JP4401516B2 - プラズマポリマのバリアコーティングを有するランプ反射鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気ランプに関し、特にプラスチックの電気ランプ反射鏡に関する。更に詳細には、本発明は保護バリア層を有するプラスチックのランプ反射鏡本体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘッドランプは、通常はガラスから作られる。ガラスは化学的にランプの充填材料と殆ど反応せず、ランププロセス内部に寄与又はガス放出した材料とも殆ど反応しない。現在、自動車ヘッドランプは殆どプラスチックであり、プラスチックを全ての自動車ランプに適用する傾向にある。材料コストを下げるために、シェル材料は希釈されるか、又はマイカ若しくはグラスファイバのような安価な材料で充填される。これらの充填樹脂材料は塊状成形コンパウンド（又はＢＭＣ）と呼ばれる。充填材料は粗い表面の原因になりやすい。従って、シェルはしばしば液体ベースコーティングで被膜され、非常に高度な平滑性を有する反射領域を形成する。アクリルウレタンのようなこれらの平滑材料はシェルの表面に残された隙間の上を流れ、隙間を充填する。ベースコーティング材料は高価である。ベースコーティングはまた、流れたり垂れたり飛び散ったりする傾向があるので、正しく適用することは困難である。また、反射鏡シェル内のピットは液体で充填できるが、表皮層を得るために乾燥されるだけである。従って、排気の間に内部の液体が噴出し、表面の穴と飛び散った材料を機器内に残す。ベースコーティングはまた、環境に有害な材料であり得る。流し塗り（フローコーティング）法は、更に米国特許第５，４９３，４８３号に記載されている。従って、ベースコーティング無しの反射鏡に対する一般的な必要性がある。従って、堅くて滑らかなベースコーティング層は、鏡のような反射鏡を形成するために、例えば、シェル内部への真空メッキ又はアルミニウムのスパッタリングにより金属被覆される。絶対に必要なわけではないが、反射コーティングは、水又は他の材料が鏡面を曇らせることを制限するか止めるために、環境シーラによりコーティングされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
いわゆる、ベースコーティング無しの反射鏡が開発されてきた。制御された材料配合、機械設備、及び加工の組合せにより、たとえ樹脂材料が充填材を含んでも、ベースコーティングを必要としない十分平滑な面を有する反射鏡を作ることができる。金属被覆された層は、形成された樹脂表面に直接適用される。反射鏡製造における重要な改良のために、ベースコーティングの除去が考えられる。残念なことに、樹脂材料は、溶媒、又は空洞内で自由に移動する他の低分子量樹脂構成要素をガス抜きすることができる。モールディングのために材料を柔軟にして曲げることを可能にする可動溶媒又は類似の可動成分を含むことは、プラスチック素材の一般的性質である。モールディングの後、残留溶媒又は類似の材料は不必要であり、通常は焼出されるか又は時間が経つにつれてガスが抜ける。これらのガス抜きされた材料は自動車レンズ、反射鏡、又はランプの内部表面で凝縮できる。凝縮した材料は光源、反射鏡、及びレンズを曇らせ、それによって有効な光の出力を減少させる。ガス放出材料はまた、金属被覆された層の粘着力を弱め、ピンホール、層間剥離、シワ、及び反射鏡の類似した欠陥を招き、制御されていない光、又はランプからのグレア放出となる。従って、シェル材料からのガス放出に耐える、ベースコーティング無しの自動車ヘッドランプ反射鏡に対する必要性がある。
【０００４】
充填された塊状成形コンパウンド（ＢＭＣ）から作られたヘッドランプ反射鏡は、ガス放出材料を追い出すために高温で予め焼かれてきた。これは時間とエネルギーを消費する。或いは、反射鏡は、表面を封入する効果を有するベースコーティングで流し塗りされてきた。これらの方法の両方とも、華氏３５０度付近の適度な動作温度におけるヘッドランプ反射鏡のガス放出を減少させる。新しい小型フォグランプ及びヘッドランプは更に高いワット数のバルブを使用して更に多くのエネルギーを発生し、従って、ヘッドランプ反射鏡システム内の最高動作温度を華氏４２５度以上に上昇させ、更なるガス放出を招く。より高い動作温度は、ヘッドランプ反射鏡のための材料選択の再考を強いる。ベースコーティングはシーラとして作動し続けることができるが、それでもベースコーティングは高価で環境に挑戦的なプロセスである。ベースコーティング無しのヘッドランプ設計は、ベースコーティング材料、コーティング設備、及びＶＯＣ放出制御を除去することにより耐久性のあるヘッドランプ反射鏡形成のコストを減少させ、組立サイクル時間を短縮し、プロセスの運用に必要な労働力を減少させる。残念なことに、ベースコーティングを除去することは、ランプをガス放出材料から保護する封入を除去する。従って、ガス放出からシェルを封止するための実用的な手段に対する必要性がある。
【０００５】
アルミニウム処理された層のための一般的な保護表面コーティングは、Balzer社のProtectyl BD 481 065 T、又はDow Corning社の200 fluid 0.65 CSTのような一酸化シリコンの表面上のプラズマ蒸着である。一酸化シリコンはアルミニウム処理を水による腐食から保護するが、表面の凝縮による水からは保護せず、又はガス放出した樹脂材料をヘイズとして反射鏡上で集まることから保護する。一酸化シリコンは材料、労働力、及び設備の観点からみれば、適用するには比較的高価である。従って、支持層からのガス放出を除去し、金属被覆された反射鏡表面を発生した凝縮から保護するための改良された表層材料に対する必要性がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
