WO1994021839A1 - Appareil et systeme de placage ionique a l'arc - Google Patents

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WO1994021839A1
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Koji Hanaguri
Kunihiko Tsuji
Homare Nomura
Hiroshi Tamagaki
Hiroshi Kawaguchi
Katsuhiko Shimojima
Hirofumi Fujii
Toshiya Kido
Takeshi Suzuki
Yoichi Inoue
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Kobe Steel Ltd
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    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
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    • H10P72/0468—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/32055—Arc discharge
    • H—ELECTRICITY
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    • H10P72/0476—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one plating chamber

Definitions

  • the present invention relates to an arc ion plating device (hereinafter, referred to as an AIP device) which is a coating device utilizing vacuum arc discharge, and an arc ion plating system (hereinafter, an AIP system) provided with the AIP device.
  • an AIP device an arc ion plating device
  • an AIP system an arc ion plating system
  • a vacuum arc discharge is generated between an anode (an anode) provided in a vacuum chamber and a cathode (a power source), which is an evaporation source (evening target), and the solid state is formed in a solid state.
  • the cathode material is evaporated from the arc spot generated on the surface of a certain cathode, and this vapor is deposited on a work placed in a vacuum chamber to coat the coating.
  • an AIP device g for realizing this arc ion brazing method an apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-30333 and a Japanese Patent Publication No. 52-146690 by a sniper and a subreflector, respectively. After that, various improvements have been made.
  • an AIP device for realizing high productivity, for example, an AIP device in which a work on which a coating film is coated is mounted on a worktable that can be put in and out of a vacuum chamber is known.
  • FIG. Figure (a ) Is a top view, and ( ⁇ ) is a side sectional view.
  • An anode 2 and a flat plate-shaped evaporation source (cathode) 3 are fixed in a vacuum chamber 1, and a work 5 placed on a work table 4 is further arranged.
  • An arc power source 3a is connected between the anode 2 and the evaporation source 3, and when arc discharge is generated between the anode 2 and the evaporation source 3 in a vacuum, the target material on the surface of the evaporation source 3 evaporates instantly. At the same time, it jumps into vacuum as metal ions 6.
  • the metal ions 6 are accelerated and adhere to the surface of the work 5 together with the reaction gas particles 8, and a dense hard film (TiN, TiC, TiCN, ZrN, Cr-1N, etc.).
  • the work table 4 incorporates a gear device that meshes with the drive gear 9, whereby the work 5 rotates and the work table 4 itself rotates in the a direction to revolve the work 5.
  • a shield plate 12 is provided inside the vacuum chamber 1 with an opening in the radial direction of the metal ion 6.
  • the vacuum chamber 1 has a door 10 and a rail 11.
  • the worktable 4 on which the work 5 is placed can be pulled out in the direction c along the rail 11.
  • the workpieces 5 are not handled one by one, but are grouped in a state in which the workpieces 5 are mounted on the work table 4 in advance. Since the work 5 can be loaded and unloaded, the time required for setting the work 5 can be greatly reduced, which is extremely advantageous in obtaining high productivity.
  • an AIP apparatus capable of uniformly evaporating a coating material at a high speed from a substantially plate-shaped evaporation source as described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-224671.
  • This AIP device supplies arc power to the evaporation source independently from a plurality of arc power supplies, enabling uniform evaporation of the evaporation source and high-power operation, resulting in high output.
  • an AIP device that can be applied to applications requiring high productivity such as piston ring, there is a type in which an evaporation source is formed in a mouth shape.
  • the work is arranged at a position surrounding the evaporation source, so if the evaporation source is fixed in a vacuum chamber, it is mounted on a work table.
  • the work and the evaporation source interfered and collided when unloading the work. Therefore, the same work loading and unloading as in Fig. 23 could not be performed.
  • the AIP device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-224671 is a device corresponding only to a flat-plate evaporation source, and is applicable to an AIP device having a rod-shaped evaporation source. Is not mentioned.
  • the work is usually loaded and unloaded manually, and the evaporation source, which is often performed simultaneously with the loading and unloading of the work * The replacement and cleaning of the anode shield plate, etc.
  • manual intervention was indispensable. Although loading and unloading of workpieces is performed in a relatively short time, it takes a lot of time to replace and clean the evaporation source and anode 'shield plate, and these tasks cannot be performed at night.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and has an AIP apparatus and an AIP system that employ a mouth-shaped evaporation source, which can realize extremely high productivity by efficiently working a workpiece.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention has the following configurations (1) to (19).
  • An AIP apparatus is an arc ion breaker having a rod-side evaporating source for generating an arc, and a work provided so as to surround the orifice-shaped evaporating source and having a surface coated with a film.
  • the work is movable in the axial direction of the mouth-shaped evaporation source relative to the ⁇ -shaped evaporation source.
  • the AIP device of the present invention comprises a vacuum chamber, a rod-like evaporation source provided in the vacuum chamber, and a coating provided on the surface so as to surround the rod-like evaporation source.
  • the vacuum chamber comprises a lower lid on which the workpiece is mounted, and a main body to which an upper lid of the rod-shaped evaporation source is fixed.
  • the lower lid is vertically movable relative to the main body.
  • the lower lid can be moved up and down with respect to the main body.
  • the work is mounted on the lower lid.
  • the work table is mounted on a work table, and the work table is horizontally movable with respect to the lower cover by a rack provided on the work table and a pinion provided on the lower cover.
  • the work is mounted on a work table mounted on the lower lid, and a shield plate is mounted on the work table together with the work. I have.
  • the work table further includes an anode.
  • the AIP apparatus of the present invention is a vacuum chamber, a rod-shaped evaporation source provided in the vacuum chamber, and a coating provided on a surface of the vacuum evaporation chamber so as to surround the rod-shaped evaporation source.
  • An arc ion brazing device having a workpiece to be worked, wherein the vacuum chamber is configured to hold the work to which one end of the mouth-shaped evaporation source is fixed, and to hold the work and to be relative to the work body.
  • a lid that is movable in the axial direction of the lid-shaped evaporation source, and the other end of the lid-shaped evaporation source is connected to the lid via electrical connection means that is separable from the lid.
  • the arc power is supplied from both ends of the mouth evaporation source.
  • the electric connection means is configured such that a surface member supported by the lid via an elastic means can contact the other end of the pad-shaped evaporation source. Have been.
  • the rod-shaped evaporation source is a hollow cylinder having a center hole, and a sunset material is held by a shaft passed through the center hole. I have.
  • an outer passage is provided between the target material and the shaft, a center passage is provided at the center of the shaft, and the center passage and the shaft are provided.
  • a lateral hole communicating with the outer passage is provided, and a cooling medium flows through the lateral hole, the outer passage, and the center passage. The n-shaped evaporation source is cooled.
  • the shaft has a nut for holding the target material, and the nut holds the target material via an elastic body.
  • An AIP apparatus includes a vacuum chamber, a rod evaporating source provided in the vacuum chamber, an anode for generating an arc between the rod-shaped evaporating source, and an anode.
  • An arc ion brazing apparatus having a workpiece disposed so as to surround the rod-shaped evaporation source and having a film coated on the surface thereof, wherein the anode is provided at both ends of the headless evaporation source. It is a ring-shaped anode.
  • the AIP device of the present invention comprises: a vacuum chamber; a ⁇ -shaped evaporation source provided in the vacuum chamber; and an anode for generating an arc between the rod-shaped evaporation source and the anode.
  • an arc ion brazing apparatus having a workpiece disposed so as to surround the rod-shaped evaporation source and having a film coated on the surface, the anode is centered on an axis of the rod-shaped evaporation source.
  • a rod-shaped anode provided on the circumference and at a position between the ⁇ -shaped evaporation source and the work, and arc power is supplied from both ends of the anode.
  • the anode is used as a heater for preheating the work before a film is coated on the work surface.
  • the AIP system of the present invention is provided with a traveling carriage that can be moved along one or more arc ion plating devices for inserting and removing a work table on which a workpiece is mounted.
  • a mounting portion for mounting a table is provided, and the mounting portion is configured to move the arc when the traveling bogie travels.
  • the work table is moved to a position facing the ion breaking device, and the work table is automatically moved in and out between the mounting portion and the arc ion breaking device.
  • the traveling carriage is provided so as to be able to travel on a rail provided along the arc ion plating apparatus, and a turntable capable of mounting a plurality of the worktables is provided.
  • the work table is provided along the rail, and the work table can be automatically exchanged between the dinner table and the traveling trolley.
  • a work table on which a work is mounted is inserted in and out of the arc ion plating apparatus before and after each of the plurality of arc ion plating apparatuses.
  • a rotary table for changing the direction is provided, a bi-directional conveyor for connecting the plurality of row tables and transporting the work table is provided, and the rotary table located at one end has a processed front.
  • a first stocker capable of storing a plurality of the work tables on which the workpieces are mounted is connected via an unloading conveyor, and a plurality of unloaded workpieces are mounted on the row table at the other end.
  • the second stocker capable of storing the work table is in contact with a gun via a carry-in conveyor. Carried into the vacuum tea Nba * out to Runisaishite, work can be moved in the axial direction relatively ⁇ head shaped evaporation source with respect Kuchi' de shaped evaporation source. Therefore, even if a mouth-shaped evaporation source is used in the AIP device, the work can be loaded and unloaded without interference * collision between the work and the rod-shaped evaporation source. That is, by adopting a pad-shaped evaporation source as the evaporation source, and by handling a plurality of workpieces collectively, an AIP apparatus having high productivity can be realized.
  • the work is carried into and out of the vacuum chamber.
  • the workpiece can be moved up and down relatively to the rod-shaped evaporation source, so that the workpiece can be handled without interference or collision with the rod-shaped evaporation source.
  • the rod-shaped evaporation source is fixed to the main body of the vacuum chamber, even when a work table or the like on which a work is mounted is provided, a mechanism for mounting the rod-shaped evaporation source, such as a port, is provided. There is no need to centrally provide cooling equipment for the evaporation source. Therefore, an AIP device having high productivity can be realized without complicating the device configuration.
  • the lower lid further moves up and down with respect to the main body of the vacuum chamber.
  • the configuration of the auxiliary equipment of the AIP device such as the exhaust nozzle, may be complicated, but this is not a concern if the lower lid is raised and lowered. Therefore, an AIP device having high productivity can be realized with a simple device configuration.
  • the workpiece moves horizontally after completely falling to the outside of the main body of the vacuum chamber.
  • Interference with the doping evaporation source * Work can be loaded and unloaded without collision *. Therefore, it is possible to efficiently handle the work in the AIP device employing the rod-shaped evaporation source, thereby realizing the AIP device having high productivity.
  • the work is further mounted on a work table, and the work table is horizontally moved by using a rack and a pinion.
  • the workpiece can be reliably moved. That is, in an AIP device having high productivity, more accurate operation of the device is performed.
  • the shield plate is mounted on a work table together with the work and handled. Even if the shield plate needs to be replaced and cleaned, this can be done externally without stopping the AIP device. Therefore, the operation of the AIP device can be continued regardless of the replacement of the shield plate and the cleaning work, and the AIP device having high productivity can be realized.
