(57)【要約】本発明はランプ（２０）の部分表面にコーティング（２３）を被着させる方法に関する。複雑な形状を有する部分表面に簡単かつ確実にコーティングするために、ランプの真空コーティングを行い、コーティングすべきでないランプ（２０）の表面をマスク（３）でカバーし、カバーされていない部分表面へ少なくとも１つの層を被着する。さらにマスク（３）をランプ（２０）の部分表面に対して設定された距離をおいて配置し、マスク（３）を発光物質（２）またはランプソケット（２１）に対して配向する。さらに本発明はこの方法にしたがってコーティングされたランプに関する。
2004535649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプ（２０）に真空コーティングを行う際に、
コーティングすべきでないランプ（２０）の部分表面をマスク（３）によりカバーし、カバーされていない部分表面へ少なくとも１つの層を被着させ、
ここでランプ（２０）の部分表面に対して設定された距離（ｄ）をおいてマスク（３）を配置し、
該マスク（３）を発光物質（２）またはランプソケット（２１）に対して配向する
ことを特徴とするランプ（２０）の部分表面にコーティング部（２３）を被着させる方法。
【請求項２】
ランプ（２０）の形状に適合化された形状を有するマスク（３）を使用する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
真空コーティングのためにスパッタリングプロセスを適用する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
コーティング部（２３）として光吸収性の材料を被着する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
コーティング部（２３）として純粋金属を被着する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
金属として鉄、銅、またはジルコニウムを使用する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
コーティング部（２３）として少なくとも１つの酸化金属化合物または窒化金属化合物を被着する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
金属化合物の構成元素として鉄、銅またはジルコニウムを使用する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
コーティング部（２３）を上下に並べて堆積された複数の層から形成する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
運動するコーティング物質原子の圧力依存性の平均自由行程がマスク（３）から部分表面までの距離（ｄ）よりも大きくなるようにマスク（３）から部分表面までの距離（ｄ）と真空コーティングの際の圧力とを選定する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載のランプ（２０）の部分表面にコーティング部（２３）を被着させる方法にしたがってコーティングされたランプにおいて、
ランプ（２０）の一部がランプ（２０）の部分表面から所定の距離をおいて配置されたマスク（３）によりカバーされた状態で真空コーティングによりランプ（２０）の部分表面にコーティング部（２３）が被着される
ことを特徴とするコーティングされたランプ。
【請求項１２】
コーティング部（２３）は高度の光吸収性を有する、請求項１１記載のランプ。
【請求項１３】
コーティング部（２３）により少なくとも１つの設定された空間角度でのランプ（２０）からの光の送出が少なくとも低減される、請求項１１または１２記載のランプ。
【請求項１４】
車両で使用され、コーティング部（２３）により絞り作用が低減される、請求項１１から１３までのいずれか１項記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ランプの部分表面にコーティング部を被着させる方法に関する。本発明はさらにこの種の方法でコーティングされたランプに関する。コーティング部はランプの光放射特性を所望のように変更するために用いられる。このコーティング部は光吸収性の材料または反射性の材料から成る。
【０００２】
この種の方法としては、用具（例えばブラシまたは筆）を用いてランプの部分表面へコーティングを直接に施す手法が知られている。ただしこの手法は手間と比較的長い時間とを要する。さらにコーティングを要求される精度で被着しようとすると、例えば製造プロセスまたは取り付けプロセスでのばらつきのために部分表面に規格の形状からの偏差が存在するような場合、特にランプ管が垂直に配向されていない場合には問題が発生する。
【０００３】
本発明の課題は、複雑な形状を有するランプの部分表面に簡単かつ確実にコーティングする方法を提供することである。これはランプの部分表面が規格の形状または規格の状態から外れていても達成されるのが望ましい。
【０００４】