電気ランプと一緒に使用するための改良されたプラスチック反射鏡が、塊状成形コンパウンドから作られる、モールドされたプラスチック反射鏡から形成できる。反射鏡は、内部表面に付着して塊状成形コンパウンドの表面を滑らかにする薄膜を形成するプラズマポリマ材料の第１の層、第１の層に付着した蒸着金属の金属層、及び蒸着金属層に付着する保護オーバーコーティング層を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、プラズマポリマ層として形成されたバリア層でコーティングされたプラスチックのランプ反射鏡の好ましい実施例を示す。同じ参照番号は、図面及び明細書全体を通して同じ又は対応する部品を示す。バリアでコーティングされた反射鏡１０は、プラスチックの反射鏡シェル１２、内部バリア層１４、反射層１８、任意の外部バリア層２２、及び追加の保護層２６から組み立てられる。利便性のために、一般に知られているようにレンズ、及び取り付け、照準等のための関連する仕上げ装置を加えてもよい。
【０００８】
反射鏡シェル１２は、塊状成形コンパウンド（ＢＭＣ）のようなプラスチック樹脂材料から作られ、光投射開口部を備えた空胴シェル１２の一般的形状を有する。反射鏡シェル１２のための原材料は樹脂材料を含み、溶媒又は類似の気化可能な材料のような１つ又は複数の可動成分を含むことができ、その内の１つは、温度及び他の動作条件により時間が経つにつれてガスが抜ける。シェル１２は、封止空胴３２を定める内壁３０を含む。内壁３０の部分（反射領域）は、よく反射する表面を提供するために、表面コーティングを有するか含むように形成できる。好ましい樹脂材料は、塊状成形コンパウンドである。好ましい反射鏡は、（１９９６年２月１５日出願の）米国特許出願第０８／６０１，９４０号に記載のように、ベースコーティング無しの反射鏡形成により実質的に作られる。
【０００９】
内部バリア層１４が内壁３０内に形成される。内部バリア層１４は、シェル１２の材料に接合可能で、そこに気密バリアを形成する材料から作られる。好ましい内部バリア層１４は、反射鏡１２の内層壁２２のエネルギーよりも低い表面エネルギーを提供する。このことは材料のマイグレーションを通してブロックの役に立ち、金属被覆された層の平滑性を高める。好ましい内部バリア層１４は薄い層の一般的な形状を有し、（例えあるとしても）反射鏡シェル１２からのガス放出材料が反射鏡シェル１２から封止空胴３２内部に通過することを阻止するように十分密である。同様に、好ましい他の実施例では、内部バリア層１４は十分な厚さ１６を有し、反射鏡シェル１２内部への酸素のマイグレーションを阻止する。
【００１０】
好ましい内部バリア層は内部空胴にさらされた全シェルを覆い、それによって定められた空胴内部への如何なるガス放出も防ぐ。実際、内部バリア層１４は、おおよそ内壁３０がコーティングされる程度に有効であると思われ、完全な有効性が所望されるので、１００％のコーティングが好ましい。しかし、９０％の有効範囲はガス放出材料において９０％の減少をもたらし、内壁３０の残り１０％のコーティングにおける困難と比較して許容可能なアプリケーションもあることは理解できる。
【００１１】
内部バリア層１４はまた内壁３０の平滑性を高めることができ、それによって最終的なランプ反射鏡の反射率を増加させる。好ましい実施例では、内部バリア層１４は、プラズマ重合されたシロキサン型材料のプラズマ蒸着層である。内部バリア層１４の厚さ１６は、シェル１２からのガス放出を防ぐのに十分でなければならない。内部バリア層１４の厚さがシェル１２内の欠陥を平滑にし、又はシェル１２内部への酸素の透過を防ぐのに十分であることもまた好ましい。厚さ１６は、反射鏡の光学的形成を阻害するような厚さであってはならない。好ましい内部バリア層１４は、約０．１マイクロメートル〜０．５マイクロメートルの厚さ１６を有する。
【００１２】
好ましい内部バリア層１４は、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）のようなシロキサン材料のプラズマポリマであり、それは高度に酸化されている（炭素含有量の少ない二酸化シリコーン）。テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）は代替物である。同様に作用する他の有機ケイ素化合物も多い。実際のＦＮ−１０自動車ランプ反射鏡に最適に作用すると思われる薄膜の厚さは、０．１マイクロメートル〜０．５マイクロメートルの範囲である。プラズマポリマ材料は、過去に自動車反射鏡に被覆された他のコーティングと異なると思われる。単一の内部バリア層１４が記載されてきたが、このステーションにおける同じ材料の複数の適用が好ましいこと、又は異なる材料の交番層が適用できることが理解される。内部バリア層１４の厚さは、ベース反射鏡からのガス放出を防ぐのに十分でなければならない。内部バリア層１４の厚さがベース反射鏡内の欠陥を平滑にし、又はベース反射鏡内部への酸素の透過を防ぐのに十分であることもまた好ましい。内部バリア層１４は、真空プロセスの間のガス放出を減少させることにより反射層１８の反射率を改善し、アルミニウム粒子が表面をより良く（より平滑に）濡らすことを可能にし、より汚染されていない（より清浄でより平滑な）表面を提供する。