  • the anode according to the present invention described in the above (6) is further mounted on a single table, the anode can be replaced. Similarly, it can be performed externally without stopping the AIP device. Therefore, the operation of the AIP device can be continued irrespective of the replacement of the anode * cleaning work, and an AIP device having high productivity can be realized.
  • one end of the rod-shaped evaporation source is fixed to the main body of the vacuum chamber, and the other end is connected to the lid by using a detachable electrical connection means.
  • the lid is movable, arc power can be supplied from both ends, and large arc power can be supplied to the rod-shaped evaporation source. Therefore, by supplying a large arc power to the AIP device employing the rod-shaped evaporation source, an AIP device having high productivity can be realized.
  • the rod is electrically connected to the bottom evaporation source. Even if there is an inclination in the gun contact part with the means, the connection can be made reliably. Therefore, it is possible to reliably supply a large arc power to the rod-shaped evaporation source, and to realize an AIP apparatus having high productivity without fail.
  • the ⁇ -shaped evaporation source is constituted by holding the target material by the shaft, one side is provided.
  • the rod-shaped evaporation source can be configured with the free end as the free end. / 21839
  • the operation time of the AIP device can be improved by shortening the time required for replacing the rod material of the rod bark evaporation source, thereby realizing an AIP device having high productivity.
  • the cooling medium can be passed through a part of the mouth-shaped evaporation source, the head-shaped evaporation source Even if the temperature rises due to the input of arc power to the furnace, it can be efficiently cooled. Therefore, the power supplied to the ⁇ -shaped evaporation source can be increased to increase the evaporation rate, thereby realizing an AIP apparatus having high productivity.
  • the nut holding the target material holds the target material via an elastic body.
  • the difference in thermal expansion between the target material and the shaft caused by the supply of the arc power to the doping-shaped evaporation source and its cooling can be absorbed by the elastic body, so that the heat between the target material and the shaft can be absorbed. It is possible to realize an AIP device having high productivity without causing a possibility that the target material may be damaged due to a difference in expansion.
  • the anode is provided on the anode so as not to generate a potential difference in the axial direction of the rod-shaped evaporation source, the anode is uniformly discharged in the axial direction of the rod-shaped evaporation source. Can be generated. Therefore, it is possible to realize an AIP device that realizes higher quality by performing coating evenly.
  • the present invention according to (14) further includes: Since the rod-shaped anode is used as a heater for preheating the work, there is no need to provide a separate heater, and the film adhering to the rod-shaped anode surface and the water vapor in the air adversely affect the quality of the work film. There is nothing. Therefore, the quality of the work film can be further improved.
  • the work table on which the work is mounted can be automatically loaded and unloaded from the AIP device. There is no need to pause AIP equipment at night. Therefore, it is possible to realize an AIP device having a high operation rate and high productivity capable of unmanned operation at night.
  • FIG. 1 is a main part diagram of the AIP device of the present invention.
  • Figure 2 is a work table transfer diagram.
  • Figure 3 is a top view of the AIP system using a traveling vehicle.
  • Figure 4 is a diagram showing an example of relative movement between the workpiece and the rod-shaped evaporation source.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the mouth evaporation source.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of another ⁇ -pod evaporation source.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of another head-down evaporation source.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of another headless evaporation source.
  • Fig. 9 is a diagram showing the electric gun contacting means for rod-type evaporation sources.
  • FIG. 9 is a diagram showing the electric gun contacting means for rod-type evaporation sources.
  • FIG. 10 is a view showing another means for electrically connecting the D-shaped evaporation source.
  • FIG. 11 is a diagram showing an anode for a rod-shaped evaporation source.
  • FIG. 12 is a diagram showing another anode for the evaporation source in the form of a mouth.
  • Figure 13 shows another meteorological pole for a rod-shaped evaporation source.
  • FIG. 14 is a diagram showing another anode for the rod-shaped evaporation source.
  • Fig. 15 is a circuit diagram of the connection between the ⁇ -pod evaporation source and the power supply of the anode.
  • Figure 16 is a connection circuit diagram for anode preheating.
  • FIG. 17 is another connection circuit diagram for anode preheating.
  • Fig. 18 shows work tape / 21839
  • FIG. 12 is a drive system diagram of a table and a mouth-even table.
  • FIG. 19 is a top view of another AIP system using a traveling vehicle.
  • Figure 20 is a top view of the AIP system using a rotary table.
  • Figure 21 is a side view of the AIP system related to the AIP device with a gate valve.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram showing the application of a shield plate to an in-line AIP device.
  • FIG. 23 is a principal view of a conventional AIP device.
  • FIG. 1 is a main part diagram of an AIP device of the present invention.
  • the main body 1a of the vacuum chamber 1 is fixed on the second floor portion 16 of the gantry 15 and has an exhaust nozzle 1c protruding from a side surface and an open bottom surface.
  • the lower lid 17, which is a lid for opening and closing the opening of the main body 1 a of the vacuum chamber 1, is elastically supported on the lifter 18 via a spring 18 a. By moving up and down, it is possible to move up and down between the falling position of the two-dot chain line and the rising position of the solid line.
  • the vacuum chamber 1 is sealed by a special seal 19.When the lower cover 17 is supported via an elastic body such as a spring 18a, a complete sealed state is obtained. It becomes easier.
  • a rod-shaped evaporation source 14 projects downward from the center of the upper lid 1 ⁇ of the vacuum chamber 1 and has an upper minus terminal 14 connected to the cathode of an arc power supply (not shown) at the upper end.
  • the lower lid 17 on which a is fixed is provided with a roller rail 20 as a horizontal moving means of the work 5 consisting of a row of driven rollers, and a lower roller connected to a cathode of an AC power supply.
  • An input terminal 21 and a drive gear 22 are provided.
  • the work table 23 on which the work 5 is placed is placed on the lower cover 17 via the roller rail 20. The work table 23 can roll on the roller rail 20 and be transported to the near side in the thickness direction of the paper. And the work 5 rotates by the drive gear 2 2 21839 "
  • the lower minus terminal 21 is connected to the lower end of the rod-shaped source 14 by a gun from the entire surface of the mouth-shaped evaporation source 14. ⁇ The discharge is performed.
  • the work table 23 has a shield plate 24 mounted thereon and is transported together with the work 5. Further, an anode (not shown) for the rod-shaped evaporation source 14 may be mounted on the work table 23.
  • a heater 25 is used for preheating the work 5.
  • the work table 23 is pulled out onto the traveling carriage 30 as indicated by an arrow d by driving the ⁇ -larails 20 and 31. It is also possible to raise and lower the main body 1a of the vacuum chamber 1 without raising and lowering the lower cover 17 (this will be described in detail later), but connect a flexible hose to the exhaust nozzle 1c. It is more preferable to raise and lower the lower cover 17 because the configuration of the device becomes complicated, for example, because it becomes necessary.
  • the work 5 moves in the axial direction of the mouth evaporation source 14 relative to the rod surface evaporation source 14 (in the embodiment of FIGS. 1 and 2,
  • the relative movement in the direction can be performed by raising and lowering the lower lid 17 on which the work table 23 is placed.)
  • This movement causes the work 5 and the rod-shaped evaporation source 14 to move away from each other to a position where they do not collide with each other when the work table 23 carrying the work 5 is transported in the horizontal direction.
  • the rod evaporation source 14 is fixed not to the work table 23 but to the main body 1 a of the vacuum chamber 1. As a result, it is possible to avoid the problem that it is difficult to provide a cooling device for the mouth-shaped evaporation source, which is generated when the mouth-shaped evaporation source 14 is fixed to the work table 23 that moves up and down.
  • the device can be configured by using
  • the shield plate 24 and the anode are mounted on the work table 23 and transported together with the workpiece 5, the shield plate 24 and the anode must be replaced. Since it can be performed outside of the AIP device, there is no need to stop the AIP device, and this can also achieve high productivity.
  • This configuration can be applied to a conventional AIP device using a flat evaporation source.
  • the steam capture rate is higher than that of the flat force source 3 as shown in FIG. 23, and the yield is increased. Can be expected about 80%.
  • the yield of the flat force source 3 shown in Fig. 23 is usually 50% or less.
  • the force source 3 in the form of a flat plate in Fig. 23 weighs a maximum of several kilograms, whereas tens of kilograms. It is expected that the cost of manufacturing the target material in the ⁇ -shaped evaporation source 14 can be reduced to 1 to 4 or less. This reduction in manufacturing costs and improvement in yield can significantly reduce the effective unit price per gram of target.
  • the form of the relative movement of the work 5 with respect to the rod-shaped evaporation source 14 is not limited to the forms shown in FIGS. 1 and 2, and various changes may be made. / 21839
  • the main body 1 a of the vacuum chamber 1 and the rod-shaped evaporation source 14 may be moved up and down with respect to the work 5 and the lower lid 17.
  • the upper lid 17A which hangs the workpiece 5 rises and lowers with respect to the main body 1a of the vacuum chamber 1 and the .pi.
  • the vacuum chamber 1 has an openable / closable door (two-dot chain line) through which the work 5 is put in and taken out. It moves up and down with respect to the vacuum chamber 1 together with 17 C.
  • a horizontal evaporation source 14 protrudes horizontally from the main body 1a of the vacuum chamber 1 which is oriented horizontally, and a side lid 17B together with the workpiece 5 is provided. It moves horizontally.
  • Figures 1 and 4 (a), (b), (c) and (d) indicate the ⁇ -shaped vapor source 14 or the lid (lower lid 17, upper lid 17 ⁇ , side lid 1). 7) In the relative movement of)), an opening is provided in the vacuum chamber 1 on the free side of the mouth and the evaporation source 14, and the lid of the opening and the main body 1 a of the vacuum chamber 1 a On the other hand, a lid that moves relatively to the main body 1a of the vacuum chamber 1 is not provided, and the evaporation evaporation source 1 in the vacuum chamber 1 is provided.
  • FIGS. 5 to 8 are cross-sectional views of the rod bottom evaporation source applied to FIG.
  • the target material 71 of the rod-shaped evaporation source 14 is a hollow cylinder. Has become.
  • a lower arc confinement ring 72 having the same outer diameter is attached to the lower end of the target material 1.
  • a target holding portion 73 is provided at the upper end of the target material 71, and an upper arc confinement ring 74 having the same outer diameter as the evaporation source is attached to the outer peripheral side thereof.
  • the upper and lower arc confinement rings 72 and 74 are fixed to the target holding part 73 and the shaft 77 with an insulating structure to insulate them from the sunset. The detailed structure is omitted.
  • the target material 71, the lower arc confinement ring 72, and the target holding part 73 are provided with central holes 71a and 73a, and the central holes 71a and 73a are Foot 77 is passed.
  • the flange 75 and the nut 79 of the shaft 77 are used to fasten the target material 71 together via the evening holding portion 73.
  • This co-fastened configuration eliminates the need to apply a threaded hole in the evening material 71 to stop the flange 75 that stops the free end of the target, and also makes the evening material 71 1 a consumable product. It will be easy to remove and install when replacing.
  • FIG. 6 shows an example of a configuration for efficiently cooling the rod-shaped evaporation source 14 illustrated in FIG. 5 when the temperature rises due to electric power supplied from an arc power supply.
