WO2009119441A1 - 射出成形方法及び射出成形金型 - Google Patents

Abstract

　板状の基板の一方の面から基板の他方の面の方向へ孔径を徐々に小さくするように貫通した貫通孔が設けられ、貫通孔に連通する微細流路が他方の面に設けられた樹脂製基板の射出成形方法において、一方の面を成形する一方の金型と他方の面を成形する他方の金型とを合わせることによりキャビティを構成し、一方の金型から他方の金型に向けて突出したテーパーピンにより、貫通孔を成形するための一方の金型の一部を構成し、キャビティに樹脂材を充填することにより、基板を成形し、一方の金型と他方の金型とを離間することにより、基板を他方の金型から離し、他方の金型に向けてさらに突出させたテーパーピンで貫通孔の内壁を押し出すことにより、基板を一方の金型から離す。

Description

射出成形方法及び射出成形金型

　この発明は、射出成形方法及び射出成形金型に関し、特に、板状の基板の両面の少なくとも一方に微細流路が形成され、微細流路が形成された面にカバー材を接合する樹脂製基板の射出成形方法及び射出成形金型に関する。

　微細加工技術を利用して、シリコンやガラス基板上に微細流路や回路を形成し、微小空間上で、核酸、タンパク質、血液などの液体試料の化学反応や、分離、分析などをおこなうマイクロ分析チップ、あるいはμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｔｏｔａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称される装置が実用化されている。このようなマイクロチップの利点としては、サンプルや試薬の使用量又は廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられる。マイクロチップは、少なくとも一方の部材に微細加工が施された部材２つをはり合わせることにより製造される。

　従来においては、マイクロチップにはガラス基板が用いられ、様々な微細加工方法が提案されている。例えば、ガラス基板の表面に微細流路を形成する方法としてフォトレジスト法がある（例えば、特許文献１）。しかしながら、ガラス基板は、大量生産には向かず、非常に高コストであるため、廉価で使い捨て可能な樹脂製マイクロチップの開発が望まれている。

　また、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）基板に光リソグラフィー法により微細流路を形成する方法がある（例えば、特許文献２）。光リソグラフィー法により成形された微細流路にはエッジが残る（微細流路の縁や角がだれない）という利点がある。しかしながら、光リソグラフィー法では、マイクロチップが高コストとなる。

　マイクロチップのコストを低減することを主目的として、射出成形方法により、板状の基板に微細流路を形成する方法がある。この射出成形方法では、成形圧を高く、射出速度を早くすること等により、微細流路にエッジを残すための微細流路の高転写性が要求される。高転写性を達成しようとすれば、離型抵抗が大きくなり、成形品の離型が困難となる。成形品を無理に離型すると、微細流路が形成された接合面に歪みが残る。また、離型抵抗が大きくなることによって、離型時に微細流路の形状が変形し、及び離型時に発生するうねりや反りにより、基板の接合面の平面性が低下する。接合面に対して要求される平面度は例えば１０μｍ以下である。

　特に、微細流路内に試料及び試薬を導入するための貫通孔（ウェル）を１から複数個備えた樹脂製基板の射出成形では、成形後の樹脂の収縮により、貫通孔の内壁が型に密着し、貫通孔の離型抵抗が大きくなるため、貫通孔近傍において、微細流路の形状の変形が著しく、また、基板の平面性も著しく低下する傾向にある。

　さらに、基板の接合面とは反対の面に、接合面とは反対側に筒状部（チムニー）が突設され、筒状部の中心に貫通孔が穿たれている基板では、成形後の樹脂の収縮により、貫通孔の内壁が型に密着する面積が増し、貫通孔の離型抵抗がさらに大きくなるため、貫通孔近傍において、微細流路の形状の変形及び基板の平面性の低下する傾向が極めて顕著となる。

　樹脂材同士の接合においては、一般的に接着剤等の粘着剤が用いられる。粘着剤を用いた接合においては、粘着剤層がある程度の厚みを有し、緩衝材の役目をするため、接着面の歪み、平面性が接合性に影響することは少ない。

　しかしながら、基板の接合面にカバー材を接合したマイクロチップにおいて、分析に影響を及ぼす可能性のある物質を介在させることはできず、熱を利用した接合を中心とする基板とカバー材の直接的な接合が要求される。

　実験の結果、熱を利用した接合においては、接合面の歪み及び平面性の低下が接合精度及び品質に大きく影響することが分かった。

　熱を利用して、基板の接合面にカバー材を接合した場合、接合面の歪み及び平面性の低下は、基板とカバー材の接合強度が低下し、微細流路や貫通孔のシール性が低下し、また接合面へのエア巻き込み（エア溜まり）が発生し、マイクロチップの接合精度及び品質に大きな影響を及ぼす。

　従来の射出成形方法において、基板である成形品を金型から離す技術としては、図８に示すように、基板１の空きエリアをエジェクタピン３で押し出すことにより、金型２から離す方法がある。また、図９に示すように、基板１のテーパ状の外周壁４を、エジェクタピン３で押し出すことにより、金型２から離す方法がある。さらに、図１０に示すように、基板１のテーパ状の外周壁４及び外周縁部５を、段付きのエジェクタピン３で押し出す方法がある。さらに、図１１に示すように、基板１の面全体６をブロック７で押し出す方法がある。
特開２００３－２１５１４０号公報 特開２００６－５３０６４号公報