【００１３】
反射層１８は、アルミナ化された層、又は類似の薄い反射性金属の層で作ってもよい。内部バリア層１４の表面上に反射層１８を配置するためにはスパッタリングが好ましい方法であるが、真空メッキでもよい。銀が使用されることもあり、他の材料を使用してもよい。最小のコストに対して最善の反射率を与えるのはアルミニウムであると一般には考えられる。一般に、アルミニウム反射層１８は１０００オングストローム以下の厚さである。好ましいアルミニウムの厚さは約４５０〜９００オングストロームの間であり、６００オングストロームが最善と考えられる。理想的には、反射層１８は平滑で反射率の高い表面を有し、鏡のような仕上げを提供する。内部バリア層１４は直接又は間接的に（例えば、改良された接着層のような中間層がある）反射層１８を支持する。反射層１８は、内壁３０全体を覆っても覆わなくてもよい。反射層１８が内壁３０全体を覆わない場合、内部バリア層１４が内壁３０全体を覆うことが好ましい。それ自体の反射層はバリア層として機能し、ガス放出及び酸素による透過の防止に役立つ。
【００１４】
光学的外部バリア層２２を反射層１８上に適用してもよい。外部バリア層２２はまた、一酸化シリコーン（Plasil）のようなシロキサン材料のプラズマ蒸着として形成できる。外部バリア層２２は水を中に入れないでおくように設計され、それによって反射層１８を変色又は腐食から保護する。一酸化シリコーンは一般に、外部バリア層２２として反射層１８にプラズマ蒸着される。外部バリア層２２は厚さ２４を有し、厚さ２４は通常は約１００ナノメートルであり、反射層１８の上の反射領域まで延在する。
【００１５】
保護層２６が反射層１８の上に適用され、場合によっては任意の外部バリア層２２の上に適用される。反射層１８上に形成された保護層２６は、反射層１８の透明な、保護用の疎水性のコーティングを提供する。保護層２６はメタノール（メチルアルコール）のような炭化水素ガスのプラズマ重合又は蒸気により作られるが、メタン及び他の炭化水素ガス又は蒸気を使用してもよい。これらのガスのプラズマ重合又は蒸気は、外部バリア層２２上に形成された薄い炭化水素ポリマ凝集体層になる。好ましい保護層２６はまた、シェル１２の内壁３０上に形成された鏡面の光学的に有用な部分を保護するために、反射領域を越えて延在する。好ましい保護層２６は１０〜１０００ナノメートルの厚さ２８を有する。外部バリア層２２により形成された一酸化シリコン層まで余分の酸素原子を蒸着させることにより、蒸着されたメタノールは作用すると思われる。プロセス時間が短縮されたら、保護層２６は更に薄くなり、被膜シェルの表面エネルギーは所望する耐ヘイズ保護を提供するのに十分なだけ変化しない。プロセス時間が長くなれば、適用された保護層２６が外部バリア層２２を劣化させ、不十分な耐水性をまねく。外部バリア層２２及び保護層２６は内部バリア層１４及び反射層１８よりもガス透過性が高く、従って、ガス放出スチレン又は他の成分の阻止に対して大きくは寄与しない。
【００１６】
ヘッドランプを作る好ましい方法は、単一の真空チャンバを有するプラズマ蒸着装置を使用することであるが、複数のメッキステーションを有する装置でもよい。出願人はLeybold DynaMet 4V装置を使用し、前記装置は単一の真空チャンバ内に４つのプラズマ蒸着ステーションを有する。前記装置は、真空によってポリマーガスを移動させるように追加の拡散ポンプ（従来のロータリーポンプが使用できる）を第２のステーションに有するように変更でき、特定の圧力を保持する。他の変更は、第２のステーションにおいて追加のポリマーガスを操作するためのハードウェアの追加である。第３の変更は、適切な手順及びタイミングで装置を動作させるための制御の追加及びソフトウェアの変更である。
【００１７】
本発明の装置の構造の特別な利点は、内部バリア層１４のプラズマ蒸着が同じジグ選別を用いて適用でき、更に、外部バリア層２２、及び保護層２６を用いて、同じ装置内で反射層１８が適用されることである。製造のプロセスはプラスチックの反射鏡シェル１２をモールディングすることであり、好ましいモールディングプロセスはベースコーティング無しの手順による。次にモールディングされたプラスチックのシェル１２はジグ内に配置され、プラズマ蒸着チャンバ内部に送られる。好ましいチャンバは、可撓仕切により分けられた複数のサブチャンバを有する。凝縮に耐えるプラスチックのランプ反射鏡を形成する方法は、以下のステップから成る。
【００１８】
第１に、ベースコーティング無しのヘッドランプ反射鏡は、米国特許出願第０８／６４０，９０２号に記載の方法により、ＢＭＣ材料から実質的に形成される。これは平滑な反射表面を得るための好ましい方法であるが、他のモールディングプロセスも使用でき、一般にモールディングされたＢＭＣ又は他の反射鏡材料が本発明の構造及び方法で使用できることが理解できる。バリア薄膜を改良するために、好ましいベースコーティング無しの反射鏡は約５７％の炭素、３７％の酸素、及び６％のシリコーンの組成の表面を有する。シェル１２はモールディングされ、内壁３０を有する空胴を定める薄壁の形態を有する。次に、モールディングされたシェル１２はプラズマ蒸着チャンバ内に配置される。１実施例では、メッキチャンバは、複数のメッキステーションを有する単一の真空空胴を有する。例えば、反射鏡シェル１２は、真空チャンバ内でステーションからステーションへ真空を中断することなく回転してもよい。
