光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造

【課題】光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造を提供する。
【解決手段】プラスチック射出成型、金属ダイカスト成型、金属電気鋳造成型の方法により反型体を成型し、電気鋳造成型により該反型体の表面に一定の厚度の基板を形成する。メッキ時には予め基板表面をラフ化し、積層方式により材料を基板の特定表面上に積層する。こうして全、半反射型或いは特殊光線が通過する型層となり、そのラフ化はイオンビームスプラッターにより、基板のラフ表面の窪みはナノサイズのラフ凹凸面となる。材料を積層させる時、原子或いは原子団の大小様々な嵌入表面の形態により効果的に結合させ、こうして両者の結合の安定性は極めて高く、基板は薄くなるため、直接ランプの高温を発散させることができ、効果的な散熱と耐高温の目的を達成することができる。さらに、わずかに弾性を備えたランプシェードを対応させることで、光線処理特性を調整可能な構造を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造に関する。特に一種のプロジェクター反射鏡などの極めて容易に高温を生じる環境に、或いは特殊な硬度と材料物理性質を必要とする鏡体或いはランプシェード体等に適用し、基板の特殊製法及び基板と表面層のメッキ方式により、基板は確実に散熱するため、耐高温或いはその他特殊物理特性のニーズを満たすことができ、しかもメッキの安定度は非常に高く、高度な実用価値を備える光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造に係る。
【背景技術】
【０００２】
現在使用されている反射鏡体及びランプシェードの多くはガラスを基材とする。しかし、ガラスは材料物理特性の制限を受け、比重が高く、しかも硬度にも限界があり、高温に耐えることもできないため、プロジェクターに使用するランプシェード及び反射器など物理特性への要求が特殊な製品及び場所には不適切である。
現在、プロジェクターはより高いルーメンが求められるようになっており、ランプの電力もこれに従い増加しているため、発生する熱量も極めて高くなっている。しかも、プロジェクター内の環境は小さく散熱は容易でないため、ランプが高熱を発する時、ランプに最も近いランプシェードは耐熱性質が必要である。しかし、ランプシェードのガラス材質の物理性質は高温に耐えることができないため、ランプそのものの材質が耐高温であっても、反射ランプシェードのガラスが高温に耐えることができず、プロジェクター全体が投射するルーメン数を効果的に上昇させることができない。
このガラスの耐熱性が劣り、しかも材質が硬く塑形が容易でないという欠点に鑑み、ダイカストガラス或いは研磨ガラスにより製作する方法が考案されたが、これはコストが非常に高いという欠点があり、現在ではセラミックに取って代わられている。しかし、セラミック焼成の成功率は非常に低く、反射表面精度の成型も制御が難しいため、量産とコストパフォーマンスの要求には符合しない。
上記問題に対して、第94134952号「金属反射器と該金属反射器製造の方法」特許が提出された。該発明の反射器は金属製で、しかも該金属反射器は材料を除去する方式により製造し、その後表面にメッキするもので、さらに散熱構造の設計を含む。つまり反射器を金属材質により製造し、しかも材料除去の方式により製造するものである。このような製法と構造はガラス材質が高温に耐えることができないという欠点を解決することはできるが、やはりその構造には以下のように多くの欠点が存在する。
１）製法はコストパフォーマンスが低い：その金属反射器は材料を除去する方式により幾何形状に製造するため、その材料除去は無駄である。しかも材料除去時には機械加工を用いる必要があり、その表面のラフ度の要求は非常に高いため、当然加工の精度も極めて高くなる。しかし現在の機械加工技術では、その精度はどんなに高くても０．００１ｍｍから０．１ｕｍｍの程度で、それ以上精度を上げることは難い。またある精度に到達させようとしても、ある一点で良いと言う訳ではなく、面全体となり、しかも該面は平坦面ではなく、複雑な曲面であることもあるため、加工の歩留まりは非常に低い。しかも精密研磨加工のプロセスを採用するため、全体的なコスト低下も不可能で、そのコストパフォーマンスは低くならざるを得ない。