　しかしながら、上記の図８から図１０に示す方法では、貫通孔の離型抵抗が大きいため、貫通孔近傍において、接合面の歪み及び平面性の低下が生じるという問題点があった。さらに、図１１に示す方法では、基板の面全体が空きエリアである成形品に限られるという問題点があった。

　この発明は、上記の問題を解決するものであり、射出成形により生じる基板の接合面の歪みを緩和し、接合面の平面性の低下を防止することができる射出成形方法及び射出成形金型を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するため、この発明は、離型抵抗が大きな貫通孔の近傍において、接合面の歪み及び平面性の低下が発生することに着目し、貫通孔を成形するための金型の一部で貫通孔の内壁を押し出すこととした。

　具体的に、この発明の第１の形態は、板状の基板の一方の面から該基板の他方の面の方向へ孔径を徐々に小さくするように貫通した貫通孔が設けられ、該貫通孔に連通する微細流路が前記他方の面に設けられ、該他方の面にカバー材が接合される樹脂製基板の射出成形方法において、前記一方の面を成形する一方の金型と前記他方の面を成形する他方の金型とを合わせることによりキャビティを構成する型合わせ工程と、前記一方の金型から前記他方の金型に向けて突出したテーパーピンにより、前記貫通孔を成形するための前記一方の金型の一部を構成する第１構成工程と、前記キャビティに樹脂材を充填することにより、前記基板を成形する充填工程と、前記一方の金型と前記他方の金型とを離間することにより、前記基板を前記他方の金型から離す離間工程と、前記他方の金型に向けてさらに突出させた前記テーパーピンで前記貫通孔の内壁を押し出すことにより、前記基板を前記一方の金型から離す押出工程と、を有することを特徴とする射出成形方法である。

　また、この発明の第２の形態は、板状の基板の一方の面に、該基板の他方の面とは反対側へ筒状部が突設され、該筒状部の中心に穿たれ、前記一方の面から前記他方の面の方向へ孔径を徐々に小さくするように貫通した貫通孔が設けられ、該貫通孔に連通する微細流路が前記他方の面に設けられ、該他方の面にカバー材が接合される樹脂製基板の射出成形方法において、前記一方の面を成形する一方の金型と前記他方の面を成形する他方の金型とを合わせることによりキャビティを構成する型合わせ工程と、前記一方の金型から前記他方の金型に向けて突出したテーパーピンにより、前記貫通孔を成形するための前記一方の金型の一部を構成する第１構成工程と、前記テーパーピンを外嵌した状態で、前記一方の金型の下穴に出没可能に設けられたスリーブであり、前記下穴に没入した前記スリーブの端面により、前記筒状部の貫通孔の入口周縁部を成形するための前記一方の金型の一部を構成する第２構成工程と、前記キャビティに樹脂材を充填することにより、前記基板を成形する充填工程と、前記一方の金型と前記他方の金型とを離間することにより、前記基板を前記他方の金型から離す離間工程と、前記下穴から突出した前記スリーブの端面で前記筒状部の貫通孔の入口周縁部を押し出すことにより、前記基板を前記一方の金型から離す押出工程と、を有することを特徴とする射出成形方法である。

　さらに、この発明の第３の形態は、第１の形態又は第２の形態のいずれかに記載の射出成形方法であって、前記型合わせ工程は、前記一方の金型を固定側の金型である前記他方の金型に近づけ、前記離間工程は、前記他方の金型から前記一方の金型を遠ざけることを特徴とする射出成形方法である。

　さらに、この発明の第４の形態は、第１の形態から第３の形態のいずれかに記載の射出成形方法であって、前記型合わせ工程において、前記テーパーピンの先端を前記他方の金型に接触させる位置は、前記他方の面を形成するための他方の金型の一部から前記一方の金型の方へ前記微細流路の深さとほぼ同量ずらした位置であることを特徴とする射出成形方法である。

　さらに、この発明の第５の形態は、第１の形態に記載の射出成形方法であって、さらに、前記第１構成工程において、前記テーパーピンに一体的に形成され、前記貫通孔の入口周縁部を成形するための大径部により前記一方の金型の一部を構成し、さらに、前記押出工程において、前記大径部で前記貫通孔の入口周縁部を押し出すことを特徴とする射出成形方法である。

　さらに、この発明の第６の形態は、第１の形態から第５の形態のいずれかに記載の射出成形方法であって、前記押出工程の前に、前記テーパーピンを前記他方の金型とは反対の方向に没入させ、前記テーパーピンから前記貫通孔の内壁を離す先抜き工程を有することを特徴とする射出成形方法である。

　さらに、この発明の第７の形態は、第２の形態に記載の射出成形方法であって、さらに、前記第２構成工程において、前記スリーブの端面に一体的に形成され、前記筒状部の先端側から基端側である前記一方の面側に向かって徐々に拡径する外壁を成形するための外壁形成部により前記一方の金型の一部を構成し、さらに、前記押出工程において、前記外壁形成部で前記筒状部の外壁を押し出すことを特徴とする射出成形方法である。

