JP3338930B2 - 多層部品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

多層部品の製造方法及び製造装置

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JP3338930B2 JP28620098A JP28620098A JP3338930B2 JP 3338930 B2 JP3338930 B2 JP 3338930B2 JP 28620098 A JP28620098 A JP 28620098A JP 28620098 A JP28620098 A JP 28620098A JP 3338930 B2 JP3338930 B2 JP 3338930B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30Micromixers

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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層部品の成形方
法に関し、特に、マイクロアナライザやマイクロリアク
タ等の多層構造を持つ部品を、精度よく量産するための
成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】微少流体サンプルを分析する装置とし
て、図6に示すような分析装置がある。この分析装置
は、カバー部61、マイクロポンプ部62、マイクロミ
キサまたはマイクロリアクタ部63、マイクロアナライ
ザ部64、及びマイクロポンプ部65等の部品からな
り、上部から注入されたサンプル液と試薬とを、混合、
分析して、下部から排出する。
【0003】図6の分析装置を構成する部品、特に、マ
イクロミキサまたはマイクロリアクタ部63や、マイク
ロアナライザ部64は、図7に示すような多層構造を持
つ。即ち、これらの部品は、複数種類のプレートを積層
した構造を持つ。例えば、図7の多層部品では、上部カ
バープレート71、注入用リザーバ72、複数の第1の
素子73と第2の素子74、下部リザーバ75、分析素
子76、下部カバープレート77が、積層されている。
【0004】従来、このような多層構造部品は、各プレ
ートを別々に製造した後、、これらのプレートを図7に
示すようにピン78を用いて接合したり、接着剤で接合
したりしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の多層部品の製造
方法では、別々に製造された非常に小さな各種プレート
を順番に積層しなければならず、組み立てに手間と時間
を要するという問題点がある。また、従来の多層部品の
製造方法では、組み立て精度や強度の点でも問題があ
る。
【0006】本発明は、精度良く、効率的に多層部品を
製造できる多層部品の製造方法を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
プレートを積層して構成される多層部品の製造方法にお
いて、上部金型及び下部金型を用いて、第1の圧力で
1のプレートを射出成形し、当該第1のプレートを前記
下部金型の一部として利用して該第1のプレート上に
前記第1の圧力よりも低い第2の圧力で第2のプレート
を射出成形し、以降同様の動作を繰り返すことにより多
層部品を製造することを特徴とする多層部品の製造方法
が得られる。
【0008】ここで、前記第1のプレートは、その表面
に凹凸を有するプレート前記第2のプレートは、その
表面が平らなプレートとすることができる。
【0009】また、本発明によれば、底面に、それぞれ
が上部金型となる複数の窪みが環状に配置され、その中
心軸を回転の中心として回転する円柱状のスタンパと、
該スタンパから成形品を離型するためのイジェクタピン
と、前記底面に対向するように設けられ、上下方向に移
動可能な成形シリンダと、該成形シリンダ内に上下動可
能に配設され、当該成形シリンダとともに下部金型とな
る成形台と、樹脂を溶融する可塑化手段と、該可塑化手
段で溶融された溶融樹脂を、前記上部金型と前記下部金
型とで規定されるキャビティに射出する射出手段とを有
することを特徴とする多層部品の製造装置が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
【0011】図1(a)及び(b)に、本発明の多層部
品製造装置の一実施の形態を示す。この装置は、基本的
には、射出成形機である。そして、この装置は、樹脂
(プラスチック)11をこの装置に導入するためのホッ
パ12を備え、導入された樹脂11を溶融加熱する可塑
化装置13と、可塑化装置で溶融された樹脂11を成形
する金型14と、可塑化装置13で溶融させた樹脂11
を金型14に射出充填するための射出装置15とを有し
ている。
【0012】金型14は、成形品の形状に対応する溝や
突起を有するスタンパ16、スタンパ16から成形品を
取り出すためのイジェクタピン17、及び成形品を積層
するための成形台18を備えた成形シリンダ19を有し
ている。
【0013】スタンパ16は、円柱形をしており、その
底面には、図1(b)に示すように樹脂を成形するため
の窪み(上部金型)20が同心円状に複数(ここでは、
2つ)形成されている。また、各窪み20の内部には、
成形品の形状に対応する溝や突起21が形成されている
(図1(b)の左側の窪みのみ、右側の窪みは、平板プ
レート作製用)。また、各窪み20の内部には、成形品
