特許 7505331 成形型の製造方法、および、成形型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】成形型の製造方法、および、成形型

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/38 20060101AFI20240618BHJP

   B29C 33/44 20060101ALI20240618BHJP

   B29C 64/188 20170101ALI20240618BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20240618BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

B29C33/38

B29C33/44

B29C64/188

B29C45/26

B33Y80/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020143302

(22)【出願日】2020-08-27

(65)【公開番号】P2022038683

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-06-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】姉川 賢太

【審査官】▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－００１２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１５０８０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－０９４４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２２５９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１３７７７８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３３／００ － ３３／７６

Ｂ２９Ｃ ４５／００ － ４５／８４

Ｂ２９Ｃ ６４／００ － ６４／４０

Ｂ２２Ｆ １０／００ － １２／９０

Ｂ３３Ｙ １０／００ － ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

射出成形装置に用いられる成形型の製造方法であって、
層が積層される面に貫通孔が形成されたベースプレート上に、造形材料を吐出して前記層を積層することで、キャビティーを有し、前記成形型の一部となる積層体を造形する第１工程と、
前記積層体が造形された前記ベースプレートを、モールドベースに設けられた開口の内側に組み込み、前記モールドベース、前記ベースプレート、及び前記積層体を有する前記成形型を製造する第２工程と、
を有し、
前記第１工程において、前記ベースプレートに形成された前記貫通孔と前記積層体に形成された前記キャビティーとを連通させる連通孔が形成された前記積層体を造形し、
前記開口の底部は貫通しており、
前記連通孔と前記貫通孔は、前記キャビティー内に成形された成形品を押し出すピンが、前記底部側から挿通されるように配置されている、
成形型の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の成形型の製造方法であって、
前記第１工程において、前記層の積層後に切削することによって、前記キャビティーを有する前記積層体を造形する、成形型の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の成形型の製造方法であって、
前記第１工程において、前記層が積層される面に複数の凹部または複数の貫通孔が設けられた前記ベースプレートの上に、前記積層体を造形する、成形型の製造方法。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法であって、
前記第１工程において、前記モールドベースの前記開口に嵌まる形状を有する前記ベースプレートの上に、前記積層体を造形する、成形型の製造方法。

【請求項5】

請求項１から４までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法であって、
前記第１工程において、熱媒体を流す流路が形成された前記積層体を造形する、成形型の製造方法。

【請求項6】

請求項１から５までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法であって、
前記第１工程において、センサーを取り付け可能な空間が形成された前記積層体を造形する、成形型の製造方法。

【請求項7】

請求項１から６までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法であって、
前記第１工程において、主成分が樹脂の前記造形材料を用いて、前記積層体を造形する、成形型の製造方法。

【請求項8】

請求項１から７までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法であって、
前記第２工程において、金属製のゲート部が設けられた前記モールドベースに、前記積層体が造形された前記ベースプレートを組み込む、成形型の製造方法。

【請求項9】

射出成形装置に用いられる成形型であって、
開口を有するモールドベースと、
前記モールドベースの前記開口の内側に配置され、層が積層される面に貫通孔が形成されたベースプレートと、
キャビティーを有し、前記ベースプレート上に造形された積層体と、を備え、
前記積層体は、前記ベースプレートに形成された前記貫通孔と前記積層体に形成された前記キャビティーとを連通させる連通孔が形成されており、
前記開口の底部は貫通しており、
前記連通孔と前記貫通孔は、前記キャビティー内に成形された成形品を押し出すピンが、前記底部側から挿通されるように配置されている、成形型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、成形型の製造方法、および、成形型に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、射出成形装置に用いられる成形型に関して、三次元造形装置を用いてトンネルゲートを有する積層体を造形し、その積層体を金型等の成形型に取り付けることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１２４５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

三次元造形装置によって造形された積層体を成形型に取り付ける場合、成形品の品質を高めるためには、成形型に対する積層体の取り付け面の加工を精度良く行うことが好ましい。しかし、取り付け面の加工は煩わしい作業であるため、より簡便に、積層体を備える成形型を作成可能な技術が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の形態によれば、射出成形装置に用いられる成形型の製造方法が提供される。この製造方法は、ベースプレート上に、造形材料を吐出して層を積層することで前記成形型の一部となる積層体を造形する第１工程と、前記積層体が造形された前記ベースプレートを、モールドベースに設けられた開口の内側に組み込み、前記モールドベース、前記ベースプレート、及び前記積層体を有する前記成形型を製造する第２工程と、を有する。

【0006】

本開示の第２の形態によれば、射出成形装置に用いられる成形型が提供される。この成形型は、開口を有するモールドベースと、前記モールドベースの前記開口の内側に配置されるベースプレートと、前記ベースプレート上に造形された積層体と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】射出成形装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】フラットスクリューの概略構成を示す斜視図である。

