JPH08104976A - ハードコーティング膜及びその製造方法並びにハードコーティング膜の蒸着装置 - Google Patents
ハードコーティング膜及びその製造方法並びにハードコーティング膜の蒸着装置Info
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- JPH08104976A JPH08104976A JP24140494A JP24140494A JPH08104976A JP H08104976 A JPH08104976 A JP H08104976A JP 24140494 A JP24140494 A JP 24140494A JP 24140494 A JP24140494 A JP 24140494A JP H08104976 A JPH08104976 A JP H08104976A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 硬い材料を加工しても摩耗が少なく、基材と
の密着性が高く、さらに、硬度が高いために精度良く加
工ができるハードコーティング膜及びその製造方法、並
びにハードコーティング膜の蒸着装置を得ることを目的
とする。 【構成】 ガス導入系５によってガスイオン源１０に少
なくとも１種類以上の窒素ガス、メタンガス、アンモニ
アガス等の窒素元素または炭素元素を含むガスをガスイ
オン源１０に導入し、ガスイオンを基材１に照射する。
一方、金属イオン源９を稼働させ、チタン等の金属材料
のイオンを基材１に照射する。ガスイオンと金属イオン
は、基材１上で反応して、窒化チタン等が基材１上に形
成される。 【効果】 基材との密着性が高く、膜組成を連続的に変
えることができ、膜歪が小さく切削中の剥離が起こりに
くいハードコーティング膜が得られる。
の密着性が高く、さらに、硬度が高いために精度良く加
工ができるハードコーティング膜及びその製造方法、並
びにハードコーティング膜の蒸着装置を得ることを目的
とする。 【構成】 ガス導入系５によってガスイオン源１０に少
なくとも１種類以上の窒素ガス、メタンガス、アンモニ
アガス等の窒素元素または炭素元素を含むガスをガスイ
オン源１０に導入し、ガスイオンを基材１に照射する。
一方、金属イオン源９を稼働させ、チタン等の金属材料
のイオンを基材１に照射する。ガスイオンと金属イオン
は、基材１上で反応して、窒化チタン等が基材１上に形
成される。 【効果】 基材との密着性が高く、膜組成を連続的に変
えることができ、膜歪が小さく切削中の剥離が起こりに
くいハードコーティング膜が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ハードコーティング
膜及びその製造方法、並びにハードコーティング膜の蒸
着装置、特に、金型、切削工具もしくはベアリング等の
硬度と耐摩耗性が要求される機械部品の長寿命化を実現
するために、この機械部品表面に形成されるハードコー
ティング膜及びその製造方法、並びにハードコーティン
グ膜の蒸着装置に関するものである。
膜及びその製造方法、並びにハードコーティング膜の蒸
着装置、特に、金型、切削工具もしくはベアリング等の
硬度と耐摩耗性が要求される機械部品の長寿命化を実現
するために、この機械部品表面に形成されるハードコー
ティング膜及びその製造方法、並びにハードコーティン
グ膜の蒸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3およびダイヤ
モンドライクカーボン膜が、ドリル等の切削工具、磁気
ディスク装置の記憶媒体の表面を保護するハードコーテ
ィング膜として使われている。図３２は、薄膜作製技術
における諸問題およびトラブル対策（経営開発センター
出版部）に示されたイオンプレーティング装置の概略断
面図である。図において、１は基材、２は基材ホルダ
ー、３は真空槽、４は真空槽３の排気系、５はガス導入
系、６は蒸発源、７は基材１にバイアス電圧を印加する
直流電源である。
モンドライクカーボン膜が、ドリル等の切削工具、磁気
ディスク装置の記憶媒体の表面を保護するハードコーテ
ィング膜として使われている。図３２は、薄膜作製技術
における諸問題およびトラブル対策（経営開発センター
出版部）に示されたイオンプレーティング装置の概略断
面図である。図において、１は基材、２は基材ホルダ
ー、３は真空槽、４は真空槽３の排気系、５はガス導入
系、６は蒸発源、７は基材１にバイアス電圧を印加する
直流電源である。
【０００３】従来のイオンプレーティング装置は上述し
たように構成され、まず、真空槽３内を排気系４により
排気した後、蒸発源６を稼働させ、蒸発材料（チタン）
を加熱して蒸発させる。一方、ガス導入系５によって窒
素ガスを導入すると、窒素ガス雰囲気で蒸発材料が窒化
反応して、窒化チタンが基材１上に付着して、図３３に
示すように、ハードコーティング膜である窒化チタン膜
８が形成される。このとき、直流電源７により基材ホル
ダー２に負のバイアス電圧を印加すると、イオン化され
た蒸発材料が加速されて基材１に入射するので、付着力
をやや向上させることが可能となる。
たように構成され、まず、真空槽３内を排気系４により
排気した後、蒸発源６を稼働させ、蒸発材料（チタン）
を加熱して蒸発させる。一方、ガス導入系５によって窒
素ガスを導入すると、窒素ガス雰囲気で蒸発材料が窒化
反応して、窒化チタンが基材１上に付着して、図３３に
示すように、ハードコーティング膜である窒化チタン膜
８が形成される。このとき、直流電源７により基材ホル
ダー２に負のバイアス電圧を印加すると、イオン化され
た蒸発材料が加速されて基材１に入射するので、付着力
をやや向上させることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したようなイオン
プレーティング装置で形成されたハードコーティング膜
では、切削中に工具表面から剥離したり、特に、硬い材
料を加工したりするときに摩耗が激しくなって、工具寿
命が極端に短くなったり、精度良く部品を加工すること
ができなくなるという問題点があった。また、金属蒸発
源を用いるので上向き蒸着しかできないため、基材が重
量物となっても真空槽の上側に固定する必要があるので
頑丈な基材ホルダーを製作する必要があった。この発明
はこのような問題点を解決するためになされたもので、
工具との密着性が高く、また硬度も高いハードコーティ
ング膜及びその製造方法を得ることを目的とする。さら
に、基材を下側に置いて下向き蒸着を可能にするハード
コーティング膜の蒸着装置を得ることを目的とする。
プレーティング装置で形成されたハードコーティング膜
では、切削中に工具表面から剥離したり、特に、硬い材
料を加工したりするときに摩耗が激しくなって、工具寿
命が極端に短くなったり、精度良く部品を加工すること
ができなくなるという問題点があった。また、金属蒸発
源を用いるので上向き蒸着しかできないため、基材が重
量物となっても真空槽の上側に固定する必要があるので
頑丈な基材ホルダーを製作する必要があった。この発明
はこのような問題点を解決するためになされたもので、
工具との密着性が高く、また硬度も高いハードコーティ
ング膜及びその製造方法を得ることを目的とする。さら
に、基材を下側に置いて下向き蒸着を可能にするハード
コーティング膜の蒸着装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項第１項
に係る発明は、基材表面にコーティングされたハードコ
ーティング膜であって、このハードコーティング膜は、
上記基材からハードコーティング膜の表面に向かって窒
素組成が変化するＴｉＮｘ（０＜ｘ＜１）からなる。
に係る発明は、基材表面にコーティングされたハードコ
ーティング膜であって、このハードコーティング膜は、
上記基材からハードコーティング膜の表面に向かって窒
素組成が変化するＴｉＮｘ（０＜ｘ＜１）からなる。
【０００６】この発明の請求項第２項に係る発明は、ハ
ードコーティング膜がＴｉ、ＴｉとＴｉ2Ｎとの混晶、
Ｔｉ2Ｎ、及びＴｉ2ＮとＴｉＮとの混晶の少なくとも１
種を含むものである。
ードコーティング膜がＴｉ、ＴｉとＴｉ2Ｎとの混晶、
Ｔｉ2Ｎ、及びＴｉ2ＮとＴｉＮとの混晶の少なくとも１
種を含むものである。
【０００７】この発明の請求項第３項に係る発明は、ハ
ードコーティング膜がＴｉＣの混晶を含むものである。
ードコーティング膜がＴｉＣの混晶を含むものである。
【０００８】この発明の請求項第４項に係る発明は、基
材表面の下地層が１μｍ以下のＴｉ層である。
材表面の下地層が１μｍ以下のＴｉ層である。
【０００９】この発明の請求項第５項に係る発明は、ハ
ードコーティング膜の表面に１μｍ以下のＴｉＮ層から
なる表面保護層を設けたものである。
ードコーティング膜の表面に１μｍ以下のＴｉＮ層から
なる表面保護層を設けたものである。
【００１０】この発明の請求項第６項に係る発明は、ハ
ードコーティング膜がＴｉの代わりにＡｌ、Ｗ、Ｃｒ、
Ｚｒ、Ｂ及びＳｉからなる群から選ばれた金属元素で置
き換えたＡｌＮ系、ＷＮ系、ＣｒＮ系、ＺｒＮ系、ＢＮ
系及びＳｉＮ系の材料からなるものである。
ードコーティング膜がＴｉの代わりにＡｌ、Ｗ、Ｃｒ、
Ｚｒ、Ｂ及びＳｉからなる群から選ばれた金属元素で置
き換えたＡｌＮ系、ＷＮ系、ＣｒＮ系、ＺｒＮ系、ＢＮ
系及びＳｉＮ系の材料からなるものである。
【００１１】この発明の請求項第７項に係る発明は、基
材表面にコーティングされたハードコーティング膜であ
って、このハードコーティング膜は、上記基材からハー
ドコーティング膜の表面に向かって炭素組成が変化する
ＴｉＣｘ（０＜ｘ＜１）である。
材表面にコーティングされたハードコーティング膜であ
って、このハードコーティング膜は、上記基材からハー
ドコーティング膜の表面に向かって炭素組成が変化する
ＴｉＣｘ（０＜ｘ＜１）である。
【００１２】この発明の請求項第８項に係る発明は、ハ
ードコーティング膜がＴｉ、ＴｉとＴｉＣとの混晶、及
びＴｉＣの少なくとも１種を含むものである。
ードコーティング膜がＴｉ、ＴｉとＴｉＣとの混晶、及
びＴｉＣの少なくとも１種を含むものである。
【００１３】この発明の請求項第９項に係る発明は、基
材表面の下地層が１μｍ以下のＴｉ層である。
材表面の下地層が１μｍ以下のＴｉ層である。
【００１４】この発明の請求項第１０項に係る発明は、
ハードコーティング膜の表面に１μｍ以下のＴｉＮ層か
らなる表面保護層を設けたものである。
ハードコーティング膜の表面に１μｍ以下のＴｉＮ層か
らなる表面保護層を設けたものである。
【００１５】この発明の請求項第１１項に係る発明は、
所定の真空度の保持された真空槽と、この真空槽内に配
置された基材と、この基材を回転する回転機構と、上記
基材を加熱又は冷却する基材温度調節機構と、上記基材
の蒸着面に対向してして設けられ、少なくとも１種類以
上の金属元素を含むガス及び非金属元素の混合ガスを解
離又はイオン化して上記基材に照射する１個のガスイオ
ン源とを備えたものである。
所定の真空度の保持された真空槽と、この真空槽内に配
置された基材と、この基材を回転する回転機構と、上記
基材を加熱又は冷却する基材温度調節機構と、上記基材
の蒸着面に対向してして設けられ、少なくとも１種類以
上の金属元素を含むガス及び非金属元素の混合ガスを解
離又はイオン化して上記基材に照射する１個のガスイオ
ン源とを備えたものである。
【００１６】この発明の請求項第１２項に係る発明は、
所定の真空度の保持された真空槽と、この真空槽内に配
置された基材と、この基材を回転する回転機構と、上記
基材を加熱又は冷却する基材温度調節機構と、上記基材
の蒸着面に対向してして設けられ、少なくとも１種類以
上の金属元素を含むガスを解離又はイオン化して上記基
材に照射する金属イオン源と、上記基材の蒸着面に対向
して設けられ、非金属元素の混合ガスを解離又はイオン
化して上記基材に照射するガスイオン源とを備えたもの
である。
所定の真空度の保持された真空槽と、この真空槽内に配
置された基材と、この基材を回転する回転機構と、上記
基材を加熱又は冷却する基材温度調節機構と、上記基材
の蒸着面に対向してして設けられ、少なくとも１種類以
上の金属元素を含むガスを解離又はイオン化して上記基
材に照射する金属イオン源と、上記基材の蒸着面に対向
して設けられ、非金属元素の混合ガスを解離又はイオン
化して上記基材に照射するガスイオン源とを備えたもの
である。
【００１７】この発明の請求項第１３項に係る発明は、
基材をその蒸着面を上向きにして配置したものである。
基材をその蒸着面を上向きにして配置したものである。
【００１８】この発明の請求項第１４項に係る発明は、
基材をその蒸着面を横向きにして配置したものである。
基材をその蒸着面を横向きにして配置したものである。
【００１９】この発明の請求項第１５項に係る発明は、
ガスイオン源又は金属イオン源を移動させながら蒸着を
行うものである。
ガスイオン源又は金属イオン源を移動させながら蒸着を
行うものである。
【００２０】この発明の請求項第１６項に係る発明は、
基材を所定の電圧にバイアスする第１のバイアス手段を
設け、この第１のバイアス手段により基材をアース電位
又は負の電位にバイアスし、ガスイオン源を所定の電圧
にバイアスする第２のバイアス手段を設け、この第２の
バイアス手段によりガスイオン源を上記基材の電位より
高い電位にバイアスするものである。
基材を所定の電圧にバイアスする第１のバイアス手段を
設け、この第１のバイアス手段により基材をアース電位
又は負の電位にバイアスし、ガスイオン源を所定の電圧
にバイアスする第２のバイアス手段を設け、この第２の
バイアス手段によりガスイオン源を上記基材の電位より
高い電位にバイアスするものである。
【００２１】この発明の請求項第１７項に係る発明は、
第２のバイアス手段によりガスイオン源を基材の電位よ
り低い電位にバイアスするものである。
第２のバイアス手段によりガスイオン源を基材の電位よ
り低い電位にバイアスするものである。
【００２２】この発明の請求項第１８項に係る発明は、
基材を所定の電圧にバイアスする第１のバイアス手段を
設け、この第１のバイアス手段により上記基材をアース
電位又は負の電位にバイアスし、金属イオン源を所定の
電圧にバイアスする第２のバイアス手段を設け、この第
２のバイアス手段により上記金属イオン源を上記基材の
電位より高く又は低くバイアスするものである。
基材を所定の電圧にバイアスする第１のバイアス手段を
設け、この第１のバイアス手段により上記基材をアース
電位又は負の電位にバイアスし、金属イオン源を所定の
電圧にバイアスする第２のバイアス手段を設け、この第
２のバイアス手段により上記金属イオン源を上記基材の
電位より高く又は低くバイアスするものである。
【００２３】この発明の請求項第１９項に係る発明は、
ガスイオン源を所定の電位にバイアスする第３のバイア
ス手段を設け、この第３のバイアス手段により上記ガス
イオン源を基材の電位より高く又は低くバイアスするも
のである。
ガスイオン源を所定の電位にバイアスする第３のバイア
ス手段を設け、この第３のバイアス手段により上記ガス
イオン源を基材の電位より高く又は低くバイアスするも
のである。
【００２４】この発明の請求項第２０項に係る発明は、
第１、第２及び第３のバイアス手段は、直流電圧又は半
波整流されたバイアス電圧を印加する直流電源であるも
のである。
第１、第２及び第３のバイアス手段は、直流電圧又は半
波整流されたバイアス電圧を印加する直流電源であるも
のである。
【００２５】この発明の請求項第２１項に係る発明は、
第２及び第３のバイアス手段は、正又は負の電圧がステ
ップ状又は正弦波状に交互に印加される交流電源である
ものである。
第２及び第３のバイアス手段は、正又は負の電圧がステ
ップ状又は正弦波状に交互に印加される交流電源である
ものである。
【００２６】この発明の請求項第２２項に係る発明は、
ガスイオン源で発生したイオンを５０〜１０ ｋｅＶ程
度のイオンの加速エネルギーと１０〜１０００ｍＡ程度
のイオン量で基材表面に照射することにより、基材の加
熱を行うものである。
ガスイオン源で発生したイオンを５０〜１０ ｋｅＶ程
度のイオンの加速エネルギーと１０〜１０００ｍＡ程度
のイオン量で基材表面に照射することにより、基材の加
熱を行うものである。
【００２７】この発明の請求項第２３項に係る発明は、
真空槽内で加速して輸送された金属又は金属イオンと、
加速して輸送された非金属元素のガスイオンとの割合を
変えてこれらを基材に照射することにより、ハードコー
ティング膜の組成を制御するものである。
真空槽内で加速して輸送された金属又は金属イオンと、
加速して輸送された非金属元素のガスイオンとの割合を
変えてこれらを基材に照射することにより、ハードコー
ティング膜の組成を制御するものである。
【００２８】
【作用】この発明の請求項第１項ないし第３項、第７項
及び第８項においては、窒化チタン系の硬化層の窒素組
成を連続的に変化させるようにしたので、基材表面では
Ｔｉリッチの層となっているので、基材との密着力が向
上する。また、硬度が高いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層や、
ＴｉＣとの混晶層が形成されているので、従来のＴｉＮ
より硬度を高くすることができる。さらに、組成を連続
的に変化させたので、膜歪が小さく、切削中の剥離が起
こりにくい。
及び第８項においては、窒化チタン系の硬化層の窒素組
成を連続的に変化させるようにしたので、基材表面では
Ｔｉリッチの層となっているので、基材との密着力が向
上する。また、硬度が高いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層や、
ＴｉＣとの混晶層が形成されているので、従来のＴｉＮ
より硬度を高くすることができる。さらに、組成を連続
的に変化させたので、膜歪が小さく、切削中の剥離が起
こりにくい。
【００２９】この発明の請求項第４項及び第９項におい
ては、基材表面の下地層としてＴｉ層を設けたので、付
着力の高いＴｉ層の効果で硬化層との密着力を非常に高
くする。
ては、基材表面の下地層としてＴｉ層を設けたので、付
着力の高いＴｉ層の効果で硬化層との密着力を非常に高
くする。
【００３０】この発明の請求項第５項及び第１０項にお
いては、硬化層の表面保護層としてＴｉＮ層を設けたの
で、酸化反応等により経年劣化しやすいＴｉ2ＮとＴｉ
Ｎ混合層やＴｉＣとの混晶層を保護するので、硬度の優
れた特性が長持ちする。
いては、硬化層の表面保護層としてＴｉＮ層を設けたの
で、酸化反応等により経年劣化しやすいＴｉ2ＮとＴｉ
Ｎ混合層やＴｉＣとの混晶層を保護するので、硬度の優
れた特性が長持ちする。
【００３１】この発明の請求項第６項においては、Ｔｉ
を他の金属で置き換えたハードコーティング膜にも適用
できる。
を他の金属で置き換えたハードコーティング膜にも適用
できる。
【００３２】この発明の請求項第１１項においては、ガ
スイオンを基材表面に打ち込んでハードコーティング膜
を形成するようにしたので、剥離しにくいハードコーテ
ィング膜を蒸着することができる。また、金属イオン源
を使わないので、金属材料を補充する必要がなくなる。
スイオンを基材表面に打ち込んでハードコーティング膜
を形成するようにしたので、剥離しにくいハードコーテ
ィング膜を蒸着することができる。また、金属イオン源
を使わないので、金属材料を補充する必要がなくなる。
【００３３】この発明の請求項第１２項においては、金
属イオン及びガスイオンの相互作用により結晶構造や材
料組成を自由にコントロールすることや、天然では得ら
れない材料を蒸着することも可能となる。
属イオン及びガスイオンの相互作用により結晶構造や材
料組成を自由にコントロールすることや、天然では得ら
れない材料を蒸着することも可能となる。
【００３４】この発明の請求項第１３項においては、ガ
スイオン源又は金属イオン源をどのような下向きに置い
ても蒸着が可能であるため、例えば大重量の基材を真空
槽の下側に置いて、下向きにイオンを照射して成膜する
ことも可能となる。
スイオン源又は金属イオン源をどのような下向きに置い
ても蒸着が可能であるため、例えば大重量の基材を真空
槽の下側に置いて、下向きにイオンを照射して成膜する
ことも可能となる。
【００３５】この発明の請求項第１４項においては、ガ
スイオン源又は金属イオン源をどのような向きに置いて
も蒸着が可能であるため、例えば大重量の基材を真空槽
の側壁に置いて、横向きにイオンを照射して成膜するこ
とも可能となる。
スイオン源又は金属イオン源をどのような向きに置いて
も蒸着が可能であるため、例えば大重量の基材を真空槽
の側壁に置いて、横向きにイオンを照射して成膜するこ
とも可能となる。
【００３６】この発明の請求項第１５項においては、ガ
スイオン源又は金属イオン源を移動させながら蒸着を行
うので、基材を回転させずに均一な成膜を行うことが可
能となる。
スイオン源又は金属イオン源を移動させながら蒸着を行
うので、基材を回転させずに均一な成膜を行うことが可
能となる。
【００３７】この発明の請求項第１６項においては、ガ
スイオンの加速エネルギーを大きくして、より剥離しに
くいハードコーティング膜を蒸着する。
スイオンの加速エネルギーを大きくして、より剥離しに
くいハードコーティング膜を蒸着する。
【００３８】この発明の請求項第１７項においては、ガ
スイオン源を基材の電位より低くして、ガス元素の負イ
オンとガスイオン源から発生する電子を照射しながら成
膜するので、ガスイオンの加速エネルギーを大きくする
ことで、より剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着
する。
スイオン源を基材の電位より低くして、ガス元素の負イ
オンとガスイオン源から発生する電子を照射しながら成
膜するので、ガスイオンの加速エネルギーを大きくする
ことで、より剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着
する。
【００３９】この発明の請求項第１８項及び第１９項に
おいては、金属イオン及びガスイオンの加速エネルギー
を大きくすることで、より剥離しにくいハードコーティ
ング膜を蒸着する。
おいては、金属イオン及びガスイオンの加速エネルギー
を大きくすることで、より剥離しにくいハードコーティ
ング膜を蒸着する。
【００４０】この発明の請求項第２０項及び第２１項に
おいては、バイアス電圧を印加する電源として特にリッ
プル率が低い電源を使わなくても、イオンを基材表面に
打ち込んで剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着す
る。
おいては、バイアス電圧を印加する電源として特にリッ
プル率が低い電源を使わなくても、イオンを基材表面に
打ち込んで剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着す
る。
【００４１】この発明の請求項第２２項においては、基
材の加熱をガスイオン源で発生したイオンを照射するこ
とにより行うので、基材を加熱するヒーターが不要とな
る。
材の加熱をガスイオン源で発生したイオンを照射するこ
とにより行うので、基材を加熱するヒーターが不要とな
る。
【００４２】この発明の請求項第２３項においては、金
属イオンとガスイオンとの割合を変えてこれらを基材に
照射するので、ハードコーティング膜の組成を連続的に
変化させることができ、膜歪が小さく切削中の剥離が起
こりにくい。
属イオンとガスイオンとの割合を変えてこれらを基材に
照射するので、ハードコーティング膜の組成を連続的に
変化させることができ、膜歪が小さく切削中の剥離が起
こりにくい。
【００４３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。 実施例１．図１は、この発明の実施例１によるハードコ
ーティング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。図に
おいて、９は金属イオン源、１０はガスイオン源であ
る。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示し
ている。次に動作について説明する。まず真空槽３内を
排気系４により排気した後、ガス導入系５によってガス
イオン源１０に少なくとも１種類以上の窒素ガス、メタ
ンガス、アンモニアガス等の窒素元素または炭素元素を
含む非金属元素のガスを導入して、ガスイオン源１０を
稼働させる。ガスイオン源１０では、放電等のイオン化
手段によりガスをイオン化および分解して、基材１に窒
素等のガスイオンを照射する一方、金属イオン源９を稼
働させ、チタン等の金属材料のイオンを基材１に照射す
る。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応して、
窒化チタンが基材１上に形成される。
する。 実施例１．図１は、この発明の実施例１によるハードコ
ーティング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。図に
おいて、９は金属イオン源、１０はガスイオン源であ
る。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示し
ている。次に動作について説明する。まず真空槽３内を
排気系４により排気した後、ガス導入系５によってガス
イオン源１０に少なくとも１種類以上の窒素ガス、メタ
ンガス、アンモニアガス等の窒素元素または炭素元素を
含む非金属元素のガスを導入して、ガスイオン源１０を
稼働させる。ガスイオン源１０では、放電等のイオン化
手段によりガスをイオン化および分解して、基材１に窒
素等のガスイオンを照射する一方、金属イオン源９を稼
働させ、チタン等の金属材料のイオンを基材１に照射す
る。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応して、
窒化チタンが基材１上に形成される。
【００４４】このとき、基材１に照射する窒素ガスイオ
ンと金属イオンの比を変えることで、形成される窒化チ
タン系の膜組成を、例えば、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの
混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2Ｎから
Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴ
ｉＮへと連続的に変えることができる。図２は、照射す
る窒素ガスイオンと金属イオンの比（Ｔｉ／Ｎ）を１.
