(57)【要約】【課題】精度の高い射出成形品を得ることのできる金型装置を提供する。【解決手段】金型駒１ａ及び１ｂは型板２に嵌め込まれており、溶融した樹脂が充填されるキャビティ３を形成している。このキャビティ３によって三角柱状の成形品、つまり、断面の三角形の頂点付近では肉厚が薄く、その三角形の辺の中間付近では肉厚が厚い偏肉状の成形品が形成される。金型駒１ａはその内部に多数の空孔４を有している。金型駒１ａの転写面５は、キャビティ３で形成される成形品における断面の三角形の頂点付近（転写面５における両端付近）では空孔率が高く、その三角形の辺の中間付近（転写面５における中央付近）では空孔率が低く構成されている。【選択図】        図１
2004202848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形型として用いられる金型装置において、
キャビティの少なくとも一部分を形成する金型駒であって該金型駒における該キャビティの形成部分の熱伝導率が位置の違いによって連続的な変化を呈している該金型駒を備えたことを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記金型駒は、該金型駒を構成する素材の空孔率が前記位置の違いによって連続的に変化していることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記金型駒を構成する素材の空孔率の変化の割合が、該金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品における該形成部分の位置の違いに基づく肉厚の変化の割合と関係していることを特徴とする請求項２に記載の金型装置。
【請求項４】
前記金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品の当該部分の肉厚が位置の違いに応じて薄くなっているときに、前記素材の空孔率が該位置の違いに応じて大きくなるように変化していることを特徴とする請求項３に記載の金型装置。
【請求項５】
前記金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品の当該部分の肉厚が位置の違いに応じて厚くなっているときに、前記素材の空孔率が該位置の違いに応じて小さくなるように変化していることを特徴とする請求項３に記載の金型装置。
【請求項６】
前記金型駒を構成する素材の空孔率が、該金型駒における前記キャビティの形成部分である同一面内における前記位置の違いによって連続的に変化していることを特徴とする請求項２に記載の金型装置。
【請求項７】
前記金型駒を構成する素材の空孔率が、前記キャビティに射出される樹脂から該金型駒へ伝導する熱の伝導方向に対して垂直な方向に連続的に変化していることを特徴とする請求項２に記載の金型装置。
【請求項８】
前記金型駒が、熱伝導率の異なる少なくとも２種類以上の物質から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
【請求項９】
前記物質は、銅、銀、白金、及び金のうちのいずれか少なくとも１種類以上の金属とステンレス鋼とであることを特徴とする請求項８に記載の金型装置。
【請求項１０】
前記物質は、セラミックスとステンレス鋼とであることを特徴とする請求項８に記載の金型装置。
【請求項１１】
前記金型駒は空孔が存在している空孔部を有して構成されており、該空孔部の厚みが前記位置の違いによって連続的に変化していることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
【請求項１２】
前記空孔部の厚みの変化の割合が、前記金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品における該形成部分の位置の違いに基づく肉厚の変化の割合と関係していることを特徴とする請求項１１に記載の金型装置。
【請求項１３】
前記金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品の当該部分の肉厚が位置の違いに応じて薄くなっているときに、前記空孔部の厚みが該位置の違いに応じて大きくなるように変化していることを特徴とする請求項１２に記載の金型装置。
