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JP3711728B2 - Method for casting a microstructure and casting mold - Google Patents
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JP3711728B2 - Method for casting a microstructure and casting mold - Google Patents

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JP3711728B2 JP01406898A JP1406898A JP3711728B2 JP 3711728 B2 JP3711728 B2 JP 3711728B2 JP 01406898 A JP01406898 A JP 01406898A JP 1406898 A JP1406898 A JP 1406898A JP 3711728 B2 JP3711728 B2 JP 3711728B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小構造体の注型成形方法及び注型成形型に関し、特に、多数の円筒状微小穴や微小隔壁が配列されている樹脂部品を成形するのに好適な微小構造体の注型成形方法及び注型成形型に関する。
【0002】
【従来の技術】
多数の円筒状微小穴や微小隔壁が配列されている従来の微小構造体として、例えば、インクジェットプリンタのインク吐出ヘッドがある。
【0003】
図6(a)及び(b)は、インクジェットプリンタのインク吐出ヘッドを示している。図6(a)には、インク吐出ヘッドとして、樹脂一体型のノズルプレート101が示されている。このノズルプレート101には、口径が数十μm、深さが数十〜数百μmの円筒状微小穴102が多数配列されている。この円筒状微小穴102は、印字用紙に向けてインクドットを飛翔させる吐出口であり、高品位な印字質を得るためには、円筒状微小穴102の相互の間隔、円筒状微小穴102の円筒内側面103の相互の平行度、及び円筒内側面103の平滑性や円筒度を数μm以下に形成することが要求される。
【0004】
また、図6(b)において、インク吐出ヘッド104は、樹脂一体型で形成され、複数のインク流路105を有し、このインク流路105の間には、幅及び高さがそれぞれ数十μmのインク流路壁106が多数配列されている。
【0005】
図7は、従来の微小構造体の注型成形方法を示す。図6で示した微小構造部を多数持つ樹脂部品の微小構造体を注型成形する場合、従来の注型成形方法においては、注型機真空チャンバ内で、まず、モノマやプレポリマ等の主材料及び硬化剤を真空脱泡する(701)。真空脱泡したこれらの材料を撹拌混合(702)し、予め準備しておいた注型成形型内に攪拌混合した材料を流し込み(703)、所定時間放置して材料を硬化させる(704)。十分に硬化して成形体となった後に注型成形型を開いて成形体を取り出す( 705) 。
【0006】
ここで、図6に示したようなインクジェットプリンタのインク吐出ヘッド101、104においては、その使用目的から、ノズルプレート101の円筒状微小穴102やインク吐出ヘッド104のインク流路105の寸法や内側面平滑性に高い精度が要求される。したがって、これらを樹脂により一体成形する場合、成形時に寸法精度を確保するのはもちろんのこと、離型時にも寸法や内側面平滑性を精度良く保ち、さらに薄肉隔壁の形状が不良欠損なく維持されるように、確実で無理の無い離型が必要となる。
【0007】
上述の従来の微小構造体の注型成形方法において、成形体を注型成形型内で固化収縮(704)するため、部品成形後の離型処理(705)が困難なものとされている。
【0008】
この離型処理に関しては、例えば、特開平5−269800号公報に開示されているように、エジェクタピンを用いて機械的に離型を行なうものや、特開平8−90617号公報に開示されているように、ガス圧を用いて離型を行なうものがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平5−269800号公報に示したようなエジェクタピンによる機械的離型を行なう従来の微小構造体の注型成形方法によれば、微小構造部を多数持つ微小構造体の成形体は、その構造強度が形成金型との界面応力に比べて相対的に弱いため、形状の欠損や寸法精度の劣化が発生するという問題があった。また、微小構造体である樹脂成形体に包まれる金型コアが微小の場合、エジェクタピンによる機械的離型を行うと、金型コアの構造強度が樹脂との界面応力にくらべて相対的に弱いため、金型コアの変形や破壊が生ずるという問題があった。
【0010】
また、特開平8−90617号公報に開示されているようなガス圧を用いて離型を行なう従来の微小構造体の注型成形方法によれば、微小構造部を多数持つ微小構造体の成形体では、その形状が微細で複雑なために、ガス圧による離型を行う際に必要なガス流路の構築が困難であるという問題があった。
【0011】
従って、本発明の目的は、微細で複雑な微小構造部を多数持つ微小構造体を精度よく作製することができる微小構造体の注型成形方法及び注型成形型を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上に述べた目的を実現するため、成形型内に形成された成形空間に成形材料を注入して微小構造体を形成する微小構造体の注型成形方法において、前記成形型内に前記微小構造体と相補的な形状を有する弾性部材を配置して前記成形空間を形成し、前記成形空間へ前記成形材料を注入して前記微小構造体を形成し、前記弾性部材に振動を与えて前記微小構造体を前記弾性部材から分離することを特徴とする微小構造体の注型成形方法を提供する。
