JP2008195007A - 成膜成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成を複雑化せずに成形および成膜を確実に行うことができる成膜成形装置を提供する。
【解決手段】成形体にマスキングを必要とする成膜を行う成膜成形装置５０において、上型１２と下型１１とからなる一対の金型１０を突き合わせることで形成される空間部に材料を射出して成形体を成形し、下型１１におけるマスキングが必要な領域に対応した位置に凹部１５が形成され、上型１２における凹部１５に対応した位置に、型締め時に凹部１５を閉塞する凸部１４が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、成膜成形装置に関するものである。

従来から、成形体の表面に真空蒸着やスパッタリングなどの成膜装置で成膜を形成し、さらに、この成膜の表面を樹脂材で被覆したものがある。このような成膜成形体は、射出成形した成形体を射出成形装置から取り出した後、真空蒸着装置にセットして成膜し、しかる後、成膜した成形体を真空蒸着装置から取り出した後、射出成形装置に再度セットして樹脂材を二次射出することで成形体を一体成形することになって工程数も多く、手間がかかり、作業効率が悪いだけでなく、取出し工程、セット工程、装置から装置への搬送工程の際に被成膜面、さらには成膜面に傷や埃がついたり、手が触れて油が付着してしまうようなことがあり、これらが原因で所望の成膜成形体ができず、不良品が発生し、歩留まりが低くなるという問題があった。

そこで、成膜成形体を製造する場合、第一、第二の成形体を型成形するための第一射出工程と、成形された第一、第二の成形体を一体化するための第二射出工程との間に、第一の成形体を成膜する成膜工程を設けて成膜成形体を一連の工程で成膜成形できるようにし、作業性の改善、歩留まりの向上、品質の向上を図ることができる成膜成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３６８８２８９号公報

ところで、上述の特許文献１の成膜成形装置では、成膜成形体を一連の工程で製造するにあたり、成膜成形体が燈体であって、バルブ（電球やＬＥＤなど）や端子を組み込む必要がある場合、絶縁性確保のためこれらの組み込み部を、マスキング材を用いてマスキングした後、成膜をし、しかる後にマスキング材を取り除いた部位にバルブや端子を組み込むようにしていた。ところが、このような構成では、マスキング材を用意し、しかもマスキング材の組み込み、取り除き作業が必要であって、このためこれら作業を自動機械手段で行う必要があり、装置構成が複雑化するという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、装置構成を複雑化せずに成形および成膜を確実に行うことができる成膜成形装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、成形体にマスキングを必要とする成膜を行う成膜成形装置において、上型と下型とからなる一対の金型を突き合わせることで形成される空間部に材料を射出して前記成形体を成形し、前記下型におけるマスキングが必要な領域に対応した位置に凹部が形成され、前記上型における前記凹部に対応した位置に、型締め時に前記凹部を閉塞する凸部が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記凸部が前記凹部より大きく形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記凹部の内周壁が、前記下型の表面から徐々に面積が小さくなるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記凸部が前記凹部内に挿入可能に構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、前記凹部の底面を構成する可動部材を付勢部材によって支持し、前記可動部材が上下方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、一対の金型で射出成形された成形体から上型を型開きさせ、下型に成形体を残した状態で成形体を成膜する際に、成膜材料が成形体の所望の位置に成膜されると共に、下型の凹部に成膜材料が付着される。その後、繰り返し上述と同様に射出成形する際に、下型の表面には成膜材料が付着していないため、上型と下型とを確実に型締めすることができる。したがって、装置構成を複雑化せずに成形および成膜を確実に行うことができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、上型と下型とを型締めした際に、上型の凸部の周縁が下型の凹部を覆うように、かつ下型の表面に突き当てられるため、確実に射出成形するための空間部が形成される。また、突き当て部を微小にすることで、成膜する際に下型に成膜材料が付着する量を極力少なくすることができるため、装置構成を複雑化せずに成形および成膜を確実に行うことができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、請求項１の作用効果に加え、凹部に付着した成膜材料を清掃する際に、清掃を容易にすることができる効果がある。

請求項４に記載した発明によれば、請求項１の作用効果に加え、凸部の大きさと凹部の大きさが略同等で形成されている場合に、上型と下型を型締めし、凸部が凹部に挿入され、その後、上型を型開きする方向に移動させる際に凸部の表面で凹部に付着した成膜材料を取り除くことができる効果がある。

