(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１筒体と、
前記第１筒体を囲み、前記第１筒体に対して同心状に配置され、前記第１筒体の中心軸を中心に回転可能に構成された第２筒体と、
前記第１筒体を囲み、前記第１筒体に対して同心状に配置され、前記第２筒体とは非接触に構成され、端面がテーパ状の傾斜面になっている環状体と、
前記第１筒体の軸方向において前記環状体に対向し、前記第２筒体に電気的に接続され、前記第２筒体とともに前記第１筒体の周りを前記中心軸を中心に回転し、前記傾斜面に当接する接触面を有し、前記環状体との摺動により前記環状体の電位を受容する接触体と
を具備する接触式給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載された接触式給電装置において、
前記接触体が前記環状体の前記傾斜面に押圧されることにより、前記接触体が前記第２筒体に押し付けられるように構成された
接触式給電装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された接触式給電装置において、
前記第２筒体に固定され、前記第１筒体を囲み、前記接触体を支持する環状の支持体をさらに具備し、
前記支持体は、前記第２筒体及び前記接触体とともに前記中心軸を中心に回転し、
前記軸方向における前記支持体と前記接触体との相対距離が可変可能に構成されている
接触式給電装置。
【請求項４】
請求項３に記載された接触式給電装置において、
前記接触体は、前記第２筒体が回転する方向において少なくとも２つに分割され、
分割されたそれぞれの接触体の前記相対距離が独立して可変可能に構成されている
接触式給電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか1つに記載された接触式給電装置において、
前記第２筒体は、前記環状体によって囲まれ、
前記接触体は、前記中心軸の方向において、前記環状体と対向する
接触式給電装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載された接触式給電装置において、
前記接触体は、前記支持体に向かって突出するガイドピンを有し、
前記ガイドピンは、前記支持体に挿入支持され、
前記ガイドピンが前記支持体に対して前記軸方向にスライド可能に構成されている
接触式給電装置。
【請求項７】
請求項６に記載された接触式給電装置において、
前記ガイドピンの周囲に弾性部材が配置され、
前記弾性部材による前記接触体と前記支持体との反発力によって、前記接触体が前記環状体に接触する
接触式給電装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載された接触式給電装置において、
前記ガイドピンと前記支持体との間に間隙が設けられている
接触式給電装置。
【請求項９】
第１筒体と、前記第１筒体を囲み、前記第１筒体に対して同心状に配置され、前記第１筒体の中心軸を中心に回転可能に構成された第２筒体とを備えた接触式給電装置に適用される接触ユニットであって、
前記第１筒体を囲み、前記第１筒体に対して同心状に配置され、前記第２筒体とは非接触に構成され端面がテーパ状の傾斜面になっている環状体と前記第１筒体の軸方向において対向することが可能であり、前記傾斜面に当接する接触面を有し、前記環状体との摺動により前記環状体の電位を受容することが可能な接触体と、
前記第２筒体に固定され、前記第１筒体を囲み、前記接触体を支持する環状の支持体とを具備し、
前記軸方向における前記支持体と前記接触体との相対距離が可変可能に構成されている
接触ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式給電装置及び接触ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
接触式給電装置は、例えば、スパッタリング装置における回転式カソードユニットのターゲットに電力投入するために用いられている。このような給電装置は、導電性の内筒体と、内筒体の周囲に同心に配置される導電性の外筒体と、外筒体を回転駆動する駆動手段と、内筒体の外周面に、外筒体の内周面を摺動しながら内筒体と外筒体とを導通するブラシとを備える。【０００３】
