(57)【要約】【課題】  本発明は、意匠面の極近傍に加熱用のヒータが配置され、意匠面を局部的に効率良く加熱することのできる金型部材を提供することを課題とする。【解決手段】  成形品に微細パターンの転写を行う金型部材７０は、金型部材本体７２を有する。微細パターン７１ａの転写面が形成されたパターン部材７１が金型部材本体７２上に設けられる。発熱してパターン部材７１に熱を与えるヒータ７６が、パターン部材７１と金型部材本体７２との間に配置される。【選択図】  図３
2008168456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品に微細パターンの転写を行う金型部材であって、
金型部材本体と、
該金型部材本体上に設けられ、該微細パターンの転写面が形成されたパターン部材と、
該パターン部材と前記金型部材本体との間に配置され、発熱して前記パターン部材に熱を与えるヒータと
を有することを特徴とする金型部材。
【請求項２】
請求項１記載の金型部材であって、
前記パターン部材と前記ヒータの間に配置された電気絶縁部材を有することを特徴とする金型部材。
【請求項３】
請求項２記載の金型部材であって、
前記金型部材本体と前記ヒータとの間に設けられた断熱部材を有することを特徴とする金型部材。
【請求項４】
請求項１記載の金型部材であって、
前記ヒータはシート状のヒータであることを特徴とする金型部材。
【請求項５】
請求項４記載の金型部材であって、
前記ヒータの近傍に配置された熱電対を有することを特徴とする金型部材。
【請求項６】
請求項２記載の金型部材であって、
前記ヒータはフォトリソグラフィで形成された電熱線を含むことを特徴とする金型部材。
【請求項７】
請求項３記載の金型部材であって、
前記ヒータは、前記断熱部材が予め前記金型部材本体上に配置された状態で、前記断熱部材の表面に液滴噴射方式によりヒータ回路を描画して形成された電熱線であることを特徴とする金型部材。
【請求項８】
請求項３記載の金型部材であって、
前記断熱部材に凹部が形成され、前記ヒータの端部は該凹部に充填された導電部材に接続されていることを特徴とする金型部材。
【請求項９】
請求項７記載の金型部材であって、
前記断熱部材上に描画された前記ヒータ回路は導電線に接続され、該導電線は前記ヒータ回路の描画前に、予め前記金型部材本体に形成された細孔に挿入されたことを特徴とする金型部材。
【請求項１０】
請求項７記載の金型部材であって、
前記断熱部材上に描画された前記ヒータ回路は導電線に接続され、該導電線は前記ヒータ回路の描画後に前記金型部材本体に形成された細孔に挿入されたことを特徴とする金型部材。
【請求項１１】
請求項１記載の金型部材であって、
前記金型部材本体の外周面に溝が形成され、該溝に前記パターン部材の一部が入り込んでいることを特徴とする金型部材。
【請求項１２】
パターン部材と金型本体部との間に、ヒータ及び電気絶縁部材が配設された金型装置による微細パターンの成形方法であって、
該パターン部材と該金型本体部との間に配設された該ヒータに通電し、
前記ヒータへの通電によって、前記電気絶縁部材を通して前記パターン部材を加熱し、
前記パターン部材上に成形材料を当接させ、
前記パターン部材により該成形材料を加圧するとともに、前記パターン部材に形成されている微細パターンの転写を行う
ことを特徴とする微細パターンの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂成形用の金型に係り、特に微細なパターンが転写された面を有する樹脂成形品を成形するための金型部材及び微細パターンの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型の意匠面に形成された成形用のパターンを成形材料に転写する射出成形技術が開発されている。金型に充填された成形材料の温度が低下して流動性が損なわれると、成形パターンの凹部に樹脂が良好に充填されず、転写精度が悪くなる。そこで、金型を加熱して、成形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。
【０００３】