２）反射物理特性を発揮しにくい：材料除去後の表面ラフ度は極めて大きいため、メッキ後の表面はその材料表面層のラフ度に伴い起伏し、不必要な乱射、反射或いは透射を招き、反射率或いはその他物理特性(集光率或いはその他特殊光線物理特性)の条件を低下させてしまう。よって消費者或いは製造者の需要を満たすことは難しい。
３）複雑な成型が難しい：機械により材料を除去し加工するため、その加工の形状或いは構造はカッター進出のルートを考慮する必要があり、複雑な形状構造に対しては材料除去加工を行うことが難しい。よって該技術により加工する基板形状は単純なものでなければならないため、消費市場の要求に合致しない。
４）散熱効果に限界がある：材料を除去する方式により加工を行うため、その基材体積は大きく、しかも加工後の基材堆積も大きく、厚く、その伝熱及び散熱速度には限界がある。よって別に散熱の構造を形成する必要があり、全体体積の大幅な増加を招いてしまうため、狭小空間には設置することができず、しかもファン或いは比較的大きな散熱フィンを対応させる必要がある。
【特許文献１】第94134952号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明人は上記公知構造の欠点に鑑み、基板の製造をより迅速で便利にし、厚度を薄く、散熱性を上げ、しかも表面処理のメッキ結合性をより安定確実とし、高い散熱性、高い安定性、高い適用性及び高品質等機能を達成するために、光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は下記の光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造を提供する。
それは主に光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造を提供し、基板において直接反型体により厚度が均一な基板を電気鋳造成型し、しかも物理特性はニーズに符合する構造で、さらに極めて良好な散熱性を備え、
またそれは光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造を提供し、該電気鋳造成型の基板表面には先ずイオンラフ化を施し、次にメッキを行い、材料をその上に積層させ、高い結合力を達成することを特徴とする光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法及び構造である。
【発明の効果】
【０００５】
上記のように、本発明には以下の機能或いは長所が存在する。
１）製法はコストパフォーマンスが高い：反型体は電気鋳造と同時に大量に大量製作が可能で、単位時間内に大量に複製と製作を行うことができ、しかも製造後の品質は非常に安定し精緻である。また電気鋳造成型により金属原子はイオン化後、反型体４０上に結合し、その金属イオン還原の形態により積層成型するため、その性質は当然極めて安定し、密度が高く、不良品率は極めて低い。さらには複雑な曲面も、電気鋳造により簡単に形状を複製が可能である。
２）各項物理特性が良好：基板は殻状構造であるため散熱が迅速で、しかも表面は既に非常に精緻である。イオンビームスプラッター処理後の表面はナノラフ表面であるが、メッキ時にはその表面は既に非常に精緻であるため、ラフ化はナノ形態に属し、よってメッキ後は原子化により補填され、その表面精度は非常に高い。こうして光学反射或いは曲射を行う時に、効果的に反応可能で、効率は非常に高く、失効部分を最低にまで下げることができる。こうして集光率或いはその他特殊光線物理特性の要求を満たすことができる。
３）複雑な成型が可能：反型体の迅速成型により、その成型部は極めて容易に成型され別の加工が不要で、その形状或いは構造は直ちに成型されるため、該技術により形成された基板は実際の需要に応じて達成され、消費市場のニーズに符合することができる。
４）散熱効率が高い：基板の厚度は非常に薄く直接伝熱可能であるため、別に散熱構造を形成する必要が無く必要な散熱効率を達成することができる。よって狭小空間にも設置可能で、ファン或いは比較的大きな散熱フィンに換える必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１、２に示すように、本発明の電気鋳造成型基板１０の構造形態は金属板体で、しかも該全体の構造基礎は電気鋳造成型により製造する金属薄殻構造形態である。
