WO2007007779A1

WO2007007779A1 - 成型装置とその製造方法、及び成型方法

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Publication number: WO2007007779A1
Application number: PCT/JP2006/313828
Authority: WO
Inventors: Ryuichi Tokunou; Toru Hirata
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2008-01-12
Also published as: CN101223018A; TW200720055A; US20090166920A1; KR20080026607A; DE112006001845T5

Abstract

　成型装置は、断熱部材と、断熱部材の表面の一部の領域上に配置され、断熱部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で形成され、断熱部材側とは反対側を向く表面に、成型用のパタンが形成された意匠面を含む伝熱部材と、伝熱部材の内部側から、伝熱部材の意匠面側の表層を加熱するヒータと、断熱部材と意匠面との間に配置され、伝熱部材との間で熱交換を行う熱媒体を流す流路とを有する。

Description

明細書

成型装置とその製造方法、及び成型方法

技術分野

[0001] 本発明は、成型装置及びその製造方法に関し、特に、成型用のパタンが形成された意匠面を加熱または冷却することが可能な成型装置及びその製造方法に関する。本発明は、また、成型方法に関し、特に、意匠面を冷却する媒体を流す流路を有する成型装置を用いる成型方法に関する。

背景技術

[0002] 溶融した成型材料を金型に充填し、金型の意匠面に形成された成型用のパタンを

、成型材料に転写する技術が広く用いられている。

[0003] 金型に充填された成型材料の温度が低下して流動性が損なわれると、成型材料が成型パタンの凹部に良好に充填されず、転写精度を高められない。金型を加熱して

、成型材料の温度低下を防止することにより、転写精度を高めることができる。

[0004] 成型パタンが成型材料に転写された後は、速やかに成型材料を冷却して固化させることにより、生産性を高めたい。金型を冷却することにより、成型材料の冷却を促進することができる。

[0005] 金型を加熱及び冷却する機構を備えた成型装置が開示されている。例えば、特開 2000— 823号公報には、以下のような成型装置が開示されている。図 7Aに示すように、この成型装置では、内部に冷却水流路 101が形成されたモールドベース 102の上に、非導電性断熱材料力もなる第 1の層 103が形成されている。第 1の層 103の上に、通電することにより発熱する面状ヒータ 104が形成されており、面状ヒータ 104の上に、非導電性材料力もなる第 2の層 105が形成されている。第 2の層 105の上に、意匠面を有する表面部材 106が形成されて、る。

[0006] また、例えば特開平 8— 156028号公報には、以下のような成型装置が開示されている。図 7Bに示すように、この成型装置では、可動型 201に、コアブロック 202がはめ込まれており、コアブロック 202の内部に、高温空気の流路 203及び冷却媒体の流路 204が形成されている。コアブロック 202と可動型 201と間に、空気層からなる断熱層 205が形成されている。固定型 201a〖こ、キヤビティブロック 202aがはめ込まれており、キヤビティブロック 202aの内部に、冷却媒体の流路 204aが形成されている。キヤビティブロック 202aと固定型 201aとの間に、空気層力なる断熱層 205aが形成されている。コアブロック 202とキヤビティブロック 202aとの間に、意匠面が露出するキヤビティ 206が画定される。

[0007] コアブロック 202及びキヤビティブロック 202aは、熱容量を小さくするためアルミ合金から形成される。コアブロック 202及びキヤビティブロック 202aの好適な厚さは、それぞれ 20〜40mmである。

[0008] 図に示すように、コアブロック 202とキヤビティブロック 202aとが完全には閉じず、少し開いた状態において、コアブロック 202とキヤビティブロック 202aとの間に画定される空間に、高温空気の流路 203が開口する。この状態で、この空間に、高温空気を流通させることにより、この空間に露出する意匠面が加熱される。意匠面の加熱後に、コアブロック 202とキヤビティブロック 202aとを完全に閉じて、成型材料をキヤビティ 206に充填し、成型パタンの転写を行う。

[0009] 特開 2000— 823号公報及び特開平 8— 156028号公報に開示された成型装置を用いれば、意匠面を加熱及び冷却することが可能である。

[0010] 特開 2000— 823号公報の成型装置では、冷却水流路と、意匠面を有する表面部材との間に、断熱部材カもなる第 1の層が介在している。このため、意匠面を効率的に冷却できない。特開平 8— 156028号公報の成型装置を用いれば、冷却媒体流路と意匠面との間に断熱層が介在しないので、意匠面が効率的に冷却される。

[0011] ただし、特開平 8— 156028号公報の成型装置では、意匠面がキヤビティ側からカロ熱される。キヤビティ内に成型材料が充填されているときには、意匠面の加熱を行えない。成型パタンの転写時に、意匠面を所望の温度以上に保つことが容易ではない

[0012] 近年、成型パタンが微細化する趨勢があり、微細な成型パタンの転写に適した小さな成型装置を作製することが望まれている。成型装置の小型化に適した意匠面の加熱または冷却機構が望まれて、る。

[0013] 成型装置では、成型材料に成型用のパタンを転写するために、意匠面に成型材料が押し付けられる。特開 2000— 823号公報及び特開平 8— 156028号公報に開示されているような、冷却媒体を流す流路を備えた成型装置では、意匠面に成型材料が押し付けられるとき、冷却媒体を流す流路を変形させるような力が加わりやすい。これにより、流路が損傷する恐れがある。

発明の開示

[0014] 本発明の一目的は、成型装置の小型化に適した構成を有する成型装置を提供することである。

[0015] 本発明の他の目的は、意匠面を効率的に冷却できるとともに、意匠面に形成された成型パタンの成型材料への転写時に、意匠面を所望の温度以上に保つことが容易な成型装置を提供することである。

[0016] 本発明のさらに他の目的は、意匠面の良好な加熱に適した成型装置を提供することである。

[0017] 本発明のさらに他の目的は、上述のような成型装置を製造するのに適した製造方法を提供することである。

[0018] 本発明のさらに他の目的は、冷却媒体を流す流路を備えた成型装置で成型材料を成型する方法に適用可能であり、流路の損傷を抑制できる成型方法を提供することである。

[0019] 本発明の第 1の観点によれば、第 1の部材と、前記第 1の部材の表面の一部の領域上に配置され、該第 1の部材側とは反対側を向く表面に、成型用のパタンが形成された意匠面を含む第 2の部材と、前記第 1の部材の表面と前記第 2の部材の表面とが協同して内壁を画定し、該第 2の部材との間で熱交換を行う熱媒体を流す流路とを有する成型装置が提供される。

[0020] 本発明の第 2の観点によれば、第 1の部材と、前記第 1の部材の表面の一部の領域上に配置され、該第 1の部材の熱伝導率よりも高!ヽ熱伝導率を有する材料で形成され、該第 1の部材側とは反対側を向く表面に、成型用のパタンが形成された意匠面を含む第 2の部材と、前記第 2の部材の内部側から、該第 2の部材の前記意匠面側の表層を加熱するヒータと、前記第 1の部材と前記意匠面との間に配置され、前記第 2の部材との間で熱交換を行う熱媒体を流す流路とを有する成型装置が提供される [0021] 本発明の第 3の観点によれば、成型用のパタンが形成された意匠面を含む第 3の部材と、前記第 3の部材の内部に配置され、該第 3の部材の前記意匠面側の表層を加熱するヒータとを有し、前記ヒータから前記意匠面までの最短の距離が、前記意匠面の有する凹部の最大の深さの 5〜10倍である成型装置が提供される。

[0022] 本発明の第 4の観点によれば、（a)第 1の部材の表面を部分的にエッチングして、溝を形成する工程と、（b)前記第 1の部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で形成され、表面に成型用のパタンが形成された意匠面を含む第 2の部材の、該意匠面側とは反対側の表面と、前記第 1の部材の溝が形成された表面とを貼り合わせることにより、前記溝の内面と前記第 2の部材の表面とで画定される流路を形成する工程とを有する成型装置の製造方法が提供される。

