(57)【要約】【課題】射出成形において、金型のキャビティの温度を瞬時に上昇下降させ、成形の精度向上や成形作業の効率化が困難であった。【解決手段】金型のキャビティ内部に、酸化アルミニウムなどの絶縁膜を形成し、その上にモリブデン，タングステン，タンタル、あるいは、モリブデン，タングステン，タンタルなどを組成成分とする合金の珪化物で薄膜発熱体を形成し、薄膜発熱体に電流を供給可能にして、金型のキャビティ表面の温度制御を可能にし、プラスチック成形材料などのキャビティ内での充填状態を改善する。【選択図】図１
2007044897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品を形成するための空間であるキャビティを具備し、前記キャビティに前記キャビティを加熱する薄膜発熱体を具備する金型。
【請求項２】
１以上の他の金型と共に、成形品を形成するための空間であるキャビティを形成する金型であって、
前記他の金型と当接する接合面において、前記他の金型と分離可能であって、
前記キャビティの一部を構成するキャビティ部を具備し、
前記キャビティ部に前記キャビティを加熱する薄膜発熱体を具備する金型。
【請求項３】
金属の金型基材と、
前記金型基材の前記キャビティ部の表面および前記接合面に形成した、前記金型基材と前記薄膜発熱体とを電気的に絶縁する第１の絶縁皮膜と、
前記第１の絶縁皮膜の上に形成した前記薄膜発熱体とを、さらに具備する請求項２記載の金型。
【請求項４】
前記薄膜発熱体の端部と前記第１の絶縁皮膜の一部の上に、前記薄膜発熱体に電流を供給する経路である中継電極膜を具備し、前記中継電極膜の上に接続端子を具備する請求項３記載の金型。
【請求項５】
前記第１の絶縁皮膜上の前記薄膜発熱体の外縁部分の一部、および、前記薄膜発熱体が形成されていない前記第１の絶縁皮膜の一部または全部を覆う中継電極膜と、
前記中継電極膜上であって前記薄膜発熱体に重ならない位置に接続端子とを、さらに具備し、
前記中継電極膜と前記接続端子は前記接合面より外側の位置に設置される請求項３記載の金型。
【請求項６】
前記１以上の他の金型の金型基材と当接する接合面の上に、前記薄膜発熱体を前記１以上の他の金型のいずれかの金型基材から電気的に絶縁する第２の絶縁皮膜を、さらに具備する請求項３記載の金型。
【請求項７】
前記薄膜発熱体の複数の位置から引き出され、かつ、前記複数の位置のそれぞれに電力を供給する複数の中継電極膜であり、前記第１の絶縁皮膜上、かつ、前記薄膜発熱体の下に位置に設置される複数の中継電極膜と、
前記薄膜発熱体と各中継電極膜とを所定に部分について互いに絶縁する絶縁皮膜であり、前記薄膜発熱体と各中継電極膜との間に設置される第３の絶縁皮膜と、
前記各中継電極膜の上、かつ、前記薄膜発熱体の外側の位置、かつ、前記接合面の外側に設置される接続端子であり、前記各中継電極膜のそれぞれに対応した接続端子とを、さらに具備する請求項３記載の金型。
【請求項８】
請求項２記載の金型と共にキャビティを形成する前記他の金型であって、
金型基材と、
前記請求項２記載の金型と当接する接合面に第２の絶縁皮膜とを具備し、
前記請求項２記載の金型が具備する薄膜発熱体が前記金型基材から電気的に絶縁されることを特徴とする金型。
【請求項９】
前記薄膜発熱体は、モリブデン，タングステン，タンタル、あるいは、モリブデン，タングステン，タンタルを組成成分とする合金の珪化物である請求項１から請求項７いずれか記載の金型。
【請求項１０】
前記中継電極膜は、モリブデン，タングステン，タンタル、あるいは、モリブデン，タングステン，タンタルを組成成分とする合金の硼化物である請求項４、請求項５または請求項７いずれか記載の金型。
【請求項１１】
請求項１から請求項７いずれか記載の薄膜発熱体により形成される金型用発熱体。
【請求項１２】
請求項１から請求項７いずれか記載の薄膜発熱体を温度計測用のセンサとして使用する金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型および金型用発熱体等に関するものであって、高速加熱用薄膜発熱体を具備した金型および金型用発熱体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形用などの金型においては、成形用のプラスチックなどの素材を金型の内部、すなわち、キャビティに行き渡らせるためには、金型を加熱する。また、成形品の形状によっては、所望の形状の成形品を作成するために、金型の所定に部位を部分的に加熱するために加熱用の電熱線のような発熱体を設ける例がある。（特許文献１参照）。
【０００３】
また、雌雄両金型の双方に少なくとも真空吸引機能を具備させ、ポリエチレンテレフタレート素材を射出成形して未延伸、非晶質のインジェクションプリフォームを作製し、このプリフォームを結晶化開始温度以上に加熱した雌雄いずれか一方の金型に真空吸引させ、結晶化開始温度以下に加熱した他方の金型を嵌合させて圧伸ながら結晶化を図り、両金型を開離させて成形体を上記一方の金型上で冷却するポリエステル成形体の製造方法の例がある。（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０５６８１号公報（第１頁、第１図等）
【特許文献２】特開平６−３９９１３号公報（第１頁、第７図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
精密な金型であっても樹脂の流れが不良であると、成形物の品質は低下する。樹脂がランナーからキャビティに押し込まれる時，樹脂温度は粘性が十分低い温度にはなっておらず、キャビティの凹凸部分の再現性が低下する。あらかじめ金型は適度な温度に加熱されていても、樹脂のキャビティへ押し込まれる瞬間にキャビティの温度を瞬時に上昇および下降させることは困難であり、その結果、精密金型の場合には成形品の品質の低下が避けられない。例えば、上記先行技術では、金型全体を加熱するので、温度管理が容易ではなく、金型の各部位における温度分布を最適化することも容易ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本第一の発明の金型は、成形品を形成するための空間であるキャビティを具備し、前記キャビティに前記キャビティを加熱する薄膜発熱体を具備する金型である。
