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【発明の名称】 成形用スタンパおよび成形装置
【発明者】 【氏名】古桑 健

【氏名】松田 伸
【要約】 【課題】成形する側の表面部を領域毎に温度調整が可能な成形用スタンパおよび成形装置を提供する。

【構成】成形用スタンパ１０Ｆは、基体１９の主面部２１が被成形体１２を成形するために凹凸状に形成され、その基体１９に流路１０１が形成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成形体を成形する側の表面部が凹凸状に形成される基体を有し、
該基体の内部には、冷媒が流れる流路部が形成されていることを特徴とする成形用スタンパ。
【請求項２】
前記表面部の凸状部が帯状に形成され、前記流路の少なくとも一部が前記凸状部に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形用スタンパ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成形用スタンパと
該成形用スタンパで被成形体を押圧する押圧手段と、
前記成形用スタンパを加熱する加熱手段と、
前記成形用スタンパの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された温度に応じて前記冷媒の流量を制御する流量制御手段とを備えることを特徴とする成形装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂などの被成形体を成形するための成形用スタンパおよび前記成形用スタンパを備える成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、科学およびバイオの技術分野では、化学反応、生化学反応および試料を分析するためのシステムを、より小型化したマイクロ化学システムが研究されている。このマイクロ化学システムは、たとえば従来のシステムに比べて微細に加工されたマイクロ流路内で化学反応を起こさせたり、試料の分析を行う。これによって試料の単位面積当たりの反応面積を増大させ、試料の反応が完了する時間を大幅に削減することができる。またマイクロ流路内を流れる流体の流路の流量を精密に制御することができ、化学反応および試料の分析を効率的に行うことができる。このようなマイクロ化学システムにおける化学反応および試料の分析は、マイクロ流路、マイクロポンプおよびマイクロリアクタが形成されるマイクロ化学チップと呼ばれるチップにおいて行われている。
【０００３】
このような高精度で微細なマイクロ化学チップを民生用に広げるために、マイクロ化学チップを量産可能な製造装置を開発し、量産に伴うマイクロ化学チップの低コスト化を図っている。量産化するための技術として、たとえばスタンパを用いて、樹脂およびガラスなどの被成形体に数十〜数百μｍの突起などの構造物を転写成形し、マイクロ流路を形成する成形方法が試みられている。
【０００４】
図２９は、従来の技術の成形装置１を示す正面断面図である。成形装置１は、スタンパ２を用いて、ホットエンボス法で被成形体３にマイクロ流路を転写成形するための装置である。成形装置１は、スタンパ２と、スタンパ２を被成形体３に押圧させる押圧手段４と、スタンパ２を加熱する加熱手段５とを有する。加熱手段５は、電圧を印加されると発熱する１本の発熱抵抗体で構成されている。スタンパ２などの型は、その表面部がフォトリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工されているシリコン基板が用いられる。スタンパ２は押圧手段４の基台６に設けられている。被成形体３には、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの感光性樹脂をレジストに用いる場合、ガラスなどが用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８８８４５号公報
【特許文献２】特開２００４−７１５８７号公報
【特許文献３】特開２００４−１６０６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術の成形装置１を用いたホットエンボス法は、加熱されているスタンパ２を高い圧力で被成形体に押圧することによって行われる。スタンパ２によって被成形体３を成形するとき、スタンパ２は、被成形体の成形状況に応じた所望の温度があり、加熱手段５を制御することによって、スタンパ２の温度が前記所望の温度に保持されている。このようにスタンパ２の温度が制御されているけれども、スタンパ２の温度は、環境および成形状態に応じて刻々と変化しているので、加熱手段５によって所望の温度以上に加熱される場合がある。所望の温度以上に加熱されているスタンパ２によって被成形体３を成形すると、加工精度のよい完成品が得られない。所望の温度以上に加熱されているスタンパ２は、自然冷却することによって、その温度を所望の温度まで低下させている。このように自然冷却によって温度を低下させているので、被成形体を加工するとき、冷却に時間がかかる。
【０００７】
またこのような被成形体の成形を行うとき、スタンパ２は、被成形体に押圧する前の温度（以下、「初期温度」という）が最も低く、成形が終了するときの温度（以下、「完了温度」という）が最も高くなっている。それ故、連続して被成形体を成形するとき、成形終了後、次のスタンパ２を成形するためにスタンパ２を一定期間放置して、完了温度から初期温度まで自然冷却する。このような自然冷却では、冷却に時間がかかり、スタンパ２が初期温度まで下降する時間が長い。したがって連続して被成形体を製造するとき、被成形体の製造を開始する間隔が長くなり、単位時間当たりの製造量が少ない。
【０００８】
本発明の目的は、冷却する時間を短縮可能な成形用スタンパおよび成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被成形体を成形する側の表面部が凹凸状に形成される基体を有し、
該基体の内部には、冷媒が流れる流路部が形成されていることを特徴とする成形用スタンパである。
【００１０】
また本発明は、前記表面部の凸状部が帯状に形成され、前記流路の少なくとも一部が前記凸状部に沿って形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記成形用スタンパと
該成形用スタンパで被成形体を押圧する押圧手段と、
前記成形用スタンパを加熱する加熱手段と、
前記成形用スタンパの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された温度に応じて前記冷媒の流量を制御する流量制御手段とを備えることを特徴とする成形装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被成形体を成形するための基体の内部に流路が形成されている。この流路に冷媒を流すことによって、基体を冷却することができる。加熱された基体を冷却することによって、短期間で基体を所望の温度に下降させることができる。これによって複数の被成形体を連続して成形するときの時間を、従来の技術に比べて短縮することができる。したがって従来の技術に比べて、単位時間当たりの被成形体の成形数量、つまり完成品の製造個数を増加させることができる。
【００１３】