[0023] 本発明の第 5の観点によれば、（g)電気的絶縁性を有する材料からなる絶縁性支持部材の表面に、成型用のパタンが形成された意匠面を含む転写構造体を積層する工程と、（h)前記絶縁性支持部材の、前記転写構造体が積層される側とは反対側の表面に、導電性材料からなる導電層を形成する工程と、（i)前記導電層をバタニングして、ヒータを形成する工程とを有する成型装置の製造方法が提供される。

[0024] 本発明の第 6の観点によれば、表面に、成型用のパタンが形成された意匠面を含み、内部に、該意匠面との間で熱交換を行うための熱媒体を流す流路が形成された構造体の、該意匠面に、成型材料を押し付ける工程と、成型材料が前記意匠面に押し付けられるタイミングに同期して、前記熱媒体が前記流路の内壁に加える圧力が高まるように、該流路内の該熱媒体に印加する圧力及び該流路を流れる該熱媒体の流量の少なくとも一方を変化させる工程とを有する成型方法が提供される。

[0025] 本発明の第 1の観点による成型装置では、第 1の部材の表面と第 2の部材の表面とが協同して流路の内壁を画定する。つまり、第 1の部材の表面と第 2の部材の表面とを貼り合せることで、流路が形成される。第 1の部材または第 2の部材の内部に流路を形成しないので、第 1の部材または第 2の部材が小さくなつても、流路を形成し易い

[0026] 本発明の第 2の観点による成型装置では、第 2の部材との間で熱交換を行う熱媒体を流す流路が、第 1の部材と意匠面との間に配置される。このため、意匠面の冷却が効率的に行われる。さらに、ヒータが、第 2の部材の内部側力第 2の部材の意匠面側の表層を加熱する。これにより、意匠面に形成された成型パタンが、成型材料に転写されるときに、意匠面を所望の温度以上に保つことが容易となる。

[0027] 本発明の第 3の観点による成型装置では、ヒータから意匠面までの最短の距離が、意匠面の有する凹部の最大の深さの 5〜： LO倍に調整されている。これにより、例えば、温度分布のムラを抑制して、意匠面を加熱することが容易になる。

[0028] 本発明の第 4の観点による成型装置の製造方法では、溝を形成した第 1の部材の表面と、第 2の部材の表面とを貼り合せることにより、流路が形成される。このため、微細な流路を形成し易い。

[0029] 本発明の第 5の観点による成型装置の製造方法では、導電層をパタニングすることにより、ヒータが形成される。このため、例えば、微細なヒータを形成し易い。

[0030] 本発明の第 6の観点による成型方法では、成型材料が意匠面に押し付けられるタイミングに同期して、熱媒体が流路の内壁に加える圧力を高める。これにより、成型材料が意匠面に押し付けられることに起因して、流路の内壁が変形し、流路が損傷することが抑制される。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施例による成型装置を概略的に示す断面図である。

[図 2]図 2Aは、プランジャ 4の断面図であり、図 2Bは、プランジャ 4の平面図である。

[図 3]図 3A〜図 3Fは、プランジャ 4の一部分である意匠面側構造体 4Aの作製方法を説明するための断面図である。

[図 4]図 4A〜図 4Dは、プランジャ 4の一部分である支持部材側構造体 4Bの作製方法を説明するための断面図である。

[図 5]図 5Aは、意匠面側構造体 4Aと支持部材側構造体 4Bとを接合する方法を説明するための、プランジャ上部構造体 4Cの断面図であり、図 5Bは、プランジャ 4の一部分である支持部材 20の断面図である。

[図 6]図 6は、成型材料が意匠面 4aに印加する圧力、ポンプ 6cが冷却水に印加する圧力、バルブ 6dを通過する冷却水の流量、及びヒータ Hに流れる電流が、成型加工にお、て、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。

[図 7]図 7A及び図 7Bは、従来技術による成型装置を概略的に示す断面図である。

[図 8]図 8A及び図 8Bは、本発明の第 2の実施例による成型装置を示す概略図である。

[図 9]図 9は、第 2の実施例による成型装置を用いた成型方法を説明するためのダラフである。

[図 10]図 10は、流路及びヒータの形状の例を説明するための平面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0032] 図 1は、本発明の第 1の実施例による成型装置を概略的に示す断面図である。固定金型 la及び可動金型 lbから金型 1が構成される。金型 1が閉じられた状態で、固定金型 laと可動金型 lbとの間に、ランナー 2aとキヤビティ 2bとを含む空間 2が画定される。

[0033] シリンダ 30の内部に配置されたスクリュー 30aを回転させることにより、溶融状態の成型材料がシリンダ 30から射出される。成型材料は、例えば、ポリカーボネート等の榭脂である。駆動機構 30bが、スクリュー 30aを駆動する。シリンダ 30から射出された成型材料は、固定金型 laに形成されたノズル 3a及びスプルー 3bを通って、空間 2に注入される。空間 2に注入された成型材料は、ランナー 2aを通って、キヤビティ 2bに充填される。

[0034] 可動金型 lbに、成型用のパタンが形成された意匠面 4aを有するプランジャ 4が組み込まれている。意匠面 4aが、キヤビティ 2bの内壁の一部を画定する。キヤビティ 2b に成型材料が充填されるのに同期して、駆動機構 40が、キヤビティ 2bが狭くなるように、プランジャ 4を移動させる。

[0035] スクリュー 30aが成型材料をキヤビティ 2bに注入する圧力により、成型材料が意匠面 4aに押し付けられる。さらに、プランジャ 4がキヤビティ 2b側に移動することにより、成型材料が意匠面 4aに押し付けられる圧力が高められる。成型材料が意匠面 4aに押し付けられることにより、成型用のパタンが成型材料の表面に転写される。成型材料力所望のタイミングに、所望の圧力で意匠面 4aに押し付けられるように、制御装置 50力スクリュー 30aの駆動機構 30b及びプランジャ 4の駆動機構 40を制御する。 [0036] プランジャ 4の内部に、通電により発熱するヒータ Hが組み込まれており、ヒータ Hにより、意匠面 4aを加熱することができる。電源 5aが、リード線 5b及び 5cを介してヒータ Hに接続される。制御装置 50が、ヒータ Hの電源 5aを制御する。

[0037] ヒータ Hは、キヤビティ 2bに注入された成型材料力意匠面 4aの成型パタンの凹部の中に良好に充填されるまで、成型材料が充分に溶融した状態を保つように、意匠面 4aを加熱する。これにより、成型パタンの凹部に成型材料を良好に充填できるので、転写精度が向上する。

[0038] プランジャ 4の内部に、さらに、意匠面 4aを冷却することができる冷却水が流れる流路 Cが組み込まれている。流路 Cは、プランジャ 4の内部に形成された給水用流路 6a 及び排水用流路 6bに接続される。ポンプ 6cが、流路 Cに流入する冷却水の圧力を調整する。バルブ 6dが、流路 Cから流出する冷却水の流量を調整する。制御装置 50 力ポンプ 6c及びバルブ 6dを制御する。

[0039] 成型パタンが成型材料に転写された後、流路 Cに冷却水が流され、意匠面 4aが冷却される。これにより、成型材料を迅速に冷却して固化させることができるので、生産性向上が図られる。

[0040] なお、プランジャ 4は、可動金型 lbから取り外すことができ、他の成型用のパタンが形成された意匠面を有する他のプランジャと交換することが可能である。

[0041] 次に、図 2A及び図 2Bを参照し、プランジャ 4についてより詳しく説明する。図 2Aは、プランジャ 4の意匠面 4a付近の断面図を示す。支持部材 20の上に、断熱部材 14 が取り付けられている。支持部材 20は、例えば SUS等の金属からなり、断熱部材 14 は、例えばパイレックス (登録商標)ガラス力もなる。断熱部材 14の厚さは、例えば 1 〜2mmである。断熱部材 14の上面に、溝 15が形成されている。

