フランジ７５に当接して面接触部を形成し、大電流を流
すことが可能になり、高い生産性が実現できる。

【００６８】大電流を流すために面接触部により大きな
面圧が必要であり、図９に示した構成ではこの面圧が得
られないという場合には、図１０のように付加的な弾性
手段を用いることができる。面部材８７を広くし、面部
材８７と下蓋１７との間に円周等配分の例えば４個の圧
縮バネ９０を介在させると、この圧縮バネ９０の圧縮力
が面圧増大に寄与する。また、面部材８７の外部導出部
８７ａの先端に圧縮バネ９０を設けて外部導出部８７ａ
を介して面部材８７をフランジ７５に押し付けることも
できる。更に必要に応じて、これらの手段を組み合わせ
てもよい。

【００６９】上記のように、図９及び図１０に例示した
ような構成によってロッド状蒸発源に大きなアーク電流
を流すことで高い生産性を実現できる。しかし、ロッド
状蒸発源の軸方向に均一に放電が発生しないと、ワーク
のコーティングにムラが生じることが考えられるので、
ロッド状蒸発源に対する陽極の配置を工夫することが有
効である。また、ロッド状蒸発源の回りに陽極を配置す
ると、ワークに放射する金属イオンの影になるため、ワ
ークへの影響の少ない陽極配置にする必要がある。ワー
クを遮る程度が少なく軸方向に略均一な放電が行える陽
極配置例を図１１乃至図１５により説明する。なお、図
１１乃至図１４の例は、ロッド状蒸発源１４の一端のみ
にアーク電流を供給する装置を例示して上記のような陽
極配置の一般例を示すもので、図１５の例は、ロッド状
蒸発源１４の両端からアーク電流を供給するＡＩＰ装置
にこれを適用した具体例である。

【００７０】図１１において、ロッド状蒸発源１４の特
にターゲット材７１から外れた上下対称位置にリング状
陽極１０１，１０２が配設されている。リング状陽極１
０１，１０２は共に配線１０５，１０６で電源１０４に
並列に接続されている。そして、ロッド状蒸発源１４は
配線１０７で一端が電源１０４に接続されている。この
構成によると、上下対称位置に配置されたリング状陽極
１０１，１０２がロッド状蒸発源１４の軸方向の均一な
放電に寄与するとともに、リング状陽極１０１，１０２
はワーク５に対して影を生じず、ワークをムラなくコー
ティングすることができる。なお、図に破線１０８で示
したように、陰極側も両端から電流供給するのはより好
ましい。

【００７１】図１１におけるリング状陽極１０１，１０
２は単なるリング状のプレートであったが、図１２のよ
うに、円錐面を有する皿型リング状陽極１０１Ａ，１０
２Ａにすると、ロッド状蒸発源１４のターゲット材７１
の表面に於けるアークがよりロッド状蒸発源１４の軸方
向の中央まで走り易くなり、ターゲット材７１の端付近
に偏った放電を抑え、ロッド状蒸発源１４の軸方向にお
けるより均一な放電になる。ここでも、配線１０８によ
り、陰極側においても両端から電力供給するとなお良
い。

【００７２】図１３における陽極は、ロッド状蒸発源１
４とワーク５との間のロッド状蒸発源１４と同心の円周
を任意に等分（図示例では４等分）した位置にロッド状
陽極１０３を配設したものである。ロッド状陽極１０３
の各々は電源１０４に対して配線１０５，１０６で並列
に接続されている。そして、ロッド状蒸発源１４は配線
１０７で一端が電源１０４に接続されている。ロッド状
陽極１０３にすると、ロッド状蒸発源１４の周方向及び
軸方向に均等にロッド状陽極１０３が配設されるので、
放電の偏りが少なくなる。ロッド状陽極１０３は、ロッ
ド状蒸発源１４とワーク５との間に位置しているため、
ワーク５に対する影を生じるが、ワーク５はロッド状蒸
発源１４の回りを公転しながら自転する構成であるた
め、ワーク５のコーティングにムラを生じることがな
い。ここでも、配線１０８により、陰極側においても両
端から電力供給するとなお良い。

【００７３】図１４における陽極は、図１１におけるリ
ング状陽極１０１，１０２と図１３におけるロッド状陽
極１０３を組み合わせたものである。この例のように陽
極の構成を適宜組み合わせることにより、放電の軸方向
均一性が更に良くなる。なお、陽極はリングと棒とを一
体に構成した構成であるため、配線１０５，１０６はリ
ング部に接続するものだけでよい。ここでも、配線１０
８により、陰極側においても両端から電力供給するとな
お良い。