上述のような目的で、金型を加熱及び冷却する機構を備えた成形装置が提案されている。例えば、冷却水路が形成されたモールドベースの上に面状ヒータが配置され、その上に意匠面を有する表面部材が設けられた金型が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、可動金型にコアブロックが嵌め込まれ、コアブロックの内部に高温空気の流路及び冷却媒体の流路が形成された成形装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）。成形時にコアブロックとキャビティブロックとは完全に閉じず、少し開いた状態において、コアブロックとキャビティブロックとの間の空間に、高温空気の流路が開口する。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、この空間に露出した意匠面が加熱される。意匠面の加熱後にコアブロックとキャビティブロックとを完全に閉じて成形材料をキャビティに充填し、成形パターンの転写を行う。
【特許文献１】特開２０００−８２３号公報
【特許文献２】特開平８−１５６０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された成形装置では、金型のキャビティ面全体に転写面を有する表面部材が配置されており、成形品の局所に微細なパターンを転写するには不向きであり、意匠面近傍を局部的に加熱することはできない。
【０００６】
また、特許文献２に開示された成形装置では、意匠面がキャビティ側から加熱されるため、キャビティ内に成形材料が充填されているときには、意匠面の加熱を行うことができない。また、成形品の局所に微細なパターンを転写するには不向きであり、意匠面近傍を局部的に迅速に加熱することはできない。さらに、成形パターンの転写時に、意匠面を所望の温度に保つことは容易ではない。
【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、意匠面の極近傍に加熱用のヒータが配置され、意匠面を局部的に効率良く加熱することのできる金型部材及び微細パターンの成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、成形品に微細パターンの転写を行う金型部材であって、金型部材本体と、該金型部材本体上に設けられ、該微細パターンの転写面が形成されたパターン部材と、該パターン部材と前記金型部材本体との間に配置され、発熱して前記パターン部材に熱を与えるヒータとを有することを特徴とする金型部材が提供される。
【０００９】
上述の発明による金型部材は、前記パターン部材と前記ヒータの間に配置された電気絶縁部材を有することが好ましい。また、金型部材は、前記金型部材本体と前記ヒータとの間に設けられた断熱部材を有することが好ましい。前記ヒータはシート状のヒータであることが好ましい。また、金型部材は、前記ヒータの近傍に配置された熱電対を有することとしてもよい。前記ヒータはフォトリソグラフィで形成された電熱線を含むこととしてもよい。前記ヒータは、前記断熱部材が予め前記金型部材本体上に配置された状態で、前記断熱部材の表面に液滴噴射方式によりヒータ回路を描画して形成された電熱線であることとしてもよい。前記断熱部材に凹部が形成され、前記ヒータの端部は該凹部に充填された導電部材に接続されていることとしてもよい。前記断熱部材上に描画された前記ヒータ回路は導電線に接続され、該導電線は前記ヒータ回路の描画前に、予め前記金型部材本体に形成された細孔に挿入されることとしてもよい。前記断熱部材上に描画された前記ヒータ回路は導電線に接続され、該導電線は前記ヒータ回路の描画後に前記金型部材本体に形成された細孔に挿入されることとしてもよい。前記金型部材本体の外周面に溝が形成され、該溝に前記パターン部材の一部が入り込んでいることとしてもよい。
【００１０】
また、本発明によれば、パターン部材と金型本体部との間に、ヒータ及び電気絶縁部材が配設された金型装置による微細パターンの成形方法であって、該パターン部材と該金型本体部との間に配設された該ヒータに通電し、前記ヒータへの通電によって、前記電気絶縁部材を通して前記パターン部材を加熱し、前記パターン部材上に成形材料を当接させ、前記パターン部材により該成形材料を加圧するとともに、前記パターン部材に形成されている微細パターンの転写を行うことを特徴とする微細パターンの成形方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ヒータをパターン部材の裏面の極近傍に配置することができ、パターン部材を局所的に効率的に加熱することができる。したがって、パターン部材７１を精度良く温度制御することができる。これにより、微細なパターンであっても、成形品への転写を良好に行うことができ、精度の高い転写を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、本発明が適用可能な射出成形用金型装置について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明が適用可能な金型装置が取り付けられる射出成形機の全体構成を示す側面図である。図２は本発明が適用可能な金型装置の一部を示す断面図である。