かかる構成により、キャビティ内部の温度を所望の温度に速やかに設定できる。
【０００６】
本第二の発明の金型は、１以上の他の金型と共に、成形品を形成するための空間であるキャビティを形成する金型であって、前記金型は、前記他の金型と当接する接合面において分離可能であって、前記キャビティの一部を構成するキャビティ部を具備し、前記キャビティ部に前記キャビティを加熱する薄膜発熱体を具備する金型である。
かかる構成により、キャビティ内部の温度を所望の温度に速やかに設定できる。
【０００７】
本第三の発明の金型は、金属の金型基材を具備し、前記金型基材のキャビティ部の表面および前記接合面に、前記金型基材と前記薄膜発熱体とを電気的に絶縁する第１の絶縁皮膜を具備し、前記絶縁皮膜の上に前記薄膜発熱体を具備する金型である。
かかる構成により、薄膜発熱体にショートなしに電力を供給できる。
本第四の発明の金型は、前記薄膜発熱体の端部と前記第１の絶縁皮膜の一部の上に、前記薄膜発熱体に電流を供給する中継電極膜を具備し、前記中継電極膜の上に接続端子を具備する金型である。
【０００８】
本第五の発明の金型は、前記第１の絶縁皮膜上の前記薄膜発熱体の外縁部分の一部、および、前記薄膜発熱体が形成されていない前記第１の絶縁皮膜の一部または全部を覆う中継電極膜を具備し、前記中継電極膜上であって前記薄膜発熱体に重ならない位置に接続端子を具備し、かつ、前記中継電極膜と接続端子を金型の前記接合面より外側の位置に具備する金型である。
かかる構成により、薄膜発熱体にショートなしに電力を供給できる。
【０００９】
本第六の発明の金型は、前記１以上の他の金型の金型基材と当接する接合面、かつ、前記金型の具備する前記薄膜発熱体の上に、第２の絶縁皮膜を具備し、前記薄膜発熱体が前記１以上の他の金型の金型基材から電気的に絶縁される請求項３記載の金型である。
かかる構成により、成形品形成時に、薄膜発熱体にショートなしに電力を供給できる。
本第七の発明の金型は、前記１以上の他の金型の、前記金型に当接する接合面に第２の絶縁皮膜を具備し、前記薄膜発熱体が、前記１以上の他の金型の金型基材から電気的に絶縁される金型である。
かかる構成により、成形品形成時に、薄膜発熱体にショートなしに電力を供給できる。
【００１０】
本第八の発明の金型は、前記金型において、前記薄膜発熱体の複数の位置から引き出され、前記複数の位置のそれぞれに電力を供給する複数の中継電極膜を、前記第１の絶縁皮膜上、かつ、前記薄膜発熱体の下に具備し、前記薄膜発熱体と各中継電極膜を所定に部分について絶縁する第３の絶縁皮膜を前記薄膜発熱体と各中継電極膜との間に具備し、前記各中継電極膜の上、かつ、前記薄膜発熱体の外側の位置、かつ、前記接合面の外側に、それぞれ接続端子を具備する金型である。
かかる構成により、薄膜発熱体の任意の位置の温度を所望の温度に設定できる。
本第九の発明の金型は、前記薄膜発熱体として、モリブデン，タングステン，タンタル、あるいは、モリブデン，タングステン，タンタルを組成成分とする合金の珪化物を用いた金型である。
本第十の発明の金型は、前記中継電極膜として、モリブデン，タングステン，タンタル、あるいは、モリブデン，タングステン，タンタルを組成成分とする合金の硼化物を用いた金型である。
かかる構成により、キャビティの彫刻精度を保持し、機械的圧力に耐える金型が実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による金型および金型発熱体によれば、キャビティ内部の温度を短時間に所望の温度に設定でき、精度の高い成形が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
金型は、一般的に、成形品を形成するための空間であるキャビティを有するが、本発明では、キャビティに、キャビティを加熱する薄膜発熱体を設ける。金型は、通常、複数の金型部材、一般的には、雌金型と雄金型の２つ、あるいは３つ以上の金型部材により、キャビティの空間を形成する。各金型部材は、互いに当接する接合面を有し、接合面において分離可能である。従って、各金型部材には、キャビティの一部の構成する曲面、凹凸面、凸面、凹面、平面などのキャビティ部が形成されている。
【００１３】
本発明では、これらの各キャビティ部の全部または一部に後述する薄膜発熱体を形成する。各金型部材の金型基材として金属を用いる場合は、金型基材に形成されているキャビティ部の表面に絶縁皮膜を形成し、絶縁皮膜の上に薄膜発熱体を形成する。薄膜発熱体は、キャビティ部全面に設けても、必要に応じてキャビティ部の一部に設けてもよい。従って、絶縁皮膜は、キャビティ部全面に設けてもよいが、薄膜発熱体を設ける部分の下に設ければ十分である。
【００１４】
薄膜発熱体には、金型の接合面より外側、すなわち、金型の外部から電流を供給できるようにする。このためには、薄膜発熱体をキャビティ部だけでなく接合面の外側にまで形成しておく、薄膜発熱体に中継用の電極膜を貼り付けて、中継電極膜を接合面の外部に引き出すように形成する、薄膜発熱体に電流供給用の金属の薄い板を取り付けるなどの構造を適用する。
【００１５】
上記金型部材の形態には様々の形があるが、以下の実施の形態では、上金型と下金型の２つにより金型が形成される場合を例として説明する。上金型と下金型とは横において使用してもよいので、「上」、「下」は、便宜上の呼び名である。
【００１６】
金型とは、上記の各金型部材、および、全金型部材を指すものとする。また、金型とは、３つ以上の金型によって全金型部材が構成される場合の各金型部材の場合も含む。従って、２つ、３つ、あるいは４つ以上の複数の金型によりキャビティが形成される場合、それら複数の金型の内の任意の金型について見ると、当該の金型は、１以上の他の金型と共に、キャビティを形成し、当該の金型は、１以上の他の金型のそれぞれと当接する接合面を有することになる。また、金型基材は、キャビティ部が形成される部材であって、後述する薄膜発熱体、絶縁皮膜、中継電極皮膜などが上に形成される基盤部の部材を指す。
