JP4096334B2

JP4096334B2 - マスク治具およびマスク治具の製造方法

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Publication number: JP4096334B2
Application number: JP2002259182A
Authority: JP
Inventors: 正紀田部井; 清小林; 英男岡部; 宣夫松岡
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-09-04
Also published as: JP2004097857A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部分を含む成形品、例えば自動車のヘッドランプやテールランプ、照明器具の反射板等の成形品に、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、或いは塗装等の処理を行うに際し、処理対象部位以外への金属や塗料の付着を防止するマスク治具と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のヘッドランプやテールランプ等の鏡面部分の形成に用いるマスク治具は、真空蒸着或いはスパッタリング法を用いてランプハウス内面等に鏡面を形成するに際し、ランプユニットの鏡面形成部分を露出し、その周囲を被覆するための治具である。
【０００３】
ランプユニットは、ヘッドランプやテールランプ等を収容するランプハウスを有し、通常は、例えばヘッドライト、補助ランプ、ウインカー、ハザード（フォグランプ）等のランプハウスを一体に備えたコンビネーションランプボディとなっている。
【０００４】
上記目的に使用する従来のマスク治具には、金属板が用いられ、ランプユニットの立体形状にあわせ、鏡面を形成すべき箇所に開口を設けて専らプレス加工或いは電鋳加工によって製造されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ランプの鏡面部分の鏡面加工は、前述のように真空蒸着或いはスパッタリング法を用いて行われるため、真空蒸着或いはスパッタリングの利用効率を高めるには、真空蒸着或いはスパッタリングの処理室（ベルジャーなど）内に、できるだけ多くのランプユニットを収容して処理することが望ましい。
【０００６】
このため、多量のマスク治具を準備する必要があり、プレス加工による金属製マスク治具を多量に準備するには、高精度のプレス加工設備設備やプレス型を多数基設置しなければならない。通常は、１回の真空蒸着或いはスパッタリングによって３０〜７０個のランプユニットが処理される。このため、１回の真空蒸着或いはスパッタリング処理に対して３０〜７０個のマスク治具が必要である。同様に塗装対象物に塗料をスプレー塗装する場合も、作業効率の点から多量のマスク治具が必要である。
【０００７】
自動車のヘッドランプやテールランプおよびその近傍の形状を象るランプユニットのように複雑な曲面を組合わせた立体形状の成形品のマスク治具を製造する場合に、金属板を用い、金属板のプレス加工によって、成形品の立体形状を正確に象ったマスク治具を製造することは難しく、熟練した加工技術と多くの時間を要する。もし、ランプユニットなどの対象物と、マスク治具との間に隙間が形成されると、その隙間内に、真空蒸着或いはスパッタリング時の金属あるいは反応生成物、塗料が入り込み、これが予定外の箇所に付着するという問題が生ずる。
【０００８】
電鋳法を用いて金属マスクを製造する場合にも基本的に同じである。一度に多量のマスクを作るには電鋳槽を多数基設置しなければならない。また、塗装部と非塗装部との境界部である見切り部の加工に熟練技術と多くの時間を要する。したがって、プレス加工、電鋳法のいずれによるときにも、多額の設備投資が必要となる。電鋳法を用いる場合には、さらに電鋳液管理が必要のため、電鋳槽の数が多いほど液管理に費用がかかり、ランニングコストが高くなる。
【０００９】
