JP3904658B2 - 半面被覆粒状体の製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空容器中で、微粉末や粒体等の粒状体の半面に被覆用物質を被覆する半面被覆粒状体の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基体表面に金属その他の物質を被覆する方法として、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、プラズマ法など、真空条件下で被覆用物質をガス化又はイオン化し、これを基体表面に衝突させて被覆する方法が知られている。
【０００３】
これらの方法は、各種の装飾品や電子部品などの被覆に広く用いられており、例えば、ミクロンオーダーから数ｍｍ程度以下の粒径を持つ粒状体に対しても適用されている（ミクロンオーダーのものは微粉末と呼べるが、本発明では微粉末や粒体を含めて粒状体ということとする。）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本願発明者は、ガラスからなる粒状体の半面のみに例えばチタン等を被覆した場合、被覆部分による反射に加えて、ガラス内部で屈折された光によって輝きが増し、非常に装飾性に優れたものが得られると考えた。
ところが、従来では、被覆対象物をパレットに載せて真空容器内に収容した後、真空容器内を減圧して、被覆用物質を被覆対象物に被着させ、次いで、真空容器内を大気圧に戻した後、パレットを取り出し、該パレットから処理済の被覆対象物を取り出すと共に、次の被覆対象物をパレットに載せて再び真空容器内に収容するというようなサイクルで被覆処理を行っていた。
【０００５】
ところが、このようないわゆるバッチ生産では、製造効率が悪くて時間コストが非常に高くなる結果、製造物のコストが非常に高くなるという問題があった。そこで、本発明の課題は、半面被覆粒状体をコスト安価に大量に生産することのできる半面被覆粒状体の製造装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、
本発明の請求項１記載の半面被覆粒状体の製造装置は、表面に多数の粒状体を吸着可能なシートのロール体と、このロール体から繰り出されるシートに粒状体を供給する供給手段と、この供給手段によって供給された粒状体を吸着したシートを、被覆用物質のプラズマ蒸発源に面する被着領域を経由させて巻き取る巻き取り手段とを真空容器内に備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
この構成では、ロール体から繰り出したシートに粒状体を吸着させた後、これを被覆用物質のプラズマ蒸発源に面する領域を経由させて巻き取ることにより、連続的に粒状体の被覆を行うことができる。粒状体はシートに吸着されて一定の姿勢に保持された状態で搬送されるので、プラズマ蒸発源に面する半面のみに皮膜が形成される。なお、粒状体は、シートに静電吸着しても良いし、磁気吸着しても良いし、また、シート表面に設けた粘着層に吸着するようにしても良い。
【０００８】
特に、請求項２記載のように上記シートが静電シートからなる場合には、家庭で食品ラップ用に多用されていて安価なポリエチレンフィルムやシートを利用することができ、半面被覆粒状体の製造コストを安価にできる。
また、請求項３記載の半面被覆粒状体の製造装置は、粒状体が供給される供給領域、被覆用物質のプラズマ蒸発源に面する被着領域および回収領域を順次に経由して循環される無端状の搬送帯を真空容器内に備え、この搬送帯は少なくとも上記被着領域において粒状体を吸着可能であることを特徴とするものである。
【０００９】
この構成では、真空容器内において搬送帯を駆動させると、供給領域において搬送帯に多数の粒状体が供給された後、被着領域に搬送されて粒状体の半面に被覆用物質が被着される。次いで、被覆用物質が被着された粒状体は回収領域へ搬送されて回収される。このようにして、被着領域へ搬送される粒状体を順次に更新して、半面被覆粒状体を連続的に製造することができる。
【００１０】
なお、粒状体は、搬送帯に静電吸着しても良いし、磁気吸着しても良いし、また、搬送帯表面に設けた粘着層に吸着するようにしても良い。