本発明によれば、流路の少なくとも一部が、帯状に形成されている凸状部に沿って形成されている。これによって冷却機構として用いられる流路が凸状部に沿って形成されるので、凸状部を効率よく冷却することができる。このように凸状部を効率的に冷却できるので、複数の被成形体を連続して成形するときの時間をさらに短縮することができる。
【００１４】
本発明によれば、電力供給手段によって発熱抵抗体に電力を供給し、基体の温度を上昇させた状態で、押圧手段によって成形用スタンパを被成形体に押圧することによって、被成形体を成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。また実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１６】
図１は、実施の第１の形態の成形用スタンパ１０を含む成形装置１１を示す正面断面図である。図２は、成形用スタンパ１０を示す斜視図である。図３は、図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断して見た成形用スタンパ１０を示す断面図である。図４は、図３の切断面線ＩＶ−ＩＶで切断して見た成形用スタンパ１０を示す断面図である。成形装置１１は、成形用スタンパ１０を備え、成形用スタンパ１０を被成形体１２に押圧して、被成形体３の表面部を成形するための型である。本実施の形態では、成形装置１１は、ナノプリント法で被成形体３の表面部に微細構造を成形可能な装置であり、成形用スタンパ１０を被成形体３押圧することによって前記微細構造、たとえばマイクロ化学チップを形成する装置である。ただし成形装置１１は、ナノインプリント法で成形可能なものに限定されず、成形用スタンパ１０を押圧して被成形体３を成形する装置であればよい。たとえばハンコおよびスタンパのマスタを成形する装置であってもよい。成形装置１１は、ステージ１３と、プレス手段１４と、成形用スタンパ１０と、温度制御手段１５と、筐体１６とを含む。ステージ１３と、プレス手段１４と、成形用スタンパ１０と、温度制御手段１５とは、筐体１６内に配設される。
【００１７】
ステージ１３は、被成形体である被成形体１２を載置するための台である。ステージ１３は、扁平状の平板であり、たとえばＳＵＳ４０３から成り、被成形体１２を保持する機構を有するとともに、スタンパ１０に対して相対変位可能に構成され、被成形体１２の位置を精密に制御する事ができる。被成形体１２は、たとえば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂またはこれらの材料を混合して成る混合材料から成る。具体的には、アクリル樹脂またはガラスである。
【００１８】
押圧手段であるプレス手段１４は、プレス駆動部１７と基台１８とを有する。プレス駆動部１７は、筐体１６に設けられている。プレス駆動部１７は、基台１８が設けられ、基台１８を上下方向Ｚ（以下、「Ｚ方向」という場合がある）に変位駆動するように構成されている。基台１８は、たとえばＳＵＳ４０３から成り、成形用スタンパ１０を装着可能に構成されている。
【００１９】
成形用スタンパ１０は、基体１９と発熱抵抗体２０を含む。基体１９は、セラミック、本実施の形態ではアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から成り、大略的に直方体状に形成され、その主面部２１に凹凸状に形成されている。具体的には、基体１９は、基体本体２２の表面部２３に１または複数の凸状部２４が形成されている。本実施の形態では、基体の厚み方向である第１方向Ａ１（以下、「Ａ１方向」という場合がある）に垂直な第２方向Ａ２（以下、「Ａ２方向」という場合がある）に延びる４つの凸状部２４が等間隔で形成されている。ただし凸状部２４は、このような形状に限定されず、被成形体１２に形成すべき凹部に応じてその形状が変更され、また凸状でなく突起であってもよい。基体１９は、Ａ１方向とＺ方向とが一致するようにプレス手段１４の基台１８に装着されている。基体１９の内部には、発熱抵抗体２０が形成されている。
【００２０】
発熱抵抗体２０は、たとえばタングステンおよびセラミックの混合材料から成る高抵抗の抵抗体であり、電流が流れると発熱する抵抗体である。本実施の形態では、発熱抵抗体２０は、基体１９の第３方向Ａ３（以下、「Ａ３方向」という場合がある）の一端部から他端部に向かって、連続パルス波形状に蛇行するように配設されている。Ａ３方向は、Ａ１方向およびＡ２方向に垂直な方向である。ただし発熱抵抗体２０は、このような形状に配設されるものに限定されない。このようにして配設される発熱抵抗体２０の一端部２０ａおよび他端部２０ｂには、各端部２０ａ，２０ｂから基体１９の側面部２６、具体的には主面部２１に垂直な表面部２６に延びる給電配線２５が形成されている。給電配線である給電配線２５は、導体材料たとえばタングステンメタライズから成り、発熱抵抗体２０に電気的に接続され、側面部２６で外方に向かって露出している。具体的には、給電配線２５は、切立ち部２５ａと水平部２５ｂとを有する。切立ち部２５ａは、発熱抵抗体２０の各端部２０ａ，２０ｂからＡ１方向に立ち上がるように形成される、水平部２５ｂは、切立ち部２５ａの端部から基体１９の側面部２６に向かって、本実施の形態ではＡ２方向に延びるように形成され、その端部が前記側面部２６から外方に露出している。
【００２１】
プレス手段１４の基台１８には、導体材料から成る給電配線３８が設けられている。本実施の形態では、給電配線３８は、基台１８の外部に配設されている。給電配線３８は、成形用スタンパ１０の基体１９が基台１８に装着されている状態で、成形用スタンパ１０の各給電配線２５の水平部２５ｂに電気的にそれぞれ接続されている。さらに配線３８は、温度制御手段１５に電気的に接続されている。
【００２２】
温度検出手段であり電力供給手段である温度制御手段１５は、配線３８に電気的に接続され、図示しない電源に電気的に接続されている。温度制御手段１５は、成形用スタンパ１０の温度を検出し、この検出結果に応じて発熱抵抗体２０に印加する電圧を制御し、成形用スタンパ１０の温度を制御する機能を有する。具体的には、温度制御手段１５は、発熱抵抗体２０がタングステンとセラミックとの混合材料から成るので、発熱抵抗体２０のＴＣＲ抵抗温度特性を利用して発熱抵抗体２０の温度を演算し、この演算結果に基いて発熱抵抗体２０に印加する電圧を制御し、成形用スタンパ１０の温度制御を行っている。
【００２３】
またステージ１３は、載置される被成形体１２の成形すべき表面部である加工面部４０が、プレス手段１４が成形用スタンパ１０を駆動する方向、本実施の形態ではＺ方向に垂直になるように、被成形体１２を載置する載置面部が形成されている。
【００２４】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、成形用スタンパ１０を形成する手順を示す図である。以下に、このように構成される成形用スタンパ１０の形成方法について説明する。成形用スタンパ１０は、第１〜第３層状体２７，２８，２９を積層し、この積層体３０に大きな圧力を印加しつつ焼結することによって形成される。本実施の形態では、３つの層状体２７，２８，２９の場合について説明するけれども、複数の層状体を積層して焼結することによって、成形用スタンパ１０を形成してもよい。以下、具体的な成形用スタンパ１０の製造方法について説明する。
【００２５】