３から３８へ変えて形成したときの窒化チタン膜の結晶
性をＸ線回折分析装置で調べたもので、これを見ると、
結晶性はＴｉの照射割合が増加するにつれて、ＴｉＮ＞
ＴｉＮ＋Ｔｉ2Ｎ＞Ｔｉ2Ｎへと変化していることがわか
る。このように、ガスイオンと金属イオンを同時照射す
る方法では、窒化チタン膜等のハードコーティング膜の
組成を自由に制御することができる。
ンと金属イオンの比を変えることで、形成される窒化チ
タン系の膜組成を、例えば、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの
混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2Ｎから
Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴ
ｉＮへと連続的に変えることができる。図２は、照射す
る窒素ガスイオンと金属イオンの比（Ｔｉ／Ｎ）を１.
３から３８へ変えて形成したときの窒化チタン膜の結晶
性をＸ線回折分析装置で調べたもので、これを見ると、
結晶性はＴｉの照射割合が増加するにつれて、ＴｉＮ＞
ＴｉＮ＋Ｔｉ2Ｎ＞Ｔｉ2Ｎへと変化していることがわか
る。このように、ガスイオンと金属イオンを同時照射す
る方法では、窒化チタン膜等のハードコーティング膜の
組成を自由に制御することができる。
【００４５】図３は、窒化チタン膜硬度の組成比（Ｎ／
Ｔｉ）依存性を示したものである。これを見ると、窒化
チタンの膜硬度は、組成比（Ｘ＝Ｎ／Ｔｉ）が増加する
と共に増加し、Ｘが０.７〜０.８付近で最大の硬度とな
っている。このときの結晶性は、ＴｉＮとＴｉ2Ｎの混
晶となっている。さらに組成比（Ｘ＝Ｎ／Ｔｉ）が増加
すると、今度は硬度がやや低下して結晶性がＴｉＮとな
り、硬度が飽和している。このように、ガスイオンと金
属イオンを同時照射する方法では、従来のＴｉＮ膜より
さらに硬度が高い膜を形成することが可能である。
Ｔｉ）依存性を示したものである。これを見ると、窒化
チタンの膜硬度は、組成比（Ｘ＝Ｎ／Ｔｉ）が増加する
と共に増加し、Ｘが０.７〜０.８付近で最大の硬度とな
っている。このときの結晶性は、ＴｉＮとＴｉ2Ｎの混
晶となっている。さらに組成比（Ｘ＝Ｎ／Ｔｉ）が増加
すると、今度は硬度がやや低下して結晶性がＴｉＮとな
り、硬度が飽和している。このように、ガスイオンと金
属イオンを同時照射する方法では、従来のＴｉＮ膜より
さらに硬度が高い膜を形成することが可能である。
【００４６】また、このときの窒化チタン系の膜の色合
いを見ると、Ｔｉリッチのものは銀色、ＴｉＮとＴｉ2
Ｎの混晶となっているものは金色がかった銀色、ＴｉＮ
では鮮やかな金色となる。また、酸素を混入させると赤
みがかった金色、炭素を混入させるとこはく色に変化す
る。このように、ガスイオンと金属イオンを同時照射す
る方法では、表面の色調を自由に変えることも可能であ
る。一方、基材と窒化チタン系の膜との付着力は、Ｔｉ
リッチの状態が一番強く、窒素組成が増えてＴｉＮに近
づくにつれて弱くなる。
いを見ると、Ｔｉリッチのものは銀色、ＴｉＮとＴｉ2
Ｎの混晶となっているものは金色がかった銀色、ＴｉＮ
では鮮やかな金色となる。また、酸素を混入させると赤
みがかった金色、炭素を混入させるとこはく色に変化す
る。このように、ガスイオンと金属イオンを同時照射す
る方法では、表面の色調を自由に変えることも可能であ
る。一方、基材と窒化チタン系の膜との付着力は、Ｔｉ
リッチの状態が一番強く、窒素組成が増えてＴｉＮに近
づくにつれて弱くなる。
【００４７】実施例２．第４図の基材１上に形成された
ハードコーティング膜は、基材１から膜表面に向かって
窒素組成（Ｘ：０＜Ｘ＜１）が変化する窒化チタン（Ｔ
ｉＮｘ）系の硬化層１１を設けたものである。図１に示
した蒸着装置において、真空槽３内を排気系４により排
気した後、金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオン
を基材１に照射して成膜を開始する。次に、ガス導入系
５によってガスイオン源１０に窒素ガスまたはアンモニ
アガス等の窒素元素を含むガスを導入して、ガスイオン
源１０を稼働させ、基材１に照射する窒素イオン量を徐
々に増やしていく。ガスイオンと金属イオンは、基材１
上で反応して、窒化チタンが基材１上に形成される。こ
のとき、基材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガ
スイオンの比を増加させることで、形成される窒化チタ
ン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの混晶、Ｔｉ
とＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴ
ｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉＮへと連
続的に変えることができる。
ハードコーティング膜は、基材１から膜表面に向かって
窒素組成（Ｘ：０＜Ｘ＜１）が変化する窒化チタン（Ｔ
ｉＮｘ）系の硬化層１１を設けたものである。図１に示
した蒸着装置において、真空槽３内を排気系４により排
気した後、金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオン
を基材１に照射して成膜を開始する。次に、ガス導入系
５によってガスイオン源１０に窒素ガスまたはアンモニ
アガス等の窒素元素を含むガスを導入して、ガスイオン
源１０を稼働させ、基材１に照射する窒素イオン量を徐
々に増やしていく。ガスイオンと金属イオンは、基材１
上で反応して、窒化チタンが基材１上に形成される。こ
のとき、基材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガ
スイオンの比を増加させることで、形成される窒化チタ
ン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの混晶、Ｔｉ
とＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴ
ｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉＮへと連
続的に変えることができる。
【００４８】このように組成が連続的にＴｉからＴｉと
Ｔｉ2Ｎの混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔ
ｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの
混晶からＴｉＮへと窒素組成が増加している窒化チタン
系の硬化層では、基材表面ではＴｉリッチの層となって
いるので基材との密着力が向上する。また、表面層に硬
度が高いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層が形成されているの
で、従来のＴｉＮより硬度を高くすることができる。ま
た、組成を連続的に変化させたので膜歪が小さく切削中
の剥離がおこりにくい。なお、チタンの金属イオン源９
のかわりに、金属の蒸着材料（チタン）に直接電子ビー
ムを照射して加熱蒸発させる、電子ビーム加熱源を使っ
てもよい。
Ｔｉ2Ｎの混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔ
ｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの
混晶からＴｉＮへと窒素組成が増加している窒化チタン
系の硬化層では、基材表面ではＴｉリッチの層となって
いるので基材との密着力が向上する。また、表面層に硬
度が高いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層が形成されているの
で、従来のＴｉＮより硬度を高くすることができる。ま
た、組成を連続的に変化させたので膜歪が小さく切削中
の剥離がおこりにくい。なお、チタンの金属イオン源９
のかわりに、金属の蒸着材料（チタン）に直接電子ビー
ムを照射して加熱蒸発させる、電子ビーム加熱源を使っ
てもよい。
【００４９】実施例３．第５図の基材１上に形成された
ハードコーティング膜は、基材１から膜表面に向かって
窒素組成（Ｘ：０.５＜Ｘ＜１）が変化する窒化チタン
（ＴｉＮｘ）系の硬化層１２を設けたものである。この
ように組成が連続的にＴｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混
晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉＮへと窒素組成が
増加している窒化チタン系の硬化層１２では、硬化層１
２に硬度が最大となるＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層が厚く形
成されているので、従来のＴｉＮより硬度を非常に高く
することができる。
ハードコーティング膜は、基材１から膜表面に向かって
窒素組成（Ｘ：０.５＜Ｘ＜１）が変化する窒化チタン
（ＴｉＮｘ）系の硬化層１２を設けたものである。この
ように組成が連続的にＴｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混
晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉＮへと窒素組成が
増加している窒化チタン系の硬化層１２では、硬化層１
２に硬度が最大となるＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層が厚く形
成されているので、従来のＴｉＮより硬度を非常に高く
することができる。
【００５０】実施例４．第６図の基材１上に形成された
ハードコーティング膜は、基材１から膜表面に向かって
窒素組成が変化する窒化チタン系の材料にＴｉＣを混合
した硬化層１３を設けたものである。図１に示した蒸着
装置において、真空層３内を排気系４により排気した
後、金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオンを基材
１に照射して成膜を開始する。次に、ガス導入系５によ
ってガスイオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガ
スと炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入して、ガス
イオン源１０を稼働させ、基材１に照射する窒素イオン
と炭素イオン量を徐々に増やしていく。ガスイオンと金
属イオンは、基材１上で反応して、窒化炭化チタンが基
材１上に形成される。
ハードコーティング膜は、基材１から膜表面に向かって
窒素組成が変化する窒化チタン系の材料にＴｉＣを混合
した硬化層１３を設けたものである。図１に示した蒸着
装置において、真空層３内を排気系４により排気した
後、金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオンを基材
１に照射して成膜を開始する。次に、ガス導入系５によ
ってガスイオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガ
スと炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入して、ガス
イオン源１０を稼働させ、基材１に照射する窒素イオン
と炭素イオン量を徐々に増やしていく。ガスイオンと金
属イオンは、基材１上で反応して、窒化炭化チタンが基
材１上に形成される。
【００５１】このとき、基材１に照射するチタンイオン
に対するガスイオンの比を増加させることで、形成され
る窒化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎと
ＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉ2ＮとＴｉＣの混晶からＴｉ2
ＮとＴｉＣ、Ｔｉ2ＮとＴｉＣからＴｉ2ＮとＴｉＮとＴ
ｉＣの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶からＴｉ
ＮとＴｉＣへと連続的に変えることができる。また、こ
のときガスイオン源を２台用いて、それぞれに窒素ガス
等の窒素元素を含むガスと炭素ガス等の炭素元素を含む
ガスを導入するようにすれば、膜中の炭素組成と窒素組
成の比率を独立に制御できる。このように組成が連続的
に窒素と炭素組成が増加している窒素チタンとＴｉＣの
硬化層では、硬化層に硬度が最大となるＴｉ2ＮとＴｉ
Ｎ混合層と硬度が高いＴｉＣ層を混合したためさらに硬
度を高くすることができる。また組成を連続的に変化さ
せたので膜歪が小さく切削中の剥離が起こりにくい。
に対するガスイオンの比を増加させることで、形成され
る窒化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎと
ＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉ2ＮとＴｉＣの混晶からＴｉ2
ＮとＴｉＣ、Ｔｉ2ＮとＴｉＣからＴｉ2ＮとＴｉＮとＴ
ｉＣの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶からＴｉ
ＮとＴｉＣへと連続的に変えることができる。また、こ
のときガスイオン源を２台用いて、それぞれに窒素ガス
等の窒素元素を含むガスと炭素ガス等の炭素元素を含む
ガスを導入するようにすれば、膜中の炭素組成と窒素組
成の比率を独立に制御できる。このように組成が連続的
に窒素と炭素組成が増加している窒素チタンとＴｉＣの
硬化層では、硬化層に硬度が最大となるＴｉ2ＮとＴｉ
Ｎ混合層と硬度が高いＴｉＣ層を混合したためさらに硬
度を高くすることができる。また組成を連続的に変化さ
せたので膜歪が小さく切削中の剥離が起こりにくい。
【００５２】実施例５．第７図の基材１上に形成された
ハードコーティング膜は、基材１から膜表面に向かって
炭素組成（Ｘ：０＜Ｘ＜１）が変化する炭化チタン（Ｔ
ｉＣｘ）系の硬化層１４を設けたものである。図１に示
した蒸着装置において、真空槽３内を排気系４により排
気した後、金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオン
を基材１に照射して成膜を開始する。次に、ガス導入系
５によってガスイオン源１０に炭素ガス等の炭素元素を
含むガスを導入して、ガスイオン源１０を稼働させ、基
材１に照射する炭素イオン量を徐々に増やしていく。ガ
スイオンと金属イオンは、基材１上で反応して炭化チタ
ンが基材１上に形成される。このとき、基材１に照射す
るチタンイオンに対するガスイオンの比を増加させるこ
とで、形成される炭化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴ
ｉとＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉＣへと
連続的に変えることができる。
ハードコーティング膜は、基材１から膜表面に向かって
炭素組成（Ｘ：０＜Ｘ＜１）が変化する炭化チタン（Ｔ
ｉＣｘ）系の硬化層１４を設けたものである。図１に示
した蒸着装置において、真空槽３内を排気系４により排
気した後、金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオン
を基材１に照射して成膜を開始する。次に、ガス導入系
５によってガスイオン源１０に炭素ガス等の炭素元素を
含むガスを導入して、ガスイオン源１０を稼働させ、基
材１に照射する炭素イオン量を徐々に増やしていく。ガ
スイオンと金属イオンは、基材１上で反応して炭化チタ
ンが基材１上に形成される。このとき、基材１に照射す
るチタンイオンに対するガスイオンの比を増加させるこ
とで、形成される炭化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴ
ｉとＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉＣへと
連続的に変えることができる。
【００５３】このように組成が連続的にＴｉからＴｉと
ＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉＣへと炭素
組成が増加している炭化チタン系の硬化層では、基材表
面ではＴｉリッチの層となっているので基材との密着力
が向上する。また、表面層に硬度が高いＴｉＣ層が形成
されているので、従来のＴｉＮより硬度を高くすること
ができる。また、組成を連続的に変化させたので膜歪が
小さく切削中の剥離が起こりにくい。また、ＴｉＣ系の
材料を使用したためＴｉＮ系の材料より耐熱性に優れて
いる。
ＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉＣへと炭素
組成が増加している炭化チタン系の硬化層では、基材表
面ではＴｉリッチの層となっているので基材との密着力
が向上する。また、表面層に硬度が高いＴｉＣ層が形成
されているので、従来のＴｉＮより硬度を高くすること
ができる。また、組成を連続的に変化させたので膜歪が
小さく切削中の剥離が起こりにくい。また、ＴｉＣ系の
材料を使用したためＴｉＮ系の材料より耐熱性に優れて
いる。
【００５４】実施例６．第８図の基材１上に形成された
ハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層からなる
下地層１５と、窒化チタン系の硬化層１６を設けたもの
で、この硬化層１６は、Ｔｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混
晶、ＴｉＮまたはＴｉＣのいずれかの層からなる二層構
造のハードコーティング膜である。図１に示した蒸着装
置において、真空槽３内を排気系４により排気した後、
金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオンを基材１に
照射して成膜を開始する。このようにして１μｍ程度の
Ｔｉ層からなる下地層１５を形成してから、次に、ガス
導入系５によってガスイオン源１０に窒素ガスイオンま
たはアンモニアガス等の窒素元素を含むガスを導入して
ガスイオン源１０を稼働させ、基材１に窒素イオンを照
射する。ガスイオンと金属イオンは基材１上で反応し
て、ＴｉＮの硬化層１６が基材１上に形成される。この
とき、基材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガス
イオンの比を変えることで、形成される窒化チタン系の
硬化層１６の組成を、Ｔｉ2ＮまたはＴｉ2ＮとＴｉＮの
混晶またはＴｉＮにすることができる。
ハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層からなる
下地層１５と、窒化チタン系の硬化層１６を設けたもの
で、この硬化層１６は、Ｔｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混
晶、ＴｉＮまたはＴｉＣのいずれかの層からなる二層構
造のハードコーティング膜である。図１に示した蒸着装
置において、真空槽３内を排気系４により排気した後、
金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオンを基材１に
照射して成膜を開始する。このようにして１μｍ程度の
Ｔｉ層からなる下地層１５を形成してから、次に、ガス
導入系５によってガスイオン源１０に窒素ガスイオンま
たはアンモニアガス等の窒素元素を含むガスを導入して
ガスイオン源１０を稼働させ、基材１に窒素イオンを照
射する。ガスイオンと金属イオンは基材１上で反応し
て、ＴｉＮの硬化層１６が基材１上に形成される。この
とき、基材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガス
イオンの比を変えることで、形成される窒化チタン系の
硬化層１６の組成を、Ｔｉ2ＮまたはＴｉ2ＮとＴｉＮの
混晶またはＴｉＮにすることができる。
【００５５】実施例７．第９図の基材１上に形成された
ハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層からなる
下地層１５と、炭化窒化チタン系の硬化層１７を設けた
もので、この硬化層１７は、硬度が高いＴｉ2ＮとＴｉ
Ｃの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶、ＴｉＮと
ＴｉＣのいずれかの層からなる二層構造のハードコーテ
ィング膜である。図１に示した蒸着装置において、真空
槽３内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を
稼働させ、チタンのイオンを基材１に照射して成膜を開
始する。このようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下
地層１５を形成してから、次に、ガス導入系５によって
ガスイオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガスと
炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入してガスイオン
源１０を稼働させ、基材１に窒素イオンと炭素イオンを
照射する。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応
して、ＴｉＮとＴｉＣの混晶の硬化層１７が基材１上に
形成される。このとき、基材１に照射するチタンイオン
に対する窒素ガスイオンの比を変えることで、形成され
る窒化チタン系の硬化層１７の組成を、Ｔｉ2ＮとＴｉ
Ｃの混晶またはＴｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶または
ＴｉＮとＴｉＣの混晶にすることができる。以上のよう
にして形成したハードコーティング膜は、硬化層と基材
の間に、付着力の強いＴｉの下地層を設けたので、硬化
層と基材の密着力が高く加工中の剥離が起こりにくい。
ハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層からなる
下地層１５と、炭化窒化チタン系の硬化層１７を設けた
もので、この硬化層１７は、硬度が高いＴｉ2ＮとＴｉ
Ｃの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶、ＴｉＮと
ＴｉＣのいずれかの層からなる二層構造のハードコーテ
ィング膜である。図１に示した蒸着装置において、真空
槽３内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を
稼働させ、チタンのイオンを基材１に照射して成膜を開
始する。このようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下
地層１５を形成してから、次に、ガス導入系５によって
ガスイオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガスと
炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入してガスイオン
源１０を稼働させ、基材１に窒素イオンと炭素イオンを
照射する。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応