【００１４】
図１に示す射出成形機１は、射出装置1０及び型締装置２０から構成される。
【００１５】
射出装置１０は、加熱シリンダ１１を備え、加熱シリンダ１１にはホッパ１２が設けられる。加熱シリンダ内にはスクリュー１３が進退自在かつ回転自在に設けられる。スクリュー１３の後端は支持部材１４によって回転自在に支持される。支持部材１４にはサーボモータ等の計量モータ１５が駆動部として取り付けられる。計量モータ１５の回転は出力軸に取り付けられたタイミングベルトを介して被駆動部のスクリュー１３に伝達される。
【００１６】
射出装置１０はスクリュー１３に平行なねじ軸１７を有する。ねじ軸１７の後端は、タイミングベルトを介して、射出モータ１９の出力軸に連結されている。したがって、射出モータ１９によってねじ軸１７を回転させることができる。ねじ軸１７の前端は支持部材１４に固定されたナットに係合している。射出モータ１９を駆動し、タイミングベルトを介してねじ軸１７を回転させると、支持部材１４は前後進可能となり、その結果、被駆動部のスクリュー１３を前後移動させることができる。
【００１７】
型締装置２０は、可動金型２１Aが取り付けられる可動プラテン２２と、固定金型２１Bが取り付けられる固定プラテン２４とを有する。可動金型２１Aと固定金型２１Bとで、金型装置２３が構成される。可動プラテン２２と固定プラテン２４とは、タイバー２５によって連結される。可動プラテン２２はタイバー２５に沿って摺動可能である。また、型締装置２０は、一端が可動プラテン２２と連結し、他端がトグルサポート２６と連結するトグル機構２７を有する。トグルサポート２６の中央部において、ボールねじ軸２９が回転自在に支持される。ボールねじ軸２９には、トグル機構２７に設けられたクロスヘッド３０に形成されたナット３１が係合している。また、ボールねじ軸２９の後端にはプーリー３２が設けられ、サーボモータ等の型締モータ２８の出力軸３３とプーリー３２との間には、タイミングベルトが設けられている。
【００１８】
型締装置２０において、駆動部である型締モータ２８を駆動すると、型締モータ２８の回転がタイミングベルト３４を介してボールねじ軸２９に伝達される。そして、ボールねじ軸２９及びナット３１によって、回転運動から直線運動に変換され、トグル機構２７が作動する。トグル機構２７の作動により、可動プラテン２２はタイバー２５に沿って移動し、型閉じ、型締め及び型開きが行なわれる。型締モータ２８の出力軸３３の後端には、位置検出器３５が接続されている。位置検出器３５は、型締モータ２８の回転数又は回転量を検出することにより、ボールねじ軸２９の回転に伴って移動するクロスヘッド３０又はトグル機構２７によってクロスヘッド３０に連結された可動プラテン２２の位置を検出する。また、電動射出成形機１に制御部４０が設けられる。制御部４０は、射出装置の計量モータ１５及び射出モータ１９を制御し、また、型締装置２０の型締モータ２８を制御する。さらに、制御部４０は、金型装置２３に設けられたゲートバルブ機構のバルブの動作を制御する。
【００１９】
次に、金型装置２３について、図２を参照しながら説明する。金型装置２３はいわゆるホットランナ方式の金型装置であり、通常のコールドランナ方式において成形品に付帯して形成されるランナ部（固化した樹脂部分）は形成されない。ホットランナ方式では、金型内のランナ部が溶融状態で維持されるように、ランナ部を常時加熱している。したがって、金型のキャビティに充填された溶融樹脂を冷却して固化させるときには、ランナと固化させる成形品部分（キャビティ内）とを遮断する機構を設ける必要がある。この遮断する機構が、図２におけるゲートバルブ機構６０に相当する。
【００２０】