ここで、「搬送帯は少なくとも上記被着領域において粒状体を吸着可能である」とは、被覆用物質のプラズマ蒸発源に面する被着領域において、粒状体を搬送帯に吸着して一定姿勢に保持しておけば十分であるからであるので、必ずしも全領域において搬送帯の吸着性を確保しておく必要がないという趣旨である。一部の領域の搬送帯のみに吸着性を持たせることは、帯電可能な搬送帯を帯電させる手段や除電させる手段を用いることにより可能であり、また、磁性体を含有する搬送帯を一部の領域で磁化手段によって磁化させることにより可能である。
【００１１】
粒状体が供給される際の搬送帯に吸着性があると、特に粒状体が微細である場合に搬送帯の表面上で不均一に重なってしまうおそれがあるが、供給時に搬送帯の吸着性を除去しておくことにより、搬送帯上で重なることなく均一且つ一様に粒状体を供給できるという利点がある。また、被覆完了後の粒状体を搬送帯から回収する際には、搬送帯の吸着性を除去しておいたほうが回収しやすいという利点がある。
【００１２】
また、請求項４記載の半面被覆粒状体の製造装置は、請求項３において、上記供給領域の搬送帯に多数の粒状体を供給する供給手段と、上記回収領域の搬送帯から被覆後の粒状体を回収する回収手段とを、真空容器内に備えたことを特徴とするものである。
この構成では、供給領域において供給手段によって搬送帯に多数の粒状体を効率的に供給することができ、また、被覆された粒状体を回収領域において回収手段によって効率的に回収することができる。
【００１３】
また、請求項５記載の半面被覆粒状体の製造装置は、請求項３又は４において、上記搬送帯は磁性体を含むものからなり、上記被着領域に対応させて搬送帯を磁化する磁化手段をさらに備えたことを特徴とするものである。
この構成では、磁化前の搬送帯に粒状体を供給するので、粒状体を重なり状になることなく均一且つ一様に搬送帯表面に分散させることができ、しかも、その下流の被着領域で搬送帯を磁化して粒状体を一定姿勢に確実に保持することができる。さらに、回収領域においては、磁化が解かれた搬送帯から、被覆完了後の粒状体を容易に離脱させて回収することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の半面被覆粒状体の製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。本製造装置では、図２に示すような、粒状体５１の略半面に被覆用物質の皮膜５２が形成された半面被覆粒状体５０を製造する装置である。
【００１５】
被覆対象としての粒状体５１としては、金属、ガラス、樹脂の他、セラミック、雲母、カーボン等の種々の材料を例示でき、また、皮膜５２を構成する被覆用物質としては、アルミニウム、チタン等の一般的な金属の他、ニッケル、金、銀、銅、インジュウムその他のあらゆる金属を用いることができる。
図１を参照して、本製造装置は、真空容器１内に、静電シート２のロール体３を備えている。このロール体３はケース４内に収容されて供給リール５によって回動自在に支持されている。上記ケース４内には、ロール体３から繰り出される静電シート２の表面に粒状体を供給して静電吸着させる供給装置６が配置されている。図１において供給装置６は概念的に示してある。
【００１６】
実際には、供給装置６は、図３に示すように、多数の粒状体５１を収容したホッパ６１を備えており、このホッパ６１の下部から可撓性を有するチューブ状のスクリューコンベア６２を介して供給筒６３に導き、この供給筒６３の供給開口６４を通して静電シート２の表面に粒状体５１を供給するようにしている。
上記スクリューコンベア６２としては、コイルスプリングを用いたものを例示することができる。また、上記の供給筒６３は下細り状の四角筒からなり、スクリューコンベア６２を介して供給された粒状体５１を内部に所定量溜めた状態で、供給開口６４から粒状体５１を落下供給する。このとき、供給開口６４が、静電シート２の幅と略同じ長さを持つ（すなわち幅方向に沿って長い）矩形のスリットからなっていることから、幅のある静電シート２に対して粒状体５１を均一に分布させて供給することができる。なお、静電シート２に吸着されなかった粒状体５１は自然落下して下方のホッパ６１内に再収容されるようになっている。
