ボールねじ及び電動シリンダ
【課題】寿命、作動精度、静音性等を向上させることができるボールねじ、及びこのボールねじを備える電動シリンダを提供する。
【解決手段】ボールねじ１は、夫々の表面が、硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に優れるＤＬＣ膜に被覆されている複数の鋼球、ねじ軸１１及びナット１２を備え、これらの鋼球が、ねじ軸１１の外周面に形成されているねじ溝１１１とナット１２の内周面に形成されているねじ溝との間で転動する。このため、ねじ軸１１、ナット１２、又は隣り合う鋼球との接触による鋼球の変形、損傷、摩耗等が抑制される。しかも、ＤＬＣ膜に被覆されて劣化が抑制されている鋼球は、作動効率が維持される。以上の結果、鋼球の劣化によるボールねじ１、延いてはボールねじ１を備える電動シリンダ２の性能の低下が抑制され、ボールねじ１及び電動シリンダ２の寿命、作動精度、静音性等が向上される。
【解決手段】ボールねじ１は、夫々の表面が、硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に優れるＤＬＣ膜に被覆されている複数の鋼球、ねじ軸１１及びナット１２を備え、これらの鋼球が、ねじ軸１１の外周面に形成されているねじ溝１１１とナット１２の内周面に形成されているねじ溝との間で転動する。このため、ねじ軸１１、ナット１２、又は隣り合う鋼球との接触による鋼球の変形、損傷、摩耗等が抑制される。しかも、ＤＬＣ膜に被覆されて劣化が抑制されている鋼球は、作動効率が維持される。以上の結果、鋼球の劣化によるボールねじ１、延いてはボールねじ１を備える電動シリンダ２の性能の低下が抑制され、ボールねじ１及び電動シリンダ２の寿命、作動精度、静音性等が向上される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ軸とナットとの間で金属球が転動するボールねじ、及びボールねじを備える電動シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝と、ナットの内周面に形成されているねじ溝との間で、複数の鋼球が転動するよう構成されている。
潤滑剤の使用が困難な環境においてもボールねじの寿命、作動精度等を向上させるために、従来、ナットの内周面にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜が形成されているボールねじが提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１のボールねじを製造する際には、ナットが分割されてなるナット分割体の内周面にＤＬＣ膜を成膜してからナット分割体を接合してナットとなす。このようなナットの内周面はナット分割体同士の接合部分で連続性、円滑性等が低下しているため、鋼球の転動が阻害されることがある。この結果、ボールねじの作動精度の悪化、騒音の発生等の問題が生じることがあった。
【０００３】
この問題を解決するために、ナットではなくねじ軸に成膜することが考えられるが、ＤＬＣ成膜装置の寸法上の制約から、特に長尺のねじ軸には十分な範囲に成膜できないことがある。
また、ナット及びねじ軸の一方にのみＤＬＣ膜を成膜しても、成膜されていない方と鋼球とがＤＬＣ膜によって保護されていないため、ボールねじの寿命、作動精度等は向上し難い。
以上のような事情から、表面に鍍金が施された鋼球を備えるボールねじが提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
ところで、従来、鋼を用いてなるベアリング球に負電圧を印加しつつ、炭素を含むプラズマ雰囲気中でベアリング球を転動させることによって、ベアリング球の表面全体にＤＬＣ膜を成膜する装置が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−４８８４２号公報
【特許文献２】特開平８−１２９９３８号公報
【特許文献３】特許第３８３４６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されているようなボールねじの鋼球表面に形成されている鍍金膜は、ＤＬＣ膜と比べて、硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に劣るという問題がある。
また、従来、表面に成膜されている鋼球は、ＡＩ、ＳＵＳ３０４等の低炭素鋼を用いてなり、機械部品としては硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に劣るという問題もある。
【０００６】
本発明は斯かる問題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、表面がＤＬＣ膜に被覆されている金属球がねじ軸とナットとの間で転動する構成とすることにより、寿命、作動精度、静音性等を向上させることができるボールねじ及び電動シリンダを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、高炭素鋼を用いてなる金属球を備えることにより、更に寿命を向上させることができるボールねじを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係るボールねじは、ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝とナットの内周面に形成されているねじ溝との間で複数の金属球が転動するボールねじにおいて、各金属球の表面が、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜に被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係るボールねじは、前記金属球は高炭素鋼を用いてなることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る電動シリンダは、電動モータと、該電動モータが発生させる回転運動がねじ軸（又はナット）に伝達されて、伝達された回転運動をナット（又はねじ軸）の直線運動に変換するボールねじとを備える電動シリンダにおいて、前記ボールねじは、第１発明又は第２発明のボールねじであることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、夫々の表面がＤＬＣ膜に被覆されている複数の金属球が、ねじ軸とナットとの間で転動する。
即ち、硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に優れるＤＬＣ膜が、ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝と金属球との間、ナットの内周面に形成されているねじ溝と金属球との間、及び、金属球同士の間の夫々に介在していることになるため、ボールねじを構成するねじ軸、ナット、及び複数の金属球が互いに直接接触することが防止されている。この結果、ねじ軸、ナット、又は隣接する金属球との接触による作動効率の低下や金属球の劣化（変形、損傷、摩耗等）が抑制される。
しかも、ＤＬＣ膜に被覆されることによって劣化が抑制されている金属球は、作動効率が維持される。
【００１２】
第２発明にあっては、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＪ２及びＳＵＳ４４０Ｃ等の高炭素鋼を用いてなり、夫々の表面がＤＬＣ膜に被覆されている複数の金属球が、ねじ軸とナットとの間で転動する。
即ち、金属球自身が低炭素鋼を用いてなる金属球に比べて金属球が硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に優れており、更に劣化が抑制されている。
【００１３】
第３発明にあっては、電動モータが発生させる回転運動が、本発明のボールねじが備えるねじ軸に伝達されて、伝達された回転運動が、ボールねじのナットの直線運動に変換される。
又は、電動モータが発生させる回転運動が、本発明のボールねじが備えるナットに伝達されて、伝達された回転運動が、ボールねじのねじ軸の直線運動に変換される。
このねじ軸は、ボールねじが備える金属球の劣化が抑制されているため、金属球の劣化による電動シリンダの性能の低下が抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明のボールねじによる場合、ＤＬＣ膜に被覆されている金属球表面の硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等を向上させることができ、ねじ軸、ナット、又は他の金属球との接触による金属球の劣化を抑制することができる。このため、ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝及びナットの内周面に形成されているねじ溝の両方にＤＬＣ膜を形成することなく、ボールねじの寿命、作動精度等を向上させることができる。
【００１５】
金属球の表面がＤＬＣ膜に被覆されているため、ボールねじは、内周面がＤＬＣ膜に被覆されているナット分割体を接合してなるナットを供える必要がない。このため、ナットの内周面の連続性、円滑性等が低下せず、金属球の転動が阻害されない。この結果、ボールねじの作動精度の悪化、騒音の発生等を防止することができる。
また、外周面がＤＬＣ膜に被覆されているねじ軸を用いる必要がなく、しかも金属球の表面には、例えば特許文献３に開示されているＤＬＣ成膜装置を用いて容易に成膜することができる。このため、小型のＤＬＣ成膜装置を用いて、長尺のねじ軸を備えるボールねじを簡易に構成することができる。
【００１６】
第２発明のボールねじによる場合、金属球の硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等を更に向上させることができ、ねじ軸、ナット、又は他の金属球との接触による金属球の劣化を抑制することができる。このため、ボールねじの寿命、作動精度等を更に向上させることができる。
【００１７】
第３発明の電動シリンダによる場合、ボールねじが備える金属球の劣化が抑制されているため、金属球の劣化による電動シリンダの性能の低下が抑制されて、電動シリンダの寿命、作動精度、静音性等を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１９】
実施の形態 １．
図１は、本発明の実施の形態１に係るボールねじ１の外観を示す側面図である。
ボールねじ１は、円柱状のねじ軸１１、円筒状のナット１２、及び多数の金属球である鋼球１３，１３，…（１個のみ図示）を備える。各鋼球１３は、高炭素鋼を用いてなり、鋼球１３の表面は、厚さ約０．２〜２．０μｍのＤＬＣ膜に被覆されている。
【００２０】
ねじ軸１１は金属製であり、一端部から中央部までの外周面に螺旋状のねじ溝１１１が設けられ、ねじ軸１１の他端部に、例えば後述する電動モータ２１の出力軸２１１に連結するための連結軸１１２が設けられている。ここで、ねじ溝１１１と連結軸１１２との間の中間部１１３には、ねじ溝は形成されていない。
ナット１２は金属製であり、ねじ軸１１のねじ溝１１１に対向する図示しない螺旋状のねじ溝（以下、ナットねじ溝という）が内周面に設けられている。そして、ねじ溝１１１とナットねじ溝とによって形成される螺旋状の鋼球循環路に、鋼球１３，１３，…が転動自在に装填された状態で、ナット１２はねじ軸１１に螺合している。
【００２１】
ナット１２の前記一端部の側（即ち連結軸１１２の逆側）には、例えば後述するロッド２３を取り付けるための取付部１２１が設けられている。
また、ナット１２の外周面にはリターンチューブ１４が設けられている。このリターンチューブ１４の両端部は、ナット１２を貫通して鋼球循環路に連結しており、鋼球循環路を転動する鋼球１３，１３，…がリターンチューブ１４内を通過して鋼球循環路を循環するようになっている。
【００２２】
ボールねじ１においては、ナット１２の周方向に対してねじ軸１１が螺旋状に相対回転し（図中矢符方向）、この結果、ナット１２はねじ軸１１の軸長方向に相対移動する（図中白抜矢符方向）。
このとき、ねじ軸１１のねじ溝１１１とナット１２のナットねじ溝との間で鋼球１３，１３，…が転動して鋼球循環路を移動し、ねじ軸１１の周りを複数回周回してから、ナット１２の一端側に配されているリターンチューブ１４の一端部に至り、リターンチューブ１４内を通過して、ナット１２の他端側に配されているリターンチューブ１４の他端部から再び鋼球循環路へ戻る。このように、鋼球１３，１３，…の転動を介することで、ねじ軸１１とナット１２との相対回転及び相対移動が円滑に実現する。
【００２３】
以上のようなボールねじ１は、ＤＬＣ膜の介在によって、金属同士（ねじ軸１１と鋼球１３と、又はナット１２と鋼球１３と、或いは隣接する鋼球１３，１３）の直接接触が防止されている。このため、鋼球１３に亀裂、剥離等が発生することが抑制されている。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電動シリンダ２の内部構成を示す側断面図である。
電動シリンダ２は、本発明のボールねじ１と、電動モータ２１、夫々円筒状のカップリング２２及びロッド２３等とを備える。
電動モータ２１は、外筒２０の一端部に、電動モータ２１の出力軸２１１が外筒２０内部に挿入されるよう取り付けられている。
また、ボールねじ１は、外筒２０の中央部から他端部に亘って配されており、ボールねじ１、外筒２０の内部、電動モータ２１の出力軸２１１、カップリング２２、及びロッド２３夫々の中心軸は略一直線上に位置している。
【００２５】
ボールねじ１は、ねじ軸１１の連結軸１１２が電動モータ２１の出力軸２１１に対向配置されており、連結軸１１２と出力軸２１１とは、カップリング２２によって連結されている。このため、電動モータ２１が発生させる順方向及び逆方向夫々の回転運動は、出力軸２１１から連結軸１１２、即ちボールねじ１のねじ軸１１に、カップリング２２を介して伝達される。
