JP5199816B2 - 成膜用金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ランプを構成する部品等のワークを成膜するための成膜用金型装置の技術分野に属するものである。

一般に、フロントランプ、ウィンカー、テールランプ等の車両用ランプを構成する部品のように、射出成形された成形体に反射面となる金属膜を成膜して、光量を増加したり広い照射範囲を確保できるようにしたものがある。この様に射出成形された成形体を成膜する場合、従来、成形体を金型から取出し、該取出した多数の成膜体を成膜室に移してセットした後、真空蒸着等の成膜手段を用いて成膜を施していた。しかるにこのものでは、射出成形と成膜とを一連の工程で行うことができず、作業効率に劣るという問題があった。
そこで、成膜されるワークが組込まれる第一金型と、該ワークに成膜するための成膜手段が組込まれる第二金型とを備えて構成した成膜用金型が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。このものでは、第一金型と第二金型とを用いて射出成形を行なうと共に、射出成形に用いた第一金型の型面にワークを支持せしめたままの状態で、第二金型に形成した凹部を成膜チャンバー（成膜室）にして成膜を行なうように構成されており、これによって、一連の工程で射出成形と成膜とを行うことができるようになっている。
特許第３６７７０３３号公報

ところで、前記特許文献１のものにおいて、ワークは、第一金型の型面に支持されたままの状態で、第二金型に組込まれた真空蒸着装置等の成膜手段により成膜されることになるが、この場合にワークは、第一金型の内部に略没入する状態で第一金型に支持されている。このため、該ワークと第二金型の成膜チャンバー内に配置されるターゲットとの距離が長くなってしまうが、該ワークとターゲットとの距離が長くなると、成膜の効率や精度が低下してしまう問題がある。そこで、第一金型と第二金型とを型閉じしたときに、第一金型のワークを支持する部分が第二金型の成膜チャンバー内に突入するように構成して、ワークとターゲットとの距離を短くすることが提唱されるが、この場合、第一金型の成膜チャンバー内に突入する部分もワークと共に成膜されてしまい、しかも、個々のワークを成膜する度に第一金型は繰り返し成膜されることになるから、成膜部分が厚くなって射出成形時における精度が低下する惧れがあり、これを回避するために第一金型の成膜除去のメンテナンスが必要になるという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、成膜されるワークを支持する第一金型と、該ワークに成膜するための成膜手段が組込まれる第二金型とを用いて構成される成膜用金型装置において、前記第二金型は、第一金型に対向する側が開口した成膜チャンバーを有する一方、第一金型は、少なくともワークを支持するワーク支持部が前記成膜チャンバー内に突入する状態で第二金型に対して型閉じされて成膜チャンバーの開口側を閉じると共に、第二金型に、第一金型を成膜粒子からマスキングするマスキング部材を設けるにあたり、マスキング部材は、基端部が第二金型に固着され、先端部がワークの成膜部分の外周縁部に密着状に当接し、また中間部が第一金型との間に間隙を存するように設けられる一方、該マスキング部材の中間部に、前記間隙を成膜チャンバー内に連通させる連通孔を形成したことを特徴とする成膜用金型装置である。
請求項２の発明は、ワークは、成膜されない非成膜部分を有すると共に、マスキング部材は、第一金型と共に前記ワークの非成膜部分をマスキングことを特徴とする請求項１に記載の成膜用金型装置である。

