(57)【要約】【課題】金属あるいはセラミックから形成された精度の高い微細構造を極めて容易に形成することのできる粉体焼結成形体の製造方法を提供する。【解決手段】脱脂工程又は焼結工程において焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材３に、焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部６を設ける犠牲型部形成工程を含み、上記犠牲型部を含む金型装置内に、焼結材料１６を射出して上記犠牲部材と一体化された焼結材料成形体を形成するとともに、上記脱脂工程又は焼結工程において、上記犠牲部材を上記焼結材料成形体から除去あるいは分離させるように構成している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダと焼結可能な粉体とを含む焼結材料を、焼結材料成形型部を設けた金型装置内に射出する焼結材料成形工程と、上記焼結材料成形工程において得られる焼結材料成形体から上記バインダを除去する脱脂工程と、上記脱脂工程を経た焼結材料成形体を焼結して焼結成形体を形成する焼結工程とを含む粉体焼結成形体の製造方法であって、
上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材に、上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を設ける犠牲型部形成工程を含み、
上記犠牲型部を含む金型装置内に、上記焼結材料を射出して上記犠牲部材と一体化された焼結材料成形体を形成するとともに、
上記脱脂工程又は焼結工程において、上記犠牲部材を上記焼結材料成形体から除去あるいは分離させる、焼結焼結成形体の製造方法。
【請求項２】
上記犠牲型部形成工程は、上記金型装置内に設けた上記犠牲部材に上記犠牲型部を形成することにより行われる、請求項１に記載の粉体焼結成形体の製造方法。
【請求項３】
上記犠牲型部成形工程は、上記犠牲型部を形成した上記犠牲部材を上記金型装置内に装着する犠牲型部装着工程を含む、請求項１に記載の粉体焼結成形体の製造方法。
【請求項４】
上記犠牲型部は、複数の犠牲部材を積層して構成される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の粉体焼結成形体の製造方法。
【請求項５】
上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化する材料から形成され、上記金型装置の成形空間内面に添着させられるシート状又は板状の境界犠牲部材を設けた、請求項１から請求項４のいずれかに記載の粉体焼結成形体の製造方法。
【請求項６】
上記犠牲型部は、切削加工、研削加工、放電加工、レーザー加工、ＬＩＧＡプロセスから選ばれた手法によって、上記犠牲部材に凹部又は穴部を設けることにより形成される、請求項１から請求項５のいずれかに記載の粉体焼結成形体の製造方法。
【請求項７】
上記焼結可能な粉体が、金属粉末又はセラミック粉体である、請求項１から請求項６のいずれかに記載の粉体焼結成形体の製造方法。
【請求項８】
上記犠牲部材は、上記焼結工程において焼結しない粉体を含んで構成される、請求項１から請求項７のいずれかに記載の粉体焼結成形体の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項９のいずれかの製造方法によって形成された粉体焼結成形体。
【請求項１０】
焼結工程において焼結させられる粉体と脱脂工程において除去可能なバインダとを含む焼結材料を、焼結材料成形型部を設けた金型装置内に射出して焼結材料成形体を形成する粉体射出成形体の製造方法であって、
上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材に、上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を設ける犠牲型部形成工程を含み、
上記犠牲型部を含む金型装置内に上記焼結材料を射出することにより、上記犠牲部材と一体化された焼結材料成形体を形成する、粉体射出成形体の製造方法。
【請求項１１】
焼結工程において焼結させられる粉体と脱脂工程において除去できるバインダとを含む焼結材料を、焼結材料成形型部を設けた金型装置内に射出して形成される粉体射出成形体であって、