【００７４】図１５は、図１１乃至図１４にて例示した
陽極を本発明のロッド状蒸発源１４に適用した例であ
る。ロッド状蒸発源１４の両端はそれぞれ配線１０７
Ａ，１０７Ｂで電源１０４，１０４に接続されてアーク
電流が供給される。これによると、ロッド状蒸発源１４
両端から大きなアーク電流が供給されて高い生産性に寄
与する一方、ロッド状蒸発源１４の軸方向の電位差が少
なくなり、これに上記図１１乃至図１４の説明にある効
果が加わるので、更に軸方向の放電の均一性が良くな
る。また図１５によると、蒸発源及び陽極の両端に流れ
る電流を精度良く制御できるので、放電均一性をより一
層精度良く達成できる。なお、陽極の構成は図１５のよ
うなリング状陽極１０１，１０２の他、先に例示したロ
ッド状陽極１０３を用いてもよく、また、これらを自由
に組み合わせて構成してよい。また、このようにロッド
状陽極１０３を本発明のＡＩＰ装置に適用した場合に
は、ロッド状陽極１０３は前述したロッド状蒸発源１４
と同様に、一端を自由端として電気的接続手段を用いる
とよい。

【００７５】ところで、ロッド状蒸発源１４とワーク５
の間にあるロッド状陽極１０３を用いた場合、ロッド状
陽極１０３の表面にも多量の皮膜が付着することにな
る。そして、ロッド状陽極１０３は水冷によって低温で
あることから、皮膜が剥離又は遊離したり、また、真空
チャンバ１の開放時に皮膜に吸着した大気中の水蒸気等
がコーティング時に放出されたりして、ワーク５の皮膜
の品質に悪影響を及ぼす恐れがある。そこで、図１６や
図１７の如き配線でコーティング開始前にロッド状陽極
１０３をワーク５を予熱するヒータとして利用すること
で表面に付着した水蒸気等を放出し、またコーティング
中は高温を保って皮膜を剥離又は遊離しにくくすること
が好ましい。この予熱ヒータ兼用のロッド状陽極１０３
の構成によって、予熱ヒータを別に設ける必要がなくな
る。なお、予熱ヒータ兼用の陽極構造は、従来技術で説
明した平板状陽極にも適用できる。

【００７６】図１６において、放電のための電源１０
４，１０８をロッド状陽極１０３のヒータ電源に使用し
て予熱する場合である。同図（ａ）は加熱状態を示し、
同図（ｂ）は放電状態を示している。放電に必要な回路
に加えて、切換のためのスイッチ１１３，１１４，１１
５と、バイパス回路１１６が設けられている。符号１０
４，１０８，１１３，１１４，１１５，１１６が予熱手
段を構成するようにしている。同図（ａ）のように、ス
イッチ１１３，１１４，１１５がａ接点にあると、電源
１０４，１０８が並列になってロッド状陽極１０３に並
列に接続され、ロッド状陽極１０３がヒータとして加熱
され、ワーク５が予熱される。これにより、ロッド状陽
極１０３の皮膜に吸着された水蒸気等が放出され、コー
ティング時の放出によってワーク５の皮膜の品質に悪影
響を及ぼすことがない。この予熱が終わると、スイッチ
１１３，１１４，１１５をｂ接点に切り換え、通常のコ
ーティングを行う。このコーティング中はロッド状陽極
１０３は高温であって皮膜が剥離又は遊離しにくくな
る。

【００７７】図１７は、真空アーク放電のための直流電
源１０４，１０８とは別に、陽極をヒータとして利用す
るための交流電源１１０を設けたものである。交流電源
回路と直流電源回路との間に、スイッチ１１１，１１２
を設けてロッド状陽極１０３に対する接続を切り換え可
能にしたものである。スイッチ１１１，１１２をａ接点
にすると、ロッド状陽極１０３は直流電源１０４，１０
８に接続され、通常のコーティングが行われる。このコ
ーティングに先立って、スイッチ１１１，１１２をｂ接
点にすると、ロッド状陽極１０３は交流電源１１０に接
続され、ロッド状陽極１０３をヒータとしてワーク５が
予熱される。

【００７８】図１及び図２の説明にて述べた通り、ワー
ク５の取り出しに際しては、ワークテーブル２３は下蓋
１７の上で水平移動を行う。この水平移動手段として、
図１及び図２の実施例ではローラレール２０が設けられ
ているが、より望ましくは、真空チャンバ１内が真空で
あることから、真空シールが確実に行える構成及びワー
クテーブル２３の駆動が確実に行える構成にする必要が
ある。更に、ワークテーブル２３が下蓋１７の所定位置
に搬入された後は下蓋１７の上下動にかかわらず水平方
向に移動しない位置ずれ防止が、上述した電気的接続手
段の安定の観点から必要である。

【００７９】そのための、ワークテーブル２３の水平移
動手段の変形例を図１８により説明する。なお、図１８
にはワークテーブル２３の水平移動手段とともに、ワー
ク５をワークテーブル２３上で回転させる手段の例も併
せて図示しているが、これについては後で説明する。