可動金型２１Ａと固定金型２１Ｂとの境目（いわゆるパーティングライン）は、太線ＰＬで示されている。太線ＰＬの左側が可動金型２１Ａであり、右側が固定金型２１Ｂである。図２に示す状態は金型装置２３が型閉した状態であり、型開する場合は可動金型２１Ａが図２中左向きに移動する。固定金型２１Ｂには、成形品の外形を形成するための中子（コア）２１Ｂａが設けられる。また、可能金型２１Ａには成形品の外形を形成するための中子（コア）２１Ａａが設けられる。コア２１Ａａ及びコア２１Ｂａにより金型装置２３が閉じた際にキャビティ５２が形成される。
【００２１】
なお、コア２１Ｂａのキャビティ５２を形成する面５２ａは、後述の意匠面に相当し、微細なパターンが形成された面である。この意匠面５２ａに形成された微細なパターンが、成形品５０の表面に転写されるようになっている。
【００２２】
キャビティ５２に溶融樹脂を充填して冷却・固化させることにより、成形品５０が形成される。金型装置２３内で溶融樹脂が固化して成形品５０となった後、可動金型２１Ａが移動（型開）すると、コア２１Ａａは可動金型２１Ａの移動に連動して、可動金型２１Ａに対して右側に移動し、キャビティ５２内で固化した成形品５０は可動金型２１Ａから分離して取り出される。
【００２３】
固定金型２１Ｂには、図１示す射出装置１０から溶融した樹脂が供給される。固定金型２１Ｂの内部には、溶融した樹脂を流してキャビティ５２に導くための通路（ランナ）５３が形成されている。ランナ５３の周囲にはランナ５３を加熱するためのヒータが配置され、ランナ５３内の樹脂の溶融状態が保たれるように、固定金型２１ｂ内に埋め込まれた温度センサの検出値をもとに、金型温度制御が行なわれている。ランナ５３の一端は、固定金型２１Ｂの側面に形成されたノズルタッチ部５４に接続される。ノズルタッチ部５４には図１に示す射出装置１０の加熱シリンダ１１の先端のノズルが接続され、加熱シリンダ１１で溶融されて計量された樹脂がランナ５３に供給される。ランナ５３の他端はゲート通路５５に接続されており、ゲート通路５５はゲート５６を介してキャビティ５２に接続されている。したがって、ランナ５３に供給された溶融樹脂はゲート通路５５とゲート５６を通過してキャビティ５２に充填される。なお、ゲート通路５５には上述のようにゲートバルブ機構６０が設けられており、ゲート５６を開放又は閉鎖できるように構成されている。
【００２４】
ゲートバルブ機構６０は、ゲート通路５５内に移動可能に位置するシャットオフ手段としてのバルブ６１と、バルブ６１を駆動する駆動機構６２とを有する。バルブ６１の先端部分のピン６１ａはゲート５６の内径に遊嵌するような外径に形成されており、ピン６１ａがゲート５６に挿入されるとゲート５６が閉鎖され、ゲート通路５６とキャビティ５２との間は遮断される。図２に示す状態は、ピン６１ａがゲート５６に挿入されてゲート５６が閉鎖された状態である。
【００２５】
ゲートバルブ機構６０の駆動機構６０は往復動可能なエアシリンダで構成されており、ピストン６３にバルブ６１が固定されるか、あるいはバルブ６１がピストン６３と一体的に形成される。エアシリンダ６２に圧縮空気を供給して駆動することで、ピストン６３が移動し、バルブ６１を軸方向に移動することができる。
【００２６】
本発明による金型部材は、以上のような構成の金型装置に適用可能である。より詳細には、本発明による金型部材は、図２に示すコア２１Ｂａとして具体化され、後述のようにコア２１Ｂａ意匠面５２ａを局所的に精度よく加熱することができるように構成される。
【００２７】
次に、本発明の第１実施形態による金型部材について、図３を参照しながら説明する。図３は本発明の第１実施形態による金型部材であるコアピン７０の断面図である。コアピン７０は、図２に示す金型装置のコア２１Ｂａに相当する。コアピン７０の先端に、微細パターン（図３では階段状のパターン）７１ａが表面に形成された意匠付与部材としてパターン部材７１が設けられる。パターン部材７１の表面（図２に示す意匠面５２ａに相当）に形成された微細パターン７１ａが成形品の表面に転写される。
【００２８】
コアピン７０は円柱状の金型部材本体であるコアピン本体７２を有する。コアピン本体７２は金型鋼により形成される。図２に示す例では、コアピン本体７２の直径は３．５ｍｍであり、長さは１９ｍｍであり、コアピン本体７２は非常に小さな部材であるが、この寸法に限られることはない。コアピン本体７２の先端には、熱硬化型耐熱接着剤７３を介して断熱部材７４が取り付けられる。断熱部材７４はガラス、セラミックス等で形成されており、断熱性及び電気絶縁性を有している。