しかし、ブラシは、ブラシの摺動に伴って摩耗する。この結果、外筒体とブラシとの接触面積が小さくなり、長時間、接触式給電装置を稼動した暁には、筒体間における導通が不十分になる場合がある。このような状況のなか、ブラシが摩耗しても、常時、ブラシと外筒体とが接触し、長時間にわたり筒体間で電流を流すことができる接触式給電装置が提供されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６１６８７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、内筒体と外筒体との間にブラシを介在させ、常時、内筒体と外筒体とを導通させる構成では、ブラシの接触性を高めるために、ブラシの構造が複雑造になる。このような複雑な構造のブラシを内筒体と外筒体との間に介在させる場合、ブラシの内筒体及び外筒体に対する軸合わせが難しくなって、ブラシの筒体に対する接触性が不安定になる可能性がある。特に、上記開示例のブラシでは、ブラシを経由する電路を形成するために、滑り面として３面以上を要し、それぞれの滑り面での接触性が確保されなければならないことになる。【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、より簡便な構造で長時間にわたり安定して筒体間で電流を流すことができる接触式給電装置及び接触式給電装置に配置される接触ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る接触式給電装置は、第１筒体と、第２筒体と、環状体と、接触体とを具備する。上記第２筒体は、上記第１筒体を囲み、上記第１筒体に対して同心状に配置され、上記第１筒体の中心軸を中心に回転可能に構成される。上記環状体は、上記第１筒体を囲み、上記第１筒体に対して同心状に配置され、上記第２筒体とは非接触に構成され、端面がテーパ状の傾斜面になっている。上記接触体は、上記第１筒体の軸方向において上記環状体に対向し、上記第２筒体に電気的に接続され、上記第２筒体とともに上記第１筒体の周りを上記中心軸を中心に回転し、上記傾斜面に当接する接触面を有し、上記環状体との摺動により上記環状体の電位を受容する。【０００８】
このような接触式給電装置であれば、より簡便な構造で長時間にわたり安定して筒体間で電流を流すことができる。【０００９】
上記の接触式給電装置においては、前記接触体が前記環状体の前記傾斜面に押圧されることにより、前記接触体が前記第２筒体に押し付けられるように構成されてもよい。【００１０】
このような接触式給電装置であれば、接触体が環状体の傾斜面に押圧されることにより、接触体が第２筒体に押し付けられるので、接触体が確実に第２筒体と接触する。【００１１】
上記の接触式給電装置において、上記第２筒体に固定され、上記第１筒体を囲み、上記接触体を支持する環状の支持体をさらに具備してもよい。上記支持体は、上記第２筒体及び上記接触体とともに上記中心軸を中心に回転してもよい。上記軸方向における上記支持体と上記接触体との相対距離が可変可能に構成されてもよい。【００１２】
このような接触式給電装置であれば、接触体は、安定して支持体に支持され、軸方向における支持体と接触体との相対距離が可変可能に構成される。【００１３】
上記の接触式給電装置において、上記接触体は、上記第２筒体が回転する方向において少なくとも２つに分割されてもよい。分割されたそれぞれの接触体の上記相対距離が独立して可変可能に構成されてもよい。【００１４】
このような接触式給電装置であれば、分割されたそれぞれの接触体と支持体との相対距離が独立して可変可能に構成される。これにより、分割されたそれぞれの接触体が満遍なく環状体に接する。【００１５】
上記の接触式給電装置において、上記第２筒体は、上記環状体によって囲まれてもよい。上記接触体は、上記中心軸の方向において、上記環状体と対向してもよい。【００１６】
このような接触式給電装置であれば、接触体と環状体との接触によって第１筒体と第２筒体とが導通する。【００１７】
上記の接触式給電装置において、上記接触体は、上記支持体に向かって突出するガイドピンを有してもよい。上記ガイドピンは、上記支持体に挿入支持されてもよい。上記ガイドピンが上記支持体に対して上記軸方向にスライド可能に構成されてもよい。【００１８】
このような接触式給電装置であれば、ガイドピンによって接触体が安定して支持される。【００１９】
上記の接触式給電装置において、上記ガイドピンの周囲に弾性部材が配置されてもよい。上記弾性部材による上記接触体と上記支持体との反発力によって、上記接触体が上記環状体に接触してもよい。【００２０】
このような接触式給電装置であれば、弾性部材による接触体と支持体との反発力によって、接触体が環状体に接触可能になる。【００２１】
上記の接触式給電装置において、上記ガイドピンと上記支持体との間に間隙が設けられてもよい。【００２２】
このような接触式給電装置であれば、分割されたそれぞれの接触体と支持体とが安定して接触する。【００２３】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る接触ユニットは、第１筒体と、上記第１筒体を囲み、上記第１筒体に対して同心状に配置され、上記第１筒体の中心軸を中心に回転可能に構成された第２筒体とを備えた接触式給電装置に適用される接触ユニットである。接触ユニットにおいて、接触体は、上記第１筒体を囲み、上記第１筒体に対して同心状に配置され、上記第２筒体とは非接触に構成され端面がテーパ状の傾斜面になっている環状体と上記第１筒体の軸方向において対向し、上記傾斜面に当接する接触面を有し、上記環状体との摺動により上記環状体の電位を受容することが可能である。また、支持体は、環状であり、上記第２筒体に固定され、上記第１筒体を囲み、上記接触体を支持する。上記軸方向における上記支持体と上記接触体との相対距離が可変可能に構成されている。【００２４】