さらに、金属製のマスク治具を用いるときの今ひとつの問題点は、ランプユニット等にマスク治具を組付けたときに対象物が傷つきやすいという問題である。すなわち、真空蒸着或いはスパッタリングあるいは塗装に先立ってランプユニット等はマスク治具に組合され、止具を用いてマスク治具に固定されるが、両者の位置合わせをするときにランプユニット等がマスク治具の金属面に擦れて傷つくのである。対象物が合成樹脂成形品である場合、この障害は特に顕著である。
【００１０】
上記の問題点を解決するためにマスク治具を合成樹脂で成形する試みがある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−１６４３５１号公報（第２ページ、図４）
【００１２】
合成樹脂製のマスク治具によれば、金属マスクのように製品の成形品を傷つけることは少ないが、特許文献１に記載の発明は、エポキシ樹脂にガラス繊維を含浸させて製造するため、製造上の問題、治具の厚み、成形後の加工上の問題があって、その用途が制約されていた。
【００１３】
本発明の目的は、大量生産が可能であり、しかも、成形後の加工が容易であり、使用に際しては、被処理対象物であるランプユニット等のような製品の成形品を傷つけることがないマスク治具を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するため、本発明によるマスク治具においては、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部を含む成形品の形状を象った外殻を有するマスク治具であって、外殻は、成形品から作られた電鋳型を母型としてその型内で硬化させた合成樹脂層によって形成されたものである。
【００１５】
また、前記外殻は、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部分に対応する箇所に開口部が形成されているものである。
【００１７】
また、本発明によるマスク治具の製造方法においては、電鋳マスター形成処理と、電鋳加工処理と、外殻形成処理と、開口部形成処理と有するマスク治具の製造方法であって、
電鋳マスター形成処理は、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部を母型に用い、母型の形状を象った電鋳マスターをつくる処理であり、
電鋳加工処理は、得られた電鋳マスターに導電処理を施し、電鋳マスターの型面に金属メッキを施して所要厚みの電鋳型を形成する処理であり、
外殻形成処理は、得られた電鋳型を母型とし、電鋳型内に合成樹脂を注入し、電鋳型の型面に沿って合成樹脂を硬化させて成形品の形状を象った外殻を形成する処理であり、
開口部形成処理は、得られた外殻から、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部分に相当する箇所に開口部を形成する処理である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を金属付着層形成部又は塗料付着層形成部を含む成形品、例えば自動車ランプユニットの鏡面形成用マスク治具を１例としてその実施形態を図によって説明する。図１において、マスク治具は、自動車のヘッドランプやテールランプの鏡面形成部分を含むランプユニット１の形状を象った外殻３からなるものである。
【００１９】
自動車のヘッドランプやテールランプの鏡面形成部分を含むランプユニット１とは、例えば図１に示すような形状の製品の成形品（コンビネーションランプボディ）である。このランプユニット１は、自動車の正面両側のヘッドライト、ウインカー、ハザード（フォッグランプ）等の複数のライトのランプハウス２ａ、２ｂ、・・・となる凹所２が立体的な曲面のボディに形成された合成樹脂成形品である。
【００２０】
それぞれのランプハウス２ａ、２ｂ、・・・を形成する凹所２の内面その他鏡面を必要とする領域には、真空蒸着あるいは、スパッタリング法による金属鏡面処理が施される。本発明による自動車用ランプユニット１の鏡面形成用マスク治具は、前記ランプユニット１を母型として作られた電鋳型に合成樹脂ペーストを注入し、その硬化層によって作られた合成樹脂製の外殻（シェル）３である。
【００２１】