[0042] 断熱部材 14の上に、電気的絶縁性を有するシリコン力もなるシリコン部材 12が取り付けられている。シリコン部材 12の厚さは、例えば 150 /z mである。シリコン部材 12 は、下側シリコン部材 12a及び上側シリコン部材 12bが、断熱部材 14側力も順に積層された構造を有する。下側シリコン部材 12a及び上側シリコン部材 12bの熱伝導率は、断熱部材 14の熱伝導率よりも高い。

[0043] 下側シリコン部材 12aが、溝 15の開口を塞ぐように（開口に蓋をするように）、断熱部材 14の上面上に配置されている。下側シリコン部材 12aで開口を塞がれた溝 15が、冷却水を流す流路 Cを形成する。支持部材 20及び断熱部材 14を貫く給水用流路 6a及び排水用流路 6bが、流路 Cに接続される。

[0044] ヒータ Hが、下側シリコン部材 12aと上側シリコン部材 12bとの間に配置され、シリコン部材 12の内部に埋め込まれている。ヒータ Hは、例えばニッケルクロム合金力もなり、通電することにより発熱する。ヒータ Hの両端に、それぞれ、電極 13a及び 13bが取り付けられている。電極 13a及び 13bは、下側シリコン部材 12aを貫通して、その下面上に達している。

[0045] 断熱部材 14の側面上に、金属力もなる電極取出しパッド 13c及び 13dが形成されている。電極 13a及び 13bが、それぞれ、電極取出しパッド 13c及び 13dを介して、リード線 5b及び 5cに接続される。

[0046] 上側シリコン部材 12bの上に、例えばニッケル等の金属力なる転写構造体 11が形成されている。転写構造体 11は、薄膜状のシード層 11aと、シード層 11a上に形成され、シード層 11aの厚さ方向に細長い複数の柱状構造体 l ibとから構成される。シード層 11aの厚さは、例えば数十 nmであり、柱状構造体 l ibの高さは、例えば数十 /z mである。転写構造体 11のキヤビティ 2bに露出する面が、意匠面 4aを構成する。

[0047] なお、転写構造体 11の熱伝導率は、断熱部材 14の熱伝導率よりも高い。シリコン部材 12と転写構造体 11とが、伝熱部材 10を構成する。なお、シリコン部材 12に埋め込まれたヒータ Hの熱伝導率も、断熱部材 14の熱伝導率より高ヽ。

[0048] 図 2Bは、プランジャ 4の平面図であり、ヒータ H及び流路 Cの形状を示す。円盤状の下側シリコン部材 12aの表面に、蛇行する形状を有する線状のヒータ Hが配置されている。ヒータ Hの線幅は、例えば 100 /z mである。ヒータ Hの、紙面上で上行する部分と下行する部分とが、例えば中心間隔 (ピッチ） 200 /z mで、互いに平行になるように配置されている。ヒータ Hの両端に、それぞれ、電極 13a及び 13bが接続され、電極 13a及び 13bが、それぞれ、電極取出しパッド 13c及び 13dに接続されている。電極取出しパッド 13c及び 13dが、それぞれ、リード線 5b及び 5cに接続されている。

[0049] なお、意匠面における温度分布のムラを抑えて加熱するという観点からは、ヒータ H の線幅及びピッチを狭くする方が好ましい。例えば、ヒータ Hの線幅は、 5 /ζ πι〜100 μ m程度とする。ピッチは、例えば、線幅の 2倍の 10 πι〜200 /ζ m程度とする。このように、本実施の形態では、線幅が 10 m以下の微細なヒータ Hを形成することが可能であり、局部的な加熱ができる。

[0050] 下側シリコン部材 12aの直径は、例えば 2〜3mmである。断熱部材 14及び支持部材 20の上方力見た形状も、下側シリコン部材 12aのそれと整合する円形である。ただし、断熱部材 14には、電極 13a、電極取出しパッド 13c、電極 13b及び電極取出しノ^ド 13dが配置される領域に、切り欠きが形成されている。また、支持部材 20の側面には、リード線 5b及び 5cが配置される領域に、溝が形成されている。

[0051] なお、上側シリコン部材 12b及びシード層 1 laの上方力も見た形状も、下側シリコン部材 12aのそれと整合する円形である。なお、本実施例のプランジャ 4は円筒形状であるが、プランジャは、必要に応じて、角柱形状等他の形状としてもよい。

[0052] ヒータ Hの下の、下側シリコン部材 12aと断熱部材 14との間に、流路 Cが形成されている。給水用流路 6aから流路 Cに、冷却水が流入する。流路 Cに流入する流れは 1本である。この 1本の流れが、 7本の流れに分配され、再び 1本の流れに集約されて、流路 Cから排水用流路 6bへ流出する。流路 C内の 1本の流路の幅は、例えば 100 mである。流れが 7本となっている部分で、 7本の流路は互いに平行に配置されており、互いに隣り合う流路は、例えば中心間隔 (ピッチ） 200 mで配置されている。

[0053] なお、意匠面における温度分布のムラを抑えて冷却するという観点からは、流路 C の幅及びピッチを狭くする方が好ましい。例えば、流路 Cの幅は、〜： LOO /z m 程度とする。ピッチは、例えば、流路の幅の2倍の10 111〜200 111程度とする。このように、本実施の形態では、幅が 10 m以下の微細な流路 Cを形成することが可能であり、局部的な冷却ができる。

[0054] ここで仮に、流路 Cの代わりに、流路 Cが配置されている領域に、分岐しない 1本の流路からなる流路 (例えば、蛇行する形状を有する流路)を配置した場合を考える。このような流路における流入口から流出口までの距離と、流路 Cにおける流入口力流出口までの最長距離とを比較すると、流路 Cの方が短い。このため、流路 Cの方が、給水用流路 6aの開口力も排水用流路 6bの開口まで到達する間の、冷却水の圧力損失を少なくできる。 [0055] 以上説明した成型装置において、ヒータ Hに通電すると、図 2Aに示す伝熱部材 10 が加熱される。伝熱部材 10の下に断熱部材 14が形成されているので、支持部材 20 への熱の移動が抑制される。また、ヒータ Hと意匠面 4aとの間に断熱部材が介在しない。これにより、意匠面 4aを効率的に加熱することができる。

[0056] この成型装置を用いれば、伝熱部材 10の内部側から、意匠面 4aの表層を加熱することができる。これにより、キヤビティ 2bに成型材料が充填されている期間中に、意匠面 4aの温度を所望の温度以上に保つことが容易になる。

[0057] 断熱部材 14と伝熱部材 10との間に形成された流路 Cを流れる冷却水は、伝熱部材 10に接触して、伝熱部材 10との間で熱交換を行う。伝熱部材 10の下に断熱部材 14が形成されているので、支持部材 20からの熱の流入が抑制される。また、流路 C と意匠面 4aとの間に断熱部材が介在しない。これにより、意匠面 4aを効率的に冷却することができる。

[0058] なお、シリコン部材 12の内部に流路 Cを埋め込んでも、冷却水が伝熱部材 10との間で熱交換するようにできる。ただし、シリコン部材 12が、例えば 200 m程度以下の薄さであるとき、シリコン部材 12の内部に、流路 Cとなる空間を埋め込む力卩ェは難しい。

[0059] 上述した成型装置では、流路 Cを、断熱部材 14とシリコン部材 12との間に形成している。流路 Cの内壁を、断熱部材 14及びシリコン部材 12の表面が協同して画定する。断熱部材 14とシリコン部材 12とを貼り合せれば流路 Cを形成できるので、シリコン部材 12の内部に流路 Cを埋め込む場合に比べて、加工が容易である。これにより、シリコン部材 12を薄くし易い。

[0060] シリコン部材 12が薄くなるほど、伝熱部材 10の熱容量を減少させることができるので、伝熱部材 10の加熱及び冷却が迅速に行える。つまり、意匠面 4aの加熱及び冷却が迅速に行える。