このような接触ユニットを用いれば、接触式給電装置において、より簡便な構造で長時間にわたり安定して筒体間で電流を流すことができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上述べたように、本発明によれば、より簡便な構造で長時間にわたり安定して筒体間で電流を流すことができる接触式給電装置及び接触式給電装置に配置される接触ユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る接触式給電装置の一例を表す模式的断面図である。
【図２】環状体及び環状体周辺の部材を示す模式的斜視図である。
【図３】接触ユニットを示す模式的斜視図である。
【図４】本実施形態に係る接触式給電装置の変形例を表す模式的断面図である。
【図５】本実施形態に係る接触式給電装置の別の変形例を表す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。例えば、本実施形態の筒体の軸方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向に直交し、接触式給電装置の上下方向をＺ軸方向、Ｙ軸及びＺ軸に直交する方向をＸ軸方向とする。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る接触式給電装置の一例を表す模式的断面図である。
【００２９】
接触式給電装置１は、内筒体１０（第１筒体）と、外筒体２０（第２筒体）と、環状体３０１と、接触ユニット４０と、ハウジング５１（第１ハウジング）と、ハウジング５２（第２ハウジング）と、軸受部材６０と、オイルシール６１と、冷却管５３と、収容ケース７０とを具備する。さらに、接触式給電装置１は、フランジ８０と、ガイド板８１とを具備してもよい。
【００３０】
接触式給電装置１は、例えば、回転式のスパッタリングターゲットに電力投入する給電装置として用いられる。接触式給電装置１の用途は、スパッタリング装置用に限らない。スパッタリングターゲットは、スパッタリング装置のカソードでもある、
【００３１】
接触式給電装置１の各部材について説明する。
【００３２】
内筒体１０は、接触式給電装置１の中心部付近に位置する導電性の筒体である。内筒体１０は、内筒体１０の軸方向（以下、Ｙ軸方向）に延在する筒体部１０１と、筒体部１０１に、筒体部１０１と同心状に連結されたフランジ部１０２とを有する。筒体部１０１は、Ｘ−Ｚ軸平明の切断面において、環状になっている。フランジ部１０２は、筒体部１０１の端部に接続されている。これにより、内筒体１０の一端がフランジ部１０２により閉塞されている。
【００３３】
フランジ部１０２付近の筒体部１０１には、複数の開口部１０５が設けられている。複数の開口部１０５は、内筒体１０の中心軸１０ｃ周りに並んでいる。これらの開口部１０５を通じて、冷却媒体が接触式給電装置１外から内筒体１０内に流入される。なお、内筒体１０は、ブロック状で導電性のハウジング５１に固定され、接触式給電装置１内では回転しない。なお、中心軸１０ｃが延在する方向は、Ｙ軸方向に一致する。
【００３４】
外筒体２０は、内筒体１０の筒体部１０１を囲む。外筒体２０は、導電性の筒体である。外筒体２０は、内筒体１０に対して同心状に配置される。すなわち、外筒体２０の中心軸は、内筒体１０の中心軸１０ｃと一致する。外筒体２０は、フランジ部１０２側に配置された筒体部２０１と、筒体部２０１よりも内径が小さい筒体部２０２とを有する。筒体部２０１、２０１のそれぞれは、Ｘ−Ｚ軸平明の切断面において、環状になっている。また、Ｙ軸方向において、外筒体２０の両端から筒体部１０１が突出している。
【００３５】
外筒体２０は、中心軸１０ｃを中心に回転可能に構成される。例えば、筒体部２０１の外周面には、ループ状のベルト２１が当接する接触面２０５が設けられている。ベルト２１は、外筒体２０を囲むように接触面２０５に架設されている。ベルト２１がモータ等の駆動系によって外筒体２０の周りを回転すると、外筒体２０が中心軸１０ｃを中心に回転する。これにより、外筒体２０が内筒体１０の周りを回転する。
【００３６】
環状体３０１は、内筒体１０の筒体部１０１を囲む。環状体３０１は、Ｚ−Ｘ軸平面において、内筒体１０と対向する。環状体３０１は、内筒体１０及び外筒体２０に対して同心状に配置される。環状体３０１は、ハウジング５１に固定されている。環状体３０１は、外筒体２０とは非接触に構成される。環状体３０１は、導電性を有する。内筒体１０がハウジング５１に固定されていることから、環状体３０１は、内筒体１０に電気的に接続されている。
【００３７】
環状体３０１の一部は、外筒体２０の筒体部２０１に挿入されている。すなわち、環状体３０１の一部は、内筒体１０と外筒体２０との間に位置する。また、環状体３０１の一部は、外筒体２０の筒体部２０１により囲まれている。
【００３８】