【0013】
また、本発明は、上記の目的を実現するため、成形型に成形材料を注入して微小構造体を形成する微小構造体の注型成形方法において、成形型内に所定の形状のコア部材を配置し、コア部材が配置された成形型内に弾性部材を注入して、微小構造体の形状に対応する成形空間を形成する第1の工程と、成形型内に形成された成形空間に成形材料を注入して微小構造体を形成する第2の工程と、コア部材を振動させて、微小構造体をコア部材及び弾性部材から分離する第3の工程と、を有することを特徴とする微小構造体の注型成形方法を提供する。
【0014】
また、本発明は、上記の目的を実現するため、成形材料を注入して微小構造体を形成する注型成形型において、内部空間を形成する上板、側板及び底板と、内部空間に配置される所定の形状を有するコア部材と、コア部材が配置された空間内に注入され内部空間にコア部材とともに微小構造体を成形する成形空間を形成する弾性部材と、コア部材の成形空間に面していない部分に設置されて微小構造体の分離時にコア部材に振動を付与する振動源と、上板と側板を固定保持するクランプ機構と、を具備することを特徴とする微小構造体の注型成形型を提供する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下本発明の微小構造体の注型成形方法及び注型成形型を詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明の微小構造体の注型成形装置を示す。この微小構造体の注型成形装置は、チャンバ11と、チャンバ11の底面に設けられた基板12と、基板12上に設けられた緩衝部材13と、緩衝部材13上に設けられた注型成形型10とを備え、注型成形型10は、基板12に緩衝部材13を介してネジ止めされて固定されている。
【0017】
また、注型成形型10は、底板14、側板15及び上板16から成る外枠と、底板14と両側の側板15に当接して設けられているブッシュ25と、ブッシュ25によって位置決めされて注型成形型10内に設けられているコア20と、コア20の底面に設けられた超音波振動子等の振動源22とを備えている。底板14、側板15及び上板16は、ネジ止めされて固定され、更に、側板15と上板16は、クランプ機構17によって固定されている。また、上板16には、注型成形型10内に材料を注入するための材料注入口18が設けられている。片側(図1においては右側)の側板15及びブッシュ25には、電力線引込み口15a及び25aが設けられ、振動源22は、電力線23を介して振動電源制御装置24から電力が供給される。また、コア20は、基部20aと微小突起部20bから成り、微小突起部20bが基部20aから立ち上がる部分は曲面の断面を持つ角部29となっている。
【0018】
図2は、注型成形型10の左下側面を拡大したものである。図2において、コア20は、ネジ26によって側板15に螺合され、振動源22は、ネジ27によってコア20に螺合されている。
【0019】
以上のような構成の微小構造体の注型成形装置によって、微小構造体が注型形成される。以下に、微小構造体の注型形成方法を説明する。
【0020】
図3は、本発明の微小構造体の注型成形方法を示す。図3(a)は、キャビティに、弾性部材を注入し、成形固化させて、製造する微小構造体の形状に対応する成形空間を形成する第1の工程を示す。図3(b)は、キャビティ内に形成された微小構造体の形状に対応する成形空間に成形材料を注入して微小構造体を形成し、弾性部材を振動させて、微小構造体をコアから分離する第2の工程を示す。以下、図1及び図3によって本発明の微小構造体の注型成形方法について説明する。
【0021】
まず第1の工程において、シリコンゴム等の離型性の良い注型用の主剤と硬化剤を真空脱泡(301)し、混合して弾性部材21の素材を生成する(302)。この弾性部材21の素材を注型成形型10の材料注入口18から所定量流し込み(303)、所定時間放置して弾性部材21を硬化させる(304)。硬化した弾性部材21、側板15、上板16及びコア20に囲まれた空間は、微小構造体19を成形するキャビティになる。ここで、上板16は、微小構造体19の成形時にはキャビティを構成する上蓋になるため、クランプ機構17で側板15に固定され、浮き上がりを防止している。また、弾性部材21の流し込み量は、求める微小構造体19の形状や寸法に対応した空間(キャビティ)が形成されるように、予め計量しておくか、又は、レーザ距離計等を用いて直接液面の高さを測定して決めるようにしてもよい。
【0022】
次に第2の工程において、モノマやプレポリマ等の主材料及び硬化剤を真空脱泡する(305)。次に、これらの主材料及び硬化剤を撹拌混合(306)した後に、注型成形型10の内部に形成されたキャビティ内に混合材料を流し込み(307)、所定時間放置して混合材料を硬化させる(308)。
【0023】
混合材料が十分に硬化して微小構造体19の成形体となった後に、クランプ機構17と上板16を取り外す。この状態で、振動電源制御装置24を動作させ、振動源22を駆動する。この振動源22の振動により、コア20が振動し、微小構造体19に圧入されているコア20の部分と微小構造体19との接触界面の密着性が低下して、微小構造体19の離型が容易になる。従って、微小構造体19を注型成形型10から容易に取り出すことができるようになる(309)。
【0024】
コア20は、振動伝搬効率を良好にし、また、コア20の角部29に振動による応力集中が発生して折損することを防止するため、角部29が曲面形状であり、その断面形状が2次曲線で表されることが望ましい。