  • the inner diameter of the central holes 7 la, 72 a, and 3 a is larger than the outer diameter of the shaft 77, and an outer passage 80 is formed on the outer periphery 77 a side of the shaft 77.
  • a central passage 81 is formed, one end of which is opened by an injection connection port 83 so as to be in contact with the pipe and the other end is closed.
  • a side hole 82 communicating with the outer passage 80 is opened on the closed end side of the central passage 81, and is provided outside the main body 1a of the vacuum vessel 1 and has a sunset holding portion 7 of the outer passage 80.
  • a discharge connection port 84 is opened in a part reaching 3. The cooling medium from the injection muzzle 83 flows from the top through the central passage 81, passes through the lateral hole 82, flows from the bottom through the outer passage 80, and reaches the discharge muzzle 84. . Cooling medium does not cause stagnation.
  • Figure 7 shows a configuration example of a ⁇ -pod evaporation source 14 that can absorb thermal stress caused by a temperature difference.
  • the shaft 77 for sending the cooling medium to the tip is at a low temperature, but the target material 1 is at a higher temperature.
  • the target material 71 tried to extend significantly in the axial direction, and the shaft 77 only slightly extended in the axial direction.Therefore, a large compressive stress might act on the target material 71, causing a risk of breakage. . Therefore, for example, a compression spring 788 is interposed as an elastic body between the nut for fastening 79 and the evening holding portion 73, so that a difference in thermal expansion between the target material 71 and the shaft 77 is obtained. Is absorbed by the compression springs 7 8. Since only the compressive stress determined by the preload of the compression spring 78 is applied to the target material 71, there is no possibility of breakage. Note that a rubber plate or the like can be used instead of the compression springs 78.
  • FIG. 8 shows another configuration example of thermal stress absorption.
  • the shaft 77 is divided in the axial direction, and a bellows 85 is interposed therebetween as an elastic body.
  • the bellows 85 is like a plate spring alternately contacted with a gun, generates a predetermined compression force, and serves as a passage for the cooling medium.
  • a spring, a rubber plate, or the like may be used as the elastic body.
  • the upper end of the mouth-shaped evaporation source 14 is fixed to the main body 1a of the vacuum chamber 1 with a nut 86 via an insulating member 96.
  • the lower end of 14 is a free end that is cut off by opening and closing the lower lid 17.
  • the electrical gun contact means is composed of a surface member 87 which comes into surface contact with the flange 75 of the shaft 77, an insulating member 97 and a lower lid 17 via elastic means (flexible flange 88 in FIG. 9). It is configured to stand upright.
  • the surface member 87 corresponds to the lower negative terminal 21 in FIG.
  • the flexible plunger 88 is capable of withstanding the internal pressure of the atmospheric pressure and is expandable and contractable and has a certain degree of elasticity, and the inside of the plunge communicates with the outside air through a hole 89 formed in the lower lid 17. are doing.
  • atmospheric pressure acts on the inside of the flexible flange 88, and the surface member 87 is pressed against the flange 75.
  • Appropriate surface pressure is secured at the surface contact part by the pressing by the atmospheric pressure and the elasticity of the flexible flange 88 itself.
  • a compression panel 90a may be provided at the lower end of the surface member 87 via an insulating member 98 to press the surface member 87 against the flange 75.
  • FIGS. 11 to 14 show a general example of the above-described positive electrode arrangement by exemplifying a device for supplying an arc current to only one end of the arc-shaped evaporation source 14.
  • the example in FIG. 15 is a specific example in which this is applied to an AIP device that supplies an arc current from both ends of the rod-shaped evaporation source 14.
  • ring-shaped anodes 101 and 102 are provided at vertically symmetric positions deviated from the target material 71.
  • the ring-shaped anodes 101 and 102 are connected in parallel to a power source 104 by wirings 105 and 106, respectively.
  • the rod-shaped evaporation source 14 has a wire 107 connected at one end to a power supply 104.
  • the ring-shaped anodes 101 and 102 arranged at vertically symmetrical positions contribute to uniform discharge in the axial direction of the rod-shaped evaporation source 14 and the ring-shaped anode 10 1, 1 and 2 do not cast a shadow on the work 5, and the work can be coated evenly.
  • the broken line 108 in the figure it is more preferable that the cathode side is also supplied with current from both ends.
  • the ring-shaped anodes 101 and 1D2 in FIG. 11 were merely ring-shaped blades, but as shown in FIG. 12, a dish-shaped ring-shaped anode 101A having a conical surface was formed. , 102 A, the arc on the surface of the target material 71 of the rod-shaped evaporation source 14 becomes easier to run to the center of the rod-shaped evaporation source 14, and the target material 71 Discharge biased near the edge is suppressed, resulting in a more uniform discharge in the axial direction of the evaporation source 14.
  • the anode in Fig. 13 is positioned such that the circumference concentric with the head-down evaporation source 1 between the head-shaped evaporation source 14 and the work 5 is equally divided into four equal parts in the example shown in the figure).
  • a rod-shaped anode 103 is disposed on the fin. Each of the rod-shaped anodes 103 is connected to the power supply 104 in parallel with wirings 105 and 106.
  • the mouth-shaped evaporation source 14 has a wire 10.7 and one end connected to a power supply 104.
  • the rod-shaped anodes 1 and 3 are used, the rod-shaped anodes 103 are arranged evenly in the circumferential and axial directions of the rod-shaped evaporation source 14, so that the bias of discharge is reduced.
  • the ⁇ ⁇ -shaped anode 103 is located between the head-side evaporating source 14 and the work 5, it casts a shadow on the work 5. Since it is configured to rotate while revolving around, there is no unevenness in the coating of the work 5. Even in the case of this example, it is more preferable to supply power from both ends even on the cathode side by the wiring 108.
  • the anode in FIG. 14 is a combination of the ring-shaped anodes 101 and 102 in FIG. 1 and the rod-shaped anode 103 in FIG.
  • the axial uniformity of the discharge is further improved. Since the anode has a structure in which the ring and the rod are integrally formed, the wirings 105 and 106 may be only those connected to the ring. 21
  • FIG. 15 is an example in which the anode illustrated in FIGS. 11 to 14 is applied to the mouth-shaped evaporation source 14 of the present invention.
  • Both ends of rod-shaped evaporation source # 4 are connected to power sources 104 and 104 with wires 107A and 107B, respectively, to supply arc current.
  • the potential difference in the axial direction of the rod-shaped evaporation source 14 is reduced. Since the effects described in FIGS. 1 to 14 are added, the uniformity of the discharge in the axial direction is further improved. Further, according to FIG.
  • the anode may be constituted by the ring-shaped anodes 101 and 102 as shown in FIG. 15, or by the mouth-shaped anodes 103 exemplified above, and these may be freely used. May be combined. Note that, when the lid-shaped anode 103 is applied to the AIP device of the present invention, the rod-shaped anode 103 is formed similarly to the lid-shaped evaporation source 14 described above. It is preferable to use an electric connection means with one end as a free end.
  • the open anode 103 located between the rod-shaped evaporation source 14 and the work 5 is used, a large amount of film adheres to the surface of the rod-shaped anode 103 as well.
  • the rod-shaped anode 103 has a low temperature due to water cooling, the film separates or separates, and when the vacuum chamber 1 is opened, water vapor and the like in the atmosphere adsorbed on the film are released during the coating. In some cases, the quality of the film of the work 5 may be adversely affected. Therefore, before the coating is started with the wiring as shown in Fig. 16 and Fig. 17, the mouth-shaped anode 103 is used as a heater for preheating the workpiece 5 to release water vapor etc. adhering to the surface, Further, it is preferable that the coating is kept at a high temperature during coating so that the film is not easily separated or released.
  • the power sources 104 and 108 for discharging are connected to the rod-shaped anode 1 / 21839
  • FIG. 3A shows a heating state
  • FIG. 3B shows a discharging state
  • switches 113, 111, 115 for switching and a bypass circuit 116 are provided in addition to the circuits required for discharge.
  • Reference numerals 104, 108, 113, 114, 115, and 116 constitute preheating means. If the switches 113, 114, 115 are at the a-contact, as shown in Fig. 13 (a), the power sources 104, 108 are connected in parallel, and the rod-shaped anode 10 The gun is heated in parallel with 3, and the mouth-shaped anode 103 is heated as heat and the work 5 is preheated.
  • FIG. 17 shows that an AC power supply 110 for using the anode as a heater is provided separately from the DC power supplies 104 and 108 for vacuum arc discharge.
  • Switches 11 1 and 11 2 are provided between the AC power supply circuit and the DC power supply circuit so that the gun contact with the rod-shaped anode 103 can be switched.
  • the switches 1 1 1 and 1 1 2 are a-contacts
  • the rod-shaped anode 103 is connected to the DC power supplies 104 and 108, and normal coating is performed. Prior to this coating, if the switches 1 1 1 and 1 1 2 b were brought into contact, the rod-shaped anode 103 was contacted with an AC power supply 110 and the rod-shaped anode 1 was turned on.
  • Work 5 is preheated with 0 3 as the night.
  • a conventional flat evaporation source by disposing an electrode in the front of the evaporation source, the bias of the discharge can be reduced. Also in this case, as described in FIG. 16 and FIG. 17, the mouth electrode may be used as a heater for preheating. / 21839
  • the work table 23 moves horizontally on the lower cover ⁇ 7.
  • the roller rail 20 is provided in the embodiment of FIGS. 1 and 2, but more preferably, the vacuum seal 1 can be reliably carried out because the inside of the vacuum chamber 1 is vacuum. It is necessary to make the configuration and the configuration that can reliably drive the drive 23. Furthermore, after the work table 23 is carried into the predetermined position of the lower cover 1, the position shift that does not move in the horizontal direction regardless of the vertical movement of the lower cover 17 can be prevented. Necessary from a viewpoint.
  • FIG. 18 shows an example of means for rotating the work 5 on the work table 23 together with the means for horizontally moving the work table 23, which will be described later.
  • Free rollers 120 are arranged in a row on the lower cover 17, and the work table 23 rolls thereon.
  • a rack 123 is attached to a side surface of the work table 23, and a pinion 125 that fits the rack 123 is fitted into a shaft 124 mounted on a lower lid 17.
  • the axes 124 are for horizontally moving the work table 23.
  • the shaft 124 is connected to a driving motor 132 via a pair of pulleys 130 and a clutch 131.
  • the shaft 124 is provided with a disc brake 1S3, and an encoder switch 134 for detecting the rotational position of the disc. Then, the driving ⁇ circle around (1) ⁇ is controlled by a driver [35], and the rotation information of the encoder switch [13] is input to the driver [13].
  • the work table 23 is carried into the vacuum chamber by the pinion 1 25.
  • the workpiece 5 on the work table 23 is conveyed to a position where the bias voltage transmission unit 150 for applying the bias voltage to the workpiece 5 is brought into close contact with a predetermined force.
  • the pinion 1 25 is engaged with the rack 1 23 as shown. / 21839
  • the work table 23 is rotatably supported by a rotary table 122, and a rotary shaft 122 is protruded below the work table 23.