して、ＴｉＮとＴｉＣの混晶の硬化層１７が基材１上に
形成される。このとき、基材１に照射するチタンイオン
に対する窒素ガスイオンの比を変えることで、形成され
る窒化チタン系の硬化層１７の組成を、Ｔｉ2ＮとＴｉ
Ｃの混晶またはＴｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶または
ＴｉＮとＴｉＣの混晶にすることができる。以上のよう
にして形成したハードコーティング膜は、硬化層と基材
の間に、付着力の強いＴｉの下地層を設けたので、硬化
層と基材の密着力が高く加工中の剥離が起こりにくい。
【００５６】実施例８．第１０図の基材１上に形成され
たハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層からな
る下地層１５と、基材１から膜表面に向かって窒素組成
が変化する窒化チタン系の硬化層１１を設けたものであ
る。図１に示した蒸着装置において、真空槽３内を排気
系４により排気した後、金属イオン源９を稼働させ、チ
タンのイオンを基材１に照射して成膜を開始する。この
ようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層１５を形
成してから、次に、ガス導入系５によってガスイオン源
１０に窒素ガスまたはアンモニアガス等の窒素元素を含
むガスを導入してガスイオン源１０を稼働させ、基材１
に照射する窒素イオン量を徐々に増やしていく。ガスイ
オンと金属イオンは、基材１上で反応して、窒化チタン
系の硬化層１１が基材１上に形成される。このとき、基
材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの
比を増加させることで、形成される窒化チタン系の膜組
成を、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの
混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混
晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉＮへと連続的に変
えることができる。
たハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層からな
る下地層１５と、基材１から膜表面に向かって窒素組成
が変化する窒化チタン系の硬化層１１を設けたものであ
る。図１に示した蒸着装置において、真空槽３内を排気
系４により排気した後、金属イオン源９を稼働させ、チ
タンのイオンを基材１に照射して成膜を開始する。この
ようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層１５を形
成してから、次に、ガス導入系５によってガスイオン源
１０に窒素ガスまたはアンモニアガス等の窒素元素を含
むガスを導入してガスイオン源１０を稼働させ、基材１
に照射する窒素イオン量を徐々に増やしていく。ガスイ
オンと金属イオンは、基材１上で反応して、窒化チタン
系の硬化層１１が基材１上に形成される。このとき、基
材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの
比を増加させることで、形成される窒化チタン系の膜組
成を、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの
混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混
晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉＮへと連続的に変
えることができる。
【００５７】実施例９．第１１図の基材１上に形成され
たハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層からな
る下地層１５と、基材１から膜表面に向かって窒素組成
と炭素組成が変化する炭化窒化チタン系の硬化層１３を
設けたものである。図１に示した蒸着装置において、真
空槽３内を排気系４により排気した後、金属イオン源９
を稼働させ、チタンのイオンを基材１に照射して成膜を
開始する。このようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる
下地層１５を形成してから、次に、ガス導入系５によっ
てガスイオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガス
と炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入して、ガスイ
オン源１０を稼働させ、基材１に照射する窒素イオンと
炭素イオン量を徐々に増やしていく。ガスイオンと金属
イオンは、基材１上で反応して、窒化炭化チタン１３が
基材１上に形成される。このとき、基材１に照射するチ
タンイオンに対するガスイオンの比を増加させること
で、形成される窒化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉ
とＴｉ2ＮとＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉ2ＮとＴｉＣの混
晶からＴｉ2ＮとＴｉＣ、Ｔｉ2ＮとＴｉＣからＴｉ2Ｎ
とＴｉＮとＴｉＣの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの
混晶からＴｉＮとＴｉＣへと連続的に変えることができ
る。また、このときガスイオン源を２台用いて、それぞ
れに窒素ガス等の窒素元素を含むガスと炭素ガス等の炭
素元素を含むガスを導入するようにすれば、膜中の炭素
組成と窒素組成の比率を独立に制御できる。
たハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層からな
る下地層１５と、基材１から膜表面に向かって窒素組成
と炭素組成が変化する炭化窒化チタン系の硬化層１３を
設けたものである。図１に示した蒸着装置において、真
空槽３内を排気系４により排気した後、金属イオン源９
を稼働させ、チタンのイオンを基材１に照射して成膜を
開始する。このようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる
下地層１５を形成してから、次に、ガス導入系５によっ
てガスイオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガス
と炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入して、ガスイ
オン源１０を稼働させ、基材１に照射する窒素イオンと
炭素イオン量を徐々に増やしていく。ガスイオンと金属
イオンは、基材１上で反応して、窒化炭化チタン１３が
基材１上に形成される。このとき、基材１に照射するチ
タンイオンに対するガスイオンの比を増加させること
で、形成される窒化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉ
とＴｉ2ＮとＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉ2ＮとＴｉＣの混
晶からＴｉ2ＮとＴｉＣ、Ｔｉ2ＮとＴｉＣからＴｉ2Ｎ
とＴｉＮとＴｉＣの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの
混晶からＴｉＮとＴｉＣへと連続的に変えることができ
る。また、このときガスイオン源を２台用いて、それぞ
れに窒素ガス等の窒素元素を含むガスと炭素ガス等の炭
素元素を含むガスを導入するようにすれば、膜中の炭素
組成と窒素組成の比率を独立に制御できる。
【００５８】実施例１０．第１２図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、基材１から膜表面に向かって炭素組
成が変化する炭化チタン系の硬化層１４を設けたもので
ある。図１に示した蒸着装置において、真空槽３内を排
気系４により排気した後、金属イオン源９を稼働させ、
チタンのイオンを基材１に照射して成膜を開始する。こ
のようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層１５を
形成してから、次に、ガス導入系５によってガスイオン
源１０に炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入して、
ガスイオン源１０を稼働させ、基材１に照射する炭素イ
オン量を徐々に増やしていく。ガスイオンと金属イオン
は、基材１上で反応して、炭化チタンが基材１上に形成
される。このとき、基材１に照射するチタンイオンに対
するガスイオンの比を増加させることで、形成される炭
化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉＣの混晶、
ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉＣへと連続的に変えること
ができる。以上のようにして形成したハードコーティン
グ膜は、硬化層と基材の間に、付着力の強いＴｉの下地
層を設けたので、硬化層と基材の密着力が高く加工中の
剥離が起こりにくいばかりではなく、組成を連続的に変
化させたので膜歪が小さく切削中の剥離がおこりにく
い。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、基材１から膜表面に向かって炭素組
成が変化する炭化チタン系の硬化層１４を設けたもので
ある。図１に示した蒸着装置において、真空槽３内を排
気系４により排気した後、金属イオン源９を稼働させ、
チタンのイオンを基材１に照射して成膜を開始する。こ
のようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層１５を
形成してから、次に、ガス導入系５によってガスイオン
源１０に炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入して、
ガスイオン源１０を稼働させ、基材１に照射する炭素イ
オン量を徐々に増やしていく。ガスイオンと金属イオン
は、基材１上で反応して、炭化チタンが基材１上に形成
される。このとき、基材１に照射するチタンイオンに対
するガスイオンの比を増加させることで、形成される炭
化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉＣの混晶、
ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉＣへと連続的に変えること
ができる。以上のようにして形成したハードコーティン
グ膜は、硬化層と基材の間に、付着力の強いＴｉの下地
層を設けたので、硬化層と基材の密着力が高く加工中の
剥離が起こりにくいばかりではなく、組成を連続的に変
化させたので膜歪が小さく切削中の剥離がおこりにく
い。
【００５９】実施例１１．第１３図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉＮ層か
らなる表面保護層１８と、基材１から膜表面に向かって
窒素組成が変化する窒化チタン系の硬化層１１を設けた
ものである。図１に示した蒸着装置において、真空槽３
内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を稼働
させ、チタンのイオンを基材１に照射する。次に、ガス
導入系５によってガスイオン源１０に窒素ガスまたはア
ンモニアガス等の窒素元素を含むガスを導入してガスイ
オン源１０を稼働させ、基材１に照射する窒素イオン量
を徐々に増やしていく。ガスイオンと金属イオンは、基
材１上で反応して、窒化チタン系の硬化層１１が基材１
上に形成される。このとき、基材１に照射するチタンイ
オンに対する窒素ガスイオンの比を増加させることで、
形成される窒化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴ
ｉ2Ｎの混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2
ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶
からＴｉＮへと連続的に変えることができる。次に、基
材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの
比をほぼ等しくすることで、１μｍ程度のＴｉＮ層から
なる表面保護層１８を形成する。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉＮ層か
らなる表面保護層１８と、基材１から膜表面に向かって
窒素組成が変化する窒化チタン系の硬化層１１を設けた
ものである。図１に示した蒸着装置において、真空槽３
内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を稼働
させ、チタンのイオンを基材１に照射する。次に、ガス
導入系５によってガスイオン源１０に窒素ガスまたはア
ンモニアガス等の窒素元素を含むガスを導入してガスイ
オン源１０を稼働させ、基材１に照射する窒素イオン量
を徐々に増やしていく。ガスイオンと金属イオンは、基
材１上で反応して、窒化チタン系の硬化層１１が基材１
上に形成される。このとき、基材１に照射するチタンイ
オンに対する窒素ガスイオンの比を増加させることで、
形成される窒化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴ
ｉ2Ｎの混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2
ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶
からＴｉＮへと連続的に変えることができる。次に、基
材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの
比をほぼ等しくすることで、１μｍ程度のＴｉＮ層から
なる表面保護層１８を形成する。
【００６０】実施例１２．第１４図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉＮ層か
らなる表面保護層１８と、基材１から膜表面に向かって
窒素組成と炭素組成が変化する炭化窒化チタン系の硬化
層１３を設けたものである。図１に示した蒸着装置にお
いて、真空槽３内を排気系４により排気した後、金属イ
オン源９を稼働させ、チタンのイオンを基材１に照射す
る。次に、ガス導入系５によってガスイオン源１０に窒
素ガス等の窒素元素を含むガスと炭素ガス等の炭素元素
を含むガスを導入してガスイオン源１０を稼働させ、基
材１に照射する窒素イオンと炭素イオン量を徐々に増や
していく。ガスイオンと金属イオンは基材１上で反応し
て、窒化炭化チタン１３が基材１上に形成される。この
とき、基材１に照射するチタンイオンに対するガスイオ
ンの比を増加させることで、形成される窒化チタン系の
膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉ2ＮとＴｉＣの混晶、Ｔ
ｉとＴｉ2ＮとＴｉＣの混晶からＴｉ2ＮとＴｉＣ、Ｔｉ
2ＮとＴｉＣからＴｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶、Ｔｉ
2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶からＴｉＮとＴｉＣへと連
続的に変えることができる。次に、基材１に照射するチ
タンイオンに対する窒素ガスイオンの比をほぼ等しくす
ることで、１μｍ程度のＴｉＮ層からなる表面保護層１
８を形成する。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉＮ層か
らなる表面保護層１８と、基材１から膜表面に向かって
窒素組成と炭素組成が変化する炭化窒化チタン系の硬化
層１３を設けたものである。図１に示した蒸着装置にお
いて、真空槽３内を排気系４により排気した後、金属イ
オン源９を稼働させ、チタンのイオンを基材１に照射す
る。次に、ガス導入系５によってガスイオン源１０に窒
素ガス等の窒素元素を含むガスと炭素ガス等の炭素元素
を含むガスを導入してガスイオン源１０を稼働させ、基
材１に照射する窒素イオンと炭素イオン量を徐々に増や
していく。ガスイオンと金属イオンは基材１上で反応し
て、窒化炭化チタン１３が基材１上に形成される。この
とき、基材１に照射するチタンイオンに対するガスイオ
ンの比を増加させることで、形成される窒化チタン系の
膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉ2ＮとＴｉＣの混晶、Ｔ
ｉとＴｉ2ＮとＴｉＣの混晶からＴｉ2ＮとＴｉＣ、Ｔｉ
2ＮとＴｉＣからＴｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶、Ｔｉ
2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶からＴｉＮとＴｉＣへと連
続的に変えることができる。次に、基材１に照射するチ
タンイオンに対する窒素ガスイオンの比をほぼ等しくす
ることで、１μｍ程度のＴｉＮ層からなる表面保護層１
８を形成する。
【００６１】実施例１３．第１５図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉＮ層か
らなる表面保護層１８と、基材１から膜表面に向かって
窒素組成が変化する炭化チタン系の硬化層１４を設けた
ものである。図１に示した蒸着装置において、真空槽３
内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を稼働
させ、チタンのイオンを基材１に照射する。次に、ガス
導入系５によってガスイオン源１０に炭素ガス等の炭素
元素を含むガスを導入してガスイオン源１０を稼働さ
せ、基材１に照射する炭素イオン量を徐々に増やしてい
く。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応して炭
化チタンが基材１上に形成される。このとき、基材１に
照射するチタンイオンに対するガスイオンの比を増加さ
せることで、形成される炭化チタン系の膜組成を、Ｔｉ
からＴｉとＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉ
Ｃへと連続的に変えることができる。次に、基材１に照
射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比をほぼ
等しくすることで、１μｍ程度ＴｉＮ層からなる表面保
護層１８を形成する。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉＮ層か
らなる表面保護層１８と、基材１から膜表面に向かって
窒素組成が変化する炭化チタン系の硬化層１４を設けた
ものである。図１に示した蒸着装置において、真空槽３
内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を稼働
させ、チタンのイオンを基材１に照射する。次に、ガス
導入系５によってガスイオン源１０に炭素ガス等の炭素
元素を含むガスを導入してガスイオン源１０を稼働さ
せ、基材１に照射する炭素イオン量を徐々に増やしてい
く。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応して炭
化チタンが基材１上に形成される。このとき、基材１に
照射するチタンイオンに対するガスイオンの比を増加さ
せることで、形成される炭化チタン系の膜組成を、Ｔｉ
からＴｉとＴｉＣの混晶、ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉ
Ｃへと連続的に変えることができる。次に、基材１に照
射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比をほぼ
等しくすることで、１μｍ程度ＴｉＮ層からなる表面保
護層１８を形成する。
【００６２】以上のようにして形成したハードコーティ
ング膜は、硬化層と基材の間に、窒化チタン系の硬化層
の表面保護層として１μｍ以下のＴｉＮ層を設けたの
で、酸化反応等により経年劣化しやすいＴｉ2ＮとＴｉ
Ｎとの混晶層や、ＴｉＣとの混晶層を保護するので、硬
度等の優れた特性が長持ちするという効果があるばかり
ではなく、組成を連続的に変化させたので膜歪が小さく
切削中の剥離がおこりにくい。ＴｉＮ表面保護層は鮮や
かな金色であるが、酸素や混入させると赤みがかった金
色、炭素を混入させるとこはく色に変化させることがで
き装飾感を与えることもできる。
ング膜は、硬化層と基材の間に、窒化チタン系の硬化層
の表面保護層として１μｍ以下のＴｉＮ層を設けたの
で、酸化反応等により経年劣化しやすいＴｉ2ＮとＴｉ
Ｎとの混晶層や、ＴｉＣとの混晶層を保護するので、硬
度等の優れた特性が長持ちするという効果があるばかり
ではなく、組成を連続的に変化させたので膜歪が小さく
切削中の剥離がおこりにくい。ＴｉＮ表面保護層は鮮や
かな金色であるが、酸素や混入させると赤みがかった金
色、炭素を混入させるとこはく色に変化させることがで
き装飾感を与えることもできる。
【００６３】実施例１４．第１６図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、硬化層１６とからなり、この硬化層１６
は、Ｔｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶、ＴｉＮまたはＴ
ｉＣのいずれかの層を設けたものである。図１に示した
蒸着装置において、真空槽３内を排気系４により排気し
た後、金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオンを基
材１に照射して成膜を開始する。このようにして１μｍ
程度以下のＴｉ層からなる下地層１５を形成してから、
次に、ガス導入系５によってガスイオン源１０に窒素ガ
スまたはアンモニアガス等の窒素元素を含むガスを導入
してガスイオン源１０を稼働させ、基材１に窒素イオン
を照射する。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反
応してＴｉＮの硬化層１６が基材１上に形成される。こ
のとき、基材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガ
スイオンの比を変えることで、形成される窒化チタン系
の硬化層１６の組成をＴｉ2ＮまたはＴｉ2ＮとＴｉＮの
混晶またはＴｉＮにすることができる。次に、基材１に
照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比をほ
ぼ等しくすることで、１μｍ程度以下のＴｉＮ層からな
る表面保護層１８を形成する。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、硬化層１６とからなり、この硬化層１６
は、Ｔｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶、ＴｉＮまたはＴ
ｉＣのいずれかの層を設けたものである。図１に示した
蒸着装置において、真空槽３内を排気系４により排気し
た後、金属イオン源９を稼働させ、チタンのイオンを基