請求項５に記載した発明によれば、成膜した際に可動部材の表面に成膜材料が付着するが、成膜材料の重みにより付勢部材に接続されている可動部材は下側へ移動するため、可動部材に付着した成膜材料が下型の表面より上方へ来ることがない。したがって、装置構成を複雑化せずに成形および成膜を確実に行うことができる効果がある。

（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、一対の成形体用金型１０は、下型１１と上型１２とで構成されている。上型１２には、射出材料が供給される領域に対応した位置に凹部１３が形成され、射出材料が供給されない領域に対応した位置に凸部１４が形成されている。下型１１には、凸部１４に対応した位置で、凸部１４よりも若干小さい凹部１５が形成されている。また、下型１１における上型１２に対向した面１６は、凹部１５が形成されている領域を除いて、略平坦に形成されている。なお、凹部１５の壁面は面１６に対して垂直に形成されている。このように構成することで、成膜材料がボート４４より放射状に供給される際に、成膜材料を付着しにくくすることができる。

図２に示すように、下型１１と上型１２とを型締めすると、上型１２の凹部１３と下型１１の面１６とで囲まれた領域が空間部１７として構成される。また、凸部１４における下型１１に対向する面の周縁が凹部１５の周縁で、面１６上に当接されるように構成されている。ここで、凸部１４が下型１１に当接している箇所の凹部１５周縁からの距離をａとする。距離ａは小さく設定されるほど好ましい。

次に、成形体を成形した後に成膜をすることができる製造装置５０について図３を用いて説明する。
図３に示すように、製造装置５０は、可動金型５１と固定金型５２とを備えて構成されている。可動金型５１は、上述の下型１１を備えて構成されている。固定金型５２は、上述の上型１２を備えると共に、成膜装置４０を収容するための成膜用型面５７を備えて構成されている。なお、下型１１、上型１２および成膜用型面５７は、金型ベースから着脱自在に取り付けられている。

また、成膜装置４０は、公知の真空蒸着装置であり、真空ポンプ４１にバルブ４２を介して接続される真空流路４３、蒸着する金属（例えば、アルミニウムやクロム）を入れるボート（ターゲット）４４、ボート４４を加熱するためのヒータ４５とを備えて構成されている。

可動金型５１は、図示しないアクチュエータ（サーボモータやシリンダ）により金型同士の隣接方向の移動と、型表面に沿った移動とができるように構成されている。

次に、製造装置５０を用いて、射出成形により成形体を成形し、その後、成膜して製品を製造する方法について説明する。
図４（Ａ）に示すように、可動金型５１の下型１１が、固定金型５２の上型１２に対向するように配置する。

図４（Ｂ）に示すように、可動金型５１を固定金型５２方向に移動して、図示しない型締め装置にて金型同士を型締めした後、この状態で、空間部１７に射出材料を一次射出することで成形する。一次射出する際は、図示しない射出材料供給装置から射出材料を空間部１７に供給する。

図４（Ｃ）に示すように、一次射出完了後、可動金型５１を型開き方向に移動する。このとき、成形体１９は可動金型５１側に位置するように型設計されている。

図５（Ｄ）に示すように、可動金型５１を、成形体１９が成膜装置４０と対向するよう型表面に沿う方向（水平方向）に移動する。

図５（Ｅ）に示すように、可動金型５１を型締め方向に移動して下型１１と成膜装置４０が備えられた成膜用型面５７とを型締めし、封止状の成膜空間が形成された後、バルブ４２を開放して成膜空間内の空気を真空ポンプ４１により真空流路４３から抜き、成膜空間を真空状態にする。この状態で、成膜材料がボート４４へと供給される。供給された成膜材料は、加熱したヒータ４５により溶融され、蒸気化される。そして、蒸気化された金属材料からなる成膜材料により、成形体１９における成膜用型面５７から露出した面が成膜され、成膜面６１が形成される。このとき、下型１２の凹部１５の表面にも成膜材料が付着し、成膜面６１が形成される。