上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を備えるとともに、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去されあるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材が一体的に成形された粉体射出成形体。
【請求項１２】
複数の犠牲部材を備えて構成される、請求項１１に記載の粉体射出成形体。
【請求項１３】
焼結工程において焼結させられる粉体と脱脂工程において除去できるバインダとを含む焼結材料を射出して焼結材料成形体を形成する焼結材料成形型部を備える粉体射出成形用金型装置であって、
上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去されるシート状又は板状の犠牲部材から形成されるとともに、上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を備える、粉体射出成形用金型装置。
【請求項１４】
上記犠牲型部は、複数の上記犠牲部材を積層して構成されている、請求項１３に記載の粉体射出成形用金型装置。
【請求項１５】
上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化する材料から形成され、上記金型装置の成形空間内面に添着させられるシート状又は板状の境界犠牲部材を備える、請求項１２又は請求項１３のいずれかに記載の粉体射出成形用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、粉体焼結成形体の製造方法に関する。詳しくは、マイクロマシン等に好適な微細構造を効率よく形成できる粉体焼結成形体の製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、微小な機械要素やマイクロリアクタ等を製作するための種々のマイクロ加工が提案されている。特に、半導体製造に用いられる光リソグラフィ技術を利用して、精度の高い微細構造を形成することができる手法が開発されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２９２６００
【０００４】
特許文献１には、マイクロリアクタ等に用いるマイクロ配管等を形成できるマイクロ構造物の製造方法が記載されている。上記特許文献１に記載されている製造方法においては、光リソグラフィによって形成した凹凸構造に、さらにレーザー加工等を施すことにより、高いアスペクト比を備える金型装置等を形成できるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光リソグラフィ技術を利用して形成される微細構造では、表面精度の高い微細構造を形成できるが、厚さ（高さ）のある微細構造を形成するのは困難である。このため、特許文献１に記載された発明のように、光リソグラフィを用いて形成した原板に、レーザー加工等を施して、アスペクト比の高い成形体を形成している。
【０００６】
しかしながら、後加工としてレーザー加工を行ったとしても、達成できるアスペクト比には限界がある。また、レーザー加工と光リソグラフィとは異なる加工方法であり、加工工程が増加する。また、一種の光を用いた加工であるため、加工できる微細構造が限られる。
【０００７】
また、アスペクト比の大きな成形型を上記手法によって形成できたとしても、この成形型を利用して射出成形等を行った成形物を、上記成形型から離型させるのは極めて困難である。すなわち、上記微細構造は、複雑で強度が低いため、離型させる際に損傷が発生しやすい。
【０００８】
さらに、上記成形型自体を金属で精度高く形成できたとしても、金属から形成された微細構造を大量に製造することは困難であった。
【０００９】
上記問題を解決するため、上記成形型を用いて粉体射出成形法を行うことが考えられる。粉体射出成形法は、金属等の粉体を樹脂バインダ等と加熱混合して流動性をもたせ、これを射出成形して成形体を製作する焼結材料成形工程と、この成形体を加熱して上記樹脂バインダを除去する脱脂工程を行い、次いで、さらに高い温度に加熱して上記粉体を焼結させる焼結工程とを含んで構成される。粉体として金属を使用する場合にはＭＩＭ法（ＭＥＴＡＬ  ＰＯＷＤＥＲ  ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ  ＭＯＬＤＩＮＧ）として知られており、複雑な形状をした金属部品等を製造する場合に広く採用されている。