【００１７】
以下、本発明の金型および金型発熱体の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の機能を果たすので、再度の説明を省略する場合がある。本発明の金型および金型発熱体は、射出成形、トランスファ成形、圧縮成形などに適用可能である。
（実施の形態１）
【００１８】
図１は、本発明の金型と金型発熱体の構成の例を説明する図であって、金型の断面と上面を示している。図１において、金型は、上金型１と下金型２よりなる。上金型１を下金型２の上に当接させると、上金型１と下金型２の間に閉じた空間であるキャビティが形成される。通常は、上金型１を固定しておき、下金型２を上金型１に当接させる。上金型１には、その上金型基材１０の下部に成形製品の形状をなぞって彫った凹みであるキャビティ部１１ａが設けられている。また上金型１には、キャビティに溶融したプラスチック材料を上金型１の上部から供給するランナーおよびゲート１２が設けられている。
【００１９】
下金型２には、その下金型基材２０の上面に、以下に説明する各種の薄膜層を形成する。まず、下金型基材２０の上面は、第１の絶縁皮膜２１により被覆されている。絶縁皮膜２１は、酸化アルミニウムなどの薄膜を使用する。絶縁皮膜２１上には、薄膜発熱体２２が形成される。薄膜発熱体２２は、モリブデン，タングステン，タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金の珪化物により形成する。下金型２の上面の内、上金型１のキャビティ部１１ａに対向する部分は、キャビティ部１１ｂになる。キャビティ部１１ａとキャビティ部１１ｂが、１つのキャビティを構成する。
【００２０】
薄膜発熱体２２の両端には、中継電極膜２４と２５を、薄膜発熱体２２の外縁である端部に一部が重なるように設ける。中継電極膜２４、２５は、薄膜発熱体２２に電力を供給する配線用薄膜電極部であって、薄膜発熱体２２の材料よりも導電率の高いモリブデン，タングステン，タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金あるいはモリブデン，タングステン，タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金の硼化物を用いる。
【００２１】
中継電極膜２４、２５の薄膜発熱体２２と重ならない部分に、接続端子２６、２７を設ける。接続端子２６、２７は、銀ペーストや白金ペーストを塗布して焼き固めた膜により形成する。薄膜発熱体２２の上には、第２の絶縁皮膜２３が形成される。絶縁皮膜２３は、絶縁皮膜２１と同様の材料でよい。上金型基材１０や下金型基材２０には、ＳＵＳ３０４などのステンレス材料のように一般的に金属材料を使用する。絶縁皮膜２３は、薄膜発熱体２２と金属材料の上金型基材１０とが接触し、薄膜発熱体２２の電流経路を短絡するのを防止する。
【００２２】
なお、第１の絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、第２の絶縁皮膜２３の膜厚は、後述するように１μｍ以下であり、下金型基材２０の厚さに比べれば、無視しうるほどの厚さであるが、図１においては、厚さを誇張して示している。
【００２３】
上金型１の接合面を下金型２の絶縁皮膜２３の上面に当接させ、ゲート１２より、プラスチック材料を流し込むと、キャビティにプラスチック材料が充填され、キャビティの形状に従った形状の成形製品を作成することができる。
【００２４】
図１の金型では、上金型１を下金型２より小さくして、上金型１が、絶縁皮膜２３の両部、中継電極膜２４、２５、接続端子２６、２７に当たらないようにしたので、中継電極膜２４、２５、および、接続端子２６、２７は、上金型１の外部に位置する。接続端子２６、２７は、溶接，あるいはペーストを使用して通常の電線に接続され、キャビティ部１１ｂ加熱用の電力が供給される。絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、絶縁皮膜２３の膜厚は１μｍ以下であり、これらの薄膜の平坦度は極めて高く、硬度が大きく、耐摩耗性に極めて優れている．また使用温度範囲内では酸化もされず，また熱膨張伸縮によってもクラック等は全く導入される恐れはない。すべての薄膜はＲＦマグネトロンスパッタリング法、蒸着あるいは他の薄膜形成方法により作製可能である。使用温度上限は約６００℃である。
【００２５】
本実施の形態によれば、金型の精度を劣化させない程度に薄く、かつ、金型と同程度あるいは更に耐摩耗性が高く、複数回の射出成形に耐えられる薄膜発熱体２２を、キャビティの内面になる下金型２の上面に設置する。キャビティに樹脂が押し込まれた時に、キャビティ内面のみを適度なタイミングで金型の定常加熱温度より数十℃高い温度に１〜５秒程度に加熱することにより、樹脂の粘性が低下し、キャビティへの樹脂の充填が精密に行われる。
【００２６】
本実施の形態では、薄膜発熱体２２の対向する２つの外辺に設けた中継電極膜２４から薄膜発熱体２２に電流を流しているので、電流は、薄膜発熱体２２上で一様に分布して、図１の左右方向に流れ、薄膜発熱体２２の全面がほぼ一様に加熱される。
薄膜発熱体２２の形状、厚さ、中継電極膜２４の位置、数などを変更すれば、薄膜発熱体２２の位置によって発熱量が変わるようにすることができる。
【００２７】
なお、下金型の上面図に示したキャビティ部分の絶縁皮膜２３は形成しなくともよく、上金型１の接合面に当接する部分に絶縁皮膜２３があれば十分である。上金型１と薄膜発熱体２２の絶縁を確実にするために、キャビティ部分よりやや小さめのエリアの絶縁皮膜２３を形成しないようにした場合、キャビティ部分の中において、薄膜発熱体２２と絶縁皮膜２３に段差ができるが、絶縁皮膜２３の厚さは１μｍ以下であるので、成形品の表面に段差が出来ても通常は眼に見えない。
