(57)【要約】      （修正有）【課題】溶融材料を金型内に供給するときに、金型内の溶融材料の流動抵抗の低減を図り、成形品を成形する際の歩留りの向上を図る物品の成形方法を提供する。【解決手段】金属ガラスなどの溶融材料ａを金型１０内に供給し、溶融材料を金型内で凝固させて物品を成形する物品の成形方法。そして、溶融材料を金型内に供給するときに、金型の溶融材料の供給経路の近傍である金型の供給口１３およびキャビティ２０の近傍を振動子３０と、発振器４０とを備えている振動手段を用いて、共振モードで振動させる。【選択図】図２
2011183440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融材料を金型内に供給し、前記溶融材料を前記金型内で凝固させて物品を成形する物
品の成形方法であって、
前記溶融材料を前記金型内に供給するときに、前記金型の前記溶融材料の供給経路の近
傍を共振モードで振動させることを特徴とする物品の成形方法。
【請求項２】
前記金型の振動は、前記溶融材料の前記金型内への供給直前に開始し、前記金型内への
供給終了後に停止することを特徴とする請求項１に記載の物品の成形方法。
【請求項３】
前記溶融材料は、凝固したときに金属ガラスとなる材料であり、
前記金型の振動周波数は、超音波領域の周波数であることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の物品の成形方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の物品の成形方法で成形されたこと
を特徴とする成形品。
【請求項５】
溶融材料が内部に供給される金型と、
前記溶融材料を前記金型内に供給するときに、前記金型の前記溶融材料の供給経路の近
傍を共振モードで振動させる振動子を含む振動手段と、
を備えることを特徴とする物品の成形装置。
【請求項６】
前記振動手段は、前記振動子と、前記振動子を駆動する発振器と、を備え、
前記振動子は前記金型の一部に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の
物品の成形装置。
【請求項７】
前記溶融材料は、凝固したときに金属ガラスとなる材料であり、
前記金型の振動周波数は、超音波領域の周波数であることを特徴とする請求項５または
請求項６に記載の物品の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の成形方法、物品の成形装置、および成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、凝固したときに金属ガラスなどになる溶融材料を使用して、各種の金属や物品を
成形する技術として、例えば、特許文献１、２に記載のものが知られている。
特許文献１には、回転する成形盤を使用して金属ガラス合金板を製造する方法が開示さ
れ、このときに、成形盤を振動させた状態で金属ガラス合金の溶融物を成形面に供給する
技術が開示されている。
引用文献２には、溶融金属材料に対して電磁振動を付与しながら冷却凝固させて、微細
晶出物を生成させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０２１７２号公報
【特許文献２】特開２００８−２３８１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、金属ガラスになる溶融材料（溶湯）を金型内に供給し、金型内で凝固（固化
）させて金属ガラス物品を成形する場合には、溶融材料を短時間に冷却して結晶化させず
に非晶質の形状にする必要がある。
このため、金属ガラス物品を成形する場合には、一般の結晶金属を金型を用いて成形す
る場合のように、高温状態の溶融材料を金型内に供給することができず、融点よりも少し
温度が高く粘度が大きい状態の溶融材料を、金型内に供給しなければならない。
【０００５】
このため、溶融材料の制御が許容される温度領域が狭く、微細な物品を成形する場合に
は、以下のような不具合がある。すなわち、溶融材料の温度が低い場合には、その溶融材
料の金型内への充填不足や充填不良など発生し、逆に溶融材料の温度が高い場合には、そ
の溶融材料の金型内での冷却が遅れて結晶化が始まり、成形品を成形する際の歩留りが極
めて悪いという課題がある。
【０００６】
しかし、上記の従来技術は、溶融材料を金型内に供給し、金型内で凝固させて物品を成
形するものではないので、従来技術を用いて上記の課題を解決することができない。
そこで、本発明の幾つかの態様の目的は、溶融材料を金型内に供給するときに、金型内
における溶融材料の流動抵抗の低減を図り、成形品を成形する際の歩留りの向上を図るよ