【００１０】
しかしながら、上記粉体射出成形法においては、成形材料が粉体に樹脂バインダ等を混合して形成されているため、樹脂材料に比べて流動性が低い。しかも、熱伝導率が高いため温度低下が生じやすい。このため、光リソグラフィによって形成した金属型を用いて射出成形しても、微細構造の内部に成形材料を充填することが困難であった。
【００１１】
しかも、樹脂材料の割合が低いため、上記射出成形体の強度が低く、型から離型させるのはより困難となる。このため、粉体射出成形を利用した微細構造を形成するのは極めて困難であった。
【００１２】
本願発明は、上記課題を解決することができるとともに、金属あるいはセラミックから形成された精度の高い微細構造を極めて容易に形成することのできる粉体焼結成形体の製造方法を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１４】
本願の請求項１に記載した発明は、バインダと焼結可能な粉体とを含む焼結材料を、焼結材料成形型部を設けた金型装置内に射出する焼結材料成形工程と、上記焼結材料成形工程において得られる焼結材料成形体から上記バインダを除去する脱脂工程と、上記脱脂工程を経た焼結材料成形体を焼結して焼結成形体を形成する焼結工程とを含む粉体焼結成形体の製造方法であって、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材に、上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を設ける犠牲型部形成工程を含み、上記犠牲型部を含む金型装置内に、上記焼結材料を射出して上記犠牲部材と一体化された焼結材料成形体を形成するとともに、上記脱脂工程又は焼結工程において、上記犠牲部材を上記焼結材料成形体から除去あるいは分離させるように構成している。
【００１５】
本願発明は、犠牲部材に形成した犠牲型部を用いた粉体射出成形法によって、上記犠牲部材と一体化された射出成形体を形成し、これを脱脂、焼結することにより、焼結成形体を形成するものである。
【００１６】
上記犠牲型部は、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材に形成される。上記犠牲部材は、上記脱脂工程あるいは上記焼結工程において、溶融、昇華あるいは蒸発させられることにより上記焼結材料成形から除去されるもののみならず、上記焼結材料材料成形体から分離可能な形態に変化する材料を用いて形成することができる。
【００１７】
シート状の犠牲部材を採用することにより、従来のＸ線リソグラフィやレーザー加工等を用いて、精度の高い微細構造に対応する犠牲型を形成することができる。一のシート状犠牲部材から犠牲型部を形成した場合には、最大で上記犠牲部材の厚さに対応した厚さを備える成形体を形成できる。一方、請求項４に記載した発明のように、上記犠牲型部を、複数の犠牲部材を積層して構成することができる。この手法を採用することにより、これまでの光リソグラフィ技術では不可能であった、高いアスペクト比や複雑な３次元構造を備える射出成形型部を形成することが可能となる。
【００１８】
また、従来の手法では、アスペクト比の大きな微細型部に粉体を含む射出成形材料を射出すると、型部の奥部まで射出成形材料を充填することが困難であった。本願発明では、シート状あるいは板状の犠牲部材から犠牲型を形成しているため、上記犠牲部材とこれが添着される金型表面、あるいは積層された犠牲部材間に微細な隙間が形成される。このため、上記犠牲型部の空気を上記微細な隙間を介して逃がすことが可能となる。このため、射出成形材料の射出充填抵抗を低下させることが可能となり、成形型部の奥部まで成形材料を充填することが可能となる。しかも、また、射出成形材料の流動性等に応じて、犠牲部材の厚さを選択し、充填特性のよい成形型を形成することが可能となる。
【００１９】
さらに、上記犠牲部材に熱伝導率の小さい樹脂材料を採用すると、金属型に成形材料を射出した場合のように、型面に熱が奪われて射出された成形材料の温度が急激に低下することはない。このため、射出成形材料の流動性の低下を防止でき、微細な金型の奥部まで、射出成形材料を充填することができる。
【００２０】
本願発明においては、上記犠牲部材と一体化された焼結材料成形体が形成される。そして、上記脱脂工程又は焼結工程において、上記犠牲型部が上記焼結材料成形体から除去あるいは分離させられる。