【００１９】
第１のステーションは、チャンバ内部へのプラスチックのシェル１２のローディング及びアンローディングを提供する。初期の真空は、機械的な真空ポンプ及びルーツ送風機によって提供できる。
【００２０】
次に、プラスチックのシェル１２は第２のステーション内で再度位置決めされるので（第１のサブチャンバ）、シェル１２の反射領域は、内部バリアコーティング１４を形成するために反応性プラズマ蒸着を用いて処理される。次に、第２のステーションでは、内部バリア層１４が内壁３０にプラズマ蒸着される。内部バリア層１４は、表面の改良を提供して内部バリア層１４を通るガス放出からのガスを抑制する多くのシロキサン材料の何れかから成り、それによって反射層１８を保護する。内部バリア層１４のための好ましい材料は、ＨＭＤＳＯのような高度に酸化されたシロキサンである。約３０秒のメッキ時間が、機能する最も薄い内部バリア層１４を提供することがわかった。１分以上のメッキ時間は光沢の無い表面をもたらすが、金属被覆の後、かわりに白色ヘイズを有する。単一の内部バリア層１４が記載されているが、このステーションにおいて材料の複数の適用が好ましいこと、又は異なる材料の交番層が適用できることが理解できる。この層の厚さは、プラスチックのシェル１２からのガス放出を防ぐのに十分でなければならない。内部バリア層１４が、反射層１８を反射鏡シェル１２の材料よりも濡らすために表面エネルギーを変化させるのに十分な厚さであることもまた好ましい。内部バリア層１４はまた、プラスチックのシェル１２内の欠陥より平滑であるか、又はプラスチックのシェル１２内部への酸素の透過を阻止する。厚さ１６は、もちろん、反射鏡の光学的形成を阻害するほど厚くてはならない。好ましい 内部バリア層１４は、約０．１〜０．５マイクロメートルの厚さ１６を有する、プラズマ蒸着されたヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）である。
【００２１】
次に、シェル１２は、可撓仕切を通過して、次のサブチャンバまで回転させられる。仕切は、プラズマ材料が隣接するサブチャンバ間を通過しないように設計されている。第２のサブチャンバ内に配置されたプラスチックのシェル１２は、反射層１８の材料のプラズマ蒸着で処理される。好ましい反射性材料はアルミニウムである。アルミニウムは、内部バリア層１４上にメッキされる。スパッタリングは、アルミニウムのより高いエネルギー粒子にアルミニウムを適用して前記内部バリア層１４全体に一様な薄膜を形成する好ましい方法である。
【００２２】
次に、プラスチックのシェル１２は、外部バリア１８のプラズマ蒸着のために、再度可撓バリアを通して第３のサブチャンバに回転させられる。好ましい外部バリア１８は一酸化シリコーン層（商品名Plasil）になり、メッキされたアルミニウムを水、及び時間の経過と共にアルミニウムを劣化させる他の酸化材料からアルミニウムを保護するために使用される。外部バリア１８を作るプロセスは、グロー放電内での重合、又はポリマーを減少させるための２つ又はそれ以上のモノマーの結合として記載できる。−４ｋＶのグロー放電電極（カソード）からの電荷は、電位ゼロの基板（アノード）に向けて移動する。電荷は出発原料（ＨＭＤＳＯ 商品名Protectyl）の中性ガス分子と衝突し、化学結合を切り、特別なシリコーン油の重合を起こす。それ自体が重合された形態である断片は、基板の表面上の凝縮を重合する。結果として生じる外部バリア１８は非結晶、有機保護コーティングであり、化学的影響に強く、少なくとも摂氏２００度の温度に耐える。材料の重合の後、ヘキサメチルジシロキサンはシリコーン酸化物の異なる形態を表面上に付着させる。外部バリア１８を形成するスパッタリングされたアルミニウムの上に形成される主な化学成分は、一定のプロセス条件の下で更に複雑な基板が二酸化シリコーンである一酸化シリコーンである。しかし、薄膜は比較的柔軟で、擦り傷のような機械的損傷に対して耐性が無い。次に、外部バリア層２２が、アルミニウム反射層１８にプラズマ蒸着される。出願人の現在のプロセスは、高周波（ＲＦ）発生装置を使用する。高周波数源は、４．２５平方フィートの動作環境の中で２，０００〜２，５００ワットの電力密度を発生する。出願人はこれを、４．２５平方フィートの動作環境の中で約３，５００〜６，０００ワットの電力密度を発生する高周波（ＲＦ）源まで増加させることを期待している。単一の外部バリア層が記載されているが、このステーションにおける同じ材料の複数の適用が好ましいことが理解できる。この外部バリア層２２の厚さは、アルミニウムを高純度のアルミニウムを有する水の反応による環境のダメージからアルミニウムを保護するのに十分でなければならない。一酸化シリコーンの好ましい外部バリア層２２は、０．０２〜１．５マイクロメートルの厚さ２４を有する。
【００２３】
