(57)【要約】      （修正有）【課題】成膜品質を良好に維持しつつ効率的に且つ低コストで円筒状のワークの内面に部分的に被膜を形成することができる被膜形成装置の提供。【解決手段】被膜形成装置１０は、マスク部材３４と、シールド部材３８とを備える。マスク部材３４は、シリンダボア１４の内面１４ａを露出させるとともに、クランクケース１６の内面１６ａをマスクすることが可能な円筒状の絶縁材料からなる。シールド部材３８は、マスク部材３４の内面に沿って配置された金属材料からなる被膜形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のワークの内面に被膜を形成する被膜形成装置であって、
前記ワークの内面の前記被膜を形成する被膜形成部位を露出させるとともに、前記ワークの内面の前記被膜を形成しない非形成部位をマスクすることが可能な円筒状の絶縁材料からなるマスク部材と、
前記マスク部材の内面に沿って配置された金属材料からなるシールド部材と、
を備えることを特徴とする被膜形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の被膜形成装置において、
前記マスク部材の少なくとも一部は前記ワークの内面に当接し、前記シールド部材は前記ワークと離間していることを特徴とする被膜形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の被膜形成装置において、
前記ワークをシリンダブロックとするとき、前記マスク部材は、前記シリンダブロックのシリンダボアの内面を前記被膜形成部位として露出させるとともに、前記シリンダブロックのクランクケースの内面を前記非形成部位としてマスクすることが可能であることを特徴とする被膜形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の被膜形成装置において、
前記シリンダブロックの気筒に、前記被膜の原料ガスを供給可能である原料ガス供給装置と、
前記シリンダブロックを収容する筐体と、
前記原料ガス供給装置と前記筐体との間に配置される閉塞部材と、
前記気筒内のガスを排気可能である排気手段に接続されたマニホールドと、
前記筐体と前記マニホールドとの間に、各々と電気的に絶縁された状態で配置される導電性材料からなるアノードケースと、
前記アノードケースに電気的に絶縁された状態で配置され、前記シリンダブロックとの間に電位差を形成可能であるアノード電極と、
を有することを特徴とする被膜形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の被膜形成装置において、
前記シールド部材は、前記マスク部材内から前記アノードケース内まで延在し、前記シールド部材と前記アノードケースとは互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする被膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円筒状のワークの内面に被膜を形成する被膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、円筒状のワークの内面に被膜を形成する技術が開示されている。具体的には、シリンダブロックをワークとし、ピストンが摺動する円筒状のシリンダボアの内面に対し、潤滑性や耐摩耗性の向上を図るべく、ダイヤモンドライクカーボン等からなる被膜をプラズマ化学的気相成長法により形成する。
【０００３】
ところで、シリンダブロックをワークとする場合、ピストンが摺動するシリンダボアの内面に被膜が形成されればよく、クランクケースの内面に被膜を形成する必要は特にない。従って、クランクケースの内面に被膜が形成されることを回避することにより、被膜の材料歩留まりを向上させることができる。このように、円筒状のワークの内面に部分的に被膜を形成するためには、被膜を形成する被膜形成部位を露出させるとともに、被膜を形成しない非形成部位をマスク部材でマスクすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１３３４９０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マスク部材として金属製のものを用いた場合、該マスク部材とカソード電極との電位が同等となり、該マスク部材の内面に被膜が形成されてしまう。この状態のマスク部材を再使用すると、被膜の品質に影響が及ぶ。これを回避して成膜品質の安定化を図るためには、１つのワークに被膜を形成する都度、マスク部材を新たなものへ交換する必要が生じてしまう。