【００２１】
上記犠牲部材と一体化された射出成形体を形成することにより、上記犠牲部材内の犠牲型部に充填された焼結材料を保護することが可能となる。これにより、射出成形体のハンドリング等が極めて容易になる。また、上記犠牲型部に微細型部を形成した場合には、成形体の微細構造が成形体の表面に露出することがない。このため、脱脂工程に移行する場合のハンドリングはもちろんのこと、脱脂工程中の変形や損傷を防止することも可能となる。しかも、上記犠牲部材は、射出成形体自体の強度を高める効果もある。したがって、これまで困難であった、射出成形後の中間加工等も容易に行うことが可能となる。
【００２２】
上記犠牲部材を構成する材料を、上記焼結材料に含まれる上記バインダ又は上記バインダの主成分を含んで形成することができる。たとえば、樹脂バインダを採用した場合には、この樹脂成分から形成される樹脂シート等を採用することができる。焼結成形体の樹脂バインダとして採用できる樹脂の種類は多く、目的に応じて種々の樹脂材料を採用することができる。なお、焼結材料のバインダと同じ樹脂等を採用する必要はなく、上記脱脂工程又は上記焼結工程において、除去あるいは分離できるものであればよい。
【００２３】
また、請求項８に記載した発明のように、上記犠牲部材を上記焼結工程において焼結しない粉体を含んで構成することもできる。たとえば、焼結材料成形体を金属粉体を含んで構成する一方、上記焼結しない粉体としてセラミック粉体を採用できる。セラミック粉体の焼結温度は、金属粉体の焼結温度より高い。このため、セラミック粉体を含むシート等から犠牲型を形成すると、上記金属粉体を焼結させた後に粉体となり、上記焼結成形体から容易に分離させることができる。
【００２４】
上記犠牲部材の厚さも特に限定されることはない。形成される犠牲型部の形態や加工方法等に応じて選択することができる。たとえば、微細な構造を形成する手法として光リソグラフィやＬＩＧＡ法を採用する場合には、ＰＭＭＡ樹脂から形成されるシートを採用できる。上記ＰＭＭＡ樹脂シートに微細構造に対応するマスクを施してＸ線を照射することにより分子の重合を解き、露光部をエッチングすることにより、上記マスクの形態に対応した開口状の微細構造を形成することができる。
【００２５】
上記犠牲型部の形態も特に限定されることはない。焼結材料成形体の一部の形態に対応した型部を形成することもできるし、焼結材料成形体の全部の形態に対応する型部を形成することもできる。
【００２６】
本願発明においては、請求項２に記載した発明のように、上記犠牲型部形成工程を、上記金型装置内に設けた上記犠牲部材に上記犠牲型部を形成することにより行うことができる。また、請求項３に記載した発明のように、上記犠牲型部成形工程を、上記犠牲型部を形成した上記犠牲部材を上記金型装置内に装着する犠牲型部装着工程を含むように構成することもできる。
【００２７】
上記犠牲部材に上記犠牲型部を形成する手法として、請求項６に記載した発明のように、切削加工、研削加工、放電加工、レーザー加工、ＬＩＧＡプロセスから選ばれた手法にを採用することができる。もちろん、上記犠牲型部を形成する手法は、これらの手法に限定されることはなく、シート状あるいは板状の材料を加工できるものであれば、他の手法を採用することもできる。また、シート状あるいは板状の犠牲部材を、射出成形等を用いて形成することもできる。
【００２８】
本願の請求項５に記載した発明は、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化する材料から形成され、上記金型装置の成形空間内面に添着させられるシート状又は板状の境界犠牲部材を設けたものである。
【００２９】
たとえば、金属粉体を含む射出形成材料を採用した場合、材料の熱伝導率が大きいため、金型内面に射出成形材料が触れると温度が急激に低下して流動性が著しく低下する。このため、従来の手法では、射出成形材料を微細な成形型部の奥部まで充填することは困難であった。本願発明では、上記境界犠牲部材を設けることにより、上記問題を解決したものである。
【００３０】
上記境界犠牲部材は、上記犠牲部材と同様のシート状又は板状の材料で形成されるとともに、金型装置内の成形空間の内面に添着させられる。上記境界犠牲部材は、上記犠牲型部を形成した犠牲部材の最外側に積層することもできるし、単独で成形空間の内面に添着してもよい。また、射出成形体の外側面が平面である場合には、境界犠牲部材と型部を形成した上記犠牲部材を兼用することもできる。
