(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被膜が成膜される先後端の間の工具長の異なる複数種の工具を種類ごとに保持する複数種の成膜治具と、これらの成膜治具を収容可能なチャンバーと、このチャンバー内に収容された上記工具の表面に物理蒸着法によって被膜を生成する蒸着源とを備え、上記成膜治具は、板状をなす治具本体の一方の面に、上記工具の後端部をこの一方の面側に向けて保持する保持部が設けられて構成され、かつこの一方の面を上記工具の先後端方向の先端側に向けて該工具の先後端方向に連ねられた複数の成膜治具により構成される列をなして上記チャンバー内に収容されており、この列のうち上記工具の先後端方向の最先端に位置する成膜治具の先端側には、この成膜治具に保持された工具の先端との間に間隔をあけて該工具の先端に対向する対向面を備えた板状部材が配設されているとともに、上記最先端に位置する成膜治具以外の成膜治具においては、その１つ先端側の成膜治具の上記治具本体の他方の面が対向面とされ、上記複数種の成膜治具のうち少なくとも２種の成膜治具同士の間では、それぞれの成膜治具に保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する上記対向面との間の間隔Ｈの差が１０mm以内とされていることを特徴とする工具の成膜装置。
【請求項２】
先後端の間の工具長の異なる少なくとも３種の工具を種類ごとに保持する少なくとも３種の上記成膜治具を備え、このうち少なくとも２種よりなる一部の成膜治具同士の間では、それぞれの成膜治具に保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する上記対向面との間の間隔Ｈの差が１０mm以内とされる一方、他の一部の成膜治具における上記間隔Ｈは、上記一部の成膜治具同士の間隔Ｈの差が１０mm以内となる範囲と異なる大きさとされていることを特徴とする請求項１に記載の工具の成膜装置。
【請求項３】
上記他の一部の成膜治具がさらに少なくとも２種の成膜治具より構成され、これらの他の一部の成膜治具同士の間で上記間隔Ｈの差が１０mm以内とされていることを特徴とする請求項２に記載の工具の成膜装置。
【請求項４】
上記成膜治具は、上記工具の先後端方向に延びる治具中心線回りに回転可能に支持されて上記チャンバー内に収容されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
上記チャンバー内には、テーブル中心線回りに回転可能とされた治具テーブルが備えられていて、上記成膜治具は、この治具テーブルの上記テーブル中心線を中心とした円周上に、該成膜治具に保持された上記工具の先後端方向を上記テーブル中心線方向に向けて配設されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の工具の成膜装置。
【請求項６】
先後端の間の工具長の異なる複数種の工具を種類ごとに複数種の成膜治具に保持し、これらの成膜治具をチャンバー内に収容して物理蒸着法により被膜を生成する工具の成膜方法であって、上記成膜治具は、板状をなす治具本体の一方の面に、上記工具の後端部をこの一方の面側に向けて保持する保持部が設けられて構成され、かつこの一方の面を上記工具の先後端方向の先端側に向けて該工具の先後端方向に連ねられた複数の成膜治具により構成される列をなして上記チャンバー内に収容され、この列のうち上記工具の先後端方向の最先端に位置する成膜治具の先端側には、この成膜治具に保持された工具の先端との間に間隔をあけて該工具の先端に対向する対向面を備えた板状部材を配設するとともに、上記最先端に位置する成膜治具以外の成膜治具においては、その１つ先端側の成膜治具の上記治具本体の他方の面が上記対向面とされ、上記複数種の成膜治具のうち少なくとも２種の成膜治具同士の間では、それぞれの成膜治具に保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する上記対向面との間の間隔Ｈの差を１０mm以内とすることを特徴とする工具の成膜方法。