[0061] なお、断熱部材 14の上面に溝 15を形成する代わりに、下側シリコン部材 12aの下面に溝を形成し、その開口を断熱部材 14の上面で塞ぐようにして、流路を形成することも可能である。断熱部材 14の上面及び下側シリコン部材 12aの下面の双方に溝を形成して、流路を形成することも可能である。ただし、下側シリコン部材 12aの下面に溝を形成すると、シリコン部材 12の機械的強度がやや低下する可能性がある。そのため、シリコン部材 12を薄く形成したい場合は、下側シリコン部材 12aの下面には溝を形成せず、断熱部材 14の上面に溝 15を形成して流路を作製する方が好ましい

[0062] なお、断熱部材 14は、上面に溝 15を形成しても充分な機械的強度が得られる程度に厚く形成される。断熱性の観点からは、断熱部材 14は厚い方が好ましい。

[0063] なお、下側シリコン部材 12aの下面に溝を形成しなくても、シリコン部材 12を薄くすれば、その機械的強度は低下し、伝熱部材 10の機械的強度が低下する。流路じから意匠面 4aまでの最短距離 (上述の実施例では、この距離は、下側シリコン部材 12a の下面力もシード層 11aの上面までの厚さに対応する）を考えたとき、この距離には、伝熱部材 10の機械的強度を確保し、かつ意匠面 4aの冷却を迅速に行うのに適した範囲が存在する。流路 Cと意匠面 4aとの最短距離は、 100 /ζ πι〜200 /ζ πιの範囲〖こ設定するのが好ましい。

[0064] 次に、図 3Α〜図 3F、図 4A〜図 4D、図 5A、及び図 5Bを参照して、プランジャ 4の作製方法について説明する。まず、図 3A〜図 3Fを参照して、図 2Aに示した伝熱部材 10、ヒータ H、電極 13a及び 13bがー体となった意匠面側構造体 4Aの作製方法について説明する。

[0065] 図 3Aに示すように、上側シリコン部材 12bの下面上に導電膜 13を成膜する。導電膜 13は、例えばニッケルクロム等力もなり、例えばスパッタリング等の物理蒸着法 (P VD法）により成膜される。

[0066] 次に、図 3Bに示すように、導電膜 13をパタニングし、ヒータ Hを形成する。さらに、上側シリコン部材 12bの上面上に、シード層 11aを形成する。シード層 11aは、例えばニッケル等の金属からなり、例えば物理蒸着法で成膜される。

[0067] 次に、図 3Cに示すように、ヒータ Hを覆うように、下側シリコン部材 12aを、上側シリコン部材 12bの下面上に積層する。下側シリコン部材 12aは、例えば、ポリシリコンを化学気相成長法 (CVD法)で成膜することにより形成される。

[0068] 次いで、下側シリコン部材 12aをパタニングし、電極 13a及び 13bを形成する位置に、それぞれ、底面にヒータ Hが露出する凹部を形成する。さらに、この凹部を埋め込むように、下側シリコン部材 12aの下面上に、金属膜を成膜する。この金属膜は、例えばアルミニウムカゝらなり、例えば物理蒸着法で成膜される。この金属膜をバタ- ングして、電極 13a及び 13bが形成される。

[0069] 次に、図 3Dに示すように、シード層 11aの上に、ポリメチルメタタリレート（PMMA) からなるレジスト層 1 lbaを形成する。

[0070] 次に、図 3Eに示すように、 X線マスク l lbcを介して、図 3Dに示したレジスト層 1 lba を X線で露光する。レジストを現像し、レジストパタン l lbbを形成する。レジストパタン l lbbの凹部の底面に、シード層 11aが露出する。

[0071] 次に、図 3Fに示すように、図 3Eに示したレジストパタン l lbbの凹部に、電解めつきにより例えばニッケルを充填して、柱状構造体 l ibを形成する。柱状構造体 l ibの形成後、レジストパタン l lbbを除去する。なお、上述のように、 X線露光で形成されるレジストパタンを型として、電気めつきにより金属構造体を形成する方法は、 LIGA(Lith ographie, Galvanoformung, ADrbrmungノと呼はれる。

[0072] 次に、図 4A〜図 4Dを参照して、図 2Aに示した断熱部材 14及び電極取出しパッド 13c及び 13dがー体となった支持部材側構造体 4Bを作製する方法について説明する。図 4Aに示すように、断熱部材 14の上面上に、流路 Cに対応する開口パタンを有するレジストパタン 15aを形成する。断熱部材 14は、例えばガラスカゝらなる。

[0073] 次に、図 4Bに示すように、レジストパタン 15aの開口の底に露出した断熱部材 14の表層をエッチングし、溝 15を形成する。その後、レジストパタン 15aを除去する。

[0074] 次に、図 4Cに示すように、給水用流路 6a及び排水用流路 6bを形成する。さらに、電極 13a及び電極取出しパッド 13cが形成される領域に切り欠き 14aを形成し、電極 13b及び電極取出しパッド 13dが形成される領域に切り欠き 14bを形成する。流路 6 a及び 6bと切り欠き 14a及び 14bは、例えば、 COレーザや YAGレーザ等を用いた

2

レーザドリルにより形成される。

[0075] 次に、図 4Dに示すように、切り欠き 14a及び 14bに金属（例えば、アルミニウム、鉛、スズ等）を充填し、電極取出しパッド 13c及び 13dが形成される。

[0076] 次に、図 5Aに示すように、意匠面側構造体 4Aと支持部材側構造体 4Bとを接合して、プランジャ上部構造体 4Cを作製する。断熱部材 14がガラス力もなるとき、以下に説明するように、意匠面側構造体 4Aと支持部材側構造体 4Bとを陽極接合により接合できる。

[0077] 意匠面側構造体 4Aと支持部材側構造体 4Bとを、意匠面側構造体 4Aの電極 13a 及び 13bと、支持部材側構造体 4Bの電極取出しパッド 13c及び 13dと力互いに適切な位置関係となるように位置合わせし、下側シリコン部材 12aの下面と断熱部材 14 の上面とを密着させる。

[0078] 意匠面側構造体 4A及び支持部材側構造体 4Bを、例えば 450°C程度に加熱し、それと同時に、下側シリコン部材 12aと断熱部材 14との界面に、下側シリコン部材 12 a側がプラスとなるように電圧を印加する。これにより、シリコン力もなる下側シリコン部材 12aとガラス力もなる断熱部材 14とが接合される。シリコン部材とガラス部材のこのような接合方法は、陽極接合と呼ばれる。

[0079] 次に、プランジャ上部構造体 4Cを、支持部材 20に接合する。図 5Bに示すように、給水用水路 6a及び排水用水路 6bが形成され、リード線 5b及び 5cがそれぞれ配置される溝 20a及び 20bが形成された支持部材 20を準備する。給水用水路 6a及び排水用水路 6bと、溝 20a及び 20bは、例えば機械的なドリルにより形成することができる。

[0080] 支持部材 20の上面に、水ガラス 14cを、例えば刷毛を用いて塗布する。なお、水ガラス 14cは、給水用水路 6a及び排水用水路 6bの開口が塞がれないように塗布する。水ガラス 14cの厚さは、例えば: m程度である。水ガラス 14cを接着剤として、断熱部材 14の下面と支持部材 20の上面とを接合する。

[0081] プランジャ上部構造体 4Cと支持部材 20との位置合わせは、例えば以下のように行われる。断熱部材 14の下面に位置合わせ用の凹部または凸部を形成し、支持部材 20の上面に、それに対応する凸部または凹部を形成しておく。断熱部材 14及び支持部材 20に形成された凹部及び凸部を嵌め合わせることにより、両部材の位置合わせを行うことができる。位置合わせで嵌め合わされる凹部及び凸部の位置は、プランジャ上部構造体 4Cに形成された給水用流路 6a及び排水用流路 6bが、それぞれ、支持部材 20に形成された給水用流路 6a及び排水用流路 6bと接続するように定められる。

[0082] プランジャ上部構造体 4Cと支持部材 20とが接合された後、電極取出しパッド 13c 及び 13dに、それぞれ、リード線 5b及び 5cが接続される。以上説明したようにして、プランジャ 4を作製することができる。