を突き出すイジェクタピン17を貫通させるための貫通
穴22が形成されている。
【0014】このスタンパ16は、図示しない回転機構
に取り付けられており、その中心軸を回転の軸として回
転する。これにより、スタンパ16は、底面に形成され
た複数の窪み20のうちの1つを、成形シリンダ19に
対向させることができる。つまり、スタンパ16を回転
させることにより、複数の上部金型から1つを選択し
て、射出成形を行うことができ、1つのスタンパ16で
複数種類の成形品を成形することができる。
【0015】一方、成形シリンダ19は、図示しない上
下動機構に取り付けられている。上下動機構は、成形シ
リンダ19を成形台18と一緒に上下動させるととも
に、成形台18のみを独立して上下させることができ
る。これにより、成形シリンダ19の縁部をスタンパ1
6の底面に押接させるとともに、成形台18を窪み20
内に侵入させたり、あるいは、成形シリンダ19内に位
置させたりすることができる。つまり、スタンパ16と
成形シリンダ19とにより形成されるキャビティの高さ
を調節することができる。成形台18は、窪み20内に
侵入したときは単独で、成形シリンダ19内に位置する
ときは、成形シリンダ19とともに下部金型として働
く。
【0016】次に、図2及び図3を参照して、図1の多
層部品製造装置の動作について説明する。ここでは、溝
が形成された第1の層と、平板プレートである第2の層
とを交互に積層した多層部品を製造する場合について説
明する。
【0017】まず、図2(a)に示すように、スタンパ
16を回転させて、第1の層を形成するための窪み(凹
凸有り)20を成形シリンダ19に対向させる。次に、
成形シリンダ19を上昇させて、スタンパ16の底面に
押接させる。さらに、成形台18を上昇または下降させ
て、窪み20との間に形成されるキャビティの高さを調
節する。この状態で、可塑化装置13は、ホッパ12に
投入された樹脂11を、加熱溶融させる。続いて、射出
装置15は、可塑化装置13で溶融された樹脂11を、
図2(b)に示すように、キャビティ内に充填する。さ
らに、キャビティ内に充填された樹脂11を自然冷却さ
せるとともに、成形台18を上昇させて加圧する。この
ときの圧力は、キャビティ内の複雑な形状を、樹脂11
に正確に転写するため、高い圧力(例えば数百kgf/
cm2 )とする。
【0018】キャビティ内の樹脂11が完全に冷却した
ならば、図2(c)に示すように、成形シリンダ19を
下降させると同時にイジェクタピン17を降下させ、成
形品(第1の層)25を窪み20から押し出し、離型さ
せる。このとき、成形品25が成形シリンダ19内に残
るように、成形台18を更に下降させておく。
【0019】次に、スタンパ16を回転させ、図3
(a)に示すように、第2の層を形成するための窪み
(凹凸無し)20を成形シリンダ19に対向させる。そ
して、成形シリンダ19を上昇させて、スタンパ16の
底面に押接させる。このとき、成形品25の上面が、新
たなキャビティの底面(即ち下部金型の一部)となるこ
とを考慮して、成形台18の高さを調節する。
【0020】次に、第1の層を成形したときと同様に、
射出装置15は、可塑化装置13で溶融された樹脂11
を、図3(b)に示すように、キャビティ内に低圧で充
填する。ここで、成形品25の溝は、幅50〜200μ
mと、非常に細く、充填圧力が低いので、キャビティに
充填された樹脂が、その溝内に侵入するようなことはな
い。
【0021】次に、キャビティ内に充填された樹脂11
を自然冷却させるとともに、成形台18を上昇させて加
圧する。このときの圧力は、第1の層に形成された溝な
どに、溶融樹脂が入り込まないように、低い圧力(溝の
幅や樹脂の粘度にもよるが、例えば、数十kgf/cm
2 )とする。この後、樹脂の冷却が進むに連れて樹脂に
加える圧力を、徐々に、あるいは段階的に増加させるよ
うにしてもよい。
【0022】キャビティ内の樹脂11が完全に冷却した
ならば、図3(c)に示すように、成形シリンダ19を
下降させると同時にイジェクタピン17を降下させ、成
形品(第2の層)26を窪み20から押し出し離型させ
る。こうして成形された成形品26は、成形品25の所
定の位置に精度良く、強固に接合されている。
【0023】以下、上記の動作を繰り返して、第1の層
と第2の層とを交互に積層して、多層部品を製造する。
【0024】最後に、成形台18と成形シリンダ19を
下げ、成形台18内に位置する多層部品を、成形台18
を上昇させて押し出すことにより取り出す。
【0025】このようにして、本実施の形態では、2種
類のプレートを交互に積層した多層部品を精度よく効率
的に製造することができる。
【0026】なお、上記実施の形態では、第2の層は、
単なる平板プレート(2つの第1の層に挟まれた絶縁
層)である場合について説明したが、上下に位置する2
つの第1の層に連通する貫通孔を形成するようにもでき
る。これは、スタンパ16の窪み20内に貫通孔に対応
する突起を設けても実現できるが、以下のようにしても
実現できる。
【0027】即ち、図1(b)に示すように、貫通穴2
2のうちの1または複数(全部ではない)を、溝または
突起21連続するように形成しておき、成形時に、図4
に示すように、その貫通穴22に挿入されているイジェ
クタピン17を押し下げて、キャビティの底面を成す第
1の層の上面に接触させておく。この状態で成形を行え
ば、上下に位置する第1の層の溝同士を接続する貫通孔
を、容易に形成することができる。