ボールねじ１は、回動可能に外筒２０に支持されている。このために、ねじ軸１１の中間部１１３が、外筒２０内部に配設されているベアリング２４，２４によって支持されている。
【００２６】
外筒２０内部において、ねじ軸１１に螺合しているナット１２の取付部１２１（図１参照）には、円筒状のロッド２３の一端部が取り付けられており、ロッド２３の他端部は、外筒２０の他端部開口（電動モータ２１配設側の逆側の開口）から外筒２０外部へ突出している。
ロッド２３には凸状のスライダ２３１が設けられており、スライダ２３１は、外筒２０内面に設けられている凹状のガイドレールに嵌合して摺動することによって、ロッド２３の軸長方向の移動を案内する。
【００２７】
電動モータ２１が発生させる回転運動がボールねじ１のねじ軸１１に伝達されることによって、ねじ軸１１が回転し、ねじ軸１１の回転に伴い、ナット１２がねじ軸１１の軸長方向に移動する。
ナット１２に取り付けられているロッド２３は、ナット１２の軸長方向の移動に伴って、軸長方向に移動する。つまり、電動モータ２１から伝達された回転運動がナット１２、延いてはロッド２３の直線運動に変換されて、ロッド２３の外筒２０からの突出量が増大又は減少する。
このような電動シリンダ２は、例えば水平方向に配されて、ロッド２３の先端に対向配置された物品を水平方向に押し出すプッシャとして利用される。
【００２８】
以上のようなボールねじ１、並びにボールねじ１を備える電動シリンダ２は、高炭素鋼を用いてなる鋼球１３，１３，…、及び各鋼球１３表面を被覆しているＤＬＣ膜によって、鋼球１３，１３，…の硬度、耐摩耗性、摺動性、転動性等が向上されているため、潤滑剤を使用しなくても長寿命であり、作動精度が低下し難い。このため、ボールねじ１及び電動シリンダ２は、潤滑剤の使用が困難な環境においても長寿命で作動精度が低下し難い。また、ボールねじ１及び電動シリンダ２は、潤滑剤の補充が不要であるためメンテナンスフリーである。
【００２９】
しかも、ねじ軸１１のねじ溝１１１及びナット１２のナットねじ溝夫々に接合部分がない（鋼球循環路の連続性、円滑性等が保たれている）ため、鋼球１３，１３，…の転動が阻害されず、ねじ軸１１とナット１２との円滑な相対回転が実現され、更に、静音性が高い。
なお、ボールねじ１は、電動シリンダ２以外の機械（例えば手動シリンダ）に備えられてもよい。
【００３０】
また、電動シリンダ２は、電動モータ２１が発生させる回転運動がボールねじ１のねじ軸１１に伝達されて、伝達された回転運動がナット１２の直線運動に変換される構成に限らず、電動モータ２１が発生させる回転運動がナット１２に伝達されて、伝達された回転運動がねじ軸１１の直線運動に変換される構成でもよい。
【００３１】
この場合、ボールねじ１の中心軸と電動モータ２１の出力軸２１１の中心軸とは略平行に配され、出力軸２１１とナット１２との間に歯車を介在する。このとき、出力軸２１１の回転に伴い歯車を介してナット１２が回転し、ナット１２の回転に伴い、ねじ軸１１が軸長方向に移動する。
【００３２】
以上のようなボールねじ１及び電動シリンダ２に備えられている鋼球１３，１３，…は、以下に示すようなＤＬＣ成膜装置を用いて未成膜の鋼球Ｂ，Ｂ，…にＤＬＣを成膜することによって製造することが望ましい。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態１に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置７の構成を示す縦断面図である。
また、図４は、ＤＬＣ成膜装置７が備える載置皿９１及び攪拌翼３１近傍の構成を示す縦断面図であり、図５は、同じく平面図である。
【００３４】
鋼球Ｂは、炭素鋼を用いてなる外径約１０ｍｍの転動体である。複数の鋼球Ｂ，Ｂ，…の表面全体にＤＬＣ膜を成膜すべく、ＤＬＣ成膜装置７は、炭素を含むプラズマ雰囲気中で転動自在に保持された鋼球Ｂ，Ｂ，…を略ランダムに転動させつつ、鋼球Ｂ，Ｂ，…に負電圧を印加する。
このために、ＤＬＣ成膜装置７は、図３に示すように、真空排気装置６１によって内部の気体が排出され、ガス流入装置６２によって、炭素を含む原料ガスが供給されるチャンバＣ１を備える。
【００３５】
チャンバＣ１は、略水平な天板及び載置板、並びに４枚の側板で構成されている密封容器であり、例えばアルゴンガスのような不活性ガスによって内部を洗浄されてから、メタンガス、アセチレンガス、トルエンガス等の原料ガスを供給される。
このような原料ガスはチャンバＣ１へ連続的に供給される。そして、後述するようにＲＦ（高周波）パルス及びパルス状の負電圧が印加されることによって、チャンバＣ１内でプラズマが発生し、各鋼球Ｂの表面にＤＬＣが堆積する。
【００３６】
チャンバＣ１の中央部には、導電性を有する載置皿９１が配されている。載置皿９１は、基材としての鋼球Ｂ，Ｂ，…を転動自在に保持する基材ホルダであって、本実施の形態においてはステンレスを用いてなり、図４及び図５に示すように、約２００ｍｍの直径を有する平面視円形状の略平坦な載置面９１ａと、載置面９１ａの周縁から立ち上がる平面視円環状の側壁９１ｂとを備える。
【００３７】
載置皿９１の載置面９１ａは略水平に配され、載置面９１ａには鋼球Ｂ，Ｂ，…が載置される。載置皿９１に載置すべき鋼球Ｂ，Ｂ，…の個数は、載置面９１ａに対する鋼球Ｂ，Ｂ，…の投影面積が、載置面９１ａの面積の３０％以下を占める程度の個数が好ましい。仮に、３０％を上回る場合は鋼球Ｂ，Ｂ，…同士が互いに接触又は接近することが多くなり、各鋼球Ｂの周辺にプラズマが回りきらないため、鋼球Ｂ，Ｂ，…の表面全体に均一、均質なＤＬＣ膜が成膜され難くなる。
【００３８】
載置面９１ａ上の鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動を促進するために、図３〜図５に示すように、載置皿９１内部には、載置皿９１に載置されている鋼球Ｂ，Ｂ，…を載置面９１ａの周方向（図５中白抜矢符方向）に攪拌するステンレス製の攪拌翼３１が、載置面９１ａから僅かに上方に離隔して配されている。
具体的には、攪拌翼３１は、ステンレス製の略鉛直な回転軸４１の下端部外周面に、略水平に配された４本の矩形棒材３１１，３１１，…の各基端部を溶接してなる平面視十字状の回転部材である。対向する２本の矩形棒材３１１，３１１の先端部同士の距離は載置面９１ａの直径よりも僅かに短く、また、回転軸４１の下端部は載置面９１ａの中心点の上方に離隔配置されているため、回転軸４１及び攪拌翼３１が載置皿９１に摺動することはない。
【００３９】
攪拌翼３１の矩形棒材３１１，３１１，…によって、載置皿９１は４個の区画に分割されるため、これらの区画に鋼球Ｂ，Ｂ，…が略均等に配分されていることが望ましい。なお、形状、寸法、材質等が異なる転動体（例えば鋼球Ｂ，Ｂ，…と、鋼球Ｂより小さい複数の鋼球と）を、区画毎に配分してもよい。
【００４０】
攪拌翼３１に攪拌される鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動を更に促進するために、載置皿９１の載置面９１ａには、互いに略平行な２本のＶ字溝Ｄ，Ｄが形成されている。Ｖ字溝Ｄ，Ｄは載置面９１ａの中心点の両側に配されている凹条部であり、各Ｖ字溝Ｄの幅は鋼球Ｂの直径よりも充分に短い。このため、鋼球ＢはＶ字溝Ｄ内に落ち込むことなく、Ｖ字溝Ｄを乗り越え、又は、Ｖ字溝Ｄに沿って、転動可能である。
【００４１】
例えば、図５に示すように、互いに隣接して転動している鋼球Ｂ，Ｂの内、一方の鋼球ＢのみがＶ字溝Ｄ上に位置した場合、攪拌翼３１の回転に伴い、Ｖ字溝Ｄ上の鋼球ＢはＶ字溝Ｄに沿って直進するが、他方の鋼球Ｂ（即ちＶ字溝Ｄ上にない鋼球Ｂ）は円弧状に進行するため、隣接していた鋼球Ｂ，Ｂが離隔し、互いに接触していた部分がプラズマ雰囲気に暴露される。
【００４２】
仮に、Ｖ字溝Ｄ，Ｄが形成されていない場合、鋼球Ｂ，Ｂは互いに接触したまま円弧状の転動を継続することがあり、互いに接触している部分がプラズマ雰囲気に暴露され難く、この部分にＤＬＣ膜が成膜されないことがある。
なお、Ｖ字溝Ｄに限らず、他の形状の凹条部及び／又は凸部（例えば転動する鋼球Ｂが乗り越え可能な逆Ｖ字状の凸条部）が載置面９１ａに形成されていてもよいが、攪拌翼３１の回転を阻害しないために、凸部よりは凹条部が好ましい。
【００４３】
前述のようにして下端部が攪拌翼３１と連結されている回転軸４１は、図３に示すように、回転軸４１の上端部が、継ぎ手７１を介して、電動モータＭ１の出力軸と連結されている。電動モータＭ１は、毎分数回転の回転運動を出力する。
回転軸４１と電動モータＭ１の出力軸とは略一直線上に配されており、継ぎ手７１は、回転軸４１の上端部と電動モータＭ１の出力軸とを連結するナイロン製のカップリングであって、絶縁部材としての機能を有する。即ち、継ぎ手７１は、導電性を有する回転軸４１に漏電した電力が、出力軸を介して電動モータＭ１へ更に漏電して電動モータＭ１に悪影響を与えることを防止している。
【００４４】
電動モータＭ１が出力した回転運動を、継ぎ手７１及び回転軸４１を介して伝達されることによって、攪拌翼３１は毎分数回転で回転して鋼球Ｂ，Ｂ，…を攪拌する。
【００４５】
ここで、チャンバＣ１天板外面には、外筒６４１が略鉛直に立設されており、電動モータＭ１は、外筒６４１の上端部に、取付フランジ６４２を介して取り付けられている。電動モータＭ１の出力軸及び回転軸４１夫々は、外筒６４１の内部に配されている。
【００４６】
この外筒６４１内部には支持筒５１が略鉛直に配されており、回転軸４１は、両端部が支持筒５１の両端開口から突出するよう配されて、支持筒５１内部で回転可能に支持されている。支持筒５１はステンレス製であって導電性を有し、支持筒５１の軸長方向を略鉛直方向に配して、チャンバＣ１の天板を貫通した状態で、チャンバＣ１に取り付けられている。このため、支持筒５１の上端部はチャンバＣ１の外部に配され、支持筒５１の下端部はチャンバＣ１の内部に配されている。図４に示すように、支持筒５１の下端部には、回転軸４１が挿通されている円筒部材５１１の上端部がネジ留めされている。
【００４７】
図３に示すように、回転軸４１の外周面と支持筒５１の上部内周面との間にＯリング６３１を配することによって、回転軸４１と支持筒５１との空隙は密閉されており、回転軸４１はＯリング６３１に摺動しつつ回転する。また、支持筒５１の外周面と、チャンバＣ１天板の内面及び外面夫々との間にＯリング６３２，６３２を配することによって、支持筒５１とチャンバＣ１との空隙は密閉されている。以上の結果、支持筒５１がチャンバＣ１の天板を貫通していることによってチャンバＣ１に対し気体が流入出することはない。
【００４８】
図４及び図５に示すように、載置皿９１の側壁９１ｂには、載置面９１ａの周縁を４等分する位置に、４個の支持部材９１１，９１１，…の一端部が着脱可能にネジ留めされている。このため、載置皿９１は支持部材９１１，９１１，…に対して取り付け及び取り外しが容易である。
各支持部材９１１は、矩形平板を変形Ｚ字状に折り曲げてなり、各支持部材９１１の他端部は、円筒部材５１１の下端部にネジ留めされている。
【００４９】
このような支持部材９１１，９１１，…は載置皿９１を、載置面９１ａを略水平にした状態でチャンバＣ１内に、着脱可能に吊り下げ支持している。つまり、支持筒５１は、円筒部材５１１及び支持部材９１１，９１１，…を介して、支持筒５１の外部で載置皿９１を着脱可能に支持している。
円筒部材５１１、支持部材９１１，９１１，…及び支持部材９１１，９１１，…をネジ留めするネジは、夫々ステンレス製であって、導電性を有する。
【００５０】
鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加すべき負電圧は、支持筒５１に印加され、支持筒５１、円筒部材５１１、支持部材９１１，９１１，…及び載置皿９１を介して、鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加される。つまり、支持筒５１、円筒部材５１１、支持部材９１１，９１１，…及び載置皿９１は、チャンバＣ１外部からチャンバＣ１内部の鋼球Ｂ，Ｂ，…に負電圧を印加するためのフィードスルー（電流導入端子）としても機能する。
また、本実施の形態では、原料ガスをプラズマにするためのＲＦパルスも支持筒５１に印加される。
【００５１】
このために、支持筒５１には、重畳整合回路６６を介してパルスＲＦ電源６７とパルス電源６８とが電気的に接続されており、パルスＲＦ電源６７が出力するプラズマ発生用のＲＦパルスと、パルス電源６８が出力する負の高電圧パルスとが、鋼球Ｂ，Ｂ，…に対して重畳的に印加されるようにしてある。
重畳整合回路６６は、パルスＲＦ電源６７及びパルス電源６８夫々の出力を制御する制御部を備え、パルスＲＦ電源６７とパルス電源６８との相互干渉を防止し、また、パルスＲＦ電源６７と鋼球Ｂ，Ｂ，…とのインピーダンスを整合するように構成されている。
【００５２】
以上のようなＤＬＣ成膜装置７においては、載置皿９１に対して相対的に回転する攪拌翼３１と、Ｖ字溝Ｄ，Ｄとによって、各鋼球Ｂが自公転し、載置皿９１及び他の鋼球Ｂとの接触点を連続的且つ略ランダムに変化させて転動する。このため、各鋼球Ｂの表面が満遍なくプラズマ雰囲気に暴露され、所定の成膜条件下で、各鋼球Ｂの表面全体に、厚さ約１．０μｍの略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。
なお、ＤＬＣ膜の膜厚は、成膜条件を変更することによって、０．２μ〜２．０μｍの範囲で変更することが可能である。
【００５３】
また、載置皿９１は取り付け及び取り外しが容易であるため、同一の載置皿９１を使用して成膜作業を繰り返した後、作業者は、ＤＬＣが不要に付着した載置皿９１を、新たな載置皿９１と取り替える。この結果、載置皿９１の導電性が向上されるため、鋼球Ｂ，Ｂ，…に対する成膜不良が抑制される。