この課題は、ランプの真空コーティングを行う際にコーティングすべきでないランプの部分表面をマスクでカバーし、カバーされていない部分表面へ少なくとも１つの層を被着させ、ここでランプの部分表面に対して設定された距離をおいてマスクを配置し、マスクを発光物質またはランプソケットに対して配向することにより解決される。ここでは特に有利には相応に成形されたマスクで複雑な形状のランプの部分表面をコーティングすることができる。
【０００５】
本発明の方法では、ランプの形状に適合化されたマスクが使用される。これにより有利にはマスクからランプの表面までの距離をコーティングすべきランプの部分表面全てでほぼ均一な大きさにすることができる。これにより部分表面の全ての領域に対して類似の特性を有する類似の品質のコーティングを施すことができる。
【０００６】
本発明の方法では、真空コーティングのために反応性スパッタリングプロセスが適用される。
【０００７】
反応性スパッタリングプロセスを用いると、しっかりと接着する層を表面に簡単に表面に簡単に形成することができる。さらにコーティングのためにランプの部分表面とコーティングツールとを接触させる必要が無くなり、コーティング中にランプの部分表面や既に被着の行われたコーティング部分の損傷や変形が生じない。
【０００８】
コーティング部として、有利には、光吸収性の材料が被着される。光吸収性材料でのコーティングにより、ランプの光放射量を所望に合わせて制御することができる。
【０００９】
本発明によれば、コーティング部として純粋金属が被着される。金属として例えば鉄、銅、またはジルコニウムが使用される。さらに本発明の方法では、コーティング部として少なくとも１つの酸化金属化合物または窒化金属化合物が被着される。この種の金属化合物は鉄、銅またはジルコニウムを含む。鉄、銅、またはジルコニウムなどの純粋金属、これらを組み合わせた酸化金属化合物または窒化金属化合物などの化合物を使用することにより、ランプの部分表面に良好な接着性を有する薄いコーティング部を被着することができ、層厚さに依存して良好な光吸収特性を実現することができる。
【００１０】
本発明の方法ではさらに、コーティング部は相互に堆積された複数の層から形成される。コーティング部を上下に並べた複数の層から形成することにより、固有の特性を有するコーティング部を形成することができる。これは種々の材料から成る個々の層の特性を相互に組み合わせることができるためである。
【００１１】
本発明の方法ではさらに、運動するコーティング物質原子の圧力依存性の平均自由行程がマスクから部分表面までの距離よりも大きくなるように、マスクから部分表面までの距離と真空コーティングの圧力とが選定される。運動するコーティング物質原子の圧力依存性の平均自由行程とは、この場合、運動するコーティング物質の原子がバキュームコータのきわめて低い圧力の気体中（真空中）に存在する他の外部粒子と衝突するまでに平均して進む距離のことである。真空コーティングに支配的な圧力と平均自由行程とのあいだには不可逆の比例関係が存在する。
【００１２】
マスクから部分表面までの距離および圧力を上述のように選定すれば、コーティング物質原子の大部分が外部粒子に衝突せずにコーティングすべきランプの部分表面へ当たることが保証される。
【００１３】
本発明の別の課題は、複雑な形状を有する部分表面に簡単かつ確実にコーティングして製造されたランプを提供することである。
【００１４】
この課題は、ランプの一部が部分表面から所定の距離をおいて配置されたマスクによりカバーされた状態で真空コーティングによりランプの部分表面にコーティングが行われることにより解決される。この種のランプでは複雑な形状を有する部分表面にも正確なコーティング部を被着させることができる。
【００１５】
本発明によれば、ランプは被着されたコーティング部が高度の光吸収性を有するように構成されている。このため、部分表面の形状を定め、被着すべき層の厚さを適切に選択することによりランプの光放射量を所望に合わせて制御することができる。
【００１６】
本発明のランプは、コーティング部により少なくとも１つの設定された空間角度でのランプからの光の送出量が少なくとも低減されるように構成されている。この場合特に有利には、コーティングされた部分表面の形状に応じてランプの外側では所定の空間角にわたって照明が低減される。
【００１７】
本発明のランプは有利には車両で使用され、コーティング部により絞り作用が低減される。例えば対面通行の際に眩惑を起こさないために、ランプが車両のヘッドランプとして組み込まれる場合、ランプのコーティング部は走行方向の前方および右前方の光放射は発生するが左前方の放射は発生しないようになっている。なぜなら左前方への光放出により対向側の車両のドライバーが眩惑を起こすおそれがあるからである。
【００１８】
本発明の実施例を以下に説明する。図１には本発明の方法の実施例の概略図が示されている。図２には本発明の方法に使用されるマスクの実施例の平面図および前面図が示されている。図３には本発明の方法にしたがって製造されたランプの前面図が示されている。
【００１９】