【００１７】
上記ロール体３から繰り出されてケース４外に出された静電シート２は、中間リール７および大径の回転ドラム８を介して巻き取りリール９に巻き取られるようになっている。静電シート２の素材としては、家庭で食品ラップ用に多用されていて安価なポリエチレンフィルムやシートを利用することが、半面被覆粒状体の製造コストを安価にできる点で好ましい。
【００１８】
巻き取りリール９は支軸を介してモータ（図示せず）によって回転駆動されるようになっているが、モータは真空容器１の外に配置しておくことが好ましい。というのは、このようにすることにより、真空容器１が大型化することを防止でき、しかも、モータの回転部分を受ける軸受の潤滑に潤滑剤を用いることができ耐久性を向上できるからである。なお、上記のスクリューコンベア６２内のコイルスプリング等を回転駆動するためのモータも、同様の理由で真空容器１外に配置しておくことが好ましい。
【００１９】
回転ドラム８の下方には、プラズマ蒸発源１０が配置されている。このフラズマ蒸発源１０には真空容器１外の加熱用電源から電源供給を受け、被覆用物質の蒸気をプラズマ化する。プラズマ化された蒸気は、図４に示すように、プラズマ蒸発源１０に面する被着領域Ｑ（回転ドラム８の下部位置に相当）に向けて拡散的に上昇する。この領域Ｐを通過する搬送帯２の表面に吸着保持された粒状体５１の半面である下面に、被覆用物質が被覆され図２に示すような皮膜５２が形成されるようになっている。
【００２０】
本製造装置では、巻き取りリール９を駆動すると、ロール体３から静電シート２が繰り出され、この静電シート２は、ケース４内において多数の粒状体５１を静電吸着した後、被着領域Ｑを通過し、通過中に粒状体５１に対する半面被覆が行われ、最終的に巻き取りリール９に巻き取られる。
このように本実施形態によれば、真空容器１内において、静電シート２によって粒状体５１を連続的に被着領域Ｑに搬送して、連続的に粒状体５１の半面被覆を行った後、これを巻き取りリール９に巻き取って回収することができる。したがって、真空容器１内で半面被覆粒状体５０をコスト安価に大量生産することができる。
【００２１】
なお、本実施形態において、静電シート２に代えて、粘着性のシートを用いることもできる。また、磁性シートを用いて、これを磁化して粒状体を磁気吸着するようにしても良い。
図５は図１の実施形態の変更形態を示している。図５を参照して、本実施形態では、ロール体３から繰り出された静電シート２が、一対の中間リール７，２１、および一対のローラ２２，２３を順次に経由して巻き取りリール９に巻き取られるようになっている。そして、上記一対のローラ２２，２３は水平方向に所定距離離されており、静電シート２はこれら対のローラ２２，２３間で水平になるようになっており、この部分の略全域が、下方のプラズマ蒸発源１０に面する領域Ｐとなっている。他の構成は図１の実施形態と同様であるので、図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
本実施形態においても図１の実施形態と同様の作用効果を奏する。しかも、静電シート２が被着領域Ｑにおいて真直な状態で下方のプラズマ蒸発源１０に対向するので、静電シート２に対してプラズマ蒸気を均一に当てることができ、その結果、粒状体５１の半面に対してばらつきなく被覆することができる。
次いで、図６は本発明の別の実施形態の半面被覆粒状体の製造装置の概略構成を示す図である。図６を参照して、本製造装置は、真空容器１内に搬送帯３２を配置している。この搬送帯３２は一対のプーリ３３，３４間に巻き回されており、回転駆動される。一対のプーリ３３，３４のうちの駆動プーリ３３の支軸３５は、真空容器１の壁面に設けた貫通孔（図示せず）を貫通して器外へ延びており、支軸３５は器外においてモータに連結されている。上記の貫通孔にはＯリング等のシール部材が配置され、気密性が保たれている。
【００２３】
上記の搬送帯３２は、供給領域Ｐ、被着領域Ｑおよび回収領域Ｒを順に経由して循環される無端状のものからなる。この搬送帯３２は磁化可能な素材からなる。例えば、鉄粉等の磁性体を含有したシリコーンラバーからなる。
