JP7169200B2 - 成膜成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁波透過性を有する成膜成形体の製造方法に関する。

従来の車両周辺監視装置には、車両前方のバンパーの左右隅部などに、電磁波を利用した測距センサ（例えばミリ波レーダー）を搭載したものがある。測距センサはバンパーの隅部の外表面に取り付けられており、測距センサが障害物を検出すると、運転手に警告を発する。このような測距センサを車両前方の中央部に配置する場合、フロントグリルの隙間または前面などに測距センサを配置することが考えられる。しかし、このようなレーダーの配置では、レーダーが露出し、外部から視認可能となるので、車両のデザイン性が悪化するという問題があった。

そこで、車両前方に配置された成膜成形体（例えばエンブレム）の裏側に測距センサを配置する実装法が検討されているが、成膜成形体の表面に形成された従来の金属被膜は、測距センサが発する電磁波を遮断する特性がある。これに対し、特許文献１（特開２０１５－３８２３６号公報）には、電磁波透過性に優れた金属被膜を形成することを目的として、基材表面を覆う金属薄膜にクラックを形成することが記載されている。また、特許文献２（特開２０１１－５８０４８号公報）には、成形機から取り出した製品を保温しつつ成膜装置本体内に移動し、薄膜をコーティングすることが記載されている。

特開２０１５－３８２３６号公報 特開２０１１－５８０４８号公報

成形機と成膜装置とを用意し、成形機内の金型により形成した成形体を成膜装置内に移して成膜を行うことで、上記エンブレムなどの成膜成形体を製造する場合、成形体の運搬用設備、および、成膜前の成形体を洗浄（除電エアー洗浄）するための洗浄装置が必要となる。また、成形体が水分を吸収すること、成形体が帯電すること、および、成形体にごみが付着することなどに起因して、歩留まりが低下する。このような問題の発生を防ぐためにはクリーンルームを用意する必要があり、成形機、成膜装置、運搬設備および洗浄設備を含めると、成膜成形体を形成するための設備が大規模なものとなり、成膜成形体の製造コストが増大する。

また、金属薄膜にクラックを発生させて電磁波透過性の高い金属被膜を形成する際には、昇温された成形体にスパッタリング法などにより金属被膜を形成した後、成形体を冷却することで当該クラックを形成する。このため、成形機から成膜装置へ成形体に搬入する過程では、成形体の保温または昇温（加熱）を行う工程、並びに、成膜装置内の減圧などの工程を要する。このことは、製造工程の煩雑化および成膜成形体の製造コストの増大の原因となる。

本発明の目的は、電磁波透過性に優れた成膜成形体の製造設備および製造工程の簡素化を図ってコストダウンを実現できる成膜成形体の製造方法を提供することにある。

本発明の成膜成形体の製造方法は、非導電性の第１成形体と、前記第１成形体を覆う金属被膜とを含む成膜成形体の製造方法であって、第１金型および第２金型の間で成形した前記第１成形体を形成する工程、前記第２金型が備える第１成膜部で、前記第１成形体の表面に前記金属被膜を成膜する工程、を有し、前記金属被膜は、成膜後にクラックが生じることで電磁波透過性能を有するものである。

本発明の成膜成形体の製造方法によれば、成形と成膜とを同一金型内で済ませるため、製造に要する設備を小型化することができ、成形体の水分の吸収、成形体の静電気の発生および成形体へのごみの付着を防ぐことができ、成膜のための真空状態を容易に作り出すことができる。このため、電磁波透過性に優れた成膜成形体の製造工程を簡素化して、製造コストを低減することが可能となる。

本発明の実施の形態１である成膜成形体の製造フローである。 本発明の実施の形態１である成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図２に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図３に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図４に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図５に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図６に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 本発明の実施の形態１である成膜成形体が取付けられた車両の、一部を透過して示す上面図である。 本発明の実施の形態２である成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図９に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図１０に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図１１に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例１である成膜成形体の製造工程中の断面図である。 図１３に続く成膜成形体の製造工程中の断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例２である成膜成形体の製造工程中の斜視図である。 図１５に続く成膜成形体の製造工程中の斜視図である。 図１６に続く成膜成形体の製造工程中の斜視図である。 図１７に続く成膜成形体の製造工程中の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。また、実施の形態を説明する図面においては、構成を分かりやすくするために、平面図または斜視図等であってもハッチングを付す場合がある。さらに、実施の形態を説明する図面においては、構成を分かりやすくするために、断面図においてハッチングを省略する場合がある。

（実施の形態１）
以下、車両用のエンブレムを例とし、成膜成形体（被膜成形体）の製造方法について図面を用いて説明するが、これに制限されることはない。ここでは、レーダーが発する電磁波を透過することが可能な金属被膜（金属薄膜）により表面を覆われた車両用エンブレムの製造方法であって、同一金型内で当該エンブレムの成形工程および金属被膜の成膜工程の両方を行うことについて説明する。

＜成膜成形体の製造方法＞
以下に、図１～図８を用いて、本実施の形態の成膜成形体の製造方法について説明する。図１は、本実施の形態の成膜成形体の製造フローである。図２～図７は、本実施の形態の成膜成形体の製造工程中の断面図である。図８は、本実施の形態の成膜成形体が取付けられた車両の、一部を透過して示す上面図である。図８では、車両内に取付けられたレーダーを透過して示している。

ここでは、図１に示すフローに沿って、成膜成形体の製造方法について説明する。

本実施の形態の成膜成形体の製造工程では、まず、材料供給を行う（図１のステップＳ１）。つまり、成膜成形体の製造装置（以下、単に製造装置と呼ぶ）に、成膜成形体の成形に用いられる材料を供給する。ここでは、例えば、ポリカーボネートを材料として用いて成形体を形成する。製造装置は、図２に示す可動金型１および固定金型２を備えており、さらに、可動金型１と固定金型２とを互いに嵌合した際に、それらの金型同士の間の隙間に当該材料を射出するためのシリンダ（図示しない）を備えている。また、製造装置は当該シリンダに当該材料を供給するための容器であるホッパ（図示しない）を備えている。図１のステップＳ１では、まず、例えば粒状の材料（ペレット）を、乾燥ドラムなどに供給し、当該乾燥ドラムなどを用いて乾燥させる。ここで材料を乾燥させる目的は、材料内の空気または水分が成形工程中に熱により暴発し、成形体の表面に異常が生じることを防ぐことなどにある。ここでは、当該材料としてポリカーボネートを用いる場合について説明するが、当該材料はアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などのその他の有機材料であってもよい。当該材料により成形される成形体は、非導電性の物体である。