うにした物品の成形方法などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成され
る。
本発明の物品の成形方法の態様の１つは、溶融材料を金型内に供給し、前記溶融材料を
前記金型内で凝固させて物品を成形する物品の成形方法であって、前記溶融材料を前記金
型内に供給するときに、前記金型の前記溶融材料の供給経路の近傍を共振モードで振動さ
せる。
このような方法によれば、溶融材料（溶湯）を金型内に供給するときに、金型内におけ
る溶融材料の流動抵抗の低減が図られるので、成形品を成形する際の歩留りの向上が図れ
る。
【０００８】
また、前記金型の振動は、前記溶融材料の前記金型内への供給直前に開始し、前記金型
内への供給終了後に停止するようにした。このような方法によれば、例えば、金属ガラス
の物品を成形するときに、歩留りの向上を図ることができる。
さらに、前記溶融材料は、凝固したときに金属ガラスとなる材料であり、前記金型の振
動周波数は、超音波領域の周波数である。このような方法によれば、金属ガラスの物品を
成形するときに、歩留りの向上を図ることができる。
【０００９】
本発明の成形品は、本発明の物品の成形方法の態様の１つを適用して成形させるように
した。これによれば、歩留りの良い成形品が得られる。
本発明の物品の成形装置の態様の１つは、溶融材料が内部に供給される金型と、前記溶
融材料を前記金型内に供給するときに、前記金型の前記溶融材料の供給経路の近傍を共振
モードで振動させる振動子を含む振動手段と、を備える。
このような構成によれば、溶融材料を金型内に供給するときに、金型内における溶融材
料の流動抵抗の低減が図られるので、成形品を成形する際の歩留りの向上が図れる。
【００１０】
また、前記振動手段は、前記振動子と、前記振動子を駆動する発振器と、を備え、前記
振動子は前記金型の一部に取り付けられている。このような構成によれば、金型と振動子
が一体型の成形装置を実現できる。
さらに、前記溶融材料は、凝固したときに金属ガラスとなる材料であり、前記金型の振
動周波数は、超音波領域の周波数である。これによれば、金属ガラスの物品を成形すると
きに、歩留りの向上を図ることができる成形装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の物品の成形方法の実施形態の振動について模式的に説明する説明図である。
【図２】本発明の物品の成形装置の実施形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例により成形された成形品の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（物品の成形方法の実施形態）
本発明の物品の成形方法を、金型を用いて金属ガラスの成形品を成形する成形方法に適
用した場合について、図１を参照して説明する。
この成形方法は、凝固したときに金属ガラス（金属ガラス合金）となる溶融材料（溶湯
）ａを金型１０内に供給し、その溶融材料ａを金型１０内で凝固させて、所定形状の金属
ガラスの成形品を成形するものである。
【００１３】
金型１０は、例えば図１（Ａ）に示すように、分離自在に構成される第１プレート１１
と第２プレート１２とを有し、両プレート１１、１２が一体のときに、成形品の形状に応
じた空間からなるキャビティ２０が形成されるようになっている。そして、そのキャビテ
ィ２０内には、供給口１３から供給される溶融材料ａが充填されるようになっている。
ここで、この成形方法に使用される金属ガラス（金属ガラス合金）の組成としては、特
に限定されないが、例えば、Ｆｅ基、Ｃｏ基、Ｎｉ基などを主成分とするものが挙げられ
る。
【００１４】
また、この成形方法では、凝固したときに金属ガラスとなる溶融材料ａを金型１０内に
供給（充填）するとき、またはそれを供給しているときに、金型１０に振動を加えるよう
にし、この振動を加えるときに、金型１０の溶融材料ａの供給経路の近傍を共振モードで
振動させるようにした。
このため、金型１０は、金型１０の溶融材料ａの供給経路の近傍が共振モードで振動す
るように予め制作され、かつ、その共振モードの振動周波数（共振周波数）が予め確認さ
れているものとする。
【００１５】
この場合に、金型１０として既存のものを使用する場合には、その既存の金型について
溶融材料ａの供給経路の近傍が共振モードで振動する周波数を見い出すための振動解析を
行い、その共振周波数を予め見出しておく必要がある。
一方、金型１０を新たに設計する場合には、例えば、その新たな金型について溶融材料
ａの供給経路の近傍が共振モードで振動する共振周波数を予め決めておき、この決めてあ
る周波数で振動するように金型の形状などを設計することができる。
【００１６】