【0025】
コア20の微小突起部20bの長さは、振動伝搬効率、コア材料強度及び微小構造体19への圧入長さから決定されるが、一般に、コア材20がニッケルや超鋼材の場合、微小構造体19への圧入長さの2倍以上が望ましい。
【0026】
弾性部材21は、上述の通り、微小構造体19を成形するキャビティを構成する要素であるが、コア20の振動時には、振動によるコア20の過大な湾曲を防止する振動吸収材や緩衝材としての機能も発揮する。また、この弾性部材21は、微小構造体19と直接接触するため離型性も要求され、その主剤としては、シリコンゴムが最も望ましい。シリコンゴムは、耐久性も優れているため、数十回以上繰り返して使用することができる。
【0027】
振動源22は、微小構造体19とコア20に欠損や折損を与えないよう、振幅の微小なものがよく、かつ十分な離型効果を得るために振動数の高いほうがよいため、超音波振動子が望ましい。
【0028】
また、振動エネルギの拡散を防ぐため注型成形型10の底板14は、緩衝部材13を介して、基板12に固定される。
【0029】
以上説明したように、本発明の微小構造体の注型成形方法によれば、成形品形状の不良や欠損、注型成形型の破損などを発生させることなく、微小な構造を多数持つ微小構造体の注型成形ができるようになる。
【0030】
図4は、本発明の微小構造体の注型成形装置の他の形態を示す。この微小構造体の注型成形装置は、図1で示した微小構造体の注型成形装置の注型成形型10の上板16のキャビティ側に、上板コア28を取り付けたものである。上板コア28は任意の形状を選ぶことができ、これによって、微小構造体19の上側にも任意の形状を形成することができる。
【0031】
図5は、本発明の微小構造体の注型成形装置の注型成形型の他の形態を示す。図5に示した注型成形型10は、振動源22を両側の側板15に取り付けたものになっている。このように、振動源22の取り付け位置は、図1に示したようにコア20の裏側に限定するものではなく、離型効果が得られる位置であれば、任意の位置を選ぶことができ、注型成形型10の設計自由度が大きい。
【0032】
次に、上述の本発明の微小構造体の注型成形方法によって形成した微小構造体19について具体的な形態を示しながら、図1、図3及び図6によって説明する。本発明の微小構造体の注型成形方法によって、図6(a)に示したノズルプレート101を形成した。このノズルプレート101は、外形寸法0.5mm×2mm×10mmであり、口径0.06mmの円筒状微小穴102が、0.09mmピッチで配列されたものになっている。この場合、コア20には、タングステン合金を用い、コア20の微小突起部20bの高さは4mmである。このコア20を備えた注型成形型10に、シリコンゴムKE−12(信越シリコーン製)を注型(ステップ303)して硬化(ステップ304)し、キャビティを形成する。その後に、ウレタン樹脂であるクインネート999S(日本ゼオン製)を注入(ステップ307)して硬化(ステップ308)し、ノズルプレート101を成形した。離型(ステップ308)時には、振動源22から周波数16KHz、振幅5μmの超音波振動をコア20に与えて、ノズルプレート101を注型成形型10より分離し、良好な成形体を得ることができた。成形されたノズルプレート101に配列された円筒状微小穴102の口径寸法精度は±0.01mm、ピッチ精度は±0.015mmであり、高精度な微小構造体を得ることができた。
【0033】
また、図6(b)に示したインクジェットプリンタ用のインク吐出ヘッド104を形成した。このインク吐出ヘッド104は、外形寸法が幅10mm、長さ10mm、高さ1mmであり、幅0.03mm、高さ0.03mm、ピッチ0.06mmのインク流路105が形成されている。また、インク流路105間に形成されたインク流路壁106は、幅0.03mm、高さ0.03mmである。ここで、コア20は、ニッケル合金製で、微小突起部20bの高さを2mmとし、このコア20を注型成形型10に設置した。この注型成形型10に、シリコンゴムKE−12(信越シリコーン製)を注型(ステップ303)して硬化(ステップ304)し、キャビティを形成した後に、ウレタン樹脂のクインネート999S(日本ゼオン製)を注入(ステップ307)して硬化(ステップ308)し、インク吐出ヘッド104を成形した。離型(ステップ308)時には、振動源22から周波数16KHz、振幅5μmの超音波振動をコア20に与えて、インク吐出ヘッド104を注型成形型10より分離し、良好な成形体を得ることができた。成形されたインク流路105とインク流路壁106の幅寸法精度は±0.007mm、ピッチ精度は±0.01mmであり、形状欠損が無い高精度な微小構造体を得ることができた。
【0034】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明の微小構造体の注型成形方法及び注型成形型によれば、注型成形型内に微小構造体の型になるキャビティの一部を弾性材料によって形成し、微小構造体である成形品の離型時にコアと弾性材に振動を与えるようにしたので、離型時に成形品の形状の不良や欠損、注型成形型の破損などを発生させることなく、微小な構造を多数持つ部品を、精度良く作製することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による微小構造体の注型成形装置を示す概略図である。
【図2】本発明による微小構造体の注型成形装置の左下側の拡大概略図である。
【図3】本発明による微小構造体の注型成形方法を示す図である。
【図4】本発明による微小構造体の注型成形装置を示す概略図である。
【図5】本発明による微小構造体の注型成形装置の注型成形型を示す概略図である。
【図6】微小構造体を示す概略図である。