請求項１の発明とすることにより、第一金型のワーク支持部を第二金型の成膜チャンバー内に突入せしめることで、成膜の効率や精度の向上が図れると共に、第一金型は、第二金型に設けられたマスキング部材によって成膜粒子からマスキングされることになるから、第一金型がワークと共に成膜されてしまうことを確実に防止することができ、この結果、第一金型の成膜除去のメンテナンスを不要にすることができて、メンテナンス性の向上に大きく貢献できる。しかも成膜チャンバー内を真空引きして成膜を行なう場合に、マスキング部材の中間部と第一金型との間に形成される間隙内の空気を、マスキング部材の中間部に形成された連通孔を経由して速やかに真空引きできることになり、而して、真空引きに要する時間を短縮することができて、生産効率の向上に寄与できる。
請求項２の発明とすることにより、第二金型に設けたマスキング部材によって、第一金型と共にワークの非成膜部分についてもマスキングされることになって、ワークの非成膜部分用のマスキング部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減できて、コスト低減に寄与できる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図面において、１は射出成形および成膜を行なう金型装置、２、３は該金型装置１を構成する第一、第二金型であって、本実施の形態では、第一金型２は可動金型、第二金型３は固定金型で構成されており、そして、可動金型である第一金型２は、固定金型である第二金型３に対して対向方向に離接移動できると共に、第二金型３から離間した状態で第二金型３に対して面に沿う方向にスライド移動できるように構成されている。該第一金型２の移動機構については、従来のダイスライドインジェクションに用いられる技術を採用することができ、その説明は省略する。
尚、本実施の形態では、第一金型２は可動金型、第二金型３は固定金型であるが、これに限定されることなく、第一金型を固定金型、第二金型を可動金型にしてもよく、また、第一、第二金型の両方が移動する構成にすることもできる。さらに、金型のスライド移動は、面に沿う方向の移動であれば、直線方向の移動に限らず、軸を中心とする回転移動であってもよい。

一方、４は車両用ランプの構成部品であるワークであって、該ワーク４は、前記第一、第二金型２、３を用いて構成される金型装置１によって、射出成形されると共に、反射面４ａとなる金属膜が成膜されるようになっている。尚、本実施の形態では、ワーク４の一部分は、電気部品が配置されるため成膜しない非成膜部分４ｂになっている。

つまり、前記第一金型２には、第二金型３に対向する側に、ワーク４を射出成形するための凸型面２ａを有する凸部２ｂが形成される一方、第二金型３には、第一金型２に対向する側に、ワーク４を射出成形するための凹型面３ａを有する凹部３ｂと、射出成形されたワーク４を成膜するためのスパッタリング装置５が組込まれる成膜チャンバー３ｃとが形成されている。そして、後述するように、第一金型２の凸型面２ａと第二金型３の凹型面３ａとを型合わせしてワーク４を射出成形した後、第一金型２の凸型面２ａにワーク４を支持せしめたままの状態で第一金型２をスライド移動させ、しかる後、第一金型２の凸型面２ａを第二金型３の成膜チャンバー３ｃ内に突入させてワーク４の成膜を行なう構成になっている。尚、前記第一金型２の凸型面２ａ、および該凸型面２ａが形成される凸部２ｂは、本発明のワーク支持部を構成する。

前記第二金型３に形成される成膜チャンバー３ｃは、第一金型２に向する側が開口した有天筒状の凹部であって、該成膜チャンバー３ｃには、前述したように、スパッタリング装置５が組込まれている。該スパッタリング装置５は、本発明の成膜手段に相当するものであって、本実施の形態では、マグネトロン式のスパッタリング装置５が用いられている。該マグネトロン式のスパッタリング装置５は、汎用のものであるため詳細な説明は省略するが、成膜チャンバー３ｃの天井部に配置されるマグネット６およびターゲット７、成膜チャンバー３ｃの外部に設置される真空ポンプ８、成膜チャンバー３ｃの内外を貫通するように形成される吸気路９、図示しない不活性ガス供給路等の各種部材装置を備えて構成されている。尚、成膜手段としては、これに限定されることなく、種々のスパッタリング装置、真空蒸着装置等の成膜手段を適宜採用することができる。

そして、ワーク４の成膜を行なう場合には、図４に示す如く、射出成形したワーク４を第一金型２の凸型面２ａに支持せしめたままの状態で、該ワーク４とターゲット７とが対向するよう第一金型２と第二金型３とを型閉じさせて成膜チャンバー３ｃの開口側を閉じるが、この場合、第二金型３の成膜チャンバー３ｃ内に第一金型２の凸部２ｂが突入するように設計されており、これにより、凸型面２ａに支持されたワーク４とターゲット７との間の距離を短くして、成膜の効率や精度の向上を図ると共に、成膜にかかる電力を低減させることができるようになっている。