　さらに、この発明の第８の形態は、板状の基板の一方の面に、該基板の他方の面とは反対側へ筒状部が突設され、該筒状部の中心に穿たれ、前記一方の面から前記他方の面の方向へ孔径を徐々に小さくするように貫通した貫通孔が設けられ、該貫通孔に連通する微細流路が前記他方の面に設けられ、該他方の面にカバー材が接合される樹脂製基板の射出成形金型において、前記一方の面を成形する一方の金型と、前記他方の面を成形し、前記一方の金型と合わせることによりキャビティを構成し、該キャビティに樹脂材を充填することにより、前記基板を成形し、前記一方の金型から相対的に離間することにより、前記基板が離れる他方の金型と、前記一方の金型から前記他方の金型に向けて突出していることにより前記貫通孔を成形するための前記一方の金型の一部を構成するテーパーピンと、前記テーパーピンを外嵌した状態で、前記一方の金型の下穴に出没可能に設けられ、該下穴に没入していることにより、筒状部の貫通孔の入口周縁部を形成するための前記一方の金型の一部をその端面が構成するスリーブと、を有することを特徴とする射出成形金型である。

　この発明の第１の形態によると、成形後の樹脂の収縮により、貫通孔の内壁がテーパーピンに密着する。貫通孔の内壁をテーパーピンで押し出すので、貫通孔の離型抵抗が小さく、貫通孔近傍において、接合面の歪みを緩和することができ、また、接合面の平面性の低下を防止することができる。

　また、この発明の第２の形態及び第８の形態によると、成形後の樹脂の収縮により、貫通孔の内壁がテーパーピンに密着する。筒状部の貫通孔の入口周縁部をスリーブで押し出すので、貫通孔近傍において、接合面の歪みを緩和することができ、また、接合面の平面性の低下を防止することができる。

　さらに、この発明の第３の形態によると、微細流路を形成するための金型である他方の金型を固定側の金型としたので、射出成形するときに、他方の金型を高い位置精度に維持することができ、微細流路を高い精度で成形可能となる。

　さらに、この発明の第４の形態によると、テーパーピンの先端と他方の金型とを接触させた位置近傍に生じた隙間が原因で、成形後にバリが発生した場合、発生するバリは、微細流路の深さとほぼ同位置にできるので、接合面の平面性に影響を与えない。

　さらに、この発明の第５の形態によると、テーパーピンの大径部で貫通孔の入口周縁部を押し出すので、貫通孔の離型抵抗がさらに小さくなり、貫通孔近傍において、接合面の歪み及び平面性の低下をさらに防止することができ、成形品を安定して離型することができる。

　さらに、この発明の第６の形態によると、成形後、貫通孔の内壁はテーパーピンに密着する。そのテーパーピンを没入させることにより、貫通孔の内壁をテーパーピンから離すことができるので、貫通孔の離型抵抗が極めて小さくなり、押出工程において、貫通孔近傍における接合面の歪み及び平面性の低下を発生させることなく、成形品を一方の金型から取り出すことができる。

　さらに、この発明の第７の形態によると、成形後の樹脂の収縮により、貫通孔の内壁がテーパーピンに密着する。筒状部の外壁を外壁形成部で押し出すので、貫通孔近傍において、接合面の歪みを緩和することができ、また、接合面の平面性の低下を防止することができ、成形品を安定して離型することができる。

第１実施の形態に係る射出成形金型の断面図である。 第１実施の形態の変形例に係る射出成形金型の断面図である。 第１実施の形態の他の変形例に係る射出成形金型の断面図である。 第２実施の形態に係る射出成形金型の断面図である。 第２実施の形態の変形例に係る射出成形金型の断面図である。 第３実施の形態に係る射出成形金型の断面図である。 第４実施の形態に係る射出成形金型の断面図である。 従来の射出成形金型の断面図である。 従来の射出成形金型の断面図である。 従来の射出成形金型の断面図である。 従来の射出成形金型の断面図である。

符号の説明

　Ｓ１　隙間
　１０　基板
　１１　一方の面
　１２　他方の面
　１３　貫通孔
　１３１　貫通孔の内壁
　１３２　貫通孔の入口周縁部
　１４　外周壁
　１５　筒状部
　１５１　筒状部の外壁
　１６　溝部
　２０　一方の金型
　２１　凹部
　２１１　テーパー溝
　２２　下穴
　２３　テーパーピン
　２３１　テーパー部
　２３２　円柱部
　２３３　大径部
　２４　スリーブ
　２４１　スリーブの端面
　２４２　外壁形成部
　２４３　周縁形成部
　３０　他方の金型
　３１　段部

［第１の実施の形態］
　この発明の第１の実施形態に係る射出成形金型について、図１を参照して説明する。図１は射出成形金型の断面図である。

　先ず、第１の実施形態に係る射出成形金型により成形される板状の基板１０について説明する。基板１０は、一方の面１１から他方の面１２の方向へ孔径を徐々に小さくするように貫通した貫通孔１３が設けられている。貫通孔１３に連通する微細流路（図示省略）が他方の面１２に設けられている。微細流路が設けられる他方の面１２にはカバー材（図示省略）が接合される。基板１０と、基板１０の他方の面１２に接合されるカバー材とによりマイクロチップが構成される。基板１０の一方の面１１は微細流路が設けられない平面である。また、微細流路が設けられる他方の面１２は、カバー材が接合される接合面である。