【００２９】
断熱部材７４の上には、熱硬化型耐熱接着剤７５を介して局所温調シート７６が取り付けられる。局所温調シート７６は、電気絶縁部材としてポリイミドフィルム等の電気絶縁性フィルム７７上に電熱線７８を形成したシート又はフィルム状の部材であり、パターン部材７１を加熱するヒータとして機能する。図２に示す例では、電気絶縁性フィルム７７は１０〜５０μｍの厚みを、好ましくは約２５μｍの厚みを有しており、その上に厚さ１〜５μｍの電熱線７８が形成されている。ここで、電熱線７８の厚みは小さいほど好ましい。そして、上述のパターン部材７１が、熱硬化型耐熱接着剤７９を介して局所温調シート７６上（電気絶縁性フィルム７７側）に取り付けられる。
【００３０】
電熱線７８に電力を供給するために、電熱線７８の両端の電極パッド７８ａ（図４参照）に導電線として被覆付き電力配線８０が接続される。被覆付き電力配線８０は、コアピン本体７２に形成された貫通孔７２ａ及び断熱部材７４を貫通して形成された貫通孔７４ａの中を延在し、電熱線７８の両端に接続される。コアピン本体７２に形成された貫通孔７２ａは、例えば放電加工により形成することができる。また、断熱部材７４を貫通して形成された貫通孔７４ａは、例えば超音波ドリルにより形成することができる。図２に示す例では、被覆付き電力配線８０の外径は約２３０μｍであり、貫通孔７２ａ，７４ａの内径は約３００μｍである。被覆付き電力配線８０の先端は、導電性耐熱接着剤８１により電熱線７８の両端の電極パッド７８ａに接続される。ここで、コアピン本体７２には型締力が加わり強度が要求されるため、貫通孔７２ａ，７４ａの径及び電力配線８０の径を大きくすることはできない。一方、貫通孔７２ａ，７４ａの径を極端に小さくしてしまうと、電力配線８０の取り付けが困難になってしまう。このため、電力配線８０の径は１５０〜２５０μｍとし、貫通孔７２ａ，７４ａの径は電力配線８０の径より３０〜８０μｍ程度大きくすることが望ましい。
【００３１】
また、本実施形態では、電熱線７８の温度を測定するために、被覆付き熱電対８２が２本の被覆付き電力配線８０間に設けられる。被覆付き熱電対８２は、コアピン本体７２のほぼ中央に形成された貫通孔７２ｂ及び断熱部材７４を貫通して形成された貫通孔７４ｂの中を延在し、その先端は電熱線７８の近傍に配置されている。貫通孔７２ｂ及び貫通孔７４ｂは、上述の貫通孔７２ａ及び貫通孔７４ａと同様な方法で形成することができる。このように、本実施形態によるコアピンの構造であると、被覆付き熱電対８２の検出部である先端を、電熱線７８の極近傍に配置することができ、電熱線７８の温度を精度良く検出することができる。
【００３２】
ここで、局所温調シート７６に形成された電熱線７８について、図４を参照しながら説明する。図４は局所温調シート７６を電熱線７８側から見た平面図である。図４において被覆付き電力配線８０が紙面に平行に延在するように示されているが、実際は図４の紙面に垂直な方向に延在する。電熱線７８は、電気絶縁性フィルム７７の上に金属メッキを施して金属メッキ層を形成し、これをフォトリソグラフィにより図４に示すような所定のパターンに加工して形成される。
【００３３】
図４に示す例では、金属メッキ層としてニッケル（Ｎｉ）メッキ層を電気絶縁性フィルム７７上に無電界メッキにより形成し、Ｎｉメッキ層をフォトリソグラフィによりパターン化している。電熱線７８の両端には、被覆付き電力配線８０に接合される部分として電極パッド７８ａが形成される。図４に示す例では、蛇行した電熱線７８の両端に一辺が約５００μｍの正方形の電極パッド７８ａが形成されている。電極パッド７８ａに接続された電力配線８０を通じて電熱線７８に電流を供給することにより、電熱線７８は発熱し、局所温調シート７６をヒータとして用いることができる。外形が略円形の電熱線７８のパターンを、中心が疎となり外周部分が密となるように形成することにより、電熱線７８の各部の発熱量を調整して、局所温調シート７６により加熱されるパターン部材７１全体をなるべく均等な温度にすることができる。すなわち、電熱線７８のパターンを適当なパターンにすることで、局所温調シート７６による加熱を制御・調整することができる。
【００３４】