[0083] 成型材料が意匠面 4aに押し付けられるとき、流路 C内に空隙が存在すると、流路 C の内壁が歪みやすぐ流路 Cが損傷しやすい。また、空隙が存在しなくとも、流路 C内を満たすのは流体であるので、流路 Cが押し潰されるように損傷する恐れがある。

[0084] 次に、図 6を参照し、本実施例による成型装置を用いて、流路 Cの損傷を抑制する方法について説明する。図 6は、成型材料が意匠面 4aに印加する圧力 Pl、図 1に示すポンプ 6cが冷却水に印加する圧力 P2、バルブ 6dを通過する冷却水の流量 F、及びヒータ Hに流れる電流 Iが、成型加工において、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。

[0085] 意匠面 4aへの圧力印加が、時刻 tlに開始され、時刻 t4に終了する。意匠面 4aへの印加圧力は、圧力印加期間の初期である時刻 tl〜t2までの期間で最も高い。この期間の圧力を P11とする。その後、時刻 t2〜t3までの期間では、圧力 P11より低い圧力 P12が印加される。さらにその後、時刻 t3〜t4までの期間では、圧力 P12より低い圧力 P13が印加される。時刻 t3が、意匠面 4a上の成型パタンの凹部への成型材料の充填が完了する時刻を示す。時刻 t3〜t4までの期間に意匠面 4aに印加される圧力 P13は、成型材料に転写された構造が崩れないようにするための保圧である。

[0086] 時刻 tlより少し前の時刻 tOに、ヒータ Hへの通電が開始され、意匠面 4aが加熱される。ヒータ Hへの通電は、時刻 t3まで続けられる。

[0087] 時刻 tlより前の期間において、流路 Cは、内部に冷却水が満たされ、空隙が存在しない状態にされている。この期間において、ポンプ 6cが、冷却水に一定の圧力 P20 を印加する。また、この期間において、バルブ 6dは閉じられており、流路 Cから冷却水は流出しない。仮に圧力 P20が高過ぎると、冷却水が、図 2Aに示す下側シリコン部材 12aを押し上げ、下側シリコン部材 12aと断熱部材 14との貼り合せ構造が破壊されてしまう。圧力 P20は、この貼り合せ構造を破壊しない程度の高さである。

[0088] 意匠面 4aに圧力が印加される時刻 tl〜t4までの期間には、ポンプ 6cが冷却水に圧力 P20より高い圧力を印加して、冷却水が流路 Cの内壁に印加する圧力を、時刻 t 1より前の期間のそれより高める。流路 Cが押し潰されないような圧力を、冷却水が流路 Cの内壁に印加するように、ポンプ 6cにより冷却水に印加される圧力が設定される

[0089] 時刻 tl〜t2までの期間には、意匠面 4aへの印加圧力 P11に応じた圧力 P21が、時刻 t2〜t3までの期間には、意匠面 4aへの印加圧力 P12に応じた圧力 P22が、ポンプ 6cにより冷却水に印加される。圧力 P11が圧力 P12より高いことに対応して、圧力 P21は圧力 P22より高い。時刻 tl〜t3までの期間は、バルブ 6dが閉じられた状態が保たれる。

[0090] 時刻 t3以後も、ポンプ 6cが冷却水に印加する圧力が P22に保たれる。時刻 t3に、バルブ 6dが開かれる。時刻 t3以後、流路 Cを冷却水が流れ、意匠面 4aが冷却される。なお、時刻 t3以後にポンプ 6cが冷却水に印加する圧力力時刻 t2〜t3までの期間の印加圧力 P22と異なって、ても構わな、。

[0091] 以上説明したように、本実施例による成型装置を用いれば、意匠面 4aに成型材料が押し付けられることに伴う流路 Cの損傷を抑制することができる。

[0092] 上述の説明では、時刻 tl〜t3までの期間において、バルブ 6dを閉じ、冷却水が流路 Cを流れない状態にした。バルブ 6dを閉じた状態で、ポンプ 6cが冷却水にカ卩える圧力を高めると、バルブ 6dを開いた状態で、ポンプ 6cが冷却水に加える圧力を高める場合より、冷却水が流路 Cの内壁に加える圧力を高くしゃすい利点がある。

[0093] なお、流路 Cの損傷を充分に抑制できるのであれば、時刻 tl〜t3までの期間に、冷却水がある程度流路 Cを流れる状態であっても構わない。ただし、冷却水の流量は、ヒータ Hによる加熱が充分に行われる程度に抑える。

[0094] なお、バルブ 6dで流量を調整することにより、冷却水が流路 Cの内壁に加える圧力を高めることも可能である。

[0095] なお、流路 Cに流入する冷却水の流量を調整するバルブを設け、そのバルブによる流量調整により、冷却水が流路 Cの内壁に加える圧力を高めることも可能である。

[0096] なお、冷却水が流れる流路 Cの近傍に、ヒータ Hが配置されている力冷却水に適当な圧力が印加されることにより、冷却水の沸点が上昇して、沸騰が防止される。

[0097] なお、上述の実施例では、流路 C内に流す熱媒体として水を用いたが、熱媒体としてその他、フロリナート (住友スリーェム株式会社の製品）等を用いることもできる。 [0098] 次に、第 2の実施例による成型装置について説明する。図 8Aは、第 2の実施例による成型装置 (電動射出成型機)を示す概略図である。射出成型機 340が、射出装置 350及び型締装置 370を含んで構成される。

[0099] 射出装置 350は、加熱シリンダ 351を備え、加熱シリンダ 351に、榭脂を供給するホッパ 352が配設される。また、カロ熱シリンダ 351内に、スクリュー 353力 S進退自在力つ回転自在に配設される。スクリュー 353の後端は、支持部材 354によって回転自在に支持される。支持部材 354に、サーボモータ等の計量モータ 355が駆動部として取り付けられ、計量モータ 355の回転力計量モータ 355の出力軸 361に取り付けられたタイミングベルト 356を介して、被駆動部のスクリュー 353に伝達されるようになつている。計量モータ 355の出力軸 361の後端に、検出器 362が直結している。検出器 362は、計量モータ 355の回転数または回転量を検出する。検出器 362により検出された回転数または回転量に基づいて、スクリュー 353の回転速度が求められる。

[0100] 射出装置 350はさらに、スクリュー 353と平行なねじ軸 357を回転自在に備える。ねじ軸 357の後端は、サーボモータ等の射出モータ 359の出力軸 363に取り付けられたタイミングベルト 358を介して、射出モータ 359に連結されている。従って、射出モータ 359によってねじ軸 357を回転させることができる。ねじ軸 357の前端は支持部材 354に固定されたナット 360と螺合させられる。駆動部である射出モータ 359を駆動し、タイミングベルト 358を介して駆動伝達部であるねじ軸 357を回転させると、支持部材 354は前後進する。

[0101] 支持部材 354に、荷重の検出器であるロードセル 365が取り付けられている。支持部材 354の前後進運動が、ロードセル 365を介してスクリュー 353に伝えられることにより、スクリュー 353が前後進する。ロードセル 365により検出された力に対応するデータが、制御装置 310に送出される。射出モータ 359の出力軸 363の後端に、検出器 364が直結している。検出器 364は、射出モータ 359の回転数または回転量を検出する。検出器 364により検出された回転数及び回転量に基づいて、スクリュー 353 の前後進方向の移動速度または前後進方向の位置が求められる。

[0102] 型締装置 370は、可動側の金型 371が取り付けられた可動プラテン 372と、固定側の金型 373が取り付けられた固定プラテン 374とを含む。可動プラテン 372と固定プラテン 374とは、タイバー 375によって連結される。可動プラテン 372はタイバー 375 に沿って摺動可能である。また、型締装置 370は、トグル機構 377を含む。トグル機構 377は、一端が可動プラテン 372と連結し、他端がトグルサポート 376と連結する。トグルサポート 376の中央において、ボールねじ軸 379が回転自在に支持されている。トグル機構 377に設けられたクロスヘッド 380に固定されたナット 381が、ボールねじ軸 379に螺合させられている。また、ボールねじ軸 379の後端〖こプーリー 382力 S 配設され、サーボモータ等の型締モータ 378の出力軸 383とプーリー 382との間に、タイミングベルト 384が架け渡されて、る。