【００２８】
以上のように、薄膜発熱体を形成する金型である下金型２において、第１の絶縁皮膜２１の上の薄膜発熱体２２の端部、すなわち、外縁部分の一部、および、薄膜発熱体２２が形成されていない第１の絶縁皮膜２１の一部または全部を覆う位置に、中継電極膜２４、２５を形成し、中継電極膜２４、２５の薄膜発熱体２２に重ならない位置に接続端子２６、２７を形成し、かつ、中継電極膜２４、２５と接続端子２６、２７を金型の接合面より外側の位置に形成したので、中継電極膜２４、２５と接続端子２６、２７は、上金型１とは当接しないようにでき、接続端子２６、２７に電力を供給するリード線を溶接することが可能になる。
【００２９】
なお、金型基材に導電性が低い材料を使用する場合は、絶縁皮膜２１、絶縁皮膜２３はあってもなくてもよい。例えば、金型基材としては、金属以外の石や鉱物であってもよい。従って、本発明の金型は、金属の型の意味に限らず、型を取ることができるものであればよく、材質を限定しない概念である。
【００３０】
また、図１では、下金型２上のキャビティ部１１ｂに該当するキャビティ部全体に薄膜発熱体２２を形成するようにしているが、キャビティ部の一部のエリアに薄膜発熱体２２を形成しないようにしてもよい。すなわち、絶縁皮膜２１上には、薄膜発熱体２２が形成されないエリアがあってもよい。また、薄膜発熱体２２を下金型２にキャビティ部１１ｂのエリアの内部に小さめに形成し、その外延部に中継電極膜２４や２５が重なるように形成してもよい。第２の絶縁膜２３は、接合面を覆うように形成する。この場合、中継電極膜２４も中継電極膜２５もないエリアの薄膜層は、３層になり１層少なくなるので、上金型１と下金型２の接合面には、１μｍ程度の隙間が出来るが、成形作業上は大きな問題にはならない。図１において、薄膜発熱体２２、中継電極膜２４または２５、および、第２の絶縁膜が重なり段差ができる部分を接合面の下に位置するようにしてもよい。この場合、上金型１と下金型２の接合面の一部に隙間ができるが、隙間は１μｍ程度であり、成形作業上は大きな問題にはならない。しかしながら、接合面には、上記のような段差や隙間がないのが最も好ましいことは言うまでもない。
【００３１】
また、接続端子２６と２７の間での薄膜発熱体２２の抵抗値が低い場合は、中継電極膜２４と２５の間の薄膜発熱体２２の長さが長くなるように、薄膜発熱体２２に細い溝を形成して、抵抗値を所望の値になるようにしてもよい。
（実施の形態２）
【００３２】
図２は、上金型１の断面図において、左右両端の下部を、下金型２の第２の絶縁皮膜２３の両部、中継電極膜２４、２５、接続端子２６、２７に当接しないような形状に切り欠いた切り欠き部を設けた例である。上金型１と下金型２の接合面を上部から見たときの、両金型の外形寸法をそろえることが可能になる。
（実施の形態３）
【００３３】
図３は、下金型２上の第２の絶縁皮膜である絶縁皮膜２３を設けず、代りに上金型１の接合面に絶縁皮膜１３を、第２の絶縁皮膜として形成した例である。絶縁皮膜１３は、薄膜発熱体２２と上金型１の金属材料とが接触し、薄膜発熱体２２の電流経路を短絡するのを防止する。接合面だけに絶縁皮膜１３を形成するには、接合面以外の部分をマスクすればよい。例えばキャビティ部１１ａの領域の大部分を覆う蓋のような板材をキャビティ部１１ａに接着して、絶縁皮膜１３を蒸着後に上記板材を取り外し、キャビティ部１１ａを洗浄すれば、キャビティ部１１ａには絶縁皮膜１３は形成されない。
【００３４】
なお、上金型１の下面、すなわち、左右両端の切り欠き部、接合面、キャビティ部１１ａの内面の全てに絶縁皮膜１３を形成してもよい。絶縁皮膜１３の膜厚は１μｍ以下であり、キャビティ部１１ａの彫刻の精度に影響を与えることは少ない。この場合は、ゲート１２の穴は、マスクするのがよい。あるいは、絶縁皮膜１３を形成の後、ゲート１２の穴を開けなおして、ゲート１２穴周辺の絶縁皮膜１３を除去してもよい。
（実施の形態４）
【００３５】
図４は、下金型２にも彫刻されたキャビティ部１１ｂを設け、その内面に第１の絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、第２の絶縁皮膜２３を形成し、図１の場合と同様の、中継電極膜２４、２５、接続端子２６、２７を形成した例である。
絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、絶縁皮膜２３の膜厚は１μｍ以下であり、下金型２の下金型基材２０に彫られたキャビティ部１１ｂの彫刻の精度に影響を与えることは少ない。
下金型２に絶縁皮膜２３を形成せず、図３の上金型１と同様に、絶縁皮膜１３を上金型１の接合面に形成してもよい。
【００３６】
本実施の形態では、薄膜発熱体２２の対向する２つの外辺から電流を流しているので、電流は、一様に分布して、図４の左右方向に流れ、薄膜発熱体２２の全面がほぼ一様に加熱される。しかしながら、下金型２の下金型基材２０に彫ったキャビティ部１１ｂの形状が複雑で、彫刻の浅い部分や深い部分がある場合、薄膜発熱体２２の位置によって、電流密度が一様でなくなる。従って、電流密度が大きい部位では、温度が高くなり、電流密度が小さい部位では、温度が低くなる。電流密度が小さい部位の温度が十分に高くなるように、接続端子２６、２７の間には大きめの電流を供給することが好ましい。
【００３７】
なお、薄膜発熱体２２の形状、厚さ、中継電極膜２４の位置、数などを変更すれば、薄膜発熱体２２の位置によって発熱量が変わるようにすることができ、キャビティ部１１ｂの所望の部分だけを集中的に加熱することができる。
（実施の形態５）
【００３８】
図５は、上金型１の上金型基材１０に彫ったキャビティ部１１ａにも、下金型２と同様の構成で、第１の絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、第２の絶縁皮膜２３、中継電極膜２４と２５、接続端子２６と２７を形成した例である。ただし、中継電極膜２４と２５、接続端子２６と２７は、下金型２に接触しないように、切り欠き部に形成している。
