(57)【要約】      （修正有）【課題】金型に比べて耐久性に劣る等のデメリットを減らした樹脂型を提供する。【解決手段】樹脂層２Ａ，２Ｂ，２Ｃを徐々に積層して三次元形状を印刷する三次元印刷機器を用いて得られる樹脂型は、層状構造をなす一体成形品であるキャビティ２とコアからなる。成形用樹脂と対向する対向面であって、樹脂層２Ａ，２Ｂ，２Ｃからなる層状構造の各層の端部がずれている段差面７が、樹脂コート８によって平滑化処理される。【選択図】図３
2017124594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状構造をなす一体成形品からなる成形型であって、
成形用樹脂と対向する対向面が、厚み２００&mu;ｍ以下の被覆層を有することを特徴とする成形型。
【請求項２】
請求項１に記載の成形型において、
前記対向面には、前記層状構造の各層の端部がずれている段差面が含まれることを特徴とする成形型。
【請求項３】
層状構造をなす一体成形品からなる成形型の製造法であって、
成形用樹脂と対向する対向面に被覆層を形成する処理、または上記対向面を平滑化する処理を行う工程を有することを特徴とする成形型の製造法。
【請求項４】
請求項３記載の成形型の製造法において、
前記被覆層を形成する処理が、前記対向面を、厚み２００&mu;ｍ以下の前記被覆層によって被覆処理するものであり、
上記被覆処理が、以下の（１）から（１４）のいずれか１以上の処理であることを特徴とする成形型の製造法。
（１）樹脂の吹付け処理
（２）樹脂フィルムの真空成形処理
（３）樹脂の電着塗装処理
（４）樹脂の電気泳動塗装処理
（５）樹脂の含浸処理
（６）樹脂のスピンコート処理
（７）樹脂粉の焼き付け処理
（８）樹脂の印刷処理
（９）樹脂の静電噴霧または静電塗布処理
（１０）金属のメッキ、蒸着またはスパッタリング処理
（１１）ガラスの吹付け塗装処理
（１２）ガラス塗料の塗布処理
（１３）セラミック層の形成処理
（１４）カーボン層の形成処理
【請求項５】
請求項３記載の成形型の製造法において、
前記平滑化する処理が、ブラスト処理、またはレーザ照射により前記対向面の表層部を溶融または剥離する処理であることを特徴とする成形型の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型およびその製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形等の樹脂成形を、金型ではなく樹脂製の型（樹脂型）を用いて行う技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０３７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、樹脂型は、金型に比べて安価に且つ迅速に製造できる等の大きなメリットがある一方で、樹脂型は金型に比べて耐久性に劣る等のデメリットがあると言われている。このように、樹脂型と金型には、それぞれ一長一短がある。
【０００５】
そこで本発明は、デメリットを減らした樹脂型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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の、層状構造をなす一体成形品からなる成形型であって、成形用樹脂と対向する対向面が、厚み２００&mu;ｍ以下の被覆層を有することを特徴とする。
【０００７】
ここで対向面には、層状構造の各層の端部がずれている段差面が含まれることとしてもよい。
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の、層状構造をなす一体成形品からなる成形型の製造法は、成形用樹脂と対向する対向面に被覆層を形成する処理、または対向面を平滑化する処理を行う工程を有することを特徴とする。
【０００９】
ここで被覆層を形成する処理が、対向面を、厚み２００&mu;ｍ以下の被覆層によって被覆処理するものであり、被覆処理が、以下の（１）から（１４）のいずれか１以上の処理であることを特徴とする。
（１）樹脂の吹付け処理
（２）樹脂フィルムの真空成形処理
（３）樹脂の電着塗装処理
（４）樹脂の電気泳動塗装処理
（５）樹脂の含浸処理
（６）樹脂のスピンコート処理
（７）樹脂粉の焼き付け処理
（８）樹脂の印刷処理
（９）樹脂の静電噴霧または静電塗布処理
（１０）金属のメッキ、蒸着またはスパッタリング処理
（１１）ガラスの吹付け塗装処理
（１２）ガラス塗料の塗布処理
（１３）セラミック層の形成処理
（１４）カーボン層の形成処理
【００１０】
また、平滑化する処理が、ブラスト処理、またはレーザ照射により対向面の表層部を溶融または剥離する処理であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、デメリットを減らした樹脂型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂型を使用している状態を示す図であり、ランナー、ゲート、成形物が見える位置で樹脂型を切断した断面図である。
【図２】図１に示す領域Ａのキャビティの拡大図である。