材１に照射して成膜を開始する。このようにして１μｍ
程度以下のＴｉ層からなる下地層１５を形成してから、
次に、ガス導入系５によってガスイオン源１０に窒素ガ
スまたはアンモニアガス等の窒素元素を含むガスを導入
してガスイオン源１０を稼働させ、基材１に窒素イオン
を照射する。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反
応してＴｉＮの硬化層１６が基材１上に形成される。こ
のとき、基材１に照射するチタンイオンに対する窒素ガ
スイオンの比を変えることで、形成される窒化チタン系
の硬化層１６の組成をＴｉ2ＮまたはＴｉ2ＮとＴｉＮの
混晶またはＴｉＮにすることができる。次に、基材１に
照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比をほ
ぼ等しくすることで、１μｍ程度以下のＴｉＮ層からな
る表面保護層１８を形成する。
【００６４】実施例１５．第１７図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、硬化層１７とからなり、この硬化層１７
は、Ｔｉ2ＮとＴｉＣの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣ
の混晶、ＴｉＮとＴｉＣの混晶のいずれかの層を設けた
ものである。図１に示した蒸着装置において、真空槽３
内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を稼働
させ、チタンのイオンを基材１に照射して成膜を開始す
る。このようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層
１５を形成してから、次に、ガス導入系５によってガス
イオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガスと炭素
ガス等の炭素元素を含むガスを導入してガスイオン源１
０を稼働させ、基材１に窒素イオンと炭素イオンを照射
する。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応し
て、ＴｉＮとＴｉＣの混晶の硬化層１７が基材１上に形
成される。このとき、基材１に照射するチタンイオンに
対する窒素ガスイオンの比を変えることで、形成される
窒化チタン系の硬化層１７の組成を、Ｔｉ2ＮとＴｉＣ
の混晶またはＴｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶またはＴ
ｉＮとＴｉＣの混晶にすることができる。次に、基材１
に照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比を
ほぼ等しくすることで、１μｍ程度以下のＴｉＮ層から
なる表面保護層１８を形成する。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、硬化層１７とからなり、この硬化層１７
は、Ｔｉ2ＮとＴｉＣの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣ
の混晶、ＴｉＮとＴｉＣの混晶のいずれかの層を設けた
ものである。図１に示した蒸着装置において、真空槽３
内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を稼働
させ、チタンのイオンを基材１に照射して成膜を開始す
る。このようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層
１５を形成してから、次に、ガス導入系５によってガス
イオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガスと炭素
ガス等の炭素元素を含むガスを導入してガスイオン源１
０を稼働させ、基材１に窒素イオンと炭素イオンを照射
する。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応し
て、ＴｉＮとＴｉＣの混晶の硬化層１７が基材１上に形
成される。このとき、基材１に照射するチタンイオンに
対する窒素ガスイオンの比を変えることで、形成される
窒化チタン系の硬化層１７の組成を、Ｔｉ2ＮとＴｉＣ
の混晶またはＴｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶またはＴ
ｉＮとＴｉＣの混晶にすることができる。次に、基材１
に照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比を
ほぼ等しくすることで、１μｍ程度以下のＴｉＮ層から
なる表面保護層１８を形成する。
【００６５】実施例１６．第１８図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、基材１から膜表面に向かって窒素組成が
変化する窒化チタン系の硬化層１１を設けたものであ
る。図１に示した蒸着装置において、真空槽３内を排気
系４により排気した後、金属イオン源９を稼働させ、チ
タンのイオンを基材１に照射して成膜を開始する。この
ようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層１５を形
成してから、次に、ガス導入系５によってガスイオン源
１０に窒素ガスまたはアンモニアガス等の窒素元素を含
むガスを導入してガスイオン源１０を稼働させ、基材１
に照射する窒素イオン量を徐々に増やしていく。ガスイ
オンと金属イオンは、基材１上で反応して窒化チタン系
の硬化層１１が基材１上に形成される。このとき、基材
１に照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比
を増加させることで、形成される窒化チタン系の膜組成
を、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混
晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混晶、
Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉＮへと連続的に変える
ことができる。次に、基材１に照射するチタンイオンに
対する窒素ガスイオンの比をほぼ等しくすることで、１
μｍ程度以下のＴｉＮ層からなる表面保護層１８を形成
する。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、基材１から膜表面に向かって窒素組成が
変化する窒化チタン系の硬化層１１を設けたものであ
る。図１に示した蒸着装置において、真空槽３内を排気
系４により排気した後、金属イオン源９を稼働させ、チ
タンのイオンを基材１に照射して成膜を開始する。この
ようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層１５を形
成してから、次に、ガス導入系５によってガスイオン源
１０に窒素ガスまたはアンモニアガス等の窒素元素を含
むガスを導入してガスイオン源１０を稼働させ、基材１
に照射する窒素イオン量を徐々に増やしていく。ガスイ
オンと金属イオンは、基材１上で反応して窒化チタン系
の硬化層１１が基材１上に形成される。このとき、基材
１に照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比
を増加させることで、形成される窒化チタン系の膜組成
を、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの混晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混
晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮからＴｉ2ＮとＴｉＮの混晶、
Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉＮへと連続的に変える
ことができる。次に、基材１に照射するチタンイオンに
対する窒素ガスイオンの比をほぼ等しくすることで、１
μｍ程度以下のＴｉＮ層からなる表面保護層１８を形成
する。
【００６６】実施例１７．図１９図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、基材１から膜表面に向かって窒素組成と
炭素組成が変化する炭化窒化チタン系の硬化層１３を設
けたものである。図１に示した蒸着装置において、真空
槽３内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を
稼働させ、チタンのイオンを基材１に照射して成膜を開
始する。このようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下
地層１５を形成してから、次に、ガス導入系５によって
ガスイオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガスと
炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入してガスイオン
源１０を稼働させ、基材１に窒素イオンと炭素イオンを
照射する。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応
してＴｉＮとＴｉＣの混晶の硬化層１７が基材１上に形
成される。このとき、基材１に照射するチタンイオンに
対する窒素ガスイオンの比を変えることで、形成される
窒化チタン系の硬化層１７の組成を、Ｔｉ2ＮとＴｉＣ
の混晶またはＴｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶またはＴ
ｉＮとＴｉＣの混晶にすることができる。次に基材１に
照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比をほ
ぼ等しくすることで、１μｍ程度以下のＴｉＮ層からな
る表面保護層１８を形成する。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、基材１から膜表面に向かって窒素組成と
炭素組成が変化する炭化窒化チタン系の硬化層１３を設
けたものである。図１に示した蒸着装置において、真空
槽３内を排気系４により排気した後、金属イオン源９を
稼働させ、チタンのイオンを基材１に照射して成膜を開
始する。このようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下
地層１５を形成してから、次に、ガス導入系５によって
ガスイオン源１０に窒素ガス等の窒素元素を含むガスと
炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入してガスイオン
源１０を稼働させ、基材１に窒素イオンと炭素イオンを
照射する。ガスイオンと金属イオンは、基材１上で反応
してＴｉＮとＴｉＣの混晶の硬化層１７が基材１上に形
成される。このとき、基材１に照射するチタンイオンに
対する窒素ガスイオンの比を変えることで、形成される
窒化チタン系の硬化層１７の組成を、Ｔｉ2ＮとＴｉＣ
の混晶またはＴｉ2ＮとＴｉＮとＴｉＣの混晶またはＴ
ｉＮとＴｉＣの混晶にすることができる。次に基材１に
照射するチタンイオンに対する窒素ガスイオンの比をほ
ぼ等しくすることで、１μｍ程度以下のＴｉＮ層からな
る表面保護層１８を形成する。
【００６７】実施例１８．第２０図の基材１上に形成さ
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、基材１から膜表面に向かって炭素組成が
変化する炭化チタン系の硬化層１４を設けたものであ
る。図１に示した蒸着装置において、真空槽３内を排気
系４により排気した後、金属イオン源９を稼働させ、チ
タンのイオンを基材１に照射して成膜を開始する。この
ようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層１５を形
成してから、次に、ガス導入系５によってガスイオン源
１０に炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入して、ガ
スイオン源１０を稼働させ、基材１に照射する炭素イオ
ン量を徐々に増やしていく。ガスイオンと金属イオン
は、基材１上で反応して、炭化チタンが基材１上に形成
される。このとき、基材１に照射するチタンイオンに対
するガスイオンの比を増加させることで、形成される炭
化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉＣの混晶、
ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉＣへと連続的に変えること
ができる。次に、基材１に照射するチタンイオンに対す
る窒素ガスイオンの比をほぼ等しくすることで、１μｍ
程度以下のＴｉＮ層からなる表面保護層１８を形成す
る。
れたハードコーティング膜は、１μｍ以下のＴｉ層から
なる下地層１５と、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層１８と、基材１から膜表面に向かって炭素組成が
変化する炭化チタン系の硬化層１４を設けたものであ
る。図１に示した蒸着装置において、真空槽３内を排気
系４により排気した後、金属イオン源９を稼働させ、チ
タンのイオンを基材１に照射して成膜を開始する。この
ようにして１μｍ程度のＴｉ層からなる下地層１５を形
成してから、次に、ガス導入系５によってガスイオン源
１０に炭素ガス等の炭素元素を含むガスを導入して、ガ
スイオン源１０を稼働させ、基材１に照射する炭素イオ
ン量を徐々に増やしていく。ガスイオンと金属イオン
は、基材１上で反応して、炭化チタンが基材１上に形成
される。このとき、基材１に照射するチタンイオンに対
するガスイオンの比を増加させることで、形成される炭
化チタン系の膜組成を、ＴｉからＴｉとＴｉＣの混晶、
ＴｉとＴｉＣの混晶からＴｉＣへと連続的に変えること
ができる。次に、基材１に照射するチタンイオンに対す
る窒素ガスイオンの比をほぼ等しくすることで、１μｍ
程度以下のＴｉＮ層からなる表面保護層１８を形成す
る。
【００６８】以上のハードコーティング膜によれば、窒
化チタン系の硬化層の下地として１μｍ以下のＴｉ層
と、硬化層の表面保護層として１μｍ以下のＴｉＮ層を
設けたので、基材と硬化層との密着力を非常に高く、ま
た硬度等の優れた特性が長持ちさせることができる。も
ちろん、組成を連続的に変化させたので膜歪が小さく切
削中の剥離が起こりにくい。上述した図４〜図２０の窒
化チタン系のハードコーティング膜において、チタン
（Ｔｉ）元素の代わりに、アルミニウム（Ａｌ）、タン
グステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）の金属元素で置
き換えて、窒化アルミニウム系、窒化タングステン系、
窒化ジルコニウム系、窒化ほう素系もしくは窒化シリコ
ン系の材料からなるハードコーティング膜、および少な
くとも二種類以上の窒化アルミニウム系、窒化タングス
テン系、窒化クロム系、窒化ジルコニウム系、窒化ほう
素系もしくは窒化シリコン系の材料の混合物からなるハ
ードコーティング膜としてもよい。
化チタン系の硬化層の下地として１μｍ以下のＴｉ層
と、硬化層の表面保護層として１μｍ以下のＴｉＮ層を
設けたので、基材と硬化層との密着力を非常に高く、ま
た硬度等の優れた特性が長持ちさせることができる。も
ちろん、組成を連続的に変化させたので膜歪が小さく切
削中の剥離が起こりにくい。上述した図４〜図２０の窒
化チタン系のハードコーティング膜において、チタン
（Ｔｉ）元素の代わりに、アルミニウム（Ａｌ）、タン
グステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）の金属元素で置
き換えて、窒化アルミニウム系、窒化タングステン系、
窒化ジルコニウム系、窒化ほう素系もしくは窒化シリコ
ン系の材料からなるハードコーティング膜、および少な
くとも二種類以上の窒化アルミニウム系、窒化タングス
テン系、窒化クロム系、窒化ジルコニウム系、窒化ほう
素系もしくは窒化シリコン系の材料の混合物からなるハ
ードコーティング膜としてもよい。
【００６９】また、図４〜図２０の窒化チタン系のハー
ドコーティング膜において、窒素（Ｎ）元素の代わり
に、酸素元素（Ｏ）もしくは、炭素元素（Ｃ）で置き換
えて、酸化もしくは炭化チタン系、酸化もしくは炭化ア
ルミニウム系、酸化もしくは炭化タングステン系、酸化
もしくは炭化ジルコニウム系、酸化もしくは炭化ほう素
系もしくは酸化もしくは炭化シリコン系の材料からなる
ハードコーティング膜、および少なくとも二種類以上の
酸化もしくは炭化チタン系、酸化もしくは炭化アルミニ
ウム系、酸化もしくは炭化タングステン系、酸化もしく
は炭化クロム系、酸化もしくは炭化ジルコニウム系、酸
化もしくは炭化ほう素系もしくは酸化もしくは炭化シリ
コン系の材料の混合物からなるハードコーティング膜と
してもよい。
ドコーティング膜において、窒素（Ｎ）元素の代わり
に、酸素元素（Ｏ）もしくは、炭素元素（Ｃ）で置き換
えて、酸化もしくは炭化チタン系、酸化もしくは炭化ア
ルミニウム系、酸化もしくは炭化タングステン系、酸化
もしくは炭化ジルコニウム系、酸化もしくは炭化ほう素
系もしくは酸化もしくは炭化シリコン系の材料からなる
ハードコーティング膜、および少なくとも二種類以上の
酸化もしくは炭化チタン系、酸化もしくは炭化アルミニ
ウム系、酸化もしくは炭化タングステン系、酸化もしく
は炭化クロム系、酸化もしくは炭化ジルコニウム系、酸
化もしくは炭化ほう素系もしくは酸化もしくは炭化シリ
コン系の材料の混合物からなるハードコーティング膜と
してもよい。
【００７０】実施例１９．図２１は、この発明の実施例
１９によるハードコーティング膜製造装置である蒸着装
置を示す概略断面図である。図において、２０は基材ホ
ルダー２の回転軸、２１は基材１の加熱手段、２２は冷
却配管、２３は基材ホルダー機構にバイアス電圧を印加
するための絶縁手段、２４は基材ホルダー機構の回転駆
動系、２５はガスイオン源１０にバイアス電圧を印加す
るための絶縁手段、２６は基材ホルダー機構にバイアス
電圧を印加する電源、２７はガスイオン源にバイアス電
圧を印加する電源である。
１９によるハードコーティング膜製造装置である蒸着装
置を示す概略断面図である。図において、２０は基材ホ
ルダー２の回転軸、２１は基材１の加熱手段、２２は冷
却配管、２３は基材ホルダー機構にバイアス電圧を印加
するための絶縁手段、２４は基材ホルダー機構の回転駆
動系、２５はガスイオン源１０にバイアス電圧を印加す
るための絶縁手段、２６は基材ホルダー機構にバイアス
電圧を印加する電源、２７はガスイオン源にバイアス電
圧を印加する電源である。
【００７１】まず真空槽３内を排気系４により排気した
後、基材ホルダー機構の回転駆動系２４により基材ホル
ダー２の回転軸２０を回転させて基材１および基材ホル
ダー２を回転させる。このとき、基材１の加熱手段２１
により、基材１表面を予備加熱することや、蒸着中の温
度上昇を防ぐため冷却配管２２に冷却水、冷却ガス、液
体窒素等を流して基材１を冷却することも可能である。
次に、ガス導入系５によってガスイオン源１０に少なく
とも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン
（Ｓｉ）等の金属元素を含むガス、例えばＴｉＣｌ4、
ＡｌＣｌ3、ＳｉＨ4、ＷＦ6ガスと、少なくとも１種類
以上の窒素ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、
もしくは窒素（Ｎ）元素、酸素（Ｏ）元素もしくは炭素
（Ｃ）元素を含む混合ガスを導入して、ガスイオン源１
０を稼働させる。ガスイオン源１０では、放電等のイオ
ン化手段によりガスをイオン化および分解して、基材１
にチタン、アルミニウム、タングステン、ほう素、シリ
コン等の金属元素イオンと窒素元素、酸素元素もしくは
炭素元素イオンを照射する。このとき、バイアス電圧を
印加する電源２７により、真空槽３から絶縁手段２５に
よって電気的に絶縁されているガスイオン源１０にバイ
アス電圧を印加すると、ガスイオンをさらに加速して基
材１に照射することができる。
後、基材ホルダー機構の回転駆動系２４により基材ホル
ダー２の回転軸２０を回転させて基材１および基材ホル
ダー２を回転させる。このとき、基材１の加熱手段２１
により、基材１表面を予備加熱することや、蒸着中の温
度上昇を防ぐため冷却配管２２に冷却水、冷却ガス、液
体窒素等を流して基材１を冷却することも可能である。
次に、ガス導入系５によってガスイオン源１０に少なく
とも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン
（Ｓｉ）等の金属元素を含むガス、例えばＴｉＣｌ4、
ＡｌＣｌ3、ＳｉＨ4、ＷＦ6ガスと、少なくとも１種類
以上の窒素ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、
もしくは窒素（Ｎ）元素、酸素（Ｏ）元素もしくは炭素
（Ｃ）元素を含む混合ガスを導入して、ガスイオン源１
０を稼働させる。ガスイオン源１０では、放電等のイオ
ン化手段によりガスをイオン化および分解して、基材１
にチタン、アルミニウム、タングステン、ほう素、シリ
コン等の金属元素イオンと窒素元素、酸素元素もしくは
炭素元素イオンを照射する。このとき、バイアス電圧を
印加する電源２７により、真空槽３から絶縁手段２５に
よって電気的に絶縁されているガスイオン源１０にバイ
アス電圧を印加すると、ガスイオンをさらに加速して基
材１に照射することができる。
【００７２】金属元素イオン、および窒素元素、酸素元
素もしくは炭素元素イオンは、基材１上で反応して、セ
ラミック系のハードコーティング膜が基材１上に形成さ
れる。さらに、基材１および基材ホルダー機構は、絶縁
手段２３により電気的に絶縁されているので、電源２６
によりバイアス電圧を印加すると、イオンをさらに加速
して基材１に照射注入することが可能となる。また、こ
のときのガスイオン源１０に導入するガス流量比を変え
ることで、形成されるセラミック系の膜組成を連続的に
変えることができる。
素もしくは炭素元素イオンは、基材１上で反応して、セ
ラミック系のハードコーティング膜が基材１上に形成さ
れる。さらに、基材１および基材ホルダー機構は、絶縁
手段２３により電気的に絶縁されているので、電源２６
によりバイアス電圧を印加すると、イオンをさらに加速
して基材１に照射注入することが可能となる。また、こ
のときのガスイオン源１０に導入するガス流量比を変え
ることで、形成されるセラミック系の膜組成を連続的に
変えることができる。
【００７３】以上説明したように、この発明により、ガ
スイオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコ
ーティング膜を形成するようにしたので、剥離しにくい
ハードコーティング膜を蒸着することができる。またイ
オンの加速エネルギーを大きくすることで、バルク結晶
材料より天然では得られない高密度もしくは高硬度のハ
ードコーティング膜を形成することも可能となる。ま
た、ガスの種類および混合比を変えることにより結晶構
造や材料組成を変えることも可能となる。
スイオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコ
ーティング膜を形成するようにしたので、剥離しにくい