【００５４】
実施の形態 ２．
図６は、本発明の実施の形態２に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９２及び攪拌翼３１近傍の構成を示す縦断面図である。
実施の形態１のＤＬＣ成膜装置７においては、載置皿９１は、載置面９１ａが略水平となるよう支持部材９１１，９１１，…によって吊り下げ支持されていたが、本実施の形態のＤＬＣ成膜装置においては、載置皿９２は、水平面に対して傾斜した状態で支持されている。
【００５５】
載置皿９２、載置皿９２の載置面９２ａ及び側壁９２ｂ、並びに支持部材９２１，９２１，…は、実施の形態１の載置皿９１、載置皿９１の載置面９１ａ及び側壁９１ｂ、並びに支持部材９１１，９１１，…に対応する。
ただし、支持部材９２１，９２１，…は、載置皿９２を、載置面９２ａが水平面に対して僅かに傾斜した状態で吊り下げ支持している。
このため、攪拌翼３１の回転に伴って、傾斜の上側に移動した鋼球Ｂは、重力によって自然と傾斜の下側へ移動するため、鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動が更に促進される。
【００５６】
ところで、載置面９２ａに形成されているＶ字溝Ｄ，Ｄの長手方向は、載置面９２ａの傾斜方向と交差する方向に配される。このため、例えば前述のように重力によって移動する鋼球Ｂが、傾斜の上側から下側へ真っ直ぐ移動することなく、Ｖ字溝Ｄに沿って斜めに移動することがあり、鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動が促進される。
仮に、Ｖ字溝Ｄ，Ｄの長手方向を載置面９２ａの傾斜方向に沿って配した場合は、鋼球Ｂ，Ｂ，…はＶ字溝Ｄ，Ｄが形成されていない場合と略同様の動きをする。
【００５７】
その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５８】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においても、各鋼球Ｂの表面全体に略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。また、ＤＬＣが不要に付着した載置皿９２を適宜のタイミングで新たな載置皿９２に取り替えることが可能である。
【００５９】
実施の形態 ３．
図７は、本発明の実施の形態３に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９１及び攪拌翼３３近傍の構成を示す縦断面図であり、図８は、同じく平面図である。
実施の形態１，２のＤＬＣ成膜装置７が備える攪拌翼３１は十字状であったが、ＤＬＣ成膜装置が備えるべき攪拌翼の形状は、十字状に限定されるものではない。このため、本実施の形態においては、他の形状の攪拌翼を例示する。
【００６０】
本実施の形態のＤＬＣ成膜装置は、実施の形態１の攪拌翼３１及び回転軸４１に夫々対応する攪拌翼３３及び回転軸４３を備える。
攪拌翼３３は、回転軸４３の下端面に、略水平に配された１本の矩形棒材３３１の中心部を溶接し、更に、矩形棒材３３１の両端部下面に、略水平に配された４本の矩形棒材３３２，３３２，…の上面を溶接してなる回転部材である。攪拌翼３３の平面視の形状は、回転軸４３を中心とする点対称形状である。
【００６１】
矩形棒材３３１，３３２，３３２，…及び回転軸４３は、載置皿９１から夫々適長離隔配置されている。
矩形棒材３３１の下面と載置面９１ａとの離隔距離は鋼球Ｂの直径よりも大きいため、矩形棒材３３１は鋼球Ｂ，Ｂ，…に当接しない。
一方、矩形棒材３３２，３３２，…の下面と載置面９１ａとの離隔距離は鋼球Ｂの直径よりも小さい。即ち、矩形棒材３３２，３３２，…が鋼球Ｂ，Ｂ，…に当接することによって、攪拌翼３３は、図８中白抜矢符方向の回転に伴い、鋼球Ｂ，Ｂ，…を攪拌する。
このような攪拌翼３３は載置皿９１を複数の区画に分割しないため、鋼球Ｂ，Ｂ，…は、載置皿９１内を更に自由に移動する。
【００６２】
その他、実施の形態１，２に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６３】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においても、各鋼球Ｂの表面全体に略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。
【００６４】
実施の形態 ４．
図９は、本発明の実施の形態４に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置７００の構成を示す縦断面図であり、図１０は、ＤＬＣ成膜装置７００が備える電動モータＭ４近傍の構成を示す側面図である。
また、図１１は、ＤＬＣ成膜装置７００が備える載置皿９４及び攪拌翼３４近傍の構成を示す縦断面図であり、図１２は、同じく平面図である。更に詳細には、図１１は、図１２に示すＸ−Ｙ線の断面図である。
【００６５】
本実施の形態のＤＬＣ成膜装置７００は、実施の形態１のＤＬＣ成膜装置７と同様、複数の鋼球Ｂ，Ｂ，…の表面全体にＤＬＣ膜を成膜すべく、炭素を含むプラズマ雰囲気中で転動自在に保持された鋼球Ｂ，Ｂ，…を略ランダムに転動させつつ、鋼球Ｂ，Ｂ，…に負電圧を印加する。
【００６６】
このために、ＤＬＣ成膜装置７００は、図９に示すように、図示しない真空排気装置によって内部の気体が排出され、図示しないガス流入装置によって、炭素を含む原料ガスが供給される金属製のチャンバＣ４を備える。
チャンバＣ４は、実施の形態１のチャンバＣ１同様、略水平な天板及び載置板、並びに４枚の側板で構成されている密封容器であり、例えばアルゴンガスのような不活性ガスによって内部を洗浄されてから、メタンガス、アセチレンガス、トルエンガス等の原料ガスを供給される。
【００６７】
チャンバＣ４の中央部には、導電性を有する載置皿９４が配されている。載置皿９４は、基材としての鋼球Ｂ，Ｂ，…を転動自在に保持する基材ホルダであって、本実施の形態においてはステンレスを用いてなり、図９、図１１及び図１２に示すように載置面９４ａと側壁９４ｂとを備える。
載置面９４ａ上の鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動を促進するために、載置皿９４内部には、載置皿９４に載置されている鋼球Ｂ，Ｂ，…を載置面９４ａの周方向（図１２中白抜矢符方向）に攪拌する攪拌翼３４が配されている。
このような載置皿９４及び攪拌翼３４は、実施の形態１の載置皿９１及び攪拌翼３１と略同様である。
【００６８】
ただし、実施の形態１においては載置皿９１が支持筒５１に固定支持され、攪拌翼３１が、支持筒５１内部で回転する回転軸４１に連結されて回転する構成であったが、本実施の形態においては、攪拌翼３４が支持筒５４に固定支持され、載置皿９４が支持筒５４内部で回転する回転軸４４に着脱可能に連結されて回転する構成である。
【００６９】
このために、実施の形態１の支持筒５１の下端は載置皿９１の載置面９１ａから大きく離隔していたが、本実施の形態の支持筒５４の下端は載置皿９４の載置面９４ａに接近配置されている。また、実施の形態１の回転軸４１の下端は載置皿９１の載置面９１ａから僅かに離隔していたが、本実施の形態の回転軸４４の下端は載置皿９４の載置面９４ａの中心部に略垂直に、着脱可能にネジ留めされている。この結果、載置皿９４は回転軸４４に対して取り付け及び取り外しが容易である。
【００７０】
また、攪拌翼３１と攪拌翼３４とは、作用及び効果は略同じであるが、形状及び寸法が大きく異なる。
具体的には、攪拌翼３４は、中心部に孔を有し、更に、羽根部３４１，３４１と羽根部３４２，３４２とを有する平面視十字状の部材が、ステンレス製の略鉛直な支持筒５４の下端部外周面に外嵌及び溶接されてなる。
羽根部３４１，３４１は、支持筒５４を中心に対向配置されている。各羽根部３４１の先端と載置皿９４の側壁９４ｂ内面とは鋼球Ｂの外径よりも僅かに長く離隔されており、各羽根部３４１の先端と側壁９４ｂ内面との間が、１個の鋼球Ｂが通過可能な鋼球通路Ｗ1 となるようにしてある。
【００７１】
また、羽根部３４２，３４２は、羽根部３４１，３４１から約９０°離隔して、支持筒５４を中心に対向配置されており、各羽根部３４２の中途には、鋼球Ｂの外径よりも僅かに長い高さ及び幅（ここでは載置面９４ａの径方向の長さ）を有するアーチ部３４ａが形成されている。このアーチ部３４ａの内側は、１個の鋼球Ｂが通過可能な鋼球通路Ｗ2 となる。
以上のような羽根部３４１，３４１，３４２，３４２の側面は、鋼球Ｂ，Ｂ，…を鋼球通路Ｗ1 ，Ｗ2 へ案内する案内面としての機能も有する。
【００７２】
各羽根部３４２の先端と載置皿９４の側壁９４ｂ内面と、並びに、羽根部３４１，３４１，３４２，３４２夫々の最下面及び支持筒５４の下端夫々と載置皿９４の載置面９４ａとは、僅かに離隔している。このため、支持筒５４及び攪拌翼３４に対して載置皿９４が摺動することはない。
【００７３】
回転軸４４の両端部は、支持筒５４の両端開口から突出しており、支持筒５４の下端開口から僅かに突出している回転軸４４の下端部は、前述のように、載置皿９４と連結されている。
【００７４】
一方、支持筒５４の上端開口から突出している回転軸４４の最上端部には、図９及び図１０に示すように、歯数が１００の絶縁歯車７２が外嵌してあり、この絶縁歯車７２と、歯数が５０の絶縁歯車７３とが噛合している。更に、この絶縁歯車７３が、電動モータＭ４の出力軸に外嵌してある。ここで、電動モータＭ４の出力軸と回転軸４４とは略平行に配されている。電動モータＭ４はブラシレスＤＣモータを用いてなり、毎分数回転の回転運動を出力する。
【００７５】
絶縁歯車７２，７３夫々はナイロン製の絶縁部材である。つまり、回転軸４４は、上端部が、絶縁部材である絶縁歯車７２，７３を介して電動モータＭ４の出力軸と連結されている。
回転軸４４と電動モータＭ４との間に絶縁歯車７２，７３が介在しているため、導電性を有する回転軸４４に通電された電力が、出力軸を介して電動モータＭ４へ漏電して電動モータＭ４に悪影響を与えることが防止されている。
【００７６】
電動モータＭ４が出力した回転運動を、絶縁歯車７２，７３及び回転軸４４を介して伝達されることによって、載置皿９４は毎分数回転で回転する。この結果、攪拌翼３４が載置皿９４に対して相対回転して、鋼球Ｂ，Ｂ，…を攪拌する。
攪拌された鋼球Ｂ，Ｂ，…は、各羽根部３４１と羽根部３４２との間で転動し、また、例えば互いに接触して転動する鋼球Ｂ，Ｂが、他の鋼球Ｂに押されたり羽根部３４１，３４１，３４２，３４２の側面に案内されたりして１個ずつ鋼球通路Ｗ1 ，Ｗ2 を通過することによって離隔するため、鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動が促進される。
【００７７】
ところで、チャンバＣ４天板には、内部に回転軸４４が配された支持筒５４が挿通されている開口が形成されており、この開口の周縁部の天板外面側に、外筒６５１が略鉛直に立設されている。
【００７８】
チャンバＣ４天板と支持筒５４との空隙を密封するために、金属板を用いてなる保護カバー６５２が備えられている。保護カバー６５２は、中央部に支持筒５４が貫通する孔が形成されており、この孔の周縁部と支持筒５４の外周面とが溶接されている。更に、保護カバー６５２は、チャンバＣ４天板の孔を閉鎖して、チャンバＣ４天板内面に溶接されている。
このような保護カバー６５２は、チャンバＣ４外の各部（チャンバＣ４外に配されている支持筒５４の外周面、外筒６５１内周面等）にＤＬＣが付着することを防止している。
【００７９】
支持筒５４の上端開口から突出している回転軸４４の下部は、テフロン（登録商標）製の絶縁筒６５４に囲繞されており、同じく上部は、ジュラコン（登録商標）製の絶縁筒６５５に囲繞されている。回転軸４４は、絶縁筒６５４，６５５内で、ベアリングを用いて回転可能に支持されており、また、絶縁筒６５４，６５５によって、回転軸４４からの漏電が防止されている。更に、絶縁筒６５４内周面と回転軸４４外周面との空隙は、バイトン（登録商標）を用いてなるゴム製のパッキンとオイルシールとで密封してある。
ここで、支持筒５４の上端部は、絶縁筒６５４の下部に固定されている。
【００８０】
外筒６５１の上部には、回転軸４４上部に取り付けられている絶縁歯車７２と、絶縁歯車７３と、電動モータＭ４とを収容する収容箱６５３が配されている。収容箱６５３の下面には開口が設けられており、回転軸４４及び回転軸４４を囲繞する絶縁筒６５４は、収容箱６５３下面の開口を貫通している。
絶縁筒６５４，６５５は取付フランジ６５６の下面及び上面にネジ留めされており、この取付フランジ６５６が、収容箱６５３の下面開口を閉鎖して収容箱６５３の下面にネジ留めされている。
絶縁筒６５４と取付フランジ６５６との空隙は、バイトンを用いてなるゴム製のＯリングで密封されている。
【００８１】
以上のように、各空隙が密封されているため、チャンバＣ４に対し気体が流入出することはない。
【００８２】
ところで、鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加すべき負電圧は、図１１に示すように、回転軸４４に印加され、回転軸４４及び載置皿９４を介して、鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加される。つまり、回転軸４４及び載置皿９４は、チャンバＣ４外部からチャンバＣ４内部の鋼球Ｂ，Ｂ，…に負電圧を印加するためのフィードスルー（電流導入端子）としても機能する。
また、本実施の形態では、原料ガスをプラズマにするためのＲＦパルスも回転軸４４に印加される。
【００８３】
このために、回転軸４４には、実施の形態１と同様に、重畳整合回路６６を介してパルスＲＦ電源６７とパルス電源６８とが電気的に接続されている。