【０００６】
また、マスク部材に形成された被膜を除去するためには、ブラスト設備のような高額な設備が必要となり、さらには、湿式洗浄工程や乾燥工程等も必要となる。このように、マスク部材の被膜を除去して再利用可能とするまでに要する時間が長くなる分、成膜品の製造効率が大幅に低下したり、成膜品の製造コストが高騰したりする懸念がある。
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、成膜品質を良好に維持しつつ効率的に且つ低コストで円筒状のワークの内面に部分的に被膜を形成することができる被膜形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、円筒状のワークの内面に被膜を形成する被膜形成装置であって、前記ワークの内面の前記被膜を形成する被膜形成部位を露出させるとともに、前記ワークの内面の前記被膜を形成しない非形成部位をマスクすることが可能な円筒状の絶縁材料からなるマスク部材と、前記マスク部材の内面に沿って配置された金属材料からなるシールド部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る被膜形成装置では、円筒状のワークの内面のうち、被膜形成部位を露出させ且つ非形成部位をマスクするマスク部材が絶縁材料からなる。つまり、被膜形成時に電極とワークとの間に電位差を生じさせても、該マスク部材に電位差が生じることがない。このため、マスク部材によって、ワークの非形成部位に被膜が形成されることを回避できるのみならず、マスク部材自体に被膜が付着することを回避できる。その結果、被膜の材料歩留まりを向上させることができ、且つマスク部材に形成された被膜を除去するための高額な設備や煩雑な工程を省略することができる。
【００１０】
また、マスク部材の内面に沿って金属製のシールド部材が配設されているため、マスク部材の内面にプラズマが接触して該マスク部材が分解されること等を回避できる。これによって、ワーク内部のプラズマ発生空間にマスク部材の成分等が混入することを抑制できるため、成膜品質が低下することを回避できる。さらに、マスク部材に被膜が付着したり、マスク部材が分解されたりすることを抑制できる分、マスク部材の交換頻度を大幅に減少させることができる。
【００１１】
以上から、この被膜形成装置によれば、成膜品質を良好に維持しつつ、効率的に且つ低コストで、円筒状のワークの内面に部分的に被膜を形成することができる。
【００１２】
上記の被膜形成装置において、前記マスク部材の少なくとも一部は前記ワークの内面に当接し、前記シールド部材は前記ワークと離間していることが好ましい。このように、マスク部材の少なくとも一部がワークの内面に当接することで、ワークにプラズマが照射される範囲が被膜形成部位のみとなるように、該範囲を高精度に限定することができる。また、シールド部材とワークとが離間することにより、シールド部材とワークとが絶縁されるため、シールド部材に積極的に被膜が形成されることがない。この場合、シールド部材に被膜が付着したとしても、容易に除去できるため、一層効率的に且つ低コストで被膜を形成することが可能になる。
【００１３】
上記の被膜形成装置において、前記ワークをシリンダブロックとするとき、前記マスク部材は、前記シリンダブロックのシリンダボアの内面を前記被膜形成部位として露出させるとともに、前記シリンダブロックのクランクケースの内面を前記非形成部位としてマスクすることが可能であることが好ましい。この被膜形成装置は、シリンダブロックのうち、ピストンが摺動するシリンダボアの内面にダイヤモンドライクカーボン等の潤滑性及び耐摩耗性に優れた被膜を形成し、且つクランクケースの内面には被膜が形成されることを回避する場合に特に好適に適用することができる。
【００１４】
上記の被膜形成装置において、前記シリンダブロックの気筒に、前記被膜の原料ガスを供給可能である原料ガス供給装置と、前記シリンダブロックを収容する筐体と、前記原料ガス供給装置と前記筐体との間に配置される閉塞部材と、前記気筒内のガスを排気する排気手段が接続されたマニホールドと、前記筐体と前記マニホールドとの間に、各々と電気的に絶縁された状態で配置される導電性材料からなるアノードケースと、前記アノードケースに電気的に絶縁された状態で配置され、前記シリンダブロックとの間に電位差を形成可能であるアノード電極と、を有することが好ましい。このような被膜形成装置では、上記の作用効果を良好に得ることができる。