プラスチックのシェル１２は、保護層２６のプラズマ蒸着のために同じ位置にとどまる。好ましい保護層２６は、外部バリア層１８に蒸着される透明で表面エネルギーが低い疎水性材料を提供する。疎水性材料はメタノールのような炭化水素ガスが存在する状態でプラズマ蒸着により形成でき、プラズマポリマ層を形成する。メチルアルコールのプラズマ重合が反射鏡の表面エネルギーを減少させ、それにより水蒸気及び他の材料の凝縮に耐えることがわかった。次に、シェル１２は蒸着チャンバから除去され、既知の方法によるレンズの取付及びハードウェアの結合のような更に先のアセンブリが完了する。プラズマ重合されたメタノールは、反射層１８（場合によっては外部バリア層２２）の透明な疎水性保護コーティングを提供する。記載されたポリマー層は、ベースをコーティングされたランプ構造、種々の封止、金属被覆、及び他の下地層と一緒に使用され、開示された耐凝縮ポリマ層から更に利益を得ることが理解できる。プラズマ重合層は、アルミニウム処理された層の上に透明で表面エネルギーが低い疎水性の表面層を形成し、ポリマ層へのアルミニウム処理された層の表面プラズマ重合層の凝縮を阻止する。
【００２４】
次に、チャンバはステーション１まで回転され、チャンバは開放されて反射鏡が回収される。連続排気しながら単一のチャンバ内で順番に種々の蒸着が行われる。このプロセスは清浄で高速である。一括真空コーティングシステムが種々の層を提供するために使用されることが理解できる。３０〜４５分の長い蒸着時間のために、一括コーティングシステムの効率は低いと思われる。従って、一括コーティングは、コーティングプロセスを行うあまり好ましくない方法である。ヘッドランプ反射鏡の完成は、レンズ、支持及び調整ハードウェア、外部コーティング等を既知の方法で付加して平常通りに進行する。本発明の好ましい実施例について記載したが、特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【００２５】
図３は、コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の他の好ましい実施例の層の断面図を示す。他の好ましい構造は、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）の付着促進層を追加する。反射鏡１２に直接プラズマ蒸着され、次にＴＭＤＳＯの付着層３４は、内部バリア層１４で全体をコーティングされる。次に、残りの反射層１８、外部バリア層２２、及び保護層２６が順番に続く。この設計では、付着層３４は追加コストである。プラズマ蒸着されたＴＭＤＳＯの付着層３４は、以下の（図４から図９の）何れのパターンでも追加層としてこの方法で使用でき、議論のために、次の階層化を進める前の反射鏡１２を準備する他の方法と単に考えられる。
【００２６】
図４は、コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の他の好ましい実施例の層の断面図を示す。他の実施例は、比較的高いプラズマエネルギーレベルを使用して、ＨＭＤＳＯから外部バリア層２２を形成することである。外部バリア層２２の上には、第１の環境層３６が形成され、環境層３６もまたＨＭＤＳＯのプラズマ蒸着である。しかし、第１の環境層３６は、外部バリア層２２の形成に使用されたプラズマエネルギーレベルの約半分で完成する。出発原料（ＨＭＤＳＯ）は同じであるが、プラズマエネルギーの変化が、仕上面上の凝縮に対する耐性を補助する層に異なる構造をもたらす。これら２つの層の形成において高レベルから低レベルまでプラズマエネルギーが連続的に調整され、それによって２つの別の層（図５）の代わりに単一の段階的な層が効率的に形成されることが理解できる。
【００２７】
図６は、コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の他の好ましい実施例の層の断面図を示す。図６の階層化された構造は、ＨＭＤＳＯの外部バリア層２２及びＨＭＤＳＯの第１の環境層３６を有する図４（或いは図５）の構造と同じである。階層化構造は、第１の環境層３６の上に適用されるメタノールのプラズマ重合の第２の又は仕上げの環境層２６の追加により完成する。
【００２８】
図７は、コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の他の好ましい実施例の層の断面図を示す。他の実施例は、反射鏡１２を内部バリア層１４、反射層１８、及びＨＭＤＳＯの低プラズマエネルギーの環境層３８でコーティングする。
【００２９】
図８は、コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の他の好ましい実施例の層の断面図を示す。反射鏡１２は、内部バリア層１４、反射層１８、及びメタノールのプラズマ重合層２６でコーティングされる。時間が経つにつれて、メタノールポリマ層２６は下にある反射層に影響する化学種を通すかもしれないが、これはある程度機能し得る階層化構造であると思われる。それにも関わらず、その構造はメタノールポリマ層２６の独自の有用性を指摘する。
【００３０】
図９は、コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の他の好ましい実施例の層の断面図を示す。反射鏡１２は、反射層１８、及びメタノールのプラズマ重合層２６でコーティングされる。これは、内部バリア層のガス放出保護が消失したのと同じくらいの機能を果たし得ると思われ、時間が経つにつれて、再度、メタノールポリマ層２６は下にある反射層に影響する化学種を通すかもしれない。それにも関わらず、再度、その構造はメタノールポリマ層２６の独自の有用性を指摘する。
【００３１】