【００８４】
その他、実施の形態１〜３に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００８５】
以上のようなＤＬＣ成膜装置７００においては、載置皿９４に対して相対的に回転する攪拌翼３４によって、各鋼球Ｂが自公転し、載置皿９４及び他の鋼球Ｂとの接触点を連続的且つ略ランダムに変化させて転動する。このため、各鋼球Ｂの表面が満遍なくプラズマ雰囲気に暴露され、各鋼球Ｂの表面全体に略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。
なお、ＤＬＣ成膜装置７００が備えるべき攪拌翼は、攪拌翼３４に限定されるものではない。
【００８６】
また、載置皿９４は回転軸４４に対する取り付け及び取り外しが容易であるため、同一の載置皿９４を使用して成膜作業を繰り返した後、作業者は、ＤＬＣが不要に付着した載置皿９４を、新たな載置皿９４と取り替える。この結果、載置皿９４の導電性が向上されるため、鋼球Ｂ，Ｂ，…に対する成膜不良が抑制される。
なお、載置皿９４と回転軸４４とをネジ留めする構成ではなく、例えば、回転軸４４の下端部を雄ネジとし、この雄ネジと対応する雌ネジを載置皿９４の載置面９４ａの中心部に形成する構成でもよい。
【００８７】
実施の形態 ５．
図１３は、本発明の実施の形態５に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９５近傍の構成を示す縦断面図であり、図１４は、同じく平面図である。
本実施の形態のＤＬＣ成膜装置は、実施の形態４のＤＬＣ成膜装置７００と略同様である。つまり、実施の形態４において、回転軸４４の下端部と載置皿９４とが連結されていた構成と同様に、本実施の形態においては、傾斜回転軸４５の下端部と載置皿９５の底面である載置面９５ａとが略垂直に連結されている。
【００８８】
また、鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加すべき負電圧及び原料ガスをプラズマにするためのＲＦパルスは、夫々傾斜回転軸４５に印加される。このために、傾斜回転軸４５には、実施の形態４と同様に、重畳整合回路６６を介してパルスＲＦ電源６７とパルス電源６８とが電気的に接続されている。
更に、傾斜回転軸４５の上端部は、実施の形態４の絶縁歯車７２，７３のような絶縁部材を介して、実施の形態４の電動モータＭ４のような電動モータの出力軸と連結されている。
【００８９】
更にまた、本実施の形態のＤＬＣ成膜装置は、実施の形態４の支持筒５４に対応する図示しない支持筒を備えており、傾斜回転軸４５は、この支持筒内部で回転する。
しかしながら、実施の形態４のＤＬＣ成膜装置７００とは異なり、本実施の形態のＤＬＣ成膜装置は攪拌翼を備えていない。このため、実施の形態４の支持筒５４の下端には攪拌翼３４が固定されているが、本実施の形態の支持筒には攪拌翼が固定されておらず、実施の形態４の支持筒５４の下端は載置皿９４の載置面９４ａに接近配置されているが、本実施の形態の支持筒は載置皿９５から上方に大きく離隔して配されている。
また、傾斜回転軸４５は、水平面に対して僅かに傾斜した状態で配されている。このために、載置皿９５を回転させる回転機構全体が、実施の形態４のチャンバＣ４のようなチャンバに対して傾斜して取り付けられている。
【００９０】
載置皿９５は、実施の形態４の載置皿９４と同様、基材としての鋼球Ｂ，Ｂ，…を転動自在に保持する基材ホルダであって、載置面９５ａと側壁９５ｂとを備える。
載置皿９５には、載置面９５ａを二等分に区画するための隔壁９５１，９５１が、傾斜回転軸４５の径方向両側に配されている。
また、隔壁９５１，９５１によって分割されている各区画には、載置面９５ａから突出する凸条部Ｐが１本形成されている。
凸条部Ｐ，Ｐは、実施の形態１のＶ字溝Ｄ，Ｄ同様に鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動を促進するために載置面９５ａに形成されている凸部である。
【００９１】
その他、実施の形態１〜４に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００９２】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においては、鋼球Ｂ，Ｂ，…は一方の区画から隔壁９５１，９５１を越えて他方の区画へ移動することなく、また、凸条部Ｐ，Ｐに沿って、載置面９５ａで転動する。特に、隔壁９５１，９５１は、傾斜の下側に滑り落ちた鋼球Ｂ，Ｂ，…を、載置皿９５の回転に伴って傾斜の上側へ運ぶ役割も果たし、傾斜の上側へ移送された鋼球Ｂ，Ｂ，…が、重力に従って自動的に傾斜の下側へ移動する。このため、鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動が更に促進される。
このようにして各鋼球Ｂが自公転し、載置皿９５及び他の鋼球Ｂとの接触点が連続的且つ略ランダムに変化する。この結果、各鋼球Ｂの表面全体に略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。
【００９３】
また、載置皿９５は傾斜回転軸４５に対する取り付け及び取り外しが容易であるため、同一の載置皿９５を使用して成膜作業を繰り返した後、作業者は、ＤＬＣが不要に付着した載置皿９５を、新たな載置皿９５と取り替える。この結果、載置皿９５の導電性が向上されるため、鋼球Ｂ，Ｂ，…に対する成膜不良が抑制される。
【００９４】
なお、本実施の形態１〜５においては、回転軸４１〜４５は載置皿９１〜９５の上側に配されているが、これに限定されず、載置皿の下側に配される構成でもよい。
また、回転軸４１〜４５及び載置皿９１〜９５両方を回転（例えば互いに逆方向に回転）させる構造でもよい。
更に、本実施の形態１〜５における載置皿９１、攪拌翼３１、回転軸４１、傾斜回転軸４５、支持筒５１等の各部材はステンレス製であるが、これに限定されず、例えばＤＬＣが付着し難い銅製の部材を用いてもよい。
更にまた、鋼球Ｂに限定されず、鉄、セラミック等を用いてなる転動体にＤＬＣ膜を成膜してもよい。
【００９５】
実施の形態 ６．
図１５は、本発明の実施の形態６に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９６の平面図である。
実施の形態１〜５においては、ＤＬＣが不要に付着した場合に、載置皿９１〜９５全体を取り替えていたが、ＤＬＣの付着は載置皿９１〜９５全面ではなく、部分的に生じることがある。このため、載置皿９１〜９５に関し、ＤＬＣが付着した部分だけを取り替える方が効率がよい。
【００９６】
本実施の形態における載置皿９６は、実施の形態１〜５の載置皿９１〜９５と略同様であり、例えば実施の形態１の載置皿９１の代わりに、支持部材９１１，９１１，…に着脱可能にネジ留めされる。このために、載置皿９６の載置面９６ａ及び側壁９６ｂは、実施の形態１の載置皿９１の載置面９１ａ及び側壁９１ｂに対応し、載置面９６ａにはＶ字溝Ｄ，Ｄが形成されている。
【００９７】
ところで、載置皿９６は、載置皿９６を周方向に３等分してなる皿部材９６１，９６２，９６３を組み合わせてなる。各皿部材９６１，９６２，９６３は、夫々自身と略同一形状の皿部材９６１，９６２，９６３と取り替え可能にしてある。
このため、例えば皿部材９６３が、ＤＬＣの不要な付着によって導電性が悪化した場合、ＤＬＣが付着した皿部材９６３と新たな皿部材９６３とが取り替えられる。
ここで、皿部材９６１，９６２，９６３同士は、例えば載置皿９６の外側から、板状の補助部材とネジとで連結してある。
【００９８】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においては、載置皿９６全体を取り替えることなく、ＤＬＣが付着した皿部材９６１，９６２，９６３の何れか１つ又は２つを個々に取り替えることが可能であるため、無駄がない。
【００９９】
実施の形態 ７．
図１６は、本発明の実施の形態７に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９７の斜視図である。
実施の形態６においては、３分割された載置皿９６を用い、ＤＬＣが付着した皿部材９６１，９６２，９６３の何れか１つ又は２つを個々に取り替えていたが、ＤＬＣの付着による導電性の悪化が鋼球Ｂ，Ｂ，…の成膜に悪影響を及ぼすのは主に載置皿９６の底面である載置面９６ａに対するＤＬＣの付着である。このため、皿部材９６１，９６２，９６３ではなく、ＤＬＣが付着によって鋼球Ｂ，Ｂ，…の成膜に悪影響を及ぼす載置面９６ａだけを取り替える方が効率がよい。
【０１００】
本実施の形態における載置皿９７は、実施の形態１〜６の載置皿９１〜９６と略同様であり、例えば実施の形態１の載置皿９１の代わりに、支持部材９１１，９１１，…に着脱可能にネジ留めされる。このために、載置皿９７の底面９７ａ及び側壁９７ｂは、実施の形態１の載置皿９１の載置面９１ａ及び側壁９１ｂに対応する。
ここで、底面９７ａには直接的に鋼球Ｂ，Ｂ，…が載置されないので、例えばＶ字溝Ｄ，Ｄが形成されている必要はないが、後述する載置板８の敷設に影響がなければ、凸部、凹条部等が形成されていても問題はない。
【０１０１】
この底面９７ａ上には、底面９７ａと略同一形状同一寸法の（又は僅かに直径が小さい）円形薄板であるステンレス製の載置板８が着脱可能に敷いてある。載置板８の底面９７ａに対する取り付けは、自重による載置のみであってもよく、導電性を有する着脱可能な部材で固定してもよい。なお、載置板８はアルミニウム製、銅製等でもよい。
【０１０２】
載置板８は、載置板８を周方向に３等分してなる板部材８１，８２，８３を組み合わせてなる。各板部材８１，８２，８３は、夫々自身と略同一形状の板部材８１，８２，８３と取り替え可能にしてある。
このため、例えば板部材８３が、ＤＬＣの不要な付着によって導電性が悪化した場合、ＤＬＣが付着した板部材８３と新たな板部材８３とが取り替えられる。
ここで、板部材８１，８２，８３同士は互いに連結される構成でもよく、連結されず個々に底面９７ａに載置される構成でもよい。
【０１０３】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においては、載置皿９７全体又は載置板８全体を取り替えることなく、ＤＬＣが付着した板部材８１，８２，８３の何れか１つ又は２つを個々に取り替えることが可能であるため、無駄がない。
なお、載置板８の全面にＤＬＣが付着するような場合は、分割されていない一枚板を用いてなる載置板と取り替える構成でもよい。
【０１０４】
ところで、各鋼球Ｂを、載置板８及び他の鋼球Ｂとの接触点を連続的且つ略ランダムに変化させつつ転動させるために、載置板８にも凸部及び／又は凹条部が形成してあることが好ましい。
【０１０５】
図１７及び図１８は、板部材８１の一例を示す平面図及び側面図であり、図１９は、板部材８１の他の一例を示す平面図であり、図２０は、板部材８１の更に他の一例を示す平面図である。
図１７及び図１８に示すように、載置板８の各板部材８１（８２，８３）夫々には、夫々長手方向が楕円弧状のＶ字溝（凹条部）Ｄ１及び山形に突出する凸条部（凸部）Ｐ１が形成されている。
又は、図１９に示すように、載置板８の各板部材８１（８２，８３）には、径方向に交差するＶ字溝Ｄが形成されている。
或いは、図２０に示すように、載置板８の各板部材８１（８２，８３）には、放射状のＶ字溝（凹条部）Ｄ２，Ｄ２が形成されている。
【０１０６】
以上のようなＶ字溝Ｄ１及び凸条部Ｐ１、Ｖ字溝Ｄ、又はＶ字溝Ｄ２，Ｄ２と接触しつつ転動することによって、各鋼球Ｂの表面が満遍なくプラズマ雰囲気に暴露される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るボールねじの外観を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電動シリンダの内部構成を示す側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置の構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置の構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える電動モータ近傍の構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿近傍の構成を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿近傍の構成を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の板部材の一例を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の板部材の一例を示す側面図である。
【図１９】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の板部材の他の一例を示す平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の板部材の更に他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ ボールねじ
１１ ねじ軸
１２ ナット
１３ 鋼球（金属球）
２ 電動シリンダ
２１ 電動モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ軸とナットとの間で金属球が転動するボールねじ、及びボールねじを備える電動シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝と、ナットの内周面に形成されているねじ溝との間で、複数の鋼球が転動するよう構成されている。
