【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作成に必要な電鋳母型（マスタ）及びそ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電鋳法が用いられる。
【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には「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、上記従来の樹脂成形用金型キャビティーの製造方法では、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のマスキング・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、電鋳マスタの表面における表面粗化処理に際して、粗面／平滑面の境界線を狙い通りの位置に設定できること、及び、表面粗化処理における加工度のばらつきを防止して常に一定の加工度を維持できること、である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、電鋳マスタの表面に、成型品の表面に転写形成されるべき文字、記号又は模様を、レーザビームを用いて刻印することにより解決することができる。
【０００９】
上記課題解決手段では、電鋳マスタ表面における表面粗化処理に際して、各種問題点を抱えるブラスト加工や化学的エッチング加工に代えて、精密な制御が可能なレーザ加工を採用するので、ブラスト加工や化学的エッチング加工に付随して生じていた上記各問題点が解消され、電鋳型（つまり金型キャビティ）の品質が向上し、ひいては成型品の品質が向上する。
【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（電鋳マスタ）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（電鋳マスタ）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、本発明に用いる電鋳マスタの材料は、レーザ加工が可能な限り特に限定されない。通常、電鋳マスタの材料として一般的な真鍮等の銅合金を用いることができる。
【００１５】
さらに、電鋳マスタ表面の細かい文字、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及び図３において参照符号１は電鋳マスタ、２はレーザ加工前の電鋳マスタ表面、３はレーザ加工後の電鋳マスタ表面、４はレーザビーム、５は集光レンズ、６はメッキ膜（すなわち電鋳型）を示す。
【００１７】
本実施例の電鋳マスタ１のレーザ加工前原型は、真鍮のブロックから削り出して作成した。この段階では、電鋳マスタ１はレーザ加工前の電鋳マスタ表面２を有する。
【００１８】
レーザ加工前の電鋳マスタ表面２にレーザビーム４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、集光レンズ５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４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４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、電鋳マスタ１天面の中央に文字等の字体部分を凹形にくぼませてその部分の材料を除去し、字体以外の部分及び上記くぼみの底面を一様な粗面とした（その結果がレーザ加工後の電鋳マスタ表面３）。この電鋳マスタ１に電鋳を施して電鋳型（すなわち金型キャビティー）６を得る（図３参照）。このようにして得られる金型キャビティー６を用いて作成される成形品では、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４及び図５は本実施例に係る金型キャビティー６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４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５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比較的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周囲の凹部の底面の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６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】
本発明では、電鋳マスタに対する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代えて、精密な制御が可能なレーザ加工を採用するので、ブラスト加工や化学的エッチング加工に付随して生じていた上記の各問題点、すなわちマスキング・テープ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、さらには、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解消され、樹脂成形用金型キャビティーとしての電鋳型の品質、ひいては成型品の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての、電鋳マスタ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、電鋳マスタ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】電鋳マスタに電鋳を施して樹脂成形用金型キャビティーを作成する過程を説明する概念図である。
【図４】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５】図４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…電鋳マスタ
２…レーザ加工前の電鋳マスタ表面
３…レーザ加工後の電鋳マスタ表面
４…レーザビーム
５…集光レンズ
６…メッキ膜＝電鋳型＝樹脂成形用金型キャビティー
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（電鋳マスタ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electroforming master (master) required for producing 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, and manufacturing thereof. About the method. 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, symbol or pattern on the surface, a mold cavity having an inverted shape of the character, symbol or pattern on its inner surface is used for producing a resin product. A casting method is 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, in the conventional method of manufacturing a mold cavity for resin molding, when a masking tape for performing a surface roughening treatment such as blasting is applied to the surface of the electroformed master, the attachment position is likely to shift, and the rough surface and There is a problem that the boundary of the smooth surface is slightly shifted from the target position. 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, during the surface roughening treatment on the surface of the electroformed master, the boundary line between the rough surface / smooth surface can be set at an intended position, and the variation in the degree of processing in the surface roughening treatment And a constant working degree can always be maintained.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above problem can be solved by engraving a character, a symbol or a pattern to be transferred and formed on the surface of the molded product on the surface of the electroformed master using a laser beam.