次に、乾燥した材料をホッパを介してシリンダ内に供給し、シリンダ内で材料を加熱し、溶融する（図１のステップＳ２）。シリンダは、内部の材料を金型内に材料を送り出す機能（射出機能）を有しており、シリンダの周囲には、シリンダ内の材料を加熱するためのヒータが備え付けられている。シリンダ内で溶融した材料の温度は１００℃以上となる。本願でいう金型内とは、図２に示す可動金型１または固定金型２の１つの金型の内部を指すのではなく、複数の金型（ここでは、可動金型１および固定金型２）同士の間に挟まれた領域を指す。

次に、図２に示す可動金型１および固定金型２を、図３に示すように嵌合させた状態、つまり型締めを行った状態で可動金型１および固定金型２の相互間の隙間（空間）４ａに溶融した材料を射出することで、成形を行う（図１のステップＳ３）。これにより、図４に示す成形体４を形成する。このとき、可動金型１および固定金型２のそれぞれの温度は、例えば８０～９５℃である。この射出成形工程について、以下に具体的に説明する。

図２～図４に示す可動金型（第１金型）１は、固定金型（第２金型）２に対して対向方向に離接移動できるとともに、固定金型２から離間した状態で固定金型２と対向する面に沿う方向の移動（平行移動）ができるように構成されている。なお、金型の移動は相対的なものでよいから、可動金型１を固定し、固定金型２を移動させるように構成してもよく、また両者を移動するように構成してもよい。また、移動は、面に沿う方向の移動であれば、直線方向の平行移動に限らず、軸を中心とする回転移動であってもよい。金型を回転させることについては、後述する実施の形態２の変形例２で説明する。

固定金型２と対向する可動金型１の１つの面（上面）には、成形体（ワーク）４の外側面を形成するための凸型面１ａが形成されている。また、可動金型１と対向する固定金型２の１つの面（下面）には、成形体４の内側面を形成するための凹型面２ａと、成膜部（成膜装置、成膜手段）であるスパッタリング装置５を収容（内装）するための凹型面２ｃとが並んで形成されている。凸型面１ａおよび凹型面２ａは、成形部を構成している。

スパッタリング装置５は公知のものが設けられるが、その概略として、スパッタリング装置５は、真空ポンプ６、真空ポンプ６に開閉バルブ６ａを介して接続される真空流路６ｂ、成膜材料（原料）である金属から成るターゲット７、および、ターゲット７を固定（配置）するためのステージ８を備えている。なお、ターゲット７は交換可能な成膜材料であるから、スパッタリング装置５の構成要素ではないと考えることもできる。ターゲット７を構成する金属は、例えばステンレス（ＳＵＳ）、クロム（Ｃｒ）またはアルミニウム（Ａｌ）などである。成形体４は、車両（自動車）の前方であって、例えばフロントグリルの中央部に配置されるエンブレムの基材である。

図２では、可動金型１および固定金型２が互いに離間して対向している状態を示している。つまり、成形体４（図４参照）を形成する凸型面１ａおよび凹型面２ａ同士がそれぞれ互いに離間した状態（型開きした状態）で対向している。この離間状態から、図３に示すように、可動金型１を固定金型２側に移動することで、対向する凸型面１ａおよび凹型面２ａ同士が型締め（型合わせ）される。この型締め状態で、凸型面１ａおよび凹型面２ａ同士の隙間４ａに材料が射出され、材料が固まるまで材料に圧力を加えたまま、材料を冷却する。材料が冷却されて固まることで、図４に示すように、当該材料から成る成形体４が成形される。

次に、成膜部を用いて、成形体４の表面に金属被膜を成膜する（図１のステップＳ４）。すなわち、まず、図５に示すように、可動金型１が固定金型２から離型（型開き）する方向に移動する離型（型開き）工程を行う。このとき、可動金型１側に成形体４が脱型されずに支持されように型設計されている。つまり、成形体４は凸型面１ａに接しており、可動金型側に残る。続いて、可動金型１は、成形体４がスパッタリング装置５と対向するよう平行移動する。言い換えれば、可動金型１が移動することで、可動金型１と固定金型２との間の領域において、固定金型２に対し成形体４が相対的に移動する。このとき、成形体４は凹型面２ｃの直下に移動する。

続いて、図６に示すように、可動金型１が固定金型２側に移動することで可動金型１と固定金型２とは型締め状態となり、凹型面２ｃ内と成形体４との間の成膜空間６ｃが外気と隔離され、封止される。成膜空間６ｃは、可動金型１と固定金型２とが互いに密着することで可動金型１と固定金型２の凹型面２ｃとにより囲まれた密閉空間である。

続いて、開閉バルブ６ａを開放して該成膜空間Ｓ内の空気を真空流路６ｂから抜くことで、成膜空間６ｃ内を真空状態にする。このとき、成膜空間６ｃ内の気圧は例えば１０^－２Ｐａである。その後、成膜空間６ｃ内にアルゴン（Ａｒ）ガスを封入（充填）する。続いて、成膜空間６ｃで放電を起こし、アルゴンをイオン化させる。そして、イオン化したアルゴンをターゲット７に衝突させ、ターゲット７の材料の粒子を弾き飛ばす。これにより弾き出された粒子が成形体４の表面に付着することで成膜が行われる（図１のステップＳ４）。この成膜工程により、成形体４と、成形体４の表面を覆う金属被膜（金属膜、金属光沢膜、金属薄膜）１４とを備えた成膜成形体９を形成する。金属被膜１４は、成形体４の表面のうち、可動金型１の凸型面１ａ側とは反対側の面であって、固定金型２側の面を覆っている。金属被膜１４は、例えばステンレス（ＳＵＳ）、クロム（Ｃｒ）またはアルミニウム（Ａｌ）などから成り、上記成膜工程で形成された膜である。金属被膜１４がアルミニウム膜である場合は、金属被膜１４の酸化を防ぐ観点から、後述する実施の形態２のように、金属被膜１４を覆う保護膜を形成することが望ましい。