【請求項７】
先後端の間の工具長の異なる少なくとも３種の工具を種類ごとに少なくとも３種の上記成膜治具にそれぞれ保持し、このうち少なくとも２種よりなる一部の成膜治具同士の間では、それぞれの成膜治具に保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する上記対向面との間の間隔Ｈの差を１０mm以内とする一方、他の一部の成膜治具における上記間隔Ｈを、上記一部の成膜治具同士の間隔Ｈの差が１０mm以内となる範囲と異なる大きさとすることを特徴とする請求項６に記載の工具の成膜方法。
【請求項８】
上記他の一部の成膜治具をさらに少なくとも２種の成膜治具より構成し、これらの他の一部の成膜治具同士の間でも上記間隔Ｈの差を１０mm以内とすることを特徴とする請求項７に記載の工具の成膜方法。
【請求項９】
上記成膜治具を、上記工具の先後端方向に延びる治具中心線回りに回転可能に支持して上記チャンバー内に収容することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の工具の成膜方法。
【請求項１０】
上記チャンバー内において上記成膜治具を、テーブル中心線回りに回転可能とされた治具テーブルの該テーブル中心線を中心とした円周上に、該成膜治具に保持された上記工具の先後端方向を上記テーブル中心線方向に向けて配設することを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の工具の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリルやエンドミル等の工具に各種被膜を物理蒸着法によって成膜するための工具の成膜装置および成膜方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の工具においては、特にその切刃が形成される工具本体の先端部の表面に、Ｔｉ系コーティング被膜等の硬質被膜をイオンプレーティング等の物理的蒸着法によって成膜して、耐摩耗性等を向上させることにより工具寿命の延長を図ることが行われている。そして、このような硬質被膜の成膜は、板状をなす治具本体の一方の面に工具の後端部をこの一方の面側に向けて保持する保持部が設けられた成膜治具を用いて、この成膜治具の上記保持部により工具を保持して成膜装置のチャンバーに収容し、チャンバー内の蒸着源によって保持部から露出した工具先端部の表面に被膜を成膜してゆくといったバッチ式の作業によって行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにして工具表面に被膜を成膜するに際して、工具の先後端の間の長さすなわち工具長の異なる複数種の工具をまとめて成膜装置のチャンバーに収容して１バッチで被膜を成膜しようとする場合には、工具の種類ごとに複数種の上記成膜治具を用意して、これらの成膜治具を工具の先後端方向、すなわち当該工具がドリルやエンドミルのような軸状のものである場合にはその軸線方向に一定の間隔をあけて複数段積み重ねて列を構成し、また工具の種類が多い場合にはこのような列を複数列構成するようにしてチャンバーに収容するようにしている。ところが、このように複数種の工具にまとめて被膜を成膜しようとすると、成膜の蒸着条件が同じであるにも関わらず、成膜された被膜の膜厚が工具の種類ごと、すなわち工具長ごとに異なるものとなってしまうという問題が生じることがあり、このため、このように異なる工具長の複数の工具に等しい膜厚の被膜を成膜する場合には、その工具長ごとに別々のバッチで成膜作業を行わなければならなくなったりして、作業効率の著しい劣化を招く結果となる。