図１０は、コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の他の好ましい実施例の層の断面図を示す。反射鏡１２は、付着層３４、反射層１８、及びメタノールのプラズマ重合層２６でコーティングされる。これは、付着層３４を用いてガス放出保護が部分的に達成されたのと同じくらいの機能を果たし得る階層化層であると思われ、時間が経つにつれて、再度、メタノールポリマ層２６は下にある反射層に影響する化学種を通すかもしれない。それにも関わらず、再度、その構造は付着層３４の使用、及びメタノールポリマ層２６の独自の有用性を指摘する。
【００３２】
出願人は、現在、内部バリア層を反射領域の外部表面に蒸着している。マスキングの配向により、裏面（外部）方向に巻き付く内部バリア層もあるが、大抵、残りの裏面は殆どコーティングされない。それでも尚、ガス放出の６０〜７０％が内部バリア層により除去される。
【００３３】
既存の反射鏡のサンプル（ＦＮ−１０）はベースコーティング無しの反射鏡材料で作られ、内部バリア層、スパッタリングされたアルミニウム層、外部バリア層（Plasilのような一酸化シリコーン層）、及びプラズマが作用したメタノールのような保護層でコーティングされる。プラズマ重合された層は、プラズマを発生する間、プラズマチャンバ内部にメタノールを挿入することにより形成される。プラズマによりバラバラにされて重合されたメタノールは、異なるメタノールセグメントの薄いポリマ凝結をもたらす。
【００３４】
内部バリア層が、真空アルミニウム処理プロセスでガス放出を減少させることにより反射層の反射率を改善することがわかった。ガス放出材料はベース表面、アルミニウム処理された層、及びアルミニウム処理された層の表面と混ざり合い、一般に干渉すると思われる。従って、ガス放出を阻止することは、これらの側面全てを改善する。内部バリア層はまた、アルミニウム粒子の濡れを改善し、更に平滑な反射表面をもたらす。以上を組み合わせて、これらの側面は高い反射率を有する反射層を提供する。内部バリア層でコーティングされたベースコーティング無しの反射鏡に対する最大光度が、内部バリア層無しで作られた類似したベースコーティング無しのヘッドランプに対する最大光度を超えて２５パーセントだけ増加したことが、光度測定によりわかった。シロキサンのプラズマ蒸着された内部バリア層が、ベースコーティング無しのヘッドランプ反射鏡の反射率を著しく増加させることは明らかである。光度測定性能におけるこの著しい改善は、バリアコーティングプロセスを有するベースコーティング無しの反射鏡に対して期待されていなかった。改善されたコーティングは、ベースコーティング無しの表面品質を、自動車の照明のために紫外線硬化された従来のコーティングプロセスと同じ反射性能までもっていく。
【００３５】
プラズマ蒸着されたシロキサンの内部バリア層を用いて同様に作られたフォグランプが、ランプの完成に続いて反射表面上に形成されたヘイズ材料において５０〜６０パーセント減少することがわかった。プラズマ蒸着されたシロキサンは、低エネルギー層を、ガス放出からの樹脂成分のマイグレーションを阻止すると思われるプラスチック樹脂の表面上に形成する。プラズマ蒸着された内部バリア層は、反射鏡シェルからの材料のガス放出を実質的に阻止することは明らかである。
【００３６】
最初のテストから、シロキサンのバリア層はガス放出を減少させ、ベースコーティング無しのヘッドランプ反射鏡（ＢＭＣ反射鏡）の反射率を改善する。バリア技術は、他の有益な成果を有する。第１に、内部バリア層は、動作中にベースコーティング無しの反射鏡で使用されるスチレンのガス放出を減少させる。第２に、スパッタリングされたアルミニウムの蒸着の前に、（ａ）シロキサン薄膜の下にガス放出材料を保持し、（ｂ）蒸着プロセスの間に反応性分子を抑圧することによって、バリア層が、アルミニウム粒子がシロキサン表面を一様な方法で濡らすことを可能にし、従って、表面の鏡面性を増すことにより、バリア層は、改良されたベースコーティング無しの表面を提供する。内部バリア層の第３の利点は、ベースコーティング無しの基板に対するアルミニウムの付着性の改善である。
【００３７】
（内部及び外部）バリア層は、ベース材料の酸化を阻止し、ベースコーティング無しの材料が、コーティング無しの他の方法で得られる温度より高い温度で機能することを可能にする。バリア技術は、酸素がプラスチックの基本的な化学的性質と高温で組合わさることを抑制し、構造的性能の低下を止める。
【００３８】
他の実施例を経由して、テストランプが、ベース無しのコーティング反射鏡製造（ＢＭＣ社３２４シリーズ）のために選択された充填樹脂から作られた。フォグランプのためのＮＳ本体のためのテストランプが作られた。シロキサンの薄い層（実際の材料はわからない）が反射鏡表面に真空中でプラズマコーティングされ、少なくともその領域では金属被覆される。反射鏡は、大容量のこうエネルギーチャンバ（Leybold DynaMet 4V）内でプラズマコーティングされた。バリア薄膜は、約３５秒間付着される。約０．１〜０．５マイクロメートルのバリア層が付着される。次に、プラズマコーティングされた反射鏡は金属被覆され、一般的な手順でオーバーコーティングされた。次に、結果として出来たランプは、４つの異なる自動車製造材料テスト仕様によってテストされた。これらは、熱、湿度、機械的強度、及びその他に対する厳密な耐久テストである。全てのバリアコーティングされたランプ反射鏡は、全ての製造者の全ての要求をパスした（研究室ごとのテスト）。ランプが５０〜６０パーセントだけ動作状態になった後、バリア層が反射鏡に形成されたヘイズを減少させることがわかった。従来のランプでは、このヘイズは反射鏡シェルからの樹脂材料ガス放出の結果であることがわかり、反射表面上で凝縮する。