金属被膜１４を均一かつ安定した膜厚で形成する観点から、成形体４とターゲット７との間の距離（成膜距離）は一定であることが望ましい。つまり、金属被膜１４を形成するために用いられるターゲット７の表面であって、成形体４と対向する表面は、成膜対称の成形体４の表面に沿った立体形状を有していることが望ましい。これにより金属被膜１４を均一な膜厚で形成することで、後述する金属被膜１４のクラックを金属被膜１４の全体に亘って一定に形成することができる。よって、ターゲット７としては、成形体４の表面に沿って湾曲したものまたは折れ曲がったものを用いることが考えられる。

金属被膜１４は、成形工程の直後の成形体４が、成形工程により昇温された可動金型１および固定金型２の温度（例えば８０～９５℃）以上の温度（例えば１００℃以上）を有している状態で成膜される。言い換えれば、成形工程後、成形体４が１００℃以上の温度を保った状態で、金属被膜１４の成膜工程を行う。ここで、金属被膜１４を形成するために用いる材料（ターゲット７の材料）は、成形体４の材料とは異なる熱膨張係数を有する。つまり、金属被膜１４の材料の線膨張係数（線膨張率）は、成形体４の線膨張係数（線膨張率）と異なる。例えば、金属被膜１４の熱膨張係数は、成形体４の熱膨張係数より小さい。ただし、成膜直後において、金属被膜１４の温度と成形体４の温度とはほぼ同じである。また、成膜直後において、金属被膜１４は成形体４の表面を均一に広い範囲で覆っている。つまり金属被膜１４はクラックを有していないため、互いに離間する複数の部分（膜）に別れておらず、連続的な１つの膜として形成されている。線膨張係数は、温度をセ氏１℃上げたときの物質の長さの増加量と、もとの長さとの比であり、体積の変化を表す熱膨張係数（体膨張率）の約３分の１となる。

次に、図７に示すように、可動金型１を固定金型２から離間（型開き）させ、成膜成形体９を可動金型１と固定金型２との間から取り出す（図１のステップＳ５）。このように金型内から成膜成形体９が常温の環境に取り出されたことで、成膜成形体９の温度は低下する。続いて、成膜成形体９を昇温する加熱工程を行う。これにより加熱されて温度が上昇した成膜成形体９は、その後再度常温の環境に戻され、成膜成形体９の温度は低下する。

次に、成膜成形体９に接続されているゲート（図示しない）を切断する（図１のステップＳ６）。ゲートは、成形体４（図４参照）の形成用の材料を隙間４ａ（図３参照）に射出するための経路内に形成される棒状の成形体である。図１のフローには示していないが、その後の工程では、形成した複数の成膜成形体９の箱詰め、および、成膜成形体９の外観検査を行う。これにより、本実施の形態の成膜成形体９の製造工程が完了する。

ここで、金属被膜１４および成形体４から成る成膜成形体９の温度は、金属被膜１４の成膜直後から徐々に下がっていき、上記のように成膜成形体９を可動金型１と固定金型２との間から取り出した後は、当該温度はさらに早く低下する。このようにして成膜成形体９の温度が変化（低下）する際、金属被膜１４の熱膨張係数と成形体４の熱膨張係数との違いにより、金属被膜１４と成形体４との間に熱応力差が生じ、これにより金属被膜１４にクラックが生じる。つまり、金属被膜１４には、成膜後に成形体４および金属被膜１４が温度変化する過程でクラックが生じる。すなわち、成形体４の表面を覆う金属被膜１４は、ひび割れにより複数の膜に分離し、海島構造を有する不連続な膜となる。成形体４に用いられることが考えられる材料のうち、例えば、アクリル樹脂の線膨張係数は４．５～７．０×１０^－５／℃であり、ポリカーボネートの線膨張係数は５．６×１０^－５／℃である。金属被膜１４に用いられることが考えられる材料のうち、例えば、ステンレスの線膨張係数は１．４４×１０^－５／℃であり、クロムの線膨張係数は６．２×１０^－６／℃であり、アルミニウムの線膨張係数は２．４×１０^－５／℃である。

また、上記にしたように、金型内から成膜成形体９を取り出した後に成膜成形体９を昇温する加熱工程を行い、その後常温の環境で成膜成形体９を冷却することで、上記クラックがさらに顕著に発生する。つまり、成形体４および金属被膜１４のそれぞれの温度が上昇するとき、および、その後に当該温度が低下するときのそれぞれの温度変化により、クラックが発生する。ただし、クラックと、海島構造の金属被膜１４を構成する複数の膜のそれぞれとは微細であるため、肉眼で視認することは困難である。つまり、金属被膜１４が海島構造を有していても、成膜成形体９の表面の金属光沢は失われておらず、成膜成形体９の装飾品としての機能は損なわれない。

上記のようにして形成された成膜成形体９は、図８に示すように、車両１５の前方に取付けられるエンブレムである。すなわち、成膜成形体９は車両１５の製造元または車種などの判別に用いられ、装飾効果を有するものであり、図７に示す金属被膜１４は、エンブレムの表面に金属光沢を有する膜で覆うことを目的として成膜されたものである。成膜成形体９は、例えば車両１５の前面のフロントグリルの中央部に配置されており、成膜成形体９の裏側、つまり、成膜成形体９の表面のうち、金属被膜１４で覆われていない方の表面側の車両１５内には、レーダー１６が配置されている。レーダー１６は、車両周辺監視装置の一種であり、電磁波（マイクロ波）を発振し、電磁波の反射を検知して車両の周辺の障害物を検出する測距装置である。測距センサが障害物を検出した際には、車両１５の運転手に警告を発する。