【請求項１４】
前記金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品の当該部分の肉厚が位置の違いに応じて厚くなっているときに、前記空孔部の厚みが該位置の違いに応じて小さくなるように変化していることを特徴とする請求項１２に記載の金型装置。
【請求項１５】
前記金型駒を構成する空孔部の厚みが、該金型駒における前記キャビティの形成部分である同一面内における前記位置の違いによって連続的に変化していることを特徴とする請求項１１に記載の金型装置。
【請求項１６】
前記金型駒を構成する空孔部の厚みが、前記キャビティに射出される樹脂から該金型駒へ伝導する熱の伝導方向に対して垂直な方向に連続的に変化していることを特徴とする請求項１１に記載の金型装置。
【請求項１７】
前記金型駒には、前記キャビティの形成部分に無電解ニッケルめっきが施されていることを特徴とする請求項１から１６までのうちのいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項１８】
前記金型装置に備えられる中子及び型板、並びに該金型装置を成形機へ取り付ける取り付け板のうちのすくなくとも１以上のものが、位置の違いによる熱伝導率の連続的な変化を呈している部分を有していることを特徴とする請求項１から１７までのうちのいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項１９】
射出成形型として用いられる金型装置を製造するときに、レーザビームの一回の走査の間で該レーザビームの照射強度を連続的に変化させながら該レーザビームの走査を行い、
前記走査がされているレーザビームを金属粉末材料からなる粉末層に照射して該粉末層を焼結することによって硬化層を形成し、
前記硬化層を積層することによって前記金型装置を構成する部品を形成する、ことを特徴とする金型装置の製造方法。
【請求項２０】
射出成形型として用いられる金型装置を製造するときに、レーザビームを走査位置の違いに応じて断続させながら該レーザビームの走査を行い、
前記走査がされているレーザビームを金属粉末材料からなる粉末層に照射して該粉末層を焼結することによって硬化層を形成し、
前記硬化層を積層することによって前記金型装置を構成する部品を形成する、ことを特徴とする金型装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂の成形のための射出成形型として用いられる金型装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
その肉厚がその部位により大きく異なっている偏肉の成形品を射出成形により形成すると、金型装置のキャビティ内に射出充填される樹脂の熱容量が大きな偏りを持つことになるため、成形品の部位により樹脂の冷却固化に要する時間、言い換えれば冷却速度に差が生じてしまう。この結果、熱容量が大きいために熱収縮の遅い厚肉の部位から、熱容量が小さいために熱収縮の早い薄肉の部位へと応力が発生してしまい、例えば成形品の形状精度が低下してしまう（形状ひずみの発生）、あるいは成形品における樹脂の密度が不均一になってしまう（内部ひずみの発生）、等の問題が生じることがある。成形品が例えば偏肉状のプリズムのような光学部品である場合にはこの問題の影響は重大である。
【０００３】
この問題に関し、特許文献１には、型壁面に断熱層を被覆した金型を用いて偏肉成形品における薄肉部の成形を行うことにより、肉厚の異なる部位での冷却速度を均一化させる技術が開示されている。
ところで、金型装置の製造方法に関し、特許文献２には、粉末粒子材料からなる粉末層にレーザビームを照射してその粉末層を焼結し、得られた硬化層を積層することによって三次元形状の物体の造形を行う、いわゆる粉末焼結積層造形法の基本技術が開示されている。この技術によれば、その内部構造が多孔質となってしまうものの、金属の造形品を製造することができるので、昨今ではこの技術を用いた射出成形用の金型の製造も行われるようになってきている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１６００９号公報