このようにすれば、キャビティ部１１ａとキャビティ部１１ｂの両方の温度を所望の温度に加熱することができる。
【００３９】
本実施の形態の場合は、ゲート１２の位置付近には、絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、絶縁皮膜２３を形成しないようにしなければならない。このためには、ゲート１２の穴を覆うように円形のマスク板を貼り付けて蓋をしてから、絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、絶縁皮膜２３を形成し、その後マスク板を除去すればよい。マスク板の代りにゲート１２の穴に栓を挿入してもよい。また、絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、絶縁皮膜２３を上金型１の下面に形成後に、ゲート１２の穴周辺の絶縁皮膜２１、薄膜発熱体２２、絶縁皮膜２３を機械的に除去するようにしてもよい。
なお、上金型１の第２の絶縁皮膜２３または下金型２の第２の絶縁皮膜２３の一方は、なくとも、上金型１と下金型２の各薄膜発熱体２２の間の絶縁は保たれるので、第２の絶縁皮膜２３の一方を省略してもよい。
（実施の形態６）
【００４０】
図６は、上金型１と下金型２の両方の第２の絶縁皮膜２３を省いた例である。図６の上金型１においては、金型基材１０のキャビティ部１１ａを含む下面に第１の絶縁皮膜２１を形成し、第１の絶縁皮膜２１の上に、キャビティ部１１ａと接合面を覆うように薄膜発熱体２２を形成する。下金型２においては、金型基材２０の上に第１の絶縁皮膜２１を形成し、更にキャビティ部１１ａと接合面を覆うように薄膜発熱体２２を形成する。薄膜発熱体２２の外延部分の上金型１と当接しない部分に、図４、図５の場合と同様に、中継電極膜２４と２５、接続端子２６と２７を形成する。第２の絶縁皮膜２３は、上金型１、下金型２共に形成しない。
【００４１】
以上のような構造の上金型１と下金型２を接合面で密着させ、接続端子２６と２７の間に電流を流すと、上金型１と下金型２のそれぞれの薄膜発熱体２２に電流が流れて発熱する。適当な温度に過熱された段階で、ゲート１２にプラスチック材料を供給し、射出成形などを行う。
本実施の形態では、第２の絶縁皮膜２３が不要になり、中継電極膜２４と２５、接続端子２６と２７が少なくて済み、従って、金型の構造が簡単になる。
なお、中継電極膜２４と接続端子２６を上金型１の切り欠き部に形成してもよい。
【００４２】
また、図６の金型の構造において、下金型２の中継電極膜２４と２５、接続端子２６と２７を形成しない金型として構成し、上金型１と下金型２を接合面で当接させる際に、導体の薄い板を１枚、図６の左の接合面の位置に挟んで、中継電極膜２４と接続端子２６の代りに使用し、別の導体の薄い板を１枚、図６の右の接合面の位置に挟んで、中継電極膜２５と接続端子２７の代りに使用し、２枚の上記導体の薄い板の間に電流を流すようにしてもよい。２枚の導体の薄い板は、接合面の外側の空間に中継電極として引き出されているようにするのは言うまでもない。導体の薄い板としては、１μｍか、やや厚めの金の薄板などが使用できる。２枚の導体薄板が当接しない接合面には、導体薄板の厚さに相当する隙間がキャビティ部１１ａとキャビティ部１１ｂの間に形成されるが、隙間が極めて小さいので、バリなどの発生はごく僅かで済む。また、隙間の部分に、導体薄板の厚さの絶縁体の薄板を挟めば、バリなどの発生を殆どなくすことができる。このようにすれば、中継電極膜と接続端子の形成が不要であるので、上金型１、下金型２共に、その製造が簡単になる。しかしながら、やはり、図６のように、中継電極膜２４と２５、接続端子２６と２７を形成する方が、成形作業はやり易いと思われる。
（実施の形態７）
【００４３】
図７は、カップやバケツのような回転対称の形状の成形製品を生成する金型に本発明の薄膜発熱体を形成した金型の例である。図７において、上金型３は、雌金型であって、上金型基材３０にカップの外形形状のキャビティ部３１とゲート３２が設けられている。キャビティ部３１とゲート３２は、軸ＡＢを中心軸とする回転対称形とする。下金型４は、雄金型であって、下金型基材４０は、カップの内面形状に相当する円錐かつ台形状の突起を有する。下金型基材４０の上表面には、第１の絶縁皮膜４１、薄膜発熱体４２、第２の絶縁皮膜４３、中継電極膜４４、接続端子４６が形成されている。絶縁皮膜４１、薄膜発熱体４２、絶縁皮膜４３、中継電極膜４４、接続端子４６、および、雄金型の突起部分は、軸ＡＢを中心軸とする回転対称形である。薄膜発熱体４２はカップ形状になる。また、中継電極膜４４と接続端子４６は、円環形状になる。なお、絶縁皮膜４１、薄膜発熱体４２、絶縁皮膜４３、中継電極膜４４、接続端子４６の材料には、実施の形態１において説明したと同様の材料が適用できる。
【００４４】
下金型４、すなわち、雄金型の突起部分の頂上部の中心部分には、円盤状の接続電極４８が設けられ、薄膜発熱体４２の頂上部と雄金型の突起部分の頂上部とを電気的に結合する。接続電極４８は、接続端子２６と同じ材質、例えば、モリブデン，タングステン，タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金あるいはモリブデン，タングステン，タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金の硼化物の薄膜でよい。
【００４５】
接続端子４６と下金型基材４０との間に電圧をかけると、薄膜発熱体４２の頂上部の接続電極４８と薄膜発熱体４２の縁に相当する接続端子４６近傍の間に電流が流れる。電流の流れは、軸ＡＢに関して回転対称形になり、薄膜発熱体４２が発生する熱による温度分布も、軸ＡＢに関して回転対称形になる。従って、キャビティ部３１の内部にプラスチック材料が充填される際にも、軸ＡＢに関して回転対称形の加熱ができるため、カップの形状を正確な円形にできる。また、キャビティ部３１内を瞬時に加熱できるため、非常に薄いカップを生成する場合にも、キャビティ部３１の途中で、プラスチック材料が詰ることなく奥まで充填される。本実施の形態の場合は、下金型４の下金型基材４０が、接続端子４６と対になる一方の接続端子になる。
