(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内に配置され、着色対象物を保持した状態で自転しながら公転運動し、前記真空槽内の上部空間内と下部空間内とを横切る複数のワークホルダと、
前記真空槽内の前記上部空間に配置された複数の蒸着源と、
前記真空槽の底壁側に配置されたＲＦラジカル源とを有し、
前記各蒸着源は、真空雰囲気中で前記各蒸着源から放出された顔料蒸気が前記真空槽内で混じり合うように配置され、
混じり合った前記顔料蒸気は、前記ワークホルダに保持された前記着色対象物が前記複数の蒸着源の上方位置を通過する際に前記着色対象物に付着し、着色層が形成されるように構成され、
前記ＲＦラジカル源は、前記ＲＦラジカル源から放出されたトップコート材料のラジカルが、前記ワークホルダに保持された前記着色対象物の前記着色層の表面に到達する位置に配置された真空着色装置。
【請求項２】
前記複数の蒸着源は、赤色の顔料が配置された蒸着源と、緑色の顔料が配置された蒸着源と、青色の顔料が配置された蒸着源から成る請求項１記載の真空着色装置。
【請求項３】
前記真空槽内には仕切板が配置され、前記蒸着源が配置された空間と、前記ＲＦラジカル源が配置された空間が仕切られている請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空着色装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は着色技術にかかり、特に、溶剤を使用しない着色方法と、その方法で形成された着色物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用照明機器のリフレクター、エクステンションリフレクター、レンズ、後方視認用ミラー、ドアノブ、バルブ、インナーレンズ、光学部品等の着色は、従来では、塗装で行われている。
【０００３】
図５の符号１０２は着色対象物であり、スプレーノズル１０３の先端から塗料１０５を噴霧し、着色対象物１０２を回転させながら着色を行うものである。
【０００４】
しかしながら、塗料１０５には有機溶剤が含まれるため、環境対策上、無溶剤であって強靱な着色膜が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、無溶剤であって強靱な着色膜を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、着色対象物を保持した状態で自転しながら公転運動し、前記真空槽内の上部空間内と下部空間内とを横切る複数のワークホルダと、前記真空槽内の前記上部空間に配置された複数の蒸着源と、前記真空槽の底壁側に配置されたＲＦラジカル源とを有し、前記各蒸着源は、真空雰囲気中で前記各蒸着源から放出された顔料蒸気が前記真空槽内で混じり合うように配置され、混じり合った前記顔料蒸気は、前記ワークホルダに保持された前記着色対象物が前記複数の蒸着源の上方位置を通過する際に前記着色対象物に付着し、着色層が形成されるように構成され、前記ＲＦラジカル源は、前記ＲＦラジカル源から放出されたトップコート材料のラジカルが、前記ワークホルダに保持された前記着色対象物の前記着色層の表面に到達する位置に配置された真空着色装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の真空着色装置であって、前記複数の蒸着源は、赤色の顔料が配置された蒸着源と、緑色の顔料が配置された蒸着源と、青色の顔料が配置された蒸着源から成る真空着色装置である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空着色装置であって、前記真空槽内には仕切板が配置され、前記蒸着源が配置された空間と、前記ＲＦラジカル源が配置された空間が仕切られている真空着色装置である。
【０００７】
上記のように、本発明の着色物は着色層とトップコート層とが積層された着色膜を有しており、顔料を複数種類用意し、各顔料蒸気を同じ真空槽中に放出させ、顔料蒸気が混合した状態で着色対象物表面に付着させれば、所望の色の着色層を形成することができる。
【０００８】
顔料蒸気は、有機物又は無機物から成る顔料を真空雰囲気中で加熱することで発生させているため、溶剤は用いられていない。従って、得られた着色層中にも溶剤は含有されていない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図３(ｃ)を参照し、符号５０は、本発明の着色膜を形成する対象である着色対象物を示している。
【００１０】
この着色対象物５０は、ＡＢＳ樹脂(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂  ：acrylonitrile butadiene styrene resin)やＡＡＳ樹脂(アクリロニトリル-アクリレート-スチレン樹脂：Acrylonitrile acrylate styrene plastics)等の樹脂から成る基体５２を有している。
【００１１】
該基体５２は所望形状に成形されており、その表面には、基体５０よりも硬いハードコート層５４が形成されている。
【００１２】