【００８０】下蓋１７にはフリーローラ１２０が列設さ
れ、その上にワークテーブル２３が転がるようになって
いる。ワークテーブル２３の側面にはラック１２３が張
りつけられ、下蓋１７に突設された軸１２４にラック１
２３に噛み合うピニオン１２５が嵌入されている。軸１
２４はワークテーブル２３を水平移動させるためのもの
である。軸１２４は一対のプーリ１３０及びクラッチ１
３１を経て駆動モータ１３２に接続されている。また、
軸１２４にはディスクブレーキ１３３が設けられ、ディ
スクの回転位置を検出するエンコーダスイッチ１３４が
設けられている。ワークテーブルは、ピニオンにより真
空チャンバ内に搬入され、最終的には、ワークテーブル
上のワークにバイアス電圧を印加するためのバイアス電
力の伝達部が、所定の力で定着する位置まで搬送され
る。そして、駆動モータ１３２はドライバ１３５で制御
され、ドライバ１３５にエンコーダスイッチ１３４の回
転情報が入力される。この位置で、図示のようにピニオ
ン１２５がラック１２３に噛み合った状態において、軸
１２４がディスクブレーキ１３３で固定されると、ワー
クテーブル２３は所定位置で固定され、ワークに対して
のバイアス電力の伝達が確実に行われるようになること
になる。なお、上述したワークテーブルの水平移動手段
は、従来技術で説明した平板状蒸発源を用いるものにも
適用できる。

【００８１】ところで、ワークテーブル２３を搬入する
場合、ラック１２３とピニオン１２５が乗り上げて噛み
込まない場合がある。そこで、ワークテーブル２３の搬
出に際してラック１２３からピニオン１２５が離れる位
置の回転角度をエンコーダスイッチ１３４を介してドラ
イバ１３５が記憶しておく。そして、搬入時にクラッチ
１３１をオンにして記憶した回転角度になるように、駆
動モータ１３２を駆動し、クラッチ１３１をオフにして
おく。すると、他の駆動手段で押し込まれるワークテー
ブル２３のラック１２３はスムーズにピニオン１２５に
噛み合う。

【００８２】つぎに、ワーク５をワークテーブル２３上
で回転させる手段について説明する。ワークテーブル２
３にはロータリテーブル１２１が回転自在に軸支され、
回転軸１２２がワークテーブル２３の下まで突設されて
いる。回転軸１２２にギア１２６が嵌入され、下蓋１７
に突設された軸１２７にギア１２６に噛み合うギア１２
８が嵌入されている。軸１２７はロータリテーブル１２
１を回転させるためのものであり、歯車列１４０及びプ
ーリ１４１を経て駆動モータ１４２に接続されている。
また軸１２７の下端にボールジョイント１４３が設けら
れ、回転と縁切りした後にエアシリンダ１４４が接続さ
れている。このエアシリンダ１４４は上下限のリミット
スイッチ１４５，１４６を有しており、上下の往復動が
可能である。ワークテーブル２３の搬入・搬出時にはエ
アシリンダ１４４が短縮し、ギア１２８がギア１２６か
ら下がった位置に退避する。ワークテーブル２３が所定
位置になって固定されると、エアシリンダ１４４が伸長
するが、ギア１２８とギア１２６が噛み合う位置にある
保証はない。そこで、ドライバ１４７で駆動モータ１４
２を寸動させつつ、エアシリンダ１４４の短縮及び伸長
を数回繰り返すと、ギア１２８とギア１２６が噛み合
う。

【００８３】上記のようにワークテーブル２３の水平移
動手段及びワーク５の回転手段を構成すれば、下蓋１７
には二本の軸１２４，１２７が突設されているだけであ
ってこの部分だけ真空シールすればよいので、真空シー
ルを確実に行うことができる。また、ラック１２３とピ
ニオン１２５を用いるので、ワークテーブル２３の駆動
が確実に行えるとともに、このピニオン１２５が嵌入さ
れた軸１２４を固定することでワークテーブル２３を固
定することができる。

【００８４】つぎに、上述したワークテーブル２３を自
動的に交換するためのＡＩＰシステムを図３により説明
する。走行台車３０はローラレール３１，３２を有し、
ワークテーブル２３の第１搭載部Ａと第２搭載部Ｂが設
けられている。そして第１及び第２搭載部Ａ，Ｂ間の距
離Ｐに等しい距離Ｐ′だけ往復走行できるようにレール
３３に乗せられている。ワークテーブル２３の自動交換
に際しては、走行台車３０は実線位置にあって、第１搭
載部Ａが空の状態で待機する。そして処理済みのワーク
５が搭載されたワークテーブル２３が方向に搬出さ
れ、走行台車３０が方向に距離Ｐ′だけ走行した二点
鎖線位置となり、第２搭載部Ｂが真空チャンバ１に対面
する。そして、第２搭載部Ｂに搭載された未処理のワー
クテーブル２３が方向に搬入され、図２（ｂ）→図２
（ａ）→図１の順で真空チャンバ１内にワークテーブル
２３が搬入される。作業員が図３の第２搭載部Ｂに未処
理のワークテーブル２３を乗せるところまで作業する
と、ワークテーブル２３の交換が自動に行われ、第１搭
載部Ａに処理済みのワーク５が搭載されたワークテーブ
ル２３が乗り、第２搭載部Ｂが空の状態となる。作業員
はサイクルタイムの途中で第１搭載部Ａのワークテーブ
ル２３のワーク５とシールド板２４を交換すればよい。
なお、ワークテーブル２３には上述したロッド状陽極１
０３が搭載されてもよく、その場合にはロッド状陽極１
０３も交換し易い構成にすると良い。なお、シールド板
２４と陽極１０３をワークテーブル２３と共に搬出する
構成は、従来技術で述べた平板状陽極を用いるものにも
適用できる。