また、特に上記複数段の成膜治具を積み重ねた列においては、たとえ各段の成膜治具に保持される工具の工具長が同じであったとしても、工具先後端方向の最先端の成膜治具においては、これよりも後端側の成膜治具と比べ、保持された工具に成膜された被膜の膜厚が著しく厚くなってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、このように工具に成膜作業を行うに際して、第１には上述のような列をなす成膜治具の最先端の成膜治具に保持された工具に著しく膜厚の厚い被膜が成膜されるのを防ぐことが可能な成膜装置を提供し、さらには工具長の異なる複数種の工具に対して同一のバッチでも等しい膜厚の被膜を成膜することが可能な工具の成膜装置および成膜方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ここで、本発明の発明者らは、このような課題を解決するために種々の実験を試みた結果、同一バッチで成膜される被膜の膜厚は、工具長の相違に関わらず、個々の成膜治具に保持された工具の先端と、この成膜治具の上記先後端方向の１つ先端側に隣接する成膜治具の治具本体の他方の面、すなわち上記保持部が設けられる一方の面とは反対側にあって上記工具の先端に対向することとなる対向面との間隔に応じて一定となるとの知見を得るに至った。これは、成膜時にチャンバー内には蒸着源から発せられた被膜を生成する粒子が略均一な濃度で分散させられているため、この工具の先端と対向面との間隔を一定として工具の先端側に上記対向面によって仕切られる空間の大きさも一定とすれば、この空間の大きさに応じて分散する粒子によって等しい膜厚の被膜が工具表面に成膜されることによるものであると考えられる。そして、成膜治具を複数段に重ねた上記列においては、後端側の成膜治具に保持された工具は、その１つ先端側の成膜治具の治具本体の他方の面が上記対向面となって上記空間の大きさが限定されるのに対し、最先端の成膜治具の先端側にはこのような対向面が配されないので、被膜を生成する粒子の量も限定されず、このため膜厚の厚い被膜が成膜されることになるものと考えられる。
【０００６】
そこで、このような知見に基づき、本発明の成膜装置は、被膜が成膜される先後端の間の工具長の異なる複数種の工具を種類ごとに保持する複数種の成膜治具と、これらの成膜治具を収容可能なチャンバーと、このチャンバー内に収容された上記工具の表面に物理蒸着法によって被膜を生成する蒸着源とを備え、上記成膜治具を、上記工具の先後端方向に連ねられた複数の成膜治具により構成される列をなして上記チャンバー内に収容されるようにし、この列のうち上記工具の先後端方向の最先端に位置する成膜治具の先端側には、この成膜治具に保持された工具の先端との間に間隔をあけて該工具の先端に対向する対向面を備えた板状部材を配設して、上記複数種の成膜治具のうち少なくとも２種の成膜治具同士の間では、それぞれの成膜治具に保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する上記対向面との間の間隔Ｈの差が１０mm以内としたことを特徴とするものであり、また本発明の成膜方法は、先後端の間の工具長の異なる複数種の工具を種類ごとに複数種の成膜治具に保持し、これらの成膜治具をチャンバー内に収容して物理蒸着法により被膜を生成する工具の成膜方法であって、上記成膜治具は、板状をなす治具本体の一方の面に、上記工具の後端部をこの一方の面側に向けて保持する保持部が設けられて構成され、かつこの一方の面を上記工具の先後端方向の先端側に向けて該工具の先後端方向に連ねられた複数の成膜治具により構成される列をなして上記チャンバー内に収容され、この列のうち上記工具の先後端方向の最先端に位置する成膜治具の先端側には、この成膜治具に保持された工具の先端との間に間隔をあけて該工具の先端に対向する対向面を備えた板状部材を配設するとともに、上記最先端に位置する成膜治具以外の成膜治具においては、その１つ先端側の成膜治具の上記治具本体の他方の面が上記対向面とされ、上記複数種の成膜治具のうち少なくとも２種の成膜治具同士の間では、それぞれの成膜治具に保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する上記対向面との間の間隔Ｈの差を１０mm以内とすることを特徴とするものであり、こうして板状部材を配設して対向面を形成することにより、この列の最先端の成膜治具に保持された工具の先端側の空間の大きさも一定として、この工具表面に成膜される被膜の膜厚が厚くなりすぎるのを防ぐことができる。