このハードコート層５４は、ポリイミド等の基体５２よりも硬い樹脂を膜厚１μｍ程度に成膜したり、ＳｉＯ2等の無機薄膜を膜厚０．１μｍ〜２μｍ程度に成膜して構成させることができる。
【００１３】
ハードコート層５４表面には、金属層５５が形成されている。この金属層５５は、下層の基体５２の色が表面に現れないために設けられており、アルミニウムやクロム等の金属が用いられる。金属層５５は、ハードコート層５４表面に形成されるため剥がれにくく、また、ハードコート層５４が基体５２を保護し、金属層５５が成膜される際に基体５２が損傷しないようになっている。
【００１４】
金属層５５表面には、着色層５６が形成されている。この着色層５６は、顔料や染料等の色彩を有する物質が金属層５５に付着することで所望の色に着色されている。
【００１５】
着色層５６の表面には、着色層５６を保護するためのトップコート層５７が形成されている。このトップコート層５７は、下地の着色層５６の色彩を変化させないように透明であることが望ましく、無色透明なＳｉＯ2、ダイヤモンド膜等の無機薄膜や、無色透明の有機薄膜を用いることができる。トップコート層５７は着色層５６よりも硬く、また剥がれにくい性質を持っていることが望ましい。
【００１６】
本発明の着色物５９は上記のように構成されており、その製造方法の例を説明すると、先ず、図３(ａ)に示すような、基体５２表面にハードコート層５４と金属層５５とが形成された状態の着色対象物５０を用意する。
【００１７】
図１は、その着色対象物５０を着色する真空着色装置の一例であり、真空槽２１を有している。
真空槽２１は、仕切板１５によって上部空間と下部空間とに仕切られている。
【００１８】
真空槽２１内には複数個のワークホルダ２５1〜２５6が配置されている。各ワークホルダ２５1〜２５6は、不図示の公転機構により、真空槽２１の略中央位置を中心として鉛直面内を回転移動(公転移動)するようになっている。
【００１９】
仕切板１５の上方の上部空間内には、１個乃至複数個の蒸発源１１〜１３が配置されており、公転移動により、ワークホルダ２５1〜２５6が上部空間内を横切る際には、蒸発源１１〜１３の真上位置を通過するようになっている。
【００２０】
また、真空槽２１の底壁側には、ＲＦラジカル源２２が配置されている。
【００２１】
このＲＦラジカル源２２の開口は仕切板１５の下方の下部空間内に向けられており、公転移動により、ワークホルダ２５1〜２５6が下部空間内を横切る際には、ＲＦラジカル源２２の開口の真上位置を通過するようになっている。
【００２２】
各ワークホルダ２５1〜２５6は、着色対象物５０を複数個保持できるようになっており、各ワークホルダ２５1〜２５6に所定個数の着色対象物５０を保持させた状態で真空槽２１の内部に装着し、次いで、真空槽２１の扉を閉め、真空槽２１内部を大気から遮断し、真空ポンプ２３を動作させ、真空槽２１内部を真空排気し、所定圧力まで低下させる。
【００２３】
蒸発源１１〜１３内には、着色させたい色に応じた顔料が配置されている。フルカラーで着色させたい場合、赤、緑、青の各原色を着色させたい色に応じた割合で混合すればよいから、原色毎に蒸着源１１〜１３を用意し、１台乃至複数台の蒸着源に１原色の顔料を配置する。
【００２４】
ここでは赤色と緑色と青色毎に、それぞれ蒸着源１１〜１３が１個ずつ設けられており、赤色の蒸着源１１内には、アゾ系の顔料が配置され、緑色の蒸着源１２内には酸化物系の顔料が配置され、青色の蒸着源１３内には銅フタロシアニン等のフタロシアニン系の顔料が配置されている。
【００２５】
真空槽２１が所定の真空度(１×１０-2〜１０Ｐａ程度)に達した後、着色させたい色に応じた割合で、各蒸着源１１〜１３内から、赤色、青色、緑色の顔料蒸気を放出させると、各色の顔料蒸気は真空槽２１内で混じり合う。このとき、顔料蒸気の放出により、上部空間内の圧力は１０Ｐａ程度に上昇する。
【００２６】
ワークホルダ２５1〜２５6は、ワークホルダ２５1〜２５6の中心位置を中心として回転するようになっており(自転)、ワークホルダ２５1〜２５6が公転移動しながら自転すると、各ワークホルダ２５1〜２５6に保持された着色対象物５０は、その金属層５５が形成された面が、蒸着源１１〜１３及びＲＦラジカル源２２と向き合うように配置されている。
【００２７】
従って、着色対象物５０は、蒸着源１１〜１３の上方位置を通過する際に、赤色、青色、及び緑色の顔料蒸気が付着し  図３(ｂ)に示すように金属層５５表面に着色層５６が形成される。
【００２８】
ＲＦラジカル源２２内にはトップコート層を形成するための材料が配置されており、着色層５６が形成された状態の着色対象物５０を保持したワークホルダが、上部空間から下部空間に移動してきたときに、ＲＦラジカル源２２のコイルに通電し、高周波磁界によってＲＦラジカル源２２内の材料をラジカル化し、下部空間に放出すると、着色層５６表面で重合され、トップコート層５７が形成される。下部空間の圧力は１×１０-2〜１×１０-1Ｐａ程度の圧力が維持される。
【００２９】
ここでは、トップコート層の材料として、ＨＭＤＳ(ヘキサメチルジシロキサン)がＲＦラジカル源２２内に配置されており、ＳｉＯ2から成るトップコート層５７が形成される。
【００３０】
以上は同じ真空槽２１内で着色層５６とトップコート層５７とを形成したが、異なる真空槽内で形成してもよい。