局所温調シート７６は単独で形成され、断熱部材７４に接着される。電気絶縁性フィルム７７の材料として、例えばポリイミドフィルムを用いることで、十分な耐熱性を確保し、且つ電気絶縁性も確保することができる。また、ポリイミドフィルムは加工のし易さからしても、局所温調シート７６の基材である電気絶縁性フィルム７７の材料として好適である。すなわち、局所温調シート７６は単独で形成され、断熱部材７４に接着されるため、電熱線７８のパターンが形成された部分をコアピン本体７２の端面の形状に合わせて円形に切断する加工を施す必要がある。電気絶縁性フィルム７７をポリイミドフィルムにすることにより、このような加工を容易に行うことができる。
【００３５】
本実施形態では、局所温調シート７６の上に、加熱される部材としてパターン部材７１が接着される。電熱線７８から発生する熱は、電気絶縁性フィルム７７及び熱硬化型耐熱接着剤７９を通過してパターン部材７１に伝達される。この加熱により、パターン部材７１の表面（意匠面）の温度を、例えば１６０〜１７０℃程度の温度まで加熱する。したがって、伝熱性を考慮すると電気絶縁性フィルム７７は薄ければ薄いほどよく、局所温調シート７６としての十分な剛性を確保し、十分な電気絶縁性を確保できる範囲内でできる限り薄くすることが好ましい。
【００３６】
パターン部材７１も、局所温調シート７６と同様に単独で形成され、コアピン本体７２上に接着された局所温調シート７６上に接着される。パターン部材７１は、金属メッキ層を加工して形成される。本実施形態では、金属メッキ層としてニッケル（Ｎｉ）メッキ層が用いられる。図２に示すパターン部材７１は、転写用の微細パターンとして、段差約１μｍで幅数μｍの複数の段差が形成されている。この段差は、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層を微細機械加工することで形成される。微細加工されて微細パターン７１ａが形成されたＮｉメッキ層をコアピン本体７２の端面の形状に合わせて円形に加工し、コアピン本体７２上に設けられた局所温調シート７６上に接着する。
【００３７】
以上のように本実施形態によれば、局所温調シート７６を、微細パターンの意匠面が形成されたパターン部材７１の裏面の極近傍に配置することができ、パターン部材７１を局所的に効率的に加熱することができ、パターン部材７１を精度良く温度制御することができる。これにより、微細なパターンであっても、成形品への転写を良好に行うことができ、精度の高い転写を行うことができる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態による金型部材について、図５を参照しながら説明する。図５は本発明の第２実施形態によるコアピンに形成された電熱線の部分を示す断面斜視図である。
【００３９】
本発明の第２実施形態による金型部材は、コアピンであって、図３に示すコアピン７０と基本的に同じ構造を有するが、電熱線の形成方法が異なる。本実施形態によるコアピンにおける電熱線及びその周囲部分以外の構成は、図３に示すコアピン７０の構成を同等であり、その説明は省略する。
【００４０】
本実施形態では、図３に示すコアピン７０における局所温調シート７６の電熱線７８の代わりに、断熱部材７４の上面に電熱線９０が形成される。これにより、局所温調シート７６の電熱線７８はなくなり、電気絶縁性フィルム７７のみが、熱硬化型耐熱接着剤７５を介して断熱部材７４の上に取り付けられることとなる。
【００４１】
電熱線９０は、液滴噴射装置により導電性粒子を含んだ微細な液滴を断熱部材７４の上面にヒータ回路として描画することで、断熱部材７４上に形成される。例えば、導電性粒子として銀粒子を用いることができ、銀粒子を適当なバインダ液に分散させた液を、液滴噴射装置により液滴にして連続的に噴射して電熱線９０のパターンを描画する。電熱線９０のパターンを描画した後は、例えば３００℃程度の温度で焼成することで、適当な抵抗値を有するヒータ回路として電熱線９０が形成される。このような方法で形成される電熱線９０の幅は、例えば１００μｍ以下にすることができる。
【００４２】
電熱線９０と被覆付き電力配線８０との接続は、電熱線９０を形成するための導電性粒子を含む液材を用いて行われる。断熱部材７４の上面（電熱線９０が形成される面）において、貫通孔７４ａが開口する部分に座繰り穴（適当な大きさの凹部）７４ｂを設けておき、電熱線９０を形成する材料の液滴を座繰り穴７４ｂに充填することで、座繰り穴７４ｂに貯まった液滴により電力配線８０の先端が接触した状態とする。この状態で、上述のように焼成を行うことで、電熱線９０が形成されると同時に、座繰り穴７４ｂ内の液滴が固まって電力配線８０は電熱線９０に接続される。なお、座繰り穴７４ｂは、貫通孔７４ａと同様に超音波ドリルで機械加工することで形成することができる。