　基板１０は、射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．５ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍの複数の微細流路で構成される。

　カバー材は、その材質が透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂であり、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×（３０μｍ～３００μｍ）である。

　基板１０において、一方の面１１である平面には歪みが残っていても良く、他方の面１２である接合面に歪みを作りたくない。また、成形後の樹脂の収縮により、貫通孔１３の内壁１３１が金型の一部（後述するテーパー部２３１）に密着し、離型抵抗が大きい。そのため、貫通孔１３の近傍において、他方の面１２である接合面に歪みが発生し易い。

　貫通孔１３の内壁１３１は、前述したように孔径が徐々に小さくなっていて、３～５°の傾斜角度を有することにより、貫通孔１３に液体試料を導入するときに、貫通孔１３の内部に空気が溜まらないようになっている。また、基板１０の外周壁１４は、一方の面１１から他方の面１２の方向に対して、３～５°外側へ開いている。

　次に、射出成形金型について説明する。この射出成形金型は、基板１０一方の面１１を成形する一方の金型２０と他方の面１２を成形する他方の金型３０とを有している。一方の金型２０が可動側金型であり、他方の金型３０が固定側金型である。

　一方の金型２０には、凹部２１が形成されている。一方の金型２０を他方の金型３０に近づけ、両方の金型を合わせることにより樹脂材の充填空間であるキャビティが形成される。凹部２１がキャビティに相当する。キャビティに樹脂材を充填することにより、基板１０である成形品が成形される。凹部２１には下穴２２が穿設されている。下穴２２には、テーパーピン２３が出没可能に嵌合している。

　テーパーピン２３は、先端側のテーパー部２３１と基端側の円柱部２３２とが一体的に形成されている。円柱部２３２が下穴２２に没入し、テーパー部２３１が凹部２１（キャビティ）内にあって他方の金型３０に向けて突出している状態を図１（ａ）に示す。この状態では、テーパー部２３１は、貫通孔１３を成形するための一方の金型２０の一部を構成している。

　一方の金型２０には、基板１０の一方の面１１及び外周壁１４が密着し、他方の金型３０には基板１０の他方の面１２である接合面が密着する。基板１０である成形品に対する密着面積は、一方の金型２０より他方の金型３０の方が小さい。一方の金型２０と他方の金型３０とを離間させることにより、基板１０である成形品を一方の金型２０に密着させる一方、成形品を他方の金型３０から離れさせる。このとき、一方の金型２０の一部を構成するテーパー部２３１には、貫通孔１３の内壁１３１が密着している。

　円柱部２３２の一部が下穴２２から突出し、テーパーピン２３が凹部２１内から他方の金型３０に向けてさらに突出した状態を図１（ｂ）に示す。この状態では、テーパー部２３１が貫通孔１３の内壁１３１を押し出すことにより、基板１０である成形品を一方の金型２０から離れさせる。図１（ｂ）に示す状態では、貫通孔１３の内壁１３１がテーパー部２３１に密着した状態にある。

　円柱部２３２及びテーパー部２３１が共に下穴２２に没入した状態では、下穴２２の周縁部が貫通孔１３の入口周縁部１３２を押し出すことにより、テーパー部２３１を相対的に貫通孔１３から抜き、基板１０である成形品を金型から取り出し可能となる。

　次に、以上の射出成形金型を用いた樹脂製基板の射出成形方法について、図１を参照にして説明する。

　（型合わせ工程）
　可動側金型である一方の金型２０を固定側金型である他方の金型３０に近づけ、両方の金型２０、３０を合わせる。一方の金型２０の凹部２１を他方の金型３０で塞ぐことにより、キャビティが形成される。

　（第１構成工程）
　テーパー部２３１は凹部２１内にあって、他方の金型３０に向けて突出していて、貫通孔１３を成形するための一方の金型２０の一部を構成する。他方の金型３０に突出したテーパー部２３１は、基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）を形成する他方の金型３０の一部に接触している。

　なお、第１構成工程は型合わせ工程の前であっても、型合わせ工程の後であっても、型合わせ工程と同時（並行）であっても良い。また、第１構成工程の開始段階ではテーパー部２３１が下穴２２に没入し、第１構成工程の終了段階までに、下穴２２から他方の金型３０に向けて突出し、凹部２１内に位置するようにしても良い。

　（充填工程）
　次に、キャビティに樹脂材を充填することにより、基板１０である成形品を成形する。基板１０の他方の面１２には、微細流路が形成される。基板１０には貫通孔１３が形成される。微細流路の高転写性の要求から、射出成形は、成形圧を高く、射出速度を早くして行われる。一方の金型２０に基板１０の一方の面１１及び外周壁１４が密着し、また、一方の金型２０の一部を構成するテーパー部２３１に貫通孔１３の内壁１３１が密着する。さらに、他方の金型３０に基板１０の他方の面１２が密着する。

　（離間工程）
　次に、可動側金型である一方の金型２０を固定側金型である他方の金型３０から遠ざける。成形品に対する密着面積が一方の金型２０より他方の金型３０の方が小さいため、一方の金型２０を他方の金型３０から離間させると、基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）が他方の金型３０から離れる。