【００３１】
図２の符号３０は、その形成方法に用いることができる着色装置を示している。
【００３２】
この着色装置３０は、搬入室３１と、着色室３２と、ラジカル重合室３３と、搬出室３４とを有している。各室３１〜３４の間は、開閉自在なゲートバルブ３５1〜３５3で接続されている。
【００３３】
符号２６は着色装置３０の外部に配置された網状トレイ２７と、網状トレイ２７上に配置された着色対象物２８とから成る搬送ユニットを示している。
【００３４】
着色装置３０外部の搬送ユニット２６は、先ず、ゲートバルブ３５1を閉じた状態で、搬送室３１と大気との間に設けられた扉３６を開け、搬入室３１内に搬入される。符号２６1は、搬入室３１内の搬送ユニットを示している。
【００３５】
搬入室３１内を所定圧力まで真空排気した後、着色室３２との間のゲートバルブ３５1を開け、搬送ユニット２６1をゲートバルブ３５1を通して着色室３２内に移動させる。符号２６2は着色室３２内に搬入された搬送ユニットを示している。
【００３６】
着色室３２の底部には、複数の蒸着源３８ａ〜３８ｃが配置されている。各蒸着源３８ａ〜３８ｃの内部には、それぞれ異なる色の顔料が配置されており、各蒸着源３８ａ〜３８ｃから真空雰囲気の着色室３２内に顔料蒸気を放出させながら、搬送ユニットを各蒸着源３８ａ〜３８ｃの真上位置を通過させる。
【００３７】
着色対象物２８は、着色したい面が下方を向けられており、各色の顔料蒸気が混じり合った状態で付着すると、各顔料蒸気の割合に応じた色に着色される。
【００３８】
次いで、着色室３２とラジカル重合室３３との間のゲートバルブ３５2を開け、着色作業が終了した着色対象物２８を着色室３２内からラジカル重合室３３内に移動させる。
【００３９】
ラジカル重合室３３の底面には１台乃至複数台のＲＦラジカル源３９が配置されている。各ＲＦラジカル源３９内には、ＨＭＤＳ(ヘキサメチルジシロキサン)がトップコート層の材料として配置されている。ＲＦラジカル源３９に通電し、ＨＭＤＳをラジカル化し、真空雰囲気のラジカル重合室３３内に放出すると、ＨＭＤＳラジカルはＲＦラジカル源３９の上方を通過中の着色対象物２８に到達し、着色層の表面にＳｉＯ2から成るトップコート層が形成される。符号２６3はＲＦラジカル源３９の上方を通過中の搬送ユニットを示している。
【００４０】
トップコート層が所定膜厚に形成されると、ラジカル重合室３３と搬出室３４との間のゲートバルブ３５3を開け、搬出室３４内に移動させる。符号２６4は搬出室３４内に搬入された搬送ユニットを示している。
【００４１】
ラジカル重合室３３との間のゲートバルブ３５3を閉じた後、大気との間の扉３７を開け、搬出室３４内の搬送ユニット２６4を大気中に取り出す。符号２６5は大気中に取り出された搬送ユニットを示している。
【００４２】
以上は、樹脂から成る基体５２を着色する場合を説明したが、無機材料から成る基体に着色する場合には、ハードコート層５４や金属層５５を設ける必要がない。
【００４３】
例えば、ガラスを着色する場合、図４(ａ)に示すように、ガラスから成る基体６２表面に金属層６５が形成された着色対象物６０を真空雰囲気中に置き、同図(ｂ)、(ｃ)に示すように、真空雰囲気中に顔料蒸気を放出させ、金属層６５表面に付着させて着色層６６を形成し、次いで、着色層６６表面に強靱なトップコート層６７を形成すると、目的とする着色物６９が得られる。
【００４４】
更に、金属に着色する場合は金属層が不要であり、金属から成る基体表面に、真空雰囲気中で着色層とトップコート層とを積層させるだけでよい。
【００４５】
以上はトップコート層の構成材料としてＳｉＯ2を説明したが、下層の着色層を保護できる強靱で透明な膜であればよい。
【００４６】
また、上記例では、複数の蒸着源から顔料蒸気を放出させ、顔料が一定の割合で混合された着色層を形成したが、単一の蒸着源から一種類の顔料蒸気を放出させ、着色層を形成してもよい。また、１台の蒸着源から複数種類の顔料蒸気を放出させて着色層を形成してもよい。
【００４７】
要するに、本発明の着色層は真空雰囲気中に顔料蒸気が放出される蒸着法によって形成され、溶剤を含有しない有色膜であればよい。
蒸着層の膜厚は４０ｎｍまで薄くすることができるので生産性が向上する。
【００４８】
【発明の効果】
真空雰囲気中で着色するので溶剤は不要である。
また、着色層が大気に曝されずにその表面にトップコート層が形成されているので、着色層とトップコート層との間の密着性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に適用できる着色装置の一例
【図２】本発明方法に適用できる着色装置の他の例
【図３】(ａ)〜(ｃ)：本発明の一例の着色物の製造工程を説明するための図
【図４】(ａ)〜(ｃ)：本発明の他の例の着色物の製造工程を説明するための図
【図５】従来技術の着色方法の例
【符号の説明】
５０、６０……着色対象物
５６、６６……着色層
５７、６７……トップコート層
５５、６５……金属層
５９、６９……着色物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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