【特許文献２】
特表平１−５０２８９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
金型装置の製造に前述した特許文献１に記載の技術を用いると、断熱層の被覆を行う作業が新たに必要となってしまうため、金型装置の製造に要する時間が長くなってしまう。
【０００６】
また、光学部品のように成形品に特に高い精度が要求される場合には、断熱層の有無のみで行う上述した技術による冷却速度の均一化では不十分なことが少なくない。
以上の問題を鑑み、精度の高い射出成形品を得ることのできる金型装置を提供することが本発明が解決しようとする課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様のひとつである金型装置は、射出成形型として用いられる金型装置において、キャビティの少なくとも一部分を形成する金型駒であって該金型駒における該キャビティの形成部分の熱伝導率が位置の違いによって連続的な変化を呈している該金型駒を備えたことによって前述した課題を解決する。
【０００８】
上述した金型装置によれば、位置の違いによって熱伝導率が連続的な変化を呈している金型駒を備えたので、成形品を構成する樹脂からの熱の伝導量がよりきめ細かくコントロールされる。つまり、この金型装置によれば、冷却速度を十分に均一化させられるので、前述したような形状ひずみや内部ひずみが低減され、精度の高い射出成形品を得ることができるようになる。
【０００９】
なお、上述した金型装置における金型駒が、その金型駒を構成する素材の空孔率が前記位置の違いによって連続的に変化していてもよく、このような金型駒は、位置の違いによって熱伝導率が連続的な変化を呈するようになる。
なお、このような金型駒を構成する素材の空孔率の変化の割合が、該金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品における該形成部分の位置の違いに基づく肉厚の変化の割合と関係を有していると、成形品の部位の肉厚に応じて熱容量の異なる樹脂からの熱の移動がよりきめ細かくコントロールされて冷却速度を均一化させることができるようになる。
【００１０】
なお、この関係は、具体的には、例えば、金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品の当該部分の肉厚が位置の違いに応じて薄くなっているときに、前記素材の空孔率が該位置の違いに応じて大きくなるように変化しているという関係であれば、成形品における薄肉部分の固化を遅らせて、厚肉部分の固化に要する時間に均衡させることができるようになる。
【００１１】
あるいは、この関係は、例えば、金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品の当該部分の肉厚が位置の違いに応じて厚くなっているときに、前記素材の空孔率が該位置の違いに応じて小さくなるように変化しているという関係であれば、成形品における厚肉部分の固化を早めて、薄肉部分の固化に要する時間に均衡させることができるようになる。
【００１２】
また、前述したような金型駒を構成する素材の空孔率が、該金型駒における前記キャビティの形成部分である同一面内における前記位置の違いによって連続的に変化していると、その同一面内での熱伝導率を連続的且つ任意に変化させることができるようになる。
【００１３】
また、前述したような金型駒を構成する素材の空孔率が、前記キャビティに射出される樹脂から該金型駒へ伝導する熱の伝導方向に対して垂直な方向に連続的に変化していると、その樹脂の冷却を効率良く制御することができる。
また、前述した金型装置において、前記金型駒が熱伝導率の異なる少なくとも２種類以上の物質から構成されていてもよく、このような熱伝導率の異なる物質を混在させた金型駒の構成により、位置の違いによって熱伝導率が連続的な変化を呈するようになる。
【００１４】
なお、このときの物質は、例えば、銅、銀、白金、及び金のうちのいずれか少なくとも１種類以上の金属とステンレス鋼とであってもよく、このような金属を用いると金型駒における所望の部分の熱伝導率を大きくすることができる。