まず第１層状体２７を形成する工程について説明する。ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）から成るシート３２上に導体ペーストを付着させて発熱抵抗体２０を形成する（図５Ａ（ａ）参照）。具体的には、スクリーン印刷法などによって、シート３２上に導体ペーストを付着させて連続パルス波形状の発熱抵抗体２０を形成する。導体ペーストは、導体材料、有機バインダおよび有機溶剤が含まれる。たとえば導体材料には、タングステン（Ｗ）が用いられ、有機バインダには、アクリル樹脂、エチルセルロースまたは、メチルセルロースなどが用いられ、有機溶剤には、テルピネオール、ジブチルフタレート（Ｄ．Ｂ．Ｐ．）が用いられる。ただしこのような材料に限定するものではない。
【００２６】
セラミック粉末、有機バインダおよび溶剤などを混合したセラミックスラリーをシート３２上に塗布して、セラミックグリーンシート（以下、「グリーンシート」という場合がある）３１を形成する（図５Ａ（ｂ）参照）。たとえばセラミック粉末には、Ａｌ２Ｏ３が用いられ、有機バインダには、アクリル樹脂、エチルセルロースまたは、メチルセルロースなどが用いられ、溶剤には、テルピネオール、ジブチルフタレート（Ｄ．Ｂ．Ｐ．）などが用いられる。シート３２にセラミックスラリーを塗布してグリーンシート３１を形成する方法としては、たとえば必要量のセラミックスラリーを供給し供給部または塗布面を移動することによって一定の厚みの塗布を行うダイコーター法、または一定量のセラミックスラリーを供給し、余分なセラミックスラリーをブレードにより除去し、一定厚みの塗布を行うドクターブレード法などが用いられる。グリーンシート３１の厚さｄ１は、発熱抵抗体２０の厚みｄ２より厚くなるように形成される。
【００２７】
給電配線２５の切立ち部２５ａを配設するための貫通孔３３を形成する（図５Ａ（ｃ）参照）。貫通孔３３は、グリーンシート３１の厚み方向に貫通し、発熱抵抗体２０の両端部２０ａ，２０ｂが貫通孔３３に露出するように形成される。貫通孔３３は、パンチング加工またはレーザ加工を施すことによって形成される。貫通孔３３を形成後、貫通孔３３には、スクリーン印刷法などによって、給電配線２５の切立ち部２５ａの前駆体である導体ペーストが充填される。このようにしてシート３１上には、第１層状体２７が形成されている（図５Ａ（ｄ）参照）。
【００２８】
次に第２層状体２８を形成する工程について説明する。ＰＥＴから成るシート３４上に有機材料を付着させて有機グリーンシート３５を形成する（図５（ｅ）参照）。具体的には、スクリーン印刷法などによって、シート３２上に有機材料を付着させて、一方向に延びる複数の有機グリーンシート３５を前記一方向に垂直な方向に等間隔あけて形成する。有機材料には、アクリル樹脂などが用いられ、有機溶剤には、テルピネオール、ジブチルフタレート（Ｄ．Ｂ．Ｐ．）などが用いられる。ただしこのような材料に限定するものではない。
【００２９】
セラミック粉末、有機バインダおよび溶剤などを混合したセラミックスラリーをシート３４上に塗布して、グリーンシート３６を形成する。シート３４にセラミックスラリーを塗布してグリーンシート３６を形成する方法としては、たとえば必要量のセラミックスラリーを供給し、供給部または塗布面を移動することによって一定の厚みの塗布を行うダイコーター法、または一定量のセラミックスラリーを供給し、余分なセラミックスラリーをブレードを用いて除去し、一定の厚みの塗布を行うドクターブレード法などが用いられる。グリーンシート３６の厚さｄ３は、有機グリーンシート３５の厚みｄ４より厚くなるように形成されている。このようにしてシート３４上には、第２層状体２８が形成される（図５Ｂ（ｆ）参照）。
【００３０】
次に第３層状体２９を形成する工程について説明する。ＰＥＴから成るシート３６上に導体ペーストを付着させて給電配線２５の水平部２５ｂを形成する（図５Ｂ（ｇ）参照）。具体的には、スクリーン印刷法などによって、シート３６上に導体ペーストを付着させて一方向に延びる２つの給電配線２５の水平部２５ｂを形成する。さらにセラミックスラリーをシート３６上に塗布してグリーンシート３９を形成する。グリーンシート３９の厚さｄ５は、給電配線２５の水平部２５ｂの厚みｄ６より厚くなるように形成される。さらに水平部２５ｂの外部に露出する端部には、腐食を防止するためにニッケル（Ｎｉ）または金（Ａｕ）のめっきが施され、配線３８と電気的に接続される外部端子が形成される。このようにしてシート３６上には、第３層状体２９が形成される（図５Ｂ（ｈ）参照）。
【００３１】
次に積層体３０を焼結して成形用スタンパ１０を形成する工程について説明する。第１層状体２７と第２層状体２８と第３層状体２９を積層し、積層体３０を構成する。積層体３０を構成するとき、発熱抵抗体２０が積層体３０の内部に形成され、有機グリーンシート３５が外方に露出するように、第１および第２層状体２７，２８を積層し、給電配線２５の各切立ち部２５ａが、各水平部２５ｂに電気的に接続されるように第１層状体２８に第３層状体を積層する。具体的には、第２、第１および第３層状体２８，２７，２９の順で積層され、発熱抵抗体２０は、有機グリーンシート３５が形成される表面部と反対側の表面部に臨み、発熱抵抗体２０が形成されている側と反対側の表面部に給電配線２５の水平部２５ｂが臨むように配設される。このようにして形成される積層体３０を、プレス装置３７によって、第１および第２層状体２８，２９が積層される方向に挟持するように押圧する（図５Ｃ（ｉ）参照）。押圧後、積層体３０を焼結する。このとき温度が脱バインダ領域に達すると、有機グリーンシート３５が燃焼し、積層体３０の表面部が凹凸状に形成される。さらに温度が上昇すると、温度が焼結温度領域に達し、積層体３０が焼きしまり、成形用スタンパ１０が形成される（図５Ｃ（ｊ））。このように焼結することよって主面部２１が凹凸状に形成される成形用スタンパ１０を形成することができる。
【００３２】
図６は、成形装置１１を用いて被成形体１２を成形する手順を示す図である。図６には、成形装置１１のうち成形用スタンパ１０だけを図示し、成形用スタンパ１０以外の構成については図示を省略する。以下では、成形装置１１を用いて被成形体１２を成形する成形方法について、図１を参照しつつ説明する。ステージ１３に被成形体１２を載置され、温度制御手段１５によって発熱抵抗体２０に電圧を印加し、成形用スタンパ２０の基体１９を加熱する（図６（ａ）参照）。加熱し予め定められる温度に達すると、プレス手段１４によって成形用スタンパ２０をＺ方向一方に下降させ、成形用スタンパ２０の凸状部２４を被成形体１２の加工面部４０に当接させる。
【００３３】
プレス手段１４によって、成形用スタンパ２０を当接する状態からさらに降下させて、成形用スタンパ１０に被成形体１２を押圧させる。このとき温度制御手段１５は、被成形体１２が成形用スタンパ１０の降下位置に応じて、つまり成形状況に応じて、成形用スタンパ１０の基体１９の温度を制御する。温度制御手段１５は、たとえば成形用スタンパ１０が降下するに従って、基体１９の温度を上昇させるように制御する。さらに成形用スタンパ１０を予め定められる成形位置まで降下させる、たとえば基体本体２２の表面部２３が被成形体１２の加工面部４０に達する位置まで降下させると、プレス手段１４は、成形用スタンパ１０の降下を停止する（図１の２点鎖線および図６（ｂ）参照）。温度制御は発熱抵抗体２０のＴＣＲ特性を利用して行われる。つまり発熱抵抗体の抵抗値を連続的に測定し、抵抗値にあわせて電流値（または電圧値）を適正な値に制御することで温度を制御する。このように成形用スタンパ１０を成形位置まで降下させると、被成形体１２の成形用スタンパ１０の凸状部２４が押圧される部分に凹部４１が形成され、残余部に凸部４２が形成される。このようにして被成形体１２を成形し、成形品が形成される。