【００８５】図１９は多数のＡＩＰ装置（図示例では４
台）に対して一台の走行台車３０を用いる場合のＡＩＰ
システム図である。レール３３に沿って４台のＡＩＰ装
置３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄが並べられ、レール
３３の端にターンテーブル３６が設置されている。な
お、３７は分電盤・制御盤、３８はバイアス電源ユニッ
ト、３９はアーク電源ユニット、４０はラック配線であ
る。作業員はターンテーブル３６に未処理のワーク５と
清浄なシールド板２４を搭載した４つのワークテーブル
２３を乗せておく。特定のＡＩＰ装置の処理が終わりそ
うになると、走行台車３０の第２搭載部Ｂがターンテー
ブル３６から未処理のワークテーブル２３を受け取り、
図３と同じ要領で自動交換し、処理済みのワークテーブ
ル２３をターンテーブル３６に返しておく。このよう
に、各ＡＩＰ装置のサイクルが一巡すると、ターンテー
ブル３６には処理済みのワークテーブル２３が乗った状
態になる。そこで作業員はターンテーブル３６に向かっ
てまとめてワーク５とシールド板２４及び必要に応じて
ロッド状陽極１０３の交換を行えばよい。なお、この例
では走行台車３０には２つのワークテーブル搭載部があ
ったが、１つのみの搭載部を持ち、まず処理済ワークを
受取りターンテーブルまで搬送した後、ターンテーブル
から未処理ワークを受取りＡＩＰ装置まで搬送すること
も可能である。

【００８６】図２０は走行台車３０の代わりにロータリ
テーブル４０を用いたＡＩＰシステムを示す。各ＡＩＰ
装置３５Ａ，・・・，３５Ｘの前に、ロータリテーブル
４０，・・・，４０が設置され、各ロータリテーブル４
０，・・・，４０を双方向コンベア４１，・・・，４１
で接続したものである。また、ＡＩＰ装置３５Ａの前の
ロータリテーブル４０の双方向コンベア４１の逆側に、
搬出コンベア４２が接続され、この搬出コンベア４２の
端にはクロステーブル４４を介して処理済みのワークテ
ーブル２３の多数が貯溜される第１ストッカー４５が接
続されている。更にまた、ＡＩＰ装置３５Ｘの前のロー
タリテーブル４０の双方向コンベア４１の逆側に、搬入
コンベア４３が接続され、この搬入コンベア４３の端に
はクロステーブル４６を介して未処理のワークテーブル
の多数が貯溜される第２ストッカー４７が接続されてい
る。例えばＡＩＰ装置３５Ｘの自動交換が必要になる
と、矢印のようにロータリテーブル４０の上に処理済
みのワークテーブル２３が引き出され、ロータリテーブ
ル４０が回って矢印の方向に処理済みのワークテーブ
ル２３を双方向コンベア４１へ送り出す。処理済みのワ
ークテーブル２３はＡＩＰ装置３５Ａのロータリテーブ
ル４０を素通りし、クロステーブル４４を経て第１スト
ッカー４５に貯溜される。一方第２ストッカー４７から
クロステーブル４６を経て引き出される未処理のワーク
テーブル２３は、方向のようにターンテーブル４０に
入り、ターンテーブル４０が回って方向に未処理のワ
ークテーブル２３を送り出す。このように順次ＡＩＰ装
置３５Ａ，・・・，３５Ｘのワークテーブル２３の自動
交換が行われる。

【００８７】図３、図１９及び図２０に例示したＡＩＰ
システムによると、処理前及び処理後のワーク５を搭載
したワークテーブル２３を自動的に搬送することができ
るので、例えば無人である夜間にでもＡＩＰ装置を運転
することができ、これによって高い生産性を実現でき
る。

【００８８】なお、図３、図１９及び図２０の自動交換
システムは、図１のロッド状蒸発源１４を採用したＡＩ
Ｐ装置に限らず、図２３の如き平板形状の蒸発源を有す
るＡＩＰ装置にも適用可能である。図２１にこの例を示
す。同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は側面図である。
真空チャンバ５０の両側面に平板型蒸発源５１が設けら
れ、真空チャンバ５０の手前には弁板５２が昇降するゲ
ートバルブ５３が取り付けられている。ワーク５が搭載
されたワークテーブル２３は開閉扉になる弁板５２が上
がった状態で走行台車３０（又はロータリテーブル４
０）の上に引き出される。