また、このときの物質は、例えば、セラミックスとステンレス鋼とであってもよく、セラミックスを用いると金型駒における所望の部分の熱伝導率を小さくすることができる。なお、このセラミックスとしては、例えば、アルミナ（Al2O3 ）、チタニア（TiO2）、炭化チタン（TiC ）、ジルコニア（ZrO2）、炭化珪素（SiC ）、等が利用可能である。
【００１５】
また、前述した金型装置において、前記金型駒は空孔が存在している空孔部を有して構成されており、該空孔部の厚みが前記位置の違いによって連続的に変化していてもよく、このような金型駒の構成により、位置の違いによって熱伝導量が連続的な変化を呈するようになる。
【００１６】
なお、このような前記空孔部の厚みの変化の割合が、前記金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品における該形成部分の位置の違いに基づく肉厚の変化の割合と関係を有していると、成形品の部位の肉厚に応じて熱容量の異なる樹脂からの熱の移動がよりきめ細かく制御されて冷却速度を均一化させることができるようになる。
【００１７】
なお、この関係は、具体的には、例えば、金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品の当該部分の肉厚が位置の違いに応じて薄くなっているときに、前記空孔部の厚みが該位置の違いに応じて大きくなるように変化しているという関係であれば、成形品における薄肉部分の固化を遅らせて、厚肉部分の固化に要する時間に均衡させることができるようになる。
【００１８】
あるいは、この関係は、例えば、金型駒における前記キャビティの形成部分によって形成される成形品の当該部分の肉厚が位置の違いに応じて厚くなっているときに、前記空孔部の厚みが該位置の違いに応じて小さくなるように変化しているという関係であれば、成形品における厚肉部分の固化を早めて、薄肉部分の固化に要する時間に均衡させることができるようになる。
【００１９】
また、前述したような金型駒を構成する空孔部の厚みが、該金型駒における前記キャビティの形成部分である同一面内における前記位置の違いによって連続的に変化していると、その同一面内での熱伝導量を連続的且つ任意に変化させることができるようになる。
【００２０】
また、前述したような金型駒を構成する空孔部の厚みが、前記キャビティに射出される樹脂から該金型駒へ伝導する熱の伝導方向に対して垂直な方向に連続的に変化していると、その樹脂の冷却を効率良く制御することができる。
また、前述した金型装置において、前記金型駒には、前記キャビティの形成部分に無電解ニッケルめっきが施されていてもよく、このめっきにより金型駒におけるキャビティ転写面の空孔部の面粗度が改善される。
【００２１】
また、前述した金型装置において、該金型装置に備えられる中子及び型板、並びに該金型装置を成形機へ取り付ける取り付け板のうちのすくなくとも１以上のものが、位置の違いによる熱伝導率の連続的な変化を呈している部分を有していてもよく、このような構成によれば、金型装置内の各部の熱伝導率の更なるきめ細かな制御が可能となり、偏肉成形品の形成のための適正な温度制御ができるようになる。
【００２２】
本発明の別の態様のひとつである金型装置の製造方法は、射出成形型として用いられる金型装置を製造するときに、レーザビームの一回の走査の間で該レーザビームの照射強度を連続的に変化させながら該レーザビームの走査を行い、前記走査がされている前記レーザビームを金属粉末材料からなる粉末層に照射して該粉末層を焼結することによって硬化層を形成し、前記硬化層を積層することによって前記金型装置を構成する部品を形成することによって前述した課題を解決する。
【００２３】
こうすることにより、空孔率が位置の違いによって連続的に変化している硬化層が得られ、この硬化層が積層されて構成部品が形成されるので、位置の違いによって連続的な熱伝導率の変化を呈する構成部品が形成可能となり、精度の高い射出成形品を得ることのできる金型装置を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の更なる別の態様のひとつである金型装置の製造方法は、射出成形型として用いられる金型装置を製造するときに、レーザビームを走査位置の違いに応じて断続させながら該レーザビームの走査を行い、前記走査がされているレーザビームを金属粉末材料からなる粉末層に照射して該粉末層を焼結することによって硬化層を形成し、前記硬化層を積層することによって前記金型装置を構成する部品を形成することによって前述した課題を解決する。