【００３１】
上記境界犠牲部材を設けることにより、犠牲型部の最奥部に充填される射出成形材料の熱損失を防止することができる。これにより、射出成形材料の流動性の低下を防止し、微細構造の最奥部まで成形材料を充填することができる。また、貫通状の犠牲型部を設けた犠牲部材と積層して用いた場合には、上記犠牲部材と上記境界犠牲部材との間の積層隙間が、型内の空気等の逃げ路となり、成形材料の充填抵抗を低下させて成形性を高めることもできる。
【００３２】
本願の請求項９に記載した発明は、請求項１から請求項９のいずれかの製造方法によって形成された粉体焼結成形体に係るものである。
【００３３】
本願の請求項１０に記載した発明は、焼結工程において焼結させられる粉体と脱脂工程において除去可能なバインダとを含む焼結材料を、焼結材料成形型部を設けた金型装置内に射出して焼結材料成形体を形成する粉体射出成形体の製造方法であって、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材に、上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を設ける犠牲型部形成工程を含み、上記犠牲型部を含む金型装置内に上記焼結材料を射出することにより、上記犠牲部材と一体化された焼結材料成形体を形成するものである。
【００３４】
本願の請求項１１に記載した発明は、焼結工程において焼結させられる粉体と脱脂工程において除去できるバインダとを含む焼結材料を、焼結材料成形型部を設けた金型装置内に射出して形成される粉体射出成形体であって、上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を備えるとともに、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去されあるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材が一体的に成形された粉体射出成形体に係るものである。
【００３５】
本願の請求項１２に記載した発明は、複数の犠牲部材を備えて構成される、請求項１１に記載の粉体射出成形体に係るものである。
【００３６】
本願の請求項１３に記載した発明は、焼結工程において焼結させられる粉体と脱脂工程において除去できるバインダとを含む焼結材料を射出して焼結材料成形体を形成する焼結材料成形型部を備える粉体射出成形用金型装置であって、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去されるシート状又は板状の犠牲部材から形成されるとともに、上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を備える、粉体射出成形用金型装置に関する。
【００３７】
本願の請求項１４に記載した発明は、上記犠牲型部が、複数の上記犠牲部材を積層して構成されているものである。
【００３８】
本願の請求項１５に記載した発明は、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化する材料から形成され、上記金型装置の成形空間内面に添着させられるシート状又は板状の境界犠牲部材を備えて構成される粉体射出成形用金型装置に係るものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて具体的に説明する。
【００４０】
なお、本実施の形態に係る粉体焼結成形体の製造方法は、バインダと焼結可能な粉体とを含む焼結材料を、焼結材料成形型部を設けた金型装置内に射出する焼結材料成形工程と、上記焼結材料成形工程において得られる焼結材料成形体から上記バインダを除去する脱脂工程と、上記脱脂工程を経た焼結材料成形体を焼結して焼結成形体を形成する焼結工程とを含んで構成される。上記脱脂工程及び上記焼結工程は、従来と同様の手法を用いて行うことができるため、説明は省略する。
【００４１】
本願実施の形態では、上記脱脂工程に先立って、上記金型装置内に犠牲型部を形成する犠牲型部形成工程が行われる。
【００４２】
上記犠牲型部形成工程は、上記脱脂工程又は上記焼結工程において上記焼結材料成形体から除去あるいは分離可能な形態に変化するシート状又は板状の犠牲部材に、上記焼結材料成形型部の一部又は全部を構成する犠牲型部を設けるものである。
【００４３】