図１にはほぼ円筒状のランプのランプ面１を上から見た図が示されている。ランプ面とは、この明細書では、これを通してランプの光が放射される光透過面であると解されたい。ここに示した円筒状のランプの実施例では、このランプ面は円筒の外套面である。この表面には円筒のカバー面も含まれるが、この実施例ではこれについては考慮しない。ランプ面はここでは例えばガラス、水晶ガラス、セラミクスまたはプラスティックから成る透明な管の外套面により形成されている。管の内部には発光物質２が存在しており、これは図１で円で示されている。この発光物質は例えばランプの火口、フィラメント、ガス放電区間または蛍光管の充填ガスなどである。ランプ面１またはランプ管はランプを包囲するマスク３によって取り巻かれている。マスク３の形状はランプの形状に適合化されている。ランプは円筒形状を有しているので、マスクはランプ円筒の上方でランプを取り巻く中空の円筒状となる。マスク３は開口部５、６を有しており、ランプ面１とマスク３とのあいだの空間９をマスク３の外側の空間１０へ接続している。
【００２０】
ランプ管およびランプの発光物質はランプソケットに固定されているが、このことは図１ではわかりやすくするために示していない（ランプソケットは図３に示してある）。
【００２１】
図１に示されているランプ（ランプ管および発光物質）およびこのランプを取り巻いているマスクはバキュームコータ内に存在する。このバキュームコータのうち図１にはいわゆるターゲット１３の部分のみが示されている。このターゲット１３はランプをコーティングするためのコーティング材料を貯蔵している。バキュームコータの内部は真空となっており、周囲大気に比べてきわめて小さい圧力のガスが充填されている。この実施例では真空コーティングプロセスとしてスパッタリングプロセスが適用される。
【００２２】
スパッタリングプロセスは物理気相成長法ＰＶＤに含まれる。ＰＶＤでは物理プロセス、例えば蒸着または衝突によって（ここではターゲットのかたちで存在している）材料に高エネルギの粒子が真空中で堆積していく。この材料ではターゲットの近傍に存在するほうの表面に堆積が行われる。スパッタリングプロセスではターゲットに対して高エネルギ粒子が噴霧され、粒子は数ＫｅＶにいたるエネルギを有することもある。ターゲットからトリガ放出された粒子はコーティングすべき表面へ当たり、層を形成する。
【００２３】
スパッタリングプロセスの詳細は、例えば、Ｋｉｙｏｔａｋａ Ｗａｓａ， ”Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｓｐｕｔｔｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｓ， Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， Ｎｏｙｅｓ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｆａｉｒｖｉｅｗ Ａｖｅｎｕｅ， Ｗｅｓｔｗｏｏｄ， Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ ０７６７５ ＵＳＡ， １９９２ に記載されている。
【００２４】
図１にはいわゆる反応性スパッタリングプロセスでターゲット１３が高エネルギ粒子の噴霧を受ける様子が示されている。ターゲットからトリガ放出されたコーティング物質原子はランプの方向へ運動するが、このときには、マスク３の表面に堆積する原子もあるし、マスクの開口部５、６を通り抜け、マスク３とランプ面１とのあいだの空間を横断して、ランプ面１に衝突する原子もある。充分な個数のコーティング物質原子が衝突することにより、ランプの表面に良好な接着性を有する厚さの層が形成される。コーティング物質原子はターゲットからランプへそれぞれほぼ平行に運動するので（これはそれぞれ平行な複数の矢印１５によって示されている）、マスク３の開口部５、６を通る投影がランプ面１に示されている。これによりランプ面１での開口部の投影面がターゲット１３の材料によってコーティングされる。投影面（プロジェクションフィールド）はコーティングされるランプの部分表面である。これはランプ面が開口部の後方に形成されているか否かに依存しない。例えばこの表面は製造に起因する不規則性または欠陥を有していたり、理想的な円筒形状から外れていたりすることがある。本発明ではマスクをランプの発光物質２に対して配向し、ランプ面１に対しては配向しない。実際には、正確に定義された位置にあるべき発光物質が図示されていないランプソケットに対して配向されているケースがしばしばである。このランプソケットにランプ面１を形成するランプ管が取り付けられている。ただしランプ管を正確にソケットに対して位置決めすることはほとんど不可能であり、またランプ管は時折ランプソケットに対して斜めに取り付けられることも多く、ランプ管を発光物質に対して本来の計画された位置に配置することができない。被着すべきコーティング部の位置を定めるためにランプ管を使用する場合、つまりマスク３をランプ管の表面に対して配向する場合には、コーティング部を設定位置に配置しても、これが発光物質に対して正しい位置を有さないことになる。たいていの場合に発光物質とコーティング部とのあいだの位置を定めなければならない。
【００２５】
コーティング部の位置を直接に発光物質またはランプソケットの個所で調整しようとすると、場合により正確にアライメントされていないランプ管ではコーティング部と光を放出する発光物質とのあいだの正確な相対位置が保証されないことがある。この場合にはまさにマスク３を発光物質に対して配向する。詳細にはマスク３とランプソケットとを相対的に配向する。当該のランプソケットは（前述のように）取り付けの際に発光物質に対して正確に位置決めされている。