【００４３】
本実施形態によれば、簡単な方法で電熱線をパターン部材７１の裏面の極近傍に配置することができ、パターン部材７１を局所的に効率的に加熱することができ、パターン部材７１を精度良く温度制御することができる。これにより、微細なパターンであっても、成形品への転写を良好に行うことができ、精度の高い転写を行うことができる。
【００４４】
次に、本発明の第３実施形態による金型部材について、図６を参照しながら説明する。図６は本発明の第３実施形態による金型部材であるコアピンの断面図である。図６において、図３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
本実施形態によるコアピン９４は、微細パターン９５ａを有するパターン部材９５の形成方法と構成がパターン部材７１の形成方法と構成と異なり、局所温調シート７６がステンレス鋼（ＳＵＳ）シート９６を含むこと以外は、図３に示すコアピン７０と同じ構成である。
【００４６】
本実施形態では、パターン部材９５はＮｉメッキ等のメッキ層により形成される。パターン部材９５を形成するメッキ層はコアピン本体９７の側面外周まで延在し、コアピン本体９７の側面外周に形成された溝９７ａの中まで延在する。このような構造のパターン部材９５は、局所温調シート７６を設けたコアピン本体９７の先端部をＮｉメッキ漕に浸けてＮｉメッキ層を形成することで形成することができる。Ｎｉメッキ層を形成した後に、転写面を微細機械加工して微細パターンを形成すると共に、Ｎｉメッキ層の部分の外径がコアピン本体９７の外径と同じとなるように機械加工する。
【００４７】
なお、本実施形態の場合、局所温調シート７６がステンレス鋼（ＳＵＳ）シート９６を含んでおり、ステンレス鋼（ＳＵＳ）シート９６が表面になった状態で局所温調シート７６が断熱部材７４に接着される。このステンレス鋼（ＳＵＳ）シート９６上にＮｉメッキ層を形成することができ、Ｎｉメッキ層を接着するよりは密着強度を高くすることができる。また、Ｎｉメッキ層の外周がコアピン本体９７の溝９７ａまで延在しているため、Ｎｉメッキ層により形成されているパターン部材９５はコアピン本体９７に強固に固定される。これにより、成形時にパターン部材が剥離することを防止することができ、高温や長時間での使用に耐えるコアピンを得ることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、図２に示すような射出成型用金型装置に限らず、他の転写用金型装置にも適用可能である。例えば、図７に示すような、スタンピングによる転写装置の金型装置に適用可能である。
【００４９】
以下に、図7に示す転写装置用金型装置について説明する。
【００５０】
図７において、金型装置は、第１の型１１０と第２の型１２０とよりなる。微細パターンが転写される部材として、転写部材１３０が下型としての第１の型１１０と、上型としての第２の型１２０の間に配置される。本発明が適用される部分は、第１の型１１０に設けられた内型１１１及び第１のスタンパ１１３である。すなわち、内型１１１を上述の実施形態におけるコアピンとし、第１のスタンパ１１３をパターン部材とする。
【００５１】
図７に示す金型装置の動作について、簡単に説明する。まず、図７（ａ）に示すように、下型である第１の型１１０の上に転写部材１３０を載置する。第１の型１１０の内型１１１には第１のスタンパ１１３が取り付けられており、転写部材１３０の下面の転写される部分が第１のスタンパ１１３の微細パターン１１３Ａに対向するように配置される。第１のスタンパ１１３は、第１の空気通路１１４を介して吸引され、内型１１１上に固定されている。上型である第２の型１２０のコア１２１には、第２のスタンパ１２３が取り付けられている。第２のスタンパ１２３は、第１の空気通路１２４を介して吸引することにより、コア１２１の凹部に保持される。また、第１の型１１０の外型１１２に設けられた第３の通路１１５を介して転写部材１３０を吸引して第１の型１１０上に固定することとしてもよい。