図１に示すように、本実施の形態では、ＬＩＧＡプロセスを利用して、所定間隔で円形の開口部１を設けたマスク２を介して、犠牲部材３として採用されたＰＭＭＡ樹脂製シートに、シンクロトロン放射光４を照射する。本実施の形態では、約０．５ｍｍの厚さのＰＭＭＡ樹脂製シートを犠牲部材３として採用している。
【００４４】
上記シンクロトロン放射光よって露光部分５は樹脂の重合が解かれる。上記露光されたＰＭＭＡ樹脂製シートを現像液に浸漬することにより、上記露光部分５が溶解エッチングされて、上記犠牲部材３に上記マスク２の開口部１に対応した穴部６が形成される。本実施の形態では、上記ＰＭＭＡ樹脂製シートに形成された穴部６を犠牲型部として、焼結金属粉体を含む焼結材料を射出成形する。
【００４５】
図３に示すように、本実施の形態に係る金型装置７は、ベース型部８と、矩形状の成形穴部９が形成された中間型部１０と、上記成形穴部９に嵌まる矩形状の凸部１１を設けた押圧型部１２とを備えて構成される。上記ベース型部８の表面と、上記成形穴部９と、上記凸部１１の先端面とで射出成形空間１５が形成される。上記押圧型部１２には、上記凸部１１の先端面を介して射出成形材料を上記成形空間に射出充填する注入孔１３が形成されている。また、上記穴部９は、上記ＰＭＭＡ樹脂シート３を設置できる大きさに設定されている。
【００４６】
図４に示すように、上記ベース型部８に上記中間型部１０を積層するとともに、上記押圧型部１２の凸部１１を上記成形穴部９に嵌め込んで上記射出成形空間１５を構成し、上記注入孔１３を介して焼結材料１６が上記射出成形空間１５に射出充填される。
【００４７】
本実施の形態では、図３及び図４に示すように、上記射出成形空間１５におけるベース型部８の表面８ａに、境界犠牲部材１７と上記犠牲部材３とが積層状態で保持された状態で、上記焼結材料１６が射出充填される。
【００４８】
上記境界犠牲部材１７は、上記ＰＭＭＡ樹脂シート３と同一の材料で形成されたシート状をしており、上記ＰＭＭＡ樹脂製シート３に形成した上記穴部６の片側開口を封止するように積層配置されている。
【００４９】
本実施の形態では、上記焼結材料１６をステンレス鋼粉末とポリアセタール系の樹脂バインダを含んで構成し、上記バインダによって上記ステンレス鋼粉末に流動性を与えて射出成形を行う。上記焼結材料１６を上記成形空間内に射出充填した後、上記押圧型部１２に押圧力を作用させる。これにより、上記焼結材料１６を上記犠牲部材３に形成した穴部６の奥方に充填することができる。
【００５０】
また、上記境界犠牲部材１７を設けることにより、上記穴部６に流入した焼結材料１６が、ベース型部８の表面８ａに触れることはない。このため、上記焼結材料１６の温度低下が防止されて、高い流動性を保持した状態で射出成形工程を行うことができる。
【００５１】
また、上記穴部６を形成した上記犠牲部材３と上記境界犠牲部材１７とが積層されているため、これら部材間に微小な隙間が形成される。そして、上記焼結材料１６が上記穴部６に流入する際に、上記穴部６内の空気を上記微小な隙間を介して逃がし、焼結材料の充填抵抗を低下させることができる。これにより、微細な穴部６を形成しても、焼結材料を奥部まで充填することが可能となり、これまでは不可能であった精度の高い微細構造を備える粉末射出成形体を形成することが可能となった。
【００５２】
図５に示すように、射出成形後、上記犠牲部材３と上記境界犠牲部材１７と上記粉末射出成形体１８ａとが一体化された成形体１８が、上記金型装置７から取り外される。図に示すように、上記成形体１８の表面の微細構造は、上記犠牲部材３と上記境界犠牲部材１７とによって保護されており、成形体１８の表面に露出していない。このため、上記成形体１８を従来の樹脂成形品と同様に金型装置から離型させることが可能となり、また、次の脱脂工程へのハンドリングを極めて容易に行うことができる。
【００５３】
また、上記犠牲部材３と上記境界犠牲部材１７とによって、成形体１８の全体の強度が高められている。これにより、上記成形体１８に、切削加工等の中間加工を容易に行うことができる。上記成形体は１８は、上記犠牲部材３と上記境界犠牲部材１７とが一体化された状態で、次の脱脂工程へ送られる。
【００５４】
上記犠牲部材３と上記境界犠牲部材１７は、脱脂工程において、上記焼結材料に含まれるバインダとともに、上記焼結材料成形体１８ａから除去され、図６に示す焼結材料成形体１８ｂが得られる。この脱脂工程を経た焼結材料成形体１８ｂを焼結炉で加熱して粉体を焼結させ、図７に示す焼結成形体１９が得られる。図７に示す焼結成形体１９は、矩形状の基部２０の表面に多数の微小円柱状突起２１が形成された形態を備えており、上記円柱状突起の間隙を流路に設定したマイクロリアクタ等を構成することができる。