なお、接続電極４８を省き、薄膜発熱体４２の頂上部が雄金型の突起部分の頂上部と直接触するようにして、電気的に結合してもよい。
なお、絶縁皮膜４３を省き、上金型３の接合面に絶縁皮膜を形成してもよいことは、図３で説明したのと同様である。
また、上金型３のキャビティ部３１の内面にも、下金型４と同様の絶縁皮膜、薄膜発熱体、中継電極膜、接続端子による構造を形成してもよい。
（実施の形態８）
【００４６】
図８は、図７における本発明の金型と金型用発熱体の構造を一部変化させた例である。本実施の形態では、下金型４の第２の絶縁皮膜４３を、接合面付近のみに形成している。また、下金型基材４０の中心軸ＡＢの位置に絶縁パイプ５０を通し、その内部に、引き出し用の電極４９を埋め込んでおく。電極４９の上部に薄膜発熱体４２の頂上部を密着させる。
【００４７】
下金型４の絶縁皮膜４３を、接合面付近のみに形成するには、薄膜発熱体４２の円錐形状部分より上の部分に適当なマスクを施して、絶縁皮膜４３をＲＦスパッタリング法などにより形成し、絶縁皮膜４３を形成後にマスクおよびその上に堆積した絶縁皮膜を除去すればよい。
【００４８】
電極４９の上部に薄膜発熱体４２の頂上部を密着させるには、最初に、電極４９の上部にマスクを施して、下金型４の上部全体に、絶縁皮膜４１をＲＦスパッタリング法などにより形成した後、電極４９上部のマスクおよびその上に堆積した絶縁皮膜を除去し、その後、薄膜発熱体４２をＲＦスパッタリング法などにより形成して、薄膜発熱体４２の頂上中心部を電極４９の上部に固着させればよい。絶縁パイプ５０には高温に耐えるセラミックパイプを用い、電極４９には真鍮などの金属棒を使用できる。
本実施の形態によれば、薄膜発熱体４２がプラスッチック材料に直接接触するので、熱伝導がよく、プラスッチック材料の流れがスムーズになる。また、下金型４の下金型基材４０には電流が流れない。
なお、絶縁皮膜４３を省き、上金型３の接合面に絶縁皮膜を形成してもよいことは、図３で説明したのと同様である。
（実施の形態９）
【００４９】
図９は、カップやバケツのような回転対称の形状の成形製品を生成する金型に本発明の薄膜発熱体を形成した金型の別の例である。図９においては、下金型基材４０の上面には、第１の絶縁皮膜４１ａ、薄膜発熱体４２ａ、に加えて、絶縁皮膜４１ｂ、薄膜発熱体４２ｂを形成している。第２の絶縁皮膜４３は、上金型２との接合面付近にのみ形成している。また、薄膜発熱体４２ａの周辺部からは、絶縁皮膜４１ａの上に中継電極膜４５を引き出し、接続端子４７を設ける。薄膜発熱体４２ｂの周辺部からは、絶縁皮膜４１ｂの上に中継電極膜４４を引き出し、接続端子４６を設ける。下金型４の頂上部の中心部分には絶縁皮膜４１ｂを形成せず、薄膜発熱体４２ａと薄膜発熱体４２ｂが、接続部５１において接続されている。
【００５０】
接続端子４６と接続端子４７に電圧を印加すると、電流は、薄膜発熱体４２ａ、接続部５１、薄膜発熱体４２ｂの経路を流れる。薄膜発熱体４２ａや薄膜発熱体４２ｂ上の電流密度は、軸ＡＢを中心軸とする回転対称形になる。
本実施の形態によれば、図８の実施の形態のように下金型基材４０に穴を開ける手間がなく、ＲＦマグネトロンスパッタリング法や蒸着などの表面処理により、薄膜による金型用発熱体を形成できる。
【００５１】
薄膜発熱体４２ａの層に、中継電極膜４５と同じ材料、例えば、モリブデン，タングステン，タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金あるいはモリブデン，タングステン，タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金の硼化物の薄膜を形成してもよい。これらの材料は抵抗値が小さいので、薄膜発熱体４２ａの層は、単なる導電体層となり、発熱は殆どしなくなる。
【００５２】
本実施の形態では、薄膜発熱体４２ａと中継電極膜４５の重なる部分、および、薄膜発熱体４２ｂと中継電極膜４４の重なる部分を、接合面より外側に設けた。従って、接合面と下金型基材４０の間の層は、５層となる。
なお、絶縁皮膜４３を省き、上金型３の接合面に絶縁皮膜を形成してもよいことは、図３で説明したのと同様である。
（実施の形態１０）
【００５３】
図１０は、図７で説明した実施の形態において、薄膜発熱体４２と中継電極膜４４が重なる部分を、接合面より外側に設けた例である。接合面と下金型基材４０の間の層は、４層で済む。接合面は、上金型３と下金型４により圧力がかかるので、接合面の層数は、少ない方が良く、内部の構造も簡単な方がよい。
（実施の形態１１）
【００５４】
図９で説明した実施の形態において、接続部５１は、下金型４の頂上部以外にも設けることができる。接続部５１を複数の位置に配置した場合には、薄膜発熱体４２ｂの表面の電流分布を一様でなく、所望の分布にすることができる。
【００５５】
図１１は、薄膜発熱体の任意の位置に中継電極膜と接続部を設けるようにした本発明の金型と金型用発熱体の例である。図１１においては、下金型６の上面と断面を示す。なお、上面の図は、上から各層を透視して見た図であり、断面の図は、上面の図における一点差線の位置での断面である。
【００５６】
下金型６では、下金型基材６０の上に第１の絶縁皮膜６１ｘが形成される。絶縁皮膜２１の上には、複数の中継電極膜６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、６４ｇが形成される。各中継電極膜６４ａ〜６４ｇを覆うように、第３の絶縁皮膜６１ｙが形成される。ただし、後述する中継電極膜６４ａ〜６４ｇを形成するエリアの上には絶縁皮膜６１ｙは形成されない。また、各中継電極膜６４ａ〜６４ｇ上の接続部６２ａ〜６２ｇのエリアにも、絶縁皮膜６１は形成されない。接続部６２ａ〜６２ｇのエリアは、各中継電極膜６４ａ〜６４ｇが、後述する薄膜発熱体６２と接続する部分である、次に、薄膜発熱体６２が、接続部６２ａ〜６２ｇを覆い、かつ、第３の絶縁皮膜６１ｙの外周よりやや小さめに形成される。各皮膜、薄膜発熱体、各電極を所定のエリアに形成するには、形成するエリア以外のエリアに適当なマスクを施せばよいことは言うまでもない。