搬送帯３２の上方には、下方に向けてプラズマ蒸気を供給するプラズマ蒸発源３６が配置されている。このプラズマ蒸発源３６に面する搬送帯３２の領域が、被着領域Ｑに相当する。この被着領域Ｑの直下方に、永久磁石又は電磁石からなり搬送帯３２を磁化する磁化部材３７が配置されている。
【００２４】
上記の供給領域Ｐは、プーリ３４の周面の上側傾斜部分に巻きかけられている搬送帯３２の領域であり、搬送帯３２の上側軌道３２ａの始端部分に相当している。この供給領域Ｐの搬送帯３２に対して粒状体５１を供給するべく、図３の実施形態と同様の供給装置６が設けられている。
また、回収領域Ｒはプーリ３３の周面の下側傾斜部分に沿う搬送帯２の一領域（搬送帯２の下側軌道３２ｂの始端部分）に対応している。この回収領域Ｒにおいて、搬送帯２の表面に弾力的に押圧されるへら状のスクレーパ３９が設けられており、このスクレーパ３９の下方に、該スクレーパ３９によって搬送帯３２から剥離された半面被覆粒状体５０を受ける回収箱４０が配置されている。スクレーパ３９および回収箱４０によって回収手段が構成されている。
【００２５】
上記のスクレーパ３９としては、例えばベークライトその他の樹脂を用いることができる。また、ステンレスの薄板を用いても良い。
次いで、本製造装置の動作について説明する。
真空容器１内で搬送帯３２を回転駆動すると、この搬送帯３２は上記の供給領域Ｐ、被着領域Ｑおよび回収領域Ｒを順次に経由する。
【００２６】
まず、供給領域Ｐにおいて、供給装置６の供給筒６３から多数の粒状体５１が供給されるが、このとき、供給領域Ｐでの搬送帯３２が上側に湾曲状に傾斜しているので、搬送帯３２に保持され得なかった粒状体５１が下方へ落下するようになっている。これにより、粒状体５１が搬送帯３２に均一且つ一様に載るように促し、粒状体５１が何重にも重なって搬送帯３２に載ることを防止している。なお、上記のように搬送帯３２に載らずに落下した粒状体５１は、下方のホッパ６１によって受けられて再収容される。
【００２７】
そして、上記のようにして搬送帯３２上に均一に供給された粒状体５１は、被着領域Ｑに搬送されるが、ここで、搬送帯３２が磁化部材３７によって磁化されるので、搬送帯３２上の粒状体は搬送帯３２に磁気吸着され、確実に一定姿勢に保持されることになる。そして、このように一定姿勢を保持された状態で、上方からのプラズマ蒸気を受け、上面である半面に確実に限定して被覆用物質が被着されて、半面被覆粒状体５０となる。
【００２８】
次いで、半面被覆粒状体５０は、回収領域Ｑにてスクレーパ３９によって搬送帯３２から剥ぎとられ回収箱４０内に落下して回収される。被着領域Ｑを通過し終えて磁化部材３７から離れた搬送帯３２は、磁化を解かれているので、スクレーパ３９によって半面被覆粒状体５０を搬送帯３２から容易に且つ確実に離脱させることができる。ここで、磁化が解かれているので、スクレーパ３９を用いずに、プーリ３３の周面に沿って下向きに傾斜した搬送帯３２の部分から半面被覆粒状体５０を自重のみで自然落下させて回収箱４０へ回収することも可能ではあるが、スクレーパ３９を用いることによって、より確実に半面被覆粒状体５０を搬送帯３２から離脱させるようにしている。
【００２９】
以上のようにして、被着領域Ｑへプラズマ蒸発源３６に対して一定姿勢を保つ粒状体５１を連続的に供給して、半面被覆粒状体５０を連続的に製造することがができる。したがって、半面被覆粒状体４０をコスト安価に大量生産することができる。
なお、本実施形態においては、搬送帯３２として磁化可能なものを用いたが、帯電可能なものを用い、帯電手段によって帯電させ且つ除電手段によって除電させて、搬送帯３２に吸着性を与奪するようにしても良い。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、粒状体の形状としては、球体に限らず楕円体、直方体あるいは不規則形状のものであっても良い。