【００３４】
その後、プレス手段１４は、成形用スタンパ１０を予め定められる位置、たとえば初期位置まで上昇させる（図６（ｃ）参照）。このとき温度制御手段１５は、発熱抵抗体２０に対する電圧の印加を停止し、発熱抵抗体２０の発熱を停止する。次の被成形体１２を成形するとき、再度、発熱抵抗体２０に電圧を印加して、発熱抵抗体２０を発熱させて、成形用スタンパ１０を降下させて成形を行う。
【００３５】
以下では、このように構成される成形用スタンパ１０および成形装置１１が奏する効果ついて説明する。本実施の形態の成形用スタンパ１０によれば、基体１９に発熱抵抗体２０が配設されているので、基体１９が直接的に加熱される。基体１９を直接的に加熱するので、基体１９以外の構成、たとえばプレス駆動部１７および基台１８に伝達する熱を抑制でき、熱損失を小さくすることができる。また基体１９を直接的に加熱するので、外部に熱が逃げることを防ぐための断熱手段を設けずとも熱損失が小さい。したがって断熱手段を設ける必要がなく、部品点数を削減でき、構成を簡単化することができる。また基体１９に熱源である発熱抵抗体２０が設けられるので、熱源が被成形体１２に近く、従来の技術の成形装置１より小さい電流で基体１９の主面部２１が被成形体１２を成形するために必要な温度に達する。また基体１９を直接的に加熱するので、基台１８などの熱膨張が抑制され、より精密な加工が可能となる。
【００３６】
本実施の形態の成形用スタンパ１０によれば、発熱抵抗体２０が基体１９の内部に配設されるので、発熱抵抗体２０が被成形体１２に直接接触することがない。これによって発熱抵抗体２０の損傷を防止することができ、発熱抵抗体２０が断線して成形用スタンパ１０が使用不能になることを防止できる。さらに発熱抵抗体２０が外部に露出していないので、発熱抵抗体２０の腐蝕も防止することができる。このように発熱抵抗体２０を基体１９内部に配設することによって、損傷および腐蝕の点において、発熱抵抗体２０を保護することができる。
【００３７】
本実施の形態の成形装置１１によれば、基体１９がセラミックから成る。これによって発熱抵抗体２０との一体性を高めることができる。また基体１９がセラミックから成るので、耐摩耗性、耐腐蝕性および耐熱性が高く、破損および腐蝕し難く、熱による変形が抑制され、利便性の高い成形用スタンパ１０を実現することができる。これによって、成形用スタンパ１０によって成形が繰返し行われても基体１９が損傷することがなく、また基体１９の加熱および冷却が繰返し行われても、基体１９が熱応力などで破損することがない。またセラミックで成形用スタンパ１０を形成するので、本実施の形態のように成形用スタンパ１０に直接接触させて成形しても基体１９が欠けるなどすることがなく、成形用スタンパ１０を繰返し使用することができる。セラミックで構成することによって、ガラスなど高温で成形しなければ成らない材料から成る被成形体１２を繰返し成形する場合であっても、繰返し熱応力にも耐え得ることができ、良好なスタンパが形成される。
【００３８】
本実施の形態の成形用スタンパ１０によれば、基体１９と発熱抵抗体２０とが一体的に焼結されているので、被成形体１２を繰返し成形するときの熱応力に起因する基体からの発熱抵抗体の剥離を抑制できる。
【００３９】
本実施の形態の成形装置１１によれば、基体１９の側面部２６から導出される給電配線２５に電力を供給することによって、発熱抵抗体２０に電力が供給され、発熱抵抗体２０が発熱する。これによって基体１９の温度を上昇させることができる。また側面部２６から給電配線２５が導出されるので、プレス手段１４に内部に配線３８を配設する必要がなく、プレス手段１４の加工が容易になる。
【００４０】
本実施の形態の成形用スタンパ１０によれば、温度制御手段１５によって発熱抵抗体２０に電力を供給し、基体１９の温度を上昇させた状態で、プレス手段１４によって成形用スタンパ１０を被成形体１２に押圧することによって、被成形体１２を成形することができる。
【００４１】
本実施の形態の成形装置１１によれば、温度制御手段１５によって成形用スタンパ１０の温度が検出され、検出された温度に応じて発熱抵抗体２０に供給する供給電力、具体的には印加する電圧を調整する。成形装置１毎または成形品のロッドを成形する毎に成形用スタンパ１０の温度にばらつきがある場合、各成形品の寸法にばらつきが生じ、加工精度のよい成形品が得られない。成形用スタンパ１０の温度に応じて供給電力を調整することができるので、成形装置１毎または成形品のロッドを成形する毎に成形用スタンパ１０の温度がばらつくことを抑制でき、成形品の寸法のばらつきを抑制し、加工精度のよい成形品を成形することができる。
【００４２】
図７は、実施の第２の形態の成形用スタンパ１０Ａを示す斜視図である。成形用スタンパ１０Ａは、実施の第１の形態の成形用スタンパ１０と構成が類似している。したがって成形用スタンパ１０Ａの構成については、実施の第１の形態の成形用スタンパ１０と異なる点についてだけ説明し、同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。成形用スタンパ１０Ａは、発熱抵抗体２０が基体１９の内部に配設されず、基体１９の凸状部２４に配設されている。本実施の形態では、基体１９の凸状部２４に発熱抵抗体２０を形成する。ただしこのような形状に限定されず、基体１９の凸状部２４にＡ２方向に延びる溝を形成し、その溝に発熱抵抗体２０を形成してもよく、また凸状部２４自体を発熱抵抗体２０で構成してもよい。さらに発熱抵抗体２０の腐蝕防止および耐摩耗性を向上させるために、発熱抵抗体２０に保護膜を形成する。これによって発熱抵抗体２０を凸状部２４に形成しても、腐蝕することおよび損傷することを防止できる。
【００４３】
本実施の形態の成形用スタンパ１０Ａによれば、被成形体１２と接触し成形する凸状部２４に発熱抵抗体２０が設けられているので、被成形体１２に熱が伝達しやすい。これによって熱損失が少なく、従来の技術の成形装置１よりもより小さい電流で被成形体１２の成形が可能である。また凸状部２４に発熱抵抗体２０が設けられているので、被成形体１２を整形する成形部の温度制御が精密に制御することができる。
【００４４】
図８は、実施の第３の形態の成形用スタンパ１０Ｂを備える成形装置１１Ｂを示す正面断面図である。成形用スタンパ１０Ｂおよび成形装置１１Ｂは、成形用スタンパ１０および成形装置１１と構成が類似している。したがって成形用スタンパ１０Ｂおよび成形装置１１Ｂの構成については、成形用スタンパ１０および成形装置１１と異なる点についてだけ説明し、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。成形用スタンパ１０Ｂには、起電力発生装置５１が設けられている。起電力発生回路５１は、たとえばループコイルまたは金属製のベタパターンで構成され基体１９の内部に形成される。起電力発生回路５１は、電磁波を受けて起電力を発生する機能を有する。起電力発生回路５１は、発熱抵抗体２０の各端部２０ａ，２０ｂに電気的に接続されている。起電力発生回路５１は、グリーンシート上にループコイル状またはベタパターン状に導体ペーストを付着させた層状体を第１および第２層状体２８，２９に積層し、焼結することによって形成することができる。