【００５７】
中継電極膜６４ａは、他の中継電極膜６４ｂ〜６４ｇとは異なり長円形としている。薄膜発熱体６２の下部に位置する中継電極膜の任意のエリアを第３の絶縁皮膜６１ｙで覆わないようにすれば、その部位は、薄膜発熱体６２の層と中継電極膜の接続部になる。従って、各中継電極膜において薄膜発熱体６２との接続部を形成するには、図１１に示した円形や長円形のエリアを第３の絶縁皮膜６１ｙ上に形成しなくとも、他の形でも可能であり、絶縁皮膜６１ｙから露出する中継電極膜の部分が接続部になる。
各中継電極膜６４ａ〜６４ｇの上には、接続端子６６ａ〜６６ｇを形成する。
【００５８】
図１１に示した本実施の形態によれば、薄膜発熱体６２に任意の位置の印加電圧を設定可能になるので、薄膜発熱体６２の各部の温度設定を比較的自由に設定でき、変化させることができる。また、各接続端子６６ａ〜６６ｇに印加する電圧の時間パターンを制御すれば、薄膜発熱体６２の各部の温度変化の時間パターンを所望のパターンにすることも容易になる。
【００５９】
図１１の断面の図より分るように、接続部６２ａ〜６２ｇのエリアは絶縁皮膜６１ｙの層がなく、中継電極膜６４ａ〜６４ｇがない部分では、絶縁皮膜６１ｘの層と絶縁皮膜６１ｙの層が密着する。従って、薄膜発熱体６２の層には段差ができる。しかしこの段差は、それぞれ１μｍ程度であるので、通常の成形品においては無視できる段差である。また接合面にも段差ができる。これらの段差を埋めるために、段差を起こすエリアの形状に相当するマスクを施して、段差の厚さの絶縁膜の材料をＲＦスパッタリング法などにより形成して、接合面の全体を平坦化してもよい。
【００６０】
図１１の下金型基材６０の上面を図１の実施の形態の場合と同様平面として説明したが、図４の実施の形態の場合と同様に、下金型基材６０の上面を彫ってキャビティを彫刻し、その表面に、図１１のような、多数の中継電極膜、接続部、接続端子と薄膜発熱体６２を形成してもよいことは言うまでもない。また、上金型基材に彫刻したキャビティの面上、あるいは、図７の実施の形態において説明した雄金型形状の下金型基材の凸面上などに、多数の中継電極膜、接続部、接続端子と薄膜発熱体６２を形成してもよいことは言うまでもない。
【００６１】
下金型６の薄膜発熱体６２の内、上金型と当接する接合面には、上記各実施の形態において説明した絶縁皮膜２３、４３などと同様に、絶縁皮膜を形成する。あるいは、上金型の接合面に絶縁皮膜を形成してもよいことは言うまでもない。
本実施の形態の説明では、下金型６０について詳しく説明したが、下金型６０に組み合わせる上金型については、上記各実施の形態において説明したと同様の構成により実現できる。
（実施の形態のまとめ）
【００６２】
以上、各実施の形態において説明したように、本発明の金型は、成形品を形成するための空間であるキャビティを具備し、キャビティにキャビティを加熱する薄膜発熱体を具備する。そして、以下のような種々の形態のいずれかをとりうる。
【００６３】
また、上金型１、３に示したような１以上の他の金型と共に、成形品を形成するための空間であるキャビティを形成する下金型２，４，６のような金型であって、金型は、前記他の金型と当接する接合面において分離可能であって、キャビティの一部を構成するキャビティ部を具備し、キャビティ部の表面に薄膜発熱体２２、４２、６２のような薄膜発熱体を具備する。上金型１が図５や図６において説明したように、薄膜発熱体２２を具備する場合は、上金型１は本発明の金型になることはいうまでもない。
【００６４】
本発明の金型が金属の金型基材を具備する場合、金型基材のキャビティ部の表面および前記接合面に、前記金型基材と前記薄膜発熱体とを電気的に絶縁する第１の絶縁皮膜を形成し、前記絶縁皮膜の上に前記薄膜発熱体を形成する。
また、本発明の金型は、薄膜発熱体の端部と第１の絶縁皮膜の一部の上に中継電極膜を形成し、中継電極膜の上に接続端子を形成し、接続端子と前記中継電極膜を介して、薄膜発熱体に電流を供給可能にする。
【００６５】
また、本発明の金型は、絶縁皮膜２１、４１のような第１の絶縁皮膜上の薄膜発熱体２２、４２の端部である外縁部分と、第１の絶縁皮膜２１、４１の上であって、薄膜発熱体が形成されていない部分の一部または全部とを覆う中継電極膜を具備し、更に、中継電極膜上であって薄膜発熱体に重ならない位置に接続端子を具備し、かつ、中継電極膜と接続端子を金型の接合面より外側の位置に具備するのが好ましい。
【００６６】
また、本発明の金型は、１以上の他の金型の金型基材と当接する接合面、かつ、金型の具備する薄膜発熱体の上に、第２の絶縁皮膜を具備し、薄膜発熱体が１以上の他の金型の金型基材から電気的に絶縁されるのが好ましい。
【００６７】
また、前記１以上の他の金型が金型に当接する接合面に、第２の絶縁皮膜を具備し、薄膜発熱体が１以上の他の金型の金型基材から電気的に絶縁されるようにしてもよい。このような他の金型も、本発明の金型の１形態である。
【００６８】
また、図１１において説明したように、本発明の金型において、薄膜発熱体の複数の位置から引き出され、複数の位置のそれぞれに電力を供給する複数の中継電極膜を、前記第１の絶縁皮膜上、かつ、前記薄膜発熱体の下に具備し、薄膜発熱体と各中継電極膜を所定に部分について絶縁する第３の絶縁皮膜を前記薄膜発熱体と各中継電極膜との間に具備し、前記各中継電極膜の上、かつ、前記薄膜発熱体の外側の位置、かつ、前記接合面の外側に、それぞれ接続端子を具備してもよい。
【００６９】
薄膜発熱体には、モリブデン，タングステン，タンタル、あるいは、モリブデン，タングステン，タンタルを組成成分とする合金の珪化物を適用できる。また、中継電極膜には、モリブデン，タングステン，タンタル、あるいは、モリブデン，タングステン，タンタルを組成成分とする合金の硼化物を適用できる。
【００７０】