ハードコーティング膜を蒸着することができる。またイ
オンの加速エネルギーを大きくすることで、バルク結晶
材料より天然では得られない高密度もしくは高硬度のハ
ードコーティング膜を形成することも可能となる。ま
た、ガスの種類および混合比を変えることにより結晶構
造や材料組成を変えることも可能となる。
【００７４】実施例２０．図２２は、この発明の実施例
２０によるハードコーティング膜の蒸着装置を示す概略
断面図である。図において、２８はガス導入系である。
まず真空槽３内を排気系４により排気した後、基材ホル
ダー機構の回転駆動系２４により基材ホルダー２の回転
軸２０を回転させて基材１および基材ホルダー２を回転
させる。このとき、基材１の加熱手段２１により基材１
の表面を予備加熱することや、蒸着中の温度上昇を防ぐ
ため冷却配管２２に冷却水、冷却ガス、液体窒素等を流
して基材１を冷却することも可能である。
２０によるハードコーティング膜の蒸着装置を示す概略
断面図である。図において、２８はガス導入系である。
まず真空槽３内を排気系４により排気した後、基材ホル
ダー機構の回転駆動系２４により基材ホルダー２の回転
軸２０を回転させて基材１および基材ホルダー２を回転
させる。このとき、基材１の加熱手段２１により基材１
の表面を予備加熱することや、蒸着中の温度上昇を防ぐ
ため冷却配管２２に冷却水、冷却ガス、液体窒素等を流
して基材１を冷却することも可能である。
【００７５】次に、ガス導入系５によってガスイオン源
１０に少なくとも１種類以上の窒素ガス、酸素ガスもし
くは炭化水素系のガス、もしくは窒素（Ｎ）元素、酸素
（Ｏ）元素もしくは炭素（Ｃ）元素を含む混合ガスを導
入して、ガスイオン源１０を稼働させる。ガスイオン源
１０では、放電等のイオン化手段によりガスをイオン化
および分解して、基材１に窒素元素、酸素元素もしくは
炭素元素イオンを照射する。このとき、バイアス電圧を
印加する電源２７により、真空槽３から絶縁手段２５に
よって電気的に絶縁されているガスイオン源２５にバイ
アス電圧を印加すると、ガスイオンをさらに加速して基
材１に照射することができる。
１０に少なくとも１種類以上の窒素ガス、酸素ガスもし
くは炭化水素系のガス、もしくは窒素（Ｎ）元素、酸素
（Ｏ）元素もしくは炭素（Ｃ）元素を含む混合ガスを導
入して、ガスイオン源１０を稼働させる。ガスイオン源
１０では、放電等のイオン化手段によりガスをイオン化
および分解して、基材１に窒素元素、酸素元素もしくは
炭素元素イオンを照射する。このとき、バイアス電圧を
印加する電源２７により、真空槽３から絶縁手段２５に
よって電気的に絶縁されているガスイオン源２５にバイ
アス電圧を印加すると、ガスイオンをさらに加速して基
材１に照射することができる。
【００７６】一方、ガス導入系５によってガスイオン源
６に少なくとも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シ
リコン（Ｓｉ）等の金属元素を含むガス、例えばＴｉＣ
ｌ4、ＡｌＣｌ3、ＳｉＨ4、ＷＦ6ガスを導入して、ガス
イオン源（蒸発源）６を稼働させる。ガスイオン源（蒸
発源）６では、放電等のイオン化手段によりガスをイオ
ン化および分解して、基材１にチタン、アルミニウム、
タングステン、ほう素、シリコン等の金属元素イオンを
照射する。このとき、バイアス電圧を印加する電源２９
により、真空槽３から絶縁手段２５によって電気的に絶
縁されているガスイオン源６にバイアス電圧を印加する
と、ガスイオンをさらに加速して基材１に照射すること
ができる。
６に少なくとも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シ
リコン（Ｓｉ）等の金属元素を含むガス、例えばＴｉＣ
ｌ4、ＡｌＣｌ3、ＳｉＨ4、ＷＦ6ガスを導入して、ガス
イオン源（蒸発源）６を稼働させる。ガスイオン源（蒸
発源）６では、放電等のイオン化手段によりガスをイオ
ン化および分解して、基材１にチタン、アルミニウム、
タングステン、ほう素、シリコン等の金属元素イオンを
照射する。このとき、バイアス電圧を印加する電源２９
により、真空槽３から絶縁手段２５によって電気的に絶
縁されているガスイオン源６にバイアス電圧を印加する
と、ガスイオンをさらに加速して基材１に照射すること
ができる。
【００７７】金属元素イオン、および窒素元素、酸素元
素もしくは炭素元素イオンは、基材１上で反応して、セ
ラミック系のハードコーティング膜が基材１上に形成さ
れる。さらに基材１および基材ホルダー機構は、絶縁手
段２３により電気的に絶縁されているので電源２６によ
りバイアス電圧を印加すると、イオンをさらに加速して
基材１に照射注入することが可能となる。また、このと
きの基材１に照射するガス元素イオンと金属元素イオン
の比を変えることで、形成されるセラミック系の膜組成
を連続的に変えることができる。以上説明したように、
この発明により、上記作用に加えてさらに、複数のガス
イオン種を自由に変えることができるので、各ガスイオ
ン種の相互作用により結晶構造や材料組成をさらに自由
にコントロールすることや、天然では得られない材料を
蒸着するも可能となる。
素もしくは炭素元素イオンは、基材１上で反応して、セ
ラミック系のハードコーティング膜が基材１上に形成さ
れる。さらに基材１および基材ホルダー機構は、絶縁手
段２３により電気的に絶縁されているので電源２６によ
りバイアス電圧を印加すると、イオンをさらに加速して
基材１に照射注入することが可能となる。また、このと
きの基材１に照射するガス元素イオンと金属元素イオン
の比を変えることで、形成されるセラミック系の膜組成
を連続的に変えることができる。以上説明したように、
この発明により、上記作用に加えてさらに、複数のガス
イオン種を自由に変えることができるので、各ガスイオ
ン種の相互作用により結晶構造や材料組成をさらに自由
にコントロールすることや、天然では得られない材料を
蒸着するも可能となる。
【００７８】以上の実施例で形成されるハードコーティ
ング膜は、窒化、酸化もしくは炭化チタン系、窒化、酸
化もしくは炭化クロム系、窒化、酸化もしくは炭化アル
ミニウム系、窒化、酸化もしくは炭化タングステン系、
窒化、酸化もしくは炭化ジルコニウム系、窒化、酸化も
しくは炭化ほう素系もしくは窒化、酸化もしくは炭化シ
リコン系の材料からなるハードコーティング膜、および
少なくとも二種類以上の窒化、酸化もしくは炭化チタン
系、窒化、酸化もしくは炭化クロム系、窒化、酸化もし
くは炭化アルミニウム系、窒化、酸化もしくは炭化タン
グステン系、窒化、酸化もしくは炭化ジルコニウム系、
窒化、酸化もしくは炭化ほう素系もしくは窒化、酸化も
しくは炭化シリコン系の材料の混合物、もしくはこれら
の組成が連続的に変化するハードコーティング膜として
もよい。
ング膜は、窒化、酸化もしくは炭化チタン系、窒化、酸
化もしくは炭化クロム系、窒化、酸化もしくは炭化アル
ミニウム系、窒化、酸化もしくは炭化タングステン系、
窒化、酸化もしくは炭化ジルコニウム系、窒化、酸化も
しくは炭化ほう素系もしくは窒化、酸化もしくは炭化シ
リコン系の材料からなるハードコーティング膜、および
少なくとも二種類以上の窒化、酸化もしくは炭化チタン
系、窒化、酸化もしくは炭化クロム系、窒化、酸化もし
くは炭化アルミニウム系、窒化、酸化もしくは炭化タン
グステン系、窒化、酸化もしくは炭化ジルコニウム系、
窒化、酸化もしくは炭化ほう素系もしくは窒化、酸化も
しくは炭化シリコン系の材料の混合物、もしくはこれら
の組成が連続的に変化するハードコーティング膜として
もよい。
【００７９】実施例２１．図２３は、この発明の実施例
２１によるハードコーティング膜の製造装置を示す概略
断面図である。まず真空槽３内を排気系４により排気し
た後、基材ホルダー機構の回転駆動系２４により上向き
の基材ホルダー２の回転軸２０を回転させて蒸着面が上
向きの基材１および基材ホルダー２を回転させる。この
とき、基材の加熱手段２１により、基材１表面を予備加
熱することや、蒸着中の温度上昇を防ぐため冷却配管２
２に冷却水、冷却ガス、液体窒素等を流して基材１を冷
却することも可能である。
２１によるハードコーティング膜の製造装置を示す概略
断面図である。まず真空槽３内を排気系４により排気し
た後、基材ホルダー機構の回転駆動系２４により上向き
の基材ホルダー２の回転軸２０を回転させて蒸着面が上
向きの基材１および基材ホルダー２を回転させる。この
とき、基材の加熱手段２１により、基材１表面を予備加
熱することや、蒸着中の温度上昇を防ぐため冷却配管２
２に冷却水、冷却ガス、液体窒素等を流して基材１を冷
却することも可能である。
【００８０】次に、ガス導入系５によってガスイオンを
下向き、もしくは斜め下向きに照射するガスイオン源１
０に少なくとも１種類以上の窒素ガス、酸素ガスもしく
は炭化水素系のガス、もしくは窒素（Ｎ）元素、酸素
（Ｏ）元素もしくは炭素（Ｃ）元素を含む混合ガスを導
入して、ガスイオン源１０を稼働させる。下向きのガス
イオン源１０では、放電等のイオン化手段によりガスを
イオン化および分解して、基材１に窒素元素、酸素元素
もしくは炭素元素イオンを照射する。このとき、バイア
ス電圧を印加する電源２７により、真空槽３から絶縁手
段２５によって電気的に絶縁されているガスイオン源１
０にバイアス電圧を印加すると、ガスイオンをさらに加
速して基材１に照射することができる。
下向き、もしくは斜め下向きに照射するガスイオン源１
０に少なくとも１種類以上の窒素ガス、酸素ガスもしく
は炭化水素系のガス、もしくは窒素（Ｎ）元素、酸素
（Ｏ）元素もしくは炭素（Ｃ）元素を含む混合ガスを導
入して、ガスイオン源１０を稼働させる。下向きのガス
イオン源１０では、放電等のイオン化手段によりガスを
イオン化および分解して、基材１に窒素元素、酸素元素
もしくは炭素元素イオンを照射する。このとき、バイア
ス電圧を印加する電源２７により、真空槽３から絶縁手
段２５によって電気的に絶縁されているガスイオン源１
０にバイアス電圧を印加すると、ガスイオンをさらに加
速して基材１に照射することができる。
【００８１】一方、ガス導入系５によってイオンを下向
き、もしくは斜め下向きに照射するガスイオン源６に少
なくとも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム
（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコ
ン（Ｓｉ）等の金属元素を含むガス、例えばＴｉＣ
ｌ4、ＡｌＣｌ3、ＳｉＨ4、ＷＦ6ガスを導入して、ガス
イオン源６を稼働させる。下向きのガスイオン源６で
は、放電等のイオン化手段によりガスをイオン化および
分解して、基材１にチタン、アルミニウム、タングステ
ン、ほう素、シリコン等の金属元素イオンを照射する。
このとき、バイアス電圧を印加する電源２９により、真
空槽３から絶縁手段２５によって電気的に絶縁されてい
るガスイオン源６にバイアス電圧を印加すると、ガスイ
オンをさらに加速して基材１に照射することができる。
金属元素イオン、および窒素元素、酸素元素もしくは炭
素元素イオンは、基材１上で反応して、セラミック系の
ハードコーティング膜が基材１上に形成される。さらに
基材１および基材ホルダー機構は、絶縁手段２３により
電気的に絶縁されているので、電源２６によりバイアス
電圧を印加すると、イオンをさらに加速して基材１に照
射注入することが可能となる。
き、もしくは斜め下向きに照射するガスイオン源６に少
なくとも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム
（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコ
ン（Ｓｉ）等の金属元素を含むガス、例えばＴｉＣ
ｌ4、ＡｌＣｌ3、ＳｉＨ4、ＷＦ6ガスを導入して、ガス
イオン源６を稼働させる。下向きのガスイオン源６で
は、放電等のイオン化手段によりガスをイオン化および
分解して、基材１にチタン、アルミニウム、タングステ
ン、ほう素、シリコン等の金属元素イオンを照射する。
このとき、バイアス電圧を印加する電源２９により、真
空槽３から絶縁手段２５によって電気的に絶縁されてい
るガスイオン源６にバイアス電圧を印加すると、ガスイ
オンをさらに加速して基材１に照射することができる。
金属元素イオン、および窒素元素、酸素元素もしくは炭
素元素イオンは、基材１上で反応して、セラミック系の
ハードコーティング膜が基材１上に形成される。さらに
基材１および基材ホルダー機構は、絶縁手段２３により
電気的に絶縁されているので、電源２６によりバイアス
電圧を印加すると、イオンをさらに加速して基材１に照
射注入することが可能となる。
【００８２】以上説明したように、この発明では、金属
イオン源を使わないで成膜するため、金属材料を補充す
る必要がなく、また、このガスイオン源ではどのような
向きにも蒸着が可能であるため、例えば大重量の基材を
真空槽の下側もしくは横側において、下向きもしくは横
向きにイオンを照射して成膜することが可能となる。さ
らに、ガスイオン源を移動させて成膜することも可能な
ため、基材を回転させなくてもガスイオン源の移動させ
ることにより、基材の凹凸面や垂直面にも蒸着が可能と
なる。上記実施例において、電源２６のバイアス電圧を
０、すなわち基材１および基材ホルダー２をアース電位
に保って、電源２７によりガスイオン源１０の正のバイ
アス電圧を印加して基材１にガス元素の正イオンを照射
しながら成膜すれば、ガスイオンの加速エネルギーを大
きくすることで、イオンを基材１の表面に打ち込んで
（注入して）ハードコーティング膜を形成できるのはも
ちろんのこと、基材電位がアース電位であるため、基材
ホルダー２、その回転手段および水冷手段を絶縁する必
要がなくなる。
イオン源を使わないで成膜するため、金属材料を補充す
る必要がなく、また、このガスイオン源ではどのような
向きにも蒸着が可能であるため、例えば大重量の基材を
真空槽の下側もしくは横側において、下向きもしくは横
向きにイオンを照射して成膜することが可能となる。さ
らに、ガスイオン源を移動させて成膜することも可能な
ため、基材を回転させなくてもガスイオン源の移動させ
ることにより、基材の凹凸面や垂直面にも蒸着が可能と
なる。上記実施例において、電源２６のバイアス電圧を
０、すなわち基材１および基材ホルダー２をアース電位
に保って、電源２７によりガスイオン源１０の正のバイ
アス電圧を印加して基材１にガス元素の正イオンを照射
しながら成膜すれば、ガスイオンの加速エネルギーを大
きくすることで、イオンを基材１の表面に打ち込んで
（注入して）ハードコーティング膜を形成できるのはも
ちろんのこと、基材電位がアース電位であるため、基材
ホルダー２、その回転手段および水冷手段を絶縁する必
要がなくなる。
【００８３】また上記実施例において、電源２６により
基材１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加
する一方、電源２７によりガスイオン源１０をアースす
るか、または正のバイアス電圧を印加して基材１にガス
元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、イオンを基
材１の表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティン
グ膜を形成できる。また、ガスイオン源１０の電位がア
ース電位または低いバイアス電位であるため、ガスイオ
ン源１０の電源２６の小型化が可能となる。また上記実
施例において、電源２６のバイアス電圧を０、すなわち
基材１および基材ホルダー２をアース電位に保って、電
源２７により少なくとも１種類以上の窒素ガス、酸素ガ
スもしくは炭化水素系のガス、もしくは窒素元素、酸素
元素もしくは炭素元素を含むガスの解離種とイオンを照
射するガスイオン源１０の正のバイアス電圧を印加して
基材１にガス元素の正イオンを照射すると共に、電源２
９により少なくとも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素
（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の金属元素を含むガスの解
離種とイオンを照射するガスイオン源６に正のバイアス
電圧を印加して基材１にガス元素の正イオンを照射しな
がら成膜すれば、イオンを基材１の表面に打ち込んで
（注入して）ハードコーティング膜を形成できるのはも
ちろんのこと、基材電位がアース電位であるため、基材
ホルダー２、その回転手段および水冷手段を絶縁する必
要がなくなる。
基材１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加
する一方、電源２７によりガスイオン源１０をアースす
るか、または正のバイアス電圧を印加して基材１にガス
元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、イオンを基
材１の表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティン
グ膜を形成できる。また、ガスイオン源１０の電位がア
ース電位または低いバイアス電位であるため、ガスイオ
ン源１０の電源２６の小型化が可能となる。また上記実
施例において、電源２６のバイアス電圧を０、すなわち
基材１および基材ホルダー２をアース電位に保って、電
源２７により少なくとも１種類以上の窒素ガス、酸素ガ
スもしくは炭化水素系のガス、もしくは窒素元素、酸素
元素もしくは炭素元素を含むガスの解離種とイオンを照
射するガスイオン源１０の正のバイアス電圧を印加して
基材１にガス元素の正イオンを照射すると共に、電源２
９により少なくとも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素
（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の金属元素を含むガスの解
離種とイオンを照射するガスイオン源６に正のバイアス
電圧を印加して基材１にガス元素の正イオンを照射しな
がら成膜すれば、イオンを基材１の表面に打ち込んで
（注入して）ハードコーティング膜を形成できるのはも
ちろんのこと、基材電位がアース電位であるため、基材
ホルダー２、その回転手段および水冷手段を絶縁する必
要がなくなる。
【００８４】また上記実施例において、電源２６のバイ
アス電圧を０、すなわち基材１および基材ホルダー２を
アース電位に保って、電源２７により少なくとも１種類
以上の窒素ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、
もしくは窒素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガ
スの解離種とイオンを照射するガスイオン源１０に負の
バイアス電圧を印加して基材１にガス元素の負イオンお
よび電子を照射すると共に、電源２９により少なくとも
１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、
タングステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）
等の金属元素を含むガスの解離種とイオンを照射するガ
スイオン源６に正のバイアス電圧を印加して基材１にガ
ス元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、イオンを
基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティング
膜を形成できるのはもちろんのこと、基材電位がアース
電位であるため、基材ホルダー２、その回転手段および
水冷手段を絶縁する必要がない。また負電荷であるガス
イオンと正電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面
に照射するようにしたので、荷電粒子の電荷量を中和し
て成膜が行うことができる。
アス電圧を０、すなわち基材１および基材ホルダー２を
アース電位に保って、電源２７により少なくとも１種類
以上の窒素ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、
もしくは窒素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガ
スの解離種とイオンを照射するガスイオン源１０に負の
バイアス電圧を印加して基材１にガス元素の負イオンお
よび電子を照射すると共に、電源２９により少なくとも
１種類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、
タングステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）
等の金属元素を含むガスの解離種とイオンを照射するガ
スイオン源６に正のバイアス電圧を印加して基材１にガ
ス元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、イオンを
基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティング
膜を形成できるのはもちろんのこと、基材電位がアース
電位であるため、基材ホルダー２、その回転手段および
水冷手段を絶縁する必要がない。また負電荷であるガス
イオンと正電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面
に照射するようにしたので、荷電粒子の電荷量を中和し
て成膜が行うことができる。
【００８５】また上記実施例において、電源２６のバイ
アス電圧を０、すなわち基材１および基材ホルダー２を
アース電位に保って、電源２７により少なくとも１種類
以上の窒素ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、
もしくは窒素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガ
スの解離種とイオンを照射するガスイオン源１０の正の
バイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イオンを
照射すると共に、電源２９により少なくとも１種類以上
のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステ
ン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の金属元
素を含むガスの解離種と負イオンおよび電子を照射する
ガスイオン源６に正のバイアス電圧を印加して基材１に
ガス元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、イオン
を基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティン
グ膜を形成できるのはもちろんのこと、基材電位がアー
ス電位であるため、基材のホルダー、この回転手段およ
び水冷手段を絶縁する必要がない。また負電荷であるガ
スイオンと正電荷であるガスイオンおよび電子を基材表
面に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和し
て成膜が行うことができる。
アス電圧を０、すなわち基材１および基材ホルダー２を
アース電位に保って、電源２７により少なくとも１種類
以上の窒素ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、