【００４５】
成形装置１１は、電磁波発生手段５２をさらに備える。電磁波発生手段５２は、起電力発生回路５１に向かって電磁波を放射する機能を有する。電磁波発生手段５２は、たとえば推奨振動子などの発信回路およびアンテナを含み、発信回路から伝送される信号に基いてアンテナから電磁波を放射するように構成されている。
【００４６】
さらに成形用スタンパ１０には、その凸状部２４上に温度検出手段５３が設けられている。温度検出手段５３は、たとえばアルメルクロメル熱電対または銅コンスタンタン熱電対によって構成される。温度検出手段５３は、成形時における被成形体１２の温度を検出する機能を有する。温度検出手段５３によって検出される温度に基いて、発熱抵抗体２０に印加すべき電圧が制御される。つまり電磁波発生手段５２から放射される電磁波の磁束密度などが決定される。
【００４７】
このように構成される成形装置１１Ｂは、電磁波発生手段５２から電磁波を放射すると、起電力発生回路５１が電磁波を受けて起電力を発生する。発生した起電力が発熱抵抗体２０に供給され、発熱抵抗体２０が発熱する。このような発熱抵抗体２０が発熱している状態で、被成形体１２が成形される。
【００４８】
本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｂによれば、基体１９に配設される起電力発生回路５１に向かって電磁波を放射すると、起電力発生回路５１が電磁波を受け起電力を発生する。これによって発熱抵抗体２０に電力が供給され、発熱抵抗体２０が発熱し、基体１９の温度を上昇させることができる。このように起電力発生回路５１を用いることによって、電源と発熱抵抗体２０とを電気的に接続する必要がなく、外部配線を省略することができる。したがって基体１９は、プレス装置１４によってＺ方向に変動するので、外部配線の位置に制約が多いけれども、起電力発生回路５１を用いることによって、このような問題を解決することができる。
【００４９】
本実施の形態の成形装置１１Ｂによれば、電磁波発生手段５２によって起電力発生回路５１に電磁波を放射すると、起電力発生回路５１で起電力が発生し、発熱抵抗体２０に電力が供給される。これによって発熱抵抗体２０が発熱して基体１９の温度を上昇させる。このように基体１９の温度が上昇した状態で、プレス手段１４によって成形用スタンパ１０を被成形体１２に押圧することによって、被成形体１２を成形することができる。
【００５０】
本実施の形態では、成形用スタンパ１０は、セラミックから成るけれども、セラミックに限定されない。たとえばシリコン（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、多結晶シリコン、ガラス、などであってもよい。
【００５１】
また本実施の形態では、導体ペーストを塗布することによって発熱抵抗体２０を形成しているけれども、ＣＶＤ法によって発熱抵抗体２０を形成してもよい。
【００５２】
また本実施の形態では、有機グリーンシート３５を用いて、主面部２１の凹凸形状を形成しているけれども、必ずしもこのような方法に限定されない。たとえば第１層状体２７に扁平状のグリーンシートを積層した積層体の表面部を、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Yttrium Aluminum Garnet：略称ＹＡＧ）レーザなどを用いるレーザ加工によって、凹凸状に形成し、その後焼結して成形用スタンパ１０を形成してもよい。また前記積層体を焼結した後に、焼結された積層体の表面部を、ＹＡＧレーザ等を用いるレーザ加工によって凹凸状に形成、成形用スタンパ１０を形成してもよい。
【００５３】
本実施の形態では、成形用スタンパ１０を被成形体１２に押圧しているけれども、被成形体１２にレジストを形成し、そのレジストを成形用スタンパ１０によって成形し、被成形体１２をエッチングして成形してもよい。
【００５４】
本実施の形態では、起電力発生回路５１が基体１９の内部に形成されているけれども、外部に形成されてもよい。
【００５５】
図９は、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃを示す斜視図である。図１０は、図９の切断面線Ｘ−Ｘで切断して見た成形用スタンパ１０Ｃを示す断面図である。図１１は、図１０の切断面線ＸＩ−ＸＩで切断して見た成形用スタンパ１０Ｃを示す断面図である。成形用スタンパ１０Ｃは、成形装置１１Ｃに含まれている。成形装置１１Ｃは、実施の第１の形態の成形用装置１１の構成と類似し、成形用スタンパ１０Ｃは、実施の第１の形態の成形用スタンパ１０と構成が類似している。成形装置１１Ｃおよび成形用スタンパ１０Ｃについては、実施の第１の形態の成形装置１１および成形用スタンパ１０と異なる点についてだけ説明し、同一構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。以下では、図１も参照しつつ説明する。
【００５６】
成形用スタンパ１０Ｃは、基体１９と４つの発熱抵抗体６１，６２，６３，６４とを有する。４つの発熱抵抗体６１〜６４は、タングステンとセラミックとの混合材料から成る。４つの発熱抵抗体６１〜６４は、基体１９の内部に配設され、Ａ１方向に垂直な第１仮想平面６５上に形成されている。４つの発熱抵抗体６１〜６４は、基体１９のＡ２方向中央を含みＡ３方向に垂直な第２仮想平面６６と、基体１９のＡ３方向中央を含みＡ２方向に垂直な第３仮想平面６７とによって、分けられる４つの領域である第１〜第４領域６８〜７１にそれぞれ配設されている。Ａ２方向一側面部７３側の領域を第１および第３領域６８，７０とし、Ａ２方向他側面部７４側の領域を第２および第４領域６９，７１とする。以下では、第１領域６８に配設される発熱抵抗体６１を第１発熱抵抗体６１といい、第２領域６９に配設される発熱抵抗体６２を、第２発熱抵抗体６２といい、第３領域７０に配設される発熱抵抗体６３第３発熱抵抗体６３といい、第４領域７１に配設される発熱抵抗体６４を、第４発熱抵抗体６４という場合がある。
【００５７】
さらに詳細に説明すると、各発熱抵抗体６１〜６４は、Ａ３方向に連続パルス波形状に蛇行するように形成されている。第１発熱抵抗体６１と第２発熱抵抗体６２とは、第２仮想平面６６に関して面対称に配設され、第１発熱抵抗体６１と第３発熱抵抗体６３とは、第３仮想平面６７に関して面対称に配設されている。さらに第１発熱抵抗体６１と第４発熱抵抗体６４とは、第２仮想平面６６と第３仮想平面との交線７２に関して点対称に配設されている。ただしこのような配設位置に限定されない。
【００５８】
第１発熱抵抗体６１の両端部６１ａ，６１ｂに第１給電配線８１が、第２発熱抵抗体６２の両端部６２ａ，６２ｂに第２給電配線８２が、第３発熱抵抗体６３の両端部６３ａ，６３ｂに第３給電配線８３が、第４発熱抵抗体６４の両端部６４ａ，６４ｂに第４給電配線８４がそれぞれ配設されている。各給電配線８１〜８４は、給電配線２５の立上り部２５ａと水平部２５ｂと同様の構成を有し、第１および第３給電配線８１，８３は、基体１９のＡ２方向一側面部７３で外方に露出している。第２および第４給電配線８２，８４は、基体１９のＡ２方向他側面部７４で外方に露出している。第１〜第４給電配線８１〜８４は、配線３８を介して、独立して温度制御手段１５Ｃにそれぞれ電気的に接続される。
【００５９】
