蒸着材料除去装置および蒸着材料除去方法
【課題】蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを蒸着用るつぼが変形したり破損したりすることなく容易かつ確実に除去することができる蒸着材料除去装置および蒸着材料除去方法を提供する。
【解決手段】蒸着用るつぼ１内の焼結ペレット３を高速で往復運動するたがね２３によって打撃して破壊し、除去する。たがね２３は、焼結ペレット３の表面中央部を打撃する中央打撃部２３Ｂと、この中央打撃部２３Ｂの周囲を取り囲み焼結ペレット３の表面外周部を打撃する外周打撃部２３Ｃとを一体に備え、中央打撃部２３Ｂが外周打撃部２３Ｃより前方に突出されており、焼結ペレット３の表面中央部を優先的に打撃する。
【解決手段】蒸着用るつぼ１内の焼結ペレット３を高速で往復運動するたがね２３によって打撃して破壊し、除去する。たがね２３は、焼結ペレット３の表面中央部を打撃する中央打撃部２３Ｂと、この中央打撃部２３Ｂの周囲を取り囲み焼結ペレット３の表面外周部を打撃する外周打撃部２３Ｃとを一体に備え、中央打撃部２３Ｂが外周打撃部２３Ｃより前方に突出されており、焼結ペレット３の表面中央部を優先的に打撃する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着材料除去装置および蒸着材料除去方法に関し、特に基板や光学レンズへの蒸着に用いられた蒸着用るつぼ内に固着して残存している蒸着材料を除去する蒸着材料除去装置およびこの装置を使用する蒸着材料除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡用レンズ等の蒸着対象物に蒸着材料を蒸着する蒸着装置は、水冷銅ハース内に蒸着用るつぼを設置し、これに蒸着材料を装填し、真空雰囲気中で電子ビームを蒸着材料に照射して蒸着材料を溶融、蒸発させることにより、光学レンズ等の蒸着対象物の表面に蒸着材料を蒸着するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
蒸着材料としては、蒸着物質の粉末を加圧プレスで形成し、常圧中で電気炉により焼結処理した焼結ペレットが知られている。このような焼結ペレットを収容する蒸着用るつぼとしては、上方のみまたは上方および下方が開放している筒状体に形成され、内部に蒸着材料を収容する空洞部を備えている（例えば、特許文献２〜４参照）。
【０００４】
蒸着が終了して電子ビームの照射を停止すると、焼結ペレットの溶融した部分は冷えて固まるが、その溶融部分がるつぼ内壁に接触した状態で固まると、その部分は蒸着用るつぼの内壁に固着する。この溶融固化部分とるつぼ内壁との接合強度は強固であるため、蒸着用るつぼを再利用するためには、溶融固化部分を破壊してるつぼ内に残存している蒸着材料を除去する必要がある。しかしながら、このような除去作業は通常作業者がハンマーや突き出し棒等の適宜な工具によりるつぼ内に残存している焼結ペレットを叩いて粉砕、除去しているため、その肉体的負担が大きく、また作業者によって熟練度に差があるため、ときにはるつぼを変形させたり破損させて再利用できなくなるという問題があった。特に、蒸着物質の熱伝導率が高い場合（例えば、酸化ニオブを含有する蒸着材料）は、電子線が当たった部分の周りに熱が伝わり易くるつぼ内壁付近での溶融量が増え、接合面積が大きくなり、より一層結合強度が増す。
【０００５】
そこで、例えば上記した特許文献４に記載されている発明は、蒸着用るつぼの焼結ペレットを収容する空洞部の内壁に段状部（段差部）を設けることにより、溶融固化した部分を容易に破壊し得るようにしている。すなわち、段状部の角部は、溶融固化部分に応力の集中箇所を形成するため、溶融固化部分を比較的容易に破壊、除去することができ、るつぼの変形、破損等の発生頻度を減少させることができる。
【０００６】
【特許文献１】実開平５−７２９６４号公報
【特許文献２】実開平３−１８１６２号公報
【特許文献３】実公平６−９０１１号公報
【特許文献４】特開２００３−１４７５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献４に記載されている蒸着用るつぼを用いて破壊、除去が容易になったものの、ハンマーや突き出し棒等の工具を用いて破砕しなければならず、除去作業が困難で、作業者の負担が大きく、依然として蒸着用るつぼの変形や破損の頻度を低減することが難しいという問題があった。
【０００８】
このため、蒸着用るつぼとの接合強度が大きい蒸着材料であっても、作業者の負担や熟練度が要求されず、るつぼを変形させたり破損させたりすることなく焼結ペレットを容易かつ確実に除去することができる装置および方法の開発が要請されていた。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題および要請に応えるためになされたものであり、その目的とするところは、蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを蒸着用るつぼが変形させたり破損させたりすることなく容易かつ確実に除去することができる蒸着材料除去装置および蒸着材料除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、第１の発明は、蒸着用るつぼの両端が開放した筒状部の内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットの表面を前記筒状部の軸線方向に高速で往復運動するたがねによって打撃することにより前記焼結ペレットを破壊して除去する蒸着材料除去装置であって、前記たがねに前記焼結ペレットの表面中央部を打撃する中央打撃部と、この中央打撃部の周囲を取り囲み前記焼結ペレットの表面外周部を打撃する外周打撃部とを設け、前記中央打撃部を外周打撃部より前方に突出させたものである。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記たがねを高速で往復運動させるたがね駆動機構と、このたがね駆動機構を前記たがねの往復運動方向に移動自在に保持するたがね駆動機構保持部と、前記蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持するるつぼ保持部とを備えているものである。
【００１２】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成し、前記中央打撃部を前記たがねの軸線方向に突出した突状体に形成し、前記外周打撃部を中央打撃部を取り囲む環状の突状体に形成したものである。
【００１３】
第４の発明は、上記第１または第２の発明において、前記たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成し、前記中央打撃部を前記たがねの軸線方向に突出した突状体に形成し、前記外周打撃部を周方向に並設された複数個の突状体で構成したものである。
【００１４】
第５の発明は、上記第１または第２の発明において、前記たがねの中央打撃部を１本の棒たがねで構成し、外周打撃部を前記棒たがねの周囲に個々独立に進退自在に配置された複数本の針たがねで構成したものである。
【００１５】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記たがねを進退自在に収納する外筒体を有しているものである。
【００１６】
第７の発明は、上記第１〜第６の発明のうちのいずれか１つに記載の蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法であって、前記焼結ペレットが固着している蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持する工程と、前記たがねを高速で往復運動させながら前記蒸着用るつぼ内に挿入し焼結ペレットの表面の中央と周囲を打撃することにより焼結ペレットを破壊して蒸着用るつぼから除去する工程とを備え、前記焼結ペレットの表面の中央の打撃を表面周囲の打撃より優先させたものである。
【００１７】
第８の発明は、上記第６の発明に記載の蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法であって、蒸着用るつぼの筒状部の内壁には段差部が形成されており、前記焼結ペレットが固着している蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持する工程と、前記たがねを進退自在に収納する外筒体の先端部を前記蒸着用るつぼの径が大きい円筒部内に挿入し、前記たがねが径の大きい円筒部の内壁や段差部に向かって打撃しないように焼結ペレットの表面の中央と周囲を打撃することにより焼結ペレットを破壊して蒸着用るつぼから除去する工程とを備え、前記焼結ペレットの表面中央の打撃を表面周囲の打撃より優先させたものである。
【００１８】
第９の発明は、上記第８の発明において、前記たがねを収納する外筒体の先端部の内径は、前記蒸着用るつぼの径が小さい方の円筒部の内径より僅かに小さく設定され、外径は前記蒸着用るつぼの径が大きい方の円筒部の内径より僅かに小さく設定されているものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、たがねに中央打撃部と外周打撃部とを設け、中央打撃部を外周打撃部より前方に突出させているので、焼結ペレットを確実に破壊し除去することができる。すなわち、焼結ペレットは、溶融固化した上層部と、溶融されずに焼結ペレットのままの状態を留めている下層部とからなり、上層部の溶融固化部分が蒸着用るつぼの内壁に固着している。また、溶融固化部分は、通常表面が摺り鉢状に凹んでおり、中央部の強度が低く、外周部がるつぼ内壁と固着し強度が高くなっている。そこで、中央打撃部を溶融固化部分の表面形状と強度を考慮して外周打撃部よりも前方に突出させておくと、最初に中央打撃部が溶融固化部分の強度が最も弱い中央部を打撃して破壊する。中央部の破壊が進むと、他の溶融固化部分の強度が低下するため、外周部が壊れ易くなる。次いで、外周打撃部が溶融固化部分の壊れ易くなった外周部を打撃して破壊し、るつぼ内壁から取り除く。焼結ペレットの下層部分は、蒸着時に溶融されなかった部分であるため、焼結状態を留めている。このため、溶融固化部分に比べて強度が弱く、溶融固化部分の打撃、破壊にともなって破壊される。したがって、蒸着用るつぼを変形させたり破損させたりすることがなく、蒸着用るつぼに固着している焼結ペレットを確実に除去することができる。
【００２０】
また、前記たがねを高速で往復運動させるたがね駆動機構をたがねの往復運動方向に移動自在に保持するたがね駆動機構保持部を備えるとともに、前記蒸着用るつぼをその軸線方向が前記たがね駆動機構保持部によって保持されているたがね駆動機構のたがねの軸線方向と一致するように保持するるつぼ保持部を備えているので、るつぼの位置合わせが容易で、るつぼ配置後は鏨駆動機構をたがねを往復運動方向に移動させればよいので、作業者の負担を著しく軽減することができる。また、高速で往復運動しているたがねの軸線とるつぼの軸線を一致させながらたがねを移動させるので、たがねがるつぼ内壁に当たることによるるつぼの変形や破損が生じにくくなる。なお、たがねを往復運動させる駆動源としては、例えば圧搾空気、電磁石等が考えられる。
【００２１】
たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成した発明においては、たがねの本数を最少の１本とすることができる。また、打撃部を突状体に形成しておくと、溶融固化部分の表面に大きな打撃力を加えることができる。
【００２２】
たがねの外周打撃部を個々独立に進退自在に配置された複数本の針たがねで構成した発明においては、溶融固化部分の表面外周部の表面高さが周方向において異なっていても、全ての針たがねを表面外周部に衝打させることができる。
【００２３】