もしくは窒素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガ
スの解離種とイオンを照射するガスイオン源１０の正の
バイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イオンを
照射すると共に、電源２９により少なくとも１種類以上
のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステ
ン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の金属元
素を含むガスの解離種と負イオンおよび電子を照射する
ガスイオン源６に正のバイアス電圧を印加して基材１に
ガス元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、イオン
を基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティン
グ膜を形成できるのはもちろんのこと、基材電位がアー
ス電位であるため、基材のホルダー、この回転手段およ
び水冷手段を絶縁する必要がない。また負電荷であるガ
スイオンと正電荷であるガスイオンおよび電子を基材表
面に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和し
て成膜が行うことができる。
【００８６】また上記実施例において、電源２６により
基材１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加
する一方、電源２７により少なくとも１種類以上の窒素
ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、もしくは窒
素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガスの解離種
とイオンを照射するガスイオン源１０をアース電位また
は正のバイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イ
オンを照射すると共に、電源２９により少なくとも１種
類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タン
グステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の
金属元素を含むガスの解離種と負イオンおよび電子を照
射するガスイオン源６をアース電位または正のバイアス
電圧を印加して基材１にガス元素の正イオンを照射しな
がら成膜すれば、イオンを基材表面に打ち込んで（注入
して）ハードコーティング膜を形成できるのはもちろん
のこと、またガスイオン源６の電位がアース電位または
低いバイアス電圧であるため、ガスイオン源６の電源の
小型化が可能となる。
基材１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加
する一方、電源２７により少なくとも１種類以上の窒素
ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、もしくは窒
素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガスの解離種
とイオンを照射するガスイオン源１０をアース電位また
は正のバイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イ
オンを照射すると共に、電源２９により少なくとも１種
類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タン
グステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の
金属元素を含むガスの解離種と負イオンおよび電子を照
射するガスイオン源６をアース電位または正のバイアス
電圧を印加して基材１にガス元素の正イオンを照射しな
がら成膜すれば、イオンを基材表面に打ち込んで（注入
して）ハードコーティング膜を形成できるのはもちろん
のこと、またガスイオン源６の電位がアース電位または
低いバイアス電圧であるため、ガスイオン源６の電源の
小型化が可能となる。
【００８７】また上記実施例において、電源２６により
基材１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加
する一方、電源２７により少なくとも１種類以上の窒素
ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、もしくは窒
素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガスの解離種
とイオンを照射するガスイオン源１０を基材１の電位よ
り大きな負の電位に保って基材１に金属元素の負イオン
とガスイオン源から発生する電子を照射すると共に、電
源２９により少なくとも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、
アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素
（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の金属元素を含むガスの解
離種と負イオンおよび電子を照射するガスイオン源６を
アース電位または正のバイアス電圧を印加して基材１に
ガス元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、イオン
を基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティン
グ膜を形成できるのはもちろんのこと、負電荷であるガ
スイオンと正電荷であるガスイオンおよび電子を金属表
面に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和し
て成膜が行うことができる。
基材１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加
する一方、電源２７により少なくとも１種類以上の窒素
ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、もしくは窒
素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガスの解離種
とイオンを照射するガスイオン源１０を基材１の電位よ
り大きな負の電位に保って基材１に金属元素の負イオン
とガスイオン源から発生する電子を照射すると共に、電
源２９により少なくとも１種類以上のチタン（Ｔｉ）、
アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ほう素
（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の金属元素を含むガスの解
離種と負イオンおよび電子を照射するガスイオン源６を
アース電位または正のバイアス電圧を印加して基材１に
ガス元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、イオン
を基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティン
グ膜を形成できるのはもちろんのこと、負電荷であるガ
スイオンと正電荷であるガスイオンおよび電子を金属表
面に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和し
て成膜が行うことができる。
【００８８】また上記実施例において、電源２６により
基材１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加
する一方、電源２７により少なくとも１種類以上の窒素
ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、もしくは窒
素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガスの解離種
とイオンを照射するガスイオン源１０をアース電位また
は正のバイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イ
オンを照射すると共に、電源２９により少なくとも１種
類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タン
グステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の
金属元素を含むガスの解離種と負イオンおよび電子を照
射するガスイオン源６を基材１の電位より大きな負の電
位に保って基材１に金属元素の負イオンとイオン源から
発生する電子を照射しながら成膜すれば、イオンを基材
表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティング膜を
形成できるのはもちろんのこと、負電荷であるガスイオ
ンと正電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面に照
射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和して成膜
が行うことができる。
基材１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加
する一方、電源２７により少なくとも１種類以上の窒素
ガス、酸素ガスもしくは炭化水素系のガス、もしくは窒
素元素、酸素元素もしくは炭素元素を含むガスの解離種
とイオンを照射するガスイオン源１０をアース電位また
は正のバイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イ
オンを照射すると共に、電源２９により少なくとも１種
類以上のチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タン
グステン（Ｗ）、ほう素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）等の
金属元素を含むガスの解離種と負イオンおよび電子を照
射するガスイオン源６を基材１の電位より大きな負の電
位に保って基材１に金属元素の負イオンとイオン源から
発生する電子を照射しながら成膜すれば、イオンを基材
表面に打ち込んで（注入して）ハードコーティング膜を
形成できるのはもちろんのこと、負電荷であるガスイオ
ンと正電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面に照
射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和して成膜
が行うことができる。
【００８９】また上記実施例において、基材１および基
材ホルダー２にバイアス電圧を印加する電源２６からの
出力電圧は、図２４に示すような直流電圧、図２５に示
すような半波整流された負のバイアス電圧を印加する直
流電圧、または図２６に示すようなステップ状の負の電
圧、または図２７および図２８に示すような負の電圧が
印加される時間が正の電圧に印加される時間より長い交
流電圧とするようにしたので、特にリップル率が低い電
源を使わなくても、イオン源から発生する正イオンを基
材表面に打ち込んで（注入して）剥離しにくいハードコ
ーティング膜を蒸着することができ、また電源のコスト
低減が容易で、小型化が可能である。
材ホルダー２にバイアス電圧を印加する電源２６からの
出力電圧は、図２４に示すような直流電圧、図２５に示
すような半波整流された負のバイアス電圧を印加する直
流電圧、または図２６に示すようなステップ状の負の電
圧、または図２７および図２８に示すような負の電圧が
印加される時間が正の電圧に印加される時間より長い交
流電圧とするようにしたので、特にリップル率が低い電
源を使わなくても、イオン源から発生する正イオンを基
材表面に打ち込んで（注入して）剥離しにくいハードコ
ーティング膜を蒸着することができ、また電源のコスト
低減が容易で、小型化が可能である。
【００９０】また上記実施例において、基材１および基
材ホルダー２にバイアス電圧を印加する電源２６からの
出力電圧は、図２９に示すような正弦波状の交流電源、
図３０に示すようなステップ状の交流電源としたので、
基材１に対して正電荷のイオンと負電荷のイオンおよび
電子を基材表面に交互に照射し荷電粒子の電荷量を中和
して成膜が行われる。また、イオンの加速エネルギーを
大きくすることで、イオンを基材表面に打ち込んで（注
入して）ハードコーティング膜を形成するようにしたの
で、剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着すること
ができる。また上記実施例において、金属蒸発源もしく
は金属イオン源９およびガスイオン源１０および６にバ
イアス電圧を印加する電源２７および２９からの出力電
圧は、図２９に示すような正弦波状の交流電源、図３０
に示すようなステップ状の交流電源としたので、基材１
に対して正電荷のイオンと負電荷のイオンおよび電子を
基材表面に交互に照射し荷電粒子の電荷量を中和して成
膜が行われる。
材ホルダー２にバイアス電圧を印加する電源２６からの
出力電圧は、図２９に示すような正弦波状の交流電源、
図３０に示すようなステップ状の交流電源としたので、
基材１に対して正電荷のイオンと負電荷のイオンおよび
電子を基材表面に交互に照射し荷電粒子の電荷量を中和
して成膜が行われる。また、イオンの加速エネルギーを
大きくすることで、イオンを基材表面に打ち込んで（注
入して）ハードコーティング膜を形成するようにしたの
で、剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着すること
ができる。また上記実施例において、金属蒸発源もしく
は金属イオン源９およびガスイオン源１０および６にバ
イアス電圧を印加する電源２７および２９からの出力電
圧は、図２９に示すような正弦波状の交流電源、図３０
に示すようなステップ状の交流電源としたので、基材１
に対して正電荷のイオンと負電荷のイオンおよび電子を
基材表面に交互に照射し荷電粒子の電荷量を中和して成
膜が行われる。
【００９１】実施例２２．図３１は、この発明の実施例
２２によるハードコーティング膜の蒸着装置を示す概略
断面図である。まず真空槽３内を排気系４により排気し
た後基材ホルダー機構の回転駆動系２４により基材ホル
ダー２の回転軸２０を回転させて基材１および基材ホル
ダー２を回転させる。このとき、基材１の加熱手段２１
により、基材１表面を予備加熱することや、蒸着中の温
度上昇を防ぐため冷却配管２２に冷却水、冷却ガス、液
体窒素等を流して基材１を冷却することも可能である。
次に、ガス導入系５によってガスイオン源１０に少なく
とも１種類以上の窒素ガス、メタンガス、アンモニアガ
ス等の窒素元素または炭素元素を含むガスを導入して、
ガスイオン源１０を稼働させる。ガスイオン源１０で
は、放電等のイオン化手段によりガスをイオン化および
分解して、基材１に窒素等のガスイオンを照射する。こ
のとき、バイアス電圧を印加する電源２７により、真空
槽３から絶縁手段２５によって電気的に絶縁されている
ガスイオン源１０にバイアス電圧を印加すると、ガスイ
オンをさらに加速して基材１に照射することができる。
２２によるハードコーティング膜の蒸着装置を示す概略
断面図である。まず真空槽３内を排気系４により排気し
た後基材ホルダー機構の回転駆動系２４により基材ホル
ダー２の回転軸２０を回転させて基材１および基材ホル
ダー２を回転させる。このとき、基材１の加熱手段２１
により、基材１表面を予備加熱することや、蒸着中の温
度上昇を防ぐため冷却配管２２に冷却水、冷却ガス、液
体窒素等を流して基材１を冷却することも可能である。
次に、ガス導入系５によってガスイオン源１０に少なく
とも１種類以上の窒素ガス、メタンガス、アンモニアガ
ス等の窒素元素または炭素元素を含むガスを導入して、
ガスイオン源１０を稼働させる。ガスイオン源１０で
は、放電等のイオン化手段によりガスをイオン化および
分解して、基材１に窒素等のガスイオンを照射する。こ
のとき、バイアス電圧を印加する電源２７により、真空
槽３から絶縁手段２５によって電気的に絶縁されている
ガスイオン源１０にバイアス電圧を印加すると、ガスイ
オンをさらに加速して基材１に照射することができる。
【００９２】一方、金属イオン源９を稼働させ、チタン
等の金属材料のイオンを基材１に照射する。このとき
も、バイアス電圧を印加する電源２９により、真空槽３
から絶縁手段２５によって電気的に絶縁されている金属
イオン源９にバイアス電圧を印加すると、金属イオンを
さらに加速して基材１に照射することができる。ガスイ
オンと金属イオンは、基材１上で反応して、窒化チタン
が基材１上に形成される。さらに基材１および基材ホル
ダー機構は、絶縁手段２３により電気的に絶縁されてい
るので電源２６によりバイアス電圧を印加すると、イオ
ンをさらに加速して基材１に照射することが可能とな
る。また、このときの基材１に照射する窒素ガスイオン
と金属イオンの比を変えることで、形成される窒化チタ
ン系の膜組成を、例えば、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの混
晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮからＴ
ｉ2ＮとＴｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉ
Ｎへと連続的に変えることができる。
等の金属材料のイオンを基材１に照射する。このとき
も、バイアス電圧を印加する電源２９により、真空槽３
から絶縁手段２５によって電気的に絶縁されている金属
イオン源９にバイアス電圧を印加すると、金属イオンを
さらに加速して基材１に照射することができる。ガスイ
オンと金属イオンは、基材１上で反応して、窒化チタン
が基材１上に形成される。さらに基材１および基材ホル
ダー機構は、絶縁手段２３により電気的に絶縁されてい
るので電源２６によりバイアス電圧を印加すると、イオ
ンをさらに加速して基材１に照射することが可能とな
る。また、このときの基材１に照射する窒素ガスイオン
と金属イオンの比を変えることで、形成される窒化チタ
ン系の膜組成を、例えば、ＴｉからＴｉとＴｉ2Ｎの混
晶、ＴｉとＴｉ2Ｎの混晶からＴｉ2Ｎ、Ｔｉ2ＮからＴ
ｉ2ＮとＴｉＮの混晶、Ｔｉ2ＮとＴｉＮの混晶からＴｉ
Ｎへと連続的に変えることができる。
【００９３】以上説明したように、この発明により、イ
オンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコーテ
ィング膜を形成するようにしたので、剥離しにくいハー
ドコーティング膜を蒸着することができる。また金属イ
オンおよびガスイオンの加速エネルギーを大きくするこ
とで、バルク結晶材料より天然では得られない高密度も
しくは高硬度のハードコーティング膜を形成することも
可能となる。また、金属イオンおよびガスイオンの相互
作用により結晶構造や材料組成を自由にコントロールす
ることや、天然では得られない材料を蒸着するも可能と
なる。さらに、基材に照射する金属イオンとガスイオン
の割合を変えることにより、ハードコーティング膜の組
成を自由に制御できるようにしたので、例えば窒化チタ
ン系の硬化層の窒素組成を連続的に変化させることが可
能となり、このため、基材表面ではＴｉリッチの層とす
ることができるので基材との密着力を高めることができ
る。また硬度が高いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層や、ＴｉＣ
との混晶層とすることができるので、従来のＴｉＮより
硬度を高くすることができる。また、組成を連続的に変
化させたので膜歪が小さく切削中の剥離がおこりにくい
効果がある。
オンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハードコーテ
ィング膜を形成するようにしたので、剥離しにくいハー
ドコーティング膜を蒸着することができる。また金属イ
オンおよびガスイオンの加速エネルギーを大きくするこ
とで、バルク結晶材料より天然では得られない高密度も
しくは高硬度のハードコーティング膜を形成することも
可能となる。また、金属イオンおよびガスイオンの相互
作用により結晶構造や材料組成を自由にコントロールす
ることや、天然では得られない材料を蒸着するも可能と
なる。さらに、基材に照射する金属イオンとガスイオン
の割合を変えることにより、ハードコーティング膜の組
成を自由に制御できるようにしたので、例えば窒化チタ
ン系の硬化層の窒素組成を連続的に変化させることが可
能となり、このため、基材表面ではＴｉリッチの層とす
ることができるので基材との密着力を高めることができ
る。また硬度が高いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層や、ＴｉＣ
との混晶層とすることができるので、従来のＴｉＮより
硬度を高くすることができる。また、組成を連続的に変
化させたので膜歪が小さく切削中の剥離がおこりにくい
効果がある。
【００９４】また図３１において、電源２６のバイアス
電圧を０、すなわち基材１および基材ホルダー２をアー
ス電位に保って、電源２７によりガスイオン源１０に正
のバイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イオン
を照射すると共に、電源２９により金属蒸発源９もしく
は金属イオン源９に正のバイアス電圧を印加して基材１
に金属元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、金属
イオンおよびガスイオンの加速エネルギーを大きくする
ことで、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハ
ードコーティング膜を形成できるのはもちろんのこと、
基材電位がアース電位であるため、基材ホルダー２、そ
の回転手段および水冷手段を絶縁する必要がなくなる。
また図３１において、電源２６のバイアス電圧を０、す
なわち基材１および基材ホルダー２をアース電位に保っ
て、電源２７によりガスイオン源１０に負のバイアス電
圧を印加して基材１にガス元素の負イオンおよびガスイ
オン源から発生する電子を照射すると共に、電源２９に
より金属蒸発源９もしくは金属イオン源９に正のバイア
ス電圧を印加して基材１に金属元素の正イオンを照射し
ながら成膜すれば、正電荷である金属イオンと負電荷で
あるガスイオンおよび電子を基材表面に照射されるので
荷電粒子の電荷量を中和して成膜が行われる。また基材
電位がアース電位であるため、基材ホルダー機構を絶縁
する必要がなくなる。
電圧を０、すなわち基材１および基材ホルダー２をアー
ス電位に保って、電源２７によりガスイオン源１０に正
のバイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イオン
を照射すると共に、電源２９により金属蒸発源９もしく
は金属イオン源９に正のバイアス電圧を印加して基材１
に金属元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、金属
イオンおよびガスイオンの加速エネルギーを大きくする