　（押出工程）
　次に、凹部２１内から他方の金型３０に向けてさらに突出させたテーパー部２３１で貫通孔１３の内壁１３１を押し出すことにより、基板１０の一方の面１１（成形品の平面）を一方の金型２０から離す。

　貫通孔１３の内壁１３１がテーパー部２３１に密着したままで、貫通孔１３の内壁１３１を押し出すので、貫通孔１３の離型抵抗が小さく、貫通孔１３の近傍において、基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）の歪みを緩和することができる。また、接合面の平面性の低下を防止することができる。さらに、貫通孔１３が均等配置された成形品では、テーパー部２３１で貫通孔１３の内壁１３１を押し出すことにより、バランス良く、成形品を突き出すことができる。

　（没入工程）
　次に、テーパーピン２３の円柱部２３２及びテーパー部２３１を共に下穴２２に没入させる。それにより、下穴２２の周縁部が貫通孔１３の入口周縁部１３２を押し出し、テーパー部２３１を相対的に貫通孔１３から抜き、貫通孔１３の内壁１３１から離す。それにより、基板１０である成形品は、金型との密着部分の全てが離れ、基板１０の他方の面１２（形成品の接合面）に歪みを残すことなく、基板１０である成形品を取り出すことができる。

　次に、第１実施形態の変形例に係る射出成形金型について、図２を参照にして説明する。図２は、変形例に係る射出成形金型の断面図である。なお、以降の変形例においては、符号が煩雑になることを防ぐため、同一名称のものにおいては形状等の違いは有っても同一の符号とする。

　変形例に係る射出成形金型の特徴は、テーパーピン２３が大径部２３３を有している点にある。大径部２３３は、基板側の円柱部２３２全体を大径に形成して成る。大径部２３３は、先端側のテーパー部２３１の最大径より大きな外径を有している。大径部２３３は、貫通孔１３の入口周縁部１３２を成形する一方の金型２０の一部を構成している。大径部２３３が一方の金型２０の一部を構成した状態を図２（ａ）に示す。

　凹部２１内から他方の金型３０に向けてさらに突出させたテーパー部２３１で貫通孔１３の内壁１３１を押し出す前記押出工程において、大径部２３３は、貫通孔１３の入口周縁部１３２を他方の金型３０に向けて押し出す。大径部２３３が貫通孔１３の入口周縁部１３２を押し出した状態を図２（ｂ）に示す。なお、大径部２３３は、先端側のテーパー部２３１と基端側の円柱部２３２との間の中間部に一体的に形成されていても良い。

　テーパーピン２３の大径部２３３で貫通孔１３の入口周縁部１３２を押し出すので、基板１０である成形品を安定して、一方の金型２０から離型することが可能となり、また、貫通孔１３の離型抵抗がさらに小さくなり、貫通孔１３の近傍において、基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）の歪み及び平面性の低下をさらに防止することができる。

　次に、第１実施形態の他の変形例に係る射出成形金型について、図３を参照にして説明する。図３は、他の変形例に係る射出成形金型の断面図である。

　この他の変形例に係る射出成形金型は、前記第１実施形態に係る射出成形金型と以下の構成が異なる。前記第１実施形態では、一方の金型２０と他方の金型３０とを合わせる型合わせ工程において、テーパーピン２３のテーパー部２３１を基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）を成形するための他方の金型３０の一部に接触させた。この他の変形例では、テーパーピン２３のテーパー部２３１を他方の金型３０に接触させる位置は、他方の面１２（接合面）を形成するための他方の金型３０の一部から一方の金型２０の方へ微細流路（図示省略）の深さとほぼ同量ずらした位置である。

　テーパーピン２３と他方の金型３０とを接触させる位置をずらした分だけ、テーパーピン２３は、短くなっている。また、他方の金型３０には、ずらした分に相当する高さの段部３１が形成されている。段部３１の頂面の面積は、テーパーピン２３の先端面の面積より広くなっている。テーパー部２３１を段部３１に接触させた状態を図３（ａ）に示す。また、テーパー部２３１で、基板１０である成形品を押し出した状態を図３（ｂ）に示す。

　テーパーピン２３と他方の金型３０の段部３１とを接触させた位置近傍に生じた隙間が原因で、成形後にバリが発生した場合にも、バリが微細流路の深さとほぼ同位置にできるので、基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）の平面性に影響を与えない。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、段部３１により、基板１０の他方の面１２に溝部１６が形成される。

　なお、前記第１実施形態では、一方の金型２０を可動側金型とし、他方の金型３０を固定側金型としたが、逆の態様であっても良い。
［第２の実施の形態］
　次に、第２実施形態に係る射出成形金型について、図４を参照して説明する。図４は第２実施形態に係る射出成形金型の断面図である。

　先ず、第２実施形態に係る射出成形金型により成形される基板１０について説明する。第２実施形態に係る基板１０が、第１実施形態に係る基板１０と異なる点は、筒状部（チムニー）１５を有している点である。

　筒状部１５は、基板１０の一方の面１１に他方の面１２とは反対側へ突設されている。他方の面１２には微細流路が形成される接合面である。他方の金型３０を開いて、一方の金型２０及び基板１０の他方の面１２（接合面）の平面図を図４（ｃ）に示す。