  • a gear 1 26 is fitted into the rotating shaft 1 2 2
  • a gear 1 28 fitted with the gear 1 2 6 is fitted into the shaft 1 2 7 protruding from the lower lid 17.
  • the shaft 127 is for rotating the rotary table 121, and is connected to the drive motor 142 via the gear train 140 and the pulley 141.
  • a ball joint 144 is provided at the lower end of the shaft 127, and an air cylinder 144 is connected after rotation and edge cutting.
  • the air cylinder 144 has upper and lower limit switches 144 and 146, and can reciprocate up and down.
  • the air cylinder 144 shortens, and the gear 128 retracts to a position below the gear 126.
  • the lock table 2 3. is fixed in place, the air cylinder 144 expands, but there is no guarantee that the gears 128 and 128 will be in the engaged position. Therefore, when the drive motor 142 is slightly moved by the driver 14 and the shortening and extension of the gear cylinder 144 are repeated several times, the gear 128 and the gear 128 94/21839
  • the horizontal moving means of the work table 23 and the rotating means of the workpiece 5 are constituted as described above, only two shafts 124 and 127 are protruded from the lower lid 17. Since only this portion needs to be vacuum-sealed, the vacuum sealing can be performed reliably.
  • the rack 1 23 and the pinion 125 are used, the work table 23 can be driven reliably, and the shaft 124 into which the pinion 125 is fitted is fixed. Work table 23 can be fixed.
  • the horizontal moving means of the work table 23 and the rotating means of the work 5 described above can also be applied to an AIP apparatus having a conventional flat plate evaporation source.
  • the traveling vehicle 30 has roller rails 31 and S2, and is provided with a first mounting portion A and a second mounting portion B of the worktable 23. It is mounted on the rail 33 so that it can reciprocate a distance P ′ equal to the distance P between the first and second mounting portions A and B.
  • the traveling trolley 30 is at the solid line position, and the first mounting part A stands by in an empty state.
  • the worktable 23 on which the processed workpiece 5 is mounted is carried out in the direction 1, the traveling carriage 30 is moved to the position indicated by the two-dot chain line in the direction ', and the second mounting part B is evacuated. Faces chamber 1.
  • the unprocessed work table 23 mounted on the second mounting part B is carried in the direction 3, and the work table 23 is placed in the vacuum channel 1 in the order of Fig. 2 (b) ⁇ 2 () ⁇ Fig. 1. 23 are carried in.
  • the work table 23 is automatically replaced and the first mounting part A has been processed.
  • the work table 23 on which the mark 5 is mounted gets on, and the second mounting part B becomes empty. The worker only needs to exchange the work 5 and the shield plate 24 on the work table 23 of the first loading section A during the cycle time. What 94/21839
  • the work table 23 may be provided with the n-type anode 103 described above, and in such a case, the rod-type anode 103 may be easily replaced.
  • Fig. 19 is an AIP system diagram when one traveling vehicle 30 is used for a large number of ⁇ ⁇ devices (four in the example shown).
  • Four AIP devices 35 A, 35 B, 35 C and 35 D are arranged along the rail 33, and a turntable 36 is installed at the end of the rail 33.
  • 37 is a distribution board / control board
  • 38 is a bias power supply unit
  • 39 is an arc power supply unit
  • 40 is a rack wiring.
  • work tools four work tables 23 equipped with vermilion-treated work 5 and a clean shield plate 2 are placed on the evening table 36.
  • the second mounting part B of the traveling vehicle 30 receives the unprocessed worktable 23 from the turntable 36 and automatically replaces it in the same manner as in Fig. 3, and performs processing. Return the completed worktable 23 to the turntable 36.
  • the overnight table 36 becomes a rest with the processed table 23 on board. Therefore, the worker may collectively exchange the work 5 and the shield plate 24 and the ⁇ -pod-shaped anode 103 as needed toward the evening table 36.
  • the traveling carriage 30 is provided with two worktable mounting parts, but has only one mounting part, and the processed worktable is first stored. After receiving and transporting to the turntable 36, an unprocessed worktable may be received from the turntable 36 and transported to the AIP device.
  • FIG. 20 shows an AIP system using a rotary table 4D instead of the traveling vehicle 30.
  • *, *, 35 X, ⁇ - evening table 40, ...,, 40 are installed, and each rotary table 40, ..., 40, Two-way conveyors 4 1, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , connected by 1.
  • an unloading conveyor 42 is connected with a gun, and at the end of the unloading conveyor 42, a large number of processed worktables 23 are stored via a cross table 44.
  • Tocker 4 5 is connected.
  • a carry-in conveyor 43 is connected to the opposite side of the bidirectional conveyor 41 of the mouthpiece table 40 in front of the AIP device 35 X, and a cross table 46 is connected to an end of the carry-in conveyor 43.
  • a second stocker 47 in which a large number of unprocessed worktables are stored, is connected via the.
  • the processed work table 23 passes through the ⁇ - tary table 40 of the AIP device 35 A, and is stored in the first stocker 45 via the cross table 44.
  • the unprocessed work table 23 pulled out from the second stocker 47 through the cross table 46 enters the evening table 40 as shown in the direction 3, and the turntable 40 turns in the direction 4 as the turntable 40 turns.
  • the work table 23 on which the workpieces 5 before and after the processing are mounted can be automatically transferred.
  • the AIP system can be operated even at night, which can achieve high productivity.
  • the automatic exchange system shown in Figs. 3, 19 and 20 is not limited to the AIP device employing the rod-shaped evaporation source 14 shown in Fig. 1, but has a flat plate-shaped evaporation source as shown in Fig. 23. It is also applicable to AIP devices.
  • Figure 21 shows this example.
  • Figure (a) is a top view and Figure (b) is a side view.
  • a flat-plate evaporation source 51 is provided on both sides of the vacuum chamber 50, and a gate valve 53 for moving a valve plate 52 up and down is mounted in front of the vacuum chamber 50.
  • the work table 23 on which the work 28 is mounted is pulled out onto the traveling carriage 30 (or the rotary table 40) by the raised state of the valve plate 52 serving as an opening / closing door.
  • Mounting a shield plate on the worktable is not limited to the batch-type AIP device described above, but can also be applied to an inline-type AIP device S as shown in FIG.
  • This in-line type AIP apparatus comprises a vacuum chamber 60, a preheating chamber 61, a coating chamber 62, and a cooling chamber 63, which are gate valves 64a, 64b, 64c, 64.
  • the work tables 66 are connected to each other through the rails 65 through d and 64 e sequentially into the respective chambers 60 to 63.
  • a work table 66 with a clean shield plate 67 is loaded into the vacuum chamber 60, and a work table 66 is mounted on the work table 66. From Table 3, a work table 66 equipped with the shield plate 67 is removed. Therefore, the shield plate 67 can be replaced for each line (running) outside without stopping the AIP device, and the coating using the clean shield plate 67 can always be performed. Further, if the anode is also mounted on the work table 66 and transported together with the work 5 and the shield plate 67, the anode can be replaced * cleaned easily and efficiently.