接触ユニット４０は、接触体４０１と、ガイドピン４０２と、支持体４０３と、弾性部材４０４とを有する。接触ユニット４０は、Ｚ−Ｘ軸平面において、内筒体１０と対向する。接触ユニット４０は、単体部品として、接触式給電装置１に脱着可能である。
【００３９】
接触体４０１は、内筒体１０の筒体部１０１を囲む。接触体４０１は、内筒体１０及び外筒体２０に対して同心状に配置される。接触体４０１は、内筒体１０の筒体部１０１と、外筒体２０の筒体部２０１との間に位置する。また、接触体４０１は、外筒体２０の筒体部２０１により囲まれている。接触体４０１は、導電性を有する。接触体４０１は、内筒体１０とは非接触に構成される。
【００４０】
接触体４０１は、Ｙ軸方向において環状体３０１に対向する。接触体４０１には、ガイドピン４０２が固定され、接触体４０１は、ガイドピン４０２を介して支持体４０３に支持されている。支持体４０３が外筒体２０とともに中心軸１０ｃを中心に回転することにより、接触体４０１は、中心軸１０ｃを中心に回転する。すなわち、接触体４０１は、外筒体２０とともに内筒体１０の周りを回転する。
【００４１】
接触体４０１は、バネ等の弾性部材４０４の弾性変形によって支持体４０３との相対距離を変えることができる。例えば、接触体４０１が支持体４０３から離れ環状体３０１に当接したとき、接触体４０１と環状体３０１とが接触した状態が形成される。この状態のまま、接触体４０１が回転すると、接触体４０１が環状体３０１に対して摺動することになる。
【００４２】
従って、接触体４０１が回転しても、接触体４０１が環状体３０１に対して摺動することより、接触体４０１が環状体３０１の電位を受容することができる。つまり、接触体４０１の回転中に、環状体３０１の電位が接触体４０１に伝導される。換言すれば、接触体４０１が環状体３０１と摺動することにより、内筒体１０と外筒体２０とが電気的に接続される。
【００４３】
なお、接触式給電装置１には、図示しない絶縁部材が適宜配置され、接触体４０１が環状体３０１に接触していないときには、外筒体２０は、内筒体１０と絶縁されている。
【００４４】
支持体４０３は、環状体であり、外筒体２０の筒体部２０２に固定される。支持体４０３は、内筒体１０の筒体部１０１を囲む。支持体４０３は、内筒体１０及び外筒体２０に対して同心状に配置される。支持体４０３は、内筒体１０の筒体部１０１と、外筒体２０の筒体部２０１との間に位置する。また、支持体４０３は、外筒体２０の筒体部２０１に囲まれている。支持体４０３は、外筒体２０及び接触体４０１とともに、中心軸１０ｃを中心に回転する。
【００４５】
支持体４０３には、ガイドピン４０２が挿入される。支持体４０３は、ガイドピン４０２を介して接触体４０１を支持する。Ｙ軸方向における支持体４０３と接触体４０１との相対距離は、弾性部材４０４の弾性変形によって可変可能に構成されている。
【００４６】
接触式給電装置１においては、内筒体１０が外筒体２０と接触せず、接触ユニット４０が内筒体１０と接触せず、環状体３０１が内筒体１０と接触していない。これにより、内筒体１０と外筒体２０との間に空間が形成される。この空間は、例えば、液体媒体が流れる復路１１２に適用される。なお、液体媒体とは、冷却液のほか、接触体４０１と環状体３０１との摺動を潤滑する潤滑液としても機能する。例えば、液体媒体としては、スパッタリング電位の供給による腐食を防止するために、インヒビタ（防錆剤、腐食抑制剤等）を添加した水を用いてもよい。
【００４７】
ハウジング５２は、Ｙ軸方向において、ハウジング５１に接続されている。ハウジング５２は、ブロック体である。外筒体２０とハウジング５２との間には、複数の軸受部材６０が配置されている。これら複数の軸受部材６０を介して、外筒体２０がハウジング５１、５２に回転可能に支持されている。Ｙ軸方向において軸受部材６０の両側には、オイルシール６１が配置されている。例えば、外筒体２０とハウジング５１との間、及び外筒体２０とハウジング５２との間には、複数のオイルシール６１が介設されている。
【００４８】
ハウジング５１内には、液体媒体が流れる往路５１１と復路５１２とが設けられている。往路５１１は、内筒体１０の開口部１０５を通じて、内筒体１０内の空間に連通している。内筒体１０内の空間は、液体媒体が流れる往路１１１に適用される。また、復路５１２は、復路１１２に連通している。
【００４９】
ハウジング５１には、Ｚ軸方向において、導電性の冷却管５３が接続される。冷却管５３は、Ｚ軸方向において支持台７１に挿入される。冷却管５３内には、液体媒体が流れる往路５３１と復路５３２とが設けられている。往路５３１は、ハウジング５１の往路５１１と連通し、復路５３２は、復路５１２を介して復路１１２と連通している。
【００５０】
冷却管５３には、図示しないスパッタ電源からの電力が供給される。これにより、スパッタ電源から供給される電力が冷却管５３、ハウジング５１を通じて環状体３０１に伝導される。
【００５１】
収容ケース７０は、内筒体１０、外筒体２０、環状体３０１、接触ユニット４０、ハウジング５１、５２、軸受部材６０、及びオイルシール６１を収容する。収容ケース７０は、接触式給電装置１に供給される高周波が収容ケース７０外に漏洩するのを防止する遮蔽板としても機能する。また、ハウジング５１、５２は、支持台７１に支持される。