【図3】バレルの概略平面図である。

【図4】三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。

【図5】造形ユニットの概略構成を示す説明図である。

【図6】ベースプレートの概略構成を示す斜視図である。

【図7】成形型の製造方法を示す工程図である。

【図8】三次元造形装置において積層体を造形する様子を模式的に示す図である。

【図9】ベースプレート上に積層体が造形された様子を示す斜視図である。

【図10】積層体に対して切削加工が施された様子を示す斜視図である。

【図11】連通孔が形成された位置をベースプレートの下面側から示す図である。

【図12】成形型の組み立て方法を示す説明図である。

【図13】第２実施形態における成形型の斜視図である。

【図14】可動型のパーティング面を示す平面図である。

【図15】可動型の断面図である。

【図16】固定型の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態における成形型４００が用いられる射出成形装置１０の概略構成を示す断面図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印が示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は、重力方向とは反対の方向である。図２以降に示すＸ，Ｙ，Ｚ方向は、図１に示すＸ，Ｙ，Ｚ方向に対応している。以下の説明において、向きを特定する場合には、矢印の指し示す方向である正の方向を「＋」、矢印の指し示す方向とは反対の方向である負の方向を「－」として、方向表記に正負の符合を併用する。

【0009】

射出成形装置１０は、可塑化装置１１０と、射出制御機構１２０と、型締装置１３０と、成形型４００とを備えている。

【0010】

可塑化装置１１０は、第１フラットスクリュー１１１と第１バレル１１２と第１ヒーター１１３と第１ノズル１１４とを有している。第１フラットスクリュー１１１は、収容部１０１に収容されている。第１フラットスクリュー１１１は、スクロールあるいはローターとも呼ばれる。第１フラットスクリュー１１１は、駆動モーターや減速機によって構成されるスクリュー駆動部１１５によって、回転軸ＲＸを中心に収容部１０１内で回転駆動される。本実施形態において、Ｘ方向は、回転軸ＲＸに沿った方向である。第１バレル１１２の中心には、流出孔１１６が形成されている。流出孔１１６には、後述する射出シリンダー１２１が接続されている。流出孔１１６には、射出シリンダー１２１よりも上流部に、逆止弁１２４が備えられている。

【0011】

図２は、第１フラットスクリュー１１１の概略構成を示す斜視図である。第１フラットスクリュー１１１は、その中心軸に沿った方向における高さが直径よりも小さい略円柱状を有する。第１フラットスクリュー１１１の、第１バレル１１２に対向する溝形成面２０１には、中央部２０５を中心に、渦状の溝２０２が形成されている。溝２０２は、第１フラットスクリュー１１１の側面に形成された材料投入口２０３に連通している。ホッパー等の材料供給部から供給される材料は、材料投入口２０３を通じて溝２０２に供給される。溝２０２は、凸条部２０４によって隔てられることにより形成されている。図２には、溝２０２が３本形成されている例を示しているが、溝２０２の数は、１本でもよいし、２本以上であってもよい。なお、溝２０２は、渦状に限らず、螺旋状あるいはインボリュート曲線状であってもよいし、中央部から外周に向かって弧を描くように延びる形状であってもよい。

【0012】

図３は、第１バレル１１２の概略平面図である。第１バレル１１２は、第１フラットスクリュー１１１の溝形成面２０１に対向する対向面２１２を有している。対向面２１２の中央には、流出孔１１６が形成されている。対向面２１２には、流出孔１１６に接続され、流出孔１１６から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝２１１が形成されている。第１フラットスクリュー１１１の溝２０２に供給された材料は、第１フラットスクリュー１１１の回転と第１ヒーター１１３の加熱とによって、第１フラットスクリュー１１１と第１バレル１１２との間において可塑化されながら、第１フラットスクリュー１１１の回転によって溝２０２および案内溝２１１に沿って流動し、第１フラットスクリュー１１１の中央部２０５へと導かれる。中央部２０５に流入した材料は、第１バレル１１２の中心に設けられた流出孔１１６から射出制御機構１２０へと導かれる。なお、第１バレル１１２に案内溝２１１は設けられていなくてもよい。

【0013】

本実施形態において、「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。また、「溶融」とは、熱可塑性を有する材料が融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。

【0014】

図１に示すように、射出制御機構１２０は、射出シリンダー１２１と、プランジャー１２２と、プランジャー駆動部１２３とを備えている。射出制御機構１２０は、射出シリンダー１２１内の可塑化材料を、後述するキャビティー１１７に射出注入する機能を有している。射出制御機構１２０は、第１ノズル１１４からの可塑化材料の射出量を制御する。射出シリンダー１２１は、第１バレル１１２の流出孔１１６に接続された略円筒状の部材であり、内部にプランジャー１２２を備えている。プランジャー１２２は、射出シリンダー１２１の内部を摺動し、射出シリンダー１２１内の可塑化材料を、可塑化装置１１０に備えられた第１ノズル１１４に圧送する。プランジャー１２２は、モーターによって構成されるプランジャー駆動部１２３により駆動される。