【００１５】
上記の被膜形成装置において、前記シールド部材は、前記マスク部材内から前記アノードケース内まで延在し、前記シールド部材と前記アノードケースとは互いに電気的に絶縁されていることが好ましい。シールド部材がマスク部材内からアノードケース内まで延在することで、アノードケースに被膜が付着することを回避できるため、被膜形成装置のメンテナンスを容易にすることが可能になる。
【００１６】
また、シールド部材とアノードケースとが電気的に絶縁されることで、シールド部材に積極的に被膜が形成されることがない。このため、シールド部材に被膜が付着したとしても、容易に除去することができる。さらに、シールド部材とアノードケースとが電気的に絶縁されることで、シリンダブロックの複数の気筒に対して同時に成膜を行う場合であっても、互いに干渉し合うことを回避できるため、品質に優れた被膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、円筒状のワークの内面の被膜形成部位を露出させ且つ非形成部位をマスクするマスク部材が絶縁材料からなることで、ワークの非形成部位及びマスク部材に被膜が形成されることを回避できる。また、マスク部材の内面に沿って金属製のシールド部材が配設されていることで、マスク部材の内面にプラズマが接触して該マスク部材が分解されること等を回避できる。その結果、成膜品質を良好に維持しつつ、効率的に且つ低コストで、円筒状のワークの内面に部分的に被膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る被膜形成装置の概略要部断面図である。
【図２】図１の矢印Ｐで示す部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る被膜形成装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
本発明に係る被膜形成装置は、被膜を形成する被膜形成部位と、被膜を形成しない非形成部位とを有する円筒状のワークの内面のうち、被膜形成部位に対して選択的に被膜を形成することが可能なものである。この被膜形成装置は、種々のワークに適用できるが、シリンダブロックの円筒状のシリンダボアの内面に被膜を形成する場合に特に好適に適用することができる。
【００２１】
そこで、本実施形態では、図１に示すように、被膜形成装置１０が、多気筒型のシリンダブロック１２をワークとし、シリンダボア１４の内面１４ａを被膜形成部位とし、クランクケース１６の内面１６ａを非形成部位とする例について説明するが、特にこれに限定されるものではない。
【００２２】
シリンダブロック１２は、複数個のシリンダボア１４が図１の紙面に直交する方向に沿って並列するように形成された多気筒型のもの（複数の気筒を有するもの）であり、図１においては、その中の１つのみが示されている。シリンダブロック１２は、例えば、アルミニウム合金からなる鋳造品であり、各シリンダボア１４の内部をピストン（不図示）が摺動する、いわゆるライナレスタイプである。
【００２３】
なお、ピストンは、クランクケース１６内に収容されるクランクシャフトにコネクティングロッド（何れも不図示）を介して連結される。このため、ピストンは、クランクシャフトの回転に伴ってシリンダボア１４内を往復動作する。このシリンダボア１４の内面１４ａに対して、その潤滑性及び摺動性を高めるために、後述するように、被膜形成装置１０を用いたプラズマ化学的気相成長（プラズマＣＶＤ）法により、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜等の被膜が形成される。
【００２４】
被膜形成装置１０は、原料ガス供給装置（不図示）と、閉塞部材１８と、連結ケース２０と、第１絶縁部材２２と、筐体２４と、第２絶縁部材２６と、アノードケース２８と、アノード電極３０と、第３絶縁部材３２と、排気手段（不図示）が接続されたマニホールド３３と、マスク部材３４と、第４絶縁部材３６と、シールド部材３８とを有する。連結ケース２０内には、保護部材３９が保持されている。
【００２５】
原料ガス供給装置は、筐体２４内に収容されたシリンダブロック１２の複数の気筒の軸方向の一端側（矢印Ａ方向側）から、該気筒のそれぞれの内部に被膜の原料ガス等を供給するためのものである。具体的には、原料ガス供給装置は、ボンベと、供給管と、バルブと、マスフローコントローラとを複数個ずつ備え、さらに、複数の供給管を収斂する集合管４０を備えている。なお、集合管４０以外は図示していない。