【００５２】
収容ケース７０外には、円板状のフランジ８０と、フランジ８０より小径のガイド板８１とが配置されている。フランジ８０は、導電性であり、外筒体２０の端部に取り付けられる。フランジ８０には、内筒体１０が貫通している。ガイド板８１は、内筒体１０の端部に取り付けられる。フランジ８０とガイド板８１との間には間隙が形成され、この間隙が液体媒体が流れる復路８１２に適用される。
【００５３】
接触式給電装置１においては、各部材間が図示しないボルト等の固定部材、嵌合、または溶接によって接合されている。また、各部材間における液体、気体のシールドは、図示しないＯリング等のシール部材によって行われている。
【００５４】
接触式給電装置１において、環状体３０１と接触体４０１との摺動により発生する切り粉、環状体３０１と接触体４０１との間の凝着を抑制するために、環状体３０１及び接触体４０１のそれぞれの材料は、異なっている。
【００５５】
一例として、環状体３０１は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、純銅（Ｃｕ）、黄銅（ＣｕＺｎ）等のいずれかで構成される。接触体４０１は、例えば、リン青銅（ＣｕＳｎ）等で構成される。環状体３０１に比べて、接触体４０１の硬度を小さく構成することにより、環状体３０１に比べて、接触体４０１のほうが優先的に磨耗する。但し、環状体３０１と接触体４０１の材料は入れ替えてもよい。このような構成でも同じ効果が得られる。その他の導電性部材は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、純銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）等のいずれかで構成される。例えば、材料の組み合わせとして、環状体３０１がステンレス鋼、接触体４０１がリン青銅、外筒体２０がステンレス鋼のとき、それぞれの接触面における偏摩耗が少ないことが判明している。さらに、液体媒体が流れることにより、それぞれの接触面から磨耗粉が除去（洗浄）され、それぞれの接触面における潤滑効果が向上する。
【００５６】
次に、接触式給電装置１に取り付けられるロータリターゲット機構１５について説明する。なお、図１では、ロータリターゲット機構１５の一部構成の図示を省略している。ロータリターゲット機構１５は、例えば、スパッタリング装置におけるターゲット機構として用いられる。
【００５７】
ロータリターゲット機構１５は、円筒状のターゲット部材１５１と、円筒状のバッキングチューブ１５２と、筒状の内管１５３と、筒状の外管１５４と、円板状のスペーサ１５５とを具備する。スペーサ１５５には、液体媒体が流れる復路１５６が形成されている。
【００５８】
ターゲット部材１５１は、バッキングチューブ１５２の外周に支持される。ターゲット部材１５１は、バッキングチューブ１５２に電気的に接続されている。バッキングチューブ１５２は、外管１５４に支持されるとともに、フランジ８０に取り付けられる。バッキングチューブ１５２は、フランジ８０に電気的に接続されている。
【００５９】
内管１５３は、スペーサ１５５を介して、外管１５４内に配置される。内管１５３は、中心軸１０ｃと同心状に配置され、内筒体１０の筒体部１０１に連結されている。内管１５３と外管１５４との間には、マグネトロンスパッタリングを行うための磁石ユニットを配置してもよい。
【００６０】
駆動系によって、ベルト２１が回転すると、この回転に応じて外筒体２０が回転する。これにより、フランジ８０が回転し、フランジ８０に取り付けられたロータリターゲット機構１５が回転する。
【００６１】
ロータリターゲット機構１５が回転している際に、外筒体２０が接触ユニット４０を介して環状体３０１に電気的に接続されると、環状体３０１を介して外筒体２０にまで外部からの電力が伝導する。この電力は、フランジ８０を経由して、バッキングチューブ１５２に伝導し、さらに、ターゲット部材１５１にまで伝導する。これにより、ターゲット部材１５１の表面近傍には、プラズマが形成されて、ターゲット部材１５１からスパッタリング粒子が図示しない基板に向けて飛遊する。
【００６２】
また、接触式給電装置１においては、液体媒体が往路５３１、５１１、１１１を流れ、液体媒体がロータリターゲット機構１５の内管１５３にまで導入される。また、ロータリターゲット機構１５の外管１５４に還流された液体媒体は、復路１５６を経由して、復路８１２、１１２、５１２、５３２を流れる。これにより、ターゲット部材１５１と液体媒体との間で熱交換が生じて、スパッタリング中にターゲット部材１５１が冷却される。
【００６３】
特に、接触式給電装置１では、内筒体１０と外筒体２０との間にブラシを設けていない。このため、接触式給電装置１においては、液体媒体がブラシを介さずに流れることになる。これにより、接触式給電装置１では、液体媒体が流れる流通性が大きく向上する。すなわち、接触式給電装置１では、ロータリターゲット機構１５の冷却効率が上昇する。また、液体媒体の流路には、接触体４０１と環状体３０１との接触によって発生する摩耗粉を除去するフィルタ機構を設けてもよい。