【図7】従来の微小構造体の注型成形方法を示す図である。
【符号の説明】
10 注型成形型
11 チャンバ
12 基板
13 緩衝部材
14 底板
15 側板
15a、25a 電力線引込み口
16 上板
17 クランプ機構
18 材料注入口
19 微小構造体
20 コア
20a 基部
20b 微小突起部
21 弾性部材
22 震動源
23 電力線
24 振動電源制御装置
25 ブッシュ
26、27 ネジ
28 上板コア
101 ノズルプレート
102 円筒状微小穴
103 円筒内側面
104 インク吐出ヘッド
105 インク流路
106 インク流路壁
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for casting a microstructure and a casting mold, and in particular, casting a microstructure suitable for molding a resin part in which a large number of cylindrical microholes and micropartitions are arranged. The present invention relates to a molding method and a casting mold.
[0002]
[Prior art]
As a conventional microstructure in which a large number of cylindrical minute holes and minute partition walls are arranged, for example, there is an ink discharge head of an ink jet printer.
[0003]
6A and 6B show an ink discharge head of an ink jet printer. FIG. 6A shows a resin-integrated nozzle plate 101 as an ink discharge head. In the nozzle plate 101, a large number of cylindrical micro holes 102 having a diameter of several tens of μm and a depth of several tens to several hundreds of μm are arranged. The cylindrical minute holes 102 are ejection openings for ejecting ink dots toward the printing paper. In order to obtain high-quality print quality, the intervals between the cylindrical minute holes 102, the cylindrical minute holes 102, and the like. It is required that the parallelism of the cylindrical inner surface 103 and the smoothness and cylindricity of the cylindrical inner surface 103 be several μm or less.
[0004]
In FIG. 6B, the ink discharge head 104 is formed of a resin-integrated type and has a plurality of ink flow paths 105. Between the ink flow paths 105, the width and the height are several tens. A large number of μm ink flow path walls 106 are arranged.
[0005]
FIG. 7 shows a conventional casting method for a microstructure. When the resin structure microstructure shown in FIG. 6 is cast-molded, the conventional cast molding method uses first a main material such as a monomer or prepolymer in the casting machine vacuum chamber. And vacuum defoaming the curing agent (701). These materials that have been degassed under vacuum are stirred and mixed (702), and the materials that were stirred and mixed are poured into a casting mold prepared in advance (703), and left for a predetermined time to be cured (704). After sufficiently curing to form a molded body, the casting mold is opened and the molded body is taken out (705).