【0015】

成形型４００は、可動型４２０と固定型４１０とを備えている。可動型４２０と固定型４１０とは、互いに対面して設けられ、その間に、成形品の形状に応じたキャビティー１１７を有している。可動型４２０および固定型４１０には、キャビティー１１７を区画する凹凸形状が形成されている。キャビティー１１７を区画する凹形状のことをキャビティー部ともいい、凸形状のことをコア部ともいう。キャビティー１１７には、第１バレル１１２の流出孔１１６から流出した可塑化材料が、射出制御機構１２０によって圧送されて第１ノズル１１４から射出される。可動型４２０および固定型４１０の詳細については後述するが、本実施形態における可動型４２０および固定型４１０は、キャビティー１１７が形成された積層体と、ベースプレートと、モールドベースとを備える樹脂型である。

【0016】

型締装置１３０は、成形型駆動部１３１を備えており、可動型４２０と固定型４１０との開閉を行う機能を有している。型締装置１３０は、モーターによって構成される成形型駆動部１３１を駆動することによってボールネジ１３２を回転させ、ボールネジ１３２に結合された可動型４２０を、固定型４１０に対して移動させて成形型４００を開閉させる。つまり、固定型４１０は、射出成形装置１０において静止しており、その静止した固定型４１０に対して、可動型４２０が、相対的に移動することにより、成形型４００の開閉が行われる。

【0017】

可動型４２０には、成形品を成形型４００から離型させるための押出機構４０７が設けられている。押出機構４０７は、エジェクターピン４０８と、支持板４０９と、支持棒４０６と、バネ４１１と、押出板４１２と、スラストベアリング４１３とを有する。

【0018】

エジェクターピン４０８は、キャビティー１１７内で成形された成形品を押し出すための棒状部材である。エジェクターピン４０８は、可動型４２０を貫通してキャビティー１１７まで挿通するように設けられている。支持板４０９は、エジェクターピン４０８を支持する板部材である。エジェクターピン４０８は、支持板４０９に固定されている。支持棒４０６は、支持板４０９に固定されており、可動型４２０に形成された貫通孔に挿通される。バネ４１１は、可動型４２０と支持板４０９との間の空間に配置され、支持棒４０６に挿入されている。バネ４１１は、成形時において、エジェクターピン４０８の頭部がキャビティー１１７の壁面の一部をなすように支持板４０９を付勢する。押出板４１２は、支持板４０９に固定されている。スラストベアリング４１３は、押出板４１２に取り付けられており、ボールネジ１３２の頭部が押出板４１２を傷つけないように設けられている。なお、スラストベアリング４１３に替えて、スラスト滑り軸受等を用いてもよい。

【0019】

図４は、三次元造形装置３００の概略構成を示す説明図である。本実施形態における三次元造形装置３００は、層を積層することによって、射出成形装置１０に用いられる成形型４００の一部となる積層体４５０を造形する。積層体４５０のことを造形部品ともいう。

【0020】

本実施形態における三次元造形装置３００は、造形ユニット３１０と、切削ユニット３２０と、ステージ３３０と、移動機構３４０と、制御部３５０とを備えている。

【0021】

制御部３５０は、１つ、または、複数のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェイスとを備えるコンピューターによって構成されている。制御部３５０は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、造形ユニット３１０、切削ユニット３２０、および、移動機構３４０の動作を制御する。なお、制御部３５０は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

【0022】

三次元造形装置３００は、制御部３５０の制御下で、造形ユニット３１０に設けられた第２ノズル３１１からステージ３３０に向かって造形材料を吐出させつつ、移動機構３４０を駆動させて第２ノズル３１１とステージ３３０との相対的な位置を変化させることによって、ステージ３３０上に積層体４５０を造形する。

【0023】

また、三次元造形装置３００は、制御部３５０の制御下で、切削ユニット３２０に装着された切削工具３２１を回転させつつ、移動機構３４０を駆動させて切削工具３２１とステージ３３０との相対的な位置を変化させることによって、ステージ３３０上に積層された積層体４５０を切削工具３２１で切削し、キャビティー１１７を形成する。

【0024】

図５は、造形ユニット３１０の概略構成を示す説明図である。造形ユニット３１０は、材料の供給源である材料供給部３１２と、材料を可塑化して造形材料にする可塑化部３１３と、造形材料を吐出する吐出部３１４とを備えている。