バリア層はまた、反射鏡表面の平滑性に良い効果を提供することがわかり、特にベースコーティング無しで作られた反射鏡に良い効果を提供する。ベースコーティング無しの反射鏡表面のための材料のようなＢＭＣプラスチック材料は幾つかの目的に対して適切であったが、最善のベースコーティングされた反射鏡ほど反射率は高くなかった。バリア層の予期しない利点の１つは、酸素がプラスチックシェル内部に通過することを阻止することがわかったことである。これは、他のプラスチックのプラズマバリア処理がプラスチックを保護することを示唆する。これは、例えば、高温環境で使用されるプラスチックで特に有用であり、バリア層でコーティングされた安価なプラスチックが高価であるがコーティングされていないプラスチックと同じ又はより良い性能を有することができる。１実施例では、最善の反射鏡状態は、ＢＭＣ形成のベースコーティング無しの形成、最短の内部バリア層サイクル時間（４０秒）、８００オングストローム以上の適度に薄い反射膜、及び摂氏６０度で２時間予熱された部品をを使用することがわかった。開示された寸法、形状、及び実施例は単なる例であり、他の適当な形状も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】メタノールのプラズマポリマでコーティングされたランプ反射鏡の好ましい実施例の断面図を示す。
【図２】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【図３】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【図４】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【図５】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【図６】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【図７】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【図８】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【図９】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【図１０】コーティングされた自動車ヘッドランプ反射鏡の好ましい実施例の層の断面図を示す。
【符号の説明】
１２ シェル
１４ 内部バリア層
１６ 厚さ
１８ 外部バリア層
２２ 外部バリア層
２４ 厚さ
２６ プラズマ重合層
２６ 環境層
２８ 厚さ
３０ 内壁
３２ 封止空胴
３４ 付着層
３６ 環境層
３８ 環境層

Claims (31)

1. ａ）反射領域を有する反射表面を定める内壁を有するプラスチックの反射鏡シェル、
   ｂ）少なくとも前記反射領域で、前記内壁上の炭化水素ガスのプラズマポリマとして形成される内部バリア層、
   ｃ）少なくとも前記反射領域で、前記内部バリア層上に形成される反射層、
   ｄ）少なくとも前記反射領域で、前記反射層上に形成される外部バリア層、及び
   ｅ）透明な疎水性保護コーティングを提供する曇り止め保護層として形成される炭化水素ガスのプラズマポリマから成ることを特徴とする、炭化水素ガスのプラズマポリマの保護層でコーティングされたランプ反射鏡。
2. 前記曇り止め保護層がメタノール蒸気のプラズマ蒸着から形成されることを特徴とする、請求項１に記載のランプ反射鏡。
3. 前記反射鏡シェルが塊状成形コンパウンドから作られ、表面平滑性のためにベースコーティングを他の方法で必要としないように実質的に平滑な反射鏡表面を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のランプ反射鏡。
4. 前記内部バリア層がシロキサンのプラズマポリマとして形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のランプ反射鏡。
5. 前記シロキサンがＨＭＤＳＯであることを特徴とする、請求項４に記載のランプ反射鏡。
6. 前記外部バリア層がシロキサンのプラズマポリマとして形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のランプ反射鏡。
7. 前記シロキサンがＨＭＤＳＯであることを特徴とする、請求項６に記載のランプ反射鏡。
8. 前記反射鏡及び前記内部バリア層の間にある付着層を更に含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のランプ反射鏡。
9. 前記付着層がＴＭＤＳＯのプラズマポリマであることを特徴とする、請求項８に記載のランプ反射鏡。
10. ａ）反射領域を含む内壁を有する反射鏡シェル、
    ｂ）炭化水素ガスから形成されたプラズマポリマとして形成され、前記反射領域内の少なくとも前記反射鏡の内壁上に蒸着される内部バリア層、
    ｃ）少なくとも前記内部バリア層上に形成される反射層、及び
    ｄ）少なくとも前記反射領域で前記反射層上に形成され、炭化水素ガスから形成されるプラズマポリマである保護層から成ることを特徴とする、プラズマポリマでコーティングされたランプ反射鏡。
11. 前記保護層がメタノールのプラズマポリマであることを特徴とする、請求項１０に記載のランプ反射鏡。