【００６４】
図２は、環状体及び環状体周辺の部材を示す模式的斜視図である。
【００６５】
環状体３０１は、ハウジング５１に固定される。環状体３０１は、ハウジング５１に設けれた凹部５１０内に収容される。凹部５１０の中心軸は、中心軸１０ｃに一致する。環状体３０１の下部には、冷却管５３の復路５３２に通じる開口部３２１が設けられている。
【００６６】
環状体３０１は、接触体４０１と接触することが可能な接触面３０５を有する。接触面３０５は、環状体３０１の端面であり、中心軸１０ｃと交差する。例えば、環状体３０１においては、環状体３０１の内壁面３０２と、接触面３０５とにより、先端角度が９０度より小さい先端部３１０が形成される。接触面３０５は、環状体３０１の中心軸から外側に向かうほど、先端部３１０から降下するテーパ形状の傾斜面をしている。
【００６７】
接触面３０５をテーパ形状にすることで、Ｚ−Ｘ軸平面に対して平行に環状体３０１を切断した場合の切断面に比べて、接触面３０５の接触面積が増加する。また、接触体４０１との接触時に接触面３０５が接触体４０１から受ける単位面積当たりの押圧力は、Ｚ−Ｘ軸平面に対して平行に環状体３０１を切断した場合の切断面に比べて減少する。これにより、接触体４０１が接触面３０５に摺動しても、接触面３０５が磨耗しにくくなる。
【００６８】
図３は、接触ユニットを示す模式的斜視図である。
【００６９】
接触ユニット４０において、接触体４０１は、外筒体２０が回転する方向において少なくとも２つに分割される。例えば、図３では、接触体４０１は、中心軸１０ｃ周りに４つに分割されている。分割される数は、この例に限らない。接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれは、中心軸１０ｃを中心に点対称に配置されている。接触ユニット４０をＹ軸方向から見た場合、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれは、円弧状になっている。また、接触体部４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄのそれぞれの外周面４０１ｗの曲率は、例えば、筒体部２０１の内周面の曲率と同じに構成されている。これにより、接触体部４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄのそれぞれの外周面４０１ｗが筒体部２０１の内周面に確実に接触する。
【００７０】
接触体４０１は、Ｙ軸方向と交差する接触面４０５を有する。接触面４０５は、接触体４０１が環状体３０１と離れているときは、接触面３０５と対向する面であり、接触体４０１が環状体３０１と接触しているときは、接触面（傾斜面）３０５に接触する面である。
【００７１】
接触面４０５は、接触体４０１の外側から中心軸に向かうほど、先端部４１０から降下するテーパ形状をしている。ここで、先端部４１０は、接触体４０１の外壁面４３０と、接触面４０５とにより形成され、先端角度が９０度より小さい。接触面４０５の傾斜角は、接触面３０５に接触面４０５の全面が接触するように調整されている。このような接触面４０５を接触体４０１に形成することで、環状体３０１との接触面積が増加し、接触面４０５が磨耗しにくくなる。
【００７２】
接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれの支持体４０３との相対距離は、それぞれが独立して変わるように構成されている。例えば、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれは、支持体４０３に向かって突出するガイドピン４０２を有する。例えば、図３では、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれに２本のガイドピン４０２が配置されている。ガイドピン４０２は、環状体３０１とは反対側から接触体４０１にネジ止め、溶接、打ち込み等により固定される。
【００７３】
支持体４０３には、ガイドピン４０２を挿入するための開口部４２０が設けられている。開口部４２０は、ガイドピン４０２の軸方向に延在する。接触体４０１から突き出たガイドピン４０２は、支持体４０３の開口部４２０に挿入されて、支持体４０３に支持される。また、支持体４０３には、開口部４２０に連通するスリット４２１が設けられている。スリット４２１は、ガイドピン４０２の軸方向に延在する。これにより、開口部４２０の一部が支持体４０３の外壁面４３０から開放される。
【００７４】
このようなスリット４２１が設けられたことにより、ガイドピン４０２は、開口部４２０によって過剰に締め付けられなくなる。これにより、ガイドピン４０２が支持体４０３に対して円滑にスライドする。
【００７５】