さらに、前記第二金型３には、第一金型２およびワーク４の非成膜部分４ｂを成膜粒子からマスキングするためのマスキング部材１０が設けられている。該マスキング部材１０は、基端部が成膜チャンバー３ｃの開口外周縁部に固着されると共に、第一金型２と第二金型３とを型閉じした状態で、マスキング部材１０の先端部がワーク４の成膜部分（反射面４ａとなる部分）の外周縁部に密着状に当接し、また中間部が第一金型２の凸部２ｂとの間に間隙Ｓを存するように設計されていて、ターゲット７側から視たときに、ワーク４の成膜部分（反射面４ａとなる部分）だけが開口１０ａして、 第一金型２およびワーク４の非成膜部分４ｂはマスキング部材１０によって覆蓋されるようになっている。

ここで、マスキング部材１０は、前述したように、第一金型２と第二金型３とを型閉じした状態で、先端部がワーク４の成膜部分の外周縁部に密着状に当接する一方、中間部が第一金型２の凸部２ｂとの間に間隙Ｓを存しているが、該マスキング部材１０の中間部には、前記間隙Ｓを成膜チャンバー３ｃ内に連通させる連通孔１０ｂが形成されている。而して、ワーク４の成膜工程において成膜チャンバー３ｃを真空引きする場合に、前記間隙Ｓ内の空気も真空引きされるが、この場合に、前記連通孔１０ｂを経由して間隙Ｓ内の空気を速やかに真空引きできるようになっている。

次に、前記金型装置１によるワーク４の射出成形および成膜の工程について、図１〜図４に基づいて説明する。
まず、図１において、第一金型２と第二金型３とは、凸型面２ａと凹型面３ａとが互いに対向する状態で離間している（型開き状態）。

前記型開き状態から、図２に示すように、第一金型２を第二金型３側に移動させて型閉じすることにより、凸型面２ａと凹型面３ａとが型合わせされて、該凸型面２ａと凹型面３ａとの間に樹脂材が射出されるキャビティが形成される。この状態で樹脂材を射出することによって、ワーク４が射出成形される（射出成形工程）。

次いで、図３に示すように、前記射出成形されたワーク４を第一金型２の凸型面２ａに支持せしめた状態で、第一金型２を第二金型３から離間させ（型開き）、しかる後、前記凸型面２ａに支持されたワーク４が第二金型３の成膜チャンバー３ｃの開口側に対向するように、第一金型２をスライド移動させる。

さらに、図４に示すように、第一金型２を第二金型３側に移動させて型閉じすることにより、第二金型３の成膜チャンバー３ｃの開口側が閉じると共に、第一金型２の凸部２ｂが成膜チャンバー３ｃ内に突入して、該凸部２ｂに形成の凸型面２ａに支持されたワーク４とターゲット７とが対向する。このとき、ワーク４を支持する第一金型２およびワーク４の非成膜部分４ｂは、前記マスキング部材１０によってマスキングされた状態になる。しかる後、スパッタリング装置５を作動させてワーク４を成膜することにより、ワーク４に反射面４ａが形成される（成膜工程）。この場合、ワーク４を支持する第一金型２およびワーク４の非成膜部分４ｂは、前述したようにマスキング部材１０によってマスキングされており、而して、第一金型２やワーク４の非成膜部分４ｂまでも成膜されてしまうことを、確実に防止できるようになっている。尚、第一金型２の凸面部２ａは、ワーク４によってマスキングされた状態になっているため、凸面部２ａが成膜されてしまう惧れはない。

さらに、前記成膜工程において、ワーク４の成膜を行なう前に、真空ポンプ８による成膜チャンバー３ｃ内の真空引きが行なわれるが、このとき、前記マスキング部材１０の中間部と第一金型２との間に形成される間隙Ｓ内の空気は、マスキング部材１０の中間部に形成された連通孔１０ｂを経由して真空引きされ、これによって、成膜チャンバー３ｃ内の真空引きに要する時間を短くすることができるようになっている。

叙述の如く構成された本形態において、射出成形されたワーク４を成膜するに際し、第一金型２は、凸部２ｂに形成された凸型面２ａにワーク４を支持せしめた状態で、成膜チャンバー３ｃを有する第二金型３に対して型閉じされるが、この場合に、第一金型２は、ワーク４を支持する凸型面２ａおよび凸部２ｂが第二金型３の成膜チャンバー３ｃ内に突入する状態で型閉じされて成膜チャンバー３ｃの開口側を閉じると共に、第二金型３に設けられたマスキング部材１０によって成膜粒子からマスキングされることになる。