【００２６】
ボンベは、酸素、アルゴン、アセチレン等のガスをそれぞれ貯留する。供給管は、ボンベ内のガスをそれぞれ流通させるものである。集合管４０は、不図示の管継手を介して閉塞部材１８と気密に接続されている。バルブは供給管や集合管４０を開閉し、マスフローコントローラは供給管を流通するガスの流量を調整する。つまり、原料ガス供給装置は、任意の流量の原料ガスをそれぞれ単独で又は複数種類を組み合わせて、閉塞部材１８を介して連結ケース２０内へ供給することが可能になっている。
【００２７】
連結ケース２０は、前記集合管４０から閉塞部材１８を介して原料ガス等が供給される中空部４１と、該中空部４１の軸方向の両端側（矢印Ａ、Ｂ方向側）にそれぞれ形成されるフランジ部４２ａ、４２ｂとを有する。中空部４１は、閉塞部材１８によって閉塞される。閉塞部材１８は、一方のフランジ部４２ａを介したねじ止め等によって連結ケース２０に固定される。閉塞部材１８と連結ケース２０の間には、絶縁シート４３が介在する。絶縁シート４３は、例えば、セラミックス等の絶縁材料からなる。
【００２８】
連結ケース２０の他端側（矢印Ｂ方向側）には、大孔４２ｃ及び小孔４２ｄが、原料ガスが供給される上流側からこの順序で、互いに連なるようにして形成されている。保護部材３９の外周面には環状凸部３９ａが形成され、該環状凸部３９ａは、小孔４２ｄに進入している。一方、大孔４２ｃには、絶縁体からなる絶縁リング４４が係合されている。従って、環状凸部３９ａは、軸方向の両側から絶縁シート４３と絶縁リング４４で挟まれ、これにより、中空部４１の内部に位置決め固定されている。
【００２９】
環状凸部３９ａの外周面は小孔４２ｄの内周面から離間し、且つ保護部材３９の外周面は中空部４１の内周面から離間している。このため、保護部材３９は、連結ケース２０に対して電気的に絶縁されている。
【００３０】
連結ケース２０のフランジ部４２ｂは、ねじ止め等によって筐体２４に固定されている。第１絶縁部材２２は、連結ケース２０と筐体２４との間に介在し、これらを電気的に絶縁する。第１絶縁部材２２は、例えば、セラミックス等の絶縁材料からなる。
【００３１】
筐体２４は、金属等の導電性材料からなり、シリンダブロック１２を収容する。シリンダブロック１２の気筒の軸方向の両端面と、筐体２４の内壁面とは接触し、且つ該気筒の軸方向一端側（矢印Ａ方向側）のシリンダボア１４の開口に臨む筐体２４の壁部には、開口４５が設けられている。この開口４５を介して、連結ケース２０の中空部４１とシリンダブロック１２の気筒の内部とが連通する。
【００３２】
また、開口４５には、前記保護部材３９の軸方向の他端側（矢印Ｂ方向側）が進入している。保護部材３９の外周面は、開口４５の内周面に対して若干離間している。この離間により保護部材３９と筐体２４が電気的に絶縁されている。
【００３３】
また、気筒の軸方向他端側（矢印Ｂ方向側）のクランクケース１６に臨む筐体２４の壁部には、開口４５と同心となるように開口４６が設けられている。図２にも示すように、開口４６は、軸方向の他端側（矢印Ｂ方向側）に小内径部４６ａを有することで段差状に形成されている。
【００３４】
筐体２４は、何れも図示しないリード線を介してバイアス電源に電気的に接続され、これによって、負のバイアスが付与される。筐体２４に接触するシリンダブロック１２にも負のバイアスが付与されるため、シリンダブロック１２はカソード電極として機能する。
【００３５】
第２絶縁部材２６は、例えば、セラミックス等の絶縁材料からなり、筐体２４とアノードケース２８との間に配設されることで、これらを電気的に絶縁する。また、図２に示すように、第２絶縁部材２６は、アノードケース２８の内壁面よりも、中空部５０の軸心側に僅かに突出するように設けられる。
【００３６】
アノードケース２８は、金属等の導電性材料からなり、前記開口４６を介して、シリンダボア１４と連通する中空部５０と、該中空部５０の軸方向の両端側にそれぞれ形成されるフランジ部５２ａ、５２ｂとを有する。アノードケース２８は、一方のフランジ部５２ａを介したねじ止め等によって筐体２４に固定され、他方のフランジ部５２ｂを介したねじ止め等によって前記マニホールド３３に固定されている。
【００３７】
従って、被膜形成装置１０では、原料ガス供給装置の集合管４０と、連結ケース２０の中空部４１と、筐体２４の開口４５を介したシリンダブロック１２の気筒の内部と、筐体２４の開口４６を介したアノードケース２８の中空部５０と、マニホールド３３内のチャンバ５４とが互いに連通している。