図５（Ｆ）に示すように、成膜完了後、可動金型５１が型開き方向に移動して、可動金型５１を固定金型５２から離間させる。

図６（Ｇ）に示すように、成形体１９を取り除いた後、可動金型５１を型表面に沿う方向に移動し、図４（Ａ）と同じ状態にする。そして、上述の工程を繰り返すことで、成形体１９が連続して製造することができる。ここで、下型１１の凹部１５には成膜面６１が形成されているが、下型１１の面１６には成膜材料が付着していないため、繰り返し成形体１９を製造するに際して、下型１１に付着した成膜材料の影響なく下型１１と上型１２とを型締めすることができる。
なお、図３において一次射出を行う型締め位置と成膜を行う型締め位置との間に段差が形成されているが、それぞれの型締め位置が同一面内に形成されるように金型を配置してもよい。

本実施形態によれば、下型１１と上型１２とからなる一対の成形体用金型１０を突き合わせることで形成される空間部１７に樹脂材料を射出して成形体１９を成形するように構成した。また、下型１１におけるマスキングが必要な領域に対応した位置に凹部１５を形成し、上型１２における凹部１５に対応した位置に、型締め時に凹部１５を閉塞する凸部１４を形成した。さらに、凸部１４を凹部１５より大きく形成した。

したがって、一対の成形体用金型１０で射出成形された成形体１９から上型１２を型開きさせ、下型１１に成形体１９を残した状態で成形体１９を成膜する際に、成膜材料が成形体１９の所望の位置に成膜されると共に、下型１１の凹部１５に成膜材料が付着される。その後、繰り返し上述と同様に射出成形する際に、下型１１の表面１６には成膜材料が付着していないため、上型１２と下型１１とを確実に型締めすることができる。つまり、マスキング材を用いずに、成膜を行うことができる。

さらに、下型１１と上型１２とを型締めした際に、上型１２の凸部１４の周縁が下型１１の凹部１５を覆うように、かつ下型１１の表面１６に突き当てられるため、確実に射出成形するための空間部１７が形成される。また、突き当て部の距離ａを微小にすることで、成膜する際に下型１１の表面１６に成膜材料が付着する量を極力少なくすることができるため、装置構成を複雑化せずに成形および成膜を確実に行うことができる。
そして、凹部１５に成膜材料を付着させることで、毎回成膜材料をふき取るなどのメンテナンスを行う必要がなく、生産効率を向上することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図７に基づいて説明する。なお、本実施形態は一対の成形体用金型の形状が第一実施形態と異なるのみで製造装置５０の構成などは同一であるため、第一実施形態と同様の構成部分には同一符号を付し、詳細の説明は省略する。後述する第三実施形態、第四実施形態も同様である。

図７に示すように、一対の成形体用金型７０は、下型７１と上型１２とで構成されている。上型１２には、凹部１３および凸部１４が形成されている。下型７１には、凸部１４に対応した位置に凹部７５が形成されている。また、下型７１における上型１２に対向した面７６は、凹部７５が形成されている領域を除いて、略平坦に形成されている。ここで、凹部７５の内周壁７７は、下型７１の表面７６から徐々に凹部７５の面積が小さくなる方向にテーパ状に傾斜している。

本実施形態によれば、凹部７５の内周壁７７が、下型７１の表面７６から徐々に面積が小さくなるようにテーパ状に形成したため、第一実施形態の作用効果に加え、凹部７５に付着した成膜材料を清掃する際に、清掃を容易にすることができる。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態を図８に基づいて説明する。
図８に示すように、一対の成形体用金型８０は、下型８１と上型８２とで構成されている。上型８２には、凹部１３および凸部８４が形成されている。下型８１には、凸部８４に対応した位置に凹部８５が形成されている。また、下型８１における上型８２に対向した面８６は、凹部８５が形成されている領域を除いて、略平坦に形成されている。ここで、凸部８４は上型８２と下型８１とを型締めした際に、凸部８４の先端が下型８１の凹部８５に挿入されるように構成されている。つまり、凸部８４が凹部８５よりも若干小さく形成されている。

本実施形態によれば、一対の成形体用金型８０で射出成形された成形体から上型８２を型開きさせ、下型８１に成形体を残した状態で成形体を成膜する際に、成膜材料が成形体の所望の位置に成膜されると共に、下型８１の凹部８５に成膜材料が付着される。その後、繰り返し上述と同様に射出成形する際に、下型８１の表面８６には成膜材料が付着していないため、上型８２と下型８１とを確実に型締めすることができる。また、凹部８５に成膜材料を付着させることで、毎回成膜材料をふき取るなどのメンテナンスを行う必要がなく、生産効率を向上することができる。