　筒状部１５は、基板１０の板厚の３倍以上の高さを有している。筒状部１５の高さは、一般的に基板１０の板厚の３～５倍である。筒状部１５の外壁１５１は、先端側から基端側である一方の面１１側に向かって徐々に拡径している。外壁１５１は３～５°の傾斜角度を有している。

　筒状部１５の中心には、貫通孔１３が穿設されている。貫通孔１３は、前記第１実施形態に係る貫通孔１３に比較して、筒状部１５の高さの分だけ長く、貫通孔１３の内壁１３１の面積も広く、貫通孔１３を成形するテーパー部２３１も長い。成形後の樹脂の収縮により、貫通孔１３の内壁１３１がより広い面積でテーパー部２３１に密着し、貫通孔１３の離型抵抗が一段と増大する。

　次に、第２実施形態に係る射出成形金型について説明する。この射出成形金型は第１実施形態に係る射出成形金型に対して次の２点で大きく異なる。

　第１の異なる点は、筒状部１５の外壁１５１を形成するためのテーパー溝２１１が一方の金型２０の凹部２１に形成されている点にある。テーパー溝２１１と下穴２２とは連続しており、テーパー溝２１１の奥の位置と下穴２２の入口の位置とは一致している。

　第２の異なる点は、第１実施形態では、テーパーピン２３のテーパー部２３１を他方の金型３０に向けて突き出すことで、基板１０である成形品を一方の金型２０から離していたが、第２実施形態では、新たに設けたスリーブ２４で基板１０である成形品を一方の金型２０から離している点にある。

　スリーブ２４は、テーパーピン２３を外嵌した状態で、一方の金型２０の下穴２２に出没可能に設けられ、下穴２２に没入したスリーブ２４の端面２４１が筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２を形成するための一方の金型２０の一部を構成する。スリーブ２４の端面２４１を下穴２２の入口に位置させた状態を図４（ａ）に示す。

　次に、第２実施形態に係る射出成形方法について、図４を参照にして説明する。この射出成型方法が、第１実施形態に係る射出成型方法と異なる点は、第２構成工程を新たに設けた点、並びに押出工程及び没入工程を変更した点である。以下、第２構成工程、押出工程及び没入工程について説明し、第１実施形態とほぼ同様の工程についてはその説明を省略する。

　（第２構成工程）
　スリーブ２４を下穴２２に没入させ、図４（ａ）に示すように、スリーブ２４の端面２４１を下穴２２の入口（テーパー溝２１１の奥に位置させる。スリーブ２４の端面２４１により、筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２を形成するための一方の金型２０の一部を構成する。

　なお、第２構成工程は型合わせ工程の前であっても、型合わせ工程の後であっても、型合わせ工程と同時、並行であっても良い。同じく、第２構成工程は第１構成工程の前であっても、第１構成工程の後であっても、第１構成工程と同時、並行であっても良い。

　また、第２構成工程の開始段階からスリーブ２４の端面２４１を下穴２２の入口に位置させたが、これに限らない。開始段階では、スリーブ２４の端面２４１を下穴２２の入口から突出させた位置にし、又は、下穴２２の入口から没入させた位置にし、第２構成工程の終了段階までに、下穴２２の入口に位置させれば良い。

　（押出工程）
　下穴２２から他方の金型３０に向けて突出させたスリーブ２４の端面２４１で筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２を押し出す。それにより、基板１０である成形品を一方の金型２０から離す。スリーブ２４の端面２４１を凹部２１外に突出させた状態を図４（ｂ）に示す。

　なお、図４（ａ）、（ｂ）で分かるように、テーパーピン２３は、一方の金型２０に固定されており、下穴２２に出没可能に嵌合している前記第１実施形態に係るテーパーピン２３とは異なる。

　スリーブ２４の端面２４１で筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２を押し出すことで、基板１０の一方の面１１（成形品の平面）が凹部２１から離れ、筒状部１５の外壁１５１がテーパー溝２１１から離れ、また、貫通孔１３の内壁１３１がテーパー部２３１から離れ、テーパー部２３１が相対的に貫通孔１３から抜ける。

　筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２がスリーブ２４の端面２４１に密着しており、それ以外の部分は金型に密着していないので、離型抵抗が小さく、基板１０である成形品に歪みを残さず、成形品を容易に取り出すことができる。

　スリーブ２４の端面２４１で筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２を押し出すので、離型抵抗が一段と増大した貫通孔１３の近傍においても、基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）の歪みを緩和することができ、また、他方の面１２（接合面）の平面性の低下を防止することができる。

　（没入工程）
　前記第１実施形態では、テーパーピン２３を下穴２２に没入させたが、この第２実施形態では、テーパーピン２３は一方の金型２０に固定されているので、スリーブ２４を下穴２２に没入させる。

　没入工程では、スリーブ２４を下穴２２に没入させ、スリーブ２４の端面２４１を下穴２２の入口に位置させる。前述した、押出工程において、離型抵抗があり、成形品が取り出せない場合は、スリーブ２４を下穴２２にさらに没入させ、筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２をスリーブ２４の端面２４１から離せば良い。