【００８９】また、ワークを搭載したワークテーブルに
更にシールド板を搭載することは、これまでに説明した
ようなバッチ式ＡＩＰ装置に限らず、図２２の如きイン
ライン式ＡＩＰ装置にも適用可能である。このインライ
ン式ＡＩＰ装置は、真空室６０と、予熱室６１と、コー
ティング室６２と、冷却室６３とをゲートバルブ６４
ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅを介して接続し、
レール６５の上をワークテーブル６６が各室６０〜６３
内に順次搬送されるものである。ワークテーブル６６の
上にはワーク５とシールド板６７が搭載されており、真
空室６０には清浄なシールド板６７を搭載したワークテ
ーブル６６を搬入し、冷却室６３からは汚れたシールド
板６７を搭載したワークテーブル６６が搬出される。従
って一ライン（走行）毎のシールド板６７の交換は、Ａ
ＩＰ装置を止めずに外部で行え、常に清浄なシールド板
６７を用いたコーティングができる。更に、陽極をもワ
ークテーブル６６に搭載してワーク５及びシールド板６
７とともに搬送するように構成すれば、陽極の交換・清
掃も容易に効率的に行うことができる。

【００９０】

【発明の効果】請求項１に係る本発明によると、ワーク
を真空チャンバ内に搬入・搬出するに際して、ワークが
ロッド状蒸発源に対して相対的にロッド状蒸発源の軸方
向に移動することができる。従って、ＡＩＰ装置にロッ
ド状蒸発源を採用しても、ワークとロッド状蒸発源とが
干渉・衝突することなくワークを搬入・搬出することが
できる。即ち、蒸発源にロッド状蒸発源を採用するこ
と、及び、複数のワークをまとめて取り扱うことによっ
て、高い生産性を有するＡＩＰ装置を実現することがで
きる。

【００９１】請求項２に係る本発明によると、ワークを
真空チャンバ内に搬入・搬出するに際しては、ワークが
ロッド状蒸発源に対して相対的に上下方向に移動するこ
とができるので、ワークをロッド状蒸発源と干渉・衝突
させることなく取り扱うことができる。また、ロッド状
蒸発源を真空チャンバの本体に固定しているので、ワー
クを搭載するワークテーブル等を設けた場合にも、これ
にロッド状蒸発源の取り付けに関する機構、例えばロッ
ド状蒸発源の冷却装置等を集中して設ける必要がない。
従って、装置構成を複雑にすることなく、高い生産性を
有するＡＩＰ装置を実現することができる。

【００９２】請求項３に係る本発明によると、請求項２
に記載した本発明において更に、下蓋が真空チャンバの
本体に対して昇降する。真空チャンバの本体を移動させ
る場合には、ＡＩＰ装置の付帯設備、例えば排気ノズル
等の構成が複雑になることが考えられるが、下蓋を昇降
させればこの心配はない。従って、簡単な装置構成によ
って高い生産性を有するＡＩＰ装置を実現することがで
きる。

【００９３】請求項４に係る本発明によると、請求項３
に記載した本発明において更に、ワークは真空チャンバ
の本体の外部に完全に降下した後に水平方向に移動する
ので、ワークとロッド状蒸発源とが干渉・衝突すること
なくワークを搬入・搬出することができる。従って、ロ
ッド状蒸発源を採用したＡＩＰ装置における効率的なワ
ークの取り扱いを行うことができ、これによって高い生
産性を有するＡＩＰ装置を実現することができる。

【００９４】請求項５に係る本発明によると、請求項４
に記載した本発明において更に、ワークをワークテーブ
ルに搭載して取り扱い、このワークテーブルをラックと
ピニオンを利用して水平移動させるので、ワークを確実
に移動させることができる。即ち、高い生産性を有する
ＡＩＰ装置において、装置のより正確な作動が行われ
る。

【００９５】請求項６に係る本発明によると、請求項４
に記載した本発明において更に、シールド板がワークと
ともにワークテーブルに搭載されて取り扱われるので、
シールド板の交換・清掃が必要である場合でも、これを
ＡＩＰ装置を止めずに外部で行うことができる。従っ
て、シールド板の交換・清掃作業に関係なくＡＩＰ装置
の運転を続けて行うことができ、高い生産性を有するＡ
ＩＰ装置を実現することができる。

【００９６】請求項７に係る本発明によると、請求項６
に記載した本発明において更に、ワークテーブルに陽極
を搭載するので、陽極の交換・清掃が必要である場合で
も、シールド板と同様に、ＡＩＰ装置を止めずに外部で
行うことができる。従って、陽極の交換・清掃作業に関
係なくＡＩＰ装置の運転を続けて行うことができ、高い
生産性を有するＡＩＰ装置を実現することができる。