外殻３は、製品の成形品であるランプユニット１の形状を象り、且つ自動車のヘッドランプやテールランプ内面などの鏡面形成部分に相当するペーストの硬化層の一部に開口部４を開口したものである。図１に示す外殻３には、ランプユニット１のランプハウス２ａ、２ｂ、・・・を形成する凹所２のほか、その周縁一部の領域（鏡面形成領域）５に対応する箇所に開口部４が開口されている。
【００２２】
本発明の１実施形態による自動車用ランプユニットの鏡面形成用マスク治具は、電鋳マスター形成処理と、電鋳加工処理と、外殻形成処理と、開口部形成処理とを順に行うことによって得られる。図２〜図５に本発明の自動車用ランプユニットの鏡面形成用マスク治具の製造工程を工程順に示す。
【００２３】
なお、説明を分かりやすくするために、図２〜図５においては、ランプユニット１のボディを矩形にて示し、ランプハウスをボディの中央部に形成された１ヶ所の凹所２として示した。この実施形態では、凹所内面を鏡面形成部分として開放し、他の部分にマスクを施す例である。
【００２４】
実際には、ヘッドライト側のランプユニットのボディは、図１に示すような曲面を有する立体であり、ヘッドライト、ウインカー、ハザード（フォッグランプ）等の互いに異なる形状の複数のライトのランプハウスが設けられているものである。
【００２５】
ランプユニットは、勿論テールライト側のランプボディであってもよい。テールライト側のランプボディの図示は略すが、テールライト側のランプボディは、いうまでもなくテールライト、ブレーキランプ、ウインカー等を含む２以上のランプハウスが凹所として形成されたものである。
【００２６】
電鋳マスター形成処理は、鏡面形成部分としてのランプハウスの凹所を有するランプユニットを母型に用い、型成形材料を母型に流し込んでこれを硬化し、母型の形状を象った電鋳マスターをつくる処理である。電鋳マスター形成処理に際しては、図２（ａ）において、凹所２を上面中央に有するランプユニット１の外周に充填材（油土）６を盛付けて成形品の抜き勾配を確保する例を示しているが、充填材６は、ランプユニット１の外面の少なくとも一部に盛付けることによって、各ランプハウス内の鏡面形成部分およびその周辺部を除いて外形を可能なかぎり単純化するために用いられる。
【００２７】
図１の例では、ランプユニット１にはランプハウス２およびその周辺の鏡面形成領域５以外の箇所にも凹凸部分が形成されている。外殻３は、各ランプハウス２その他の鏡面形成領域５の形状を正確に象って開口されていればよいのであって、鏡面の形成には全く無関係の凹凸部分の形状には必ずしもランプユニット１の形状に倣わせる必要がない。したがって、図１のランプユニットの例では、例えば鏡面とは無関係の正面の溝部分７ａ、穴部分７ｂなどには、充填材を盛付け、溝部分７ａ、穴部分７ｂを埋めて平らに均し、外殻３の形状を実際のランプユニット１の形状よりも単純化する。
【００２８】
充填材６を盛付けたランプユニット１を図２（ｂ）に示すように正立姿勢で木枠８内にセットし、木枠８内にはウレタン又は石膏などの型成形材料９を注入してこれを固化した後、充填材６を盛付けたランプユニット１を型成形材料の固化物から脱型して図２（ｃ）に示す電鋳マスター１０を得る。
【００２９】
電鋳加工処理は、得られた電鋳マスターに導電処理を施し、電鋳マスターの型面にメッキを施して所定厚みの電鋳型を形成する処理である。実際の処理に際しては、図２（ｃ）に示すように得られ電鋳マスター１０の型面に導電化処理を施して電鋳槽（ニッケルメッキ槽）に入れて電鋳マスター１０の型内にニッケル液１１ａを充填し、電鋳マスター１０の型面図３（ａ）に示すようにニッケルメッキ膜による電鋳型１１を倒立姿勢に成長させ、約１ミリの膜厚に成長させたメッキ膜による電鋳型１１を電鋳マスター１０から脱型する。図３（ｂ）は、脱型して正立姿勢に置いた電鋳型１１を示す。電鋳型１１の上面には、ランプハウスの凹所の形状を象ってその上面中央部には凹所１２が形成される。
【００３０】
外殻形成処理は、電鋳型を母型とし、電鋳型内に合成樹脂ペーストを注入し、電鋳型の型面に沿ってその一部をゲル化させ、未ゲル化の合成樹脂ペーストを排除し、次いでゲル化した合成樹脂ペーストを硬化させてランプの鏡面形成部分を含むランプユニットの形状を象った外殻を形成する処理である。
【００３１】