また、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれに複数のガイドピン４０２が固定されることにより、支持体４０３に支持されたガイドピン４０２の自転、換言すれば、ガイドピン４０２を軸とした接触体部４０１ａ〜４０１ｄの回転が防止される。
【００７６】
ガイドピン４０２の周囲には、コイルバネ等の弾性部材４０４が配置される。弾性部材４０４は、ガイドピン４０２に沿って配置される。弾性部材４０４の内径は、開口部４２０の内径よりも広い。これにより、弾性部材４０４の一端は、環状体３０１によって係止され、弾性部材４０４の他端は、支持体４０３により係止される。このため、弾性部材４０４が弾性部材４０４の自由長よりも短い状態にあるときは、接触体４０１と支持体４０３との間に反発力が働き、弾性部材４０４が弾性部材４０４の自由長よりも長い状態にあるときは、接触体４０１と支持体４０３との間に引力が働く。
【００７７】
接触式給電装置１においては、接触体４０１が磨耗しても、接触体４０１が環状体３０１に常時接触するように、接触体４０１のＹ軸方向における厚み、ガイドピン４０２の長さ、弾性部材４０４等が調整されている。これにより、接触面４０５が磨耗しても、弾性部材４０４による反発力によって、接触面４０５が環状体３０１に常時接触する。
【００７８】
接触式給電装置１では、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれが独立して支持体４０３から離れたり、支持体４０３に近づいたりする機構を設けることで、次のような利点が生まれる。
【００７９】
例えば、接触体４０１が分割構造でなく一体の環状に構成された場合には、接触体４０１の軸心と環状体３０の軸心とがずれた場合、接触面４０５が接触面３０５に点状または線状に接触する場合がある。これは、接触体４０１が一体に構成された場合、接触体４０１と支持体４０３との間の距離がどこでも同じだからである。この場合、接触体４０１が弾性体ならば、弾性部材４０４による押圧力によって、接触体４０１が弾性変形して、接触面４０５が接触面３０５に満遍なく接触するかもしれない。しかし、接触体４０１は金属であり剛体であるため、このような弾性変形は起きにくい。
【００８０】
これに対して、接触式給電装置１では、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれが独立して動く。つまり、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれと、支持体４０３との間の距離がそれぞれ独立して変わる。このため、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれの接触面４０５が環状体３０１に満遍なく当接することになる。
【００８１】
また、接触面３０５は、中心軸１０ｃから外側に向かうほど、先端部３１０から降下するテーパ形状をしている。一方、接触面４０５は、接触体４０１の外側から中心軸１０ｃに向かうほど、先端部４１０から降下するテーパ形状をしている。このため、接触体４０１が弾性部材４０４による中心軸方向のバネ力によって環状体３０１に接触しているときは、接触面３０５と接触面４０５との間でずれが起きる。このため、接触体４０１は、軸心方向のバネ力とは直交する方向、すなわち、接触体４０１が内筒体１０から離れる方向に力を受ける。その結果、接触体４０１は、外筒体２０の筒体部２０１の内周面に押し付けられる。
【００８２】
これにより、接触体４０１が環状体３０１に摺動回転している際には、接触体４０１が外筒体２０の筒体部２０１に接触し、接触体４０１と外筒体２０との摩擦力によって、接触体４０１が確実に外筒体２０の筒体部２０１に固定される。これにより、環状体３０１にまで供給された電力は、環状体３０１、接触体４０１、筒体部２０１を経由して、最終的にターゲット部材１５１にまで伝導する。なお、外筒体２０の摺動回転中には、内筒体１０と接触体４０１とは確実に非接触状態となり、接触体４０１において、接触面４０５以外の面での磨耗が防止される。
【００８３】
ここで、開口部４２０においては、接触体４０１が外筒体２０の内周面にまでずれ動くようガイドピン４０２と支持体４０３との間に間隙が設けられている。このような間隙を設けることにより、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれは、Ｙ軸方向を含む三次元的な自由度を有する。これにより、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれが環状体３０１に接触しやすく、且つ、接触体部４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれの外周面４１０ｗが筒体部２０１の内周面に接触しやすくなる。
【００８４】