  • the AIP device of the present invention and the AIP system equipped with the device can easily carry in and carry out the work to and from the device, so that it has high productivity and can be applied to various surface treatments. Effective for processing workpieces.

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Description

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明 細 書
アークイオンプレーティ ング装置及びァークイオンブレーティ ングシ ステム
【技術分野】
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 イオンブレーティ ング装笸 （以下、 A I P装箧と言う） 及び A I P装置 を備えたァ一クイオンプレーティ ングシステム （以下、 A I Pシステム と言う〉 に関する。
【背景技術】
アークイオンプレーティ ング法は、 真空チヤンバ中に S設した陽極 （ アノー ド） と蒸発源 （夕ーゲッ ト） である陰極 （力ソー 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、 この蒸気を真空チヤ 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 ブレーティ ング法を実現する A I P装 g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 5 8— 3 0 3 3号公報ゃ特公昭 5 2 - 1 4 6 9 0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。
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 （例えばビス 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 ό
高い生産性を実現するための従来の A I P装置としては、 例えば、 皮 膜がコーティ ングされるヮ一クを真空チヤンバ内に出し入れ自在なヮー クテーブル上に搭載する A I P装置が知られている。
このような A I P装置の基本構成を図 2 3により説明する。 同図 （ a ) は上面図、 同図 （¾ ) 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 3 aが接続され、 真空中で陽極 2 と蒸発源 3 との間にァー ク放電を発生させると、 蒸発源 3表面のターゲッ ト材は瞵時に蒸発する と同時に金属イオン 6 となつ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 （T i N , T i C , T i C N , Z r N , C r一 N等） を生成する。 ワークテーブル 4 は 駆動歯車 9 と嚙み合う歯車装置を内蔵しており、 これによつてワーク 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。 また真空チヤ ンパ 1 内にはシールド板 1 2が金属ィォ ン 6の放射方向の開 を有して内設されている。
更に、 真空チヤ ンバ 1 は開閉扉 1 0及びレール 1 1 を有している。 開 閉扉 1 0によって真空チヤ ンバ 1を開放すれば、 ワーク 5を載せたヮー クテーブル 4はレール 1 1 に沿って c方向に引き出すことができる。 この A I P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" 取り扱うのではなく、 予めヮ 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。
また、 上記のような乎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 I P装置が、 例えば特開平 4 — 2 2 4 6 7 1 号公報に開示されている。 この A I P装笸は、 複数台設けられたァー 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 0 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 A I P装置として、 蒸発源を口ッ ド形状にした タイプのものがある。 このような A I P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 一ティ 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 α 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。
しかしながら、 ロッ ド状蒸発源を採用した A I P装置においては、 蒸 発源を取り囲む位置にワークが配匱されているため、 蒸発源が真空チヤ ンバ内に固定されている場合には、 ヮークテーブルに搭載したヮークを 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 2 3 と同 様のワークの搬入 ·搬出を行う ことができなかった。
そこで、 口ッ ド状蒸発源自体をヮ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。
また、 前記特開平 4一 2 2 4 6 7 1号公報に開示された A I P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 A I P装置に適用するこ とについては言及されていない。
更にまた、 図 2 3の A I P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、 A I P装置全体が 21839 J
休止してしまっていた。 即ち、 A I P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。
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產性を実現できる、 口ッ ド状蒸 発源を採用した A I P装置及び A I Pシステムを提供することを目的と する。
[発明の開示】
本発明は下記（1 ) 〜（19)の構成を有する。
(1 ) 本発明の A I P装置は、 アークを発生させるロッ ド伏蒸発源と、 該 口 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ブレーティ ング装置において、 前記ワークが前記 πッ ド状蒸発源に対して相対的に前記口ッ ド状蒸発 源の軸方向に移動可能とされている。
(2) 本発明の A I P装置は、 真空チャンパと、 該真空チヤ ンバ内に設け られたロ ヅ 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 れ表面に皮膜がコ一ティ 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、 前記真空チヤ ンバが、 前記ワークを搭載 した下蓋と、 前記ロッ ド状蒸発源の上緇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とされて いる。
(3) 前記（2) の A I P装置におレ、て、 下蓋が前記本体に対して昇降可能 とされている。
(4) 前記（3) の A I P装置において、 前記ワークの上端が前記口ッ 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ざせた後に、 前 記ヮークが前記下蓋に対してフ J 平移動可能とされている。
(5) 前記（4) の A I P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つ て前記下蓋に対して水平移動可能とされている。
(6) 前記（4) の A ί P装置において、 前記ワークは前記下蓋に搭載され るヮ一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。
(7) 前記（6) の A I P装置において、 前記ワークテーブルには更に陽極 が搭載きれている。
C8) 本発明の A I P装置は、 真空チャ ンバと、 該真空チヤ ンパ内に設け 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 ングされるヮーク とを有するアークイオンブ レーティ ング装置において、 前記真空チヤンパが、 前記口ッ 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口ッ ド状蒸発源の軸方向に移動可能である蓋 体とからなり、 前記口づ 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銃され、 前記口 ッ ド状蒸発源の両 端からアーク電力が供耠される。
(0) 前記（8) の A I P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口ッ ド状蒸発源の他端に 当接可能に構成されている。
(10) 前記（1) の A I P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夕ーゲッ ト材が、 前記中心穴に通されるシャ フ トによつて保持されている。
(11) 前記（10)の A I P装箧において、 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 nッ ド状蒸発源が冷却される。
(12) 前記（11)の A I Ρ装置において、 前記シャ フ トは前記ターゲッ ト 材を保持するナツ トを有し、 該ナツ トは弾性体を介して前記ターゲツ ト材を保持している。
(13) 本発明の A I P装置は、 真空チャ ンバと、 該真空チヤ ンパ内に設 けられたロッ ド伏蒸発源と、 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 皮膜がコーチィ ングされるワーク とを有するアークイオンブレーティ ング装置において、 前記陽極は、 前記 ッ ド伏蒸発源の両端に設けら れたリ ング状陽極である。
(14) 本発明の A I P装置は、 真空チャ ンバと、 該真空チヤ ンバ内に設 けられた πッ ド状蒸発源と、 該ロッ ド状蒸発源との闉にアークを発生 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ブレーティ 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 π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ァーク電 力が供給される。
015) 前記（13)又は（14)の A I P装置において、 前記口ッ ド状蒸発源の 両端からアーク電力が供給される。
(16) 前記（14)の A I P装置において、 前記陽極は、 前記ワーク表面に 皮膜がコ一ティ 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。
(17) 本発明の A I Pシステムは、 ワークを搭載したワークテーブルを 出し入れする'一台以上のァ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 イオンブレーティ ング装置に対向する位置に移動するとともに、 前記 ヮ一クテーブルは前記搭載部と 記アークイオンブレーティ ング装置 との間で自動的に出し入れされる。
(18) 前記（17)の A I P システムにおいて、 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、 該夕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。
(19) 本発明の A I Pシステムは、 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、 該アークイオンブレーティ 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ヮ 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 夕 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口一タ 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 ー夕 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ヮ—クテープ ルを貯溜できる第 2ス トツカ一を搬入コンベアを介して接銃している 前記（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、 ワークが口ッ ド状蒸発源に対して相対的に π ッ ド状蒸発源 の軸方向に移動することができる。 従って、 A I P装置に口ッ 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、 蒸発源に口 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 A I P装置を実現することができる。
前記（2〉 に係る本発明では、 ワークを真空チャ ンパ内に搬入♦ 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ヤ 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、 例えば口 ッ ド状蒸発源の冷却装笸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 A I P装置を実現する こ とができる。
前記（3) に係る本発明では、 (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 ンパの本体を移動 させる場合には、 A I P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 A I P装置を実現 するこ とができる。
前記（4) に係る本発明では、 （3) に記載した本発明において更に、 ヮ 一クは真空チヤ 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 と口 'ヌ 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 A I P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 よつて高い生産性を有する A I P装置を実現することができる。
前記（5) に係る本発明では、 （4) に記載した本発明において更に、 ヮ 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 ピ二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、 高い生產性を有する A I P装置において、 装置 のより正確な作動が行われる。
前記（6) に係る本発明では、 U) に記載した本発明において更に、 シ ール ド板がヮーク 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 A I P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 A I P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 I P装置を実現することができる。
前記（7) に係る本発明では、 （6) に記載した本発明において更に、 ヮ 一クテ—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、 A I P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 A I P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 I P装置を実現するこ と ができる。
前記（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、 両端からァー ク電力を供給することができ、 ロッ ド状蒸発源に大きなアーク電力を供 耠することができる。 従って、 ロッ ド状蒸発源を採用した A I P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 A I P装置を実現することができる。
