(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
５ミクロン以下の粒子径のセラミック粒子を界面活性剤の水溶液中に１０〜５０％分散させ配合してなるスラリーを噴射するノズルを予め定めた方向に走査しながら、前記ノズルの走査方向と平行に設けた基板に前記スラリーを噴射し、予め定めたパターンの粒子層を前記基板に形成し、前記粒子層に順次予め定めたパターンの粒子層を無バインダーで積層してマイクロ鋳型を作製し、前記マイクロ鋳型によりマイクロ部品を鋳造することを特徴とするマイクロ部品の製造方法。
【請求項２】
前記セラミック粒子は、球形粒子とすることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ部品の製造方法。
【請求項３】
前記マイクロ鋳型は、インクジェット装置を用い作製することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ部品の製造方法。
【請求項４】
前記スラリーを噴射する前記ノズルは、複数設けることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ部品の製造方法。
【請求項５】
前記基板もしくは前記ノズルを３次元的に動かすことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット法によりマイクロ鋳型を作製し、鋳造によりマイクロ部品を製造するマイクロ部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新たな産業の創出を目的に、マイクロマシンの小型化、高性能化が進められ、マイクロマシンを構成するマイクロ部品もきわめて微小のものとなっている。
【０００３】
マイクロマシンを構成するマイクロ部品は、切削加工などよって製造されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、切削加工によりマイクロ部品の製造には、微小加工の切削機を必要とし、さらに微小の切削加工は煩雑のためコスト高となっている。
【０００４】
また、マイクロ鋳型により鋳造する場合、精密な鋳造が可能なロストワックス法の利用が考えられるが、微小の鋳型を作製するために、製品と同形状の微小なワックス模型（消失性模型）を作製しなければならず、抜け勾配を考慮したワックス模型用の金型を製作するか、もしくは光造型法よって模型を製作する必要があり、多大の工数と費用を必要とする（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、シェルモールド砂をレーザで焼結させるＲＰ法（ラピッドプロトタイピング法）や、砂に粘結材を塗布する方法で鋳型を作製することもできるが、例えば１０ミクロンの微小の砂を用いることはできず、微小のマイクロ部品の作製には適さない（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９１４４号公報
【特許文献２】特開２００３−５３４８１号公報
【特許文献３】特開２０００−３２６０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、インクジェット法により簡潔にマイクロ部品のマイクロ鋳型を作製し、鋳造によりマイクロ部品を容易に製造するマイクロ部品の製造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】
本発明のマイクロ部品の製造方法は、５ミクロン以下の粒子径のセラミック粒子を界面活性剤の水溶液中に１０〜５０％分散させ配合してなるスラリーを噴射するノズルを予め定めた方向に走査しながら、前記ノズルの走査方向と平行に設けた基板に前記スラリーを噴射し、予め定めたパターンの粒子層を前記基板に形成し、前記粒子層に順次予め定めたパターンの粒子層を無バインダーで積層してマイクロ鋳型を作製し、前記マイクロ鋳型によりマイクロ部品を鋳造することとした。
【００１１】
また、前記セラミック粒子は、球形粒子とすることとした。
【００１２】
また、前記マイクロ鋳型は、インクジェット装置を用い作製することとした。
【００１３】
また、前記スラリーを噴射する前記ノズルは、複数設けることとした。
【００１４】
さらに、前記基板もしくは前記ノズルを３次元的に動かすこととした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマイクロ部品の製造方法は、微小のセラミック粒子からなるスラリーを噴射するノズルを予め定めた方向に走査しながら、前記ノズルの走査方向と平行に設けた基板に前記スラリーを噴射し、予め定めたパターンの粒子層を前記基板に形成し、前記粒子層に順次予め定めたパターンの粒子層を積層してマイクロ鋳型を作製し、前記マイクロ鋳型によりマイクロ部品を鋳造することとしたため、簡潔にマイクロ部品のマイクロ鋳型を作製し、鋳造により微小のマイクロ部品を容易に製造することができる。また、多品種、小ロットの生産にも向いているものとなっている。
【００１６】
また、前記セラミック粒子は、５ミクロン以下の粒子径とすることとしたため、スラリー内でのセラミック粒子の沈降を抑えマイクロ部品のマイクロ鋳型を確実に作製することができる。
【００１７】
また、前記スラリーは、前記セラミック粒子を界面活性剤の水溶液中に１０〜５０％分散させ配合することとしたため、スラリーを噴射するノズルの詰まりを防止するとともに短時間でマイクロ部品のマイクロ鋳型を確実に作製することができる。
【００１８】
また、前記セラミック粒子は、球形粒子とすることとしたため、セラミック粒子の体積密度を上げても、粘性の増大を少なくすることができる。
【００１９】
また、前記マイクロ鋳型は、インクジェット装置を用い作製することとしたため、インクジェット装置を用いるインクジェット法により、スラリーを短時間で精度よくパターニングできるとともに、材料の利用効率も優れたものとすることができる。