【００３８】
アノード電極３０は、アノードケース２８に対して電気的に絶縁された状態で配置されるとともに、接地されている。これによって、負のバイアスが付与された筐体２４及びシリンダブロック１２と、アノード電極３０との間に電位差を形成可能となっている。
【００３９】
第３絶縁部材３２は、例えば、セラミックス等の絶縁材料からなり、アノードケース２８とマニホールド３３との間に配設されることで、これらを電気的に絶縁する。
【００４０】
マスク部材３４は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の絶縁性材料からなる円筒体である。具体的には、マスク部材３４の軸方向の一端側（矢印Ａ方向側）は、シリンダブロック１２の気筒内において、シリンダボア１４とクランクケース１６との境界部分に当接する。また、マスク部材３４の軸方向の他端側（矢印Ｂ方向側）には小外径部３４ａが形成され、該小外径部３４ａが筐体２４の開口４６内に挿入される。これによって、マスク部材３４は、シリンダボア１４の内面１４ａ（被膜形成部位）を露出させるとともに、クランクケース１６の内面１６ａ（非形成部位）をマスクした状態で、筐体２４内に保持される。
【００４１】
第４絶縁部材３６は、シールド部材３８と筐体２４とを電気的に絶縁するためのものであり、例えば、セラミックス等の絶縁材料からなる円筒体である。具体的には、第４絶縁部材３６は、開口４６内におけるマスク部材３４の小外径部３４ａと小内径部４６ａとの間に、該開口４６と同心となるように配設される。また、図２に示すように、第４絶縁部材３６の内径は、マスク部材３４及び小内径部４６ａの内径よりも僅かに小さく形成されている。このため、第４絶縁部材３６の内周面は、マスク部材３４及び小内径部４６ａよりも、軸心側に僅かに突出する。
【００４２】
シールド部材３８は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料からなる円筒体であり、マスク部材３４と同心となるように、該マスク部材３４の内面に沿って配置される。また、シールド部材３８とシリンダブロック１２とは、互いに離間している（非接触である）ことで、電気的に絶縁されている。具体的には、図２に示すように、シールド部材３８は、マスク部材３４の軸方向一端側（矢印Ａ方向側）の端部よりも距離Ｌ１だけ軸方向他端側（矢印Ｂ方向側）から、該マスク部材３４の内周面に沿って、アノードケース２８内まで延在する。つまり、マスク部材３４の軸方向の一端部は、シールド部材３８よりも距離Ｌ１だけ軸方向に沿って突出してシリンダブロック１２に当接する。従って、シールド部材３８の一端部がシリンダブロック１２に当接することはない。
【００４３】
ここで、シールド部材３８の外周面は、第４絶縁部材３６の軸心側に突出した内周面と接触する。このため、シールド部材３８の外周面とマスク部材３４の内周面とが距離Ｌ２で離間し、且つシールド部材３８の外周面とアノードケース２８の内壁面とが距離Ｌ３で離間する。
【００４４】
また、シールド部材３８の外周面には、開口４６の小内径部４６ａに向かって突出する環状凸部３８ａが形成されている。この環状凸部３８ａが、第２絶縁部材２６と第４絶縁部材３６との間に係合する（挟まれる）ことで、筐体２４等に対してシールド部材３８が位置決め固定されている。環状凸部３８ａの外周面と小内径部４６ａの内周面とは、距離Ｌ４で離間する。以上の離間により、シールド部材３８が、筐体２４及びアノードケース２８に対して電気的に絶縁される。
【００４５】
上記の距離Ｌ１〜Ｌ４は、被膜形成装置１０による成膜処理の際に、シールド部材３８等に熱膨張が生じたとしても、該シールド部材３８がシリンダブロック１２、筐体２４、アノードケース２８等と接触することを回避できるように、換言すると互いの間が電気的に絶縁されるように、その大きさがそれぞれ設定されている。これによって、シールド部材３８に負のバイアスが付与されてエネルギロスが生じることや、シールド部材３８へ被膜が付着することを抑制できる。保護部材３９についても同様である。
【００４６】
例えば、距離Ｌ１の好適な大きさは１．０〜２．０ｍｍである。この場合、上記の通り、熱膨張が生じてもシールド部材３８とシリンダブロック１２とが接触することを回避できるとともに、マスク部材３４に被膜が付着することを十分に回避できる。
【００４７】