[0103] 型締装置 370において、駆動部である型締モータ 378を駆動すると、型締モータ 3 78の回転が、タイミングベルト 384を介して、駆動伝達部であるボールねじ軸 379に伝達される。そして、ボールねじ軸 379及びナット 381によって、運動方向が回転運動から直線運動に変換され、トグル機構 377が作動させられる。トグル機構 377の作動により、可動プラテン 372がタイバー 375に沿って摺動し、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

[0104] 型締モータ 378の出力軸 383の後端に、検出器 385が直結している。検出器 385 は、型締モータ 378の回転数または回転量を検出する。検出器 385により検出された回転数または回転量に基づいて、ボールねじ軸 379の回転に伴って進退するクロスヘッド 380の位置、または、トグル機構 377によってクロスヘッド 380に連結された被駆動部である可動プラテン 372の位置が求められる。制御装置 310が、計量モータ 355、射出モータ 359、型締モータ 378を制御する。

[0105] 可動側の金型 371と固定側の金型 373との間に、キヤビティ cavが形成される。キヤビティ cavと加熱シリンダ 351の内部とが連通している。可動金型 371のキヤビティ ca Vに面する領域に、図 5Aに示したプランジャ上部構造体 4Cと同様な構造体 300が配置されている。キヤビティ cavに面して意匠面が配置される。なお、構造体 300の意匠面の大きさは、図 2Bを参照して例示した大きさである 2〜 3mmより大きくて構わない。

[0106] 図 8Bに示すように、構造体 300はヒータ H、及び冷却水を流す流路 Cを有する。ヒータ Hが、リード線 301a及び 301bを介して電源 301cに接続される。流路 Cが、給水用流路 302a及び排水用流路 302bに接続される。ポンプ 302cが、流路 Cに流入する冷却水の圧力を調整する。制御装置 310が、ポンプ 302cを制御する。

[0107] 次に、第 2の実施例の成型装置を用いた成型方法について説明する。まず、計量モータ 355でスクリュー 353を回転させることにより、ホッノ 352力らスクリュー 353の後部に落ちた榭脂を溶融させながら、加熱シリンダ 351の先端部に送り込む。加熱シリンダ 351の先端に榭脂が溜まるにつれ、スクリュー 353が後退する。

[0108] 次に、射出モータ 359によりスクリュー 353を前進させて、榭脂をキヤビティ cav内に充填する。キヤビティ cav内に充填された後、スクリュー 353により、榭脂に保圧が印カロされる。保圧は、榭脂の冷却に伴う収縮に起因して、転写精度を低下させないために印加される。このようにして、榭脂が意匠面に押し付けられ、意匠面の形状が榭脂に転写される。次いで、キヤビティ cav内の樹脂が充分に冷却された後、金型を開き、成型品を取り出す。

[0109] キヤビティ cav内への榭脂の充填が開始されてから、保圧の印加が開始されるまでの期間を、充填期間と呼ぶこととする。保圧の印加開始から終了までの期間を、保圧期間と呼ぶこととする。充填期間及び保圧期間において、流路 Cの損傷を抑制するため、ポンプ 302cにより、流路 Cに流す熱媒体への印加圧力を高める。

[0110] 次に、図 9を参照し、充填期間及び保圧期間において、スクリュー 353により榭脂に加えられた圧力（これを転写印加圧力と呼ぶこととする）の時間変化について説明する。転写印加圧力は、図 8Aに示したロードセル 365が検出した力に基づいて求められる。図 9の最上段のグラフが、転写印加圧力の時間変化を示す。充填期間の開始時刻及び終了時刻が、それぞれ時刻 tlO及び時刻 tl4である。保圧期間の開始時刻及び終了時刻が、それぞれ時刻 tl4及び時刻 tl5である。

[0111] 充填期間が開始すると、転写印加圧力が上昇し、時刻 tl2で最大となる。転写印加圧力は、時刻 tl2で最大となった後低下し、充填期間の終了時刻 tl4に保圧の設定値 Pkに達する。保圧期間である時刻 tl4から時刻 tl5まで、転写印加圧力は設定値 Pkに維持される。保圧印加終了に伴い、時刻 tl5以後、転写印加圧力は設定値 Pk から低下していく。

[0112] 次に、転写印加圧力を上述のように変化させるための、射出モータ 359の制御方法について説明する。なお、射出モータ 359のこのような制御方法は、特開 2001— 277322号公報に開示されている。射出モータ 359は、充填期間においては速度制御モードで制御され、保圧期間においては圧力制御モードで制御される。図 9の上力も 2段目のグラフが、速度制御モードにおけるスクリュー 353の目標速度を示す。図 9の上から 3段目のグラフ力圧力制御モードにおいて、スクリュー 353が榭脂に印加する目標圧力を示す。

[0113] まず、速度制御モードについて説明する。充填期間が開始した後、スクリュー 353 を第 1の設定位置まで前進させる。スクリュー 353が第 1の設定位置に到達する時刻が時刻 tl3である。充填期間が開始してから、スクリュー 353が第 1の設定位置に到達するまでの期間（時刻 tlO〜時刻 tl3)は、スクリュー 353の速度が目標速度 VIとなるように、射出モータ 359が制御される。

[0114] スクリュー 353が第 1の設定位置に到達したら、スクリュー 353を第 2の設定位置まで後退させる。スクリュー 353が第 2の設定位置に到達する時刻が時刻 tl4である。スクリュー 353が第 1の設定位置を出発してから、第 2の設定位置に到達するまでの期間（時刻 tl3〜時刻 tl4)は、スクリュー 353の速度が目標速度 V2となるように、射出モータ 359が制御される。

[0115] スクリュー 353の前進に伴い、転写印加圧力が高まり、スクリュー 353が前進している期間中に、転写印加圧力が最大値に達する。スクリュー 353を第 1の設定位置まで前進させた後、第 2の設定位置まで後退させることにより、転写印加圧力を速やかに保圧の設定値 Pkまで低下させることができる。

[0116] 次に、圧力制御モードについて説明する。保圧期間の開始時刻 tl4に、転写印加圧力が保圧の設定値 Pkまで低下して、る。保圧期間である時刻 tl4から時刻 tl5まで、転写印加圧力が、保圧の設定値 Pkに維持されるように、射出モータ 359が制御される。

[0117] 次に、引き続き図 9を参照し、充填期間及び保圧期間において、ポンプ 302cが流路 Cに流す熱媒体に印加する圧力（これを流路印加圧力と呼ぶこととする）の時間変化について説明する。図 9の最下段のグラフが、流路印加圧力の時間変化を示す。転写印加圧力のグラフに示すように、転写印加圧力につ、て閾値 Pcが設定されて、る。閾値 Pcは、保圧の設定値 Pkより低い。

[0118] 充填期間の開始前に、一定の流路印加圧力 P30が印加されている。充填期間が開始すると、転写印加圧力が上昇して、時刻 ti lに閾値 Pcに達する。転写印加圧力が閾値 Pcとなったら、流路印加圧力を P30から上昇させる。転写印加圧力が上昇している期間は、流路印加圧力も上昇させる。転写印加圧力が時刻 tl2に最大値となるのに対応して、時刻 tl2に流路印加圧力を最大値 P31とする。転写印加圧力は、最大値に到達した後に低下し、一定値 Pkとなる。流路印加圧力も、最大値に到達した後に、保圧の設定値 Pkに対応した値 P32まで低下させる。保圧期間が終了すると、転写印加圧力が Pkから低下して、時刻 tl6に閾値 Pcに達する。転写印加圧力が閾値 Pcとなったら、流路印加圧力を P30まで低下させる。

[0119] 上述のように流路印加圧力が変化するように、制御装置 310が、転写印加圧力に基づいて、ポンプ 302cを制御する。なお、ノレブで流量を調整することにより、流路印加圧力を制御するような構成としてもよい。