該基板１０は基板１０間に結合する第一、二接合部１１１２を備え、本実施例の図に示すように、該第一接合部１１は長方形凸柱構造形態で、該第二接合部１２は面積が該第一接合部１１断面積と同一の穿孔である。該基板１０端面上には一定面積の鏡面表面１３を備え、直接鏡面標準の要求を成型することで、別に鏡面加工を行うステップを減少させる。
該鏡面表面１３は適したラフ化後に、さらにメッキ作業により表面層２０を形成し、該各基板１０はそれぞれ相対する第一接合部１１と第二接合部１２を相互に挿入接続し一体を形成する。これにより該各表面層２０は相対設置され、該各表面層２０は反射膜構造となり、それは全反射の膜層、或いは半反射の型層となる。これにより異なる光線特性に対して反射或いは透光或いは集光の条件により特殊吸收構造を設計することができる。
【０００７】
次に図１〜４の実施例構造では、該基板１０上の表面層２０は反射膜であるため、全体を組合せ後は、集光管構造を形成することができる。光線は各基板１０が囲む空間中を貫通し、四周からの反射により一直線のビームを形成する。
該基板１０の製法は電気鋳造成型法で、その成型法３０は以下のプロセスを含む。
反型３１を成型：先ず図４に示す反型体４０を成型する。該反型体４０内には基板１０と反対の成型部４１を備え、電気鋳造成型により正型形態の基板１０を成型する。
電気鋳造成型３２：該反型体４０を電気鋳造槽内に入れ電気鋳造作業を行う。こうして該成型部４１内に一定厚度の電気鋳造殻体を電気鋳造し、該成型部４１内に基板１０のプレフォームを成型する。
メッキ作業３３：先ず該基板１０の鏡面表面１３に洗淨３３０作業を行い、洗淨３３０作業後に、ナノラフ化３３１により該鏡面表面１３にメッキ３３２を加え、該鏡面表面１３上に結合性が極めて良好な表面層２０を形成する。。
パーツ成型３４：前記作業が完成した基板１０に対して細部の修正を行い、必要とするパーツとする。
完成品３５：各パーツを組合せ、結合する。該結合の方式は必要に応じて、溶接或いは接着とし、またベルトにより固定し図２に示す光管完成品を完成する。
前記の成型方法において、該反型体４０はプラスチック射出成型、金属ダイカスト成型、金属電気鋳造成型或いはその他成型の方式により成型することができる。その材料は蝋、ゴム、石膏或いは金属材料とする。その成型後の反型体４０は導電型、或いは非導電型で、非導電型である時には、直接該成型部４１内において先に一層の導電膜を付着させ導電の電気鋳造の便を図る。該導電膜は銀質の導電膜である。該反型体４０は電気鋳造前において、洗浄、脱脂、活性化及び導電等ステップの表面処理を必要とし、この後に電気鋳造槽内に入れる。
【０００８】
前記電気鋳造の原理と電気メッキは同様であるが、電気メッキの膜層はより薄く、約数10ミクロン前後であり、電気鋳造成型の膜層は数100ミクロンから数ミリである。どちらを使用してもよく、成型後、その基板１０は既に硬化し製品が必要とする物理特性を備える。
その電気鋳造法中で使用する金属溶液は金、銀、銅、ニッケル、鉄、プラチナ、アルミニウム、コバルト、マンガン、タンタル、ゲルマニウム、タングステン、モリブデン、ゲルマニウム等と酸水素或いは塩素及び硫黄とホウ素、フッ素、リン等元素により形成する化学溶液で、主な電気鋳造により生成される材料は金、銀、銅、ニッケル、鉄、プラチナ、アルミニウム、コバルト、マンガン、タンタル、ゲルマニウム、タングステン、モリブデン、ゲルマニウム等金属元素或いは合金で、さらには炭素、シリコン、ニッケル複合材、酸化アルミニウムとニッケルの複合材等の複合電気鋳造材料とすることもできる。内、ゲルマニウムは赤外線を通過させることができ、太陽エネルギー吸收器の一部分とすることができる。
前記基板１０の鏡面表面１３に対して行う洗淨３３０の作業は、該鏡面表面１３に対してアルカリ或いは酸により汚れ取りの作業を行うことができ、膜が付着し易いよう該鏡面表面１３を確実に清潔にする。
該鏡面表面１３のラフ度は非常に小さいため、さらにナノレベルのラフ化を行うだけで良く、イオンビームスプラッター(Ion Beam Sputtering)により該鏡面表面１３をラフ化３３1する。ニトロゲンイオン、アルゴンイオン或いはXeイオンにより該イオンビームスプラッターのプロセスを行い、該鏡面表面１３をイオンスプラッターの方式によりラフ化する。