距離Ｌ２の好適な大きさは１．０ｍｍ以下である。この場合、上記の通り、熱膨張が生じてもシールド部材３８とシリンダブロック１２とが接触することを回避できるとともに、シールド部材３８とマスク部材３４との間にプラズマが発生して被膜が付着してしまうこと等を回避できる。
【００４８】
距離Ｌ３の好適な大きさは０．５〜１．５ｍｍである。この場合、上記の通り、熱膨張が生じてもシールド部材３８とアノードケース２８とが接触することを回避できるため、複数の気筒に同時に成膜しても、プラズマが不安定になることを回避でき、成膜品質を向上させることができる。また、シールド部材３８とアノードケース２８の間にプラズマが発生して被膜が付着してしまうことを回避できる。
【００４９】
距離Ｌ４の好適な大きさは０．５〜１．５ｍｍである。この場合、上記の通り、熱膨張が生じてもシールド部材３８と筐体２４とが接触することを回避できるとともに、互いの間にプラズマが発生して被膜が付着してしまうことを回避できる。
【００５０】
本実施形態に係る被膜形成装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、被膜形成装置１０を用いてシリンダボア１４の内面１４ａ（被膜形成部位）に被膜を形成する動作との関係で説明する。
【００５１】
先ず、筐体２４にシリンダブロック１２を収容する。この際、筐体２４内において、シリンダボア１４の内面１４ａを露出させるとともに、クランクケース１６の内面１６ａをマスクするようにマスク部材３４を配設し、該マスク部材３４の内面に沿ってシールド部材３８を配設する。次に、排気手段である真空ポンプ等を付勢して、チャンバ５４を排気する。これに伴い、アノードケース２８の中空部５０、シリンダブロック１２の気筒の内部、連結ケース２０の中空部４１、集合管４０内から排気がなされる。
【００５２】
次に、原料ガス手段により、集合管４０を介した酸素ガスの供給を開始する。この酸素ガスの供給開始と同時、又は前後して、前記バイアス電源を付勢することで、筐体２４を介してシリンダブロック１２に負のバイアスが印加される。その結果、アノード電極３０と、シリンダブロック１２との間に電位差が形成され、連結ケース２０内で酸素ガスがプラズマ化されてプラズマ化酸素ガスが生成する。プラズマ化の際には所定のエネルギが付与されるので、プラズマ化酸素ガスは、酸素ガスに比して高温である。
【００５３】
このように高温となったプラズマ化酸素ガスにより、連結ケース２０の中空部４１内と、シリンダボア１４の内面１４ａと、シールド部材３８の内面とが清浄化され、いわゆるプラズマエッチングが行われる。
【００５４】
次に、原料ガス手段による酸素ガスの供給を停止し、該酸素ガスに代えて、アルゴンガス及びアセチレンガスの供給を開始する。アルゴンガスは、負のバイアスが印加されてカソードとして機能するシリンダブロック１２と、アノード電極３０との作用下にプラズマ化される。同様に、アセチレンガスもプラズマ化され、プラズマ化アルゴンガス及びプラズマ化アセチレンガスが生成する。
【００５５】
プラズマ化アセチレンガスが活性であり、且つ活性なプラズマ化アルゴンガスが存在するため、アセチレンを源として活性な炭素が生成する。炭素は、電気的作用によってシリンダブロック１２のシリンダボア１４の内面１４ａに引き寄せられ、付着して堆積する。これにより、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜が形成される。この被膜が所望の厚さとなったところで、原料ガス供給装置によるアルゴンガス及びアセチレンガスの供給を停止し、成膜処理を終了する。
【００５６】
本実施形態に係る被膜形成装置１０では、上記の通り、マスク部材３４が絶縁材料からなるため、クランクケース１６の内面１６ａに被膜が形成されることを回避できるのみならず、マスク部材３４自体に被膜が付着することを回避できる。その結果、被膜の材料歩留まりを向上させることができ、且つマスク部材３４に形成された被膜を除去するための高額な設備や煩雑な工程を省略することができる。
【００５７】
また、マスク部材３４の内面に沿って金属製のシールド部材３８が配設されているため、マスク部材３４の内面にプラズマが接触して該マスク部材３４が分解されること等を回避できる。これによって、シリンダブロック１２の気筒内のプラズマ発生空間にマスク部材３４の成分等が混入することを抑制できるため、成膜品質が低下することを回避できる。さらに、マスク部材３４に被膜が付着したり、マスク部材３４が分解されたりすることを抑制できる分、マスク部材３４の交換頻度を大幅に減少させることができる。