【００５５】
図８に、本願発明の第２の実施の形態を示す。図８は、第１の実施の形態の図４に相当する断面の拡大図である。
【００５６】
この図に示すように、ＰＭＭＡ樹脂シートから形成された複数の犠牲部材２０３を積層して、円形穴状の犠牲型部２０６を形成している。
【００５７】
実施の形態では、同一形状の穴部を形成したＰＭＭＡ樹脂シートを積層することにより、深い犠牲型部２０６を形成している。これにより、アスペクト比の大きな射出成形体を形成することが可能となる。また、積層された各犠牲部材間に微小隙間が形成されるため、充填抵抗が小さくなり、上記犠牲型部２０６の奥方まで成形材料を充分に充填することができる。
【００５８】
しかも、射出成形体のアスペクト比が大きくなっても、円柱状の微細構造は、犠牲部材２０６及び境界犠牲部材２１７によってよってカバーされた一体的な形成で離型され、ハンドリングされるため、微細構造部分に損傷を受ける恐れがないのは、上述した実施の形態と同様である。
【００５９】
図９に、本願発明の第３の実施の形態を示す。図９に示す実施の形態では、積層される犠牲部材３０３に異なる形態の穴部を形成し、これらを積層して犠牲型部３０６を形成している。すなわち、積層された複数の犠牲部材３０３によって、逆テーパを有する円錐台形状の犠牲型部３０６が形成されている。本実施の形態においても、シート状の犠牲部材３０３を積層しているため、上記犠牲型部３０６の奥方まで成形材料を充填できるとともに、ハンドリングの際に成形体が傷む恐れもない。
【００６０】
図１０及び図１１に、本願発明の第４の実施の形態を示す。この実施の形態は、脱脂工程後あるいは焼結工程後の成形体を示すものである。これらの図に示すように、円柱状のみならず、複雑な形態を備える微小構造を精度高く形成することが可能となる。
【００６１】
本願発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されることはない。実施の形態では、シンクロトロン光を用いた光リソグラフィを利用して犠牲型部を形成したが、シート状あるいは板状の犠牲部材に精度の高い加工を施せるものであれば、他の手法を採用できる。たとえば、レーザー光を用いて、マスク型等を用いることなく、上記犠牲部材に所望の形態の犠牲型部を形成することもできる。
【００６２】
また、実施の形態では、犠牲型部を設けた犠牲部材を金型装置に装着したが、金型装置に装着した犠牲部材に対して、レーザー加工等を行って犠牲型部を形成することもできる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る粉体射出成形体の製造方法に用いる犠牲型を形成する工程を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る粉体射出成形体の製造方法に用いる犠牲型を形成する工程を示す断面図である。
【図３】本願発明に係る粉体射出成形体の製造方法に用いる金型装置の概要を示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す金型装置を用いて成形を行った際の断面図である。
【図５】図４の金型装置によって成形された成形体の断面図である。
【図６】図５に示す射出成形体に脱脂工程あるいは焼結工程を施した焼結材料成形体の断面図である。
【図７】図６に示す焼結材料成形体の全体斜視図である。
【図８】本願発明の第２の実施の形態に係る粉体射出成形体の製造方法を示す要部断面図であり、図４に相当する断面図である。
【図９】本願発明の第３の実施の形態に係る粉体射出成形体の製造方法を示す要部断面図であり、図４に相当する断面図である。
【図１０】本願発明の第４の実施の形態に係る焼結材料成形体の平面図である。
【図１１】図１０に示す焼結材料成形体の全体斜視図である。
【符号の説明】
３  犠牲部材
６  犠牲型部
７  金型装置
９  焼結材料成形型部
１６  焼結材料
１７  犠牲部材
１８  焼結材料成形体
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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