メッキ３３２は積層或いは電気メッキ或いはその他メッキの方式により一層の薄膜形態の表面層２０を形成し、全体のメッキ３３作業を完成する。その表面層２０の形成時には、該鏡面表面１３と結合する粒子は直接イオンビームスプラッターの窪み内に入り確実に噛み合う構造を形成し、結合力の高い表面層２０構造とする。
本発明基板１０は該反型体４０を電気鋳造し成型するため、該反型体４０はプラスチック射出或いはその他迅速成型の方式により成型することができる。よって、大量生産が可能で、しかも精度はプラスチック射出型精度の要求同様に高精度金型で大量の高精度の反型体４０を製造できる。また電気鋳造時にも同一の電気鋳造槽内において大量に処理することができ、単位時間内の数量は電気鋳造槽の大きさに応じて大量の複製作業を行うことができる。しかも形成する基板１０形態も該反型体４０成型部４１に応じて鋳造し、また全体は薄殻状となるため、既に１個のパーツ単体を成し、別にサポートフレーム或いはその他のサポート構造が不要で、単一パーツとして使用することができる。
【０００９】
該基板１０は異なる需要に応じて異なる形状の設計とすることができ、図５に示すように、その基板１０の両側には別に凹槽状の結合部１４を設置することができる。該結合部１４は反対側の２個の基板１０の端部に対応しその中に設置可能で、ポイント溶接により成型し、光管の構造を成型する。
同様に、該反型体４０の成型部４１も直接ランプシェードの構造形態を形成することができる。図６、7、8に示すように、該反型体４０Ａは前記同様のステップにより基板１０Ａを成型し、メッキ作業３３を行い、さらに直接製品上に運用し、ランプシェードとすることができる。その薄殻の設計により、ランプが発する熱量は直接ランプシェードの反射面より反対の端面に伝わり、弧状突起の端面より散出する。その伝熱のルートと厚度は極めて薄いため、散熱はより迅速で、しかもその金属材質の特性により耐熱の効果を達成する。
前記の分析から分かるように、電気鋳造成型の基板１０は単体のパーツとして使用可能であるため、その適用範囲は非常に広く、一般の反射ランプシェード、平面の反射鏡、凹凸反射鏡及び自由曲面の反射鏡等とすることができる。また本発明に示す光管構造、或いは反射式カラーホイール(color wheel)、湾曲可能な反射鏡或いは金属光盤等構造とすることもできる。
【００１０】
さらに図６、7、8に示すように、単曲面の反射鏡の製法と構造は、異なる製造方式により反型３１を成型し、成型部４１Ａを備えた反型体４０Ａを形成する。該反型体４０Ａが非導電体である時には、該成型部４１Ａ表面に先に一層の導電層４２を形成し、これにより電気鋳造成型３２により基板１０Ａを成型することができ、しかも該基板１０Ａの鏡面表面１３Ａにおいてメッキ作業３３を行った後はパーツ製品として使用することができる。
本発明においてコストパフォーマンスが高い規格は、電気鋳造成型３２の厚度が0.1mmから2.5mmの範囲である。また0.1mmから0.3mmで散熱の要求を満たすことができる。しかも熱伝動の原理において、熱伝導率はと熱伝動の厚度と半比例を成すため、前記の厚度の範囲にあれば散熱における要求を満たすことができる。
【００１１】
また図9に示す、わずかに弾性を備えたランプシェード基板１０Ｂ構造は、電気鋳造成型３２によりわずかに弾性を備えた板体を成型する。該基板１０Ｂ中心には別に牽引部品１４を設置可能で、光線処理装置５０の該基板１０Ｂに対応する周囲にはサポート部品５１を設置する。該基板１０Ｂは中央の牽引部品１４の牽引により、該基板１０Ｂの周縁はサポート部品５１により支えられ、こうして該基板１０Ｂ全体の湾曲率を改変し、該基板１０Ｂの集光或いは投射或いは光線発散の角度を変えることができる。これにより図１0に示すように、光線特殊処理の目的を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明基板の立体指示図である。
【図２】本発明基板が相互に結合し完成品となる様子の指示図である。
【図３】本発明の全体電気鋳造成型の方法と作業プロセスの指示図である。
【図４】本発明の全体電気鋳造成型の方法と作業プロセスの立体外観指示図である。
【図５】本発明別種の基板の実施例立体指示図である。
【図６】本発明ランプシェードの反型体を成型する指示図である。
【図７】本発明ランプシェードの反型体を成型する成型部に導電層を塗布する指示図である。
【図８】本発明ランプシェード反型の成型体の成型部表面に基板を成型する指示図である。
【図９】本発明ランプシェードに光線処理装置を弾性対応させる相対構造の指示図である。