たがねを進退自在に収納する外筒体を備えた発明においては、外筒体がたがねの往復運動時の案内筒として機能するため、たがねの径方向外方への振れを抑制、防止することができる。
【００２４】
上記発明に係る蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法においては、中央打撃部と外周打撃部とを有し、中央打撃部が外周打撃部より前方に突出したたがねを用いているので、最初に中央打撃部が溶融固化部分の中央部を打撃する。この中央部は、外周部に比べて薄くて強度が弱いため破壊され易く、破壊が進むと溶融固化部分全体の強度を低下させる。次いで、外周打撃部が壊れ易くなった溶融固化部分の外周部を破壊する。したがって、蒸着用るつぼを変形させたり破損させたりすることがなく、蒸着用るつぼに固着している焼結ペレットを確実に破壊し除去することができる。
【００２５】
るつぼ内壁に段差部を形成した蒸着用るつぼに固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する際には、焼結ペレットの溶融固化部分が段差部で固化していると、たがねで溶融固化部分の表面を打撃したとき、段差部に接合している固化部分が応力の集中箇所となり、焼結ペレットを容易に破壊、除去することができる。
【００２６】
また、たがねを進退自在に収納する外筒体の先端部を段差部の手前の径の大きい円筒部内に挿入する場合は、たがねとるつぼの位置合わせが容易で正確になる。また、たがねの外周打撃部がるつぼ内壁や段差部に向かって打撃して、るつぼが変形や破壊されるのを防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は蒸着用るつぼと焼結ペレットの外観斜視図、図２は蒸着終了後の焼結ペレットの状態を示す断面図、図３は本発明に係る蒸着材料除去装置の正面図、図４は同蒸着材料除去装置の左側面図、図５は蒸着用るつぼとたがね保持部材の外観斜視図、図６はたがね駆動機構のピストンが最上位置にある状態を示す断面図、図７は同たがね駆動機構のピストンが最下位置にある状態を示す断面図、図８はたがねの要部の斜視図、図９（ａ）〜（ｄ）はたがねによる焼結ペレットの破壊除去の様子を示す図である。
【００２８】
先ず、図１および図２に基づいて蒸着用るつぼと蒸着材料からなる焼結ペレットについて説明する。これらの図において、参照符号１で示す蒸着用るつぼは、上方および下方が開放した角筒状に形成されており、蒸着装置の水冷銅ハース（図示せず）によって支持される鍔部２と、蒸着材料である焼結ペレット３が装填される円筒状の空洞部、すなわちペレット装填部４とを有している。鍔部２は、蒸着用るつぼ１の互いに対向する２つの辺に一体に突設されている。ペレット装填部４は、前記焼結ペレット３の外径より若干大きな穴径を有する第１の円筒部４Ａと、第１の円筒部４Ａの上方に位置しこれより大きい穴径を有する第２の円筒部４Ｂとで構成されている。このため、第１、第２の円筒部４Ａ，４Ｂの境部には、略水平な棚部分、すなわち段差部（段差面）５がるつぼの内壁全周にわたって設けられている。この段差部５は、焼結ペレット３の溶融固化部分３Ａを破壊して除去する際に、溶融固化部分３Ａに応力を集中させるために設けられるものであり、前記特許文献５に記載のるつぼに形成している段状部に相当するものである。
【００２９】
このような蒸着用るつぼ１の材質としては、通常熱伝導率の高い材料、例えば銅、アルミニウム、黒鉛、タングステン、モリブデン、タンタル等が用いられる。因みに、蒸着用るつぼ１の大きさは、３１（長さ）×３１（幅）×１２（高さ）ｍｍのブロック状で、第１の円筒部４Ａは孔径が２２．６ｍｍの空洞であり、第２の円筒部４Ｂは孔径が２５ｍｍの空洞であり、上面から段差部５までの距離は５ｍｍである。
【００３０】
前記焼結ペレット３は、蒸着材料の粉末を加圧プレスで成形し、常圧中で電気炉により１０００〜１４００℃に加熱して焼成処理したものであって、前記第１の円筒部４Ａより若干小さい外径を有する円柱状に形成されている。蒸着材料としては、眼鏡用レンズに反射防止膜を蒸着する場合、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム等が用いられる。例えば、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）の粉末を、重量比９５：５の割合で混合し、３００ｋｇ／ｃｍ2 で加圧プレスした後、１３００℃で２４時間加熱して、直径２１．８〜２２．５ｍｍ、高さ１５．５〜１６．０ｍｍの円柱状の焼結ペレットを製作する。
【００３１】
このような焼結ペレット３は、図２に２点鎖線で示すように蒸着用るつぼ１のペレット装填部４に装填された状態において、上端部が段差部５より上方に位置して第２の円筒部４Ｂとの間に環状の隙間７を形成している。一方、下端部は第１の円筒部４Ａに嵌合してその内壁に接触し、蒸着用るつぼ１の下方に突出している。
【００３２】
眼鏡用レンズの蒸着に際して、焼結ペレット３が装填された蒸着用るつぼ１を蒸着装置に装着して電子ビームを焼結ペレット３の表面中央部に照射すると、焼結ペレット３の表面中央部が加熱溶融して蒸発し、眼鏡用レンズへの蒸着が行われる。焼結ペレット３の表面中央部を電子ビームで加熱溶融すると、この溶融した部分は熱伝導によって徐々に周囲に広がり、ついには表層部全体が溶融状態となり、その一部が環状隙間７に流れ出して第２の円筒部４Ｂの内壁および段差部５に接触すると冷やされて固着する。
【００３３】
また、電子ビームの照射によって焼結ペレット３の表層部が加熱溶融して蒸発すると、焼結ペレット３の表面高さは当然のことながら徐々に低くなる。このため、表面は、図２に実線で示すように摺り鉢状に凹み、中央が最も深くなる。
【００３４】
眼鏡用レンズの蒸着が終了して電子ビームの照射を停止すると、焼結ペレット３の溶融部分は、冷却して固化することにより溶融固化部３Ａ（溶融固化部分ともいう）となる。この溶融固化部３Ａは、蒸着材料の主成分が熱伝導率の高いニオブであると、外周が蒸着用るつぼ１の内壁まで達し、るつぼ内壁との接合面積が大きく、蒸着用るつぼ１の内壁に大きな接合強度で固着する。溶融固化部３Ａは、中央部が最も薄くて強度が弱く、外周部に向かうほど厚くなり強度が増大する。焼結ペレット３の下層部分３Ｂ、すなわち溶融固化部分３Ａより下の部分は、加熱されても溶融しなかった部分であるため、ペレット状態を保持している。このため、下層部分３Ｂは、溶融固化部分３Ａよりも強度が弱く、また蒸着用るつぼ１の内壁に対して接触あるいは隙間を有しており、固着していない。
【００３５】
蒸着が終了すると、蒸着用るつぼ１を真空装置から取り出し、蒸着用るつぼ１を再利用するためにペレット装填部４内に残存している焼結ペレット３を本発明に係る蒸着材料除去装置２０および方法によって除去する。以下、図３〜図９に基づいて蒸着材料除去装置２０の構成等を詳細に説明する。
【００３６】
前記蒸着材料除去装置２０は、蒸着用るつぼ１内の焼結ペレット３を打撃し除去する打撃工具としてのたがね２３と、このたがね２３を保持し高速で往復運動させるたがね駆動機構２４と、このたがね駆動機構２４を前記だがね２３の往復運動方向（垂直方向）に移動自在に保持するたがね駆動機構保持部２５と、このだがね駆動機構保持部２５が設けられている本体２１と、この本体２１に配置されたつるぼ保持部２２とを備えている。
【００３７】
前記本体２１は、ベースプレート３１と、このベースプレート３１上に立設された４本の支柱（下側支柱）３２と、この下側支柱３２によって支持された底板２８と、この底板２８上に立設された４本の支柱（上側支柱）３４と、この上側支柱３４により支持された上板２７とを備えている。前記ベースプレート３１と底板２８および上板２７は、長方形（または正方形）の金属製の板からなり、上下に平行に対向するように配置されている。前記上板２７および底板２８の各辺は、４枚の透明なプラスチック板からなるカバープレート３０（正面プレート３０ａ、左側面プレート３０ｂ、右側面プレート３０ｃ、背面プレート３０ｄ）が設けられており、蒸着材料除去作業中に蒸着材料が周囲に飛び散るのを防止している。４枚のカバープレート３０のうち左側面側のプレート３０ｂの下部一側寄りには、蒸着用るつぼ１を前記るつぼ保持部２２に装着するための開口部３３が形成されている。前記ベースプレート３１は、床面上に設置されており、蒸着材料除去装置２０によって蒸着用るつぼ１から除去した焼結ペレット３の屑３５を回収するペレット回収容器３６が設置されている。
【００３８】
前記るつぼ保持部２２は、前記底板２８上に左側面から見て左右方向に所定の間隔をおいて平行に対向するように配置された一対のセットプレート２２Ａ，２２Ｂとで構成されている。これらのセットプレート２２Ａ，２２Ｂは、図８に示すように左右対称な形状に形成されて装置の左右方向に延在し、互いに対向する面には、上下２つの溝４０，４１と抜け防止部４２がそれぞれ全長にわたって形成されている。上方側の溝４０は、抜け防止部４２の真下に位置し、前記蒸着用るつぼ１の上端部を非接触状態で収納するための空間を形成している。下方側の溝４１は、後述するように前記底板２８と組み合わされることにより、前記蒸着用るつぼ１を保持するるつぼ保持部材４４の左右両端部を案内するためのガイド溝（側方ガイド溝）を形成する。そして、この下方側溝４１は、前記上方側の溝４０の下方にこれよりも深く形成されて、セットプレート２２Ａ，２２Ｂの下面側に開放している。前記抜け防止部４２は、上方側の溝４０の上壁を形成しており、前記蒸着用るつぼ１が前記るつぼ保持部２２の内部から上方に抜け出すのを防止している。
【００３９】
前記底板２８には、その上面に左側面から右側面に向かって蒸着材料除去位置５０（たがね２３の軸線と交わる位置）を通って延びる溝（下方ガイド溝）５３が係止されている。この溝５３は、前記蒸着用るつぼ１を保持するるつぼ保持部材４４（図５）の下端部を案内するためのガイド溝であり、底板２８の上面側に開放している。この下方ガイド溝５３の底面の蒸着材料除去位置５０に対応する箇所には、蒸着用るつぼ１から除去された焼結ペレット３の屑３５を前記ペレット回収容器３６内に落下させるためのペレット屑回収用穴５２が形成されている。前記下方ガイド溝５３の幅は、前記セットプレーと２２Ａ，２２Ｂの下方側溝４１の間隔より狭く形成されているため、前記セットプレーと２２Ａ，２２Ｂが前記底板２８に設置された状態で、前記下方溝４１と前記下方ガイド溝５３の両側の底板上面とで前記側方ガイド溝が形成されている。前記下方ガイド溝５３は、左側面から蒸着材料除去位置５０を超えて底板２８の右側面に達する手前の所定の位置まで形成され、この下方ガイド溝５３の最奥部分がるつぼ保持部材４４の位置決め部５４（図３）となっている。この位置決め部５４の位置は、前記るつぼ保持部材４４の先端が突き当たるまで挿入したときに蒸着用るつぼ１が蒸着材料除去位置５０にくるように設定されている。なお、この位置決め部５４は、本実施の形態では下方ガイド溝５３の最奥部分が相当するが、別途るつぼ保持部材４４の位置を決める構造を設けてもよい。
【００４０】
前記るつぼ保持部材４４は、比較的板厚が厚い四角形のブロックからなり、上面中央に前記蒸着用るつぼ１の下半部を収容するテーパ状のるつぼ収納孔４５が形成されており、さらにこのるつぼ収納孔４５に続いてるつぼ保持部材４４の下面側に開口するストレートな円形の孔４６が形成されている。このストレートな孔４６は、蒸着用るつぼ１の第１の円筒部４Ａ（図１、図２）の穴径と略同一の穴径あるいはそれより大きい穴径を有し、るつぼ収納孔４５との境部に形成された段差部４７によって蒸着用るつぼ１の下面を支持している。るつぼ保持部材４４の左右両端部には、前記各セットプレート２２Ａ，２２Ｂの下方側溝４１と前記底板２８とで形成される前記側方ガイド溝に摺動自在に挿入される左右一対の張り出し部（側方張り出し部）４４ａが一体に突設されている。
【００４１】