本発明のモリブデン、タングステン、タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金の珪化物により形成される薄膜発熱体を金型に用いると、金型の局部、すなわち、金型に充填するプラスッチクスなどの材料が金型の表面に接する部分を中心に局部的に短時間に加熱することができる。また、熱伝導で金型の周囲に熱が伝導する前に加熱を止めれば、短時間での冷却も可能になる。
【００７１】
スプレー法などによりチタン合金膜などを金型の表面に形成した場合と比べると、本発明の薄膜発熱体は、表面のなめらかさ、薄膜の抵抗の安定性、機械的な耐摩耗性、引っ張りや圧縮等の強度などの点で優れている。従って、本発明のモリブデン、タングステン、タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金の珪化物による薄膜発熱体を金型に適用すると、金型を多数回使用する場合においても耐摩耗性に優れた金型を実現することができる。例えば、本発明のモリブデン、タングステン、タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金の珪化物による薄膜発熱体は、ＳｉＣ等の研磨剤で研磨した場合でも、容易には研磨されない。また、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、本発明の薄膜発熱体を作製する場合、金型基材の加熱なしでも薄膜の作成が可能であるので、金型基材にかかる熱適応力を小さくすることができる。また、空気中、６００℃などで連続発熱した場合、薄膜表面は酸化されるが、抵抗値等は極めて安定である。また、薄膜の表面状態は、金型基材表面の研磨状態を反映する。従って、金型基材が鏡面仕上げしておけば、薄膜の表面も同様の鏡面が得られる。また、本発明のモリブデン、タングステン、タンタルあるいはそれらの適度な組成の合金の珪化物による薄膜発熱体は、堅いために、金型の摩耗を防ぐ、いわば、表面改質の効果もある。
【００７２】
本発明の金型によれば、金型の加熱が必要な箇所に対して、的確に加熱することができる。金型基材全体を加熱する場合、加熱と冷却に時間が掛かり、加熱のエネルギーが大量に必要になる。本発明の金型では、薄膜発熱体により、成形用のプラスチック材料を集中的に過熱できるので、金型基材全体の加熱は適度の温度に留めることが可能になり、エネルギーの節約、および、加熱時間と冷却時間の短縮による、成形繰り返し時間の短縮が可能になる。
【００７３】
また、金型のキャビティ内壁の温度は薄膜発熱体の抵抗温度特性でモニターできる。すなわち、接続端子２５と接続端子２６の間、接続端子４６と下金型基材４０の間、接続端子４６と電極４９の間、接続端子４５と接続端子４６の間、などに発熱用の電流Ｉを供給し、接続端子２５と接続端子２６の間、接続端子４６と下金型基材４０の間、接続端子４６と電極４９の間、接続端子４５と接続端子４６の間、などに生起される電圧Ｖを計測し、電流Ｉを微少量ΔＩだけ変化させたときの電圧の変化量ΔＶを計測し、抵抗値の変化量ΔＶ／ΔＩを算出する。抵抗値の変化量ΔＶ／ΔＩは、薄膜発熱体２２、４２などの温度によって決まるので、ΔＶ／ΔＩにより、薄膜発熱体２２、４２などの温度を知ることができる。この温度計測法によれば、成形用のプラスチック材料が接触する金型表面の温度をほぼ直接的に測定できる。また、プラスチック材料の接触による温度変化も知ることができる。プラスチック材料の接触により温度が下がりすぎる場合、電流Ｉを増やして、自動的に温度を上昇させるような自動制御も可能になる。このようにすれば、本発明の薄膜発熱体による金型発熱体は、本発明の金型において温度計測用のセンサとして使用できる。
なお、本発明は、以上の各実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明にかかる金型および金型発熱体は、射出成形において、精密な射出成形を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態による金型および金型発熱体の図
【図２】本発明の一実施形態による金型および金型発熱体の図
【図３】本発明の一実施形態による金型および金型発熱体の図
【図４】本発明の一実施形態による別の金型および金型発熱体の図
【図５】本発明の一実施形態による別の金型および金型発熱体の図
【図６】本発明の一実施形態による他の金型および金型発熱体の図
【図７】本発明の一実施形態による他の金型および金型発熱体の図
【図８】本発明の一実施形態による他の金型および金型発熱体の図
【図９】本発明の一実施形態による他の金型および金型発熱体の図
【図１０】本発明の一実施形態による他の金型および金型発熱体の図
【図１１】本発明の一実施形態による他の金型および金型発熱体の図
【符号の説明】
【００７６】
１    上金型
２    下金型
３    上金型
４    下金型
６    下金型
１０    上金型基材
１１ａ、１１ｂ    キャビティ部
１２    ゲート
１３    絶縁皮膜
２０    下金型基材
２１    絶縁皮膜
２２    薄膜発熱体
２３    絶縁皮膜
２４    中継電極膜
２５    中継電極膜
２６    接続端子
２７    接続端子
３０    上金型基材
３１    キャビティ部
３２    ゲート
３３    絶縁皮膜
４０    下金型基材
４１    絶縁皮膜
４２    薄膜発熱体
４３    絶縁皮膜
４４    中継電極膜
４５    中継電極膜
４６    接続端子
４７    接続端子
４８    接続電極
４９    電極
５０    絶縁パイプ
５１    接続部
６０    下金型基材
６１ｘ、６１ｙ    絶縁皮膜
６２    薄膜発熱体
６４ａ〜６４ｇ    中継電極膜
６６ａ〜６６ｇ    接続端子
６２ａ〜６２ｇ    接続電極
【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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