【０００７】
そして、このようにして上記列をなすすべての成膜治具の工具先端側に対向面が配設されるようにすることにより、この対向面と工具先端との間の間隔を略一定とすることにより、異なる工具長の複数種の工具の間でも同一のバッチで略一定の膜厚の被膜を成膜することが可能となる。すなわち、この間隔Ｈの差が１０mm以内であれば、これら少なくとも２種の成膜治具に保持された工具の表面に略一定の膜厚の被膜を成膜することが可能となる。
【０００８】
ところで、このような成膜装置および成膜方法によれば、上述のように間隔Ｈの差を１０mm以内とした少なくとも２種の成膜治具の間で、これらの成膜治具に保持された少なくとも２種の工具の表面に等しい膜厚の被膜を成膜することができるが、これらの成膜治具以外に、上記間隔Ｈが、これら少なくとも２種の一部の成膜治具の間隔Ｈの差が１０mm以内となる範囲と異なる大きさとなる他の一部の成膜治具をチャンバーに収容して同一バッチで成膜を行えば、この同一のバッチで上記一部の成膜治具の工具とは異なる膜厚の被膜をこの他の一部の成膜治具に保持された工具に成膜することができ、膜厚に応じて異なるバッチで作業を行ったりする必要がなくなってより効率的である。そこで、本発明の成膜装置においてはさらに、先後端の間の工具長の異なる少なくとも３種の工具を種類ごとに保持する少なくとも３種の上記成膜治具を備え、このうち少なくとも２種よりなる一部の成膜治具同士の間では、それぞれの成膜治具に保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する上記対向面との間の間隔Ｈの差が１０mm以内とされる一方、他の一部の成膜治具における上記間隔Ｈは、上記一部の成膜治具同士の間隔Ｈの差が１０mm以内となる範囲と異なる大きさとされていることを特徴とし、また本発明の成膜方法ではさらに、先後端の間の工具長の異なる少なくとも３種の工具を種類ごとに少なくとも３種の上記成膜治具にそれぞれ保持し、このうち少なくとも２種よりなる一部の成膜治具同士の間では、それぞれの成膜治具に保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する上記対向面との間の間隔Ｈの差を１０mm以内とする一方、他の一部の成膜治具における上記間隔Ｈを、上記一部の成膜治具同士の間隔Ｈの差が１０mm以内となる範囲と異なる大きさとすることを特徴とする。
【０００９】
また、これらの場合にはさらに、上記他の一部の成膜治具をさらに少なくとも２種の成膜治具より構成し、これらの他の一部の成膜治具同士の間でも上記間隔Ｈの差を１０mm以内とすれば、上記少なくとも２種の一部の成膜治具とこれら少なくとも２種の他の一部の成膜治具との間で、それぞれに保持された工具に、互いの部では膜厚が異なり、しかしながら同一の部では膜厚の略等しい被膜を同一のバッチで成膜することが可能となる。さらに、これらの成膜治具を、上記工具の先後端方向に延びる治具中心線回りに回転可能に支持して上記チャンバー内に収容したり、あるいはこのチャンバー内に、テーブル中心線回りに回転可能とされた治具テーブルを備えて、上記成膜治具をこの治具テーブルの上記テーブル中心線を中心とした円周上に該成膜治具に保持された上記工具の先後端方向を上記テーブル中心線方向に向けて配設したりすれば、各成膜治具に保持される工具間においても被膜の膜厚の均一化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明の成膜装置の一実施形態を示すものである。このうち図１において符号１で示すのは、当該成膜装置のチャンバーであり、このチャンバー１内には、その中央に垂直なテーブル中心軸Ｏ回りに回転可能とされた大径の円板状のテーブル２が配設されるとともに、このテーブル２を挟んだチャンバー１の両内壁部には、該チャンバー１内に収容された工具Ｔに物理的蒸着法によって被膜を成膜する蒸着源３，３が設けられている。そして、テーブル２の上記テーブル中心線Ｏを中心とした円の円周上には、図３に示すような成膜治具４が周方向に等間隔に複数箇所（本実施形態では６カ所）に配設されていて、テーブル２の回転に伴い図１に示すようにテーブル中心線Ｏ回りに一定の方向に一定の速度で周回可能とされている。