ここで、金型１０の共振モードの振動周波数は、例えば、超音波領域の周波数（例えば
２０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ）を使用するようにした。また、金型１０の重量はこの例では
２ｋｇ程度であり、金型１０のキャビティ２０内に充填される溶融材料ａの重量は例えば
１ｇ〜数ｇ程度である。
さらに具体的に説明すると、図１に示すように、溶融材料ａを金型１０の供給口１３を
介して金型１０のキャビティ２０内に充填しているときに、金型１０に振動を加え、この
ときに金型１０の供給口１３およびキャビティ２０の近傍が共振モードで振動するように
した。
【００１７】
そして、その振動は、溶融材料ａの金型１０内への供給直前に開始し、金型１０内への
供給終了後に停止するようにした。このときの共振モードの共振周波数は、例えば３０ｋ
Ｈｚ付近である。
図１は、このときの金型１０の共振モードの振動を模式的に示したものである。
図１（Ａ）は金型１０に変形のない初期状態であり、この状態から金型が上下方向に直
交する方向（左右方向）に振動し（図１（Ｂ）〜（Ｄ）参照）、その後に図１（Ｅ）の初
期状態に戻ることを示している。したがって、金型１０はこのような振動を繰り返すこと
になる。
なお、図１では、金型１０の振動状態をわかりやすく説明するためにその振幅を大きく
描いているが、実際の振動振幅の大きさは図示よりも遥かに小さく、例えば０．０１μｍ
〜１μｍ程度である。
【００１８】
以上のように、この成形方法の実施形態では、凝固したときに金属ガラスとなる溶融材
料ａを金型１０内に供給するときに、金型１０の溶融材料ａの供給経路の近傍である、金
型１０の供給口１３およびキャビティ２０の近傍を共振モードで振動させるようにした。
これにより、溶融材料ａを金型１０内に供給するときに、溶融材料ａの金型１０内におけ
る流動抵抗の低減を図ることができる。
このため、この成形方法の実施形態によれば、金属ガラスの成形品の成形時に、微細形
状のものが成形が可能になる上に、金型１０内の溶融材料ａの充填不足が改良され、歩留
りの向上が図れる。そして、溶融材料ａの凝固時に応力が緩和され、成形品の特性が向上
する。特に、磁気材料の場合には磁気特性が向上する。
【００１９】
また、この成形方法の実施形態によれば、金属ガラスの成形品の成形時に溶融材料ａの
温度を下げることができるので、金属ガラスの成形品の性能が向上する。
さらに、この成形方法の実施形態によれば、金型１０内においてその内面と溶融材料ａ
との接触面での種晶（結晶に起点）を起こしにくくなる上に、金型１０の内面と溶融材料
ａの間のガスが排除しやくなって溶融材料ａの冷却速度が向上する。
さらにまた、この成形方法の実施形態によれば、金型１０の内部において金型１０と溶
融材料ａとの溶着が起こらず、溶融材料ａの凝固時の偏析が起こりにくい上に、離型性も
向上する。
【００２０】
（物品の成形装置の実施形態）
本発明の物品の成形装置の実施形態について、図２を参照して説明する。
この成形装置の実施形態は、上記の成形方法の実施形態に適用したものであり、  図２
に示すように、金型１０と、振動子３０と、発振器４０とを備えている。ここで、振動子
３０と発振器４０は、振動手段を構成する。
金型１０は、図１に示す金型１０と同様に構成されているので、同一部材などには同一
符号を付してその説明を省略する。そして、金型１０は、その溶融材料ａの供給経路の近
傍が共振モードで振動するように予め制作され、かつ、その共振モードの振動周波数が予
め確認されているものとする。
【００２１】
振動子３０は、溶融材料ａを金型１０内に供給するときに金型１０に振動を加え、この
とき、金型１０の溶融材料ａの供給経路の近傍を共振モードで振動させるものである。こ
のため、振動子３０は、発振器４０によりその共振モードの周波数で振動できるものであ
る。また、振動子３０は、例えば超音波振動子が使用され、具体的にはランジュバン型振
動子が使用される。さらに、振動子３０は、例えば図２に示すように、金型１０の側面の
一部にネジ（図示せず）により強固に取り付けられている。
発振器４０は、振動子３０と電気的に接続されてその振動子３０を駆動させるものであ
り、その駆動により振動子３０を上記の共振モードの周波数で振動させる。このため、発
振器４０は、その共振モードの周波数の交流電圧を生成するようになっている。発振器４
０は、その生成電圧の周波数が固定でも良く、その周波数が可変できるようになっていて
も良い。
【００２２】
次に、このように構成される成形装置の実施形態の動作例について、図２を参照して説
明する。
いま、発振器４０の電源をオンにすると、金型１０の共振モードの周波数である３０ｋ
Ｈｚの交流電圧（交流信号）で発振器４０が発振を開始し、この発振電圧が振動子３０に