潤滑剤の使用が困難な環境においてもボールねじの寿命、作動精度等を向上させるために、従来、ナットの内周面にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜が形成されているボールねじが提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１のボールねじを製造する際には、ナットが分割されてなるナット分割体の内周面にＤＬＣ膜を成膜してからナット分割体を接合してナットとなす。このようなナットの内周面はナット分割体同士の接合部分で連続性、円滑性等が低下しているため、鋼球の転動が阻害されることがある。この結果、ボールねじの作動精度の悪化、騒音の発生等の問題が生じることがあった。
【０００３】
この問題を解決するために、ナットではなくねじ軸に成膜することが考えられるが、ＤＬＣ成膜装置の寸法上の制約から、特に長尺のねじ軸には十分な範囲に成膜できないことがある。
また、ナット及びねじ軸の一方にのみＤＬＣ膜を成膜しても、成膜されていない方と鋼球とがＤＬＣ膜によって保護されていないため、ボールねじの寿命、作動精度等は向上し難い。
以上のような事情から、表面に鍍金が施された鋼球を備えるボールねじが提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
ところで、従来、鋼を用いてなるベアリング球に負電圧を印加しつつ、炭素を含むプラズマ雰囲気中でベアリング球を転動させることによって、ベアリング球の表面全体にＤＬＣ膜を成膜する装置が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−４８８４２号公報
【特許文献２】特開平８−１２９９３８号公報
【特許文献３】特許第３８３４６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されているようなボールねじの鋼球表面に形成されている鍍金膜は、ＤＬＣ膜と比べて、硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に劣るという問題がある。
また、従来、表面に成膜されている鋼球は、ＡＩ、ＳＵＳ３０４等の低炭素鋼を用いてなり、機械部品としては硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に劣るという問題もある。
【０００６】
本発明は斯かる問題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、表面がＤＬＣ膜に被覆されている金属球がねじ軸とナットとの間で転動する構成とすることにより、寿命、作動精度、静音性等を向上させることができるボールねじ及び電動シリンダを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、高炭素鋼を用いてなる金属球を備えることにより、更に寿命を向上させることができるボールねじを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係るボールねじは、ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝とナットの内周面に形成されているねじ溝との間で複数の金属球が転動するボールねじにおいて、各金属球の表面が、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜に被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係るボールねじは、前記金属球は高炭素鋼を用いてなることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る電動シリンダは、電動モータと、該電動モータが発生させる回転運動がねじ軸（又はナット）に伝達されて、伝達された回転運動をナット（又はねじ軸）の直線運動に変換するボールねじとを備える電動シリンダにおいて、前記ボールねじは、第１発明又は第２発明のボールねじであることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、夫々の表面がＤＬＣ膜に被覆されている複数の金属球が、ねじ軸とナットとの間で転動する。
即ち、硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に優れるＤＬＣ膜が、ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝と金属球との間、ナットの内周面に形成されているねじ溝と金属球との間、及び、金属球同士の間の夫々に介在していることになるため、ボールねじを構成するねじ軸、ナット、及び複数の金属球が互いに直接接触することが防止されている。この結果、ねじ軸、ナット、又は隣接する金属球との接触による作動効率の低下や金属球の劣化（変形、損傷、摩耗等）が抑制される。
しかも、ＤＬＣ膜に被覆されることによって劣化が抑制されている金属球は、作動効率が維持される。
【００１２】
第２発明にあっては、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＪ２及びＳＵＳ４４０Ｃ等の高炭素鋼を用いてなり、夫々の表面がＤＬＣ膜に被覆されている複数の金属球が、ねじ軸とナットとの間で転動する。
即ち、金属球自身が低炭素鋼を用いてなる金属球に比べて金属球が硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等に優れており、更に劣化が抑制されている。
【００１３】
第３発明にあっては、電動モータが発生させる回転運動が、本発明のボールねじが備えるねじ軸に伝達されて、伝達された回転運動が、ボールねじのナットの直線運動に変換される。
又は、電動モータが発生させる回転運動が、本発明のボールねじが備えるナットに伝達されて、伝達された回転運動が、ボールねじのねじ軸の直線運動に変換される。
このねじ軸は、ボールねじが備える金属球の劣化が抑制されているため、金属球の劣化による電動シリンダの性能の低下が抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明のボールねじによる場合、ＤＬＣ膜に被覆されている金属球表面の硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等を向上させることができ、ねじ軸、ナット、又は他の金属球との接触による金属球の劣化を抑制することができる。このため、ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝及びナットの内周面に形成されているねじ溝の両方にＤＬＣ膜を形成することなく、ボールねじの寿命、作動精度等を向上させることができる。
【００１５】
金属球の表面がＤＬＣ膜に被覆されているため、ボールねじは、内周面がＤＬＣ膜に被覆されているナット分割体を接合してなるナットを供える必要がない。このため、ナットの内周面の連続性、円滑性等が低下せず、金属球の転動が阻害されない。この結果、ボールねじの作動精度の悪化、騒音の発生等を防止することができる。
また、外周面がＤＬＣ膜に被覆されているねじ軸を用いる必要がなく、しかも金属球の表面には、例えば特許文献３に開示されているＤＬＣ成膜装置を用いて容易に成膜することができる。このため、小型のＤＬＣ成膜装置を用いて、長尺のねじ軸を備えるボールねじを簡易に構成することができる。
【００１６】
第２発明のボールねじによる場合、金属球の硬度、摺動性、転動性、耐摩耗性等を更に向上させることができ、ねじ軸、ナット、又は他の金属球との接触による金属球の劣化を抑制することができる。このため、ボールねじの寿命、作動精度等を更に向上させることができる。
【００１７】
第３発明の電動シリンダによる場合、ボールねじが備える金属球の劣化が抑制されているため、金属球の劣化による電動シリンダの性能の低下が抑制されて、電動シリンダの寿命、作動精度、静音性等を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１９】
実施の形態 １．
図１は、本発明の実施の形態１に係るボールねじ１の外観を示す側面図である。
ボールねじ１は、円柱状のねじ軸１１、円筒状のナット１２、及び多数の金属球である鋼球１３，１３，…（１個のみ図示）を備える。各鋼球１３は、高炭素鋼を用いてなり、鋼球１３の表面は、厚さ約０．２〜２．０μｍのＤＬＣ膜に被覆されている。
【００２０】
ねじ軸１１は金属製であり、一端部から中央部までの外周面に螺旋状のねじ溝１１１が設けられ、ねじ軸１１の他端部に、例えば後述する電動モータ２１の出力軸２１１に連結するための連結軸１１２が設けられている。ここで、ねじ溝１１１と連結軸１１２との間の中間部１１３には、ねじ溝は形成されていない。
ナット１２は金属製であり、ねじ軸１１のねじ溝１１１に対向する図示しない螺旋状のねじ溝（以下、ナットねじ溝という）が内周面に設けられている。そして、ねじ溝１１１とナットねじ溝とによって形成される螺旋状の鋼球循環路に、鋼球１３，１３，…が転動自在に装填された状態で、ナット１２はねじ軸１１に螺合している。
【００２１】
ナット１２の前記一端部の側（即ち連結軸１１２の逆側）には、例えば後述するロッド２３を取り付けるための取付部１２１が設けられている。
また、ナット１２の外周面にはリターンチューブ１４が設けられている。このリターンチューブ１４の両端部は、ナット１２を貫通して鋼球循環路に連結しており、鋼球循環路を転動する鋼球１３，１３，…がリターンチューブ１４内を通過して鋼球循環路を循環するようになっている。
【００２２】
ボールねじ１においては、ナット１２の周方向に対してねじ軸１１が螺旋状に相対回転し（図中矢符方向）、この結果、ナット１２はねじ軸１１の軸長方向に相対移動する（図中白抜矢符方向）。
このとき、ねじ軸１１のねじ溝１１１とナット１２のナットねじ溝との間で鋼球１３，１３，…が転動して鋼球循環路を移動し、ねじ軸１１の周りを複数回周回してから、ナット１２の一端側に配されているリターンチューブ１４の一端部に至り、リターンチューブ１４内を通過して、ナット１２の他端側に配されているリターンチューブ１４の他端部から再び鋼球循環路へ戻る。このように、鋼球１３，１３，…の転動を介することで、ねじ軸１１とナット１２との相対回転及び相対移動が円滑に実現する。
【００２３】
以上のようなボールねじ１は、ＤＬＣ膜の介在によって、金属同士（ねじ軸１１と鋼球１３と、又はナット１２と鋼球１３と、或いは隣接する鋼球１３，１３）の直接接触が防止されている。このため、鋼球１３に亀裂、剥離等が発生することが抑制されている。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電動シリンダ２の内部構成を示す側断面図である。
電動シリンダ２は、本発明のボールねじ１と、電動モータ２１、夫々円筒状のカップリング２２及びロッド２３等とを備える。
電動モータ２１は、外筒２０の一端部に、電動モータ２１の出力軸２１１が外筒２０内部に挿入されるよう取り付けられている。
また、ボールねじ１は、外筒２０の中央部から他端部に亘って配されており、ボールねじ１、外筒２０の内部、電動モータ２１の出力軸２１１、カップリング２２、及びロッド２３夫々の中心軸は略一直線上に位置している。
【００２５】
ボールねじ１は、ねじ軸１１の連結軸１１２が電動モータ２１の出力軸２１１に対向配置されており、連結軸１１２と出力軸２１１とは、カップリング２２によって連結されている。このため、電動モータ２１が発生させる順方向及び逆方向夫々の回転運動は、出力軸２１１から連結軸１１２、即ちボールねじ１のねじ軸１１に、カップリング２２を介して伝達される。
ボールねじ１は、回動可能に外筒２０に支持されている。このために、ねじ軸１１の中間部１１３が、外筒２０内部に配設されているベアリング２４，２４によって支持されている。
【００２６】
外筒２０内部において、ねじ軸１１に螺合しているナット１２の取付部１２１（図１参照）には、円筒状のロッド２３の一端部が取り付けられており、ロッド２３の他端部は、外筒２０の他端部開口（電動モータ２１配設側の逆側の開口）から外筒２０外部へ突出している。
ロッド２３には凸状のスライダ２３１が設けられており、スライダ２３１は、外筒２０内面に設けられている凹状のガイドレールに嵌合して摺動することによって、ロッド２３の軸長方向の移動を案内する。
【００２７】
電動モータ２１が発生させる回転運動がボールねじ１のねじ軸１１に伝達されることによって、ねじ軸１１が回転し、ねじ軸１１の回転に伴い、ナット１２がねじ軸１１の軸長方向に移動する。
ナット１２に取り付けられているロッド２３は、ナット１２の軸長方向の移動に伴って、軸長方向に移動する。つまり、電動モータ２１から伝達された回転運動がナット１２、延いてはロッド２３の直線運動に変換されて、ロッド２３の外筒２０からの突出量が増大又は減少する。
このような電動シリンダ２は、例えば水平方向に配されて、ロッド２３の先端に対向配置された物品を水平方向に押し出すプッシャとして利用される。
【００２８】
以上のようなボールねじ１、並びにボールねじ１を備える電動シリンダ２は、高炭素鋼を用いてなる鋼球１３，１３，…、及び各鋼球１３表面を被覆しているＤＬＣ膜によって、鋼球１３，１３，…の硬度、耐摩耗性、摺動性、転動性等が向上されているため、潤滑剤を使用しなくても長寿命であり、作動精度が低下し難い。このため、ボールねじ１及び電動シリンダ２は、潤滑剤の使用が困難な環境においても長寿命で作動精度が低下し難い。また、ボールねじ１及び電動シリンダ２は、潤滑剤の補充が不要であるためメンテナンスフリーである。
【００２９】