【図３】図１に示す領域Ｂのキャビティの拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る樹脂型の製造方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る成形型の一種である樹脂型について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂型を使用している状態を示す図であり、ランナー、ゲート、成形物が見える位置で樹脂型を切断した断面図である。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る樹脂型１は、キャビティ２とコア３からなる。樹脂型１に成形用の樹脂（図示省略）を供給すると、まず、溶融した成形用の樹脂が、ランナー４からゲート５を経由し、キャビティ２とコア３の隙間（成形物６の形状をなす隙間）へ供給される。その隙間で溶融した樹脂が冷却され、成形物６が成形される。
【００１５】
図２は、図１に示す領域Ａのキャビティ２の拡大図である。図３は、図１に示す領域Ｂのキャビティ２の拡大図である。図２に示すように、樹脂型１を構成するキャビティ２は、多数の樹脂層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・・を一層ずつ印刷してその都度紫外線を照射して樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで樹脂層を形成し、徐々に積層して三次元形状を印刷する三次元印刷機器を用いて得られるものである。そして、図３に示すように、領域Ｂも同様に多数の樹脂層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・・が積層されている。
【００１６】
このようにキャビティ２は、層状構造をなす一体成形品である。そしてコア３も層状構造をなす一体成形品である。すなわちコア２とキャビティ３は、層状構造をなす一体成形品であるため、そのコア２とキャビティ３を有する樹脂型１は層状構造をなす一体成形品からなる。
【００１７】
領域Ｂと領域Ａは、共にキャビティ２のうち、樹脂型１によって成形される成形用樹脂と対向する対向面を有している。この対向面は、後述する被覆層を介して成形用樹脂と接触する面である。領域Ａの対向面は、樹脂層２Ａの上面であり、領域Ｂの対向面は、樹脂層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・・の積層によって形成される段差面７である。この段差面７は、図３に示す層状構造の各層の左側の端部がずれて階段状となった部分である。領域Ｂのように傾斜面を樹脂層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・・の積層によって形成しようとすれば段差面７が形成されてしまうことがある。このことは、コア３についても同様であり、段差面７と同様の段差面はコア３にも形成されている。
【００１８】
そして、その段差面７には、段差形状を平滑化処理するための、被覆層である樹脂コート８が配置されている。この樹脂コート８の膜厚は、平均値で２０&mu;ｍである。樹脂コート８によって、段差面７が平滑化されているため、成形物６には段差形状が転写されずに平滑化される。
【００１９】
樹脂型１の製造方法を図４に基づき説明する。図４は、樹脂型１の製造方法を示すフロー図である。まず、樹脂型１の三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）データを作成する（Ｐ１）。この樹脂型１は、開閉式のキャビティ２とコア３からなるものである。
【００２０】
次に、Ｐ１で作成した樹脂型１の三次元ＣＡＤデータに基づき、多数の樹脂層を徐々に積層して三次元形状を印刷する三次元印刷機器（いわゆる三次元プリンター、３Ｄプリンター、または三次元造形機等と言われるもの）を用いて、光硬化性樹脂（品名：Objet Polymerized ABS-like RGD5160-DM）をキャビティ２とコア３それぞれの形状に成形して、樹脂型１を成形する（Ｐ２）。
【００２１】
この光硬化性樹脂は、紫外線照射によって硬化するものであり、光硬化後の荷重たわみ温度（ＪＩＳ  Ｋ  ７１９１−２：２００７Ｂの方法に基き、試験片に加える曲げ応力を０．４５ＭＰａとする）が８２〜９５℃である。
【００２２】
次に、段差面７を樹脂コート８により被覆して平滑化する（Ｐ３）。樹脂コート８の形成方法は、上記光硬化性樹脂をスプレーで塗膜し、その後紫外線照射して硬化させることによる。これは、樹脂の吹付け処理と言われる被覆処理である。ここで、この被覆層を形成する処理は、平滑化処理でもある。樹脂の吹き付け処理とは樹脂塗料をスプレー等で吹き付けて被覆層を形成する処理である。Ｐ１、Ｐ２およびＰ３を経て得られる樹脂型が、本発明の実施の形態に係る樹脂型１である。
（本発明の実施の形態によって得られる主な効果）
【００２３】
以上のように本発明の実施の形態に係る樹脂型１は、金型に比べて安価に且つ迅速に製造できる等の大きなメリットを損なわず、多数の樹脂層を徐々に積層して三次元形状を印刷する三次元印刷機器を用いて製造した樹脂型１に形成される段差面７を平滑化している。そのため、本発明によって、デメリットを減らした樹脂型１を提供できる。
【００２４】
なお、この樹脂型は、三次元印刷機器を用いると約２時間で製造可能であり、極めて短時間で製造可能である。また、その製造コストが、金型に比べて極めて小さい。