また、るつぼ保持部材４４の下端には、前記底板２８の下方ガイド溝５３に摺動自在に挿入される張り出し部（下方張り出し部）４４ｂが一体に突設されている。このようなるつぼ保持部材４４は、蒸着材料である焼結ペレット３が固着されている蒸着用るつぼ１をるつぼ収納孔４５に収納した後、左側面プレート３０ｂの開口部３３からるつぼ保持部２２内に挿入されると、前記側方ガイド溝と前記下方ガイド溝５３に沿って後方に移動されるるつぼ保持部材４４の先端が前記下方ガイド溝５３の位置決め部５４に突き当たり、蒸着用るつぼ１が蒸着材料除去位置５０に位置決めされる。この蒸着材料除去位置５０は、前記るつぼ駆動機構２４の真下に位置しており、蒸着用るつぼ１の筒状部（４Ａ，４Ｂ）の軸線とたがね２３の軸線を一致させる位置である。
【００４２】
図６〜図９において、前記たがね２３は、棒状のロッド２３Ａと、このロッド２３Ａの下端に一体に設けられた中央打撃部２３Ｂおよび外周打撃部２３Ｃとで構成されている。中央打撃部２３Ｂは、前記焼結ペレット３の溶融固化した表面中央部を打撃する部分で、円錐状の突状体に形成されている。外周打撃部２３Ｃは、焼結ペレット３の表面外周部を打撃する部分で、前記中央打撃部２３Ｂの周囲を取り囲む環状の突状体に形成されており、円板状の連結部２３Ｄによって前記中央打撃部２３Ｂに連結されている。外周打撃部２３Ｃの外径は、蒸着用るつぼ１の小径の円筒部４Ｂの穴径より小さく設定されている。また、中央打撃部２３Ｂは、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面形状および表面の中央と外周の高さの差を考慮して外周打撃部２３Ｃよりもたがね２３の進退方向において前方、つまり下方に所定量突出して設けられている。この突出寸法Ｄ（図６）は、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面中央と外周の平均的な高さの差を考慮して設定されており、これにより中央打撃部２３Ｂと外周打撃部２３Ｃが焼結ペレット３の表面を打撃するときの順位付けをし、中央打撃部２３Ｂが外周打撃部２３Ｃよりも早く打撃するように形成している。つまり、最初に中央打撃部２３Ｂが溶融固化部３Ａの薄くて強度の最も弱い中央部分を打撃して破壊し、次いで外周打撃部２３Ｃが厚くて強度の大きい外周寄りを打撃して破壊するようにしたものである。
【００４３】
前記たがね駆動機構２４は、シリンダ６０と、このシリンダ６０内に上下動自在に組み込まれたフリーピストン（以下、ピストンと略称する）６１，アンビル６２およびたがね支持部材６３と、シリンダ６０の下端に設けられた外筒体６４と、前記シリンダ６０に圧搾空気７０を供給する圧搾空気供給源６６等で構成されている。
【００４４】
前記シリンダ６０は、上端開口部が蓋部材６０Ａによって閉塞されており、内部には互いに連通する第１、第２の室７３，７４が軸線方向に形成されている。第１の室７３は、ピストン６１を上下動自在に収納する室であって、上端側が大径の孔部７３ａを形成し、下端側が小径の孔部７３ｂを形成している。そして、この第１の室７３の下端側には、圧搾空気７０の供給口７７と環状通路７８が形成されている。供給口７７は、シリンダ６０の半径方向に形成されて一端が前記環状通路７８に開口し、他端が配管７９を介して圧搾空気供給源６６に接続されている。環状通路７８は、小径の孔部７３ｂの内周面とピストン６１の下端部６１ｂの外周面との間に形成されている。
【００４５】
前記ピストン６１は、前記大径の孔部７３ａ内に摺動自在に位置する大径部６１ａと、この大径部６１ａの下面中央に延設され下端部が前記小径の孔部７３ｂに摺動自在に挿入されている小径部６１ｂとからなる棒状体に形成され、大径部６１ａによって前記第１の室７３を上下２つの室、すなわち第１圧力室８２Ａと第２圧力室８２Ｂに仕切っている。また、ピストン６１の内部には、圧搾空気７０の通路８０が形成されている。この通路８０の一端はピストン６１の上面中央に開口し、他端は前記小径部６１ｂの下端部外周面に開口して図６に示すようにピストン６１が最上位置にある状態においては前記環状通路７８に連通し、ピストン６１が駆動して図７に示すように最下位置に下降すると前記第２の室７４に連通するように形成されている。
【００４６】
前記第２の室７４は、前記アンビル６２とたがね支持部材６３をそれぞれ上下動自在に収納するための室で、前記第１の室７３の下方側に連通して設けられている。また、この第２の室７４の内部上方側には、アンビル６２を下方に付勢する圧縮コイルばね９１が収納されている。さらに、第２の室７４の上端側には、排気口９７が形成されている。この排気口９７は、シリンダ６０の半径方向に形成されて一端が前記第２の室７４に開口し、他端がシリンダ６０の外部に開放している。
【００４７】
前記外筒体６４は、前記シリンダ６０の下端側開口部に螺合によって連結されることにより、上端部が第２の室７４内に挿入され、下端部がシリンダ６０の下方に延在し、内部に前記たがね２３と、たがね支持部材６３およびこのたがね支持部材６３を上方に付勢する圧縮コイルばね９６が組み込まれている。前記アンビル６２とたがね支持部材６３は、初期位置状態において前記圧縮コイルばね９１と９６のばね力が釣り合い状態を保つ高さ位置に保持されている。なお、外筒体６４の内径と第２の室７４の内径とは等しい。
【００４８】
前記たがね２３は、ロッド２３Ａの上端が前記たがね支持部材６３の下面中央に連結されており、前記ピストン６１の最上位置および最下位置における中央打撃部２３Ｂと外周打撃部２３Ｃの前記外筒体６４先端からの位置は、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面中央と外周のるつぼにおける平均的な高さを考慮して設定されている。前記外筒体６４の先端部６４Ａは、前記たがね２３の中央打撃部２３Ｂと外周打撃部２３Ｃを摺動自在に収納する部分で、圧縮コイルばね９６を収納している上方部分より小径に形成されている。
【００４９】
前記外筒体６４の先端部６４Ａの外径は、蒸着用るつぼ１の大径の円筒部４Ｂの内径より僅かに小さく設定されており、先端部６４Ａの内径は蒸着用るつぼ１の小径の円筒部４Ａの内径より僅かに小さく設定されている。そして、この先端部６４Ａは、図９（ａ）に示すように蒸着用るつぼ１内の焼結ペレット３をたがね２３により打撃して除去する際に、上方から蒸着用るつぼ１の大径の円筒部４Ｂ内に挿入され、これによりたがね２３の半径方向の振れ、さらには外周打撃部２３Ｃが蒸着用るつぼ１の内壁や段差部５を打撃したり破損させたりするのを防止するようにしている。
【００５０】
なお、内部に段差部を有さない円柱状の空洞部を有する蒸着用るつぼに適用する場合は、前記外筒体６４の先端部６４Ａの外径は蒸着用るつぼの円筒部の内径より大きく設定し、先端部６４Ａの内径は蒸着用るつぼの円筒部の内径より小さく設定するとよい。
【００５１】
図３および図４において、前記たがね駆動機構保持部２５は、ロッド７１と、このロッド７１を摺動自在に保持するガイド筒１００と、前記ロッド７１をガイド筒１００に沿って昇降させる操作レバー１０１等を備えている。前記ロッド７１は、上端が前記操作レバー１０１の下面に連結ピン（図示せず）を介して連結され、下端には前記シリンダ６０の蓋部材６０Ａが螺合によって連結されている。前記ガイド筒１００は、筐体２１の上板２７を貫通して設けられ、前記蒸着材料除去位置５０の上方に位置している。前記操作レバー１０１は、基端が上板２７上に固定されたブラケット１０３に連結ピン１０４を介して上下方向に回動自在に連結されている。
【００５２】
この実施の形態においては、たがね駆動機構保持部２５は、操作レバー１０１を備え、てこの原理を利用してたがね駆動機構保持部２５を移動させているため、高速で往復運動するたがね２３を強い力で焼結ペレット３の表面に押し付けることができる。また、ガイド筒１００によりロッド７１の移動方向が正確に規制されているため、たがね２３を所定の位置に正確に当てることができる。
【００５３】
次に、上記構造からなる蒸着材料除去装置２０の蒸着材料除去動作について説明する。
先ず、内壁に蒸着材料からなる焼結ペレット３が固着している蒸着用るつぼ１をるつぼ保持部材４４のるつぼ収納孔４５に装着する。次いで、蒸着用るつぼ１が装着されたるつぼ保持部材４４を蒸着材料除去装置２０の開口部３３からるつぼ保持部２２内に装着し、側方ガイド溝と下方ガイド溝５３に沿って移動させ、蒸着材料除去位置５０に位置決め停止させる。
【００５４】
次に、たがね駆動機構保持部２５の操作レバー１０１を操作して、たがね駆動機構２４を下降させ、外筒体６４の先端部６４Ａを図９（ａ）に示すように蒸着用るつぼ１の第２の円筒部４Ｂ内に所定量挿入する。そして、たがね駆動機構２４を下降した位置に固定し、この状態で切換弁８３を開いて圧搾空気供給源６６から圧搾空気７０をたがね駆動機構２４に供給し、たがね２３を動作させる。
【００５５】
圧搾空気供給源６６の圧搾空気７０は、配管７９を通ってシリンダ６０の供給口７７に供給されると、環状通路７８−通路８０を通って第１圧力室８２Ａに供給される。これにより第１圧力室８２Ａ内の圧力が上昇してピストン６１の上面に作用し、ピストン６１を図６に示すように下降させる。このとき、圧搾空気７０の一部は、環状通路７８を通って第２圧力室８２Ｂにも供給されているため、第２圧力室８２Ｂ内の圧力も上昇してピストン６１の大径部６１ａの下面側に作用するが、この大径部６１ａの下面側の表面積は、上面側の表面積よりも小さく設計されているので、ピストン６１を高速で下降させることができる。
【００５６】
ピストン６１が下降すると、アンビル６２に衝突し、アンビル６２およびたがね支持部材６３を圧縮コイルばね９６に抗して下降させる。これにより、たがね２３が外筒体６４の先端部６４Ａから突出して中央打撃部２３Ｂが蒸着用るつぼ１内の焼結ペレット３の表面中央部を打撃する（図９（ｂ））。
【００５７】
ピストン６１は、所定長さ以上下降してアンビル６２を打撃すると、通路８０の下端開口部が図６に示すように第２の室７４に連通する。このため、第１圧力室８２Ａは、通路８０−第２の室７４−排気口９７を介して大気開放され、内部の圧力が急激に低下する。一方、環状通路７８には圧搾空気７０が供給され続けているので、環状通路７８内の圧力が急速に上昇してピストン６１の大径部６１ａの下面に作用し、ピストン６１を高速で上昇復帰させる。また、たがね２３が焼結ペレット３を打撃するとその反力と圧縮コイルばね９６による弾発力によってアンビル６２、たがね支持部材６３およびたがね２３も上昇復帰する。以後、このような動作を繰り返すことにより、たがね２３が蒸着用るつぼ１の筒状部の軸線方向に高速で往復運動し、焼結ペレット３の表面を打撃する。
【００５８】
焼結ペレット３の破壊、除去は、たがね２３に中央打撃部２３Ｂと外周打撃部２３Ｃとを設け、中央打撃部２３Ｂを外周打撃部２３Ｃより前方に突出させていることから、図９（ｂ）〜（ｄ）に示す順序で進行する。すなわち、まず最初に中央打撃部２３Ｂが、図９（ｂ）に示すように焼結ペレット３の表面中央部を打撃する。焼結ペレット３の表層部は溶融固化部３Ａではあるが、この溶融固化部３Ａの中央部は、比較的薄肉で強度が弱いため、中央打撃部２３Ｂによって繰り返し打撃されると徐々に削られて穴が生じ、溶融固化部３Ａ全体の強度を低下させる。溶融固化部３Ａの中央部に穴ができると、中央打撃部２３Ｂは溶融固化部３Ａを突き抜けて下層部３Ｂを打撃するようになる。この下層部３Ｂは、蒸着時に溶融されなかった部分であるため、ペレットの状態を留めている。このため、溶融固化部分３Ａに比べて強度が弱く、中央打撃部２３Ｂによって打撃されると容易に破壊されて溶融固化部３Ａから剥離し落下する（図９（ｃ））。また、溶融固化部３Ａの中央が破壊されて溶融固化部３Ａ全体の強度が低下すると、外周打撃部２３Ｂが溶融固化部３Ａの外周部を打撃しはじめる。そして、繰り返し打撃することにより溶融固化部３Ａを破壊してるつぼ内壁から取り除き（図９（ｄ））、焼結ペレット３の除去作業を終了する。
【００５９】
このように、本発明による蒸着材料除去装置２０は、たがね２３を高速で往復運動させ、その中央打撃部２３Ｂによって焼結ペレット３の表面中央部を打撃して破壊し溶融固化部３Ａの強度を低下させた後、外周打撃部２３Ｃによって焼結ペレット３の表面外周部を打撃して破壊しるつぼ内壁から離脱させるようにしたので、蒸着用るつぼ１との接合強度が大きな蒸着材料からなる焼結ペレット３であっても容易かつ確実に除去することができる。