温度制御手段１５Ｃは、第１〜第４給電配線８１〜８４にそれぞれ独立して電気的に接続され、図示しない電源に電気的に接続されている。温度制御手段１５Ｃは、成形用スタンパ１０Ｃの第１〜第４領域６〜７１の温度を検出し、この検出結果に応じて各発熱抵抗体６１〜６４に印加する電圧を制御し、具体的には、供給する電力を制御し、成形用スタンパ１０Ｃの各領域６８〜７１の温度を制御する機能を有する。本実施の形態では、温度制御手段１５Ｃは、発熱抵抗体６１〜６４がタングステンとセラミックとの混合材料から成るので、各発熱抵抗体６１〜６４のＴＣＲ抵抗温度特性を利用して、各発熱抵抗体６１〜６４に印加される電圧に基いてこれらの温度を演算し、この演算結果に基いて発熱抵抗体６１〜６４に印加する電圧を制御し、成形用スタンパ１０Ｃの温度制御を行っている。
【００６０】
以下では、各領域６８〜７１のうち少なくとも１つの領域で温度降下が生じた場合の温度制御手段１５Ｃの動作について説明する。各領域６８〜７１の少なくともいずれか１つ領域６８〜７１で所定の温度より下降すると、所定の温度より下降している領域６８〜７１に配設されている発熱抵抗体６１〜６４に印加する電圧を上げる。たとえば第１領域６８の温度が下降すると、第１発熱抵抗体６１に印加する電圧を上げる。また第１および第３領域６８，７０の温度が下降すると、第１発熱抵抗体６１および第３発熱抵抗体６３に印加する電圧を上げる。このようにして各発熱抵抗体６１〜６４に印加する電圧を温度制御手段１５が個別に制御することによって、主面部２１のうち温度が下降している一部だけを温度上昇させることができる。これによって主面部２１の一部だけが温度が低いまたは高い状態で成形が行われることを抑制でき、このような状態で成形することに起因する成形不良を抑制できる。
【００６１】
本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｃによれば、被成形体１２を成形するための基体１９に４つの発熱抵抗体６１〜６４が配設されている。４つの発熱抵抗体６１〜６４が配設されるので、４つの発熱抵抗体６１〜６４のうち一部を発熱させることによって、基体１９の第１〜第４領域６８〜７１のうち一部だけ温度上昇させることができる。これによって基体１９の第１〜第４領域６８〜７１毎に異なる温度に設定することができる。また基体１９の第１〜第４領域６８〜７１のうち一部だけ温度が下降しても、４つの発熱抵抗体６１〜６４のうち一部を発熱させることによって、第１〜第４領域６８〜７１のうち前記一部を温度上昇させることができる。これによって基体１９全体の温度を均一に維持することが可能になる。
【００６２】
本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｃによれば、各発熱抵抗体６１〜６４には、給電配線８１〜８４が電気的に接続されている。これによって各発熱抵抗体６１〜６４に個別に電力を供給することができ、各発熱抵抗体６１〜６４を個別に発熱することができる。
【００６３】
本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｃによれば、温度調整手段１５Ｃによって各発熱抵抗体６１〜６４に供給する供給電力を個別に制御することができる。これによって各発熱抵抗体６１〜６４を個別に発熱させることができるので、基体１９を第１〜第４領域６８〜７１毎に温度調整することが実現できる。これによって被成形体１２の形状および温度などに合わせて、基体１９の温度を第１〜第４領域６８〜７１毎に調整することができる。
【００６４】
本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｃによれば、第１〜第４発熱抵抗体６１〜６４は、第２仮想面６６および第３仮想面６７に関して面対称または、交線７２に関して線対象に配設されている。これによって各発熱抵抗体６１〜６４に同一の電圧を印加すると、各領域６８〜７１の温度分布が交線７２に関して点対称になり、したがって同一の電圧を各発熱抵抗体６１〜６４に印加することによって、前後左右対称な被成形体１２について、加工精度を良くすることができる。さらに同一仮想平面、具体的には第１仮想平面６５上に形成されているので、各発熱抵抗体６１〜６４に印加する電圧を複雑に制御することなく、主面部２１を均一な温度に維持することができる。
【００６５】
本実施の形態では、４つの発熱抵抗体６１〜６４が第２および第３仮想平面６６，６７に関して面対称に配設されているけれども、必ずしもこのように配設される必要がない。第１仮想平面６５上に複数の発熱抵抗体が形成されていればよい。また第１仮想平面６５上に全ての発熱抵抗体が配設されている必要もなく、異なる仮想平面上に配設されてもよく、複数の発熱抵抗体が互いに重なることなく、かつ電気的に接続されなければよい。
【００６６】
図１２は、実施の第５の形態の成形用スタンパ１０ＤをＡ２方向に垂直な仮想平面で切断して見た正面断面図である。図１３は、図１２の切断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩで切断して見た成形用スタンパ１０Ｃを示す平面断面図である。成形用スタンパ１０Ｄは、成形装置１１Ｄに含まれている。成形装置１１Ｄは、成形装置１１Ｂと含まれている成形用スタンパ１０Ｂが異なり、その他の構成については同一である。成形用スタンパ１０Ｄは、実施の第５の形態の成形用スタンパ１０と構成が類似している。成形用スタンパ１０Ｄについては、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃと異なる点についてだけ説明し、同一構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。以下では、図１も参照しつつ説明する。
【００６７】
成形用スタンパ１０Ｄは、基体１９と内側発熱抵抗体９１と外側発熱抵抗体９２とを有する。内側および外側発熱抵抗体９１，９２は、タングステンとセラミックとの混合材料から成り、基体１９の内部に形成され、第１仮想平面６５上に形成されている。内側発熱抵抗体９１は、大略的に矩形状の板体であり、基体１９のＡ２およびＡ３方向中間部に配設されている。外側発熱抵抗体９２は、大略的に環状の板体であり、第１仮想平面９２上において、その内側に内側発熱抵抗体９２が配置されるように配設される。さらに具体的には、外側発熱抵抗体９２は、ロ字状に形成され、第１仮想平面６５上において、その外縁と基体１９の外縁との間隔ａ１，ａ２，ａ３，ａ４が等間隔になるように配設されている。
【００６８】
このような構成を有する成形装置１１Ｄは、電磁波発生手段５２によって、内側および外側発熱抵抗９１，９２に向かって電磁波を放射する。内側および外側発熱抵抗体９１，９２は、電磁波発生手段５２から放射される電磁波を受けることによって、起電力を生じ、発熱する。電磁波発生手段５２は、指向性の高いアンテナを有し、このアンテナから各内側および外側発熱抵抗体９１，９２に向かって別々に電磁波を発射可能し、別々に発熱可能に構成されている。
【００６９】
このように構成される成形装置１１Ｄは、実施の第３の構成の成形装置１１Ｂと同様の効果を奏する。また成形用スタンパ１０Ｄは、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃと同様の効果を奏する。また本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｄによれば、中央部に矩形状の内側発熱抵抗体９１が配設され、外側発熱抵抗体９２が、その間隔ａ１，ａ２，ａ３，ａ４が等間隔になるように配設されているので、主面部２１について均一な温度を得ることができる。
