JP2008149462A - マスク治具の製造装置及び合成樹脂製マスク治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 製品の一部に局部的な蒸着等を行う場合のマスク治具として、比較的安価に作製でき、軽量で取り扱いやすく、製品に傷を付けるような不具合がなく、見切り線がシャープに形成できるようにする。
【解決手段】 樹脂シート材料３ｘを加熱軟化させた後、見切り線に対応する箇所ｍ´に沿って吸引スリット１１を有する真空成形型１０を使用して真空成形し、これと同時に、プラグ１５で見切り線に対応するシート部分周辺を押圧することで、見切り線ｍに対応するシート部分の厚みを見切り線に向かって徐々に薄肉にする。また、吸引スリット１１内に多孔質部材１４を設け、多孔質部材１４の上端で、シート材料３ｘに鋭角部ｅが形成されるようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に蒸着またはスパッタリング等による薄膜形成時または塗装時にマスキングしておくのに好適な合成樹脂製マスク治具及びその製造装置に関する。

従来、例えば自動車のヘッドランプや、テールランプ等の成形品に、局部的に金属蒸着やスパッタリングを行って光反射面を形成したり、装飾を施したり、または製品の局所に塗料の塗装等を行ったりする（以下、蒸着等という。）ような場合に、所望の部位以外に金属蒸着やスパッタリングや塗料等が付着するのを防止するマスク治具が知られており、このようなマスク治具として、例えば電鋳マスク治具や、板金マスク治具や、合成樹脂マスク治具等が知られている。
そして、合成樹脂マスク治具の場合、例えば、スラッシュ成形により成形したり、射出成形型で成形したり、真空成形により成形するような方法が考えられ、この際、真空成形により寸法安定性に優れた成形品を成形する技術として、例えば底部金型と側壁部金型の接触面に間隔を設け、この間隔を真空ポンプに連絡させることで、強力に吸引できるようにした技術（例えば、特許文献１参照。）や、角部を有するフランジ部を備えた真空成形型に加熱軟化させた加飾シートをセットし、周辺巻込み部に巻き込んだ状態で隅角部押圧手段により角部の内側に向けて押圧することにより、隅角部の弛みをなくして綺麗に賦形するようにした技術（例えば、特許文献２参照。）などが知られている。
特開昭４８−８６９６５号公報 特開２００１−７１３７７号公報

ところで、上記のようなマスク治具は、製品の一部に局部的に蒸着等を行う場合、製品の蒸着等部位以外の箇所に被せて蒸着等作業を行い、蒸着等が終了すると、マスク治具を外すことにより、所望の部位だけに蒸着等を行うことができるが、一般的に、蒸着等部位と蒸着しない部位の境目（以下、見切り線という。）をシャープに形成し、製品の外観性を良好にすることが好ましい。
ところが、電鋳マスク治具は、見切り精度に優れているが、金属系素材のため、製品にマスク治具を着脱する際、製品に傷を付けやすいという問題がある。また、板金マスク治具は、低価格であるが見切り精度は電鋳マスク治具等に較べると劣るため、見切り線をシャープに形成するようなマスク治具としては不適である。また、合成樹脂マスク治具は、製品に傷を付けるような不具合はないが、例えばスラッシュ成形により、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とアクリル樹脂と可塑剤からなる組成の樹脂を成形するような場合は、熱によって収縮にばらつきが生じるとともに、耐衝撃性に劣りがちで落とすと割れたりするような不具合があり、射出成形型により、ＡＢＳ樹脂やＰＳ樹脂等から射出成形するような場合、金型費が高価なため、生産量があまり多くないマスク治具の生産には向いていない。また、真空成形法によって成形する場合、見切り線がシャープに形成されないため、後加工が必要になるという問題がある。

そこで本発明は、比較的安価に作製でき、しかも軽量で取り扱いやすく、製品に傷を付けるような不具合がなく、しかも見切り線がシャープに形成できるようなマスク治具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、合成樹脂シートを軟化させた後、成形型にセットして真空引きすることによりマスク治具を製造する製造装置において、前記成形型に、少なくともマスク治具の見切り線に対応する箇所に沿って吸引用の孔、またはスリットを設け、この吸引用孔内またはスリット内に、マスク治具の見切り線に対応する部分に鋭角部を形成するための多孔質部材を設け、マスク治具の見切り線に対応するシート部分周辺をそのシートの表側から成形型に向けて押圧することのできるプラグを設けた。