[0006]
Here, in the ink discharge heads 101 and 104 of the ink jet printer as shown in FIG. 6, the dimensions and inner dimensions of the cylindrical minute holes 102 of the nozzle plate 101 and the ink flow path 105 of the ink discharge head 104 are determined depending on the purpose of use. High precision is required for side smoothness. Therefore, when these are integrally molded with resin, not only the dimensional accuracy is ensured during molding, but also the dimensions and inner surface smoothness are accurately maintained even during mold release, and the shape of the thin partition walls is maintained without defects. Thus, a reliable and unreasonable mold release is required.
[0007]
In the above-described conventional method for casting a microstructure, the molded body is solidified and contracted (704) in the casting mold, so that it is difficult to perform the mold release process (705) after molding the part.
[0008]
With respect to this mold release processing, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-269800, the mold is mechanically released using an ejector pin, or disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-90617. As described above, there are some which perform release using gas pressure.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional cast molding method of a microstructure that performs mechanical release with an ejector pin as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-269800, a microstructure molded body having a large number of microstructures is obtained. However, since its structural strength is relatively weak compared to the interfacial stress with the forming mold, there has been a problem that the shape is lost and the dimensional accuracy is deteriorated. In addition, when the mold core encased in the resin molded body, which is a micro structure, is very small, the mechanical strength of the mold core is relatively low compared to the interfacial stress with the resin when mechanical release is performed with an ejector pin. Due to its weakness, there was a problem that the mold core was deformed or broken.
[0010]
Further, according to the conventional microstructure forming method for mold release using gas pressure as disclosed in JP-A-8-90617, molding of a microstructure having a large number of microstructures is performed. Since the shape of the body is fine and complicated, there is a problem that it is difficult to construct a gas flow path that is necessary when performing release by gas pressure.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a casting method and a casting mold for a microstructure capable of accurately producing a microstructure having a large number of minute and complicated microstructures.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a microstructure forming method in which a molding material is injected into a molding space formed in a molding die to form a microstructure. An elastic member having a shape complementary to the microstructure is arranged to form the molding space, the molding material is injected into the molding space to form the microstructure, and the elastic member is vibrated. And providing a method for casting the microstructure, wherein the microstructure is separated from the elastic member .
[0013]
In order to achieve the above object, the present invention provides a microstructure forming method in which a molding material is injected into a molding die to form a microstructure, and a core member having a predetermined shape is formed in the molding die. A first step of forming and forming a molding space corresponding to the shape of the microstructure by injecting an elastic member into the molding die in which the core member is arranged, and molding in the molding space formed in the molding die A second step of injecting a material to form a microstructure, and a third step of vibrating the core member to separate the microstructure from the core member and the elastic member. A method for casting a structure is provided.
[0014]
Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a casting mold in which a molding material is injected to form a microstructure, and is arranged in the internal space, the top plate, the side plate, and the bottom plate that form the internal space. A core member having a predetermined shape, an elastic member that is injected into the space in which the core member is disposed, forms a molding space in the internal space and molds the microstructure together with the core member, and faces the molding space of the core member. Casting of a micro structure characterized by comprising: a vibration source that is installed in a portion that is not provided and imparts vibration to the core member when the micro structure is separated; and a clamp mechanism that fixes and holds the upper plate and the side plate Providing a mold.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The microstructure molding method and casting mold of the present invention will be described in detail below.
[0016]
FIG. 1 shows a microstructure forming apparatus of the present invention. This microstructure casting apparatus includes a chamber 11, a substrate 12 provided on the bottom surface of the chamber 11, a buffer member 13 provided on the substrate 12, and a cast molding provided on the buffer member 13. The casting mold 10 is fixed to the substrate 12 with screws through a buffer member 13.
[0017]
The casting mold 10 is positioned by the outer frame including the bottom plate 14, the side plate 15, and the upper plate 16, the bush 25 provided in contact with the bottom plate 14 and the side plates 15 on both sides, and the bush 25. A core 20 provided in the mold 10 and a vibration source 22 such as an ultrasonic vibrator provided on the bottom surface of the core 20 are provided. The bottom plate 14, the side plate 15, and the upper plate 16 are fixed by screwing, and the side plate 15 and the upper plate 16 are fixed by a clamp mechanism 17. The upper plate 16 is provided with a material injection port 18 for injecting material into the casting mold 10. The side plate 15 and the bush 25 on one side (right side in FIG. 1) are provided with power line inlets 15 a and 25 a, and the vibration source 22 is supplied with power from the vibration power supply control device 24 via the power line 23. The core 20 is composed of a base portion 20a and a microprojection portion 20b, and a portion where the microprojection portion 20b rises from the base portion 20a is a corner portion 29 having a curved cross section.