ことで、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハ
ードコーティング膜を形成できるのはもちろんのこと、
基材電位がアース電位であるため、基材ホルダー２、そ
の回転手段および水冷手段を絶縁する必要がなくなる。
また図３１において、電源２６のバイアス電圧を０、す
なわち基材１および基材ホルダー２をアース電位に保っ
て、電源２７によりガスイオン源１０に負のバイアス電
圧を印加して基材１にガス元素の負イオンおよびガスイ
オン源から発生する電子を照射すると共に、電源２９に
より金属蒸発源９もしくは金属イオン源９に正のバイア
ス電圧を印加して基材１に金属元素の正イオンを照射し
ながら成膜すれば、正電荷である金属イオンと負電荷で
あるガスイオンおよび電子を基材表面に照射されるので
荷電粒子の電荷量を中和して成膜が行われる。また基材
電位がアース電位であるため、基材ホルダー機構を絶縁
する必要がなくなる。
【００９５】また図３１において、電源２６のバイアス
電圧を０、すなわち基材１および基材ホルダー２をアー
ス電位に保って、電源２７によりガスイオン源１０に正
のバイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イオン
を照射すると共に、電源２９により金属蒸発源９もしく
は金属イオン源９に負のバイアス電圧を印加して基材１
に金属元素の負イオンおよび金属イオン源から発生する
電子を照射しながら成膜すれば、負電荷である金属イオ
ンと正電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面に照
射されるので荷電粒子の電荷量を中和して成膜ができ
る。また基材電位がアース電位であるため、基材ホルダ
ー機構を絶縁する必要がなくなる。また図３１におい
て、電源２６により基材１および基材ホルダー２に負の
バイアス電圧を印加する一方、電源２７によりガスイオ
ン源１０をアースするか、または正のバイアス電圧を印
加して基材１にガス元素の正イオンを照射すると共に、
電源２９により金属蒸発源９もしくは金属イオン源９を
アースするか、または正のバイアス電圧を印加して基材
１に金属元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、金
属イオン源およびガスイオン源がアース電位であって
も、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成できるばかりではなく、ガスイオ
ン源の電位がアース電位または低いバイアス電圧である
ためガスイオン源の電源の小型化が可能となる。
電圧を０、すなわち基材１および基材ホルダー２をアー
ス電位に保って、電源２７によりガスイオン源１０に正
のバイアス電圧を印加して基材１にガス元素の正イオン
を照射すると共に、電源２９により金属蒸発源９もしく
は金属イオン源９に負のバイアス電圧を印加して基材１
に金属元素の負イオンおよび金属イオン源から発生する
電子を照射しながら成膜すれば、負電荷である金属イオ
ンと正電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面に照
射されるので荷電粒子の電荷量を中和して成膜ができ
る。また基材電位がアース電位であるため、基材ホルダ
ー機構を絶縁する必要がなくなる。また図３１におい
て、電源２６により基材１および基材ホルダー２に負の
バイアス電圧を印加する一方、電源２７によりガスイオ
ン源１０をアースするか、または正のバイアス電圧を印
加して基材１にガス元素の正イオンを照射すると共に、
電源２９により金属蒸発源９もしくは金属イオン源９を
アースするか、または正のバイアス電圧を印加して基材
１に金属元素の正イオンを照射しながら成膜すれば、金
属イオン源およびガスイオン源がアース電位であって
も、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成できるばかりではなく、ガスイオ
ン源の電位がアース電位または低いバイアス電圧である
ためガスイオン源の電源の小型化が可能となる。
【００９６】また図３１において、電源２６により基材
１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加する
一方、電源２７によりガスイオン源１０をアースする
か、または正のバイアス電圧を印加して基材１にガス元
素の正イオンを照射すると共に、電源２９により金属蒸
発源９もしくは金属イオン源９を基材１の電位より大き
な負の電位に保って基材１に金属元素の負イオンおよび
金属イオン源から発生する電子を照射しながら成膜すれ
ば、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成できる。また、正電荷である金属
イオンと負電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面
に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和する
ことができる。また図１において、電源２６により基材
１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加する
一方、電源２７によりガスイオン源１０を基材１の電位
より大きな負の電位に保って基材１にガス元素の負イオ
ンおよびガスイオン源から発生する電子を照射すると共
に、電源２９により金属蒸発源９もしくは金属イオン源
９をアースするか、または正のバイアス電圧を印加して
基材１に金属元素の正イオンを照射しながら成膜すれ
ば、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成できる。また、正電荷である金属
イオンと負電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面
に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和する
ことができる。
１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加する
一方、電源２７によりガスイオン源１０をアースする
か、または正のバイアス電圧を印加して基材１にガス元
素の正イオンを照射すると共に、電源２９により金属蒸
発源９もしくは金属イオン源９を基材１の電位より大き
な負の電位に保って基材１に金属元素の負イオンおよび
金属イオン源から発生する電子を照射しながら成膜すれ
ば、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成できる。また、正電荷である金属
イオンと負電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面
に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和する
ことができる。また図１において、電源２６により基材
１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加する
一方、電源２７によりガスイオン源１０を基材１の電位
より大きな負の電位に保って基材１にガス元素の負イオ
ンおよびガスイオン源から発生する電子を照射すると共
に、電源２９により金属蒸発源９もしくは金属イオン源
９をアースするか、または正のバイアス電圧を印加して
基材１に金属元素の正イオンを照射しながら成膜すれ
ば、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成できる。また、正電荷である金属
イオンと負電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面
に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和する
ことができる。
【００９７】また図３１において、電源２６により基材
１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加する
一方、電源２７によりガスイオン源１０を基材の電位よ
り大きな負の電位に保って基材１にガス元素の負イオン
およびガスイオン源から発生する電子をを照射すると共
に、電源２９により金属蒸発源９もしくは金属イオン源
９をアースするか、または正のバイアス電圧を印加して
基材１に金属元素の正イオンを照射しながら成膜すれ
ば、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成できる。また、正電荷である金属
イオンと負電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面
に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和する
ことができる。
１および基材ホルダー２に負のバイアス電圧を印加する
一方、電源２７によりガスイオン源１０を基材の電位よ
り大きな負の電位に保って基材１にガス元素の負イオン
およびガスイオン源から発生する電子をを照射すると共
に、電源２９により金属蒸発源９もしくは金属イオン源
９をアースするか、または正のバイアス電圧を印加して
基材１に金属元素の正イオンを照射しながら成膜すれ
ば、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成できる。また、正電荷である金属
イオンと負電荷であるガスイオンおよび電子を基材表面
に照射するようにしたので荷電粒子の電荷量を中和する
ことができる。
【００９８】また図３１において、基材１および基材ホ
ルダー２にバイアス電圧を印加する電源２６からの出力
電圧は、図２４に示すような直流電圧、図２５に示すよ
うな半波整流された負のバイアス電圧を印加する直流電
圧、または図２６に示すようなステップ状の負の電圧、
または図２７および図２８に示すような負の電圧が印加
される時間が正の電圧に印加される時間より長い交流電
圧とするようにしたので、特にリップル率が低い電源を
使わなくても、イオン源から発生する正イオンを基材表
面に打ち込んで（注入して）剥離しにくいハードコーテ
ィング膜を蒸着することができる。また電源のコスト低
減が容易で、小型化が可能である。また図３１におい
て、基材１および基材ホルダー２にバイアス電圧を印加
する電源２６からの出力電圧は、図２９に示すような正
弦波状の交流電源、図３０に示すようなステップ状の交
流電源としたので、基材１に対して正電荷のイオンと負
電荷のイオンおよび電子を基材表面に交互に照射するよ
うにしたので荷電粒子の電荷量を中和して成膜ができ
る。また、イオンの加速エネルギーを大きくすること
で、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成するようにしたので、剥離しにく
いハードコーティング膜を蒸着することができる。
ルダー２にバイアス電圧を印加する電源２６からの出力
電圧は、図２４に示すような直流電圧、図２５に示すよ
うな半波整流された負のバイアス電圧を印加する直流電
圧、または図２６に示すようなステップ状の負の電圧、
または図２７および図２８に示すような負の電圧が印加
される時間が正の電圧に印加される時間より長い交流電
圧とするようにしたので、特にリップル率が低い電源を
使わなくても、イオン源から発生する正イオンを基材表
面に打ち込んで（注入して）剥離しにくいハードコーテ
ィング膜を蒸着することができる。また電源のコスト低
減が容易で、小型化が可能である。また図３１におい
て、基材１および基材ホルダー２にバイアス電圧を印加
する電源２６からの出力電圧は、図２９に示すような正
弦波状の交流電源、図３０に示すようなステップ状の交
流電源としたので、基材１に対して正電荷のイオンと負
電荷のイオンおよび電子を基材表面に交互に照射するよ
うにしたので荷電粒子の電荷量を中和して成膜ができ
る。また、イオンの加速エネルギーを大きくすること
で、イオンを基材表面に打ち込んで（注入して）ハード
コーティング膜を形成するようにしたので、剥離しにく
いハードコーティング膜を蒸着することができる。
【００９９】また図３１において、金属蒸発源もしくは
金属イオン源９およびガスイオン源１０および６にバイ
アス電圧を印加する電源２７および２９からの出力電圧
は、図２９に示すような正弦波状の交流電源、図３０に
示すようなステップ状の交流電源としたので、基材１に
対して正電荷のイオンと負電荷のイオンおよび電子を基
材表面に交互に照射するようにしたので荷電粒子の電荷
量を中和して成膜ができる。また図３１において、アル
ゴン（Ａｒ）等の不活性ガス、または窒素ガス、水素ガ
ス等のイオンをガスイオン源により発生させ、５０〜１
０ｋｅＶ程度のイオンの加速エネルギーと１０〜１００
０ｍＡ程度のイオン量で基材表面に照射して、基材を加
熱するようにすれば、基材を加熱するヒーターが不要と
なる。
金属イオン源９およびガスイオン源１０および６にバイ
アス電圧を印加する電源２７および２９からの出力電圧
は、図２９に示すような正弦波状の交流電源、図３０に
示すようなステップ状の交流電源としたので、基材１に
対して正電荷のイオンと負電荷のイオンおよび電子を基
材表面に交互に照射するようにしたので荷電粒子の電荷
量を中和して成膜ができる。また図３１において、アル
ゴン（Ａｒ）等の不活性ガス、または窒素ガス、水素ガ
ス等のイオンをガスイオン源により発生させ、５０〜１
０ｋｅＶ程度のイオンの加速エネルギーと１０〜１００
０ｍＡ程度のイオン量で基材表面に照射して、基材を加
熱するようにすれば、基材を加熱するヒーターが不要と
なる。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の請求項
第１項は、基材表面にコーティングされたハードコーテ
ィング膜であって、このハードコーティング膜は、上記
基材からハードコーティング膜の表面に向かって窒素組
成が変化するＴｉＮｘ（０＜ｘ＜１）であるので、基材
表面ではＴｉリッチの層となっており、基材との密着力
が向上するという効果を奏する。
第１項は、基材表面にコーティングされたハードコーテ
ィング膜であって、このハードコーティング膜は、上記
基材からハードコーティング膜の表面に向かって窒素組
成が変化するＴｉＮｘ（０＜ｘ＜１）であるので、基材
表面ではＴｉリッチの層となっており、基材との密着力
が向上するという効果を奏する。
【０１０１】この発明の請求項第２項は、ハードコーテ
ィング膜は、Ｔｉ、ＴｉとＴｉ2Ｎとの混晶、Ｔｉ2Ｎ、
及びＴｉ2ＮとＴｉＮとの混晶の少なくとも１種を含む
ので、硬度が高いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層が形成され、
従来のＴｉＮより硬度を高くすることができるという効
果を奏する。
ィング膜は、Ｔｉ、ＴｉとＴｉ2Ｎとの混晶、Ｔｉ2Ｎ、
及びＴｉ2ＮとＴｉＮとの混晶の少なくとも１種を含む
ので、硬度が高いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層が形成され、
従来のＴｉＮより硬度を高くすることができるという効
果を奏する。
【０１０２】この発明の請求項第３項は、ハードコーテ
ィング膜は、ＴｉＣの混晶を含むので、従来のＴｉＮよ
り硬度を高くすることができるという効果を奏する。
ィング膜は、ＴｉＣの混晶を含むので、従来のＴｉＮよ
り硬度を高くすることができるという効果を奏する。
【０１０３】この発明の請求項第４項は、基材表面の下
地層は、１μｍ以下のＴｉ層であるので、付着力の高い
Ｔｉ層のために硬化層との密着力を非常に高くすること
ができるという効果を奏する。
地層は、１μｍ以下のＴｉ層であるので、付着力の高い
Ｔｉ層のために硬化層との密着力を非常に高くすること
ができるという効果を奏する。
【０１０４】この発明の請求項第５項は、ハードコーテ
ィング膜の表面に、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層を設けたので、酸化反応等により経年劣化しやす
いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層を保護し、硬度等の優れた特
性が長持ちするという効果を奏する。
ィング膜の表面に、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表面
保護層を設けたので、酸化反応等により経年劣化しやす
いＴｉ2ＮとＴｉＮ混合層を保護し、硬度等の優れた特
性が長持ちするという効果を奏する。
【０１０５】この発明の請求項第６項は、ハードコーテ
ィング膜は、Ｔｉの代わりにＡｌ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｂ
及びＳｉからなる群から選ばれた金属元素で置き換えた
ＡｌＮ系、ＷＮ系、ＣｒＮ系、ＺｒＮ系、ＢＮ系及びＳ
ｉＮ系の材料からなるので、Ｔｉを他の金属で置き換え
たハードコーティング膜に対しても同様に適用できると
いう効果を奏する。
ィング膜は、Ｔｉの代わりにＡｌ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｂ
及びＳｉからなる群から選ばれた金属元素で置き換えた
ＡｌＮ系、ＷＮ系、ＣｒＮ系、ＺｒＮ系、ＢＮ系及びＳ
ｉＮ系の材料からなるので、Ｔｉを他の金属で置き換え
たハードコーティング膜に対しても同様に適用できると
いう効果を奏する。
【０１０６】この発明の請求項第７項は、基材表面にコ
ーティングされたハードコーティング膜であって、この
ハードコーティング膜は、上記基材からハードコーティ
ング膜の表面に向かって炭素組成が変化するＴｉＣｘ
（０＜ｘ＜１）であるので、基材表面ではＴｉリッチの
層となっており、基材との密着力が向上するという効果
を奏する。
ーティングされたハードコーティング膜であって、この
ハードコーティング膜は、上記基材からハードコーティ
ング膜の表面に向かって炭素組成が変化するＴｉＣｘ
（０＜ｘ＜１）であるので、基材表面ではＴｉリッチの
層となっており、基材との密着力が向上するという効果
を奏する。
【０１０７】この発明の請求項第８項は、ハードコーテ
ィング膜は、Ｔｉ、ＴｉとＴｉＣとの混晶、及びＴｉＣ
の少なくとも１種を含むので、硬度が高いＴｉＣとの混
晶層が形成され、従来のＴｉＮより硬度を高くすること
ができるという効果を奏する。
ィング膜は、Ｔｉ、ＴｉとＴｉＣとの混晶、及びＴｉＣ
の少なくとも１種を含むので、硬度が高いＴｉＣとの混
晶層が形成され、従来のＴｉＮより硬度を高くすること
ができるという効果を奏する。
【０１０８】この発明の請求項第９項は、基材表面の下
地層は、１μｍ以下のＴｉ層であるので、付着力の高い
Ｔｉ層のために硬化層との密着力を非常に高くすること
ができるという効果を奏する。
地層は、１μｍ以下のＴｉ層であるので、付着力の高い
Ｔｉ層のために硬化層との密着力を非常に高くすること
ができるという効果を奏する。
【０１０９】この発明の請求項第１０項は、ハードコー
ティング膜の表面に、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表
面保護層を設けたので、酸化反応等により経年劣化しや
すいＴｉＣとの混晶層を保護し、硬度等の優れた特性が
長持ちするという効果を奏する。
ティング膜の表面に、１μｍ以下のＴｉＮ層からなる表
面保護層を設けたので、酸化反応等により経年劣化しや
すいＴｉＣとの混晶層を保護し、硬度等の優れた特性が
長持ちするという効果を奏する。
【０１１０】この発明の請求項第１１項は、所定の真空
度の保持された真空槽と、この真空槽内に配置された基
材と、この基材を回転する回転機構と、上記基材を加熱
又は冷却する基材温度調節機構と、上記基材の蒸着面に
対向してして設けられ、少なくとも１種類以上の金属元
素を含むガス及び非金属元素の混合ガスを解離又はイオ
ン化して上記基材に照射する１個のガスイオン源とを備
えたので、剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着す
ることができるという効果を奏する。また、金属イオン
源を使わないので、金属材料を補充する必要がなくなる
という効果を奏する。
度の保持された真空槽と、この真空槽内に配置された基
材と、この基材を回転する回転機構と、上記基材を加熱
又は冷却する基材温度調節機構と、上記基材の蒸着面に
対向してして設けられ、少なくとも１種類以上の金属元
素を含むガス及び非金属元素の混合ガスを解離又はイオ
ン化して上記基材に照射する１個のガスイオン源とを備
えたので、剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着す
ることができるという効果を奏する。また、金属イオン
源を使わないので、金属材料を補充する必要がなくなる
という効果を奏する。
【０１１１】この発明の請求項第１２項は、所定の真空
度の保持された真空槽と、この真空槽内に配置された基
材と、この基材を回転する回転機構と、上記基材を加熱
又は冷却する基材温度調節機構と、上記基材の蒸着面に
対向してして設けられ、少なくとも１種類以上の金属元
素を含むガスを解離又はイオン化して上記基材に照射す
る金属イオン源と、上記基材の蒸着面に対向して設けら
れ、非金属元素の混合ガスを解離又はイオン化して上記
基材に照射するガスイオン源とを備えたので、金属イオ
ンやガスイオンの相互作用により結晶構造や材料組成を
自由にコンントロールすることができ、天然では得られ
ない材料を蒸着することも可能となるという効果を奏す
る。
度の保持された真空槽と、この真空槽内に配置された基
材と、この基材を回転する回転機構と、上記基材を加熱
又は冷却する基材温度調節機構と、上記基材の蒸着面に
対向してして設けられ、少なくとも１種類以上の金属元
素を含むガスを解離又はイオン化して上記基材に照射す
る金属イオン源と、上記基材の蒸着面に対向して設けら
れ、非金属元素の混合ガスを解離又はイオン化して上記
基材に照射するガスイオン源とを備えたので、金属イオ
ンやガスイオンの相互作用により結晶構造や材料組成を
自由にコンントロールすることができ、天然では得られ
ない材料を蒸着することも可能となるという効果を奏す
る。
【０１１２】この発明の請求項第１３項は、基材はその
蒸着面を上向きにして配置したので、ガスイオン源又は
金属イオン源をどのような下向きに置いても蒸着が可能
であるため、例えば大重量の基材を真空槽の下側に置い
て、下向きにイオンを照射して成膜することも可能とな
るという効果を奏する。
蒸着面を上向きにして配置したので、ガスイオン源又は
金属イオン源をどのような下向きに置いても蒸着が可能
であるため、例えば大重量の基材を真空槽の下側に置い
て、下向きにイオンを照射して成膜することも可能とな
るという効果を奏する。
【０１１３】この発明の請求項第１４項は、基材はその
蒸着面を横向きにして配置したので、ガスイオン源又は
金属イオン源をどのような向きにおいても蒸着が可能で
あるため、例えば大重量の基材を真空槽の側壁に置い
て、横向きにイオンを照射して成膜することも可能とな
るという効果を奏する。
蒸着面を横向きにして配置したので、ガスイオン源又は
金属イオン源をどのような向きにおいても蒸着が可能で
あるため、例えば大重量の基材を真空槽の側壁に置い
て、横向きにイオンを照射して成膜することも可能とな
るという効果を奏する。
【０１１４】この発明の請求項第１５項は、ガスイオン
源又は金属イオン源を移動させながら蒸着を行うので、
基材を回転させずに均一な成膜を行うことが可能となる