レーダー１６は、例えば、ミリ波帯（波長１～１０ｍｍの電波）を発振するミリ波レーダーである。レーダー１６を用いることで、図８に示す所定の範囲（検知エリア）１７内の障害物を検出することができる。ここで、レーダーから発振される電磁波は、広範囲に均一に成膜された金属被膜に覆われている場合、当該金属被膜により遮断されることが考えられる。したがって、電磁波が遮断されることを防ぐ方法として、金属光沢を有するエンブレムまたはフロントグリルなどを避けて、外部から視認できる位置にレーダーを配置する方法がある。しかし、その場合自動車のデザイン性を著しく損ねる。

そこで、本実施の形態では、電磁波透過性を有する成膜成形体９を形成し、例えばエンブレムである成膜成形体９の裏側にレーダー１６を配置している。図７に示す成膜成形体９の表面の金属被膜１４は、肉眼では確認することが困難な微細なクラック（ひび割れ、貫通溝）を有しており、クラックにより互いに離間する複数の膜により構成されている。つまり、金属被膜１４は海島構造を有する膜であり、成形体４の表面を連続的に覆ってはいない。すなわち、金属被膜１４は、成膜後にクラックが生じることにより電磁波透過性能が付与される。よって、金属被膜１４を構成する上記複数の膜同士の間に、成形体４の表面を露出する微細なクラックが存在することで、成膜成形体９の裏側にレーダーを配置しても、当該レーダーから金属被膜１４を含む成膜成形体９を透過して電磁波の送受信を行うことができる。

図８に示すレーダー１６を成膜成形体９の裏側に配置することで、車両１５の外観のデザイン性を損なうことなく、レーダー１６により車両の前方の障害物の検出を行うことができる。したがって、レーダー１６を配置する位置の自由度を高めることもできる。なお、ここでは車両１５の前方を測距するためのレーダー１６をエンブレムの裏側に配置することについて説明したが、エンブレム以外の部品に本実施の形態の製造方法により形成した成膜成形体を用い、その部品の裏側にレーダー１６を配置してもよい。また、同様のレーダーを車両１５の斜め前方の角部または車両１５側部などに配置してもよい。その場合に、当該レーダーを覆う部品に本実施の形態の製造方法により形成した成膜成形体を用いれば、車両１５の前面以外の箇所であっても、金属光沢を有する膜に覆われた部品の裏側に配置されたレーダーを使用することができる。つまり、レーダーを覆う部品（レドーム）であって、装飾用の金属被膜を有する部品に、本実施の形態の製造方法により形成した成膜成形体を用いることができる。

上記クラックの発生は、図７に示す金属被膜１４の膜厚が大きくなる程顕著となる。金属被膜１４の膜厚が１５００Åを超えると、クラックまたはクラックの発生による金属被膜１４の表面の曇りを肉眼で視認することが可能となり、成膜成形体９の金属光沢が損なわれるため、成膜成形体９の装飾品としての機能を損なう。また、１５００Åを超える膜厚を有する成膜成形体９を形成しようとすると、成膜に要する時間が過度に大きくなり、成膜成形体９の製造コストが増大する。また、金属被膜１４の膜厚が８００Å未満であると、クラックが十分に発生せず、成膜成形体９が十分な電磁波透過性能を発揮することができない。したがって、金属被膜１４の膜厚は、８００～１５００Åである必要があり、特に、当該膜厚は１０００Å以上であることが望ましい。金属被膜１４の膜厚は、例えばスパッタリング法による成膜を行う時間（秒数）を変更することで制御することができる。

＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態では、成膜成形体９を製造するに際し、成形体４を形成する射出成形の工程と、成形体４の表面に金属被膜１４を形成する成膜工程とを、２つの金型の間において連続して行い、成膜工程の前に成形体４を２つの金型の間から取り出す必要がない。つまり、成形工程から成膜工程の間、成形体４は常に可動金型１と固定金型２との間に位置している。このため、成形体の形成後に一旦金型から成形体を取り出し、その後成形体に対し金属被膜を成膜する場合に比べ、製造工程を簡略化し、かつ、不良品の発生を防ぐことができる。

すなわち、射出成形を行って成形体を形成した後に、金型から成形体を取り出し、その後成形体に対し金属被膜を成膜する場合、成形体を金型から取り出した後、成膜工程前に成形体を一時的に保管する必要がある。よって、成形体を金型から取り出した後には、例えば、成形体を袋に入れてから箱詰めし、運搬して在庫として保管した後、成膜工程前に再度運搬して箱および袋から出す作業を行うことが考えられる。それらの運搬などの作業中に成形体にゴミまたは水分が吸着していると成膜不良の原因となるため、成膜工程の直前には成形体に対し除電エアー洗浄を行う必要がある。また、成形体にゴミまたは水分が吸着することを防ぐため、クリーンルーム内で成形装置および成膜装置を用いての製造と上記運搬などの作業とを行うことが考えられる。

このように、成形装置および成膜装置を別々に用意し、成形装置から成形体を成膜装置に運搬する過程でベルトコンベアまたはロボットアームなどを用い、成膜前には洗浄作業を行い、それらの作業をクリーンルーム内で行おうとすると、設備が大がかりなものとなり、箱詰めなどの手間もかかるため、成膜成形体の製造コストが増大する問題がある。また、成形工程と成膜工程との間で成形体を金型から出す場合、上記のように成形体にゴミまたは水分が吸着することで、成膜成形体の歩留まりの低下および信頼性の低下が起きる虞がある。また、成形装置から成形体を取り出し、成膜装置へ移す過程で人が成形体に触れると、成形体に指紋などの汚れまたは傷が付く虞があり、この場合、不良発生率が高くなる。