【００２５】
こうすることにより、空孔部の厚みが位置の違いによって連続的に変化している構成部品が形成可能となり、精度の高い射出成形品を得ることのできる金型装置を提供することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施例１］
まず、キャビティの形成部分の熱伝導率が位置の違いによって連続的な変化を呈している金型駒について図１を参照しながら説明する。
【００２７】
図１において、金型駒１ａ及び１ｂは型板２に嵌め込まれており、溶融した樹脂が充填されるキャビティ３を形成している。このキャビティ３によって三角柱状の成形品、つまり、断面の三角形の頂点付近では肉厚が薄く、その三角形の辺の中間付近では肉厚が厚い偏肉状の成形品が形成される。
【００２８】
ここで金型駒１ａについて注目する。金型駒１ａはその内部に多数の空孔４を有している。なお、図１では金型駒１ａにおける空孔４の存在を丸印で示しており、金型駒１ａにおける転写面５、すなわち金型駒１ａにおけるキャビティ３の形成部分の各位置における空孔率（単位体積あたりの空孔の体積）の高低をその丸印の面積の大小により模式化して示している。なお、金型駒１ａの転写面５における空孔率は転写面５上の位置によって連続的な変化を呈しているようにする。
【００２９】
同図を参照すると分かるように、金型駒１ａの転写面５は、キャビティ３で形成される成形品における断面の三角形の頂点付近（図１の転写面５における両端付近）では空孔率が高く、その三角形の辺の中間付近（図１の転写面５における中央付近）では空孔率が低く構成されている。なお、この両者の間の位置では空孔率が連続的な変化を呈するように構成されている。
【００３０】
ここで、図２について説明する。同図は金型駒１ａの転写面５における空孔率及び熱伝導率と、キャビティ３で形成される成形品の成形肉厚との関係をグラフで示した図である。
まず、一般論として、図２（ａ）に示すように、金型駒１ａの転写面５における空孔率が高くなるとその転写面５の位置での熱伝導率が低下することは自明である。従って、この金型駒１ａの転写面５は、キャビティ３で形成される成形品における断面の三角形の頂点付近（図１の転写面５における両端付近）では熱伝導率が小さく、その三角形の辺の中間付近（図１の転写面５における中央付近）では熱伝導率が大きくなっている。
【００３１】
ここで、前述した成形品の各部の成形肉厚を考慮すれば、金型駒１ａの転写面５の各位置の熱伝導率は、図２（ｂ）に示すように、成形品の薄肉部分を形成する位置においては低くなっており、成形品の厚肉部分を形成する位置においては高くなっている。
【００３２】
つまり、図２の（ａ）と（ｂ）とを纏めると、金型駒１ａの転写面５の各位置での空孔率は、図２（ｃ）に示すように、成形品の成形肉厚が厚くなるにつれて高くなり、その成形肉厚が薄くなるについて低くなるように構成されている。このような金型駒１ａを使用して射出成形を行うことにより、成形品の部位の肉厚に応じて熱容量が異なっている樹脂からの熱の移動がよりきめ細かくコントロールされて樹脂の冷却速度を均一化させることができるようになる。
【００３３】
次に、この金型駒１ａの形成方法について図３を参照しながら説明する。
図３において、レーザ光源１１から発せられた光ビーム（レーザビーム）１２は走査ミラー１３に入射する。走査ミラー１３はガルバノミラーであり、光ビーム１２を粉末層１４上で二次元方向に走査させる。
【００３４】
走査ミラー１３によって反射された光ビーム１２は粉末層１４に照射される。この粉末層１４は、カートリッジ１５内に予めセットされている粉末粒子を、水平に回転移動するドラム１６で薄く押し広げることによって得られる。なお、粉末粒子としては例えばステンレス粉末などを使用する。
【００３５】
光ビーム１２が粉末層１４に照射されるとその粉末粒子は溶融し、隣接している粒子が相互に焼結して多孔質の硬化層が形成される。また、この硬化層の形成と共に、既に焼結されている下層の硬化層との焼結が行われて焼結体１７が形成される。