【００２６】
同様に位置センサ（例えばカメラ）を用いて発光物質の位置または配向状態を求め、得られた発光物質の位置情報に基づいてマスク３と発光物質との相対位置を定めることもできる。
【００２７】
コーティング方向１５でランプ面１までの距離“ｄ”を有するマスク３をランプの発光物質２に対して配向することにより、ランプ面１に映ったマスク３の開口部５、６の投影を利用してランプ面１のコーティングを行うことができる。これにより例えば正確にアライメントされていないランプ管の障害的な影響を回避することができる。マスク３は開口部５、６のほか他の開口部も有しているが、これは図１の平面図では見えない。他の開口部は例えば図２に示されている。
【００２８】
真空コーティングプロセス（特にスパッタリングプロセス）は種々の圧力、つまり種々の真空圧で行われる。バキュームコータ内の圧力が小さくなるにつれて体積単位当たりの障害的な外部粒子の量は少なくなる。これに応じて加速されたコーティング物質原子は、気体中に低圧でなお存在している外部粒子に衝突するまで長い程を進む。したがってバキュームコータ内の圧力が小さくなるにつれて、加速されたコーティング物質原子の平均自由行程は大きくなる。マスク３とランプ面１とのあいだの距離がこの原子の平均自由行程よりも小さく選定されている場合、ほとんどの原子が外部粒子に衝突せずにランプ面に達し、そこに堆積する。これによりランプ面の効率的なコーティングが可能となり、例えば短いコーティング時間が達成される。
【００２９】
コーティングプロセスはマスク３とランプ面１とのあいだの距離が原子の平均自由行程よりも大きくなるように構成される。これにより幾つかのコーティング物質原子は外部粒子に衝突し、（他のコーティング物質原子の経路に対して平行な）自身の経路から逸れて、外部粒子に衝突しなかったコーティング物質原子が達しないランプ面の領域に達する。このためコーティングの境界部のエッジで非シャープ性が発生することがある。
【００３０】
真空コーティングプロセス（特にスパッタリングプロセス）により光・くっつき・ひっかき・温度などに耐性があり反射の度合の低いコーティングを施すことができる。コーティング材料として例えばセラミクス、ガラス、水晶、透過性のプラスティック、例えばプレキシガラス、ガラスセラミクス、サファイアまたはポリマーなどが使用される。次のようなコーティング材料または材料の組み合わせが特に紫外光（ＵＶ光）・可視光（ＶＩＳ光）・赤外光（ＩＲ光）のコーティングに適している。すなわちＦｅ，ＦｅＯ，ＦｅＯ／Ｆｅ／ＦｅＯ，Ｃｕ，ＣｕＯ，ＣｕＯ／ＣｕＮ，ＣｕＯ／Ｃｕ／ＣｕＯ，ＺｒＯ，ＺｒＯ／ＺｒＮ，ＺｒＯ／Ｚｒ／ＺｒＯなどである。
【００３１】
図２では、上方部分に図１に示されているマスク３の平面図、下方部分に同じマスク３の前面図が示されている。マスク３は“Ｕ字形”の形状でヨーク部１７および２つの脚部５、６を備えた開口部を有している。脚部５、６はわかりやすくするために図１では開口部として示されている。
【００３２】
図３にはコーティングされたランプ２０の前面図が示されている。このランプにはランプソケット２１と、ランプ面１を形成するランプ管２２と、ランプ管２２の内部に配置された発光物質２とが属する。ランプ管の表面にはマスク３のＵ字形の開口部を通してＰＶＤ法（例えばスパッタリングプロセス）によるコーティング部２３が堆積される。この層はこの実施例では黒塗りで示されている。コーティング部２３の形状はマスク３のＵ字形の開口部の形状に相応する。
【００３３】
図３には同様に発光物質２がランプソケット２１に対して正確に配向される様子が示されている。ただしランプ管２２は（例えば製造精度または取り付け精度のために）ランプソケット２１に対して斜めに固定されている場合がある。したがってランプ面１ひいてはランプ管のコーティングすべき部分表面は発光物質２に対して“斜め”の位置を取っている。つまりランプ管のコーティングすべき部分表面は規格の形状から偏差している。にもかかわらずコーティング部２３は所望の位置で発光物質２に関してランプ管１の表面に被着される。これは図３では被着される層の境界線と発光物質２の輪郭とが平行となっていることにより表されている。図１ではランプ管が表面１に対して斜めに取り付けられていることは示されていない。
【００３４】
ランプの部分表面にコーティングを被着させる本発明の方法は、例えば誤った位置に配置されたランプの光出射面においても、この光出射面に対して所定の距離で配置されるマスクを用いた真空コーティングにより、上述の投影効果を利用して、発光物質に対して正確にコーティング層を配置することができる。この層は良好な接着性を有し、しかもくっつき・ひっかき・温度などに耐性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法の実施例の概略図である。
【図２】
マスクの実施例の平面図および前面図である。
【図３】
本発明の方法にしたがって製造されたランプの前面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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