12. 前記内部バリア層がシロキサンから形成されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のランプ反射鏡。
13. 前記保護層が、前記反射層に付着したシロキサンのプラズマポリマから形成される外部バリア層を含むことを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一つに記載のランプ反射鏡。
14. 前記反射鏡がバルク充填成形材料から形成されることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一つに記載のランプ反射鏡。
15. 前記シロキサンがＨＭＤＳＯであることを特徴とする、請求項１２に記載のランプ反射鏡。
16. ａ）通常のランプ作動温度で被酸化性である樹脂材料から形成される、モールディングされたプラスチック反射鏡、
    ｂ）前記内部表面に付着し、通常のランプ動作温度で酸素のマイグレーションを阻止する十分薄い層を形成し、それによって樹脂材料の酸化を阻止する、プラズマ重合材料の第１のバリア層、
    ｃ）前記第１のバリア層に付着した蒸着金属の反射層、及び
    ｄ）前記反射層に付着した保護オーバーコーティング層から成ることを特徴とする、電気ランプと一緒に使用するためのプラスチック反射鏡。
17. 前記保護オーバーコーティングがプラズマ重合されたメタノール蒸気の層であることを特徴をする、請求項１６に記載のランプ反射鏡。
18. 前記第１のバリア層材料がプラズマ重合されたシロキサンであることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載のランプ反射鏡。
19. 前記シロキサンがＨＭＤＳＯであることを特徴とする、請求項１８に記載のランプ反射鏡。
20. ａ）反射鏡領域を定める内部表面を有するプラスチック反射鏡シェル、
    ｂ）前記反射鏡領域に直接蒸着されるシロキサンのプラズマポリマから形成される付着層、
    ｃ）少なくとも反射領域で、前記付着層上に形成される内部バリア層、
    ｄ）少なくとも反射領域で、前記内部バリア層上に形成される反射層、及び
    ｅ）シロキサンのプラズマ重合として前記反射層に形成される単一の階層化された外部バリア層及び環境層から成ることを特徴とする、バリア層を有するランプ反射鏡。
21. 炭化水素ガスのプラズマ重合として、前記階層化された外部バリア層及び環境層上に形成され、透明な疎水性保護コーティングを提供する外部環境保護層を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載のランプ反射鏡。
22. 前記炭化水素ガスがメタノール蒸気であることを特徴とする、請求項２１に記載のランプ反射鏡。
23. ａ）反射鏡領域を定める内部表面を有するプラスチックの反射鏡シェル、
    ｂ）少なくとも反射領域で、前記反射鏡上に形成される内部バリア層、
    ｃ）少なくとも反射領域で、前記内部バリア層上に形成される反射層、及び
    ｄ）前記反射層上に形成され、シロキサンのプラズマ重合として形成され、透明な疎水性保護コーティングを提供する環境保護層から成ることを特徴とする、バリア層を有するランプ反射鏡。
24. 炭化水素ガスのプラズマ重合として、前記環境保護層上に形成され、透明な疎水性保護コーティングを提供する外部環境保護層を更に含むことを特徴とする、請求項２３に記載のランプ反射鏡。
25. 前記炭化水素ガスがメタノール蒸気であることを特徴とする、請求項２４に記載のランプ反射鏡。
26. 前記シロキサンがＨＭＤＳＯであることを特徴とする、請求項２３〜２５のいずれか一つに記載のランプ反射鏡。
27. ａ）反射鏡領域を定める内部表面を有するプラスチックの反射鏡シェル、
    ｂ）少なくとも反射領域で、前記内部バリア層上に形成される反射層、及び
    ｃ）メタノール蒸気のプラズマ重合として前記反射層上に形成され、透明な疎水性保護コーティングを提供する環境保護層から成ることを特徴とする、バリア層を有するランプ反射鏡。
28. 前記反射鏡及び前記反射層の間にある付着層を更に含むことを特徴とする、請求項２７に記載のランプ反射鏡。
29. 前記付着層がＴＭＤＳＯのプラズマポリマであることを特徴とする、請求項２８に記載のランプ反射鏡。
30. ａ）内部表面を有する空胴を定める壁部を有する反射鏡シェルを形成し、
    ｂ）プラズマ蒸着チャンバ内に前記反射鏡シェルを配置し、
    ｃ）シロキサンのプラズマポリマを前記内部表面上に内部バリア層としてプラズマ蒸着し、
    ｄ）反射金属層を前記内部バリア層上にプラズマ蒸着し、
    ｅ）シロキサンのプラズマポリマを前記反射層上に外部バリア層としてプラズマ蒸着し、
    ｆ）透明な低表面エネルギー疎水性表面層を前記外部バリア層上にプラズマ蒸着し、及び
    ｇ）前記反射鏡を前記プラズマ蒸着チャンバから回収する諸ステップからなることを特徴とする、凝縮を阻止するプラスチックのランプ反射鏡を形成する方法。
31. 透明で低エネルギーの疎水性表面層を外部バリア層に付着させる前記ステップが、炭化水素ガスを前記プラズマチャンバに提供し、前記外部バリア層へのプラズマポリマ層のプラズマ蒸着を起こさせるステップを含むことを特徴とする、請求項３０に記載の方法。

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