【0025】

材料供給部３１２は、可塑化部３１３に、造形材料を生成するための原材料を供給する。材料供給部３１２は、例えば、原材料を収容するホッパーによって構成される。材料供給部３１２は、下方に接続された材料供給路３１５を介して、可塑化部３１３に接続されている。原材料は、ペレットや粉末等の形態で材料供給部３１２に投入される。原材料としては、例えば、ＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＡ（ポリアミド）６６、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）等の樹脂を主成分とする材料が用いられる。主成分とは、その材料において、質量的に最も多く、例えば、５０質量％以上、含まれている成分であることをいう。なお、原材料には、主成分以外に、金属やセラミック、溶剤、バインダー等の成分が含まれてもよい。

【0026】

可塑化部３１３は、図１に示した射出成形装置１０の可塑化装置１１０と同様の構成を備える装置である。つまり、可塑化部３１３は、第２フラットスクリュー３１６と第２バレル３１７と第２ヒーター３０９とによって原材料の可塑化を行う。可塑化部３１３は、材料供給部３１２から供給された原材料を可塑化することにより、流動性を発現させたペースト状の造形材料を生成し、吐出部３１４へと導く。

【0027】

吐出部３１４は、可塑化部３１３によって生成された造形材料をステージ３３０に向かって吐出する第２ノズル３１１を備える。吐出部３１４には、第２ノズル３１１から吐出する造形材料の吐出量を調整可能な吐出量調整部３１８が備えられている。本実施形態において、吐出量調整部３１８は、バタフライバルブによって構成されている。制御部３５０は、モーター等により構成されたバルブ駆動部３１９を駆動してバタフライバルブを回転させることにより、造形材料の吐出量を調整する。

【0028】

図４に示す切削ユニット３２０は、ステージ３３０側の先端に取り付けられた切削工具３２１を回転させて、ステージ３３０上に積層された積層体４５０の切削を行う装置である。切削工具３２１として、例えば、フラットエンドミルや、ボールエンドミルを用いることができる。制御部３５０は、移動機構３４０を制御することによって、切削工具３２１とステージ３３０上に積層された積層体４５０との相対的な位置を変化させて切削位置を制御する。

【0029】

ステージ３３０は、移動機構３４０によって支持されている。本実施形態における移動機構３４０は、ステージ３３０を、造形ユニット３１０および切削ユニット３２０に対して、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿って移動させる３軸ポジショナーとして構成されている。本実施形態では、ステージ３３０上に、成形型４００の一部を構成するベースプレート４３０が取り外し可能に固定され、そのベースプレート４３０上に積層体４５０が造形される。なお、移動機構３４０は、ステージ３３０を移動させずに、造形ユニット３１０および切削ユニット３２０をステージ３３０に対して移動させてもよい。また、移動機構３４０は、ステージ３３０と、造形ユニット３１０および切削ユニット３２０との両方を移動させてもよい。移動機構３４０は、ステージ３３０を水平面に対して傾斜させる機能を有してもよいし、第２ノズル３１１や切削工具３２１を傾斜させる機能を有してもよい。

【0030】

図６は、ベースプレート４３０の概略構成を示す斜視図である。ベースプレート４３０は、金属によって形成された板状の部材である。ベースプレート４３０には、層が積層される面に複数の貫通孔４３１が形成されている。複数の貫通孔４３１は、マトリクス状に配列されている。なお、ベースプレート４３０は、金属に限らず、ガラスやセラミックなどの材料によって形成されていてもよい。

【0031】

図７は、成形型４００の製造方法を示す工程図である。以下では、成形型４００のうちの可動型４２０の製造方法を説明する。第１工程において、まず、三次元造形装置３００が、ステージ３３０上に固定されたベースプレート４３０の上に、成形型４００の一部となる積層体４５０を造形する。

【0032】

図８は、三次元造形装置３００において積層体４５０を造形する様子を模式的に示す図である。三次元造形装置３００では、造形ユニット３１０の可塑化部３１３において、固体状態の原材料が可塑化されて造形材料が生成される。制御部３５０は、ステージ３３０と第２ノズル３１１との距離を保持したまま、ステージ３３０の上面に沿った方向に、ステージ３３０に対する第２ノズル３１１の位置を変えながら、第２ノズル３１１から造形材料を吐出させる。第２ノズル３１１から吐出された造形材料は、第２ノズル３１１の移動方向に連続してベースプレート４３０上に堆積され、層Ｌが形成される。

【0033】

制御部３５０は、第２ノズル３１１の走査を繰り返して複数の層Ｌを形成する。より具体的には、制御部３５０は、１つの層Ｌを形成した後、ステージ３３０に対する第２ノズル３１１の位置を、Ｚ方向に移動させる。そして、これまでに形成された層Ｌの上に、さらに層Ｌを積み重ねることによって積層体４５０を造形する。

【0034】

制御部３５０は、例えば、一層分の層Ｌを堆積した後に第２ノズル３１１をＺ方向に移動させる場合や、不連続のパスを造形する場合等において、第２ノズル３１１からの造形材料の吐出を一時的に中断させることがある。この場合、制御部３５０は、吐出量調整部３１８を制御して、第２ノズル３１１からの造形材料の吐出を停止させる。制御部３５０は、第２ノズル３１１の位置を変更した後、吐出量調整部３１８によって造形材料の吐出を再開させることによって、変更後の第２ノズル３１１の位置から造形材料の堆積を再開させる。