また、成形装置から取り出された直後の成形体の内部の温度は、１００℃以上となっている。しかし、成形装置から成形体を取り出して成膜装置に移す場合、成膜前に成形体が冷える過程で成形体に水分が吸着し易くなる。よって、成形装置から成膜装置まで成形体を運搬する際、成形体を保温すること、または成膜直前に加熱することが考えられる。また、成膜装置に入れる成形体が１００℃以上であれば、成形体から水分が脱離しているため、成膜装置内での真空引きを用意に行うことができる。また、成膜時における成形体の温度が高ければ、成形体に対する密着性が高い膜を成膜することができる。このため、真空引きを短時間で行う観点および金属被膜の密着性を向上する観点からも、成膜装置に運搬される成形体の温度は高温に保たれていることが望ましい。しかし、このように成形体を保温または加熱することも、成膜成形体の製造コストが増大する原因となる。

そこで、本実施の形態では、図１～図７を用いて説明したように、射出成形により成形した成形体４を、可動金型１と固定金型２との間から取り出すことなく、成形後に連続して成膜工程を行うことで、電磁波透過性に優れた金属被膜１４を備えた成膜成形体９を形成している。すなわち、成形装置と成膜装置とを別々に用意する必要がない。

これにより、成形装置から成形体を取り出してから成膜装置に設置するまでの作業が不要になり、作業能率が向上する。すなわち、成形装置から成形体を取り出してから成膜装置に設置するまでに行う成形体の袋詰め、箱詰め、保管、袋からの取り出し、箱からの取り出しなどの作業を省くことができる。さらに、金型から成形体４を取り出さないため、成膜工程の前に成形体４を洗浄する必要がなく、洗浄のための装置を用意しなくて済む。また、成形工程の直後に成膜を行うことができるため、成形体４の内部は１００℃以上の温度を保っており、かつ、８０～９５℃以上の温度を有する可動金型１および固定金型２により、成形体４の表面は８０～９５℃以上に保温されていることから、成形体４の表面に水分が殆ど吸着されていない。よって、成膜工程で行う凹型面２ｃ内での真空引きを短時間で容易に行うことができる。また、成形体４の温度が高く保たれていることにより、成膜工程において比較的密着性の高い金属被膜１４を形成することができる。また、金型から成形体４を取り出さないため、クリーンルーム内で成形工程および成膜工程を行う必要もなく、ベルトコンベアまたはロボットアームなどの設備も必要としない。

よって、本実施の形態では、成膜成形体９の製造工程に要する設備を小型化および簡易化することができ、製造に要する作業を簡略化することができるため、成膜成形体９の製造コストを大幅に低減することができる。また、成形体４にゴミまたは水分が吸着することを防ぐことができ、さらに、成形体４を人が手で触ることに起因して、成形体４に汚れがつくことおよび成形体４に傷がつくことがないため、不良品の発生を大幅に低減することができる。よって、成膜成形体９の歩留まりおよび信頼性を向上させることができる。

また、本実施の形態の成膜成形体の製造工程で用いる製造装置では、スパッタリング装置５の本体が収容される凹型面２ｃが固定金型（第２金型）２に形成されている。このため、スパッタリング装置５は固定されており、可動金型１側に設けた場合のように、スパッタリング装置５に設けられるポンプ配管および配線などについて移動を考慮した構成にする必要はなく、構造の簡略化と共に耐久性を向上することができる。

また、海島構造を有する金属被膜の材料としてはインジウム（Ｉｎ）を用いることが考えられるが、インジウムは比較的高価な材料である。また、蒸着法によりインジウム被膜を形成する方法には、歩留まりが低い問題、および、膜成形に要する時間が比較的長い問題がある。本実施の形態では、インジウムに比べて安価な材料（ステンレス、クロムまたはアルミニウム）を用いて、海島構造を有する金属被膜１４を形成することで、歩留まりを向上し、膜成形に要する時間を短縮し、成膜成形体の製造コストを低減することができる。

また、ここでは成形体４の成形工程として射出成形を行うことについて説明したが、これに限定されず、例えばプレス成形またはブロー成形などの型成形により成形体４を成形してもよい。

また、ここでは成膜部（成膜装置、成膜手段）としてスパッタリング装置５を用いることについて説明したが、スパッタリング装置５に代って真空蒸着装置などを固定金型２に組み込み、成形体４に対し蒸着法により成膜を行って金属被膜１４を形成してもよい。また、成膜部として、スパッタリング装置５に代わってイオンプレーディング装置を用いてもよい。

蒸着法は、真空中で被膜用の材料に電子ビームを照射し、または当該材料に熱を加え、これによりを成膜対象に膜付けする方法である。この場合、例えば電子ビームを照射された材料は分子レベルまで分解して、真空中をゆっくり移動し、成膜対象の表面上に降り積もっていき、これにより成膜が行われる。蒸着法による成膜を行う場合、図６に示す成膜空間６ｃ内の気圧は例えば１０^－８Ｐａとする。

イオンプレーディング装置を用いたイオンプレーディング法には、金属の溶けた溶液中などで成膜を施す湿式メッキ法と、真空中などで成膜する乾式メッキ法とがある。乾式メッキ法であるイオンプレーディング法は蒸着法とほぼ同じ原理の成膜方法であるが、蒸発粒子にプラズマ中を通過させることでプラスの電荷を帯びさせ、成膜対象にマイナスの電荷を印加することで、蒸発粒子を成膜対処に引き付けて堆積させ成膜を行うことができる。これにより、蒸着法に比べて、より密着性の高い膜を作ることができる。イオンプレーディング法による成膜を行う場合、図６に示す成膜空間６ｃ内の気圧は例えば１０^－３Ｐａとする。

また、ここでは２つの金型を用いる場合について説明したが、形状が複雑な成形体であって、２つの金型では成形できないような成形体を成形する場合は、第３金型など、必要において金型の数を増やすことができる。