（他の形態）
【００２５】
上述した本発明の実施の形態に係る樹脂型１およびその製造法は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。
【００２６】
たとえば、樹脂型１は、射出成形用のものである。しかし、他の成形方法、例えば真空成形、ブロー成形等用の樹脂型についても、本発明を適用することができる。そのため、樹脂型１は、コア３とキャビティ２からなるが、このように２つの部材からなる樹脂型だけでなく、１つまたは３つ以上の部材からなる樹脂型に本発明を適用してもよい。
【００２７】
また、樹脂型１は、その文字通り樹脂を材料とする成形型である。しかしながら、石膏、金属、セラミック、ゴム、木材、シリコン等から選ばれる１種以上を材料とする成形型に本発明を適用することができる。この中で、ゴムを材料とする場合は樹脂を材料とする場合と同様の過程を経て成形型とすることができる。
【００２８】
ここで、たとえば金属を材料とする場合は、樹脂製のインクに金属粉が混入されており、そのインクを用いて三次元印刷機器で印刷して成形した後、還元雰囲気下で樹脂分を消失させつつ金属粉を焼結させるよう加熱することで金属製の成形型とする。セラミックまたはシリコンを材料とする場合も金属を材料とする場合と同様の過程を経て成形型とする。ただし、セラミックを焼結する際には還元雰囲気下にする必要はなく、大気中で焼結が可能である。
【００２９】
また、石膏または木材を材料とする場合は、樹脂製のインクに石膏または木材の粉末が混入されており、そのインクを用いて三次元印刷機器で印刷して成形型とする。ここで、石膏と木材の粉末は、所定比で混合して用い、成形型とすることができる。
【００３０】
これらの石膏、金属、セラミック、ゴム、木材、シリコン等から選ばれる１種以上を材料とする成形型は、コア３とキャビティ２を別の材料からなるものとすることができる。
【００３１】
これらの石膏、金属、セラミック、ゴム、木材、シリコン等から選ばれる１種以上を材料とする成形型は、三次元印刷機器を用いて一層ずつ印刷してその都度印刷層を硬化させる操作を繰り返すことで層状構造をなす三次元形状を形成し、徐々に成形型の形に成形していくものである。このような成形型も、層状構造をなす一体成形品である。
【００３２】
また、段差面７だけでなく、樹脂型１のうち、成形用樹脂と対向する対向面全体に樹脂コート８を被覆することができる。また、段差面７を有さない樹脂型の対向面を被覆層によって被覆することができる。さらに、樹脂型１の表面全体等、対向面以外の部分を被覆層によって被覆することができる。
【００３３】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）は、樹脂の吹付け処理に限定されない。たとえば、樹脂フィルムの真空成形処理を採用できる。この処理は、たとえばコア３とキャビティ２それぞれの対向面を有する面全体と樹脂フィルムとの間を吸気し、真空に近づけることで、樹脂フィルムをコア３とキャビティ２それぞれの対向面を有する面全体の凹凸に入り込ませる処理である。
【００３４】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、樹脂の電着塗装処理を採用できる。この処理は、水溶性の塗料液中でコア３およびキャビティ２と極板間に直流電流を流しアクリル樹脂またはエポキシ樹脂等をコア３およびキャビティ２に付ける処理である。
【００３５】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、樹脂の電気泳動塗装処理を採用できる。この処理は、予めコア３およびキャビティ２の表面に金属を被覆し電極とした上で、電気化学的に被覆層を得る処理である。
【００３６】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、樹脂の含浸処理を採用できる。この処理は、コア３およびキャビティ２を液体の樹脂に含浸して被覆層を得る処理である。
【００３７】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、樹脂のスピンコート処理を採用できる。この処理は、コア３およびキャビティ２に液体の樹脂を垂らし、高速回転し、遠心力で液体の樹脂の被覆範囲を広げ被覆層を得る処理である。
【００３８】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、樹脂粉の焼き付け処理を採用できる。この処理は、粉末状の樹脂（ポリエステル等）からなる塗料を、コア３およびキャビティ２に付着させた後、加熱溶解して被覆層を得る処理である。
【００３９】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、樹脂の印刷処理を採用できる。この処理は、ペースト状の樹脂をスクリーン印刷等によりコア３およびキャビティ２に印刷し、被覆層を得る処理である。
【００４０】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、樹脂の静電噴霧または静電塗布処理を採用できる。この処理は、静電気力によって微粒子の樹脂を噴霧または塗布してコア３およびキャビティ２に被覆層を形成する処理である。