このように、本形態では、ワーク４を支持する第一金型２の凸型面２ａおよび凸部２ｂを、第二金型３の成膜チャンバー３ｃ内に突入せしめることで、ワーク４と成膜チャンバー３ｃ内に配置されるターゲット７との距離を短くでき、これにより、成膜の効率や精度の向上が図れると共に、成膜にかかる電力を低減できてコスト抑制に貢献できる一方、前記ワーク４を支持する第一金型２は、第二金型３に設けられたマスキング部材１０によって成膜粒子からマスキングされるから、第一金型２がワーク４と共に成膜されてしまうことを、確実に防止することができる。この結果、第一金型２にまで成膜されて射出成形時における精度が損なわれてしまうような不具合の発生を回避できると共に、第一金型２の成膜除去のメンテナンスを不要にすることができて、メンテナンス性の向上に大きく寄与できる。

しかも、前記マスキング部材１０は、第一金型２だけでなく、ワーク４の非成膜部分４ｂについてもマスキングする構成になっているから、ワーク４の非成膜部分４ｂ用のマスキング部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減できて、コスト低減に寄与できる。

さらにこのものにおいて、マスキング部材１０は、基端部が第二金型３に固着され、先端部がワーク４の成膜部分（反射面４ａとなる部分）の外周縁部に密着状に当接し、また中間部が第一金型２との間に間隙Ｓを存する状態で第一金型２およびワーク４の非成膜部分４ｂをマスキングするが、該マスキング部材１０の中間部には、前記間隙Ｓを成膜チャンバー３ｃ内に連通させる連通孔１０ｂが形成されている。この結果、成膜チャンバー３ｃ内を真空引きして成膜を行なう場合に、前記間隙Ｓ内の空気を連通孔１０ｂを経由して速やかに真空引きできることになり、この結果、真空引きに要する時間を短縮することができて、生産効率の向上に寄与できる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、上記実施の形態における金型装置は、射出成型と成膜とを一連の工程で行うことができるよう、射出成形用金型装置と成膜用金型装置との二つの機能を備えた金型装置であって、高い作業効率を有するものであるが、本発明は、この様に二つの機能を備えた金型装置に限らず、成膜されるワークを支持する第一金型と成膜手段が組込まれる第二金型とを用いて構成される種々の成膜用金型装置に実施できることは勿論である。

型開き状態の金型装置を示す図である。 射出成形工程における金型装置を示す図である。 射出成形工程後の型開き状態の金型装置を示す図である。 成膜工程における金型装置を示す図である。 ターゲット側から視たマスキング部材の図である。

符号の説明

１ 金型装置
２ 第一金型
２ａ 凸型面
２ｂ 凸部
３ 第二金型
３ｃ 成膜チャンバー
４ ワーク
４ａ 反射面
４ｂ 非成膜部分
５ スパッタリング装置
１０ マスキング部材
１０ｂ 連通孔

Claims (2)

1. 成膜されるワークを支持する第一金型と、該ワークに成膜するための成膜手段が組込まれる第二金型とを用いて構成される成膜用金型装置において、前記第二金型は、第一金型に対向する側が開口した成膜チャンバーを有する一方、第一金型は、少なくともワークを支持するワーク支持部が前記成膜チャンバー内に突入する状態で第二金型に対して型閉じされて成膜チャンバーの開口側を閉じると共に、第二金型に、第一金型を成膜粒子からマスキングするマスキング部材を設けるにあたり、マスキング部材は、基端部が第二金型に固着され、先端部がワークの成膜部分の外周縁部に密着状に当接し、また中間部が第一金型との間に間隙を存するように設けられる一方、該マスキング部材の中間部に、前記間隙を成膜チャンバー内に連通させる連通孔を形成したことを特徴とする成膜用金型装置。
2. ワークは、成膜されない非成膜部分を有すると共に、マスキング部材は、第一金型と共に前記ワークの非成膜部分をマスキングことを特徴とする請求項１に記載の成膜用金型装置。

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