[0120] なお、ロードセル 365が検出する力と転写印加圧力とは対応する。このため、ロードセル 365に検出される力に関して、転写印加圧力の閾値 Pcに対応する閾値を設定しておき、ロードセル 365が検出した力の時間変化に基づいて、流路印加圧力を制御してちょい。

[0121] 第 2の実施例の成型装置においては、このように、スクリュー 353により成型材料が意匠面に押し付けられるタイミングに基づ!/、て（同期して）、熱媒体が流路じの内壁に加える圧力を高めることにより、流路 Cの損傷が抑制される。

[0122] なお、意匠面力もヒータまでの距離について、良好な加熱に適した範囲が存在する。意匠面力もヒータまでの距離が遠すぎると、意匠面を充分に加熱できない。一方、意匠面力もヒータまでの距離が近すぎると、意匠面を均一に加熱することが困難になる。意匠面を充分にかつ温度分布のムラを抑えて加熱するという観点から、意匠面からヒータまでの最短距離を、意匠面が有する凹部の最大の深さの 5〜10倍とすることが好ましい。

[0123] 線状の発熱部分が、その長さ方向と交差する方向に、一定のピッチで並ぶような構造を含むヒータ (例えば図 2Bに示したヒータ H)について考える。このような構造のヒータにおいて、線状部分が並ぶピッチ (相互に最隣接する 2つの線状部分の中心間隔）を、意匠面力もヒータまでの最短距離の 1Z5〜1Z4倍とすると、意匠面上の加熱ムラを抑えることが特に容易になる。

[0124] 再び図 2A及び図 2Bを参照して、良好な加熱に特に適したヒータ Hの配置位置及びサイズの例について説明する。まず 1番目の例について説明する。転写構造体 11 において、シード層 11aの厚さが数十 nmであり、柱状構造体 l ibの高さが 20 mである。この例では、柱状構造体 l ibの高さ 20 m力意匠面 4aが有する凹部の最大の深さとなる。シード層 11aの上面からヒータ Hの上面までの深さが、 120 mである。この例では、シード層 11aの上面からヒータ Hの上面までの深さ 120 /z mが、意匠面 4aからヒータ Hまでの最短距離となる。

[0125] シード層 1 laの上面から流路 Cの上面までの深さ（意匠面 4aから流路 Cまでの最短距離） 1S 150 μ mである。シリ =3ン咅材 12の厚さ力約 150 m(150 μ m力らシード層 11aの厚さを引いた厚さ）である。ヒータ Hの線幅が 15 /z mであり、ヒータ Hの線状部分が並ぶピッチ (蛇行する形状のヒータ Hの、上行する部分と下行する部分の中心間隔）が 30 mである。

[0126] 次に 2番目の例について説明する。転写構造体 11において、シード層 11aの厚さが数十 nmであり、柱状構造体 l ibの高さが 80 μ mである。この例では、柱状構造体 111)の高さ80 111カ意匠面 4aが有する凹部の最大の深さとなる。シード層 11aの上面からヒータ Hの上面までの深さが、 400 /z mである。この例では、シード層 11aの上面からヒータ Hの上面までの深さ 400 μ m力意匠面 4aからヒータ Hまでの最短距離となる。

[0127] シード層 1 laの上面から流路 Cの上面までの深さ（意匠面 4aから流路 Cまでの最短距離） 1S 500 μ mである。シジ=3ン咅材 12の厚さ力 S、約 500 m(500 μ m力らシード層 11aの厚さを引いた厚さ）である。ヒータ Hの線幅力 5 /ζ πιであり、ヒータ Ηの線状部分が並ぶピッチ (蛇行する形状のヒータ Ηの、上行する部分と下行する部分の中心間隔）が 90 mである。

[0128] なお、シード層 11aの上面力ヒータ Hの上面までの厚さを薄く形成することが容易であること（つまり、意匠面力ヒータまでの最短距離を短くすることが容易であること）も、実施例による成型装置の 1つの特徴である。意匠面からヒータまでの最短距離は、 1mm以下である。意匠面力もヒータまでの距離が短い方が、迅速な加熱が容易となる。

[0129] なお、ヒータ Hの厚さは、例えば 0. 1 μ m〜l μ mの範囲である。成型サイクルや成型品に対応して加熱に要する熱量が決定される。ヒータ Hの厚さは、成型サイクルや成型品に対応して定めることができる。

[0130] なお、流路とヒータの平面視上の形状は、図 2Bに例示した形状以外のものであつても構わない。例えば、図 10に示すように、流路 Cv及びヒータ Hvを、渦巻き状とすることができる。なお、図において流路 Cvにノ、ツチングを入れている。渦巻き状の流路 Cvの相互に隣り合う部分の間に、ヒータ Hvが配置される（または、渦巻き状のヒータ Hvの相互に隣り合う部分の間に、流路 Cvが配置される。；)。流路 Cv及びヒータ Hvの渦の中心部分は共通である。このような流路 Cv及びヒータ Hvは、平面視上互いに交差しない。流路 Cvの一端に給水用流路が接続され、他端に排水用流路が接続される。

[0131] 成型技術において一般に、意匠面側力も成型品を押して、意匠面から成型品を取り外す突き出し機構が用いられる。平面視上において意匠面の中心近傍に、転写すべき構造が形成されていないとする。例えばこの場合、意匠面の中心近傍の、転写すべき構造が形成されていない領域に、突き出し用の部材を配置することができる。

[0132] 図 10に示したような形状の流路 Cv及びヒータ Hvを採用すると、渦の中心近傍 (意匠面の中心近傍に対応する）に、流路 Cv及びヒータ Hvが形成されていない領域 40 0を配置し易い。このような領域 400を設ければ、領域 400内に、断熱部材側から意匠面側に貫通する貫通孔 401を設け、貫通孔 401内に突き出し用の部材 402を配置することが容易となる。

[0133] さらに、図 10に示したような渦巻き状の冷却流路を、長さ方向に関して複数の流路に分割して、それぞれの冷却流路に給水用流路と排水用流路とを接続するようにしてもよい。この場合、それぞれの冷却流路において、給水用流路から排水用流路までに到達する間の、冷却水の圧力損失を抑えることができる。このため、流路内の圧力制御の応答性を向上させることができ、成型サイクルの短縮ィ匕が図られる。 [0134] なお、第 2の実施例では、可動側の金型 371と固定側の金型 373とによりキヤビティ cavが形成された後に、スクリュー 353の前進により樹脂が意匠面に押し付けられる例を示した。しかしながら、可動側の金型 371と固定側の金型 373とがわずかに離れた状態、つまり、キヤビティ cavが完全に形成される前に、榭脂を所定量だけ充填してもよい。その場合、充填された後に、型締モータ 378の駆動力による可動側の金型 3 71の前進動作により、榭脂が意匠面に押し付けられる。その結果、射出装置 350を構成する射出モータ 359、ねじ軸 357等に掛カる負荷が低減し、部品寿命を向上させることができるので、成型品の生産性も向上させることができる。

[0135] なお、上述の実施例では、転写構造体 (意匠面を定める構造体)を LIGAによりシリコン部材上に形成した。予め作製された、意匠面を定める構造体を、シリコン部材上に取り付けることも可能である。

[0136] なお、上述の実施例では、シリコン部材中にヒータを埋め込んだ力ヒータを埋め込む部材の材料は、シリコンに限定されない。電気的に絶縁性であり、かつ伝熱性に優れた他の材料、例えば窒化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン等も、ヒータを埋め込む部材の材料として用いることができるであろう。