【0035】

図９は、ベースプレート４３０上に積層体４５０が造形された様子を示す斜視図である。ベースプレート４３０には、層Ｌが積層される面に、複数の貫通孔４３１が形成されている。そのため、貫通孔４３１を跨ぐように第２ノズル３１１が移動して造形材料が吐出されることで、造形材料の一部が貫通孔４３１に進入し、貫通孔４３１によりアンカー効果が発揮される。そのため、積層体４５０の造形中に、積層体４５０がベースプレート４３０から剥がれることを抑制できる。

【0036】

図１０は、積層体４５０に対して切削加工が施された様子を示す斜視図である。本実施形態では、図７に示した第１工程において、積層体４５０が造形された後、三次元造形装置３００は、切削ユニット３２０を用いて、積層体４５０を切削することにより、キャビティー１１７を形成する。つまり、第１工程では、キャビティー１１７を有する積層体４５０を造形する。図１０には、キャビティー１１７を区画する凹形状が形成されている例を示しているが、キャビティー１１７を区画する凸形状を切削により形成してもよい。図１０では、キャビティー１１７が一つだけ形成されている例を示しているが、キャビティー１１７は、複数形成されてもよい。なお、他の実施形態では、キャビティー１１７の形成だけではなく、切削ユニット３２０を用いて、積層体４５０の表面の平滑化や側面の削り出しを行ってもよい。

【0037】

本実施形態では、更に、三次元造形装置３００は、切削ユニット３２０を用いて、キャビティー１１７の底部に孔開け加工を施すことにより、複数の貫通孔４３１のうちの少なくとも１つの貫通孔４３１と連通する連通孔１１８を積層体４５０に形成する。つまり、第１工程では、複数の貫通孔４３１のうちの少なくとも１の貫通孔４３１と積層体４５０に形成されたキャビティー１１７とを連通させる連通孔１１８が形成された積層体４５０を造形する。図１０には、３つの貫通孔４３１と連通する３つの連通孔１１８が形成された例を示している。成形型４００を射出成形装置１０に取り付けた際、この連通孔１１８には、エジェクターピン４０８が挿通される。

【0038】

図１１は、連通孔１１８が形成された位置をベースプレート４３０の下面側から示す図である。本実施形態では、貫通孔４３１がベースプレート４３０にマトリクス状に配置されているため、各貫通孔４３１の位置とその貫通孔４３１の位置を識別するための識別番号との対応関係を制御部３５０に記憶させておけば、エジェクターピン４０８を挿通させる連通孔１１８の形成位置を容易に指定することが可能である。図１１には、１番から５５番までの識別番号を各貫通孔４３１に割り当て、１６番、２７番、３８番の貫通孔４３１に対応する位置に、連通孔１１８を形成した例を示している。

【0039】

図７に示した第２工程では、第１工程においてベースプレート４３０上に生成した積層体４５０を用いて、成形型４００を組み立てる。

【0040】

図１２は、成形型４００の組み立て方法を示す説明図である。本実施形態では、開口４４１が設けられた金属製のモールドベース４４０を用意し、そのモールドベース４４０の開口４４１の内側に、積層体４５０が造形されたベースプレート４３０を嵌め込む。こうすることにより、モールドベース４４０、ベースプレート４３０、および積層体４５０を有する成形型４００が組み立てられる。開口４４１の内側の形状は、ベースプレート４３０が嵌まる形状、すなわち、ベースプレート４３０の形状とぴったり合う形状になっている。モールドベース４４０の開口４４１の底部には、ベースプレート４３０が上方から当接する凸部４４２が内側に向けて設けられており、凸部４４２よりも内側の部分は、開放されている。つまり、開口４４１は、貫通孔であると言え、また、底部の一部が貫通した凹部であるとも言える。なお、ベースプレート４３０は、モールドベース４４０に組み込まれた状態で、モールドベース４４０に固定されることが好ましい。例えば、モールドベース４４０の側面およびベースプレート４３０の側面にボルト穴を設け、そのボルト穴にボルトを螺合させることでベースプレート４３０をモールドベース４４０に固定することができる。

【0041】

以上、可動型４２０の製造方法を説明したが、固定型４１０についても同様に製造可能である。ただし、固定型４１０については、エジェクターピン４０８が通る連通孔１１８ではなく、第１ノズル１１４から射出される可塑化材料をキャビティー１１７に導くゲート部を、造形ユニット３１０または切削ユニット３２０により積層体４５０に形成する。また、ベースプレート４３０のいずれかの貫通孔４３１には、射出成形装置１０に備えられた第１ノズル１１４が挿通される。