【００３６】
ここで、ステージ１８を下方に移動させて焼結体１７を下降させ、ドラム１６を焼結体１７の上面で再度移動させて新たな粉末層１４を得る。
以降、光ビーム１２の照射、焼結体１７の下降移動、そして粉末層１４の形成を繰り返すことにより、三次元形状の立体造形品の形成が行われる。
【００３７】
上述した立体造形品の形成は前掲した特許文献２に開示されている粉末焼結積層造形法である。金型駒１ａの形成はこの技術を利用する。
ここで制御装置１９について説明する。制御装置１９は、走査ミラー１３の現在の角度を示す情報を取得し、粉末層１４における光ビーム１２の現在の照射位置をこの情報から求める。そして、この光ビーム１２の現在の照射位置の違いに応じてレーザ光源１１を制御して光ビーム１２の強度を変化させる。
【００３８】
光ビーム１２の強度を変化させて粉末層１４の焼結を行うと、形成される硬化層における空孔率を変化させることができる。つまり、キャビティ３で形成される成形品における断面の三角形の頂点付近（図１の転写面５における両端付近）で空孔率が高く、その三角形の辺の中間付近（図１の転写面５における中央付近）で空孔率が低くなるように金型駒１ａの転写面５を形成するためには、制御装置１９が空孔率を高くする位置を光ビーム１２が走査する角度に走査ミラー１３の角度が達するときに光ビーム１２の強度を下げるようにレーザ光源１１を制御し、また転写面５において空孔率を低くする位置を光ビーム１２が走査する角度に走査ミラー１３の角度が達するときには光ビーム１２の強度を上げるようにレーザ光源１１を制御する。このようにして粉末層１４の焼結を行って形成すればよい。
【００３９】
このように、金型駒１ａの転写面５の形成時に光ビーム１２の強度を一回の走査の間で連続的に変化させる制御を制御装置１９に行わせることにより、成形品の部位の肉厚に応じて熱容量が異なっている樹脂からの熱の移動がよりきめ細かくコントロールすることのできる金型駒１ａを形成することができる。
【００４０】
なお、図１に示した金型駒１ａは転写面５に対して平行な方向に空孔率の変化を有していたが、図４に示す金型駒１ｃのように、転写面５を形成している同図の横縞部分では均一な空孔率（すなわち均一な熱伝導率）を有しており、金型駒１ｃの内部に、キャビティ３内の樹脂の熱が逃げていく方向（熱伝導方向）に対して垂直な方向に空孔率４の連続的な変化を呈している部分を存在させる構成であっても、樹脂からの熱の移動をコントロールすることができる。なお、この樹脂の熱が逃げていく方向は、例えば、キャビティ３から、冷却用の水や油を流す温調管の配管されている位置へ向かう方向が想定される。
［実施例２］
前述した実施例１ではキャビティ３の形成部分の熱伝導率が位置の違いによって変化している金型駒１ａを、構成する素材の空孔率を位置により変化させることによって得ていた。これに対し、実施例２では、熱伝導率の異なる少なくとも２種類以上の物質で金型駒を構成することで、キャビティの形成部分の熱伝導率が位置の違いによって変化している金型駒を得る。
【００４１】
このような金型駒は、図３に示した装置を用意し、前掲した特許文献２に開示されている粉末焼結積層造形法を実施して形成する。但し、粉末層１４を構成する粉末粒子を、複数の物質の混合粉末とする。なお、この金型駒の製造には図３の制御装置１９は不要である。
【００４２】
この混合粉末としては、例えば、銅、銀、白金、及び金のうちのいずれか少なくとも１種類以上の金属粉末と、前述したステンレス粉末との混合粉末が利用可能であり、混合粉末におけるステンレス粉末以外の金属粉末の割合を増加させると、熱伝導率を大きくすることができる。従って、ドラム１６の移動による粉末層１４の形成の度に、カートリッジ１５にセットされている粉末粒子における金属粉末とステンレス粉末との混合比を少しずつ変化させるようにし、この粉末層１４に光ビーム１２を照射して焼結させることにより、熱伝導率が位置の違いによって変化している金型駒を形成することができる。
【００４３】
