【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等の操作キー又は各種装飾部品の成形に供される樹脂成形用金型キャビティーの製造方法に関する。本明細書において「金型キャビティー」とは、樹脂成形用金型装置中で、固化後成形品になる溶融樹脂が注入される空洞部を指すものとする。
【０００２】
【従来の技術】
表面に文字、記号又は模様の３次元的形状（隆起又はくぼみ）を有する樹脂製品を製造するための、当該文字、記号又は模様の反転形状をその内面に有する金型キャビティーの作成には、従来から電鋳法が用いられてきた。
【０００３】
その理由は、一般に深い凹面をなす金型キャビティーの内面に、機械的な切削加工等により目的とする文字、記号又は模様の反転形状を高い精度で刻印することは極めて困難だからである。また、同一の金型キャビティーを複数個作成する際の反復再現性も、機械的加工法は電鋳法より劣る。
【０００４】
電鋳法による樹脂成形用金型キャビティーの製造は、概ね以下のように行われる（例えば、特許文献１参照）。先ず、成形しようとする樹脂製品と同一の外形寸法を有する形状を銅合金等（電鋳マスタに耐久性が必要な場合−そうでない場合は樹脂−）で作成し、当該形状の表面（一般に凸面または浅い凹面をなす）に、切削、彫刻又はブラスト加工や化学的エッチング加工などの表面粗化処理により、成型品の表面に形成されるべき文字、記号又は模様（「シボ」と呼ばれる粗面を含む）を刻印して、電鋳母型（マスタ）とする。ブラスト加工は砂又はガラスビーズの吹き付けにより行われる。次に、上記電鋳マスタに厚膜（２〜３ｍｍ）の金属（ニッケル等）メッキを施す。メッキ膜を上記電鋳マスタから分離後、このめっき膜の部分を樹脂成形用金型キャビティー（「電鋳型」とも呼ばれる）として用いる。この厚膜メッキ工程は「電鋳」と呼ばれる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１１６１８３号公報
【０００６】
しかしながら、この電鋳工程には長時間（２ヶ月程度）を要し、したがって電鋳法で作成する金型キャビティーはコストが高いだけでなく、製作期間が長く、設計変更等に柔軟に対応できない。また、電鋳マスタの表面にブラスト加工など表面粗化処理を施すためにマスキング・テープを貼る場合その貼付位置がずれ易く、粗面と平滑面の境界が狙った位置から微妙にずれるという問題点がある。さらに、ブラスト加工や化学的エッチング加工は加工程度のばらつきが大きいという問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、このように多くの問題点を抱える電鋳法に頼ることなく、その内面に成型品の表面に転写形成されるべき文字、記号又は模様の反転形状が高精度で形成された樹脂成形用金型キャビティー及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、樹脂成形用金型キャビティーの内面に、成型品の表面に転写形成されるべき文字、記号又は模様の反転形状をレーザビームを用いて直接刻印する方法により解決することができる。
【０００９】
本発明により、当該反転形状を樹脂成形用金型のキャビティー内面に精密に刻印する手段が与えられるので、今後は電鋳法に頼る必要がなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施形態としてのレーザ加工機を示す。図１において符号ａはレーザ加工機、ｂはデータ入力手段、ｃはレーザ発振手段、ｄはミラーシステム、ｅは制御手段、ｆはレーザビーム、ｇは加工対象物（金型キャビティー）である。
【００１１】
レーザ発振手段ｃは、加工に必要なパワーが得られるならば特に限定されない。例えば広く普及している炭酸ガスレーザや、代表的な固体レーザであるＹＡＧレーザ等を用いることができる。また、発振方式も連続式か間歇式かを問わない。
【００１２】
加工対象物の形状に関する立体（３Ｄ）データは、データ入力手段ｂから入力され、このデータに基づいて制御手段ｅはレーザ発振手段ｃ及びミラーシステムｄの動作を制御する。その結果、レーザ発振手段ｃから射出されたレーザビームｆは、図５に２点鎖線で示すように制御手段ｅによって制御され、入力された加工形状３Ｄデータに基づいて角度を変えることにより、加工面のｘ方向及びｙ方向におけるレーザビームの位置を規定する２枚のミラーを有するミラーシステムｄによって光路が変えられ、加工対象物（金型キャビティー）ｇの表面を走査して、所望の形状を実現する加工が行われる。
【００１３】
なお、レーザ加工機ａは、入力された加工形状に関する３Ｄデータに基づいてレーザビームを射出するレーザ発振手段ｃの動作を制御するためのデータ（例えばレーザ発振が間歇式である場合は、所要の加工深さに対応するパルス出力回数のデータ等）や、所望の箇所にレーザビームを照射させるためにミラーシステムｄの動作を制御するためのデータなどを生成する。
【００１４】
また、本発明に用いる金型キャビティーの材料は、レーザ加工が可能な限り、特に限定されない。通常樹脂成形用金型の材料として用いられるもの（例えばＳＴＡＶＡＸ、プリハードン系鋼材等）を用いることができる。
【００１５】