　次に、第２実施形態の変形例に係る射出成形金型について、図５を参照にして説明する。図５は、変形例に係る射出成形金型の断面図である。

　変形例に係る射出成形金型の特徴は、スリーブ２４の先端部が筒状部１５の外壁１５１を形成するための外壁形成部２４２と、筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２を成形するための周縁形成部２４３とを有することにある。

　変形例に係る射出成形方法において、充填工程では、スリーブ２４を下穴２２に没入させ、スリーブ２４の外壁形成部２４２を下穴２２の入口に位置にさせている。外壁形成部２４２を下穴２２の入口に位置させた状態を図５（ａ）に示す。他方の金型３０を開いて、一方の金型２０及び基板１０の他方の面１２（接合面）の平面図を図５（ｃ）に示す。

　また、押出工程では、スリーブ２４を下穴２２から他方の金型３０に向けて突出させ、外壁形成部２４２で筒状部１５の外壁１５１を他方の金型３０に向けて押し出すと共に、周縁形成部２４３で筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２を他方の金型３０に向けて押し出す。筒状部１５の外壁１５１等を凹部２１外に押し出した状態を図５（ｂ）に示す。

　筒状部１５の外壁１５１を外壁形成部２４２で押し出し、また、貫通孔１３の入口周縁部１３２を周縁形成部２４３で押し出すので、貫通孔１３の近傍において、基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）の歪みを緩和することができ、他方の面１２（接合面）の平面性の低下を防止することができ、及び成形品を安定して離型することができる。
［第３の実施の形態］
　次に、第３実施形態に係る射出成形金型について、図６を参照して説明する。図６は第３実施形態に係る射出成形金型の断面図である。

　第３実施形態に係る射出成形金型の特徴は、第２実施形態に係るスリーブ２４を無くした点にある。第３実施形態においても、貫通孔１３は筒状部１５の中心に穿たれており、貫通孔１３の離型抵抗は大きい。

　第３実施形態に係る射出成形方法おいては、テーパーピン２３で基板１０である成形品を一方の金型２０から離す押出工程の前に、テーパーピン２３を他方の金型３０とは反対の方向に没入させ、テーパーピン２３から貫通孔１３の内壁１３１を離す先抜き工程を有する。

　（先抜き工程）
　テーパーピン２３を没入させた図６（ｂ）に示す先抜き工程は、押出工程の前であって、図６（ａ）に示す離間工程の後にある。先抜き工程では、テーパーピン２３を他方の金型３０とは反対の方向に没入させても、下穴２２の周縁部で筒状部１５の貫通孔１３の入口周縁部１３２を止めているため、筒状部１５はテーパーピン２３と共に没入せず、貫通孔１３の内壁１３１がテーパー部２３１から離れる。貫通孔１３の離型抵抗が極めて小さくなる。

　（押出工程）
　次に、押出工程で、テーパーピン２３を下穴２２から他方の金型３０に向けて突出させることにより、テーパー部２３１で貫通孔１３の内壁１３１を他方の金型３０に向けて押し出す。先抜き工程で、貫通孔１３の離型抵抗が極めて小さくすることにより、押出工程において、貫通孔１３の近傍における基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）の歪み及び平面性の低下を発生させることなく、成形品を一方の金型から取り出すことができる。

　なお、第２実施形態に係る射出成形において、先抜き工程を設けても良い。すなわち、テーパーピン２３を出没可能に構成し、スリーブ２４による押出工程の前に、テーパーピン２３を没入させても良い。それにより、基板１０の他方の面１２（成形品の接合面）の歪み及び平面性の低下をさらに抑えることができる。
［第４の実施の形態］
　次に、第４実施形態に係る射出成形金型について、図７を参照して説明する。図７は第４実施形態に係る射出成形金型の断面図である。

　第４実施形態に係る射出成形金型の特徴は、第２実施形態に係るスリーブ２４を無くした点にある。また、第３実施形態に係る下穴２２の穴径を大きくし、下穴２２の穴壁とテーパーピン２３の円柱部２３２との間の隙間Ｓ１を設けた点にある。下穴２２の穴径を大きくして隙間Ｓ１を設けた状態を図７（ａ）に示す。

　第４実施形態においても、貫通孔１３は筒状部１５の中心に穿たれており、貫通孔１３の離型抵抗は大きい。しかし、下穴２２の穴壁とテーパーピン２３の円柱部２３２との間の隙間Ｓ１からエアを吹き出させ、吹き出したエアを、テーパー溝２１１の溝壁と筒状部１５の外壁１５１との間の隙間Ｓ１に通し、また、テーパー部２３１と貫通孔１３の内壁１３１との間の隙間Ｓ１に通す（図７（ｂ）に示すエア吹出工程）。それにより、貫通孔１３の離型抵抗を極めて小さくすことができる。

　なお、前記エア吹出工程を、第２実施形態又は第３実施形態に係る射出成形方法と組み合わせて用いても良い。また、第２実施形態及び第３実施形態に係る射出成形方法を組み合わせた方法に前記エア吹出工程を組み合わせて用いても良い。前記エア吹出工程を第３実施形態に係る射出成形方法と組み合わせて用いるとき、前記エア吹出工程を第３実施形態に係る先抜き工程と、同時に行うようにすれば良い。