【００９７】請求項８に係る本発明によると、ロッド状
蒸発源の一端を真空チャンバの本体に固定し、他端を蓋
体に切り離し自在な電気的接続手段を用いて接続してお
り、この両端からアーク電力を供給するので、ロッド状
蒸発源に大きなアーク電力を供給することができる。従
って、ロッド状蒸発源を採用したＡＩＰ装置において大
きなアーク電力を供給することにより、高い生産性を有
するＡＩＰ装置を実現することができる。

【００９８】請求項９に係る本発明によると、請求項８
に記載した本発明において更に、電気的接続手段に弾性
手段で支持された面部材を用いているので、ロッド状蒸
発源と電気的接続手段との接続部に傾きが存在しても確
実に接続することができる。従って、ロッド状蒸発源へ
の大きなアーク電力を供給を確実に行って、確実に高い
生産性を有するＡＩＰ装置を実現することができる。

【００９９】請求項１０に係る本発明によると、請求項
１に記載した本発明において更に、ロッド状蒸発源がタ
ーゲット材をシャフトによって保持することで構成され
ているので、片側を自由端としたロッド状蒸発源の構成
が可能であり、ロッド状蒸発源のターゲット材が消耗し
てこれを交換する必要が生じた際にも、容易に交換を行
うことができる。従って、ロッド状蒸発源のターゲット
材の交換に要する時間を短縮してＡＩＰ装置の稼働率を
向上し、これによって高い生産性を有するＡＩＰ装置を
実現することができる。

【０１００】請求項１１に係る本発明によると、請求項
１０に記載した本発明において更に、ロッド状蒸発源の
内部に冷却媒体を通すことができるように構成している
ので、ロッド状蒸発源にアーク電力が投入されて温度が
上昇してもこれを効率良く冷却することができる。従っ
て、ロッド状蒸発源への投入電力を大きくして蒸発速度
を増すことができ、これによって高い生産性を有するＡ
ＩＰ装置を実現することができる。

【０１０１】請求項１２に係る本発明によると、請求項
１１に記載した本発明において更に、ターゲット材を保
持するナットが弾性体を介して前記ターゲット材を保持
しているので、ロッド状蒸発源へのアーク電力の投入及
びその冷却に起因するターゲット材とシャフトとの熱膨
張差を弾性体で吸収することができる。従って、ターゲ
ット材とシャフトとの熱膨張差によってターゲット材が
破損する恐れを発生させることなく、高い生産性を有す
るＡＩＰ装置を実現することができる。

【０１０２】請求項１３及び請求項１４に係る本発明に
よると、陽極にロッド状蒸発源の軸方向の電位差が発生
しないように陽極を設けているので、ロッド状蒸発源の
軸方向に均一に放電を発生させることができる。従っ
て、コーティングをムラなく行うことによりより高い品
質を実現するＡＩＰ装置を実現することができる。

【０１０３】請求項１５に係る本発明によると、請求項
１３または請求項１４に記載した本発明において更に、
ロッド状蒸発源の両端からアーク電力を供給するので、
ロッド状蒸発源に大きなアーク電力を供給することがで
きるとともに、ロッド状蒸発源の軸方向に電位差が発生
せずロッド状蒸発源の軸方向に更に均一に放電を発生さ
せることができる。従って、高い生産性を有するＡＩＰ
装置を実現するとともに、更にワークの皮膜の品質をよ
り一層向上させることができる。

【０１０４】請求項１６に係る本発明によると、請求項
１４に記載した本発明において更に、ロッド状陽極がワ
ークを予熱するヒータとして利用されるので、ロッド状
陽極表面に付着した皮膜や大気中の水蒸気によってワー
クの皮膜の品質に悪影響を及ぼすことがない。従って、
ワークの皮膜の品質をより一層向上させることができ
る。

【０１０５】請求項１７乃至請求項１９に係る本発明に
よると、一台以上のＡＩＰ装置を有するＡＩＰシステム
において、ワークを搭載したワークテーブルを自動的に
ＡＩＰ装置から搬入・搬出できるように構成したので、
夜間でもＡＩＰ装置を休止する必要がなくなる。従っ
て、夜間無人運転が可能な稼働率の高い、高い生産性を
有するＡＩＰ装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＡＩＰ装置の要部図である。