【００１１】
ここで、本実施形態において被膜が成膜される工具Ｔは、ドリルやエンドミル、あるいはリーマなど、軸状あるいは円柱状の工具本体を有してその先端部に切刃が形成されるとともに、後端部が当該工具Ｔを工作機械の主軸に取り付けるためのシャンク部とされたものであり、この切刃の外径が当該工具Ｔの工具外径Ｄとされる。なお、上記シャンク部の外径はこの工具外径Ｄと異なる大きさであっても構わない。そして、これに合わせて本実施形態における成膜治具４は、図３に示すように円板状の治具本体５の一方の面（上面）５Ａに、工具Ｔ後端側の上記シャンク部が嵌挿可能な円筒状の保持部（パイプ）６が複数、該治具本体５がなす円板の中心線すなわち治具中心線Ｃを中心とした円周上に等間隔に、かつその中心線を上記治具中心線Ｃと平行にして形成された構成とされている。従って、工具Ｔは、シャンク部とされる後端部が治具本体５の上記一方の面５Ａ側に向けられて保持部３の嵌挿されて保持され、この保持状態で工具Ｔの中心軸線は該一方の面５Ａに垂直かつ上記治具中心線Ｃに平行とされるとともに、この中心軸線に沿った該工具Ｔの先後端方向も、該一方の面５Ａに垂直に治具中心線Ｃに平行に延びる方向となる。
【００１２】
さらに、本実施形態では、このような成膜治具４が、図２に示すようにテーブル２の上記複数箇所にそれぞれ上記テーブル中心線Ｏに平行に延びるように設けられた支柱７に、この支柱７の中心線に上記治具中心線Ｃを一致させて上下に複数段ずつ（本実施形態では２段ずつ）、互いに同軸かつそれぞれの治具本体５がその一方の面５Ａをすべて上向きとして平行となるように、また該治具中心線Ｃ方向に工具Ｔの工具長Ｌよりも大きな間隔をあけて連ねられるように支持されて配設されており、これら複数段の成膜治具４，４により１の列の成膜治具が構成されている。なお、本実施形態では、これら複数段の成膜治具４…は、支柱７の中心線方向における位置が調節可能に取り付けられており、またテーブル４の複数箇所に複数段ずつ配設される複数の成膜治具４…の治具本体５は、すべて同形同大とされている。従って、これらの成膜治具４に保持される上記工具Ｔも、すべてその先端部が上向きとされることとなり、また上記列において下段に配された成膜治具４に保持される工具Ｔの先端側には、この工具Ｔの先端との間に治具中心線Ｃ方向に間隔Ｈをあけて、上段すなわち工具Ｔの先後端方向における最先端の成膜治具４の治具本体５の他方の面（下面）５Ｂが、この工具Ｔの先端に対向するように配設されることとなって、この上段の成膜治具４の治具本体５が本実施形態において下段の成膜治具４に対する板状部材とされ、その上記他方の面５Ｂが下段の成膜治具４の工具Ｔに対する対向面とされる。
【００１３】
そして、さらに各列における上段すなわち上記先後端方向最先端の成膜治具４の先端側には、上記支柱７が延長された上に治具本体５と同形同大の円板状をなす天板８が、やはりその中心線を支柱７の中心線に一致させて同列の成膜治具４と同軸かつ該成膜治具４の治具本体５と平行となるように、また上段の成膜治具４の治具本体５との間に工具Ｔの工具長Ｌよりも大きな間隔をあけて、該支柱７の上端に取り付けられて配設されており、従ってこの上段の成膜治具４に保持された工具Ｔの先端側には、この天板８の下面８Ａが間隔Ｈをあけて配設されることとなって、この天板８が本実施形態において上記列のうち工具Ｔの先後端方向の最先端に位置する成膜治具４に対する板状部材とされ、その上記下面８Ａがこの成膜治具４に保持された工具Ｔの先端との間に間隔Ｈをあけて該工具Ｔの先端に対向する対向面とされる。なお、こうして支柱７に支持された複数段の成膜治具４…および天板８は、テーブル２の上記複数箇所においてそれぞれその治具中心線Ｃ回りにやはり一定の方向に一定の速度で回転可能とされており、従って成膜治具４…は、図１に示すように自身がこの治具中心線Ｃ回りに自転しながら上記テーブル中心線Ｏの回りを公転させられつつ、上記保持部６から露出した工具Ｔの先端部の表面に蒸着源３，３によって被膜が成膜されることとなる。