このように、接触式給電装置１では、接触体４０１が環状体３０１の接触面３０５（傾斜面）に押圧されると、接触体４０１が外筒体２０に押し付けられるように構成されている。このような接触式給電装置１によれば、ブラシを用いない簡便な構造で長時間にわたり安定して筒体間で電流を流すことができる。特に、接触式給電装置１では、内筒体１０と外筒体２０との間における通電に係る滑り面が１面になり、その構造がより簡便になる。
【００８５】
（変形例１）
【００８６】
図４は、本実施形態に係る接触式給電装置の変形例を表す模式的断面図である。図４では、フランジ８０、ガイド板８１等が図示されていない。
【００８７】
接触式給電装置２では、外筒体２０が環状体３０１によって囲まれている。接触体４０１は、Ｙ軸方向において、環状体３０１と対向する。外筒体２０には、フランジ部１０２側から、Ｙ軸方向に延在する環状の溝部２０６が形成されている。接触ユニット４０は、溝部２０６に設置される。
【００８８】
環状体３０１及び接触ユニット４０は、外筒体２０を介して、内筒体１０に対向する。接触ユニット４０が外筒体２０に接している。これにより、接触体４０１は、外筒体２０に電気的に接続されている。環状体３０１は、ハウジング５２に固定されている。ハウジング５２がハウジング５１に接触している。これにより、環状体３０１は、ハウジング５１に電気的に接続されている。
【００８９】
このような構造においても、接触体４０１が環状体３０１と摺動することにより、接触体４０１が環状体３０１の電位を受容することができる。
【００９０】
（変形例２）
【００９１】
図５は、本実施形態に係る接触式給電装置の別の変形例を表す模式的断面図である。図５では、接触ユニット４１が図示されている。接触ユニット４１は、接触式給電装置１、２に取り付け可能である。
【００９２】
接触ユニット４１においては、ガイドピン４０２が用いられず、弾性部材４０４が開口部４２０に挿入され、弾性部材４０４が開口部４２０の端で係止されている。また、接触体４０１には、弾性部材４０４が挿入される凹部が形成されている。
【００９３】
このような構造であっても、弾性部材４０４が所定の機械的強度を有していれば、支持体４０３が回転しても、弾性部材４０４は歪曲しない。さらに、接触ユニット４１は、弾性部材４０４の存在によって、接触体４０１が支持体４０３から離れたり、支持体４０３に近づいたりする機構も備える。
【００９４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、接触体４０１をガイドピン４０２及び支持体４０３を通じて外筒体２０に電気的に接続する予備電路を形成するのであれば、支持体４０３及びガイドピン４０２が導電性部材であることが望ましい。また、弾性部材４０４を経由して、接触体４０１から支持体４０３に通電する予備電路を形成するのであれば、弾性部材４０４は、導電性を有していることが好ましい。これにより、接触体４０１と支持体４０３との間の電気伝導性がさらに向上する。また、各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１、２…接触式給電装置
１０…内筒体
１０ｃ…中心軸
１０１、２０１、２０２…筒体部
１０２…フランジ部
１０５、３２１、４２０…開口部
１１１、５１１、５３１…往路
１１２、１５６、５１２、５３２、８１２…復路
１５…ロータリターゲット機構
１５１…ターゲット部材
１５２…バッキングチューブ
１５３…内管
１５４…外管
１５５…スペーサ
２０…外筒体
２０５、３０５、４０５…接触面
２０６…溝部
２１…ベルト
３０１…環状体
３０２…内壁面
３１０、４１０…先端部
４０、４１…接触ユニット
４０１…接触体
４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄ…接触体部
４０１ｗ…外周面
４０２…ガイドピン
４０３…支持体
４０４…弾性部材
４２１…スリット
４３０…外壁面
５１、５２…ハウジング
５１０…凹部
５３…冷却管
６０…軸受部材
６１…オイルシール
７０…収容ケース
７１…支持台
８０…フランジ
８１…ガイド板
【要約】
【課題】簡便な構造で長時間にわたり安定して筒体間で電流を流すことができる接触式給電装置及び接触式給電装置に配置される接触ユニットを提供する。
【解決手段】接触式給電装置は、第１筒体と、第２筒体と、環状体と、接触体とを具備する。上記第２筒体は、上記第１筒体を囲み、上記第１筒体に対して同心状に配置され、上記第１筒体の中心軸を中心に回転可能に構成される。上記環状体は、上記第１筒体を囲み、上記第１筒体に対して同心状に配置され、上記第２筒体とは非接触に構成され、端面がテーパ状の傾斜面になっている。上記接触体は、上記第１筒体の軸方向において上記環状体に対向し、上記第２筒体に電気的に接続され、上記第２筒体とともに上記第１筒体の周りを上記中心軸を中心に回転し、上記傾斜面に当接する接触面を有し、上記環状体との摺動により上記環状体の電位を受容する。【図１】
0006646798.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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