また、図２～図７に示す可動金型１に凸型面１ａが形成され、固定金型２に凹型面２ａが形成されているが、逆に可動金型１に凹型面が形成され、固定金型２に凸型面が形成されていてもよい。また、可動金型１および固定金型２の何れかの金型の面が平坦であることで、形成された成形体４の当該金型側の面が平坦となっていてもよい。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、成形体の上に１つの金属被膜を成膜することについて説明したが、以下では当該金属被膜上にさらに成膜を行うことについて、図９～図１２を用いて説明する。図９～図１２は、本実施の形態の成膜成形体の製造工程中の断面図である。

図９に示すように、本実施の形態の成膜成形体の製造装置は、互いに対向する可動金型２１と固定金型２２とを有している。固定金型２２と対向する可動金型２１の１つの面（上面）には、成形体４（図１０参照）の外側面を形成するための凸型面１ａが形成されている。また、可動金型２１と対向する固定金型２２の１つの面（下面）には、成形体４の内側面を形成するための凹型面２ａと、第１成膜部（成膜装置、成膜手段）であるスパッタリング装置５を収容（内装）するための凹型面２ｃと、第２成膜部（成膜装置、成膜手段）である真空蒸着装置５ａを収容（内装）するための凹型面２ｄとが並んで形成されている。

すなわち、固定金型２２が真空蒸着装置５ａおよび凹型面２ｄをさらに有している点で、前記実施の形態１の固定金型とは構成が異なる。真空蒸着装置５ａは、真空ポンプ６ｄ、真空ポンプ６ｄに開閉バルブ６ｅを介して接続される真空流路６ｆ、成膜材料（原料）であるターゲットを入れるボート（容器）７ａ、および、ボート７ａを加熱するためのヒータ８ａを備えている。ボート７ａ内に入れられた成膜材料は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）または酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などである。なお、第１成膜部と第２成膜部のそれぞれの真空引きは、同一の真空ポンプを用いて行ってもよい。

本実施の形態の成膜成形体の製造工程では、まず、図２～図４を用いて説明した工程と同様の工程を行うことで、図１０に示すように、凸型面１ａと凹型面２ａとの間の隙間に成形体４を射出成形する。

次に、図５～図６を用いて説明した工程と同様の工程を行うことで、可動金型２１と凹型面２ｃにより密閉された成膜空間６ｃ内で、成形体４の表面に金属被膜１４を形成する。ここでは、ターゲット７および金属被膜１４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）から成る。

次に、図１２に示すように、第２成膜部を用いて、成形体４を覆う金属被膜１４の表面上に保護膜１８を成膜する。すなわち、まず、可動金型２１が固定金型２２から離型（型開き）する方向に移動する離型（型開き）工程を行う。このとき、可動金型２１側に成形体４が脱型されずに支持されている。続いて、可動金型２１は、成形体４が真空蒸着装置５ａと対向するよう平行移動する。続いて、可動金型２１が固定金型２２側に移動することで可動金型２１と固定金型２２とは型締め状態となり、凹型面２ｄ内と成形体４との間の成膜空間６ｇが外気と隔離され、封止される。成膜空間６ｇは、可動金型２１と固定金型２２とが互いに密着することで可動金型２１と固定金型２２の凹型面２ｄとにより囲まれた密閉空間である。

続いて、開閉バルブ６ｅを開放して該成膜空間Ｓ内の空気を真空流路６ｆから抜くことで、成膜空間６ｇ内を真空状態にする。このとき、成膜空間６ｇ内の気圧は例えば１０^－８Ｐａである。その後、加熱したヒータ８ａによりボート７ａに供給される溶融した材料が蒸気化し、成形体４を覆う金属被膜１４の表面上に真空蒸着膜である保護膜１８が成膜される。つまり、成形体４の表面は、金属被膜１４を介して保護膜１８により覆われる。これにより、成形体４、金属被膜１４および保護膜１８から成る成膜成形体１９を形成することができる。保護膜１８は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）または酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などから成る。金属被膜１４がアルミニウム膜などのように酸化し易い膜である場合は、本実施の形態のように、保護膜１８により金属被膜１４を覆うことが好ましい。

続いて、可動金型２１を固定金型２２から離間（型開き）して成膜成形体１９を金型内から取り出した後、成膜成形体１９を昇温する加熱工程を行う。これにより、本実施の形態の成膜成形体１９の製造工程が完了する。

ここでも、成膜成形体１９の温度変化により、金属被膜１４にクラックが生じる。本実施の形態では、成形体４の形成後、金属被膜１４の成膜工程前に成形体４を金型内から取り出す必要がないため、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、金属被膜１４の成膜後、保護膜１８の成膜前に成形体４を金型内から取り出す必要がないため、金属被膜１４に覆われた成形体４を運搬するための設備および作業を省略することができる。また、金属被膜１４に覆われた成形体４にゴミおよび水分が付着することを防ぐができ、クリーンルームおよび洗浄装置を用意する必要がないため、成膜成形体１９の製造コストを低減することができる。

保護膜１８が金属膜である場合など、保護膜１８が電磁波を遮断する材料から成る場合は、金属被膜１４と同様に保護膜１８にもクラックを生じさせる。これにより、成膜成形体１９により電磁波が遮断されることを防ぐことができる。なお、保護膜１８が金属膜でない場合、つまり、電磁波透過性能を有する膜である場合、保護膜１８にはクラックが生じなくてもよい。

＜変形例１＞
前記実施の形態１では、成形体の上に１つの金属被膜を成膜することについて説明したが、以下では当該金属被膜上にさらに射出成形を行うことについて、図１３および図１４を用いて説明する。図１３および図１４は、本実施の形態の変形例１の成膜成形体の製造工程中の断面図である。

図１３に示すように、本実施の形態の成膜成形体の製造装置は、互いに対向する可動金型３１と固定金型３２とを有している。固定金型３２と対向する可動金型３１の１つの面（上面）には、成形体４の外側面を形成するための凸型面１ａが形成されている。また、可動金型３１と対向する固定金型３２の１つの面（下面）には、成形体４の内側面を形成するための凹型面２ａと、成膜部であるスパッタリング装置５を収容するための凹型面２ｃと、成形体４上にさらに成形体２０（図１４参照）を形成するための凹型面２ｅとが並んで形成されている。凹型面２ａは第１成形部を構成し、凹型面２ｅは第２成形部を構成している。