しかも、ねじ軸１１のねじ溝１１１及びナット１２のナットねじ溝夫々に接合部分がない（鋼球循環路の連続性、円滑性等が保たれている）ため、鋼球１３，１３，…の転動が阻害されず、ねじ軸１１とナット１２との円滑な相対回転が実現され、更に、静音性が高い。
なお、ボールねじ１は、電動シリンダ２以外の機械（例えば手動シリンダ）に備えられてもよい。
【００３０】
また、電動シリンダ２は、電動モータ２１が発生させる回転運動がボールねじ１のねじ軸１１に伝達されて、伝達された回転運動がナット１２の直線運動に変換される構成に限らず、電動モータ２１が発生させる回転運動がナット１２に伝達されて、伝達された回転運動がねじ軸１１の直線運動に変換される構成でもよい。
【００３１】
この場合、ボールねじ１の中心軸と電動モータ２１の出力軸２１１の中心軸とは略平行に配され、出力軸２１１とナット１２との間に歯車を介在する。このとき、出力軸２１１の回転に伴い歯車を介してナット１２が回転し、ナット１２の回転に伴い、ねじ軸１１が軸長方向に移動する。
【００３２】
以上のようなボールねじ１及び電動シリンダ２に備えられている鋼球１３，１３，…は、以下に示すようなＤＬＣ成膜装置を用いて未成膜の鋼球Ｂ，Ｂ，…にＤＬＣを成膜することによって製造することが望ましい。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態１に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置７の構成を示す縦断面図である。
また、図４は、ＤＬＣ成膜装置７が備える載置皿９１及び攪拌翼３１近傍の構成を示す縦断面図であり、図５は、同じく平面図である。
【００３４】
鋼球Ｂは、炭素鋼を用いてなる外径約１０ｍｍの転動体である。複数の鋼球Ｂ，Ｂ，…の表面全体にＤＬＣ膜を成膜すべく、ＤＬＣ成膜装置７は、炭素を含むプラズマ雰囲気中で転動自在に保持された鋼球Ｂ，Ｂ，…を略ランダムに転動させつつ、鋼球Ｂ，Ｂ，…に負電圧を印加する。
このために、ＤＬＣ成膜装置７は、図３に示すように、真空排気装置６１によって内部の気体が排出され、ガス流入装置６２によって、炭素を含む原料ガスが供給されるチャンバＣ１を備える。
【００３５】
チャンバＣ１は、略水平な天板及び載置板、並びに４枚の側板で構成されている密封容器であり、例えばアルゴンガスのような不活性ガスによって内部を洗浄されてから、メタンガス、アセチレンガス、トルエンガス等の原料ガスを供給される。
このような原料ガスはチャンバＣ１へ連続的に供給される。そして、後述するようにＲＦ（高周波）パルス及びパルス状の負電圧が印加されることによって、チャンバＣ１内でプラズマが発生し、各鋼球Ｂの表面にＤＬＣが堆積する。
【００３６】
チャンバＣ１の中央部には、導電性を有する載置皿９１が配されている。載置皿９１は、基材としての鋼球Ｂ，Ｂ，…を転動自在に保持する基材ホルダであって、本実施の形態においてはステンレスを用いてなり、図４及び図５に示すように、約２００ｍｍの直径を有する平面視円形状の略平坦な載置面９１ａと、載置面９１ａの周縁から立ち上がる平面視円環状の側壁９１ｂとを備える。
【００３７】
載置皿９１の載置面９１ａは略水平に配され、載置面９１ａには鋼球Ｂ，Ｂ，…が載置される。載置皿９１に載置すべき鋼球Ｂ，Ｂ，…の個数は、載置面９１ａに対する鋼球Ｂ，Ｂ，…の投影面積が、載置面９１ａの面積の３０％以下を占める程度の個数が好ましい。仮に、３０％を上回る場合は鋼球Ｂ，Ｂ，…同士が互いに接触又は接近することが多くなり、各鋼球Ｂの周辺にプラズマが回りきらないため、鋼球Ｂ，Ｂ，…の表面全体に均一、均質なＤＬＣ膜が成膜され難くなる。
【００３８】
載置面９１ａ上の鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動を促進するために、図３〜図５に示すように、載置皿９１内部には、載置皿９１に載置されている鋼球Ｂ，Ｂ，…を載置面９１ａの周方向（図５中白抜矢符方向）に攪拌するステンレス製の攪拌翼３１が、載置面９１ａから僅かに上方に離隔して配されている。
具体的には、攪拌翼３１は、ステンレス製の略鉛直な回転軸４１の下端部外周面に、略水平に配された４本の矩形棒材３１１，３１１，…の各基端部を溶接してなる平面視十字状の回転部材である。対向する２本の矩形棒材３１１，３１１の先端部同士の距離は載置面９１ａの直径よりも僅かに短く、また、回転軸４１の下端部は載置面９１ａの中心点の上方に離隔配置されているため、回転軸４１及び攪拌翼３１が載置皿９１に摺動することはない。
【００３９】
攪拌翼３１の矩形棒材３１１，３１１，…によって、載置皿９１は４個の区画に分割されるため、これらの区画に鋼球Ｂ，Ｂ，…が略均等に配分されていることが望ましい。なお、形状、寸法、材質等が異なる転動体（例えば鋼球Ｂ，Ｂ，…と、鋼球Ｂより小さい複数の鋼球と）を、区画毎に配分してもよい。
【００４０】
攪拌翼３１に攪拌される鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動を更に促進するために、載置皿９１の載置面９１ａには、互いに略平行な２本のＶ字溝Ｄ，Ｄが形成されている。Ｖ字溝Ｄ，Ｄは載置面９１ａの中心点の両側に配されている凹条部であり、各Ｖ字溝Ｄの幅は鋼球Ｂの直径よりも充分に短い。このため、鋼球ＢはＶ字溝Ｄ内に落ち込むことなく、Ｖ字溝Ｄを乗り越え、又は、Ｖ字溝Ｄに沿って、転動可能である。
【００４１】
例えば、図５に示すように、互いに隣接して転動している鋼球Ｂ，Ｂの内、一方の鋼球ＢのみがＶ字溝Ｄ上に位置した場合、攪拌翼３１の回転に伴い、Ｖ字溝Ｄ上の鋼球ＢはＶ字溝Ｄに沿って直進するが、他方の鋼球Ｂ（即ちＶ字溝Ｄ上にない鋼球Ｂ）は円弧状に進行するため、隣接していた鋼球Ｂ，Ｂが離隔し、互いに接触していた部分がプラズマ雰囲気に暴露される。
【００４２】
仮に、Ｖ字溝Ｄ，Ｄが形成されていない場合、鋼球Ｂ，Ｂは互いに接触したまま円弧状の転動を継続することがあり、互いに接触している部分がプラズマ雰囲気に暴露され難く、この部分にＤＬＣ膜が成膜されないことがある。
なお、Ｖ字溝Ｄに限らず、他の形状の凹条部及び／又は凸部（例えば転動する鋼球Ｂが乗り越え可能な逆Ｖ字状の凸条部）が載置面９１ａに形成されていてもよいが、攪拌翼３１の回転を阻害しないために、凸部よりは凹条部が好ましい。
【００４３】
前述のようにして下端部が攪拌翼３１と連結されている回転軸４１は、図３に示すように、回転軸４１の上端部が、継ぎ手７１を介して、電動モータＭ１の出力軸と連結されている。電動モータＭ１は、毎分数回転の回転運動を出力する。
回転軸４１と電動モータＭ１の出力軸とは略一直線上に配されており、継ぎ手７１は、回転軸４１の上端部と電動モータＭ１の出力軸とを連結するナイロン製のカップリングであって、絶縁部材としての機能を有する。即ち、継ぎ手７１は、導電性を有する回転軸４１に漏電した電力が、出力軸を介して電動モータＭ１へ更に漏電して電動モータＭ１に悪影響を与えることを防止している。
【００４４】
電動モータＭ１が出力した回転運動を、継ぎ手７１及び回転軸４１を介して伝達されることによって、攪拌翼３１は毎分数回転で回転して鋼球Ｂ，Ｂ，…を攪拌する。
【００４５】
ここで、チャンバＣ１天板外面には、外筒６４１が略鉛直に立設されており、電動モータＭ１は、外筒６４１の上端部に、取付フランジ６４２を介して取り付けられている。電動モータＭ１の出力軸及び回転軸４１夫々は、外筒６４１の内部に配されている。
【００４６】
この外筒６４１内部には支持筒５１が略鉛直に配されており、回転軸４１は、両端部が支持筒５１の両端開口から突出するよう配されて、支持筒５１内部で回転可能に支持されている。支持筒５１はステンレス製であって導電性を有し、支持筒５１の軸長方向を略鉛直方向に配して、チャンバＣ１の天板を貫通した状態で、チャンバＣ１に取り付けられている。このため、支持筒５１の上端部はチャンバＣ１の外部に配され、支持筒５１の下端部はチャンバＣ１の内部に配されている。図４に示すように、支持筒５１の下端部には、回転軸４１が挿通されている円筒部材５１１の上端部がネジ留めされている。
【００４７】
図３に示すように、回転軸４１の外周面と支持筒５１の上部内周面との間にＯリング６３１を配することによって、回転軸４１と支持筒５１との空隙は密閉されており、回転軸４１はＯリング６３１に摺動しつつ回転する。また、支持筒５１の外周面と、チャンバＣ１天板の内面及び外面夫々との間にＯリング６３２，６３２を配することによって、支持筒５１とチャンバＣ１との空隙は密閉されている。以上の結果、支持筒５１がチャンバＣ１の天板を貫通していることによってチャンバＣ１に対し気体が流入出することはない。
【００４８】
図４及び図５に示すように、載置皿９１の側壁９１ｂには、載置面９１ａの周縁を４等分する位置に、４個の支持部材９１１，９１１，…の一端部が着脱可能にネジ留めされている。このため、載置皿９１は支持部材９１１，９１１，…に対して取り付け及び取り外しが容易である。
各支持部材９１１は、矩形平板を変形Ｚ字状に折り曲げてなり、各支持部材９１１の他端部は、円筒部材５１１の下端部にネジ留めされている。
【００４９】
このような支持部材９１１，９１１，…は載置皿９１を、載置面９１ａを略水平にした状態でチャンバＣ１内に、着脱可能に吊り下げ支持している。つまり、支持筒５１は、円筒部材５１１及び支持部材９１１，９１１，…を介して、支持筒５１の外部で載置皿９１を着脱可能に支持している。
円筒部材５１１、支持部材９１１，９１１，…及び支持部材９１１，９１１，…をネジ留めするネジは、夫々ステンレス製であって、導電性を有する。
【００５０】
鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加すべき負電圧は、支持筒５１に印加され、支持筒５１、円筒部材５１１、支持部材９１１，９１１，…及び載置皿９１を介して、鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加される。つまり、支持筒５１、円筒部材５１１、支持部材９１１，９１１，…及び載置皿９１は、チャンバＣ１外部からチャンバＣ１内部の鋼球Ｂ，Ｂ，…に負電圧を印加するためのフィードスルー（電流導入端子）としても機能する。
また、本実施の形態では、原料ガスをプラズマにするためのＲＦパルスも支持筒５１に印加される。
【００５１】
このために、支持筒５１には、重畳整合回路６６を介してパルスＲＦ電源６７とパルス電源６８とが電気的に接続されており、パルスＲＦ電源６７が出力するプラズマ発生用のＲＦパルスと、パルス電源６８が出力する負の高電圧パルスとが、鋼球Ｂ，Ｂ，…に対して重畳的に印加されるようにしてある。
重畳整合回路６６は、パルスＲＦ電源６７及びパルス電源６８夫々の出力を制御する制御部を備え、パルスＲＦ電源６７とパルス電源６８との相互干渉を防止し、また、パルスＲＦ電源６７と鋼球Ｂ，Ｂ，…とのインピーダンスを整合するように構成されている。
【００５２】
以上のようなＤＬＣ成膜装置７においては、載置皿９１に対して相対的に回転する攪拌翼３１と、Ｖ字溝Ｄ，Ｄとによって、各鋼球Ｂが自公転し、載置皿９１及び他の鋼球Ｂとの接触点を連続的且つ略ランダムに変化させて転動する。このため、各鋼球Ｂの表面が満遍なくプラズマ雰囲気に暴露され、所定の成膜条件下で、各鋼球Ｂの表面全体に、厚さ約１．０μｍの略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。
なお、ＤＬＣ膜の膜厚は、成膜条件を変更することによって、０．２μ〜２．０μｍの範囲で変更することが可能である。
【００５３】
また、載置皿９１は取り付け及び取り外しが容易であるため、同一の載置皿９１を使用して成膜作業を繰り返した後、作業者は、ＤＬＣが不要に付着した載置皿９１を、新たな載置皿９１と取り替える。この結果、載置皿９１の導電性が向上されるため、鋼球Ｂ，Ｂ，…に対する成膜不良が抑制される。
【００５４】
実施の形態 ２．
図６は、本発明の実施の形態２に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９２及び攪拌翼３１近傍の構成を示す縦断面図である。
実施の形態１のＤＬＣ成膜装置７においては、載置皿９１は、載置面９１ａが略水平となるよう支持部材９１１，９１１，…によって吊り下げ支持されていたが、本実施の形態のＤＬＣ成膜装置においては、載置皿９２は、水平面に対して傾斜した状態で支持されている。
【００５５】
載置皿９２、載置皿９２の載置面９２ａ及び側壁９２ｂ、並びに支持部材９２１，９２１，…は、実施の形態１の載置皿９１、載置皿９１の載置面９１ａ及び側壁９１ｂ、並びに支持部材９１１，９１１，…に対応する。
ただし、支持部材９２１，９２１，…は、載置皿９２を、載置面９２ａが水平面に対して僅かに傾斜した状態で吊り下げ支持している。
このため、攪拌翼３１の回転に伴って、傾斜の上側に移動した鋼球Ｂは、重力によって自然と傾斜の下側へ移動するため、鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動が更に促進される。
【００５６】
ところで、載置面９２ａに形成されているＶ字溝Ｄ，Ｄの長手方向は、載置面９２ａの傾斜方向と交差する方向に配される。このため、例えば前述のように重力によって移動する鋼球Ｂが、傾斜の上側から下側へ真っ直ぐ移動することなく、Ｖ字溝Ｄに沿って斜めに移動することがあり、鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動が促進される。
仮に、Ｖ字溝Ｄ，Ｄの長手方向を載置面９２ａの傾斜方向に沿って配した場合は、鋼球Ｂ，Ｂ，…はＶ字溝Ｄ，Ｄが形成されていない場合と略同様の動きをする。
【００５７】
その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５８】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においても、各鋼球Ｂの表面全体に略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。また、ＤＬＣが不要に付着した載置皿９２を適宜のタイミングで新たな載置皿９２に取り替えることが可能である。