【図２】 ワークテーブルの搬送図である。

【図３】 走行台車を用いたＡＩＰシステムの上面図で
ある。

【図４】 ワークとロッド状蒸発源との相対移動例を示
す図である。

【図５】 ロッド状蒸発源の断面図である。

【図６】 他のロッド状蒸発源の断面図である。

【図７】 他のロッド状蒸発源の断面図である。

【図８】 他のロッド状蒸発源の断面図である。

【図９】 ロッド状蒸発源の電気的接続手段を示す図で
ある。

【図１０】 他のロッド状蒸発源の電気的接続手段を示
す図である。

【図１１】 ロッド状蒸発源に対する陽極を示す図であ
る。

【図１２】 ロッド状蒸発源に対する他の陽極を示す図
である。

【図１３】 ロッド状蒸発源に対する他の陽極を示す図
である。

【図１４】 ロッド状蒸発源に対する他の陽極を示す図
である。

【図１５】 ロッド状蒸発源と陽極の電源に対する接続
回路図である。

【図１６】 陽極予熱のための接続回路図である。

【図１７】 陽極予熱のための他の接続回路図である。

【図１８】 ワークテーブル及びロータリテーブルの駆
動系統図である。

【図１９】 走行台車を用いた他のＡＩＰシステムの上
面図である。

【図２０】 ロータリーテーブルによるＡＩＰシステム
の上面図である。

【図２１】 ゲートバルブ付ＡＩＰ装置にかかるＡＩＰ
システムの側面図である。

【図２２】 インライン式ＡＩＰ装置に対するシールド
板の適用を示す概念図である。

【図２３】 従来のＡＩＰ装置の要部図である。

【符号の説明】

１…真空チャンバ、１ａ…本体、５…ワーク、１４…ロ
ッド状蒸発源、１７…下蓋（蓋体）、２３…ワークテー
ブル、２４…シールド板、３０…走行台車、Ａ…第１搭
載部、Ｂ…第２搭載部、３３…レール、３６…ターンテ
ーブル、４０…ロータリテーブル、４１…双方向コンベ
ア、４２…搬出コンベア、４３…搬入コンベア、４５…
第１ストッカー、４７…第２ストッカー、７１…ターゲ
ット材、７１ａ，７２ａ，７３ａ…中心穴、７２，７４
…アーク閉じ込めリング、７７…シャフト、８０…外側
通路、８１…中心通路、８２…横穴、７９…ナット、８
７…面部材、８８…フレキシブルフランジ（弾性手
段）、１０１，１０２…リング状陽極、１０１Ａ，１０
２Ａ…皿型リング状陽極、１０３…ロッド状陽極、１２
３…ラック、１２５…ピニオン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉垣 浩 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 河口 博 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 下島 克彦 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 藤井 博文 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 木戸 利也 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 鈴木 穀 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 井上 陽一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アークを発生させるロッド状蒸発源と、
   該ロッド状蒸発源を取り囲むように配設され表面に皮膜
   がコーティングされるワークとを有するアークイオンプ
   レーティング装置において、前記ワークが前記ロッド状
   蒸発源に対して相対的に前記ロッド状蒸発源の軸方向に
   移動可能であることを特徴とするアークイオンプレーテ
   ィング装置。
2. 【請求項２】 真空チャンバと、該真空チャンバ内に設
   けられたロッド状蒸発源と、該ロッド状蒸発源を取り囲
   むように配設され表面に皮膜がコーティングされるワー
   クとを有するアークイオンプレーティング装置におい
   て、前記真空チャンバが、前記ワークを搭載した下蓋
   と、前記ロッド状蒸発源の上端が固定された本体とから
   なり、前記下蓋が前記本体に対して相対的に上下方向に
   移動可能であることを特徴とするアークイオンプレーテ
   ィング装置。
3. 【請求項３】 前記下蓋が前記本体に対して昇降可能で
   あることを特徴とする請求項２記載のアークイオンプレ
   ーティング装置。
4. 【請求項４】 前記ワークの上端が前記ロッド状蒸発源
   の下端より下方に位置するまで前記下蓋を降下させた後
   に、前記ワークが前記下蓋に対して水平移動可能である
   ことを特徴とする請求項３記載のアークイオンプレーテ
   ィング装置。
5. 【請求項５】 前記ワークは前記下蓋に搭載されるワー
   クテーブルに搭載されており、該ワークテーブルは、該
   ワークテーブルに設けられたラックと前記下蓋に設けら
   れたピニオンによって前記下蓋に対して水平移動可能で
   あることを特徴とする請求項４記載のアークイオンプレ
   ーティング装置。
6. 【請求項６】 前記ワークは前記下蓋に搭載されるワー
   クテーブルに搭載されているとともに、該ワークテーブ
   ルには前記ワークとともにシールド板が搭載されている
   ことを特徴とする請求項４記載のアークイオンプレーテ
   ィング装置。
7. 【請求項７】 前記ワークテーブルには更に陽極が搭載
   されていることを特徴とする請求項６記載のアークイオ
   ンプレーティング装置。