【００５８】
被膜形成装置１０では、上記の通り、マスク部材３４の軸方向の一端側（矢印Ａ方向側）が、シリンダブロック１２の気筒内において、シリンダボア１４とクランクケース１６との境界部分に当接する。これによって、シリンダボア１４の内面１４ａにプラズマが照射され、クランクケース１６の内面１６ａへのプラズマ照射が遮蔽されるように、該プラズマの照射範囲を高精度に限定することができる。つまり、成膜品質の安定化を図ることができる。
【００５９】
被膜形成装置１０では、上記の通り、シールド部材３８に対してシリンダブロック１２、筐体２４及びアノードケース２８が離間し、互いが絶縁されているので、シールド部材３８に被膜が形成されることを回避できる。従って、成膜に使用したシールド部材３８にメンテナンスを施すことなく再使用することも可能である。これにより、設備投資の低廉化を図ることができるとともに、複数回の成膜を効率よく行うことができる。しかも、被膜の品質に影響が及ぶことを回避することも可能である。
【００６０】
万一、シールド部材３８に被膜が付着したとしても、その量は極僅かである。従って、例えば、上記のプラズマ化酸素ガスを用いたプラズマエッチングにより、シールド部材３８に付着した被膜を容易に除去することができる。
【００６１】
また、被膜形成装置１０では、上記の通り、シールド部材３８がマスク部材３４内からアノードケース２８内まで延在するため、アノードケース２８の内壁に被膜が付着することを回避できる。
【００６２】
連結ケース２０の内周面についても保護部材３９が設けられているため、アノードケース２８の内周面と同様に被膜が付着することを回避できる。保護部材３９は、連結ケース２０及び筐体２４と電気的に絶縁されている。このため、シールド部材３８と同様に、保護部材３９に被膜が形成されることを抑制でき、たとえ、被膜が付着したとしても容易に除去することができる。これらによって、被膜形成装置１０のメンテナンスを容易にすることができる。
【００６３】
以上から、この被膜形成装置１０によれば、成膜品質を良好に維持しつつ、効率的に且つ低コストで、シリンダボア１４の内面１４ａに被膜を形成することができる。
【００６４】
本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００６５】
例えば、上記の実施形態に係る被膜形成装置１０では、シールド部材３８の外周面とマスク部材３４の内周面が距離Ｌ２で離間することとしたが、特にこれに限定されるものではない。シールド部材３８の外周面とマスク部材３４の内周面とは接触していてもよい。
【００６６】
また、上記の実施形態に係る被膜形成装置１０では、シールド部材３８が、アノードケース２８内まで延在することとしたが、特にこれに限定されるものではなく、シールド部材３８は、マスク部材３４に沿って配置されていればよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０…被膜形成装置                  １２…シリンダブロック
１４…シリンダボア                  １４ａ、１６ａ…内面
１６…クランクケース                １８…閉塞部材
２０…連結ケース                    ２２…第１絶縁部材
２４…筐体                          ２６…第２絶縁部材
２８…アノードケース                ３０…アノード電極
３２…第３絶縁部材                  ３３…マニホールド
３４…マスク部材                    ３４ａ…小外径部
３６…第４絶縁部材                  ３８…シールド部材
３８ａ、３９ａ…環状凸部            ３９…保護部材
４０…集合管                        ４１、５０…中空部
４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ…フランジ部
４２ｃ…大孔                        ４２ｄ…小孔
４３…絶縁シート                    ４４…絶縁リング
４５、４６…開口                    ４６ａ…小内径部
５４…チャンバ
【図１】
2018053284.tif 000003
【図２】
2018053284.tif 000004