さらに、金型キャビティー内面の細かい文字、記号又は模様の形状の加工は当然レーザビームで行うが、当該形状以外のおおまかな形状を切削工具等で形成するかレーザ加工で形成するかは、各部位（例えば角隅部のＲ等）の加工特性に応じて、いずれが能率が高いかを考慮して適宜選択すれば良い。
【００１６】
【実施例】
添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な一実施例について説明する。図２において参照符号１は樹脂成形用金型キャビティー、２は金型キャビティーの内面、３はレーザ加工前の金型キャビティーの内面、４はレーザ加工後のキャビティーの内面、５はレーザビームを示す。
【００１７】
本実施例の金型キャビティー１のレーザ加工前原型は、樹脂成形金型材料として広く用いられているＳＴＡＶＡＸのブロックから削り出して作成した。この段階では、金型キャビティー１はレーザ加工前の内面３を有する。
【００１８】
レーザ加工前の金型キャビティー内面３にレーザビーム５を照射して加工を行った。使用したレーザ装置は出力１００Ｗ程度の脈動式ＹＡＧレーザで、光学系によりビームスポットを０．０４〜０．１ｍｍに集光した。このレーザビーム５を図１に示すレーザ加工機ａを介して加工面に照射した。このレーザビーム５の照射によって加工面では不要部分の材料が蒸発・除去されて所望の転写形状が形成される。
【００１９】
本実施例では、金型キャビティー１の底面中央に文字等の字体部分を凸形に残してその周囲の材料を除去し、字体以外の部分及び上記凸形の上部端面を一様な粗面とした（その結果がレーザ加工後の内面４）。この金型キャビティー１で製作される成形品では、その表面に一様な粗面に囲まれた文字等がくぼみ（くぼみの底面も粗面である）として表現される。
【００２０】
図３及び図４は本実施例に係る金型キャビティー１を用いて製造された携帯電話機又は携帯情報端末装置用操作キーのキートップを示す平面図である。図３における符号７は凹に形成された文字９を有するキートップ、図４における符号８は凸に形成された文字１０を有するキートップ、１１は文字１０の周りを囲む凹部である。キートップ７上の凹に形成された字体９の底面は粗面とされ、字体９の周囲は字体の底面よりもさらに細かい粗面とされている。また、キートップ８上の凸に形成された字体１０の上面及び字体１０周囲の凹部の底面は、どちらも粗面とされている。
【００２１】
上記キートップ７及び８は、例えばＡＢＳ樹脂を上記金型キャビティー１により成形し、その成形品にメッキを施して製品とした。メッキしない場合は成型品全体にＵＶコートを施すことが望ましい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る樹脂成形用金型キャビティーを用いることにより、高価な電鋳型が不要になるので、金型代が大幅に（半減程度に）安くなる。
【００２３】
レーザ直接刻印法による金型キャビティーの製作期間は電鋳型のそれに比べて大幅に短いので、設計変更等に迅速かつ柔軟に対応することが可能になる。
【００２４】
電鋳型を使用しないので、ブラスト加工や化学的エッチング加工等の表面粗化処理におけるマスキングに起因する粗面と平滑面の境界位置の不安定という問題点から解放される。
【００２５】
同じく電鋳型を使用しないので、ブラスト加工や化学的エッチング加工における加工程度のばらつきという問題点から解放され、加工程度を常に一定に維持することができる。その結果、同一形状の金型キャビティーを複数製作する場合の再現性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての、樹脂成形金型キャビティーの製作のために用いられるレーザ加工機の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例としての、樹脂成形金型キャビティーをレーザ加工により製作する過程を説明する概念図である。
【図３】本発明によって作成された樹脂成形用金型キャビティーを用いて製造された成形品の一例としてのキートップの概要を示す平面図である。
【図４】図３の例と同様に製造された別のキートップの概要を示す平面図である。
【符号の説明】
１…樹脂成形用金型キャビティー
２…金型キャビティーの内面
３…レーザ加工前のキャビティー内面
４…レーザ加工後のキャビティー内面
５…レーザビーム
７、８…キートップ
９、１０…文字
１１…文字の周りの凹部
ａ…レーザ加工機
ｂ…データ入力手段
ｃ…レーザ発振手段
ｄ…ミラーシステム
ｅ…制御手段
ｆ…レーザビーム
ｇ…加工対象物（金型キャビティー）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a resin molding die cavity used for molding operation keys or various decorative parts of a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), and the like. In the present specification, the “mold cavity” refers to a cavity in a resin molding apparatus into which a molten resin that becomes a molded product after solidification is injected.