【0042】

以上のようにして製造された成形型４００は、図１に示した射出成形装置１０に取り付けられ、射出成形に用いられる。射出成形において用いられる原材料は、積層体４５０の材料よりも耐熱性が低い樹脂材料であることが好ましい。耐熱性が低いとは、ガラス転移点または融点が低いことをいう。例えば、積層体４５０の材料がＰＢＩであれば、射出成形に用いられる材料として、例えば、ＰＥＥＫやＰＰＳ、ＰＯＭ、ＡＢＳを用いることができる。また、積層体４５０の材料がＰＥＥＫであれば、射出成形に用いられる材料として、ＰＰＳやＰＯＭ、ＡＢＳを用いることができる。また、積層体４５０の材料がＰＰＳであれば、射出成形に用いられる材料として、ＰＯＭやＡＢＳを用いることができる。

【0043】

以上で説明した第１実施形態によれば、ベースプレート４３０上に直接的に造形材料を吐出して積層体４５０を造形し、その積層体４５０をベースプレート４３０とともに、モールドベース４４０に設けられた開口４４１の内側に組み込みことで成形型４００を製造する。積層体４５０を別途作成してベースプレート４３０やモールドベース４４０に固定する場合には、積層体４５０の、ベースプレート４３０やモールドベース４４０に対する取り付け面を精度良く加工する必要があるが、本実施形態では、上記のとおり、ベースプレート４３０上に積層体４５０を直接的に造形するため、取り付け面に対する加工が不要である。そのため、積層体４５０を備える成形型４００を簡便に製造できる。

【0044】

また、積層体４５０の使用後には、ベースプレート４３０から積層体４５０を除去することによって、ベースプレート４３０を再利用することができる。

【0045】

また、本実施形態では、層Ｌを積層して積層体４５０を造形した後に、積層体４５０を切削してキャビティー１１７を形成するので、キャビティー１１７を精度よく形成することができる。

【0046】

また、本実施形態では、ベースプレート４３０に、複数の貫通孔４３１が形成されているので、貫通孔４３１によるアンカー効果によって、積層体４５０がベースプレート４３０から剥がれることを抑制できる。

【0047】

また、本実施形態では、ベースプレート４３０に設けられた複数の貫通孔４３１のうちの少なくとも１の貫通孔４３１とキャビティー１１７とを連通させる連通孔１１８を積層体４５０に形成する。そのため、成形品を離型するためのエジェクターピン４０８を、貫通孔４３１と連通孔１１８とを通じてキャビティー１１７に挿入することができる。また、複数の貫通孔４３１の中から、エジェクターピン４０８を挿通させる貫通孔４３１を任意に選択できるので、ベースプレート４３０の汎用性を高めることができる。

【0048】

また、本実施形態では、ベースプレート４３０の形状が、モールドベース４４０の開口４４１に嵌まる形状である。そのため、モールドベース４４０に対する積層体４５０の位置決めを精度よく行うことができる。また、本実施形態では、ベースプレート４３０によって積層体４５０がモールドベース４４０内に位置決めされるため、積層体４５０を、開口４４１全体を満たす大きさにする必要がなく、コンパクトに形成できる。そのため、成形型４００を短期間に製造できる。

【0049】

また、本実施形態では、積層体４５０が、樹脂を主成分とする造形材料を用いて造形される。そのため、樹脂の断熱効果によって、射出成型時に、可塑化材料がキャビティー１１７内で急冷されることを抑制できる。そのため、成形品にヒケが生じることを抑制できる。

【0050】

Ｂ．第２実施形態：
図１３は、第２実施形態における成形型４００Ｂの斜視図である。成形型４００Ｂは、固定型４１０Ｂと可動型４２０Ｂとを備えている。

【0051】

図１４は、可動型４２０Ｂのパーティング面を示す平面図である。第２実施形態では、積層体４５０Ｂに形成されたキャビティー１１７Ｂに連通するように、積層体４５０Ｂに、センサーを取り付け可能な空間Ｓが形成されている。センサーとしては、例えば、キャビティー１１７内の樹脂の温度や圧力を測定するセンサーが取り付けられる。この空間Ｓは、図７に示した成形型の製造方法における第１工程において、切削によって形成される。つまり、第２実施形態における第１工程では、センサーを取り付け可能な空間Ｓが形成された積層体４５０Ｂの造形が行われる。なお、空間Ｓは、切削ではなく、空間Ｓの周囲に層を積層することによって形成してもよい。つまり、三次元造形によって空間Ｓを形成してもよい。

【0052】

図１５は、可動型４２０Ｂの断面図である。図１５は、図１３におけるＸＶ－ＸＶ断面を示している。本実施形態では、積層体４５０Ｂの内部に、キャビティー１１７Ｂを冷却するための熱媒体を流す第１流路４５１が形成されている。この第１流路４５１は、図７に示した成形型の製造方法における第１工程において、造形ユニット３１０を用いた三次元造形によって形成される。つまり、第２実施形態における第１工程では、熱媒体を流す流路が形成された積層体４５０Ｂが造形される。なお、第１流路４５１は、単純な形状であれば、切削によって形成されてもよい。