すなわち、固定金型３２が、第２成形部として、成形用の凹型面２ｅをさらに有している点で、本変形例は前記実施の形態１とは構成が異なる。

本実施の形態の成膜成形体の製造工程では、まず、図２～図４を用いて説明した工程と同様の工程を行うことで、図１３に示すように、凸型面１ａと凹型面２ａとの間の隙間に成形体４を射出成形する。なお、図１３では前記実施の形態とは異なる断面形状を有する成形体４を示しているが、成形体４の形状は前記実施の形態１と同様であってもよい。

次に、図示は省略するが、図５および図６を用いて説明した工程と同様の成膜工程を行うことで、成形体４の表面を覆う金属被膜１４を形成する。

次に、図１４に示すように、可動金型３１および固定金型３２を互いに離間させた後、可動金型３１を横に移動することで、凸型面１ａと凹型面２ｅとを対向させ、続けて、可動金型３１を固定金型３２側に移動することで、対向する凸型面１ａおよび凹型面２ｅ同士が型合わせ（型締め）される。このとき、凸型面１ａと凹型面２ｅとの間には、凸型面１ａに接する成形体４と、成形体４を覆う金属被膜１４と、成形体４および金属被膜１４および凹型面２ｅの間の隙間（空間）とが存在している。

続いて、型締め状態で、当該隙間に材料が射出され、材料が固まるまで材料に圧力を加えたまま、材料を冷却する。材料が冷却されて固まることで、当該材料から成る成形体２０が成形され、これにより、成形体４、金属被膜１４および成形体２０から成る成膜成形体２３が形成される。成形体２０は、成形体４の表面を金属被膜１４を介して覆っている。成形体２０を構成する当該材料としては、例えばポリカーボネートまたはアクリル樹脂などの透明な材料を用いることができる。

続いて、可動金型３１を固定金型３２から離間（型開き）して成膜成形体２３を金型内から取り出した後、成膜成形体２３を昇温する加熱工程を行う。これにより、本実施の形態の成膜成形体２３の製造工程が完了する。ここでは、金属被膜１４の成膜時において金属被膜１４にクラックは生じていないが、その後金属被膜１４および成形体４の温度が変動することで、金属被膜１４にクラックが生じる。

本変形例では、例えば金属被膜を有するエンブレムをさらに透明な樹脂から成る成形体で覆うことができる。この場合に、成形体４の形成後、金属被膜１４の成膜工程前に成形体４を金型内から取り出す必要がないため、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、金属被膜１４の成膜後、成形体２０の形成前に成形体４を金型内から取り出す必要がないため、金属被膜１４に覆われた成形体４を運搬するための設備および作業を省略することができる。また、金属被膜１４に覆われた成形体４にゴミおよび水分が付着することを防ぐができ、クリーンルームおよび洗浄装置を用意する必要がないため、成膜成形体２３の製造コストを低減することができる。

＜変形例２＞
以下では、図９～図１２を用いて説明した工程を、軸を中心に回転する可動金型を用いて行うことについて、図１５～図１８を用いて説明する。図１５～図１８は、本実施の形態の変形例２の成膜成形体の製造工程中の斜視図である。図１５～図１８に示す斜視図では、固定金型の下面側に形成された凹部を透過して示す。また、図１５～図１８では、図を分かり易くするため、固定金型の底面に形成された凹部（凹型面）を透過して示し、さらに成形体および成形体を覆う膜のそれぞれにハッチングを付している。また、図１５～図１８では、凹型面２ｃに収容されたスパッタリング装置５、および、凹型面２ｄに収容された真空蒸着装置５ａのそれぞれの図示を省略している。

図１５に示すように、本実施の形態の成膜成形体の製造装置は、互いに対向する可動金型４１と固定金型４２とを有している。可動金型４１および固定金型４２は、互いに平面視で円形の形状を有しており、それぞれの円の中心軸４０は、平面視で重なっている。図１５では、当該中心軸（回転軸）４０を一点鎖線で示している。上側の固定金型４２は固定されているが、下側の可動金型４１は、例えばターンテーブル（図示しない）上に配置されており、中心軸４０を中心に回転することができる。

固定金型４２と対向する可動金型４１の１つの面（上面）には、成形体４（図１０参照）の外側面を形成するための凸型面１ａが形成されている。また、可動金型４１と対向する固定金型４２の１つの面（下面）には、成形体４の内側面を形成するための凹型面２ａと、第１成膜部（成膜装置、成膜手段）であるスパッタリング装置５を収容するための凹型面２ｃと、第２成膜部である真空蒸着装置５ａを収容するための凹型面２ｄとが、中心軸４０を中心とする円に沿って並んで形成されている。具体的には、凹型面２ａは当該円と重なる第１位置に配置され、凹型面２ｃは当該円と重なる第２位置に配置され、凹型面２ｄは当該円と重なる第３位置に配置されている。第１位置、第２位置および第３位置は、平面視において、互いに中心軸４０を頂点として１２０度の関係にある。

つまり、平面視において、凹型面２ａが配置された第１位置と中心軸４０とを結ぶ線と、凹型面２ｃが配置された第２位置と中心軸４０とを結ぶ線とのなす角度は１２０度である。同様に、凹型面２ａが配置された第１位置と中心軸４０とを結ぶ線と、凹型面２ｄが配置された第３位置と中心軸４０とを結ぶ線とのなす角度は１２０度である。したがって、凹型面２ｃが配置された第２位置と中心軸４０とを結ぶ線と、凹型面２ｃが配置された第３位置と中心軸４０とを結ぶ線とのなす角度は１２０度である。

可動金型４１は、凸型面１ａが形成されている箇所である第４位置を、平面視で第１位置、第２位置および第３位置のそれぞれと平面視で重なる３箇所（停止位置）の相互間を往復回転する機能を有している。言い換えれば、可動金型４１は、凸型面１ａが形成されている第４位置を、凹型面２ａ、２ｃおよび２ｄのそれぞれの直下に移動させるように１２０度ずつ往復回転することできる。