という効果を奏する。
源又は金属イオン源を移動させながら蒸着を行うので、
基材を回転させずに均一な成膜を行うことが可能となる
という効果を奏する。
【０１１５】この発明の請求項第１６項は、基材を所定
の電圧にバイアスする第１のバイアス手段を設け、この
第１のバイアス手段により基材をアース電位又は負の電
位にバイアスし、ガスイオン源を所定の電圧にバイアス
する第２のバイアス手段を設け、この第２のバイアス手
段によりガスイオン源を上記基材の電位より高い電位に
バイアスするので、ガスイオンの加速エネルギーを大き
くして、より剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着
することができるという効果を奏する。
の電圧にバイアスする第１のバイアス手段を設け、この
第１のバイアス手段により基材をアース電位又は負の電
位にバイアスし、ガスイオン源を所定の電圧にバイアス
する第２のバイアス手段を設け、この第２のバイアス手
段によりガスイオン源を上記基材の電位より高い電位に
バイアスするので、ガスイオンの加速エネルギーを大き
くして、より剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着
することができるという効果を奏する。
【０１１６】この発明の請求項第１７項は、第２のバイ
アス手段によりガスイオン源を基材の電位より低い電位
にバイアスするので、ガスイオンの加速エネルギーを大
きくして、より剥離しにくいハードコーティング膜を蒸
着することができるという効果を奏する。
アス手段によりガスイオン源を基材の電位より低い電位
にバイアスするので、ガスイオンの加速エネルギーを大
きくして、より剥離しにくいハードコーティング膜を蒸
着することができるという効果を奏する。
【０１１７】この発明の請求項第１８項は、基材を所定
の電圧にバイアスする第１のバイアス手段を設け、この
第１のバイアス手段により上記基材をアース電位又は負
の電位にバイアスし、金属イオン源を所定の電圧にバイ
アスする第２のバイアス手段を設け、この第２のバイア
ス手段により上記金属イオン源を上記基材の電位より高
く又は低くバイアスするので、金属イオン及びガスイオ
ンの加速エネルギーを大きくすることで、より剥離しに
くいハードコーティング膜を蒸着することができるとい
う効果を奏する。
の電圧にバイアスする第１のバイアス手段を設け、この
第１のバイアス手段により上記基材をアース電位又は負
の電位にバイアスし、金属イオン源を所定の電圧にバイ
アスする第２のバイアス手段を設け、この第２のバイア
ス手段により上記金属イオン源を上記基材の電位より高
く又は低くバイアスするので、金属イオン及びガスイオ
ンの加速エネルギーを大きくすることで、より剥離しに
くいハードコーティング膜を蒸着することができるとい
う効果を奏する。
【０１１８】この発明の請求項第１９項は、ガスイオン
源を所定の電位にバイアスする第３のバイアス手段を設
け、この第３のバイアス手段により上記ガスイオン源を
基材の電位より高く又は低くバイアスするので、金属イ
オン及びガスイオンの加速エネルギーを大きくすること
で、より剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着する
ことができるという効果を奏する。
源を所定の電位にバイアスする第３のバイアス手段を設
け、この第３のバイアス手段により上記ガスイオン源を
基材の電位より高く又は低くバイアスするので、金属イ
オン及びガスイオンの加速エネルギーを大きくすること
で、より剥離しにくいハードコーティング膜を蒸着する
ことができるという効果を奏する。
【０１１９】この発明の請求項第２０項は、第１、第２
及び第３のバイアス手段は、直流電圧又は半波整流され
たバイアス電圧を印加する直流電源であるので、バイア
ス電圧を印加する電源として特にリップル率が低い電源
を使わなくても、イオンを基材表面に打ち込んで剥離し
にくいハードコーティング膜を蒸着することができると
いう効果を奏する。
及び第３のバイアス手段は、直流電圧又は半波整流され
たバイアス電圧を印加する直流電源であるので、バイア
ス電圧を印加する電源として特にリップル率が低い電源
を使わなくても、イオンを基材表面に打ち込んで剥離し
にくいハードコーティング膜を蒸着することができると
いう効果を奏する。
【０１２０】この発明の請求項第２１項は、第２及び第
３のバイアス手段は、正又は負の電圧がステップ状又は
正弦波状に交互に印加される交流電源であるので、バイ
アス電圧を印加する電源として特にリップル率が低い電
源を使わなくても、イオンを基材表面に打ち込んで剥離
しにくいハードコーティング膜を蒸着することができる
という効果を奏する。
３のバイアス手段は、正又は負の電圧がステップ状又は
正弦波状に交互に印加される交流電源であるので、バイ
アス電圧を印加する電源として特にリップル率が低い電
源を使わなくても、イオンを基材表面に打ち込んで剥離
しにくいハードコーティング膜を蒸着することができる
という効果を奏する。
【０１２１】この発明の請求項第２２項は、ガスイオン
源で発生したイオンを５０〜１０ｋｅＶ程度のイオンの
加速エネルギーと１０〜１０００ｍＡ程度のイオン量で
基材表面に照射することにより基材の加熱を行うので、
基材を加熱するヒーターが不要となるという効果を奏す
る。
源で発生したイオンを５０〜１０ｋｅＶ程度のイオンの
加速エネルギーと１０〜１０００ｍＡ程度のイオン量で
基材表面に照射することにより基材の加熱を行うので、
基材を加熱するヒーターが不要となるという効果を奏す
る。
【０１２２】この発明の請求項第２３項は、真空槽内で
加速して輸送された金属又は金属イオンと、加速して輸
送された非金属元素のガスイオンとの割合を変えてこれ
らを基材に照射することにより、ハードコーティング膜
の組成を制御するので、ハードコーティング膜の組成を
連続的に変化させることができ、膜歪が小さく切削中の
剥離が起こりにくいという効果を奏する。
加速して輸送された金属又は金属イオンと、加速して輸
送された非金属元素のガスイオンとの割合を変えてこれ
らを基材に照射することにより、ハードコーティング膜
の組成を制御するので、ハードコーティング膜の組成を
連続的に変化させることができ、膜歪が小さく切削中の
剥離が起こりにくいという効果を奏する。
【図１】 この発明の実施例１によるハードコーティン
グ膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
グ膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
【図２】 この発明の実施例１により窒化チタン膜のＸ
線回折による測定結果を示す線図である。
線回折による測定結果を示す線図である。
【図３】 この発明の実施例１により窒化チタン膜硬度
の組成比依存性を示す図である。
の組成比依存性を示す図である。
【図４】 この発明の実施例２によるハードコーティン
グ膜を示す側断面図である。
グ膜を示す側断面図である。
【図５】 この発明の実施例３によるハードコーティン
グ膜を示す側断面図である。
グ膜を示す側断面図である。
【図６】 この発明の実施例４によるハードコーティン
グ膜を示す側断面図である。
グ膜を示す側断面図である。
【図７】 この発明の実施例５によるハードコーティン
グ膜を示す側断面図である。
グ膜を示す側断面図である。
【図８】 この発明の実施例６によるハードコーティン
グ膜を示す側断面図である。
グ膜を示す側断面図である。
【図９】 この発明の実施例７によるハードコーティン
グ膜を示す側断面図である。
グ膜を示す側断面図である。
【図１０】 この発明の実施例８によるハードコーティ
ング膜を示す側断面図である。
ング膜を示す側断面図である。
【図１１】 この発明の実施例９によるハードコーティ
ング膜を示す側断面図である。
ング膜を示す側断面図である。
【図１２】 この発明の実施例１０によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図１３】 この発明の実施例１１によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図１４】 この発明の実施例１２によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図１５】 この発明の実施例１３によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図１６】 この発明の実施例１４によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図１７】 この発明の実施例１５によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図１８】 この発明の実施例１６によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図１９】 この発明の実施例１７によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図２０】 この発明の実施例１８によるハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
【図２１】 この発明の実施例１９によるハードコーテ
ィング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
ィング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
【図２２】 この発明の実施例２０によるハードコーテ
ィング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
ィング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
【図２３】 この発明の実施例２１によるハードコーテ
ィング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
ィング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
【図２４】 この発明の実施例１９〜２２により印加さ
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
【図２５】 この発明の実施例１９〜２２により印加さ
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
【図２６】 この発明の実施例１９〜２２により印加さ
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
【図２７】 この発明の実施例１９〜２２により印加さ
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
【図２８】 この発明の実施例１９〜２２により印加さ
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
【図２９】 この発明の実施例１９〜２２により印加さ
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
【図３０】 この発明の実施例１９〜２２により印加さ
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
れるバイアス電圧の波形を示す線図である。
【図３１】 この発明の実施例２２によるハードコーテ
ィング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
ィング膜の蒸着装置を示す概略断面図である。
【図３２】 従来のハードコーティング膜の蒸着装置を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図３３】 従来の蒸着装置で蒸着されたハードコーテ
ィング膜を示す側断面図である。
ィング膜を示す側断面図である。
１ 基材、２ 基材ホルダー、３ 真空槽、４ 排気
系、５ ガス導入系、６蒸発源、７ 直流電源、８ 窒
化チタン膜、９ 金属イオン源、１０ ガスイオン源、
１１〜１４、１６、１７ 硬化層、１５ 下地層、１８
表面保護層、２０ 回転軸、２１ 加熱手段、２２
冷却配管、２３、２５ 絶縁手段、２４回転駆動系、２
６、２７、２９ 電源、２８ ガス導入系。
系、５ ガス導入系、６蒸発源、７ 直流電源、８ 窒
化チタン膜、９ 金属イオン源、１０ ガスイオン源、
１１〜１４、１６、１７ 硬化層、１５ 下地層、１８
表面保護層、２０ 回転軸、２１ 加熱手段、２２
冷却配管、２３、２５ 絶縁手段、２４回転駆動系、２
６、２７、２９ 電源、２８ ガス導入系。
Claims (23)
- 【請求項１】 基材表面にコーティングされたハードコ
ーティング膜であって、このハードコーティング膜は、
上記基材からハードコーティング膜の表面に向かって窒
素組成が変化するＴｉＮｘ（０＜ｘ＜１）であることを
特徴とするハードコーティング膜。 - 【請求項２】 ハードコーティング膜は、Ｔｉ、Ｔｉと
Ｔｉ2Ｎとの混晶、Ｔｉ2Ｎ、及びＴｉ2ＮとＴｉＮとの
混晶の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項第
１項記載のハードコーティング膜。 - 【請求項３】 ハードコーティング膜は、ＴｉＣの混晶
を含むことを特徴とする請求項第１項又は第２項記載の
ハードコーティング膜。 - 【請求項４】 基材表面の下地層は、１μｍ以下のＴｉ
層であることを特徴とする請求項第１項ないし第３項の
いずれか記載のハードコーティング膜。 - 【請求項５】 ハードコーティング膜の表面に、１μｍ
以下のＴｉＮ層からなる表面保護層を設けたことを特徴
とする請求項第１項記載のハードコーティング膜。 - 【請求項６】 ハードコーティング膜は、Ｔｉの代わり
にＡｌ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｂ及びＳｉからなる群から選
ばれた金属元素で置き換えたＡｌＮ系、ＷＮ系、ＣｒＮ
系、ＺｒＮ系、ＢＮ系及びＳｉＮ系の材料からなること
を特徴とする請求項第１項記載のハードコーティング
膜。 - 【請求項７】 基材表面にコーティングされたハードコ
ーティング膜であって、このハードコーティング膜は、
上記基材からハードコーティング膜の表面に向かって炭
素組成が変化するＴｉＣｘ（０＜ｘ＜１）であることを
特徴とするハードコーティング膜。 - 【請求項８】 ハードコーティング膜は、Ｔｉ、Ｔｉと
ＴｉＣとの混晶、及びＴｉＣの少なくとも１種を含むこ
とを特徴とする請求項第７項記載のハードコーティング
膜。 - 【請求項９】 基材表面の下地層は、１μｍ以下のＴｉ
層であることを特徴とする請求項第７項又は第８項記載
のハードコーティング膜。 - 【請求項１０】 ハードコーティング膜の表面に、１μ
ｍ以下のＴｉＮ層からなる表面保護層を設けたことを特
徴とする請求項第７項ないし第９項のいずれか記載のハ
ードコーティング膜。 - 【請求項１１】 所定の真空度の保持された真空槽と、
この真空槽内に配置された基材と、この基材を回転する
回転機構と、上記基材を加熱又は冷却する基材温度調節
機構と、上記基材の蒸着面に対向してして設けられ、少
なくとも１種類以上の金属元素を含むガス及び非金属元
素の混合ガスを解離又はイオン化して上記基材に照射す
る１個のガスイオン源とを備えたことを特徴とするハー
ドコーティング膜の蒸着装置。 - 【請求項１２】 所定の真空度の保持された真空槽と、
この真空槽内に配置された基材と、この基材を回転する
回転機構と、上記基材を加熱又は冷却する基材温度調節
機構と、上記基材の蒸着面に対向してして設けられ、少
なくとも１種類以上の金属元素を含むガスを解離又はイ
オン化して上記基材に照射する金属イオン源と、上記基
材の蒸着面に対向して設けられ、非金属元素の混合ガス
を解離又はイオン化して上記基材に照射するガスイオン
源とを備えたことを特徴とするハードコーティング膜の
蒸着装置。 - 【請求項１３】 基材はその蒸着面を上向きにして配置
したことを特徴とする請求項第１１項又は第１２項記載
のハードコーティング膜の蒸着装置。 - 【請求項１４】 基材はその蒸着面を横向きにして配置
したことを特徴とする請求項第１１項又は第１２項記載
のハードコーティング膜の蒸着装置。 - 【請求項１５】 ガスイオン源又は金属イオン源を移動
させながら蒸着を行うことを特徴とする請求項第１１項
又は第１２項記載のハードコーティング膜の蒸着装置。 - 【請求項１６】 基材を所定の電圧にバイアスする第１
のバイアス手段を設け、この第１のバイアス手段により
基材をアース電位又は負の電位にバイアスし、ガスイオ
ン源を所定の電圧にバイアスする第２のバイアス手段を
設け、この第２のバイアス手段によりガスイオン源を上
記基材の電位より高い電位にバイアスすることを特徴と
する請求項第１１項記載のハードコーティング膜の蒸着
装置。 - 【請求項１７】 第２のバイアス手段によりガスイオン
源を基材の電位より低い電位にバイアスすることを特徴
とする請求項第１６項記載のハードコーティング膜の蒸
着装置。 - 【請求項１８】 基材を所定の電圧にバイアスする第１
のバイアス手段を設け、この第１のバイアス手段により
上記基材をアース電位又は負の電位にバイアスし、金属
イオン源を所定の電圧にバイアスする第２のバイアス手
段を設け、この第２のバイアス手段により上記金属イオ
ン源を上記基材の電位より高く又は低くバイアスするこ
とを特徴とする請求項第１２項記載のハードコーティン
グ膜の蒸着装置。 - 【請求項１９】 ガスイオン源を所定の電位にバイアス
する第３のバイアス手段を設け、この第３のバイアス手
段により上記ガスイオン源を基材の電位より高く又は低
くバイアスすることを特徴とする請求項第１８項記載の
ハードコーティング膜の蒸着装置。 - 【請求項２０】 第１、第２及び第３のバイアス手段
は、直流電圧又は半波整流されたバイアス電圧を印加す
る直流電源であることを特徴とする請求項第１９項記載
のハードコーティング膜の蒸着装置。 - 【請求項２１】 第２及び第３のバイアス手段は、正又
は負の電圧がステップ状又は正弦波状に交互に印加され
る交流電源であることを特徴とする請求項第１９項記載
のハードコーティング膜の蒸着装置。 - 【請求項２２】 ガスイオン源で発生したイオンを５０
〜１０ ｋｅＶ程度のイオンの加速エネルギーと１０〜
１０００ｍＡ程度のイオン量で基材表面に照射すること
により、基材の加熱を行うことを特徴とする請求項第１
１項又は第１２項記載のハードコーティング膜の蒸着装
置。 - 【請求項２３】 真空槽内で加速して輸送された金属又
は金属イオンと、加速して輸送された非金属元素のガス
イオンとの割合を変えてこれらを基材に照射することに
より、ハードコーティング膜の組成を制御することを特
徴とするハードコーティング膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24140494A JPH08104976A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | ハードコーティング膜及びその製造方法並びにハードコーティング膜の蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24140494A JPH08104976A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | ハードコーティング膜及びその製造方法並びにハードコーティング膜の蒸着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08104976A true JPH08104976A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17073784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24140494A Pending JPH08104976A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | ハードコーティング膜及びその製造方法並びにハードコーティング膜の蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08104976A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7008688B2 (en) | 2001-03-13 | 2006-03-07 | Osg Corporation | Hard multilayer coating, hard multilayer coated tool including the hard multilayer coating, and method of forming the hard multilayer coating |
| JP2010265531A (ja) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Nippon Steel Corp | 耐変色性に優れた酸性雨大気環境用チタンまたはチタン合金 |
| JP2020127998A (ja) * | 2019-02-12 | 2020-08-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質皮膜切削工具 |
| CN115584470A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-10 | 安徽工业大学 | 一种通过Zr/Zr2N/ZrN多层涂层提高钛合金表面耐腐蚀磨损性能的方法 |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP24140494A patent/JPH08104976A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7008688B2 (en) | 2001-03-13 | 2006-03-07 | Osg Corporation | Hard multilayer coating, hard multilayer coated tool including the hard multilayer coating, and method of forming the hard multilayer coating |
| JP2010265531A (ja) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Nippon Steel Corp | 耐変色性に優れた酸性雨大気環境用チタンまたはチタン合金 |
| JP2020127998A (ja) * | 2019-02-12 | 2020-08-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質皮膜切削工具 |
| CN115584470A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-10 | 安徽工业大学 | 一种通过Zr/Zr2N/ZrN多层涂层提高钛合金表面耐腐蚀磨损性能的方法 |
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