[0018]
FIG. 2 is an enlarged view of the lower left side surface of the casting mold 10. In FIG. 2, the core 20 is screwed to the side plate 15 by screws 26, and the vibration source 22 is screwed to the core 20 by screws 27.
[0019]
The microstructure is cast and formed by the casting apparatus for the microstructure having the above-described configuration. Hereinafter, a method for casting a microstructure will be described.
[0020]
FIG. 3 shows a method for casting a microstructure according to the present invention. FIG. 3A shows a first step of forming a molding space corresponding to the shape of the microstructure to be manufactured by injecting an elastic member into the cavity and molding and solidifying it. FIG. 3B shows a case where a molding material is injected into a molding space corresponding to the shape of the microstructure formed in the cavity to form the microstructure, and the elastic member is vibrated to remove the microstructure from the core. The 2nd process to isolate | separate is shown. Hereinafter, the cast molding method of the microstructure of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
[0021]
First, in the first step, a casting main agent having good releasability such as silicon rubber and a curing agent are vacuum degassed (301) and mixed to generate a material for the elastic member 21 (302). A predetermined amount of the material of the elastic member 21 is poured from the material inlet 18 of the casting mold 10 (303) and left for a predetermined time to cure the elastic member 21 (304). A space surrounded by the cured elastic member 21, the side plate 15, the upper plate 16, and the core 20 becomes a cavity for molding the microstructure 19. Here, since the upper plate 16 serves as an upper lid that constitutes a cavity when the microstructure 19 is molded, the upper plate 16 is fixed to the side plate 15 by the clamp mechanism 17 to prevent floating. The amount of the elastic member 21 poured in is measured in advance so that a space (cavity) corresponding to the shape and size of the microstructure 19 to be obtained is formed, or directly by using a laser distance meter or the like. You may make it determine by measuring the height of a liquid level.
[0022]
Next, in the second step, the main material such as monomer and prepolymer and the curing agent are vacuum degassed (305). Next, the main material and the curing agent are stirred and mixed (306), and then the mixed material is poured into a cavity formed in the casting mold 10 (307) and left for a predetermined time to cure the mixed material. (308).
[0023]
After the mixed material is sufficiently cured to form a microstructure 19, the clamp mechanism 17 and the upper plate 16 are removed. In this state, the vibration power source control device 24 is operated to drive the vibration source 22. Due to the vibration of the vibration source 22, the core 20 vibrates, and the adhesion at the contact interface between the core 20 pressed into the microstructure 19 and the microstructure 19 decreases, and the microstructure 19 is separated. The mold becomes easy. Therefore, the microstructure 19 can be easily taken out from the casting mold 10 (309).
[0024]
The core 20 has a good vibration propagation efficiency and prevents the corner portion 29 of the core 20 from being broken due to stress concentration caused by vibration. It is desirable that it be represented by a quadratic curve.
[0025]
The length of the micro-projections 20b of the core 20 is determined from the vibration propagation efficiency, the core material strength, and the press-fitting length into the micro structure 19, but in general, when the core material 20 is nickel or super steel material, the micro structure It is desirable that it is twice or more the press-fitting length into the body 19.
[0026]
As described above, the elastic member 21 is an element constituting a cavity for forming the microstructure 19, but when the core 20 vibrates, the elastic member 21 serves as a vibration absorbing material or a buffer material that prevents excessive bending of the core 20 due to vibration. The function is also demonstrated. The elastic member 21 is also required to have releasability because it is in direct contact with the microstructure 19, and silicon rubber is most desirable as the main agent. Since silicon rubber is excellent in durability, it can be used repeatedly several tens of times.
[0027]
The vibration source 22 preferably has a small amplitude so as not to cause the micro structure 19 and the core 20 to be damaged or broken, and preferably has a high frequency in order to obtain a sufficient release effect. Child is desirable.
[0028]
Further, the bottom plate 14 of the casting mold 10 is fixed to the substrate 12 via the buffer member 13 in order to prevent diffusion of vibration energy.
[0029]
As described above, according to the casting molding method for microstructures according to the present invention, a microstructure having a large number of minute structures without causing defects or defects in the shape of the molded product or damage to the casting mold. The body can be cast.