【００５２】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１の型１１０のヒータ１１６に通電して第１のスタンパ１１３を局所的に加熱する。このヒータ１１６が上述の実施形態における電熱線７８，９０となる。同様に第２の型１２０のヒータ１２６に通電して第２のスタンパ１２３を局所的に加熱する。この加熱により、転写部材１３０の表面部分が加熱され、微細パターン１１３Ａ，１２３Ａに沿って転写部材１３０の表面が変形しやすくなる。
【００５３】
続いて、図７（ｃ）に示すように、第２の型１２０を下降させ、第１のスタンパ１１３と第２のスタンパ１２３との間に転写部材１３０を挟み込み、第１のスタンパ１１３の微細パターン１３３Ａと第２のスタンパ１２３の微細パターン１２３Ａを転写部材１３０に押圧する。これにより、転写部材１３０の上面に微細パターン１１３Ｂが転写され、転写部材１３０の下面に微細パターン１１３Ａが転写される。この際、第１の通路１１４，１２４を介して第１及び第２のスタンパ１１３，１２３に空気圧を加えて転写圧を増大させることとしてもよい。転写が終了すると、冷媒通路１１７，１２７に冷却水が供給され、第１のスタンパ１１３の微細構造１１３Ａが形成された部分及び第２のスタンパ１２３の微細パターン１２３Ａが形成された部分は、局所的に冷却される。
【００５４】
次に、図７（ｄ）に示すように、第１の型１１０の外型１１２のみを上昇させるか内型１１１のみを下降させて、第１のスタンパ１１３を転写部材１３０から離型させる。これと同時に、第２の型１２０も上昇させて第２のスタンパ１２３を転写部材１３０から離型させる。この際、第２の型２０のコア１２１に設けられた第２の空気通路１２５と第２のスタンパ１２３を貫通する離型用空気通路１２３ａを介して、第２のスタンパ１２３と転写部材３０との間に空気を吐出する。この空気の供給により転写部材１３０を第２のスタンパ１２３から容易に離型させることができ、転写部材１３０は第１の型１１０の外型１１２上に載置されたままとなる。離型が終了したら、第３の空気通路１１５からの吸引を停止し、転写部材３０を転写装置から取り出す。
【００５５】
以上のように、本発明は、射出成形用金型装置やスタンピングによる転写装置用金型装置等に適用することができ、本発明が適用された金型部材を用いれば、微細パターンを精度よく転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明が適用可能な金型装置が取り付けられる射出成形機の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明が適用可能な金型装置の一部を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による金型部材であるコアピンの断面図である。
【図４】局所温調シートを電熱線側から見た平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるコアピンに形成された電熱線の部分を示す断面斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態による金型部材であるコアピンの断面図である。
【図７】本発明が適用可能なスタンピングによる転写装置の金型装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  射出装置
２０  型締装置
２１Ａ  可動金型
２１Ｂ  固定金型
２３  金型装置
２１Ｂａ  コア
５０  成形品
５２  キャビティ
５２ａ  意匠面
５３  ランナ
５５  ゲート通路
５６  ゲート
６０  ゲートバルブ機構
７０，９４  コアピン
７１，９５  パターン部材
７１ａ，９５ａ  微細パターン
７２，９７  コアピン本体
７２ａ，７２ｂ  貫通孔
７３，７５，７９，８３  熱硬化型耐熱接着剤
７４  断熱部材
７４ａ  貫通孔
７４ｂ  座繰り穴
７６  局所温調シート
７７  電気絶縁性フィルム
７８，９０  電熱線
７８ａ  電極パッド
８０  電力配線
８１  導電性耐熱接着剤
８２  被覆付き熱電対
９６  ステンレス鋼（ＳＵＳ）シート
９７ａ  溝
１１０  第１の型
１１１  内型
１２０  第２の型
１１３Ａ  微細パターン
１１３  第２のスタンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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