【００６０】
また、外筒体６４がたがね２３の往復運動時の案内筒として機能し、たがね２３の径方向外方への振れを防止しているので、たがね２３が誤ってるつぼ内壁や段差部５を打撃するおそれがなく、蒸着用るつぼ１の変形や破損を防止することができる。
【００６１】
また、上記例のように段差部５を有する蒸着用るつぼ１に適用する場合であっても、たがね２３を進退自在に収納する外筒体６４の先端部６４Ａを段差部５の手前の大径の円筒部４Ｂ内に挿入しているので、たがね２３とるつぼ１の位置合わせが容易で正確にでき、また外筒体６４の先端部６４Ａの内径を小径の円筒部４Ａの内径より小さく設定しているので、たがね２３の外周打撃部２３Ｃがるつぼ内壁や段差部５に向かって打撃して、るつぼ１が変形や破壊されるのを防止することができる。
【００６２】
さらに、たがね駆動機構２４によってたがね２３を高速で往復運動させているので、作業者がたがね２３をハンマー等で叩く必要がなく、作業者の負担を著しく軽減することができる。
【００６３】
また、たがね２３を高速で往復運動させるたがね駆動機構２４をたがね２３の往復運動方向に移動自在に保持するために駆動機構保持部２５を備えるとともに、蒸着用るつぼ１をその軸線方向が前記たがね駆動機構保持部２５によって保持されているたがね駆動機構２４のたがね２３の軸線方向と一致するように保持するるつぼ保持部２２を備えているので、るつぼ２３の位置合わせが容易で、たがね２３を蒸着用るつぼ１に対して所定の位置に正確に当てることができる。
【００６４】
また、上記蒸着材料除去方法によれば、ニオブを含有した蒸着材料のように熱伝導率が高い蒸着材料を用いた場合でも容易に取り除くことができる。
【００６５】
図１０は本発明の他の実施の形態を示すたがね駆動機構部のピストンが最上位置にある状態を示す断面図、図１１は同たがね駆動機構ののピストンが最下位置にある状態を示す断面図、図１２は同たがね駆動機構の底面図、図１３（ａ）〜（ｄ）はたがねによる焼結ペレットの破壊除去の様子を示す図である。
この実施の形態は、１本の棒たがね１２１と、複数本の針たがね１２２とでたがね１２０を構成したものである。棒たがね１２１は中央打撃部を構成し、針たがね１２２は棒たがね１２１の周囲に等間隔おいて並設されることにより外周打撃部を構成している。棒たがね１２１と針たがね１２２の違いは、外径および長さが異なるだけで、基本的な構成は全く同一である。そして、これらの棒たがね１２１と針たがね１２２は、たがね支持部材６３を個々独立に上下動自在に貫通して設けられ、上端に設けた鍔部１２４によってたがね支持部材６３からの落下が防止されている。前記棒たがね１２１と針たがね１２２の上端がアンビル６２により押されている状態でのたがね支持部６３からの突出量の差Ｄ’は、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面中央と外周の平均的な高さの差を考慮して、前記棒たがね１２１が前記針たがね１２２より早く打撃するように設定されている。また、前記ピストン６１の最上位置および最下位置における、前記棒たがね１２１先端および針たがね１２２先端の前記外筒体６４先端からの位置も、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面中央と外周のるつぼにおける平均的な高さを考慮して設定されている。
たがね駆動機構２４の初期状態において、棒たがね１２１の下端部は外筒体６４の下方に所定量突出している。一方、針たがね１２２は外筒体６４内に位置している。その他の構造は、上記した実施の形態と全く同一であるため、同一構成部品については同一符号をもって示し、その説明を省略する。
【００６６】
上記構造からなるたがね１２０を備えた蒸着材料除去装置においても、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａを棒状たがね１２１で打撃して破壊することにより、溶融固化部３Ａ全体の強度を低下させ、次いで針たがね１２２によって溶融固化部３Ａの外周部を打撃して破壊するようにしているので、上記した実施の形態と同様に、残存する焼結ペレット３を蒸着用るつぼ１から容易かつ確実に除去することができる。
【００６７】
また、特に本実施の形態においては、たがね１２０の外周打撃部を構成する針たがね１２２を個々独立に進退自在に配置しているので、焼結ペレット３の溶融固化部分３Ａの表面外周部の表面高さが周方向において異なっていても、全ての針たがね１２２を表面外周部にほぼ同時に衝突させることができる。したがって、溶融固化部分３Ａを迅速かつ確実に破壊することができ、るつぼ内壁から離脱させることができる。
【００６８】
なお、本発明は上記した実施の形態に何ら特定されるものではなく、種々の変更、変形が可能である。例えば、たがね駆動機構２４はたがね２３，１２０を高速で往復運動させることができるものでれば特に限定されない。この往復運動させる手段としては、例えば圧搾空気の代わりに電磁石を用いてもよい。
【００６９】
また、図６〜図９に示す実施の形態においては、たがね２３の外周打撃部２３Ｃを環状の突状体で構成したが、図１４に示すように周方向に並設された複数個の突状体で構成してもよい。すなわち、図１４に示すように外周打撃部２３Ｃの先端部を鋸歯状に形成した場合は、外周打撃部２３Ｃの先端と焼結ペレット３との接触面積が小さいので、より集中して力を加えることができるという利点がある。
【００７０】
また、図６〜図９に示す実施の形態においては、たがね２３の中央打撃部２３Ｂを円錐状の突状体で構成したが、それ以外の突状体、例えば先端が平面、半球状、マイナスドライバー形状、複数の突状体等であってもよい。なお、本実施の形態のように、円錐形状にした場合は、中央打撃部２３Ｂの先端と焼結ペレット３との接触面積が小さいので、より集中して力を加えることができるという点で好ましい。
【００７１】
さらに、本発明は空洞部４内に段差５を備えた蒸着用るつぼ１に適用した例を示したが、段差５を備えない蒸着用るつぼにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】蒸着用るつぼと焼結ペレットの外観斜視図である。
【図２】蒸着終了後の焼結ペレットの状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る蒸着材料除去装置の正面図である。
【図４】同蒸着材料除去装置の左側面図である。
【図５】蒸着用るつぼとるつぼ保持部材の外観斜視図である。
【図６】たがね駆動機構のピストンが最上位置にある状態を示す断面図である。
【図７】同たがね駆動機構のピストンが最下位置にある状態を示す断面図である。
【図８】たがねの要部の斜視図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）はたがねによる焼結ペレットの破壊除去の様子を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を示すたがね駆動機構部のピストンが最上位置にある状態を示す断面図である。
【図１１】同たがね駆動機構のピストンが最下位置にある状態を示す断面図である。
【図１２】同たがね駆動機構の底面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）はたがねによる焼結ペレットの破壊除去の様子を示す図である。
【図１４】たがねの他の実施の形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…蒸着用るつぼ、３…焼結ペレット、３Ａ…上層部（溶融固化部）、３Ｂ…下層部（ペレット部分）、４…空洞部、４Ａ…大径の円筒部、４Ｂ…小径の円筒部、５…段差部、２０…蒸着材料除去装置、２２…るつぼ保持部、２３…たがね、２３Ｂ…中央打撃部、２３Ｃ…外周打撃部、２４…たがね駆動機構、２５…たがね駆動機構保持部、４４…るつぼ保持部材、１２０…たがね、１２１…棒たがね、１２２…針たがね。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着材料除去装置および蒸着材料除去方法に関し、特に基板や光学レンズへの蒸着に用いられた蒸着用るつぼ内に固着して残存している蒸着材料を除去する蒸着材料除去装置およびこの装置を使用する蒸着材料除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡用レンズ等の蒸着対象物に蒸着材料を蒸着する蒸着装置は、水冷銅ハース内に蒸着用るつぼを設置し、これに蒸着材料を装填し、真空雰囲気中で電子ビームを蒸着材料に照射して蒸着材料を溶融、蒸発させることにより、光学レンズ等の蒸着対象物の表面に蒸着材料を蒸着するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
蒸着材料としては、蒸着物質の粉末を加圧プレスで形成し、常圧中で電気炉により焼結処理した焼結ペレットが知られている。このような焼結ペレットを収容する蒸着用るつぼとしては、上方のみまたは上方および下方が開放している筒状体に形成され、内部に蒸着材料を収容する空洞部を備えている（例えば、特許文献２〜４参照）。
【０００４】
蒸着が終了して電子ビームの照射を停止すると、焼結ペレットの溶融した部分は冷えて固まるが、その溶融部分がるつぼ内壁に接触した状態で固まると、その部分は蒸着用るつぼの内壁に固着する。この溶融固化部分とるつぼ内壁との接合強度は強固であるため、蒸着用るつぼを再利用するためには、溶融固化部分を破壊してるつぼ内に残存している蒸着材料を除去する必要がある。しかしながら、このような除去作業は通常作業者がハンマーや突き出し棒等の適宜な工具によりるつぼ内に残存している焼結ペレットを叩いて粉砕、除去しているため、その肉体的負担が大きく、また作業者によって熟練度に差があるため、ときにはるつぼを変形させたり破損させて再利用できなくなるという問題があった。特に、蒸着物質の熱伝導率が高い場合（例えば、酸化ニオブを含有する蒸着材料）は、電子線が当たった部分の周りに熱が伝わり易くるつぼ内壁付近での溶融量が増え、接合面積が大きくなり、より一層結合強度が増す。
【０００５】
そこで、例えば上記した特許文献４に記載されている発明は、蒸着用るつぼの焼結ペレットを収容する空洞部の内壁に段状部（段差部）を設けることにより、溶融固化した部分を容易に破壊し得るようにしている。すなわち、段状部の角部は、溶融固化部分に応力の集中箇所を形成するため、溶融固化部分を比較的容易に破壊、除去することができ、るつぼの変形、破損等の発生頻度を減少させることができる。
【０００６】
【特許文献１】実開平５−７２９６４号公報
【特許文献２】実開平３−１８１６２号公報
【特許文献３】実公平６−９０１１号公報
【特許文献４】特開２００３−１４７５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献４に記載されている蒸着用るつぼを用いて破壊、除去が容易になったものの、ハンマーや突き出し棒等の工具を用いて破砕しなければならず、除去作業が困難で、作業者の負担が大きく、依然として蒸着用るつぼの変形や破損の頻度を低減することが難しいという問題があった。
【０００８】