[0030]
FIG. 4 shows another embodiment of the microstructure casting apparatus of the present invention. This microstructure casting apparatus has an upper plate core 28 attached to the cavity side of the upper plate 16 of the casting mold 10 of the microstructure casting apparatus shown in FIG. An arbitrary shape can be selected for the upper plate core 28, whereby an arbitrary shape can be formed on the upper side of the microstructure 19.
[0031]
FIG. 5 shows another embodiment of the casting mold of the microstructure casting apparatus of the present invention. The casting mold 10 shown in FIG. 5 has a vibration source 22 attached to the side plates 15 on both sides. Thus, the attachment position of the vibration source 22 is not limited to the back side of the core 20 as shown in FIG. 1, and any position can be selected as long as a release effect can be obtained. The design flexibility of the casting mold 10 is great.
[0032]
Next, the microstructure 19 formed by the above-described method for casting a microstructure according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 6 while showing a specific form. The nozzle plate 101 shown in FIG. 6A was formed by the method for casting a microstructure according to the present invention. The nozzle plate 101 has an outer dimension of 0.5 mm × 2 mm × 10 mm, and cylindrical minute holes 102 having a diameter of 0.06 mm are arranged at a pitch of 0.09 mm. In this case, a tungsten alloy is used for the core 20, and the height of the minute protrusion 20 b of the core 20 is 4 mm. Silicon rubber KE-12 (manufactured by Shin-Etsu Silicone) is cast into the casting mold 10 provided with the core 20 (step 303) and cured (step 304) to form a cavity. Thereafter, quinnate 999S (manufactured by Nippon Zeon), which is a urethane resin, was injected (step 307) and cured (step 308), and the nozzle plate 101 was molded. At the time of mold release (step 308), an ultrasonic vibration having a frequency of 16 KHz and an amplitude of 5 μm is applied to the core 20 from the vibration source 22, and the nozzle plate 101 is separated from the casting mold 10 to obtain a good molded body. It was. The diameter accuracy of the cylindrical minute holes 102 arranged in the molded nozzle plate 101 is ± 0.01 mm, and the pitch accuracy is ± 0.015 mm, and a highly accurate microstructure can be obtained.
[0033]
Also, the ink discharge head 104 for the ink jet printer shown in FIG. 6B was formed. The ink discharge head 104 has outer dimensions of 10 mm in width, 10 mm in length, and 1 mm in height, and an ink channel 105 having a width of 0.03 mm, a height of 0.03 mm, and a pitch of 0.06 mm is formed. Further, the ink flow path wall 106 formed between the ink flow paths 105 has a width of 0.03 mm and a height of 0.03 mm. Here, the core 20 was made of a nickel alloy, the height of the minute protrusion 20 b was set to 2 mm, and the core 20 was placed in the casting mold 10. Silicon rubber KE-12 (manufactured by Shin-Etsu Silicone) is cast into the casting mold 10 (step 303) and cured (step 304) to form a cavity, and then a urethane resin quinnate 999S (manufactured by ZEON Corporation) Was injected (step 307) and cured (step 308), and the ink discharge head 104 was molded. At the time of mold release (step 308), an ultrasonic vibration having a frequency of 16 KHz and an amplitude of 5 μm is applied to the core 20 from the vibration source 22 to separate the ink discharge head 104 from the casting mold 10 to obtain a good molded body. did it. The formed ink flow path 105 and the ink flow path wall 106 have a width dimensional accuracy of ± 0.007 mm and a pitch accuracy of ± 0.01 mm, and a highly accurate microstructure having no shape defect was obtained.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the casting molding method and the casting mold of the microstructure of the present invention, a part of the cavity that becomes the mold of the microstructure is formed in the casting mold by the elastic material. Since the core and elastic material are vibrated when releasing the molded product that is a structure, the molded product does not cause defects in the shape of the molded product, breakage, or damage to the casting mold. Parts with many structures can be manufactured with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a microstructure casting apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic view of the lower left side of the microstructure casting apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a method for casting a microstructure according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a microstructure casting apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a casting mold of a microstructure casting apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing a microstructure.