[0137] 以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の部材と、

前記第 1の部材の表面の一部の領域上に配置され、該第 1の部材側とは反対側を向く表面に、成型用のパタンが形成された意匠面を含む第 2の部材と、

前記第 1の部材の表面と前記第 2の部材の表面とが協同して内壁を画定し、該第 2 の部材との間で熱交換を行う熱媒体を流す流路と

を有する成型装置。

[2] 前記第 1の部材が断熱部材であり、前記第 2の部材が、該第 1の部材の熱伝導率よりも高!ヽ熱伝導率を有する材料で形成された請求項 1に記載の成型装置。

[3] 前記流路から前記意匠面までの最短の距離が、 100 μ m〜200 μ mである請求項 1に記載の成型装置。

[4] さらに、

成型材料を前記意匠面に押し付ける押圧機構と、

外部から入力される制御信号に基づいて、前記流路内の前記熱媒体に印加する圧力、及び該流路を流れる該熱媒体の流量の少なくとも一方を変化させる調整機構と、

前記押圧機構により成型材料が前記意匠面に押し付けられるタイミングに基づいて、前記熱媒体が前記流路の内壁に加える圧力が高まるように、前記調整機構を制御する制御装置と

を有する請求項 1に記載の成型装置。

[5] 前記調整機構が、前記流路内の前記熱媒体に印加する圧力を変化させるポンプ、及び該熱媒体が該流路を流れる状態と流れない状態とを切り替えるバルブを有し、前記制御装置は、前記熱媒体が前記流路を流れな!/、状態となるように前記バルブを制御し、かつ前記流路内の前記熱媒体に印加される圧力が高められるように前記ポンプを制御する請求項 4に記載の成型装置。

[6] 前記押圧機構は、成型材料を前記意匠面に押し付ける押圧部材を含み、

さらに、前記押圧部材が成型材料を押す力を検出できる検出器を有し、前記制御装置は、前記検出器に検出された力が閾値以上となるタイミングに基づいて、前記流路の内壁に前記熱媒体が加える圧力を高めるように、前記調整機構を制御する請求項 4に記載の成型装置。

[7] 第 1の部材と、

前記第 1の部材の表面の一部の領域上に配置され、該第 1の部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で形成され、該第 1の部材側とは反対側を向く表面に、成型用のパタンが形成された意匠面を含む第 2の部材と、

前記第 2の部材の内部側から、該第 2の部材の前記意匠面側の表層を加熱するヒータと、

前記第 1の部材と前記意匠面との間に配置され、前記第 2の部材との間で熱交換を行う熱媒体を流す流路と

を有する成型装置。

[8] 前記流路が、前記第 1の部材と前記第 2の部材との間に配置される請求項 7に記載の成型装置。

[9] 前記流路の内壁を、前記第 1の部材の表面と前記第 2の部材の表面とが協同して画定する請求項 7に記載の成型装置。

[10] 前記流路から前記意匠面までの最短の距離が、 100 μ m〜200 μ mである請求項

7に記載の成型装置。

[11] 前記第 2の部材は、電気的絶縁性を有する材料力なる絶縁性部材を含み、前記ヒータは、該絶縁性部材に埋め込まれた導電性部材を含む請求項 7に記載の成型装置。

[12] さらに、

成型材料を前記意匠面に押し付ける押圧機構と、

前記押圧機構により成型材料が前記意匠面に押し付けられるタイミングに基づいて、前記熱媒体が前記流路の内壁に加える圧力が高まるように、前記調整機構を制御する制御装置とを有する請求項 7に記載の成型装置。

[13] 前記調整機構が、前記流路内の前記熱媒体に印加する圧力を変化させるポンプ、及び該熱媒体が該流路を流れる状態と流れない状態とを切り替えるバルブを有し、前記制御装置は、前記熱媒体が前記流路を流れな!/、状態となるように前記バルブを制御し、かつ前記流路内の前記熱媒体に印加される圧力が高められるように前記ポンプを制御する請求項 12に記載の成型装置。

[14] 前記押圧機構は、成型材料を前記意匠面に押し付ける押圧部材を含み、

さらに、前記押圧部材が成型材料を押す力を検出できる検出器を有し、前記制御装置は、前記検出器に検出された力が閾値以上となるタイミングに基づいて、前記流路の内壁に前記熱媒体が加える圧力を高めるように、前記調整機構を制御する請求項 12に記載の成型装置。

[15] 成型用のパタンが形成された意匠面を含む第 3の部材と、

前記第 3の部材に配置され、該第 3の部材の前記意匠面側の表層を加熱するヒータと

を有し、前記ヒータ力前記意匠面までの最短の距離が、前記意匠面の有する凹部の最大の深さの 5〜： LO倍である成型装置。

[16] 前記ヒータは、線状の発熱部分が、その長さ方向と交差する方向に、一定のピッチで並ぶ等ピッチ部を含み、該ピッチは、前記ヒータから前記意匠面までの最短距離の 1Z5〜： LZ4倍である請求項 15に記載の成型装置。

[17] 前記第 3の部材は、電気的絶縁性を有する材料力なる絶縁性部材を含み、前記ヒータは、該絶縁性部材に埋め込まれた導電性部材を含む請求項 15に記載の成型装置。

[18] さらに、第 4の部材を有し、前記第 3の部材は、該第 4の部材の表面上に配置され、該第 4の部材の熱伝導率よりも高、熱伝導率を有する材料で形成され、該第 4の部材側とは反対側を向く表面に前記意匠面を含む請求項 15に記載の成型装置。

[19] 前記ヒータ力前記意匠面までの最短の距離が lmm以下である請求項 15に記載の成型装置。

[20] (a)第 1の部材の表面を部分的にエッチングして、溝を形成する工程と、 (b)前記第 1の部材の熱伝導率よりも高!ヽ熱伝導率を有する材料で形成され、表面に成型用のパタンが形成された意匠面を含む第 2の部材の、該意匠面側とは反対側の表面と、前記第 1の部材の溝が形成された表面とを貼り合わせることにより、前記溝の内面と前記第 2の部材の表面とで画定される流路を形成する工程と

を有する成型装置の製造方法。

[21] さらに、

(c)電気的絶縁性を有する材料からなる絶縁性支持部材の表面に、導電性材料からなる導電層を形成する工程と、

(d)前記導電層をパタニングすることにより、ヒータを形成する工程と、

(e)前記ヒータを、電気的絶縁性を有する材料で被覆することにより、絶縁性部材を形成する工程と

(f)前記絶縁性部材の上に、前記意匠面を含む転写構造体を積層することにより、前記第 2の部材を形成する工程と

を有する請求項 20に記載の成型装置の製造方法。

[22] 前記絶縁性支持部材の上に前記転写構造体を LIGAにより形成する請求項 21に記載の成型装置の製造方法。

[23] (g)電気的絶縁性を有する材料力もなる絶縁性支持部材の表面に、成型用のバタンが形成された意匠面を含む転写構造体を積層する工程と、

(h)前記絶縁性支持部材の、前記転写構造体が積層される側とは反対側の表面に、導電性材料からなる導電層を形成する工程と、

(i)前記導電層をパタニングして、ヒータを形成する工程と

を有する成型装置の製造方法。

[24] 前記絶縁性支持部材の上に前記転写構造体を LIGAにより形成する請求項 23に記載の成型装置の製造方法。

[25] (j)表面に、成型用のパタンが形成された意匠面を含み、内部に、該意匠面との間で熱交換を行うための熱媒体を流す流路が形成された構造体の、該意匠面に、成型材料を押し付ける工程と、

(k)成型材料が前記意匠面に押し付けられるタイミングに基づいて、前記熱媒体が前記流路の内壁に加える圧力が高まるように、該流路内の該熱媒体に印加する圧力及び該流路を流れる該熱媒体の流量の少なくとも一方を変化させる工程とを有する成型方法。

前記工程 G)において、押圧部材が、前記意匠面に成型材料を押し付け、さらに、（1)前記押圧部材が前記意匠面に成型材料を押し付ける力を検出するェ程を有し、

前記工程 (k)において、前記工程 (1)で検出された力が閾値以上となるタイミングに基づいて、前記熱媒体が前記流路の内壁に加える圧力が高まるように、該流路内の該熱媒体に印加する圧力及び該流路を流れる該熱媒体の流量の少なくとも一方を変化させる請求項 25に記載の成型方法。