【００１４】
従って、このように構成された成膜装置においては、こうして支柱７に支持された複数段の成膜治具４…のうち最上段の成膜治具４、すなわち上記列をなす成膜治具４のうち工具Ｔの先後端方向の最先端に位置する成膜治具４の先端側に、板状部材として上記天板８が配設され、この天板８の下面８Ａにより、上記最先端の成膜治具４に保持された工具Ｔの先端との間に間隔Ｈをあけて該工具Ｔの先端に対向する対向面が形成されているので、この最先端（上段）の成膜治具４に保持された工具Ｔの先端側の空間を上記先後端方向において所定の大きさに仕切ることができ、この空間中に分散されて被膜を生成する粒子の量も一定に制限することが可能となる。このため、こうして複数段の成膜治具４…をチャンバー２に収容して成膜を施した際に、この最上段の成膜治具４に保持された工具Ｔに著しく膜厚の厚い被膜が成膜されるような事態を防ぐことができる。また、本実施形態では、このように成膜治具４の列が複数の成膜治具４…によって構成されるとともに、各成膜治具４は、板状の治具本体５の一方の面５Ａに保持部６が設けられて構成されて上記列においてこの一方の面５Ａを工具Ｔの先端側に向けて連ねられており、従って下段の成膜治具４においても、上段の成膜治具４の治具本体５が板状部材とされてその他方の面５Ｂが上記対向面とされるので、保持された工具Ｔに著しく厚い被膜が成膜されることはない。
【００１５】
しかも、本実施形態の成膜装置およびこれを用いた工具Ｔの成膜方法においては、この下段の成膜治具４の工具Ｔ先端とその対向面となる上段の成膜治具４の他方の面との間隔Ｈや、上記上段の成膜治具４の工具Ｔ先端とその対向面となる天板８の下面８Ａとの間隔Ｈを、例えば上述のように支柱７の中心線方向における成膜治具４…の位置を調整して適宜に設定することにより、１バッチで異なる工具長Ｌの工具Ｔに略等しい厚さの被膜を成膜したりすることができる。すなわち、本実施形態では、個々の成膜治具４には工具長Ｌおよび工具外径Ｄの等しい同じ種類の複数の工具Ｔ…が保持されるとともに、上述のようにテーブル２の複数箇所に複数段ずつ配設される複数の成膜治具４…のうち、少なくとも２つの成膜治具４…には、工具長Ｌが互いに異なる複数種の工具Ｔが保持され、しかしながらこれらの成膜治具４に保持された工具Ｔの先端とこの工具Ｔの先端に対向する上記対向面（上段の成膜治具４にあっては天板８の下面８Ａ、下段の成膜治具４にあっては上段の成膜治具４の治具本体５の他方の面５Ｂ）との間の上記間隔Ｈ同士の差は、１０mm以内の範囲となるようにされている。さらに、この少なくとも２つの成膜治具４…より成る一部の成膜治具４…以外の、他の一部の成膜治具４においては、保持された工具Ｔの先端とその対向面との間隔Ｈが、上記一部の成膜治具４…における上記間隔Ｈの差が１０mm以内となる範囲と異なる大きさとされており、しかもこの他の一部の成膜治具４もまた、工具長Ｌの異なる複数種の工具Ｔを保持した少なくとも２つの成膜治具４…によって構成され、かつこれらの他の一部の成膜治具４…同士の間でも上記間隔Ｈの差が１０mm以内とされている。
【００１６】