本実施の形態の成膜成形体の製造工程では、まず、図１５に示すように、互いに離間した状態（型開きした状態）の可動金型４１および固定金型４２同士を用意する。このとき、第４位置の凸型面１ａは第１位置の凹型面２ａの直下に位置している。

次に、図１６に示すように、可動金型４１および固定金型４２を型締めし、凸型面１ａ（図１５参照）と凹型面２ａとの間の隙間に成形体４を射出成形する。

次に、図１７に示すように、可動金型４１および固定金型４２を互いに離間して型開きした後、可動金型４１を１２０度回転させて、第４位置の凸型面１ａ（図１５参照）を第２位置の凹型面２ｃの直下に移動させる。このとき、可動金型４１側に成形体４が脱型されずに支持（固定）されている。つまり、成形体４を凹型面２ｃの直下に移動するように可動金型４１を回転させ、可動金型４１を停止させる。続いて、可動金型４１と固定金型４２を型締め状態にし、図６を用いて説明した工程と同様の工程を行うことで、可動金型４１と凹型面２ｃとにより密閉された成膜空間６ｃ内で、成形体４の表面に金属被膜１４を形成する。

次に、図１８に示すように、第２成膜部を用いて、成形体４（図１６参照）を覆う金属被膜１４（図１７参照）の表面に保護膜１８を成膜する。すなわち、まず、可動金型４１および固定金型４２を互いに離間して型開きした後、可動金型４１を１２０度回転させて、第４位置の凸型面１ａ（図１５参照）を第２位置の凹型面２ｄの直下に移動させる。このとき、可動金型４１側に成形体４が脱型されずに支持（固定）されている。つまり、成形体４を凹型面２ｄの直下に移動するように可動金型４１を回転させ、可動金型４１を停止させる。続いて、可動金型４１と固定金型４２を型締め状態にし、図１２を用いて説明した工程と同様の工程を行うことで、可動金型４１と凹型面２ｄとにより密閉された成膜空間６ｇ内で、成形体４の表面を金属被膜１４介して覆う保護膜１８を形成する。これにより、成形体４、金属被膜１４および保護膜１８から成る成膜成形体１９を形成することができる。

続いて、可動金型４１を固定金型４２から離間（型開き）して成膜成形体１９を金型内から取り出した後、成膜成形体１９を昇温する加熱工程を行う。これにより、本実施の形態の成膜成形体１９の製造工程が完了する。本変形例の成膜成形体の製造方法では、図９～図１２を用いて説明した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本変形例では、図９～図１２を用いて説明した実施の形態と同様に、成形工程、成膜工程および成膜工程を順に行う場合について説明したが、
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、互いに嵌合する１組の金型は、必ず固定金型を有している必要はない。すなわち、互いに嵌合する１組の金型は、複数の可動金型を有していてもよい。

１、２１、３１、４１ 可動金型
１ａ 凸型面
２、２２、３２、４２ 固定金型
２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 凹型面
４、２０ 成形体
５ スパッタリング装置
５ａ 真空蒸着装置
９、１９、２３ 成膜成形体
１４ 金属被膜
１８ 保護膜

Claims (8)

1. 非導電性の第１成形体と、前記第１成形体を覆い、電磁波透過性能を有する金属被膜とを含む成膜成形体の製造方法であって、
   （ａ）第１金型および第２金型を型締めし、前記第１金型と前記第２金型との間の第１空間に第１材料を射出することで、前記第１材料から成る前記第１成形体を形成する工程、
   （ｂ）前記第１金型および前記第２金型を型開きした後、前記第１金型と前記第２金型との間において、前記第２金型に対して前記第１成形体を移動させる工程、
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記第１金型および前記第２金型を型締めし、前記第２金型が備える第１成膜部で、前記第１成形体の表面上に前記金属被膜を成膜し、その後、前記第１金型および前記第２金型を型開きした後、前記第２金型に対して、前記金属被膜を有する前記第１成形体を移動し、前記第１成膜部と並んで形成されている第２成膜部で、前記第１金型および前記第２金型を型締めし、前記金属被膜の表面上に金属材料からなる保護膜を成膜する工程、
   （ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記第１成形体、前記金属被膜および前記保護膜を加熱する工程、
   を有し、
   前記金属被膜には、前記（ｄ）工程後に前記第１成形体、前記金属被膜および前記保護膜が温度変化する過程でクラックが生じ、これにより前記金属被膜および前記保護膜に電磁波透過性能が付与される、成膜成形体の製造方法。
2. 請求項１記載の成膜成形体の製造方法において、
   前記（ａ）工程から前記（ｄ）工程の間、前記第１成形体は、前記第１金型と前記第２金型との間に位置している、成膜成形体の製造方法。
3. 請求項１記載の成膜成形体の製造方法において、
   前記第１成膜部は、スパッタリング装置または蒸着装置を含んでいる、成膜成形体の製造方法。
4. 請求項１記載の成膜成形体の製造方法において、
   前記第１材料と、前記金属被膜を構成する第２材料とは、互いに熱膨張係数が異なる、成膜成形体の製造方法。
5. 請求項１記載の成膜成形体の製造方法において、
   前記第１成形体は、前記（ａ）工程で形成された後、前記（ｃ）工程で前記金属被膜が成膜されるときまで、１００℃以上の温度を保っている、成膜成形体の製造方法。
6. 請求項１記載の成膜成形体の製造方法において、
   前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程では、前記第１金型を回転させることで、前記第１金型に支持された前記第１成形体を移動させる、成膜成形体の製造方法。
7. 請求項１記載の成膜成形体の製造方法において、
   前記金属被膜の膜厚は、８００～１５００Åである、成膜成形体の製造方法。
8. 請求項１記載の成膜成形体の製造方法において、
   前記金属被膜を構成する第２材料は、ステンレス、クロムまたはアルミニウムである、成膜成形体の製造方法。

Images