【００５９】
実施の形態 ３．
図７は、本発明の実施の形態３に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９１及び攪拌翼３３近傍の構成を示す縦断面図であり、図８は、同じく平面図である。
実施の形態１，２のＤＬＣ成膜装置７が備える攪拌翼３１は十字状であったが、ＤＬＣ成膜装置が備えるべき攪拌翼の形状は、十字状に限定されるものではない。このため、本実施の形態においては、他の形状の攪拌翼を例示する。
【００６０】
本実施の形態のＤＬＣ成膜装置は、実施の形態１の攪拌翼３１及び回転軸４１に夫々対応する攪拌翼３３及び回転軸４３を備える。
攪拌翼３３は、回転軸４３の下端面に、略水平に配された１本の矩形棒材３３１の中心部を溶接し、更に、矩形棒材３３１の両端部下面に、略水平に配された４本の矩形棒材３３２，３３２，…の上面を溶接してなる回転部材である。攪拌翼３３の平面視の形状は、回転軸４３を中心とする点対称形状である。
【００６１】
矩形棒材３３１，３３２，３３２，…及び回転軸４３は、載置皿９１から夫々適長離隔配置されている。
矩形棒材３３１の下面と載置面９１ａとの離隔距離は鋼球Ｂの直径よりも大きいため、矩形棒材３３１は鋼球Ｂ，Ｂ，…に当接しない。
一方、矩形棒材３３２，３３２，…の下面と載置面９１ａとの離隔距離は鋼球Ｂの直径よりも小さい。即ち、矩形棒材３３２，３３２，…が鋼球Ｂ，Ｂ，…に当接することによって、攪拌翼３３は、図８中白抜矢符方向の回転に伴い、鋼球Ｂ，Ｂ，…を攪拌する。
このような攪拌翼３３は載置皿９１を複数の区画に分割しないため、鋼球Ｂ，Ｂ，…は、載置皿９１内を更に自由に移動する。
【００６２】
その他、実施の形態１，２に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６３】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においても、各鋼球Ｂの表面全体に略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。
【００６４】
実施の形態 ４．
図９は、本発明の実施の形態４に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置７００の構成を示す縦断面図であり、図１０は、ＤＬＣ成膜装置７００が備える電動モータＭ４近傍の構成を示す側面図である。
また、図１１は、ＤＬＣ成膜装置７００が備える載置皿９４及び攪拌翼３４近傍の構成を示す縦断面図であり、図１２は、同じく平面図である。更に詳細には、図１１は、図１２に示すＸ−Ｙ線の断面図である。
【００６５】
本実施の形態のＤＬＣ成膜装置７００は、実施の形態１のＤＬＣ成膜装置７と同様、複数の鋼球Ｂ，Ｂ，…の表面全体にＤＬＣ膜を成膜すべく、炭素を含むプラズマ雰囲気中で転動自在に保持された鋼球Ｂ，Ｂ，…を略ランダムに転動させつつ、鋼球Ｂ，Ｂ，…に負電圧を印加する。
【００６６】
このために、ＤＬＣ成膜装置７００は、図９に示すように、図示しない真空排気装置によって内部の気体が排出され、図示しないガス流入装置によって、炭素を含む原料ガスが供給される金属製のチャンバＣ４を備える。
チャンバＣ４は、実施の形態１のチャンバＣ１同様、略水平な天板及び載置板、並びに４枚の側板で構成されている密封容器であり、例えばアルゴンガスのような不活性ガスによって内部を洗浄されてから、メタンガス、アセチレンガス、トルエンガス等の原料ガスを供給される。
【００６７】
チャンバＣ４の中央部には、導電性を有する載置皿９４が配されている。載置皿９４は、基材としての鋼球Ｂ，Ｂ，…を転動自在に保持する基材ホルダであって、本実施の形態においてはステンレスを用いてなり、図９、図１１及び図１２に示すように載置面９４ａと側壁９４ｂとを備える。
載置面９４ａ上の鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動を促進するために、載置皿９４内部には、載置皿９４に載置されている鋼球Ｂ，Ｂ，…を載置面９４ａの周方向（図１２中白抜矢符方向）に攪拌する攪拌翼３４が配されている。
このような載置皿９４及び攪拌翼３４は、実施の形態１の載置皿９１及び攪拌翼３１と略同様である。
【００６８】
ただし、実施の形態１においては載置皿９１が支持筒５１に固定支持され、攪拌翼３１が、支持筒５１内部で回転する回転軸４１に連結されて回転する構成であったが、本実施の形態においては、攪拌翼３４が支持筒５４に固定支持され、載置皿９４が支持筒５４内部で回転する回転軸４４に着脱可能に連結されて回転する構成である。
【００６９】
このために、実施の形態１の支持筒５１の下端は載置皿９１の載置面９１ａから大きく離隔していたが、本実施の形態の支持筒５４の下端は載置皿９４の載置面９４ａに接近配置されている。また、実施の形態１の回転軸４１の下端は載置皿９１の載置面９１ａから僅かに離隔していたが、本実施の形態の回転軸４４の下端は載置皿９４の載置面９４ａの中心部に略垂直に、着脱可能にネジ留めされている。この結果、載置皿９４は回転軸４４に対して取り付け及び取り外しが容易である。
【００７０】
また、攪拌翼３１と攪拌翼３４とは、作用及び効果は略同じであるが、形状及び寸法が大きく異なる。
具体的には、攪拌翼３４は、中心部に孔を有し、更に、羽根部３４１，３４１と羽根部３４２，３４２とを有する平面視十字状の部材が、ステンレス製の略鉛直な支持筒５４の下端部外周面に外嵌及び溶接されてなる。
羽根部３４１，３４１は、支持筒５４を中心に対向配置されている。各羽根部３４１の先端と載置皿９４の側壁９４ｂ内面とは鋼球Ｂの外径よりも僅かに長く離隔されており、各羽根部３４１の先端と側壁９４ｂ内面との間が、１個の鋼球Ｂが通過可能な鋼球通路Ｗ1 となるようにしてある。
【００７１】
また、羽根部３４２，３４２は、羽根部３４１，３４１から約９０°離隔して、支持筒５４を中心に対向配置されており、各羽根部３４２の中途には、鋼球Ｂの外径よりも僅かに長い高さ及び幅（ここでは載置面９４ａの径方向の長さ）を有するアーチ部３４ａが形成されている。このアーチ部３４ａの内側は、１個の鋼球Ｂが通過可能な鋼球通路Ｗ2 となる。
以上のような羽根部３４１，３４１，３４２，３４２の側面は、鋼球Ｂ，Ｂ，…を鋼球通路Ｗ1 ，Ｗ2 へ案内する案内面としての機能も有する。
【００７２】
各羽根部３４２の先端と載置皿９４の側壁９４ｂ内面と、並びに、羽根部３４１，３４１，３４２，３４２夫々の最下面及び支持筒５４の下端夫々と載置皿９４の載置面９４ａとは、僅かに離隔している。このため、支持筒５４及び攪拌翼３４に対して載置皿９４が摺動することはない。
【００７３】
回転軸４４の両端部は、支持筒５４の両端開口から突出しており、支持筒５４の下端開口から僅かに突出している回転軸４４の下端部は、前述のように、載置皿９４と連結されている。
【００７４】
一方、支持筒５４の上端開口から突出している回転軸４４の最上端部には、図９及び図１０に示すように、歯数が１００の絶縁歯車７２が外嵌してあり、この絶縁歯車７２と、歯数が５０の絶縁歯車７３とが噛合している。更に、この絶縁歯車７３が、電動モータＭ４の出力軸に外嵌してある。ここで、電動モータＭ４の出力軸と回転軸４４とは略平行に配されている。電動モータＭ４はブラシレスＤＣモータを用いてなり、毎分数回転の回転運動を出力する。
【００７５】
絶縁歯車７２，７３夫々はナイロン製の絶縁部材である。つまり、回転軸４４は、上端部が、絶縁部材である絶縁歯車７２，７３を介して電動モータＭ４の出力軸と連結されている。
回転軸４４と電動モータＭ４との間に絶縁歯車７２，７３が介在しているため、導電性を有する回転軸４４に通電された電力が、出力軸を介して電動モータＭ４へ漏電して電動モータＭ４に悪影響を与えることが防止されている。
【００７６】
電動モータＭ４が出力した回転運動を、絶縁歯車７２，７３及び回転軸４４を介して伝達されることによって、載置皿９４は毎分数回転で回転する。この結果、攪拌翼３４が載置皿９４に対して相対回転して、鋼球Ｂ，Ｂ，…を攪拌する。
攪拌された鋼球Ｂ，Ｂ，…は、各羽根部３４１と羽根部３４２との間で転動し、また、例えば互いに接触して転動する鋼球Ｂ，Ｂが、他の鋼球Ｂに押されたり羽根部３４１，３４１，３４２，３４２の側面に案内されたりして１個ずつ鋼球通路Ｗ1 ，Ｗ2 を通過することによって離隔するため、鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動が促進される。
【００７７】
ところで、チャンバＣ４天板には、内部に回転軸４４が配された支持筒５４が挿通されている開口が形成されており、この開口の周縁部の天板外面側に、外筒６５１が略鉛直に立設されている。
【００７８】
チャンバＣ４天板と支持筒５４との空隙を密封するために、金属板を用いてなる保護カバー６５２が備えられている。保護カバー６５２は、中央部に支持筒５４が貫通する孔が形成されており、この孔の周縁部と支持筒５４の外周面とが溶接されている。更に、保護カバー６５２は、チャンバＣ４天板の孔を閉鎖して、チャンバＣ４天板内面に溶接されている。
このような保護カバー６５２は、チャンバＣ４外の各部（チャンバＣ４外に配されている支持筒５４の外周面、外筒６５１内周面等）にＤＬＣが付着することを防止している。
【００７９】
支持筒５４の上端開口から突出している回転軸４４の下部は、テフロン（登録商標）製の絶縁筒６５４に囲繞されており、同じく上部は、ジュラコン（登録商標）製の絶縁筒６５５に囲繞されている。回転軸４４は、絶縁筒６５４，６５５内で、ベアリングを用いて回転可能に支持されており、また、絶縁筒６５４，６５５によって、回転軸４４からの漏電が防止されている。更に、絶縁筒６５４内周面と回転軸４４外周面との空隙は、バイトン（登録商標）を用いてなるゴム製のパッキンとオイルシールとで密封してある。
ここで、支持筒５４の上端部は、絶縁筒６５４の下部に固定されている。
【００８０】
外筒６５１の上部には、回転軸４４上部に取り付けられている絶縁歯車７２と、絶縁歯車７３と、電動モータＭ４とを収容する収容箱６５３が配されている。収容箱６５３の下面には開口が設けられており、回転軸４４及び回転軸４４を囲繞する絶縁筒６５４は、収容箱６５３下面の開口を貫通している。
絶縁筒６５４，６５５は取付フランジ６５６の下面及び上面にネジ留めされており、この取付フランジ６５６が、収容箱６５３の下面開口を閉鎖して収容箱６５３の下面にネジ留めされている。
絶縁筒６５４と取付フランジ６５６との空隙は、バイトンを用いてなるゴム製のＯリングで密封されている。
【００８１】
以上のように、各空隙が密封されているため、チャンバＣ４に対し気体が流入出することはない。
【００８２】
ところで、鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加すべき負電圧は、図１１に示すように、回転軸４４に印加され、回転軸４４及び載置皿９４を介して、鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加される。つまり、回転軸４４及び載置皿９４は、チャンバＣ４外部からチャンバＣ４内部の鋼球Ｂ，Ｂ，…に負電圧を印加するためのフィードスルー（電流導入端子）としても機能する。
また、本実施の形態では、原料ガスをプラズマにするためのＲＦパルスも回転軸４４に印加される。
【００８３】
このために、回転軸４４には、実施の形態１と同様に、重畳整合回路６６を介してパルスＲＦ電源６７とパルス電源６８とが電気的に接続されている。
【００８４】
その他、実施の形態１〜３に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００８５】
以上のようなＤＬＣ成膜装置７００においては、載置皿９４に対して相対的に回転する攪拌翼３４によって、各鋼球Ｂが自公転し、載置皿９４及び他の鋼球Ｂとの接触点を連続的且つ略ランダムに変化させて転動する。このため、各鋼球Ｂの表面が満遍なくプラズマ雰囲気に暴露され、各鋼球Ｂの表面全体に略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。
なお、ＤＬＣ成膜装置７００が備えるべき攪拌翼は、攪拌翼３４に限定されるものではない。
【００８６】
また、載置皿９４は回転軸４４に対する取り付け及び取り外しが容易であるため、同一の載置皿９４を使用して成膜作業を繰り返した後、作業者は、ＤＬＣが不要に付着した載置皿９４を、新たな載置皿９４と取り替える。この結果、載置皿９４の導電性が向上されるため、鋼球Ｂ，Ｂ，…に対する成膜不良が抑制される。
なお、載置皿９４と回転軸４４とをネジ留めする構成ではなく、例えば、回転軸４４の下端部を雄ネジとし、この雄ネジと対応する雌ネジを載置皿９４の載置面９４ａの中心部に形成する構成でもよい。
【００８７】
実施の形態 ５．
図１３は、本発明の実施の形態５に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９５近傍の構成を示す縦断面図であり、図１４は、同じく平面図である。
本実施の形態のＤＬＣ成膜装置は、実施の形態４のＤＬＣ成膜装置７００と略同様である。つまり、実施の形態４において、回転軸４４の下端部と載置皿９４とが連結されていた構成と同様に、本実施の形態においては、傾斜回転軸４５の下端部と載置皿９５の底面である載置面９５ａとが略垂直に連結されている。
【００８８】
また、鋼球Ｂ，Ｂ，…に印加すべき負電圧及び原料ガスをプラズマにするためのＲＦパルスは、夫々傾斜回転軸４５に印加される。このために、傾斜回転軸４５には、実施の形態４と同様に、重畳整合回路６６を介してパルスＲＦ電源６７とパルス電源６８とが電気的に接続されている。