【００２０】
また、前記スラリーを噴射する前記ノズルは、複数設けることとしたため、形成する粒子層を厚さにむらがなく確実に平坦なものとすることができる。
【００２１】
さらに、前記基板もしくは前記ノズルを３次元的に動かすこととしたため、複雑な形状を持つ鋳型の作製においても、短時間で精度良くマイクロ鋳型を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態のマイクロ部品の製造方法につき説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態のマイクロ部品の製造方法の全体工程図を示す。
【００２４】
図１に示すように、設計工程Ａでは、パソコン１８の３次元キャドによりマイクロ鋳型の立体図１０を設計する。設計工程Ｂでは、マイクロ鋳型の立体図１０をスライスした複数のスライス層１１ａ〜１１ｎを形成する。
【００２５】
鋳型作成工程Ａでは、詳細は図２に記すが、インクジェット法により基板１３の上にスライス層１１ａの形状に応じたパターンの粒子層１２ａを形成し、順次、粒子層１２ａの上に粒子層を形成し、スライス層１１ａ〜１１ｎの形状に応じた鋳型作成工程Ｂに示すマイクロ鋳型１９を作製する。マイクロ部品は、マイクロ鋳型１９による鋳造工程で鋳造し作製することができる。
【００２６】
図２は、インクジェット装置により粒子層を形成するときの図を示し、図２（Ａ）は、インクジェット装置によりスラリーを噴射するときの図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の部分拡大図を示す。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、インクジェット法を用いるインクジェット装置２０は、インクジェット本体２１に貯蔵したスラリー３０をノズルヘッド２３のノズル２４より噴射することができる。図２（Ａ）に示すインクジェット装置２０は、圧電素子２２によりスラリー３０を噴射する圧電素子式のインクジェット装置を示す。
【００２８】
スラリー３０は、インクジェット本体２１の移動によりノズル２４を水平方向に走査し、ノズル２４の下方に設けた基板１３に噴射される。スラリー３０は、圧電素子２２にパルス制御電圧が加えられることにより、ノズル２４より噴射する。
【００２９】
図２（Ｂ）は図２（Ａ）の円形領域Ｓの拡大図を示し、図２（Ｂ）に示すように、微小のセラミック粒子３１を溶液に分散させ配合するスラリー３０が基板１３に噴射され、水分は蒸発して固着し粒子層１２ａが形成される。さらに、前記したごとく、順次、粒子層１２ａの上に粒子層を形成し、図１に示すマイクロ鋳型１９を作製する。順次、粒子層１２ａの上に粒子層を形成するとき、図２（Ａ）に示すノズル２４を垂直方向に移動し噴射を行うようにすることもできる。
【００３０】
なお、スラリー３０は、純水に界面活性剤を加えた溶液中に微小のセラミック粒子３１を分散させ配合し、界面活性剤としてオレイン酸ナタリウム０．２容量％とし、セラミック粒子の沈降性を抑えることとした。
【００３１】
また、セラミック粒子３１の粒子径は、５ミクロンを超える場合には、インクジェット装置２０に貯蔵するスラリー３０内でセラミック粒子３１が沈降し、ノズル２４を閉塞する恐れがあり、５ミクロン以下とすることが望ましい。
【００３２】
また、スラリー３０は、セラミック粒子３１の水溶液中の配合割合が１０％未満の場合には、ノズル２４より噴射するスラリー３０の液滴の水分が過剰で粒子層１２ａと積層が出来にくく、出来たとしても液滴でのセラミック粒子３１が少なく粒子層１２ａと積層の形成に時間が掛かる。また、配合割合が５０％を超える場合には、セラミック粒子３１が過剰でノズル２４が詰まり、安定した噴射ができず、セラミック粒子３１の配合割合は１０〜５０％が望ましい。また、配合割合を１０〜５０％とすることにより粘度を１０〜５０ｍＰａｓとすることもできる。
【００３３】
また、スラリー３０を噴射するノズル２４を固定し基板１３を水平方向に走査するようにすることもできる。
【００３４】
さらに、ノズル２４よりスラリー３０を噴射するが、複数のノズルを設け、形成する粒子層の厚さにむらがなくより平坦なものとすることができる。
【００３５】
以上、本発明のマイクロ部品の製造方法は、微小のセラミック粒子からなるスラリーを噴射するノズルを走査しながら、ノズルの走査方向と平行に設けた基板にスラリーを噴射し、粒子層を基板に形成し、形成した粒子層に別の粒子層を積層してマイクロ鋳型を作製し、マイクロ鋳型によりマイクロ部品を鋳造することができる。
【００３６】
そのため、インクジェット法により簡潔にマイクロ部品のマイクロ鋳型を作製し、鋳造により微小のマイクロ部品を容易に製造することができる。また、多品種、小ロットの生産にも向いているものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態のマイクロ部品の製造方法の全体工程図を示す。
【図２】インクジェット装置により粒子層を形成するときの図を示し、図２（Ａ）は、インクジェット装置によりスラリーを噴射するときの図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の部分拡大図を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１０  鋳型の立体図
１１ａ〜１１ｎ  スライス層
１２ａ  粒子層
１３  基板
１９  マイクロ鋳型
２０  インクジェット装置
２１  インクジェット本体
２２  圧電素子
２４  ノズル
３０  スラリー
３１  セラミック粒子
【図１】
0004526556.tif 000002
【図２】
0004526556.tif 000003