[0009]
In the above problem solving means, in the surface roughening treatment on the surface of the electroformed master, instead of blast processing or chemical etching processing having various problems, laser processing capable of precise control is employed, so that blast processing and chemical etching are performed. The above-mentioned problems caused by the selective etching process are solved, and the quality of the electroforming mold (that is, the mold cavity) is improved, and the quality of the molded product is improved.
[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 a workpiece (electroforming master).
[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 for defining the position of the laser beam in the x and y directions of the surface, and the surface of the workpiece (electroformed master) g is scanned to obtain a desired shape. Processing to be performed 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 electroforming master used in the present invention is not particularly limited as long as laser processing is possible. Usually, a copper alloy such as general brass can be used as a material of the electroformed master.
[0015]
Further, the processing of the shape of fine characters, symbols or patterns on the surface of the electroformed master is naturally performed by laser, but it is determined whether a rough shape other than the shape is formed by a cutting tool or the like or laser processing. For example, according to the processing characteristics of the corners (R and the like), 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. 2 and 3, reference numeral 1 denotes an electroformed master, 2 denotes an electroformed master surface before laser processing, 3 denotes an electroformed master surface after laser processing, 4 denotes a laser beam, 5 denotes a condenser lens, and 6 denotes plating. 3 shows a membrane (ie, electroform).
[0017]
The pre-laser working prototype of the electroformed master 1 of this embodiment was prepared by cutting out from a brass block. At this stage, the electroformed master 1 has the electroformed master surface 2 before laser processing.
[0018]
Processing was performed by irradiating the laser beam 4 to the electroformed master surface 2 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 by the focusing lens 5 to 0.04 to 0.1 mm. The laser beam 4 was applied to the processing surface via the laser processing machine a shown in FIG. The irradiation of the laser beam 4 evaporates and removes an unnecessary portion of the material on the processing surface, thereby forming a desired transfer shape.
[0019]
In the present embodiment, a character portion such as a character is concavely recessed at the center of the top surface of the electroformed master 1 to remove the material of the portion, and the portion other than the character body and the bottom surface of the recess are formed as a uniform rough surface. (The result is the electroformed master surface 3 after laser processing). The electroforming master 1 is electroformed to obtain an electroforming mold (that is, a mold cavity) 6 (see FIG. 3). In the molded product produced by using the mold cavity 6 obtained in this way, characters and the like surrounded by a uniform rough surface are expressed as depressions (the bottom surfaces of the depressions are also rough surfaces). You.
[0020]
FIGS. 4 and 5 are plan views showing key tops of operation keys for a mobile phone or a portable information terminal device manufactured using the mold cavity 6 according to the present embodiment. Reference numeral 7 in FIG. 4 denotes a key top having a character 9 formed in a concave shape, reference numeral 8 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 a concave shape on the key top 7 is a rough surface, and the periphery of the character 9 is a rough surface relatively finer than the bottom surface of the character. Also, both the upper surface of the convex character 10 formed on the key top 8 and the bottom surface of the concave portion around the character 10 are rough surfaces.
[0021]
The key tops 7 and 8 were formed by molding, for example, ABS resin in the mold cavity 6 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】
In the present invention, instead of surface roughening processing such as blast processing and chemical etching processing for the electroformed master, laser processing that can be precisely controlled is adopted, so that it is accompanied by blast processing and chemical etching processing. Each of the above-mentioned problems, that is, the sticking position of the masking tape is easily displaced, and the boundary between the rough surface and the smooth surface is slightly shifted from the intended position, and furthermore, the blasting and the chemical etching are only about processing. This solves the problem of large variations in the quality of the electroforming mold as a mold cavity for resin molding, and thus improves the quality of the molded product.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a laser processing machine used for manufacturing an electroformed master as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a process of manufacturing an electroformed master by laser processing as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a process of forming a mold cavity for resin molding by electroforming an electroforming master.
FIG. 4 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. 5 is a plan view showing an outline of another keytop manufactured in the same manner as the example of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electroforming master 2 ... Electroforming master surface before laser processing 3 ... Electroforming master surface 4 after laser processing , 8 ... key top 9, 10 ... letter 11 ... recess around the letter a ... laser processing machine b ... data input means c ... laser oscillation means d ... mirror system e ... control means f ... laser beam g ... processing object ( Electroforming master)