実際の処理に際しては、図４（ａ）に示すように成立姿勢の電鋳型１１の周囲に鉄板製の筒状枠１３を取付けて電鋳型１１を囲み、電鋳型１１と筒状枠１３とに囲まれた空間内に図４（ｂ）のようにＰＶＣペースト１４を充填し、オーブン中で約２００℃、３分間加熱してＰＶＣペーストをゲル化する。図中ゲル化した成形物１４ａを破線にて示す。
【００３２】
ＰＶＣペースト１４のゲル化は電鋳型１１の型面から進行する。電鋳型１１の型面に沿うＰＶＣペースト１４をゲル化した後、図４（ｃ）のようにゲル化していないＰＶＣペーストを型内から排出し、さらにオーブン中で２００℃、３分間加熱すると、ゲル化したＰＶＣが完全に硬化し、ランプハウスの凹所２を含むランプユニット１の形状を象った外殻３となる。外殻を形成するための材料はＰＶＣペーストに限らず、たとえばアクリル樹脂ペーストその他の樹脂ペーストであってもよい。
【００３３】
本発明において、外殻は、樹脂ペーストに代えて樹脂粉末を用いたスラッシュ成形法であってもよい。また、ＰＶＣ、アクリル、ポリプロピレン、エポキシ、ポリカーボネート、ＡＢＳなどの樹脂をアセチレン炎で溶かしながら空気で母型に吹付けて付着させる方法（樹脂スプレー法）にて成形することもできる。さらには、アークやアセチレン炎で、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄などの金属を溶かしながら空気で母型に吹付ける方法（メタルスプレー法）によって成形した金属の外殻であってもよい。
【００３４】
開口部形成処理は、得られた外殻から、予め設定した見切り部分を削除して鏡面形成部分に相当する箇所に開口部を形成する処理である。この実施形態においては、外殻３の上面中央に形成された凹所２を含んで見切り線を設定し、その見切り線に沿って外殻３の一部を削り、凹所２を除去して開口部４を開口し、その開口縁を平滑に仕上げる。
【００３５】
図５（ａ）は、開口部４を形成した外殻３を製品となるランプユニット１に組合せた状態を示している。ランプユニット１の上面中央の凹所２を外殻３の開口部４の位置に合致させ、外殻３の開口部４を通してランプユニット１に真空蒸着を行い、ランプユニット１を外殻３から取外して図５（ｂ）に示すように蒸着金属あるいは反応生成物による鏡面１５が上面の凹所２内に形成されたランプユニット１を得る。
【００３６】
外殻３は、母型として使用したランプユニット１の凹所２およびその近傍の表面形状を正確に象って加工されたものであり、外殻３と、母型には同じ形のランプユニットを用いるため、製品であるランプユニット１の凹所２の近傍は、母型に用いられたランプユニットの凹所の形状を正確に象った外殻３の開口縁に覆われるため、両者間には隙間が形成されず、開口部の開口縁に沿い、凹所２内に正確に蒸着金属或いは反応生成物が付着して鏡面１５が形成される。
【００３７】
以上実施形態においては、外殻は１個のランプユニットを象って１個の開口を設ける例を示したが、外殻は、図１に示すような２以上のランプハウスを有するランプユニットのマスク治具として２以上の開口部を有するもの、さらには、一枚の外殻に２以上のランプユニットの形状を象るとともに、各ランプユニットの鏡面形成部分に相当する箇所に対応して２以上の開口部を設けることも勿論できる。
【００３８】
以上実施形態においては、本発明のマスク治具を、製品の成形品として自動車のヘッドランプやテールランプの鏡面形成部分を含む自動車のランプユニットの形状を象った外殻を有するマスク治具について説明したが、本発明は、自動車部品のマスク治具に限らず、その他の製品における金属付着層形成部又は塗料付着層形成部を含む成形品の形状を象った外殻を有するマスク治具についても全く同様に適用することができる。
【００３９】
通常、真空蒸着あるいはスパッタリング処理に際し、処理室内で１度に処理するランプユニットの数は３０〜７０個であることは前述のとおりである。従って同時に使用するマスク治具は、３０〜７０個が必要であるため、金属製のマスク治具で対応するには、同数（３０〜７０個）の電鋳マスターが必要である。金属製の電鋳マスターを１個１個作るには、３〜４日が必要とされていたが、本発明によれば、電鋳マスターから象った電鋳型を１型作っておくだけで、この電鋳型を繰り返し使用して比較的短時間で多数の外殻（マスク治具）を製造できる。