ここで、上記実施形態の成膜装置を用いた本発明の成膜方法の一実施形態について、より具体的に説明すると、本実施形態では、工具Ｔは超硬合金等の硬質材料によって形成された円柱状のエンドミルであって、次表１に示すようにその工具外径Ｄはいずれも５．０mmとされ、また成膜治具４としては、外径１１０mmの円板状をなす治具本体５の上記一方の面５Ｂに保持部６として長さ３５．０mmのパイプが２７本、治具中心線Ｃを中心とした直径Ｒが１００mmの円の円周上に等間隔に取り付けられたものを使用した。なお、この保持部６とされるパイプの長さは、保持される工具Ｔのシャンク部の長さと同じであり、またこのパイプの内径は上記シャンク部が嵌挿可能な大きさとされている。そして、これらの成膜治具４…のうち、表１における成膜治具４Ａ〜４Ｆを上記一部の成膜治具４…とし、また成膜治具４Ｇ〜４Ｌを他の一部の成膜治具４…とし、同表１に示すように、それぞれ工具長Ｌの異なる３種の上記工具Ｔを保持して、異なる設置位置（支柱７の上段か下段）に設置し、さらにこの工具Ｔ先端と対向面との間隔Ｈを異なる大きさとしてチャンバー１内に収容し、同一バッチにおいて物理的蒸着法によって被膜の成膜を行った。
【００１７】
【表１】
0004106934.tif 000002
【００１８】
すなわち、上記一部の成膜治具４Ａ〜４Ｆは、その設置位置に関わらず工具Ｔの先端と対向面との間隔Ｈが２０．００〜３０．００mmの１０mm以内の範囲とされたものであり、これに対して上記他の一部の成膜治具４Ｇ〜４Ｌは、いずれもその工具Ｔ先端と対向面との間隔Ｈが、この範囲とは異なる大きな間隔とされ、しかしながらこれら他の一部の成膜治具４Ｇ〜４Ｌの間では、５５．００〜６５．００mmの１０mm以内の範囲とされている。そして、これらの成膜治具４Ａ〜４Ｌに保持された工具Ｔに被膜を成膜した後、各工具Ｔをその先端から２mmの位置で切断し、工具Ｔ表面部分の断面をＳＥＭによって観察して、上記被膜の膜厚を測定した。この膜厚の測定結果の平均値を各成膜治具４ごとに上記表１に合わせて示すとともに、上下段の成膜治具における上記間隔Ｈごとに、工具長Ｌと膜厚との関係を図４に示す。なお、このときの蒸着条件は、アークイオンプレーティング法で（Ａｌ0.5Ｔｉ0.5）Ｎ被膜を成膜し、成膜時間は１００分であった。また、これらに対する比較として、表１に示すように上記成膜治具４と同じ成膜治具４Ｍ〜４Ｏを用いてそれぞれに上記３種の工具Ｔを保持し、これらを支柱７の上段に設置するとともに、その対向面となるべき下面８Ａを備えた天板８を取り付けないで、上記と同一の条件で成膜を行い、その被膜の膜厚を測定した。この結果も表１および図４に合わせて示す。
【００１９】
しかして、これら表１および図４の結果より、まず保持された工具Ｔ先端とその対向面との間隔Ｈがそれぞれ１０mmの範囲内にある一部の成膜治具４Ａ〜４Ｆおよび他の一部の成膜治具４Ｇ〜４Ｌでは、互いには膜厚は大きく異なり、間隔Ｈが大きいものほど膜厚も厚くなっているものの、それぞれでは工具長Ｌが異なっているにも関わらず０．２μｍ程度の誤差の範囲で略等しい膜厚が得られていることが分かる。しかも、このうち上段すなわち列をなす成膜治具４…の工具Ｔ先後端方向の最先端に位置する一部の成膜治具４Ｂ，４Ｄ，４Ｆおよび他の一部の成膜治具４Ｈ，４Ｊ，４Ｌでは、著しく膜厚が大きくなるようなことはなく、むしろ下段に位置する一部の成膜治具４Ａ，４Ｃ，４Ｅや他の一部の成膜治具４Ｇ，４Ｉ，４Ｋとそれぞれに等しい膜厚が得られている。ところが、これに対して対向面を備えた板状部材となる天板８を取り付けなかった成膜治具４Ｍ〜４Ｏにおいては、工具Ｔに成膜された被膜の膜厚が、互いには略等しいものの著しく厚いものとなってしまい、この工具Ｔを切削に用いたところ一部に被膜の剥離が確認された。
【００２０】
従って、この対向面を備えた板状部材となる天板８を備えた上記構成の成膜装置においては、上段の成膜治具４に保持された工具Ｔの被膜がこのように著しく厚くなるのを防ぐことができて、剥離などの生じることの少ない被膜を成膜することができ、かかる被膜の有する耐摩耗性の向上効果などを長期に亙って維持して工具寿命の延長を図ったりすることが可能となる。また、上記実施形態の成膜装置および成膜方法においては、工具長Ｌの異なる複数種の工具Ｔを同一のバッチで処理しても、成膜治具４…間の上記間隔Ｈの差を１０mm以内の範囲とすることによって互いに等しい膜厚の被膜を確実に成膜することができ、しかもこの間隔Ｈが上記範囲とは異なる他の一部の成膜治具４を備えれば、やはり同一バッチで異なる膜厚の被膜も形成することができ、さらにはこれら間隔Ｈの異なるもの同士でもその差を各々１０mm以内とすることにより、それぞれ複数種ずつの工具Ｔに互いに異なり、しかしそれぞれでは略等しい膜厚の被膜を形成することができる。これは、蒸着条件が同じなら異なるバッチであっても同様である。このため、多種多数の工具Ｔに対してそれぞれに応じた膜厚の被膜を同時に成膜することが可能となるので、上記構成の成膜装置および成膜方法によれば、きわめて効率的な成膜作業を図ることが可能となる。