【００７０】
図１４は、実施の第６の形態の成形用スタンパ１０Ｅを示す斜視図である。図１５は、図１４の切断面線ＸＶ−ＸＶで切断して見た成形用スタンパ１０Ｅを示す断面図である。図１６は、図１５の切断面線ＸＶＩ−ＸＶＩで切断して見た断面図である。図１７は、図１５の切断面線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩで切断して見た断面図である。実施の第６の形態の成形用スタンパ１０Ｅは、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃと構成が類似している。実施の第６の形態の成形用スタンパ１０Ｅについては、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃと異なる点についてだけ説明し、同一の構成については同一の符号付してその説明を省略する。成形装置１１Ｅは、実施の第４の形態の成形装置１１Ｃの成形用スタンパ１０Ｃが異なり、それ以外の構成は同一である。成形装置１１Ｅは、成形用スタンパ１０Ｅを含む。成形用スタンパ１０Ｅは、成形用スタンパ１０Ｃの構成に、さらに４つの発熱抵抗体８５，８６，８７，８８を有する。
【００７１】
４つの発熱抵抗体８５〜８８は、第４仮想平面９９上に配設されている。第４仮想平面９９は、第１仮想平面６５に平行であって、かつ第１仮想平面６５より主面部２１側にある仮想平面である。各発熱抵抗体８５〜８８は、第４仮想平面９９上の各領域６８〜７１にそれぞれ配設される。以下では、第４仮想平面９９上に配設される各発熱抵抗体８５〜８８について、第１領域６８に配設される発熱抵抗体８５を第５発熱抵抗体８５といい、第２領域６９に配設される発熱抵抗体８６を、第６発熱抵抗体８６といい、第３領域７０に配設される発熱抵抗体８７を第７発熱抵抗体８７といい、第４領域７１に配設される発熱抵抗体８８を、第８発熱抵抗体８８という場合がある。第５〜第８発熱抵抗体８５〜８８は、第１〜第４発熱抵抗体６１〜６４と同様にＡ３方向に連続パルス波形状に蛇行するように形成されている。
【００７２】
さらに具体的には、第５発熱抵抗体８５と第６発熱抵抗体８６とは、第２仮想平面６６に関して面対称に配設され、第５発熱抵抗体８５と第７発熱抵抗体８７とは、第３仮想平面６７に関して面対称に配設されている。第５発熱抵抗体８５と第８発熱抵抗体８８とは、交線７２に関して点対称に配設されている。このように配設される第５〜第８発熱抵抗体８５〜８８は、第１仮想平面６５に投影すると、第１〜第４発熱抵抗体６１〜６４に一致するように配設されている。ただしこのように配設されていることに限定するものではなく、第１仮想平面６５に投影しても、第１〜第４発熱抵抗体６１〜６４に一致しなくてもよい。
【００７３】
第５発熱抵抗体８５の両端部８５ａ，８５ｂには、第５給電配線９５が、第６発熱抵抗体８６の両端部８６ａ，８６ｂに第６給電配線９６が、第７発熱抵抗体８７の両端部８７ａ，８７ｂに第７給電配線９７が、第８発熱抵抗体８８の両端部８８ａ，８８ｂに第８給電配線９８がそれぞれ配設されている。さらに第５および第７給電配線９５，９７は、基体１９のＡ２方向一側面部７３で外方に露出している。第６および第８給電配線９６，９８は、基体１９のＡ２方向他側面部７４で外方に露出している。第５〜第８給電配線９５〜９８は、配線３８を介して、独立的に温度制御手段１５Ｃにそれぞれ電気的に接続される。
【００７４】
このようにして構成される成形装置１１Ｅは、各発熱抵抗体６１〜６４，８５〜８８にそれぞれ印加する電圧、具体的にはそれぞれ供給する電力を独立して制御することができる。各発熱抵抗体６１〜６４，８５〜８８に供給する電力を制御することによって、各領域６８〜７１の温度を調節することができる。このように構成される成形装置１１Ｅは、実施の第４の形態の成形装置１１Ｃと同様の効果を奏する。また成形用スタンパ１０Ｅは、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃと同様の効果を奏する。
【００７５】
さらに各領域６８〜７１にＡ１方向に離反する２つの発熱抵抗体６１〜６４，８５〜８８が形成されている。したがって、たとえば第１領域６８に配設される第１発熱抵抗体６１および第５発熱抵抗体８５のうち第１発熱抵抗体６１または第５発熱抵抗体８５に供給される電力の供給および停止を制御するだけで、第１領域６８の温度を制御することができる。また第１発熱抵抗体６１と第５発熱抵抗体８５との主面部２１との距離が異なるので、第１発熱抵抗体６１だけに電力が供給される場合と、第５発熱抵抗体８５に電力が供給されたときの主面部２１の温度が異なる。このように温度制御手段１５Ｃによって供給する発熱抵抗体を第１発熱抵抗体６１または第５発熱抵抗体８５に変えることによって、主面部２１の温度を制御が可能である。２層に分けて発熱抵抗体６１〜６４，８５〜８８を配設することによって、このような効果を奏する。
【００７６】
図１８は、実施の第７の形態の成形用スタンパ１０Ｆの斜視図である。図１９は、図１８の切断面線Ｘ１−Ｘ１で切断して見た成形用スタンパ１０Ｆを示す断面図である。図２０は、図１９の切断面線Ｘ２−Ｘ２で切断して見た成形用スタンパ１０Ｆを示す断面図である。実施の第７の形態の成形用スタンパ１０Ｆは、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃと構成が類似している。具体的には、成形用スタンパ１０Ｆは、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃの構成を有し、さらに基体１９に流路１０１が形成され、ポンプ手段１０２が設けられている。以下では、流路１０１とポンプ手段１０２についてだけ説明し、その他の同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。成形用スタンパ１０Ｆは、成形装置１１Ｆに設けられている。成形装置１１Ｆは、実施の第４の形態の成形装置１１Ｃと含まれている成形用スタンパ１０Ｃが異なるだけで、他の構成については、同一である。同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７７】
流路１０１は、基体１９にＳ字状に形成され、一端１０１ａがＡ２方向一側面部７３で開放し、他端１０１ｂがＡ２方向一側面部７４で開放している。流路１０１は、４つの発熱抵抗体６１〜６４が形成される第１仮想平面６５上に４つの発熱抵抗体６１〜６４に避けるように形成されている。具体的には、流路１０１は、第１仮想平面６５において、Ａ２方向一方および他方に凹む凹所１０１ｃ，１０１ｄを有するＳ字状に形成されている。流路１０１は、凹所１０１ｃに第１および第２発熱抵抗体６１，６２が配設され、凹所１０１ｄに第３および第４発熱抵抗体６３，６４が配設されるように形成されている。ただし流路１０１は、このような形状に限定されない。流路１０１の一端１０１ａおよび他端１０１ｂには、ポンプ手段１０２が接続されている。
【００７８】