また、この混合粉末として、例えば、アルミナ（Al2O3 ）、チタニア（TiO2）、炭化チタン（TiC ）、ジルコニア（ZrO2）、炭化珪素（SiC ）、等のセラミックス粉末と前述したステンレス粉末との混合粉末を利用して金型駒を形成することもできる。なお、この場合は、金属粉末を混合させる場合とは逆に、混合粉末におけるセラミック粉末の割合を増加させると熱伝導率が小さくなる点に留意する必要がある。
［実施例３］
前述した実施例１ではキャビティの形成部分の熱伝導率が位置の違いによって変化している金型駒を、構成する素材の空孔率を位置により変化させることによって得ていた。これに対し、実施例３では、上述した金型駒を、空孔を有する空孔部の金型駒内における厚みを位置により変化させることによって得る。
【００４４】
図５を説明する。なお、図５において図１と同一のものには同一の符号を付している。
図５（ａ）において、金型駒１ｄ及び１ｅは型板２に嵌め込まれており、溶融した樹脂が充填されるキャビティ３を形成している。なお、図１と同様に、このキャビティ３によって三角柱状の成形品、つまり、転写面５における断面の三角形の頂点付近では肉厚が薄く、その三角形の辺の中間付近では肉厚が厚い偏肉状の成形品が形成される。
【００４５】
ここで金型駒１ｄについて注目する。金型駒１ｄはその内部に多数の空孔を有しているため熱伝導率の低い空孔部６が設けられている。図５（ａ）を参照すると分かるように、転写面５における空孔部６の厚みは、キャビティ３で形成される成形品における断面の三角形の頂点付近（図５（ａ）の転写面５における両端付近）では厚く、その三角形の辺の中間付近（図５（ａ）の転写面５における中央付近）では薄く構成されており、その間は空孔部６の厚みが連続的な変化を呈している。
【００４６】
次に図５（ｂ）について説明する。同図は、（ａ）に示した金型駒１ｄの転写面５の位置とその位置における、熱伝導方向への熱伝導率との関係をグラフで示したものである。
この（ｂ）の図を（ａ）の図と見比べるとわかるように、熱伝導率の小さい空孔部６の厚みの変化の傾向により、この金型駒１ｄの転写面５は、キャビティ３で形成される成形品における断面の三角形の頂点付近（図５（ａ）の転写面５における両端付近）では熱伝導率が小さく、その三角形の辺の中間付近（図５（ａ）の転写面５における中央付近）では熱伝導率が大きくなっており、その間は熱伝導率が連続的な変化を呈している。このような金型駒１ｄを使用して射出成形を行うことにより、成形品の部位の肉厚に応じて熱容量が異なっている樹脂からの熱の移動がよりきめ細かくコントロールされて樹脂の冷却速度を均一化させることができるようになる。
【００４７】
次に、この金型駒１ｄの形成方法について説明する。
金型駒１ｄは、図３に示した装置を用意し、前掲した特許文献２に開示されている粉末焼結積層造形法を使用し、［実施例１］の項で説明したと同様にして形成する。但し、制御装置１９によるレーザ光源１１の制御法が前述したものとは若干異なっている。
【００４８】
制御装置１９は、走査ミラー１３の現在の角度を示す情報を取得し、粉末層１４における光ビーム１２の現在の照射位置をこの情報から求める。そして、この光ビーム１２の現在の照射位置の違いに応じてレーザ光源１１を制御して光ビーム１２を断続させる。このように光ビーム１２を断続させながら粉末層１４の焼結を行うと、図６に示すように、光ビーム１２の不照射部分２０が硬化せず、光ビーム１２の照射された部分のみが硬化層２１となって焼結体１７を形成する。
【００４９】
つまり、キャビティ３で形成される成形品における断面の三角形の頂点付近（図５（ａ）の転写面５における両端付近）で空孔部６の厚みが厚く、その三角形の辺の中間付近（図５（ａ）の転写面５における中央付近）で空孔部６の厚みが薄くなるように金型駒１ａの転写面５を形成するためには、制御装置１９が空孔部６の厚みを厚くする位置を光ビーム１２が走査する角度に走査ミラー１３の角度が達するときに光ビーム１２を照射するようにレーザ光源１１を制御し、空孔部６の厚みを薄くする位置を光ビーム１２が走査する角度に走査ミラー１３の角度が達するときに光ビーム１２の照射を止めるようにレーザ光源１１を制御して粉末層１４の焼結を行うようにする。そして、このときの粉末層１４の焼結の範囲を、層ごとに徐々に変化させる、具体的には例えば図６の硬化層２１のように階段状に変化させるように制御する。この粉末層１４（硬化層２１）の層厚は例えば一層当たり２０〜５０μｍという非常に薄いものであるので、図６のように各層の範囲が階段状に変化しているものであっても、焼結体１７全体の大きさからみれば連続的な厚みの変化とみなされる。