[0002]
[Prior art]
In order to produce a resin product having a three-dimensional shape (elevation or depression) of a character, a symbol or a pattern on the surface, to create a mold cavity having an inverted shape of the character, symbol or the pattern on its inner surface, Conventionally, an electroforming method has been used.
[0003]
The reason for this is that it is extremely difficult to engrave a target character, symbol or pattern inverted shape with high precision on the inner surface of a mold cavity having a deep concave surface by mechanical cutting or the like. In addition, the mechanical processing method is inferior to the electroforming method in repetition reproducibility when a plurality of the same mold cavities are formed.
[0004]
The production of the resin molding die cavity by the electroforming method is generally performed as follows (for example, see Patent Document 1). First, a shape having the same outer dimensions as the resin product to be molded is made of a copper alloy or the like (if the electroforming master requires durability-otherwise, a resin), and the surface of the shape (generally a convex surface) is formed. Or a shallow concave surface) by cutting, engraving, blasting, or chemical etching to roughen the surface of the molded product with letters, symbols or patterns (a rough surface called "texture"). Is stamped to obtain an electroformed master (master). Blasting is performed by spraying sand or glass beads. Next, a metal (eg, nickel) plating of a thick film (2 to 3 mm) is applied to the electroformed master. After separating the plating film from the electroforming master, the plating film portion is used as a mold cavity for resin molding (also referred to as “electroforming mold”). This thick film plating process is called "electroforming".
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-116183
However, this electroforming process requires a long time (about 2 months), so the mold cavity made by the electroforming method is not only expensive, but also has a long manufacturing period and can flexibly cope with design changes. Can not. Also, when applying a masking tape to apply a surface roughening treatment such as blasting to the surface of the electroformed master, the sticking position is easily shifted, and the boundary between the rough surface and the smooth surface is slightly shifted from the intended position. There is. Further, there is a problem that blast processing and chemical etching processing have large variations in processing degree.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is that, without relying on the electroforming method having many problems as described above, the inverted shape of characters, symbols or patterns to be transferred and formed on the surface of the molded product on the inner surface is high. An object of the present invention is to provide a resin molding die cavity formed with high precision and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above problem can be solved by a method of directly engraving a reverse shape of a character, a symbol or a pattern to be transferred and formed on the surface of a molded product by using a laser beam on an inner surface of a resin molding die cavity. .
[0009]
According to the present invention, since a means for imprinting the inverted shape precisely on the inner surface of the cavity of the resin molding die is provided, it is no longer necessary to rely on the electroforming method.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a laser beam machine as one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral a denotes a laser beam machine, b denotes data input means, c denotes laser oscillation means, d denotes a mirror system, e denotes control means, f denotes a laser beam, and g denotes an object to be processed (a mold cavity). .
[0011]
The laser oscillation means c is not particularly limited as long as the power required for processing can be obtained. For example, a widely used carbon dioxide laser, a typical solid-state laser such as a YAG laser, or the like can be used. Also, the oscillation system may be either a continuous system or an intermittent system.
[0012]
Three-dimensional (3D) data relating to the shape of the object to be processed is input from the data input means b, and the control means e controls the operation of the laser oscillation means c and the mirror system d based on this data. As a result, the laser beam f emitted from the laser oscillating means c is controlled by the control means e as shown by a two-dot chain line in FIG. 5, and the angle is changed on the basis of the input processing shape 3D data. The optical path is changed by a mirror system d having two mirrors that define the position of the laser beam in the x direction and the y direction of the surface, and the surface of the workpiece (mold cavity) g is scanned to obtain a desired shape. The processing for realizing is performed.