前記（9) に係る本発明では、 （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 伏蒸発源と電気的接続手段との接銃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ァーク電力を供給 を確実に行って、 確実に高い生産性を有する A I P装置を実現するこ と ができる。
前記（10)に係る本発明では、 （1 ) に記載した本発明において更に、 π ッ ド状蒸発源がタ一ゲッ 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 ド状蒸発源の夕ーゲッ ト材が消耗してこれを交換する必要が生じ /21839
10 た際にも、 容易に交換を行う こ とができる。 従って、 ロツ ド吠蒸発源の 夕ーゲッ ト材の交換に要する時間を短縮して A I P装置の稼働率を向上 し、 これによつて高い生産性を有する A I P装置を実現するこ とができ る。
前記（11)に係る本発明では、 （10)に記載した本発明において更に、 口 ッ ド状蒸発源の內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、 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、 π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、 これによつて高い生産性を 有する A I P装置を実現することができる。
前記（12)に係る本発明では、 （11〉に記載した本発明において更に、 夕 —ゲッ ト材を保持するナツ 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、 ロヅ 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夕ーゲ 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 A I P装置を実現することができる。
前記（13)及び（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。 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 A I P装置を実現す るこ とができる。
前記（15)に係る本発明では、 （13)又は（14)に記載した本発明において 更に、 πッ ド状蒸発源の両端からアーク電力を供耠するので、 ロヅ ド状 蒸発源に大きなァ一ク電力を供耠することができるとともに、 ロツ ド状 蒸発源の軸方向に電位差が発生せず口ッ 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 A I P /21839 J
11 装笸を実現するとともに、 更にウークの皮膜の品質をより一層向上させ ることができる。
前記（16)に係る本発明では、 （14)に記載した本発明において更に、 。 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、 ヒー夕を 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。 従 つて、 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。
前記（17)乃至（19)に係る本発明では、 一台以上の A I P装笸を有する A I P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 A I 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 A I P 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 A I P装置を実現することができる。
[図面の簡単な説明】
図 1 は本発明の A I P装置の要部図である。 図 2はワークテーブルの 搬送図である。 図 3は走行台車を用いた A I Pシステムの上面図である 。 図 4 はワーク とロッ ド状蒸発源との相対移動例を示す図である。 図 5 は口 ッ ド状蒸発源の断面図である。 図 6は他の πッ ド状蒸発源の断面図 である。 図 7は他の口ッ ド伏蒸発源の断面図である。 図 8他の口 ッ ド伏 蒸発源の断面図である。 図 9はロ ッ ド伏蒸発源の電気的接銃手段を示す 図である。 図 1 0は他の D ッ ド状蒸発源の電気的接続手段を示す図であ る。 図 1 1 はロッ ド状蒸発源に対する陽極を示す図である。 図 1 2は口 ッ ド状蒸発源に対する他の陽極を示す図である。 図 1 3はロツ ド状蒸発 源に対する他の隕極を示す図である。 図 1 4 はロ ヅ ド状蒸発源に対する 他の陽極を示す図である。 図 1 5は πッ ド伏蒸発源と陽極の電源に対す る接続回路図である。 図 1 6は陽極予熱のための接続回路図である。 図 1 7は陽極予熱のための他の接続回路図である。 図 1 8はワークテープ /21839
12 ル及び口—夕 リテーブルの駆動系統図である。 図 1 9は走行台車を用い た他の A I Pシステムの上面図である。 図 2 0はロータリーテーブルに よる A I P システムの上面図である。 図 2 1 はゲー トバルブ付 A I P装 置にかかる A I P システムの側面図である。 図 2 2はインライン式 A I P装置に対するシール ド板の適甩を示す概念図である。 図 2 3は従来の A I P装置の要部図である。
[発明を実施するための最良の形態】
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 A I P装置の要部図である。
図 1 において、 真空チヤ ンバ 1 の本体 1 aは、 架台 1 5の二階部分 1 6 の上に固設され、 側面に排気ノズル 1 cが突設されているとともに、 底面が開口されている。 この真空チヤ ンパ 1 の本体 1 aの開口部を開閉 する蓋体である下蓋 1 7はリ フ夕 1 8の上にスプリ ング 1 8 aを介して 弾性支持されており、 リ フタ 1 8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 1 7が上昇位置 にある時には真空チヤ ンバ 1 は特殊シール 1 9によって密閉状態となる 下蓋 1 7をスプリ ング 1 8 a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 1 ¾の中央か らロッ ド状蒸発源 1 4が下向きに突設され、 その上端にはアーク電源 （ 図示省略） の陰極に接銃される上部マイナス端子 1 4 aが固設されてい る 下蓋 1 7には、 駆動される口ーラ列からなる、 ワーク 5の水平移動 手段であるローラレール 2 0 と、 ア ク電源の陰極に接鲩される下部マ ィナス端子 2 1 と、 駆動ギア 2 2が設けられている。 ワーク 5を載せる ワークテーブル 2 3は、 ローラレール 2 0を介して下蓋 1 7の上に載置 されており、 ローラレール 2 0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 2 2によってワーク 5を自転及 21839 "
13 び公転させるこ とができる。 また、 下蓋 1 7が実線の上昇位置にあると 、 下部マイナス端子 2 1 がロッ ド状蓀発源 1 4の下端に接銃され、 口ッ ド状蒸発源 1 4の全長表面からの連铙した放電が行われる。 ワークテー ブル 2 3にはシール ド板 2 4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 2 3にロッ ド状蒸発源 1 4 に対する陽 極 （図示省略） 搭載してもよい。 なお 2 5はヒータであり、 ワーク 5を 予熱するために用いられる。
つぎに、 上述した構成を有する A I Ρ装置におけるワークテーブル 2 3の搬送手順を図 2により説明する。
まず、 図 2 ( a ) において、 下蓋 1 7がリ フ ト 1 8によって下降する と、 ローラ レール 2 0 に乗ったワークテーブル 2 3 は、 ワーク 5 とシー ル ド板 2 4及びノ又は陽極を搭載したまま、 矢印 c方向に下降し、 口 ッ ド状蒸発源 1 4 はワーク 5から離れる。 なお、 3 0は走行合車であり、 ローラレール 3 1が取り付けられている。
続いて、 図 2 ( ) において、 α —ラレール 2 0 , 3 1 の駆動により 、 ワークテーブル 2 3が矢印 dのように走行台車 3 0の上に引き出され る。 なお、 下蓋 1 7を昇降させずに真空チヤンパ 1 の本体 1 a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 1 c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 1 7を昇降させることがより好ましい。
上述したような A I P装置によると、 ワーク 5はロッ ド伏蒸発源 1 4 に対して相対的に口ッ ド状蒸発源 1 4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 2 3が載置された下 蓋 1 7の昇降で行っている） できる。 この栢対移動によって、 ワーク 5 とロ ッ ド状蒸発源 1 4 とが、 ワーク 5を載せたワークテーブル 2 3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を載せたヮークテーブル 2 3 /21839
14 が水平方向へ搬送される。 従って、 ロヅ ド伏蒸発源 1 4を採用した A I P装置において、 ゥ一クテーブル 2 3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、 これによつて高い生産性を実現することがで きる。
更に、 ロッ ド伏蒸発源 1 4はワークテーブル 2 3ではなく真空チャ ン バ 1 の本体 1 aに固定している。 これによつて、 口ッ ド状蒸発源 1 4を 昇降するワークテーブル 2 3に固定した場合に発生する、 口ヅ 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。
また、 シールド板 2 4や陽極をワークテーブル 2 3上に搭載してヮー ク 5 とともに搬送するように構成すると、 シール ド板 2 4や陽極を交換 • 清掃する必要が生じた場合に、 これを A I P装置の外で行う ことがで きるので、 A I P装置を休止する必要もなく、 これによつても高い生産 性を実現できる。 尚、 かかる構成は、 従来の平板状蒸発源を用いた A I P装置にも適用することができる。
また、 ロッ ド状蒸発源 1 4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 2 3の如き平板形状の力ソー ド 3に比較して蒸 気捕捉率が高くなり、 歩留りが 8 0 %程度期待できる。 図 2 3の平板型 力ソー ド 3の歩留りは 5 0 %以下が普通'である。 また、 口、ジ ド状蒸発源 1 は単純な円柱又は円筒形状であるので、 図 2 3の平板形状の力ソ一 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、 σ ヅ ド状蒸発源 1 4 におけるターゲッ ト材 の製造コス トを 1ノ 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。
ところで、 上述したワーク 5のロッ ド状蒸発源 1 4 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。 /21839
15 例えば、 図 4 ( a ) に示す如く、 真空チヤ ンバ 1 の本体 1 a とロッ ド状 蒸発源 1 4がワーク 5 と下蓋 1 7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 1 7 Aが真空チヤンバ 1 の本 体 1 a と πッ ド状蒸発源】 4に対して昇降するものである。 図 4 ( , c ) のものは、 真空チヤンバ 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 1 4が上部の小さな蓋 体 1 7 C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ヤ ンバ 1 の本体 1 aに口ッ ド状蒸発 源 1 4が水平に突設され、 これらに対して横蓋 1 7 Bがワーク 5 と共に 水平移動するものである。
図 1及び図 4 ( a〉 、 ( b ) . ( c ) 、 （ d ) のものは、 πッ ド状蒸 発源 1 4又は蓋体 （下蓋 1 7、 上蓋 1 7 Α、 横蓋 1 7 Β ) の相対移動に 際して、 口 、 y ド状蒸発源 1 4 の自由踹側に真空チャ 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 1 a とが相対移動を行うよう になっている。 これに対して、 真空チヤ ンバ 1の本体 1 aに対して相対 移動する蓋体を設けず、 真空チヤ ンバ 1 内で口ヅ ド状蒸発源 1 4 とヮー ク 5 の相対移動を行って、 ロッ ド伏蒸発源 1 4 とヮー 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 1 4の自由端側に盖体を設 けてこの蓋体と真空チヤンバ 1 の本体 1 a とが栢対移動を行う こ とがよ り好ま しい。
前述のように πッ ド状蒸発源 1 4の一端は固定端であり、 他端は自由 端になつている。 このようなロッ ド状蒸発源 1 4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 ド伏蒸 発源の断面図である。
図 5において、 ロッ ド状蒸発源 1 4のターゲッ ト材 7 1 は中空円筒に なっている。 このターゲッ ト材了 1 の下端には同じ外径を有する下部ァ ーク閉じ込めリ ング 7 2が取り付けられている。 ターゲッ ト材 7 1 の上 端にはターゲッ ト保持部 7 3が有り、 またその外周側には蒸発源と同じ 外径を有する上部アーク閉じ込めリ ング 7 4が取り付けられている。 上 下部のアーク閉じ込めリ ング 7 2、 7 4は、 夕ーゲツ トから絶縁するた めに、 絶縁構造をもって、 ターゲヅ ト保持部 7 3やシャ フ ト 7 7に固定 されるが、 ここではその詳細な構造については記載省略する。 この夕一 ゲッ ト材 7 1、 下部アーク閉じ込めリ ング 7 2及びターゲッ ト保持部 7 3には中心穴 7 1 a , 7 3 aが設けられ、 この中心穴 7 1 a , 7 3 aに シャ フ ト 7 7が通される。 そして、 シャフ ト 7 7のフラ ンジ 7 5 とナツ ト 7 9によって、 夕ーゲッ ト保持部 7 3を介してターゲッ ト材 7 1 を共 締めするようになっている。 この共締め構成によって、 ターゲッ トの自 由端を止めるフラ ンジ 7 5を止めるためのネジ穴加工を夕ーゲッ ト材 7 1 に施す必要がなくなり、 また、 消耗品である夕ーゲッ ト材 7 1 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。
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 電力によつ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 7 l a , 7 2 a , 了 3 aの内径はシャ フ ト 7 7 の外径よ り大きく、 シャ フ ト 7 7の外周 7 7 a側に外側通路 8 0が形成される。 また、 シャフ小 7 7の中心には、 一端が注入接続口 8 3によつて配管に 接銃可能に開放されるとともに他端が閉塞された中心通路 8 1が形成さ れている。 また、 中心通路 8 1 の閉塞端側には外側通路 8 0に連通する 横穴 8 2が開口し、 真空容器 1 の本体 1 aの外側であつて、 外側通路 8 0の夕ーゲッ ト保持部 7 3に至る部分には吐出接続口 8 4が開口 してい る。 注入接銃口 8 3からの冷却媒体は、 中心通路 8 1 を上から下へと流 れ、 横穴 8 2を通って、 外側通路 8 0を下から上へと流れて吐出接銃口 8 4 に至る。 冷却媒体は淀みを生じることなぐ夕ーゲッ ト材 7 1 の中心 穴 7 1 a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、 口 ッ ド状蒸発源 1 4への投入琨カを大きく して蒸発速度を増 すことが可能になる。
図 7は温度差に起因する熱応力を吸収できる πッ ド状蒸発源 1 4 の構 成例を示す。 冷却媒体を先端まで送り出すシャフ ト 7 7は低温であるが 、 ターゲッ ト材了 1 はこれより も高温である。 ターゲッ ト材 7 1 は軸方 向に大きく延びよう とし、 シャ フ ト 7 7は軸方向に少ししか延びないた め、 ターゲッ ト材 7 1 に大きな圧縮応力が作用して破損する恐れがあつ た。 そこで、 共締め用のナッ ト 7 9 と夕ーゲッ ト保持部 7 3 との間に、 弾性体として例えば圧縮バネ 7 8を介在させ、 ターゲッ ト材 7 1 とシャ フ ト 7 7の熱膨張差を圧縮バネ 7 8で吸収するようにしたものである。 ターゲッ ト材 7 1 には、 圧縮バネ 7 8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 7 8の代わりに、 ゴ ム板等を用いることもできる。