【図１０】本発明ランプシェードに光線処理装置を弾性対応させる相対構造の動作指示図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０基板
１１１２接合部
１３膜表面
１４結合部
２０表面層
３０成型法
３１反型を成型
３２電気鋳造成型
３３メッキ作業
３３０洗淨
３３１ラフ化
３３２メッキ
３４パーツ成型
３５完成品
４０反型体
４１成型部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
主に基板を含み、該基板は金属板体で、しかも該基板は鏡面表面を備え、該鏡面表面上には一層の表面層をメッキし、
該基板は電気鋳造成型により製造することを特徴とする光線処理装置の耐高温金属基板の構造。
【請求項２】
前記基板は金属板体で、しかも該基板全体の構造基礎は電気鋳造成型により製造する金属薄殻構造形態で、該基板は基板との間に結合する接合部を備えることを特徴とする請求項１記載の光線処理装置の耐高温金属基板の構造。
【請求項３】
前記基板端面上には鏡面表面を備え、該鏡面表面はナノラフ化処理後、メッキ作業により表面層とすることを特徴とする請求項１記載の光線処理装置の耐高温金属基板の構造。
【請求項４】
前記光線処理装置の耐高温金属基板メッキの製造方法は電気鋳造成型法で、以下のプロセスを含み、
反型を成型：先ず反型体を形成し、該反型体内には基板と反対の成型部を備え、電気鋳造成型により正型形態の基板を成型し、
電気鋳造成型：該反型体を電気鋳造槽内に入れ電気鋳造作業を行い、成型部内において電気鋳造により厚度を備えた電気鋳造殻体を形成し、該成型部内に基板のプレフォームを成型し、
メッキ：先ず基板の鏡面表面を洗淨し、ラフ化作業後に再びメッキ作業を行い、該鏡面表面上に結合性が極めて良好な表面層を形成し、
パーツ成型：前記作業が完成した基板に対して細部の修正を行い、必要とするパーツとし、
完成：各パーツを組合せ後、結合し完成品とすることを特徴とする請求項１記載の光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法。
【請求項５】
前記各パーツ結合の方式は溶接或いは接着、またベルトにより固定し完成品とすることを特徴とする請求項４記載の光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法。
【請求項６】
前記反型体はプラスチック射出成型の方式或いは金属ダイカスト成型或いは金属電気鋳造により成型することを特徴とする請求項４記載の光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法。
【請求項７】
前記ラフ化の作業は該鏡面表面孔が既に十分に小さいため、わずかなラフ化で良く、こうしてイオンビームスプラッター(Ion Beam Sputtering)により該鏡面表面をラフ化し、ニトロゲンイオン或いはアルゴンイオン或いはXeイオンにより該イオンビームスプラッターのプロセスを行い、該鏡面表面をイオンスプラッターの方式によりラフ化することを特徴とする請求項４記載の光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法。
【請求項８】
前記メッキは積層或いは電気メッキ等方式により一層或いは多層の薄膜形態の表面層をメッキし、全体のメッキ作業を完成し、その表面層形成時に、該鏡面表面と結合する粒子は直接イオンビームスプラッターの窪み内に入り確実に噛み合う構造を形成し、結合力の高い表面層構造とすることを特徴とする請求項４或いは７記載の光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法。
【請求項９】
主に光線処理装置の基板表面上はメッキ作業の方法により成型し、洗淨、ラフ化及びメッキを含み、
該ラフ化の作業は基板に鏡面表面を設置し、該鏡面表面上にラフ化作業を行い、イオンビームスプラッター(Ion Beam Sputtering)により該鏡面表面をラフ化し、しかもラフ化後は直接メッキ処理によりメッキ作業を完成することを特徴とする光線処理装置の耐高温金属基板の製造方法。
【請求項１０】
前記基板は弾性構造で、該基板の光線処理装置に対してサポートフレームを備え、該基板を支えることを特徴とする請求項１記載の光線処理装置の耐高温金属基板の構造。

【図１】