このようにマスク治具の見切り線に対応する箇所に沿って吸引用の孔またはスリットを成形型に設け、この吸引用の孔またはスリット内に多孔質部材を設け、吸引用の孔またはスリットから真空引きする際、プラグにより見切り線に対応するシート部分を押圧すれば、見切り線に対応するシート部分が成形型に密着して成形されるようになり、蒸着等を行う製品に本発明のマスク治具を装着した際、見切り線に対応する部分が製品に密着してシャープな見切り線を形成できる。特に、見切り線が製品の凹凸の境目に沿った線であるような場合には極めて有効である。
なお、成形型の吸引口は、見切り線に対応する箇所のみならず、それ以外の箇所にあってもよく、また、プラグは、見切り線に対応するシート部分周辺が押圧できれば、それ以外の箇所を同時に押圧するようなものでもよい。

この際、前記マスク治具の見切り線に対応する箇所の成形型の吸引用孔内またはスリット内に多孔質部材を設け、この多孔質部材により、マスク治具の見切り線に対応する部分が鋭角部に形成されるようにする。

前述のように、マスク治具の見切り線に対応する箇所に沿って吸引用の孔またはスリットを設け、この吸引用の孔またはスリットから真空引きすると同時にプラグにより見切り線に対応するシート部分を押圧すれば、見切り線に対応するシート部分を吸引用孔またはスリット内に入り込ませることができるようになる。このため、吸引用孔内またはスリット内に多孔質部材を設け、吸引用孔またはスリット内に入り込んだシート部分を多孔質部材の端面で規制するようにしておけば、多孔質部材の端面形状によってマスク治具の見切り線部分に鋭角部を形成することができる。そして、このように鋭角部を形成し、この鋭角部を見切り線部分に対応させることにより、蒸着等部位が隠されるような不具合を抑制することができ、見切り線をシャープに形成できる。

また本発明のマスク治具では、見切り線に対応するシート部分周辺の厚みを見切り線に向かって徐々に薄肉にするようにした。

このように見切り線に対応するシート部分周辺の厚みを見切り線に向かって徐々に薄肉にすれば、特に、見切り線が製品の凹凸の境目に沿った線であるような場合に、マスク治具の厚みによって蒸着等部位が隠されたりするような不具合がなく、見切り線をよりシャープに形成できる。

マスク治具を真空成形型により成形し、この際、見切り線に対応する部位の成形型に吸引用の孔またはスリットを設け、この吸引用の孔またはスリット内に、マスク治具の見切り線に対応する部分に鋭角部を形成するための多孔質部材を設け、見切り線に対応するシート部分周辺をプラグで押圧することにより、安価に作製できるとともに、見切り線をシャープに形成することができ、しかも軽量で取り扱いやすく、製品にマスク治具を着脱する際に製品を傷付けるような不具合がない。この際、見切り線に対応するシート部分周辺の厚みを薄肉にし、さらに、その見切り線に対応する部分が鋭角となる鋭角部を形成することで、見切り線を一層シャープに形成できる。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図1は本発明のマスク治具の一例の説明図、図２は本発明に係るマスク治具を真空成形する場合の説明図、図３は成形型と成形品の要部拡大図、図４は成形型から成形品を取り出した後の工程を示す説明図、図５はプラグを使用しないで真空成形する場合の説明図である。

本発明は、製品の一部に局所的な蒸着等を行う場合、蒸着等部位以外の箇所を覆っておくマスク治具として、比較的安価に作製でき、しかも軽量で取り扱いやすく、製品に傷を付けるような不具合がなく、しかも見切り線がシャープに形成できるようにされており、真空成形により成形することを特徴としている。

すなわち、マスク治具１の一例は、図１に示すように、中央部分が打抜かれた形状にされるとともに、中央に局所的な処理面２ｊを必要とする製品２に装着可能にされ、図１（ａ）のように製品２の上からマスク治具１を被せると、図１（ｂ）に示すように、中央の処理面２ｊを除いて残りの製品上面のほぼ全域を覆うことができるようにされている。そして、蒸着等の作業を行うことにより、図１（ｃ）に示すようにマスク治具１と製品の処理面２ｊに蒸着等ｊが施される。そして、マスク治具１を取り外せば、図１（ｄ）に示すように、製品２に蒸着等ｊを施した領域と、蒸着等ｊを施さない領域が形成され、両者の境目が見切り線ｍとよばれる。

ところで、このようなマスク治具１を樹脂素材から成形する場合、前述のように、スラッシュ成形する場合は、熱によって収縮にばらつきが生じるとともに、耐衝撃性に劣りがちとなり、射出成形する場合は、金型費が高価なため、生産量が少ないマスク治具の生産には不適である。そこでまず、真空成形により成形しようとした場合の問題点について、図５に基づき説明する。