図 8は熱応力吸収の他の構成例を示す。 シャ フ ト 7 7を軸方向に分割 し、 この間に弾性体として例えばべローズ 8 5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銃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 1 4 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。
高い生産性を有する A I P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共に、 連銃的な放電を発生させる必要が生じてく る 。 口 ッ ド状蒸発源に大きなアーク電流を流すと共に、 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ァーク電流を供給するこ とが非常に有効で る。 上述した本発明のロッ ド状蒸発源 1 4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 、 口 ッ ド状蒸発源 1 4 の両端から （図 1 では上下部マイナス端子 1 4 a 1 8
, 2 1 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 1 0により説明する。
図 9において、 口ッ ド状蒸発源 1 4の上端は真空チヤ ンバ 1 の本体 1 aに絶縁部材 9 6を介してナツ 卜 8 6で固設されているが、 π ッ ド状蒸 発源 1 4の下端は下蓋 1 7の開閉によって切り離される自由端になって いる。 電気的接銃手段は、 シャ フ ト 7 7のフラ ンジ 7 5に面接触する面 部材 8 7を絶縁部材 9 7及び弾性手段 （図 9ではフレキシブルフラ ンジ 8 8 ) を介して下蓋 1 7に立設して構成されている。 この面部材 8 7が 図 1 における下部マイナス端子 2 1 に相当している。 フレキシブルブラ ンジ 8 8 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、 その内侧は下蓋 1 7に形成された孔 8 9を介して外気 に連通している。 真空チャ ンバ 1 の本体 1 a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 8 7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 8 8 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、 口 ッ ド状蒸発源 1 4が少し斜めになつてフラ ンジ 7 5が水平でないような 場合でも、 フレキシブルフランジ 8 8で支持された面部材 8 7がフラン ジ 7 5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。 この電気的接統手段の切り離しは、 図 1 で説明した実施例では、 下 蓋】 7 の下降によって行われる。 下蓋 1 7が下降すると、 面部材 8 7は フランジ 7 5から離れる。 下蓋 1 Ίが上昇すると、 面部材 8 7はフラン ジ Ί 5に当接して面接触部を形成し、 大電流を流すことか可能になり、 高い生産性が実現できる。
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 1 0のように 付加的な弾性手段を用いることができる。 すなわち、 面部材 8 7を絶縁 部材 9 7 aを介して幅の広い保持部材 8 7 aに保持させ、 該保持部材 8 1 9
7 a と下蓋 1 7 との間に円周等配分の例えば 4個の圧縮パネ 9 0を介在 させると、 この圧縮パネ 9 0の圧縮力が面圧増大に寄与する。 更にまた 、 面部材 8 7の下端に絶鎵部材 9 8を介して圧縮パネ 9 0 aを設けて面 部材 8 7をフランジ 7 5に押し付けることもできる。 尚、 これらのバネ 9 0、 9 0 aは各々単独で用いることができ、 また必要に応じて、 図例 のように組み合わせて用いてもよい。
上記のように、 図 9及び図 1 0に例示したような構成によって口ッ 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、 口ッ 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ィォンの影になるた 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 1 1乃至図 1 5により説明する。 なお、 図 1 1乃至図 1 4 の例は、 口 ヅ ド状蒸発源 1 4の一端のみにアーク電流を供耠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 1 5の例は、 ロッ ド状蒸発源 1 4の両 端からアーク電流を供給する A I P装笸にこれを適用した具体例である 図 1 1 において、 口ッ ド状蒸発源 1 4 の特にターゲヅ ト材 7 1 から外 れた上下対称位置にリ ング状陽極 1 0 1 , 1 0 2が配設されている。 リ ング状陽極 1 0 1 , 1 0 2は共に配線 1 0 5 , 1 0 6で電源 1 0 4 に並 列に接続されている。 そして、 ロッ ド状蒸発源 1 4 は配線 1 0 7で一端 が電源 1 0 4 に換続されている。 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 1 0 1 , 1 0 2がロッ ド状蒸発源 1 4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 1 0 1 , 1 0 2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 ¾ る。 尚、 図中破線 1 0 8で示したように、 陰極側も両端から電流を供給 するようにすることがより好ましい。 以下、 図 1 2、 図 1 3、 図 1 4 に 示した事例においても同様である。
図 1 1 におけるリ ング状陽極 1 0 1 , 1 D 2は単なるリ ング状のブレ — 卜であつたが、 図 1 2のように、 円錐面を有する皿型リ ング状陽極 1 0 1 A , 1 0 2 Aにすると、 ロッ ド状蒸発源 1 4の夕ーゲッ ト材 7 1 の 表面に於けるアークがよりロッ ド状蒸発源 1 4の中央まで走り易くなり 、 ターゲッ ト材 7 1 の端付近に偏った放電を抑え、 口 y ド伏蒸発源 1 4 の軸方向におけるより均一な放電になる。
図 1 3における陽極は、 口ッ ド状蒸発源 1 4 とワーク 5 との間の口ッ ド伏蒸発源 1 と同心の円周を任意に等分 く図示例では 4等分） した位 置にロッ ド状陽極 1 0 3を配設したものである。 ロッ ド状陽極 1 0 3の 各々は電源 1 0 4に対して配線 1 0 5 , 1 0 6で並列に接続されている 。 そして、 口ッ ド状蒸発源 1 4は配線 1 0 .7で一端が電源 1 0 4 に接続 されている。 ロッ ド伏陽極 1 ひ 3にすると、 ロッ ド状蒸発源 1 4の周方 向及び軸方向に均等にロッ ド状陽極 1 0 3が配設されるので、 放電の偏 りが少なく なる。 σヅ ド状陽極 1 0 3は、 口ッ ド伏蒸発源 1 4 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 ツ ド状蒸発源 1 4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。 本例の場合にお いても、 配線 1 0 8により、 陰極側においても両端から電力を供給する ようにすることがより好ま しい。
図 1 4 における陽極は、 図 1 】 におけるリ ング状陽極 1 0 1 , 1 0 2 と図 1 3におけるロッ ド状陽極 1 0 3を組み合わせたものである。 この 例のように陽極め櫧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 1 0 5 , 1 0 6はリ ング部に接続するものだけでもよ 21 い。
図 1 5は、 図 1 1乃至図 1 4 にて例示した陽極を本発明の口ッ ド状蒸 発源 1 4 に適用した例である。 ロッ ド状蒸発源 ί 4の両端はそれぞれ配 線 1 0 7 A , 1 0 7 Bで電源 1 0 4， 1 0 4 に接続されてアーク電流が 供給される。 これによると、 πッ ド状蒸発源 1 両端から大きなァーク 霪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 1 4の軸 方向の電位差が少なく なり、 これに上記図 1 1乃至図 1 4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 1 5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するこ とができるので、 放電均一性をより一層精度良く達成することができる 。 なお、 陽極の構成は図 1 5のようなリ ング状陽極 1 0 1 , 1 0 2の他 、 先に例示した口ッ ド状陽極 1 0 3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。 なお、 このように口ッ ド状陽極 1 0 3 を本発明の A I P装置に適用した場合には、 ロ ッ ド状暘極 1 0 3は前述 した口ッ ド状蒸発源 1 4 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。
ところで、 ロッ ド状蒸発源 1 4 とワーク 5の間にある口 ッ ド伏陽極 1 0 3を用いた場合、 ロッ ド状陽極 1 0 3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 1 0 3は水冷によって低温である ことから、 皮膜が剝離又は遊離したり、 また、 真空チヤンバ 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 1 6や図 1 7の如き配線でコーティ ング開始前に口ッ ド状陽極 1 0 3をヮ —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剝離又は遊離しに く くするこ とが好ましい。
図 1 6 において、 放電のための電源 1 0 4 , 1 0 8をロッ ド状陽極 1 /21839
22
0 3のヒータ II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 （¾ ) は放電状態を示し τいる。 放 ¾に必要な回路に加 えて、 切換のためのスィッチ 1 1 3 , 1 1 , 1 1 5 と、 バイパス回路 1 1 6が設けられている。 符号 1 0 4 , 1 0 8 , 1 1 3 , 1 1 4 , 1 1 5 , 1 1 6が予熱手段を構成するようにしている。 同図 （ a ) のよ う に 、 スィ ッ チ 1 1 3 , 1 1 4 , 1 1 5が a接点にあると、 電源 1 0 4 , 1 0 8が並列になってロッ ド状陽極 1 0 3に並列に接銃され、 口ッ ド状陽 極 1 0 3がヒー夕として加熱され、 ワーク 5が予熱される。 これにより 、 ヒー夕を別に設けることなく、 ロッ ド状陽極 1 0 3の皮膜に吸着され た水蒸気等を放出することができ、 コーティ ング時の放出によってヮ一 ク 5の皮膜の品質に悪彫響を及ぼすことがない。 この予熱が終わると、 スィ ッチ 1 1 3， 1 1 , 1 1 5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 ング中は口ヅ ド状陽極 1 0 3は高温であって 皮膜が剝離又は遊離しにく くなる。
図 1 7は、 真空ァーク放電のための直流電源 1 0 4 , 1 0 8 とは別に 、 陽極をヒータとして利用するための交流電源 1 1 0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、 スィ ッチ 1 1 1 , 1 1 2を 設けてロ ッ ド状陽極 1 0 3に対する接銃を切り換え可能にしたものであ る。 スィ ッチ 1 1 1， 1 1 2を a接点にすると、 ロッ ド状陽極 1 0 3は 直流電源 1 0 4 , 1 0 8に接続され、 通常のコーティ ングが行われる。 このコ一ティ ングに先立って、 スィ ッチ 1 1 1 , 1 1 2 b接点にする と、 ロ ッ ド状陽極 1 0 3は交流電源 1 1 0に接銃され、 口ッ ド状陽極 1 0 3をヒ一夕 としてワーク 5が予熱される。 尚、 従来の平板状蒸発源を 用いた場合において、 その前面に口ッ ド状電極を配設することにより、 放電の偏りを軽減することができる。 この場合についても、 図 1 6や図 1 7において説明したように、 口 ッ ド状電極を予熱用のヒー夕 として使 用すればよい。 /21839
23 図 1及び図 2の説明にて迚ベた通り、 ワーク 5の取り出しに際しては 、 ワークテーブル 2 3は下蓋〗 7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 2 0が設けられて いるが、 より望ま しくは、 真空チヤ 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ヮ一クチ一ブル 2 3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 2 3が下蓋 1 了の所 定位置に搬入された後は下蓥 1 7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。
そのための、 ワークテーブル 2 3の水平移動手段の変形例を図 1 8 に より説明する。 なお、 図 1 8にはワークテーブル 2 3の水平移動手段と ともに、 ワーク 5をワークテーブル 2 3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。
下蓋 1 7にはフリーローラ 1 2 0が列設され、 その上にワークテープ ル 2 3が転がるようになっている。 ワークテーブル 2 3の側面にはラッ ク 1 2 3が張りつけられ、 下蓋 1 7に矣設された軸 1 2 4にラッ ク 1 2 3に ¾み合う ピニオン 1 2 5が嵌入されている。 軸 1 2 4はワークテー ブル 2 3を水平移動させるためのものである。 軸 1 2 4 は一対のプーリ 1 3 0及びクラッチ 1 3 1 を経て駆動モー夕 1 3 2に接続されている。 また、 軸 1 2 4 にはディスクブレーキ 1 S 3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ィッチ 1 3 4が設けられている。 そして 、 駆動乇一夕 1 3 2はドライバ】 3 5で制御され、 ドライバ 1 3 5にェ ンコーダスィ ッチ 1 3 4 の回転情報が入力される。 ワークテーブル 2 3 はピニオン 1 2 5.により真空チヤンバ内に搬入される。 最終的には、 ヮ ークテーブル 2 3上のワーク 5にバイァス電圧を印加するためのバイァ ス電圧伝達部 1 5 0が所定の力で密着する位置まで搬送される。 この位 置で、 図示のようにピニオン 1 2 5がラッ ク 1 2 3に嗨み合った状態に /21839
24 おいて、 軸 1 2 4がディスクブレーキ 1 3 3で固定されると、 ワークテ —ブル 2 3は所定位置で固定され、 ワークに対してのバイアス電圧の伝 達が確実に行われるようになる。
ところで、 ワークテーブル 2 3を搬入する場合、 ラック 1 2 3 とピニ オン 1 2 5が乗り上げて咽み込まない場合がある。 そこで、 ワークテー ブル 2 3の搬出に際してラッ ク 1 2 3からピニオン 1 2 5が離れる位置 の回転角度をエンコーダスィ ッチ 1 3 4を介して ドライバ 1 3 5が記憶 しておく。 そして、 搬入時にクラ ッチ 1 3 1 をオンにして記'虑した回転 角度になるように、 駆動モータ 1 3 2を駆動し、 クラッチ 1 3 1 をオフ にしておく。 すると、 他の駆動手段で押し込まれるヮークテーブル 2 3 のラ ッ ク 1 2 3はスムーズにピニオン 1 2 5に嚙み合う。