印加される。これにより、振動子３０は、その共振モードの周波数である３０ｋＨｚで振
動を開始する。
この振動子３０の振動は、金型１０の溶融材料ａの供給経路の近傍である、金型１０の
供給口１３およびキャビティ２０の近傍を共振モードで振動させる。このように金型１０
の振動が開始されると、金型１０の供給口１３に対する溶融材料ａの供給を開始する。
【００２３】
これにより、その供給された溶融材料ａは、金型１０のキャビティ２０内に充填されて
いく。このとき、金型１０の供給口１３およびキャビティ２０の近傍は、共振モードで振
動している。このため、キャビティ２０に充填される溶融材料ａはそのキャビティ２０内
の隅々まで充填されていく。
その後、キャビティ２０内への溶融材料ａの充填が終了すると、発振器４０の電源をオ
フにして発振器４０の発振を停止させ、これにより金型１０の振動を停止させる。キャビ
ティ２０内に充填された溶融材料ａは凝固する。
以上のように、この成形装置の実施形態によれば、上記の方法の実施形態と同様の効果
を実現することができる。
【００２４】
（実施例）
次に、この実施形態の成形装置を使用して、小型時計の発電機を構成する部品であるス
テータ（固定子）の成形した実施例について説明する。
このステータは金属ガラス製からなる精密部品であり、かつ、高い軟磁性特性が要求さ
れ、その外観は例えば図３に示すようなものである。そして、ステータの材料は、Ｃｏ基
の組成で融点が１１００℃と高温であり、成形時に非常に短い時間に冷却して非晶質のバ
ルク品を作る必要がある。
【００２５】
このようなステータを、既存の金型内に溶融材料を供給して凝固させて成形する場合に
は、溶融材料の温度管理の幅が１０℃程度であり、その溶融材料の温度制御が難しかった
。このため、溶融材料の温度が低い場合には、金型内に供給された溶融材料がその隅々ま
で充填されずに充填不良を起こしていた。他方、溶融材料の温度が高い場合には、溶融材
料の冷却が遅れて結晶化による割れや、割れなくても磁気特性が悪化していた。このため
、成形率は３０％程度であり、磁気特性のバラツキもあり、歩留りが悪かった。
【００２６】
そこで、この実施形態の成形装置を使用して、図３に示すようなステータの成形を行な
った。このときには、金型１０を共振モードで振動させ、そのときの振動周波数を２９．
８２ｋＨｚとした。そして、このときの金型１０の振動の振幅は、例えば０．１μｍ程度
である。また、成形直前の溶融材料の温度を振動を与えない場合に比べて１０℃低くし、
溶融材料の粘度を高くしたが、溶融材料は金型内において充填不足とならず、結晶化も低
減することができた。
このため、この実施例によれば、金属ガラス製のステータを成形する場合に、９０％以
上の成形率を実現でき、かつ、ばらつきの少ない軟磁性特性のステータを実現できる。
【００２７】
（その他の実施形態など）
（１）上記の成形方法の実施形態では、成形品の対象が金属ガラスからなる物品を例に説
明したが、これに代えて本発明の成形方法は、成形品の対象を金属からなる物品、あるい
はプラスチックからなる物品の成形に適用するようにしても良い。
この場合には、金型内に充填される溶融材料は、固化したときに所望の金属製品、ある
いは所望のプラスチック製品となる各種の材料が使用される。
（２）上記の成形装置の実施形態では、成形品の対象が金属ガラスからなる物品を例に説
明したが、これに代えて本発明の成形装置は、成形品の対象を金属からなる物品、あるい
はプラスチックからなる物品に適用するようにしても良い。
この場合には、金型内に充填される溶融材料は、固化したときに所望の金属製品、ある
いは所望のプラスチック製品となる各種の材料が使用される。
【００２８】
（３）上記の成形装置の実施形態では、図２に示すように振動子３０としてランジュバン
型振動子を使用するようにしたが、これに代えて薄板のピエゾ素子（圧電素子）を使用し
、これを金型１０の一部に取り付けるようにしても良い。
また、図２の成形装置では、振動子３０を金型１０の一部に取り付けるようにしたが、
これに代えて金型１０を振動テーブル上にのせ、金型１０に振動を与えるとともに、その
溶融材料ａの供給経路の近傍が共振モードで振動するようにしても良い。
この場合には、振動テーブルを振動させるために、振動テーブルに振動子を取り付け、
この振動子を駆動させるようにすれば良い。
【符号の説明】
【００２９】
ａ・・・溶融材料（溶湯）、１０・・・金型、１１・・・第１のプレート、１２・・・
第２のプレート、１３・・・供給口、２０・・・キャビティ、３０・・・振動子、４０・
・・発振器
【図１】
2011183440.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011183440.tif 000005