【0053】

図１６は、固定型４１０Ｂの断面図である。図１６は、図１３におけるＸＶＩ－ＸＶＩ断面を示している。本実施形態では、固定型４１０に備えられた積層体４５０Ｂにも、熱媒体を流す第２流路４５２が形成されている。なお、成形型４００Ｂには、第１流路４５１と第２流路４５２のいずれか一方のみが設けられていてもよい。

【0054】

更に、本実施形態における固定型４１０Ｂには、金属製のゲート部４５３が設けられている。ゲート部４５３は、モールドベース４４０に固定されている。本実施形態の第２工程では、金属製のゲート部４５３が設けられたモールドベース４４０に、積層体４５０Ｂが造形されたベースプレート４３０が組み込まれる。そのため、キャビティー１１７への可塑化材料の射出は、樹脂によって造形されたゲート部ではなく、金属製のゲート部４５３を通じて行われる。

【0055】

以上で説明した第２実施形態によれば、熱媒体を流す流路４５１，４５２が積層体４５０Ｂ内に形成されているので、流路４５１，４５２を積層体４５０Ｂの外部に配置するよりも、キャビティー１１７Ｂを効率的に冷却できる。

【0056】

また、本実施形態では、積層体４５０Ｂにセンサーを取り付けるための空間Ｓが形成されているので、センサーを用いてキャビティー１１７Ｂ内の温度や圧力を監視できる。

【0057】

また、本実施形態では、キャビティー１１７Ｂに射出を行うゲート部４５３が樹脂ではなく、金属によって形成されているので、成形型４００Ｂにおいて、高温かつ高圧に晒されるゲート部４５３が変形することを抑制できる。

【0058】

なお、第２実施形態では、（１）熱媒体を流す流路４５１，４５２、（２）センサーを取り付け可能な空間Ｓ、（３）金属製のゲート部４５２、のすべてが成形型４００Ｂに備えられていなくてもよく、これらのうちの１以上が備えられていればよい。

【0059】

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ－１）上記実施形態では、積層体４５０のキャビティー１１７を切削によって形成している。これに対して、キャビティー１１７は、切削ではなく、キャビティー１１７の周囲に層を積層することによって形成してもよい。つまり、三次元造形によってキャビティー１１７を形成してもよい。こうすることにより、複雑な形状のキャビティー１１７を容易に形成できるので、キャビティー１１７の設計自由度を高めることができる。なお、この場合、三次元造形装置３００は、切削ユニット３２０を備えていなくてもよい。

【0060】

（Ｃ－２）上記実施形態において、射出成形装置１０および三次元造形装置３００は、フラットスクリューを用いて、材料の可塑化を行う。これに対して、射出成形装置１０および三次元造形装置３００は、フラットスクリューではなく、インラインスクリューを用いて材料を可塑化してもよい。

【0061】

（Ｃ－３）上記実施形態において、三次元造形装置３００としては、熱溶解積層法や、粉末焼結積層造形法、光造形法、インクジェット法など、種々の三次元造形方式を採用する装置を用いることができる。

【0062】

（Ｃ－４）上記実施形態において、ベースプレート４３０に形成される貫通孔４３１は、エジェクターピン４０８が挿通する貫通孔４３１を除き、省略してもよい。また、エジェクターピン４０８が挿通する貫通孔４３１以外の部分は、貫通孔ではなく凹部が形成されてもよい。

【0063】

（Ｃ－５）上記実施形態では、ベースプレート４３０の形状が、モールドベース４４０の開口４４１にぴったりと嵌まる形状であるものとした。これに対して、ベースプレート４３０の形状は、開口４４１よりも小さな形状であってもよい。この場合、モールドベース４４０に対してベースプレート４３０をボルト等によって固定することによって積層体４５０の位置決めを行う。

【0064】

（Ｃ－６）上記実施形態では、固定型４１０と可動型４２０の両方が、積層体４５０を有する樹脂型であるものとした。これに対して、固定型４１０と可動型４２０のいずれか一方は、金属によって形成された金型であってもよい。

【0065】

（Ｃ－７）上記実施形態では、第１工程において、層の積層後に切削を行い、キャビティー１１７を有する積層体４５０を造形する。これに対して、成形型４００として使用した後のキャビティー１１７を有する積層体４５０を切削することによって、異なる形状のキャビティー１１７を有する積層体４５０を新たに形成してもよい。この場合、第１工程における層の積層を省略することができ、成形型４００を有効に再利用することができる。