【００５０】
金型駒１ｄの転写面５の形成時に光ビーム１２を断続させるこのような制御を制御装置１９に行わせることにより、成形品の部位の肉厚に応じて熱容量が異なっている樹脂からの熱の移動がよりきめ細かくコントロールすることのできる金型駒１ｄを形成することができる。
【００５１】
なお、図５（ａ）に示した金型駒１ｄは転写面５に対して平行な方向に空孔部６の厚みの変化を有していたが、図７に示す金型駒１ｆのように、転写面５を形成している同図の横縞部分では均一な熱伝導率を有しており、金型駒１ｆの内部に、キャビティ３内の樹脂の熱が逃げていく方向（熱伝導方向）に対して垂直な方向にその厚みの連続的な変化を呈している空孔部６を存在させる構成であっても、樹脂からの熱の移動をコントロールすることができる。なお、この樹脂の熱が逃げていく方向は、例えば、キャビティ３から、冷却用の水や油を流す温調管の配管されている位置へ向かう方向などがある。
【００５２】
以上、本発明に係る金型装置についての３つの実施例を説明した。
なお、これらの実施例において金型駒を製造するために形成された、キャビティの形成部分の熱伝導率が位置の違いによって連続的な変化を呈している焼結体１７の金型駒の転写面となる面に対し、図８に示すように、無電解ニッケルめっき３１を施すようにしてもよい。こうすることにより、多孔質のために粗面となっている転写面の面粗度を改善することができる。
【００５３】
また、これらの実施例においてはキャビティの形成部分の熱伝導率が位置の違いによって連続的な変化を呈している金型駒についての説明を行ったが、金型装置に備えられる中子及び型板、並びに該金型装置を成形機へ取り付ける取り付け板のうちのすくなくとも１以上のものもこのような特性を呈している部分を有するようにしてもよく、こうすることにより、金型装置内の各部の熱伝導率の更なるきめ細かな制御が可能となり、偏肉成形品の形成のための温度制御をより的確に行うことができるようになる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、射出成形型として用いられる金型装置に、キャビティの少なくとも一部分を形成する金型駒であって該金型駒における該キャビティの形成部分の熱伝導率が位置の違いによって連続的な変化を呈している該金型駒を備えるようにする。
【００５５】
こうすることにより、冷却速度を十分に均一化させられるので、形状ひずみや内部ひずみが低減され、精度の高い射出成形品を得ることができるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１を説明する図である。
【図２】空孔率、熱伝導率、成形肉厚の関係をグラフで示した図である。
【図３】実施例１の金型駒の製造方法を説明する図である。
【図４】実施例１の変形例を説明する図である。
【図５】実施例３を説明する図である。
【図６】実施例３の金型駒の製造方法を説明する図である。
【図７】実施例３の変形例を示す図である。
【図８】無電解ニッケルめっきを焼結体に施す例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ  金型駒
２  型板
３  キャビティ
４  空孔
５  転写面
６  空孔部
１１  レーザ光源
１２  光ビーム
１３  走査ミラー
１４  粉末層
１５  カートリッジ
１６  ドラム
１７  焼結体
１８  ステージ
１９  制御装置
２０  不照射部分
２１  硬化層
３１  無電解ニッケルめっき
【図１】
2004202848.tif 000003
【図２】
2004202848.tif 000004
【図３】
2004202848.tif 000005
【図４】
2004202848.tif 000006
【図５】
2004202848.tif 000007
【図６】
2004202848.tif 000008
【図７】
2004202848.tif 000009
【図８】
2004202848.tif 000010