また、プラズマ蒸発源として、上記のような連続的製造に対応するには、二重圧力勾配型直交磁場放電（ＰＩＧ）プラズマプロセシング〔真空第３７巻、第１０号（１９９４年）参照〕を用いることが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、ロール体から繰り出したシートに粒状体を吸着させた後、これを被覆用物質のプラズマ蒸発源に面する被着領域を経由させて巻き取ることにより、真空容器内において連続的に粒状体の半面被覆を行うことができる。したがって、半面被覆粒状体をコスト安価に大量生産することができる。また、粒状体はシートに吸着されて一定の姿勢に保持された状態で搬送されるので、プラズマ蒸発源に面する半面のみに確実に限定して被覆される。
【００３２】
請求項２記載の発明では、搬送に用いる静電シートとして、家庭で食品ラップ用に多用されていて安価なポリエチレンフィルムやシートを利用することができ、半面被覆粒状体の製造コストをより安価にできる。
請求項３記載の発明では、真空容器内において、無端状の搬送帯を供給領域、被着領域および回収領域に循環させることにより、半面被覆粒状体を連続的に製造することができる。したがって、半面被覆粒状体をコスト安価に大量生産することができる。
【００３３】
請求項４記載の発明では、供給領域において搬送帯に多数の粒状体を効率的に供給でき、また、被覆後の粒状体を回収領域において回収手段によって効率的に回収することができる。
請求項５記載の発明では、磁化前の搬送帯に粒状体を供給することにより、粒状体を重なり状になることなく均一且つ一様に搬送帯表面に分散させることができ、しかも、その下流の被着領域で搬送帯を磁化して粒状体を一定姿勢に確実に保持することにより確実に半面に被着することができ、さらに、回収領域においては、磁化が解かれた搬送帯から被覆完了後の粒状体を容易に離脱させて回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の半面被覆粒状体の製造装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】製造される半面被覆粒状体の断面図である。
【図３】供給装置を含む製造装置の要部の概略構成を示す模式的断面図である。
【図４】被着領域付近の概略図である。
【図５】本発明の他の実施形態の製造装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態の製造装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ 静電シート
３ ロール体
６ 供給装置
９ 巻き取りリール（巻き取り手段）
１０ プラズマ蒸発源
３２ 搬送帯
３３，３４ プーリ
３６ プラズマ蒸発源
３７ 磁化部材
３９ スクレーパ（回収装置）
４０ 回収箱（回収装置）
５０ 半面被覆粒状体
５１ 粒状体
５２ 皮膜
６１ ホッパ
６２ スクリューコンベア
６３ 供給筒
Ｐ 供給領域
Ｑ 被着領域
Ｒ 回収領域

Claims (5)

1. 表面に多数の粒状体を吸着可能なシートのロール体と、
   このロール体から繰り出されるシートに粒状体を供給する供給手段と、
   この供給手段によって供給された粒状体を吸着したシートを、被覆用物質のプラズマ蒸発源に面する被着領域を経由させて巻き取る巻き取り手段とを真空容器内に備えたことを特徴とする半面被覆粒状体の製造装置。
2. 上記シートは静電シートからなることを特徴とする請求項１記載の半面被覆粒状体の製造装置。
3. 粒状体が供給される供給領域、被覆用物質のプラズマ蒸発源に面する被着領域、および回収領域を順次に経由して循環される無端状の搬送帯を真空容器内に備え、この搬送帯は少なくとも上記被着領域において粒状体を吸着可能であることを特徴とする半面被覆粒状体の製造装置。
4. 上記供給領域の搬送帯に多数の粒状体を供給する供給手段と、上記回収領域の搬送帯から被覆後の粒状体を回収する回収手段とを真空容器内に備えたことを特徴とする請求項３記載の半面被覆粒状体の製造装置。
5. 上記搬送帯は磁性体を含むものからなり、
   上記被着領域に対応させて搬送帯を磁化する磁化手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の半面被覆粒状体の製造装置。

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