さらに、凸部８４が凹部８５内に挿入可能に構成したため、凸部８４の大きさと凹部８５の大きさとが略同等で、かつ凸部８４が若干小さく形成されている場合に、上型８２と下型８１とを型締めし、凸部８４が凹部８５に挿入された状態で射出成形した後、上型８５を型開きする方向に移動させる際に凸部８４と凹部８５との間に形成された僅かな隙間に入り込んだ射出材料および成膜材料を、凸部８５の表面でこすり取るように取り除くことができるため、凹部８５のメンテナンス頻度をさらに少なくすることができる効果もある。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態を図９に基づいて説明する。
図９に示すように、一対の成形体用金型９０は、下型９１と上型１２とで構成されている。上型１２には、凹部１３および凸部１４が形成されている。下型９１には、凸部１４に対応した位置に貫通孔９５が形成されている。また、下型９１における上型１２に対向した面９６は、貫通孔９５が形成されている領域を除いて、略平坦に形成されている。

ここで、貫通孔９５には、貫通孔９５の底面を構成する可動底部９７が設けられている。この貫通孔９５と可動底部９７とで、上述の実施形態の凹部に相当する機能を果たす。可動底部９７は、その下端にストッパ部材９８が取り付けられており、さらにストッパ部材９８にはバネ９９が取り付けられており、バネ９９の下端は固定されている。つまり、可動底部９７は、バネ９９により上下動可能に構成されている。ただし、ストッパ部材９８により上方向への移動量は規制されている。

本実施形態によれば、凹部の底面を構成する可動底部９７をバネ９９によって支持し、可動部材９７が上下方向に移動可能に構成したため、第一実施形態の作用効果に加え、成膜した際に可動底部９７の表面に成膜材料が付着するが、可動底部９７はバネ９９に接続されているため成膜材料の重みにより下側へ移動する。したがって、可動底部９７に付着した成膜材料が下型９１の表面９６より上方へ来ることがない。また、ストッパ部材９８により、可動底部９７の上方への移動量を確実に規制することもできる。したがって、装置構成を複雑化せずに成形および成膜を確実に行うことができる。

尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、一対の成形体用金型を構成する各部材の形状などの具体的な構成については上記実施形態に限ることなく適宜変更が可能である。

本発明の第一実施形態における一対の成形体用金型の側断面図である。 本発明の第一実施形態における一対の成形体用金型を型締めしたときの側断面図である。 本発明の第一実施形態における製造装置の概略構成図である。 本発明の第一実施形態における成形体の製造方法を示す説明図である。 図４の続きを示す説明図である。 図５の続きを示す説明図である。 本発明の第二実施形態における一対の成形体用金型の側断面図である。 本発明の第三実施形態における一対の成形体用金型の側断面図である。 本発明の第四実施形態における一対の成形体用金型の側断面図である。

符号の説明

１０，７０，８０，９０…一対の成形体用金型 （一対の金型） １１，７１，８１，９１…下型 １２，８２…上型 １４…凸部 １５…凹部 １７…空間部 １９…成形体 ５０…製造装置（成膜成形装置） ７６…下型の表面 ７７…内周壁 ９７…可動底部（可動部材） ９９…バネ（付勢部材）

Claims (5)

1. 成形体にマスキングを必要とする成膜を行う成膜成形装置において、
   上型と下型とからなる一対の金型を突き合わせることで形成される空間部に材料を射出して前記成形体を成形し、
   前記下型におけるマスキングが必要な領域に対応した位置に凹部が形成され、
   前記上型における前記凹部に対応した位置に、型締め時に前記凹部を閉塞する凸部が形成されていることを特徴とする成膜成形装置。
2. 前記凸部が前記凹部より大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜成形装置。
3. 前記凹部の内周壁が、前記下型の表面から徐々に面積が小さくなるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜成形装置。
4. 前記凸部が前記凹部内に挿入可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜成形装置。
5. 前記凹部の底面を構成する可動部材を付勢部材によって支持し、前記可動部材が上下方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜成形装置。

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