このため、蒸着用るつぼとの接合強度が大きい蒸着材料であっても、作業者の負担や熟練度が要求されず、るつぼを変形させたり破損させたりすることなく焼結ペレットを容易かつ確実に除去することができる装置および方法の開発が要請されていた。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題および要請に応えるためになされたものであり、その目的とするところは、蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを蒸着用るつぼが変形させたり破損させたりすることなく容易かつ確実に除去することができる蒸着材料除去装置および蒸着材料除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、第１の発明は、蒸着用るつぼの両端が開放した筒状部の内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットの表面を前記筒状部の軸線方向に高速で往復運動するたがねによって打撃することにより前記焼結ペレットを破壊して除去する蒸着材料除去装置であって、前記たがねに前記焼結ペレットの表面中央部を打撃する中央打撃部と、この中央打撃部の周囲を取り囲み前記焼結ペレットの表面外周部を打撃する外周打撃部とを設け、前記中央打撃部を外周打撃部より前方に突出させたものである。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記たがねを高速で往復運動させるたがね駆動機構と、このたがね駆動機構を前記たがねの往復運動方向に移動自在に保持するたがね駆動機構保持部と、前記蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持するるつぼ保持部とを備えているものである。
【００１２】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成し、前記中央打撃部を前記たがねの軸線方向に突出した突状体に形成し、前記外周打撃部を中央打撃部を取り囲む環状の突状体に形成したものである。
【００１３】
第４の発明は、上記第１または第２の発明において、前記たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成し、前記中央打撃部を前記たがねの軸線方向に突出した突状体に形成し、前記外周打撃部を周方向に並設された複数個の突状体で構成したものである。
【００１４】
第５の発明は、上記第１または第２の発明において、前記たがねの中央打撃部を１本の棒たがねで構成し、外周打撃部を前記棒たがねの周囲に個々独立に進退自在に配置された複数本の針たがねで構成したものである。
【００１５】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記たがねを進退自在に収納する外筒体を有しているものである。
【００１６】
第７の発明は、上記第１〜第６の発明のうちのいずれか１つに記載の蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法であって、前記焼結ペレットが固着している蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持する工程と、前記たがねを高速で往復運動させながら前記蒸着用るつぼ内に挿入し焼結ペレットの表面の中央と周囲を打撃することにより焼結ペレットを破壊して蒸着用るつぼから除去する工程とを備え、前記焼結ペレットの表面の中央の打撃を表面周囲の打撃より優先させたものである。
【００１７】
第８の発明は、上記第６の発明に記載の蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法であって、蒸着用るつぼの筒状部の内壁には段差部が形成されており、前記焼結ペレットが固着している蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持する工程と、前記たがねを進退自在に収納する外筒体の先端部を前記蒸着用るつぼの径が大きい円筒部内に挿入し、前記たがねが径の大きい円筒部の内壁や段差部に向かって打撃しないように焼結ペレットの表面の中央と周囲を打撃することにより焼結ペレットを破壊して蒸着用るつぼから除去する工程とを備え、前記焼結ペレットの表面中央の打撃を表面周囲の打撃より優先させたものである。
【００１８】
第９の発明は、上記第８の発明において、前記たがねを収納する外筒体の先端部の内径は、前記蒸着用るつぼの径が小さい方の円筒部の内径より僅かに小さく設定され、外径は前記蒸着用るつぼの径が大きい方の円筒部の内径より僅かに小さく設定されているものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、たがねに中央打撃部と外周打撃部とを設け、中央打撃部を外周打撃部より前方に突出させているので、焼結ペレットを確実に破壊し除去することができる。すなわち、焼結ペレットは、溶融固化した上層部と、溶融されずに焼結ペレットのままの状態を留めている下層部とからなり、上層部の溶融固化部分が蒸着用るつぼの内壁に固着している。また、溶融固化部分は、通常表面が摺り鉢状に凹んでおり、中央部の強度が低く、外周部がるつぼ内壁と固着し強度が高くなっている。そこで、中央打撃部を溶融固化部分の表面形状と強度を考慮して外周打撃部よりも前方に突出させておくと、最初に中央打撃部が溶融固化部分の強度が最も弱い中央部を打撃して破壊する。中央部の破壊が進むと、他の溶融固化部分の強度が低下するため、外周部が壊れ易くなる。次いで、外周打撃部が溶融固化部分の壊れ易くなった外周部を打撃して破壊し、るつぼ内壁から取り除く。焼結ペレットの下層部分は、蒸着時に溶融されなかった部分であるため、焼結状態を留めている。このため、溶融固化部分に比べて強度が弱く、溶融固化部分の打撃、破壊にともなって破壊される。したがって、蒸着用るつぼを変形させたり破損させたりすることがなく、蒸着用るつぼに固着している焼結ペレットを確実に除去することができる。
【００２０】
また、前記たがねを高速で往復運動させるたがね駆動機構をたがねの往復運動方向に移動自在に保持するたがね駆動機構保持部を備えるとともに、前記蒸着用るつぼをその軸線方向が前記たがね駆動機構保持部によって保持されているたがね駆動機構のたがねの軸線方向と一致するように保持するるつぼ保持部を備えているので、るつぼの位置合わせが容易で、るつぼ配置後は鏨駆動機構をたがねを往復運動方向に移動させればよいので、作業者の負担を著しく軽減することができる。また、高速で往復運動しているたがねの軸線とるつぼの軸線を一致させながらたがねを移動させるので、たがねがるつぼ内壁に当たることによるるつぼの変形や破損が生じにくくなる。なお、たがねを往復運動させる駆動源としては、例えば圧搾空気、電磁石等が考えられる。
【００２１】
たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成した発明においては、たがねの本数を最少の１本とすることができる。また、打撃部を突状体に形成しておくと、溶融固化部分の表面に大きな打撃力を加えることができる。
【００２２】
たがねの外周打撃部を個々独立に進退自在に配置された複数本の針たがねで構成した発明においては、溶融固化部分の表面外周部の表面高さが周方向において異なっていても、全ての針たがねを表面外周部に衝打させることができる。
【００２３】
たがねを進退自在に収納する外筒体を備えた発明においては、外筒体がたがねの往復運動時の案内筒として機能するため、たがねの径方向外方への振れを抑制、防止することができる。
【００２４】
上記発明に係る蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法においては、中央打撃部と外周打撃部とを有し、中央打撃部が外周打撃部より前方に突出したたがねを用いているので、最初に中央打撃部が溶融固化部分の中央部を打撃する。この中央部は、外周部に比べて薄くて強度が弱いため破壊され易く、破壊が進むと溶融固化部分全体の強度を低下させる。次いで、外周打撃部が壊れ易くなった溶融固化部分の外周部を破壊する。したがって、蒸着用るつぼを変形させたり破損させたりすることがなく、蒸着用るつぼに固着している焼結ペレットを確実に破壊し除去することができる。
【００２５】
るつぼ内壁に段差部を形成した蒸着用るつぼに固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する際には、焼結ペレットの溶融固化部分が段差部で固化していると、たがねで溶融固化部分の表面を打撃したとき、段差部に接合している固化部分が応力の集中箇所となり、焼結ペレットを容易に破壊、除去することができる。
【００２６】
また、たがねを進退自在に収納する外筒体の先端部を段差部の手前の径の大きい円筒部内に挿入する場合は、たがねとるつぼの位置合わせが容易で正確になる。また、たがねの外周打撃部がるつぼ内壁や段差部に向かって打撃して、るつぼが変形や破壊されるのを防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は蒸着用るつぼと焼結ペレットの外観斜視図、図２は蒸着終了後の焼結ペレットの状態を示す断面図、図３は本発明に係る蒸着材料除去装置の正面図、図４は同蒸着材料除去装置の左側面図、図５は蒸着用るつぼとたがね保持部材の外観斜視図、図６はたがね駆動機構のピストンが最上位置にある状態を示す断面図、図７は同たがね駆動機構のピストンが最下位置にある状態を示す断面図、図８はたがねの要部の斜視図、図９（ａ）〜（ｄ）はたがねによる焼結ペレットの破壊除去の様子を示す図である。
【００２８】
先ず、図１および図２に基づいて蒸着用るつぼと蒸着材料からなる焼結ペレットについて説明する。これらの図において、参照符号１で示す蒸着用るつぼは、上方および下方が開放した角筒状に形成されており、蒸着装置の水冷銅ハース（図示せず）によって支持される鍔部２と、蒸着材料である焼結ペレット３が装填される円筒状の空洞部、すなわちペレット装填部４とを有している。鍔部２は、蒸着用るつぼ１の互いに対向する２つの辺に一体に突設されている。ペレット装填部４は、前記焼結ペレット３の外径より若干大きな穴径を有する第１の円筒部４Ａと、第１の円筒部４Ａの上方に位置しこれより大きい穴径を有する第２の円筒部４Ｂとで構成されている。このため、第１、第２の円筒部４Ａ，４Ｂの境部には、略水平な棚部分、すなわち段差部（段差面）５がるつぼの内壁全周にわたって設けられている。この段差部５は、焼結ペレット３の溶融固化部分３Ａを破壊して除去する際に、溶融固化部分３Ａに応力を集中させるために設けられるものであり、前記特許文献５に記載のるつぼに形成している段状部に相当するものである。
【００２９】
このような蒸着用るつぼ１の材質としては、通常熱伝導率の高い材料、例えば銅、アルミニウム、黒鉛、タングステン、モリブデン、タンタル等が用いられる。因みに、蒸着用るつぼ１の大きさは、３１（長さ）×３１（幅）×１２（高さ）ｍｍのブロック状で、第１の円筒部４Ａは孔径が２２．６ｍｍの空洞であり、第２の円筒部４Ｂは孔径が２５ｍｍの空洞であり、上面から段差部５までの距離は５ｍｍである。
【００３０】
前記焼結ペレット３は、蒸着材料の粉末を加圧プレスで成形し、常圧中で電気炉により１０００〜１４００℃に加熱して焼成処理したものであって、前記第１の円筒部４Ａより若干小さい外径を有する円柱状に形成されている。蒸着材料としては、眼鏡用レンズに反射防止膜を蒸着する場合、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム等が用いられる。例えば、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）の粉末を、重量比９５：５の割合で混合し、３００ｋｇ／ｃｍ2 で加圧プレスした後、１３００℃で２４時間加熱して、直径２１．８〜２２．５ｍｍ、高さ１５．５〜１６．０ｍｍの円柱状の焼結ペレットを製作する。
【００３１】
このような焼結ペレット３は、図２に２点鎖線で示すように蒸着用るつぼ１のペレット装填部４に装填された状態において、上端部が段差部５より上方に位置して第２の円筒部４Ｂとの間に環状の隙間７を形成している。一方、下端部は第１の円筒部４Ａに嵌合してその内壁に接触し、蒸着用るつぼ１の下方に突出している。
【００３２】