【0066】

Ｄ．他の形態：
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0067】

（１）本開示の第１の形態によれば、射出成形装置に用いられる成形型の製造方法が提供される。この製造方法は、ベースプレート上に、造形材料を吐出して層を積層することで前記成形型の一部となる積層体を造形する第１工程と、前記積層体が造形された前記ベースプレートを、モールドベースに設けられた開口の内側に組み込み、前記モールドベース、前記ベースプレート、及び前記積層体を有する前記成形型を製造する第２工程と、を有する。
このような形態によれば、モールドベースに組み込むベースプレート上に直接的に積層体を造形するため、積層体の、ベースプレートやモールドベースへの取り付け面に対する加工が不要になる。そのため、積層体を備える成形型を簡便に製造できる。

【0068】

（２）上記形態では、前記第１工程において、キャビティーを有する前記積層体を造形してもよい。

【0069】

（３）上記形態では、前記第１工程において、前記層の積層後に切削することによって、前記キャビティーを有する前記積層体を造形してもよい。このような形態によれば、キャビティーを精度よく形成できる。

【0070】

（４）上記形態では、前記第１工程において、前記層が積層される面に複数の凹部または複数の貫通孔が設けられた前記ベースプレートの上に、前記積層体を造形してもよい。このような形態によれば、積層体がベースプレートから剥がれることを抑制できる。

【0071】

（５）上記形態において、前記ベースプレートは、前記層が積層される面に複数の貫通孔を有し、前記第１工程において、前記複数の貫通孔のうちの少なくとも１の貫通孔と前記積層体に形成されたキャビティーとを連通させる連通孔が形成された前記積層体を造形してもよい。このような形態によれば、成形品を離型するためのエジェクターピンを、貫通孔と連通孔とを通じてキャビティーに挿入することができる。

【0072】

（６）上記形態では、前記第１工程において、前記モールドベースの前記開口に嵌まる形状を有する前記ベースプレートの上に、前記積層体を造形してもよい。このような形態によれば、モールドベースに対する積層体の位置決めを精度よく行うことができる。

【0073】

（７）上記形態では、前記第１工程において、熱媒体を流す流路が形成された前記積層体を造形してもよい。このような形態によれば、積層体に形成されたキャビティーを効率的に冷却できる。

【0074】

（８）上記形態では、前記第１工程において、センサーを取り付け可能な空間が形成された前記積層体を造形してもよい。このような形態によれば、センサーを用いてキャビティー内の温度や圧力を監視できる。

【0075】

（９）上記形態では、前記第１工程において、主成分が樹脂の前記造形材料を用いて、前記積層体を造形してもよい。このような形態によれば、樹脂の断熱効果によって、射出成型時に、可塑化材料がキャビティーで急冷されることを抑制できる。そのため、成形品にヒケが生じることを抑制できる。

【0076】

（１０）上記形態では、前記第２工程において、金属製のゲート部が設けられた前記モールドベースに、前記積層体が造形された前記ベースプレートを組み込んでもよい。このような形態によれば、成形型において、高温かつ高圧に晒されるゲート部に変形が生じることを抑制できる。

【0077】

（１１）本開示の第２の形態によれば、射出成形装置に用いられる成形型が提供される。この成形型は、開口を有するモールドベースと、前記モールドベースの前記開口の内側に配置されるベースプレートと、前記ベースプレート上に造形された積層体と、を備える。

【符号の説明】

【0078】

１０…射出成形装置、１０１…収容部、１１０…可塑化装置、１１１…第１フラットスクリュー、１１２…第１バレル、１１３…第１ヒーター、１１４…第１ノズル、１１５…スクリュー駆動部、１１６…流出孔、１１７…キャビティー、１１８…連通孔、１２０…射出制御機構、１２１…射出シリンダー、１２２…プランジャー、１２３…プランジャー駆動部、１２４…逆止弁、１３０…型締装置、１３１…成形型駆動部、１３２…ボールネジ、２０１…溝形成面、２０２…溝、２０３…材料投入口、２０４…凸条部、２０５…中央部、２１１…案内溝、２１２…対向面、３００…三次元造形装置、３０９…第２ヒーター、３１０…造形ユニット、３１１…第２ノズル、３１２…材料供給部、３１３…可塑化部、３１４…吐出部、３１５…材料供給路、３１６…第２フラットスクリュー、３１７…第２バレル、３１８…吐出量調整部、３１９…バルブ駆動部、３２０…切削ユニット、３２１…切削工具、３３０…ステージ、３４０…移動機構、３５０…制御部、４００…成形型、４０６…支持棒、４０７…押出機構、４０８…エジェクターピン、４０９…支持板、４１０…固定型、４１１…バネ、４１２…押出板、４１３…スラストベアリング、４２０…可動型、４３０…ベースプレート、４３１…貫通孔、４４０…モールドベース、４４１…開口、４４２…凸部、４５０…積層体、４５１…第１流路、４５２…第２流路、４５３…ゲート部、Ｌ…層、ＲＸ…回転軸、Ｓ…空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】