8. 【請求項８】 真空チャンバと、該真空チャンバ内に設
   けられたロッド状蒸発源と、該ロッド状蒸発源を取り囲
   むように配設され表面に皮膜がコーティングされるワー
   クとを有するアークイオンプレーティング装置におい
   て、前記真空チャンバが、前記ロッド状蒸発源の一端が
   固定された本体と、前記ワークを保持するとともに前記
   本体に対して相対的に前記ロッド状蒸発源の軸方向に移
   動可能である蓋体とからなり、前記ロッド状蒸発源の他
   端が前記蓋体に対して切り離し自在な電気的接続手段を
   介して接続され、前記ロッド状蒸発源の両端からアーク
   電力が供給されることを特徴とするアークイオンプレー
   ティング装置。
9. 【請求項９】 前記電気的接続手段は、弾性手段を介し
   て前記蓋体に支持される面部材が前記ロッド状蒸発源の
   他端に当接可能に構成されていることを特徴とする請求
   項８記載のアークイオンプレーティング装置。
10. 【請求項１０】 前記ロッド状蒸発源は、中心穴を有す
    る中空円筒であるターゲット材が、前記中心穴に通され
    るシャフトによって保持されてなることを特徴とする請
    求項１記載のアークイオンプレーティング装置。
11. 【請求項１１】 前記ターゲット材と前記シャフトとの
    間に外側通路が設けられ、前記シャフトの中心に中心通
    路が設けられ、該中心通路と前記外側通路とを連通する
    横穴が設けられ、該横穴と前記外側通路と前記中心通路
    に冷却媒体が流れることによって前記ロッド状蒸発源が
    冷却されることを特徴とする請求項１０記載のアークイ
    オンプレーティング装置。
12. 【請求項１２】 前記シャフトは前記ターゲット材を保
    持するナットを有し、該ナットは弾性体を介して前記タ
    ーゲット材を保持していることを特徴とする請求項１１
    記載のアークイオンプレーティング装置。
13. 【請求項１３】 真空チャンバと、該真空チャンバ内に
    設けられたロッド状蒸発源と、該ロッド状蒸発源との間
    にアークを発生させる陽極と、前記ロッド状蒸発源を取
    り囲むように配設され表面に皮膜がコーティングされる
    ワークとを有するアークイオンプレーティング装置にお
    いて、前記陽極は、前記ロッド状蒸発源の両端に設けら
    れたリング状陽極であることを特徴とするアークイオン
    プレーティング装置。
14. 【請求項１４】 真空チャンバと、該真空チャンバ内に
    設けられたロッド状蒸発源と、該ロッド状蒸発源との間
    にアークを発生させる陽極と、前記ロッド状蒸発源を取
    り囲むように配設され表面に皮膜がコーティングされる
    ワークとを有するアークイオンプレーティング装置にお
    いて、前記陽極は、前記ロッド状蒸発源の軸心を中心と
    する円周上でかつ前記ロッド状蒸発源と前記ワークとの
    間の位置に設けられたロッド状陽極であるとともに、前
    記陽極の両端からアーク電力が供給されることを特徴と
    するアークイオンプレーティング装置。
15. 【請求項１５】 前記ロッド状蒸発源の両端からアーク
    電力が供給されることを特徴とする請求項１３または請
    求項１４記載のアークイオンプレーティング装置。
16. 【請求項１６】 前記陽極は、前記ワーク表面に皮膜が
    コーティングされる前には前記ワークを予熱するヒータ
    として利用されることを特徴とする請求項１４記載のア
    ークイオンプレーティング装置。
17. 【請求項１７】 ワークを搭載したワークテーブルを出
    し入れする一台以上のアークイオンプレーティング装置
    に沿って走行可能な走行台車を設け、該走行台車に前記
    ワークテーブルを搭載する１以上の搭載部を設け、該搭
    載部は前記走行台車の走行によって前記アークイオンプ
    レーティング装置に対向する位置に移動するとともに、
    前記ワークテーブルは前記搭載部と前記アークイオンプ
    レーティング装置との間で自動的に出し入れされること
    を特徴とするアークイオンプレーティングシステム。
18. 【請求項１８】 前記走行台車を前記アークイオンプレ
    ーティング装置に沿って設けられたレールの上を走行可
    能に設け、複数の前記ワークテーブルを搭載可能なター
    ンテーブルを前記レールに沿って設け、該ターンテーブ
    ルと前記走行台車との間で前記ワークテーブルが自動交
    換可能であることを特徴とする請求項１７記載のアーク
    イオンプレーティングシステム。
19. 【請求項１９】 複数並べられたアークイオンプレーテ
    ィング装置それぞれの前に、該アークイオンプレーティ
    ング装置との間でワークを搭載したワークテーブルを出
    し入れするとともに該ワークテーブルの向きを変えるロ
    ータリテーブルを設け、該複数のロータリテーブルの間
    を接続し前記ワークテーブルを搬送する双方向コンベア
    を設け、一端に位置する前記ロータリテーブルには処理
    済みの前記ワークを搭載した複数の前記ワークテーブル
    を貯溜できる第１ストッカーを搬出コンベアを介して接
    続し、他端に位置する前記ロータリテーブルには未処理
    の前記ワークを搭載した複数の前記ワークテーブルを貯
    溜できる第２ストッカーを搬入コンベアを介して接続し
    ていることを特徴とするアークイオンプレーティングシ
    ステム。