眼鏡用レンズの蒸着に際して、焼結ペレット３が装填された蒸着用るつぼ１を蒸着装置に装着して電子ビームを焼結ペレット３の表面中央部に照射すると、焼結ペレット３の表面中央部が加熱溶融して蒸発し、眼鏡用レンズへの蒸着が行われる。焼結ペレット３の表面中央部を電子ビームで加熱溶融すると、この溶融した部分は熱伝導によって徐々に周囲に広がり、ついには表層部全体が溶融状態となり、その一部が環状隙間７に流れ出して第２の円筒部４Ｂの内壁および段差部５に接触すると冷やされて固着する。
【００３３】
また、電子ビームの照射によって焼結ペレット３の表層部が加熱溶融して蒸発すると、焼結ペレット３の表面高さは当然のことながら徐々に低くなる。このため、表面は、図２に実線で示すように摺り鉢状に凹み、中央が最も深くなる。
【００３４】
眼鏡用レンズの蒸着が終了して電子ビームの照射を停止すると、焼結ペレット３の溶融部分は、冷却して固化することにより溶融固化部３Ａ（溶融固化部分ともいう）となる。この溶融固化部３Ａは、蒸着材料の主成分が熱伝導率の高いニオブであると、外周が蒸着用るつぼ１の内壁まで達し、るつぼ内壁との接合面積が大きく、蒸着用るつぼ１の内壁に大きな接合強度で固着する。溶融固化部３Ａは、中央部が最も薄くて強度が弱く、外周部に向かうほど厚くなり強度が増大する。焼結ペレット３の下層部分３Ｂ、すなわち溶融固化部分３Ａより下の部分は、加熱されても溶融しなかった部分であるため、ペレット状態を保持している。このため、下層部分３Ｂは、溶融固化部分３Ａよりも強度が弱く、また蒸着用るつぼ１の内壁に対して接触あるいは隙間を有しており、固着していない。
【００３５】
蒸着が終了すると、蒸着用るつぼ１を真空装置から取り出し、蒸着用るつぼ１を再利用するためにペレット装填部４内に残存している焼結ペレット３を本発明に係る蒸着材料除去装置２０および方法によって除去する。以下、図３〜図９に基づいて蒸着材料除去装置２０の構成等を詳細に説明する。
【００３６】
前記蒸着材料除去装置２０は、蒸着用るつぼ１内の焼結ペレット３を打撃し除去する打撃工具としてのたがね２３と、このたがね２３を保持し高速で往復運動させるたがね駆動機構２４と、このたがね駆動機構２４を前記だがね２３の往復運動方向（垂直方向）に移動自在に保持するたがね駆動機構保持部２５と、このだがね駆動機構保持部２５が設けられている本体２１と、この本体２１に配置されたつるぼ保持部２２とを備えている。
【００３７】
前記本体２１は、ベースプレート３１と、このベースプレート３１上に立設された４本の支柱（下側支柱）３２と、この下側支柱３２によって支持された底板２８と、この底板２８上に立設された４本の支柱（上側支柱）３４と、この上側支柱３４により支持された上板２７とを備えている。前記ベースプレート３１と底板２８および上板２７は、長方形（または正方形）の金属製の板からなり、上下に平行に対向するように配置されている。前記上板２７および底板２８の各辺は、４枚の透明なプラスチック板からなるカバープレート３０（正面プレート３０ａ、左側面プレート３０ｂ、右側面プレート３０ｃ、背面プレート３０ｄ）が設けられており、蒸着材料除去作業中に蒸着材料が周囲に飛び散るのを防止している。４枚のカバープレート３０のうち左側面側のプレート３０ｂの下部一側寄りには、蒸着用るつぼ１を前記るつぼ保持部２２に装着するための開口部３３が形成されている。前記ベースプレート３１は、床面上に設置されており、蒸着材料除去装置２０によって蒸着用るつぼ１から除去した焼結ペレット３の屑３５を回収するペレット回収容器３６が設置されている。
【００３８】
前記るつぼ保持部２２は、前記底板２８上に左側面から見て左右方向に所定の間隔をおいて平行に対向するように配置された一対のセットプレート２２Ａ，２２Ｂとで構成されている。これらのセットプレート２２Ａ，２２Ｂは、図８に示すように左右対称な形状に形成されて装置の左右方向に延在し、互いに対向する面には、上下２つの溝４０，４１と抜け防止部４２がそれぞれ全長にわたって形成されている。上方側の溝４０は、抜け防止部４２の真下に位置し、前記蒸着用るつぼ１の上端部を非接触状態で収納するための空間を形成している。下方側の溝４１は、後述するように前記底板２８と組み合わされることにより、前記蒸着用るつぼ１を保持するるつぼ保持部材４４の左右両端部を案内するためのガイド溝（側方ガイド溝）を形成する。そして、この下方側溝４１は、前記上方側の溝４０の下方にこれよりも深く形成されて、セットプレート２２Ａ，２２Ｂの下面側に開放している。前記抜け防止部４２は、上方側の溝４０の上壁を形成しており、前記蒸着用るつぼ１が前記るつぼ保持部２２の内部から上方に抜け出すのを防止している。
【００３９】
前記底板２８には、その上面に左側面から右側面に向かって蒸着材料除去位置５０（たがね２３の軸線と交わる位置）を通って延びる溝（下方ガイド溝）５３が係止されている。この溝５３は、前記蒸着用るつぼ１を保持するるつぼ保持部材４４（図５）の下端部を案内するためのガイド溝であり、底板２８の上面側に開放している。この下方ガイド溝５３の底面の蒸着材料除去位置５０に対応する箇所には、蒸着用るつぼ１から除去された焼結ペレット３の屑３５を前記ペレット回収容器３６内に落下させるためのペレット屑回収用穴５２が形成されている。前記下方ガイド溝５３の幅は、前記セットプレーと２２Ａ，２２Ｂの下方側溝４１の間隔より狭く形成されているため、前記セットプレーと２２Ａ，２２Ｂが前記底板２８に設置された状態で、前記下方溝４１と前記下方ガイド溝５３の両側の底板上面とで前記側方ガイド溝が形成されている。前記下方ガイド溝５３は、左側面から蒸着材料除去位置５０を超えて底板２８の右側面に達する手前の所定の位置まで形成され、この下方ガイド溝５３の最奥部分がるつぼ保持部材４４の位置決め部５４（図３）となっている。この位置決め部５４の位置は、前記るつぼ保持部材４４の先端が突き当たるまで挿入したときに蒸着用るつぼ１が蒸着材料除去位置５０にくるように設定されている。なお、この位置決め部５４は、本実施の形態では下方ガイド溝５３の最奥部分が相当するが、別途るつぼ保持部材４４の位置を決める構造を設けてもよい。
【００４０】
前記るつぼ保持部材４４は、比較的板厚が厚い四角形のブロックからなり、上面中央に前記蒸着用るつぼ１の下半部を収容するテーパ状のるつぼ収納孔４５が形成されており、さらにこのるつぼ収納孔４５に続いてるつぼ保持部材４４の下面側に開口するストレートな円形の孔４６が形成されている。このストレートな孔４６は、蒸着用るつぼ１の第１の円筒部４Ａ（図１、図２）の穴径と略同一の穴径あるいはそれより大きい穴径を有し、るつぼ収納孔４５との境部に形成された段差部４７によって蒸着用るつぼ１の下面を支持している。るつぼ保持部材４４の左右両端部には、前記各セットプレート２２Ａ，２２Ｂの下方側溝４１と前記底板２８とで形成される前記側方ガイド溝に摺動自在に挿入される左右一対の張り出し部（側方張り出し部）４４ａが一体に突設されている。
【００４１】
また、るつぼ保持部材４４の下端には、前記底板２８の下方ガイド溝５３に摺動自在に挿入される張り出し部（下方張り出し部）４４ｂが一体に突設されている。このようなるつぼ保持部材４４は、蒸着材料である焼結ペレット３が固着されている蒸着用るつぼ１をるつぼ収納孔４５に収納した後、左側面プレート３０ｂの開口部３３からるつぼ保持部２２内に挿入されると、前記側方ガイド溝と前記下方ガイド溝５３に沿って後方に移動されるるつぼ保持部材４４の先端が前記下方ガイド溝５３の位置決め部５４に突き当たり、蒸着用るつぼ１が蒸着材料除去位置５０に位置決めされる。この蒸着材料除去位置５０は、前記るつぼ駆動機構２４の真下に位置しており、蒸着用るつぼ１の筒状部（４Ａ，４Ｂ）の軸線とたがね２３の軸線を一致させる位置である。
【００４２】
図６〜図９において、前記たがね２３は、棒状のロッド２３Ａと、このロッド２３Ａの下端に一体に設けられた中央打撃部２３Ｂおよび外周打撃部２３Ｃとで構成されている。中央打撃部２３Ｂは、前記焼結ペレット３の溶融固化した表面中央部を打撃する部分で、円錐状の突状体に形成されている。外周打撃部２３Ｃは、焼結ペレット３の表面外周部を打撃する部分で、前記中央打撃部２３Ｂの周囲を取り囲む環状の突状体に形成されており、円板状の連結部２３Ｄによって前記中央打撃部２３Ｂに連結されている。外周打撃部２３Ｃの外径は、蒸着用るつぼ１の小径の円筒部４Ｂの穴径より小さく設定されている。また、中央打撃部２３Ｂは、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面形状および表面の中央と外周の高さの差を考慮して外周打撃部２３Ｃよりもたがね２３の進退方向において前方、つまり下方に所定量突出して設けられている。この突出寸法Ｄ（図６）は、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面中央と外周の平均的な高さの差を考慮して設定されており、これにより中央打撃部２３Ｂと外周打撃部２３Ｃが焼結ペレット３の表面を打撃するときの順位付けをし、中央打撃部２３Ｂが外周打撃部２３Ｃよりも早く打撃するように形成している。つまり、最初に中央打撃部２３Ｂが溶融固化部３Ａの薄くて強度の最も弱い中央部分を打撃して破壊し、次いで外周打撃部２３Ｃが厚くて強度の大きい外周寄りを打撃して破壊するようにしたものである。
【００４３】
前記たがね駆動機構２４は、シリンダ６０と、このシリンダ６０内に上下動自在に組み込まれたフリーピストン（以下、ピストンと略称する）６１，アンビル６２およびたがね支持部材６３と、シリンダ６０の下端に設けられた外筒体６４と、前記シリンダ６０に圧搾空気７０を供給する圧搾空気供給源６６等で構成されている。
【００４４】
前記シリンダ６０は、上端開口部が蓋部材６０Ａによって閉塞されており、内部には互いに連通する第１、第２の室７３，７４が軸線方向に形成されている。第１の室７３は、ピストン６１を上下動自在に収納する室であって、上端側が大径の孔部７３ａを形成し、下端側が小径の孔部７３ｂを形成している。そして、この第１の室７３の下端側には、圧搾空気７０の供給口７７と環状通路７８が形成されている。供給口７７は、シリンダ６０の半径方向に形成されて一端が前記環状通路７８に開口し、他端が配管７９を介して圧搾空気供給源６６に接続されている。環状通路７８は、小径の孔部７３ｂの内周面とピストン６１の下端部６１ｂの外周面との間に形成されている。
【００４５】
前記ピストン６１は、前記大径の孔部７３ａ内に摺動自在に位置する大径部６１ａと、この大径部６１ａの下面中央に延設され下端部が前記小径の孔部７３ｂに摺動自在に挿入されている小径部６１ｂとからなる棒状体に形成され、大径部６１ａによって前記第１の室７３を上下２つの室、すなわち第１圧力室８２Ａと第２圧力室８２Ｂに仕切っている。また、ピストン６１の内部には、圧搾空気７０の通路８０が形成されている。この通路８０の一端はピストン６１の上面中央に開口し、他端は前記小径部６１ｂの下端部外周面に開口して図６に示すようにピストン６１が最上位置にある状態においては前記環状通路７８に連通し、ピストン６１が駆動して図７に示すように最下位置に下降すると前記第２の室７４に連通するように形成されている。
【００４６】
前記第２の室７４は、前記アンビル６２とたがね支持部材６３をそれぞれ上下動自在に収納するための室で、前記第１の室７３の下方側に連通して設けられている。また、この第２の室７４の内部上方側には、アンビル６２を下方に付勢する圧縮コイルばね９１が収納されている。さらに、第２の室７４の上端側には、排気口９７が形成されている。この排気口９７は、シリンダ６０の半径方向に形成されて一端が前記第２の室７４に開口し、他端がシリンダ６０の外部に開放している。
【００４７】
前記外筒体６４は、前記シリンダ６０の下端側開口部に螺合によって連結されることにより、上端部が第２の室７４内に挿入され、下端部がシリンダ６０の下方に延在し、内部に前記たがね２３と、たがね支持部材６３およびこのたがね支持部材６３を上方に付勢する圧縮コイルばね９６が組み込まれている。前記アンビル６２とたがね支持部材６３は、初期位置状態において前記圧縮コイルばね９１と９６のばね力が釣り合い状態を保つ高さ位置に保持されている。なお、外筒体６４の内径と第２の室７４の内径とは等しい。