図１に示すようなマスク治具１の場合、見切り線ｍは、製品２の突部と平坦部の境目に沿って形成されており、図５（ａ）に示すように、単に、このような見切り線ｍに対応した箇所ｍ´に沿って吸引スリット１１を有する真空成形型１０を使用して成形品３を成形した後、図５（ｂ）に示すように、見切り線部分（鎖線O）で切断する場合、見切り線対応箇所ｍ´のシートが成形型１０に密着していないため、図５（ｃ）に示すように、蒸着等を行う製品２に被せた際、見切り線ｍ部分が露出して、必要のない箇所まで蒸着等が行われるという不具合が生じる。一方、見切り線ｍ部分を完全に覆うため図５（ｂ）の鎖線Ｐ部分で切断すると、図５（ｄ）に示すように、蒸着等を行う必要のある領域であるにも拘わらず、一部に蒸着等が施されない箇所が生じるという不具合がある。

そこで、本発明は、真空成形に伴う上記のような不具合を改良したものである。
すなわち、本発明は、真空成形型１０の吸引スリット１１の位置は、製品２の見切り線ｍの位置に対応した箇所に形成されているが、真空引きの時に見切り線ｍに対応するシート部分周辺をプラグで押圧することにより、同部のシートを成形型１０の吸引孔内またはスリット内に設けた多孔質部材１４に密着させるものである。

次に、本発明の真空成形型１０の概要について図１や図２を用いて説明する。
真空成形型１０は、本実施例では図１に示すような形態のマスク治具１を成形するためのものであり、平面視で矩形状の見切り線ｍを有するマスク治具１の成形用として、図２に示すような外型１２の内側に間隙を持たせて内型１３を配設し、この間隙を不図示の吸引ポンプに連通させて吸引スリット１１にするとともに、この吸引スリット１１の位置を、見切り線の位置に対応した箇所ｍ´に設定している。

なお、この吸引スリット１１の幅は、吸引力保持等の点から０．１〜１０ｍｍが好ましく、より好ましくは０．５〜２ｍｍ程度であり、また、吸引スリット１１内の上部には、上端が、外側（外型１２）に向けて下方に下がるような傾斜で斜めにカットされた多孔質部材１４が設けられている。この多孔質部材１４は、例えば全域にφ１５μｍ〜φ４００μｍ程度の微孔を備えたものであり、孔明け加工することなく通気性を有する素材であるが、多孔質部材としては、通気性があり、また、ある程度の強度があって耐熱性を有する素材であればよく、例えばポーラスアルミ板などがその一例として挙げられる。この際、素材はアルミ板などの金属そのもののほか、樹脂と金属を混ぜたようなものでもよい。そして、後述する要領により、シートを吸引した際、多孔質部材１４の上端の傾斜部で、シートの見切り線に対応する部分ｍ´に鋭角部を形成できるようにされている。
なお、成形型１０の外型１２及び／又は内型１３に、吸引スリット１１以外の吸引口等を設けたり、内型１３全体を通気性のある材料で構成するのは任意である。

また、この成形型１０には、図２（ｄ）に示すようなプラグ１５が附属している。このプラグ１５は、少なくとも見切り線ｍに対応するシート部分周辺をそのシートの表側から成形型１０に向けて押圧できるようにされており、本実施例では、そのプラグ１５の周縁部により見切り線ｍに対応するシート部分周辺を押圧し、それ以外にプラグ１５の中央部分でも押圧できるような形状にされている。
なお、本実施例では、プラグ１５の材質はウレタンゴム製としているが、それ以外の素材、例えばアルミ、銅、鉄等の金属などを使用するようにしてもよい。

次に、本発明に係る成形方法について図２を用いて説明する。
まず、シート材料３ｘを準備する。このシート材料３ｘは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂など、耐衝撃性に優れた素材であることが好ましく、また、シート材料３ｘの厚みは、１〜５ｍｍが好ましく、より好ましくは２〜３ｍｍ程度である。これは、厚みが３ｍｍを超えると、真空引きが不十分で見切り精度が悪くなり、２ｍｍ未満であるとマスクの強度が低下し、変形しやすくなるからである。
また、製品の所定位置に金属蒸着させる際、先ず製品に樹脂マスク治具を装着し、その蒸着したものを金属蒸着装置内にセットし、この装置内を真空引きして金属蒸着を行うが、このとき、樹脂マスク中より水分や有機物がガス化して出てくる（以下、「アウトガス」という）。このアウトガスが多量に発生すると、蒸着金属と反応して変色を起こし不良品となる虞がある。したがって、金属蒸着時に樹脂マスクから発生するアウトガス量をトルエン換算値で０．１５ｍｇ／ｇ以下にできるシート材料３ｘを選定することが好ましい。