FIG. 7 is a view showing a conventional method for casting a microstructure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Casting mold 11 Chamber 12 Board | substrate 13 Buffer member 14 Bottom plate 15 Side plate 15a, 25a Power line drawing port 16 Upper plate 17 Clamp mechanism 18 Material injection port 19 Micro structure 20 Core 20a Base 20b Micro projection 21 Elastic member 22 Vibration source 23 Power line 24 Vibration power source control device 25 Bush 26, 27 Screw 28 Upper plate core 101 Nozzle plate 102 Cylindrical minute hole 103 Cylinder inner side surface 104 Ink ejection head 105 Ink channel 106 Ink channel wall

Claims (7)

成形型内に形成された成形空間に成形材料を注入して微小構造体を形成する微小構造体の注型成形方法において、
前記成形型内に前記微小構造体と相補的な形状を有する弾性部材を配置して前記成形空間を形成し、
前記成形空間へ前記成形材料を注入して前記微小構造体を形成し、
前記弾性部材に振動を与えて前記微小構造体を前記弾性部材から分離することを特徴とする微小構造体の注型成形方法。
In a casting method of a microstructure that forms a microstructure by injecting a molding material into a molding space formed in a mold,
An elastic member having a shape complementary to the microstructure is arranged in the mold to form the molding space,
Injecting the molding material into the molding space to form the microstructure,
A method for casting a microstructure, wherein the elastic member is vibrated to separate the microstructure from the elastic member .
成形型に成形材料を注入して微小構造体を形成する微小構造体の注型成形方法において、
前記成形型内に所定の形状のコア部材を配置し、前記コア部材が配置された前記成形型内に弾性部材を注入して、前記微小構造体の形状に対応する成形空間を形成する第1の工程と、
前記成形型内に形成された前記成形空間に成形材料を注入して前記微小構造体を形成する第2の工程と、
前記コア部材を振動させて、前記微小構造体を前記コア部材及び前記弾性部材から分離する第3の工程と、
を有することを特徴とする微小構造体の注型成形方法。
In the casting molding method of a microstructure that forms a microstructure by injecting a molding material into a mold,
A core member having a predetermined shape is arranged in the mold, and an elastic member is injected into the mold in which the core member is arranged to form a molding space corresponding to the shape of the microstructure. And the process of
A second step of injecting a molding material into the molding space formed in the molding die to form the microstructure.
A third step of vibrating the core member to separate the microstructure from the core member and the elastic member;
A method for casting a microstructure, comprising:
前記微小構造体を前記コア部材及び前記弾性部材から分離する第3の工程は、前記微小構造体が硬化した後に、前記コア部材を振動させて、前記微小構造体と前記コア部材の接触界面の密着性を低下させて分離する工程であることを特徴とする請求項2記載の微小構造体の注型成形方法。  In the third step of separating the microstructure from the core member and the elastic member, the core member is vibrated after the microstructure is cured, and a contact interface between the microstructure and the core member is obtained. The method for casting a microstructure according to claim 2, wherein the method is a step of separating by reducing adhesion. 成形材料を注入して微小構造体を形成する微小構造体の注型成形型において、
内部空間を形成する上板、側板及び底板と、
前記内部空間に配置される所定の形状を有するコア部材と、
前記コア部材が配置された前記空間内に注入され前記内部空間に前記コア部材とともに前記微小構造体を成形する成形空間を形成する弾性部材と、
前記コア部材の前記成形空間に面していない部分に設置されて前記微小構造体の分離時に前記コア部材に振動を付与する振動源と、
前記上板と前記側板を固定保持するクランプ機構と、
を具備することを特徴とする微小構造体の注型成形型。
In a casting mold of a microstructure that injects a molding material to form a microstructure,
An upper plate, a side plate and a bottom plate forming an internal space;
A core member having a predetermined shape disposed in the internal space;
An elastic member that is injected into the space where the core member is disposed and forms a molding space in the internal space together with the core member to mold the microstructure.
A vibration source that is installed in a portion of the core member that does not face the molding space and applies vibration to the core member during separation of the microstructure;
A clamp mechanism for fixing and holding the upper plate and the side plate;
A mold for forming a microstructure characterized by comprising:
前記コア部材は、前記微小構造体の溝部に応じた突起部を有し、前記突起部は、曲面形状の基部を有することを特徴とする請求項4記載の微小構造体の注型成形型。  5. The mold casting mold for a microstructure according to claim 4, wherein the core member has a protrusion corresponding to the groove of the microstructure, and the protrusion has a curved base. 前記振動源は、超音波振動子であることを特徴とする請求項4記載の微小構造体の注型成形型。  5. The microstructure casting mold according to claim 4, wherein the vibration source is an ultrasonic vibrator. 前記弾性部材は、シリコンゴムであることを特徴とする請求項4記載の微小構造体の注型成形型。  5. The microstructure casting mold according to claim 4, wherein the elastic member is silicon rubber.
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