　また、前記エア吹出工程を、第１実施形態に係る射出成形方法と組み合わせて用いても良い。

Claims (8)

1. 　板状の基板の一方の面から該基板の他方の面の方向へ孔径を徐々に小さくするように貫通した貫通孔が設けられ、該貫通孔に連通する微細流路が前記他方の面に設けられ、該他方の面にカバー材が接合される樹脂製基板の射出成形方法において、
   　前記一方の面を成形する一方の金型と前記他方の面を成形する他方の金型とを合わせることによりキャビティを構成する型合わせ工程と、
   　前記一方の金型から前記他方の金型に向けて突出したテーパーピンにより、前記貫通孔を成形するための前記一方の金型の一部を構成する第１構成工程と、
   　前記キャビティに樹脂材を充填することにより、前記基板を成形する充填工程と、
   　前記一方の金型と前記他方の金型とを離間することにより、前記基板を前記他方の金型から離す離間工程と、
   　前記他方の金型に向けてさらに突出させた前記テーパーピンで前記貫通孔の内壁を押し出すことにより、前記基板を前記一方の金型から離す押出工程と、
   　を有することを特徴とする射出成形方法。
2. 　板状の基板の一方の面に、該基板の他方の面とは反対側へ筒状部が突設され、該筒状部の中心に穿たれ、前記一方の面から前記他方の面の方向へ孔径を徐々に小さくするように貫通した貫通孔が設けられ、該貫通孔に連通する微細流路が前記他方の面に設けられ、該他方の面にカバー材が接合される樹脂製基板の射出成形方法において、
   　前記一方の面を成形する一方の金型と前記他方の面を成形する他方の金型とを合わせることによりキャビティを構成する型合わせ工程と、
   　前記一方の金型から前記他方の金型に向けて突出したテーパーピンにより、前記貫通孔を成形するための前記一方の金型の一部を構成する第１構成工程と、
   　前記テーパーピンを外嵌した状態で、前記一方の金型の下穴に出没可能に設けられたスリーブであり、前記下穴に没入した前記スリーブの端面により、前記筒状部の貫通孔の入口周縁部を成形するための前記一方の金型の一部を構成する第２構成工程と、
   　前記キャビティに樹脂材を充填することにより、前記基板を成形する充填工程と、
   　前記一方の金型と前記他方の金型とを離間することにより、前記基板を前記他方の金型から離す離間工程と、
   　前記下穴から突出した前記スリーブの端面で前記筒状部の貫通孔の入口周縁部を押し出すことにより、前記基板を前記一方の金型から離す押出工程と、
   　を有することを特徴とする射出成形方法。
3. 　前記型合わせ工程は、前記一方の金型を固定側の金型である前記他方の金型に近づけ、
   　前記離間工程は、前記他方の金型から前記一方の金型を遠ざけることを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項のいずれかに記載の射出成形方法。
4. 　前記型合わせ工程において、前記テーパーピンの先端を前記他方の金型に接触させる位置は、前記他方の面を形成するための他方の金型の一部から前記一方の金型の方へ前記微細流路の深さとほぼ同量ずらした位置であることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第３項のいずれかに記載の射出成形方法。
5. 　さらに、前記第１構成工程において、前記テーパーピンに一体的に形成され、前記貫通孔の入口周縁部を成形するための大径部により前記一方の金型の一部を構成し、
   　さらに、前記押出工程において、前記大径部で前記貫通孔の入口周縁部を押し出すことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の射出成形方法。
6. 　前記押出工程の前に、前記テーパーピンを前記他方の金型とは反対の方向に没入させ、前記テーパーピンから前記貫通孔の内壁を離す先抜き工程を有することを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第５項のいずれかに記載の射出成形方法。
7. 　さらに、前記第２構成工程において、前記スリーブの端面に一体的に形成され、前記筒状部の先端側から基端側である前記一方の面側に向かって徐々に拡径する外壁を成形するための外壁形成部により前記一方の金型の一部を構成し、
   　さらに、前記押出工程において、前記外壁形成部で前記筒状部の外壁を押し出すことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の射出成形方法。
8. 　板状の基板の一方の面に、該基板の他方の面とは反対側へ筒状部が突設され、該筒状部の中心に穿たれ、前記一方の面から前記他方の面の方向へ孔径を徐々に小さくするように貫通した貫通孔が設けられ、該貫通孔に連通する微細流路が前記他方の面に設けられ、該他方の面にカバー材が接合される樹脂製基板の射出成形金型において、
   　前記一方の面を成形する一方の金型と、
   　前記他方の面を成形し、前記一方の金型と合わせることによりキャビティを構成し、該キャビティに樹脂材を充填することにより、前記基板を成形し、前記一方の金型から相対的に離間することにより、前記基板が離れる他方の金型と、
   　前記一方の金型から前記他方の金型に向けて突出していることにより前記貫通孔を成形するための前記一方の金型の一部を構成するテーパーピンと、
   　前記テーパーピンを外嵌した状態で、前記一方の金型の下穴に出没可能に設けられ、該下穴に没入していることにより、筒状部の貫通孔の入口周縁部を形成するための前記一方の金型の一部をその端面が構成するスリーブと、
   　を有することを特徴とする射出成形金型。

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