【００２１】
また、上記実施形態では、各成膜治具４…がチャンバー１内に設けられたテーブル２に配設されて、自身も治具中心線Ｃ回りに回転するとともにこのテーブル２のテーブル中心線Ｏ回りにも回転可能とされており、従って上述のように多種多数の工具Ｔがチャンバー１内に収容されるときでも、個々の工具Ｔの表面に成膜される被膜の膜厚を均一にすることができ、より確実に当該工具Ｔに高い耐摩耗性を与えて工具寿命の延長を図ったりすることができる。加えて、本実施形態の成膜治具４では、工具Ｔが略円柱状の工具本体を有してその先端部に切刃が形成されたエンドミルであるのに対し、保持部６がこの工具本体の基端部が嵌挿可能な円筒状のものとされており、すなわち硬質被膜等を成膜する必要のないシャンク部には円筒状の保持部６によって成膜を防ぎつつ、当該工具本体を確実に保持して安定した成膜を行うことができるという利点も得られる。
【００２２】
なお、本実施形態では、工具Ｔとしてこのようにエンドミルの先端部表面に被膜を成膜する場合について説明したが、これ以外の例えばドリルやリーマなどといった円柱状の工具Ｔの成膜に本発明を適用することも勿論可能であり、また保持部の形状を変えるなどすれば、これら以外の工具Ｔの成膜にも適用可能である。さらに、本実施形態ではこの工具Ｔの表面にＴｉ系被膜を成膜しているが、このような硬質被膜を成膜することによって工具Ｔに耐摩耗性を付与する場合以外にも、他の種の機能的被膜を物理的蒸着法により成膜する場合にも適用可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の工具の成膜装置および成膜方法によれば、複数の成膜治具による列の最先端に位置する成膜治具に保持された工具の被膜が著しく厚くなってしまうのを防ぐことができる。そして、少なくとも２種の成膜治具同士の間で、保持された上記工具の先端とこの工具の先端に対向する対向面との間の間隔Ｈの差を１０mm以内とすることにより、異なる工具長を有する複数種の工具に同一バッチで成膜を行う場合でも、これらの工具間で等しい膜厚の被膜を成膜することができ、これにより多種多数の工具を１つの成膜装置で１度に成膜処理することが可能となって、成膜作業の著しい効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の成膜装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】  図１に示す実施形態においてテーブル２に配設される複数段の成膜治具４…の（イ）側面図、（ロ）工具Ｔを保持した成膜治具４の平面図である。
【図３】  図１に示す実施形態に用いられる成膜治具４の（イ）側面図、（ロ）平面図である。
【図４】  本発明の成膜方法の実施形態および比較例による工具長Ｌと膜厚との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  チャンバー
２  テーブル
３  蒸着源
４  成膜治具
５  治具本体
５Ａ  治具本体５の一方の面
５Ｂ  治具本体５の他方の面（対向面）
６  保持部
７  支柱
８  天板
８Ａ  天板８の下面（対向面）
Ｃ  治具中心線
Ｏ  テーブル中心線
Ｔ  工具
Ｄ  工具外径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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