【００４８】
前記たがね２３は、ロッド２３Ａの上端が前記たがね支持部材６３の下面中央に連結されており、前記ピストン６１の最上位置および最下位置における中央打撃部２３Ｂと外周打撃部２３Ｃの前記外筒体６４先端からの位置は、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面中央と外周のるつぼにおける平均的な高さを考慮して設定されている。前記外筒体６４の先端部６４Ａは、前記たがね２３の中央打撃部２３Ｂと外周打撃部２３Ｃを摺動自在に収納する部分で、圧縮コイルばね９６を収納している上方部分より小径に形成されている。
【００４９】
前記外筒体６４の先端部６４Ａの外径は、蒸着用るつぼ１の大径の円筒部４Ｂの内径より僅かに小さく設定されており、先端部６４Ａの内径は蒸着用るつぼ１の小径の円筒部４Ａの内径より僅かに小さく設定されている。そして、この先端部６４Ａは、図９（ａ）に示すように蒸着用るつぼ１内の焼結ペレット３をたがね２３により打撃して除去する際に、上方から蒸着用るつぼ１の大径の円筒部４Ｂ内に挿入され、これによりたがね２３の半径方向の振れ、さらには外周打撃部２３Ｃが蒸着用るつぼ１の内壁や段差部５を打撃したり破損させたりするのを防止するようにしている。
【００５０】
なお、内部に段差部を有さない円柱状の空洞部を有する蒸着用るつぼに適用する場合は、前記外筒体６４の先端部６４Ａの外径は蒸着用るつぼの円筒部の内径より大きく設定し、先端部６４Ａの内径は蒸着用るつぼの円筒部の内径より小さく設定するとよい。
【００５１】
図３および図４において、前記たがね駆動機構保持部２５は、ロッド７１と、このロッド７１を摺動自在に保持するガイド筒１００と、前記ロッド７１をガイド筒１００に沿って昇降させる操作レバー１０１等を備えている。前記ロッド７１は、上端が前記操作レバー１０１の下面に連結ピン（図示せず）を介して連結され、下端には前記シリンダ６０の蓋部材６０Ａが螺合によって連結されている。前記ガイド筒１００は、筐体２１の上板２７を貫通して設けられ、前記蒸着材料除去位置５０の上方に位置している。前記操作レバー１０１は、基端が上板２７上に固定されたブラケット１０３に連結ピン１０４を介して上下方向に回動自在に連結されている。
【００５２】
この実施の形態においては、たがね駆動機構保持部２５は、操作レバー１０１を備え、てこの原理を利用してたがね駆動機構保持部２５を移動させているため、高速で往復運動するたがね２３を強い力で焼結ペレット３の表面に押し付けることができる。また、ガイド筒１００によりロッド７１の移動方向が正確に規制されているため、たがね２３を所定の位置に正確に当てることができる。
【００５３】
次に、上記構造からなる蒸着材料除去装置２０の蒸着材料除去動作について説明する。
先ず、内壁に蒸着材料からなる焼結ペレット３が固着している蒸着用るつぼ１をるつぼ保持部材４４のるつぼ収納孔４５に装着する。次いで、蒸着用るつぼ１が装着されたるつぼ保持部材４４を蒸着材料除去装置２０の開口部３３からるつぼ保持部２２内に装着し、側方ガイド溝と下方ガイド溝５３に沿って移動させ、蒸着材料除去位置５０に位置決め停止させる。
【００５４】
次に、たがね駆動機構保持部２５の操作レバー１０１を操作して、たがね駆動機構２４を下降させ、外筒体６４の先端部６４Ａを図９（ａ）に示すように蒸着用るつぼ１の第２の円筒部４Ｂ内に所定量挿入する。そして、たがね駆動機構２４を下降した位置に固定し、この状態で切換弁８３を開いて圧搾空気供給源６６から圧搾空気７０をたがね駆動機構２４に供給し、たがね２３を動作させる。
【００５５】
圧搾空気供給源６６の圧搾空気７０は、配管７９を通ってシリンダ６０の供給口７７に供給されると、環状通路７８−通路８０を通って第１圧力室８２Ａに供給される。これにより第１圧力室８２Ａ内の圧力が上昇してピストン６１の上面に作用し、ピストン６１を図６に示すように下降させる。このとき、圧搾空気７０の一部は、環状通路７８を通って第２圧力室８２Ｂにも供給されているため、第２圧力室８２Ｂ内の圧力も上昇してピストン６１の大径部６１ａの下面側に作用するが、この大径部６１ａの下面側の表面積は、上面側の表面積よりも小さく設計されているので、ピストン６１を高速で下降させることができる。
【００５６】
ピストン６１が下降すると、アンビル６２に衝突し、アンビル６２およびたがね支持部材６３を圧縮コイルばね９６に抗して下降させる。これにより、たがね２３が外筒体６４の先端部６４Ａから突出して中央打撃部２３Ｂが蒸着用るつぼ１内の焼結ペレット３の表面中央部を打撃する（図９（ｂ））。
【００５７】
ピストン６１は、所定長さ以上下降してアンビル６２を打撃すると、通路８０の下端開口部が図６に示すように第２の室７４に連通する。このため、第１圧力室８２Ａは、通路８０−第２の室７４−排気口９７を介して大気開放され、内部の圧力が急激に低下する。一方、環状通路７８には圧搾空気７０が供給され続けているので、環状通路７８内の圧力が急速に上昇してピストン６１の大径部６１ａの下面に作用し、ピストン６１を高速で上昇復帰させる。また、たがね２３が焼結ペレット３を打撃するとその反力と圧縮コイルばね９６による弾発力によってアンビル６２、たがね支持部材６３およびたがね２３も上昇復帰する。以後、このような動作を繰り返すことにより、たがね２３が蒸着用るつぼ１の筒状部の軸線方向に高速で往復運動し、焼結ペレット３の表面を打撃する。
【００５８】
焼結ペレット３の破壊、除去は、たがね２３に中央打撃部２３Ｂと外周打撃部２３Ｃとを設け、中央打撃部２３Ｂを外周打撃部２３Ｃより前方に突出させていることから、図９（ｂ）〜（ｄ）に示す順序で進行する。すなわち、まず最初に中央打撃部２３Ｂが、図９（ｂ）に示すように焼結ペレット３の表面中央部を打撃する。焼結ペレット３の表層部は溶融固化部３Ａではあるが、この溶融固化部３Ａの中央部は、比較的薄肉で強度が弱いため、中央打撃部２３Ｂによって繰り返し打撃されると徐々に削られて穴が生じ、溶融固化部３Ａ全体の強度を低下させる。溶融固化部３Ａの中央部に穴ができると、中央打撃部２３Ｂは溶融固化部３Ａを突き抜けて下層部３Ｂを打撃するようになる。この下層部３Ｂは、蒸着時に溶融されなかった部分であるため、ペレットの状態を留めている。このため、溶融固化部分３Ａに比べて強度が弱く、中央打撃部２３Ｂによって打撃されると容易に破壊されて溶融固化部３Ａから剥離し落下する（図９（ｃ））。また、溶融固化部３Ａの中央が破壊されて溶融固化部３Ａ全体の強度が低下すると、外周打撃部２３Ｂが溶融固化部３Ａの外周部を打撃しはじめる。そして、繰り返し打撃することにより溶融固化部３Ａを破壊してるつぼ内壁から取り除き（図９（ｄ））、焼結ペレット３の除去作業を終了する。
【００５９】
このように、本発明による蒸着材料除去装置２０は、たがね２３を高速で往復運動させ、その中央打撃部２３Ｂによって焼結ペレット３の表面中央部を打撃して破壊し溶融固化部３Ａの強度を低下させた後、外周打撃部２３Ｃによって焼結ペレット３の表面外周部を打撃して破壊しるつぼ内壁から離脱させるようにしたので、蒸着用るつぼ１との接合強度が大きな蒸着材料からなる焼結ペレット３であっても容易かつ確実に除去することができる。
【００６０】
また、外筒体６４がたがね２３の往復運動時の案内筒として機能し、たがね２３の径方向外方への振れを防止しているので、たがね２３が誤ってるつぼ内壁や段差部５を打撃するおそれがなく、蒸着用るつぼ１の変形や破損を防止することができる。
【００６１】
また、上記例のように段差部５を有する蒸着用るつぼ１に適用する場合であっても、たがね２３を進退自在に収納する外筒体６４の先端部６４Ａを段差部５の手前の大径の円筒部４Ｂ内に挿入しているので、たがね２３とるつぼ１の位置合わせが容易で正確にでき、また外筒体６４の先端部６４Ａの内径を小径の円筒部４Ａの内径より小さく設定しているので、たがね２３の外周打撃部２３Ｃがるつぼ内壁や段差部５に向かって打撃して、るつぼ１が変形や破壊されるのを防止することができる。
【００６２】
さらに、たがね駆動機構２４によってたがね２３を高速で往復運動させているので、作業者がたがね２３をハンマー等で叩く必要がなく、作業者の負担を著しく軽減することができる。
【００６３】
また、たがね２３を高速で往復運動させるたがね駆動機構２４をたがね２３の往復運動方向に移動自在に保持するために駆動機構保持部２５を備えるとともに、蒸着用るつぼ１をその軸線方向が前記たがね駆動機構保持部２５によって保持されているたがね駆動機構２４のたがね２３の軸線方向と一致するように保持するるつぼ保持部２２を備えているので、るつぼ２３の位置合わせが容易で、たがね２３を蒸着用るつぼ１に対して所定の位置に正確に当てることができる。
【００６４】
また、上記蒸着材料除去方法によれば、ニオブを含有した蒸着材料のように熱伝導率が高い蒸着材料を用いた場合でも容易に取り除くことができる。
【００６５】
図１０は本発明の他の実施の形態を示すたがね駆動機構部のピストンが最上位置にある状態を示す断面図、図１１は同たがね駆動機構ののピストンが最下位置にある状態を示す断面図、図１２は同たがね駆動機構の底面図、図１３（ａ）〜（ｄ）はたがねによる焼結ペレットの破壊除去の様子を示す図である。
この実施の形態は、１本の棒たがね１２１と、複数本の針たがね１２２とでたがね１２０を構成したものである。棒たがね１２１は中央打撃部を構成し、針たがね１２２は棒たがね１２１の周囲に等間隔おいて並設されることにより外周打撃部を構成している。棒たがね１２１と針たがね１２２の違いは、外径および長さが異なるだけで、基本的な構成は全く同一である。そして、これらの棒たがね１２１と針たがね１２２は、たがね支持部材６３を個々独立に上下動自在に貫通して設けられ、上端に設けた鍔部１２４によってたがね支持部材６３からの落下が防止されている。前記棒たがね１２１と針たがね１２２の上端がアンビル６２により押されている状態でのたがね支持部６３からの突出量の差Ｄ’は、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面中央と外周の平均的な高さの差を考慮して、前記棒たがね１２１が前記針たがね１２２より早く打撃するように設定されている。また、前記ピストン６１の最上位置および最下位置における、前記棒たがね１２１先端および針たがね１２２先端の前記外筒体６４先端からの位置も、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａの表面中央と外周のるつぼにおける平均的な高さを考慮して設定されている。
たがね駆動機構２４の初期状態において、棒たがね１２１の下端部は外筒体６４の下方に所定量突出している。一方、針たがね１２２は外筒体６４内に位置している。その他の構造は、上記した実施の形態と全く同一であるため、同一構成部品については同一符号をもって示し、その説明を省略する。
【００６６】
上記構造からなるたがね１２０を備えた蒸着材料除去装置においても、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、焼結ペレット３の溶融固化部３Ａを棒状たがね１２１で打撃して破壊することにより、溶融固化部３Ａ全体の強度を低下させ、次いで針たがね１２２によって溶融固化部３Ａの外周部を打撃して破壊するようにしているので、上記した実施の形態と同様に、残存する焼結ペレット３を蒸着用るつぼ１から容易かつ確実に除去することができる。
【００６７】
また、特に本実施の形態においては、たがね１２０の外周打撃部を構成する針たがね１２２を個々独立に進退自在に配置しているので、焼結ペレット３の溶融固化部分３Ａの表面外周部の表面高さが周方向において異なっていても、全ての針たがね１２２を表面外周部にほぼ同時に衝突させることができる。したがって、溶融固化部分３Ａを迅速かつ確実に破壊することができ、るつぼ内壁から離脱させることができる。
【００６８】