更に、傾斜回転軸４５の上端部は、実施の形態４の絶縁歯車７２，７３のような絶縁部材を介して、実施の形態４の電動モータＭ４のような電動モータの出力軸と連結されている。
【００８９】
更にまた、本実施の形態のＤＬＣ成膜装置は、実施の形態４の支持筒５４に対応する図示しない支持筒を備えており、傾斜回転軸４５は、この支持筒内部で回転する。
しかしながら、実施の形態４のＤＬＣ成膜装置７００とは異なり、本実施の形態のＤＬＣ成膜装置は攪拌翼を備えていない。このため、実施の形態４の支持筒５４の下端には攪拌翼３４が固定されているが、本実施の形態の支持筒には攪拌翼が固定されておらず、実施の形態４の支持筒５４の下端は載置皿９４の載置面９４ａに接近配置されているが、本実施の形態の支持筒は載置皿９５から上方に大きく離隔して配されている。
また、傾斜回転軸４５は、水平面に対して僅かに傾斜した状態で配されている。このために、載置皿９５を回転させる回転機構全体が、実施の形態４のチャンバＣ４のようなチャンバに対して傾斜して取り付けられている。
【００９０】
載置皿９５は、実施の形態４の載置皿９４と同様、基材としての鋼球Ｂ，Ｂ，…を転動自在に保持する基材ホルダであって、載置面９５ａと側壁９５ｂとを備える。
載置皿９５には、載置面９５ａを二等分に区画するための隔壁９５１，９５１が、傾斜回転軸４５の径方向両側に配されている。
また、隔壁９５１，９５１によって分割されている各区画には、載置面９５ａから突出する凸条部Ｐが１本形成されている。
凸条部Ｐ，Ｐは、実施の形態１のＶ字溝Ｄ，Ｄ同様に鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動を促進するために載置面９５ａに形成されている凸部である。
【００９１】
その他、実施の形態１〜４に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００９２】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においては、鋼球Ｂ，Ｂ，…は一方の区画から隔壁９５１，９５１を越えて他方の区画へ移動することなく、また、凸条部Ｐ，Ｐに沿って、載置面９５ａで転動する。特に、隔壁９５１，９５１は、傾斜の下側に滑り落ちた鋼球Ｂ，Ｂ，…を、載置皿９５の回転に伴って傾斜の上側へ運ぶ役割も果たし、傾斜の上側へ移送された鋼球Ｂ，Ｂ，…が、重力に従って自動的に傾斜の下側へ移動する。このため、鋼球Ｂ，Ｂ，…のランダムな転動が更に促進される。
このようにして各鋼球Ｂが自公転し、載置皿９５及び他の鋼球Ｂとの接触点が連続的且つ略ランダムに変化する。この結果、各鋼球Ｂの表面全体に略均一、均質なＤＬＣ膜が成膜される。
【００９３】
また、載置皿９５は傾斜回転軸４５に対する取り付け及び取り外しが容易であるため、同一の載置皿９５を使用して成膜作業を繰り返した後、作業者は、ＤＬＣが不要に付着した載置皿９５を、新たな載置皿９５と取り替える。この結果、載置皿９５の導電性が向上されるため、鋼球Ｂ，Ｂ，…に対する成膜不良が抑制される。
【００９４】
なお、本実施の形態１〜５においては、回転軸４１〜４５は載置皿９１〜９５の上側に配されているが、これに限定されず、載置皿の下側に配される構成でもよい。
また、回転軸４１〜４５及び載置皿９１〜９５両方を回転（例えば互いに逆方向に回転）させる構造でもよい。
更に、本実施の形態１〜５における載置皿９１、攪拌翼３１、回転軸４１、傾斜回転軸４５、支持筒５１等の各部材はステンレス製であるが、これに限定されず、例えばＤＬＣが付着し難い銅製の部材を用いてもよい。
更にまた、鋼球Ｂに限定されず、鉄、セラミック等を用いてなる転動体にＤＬＣ膜を成膜してもよい。
【００９５】
実施の形態 ６．
図１５は、本発明の実施の形態６に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９６の平面図である。
実施の形態１〜５においては、ＤＬＣが不要に付着した場合に、載置皿９１〜９５全体を取り替えていたが、ＤＬＣの付着は載置皿９１〜９５全面ではなく、部分的に生じることがある。このため、載置皿９１〜９５に関し、ＤＬＣが付着した部分だけを取り替える方が効率がよい。
【００９６】
本実施の形態における載置皿９６は、実施の形態１〜５の載置皿９１〜９５と略同様であり、例えば実施の形態１の載置皿９１の代わりに、支持部材９１１，９１１，…に着脱可能にネジ留めされる。このために、載置皿９６の載置面９６ａ及び側壁９６ｂは、実施の形態１の載置皿９１の載置面９１ａ及び側壁９１ｂに対応し、載置面９６ａにはＶ字溝Ｄ，Ｄが形成されている。
【００９７】
ところで、載置皿９６は、載置皿９６を周方向に３等分してなる皿部材９６１，９６２，９６３を組み合わせてなる。各皿部材９６１，９６２，９６３は、夫々自身と略同一形状の皿部材９６１，９６２，９６３と取り替え可能にしてある。
このため、例えば皿部材９６３が、ＤＬＣの不要な付着によって導電性が悪化した場合、ＤＬＣが付着した皿部材９６３と新たな皿部材９６３とが取り替えられる。
ここで、皿部材９６１，９６２，９６３同士は、例えば載置皿９６の外側から、板状の補助部材とネジとで連結してある。
【００９８】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においては、載置皿９６全体を取り替えることなく、ＤＬＣが付着した皿部材９６１，９６２，９６３の何れか１つ又は２つを個々に取り替えることが可能であるため、無駄がない。
【００９９】
実施の形態 ７．
図１６は、本発明の実施の形態７に係るボールねじ１が有する鋼球１３，１３，…の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿９７の斜視図である。
実施の形態６においては、３分割された載置皿９６を用い、ＤＬＣが付着した皿部材９６１，９６２，９６３の何れか１つ又は２つを個々に取り替えていたが、ＤＬＣの付着による導電性の悪化が鋼球Ｂ，Ｂ，…の成膜に悪影響を及ぼすのは主に載置皿９６の底面である載置面９６ａに対するＤＬＣの付着である。このため、皿部材９６１，９６２，９６３ではなく、ＤＬＣが付着によって鋼球Ｂ，Ｂ，…の成膜に悪影響を及ぼす載置面９６ａだけを取り替える方が効率がよい。
【０１００】
本実施の形態における載置皿９７は、実施の形態１〜６の載置皿９１〜９６と略同様であり、例えば実施の形態１の載置皿９１の代わりに、支持部材９１１，９１１，…に着脱可能にネジ留めされる。このために、載置皿９７の底面９７ａ及び側壁９７ｂは、実施の形態１の載置皿９１の載置面９１ａ及び側壁９１ｂに対応する。
ここで、底面９７ａには直接的に鋼球Ｂ，Ｂ，…が載置されないので、例えばＶ字溝Ｄ，Ｄが形成されている必要はないが、後述する載置板８の敷設に影響がなければ、凸部、凹条部等が形成されていても問題はない。
【０１０１】
この底面９７ａ上には、底面９７ａと略同一形状同一寸法の（又は僅かに直径が小さい）円形薄板であるステンレス製の載置板８が着脱可能に敷いてある。載置板８の底面９７ａに対する取り付けは、自重による載置のみであってもよく、導電性を有する着脱可能な部材で固定してもよい。なお、載置板８はアルミニウム製、銅製等でもよい。
【０１０２】
載置板８は、載置板８を周方向に３等分してなる板部材８１，８２，８３を組み合わせてなる。各板部材８１，８２，８３は、夫々自身と略同一形状の板部材８１，８２，８３と取り替え可能にしてある。
このため、例えば板部材８３が、ＤＬＣの不要な付着によって導電性が悪化した場合、ＤＬＣが付着した板部材８３と新たな板部材８３とが取り替えられる。
ここで、板部材８１，８２，８３同士は互いに連結される構成でもよく、連結されず個々に底面９７ａに載置される構成でもよい。
【０１０３】
以上のようなＤＬＣ成膜装置においては、載置皿９７全体又は載置板８全体を取り替えることなく、ＤＬＣが付着した板部材８１，８２，８３の何れか１つ又は２つを個々に取り替えることが可能であるため、無駄がない。
なお、載置板８の全面にＤＬＣが付着するような場合は、分割されていない一枚板を用いてなる載置板と取り替える構成でもよい。
【０１０４】
ところで、各鋼球Ｂを、載置板８及び他の鋼球Ｂとの接触点を連続的且つ略ランダムに変化させつつ転動させるために、載置板８にも凸部及び／又は凹条部が形成してあることが好ましい。
【０１０５】
図１７及び図１８は、板部材８１の一例を示す平面図及び側面図であり、図１９は、板部材８１の他の一例を示す平面図であり、図２０は、板部材８１の更に他の一例を示す平面図である。
図１７及び図１８に示すように、載置板８の各板部材８１（８２，８３）夫々には、夫々長手方向が楕円弧状のＶ字溝（凹条部）Ｄ１及び山形に突出する凸条部（凸部）Ｐ１が形成されている。
又は、図１９に示すように、載置板８の各板部材８１（８２，８３）には、径方向に交差するＶ字溝Ｄが形成されている。
或いは、図２０に示すように、載置板８の各板部材８１（８２，８３）には、放射状のＶ字溝（凹条部）Ｄ２，Ｄ２が形成されている。
【０１０６】
以上のようなＶ字溝Ｄ１及び凸条部Ｐ１、Ｖ字溝Ｄ、又はＶ字溝Ｄ２，Ｄ２と接触しつつ転動することによって、各鋼球Ｂの表面が満遍なくプラズマ雰囲気に暴露される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るボールねじの外観を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電動シリンダの内部構成を示す側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置の構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置の構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える電動モータ近傍の構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿及び攪拌翼近傍の構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿近傍の構成を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿近傍の構成を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の板部材の一例を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の板部材の一例を示す側面図である。
【図１９】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の板部材の他の一例を示す平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態７に係るボールねじが有する鋼球の製造に好適なＤＬＣ成膜装置が備える載置皿の板部材の更に他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ ボールねじ
１１ ねじ軸
１２ ナット
１３ 鋼球（金属球）
２ 電動シリンダ
２１ 電動モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝とナットの内周面に形成されているねじ溝との間で複数の金属球が転動するボールねじにおいて、
各金属球の表面が、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜に被覆されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記金属球は高炭素鋼を用いてなることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
【請求項３】
電動モータと、
該電動モータが発生させる回転運動がねじ軸（又はナット）に伝達されて、伝達された回転運動をナット（又はねじ軸）の直線運動に変換するボールねじと
を備える電動シリンダにおいて、
前記ボールねじは、請求項１又は２に記載のボールねじであることを特徴とする電動シリンダ。
【請求項１】
ねじ軸の外周面に形成されているねじ溝とナットの内周面に形成されているねじ溝との間で複数の金属球が転動するボールねじにおいて、
各金属球の表面が、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜に被覆されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記金属球は高炭素鋼を用いてなることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
【請求項３】
電動モータと、
該電動モータが発生させる回転運動がねじ軸（又はナット）に伝達されて、伝達された回転運動をナット（又はねじ軸）の直線運動に変換するボールねじと
を備える電動シリンダにおいて、
前記ボールねじは、請求項１又は２に記載のボールねじであることを特徴とする電動シリンダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−１８０２８６（Ｐ２００８−１８０２８６Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４２２２（Ｐ２００７−１４２２２）
【出願日】平成１９年１月２４日（２００７．１．２４）
【出願人】（０００１５０８００）株式会社ツバキエマソン (102)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２４日（２００７．１．２４）
【出願人】（０００１５０８００）株式会社ツバキエマソン (102)
【Ｆターム（参考）】
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