つぎに、 ワーク 5をワークテーブル 2 3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には口一タ リテーブル 1 2 1が回転自在 に軸支され、 回転軸 1 2 2がワークテーブル 2 3の下まで突設されてい る。 回転軸 1 2 2にギア 1 2 6が嵌入され、 下蓋 1 7に突設された軸 1 2 7にギア 1 2 6に嚙み合うギア 1 2 8が嵌入ざれている。 軸 1 2 7は ロータ リテーブル 1 2 1 を回転させるためのものであり、 歯車列 1 4 0 及びプーリ 1 4 1を経て駆動モー夕 1 4 2に接銑されている。 また軸 1 2 7の下端にボールジョイン ト 1 4 3が設けられ、 回転と縁切り した後 にエアシリ ンダ 1 4 4が接続されている。 このエアシリ ンダ 1 4 4 は上 下限のリ ミ ッ トスイ ッチ 1 4 5 , 1 4 6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 2 3の搬入 ' 搬出時にはエアシリ ンダ 1 4 4が短縮し、 ギア 1 2 8がギア 1 2 6から下がった位置に退避する。 ヮ —クテーブル 2 3.が所定位置になつて固定されると、 エアシリ ンダ 1 4 4が伸長するが、 ギア 1 2 8 とギア 1 2 6が嚙み合う位置にある保証は ない。 そこで、 ドライバ 1 4 了で駆動モータ 1 4 2を寸動させつつ、 ェ ァシリ ンダ 1 4 4の短縮及び伸長を数回緣り返すと、 ギア 1 2 8 とギア 94/21839
25
1 2 6が嚙み合う。
上記のようにワークテーブル 2 3の水平移動手段及びヮーク 5の回転 手段を構成すれば、 下蓋 1 7には二本の軸 1 2 4 , 1 2 7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 1 2 3 とピニォン 1 2 5を用 いるので、 ワークテーブル 2 3の駆^)が確実に行えるとともに、 このピ 二オン 1 2 5が嵌入された軸 1 2 4を固定することでワークテーブル 2 3を固定することができる。 尚、 上記説明したヮークテーブル 2 3の水 平移動手段及びワーク 5の回転手段は、 従来の平板伏蒸発源を備えた A I P装置に対しても適用することができるものである。
つぎに、 上述したワークテーブル 2 3を自動的に交換するための A I P システムを図 3 により説明する。 走行台車 3 0 はローラ レール 3 1 , S 2を有し、 ワークテーブル 2 3 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 3 3に乘せられている。 ヮ一クテ 一ブル 2 3の自動交換に際しては、 走行台車 3 0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。 そして処理済みのヮ一ク 5が搭載 されたワークテーブル 2 3が①方向に搬出され、 走行台車 3 0が②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が真空チヤ 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—ブル 2 3が③方向に搬入され、 図 2 ( b ) → 2 ( ） →図 1 の順 で真空チヤ ンノく 1 内にヮークテーブル 2 3が搬入される。 作業員が図 3 の第 2搭載部 Bに未処理のヮ—クテーブル 2 3を乗せるところまで作業 する と、 ワークテーブル 2 3の交換が自動に行われ、 第 1搭載部 Aに処 理済みのヮーク 5が^載されたヮ一クテーブル 2 3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 2 3のワーク 5 とシールド板 2 4を交換すればよい。 な 94/21839
26 お、 ワークテーブル 2 3には上述した n 、ヌ ド状陽極 1 0 3が搭載されて もよく、 その場合にはロ ッ ド状陽極 1 0 3 も交換し易い構成にすると良 い。
図 1 9は多数の Α Ι Ρ装置 （図示例では 4台） に対して一台の走行台 車 3 0を用いる場合の A I Pシステム図である。 レール 3 3に沿って 4 台の A I P装置 3 5 A , 3 5 B , 3 5 C , 3 5 Dが並べられ、 レール 3 3の端にターンテーブル 3 6が設置きれている。 なお、 3 7は分電盤 · 制御盤、 3 8はバイアス電源ユニッ ト、 3 9はアーク電源ユニッ ト、 4 0はラッ ク配線である。 作業具は夕一ンテーブル 3 6に朱処理のワーク 5 と清浄なシ一ル ド板 2 を搭載した 4つのワークテーブル 2 3を乗せ ておく。 特定の A I P装箧の処理が終わりそうになると、 走行台車 3 0 の第 2搭載部 Bがターンテーブル 3 6から未処理のワークテーブル 2 3 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 2 3をターンテーブル 3 6に返しておく。 このように、 各 A I P装置の サイクルが一巡すると、 夕一ンチーブル 3 6 には処理済みのヮークテー ブル 2 3が乗つた伏憩になる。 そこで作業員は夕一ンテーブル 3 6に向 かってま とめてワーク 5 とシールド板 2 4及び必要に応じて πッ ド状陽 極 1 0 3の交換を行えばよい。 なお、 図 3及び図 1 9で示した例では走 行台車 3 0には 2つのヮークテ一ブル搭載部が設けられているが、 1つ のみの搭載部を持ち、 まず処理済のワークテーブルを受け取り、 ターン テーブル 3 6 まで搬送した後、 ターンテーブル 3 6から未処理のヮ一ク テーブルを受け取り、 A I P装置まで搬送するようにしてもよい。
図 2 0は走行台車 3 0の代わりにロータ リテーブル 4 Dを用いた A I P システムを示す。 各 A I P装置 3 5 A , · · * , 3 5 Xの前に、 σ— 夕 リテーブル 4 0 , · · ' , 4 0が設置され、 各ロータ リテーブル 4 0 , ' · · , 4 0を双方向コンベア 4 1 , · · · , 1 で接続したもので ある。 また、 A I P装置 3 5 Αの前のロータ リテーブル 4 0の双方向コ 94/21839
27 ンベア 4 1 の逆側に、 搬出コンベア 4 2が接銃され、 この搬出コンベア 4 2の端にはクロステーブル 4 4を介して処理済みのワークテーブル 2 3の多数が貯溜される第〗 ス トッカー 4 5が接続きれている。 更にまた 、 A I P装置 3 5 Xの前の口一タ リテーブル 4 0の双方向コンベア 4 1 の逆側に、 搬入コンベア 4 3が接続され、 この搬入コンベア 4 3の端に はクロステーブル 4 6を介して未処理のヮ一クテ一ブルの多数が貯溜さ れる第 2 ス ト ッカー 4 7が接続されている。 例えば A I P装置 3 5 の 自動交換が必要になると、 矢印①のようにロータ リテーブル 4 0の上に 処理済みのヮークテーブル 2 3が引き出され、 ロータ リテーブル 4 0が 回つて矢印②の方向に処理済みのヮ一クテ一プル 2 3を双方向コンベア
1 へ送り出す。 処理済みのヮークテーブル 2 3は A I P装置 3 5 Aの σ—タ リテーブル 4 0を素通り し、 ク αステーブル 4 4を経て第 1 ス 卜 ッカー 4 5 に貯溜される。 一方第 2ス トッカー 4 7からクロステーブル 4 6を経て引き出される未処理のワークテーブル 2 3は、 ③方向のよう に夕一ンテ一ブル 4 0 に入り、 ターンテーブル 4 0が回って④方向に未 処理のワークテーブル 2 3を送り出す。 このように順次 A I P装置 3 5 A , · · ' , 3 5 Xのワークテーブル 2 3の自動交換が行われる。
図 3、 図 1 9及び図 2 0に例示した A I P 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 2 3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 A I P装置を運転す ることができ、 これによつて高い生産性を実現できる。
なお、 図 3、 図 1 9及び図 2 0 の自動交換システムは、 図 1 のロ ッ ド 状蒸発源 1 4を採用した A I P装置に限らず、 図 2 3の如き平板形状の 蒸発源を有する A I P装置にも適用可能である。 図 2 1 にこの例を示す 。 同図 （ a ) は上面図、 同図 （b ) は側面図である。 真空チヤ ンバ 5 0 の両側面に平板型蒸発源 5 1が設けられ、 真空チャ ンバ 5 0の手前には 弁板 5 2が昇降するゲー トバルブ 5 3が取り付けられている。 ワーク 5 94/21839
28 が搭載されたワークテーブル 2 3は、 開閉扉になる弁板 5 2が上がった 状憩で走行台車 3 0 (又はロータ リテーブル 4 0 ) の上に引き出される また、 ワークを搭載したヮ一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 A I P装置に限らず、 図 2 2の如きイ ンライ ン式 A I P装 Sにも適用可能である。 このイ ンライ ン 式 A I P装置は、 真空室 6 0 と、 予熱室 6 1 と、 コーティ ング室 6 2 と 、 冷却室 6 3 とをゲー トバルブ 6 4 a , 6 4 b , 6 4 c , 6 4 d , 6 4 eを介して接続し、 レール 6 5の上をワークテーブル 6 6が各室 6 0〜 6 3内に順次搬送されるものである。 ワークテーブル 6 6の上にはヮー ク 5 とシール ド板 6 7が搭載されており、 真空室 6 0には清浄なシール ド板 6 7を搭載したワークテーブル 6 6を搬入し、 冷却室 6 3からは污 れたシールド板 6 7を搭載したヮークテーブル 6 6が搬出される。 従つ て一ライ ン （走行） 毎のシールド板 6 7の交換は、 A I P装置を止めず に外部で行え、 常に清浄なシール ド板 6 7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 6 6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。
[産業上の利用可能性〕
本発明の A I P装置及び該装置を備えた A I Pシステムは、 ワークの 装置への搬入、 搬出が容易に行えるので、 高い生産性を有し、 種々の表 面処理に適用することができ、 特に軸状ワークの処理に有効である。

Claims

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[請求の範囲】
. アークを発生させる α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 アークイオンブレーティ ング装置において、 前記ワークが前記口ッ ド 状蒸発源に対して相対的に前記口ツ 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ブレーティ ング装置。
. 真空チャ ンバと、 該真空チヤ ンパ内に設けられた D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 ンパが、 前記ワークを搭載した下蓋と、 前記ロ ッ ド 伏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徵とするアークィ オンプレーティ ング装置。
. 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ブレーティ ング装置。
. 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、 前記ヮークが前記下蓋に対して水平 移動可能であることを特徵とする請求項 3記載のアークイオンブレー ティ ング装置。
. 前記ヮークは前記下蓋に搭載されるヮ一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つ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 · 前記ワークは前記下蓋に搭載されるヮ一クテーブルに搭載されてい るとともに、 該ヮ一クテーブルには前記ヮ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記載のァークイオンプレー 1839
SO ティ ング装置。
. 前記ワークテーブルには更に陽極が搭載されているこ とを特徵とす る請求項 6記載のァークイオンプレーティ ング装置。
. 真空チヤ ンパと、 該真空チヤンバ内に設けられた口ッ ド状蒸発源と 、 該口 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 D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 口 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 a 、J、 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 を介して接銃され、 前記口 ッ ド状蒸発源の両端からアーク電力が洪給 されるこ とを特徴とするアークイオンブレーティ ング装置。
. 前記電気的接続手段は、 弾性手段も介して前記蓋体に支持される面 部材が前記口 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 特徴とする諝求項 8記載のアークイオンプレ ^ティ ング装置。
0 . 前記ロ ッ ド状蒸発源は、 中心穴を有する中空円筒である夕ーゲッ 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。
1 ノ前記夕一ゲッ 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 1 0記載の.アークイオンプレーティ ング装置 o
2 . 前記シャ フ トは前記ターゲッ ト材を保持するナツ トを有し、 該ナ ッ トは弾性体を介して前記夕ーゲッ ト材を保持しているこ とを特徴と する請求項 1 1記載のアークイオンプレーティ ング装置。 839
31 3 . 真空チャ ンバと、 該真空チヤ ンバ内に設けられた口ッ 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ブレーティ ング装箧において、 前記 陽極は、 前記口ッ ド状蒸発源の両端に設けられたリ ング状陽極である ことを特徵とするアークイオンプレーティ ング装置。
. 真空チャ ンバと、 該真空チヤンバ内に設けられた σ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、 前記口 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、 前記口ッ ド状蒸発源の軸心を中心とする円周上でかつ前記口 ッ ド状蒸発源と前記ワーク との間の位置に設けられた π 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 徵とするアークイオンプレーティ ング装置。
5 . 前記 πッ ド状蒸発源の両端からァーク電力が供給されるこ とを特 徵とする請求項 1 3または請求項 1 4記載のアークイオンブレーティ ング装笸。
6 . 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 前記ヮークを予熱するヒータ として利用されることを特徵とする請求 項】 4記載のアークイオンプレーティ ング装置。
7 . 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ァー 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塔載部を設け、 該搭載部は ΙίΓ記走行台車の走行によって前記アークイオンブレーティ ング装置に 対向する位置に移動するとともに、 前記ヮークテ一ブルは前記搭載部 と前記アークイオンブレーティ 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ブレーティ ングシステム。 839
32 8 . 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ヮ—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 1 7記載のアークイオンプレーティ ングシ ステム。
B . 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
、 該アークイオンブレーティ ング装置との間でワークを搭載したヮ一 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、 一端に位匱する 前記 π—夕 リテーブルには処理済みの前記ヮ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 π—タ リテーブルには未処理の前記ヮ 一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 一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ィォ ンブレーティ ングシステム。
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