【００４０】
スラッシュ成形法によれば、電鋳型から１枚の外殻を作るために要する時間はおよそ３０分である。従って３０枚の外殻を作成するに要する時間は、９００分（１５時間）である。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部を含む成形品の形状を象った外殻を有するマスク治具の製造に、いわゆるスラッシュ成形法その他の成形方法を用い、ＰＶＣ或いはアクリル樹脂のような合成樹脂成形体による外殻を製造するものであり、外殻は、実際の製品の成形品を母型としてその要部形状を正確に象ったものであるため、製品の成形品に組合わせたときに、成形品の周縁に密着し、マスク治具によって成形品の表面が傷つけられることがなく、また、開口部形成のための見切り部分の切削加工に際しても、従来の金属製マスクに比べて加工が容易であり、精度よく開口することができる。
【００４２】
さらに、真空蒸着あるいはスパッタリング処理に際しては、ランプユニットの一部に形成した開口を通して凹所内にのみ金属膜を正確に付着させることができる。また、本発明の方法によるときには、実際の製品の形状の一部を象った電鋳型を繰り返し使用してマスク治具を多量に生産することができ、また、電鋳型の製造に際しても電鋳マスターを繰り返し使用して同形のものを多量に生産できる。したがって、本発明によれば、真空蒸着あるいはスパッタリングの処理室にマスク治具を組付けた多数の成形品を収容して真空蒸着あるいはスパッタリングの処理を高めることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマスク治具と、ランプユニットとの組合せ例を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、母型に用いるランプユニットから電鋳マスターを製作するまでの工程を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、電鋳マスターから電鋳型を製作する工程を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、電鋳型から外殻を形成するまでの工程を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、外殻を製品となるランプユニットに組合わせて鏡面処理を行う工程を示す図である。
【符号の説明】
１ランプユニット
２凹所
２ａ、２ｂ・・・ランプハウス
３外殻
４開口部
５鏡面形成領域
６充填材
７ａ溝部分
７ｂ孔部分
８木枠
９型成形材料
１０電鋳マスター
１１電鋳型
１２凹所
１３筒状枠
１４ＰＶＣペースト
１５鏡面

Claims

金属付着層形成部又は塗料付着層形成部を含む成形品の形状を象った外殻を有するマスク治具であって、外殻は、成形品から作られた電鋳型を母型としてその型内で硬化させた合成樹脂層によって形成されたものであることを特徴とするマスク治具。
前記外殻は、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部分に対応する箇所に開口部が形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載のマスク治具。
電鋳マスター形成処理と、電鋳加工処理と、外殻形成処理と、開口部形成処理と有するマスク治具の製造方法であって、電鋳マスター形成処理は、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部を母型に用い、母型の形状を象った電鋳マスターをつくる処理であり、電鋳加工処理は、得られた電鋳マスターに導電処理を施し、電鋳マスターの型面に金属メッキを施して所要厚みの電鋳型を形成する処理であり、外殻形成処理は、得られた電鋳型を母型とし、電鋳型内に合成樹脂を注入し、電鋳型の型面に沿って合成樹脂を硬化させて成形品の形状を象った外殻を形成する処理であり、開口部形成処理は、得られた外殻から、金属付着層形成部又は塗料付着層形成部分に相当する箇所に開口部を形成する処理であることを特徴とするマスク治具の製造方法。