【0028】また、上記実施の形態では、スタンパ16
に2つの窪み20が形成されている場合について説明し
たが、図5に示すように、さらに多くの窪みを同心円状
に形成し、窪み内に様々な突起等を形成しておくことに
より、より多数の種類のプレートを積層した多層部品を
製造することができる。なお、図5では、4つの平板プ
レート用窪み51の間に、2種の溝プレート用窪み52
a,52bと、2種のメッシュプレート用窪み53a,
53bとを形成した例を示している。
【0029】さらにまた、上記実施の形態では樹脂(プ
ラスチック)を用いる場合についてのみ説明したが、金
型の材質などを変更すれば、セラミック等、対薬品性の
高い多層部品を製造することもできる
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、第1のプレートを射出
成形した後、第1のプレートを金型の一部として利用し
て、その上に第2のプレートを射出成形するようにした
ことで、精度よく、かつ効率よく多層部品を製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図であって、
(a)は、多層部品製造装置の概略図、(b)は、
(a)のスタンパの底面図である。
【図2】(a)乃至(c)は、図1の多層部品製造装置
の動作を説明するための図である。
【図3】(a)乃至(c)は、図2に続く、図1の多層
部品製造装置の動作を説明するための図である。
【図4】イジェクタピンを用いた貫通孔の形成方法を説
明するための図である。
【図5】図1の多層部品製造装置で使用されるスタンパ
の他の例を示す底面図である。
【図6】分析装置を説明するための図である。
【図7】多層部品を説明するための図である。
【符号の説明】
11 樹脂 12 ホッパ 13 可塑化装置 14 金型 15 射出装置 16 スタンパ 17 イジェクタピン 18 成形台 19 成形シリンダ 20 窪み 21 突起 22 貫通穴 25 成形品 26 成形品 51 平板プレート用窪み 52a,52b 溝プレート用窪み 53a,53b メッシュプレート用窪み 61 カバー部 62 マイクロポンプ部 63 マイクロミキサまたはマイクロリアクタ部 64 マイクロアナライザ部 65 マイクロポンプ部 71 上部カバープレート 72 注入用リザーバ 73 第1の素子 74 第2の素子 75 下部リザーバ 76 分析素子 77 下部カバープレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/0 - 45/84

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のプレートを積層して構成される多
    層部品の製造方法において、上部金型及び下部金型を用
    いて、第1の圧力で第1のプレートを射出成形し、当該
    第1のプレートを前記下部金型の一部として利用して該
    第1のプレート上に、前記第1の圧力よりも低い第2の
    圧力で第2のプレートを射出成形し、以降同様の動作を
    繰り返すことにより多層部品を製造することを特徴とす
    る多層部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第1のプレートがその表面に凹凸を
    有するプレートであり、前記第2のプレートがその表面
    が平らなプレートであることを特徴とする請求項1の多
    層部品の製造方法。
  3. 【請求項3】 複数のイジェクタピンの一部を、前記第
    1のプレートまたは前記第2のプレートを射出成形する
    際に押し下げておき、当該プレートを上下方向に貫く貫
    通孔を形成することを特徴とする請求項1または2の多
    層部品の製造方法。
  4. 【請求項4】 複数のプレートを積層して構成される多
    層部品の製造方法において、上部金型及び下部金型を用
    いて第1のプレートを射出成形し、当該第1のプレート
    を前記下部金型の一部として利用して該第1のプレート
    上に第2のプレートを射出成形し、以降同様の動作を繰
    り返すことにより多層部品を製造するとともに、複数の
    イジェクタピンの一部を、前記第1のプレートまたは前
    記第2のプレートを射出成形する際に押し下げておき、
    当該プレートを上下方向に貫く貫通孔を形成するように
    したことを特徴とする多層部品の製造方法。
  5. 【請求項5】 底面に、それぞれが上部金型となる複数
    の窪みが環状に配置され、その中心軸を回転の中心とし
    て回転する円柱状のスタンパと、該スタンパから成形品
    を離型するためのイジェクタピンと、前記底面に対向す
    るように設けられ、上下方向に移動可能な成形シリンダ
    と、該成形シリンダ内に上下動可能に配設され、当該成
    形シリンダとともに下部金型となる成形台と、樹脂を溶
    融する可塑化手段と、該可塑化手段で溶融された溶融樹
    脂を、前記上部金型と前記下部金型とで規定されるキャ
    ビティに射出する射出手段とを有することを特徴とする
    多層部品の製造装置。
  6. 【請求項6】 前記複数の窪みのうち、少なくとも一つ
    は、上下面が平らな平板プレートを形成するためのもの
    であることを特徴とする請求項の多層部品の製造装
    置。
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