[0013]
The laser beam machine a has data for controlling the operation of the laser oscillation means c for emitting a laser beam based on the input 3D data on the machining shape (for example, if the laser oscillation is intermittent, For example, data on the number of pulse outputs corresponding to the processing depth), data for controlling the operation of the mirror system d to irradiate a desired portion with a laser beam, and the like are generated.
[0014]
The material of the mold cavity used in the present invention is not particularly limited as long as laser processing is possible. A material that is usually used as a material for a resin molding die (for example, STAVAX, a prehardened steel material, or the like) can be used.
[0015]
Further, the processing of the shape of the fine characters, symbols or patterns on the inner surface of the mold cavity is naturally performed by a laser beam, but it is determined whether a rough shape other than the shape is formed by a cutting tool or the like or by laser processing. Depending on the processing characteristics of the site (for example, R at the corner), it may be appropriately selected in consideration of which is more efficient.
[0016]
【Example】
A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a mold cavity for resin molding, 2 denotes an inner surface of the mold cavity, 3 denotes an inner surface of the mold cavity before laser processing, 4 denotes an inner surface of the cavity after laser processing, and 5 denotes 3 shows a laser beam.
[0017]
The pre-laser working prototype of the mold cavity 1 of the present embodiment was prepared by cutting out a block of STAVAX widely used as a resin molding die material. At this stage, the mold cavity 1 has the inner surface 3 before laser processing.
[0018]
Processing was performed by irradiating the laser beam 5 to the inner surface 3 of the mold cavity before laser processing. The laser device used was a pulsating YAG laser having an output of about 100 W, and the beam spot was focused to 0.04 to 0.1 mm by an optical system. This laser beam 5 was applied to the processing surface via the laser processing machine a shown in FIG. The irradiation of the laser beam 5 causes the unnecessary portion of the material on the processing surface to evaporate and be removed, thereby forming a desired transfer shape.
[0019]
In the present embodiment, a material such as a character is left in the center of the bottom surface of the mold cavity 1 in a convex shape, and the material around the character is removed, and the portion other than the character and the upper end surface of the convex are uniformly roughened. (The result is inner surface 4 after laser processing). In the molded product manufactured by the mold cavity 1, characters or the like surrounded by a uniform rough surface are expressed as depressions (the bottom surfaces of the depressions are also rough surfaces).
[0020]
FIGS. 3 and 4 are plan views showing key tops of operation keys for a mobile phone or a portable information terminal device manufactured using the mold cavity 1 according to the present embodiment. Reference numeral 7 in FIG. 3 denotes a key top having a character 9 formed in a concave shape, reference numeral 8 in FIG. 4 denotes a key top having a character 10 formed in a convex shape, and 11 denotes a concave portion surrounding the character 10. The bottom surface of the character 9 formed in the recess on the key top 7 is made rough, and the periphery of the character 9 is made rougher than the bottom of the character. The upper surface of the convex character 10 formed on the key top 8 and the bottom of the concave portion around the character 10 are both rough surfaces.
[0021]
The key tops 7 and 8 were formed, for example, by molding ABS resin in the mold cavity 1 and plating the molded product. If plating is not performed, it is desirable to apply UV coating to the entire molded product.
[0022]
【The invention's effect】
By using the mold cavity for resin molding according to the present invention, an expensive electroforming mold is not required, so that the cost of the mold is significantly reduced (to about half).
[0023]
Since the manufacturing period of the mold cavity by the laser direct engraving method is much shorter than that of the electroforming mold, it is possible to respond quickly and flexibly to design changes and the like.
[0024]
Since the electroforming mold is not used, the problem of instability of the boundary position between the rough surface and the smooth surface due to masking in the surface roughening process such as blasting or chemical etching is released.
[0025]
Similarly, since an electroforming mold is not used, the problem of variation in the processing degree in the blast processing or the chemical etching processing is released, and the processing degree can always be kept constant. As a result, the reproducibility when a plurality of mold cavities having the same shape are manufactured is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a laser processing machine used for manufacturing a resin molding die cavity as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a process of manufacturing a resin molding die cavity by laser processing as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing an outline of a keytop as an example of a molded product manufactured using a resin mold cavity formed according to the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an outline of another keytop manufactured in the same manner as the example of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mold cavity for resin molding 2 ... Inner surface of mold cavity 3 ... Inner surface of cavity before laser processing 4 ... Inner surface of cavity after laser processing 5 ... Laser beam 7, 8 ... Key top 9, 10 ... Character 11: concave portion around the character a: laser processing machine b: data input means c: laser oscillation means d: mirror system e: control means f: laser beam g: workpiece (die cavity)