このシート材料３ｘを、図２（ａ）に示すように、ヒータ４等により加熱する。そして、シート材料３ｘが軟化した後、図２（ｂ）に示すように、成形型１０に当接させ、図２（ｃ）に示すように、吸引スリット１１から真空引きする。また、これと同時に、図２（ｄ）に示すように、プラグ１５の周縁部により見切り線対応箇所ｍ´周辺のシートを表側から押圧する。

すると、図３（ａ）に示すように、シート材料３ｘの見切り線に対応する部分が、吸引スリット１１内に押し込まれるようになり、外型１２と多孔質部材１４との間で、鋭角部ｅが形成される。そして、後述するように、その後、図３（ｂ）に示す鋭角部ｅ周辺の切断線（鎖線）で切断することでシャープな見切り線を持ったマスク治具１が成形される。

また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、プラグ１５でシート材料３ｘを押圧する際、見切り線に対応する箇所ｍ´周辺のシートの厚みｔが見切り線に向かって徐々に薄肉になるようにしている。
ここで、見切り線に対応する箇所ｍ´周辺のシートの厚みｔが厚いと、見切り線の影になり、蒸着等の際に見切り線ｍまで金属や塗料等が付着しない。そして厚みｔを見切り線ｍに向けて徐々に薄くなるよう、なだらかな勾配をつけることにより、蒸着等の際の見切りをシャープにだすことができる。

真空成形により成形品３が成形されると、図４（ｂ）に示すように、見切り線ｍに対応する切断線（鎖線）部分で切断し、内部を切除すると、図４（ｃ）に示すマスク治具１が出来上がる。そして、図４（ｄ）に示すように、製品２にマスク治具１を被せると、見切り線ｍが影になったり、或いは見切り線ｍ部分まで完全にマスクできないという不具合がない。つまり、見切り線ｍにマスク治具１の鋭角部先端が接触するように製品に被せることができるので、製品２の所定位置に蒸着またはスパッタリングまたは塗装等を行うことができる。
このような方法により、軽量で取り扱いやすく、製品に傷を付けるような不具合もなく、しかも見切り線をシャープに形成できるマスク治具を安価に作製できるようになった。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、マスク治具１の形状等は例示であり、また、マスク治具１の用途も、蒸着やスパッタリング以外の一般塗装等にも適用可能である。また、本実施例では、多孔質部材１４の上面形状を、上端が外側（外型１２）に向けて下方に下がるような傾斜にしているが、上端が内側（内型１３）に向けて下方に下がるような傾斜にしてもよく、また、上面をＶ字型形状などにしてもよい。

蒸着等の際に必要でない箇所を隠しておくマスク治具を真空成形で成形するとともに、見切り線をシャープに形成できるようにしたため、例えば自動車のヘッドランプや、テールランプ等の反射部分を成形したり、装飾を施したり、塗装等を行ったりするような場合に特に効果的である。

本発明のマスク治具の一例の説明図 本発明に係るマスク治具を真空成形する場合の工程図 成形型と成形品の要部拡大図で、（ａ）は成形型、（ｂ）は成形品 成形型から成形品を取り出した後の工程を示す説明図 プラグを使用しないで真空成形する場合の説明図

符号の説明

１…マスク治具、２…製品、１０…真空成形型、１１…吸引スリット、１４…多孔質部材、１５…プラグ、ｅ…鋭角部、ｍ…見切り線、ｍ´…見切り線に対応する箇所。

Claims (2)

1. 合成樹脂シートを軟化させた後、成形型にセットして真空引きすることによりマスク治具を製造する製造装置であって、前記成形型に、少なくともマスク治具の見切り線に対応する箇所に沿って吸引用の孔、またはスリットを設け、この吸引用孔内またはスリット内には、マスク治具の見切り線に対応する部分に鋭角部を形成するための多孔質部材を設け、マスク治具の見切り線に対応するシート部分周辺をそのシートの表側から成形型に向けて押圧することのできるプラグを設けたことを特徴とするマスク治具の製造装置。
2. 真空成形により成形された合成樹脂製のマスク治具であって、前記マスク治具の見切り線に対応する部分周辺の厚みは見切り線に向かって徐々に薄肉とされるとともに、見切り線に対応する部分が鋭角部に形成されていることを特徴とする合成樹脂製マスク治具。

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