【００４１】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、金属のメッキ、蒸着またはスパッタリング処理を採用できる。金属のメッキは、コア３およびキャビティ２に対して、ニッケルまたは銅等の無電解メッキを施す処理である。蒸着またはスパッタリング処理は、コア３およびキャビティ２に対して、金またはチタン等の金属を文字通り蒸着またはスパッタリングする処理である。
【００４２】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、ガラスの吹付け塗装処理を採用できる。この処理は、コア３およびキャビティ２に対して、ガラス塗料をスプレー等で吹き付けて被覆層を形成する処理である。
【００４３】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、ガラス塗料の塗布処理を採用できる。この処理は、文字通りコア３およびキャビティ２に対して、ガラス塗料を塗布して被覆層を形成する処理である。
【００４４】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、セラミック層の形成処理を採用できる。この処理は、たとえばセラミック塗料をコア３およびキャビティ２に吹き付けたり塗布して被覆層を形成する処理である。
【００４５】
また、段差面７の平滑化処理の方法（被覆層の形成方法）として、カーボン層の形成処理
を採用できる。この処理は、カーボンブラック粉末等が含まれた導電性塗料等をコア３およびキャビティ２に吹き付けたり塗布して被覆層を形成する処理である。
【００４６】
また、段差面７の平滑化処理の方法として、ブラスト処理を採用できる。この処理は、段差面７に対して投射材と呼ばれる粒体を衝突させて段差面７の凸部を主に削り取り、段差面７を平滑化する処理である。
【００４７】
また、段差面７の平滑化処理の方法として、レーザ照射により対向面（主に段差面７）の表層部を溶融または剥離する処理を採用できる。この処理は、レーザ照射により段差面７の凸部を主に高温にし、溶融させて段差面７を平滑化する処理である。
【００４８】
また、これらの段差面７の平滑化処理の方法は、２つ以上を併用しても良い。たとえば、金属のメッキを施した後に、そのメッキ層を覆うように樹脂の吹付け処理を行っても良い。この場合、メッキ層の剥がれを樹脂の被覆層で抑制する効果がある。また、ブラスト処理を行った後で金属のメッキを施すことができる。この場合は、ブラスト処理によって無電解メッキのメッキ層が形成しやすくなることがある効果がある。
【００４９】
なお、ガラスまたはセラミックを被覆層とする処理をすると、コア３およびキャビティ２の耐熱性と機械的な強度が向上し、樹脂型１の耐久性の向上が期待できる。そのため、ガラスまたはセラミックを被覆層とする処理は、段差面７だけでなく他の樹脂型１の部分にも施すことが好ましく、コア３およびキャビティ２の全表面に施すことがより好ましい。また、ガラス、セラミック金属およびカーボンを被覆層とする処理は、被覆層の厚みを２０&mu;ｍ以下等と薄くできやすい処理であるため、樹脂型１の寸法精度を高く維持するためには好ましい処理である。
【００５０】
樹脂コート８の膜厚は、平均値で２０&mu;ｍであるが、この膜厚に限定されない。好ましい膜厚は、１０&mu;ｍ以上２００&mu;ｍ以下である。樹脂コート８の膜厚が１０&mu;ｍを下回ると段差面７の段差を平滑化し難く、その膜厚が２００&mu;ｍを上回ると、樹脂型１の寸法精度をコントロールし難くなる場合がある。
【００５１】
また、本実施の形態では、樹脂型１を光効果樹脂を用いて成形している。しかし、樹脂型１の樹脂材料は、これに限定されることなく適宜選択できる。  また、樹脂型１の樹脂材料としての光硬化性樹脂は、紫外線の照射で硬化するものを用いているが、レーザー光または可視光等の他の光で硬化するものを用いることができる。また、この光硬化性樹脂には、硬化後の光硬化性樹脂の荷重たわみ温度が８２〜９５℃のものを用いている。しかし、この荷重たわみ温度は、４５℃以上であれば、本発明の実施の形態に係る好適な樹脂型を製造することができる。また、この荷重たわみ温度は、６５℃以上であれば、本発明の実施の形態に係る、より好適な樹脂型を製造することができる。この荷重たわみ温度は、光硬化性樹脂の入手のしやすさまたはコストの観点からは、４５〜９０℃が好ましい。また、樹脂型の耐熱性の観点からは、荷重たわみ温度は８０℃以上が好ましく、９０℃以上がより好ましく、１００℃以上がさらに好ましい。
【００５２】
また、この光硬化性樹脂等の三次元印刷機器用の樹脂の印刷方式については、種々の方式、たとえばプロジェクション方式、インクジェット方式、インクジェット粉末積層方式等の中から選択できる。プロジェクション方式は、印刷コストの低減に有利である。インクジェット方式、インクジェット粉末積層方式は、印刷速度が速い。また、インクジェット方式は、高い精度の印刷に適しており、成形型のような複雑な形状の印刷に特に有利である。
【符号の説明】
【００５３】
１  樹脂型
７  段差面
８  樹脂コート（被覆層）
【図１】
2017124594.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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