なお、本発明は上記した実施の形態に何ら特定されるものではなく、種々の変更、変形が可能である。例えば、たがね駆動機構２４はたがね２３，１２０を高速で往復運動させることができるものでれば特に限定されない。この往復運動させる手段としては、例えば圧搾空気の代わりに電磁石を用いてもよい。
【００６９】
また、図６〜図９に示す実施の形態においては、たがね２３の外周打撃部２３Ｃを環状の突状体で構成したが、図１４に示すように周方向に並設された複数個の突状体で構成してもよい。すなわち、図１４に示すように外周打撃部２３Ｃの先端部を鋸歯状に形成した場合は、外周打撃部２３Ｃの先端と焼結ペレット３との接触面積が小さいので、より集中して力を加えることができるという利点がある。
【００７０】
また、図６〜図９に示す実施の形態においては、たがね２３の中央打撃部２３Ｂを円錐状の突状体で構成したが、それ以外の突状体、例えば先端が平面、半球状、マイナスドライバー形状、複数の突状体等であってもよい。なお、本実施の形態のように、円錐形状にした場合は、中央打撃部２３Ｂの先端と焼結ペレット３との接触面積が小さいので、より集中して力を加えることができるという点で好ましい。
【００７１】
さらに、本発明は空洞部４内に段差５を備えた蒸着用るつぼ１に適用した例を示したが、段差５を備えない蒸着用るつぼにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】蒸着用るつぼと焼結ペレットの外観斜視図である。
【図２】蒸着終了後の焼結ペレットの状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る蒸着材料除去装置の正面図である。
【図４】同蒸着材料除去装置の左側面図である。
【図５】蒸着用るつぼとるつぼ保持部材の外観斜視図である。
【図６】たがね駆動機構のピストンが最上位置にある状態を示す断面図である。
【図７】同たがね駆動機構のピストンが最下位置にある状態を示す断面図である。
【図８】たがねの要部の斜視図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）はたがねによる焼結ペレットの破壊除去の様子を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を示すたがね駆動機構部のピストンが最上位置にある状態を示す断面図である。
【図１１】同たがね駆動機構のピストンが最下位置にある状態を示す断面図である。
【図１２】同たがね駆動機構の底面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）はたがねによる焼結ペレットの破壊除去の様子を示す図である。
【図１４】たがねの他の実施の形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…蒸着用るつぼ、３…焼結ペレット、３Ａ…上層部（溶融固化部）、３Ｂ…下層部（ペレット部分）、４…空洞部、４Ａ…大径の円筒部、４Ｂ…小径の円筒部、５…段差部、２０…蒸着材料除去装置、２２…るつぼ保持部、２３…たがね、２３Ｂ…中央打撃部、２３Ｃ…外周打撃部、２４…たがね駆動機構、２５…たがね駆動機構保持部、４４…るつぼ保持部材、１２０…たがね、１２１…棒たがね、１２２…針たがね。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着用るつぼの両端が開放した筒状部の内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットの表面を前記筒状部の軸線方向に高速で往復運動するたがねによって打撃することにより前記焼結ペレットを破壊して除去する蒸着材料除去装置であって、
前記たがねに前記焼結ペレットの表面中央部を打撃する中央打撃部と、この中央打撃部の周囲を取り囲み前記焼結ペレットの表面外周部を打撃する外周打撃部とを設け、
前記中央打撃部を外周打撃部より前方に突出させたことを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項２】
請求項１記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねを高速で往復運動させるたがね駆動機構と、このたがね駆動機構を前記たがねの往復運動方向に移動自在に保持するたがね駆動機構保持部と、前記蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持するるつぼ保持部とを備えていることを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成し、前記中央打撃部を前記たがねの軸線方向に突出した突状体に形成し、前記外周打撃部を中央打撃部を取り囲む環状の突状体に形成したことを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成し、前記中央打撃部を前記たがねの軸線方向に突出した突状体に形成し、前記外周打撃部を周方向に並設された複数個の突状体で構成したことを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねの中央打撃部を１本の棒たがねで構成し、外周打撃部を前記棒たがねの周囲に個々独立に進退自在に配置された複数本の針たがねで構成したことを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねを進退自在に収納する外筒体を有していることを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法であって、
前記焼結ペレットが固着している蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持する工程と、
前記たがねを高速で往復運動させながら前記蒸着用るつぼ内に挿入し焼結ペレットの表面の中央と周囲を打撃することにより焼結ペレットを破壊して蒸着用るつぼから除去する工程と、
を備え、
前記焼結ペレットの表面の中央と周囲の打撃は、中央の打撃を優先することを特徴とする蒸着材料除去方法。
【請求項８】
請求項６記載の蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法であって、
蒸着用るつぼの筒状部の内壁には段差部が形成されており、
前記焼結ペレットが固着している蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持する工程と、
前記たがねを進退自在に収納する外筒体の先端部を前記蒸着用るつぼの径が大きい円筒部内に挿入し、前記たがねが径の大きい円筒部の内壁や段差部に向かって打撃しないように焼結ペレットの表面の中央と周囲を打撃することにより焼結ペレットを破壊して蒸着用るつぼから除去する工程と、
を備え、
前記焼結ペレットの表面の中央と周囲の打撃は、中央の打撃を優先することを特徴とする蒸着材料除去方法。
【請求項９】
請求項８記載の蒸着材料除去方法において、
前記たがねを収納する外筒体の先端部の内径は、前記蒸着用るつぼの径が小さい方の円筒部の内径より僅かに小さく設定され、外径は前記蒸着用るつぼの径が大きい方の円筒部の内径より僅かに小さく設定されていることを特徴とする蒸着材料除去方法。
【請求項１】
蒸着用るつぼの両端が開放した筒状部の内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットの表面を前記筒状部の軸線方向に高速で往復運動するたがねによって打撃することにより前記焼結ペレットを破壊して除去する蒸着材料除去装置であって、
前記たがねに前記焼結ペレットの表面中央部を打撃する中央打撃部と、この中央打撃部の周囲を取り囲み前記焼結ペレットの表面外周部を打撃する外周打撃部とを設け、
前記中央打撃部を外周打撃部より前方に突出させたことを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項２】
請求項１記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねを高速で往復運動させるたがね駆動機構と、このたがね駆動機構を前記たがねの往復運動方向に移動自在に保持するたがね駆動機構保持部と、前記蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持するるつぼ保持部とを備えていることを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成し、前記中央打撃部を前記たがねの軸線方向に突出した突状体に形成し、前記外周打撃部を中央打撃部を取り囲む環状の突状体に形成したことを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねの中央打撃部と外周打撃部を一体に形成し、前記中央打撃部を前記たがねの軸線方向に突出した突状体に形成し、前記外周打撃部を周方向に並設された複数個の突状体で構成したことを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねの中央打撃部を１本の棒たがねで構成し、外周打撃部を前記棒たがねの周囲に個々独立に進退自在に配置された複数本の針たがねで構成したことを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の蒸着材料除去装置において、
前記たがねを進退自在に収納する外筒体を有していることを特徴とする蒸着材料除去装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法であって、
前記焼結ペレットが固着している蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持する工程と、
前記たがねを高速で往復運動させながら前記蒸着用るつぼ内に挿入し焼結ペレットの表面の中央と周囲を打撃することにより焼結ペレットを破壊して蒸着用るつぼから除去する工程と、
を備え、
前記焼結ペレットの表面の中央と周囲の打撃は、中央の打撃を優先することを特徴とする蒸着材料除去方法。
【請求項８】
請求項６記載の蒸着材料除去装置を用いて蒸着用るつぼの内壁に固着している蒸着材料からなる焼結ペレットを除去する蒸着材料除去方法であって、
蒸着用るつぼの筒状部の内壁には段差部が形成されており、
前記焼結ペレットが固着している蒸着用るつぼをその筒状部の軸線を前記たがねの軸線と略一致させて保持する工程と、
前記たがねを進退自在に収納する外筒体の先端部を前記蒸着用るつぼの径が大きい円筒部内に挿入し、前記たがねが径の大きい円筒部の内壁や段差部に向かって打撃しないように焼結ペレットの表面の中央と周囲を打撃することにより焼結ペレットを破壊して蒸着用るつぼから除去する工程と、
を備え、
前記焼結ペレットの表面の中央と周囲の打撃は、中央の打撃を優先することを特徴とする蒸着材料除去方法。
【請求項９】
請求項８記載の蒸着材料除去方法において、
前記たがねを収納する外筒体の先端部の内径は、前記蒸着用るつぼの径が小さい方の円筒部の内径より僅かに小さく設定され、外径は前記蒸着用るつぼの径が大きい方の円筒部の内径より僅かに小さく設定されていることを特徴とする蒸着材料除去方法。
【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】
【公開番号】特開２００８−１００２９９（Ｐ２００８−１００２９９Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８３０３２（Ｐ２００６−２８３０３２）
【出願日】平成１８年１０月１７日（２００６．１０．１７）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１７日（２００６．１０．１７）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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