図２１は、ポンプ手段１０２の実施の一形態のダイヤフラム式マイクロポンプ１０２Ａを示す断面図である。図２２は、ポンプ手段１０２の実施の他形態の電気浸透流式マイクロポンプ１０２Ｂを示す断面図である。ポンプ手段１０２は、いわゆるマイクロポンプであり、冷媒を流路１０１に供給するものである。マイクロポンプとしては、圧電素子を用いて構成されるダイヤフラム式マイクロポンプ１０２Ａと、流路１０１内の冷媒に電界を作用させ、流路１０１に電気浸透流を発生させる電気浸透流式マイクロポンプ１０２Ｂとが挙げられる。
【００７９】
まずダイヤフラム式マイクロポンプ１０２Ａ（以下、単に「マイクロポンプ１０２Ａ」という）について説明する。マイクロポンプ１０２Ａは、電気信号に応答して変形する圧電素子を有し、この圧電素子がパルス信号を受けて変形することによって、冷媒を吐出する。マイクロポンプ１０２Ａは、具体的には、冷媒が流入する一次ポート１０４と、冷媒を吐出する二次ポート１０５と、一次ポート１０４と二次ポート１０５とに連なるポンプ通路１０６と、一次ポート１０４における冷媒の逆流を防止する逆止弁１０７と、電気信号に応答して、吐出方向Ｂ１および吸引方向Ｂ２に変形可能な圧電素子１０８と、制御部１０９とを有する。マクロポンプ１０２Ａの一次ポート１０４は、流路１０１の他端１０１ｂに、二次ポート１０５は、流路１０１の一端１０１ａに接続されている。
【００８０】
マイクロポンプ１０２Ａは、圧電素子１０８を吐出方向Ｂ１に変形させることによって、ポンプ通路１０６内の冷媒に圧力をかけ、ポンプ通路１０６内の冷媒を二次ポート１０５から排出する。このとき一次ポート１０４は、逆止弁１０７によって閉じられ、ポンプ通路１０６内の冷媒が一次ポート１０４に逆流することが防がれている。またマイクロポンプ１０２Ｂは、圧電素子１０８が吸引方向Ｂ２に変形すると、一次ポート１０４を閉じていた逆止弁１０７が開き、一次ポート１０４からポンプ通路１０６内に冷媒を吸引する。このような構成を有するマイクロポンプ１０２Ａに、制御部１０９から圧電素子１０８にパルス信号を送信し、圧電素子１０８を吐出方向Ｂ１および吸引方向Ｂ２に変形させることによって、マイクロポンプ１０２Ａによる冷媒の吸引および吐出を可能にしている。圧電素子１０８に送信するパルス信号の周波数を可変可能に構成されている。このように構成されるマイクロポンプ１０２Ａは、制御部１０９から伝送されるパルス信号の周波数によって、吐出する冷媒の単位時間当たりの流量（以下、単に「流量」と称する）を変更することができる。具体的には、周波数を上げると、流量が増加し、周波数を下げると、流量が低下する。
【００８１】
次に電気浸透流式マイクロポンプ１０２Ｂ（以下、単に「マイクロポンプ１０２Ｂ」という）について説明する。マイクロポンプ１０２Ｂは、流路内にある電解質の冷媒に、冷媒を流すべき方向と同一の方向の電界を作用させて、電気浸透流を生じさせる。マイクロポンプ１０２Ｂは、冷媒が流入する一次ポート１１０と、冷媒を流出させる二次ポート１１１と、一次ポート１１０と二次ポート１１１とに連なるポンプ通路１１２と、ポンプ通路１１２内の冷媒に電界を作用させる一対の電極１１３と、制御部１１５を有する。一次ポート１１０は、流路１０１の他端１０１ｂに接続され、二次ポート１１１は、流路１０１の一端１０１ａに接続されている。ポンプ通路１１２は、セラミックから成るマイクロポンプ１０２Ｂの基体１１４に形成されている。一対の電極１１３は、互いに間隔をあけて対向するように基体１１４に埋設されている。一対の電極１１３は、冷媒の流下方向Ｃ１下流側に陰極１１３ａが配設され、流下方向Ｃ１上流側に陽極１１３ｂが配設されている。一対の電極１１３は、制御部１１５に電気的に接続されている。制御部１１５は、温度制御手段１５Ｃに電気的に接続され、一対の電極１１３に印加する電圧を可変可能に構成される。
【００８２】
マイクロポンプ１０２Ｂは、一対の電極１１３に電圧を印加し、電界を生じさせることによって、ポンプ通路１１２内の冷媒に電界が作用し、電気浸透流が生じる。電気浸透流を発生させることによって、冷媒が一次ポート１１０から二次ポート１１１に向ってポンプ通路１１２内を流下方向Ｃ１に流下する。このように構成されるマイクロポンプ１０２Ｂは、電界の強度を変えることによって、排出する冷媒の流量を変えている。換言すると、一対の電極１１３に印加する電圧を制御することによって、吐出する冷媒の流量を制御している。
【００８３】
このような構成を有するポンプ手段１０２によって、流路１０１内の冷媒を循環することができる。またポンプ手段１０２は、流量制御手段である制御部１０９、１１５が基体１９の温度を取得し、この基体１９の温度に応じて、制御部１０９，１１５が吐出する冷媒の流量を制御する。具体的には、基体１９の温度と予め定められる温度との温度差に応じて、冷媒の流量を制御し、温度差が大きくなるにつれて冷媒の流量を増加させ、冷却速度を増加させる。
【００８４】
このようにして構成される成形用スタンパ１０Ｆの流路１０１は、第１層状体２７を形成するとき、シート３２に導体ペーストを付着させるとともに、形成すべき流路１０１の形状に合わせて有機バインダを付着させる。つまりシート２に有機バインダをＳ字状に付着させる。このように導体ペーストと有機バインダとが付着するシート３２に、セラミックスラリーを塗布することによって、有機バインダが介在する第１層状体２７が形成される。このようにして形成される第１層状体２７と、第２層状体２８と、第３層状体２９とを積層し、加圧した状態で焼結すると、有機バインダが燃焼し、流路１０１が形成される成形用スタンパ１０Ｆが得られる。
【００８５】
以下では、このような構成を有する成形用スタンパ１０Ｆおよび成形装置１１Ｆが奏する効果について説明する。本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｆによれば、被成形体１２を成形するための基体１９の内部に流路１０１が形成されている。この流路１０１に冷媒を流すことによって、基体１９を冷却することができる。加熱された基体１９を冷却することによって、短期間で基体１９を所望の温度に低下させることができる。これによって複数の被成形体１２を連続して成形するときの時間を、従来の技術に比べて短縮することができる。したがって従来の技術に比べて、単位時間当たりの被成形体１２の成形数量、つまり完成品の製造個数を増加させることができる。
【００８６】
本実施の形態の成形装置１１Ｆによれば、温度制御手段１５Ｃによって発熱抵抗体６１〜６４に電力を供給し、基体１９の温度を上昇させた状態で、プレス手段１４によって成形用スタンパ１０Ｆを被成形体１２に押圧することによって、被成形体１２を成形することができる。
【００８７】
本実施の形態の成形装置１１Ｆによれば、成形用スタンパ１０Ｆにポンプ手段１０２が設けられているので、被成形体１２を成形するとき、ポンプ手段１０２を成形用スタンパ１０Ｆとともに変位させることができる。これによってポンプ手段１０２と流路１０１とを接続する配管１２０が、基体１９の変位に伴って撓むなど変形を生じることがほとんどなく、このような変形に伴う破損が抑制されている。従って、配管１２０を前記変形が許容される可撓性を有する材料によって構成する必要がなく、材料の選定の自由度が向上する。
【００８８】
本実施の形態では、ポンプ手段１０２を成形用スタンプ１０Ｆに設けているけれども、必ずしも成形用スタンプ１０Ｆに設ける必要はない。
【００８９】
本実施の形態のマイクロポンプ１０２ａ，１０２ｂによれば、成形用スタンパ１０Ｆに設けることができ、前述のようなポンプ手段１０２の効果を実現することができる。
【００９０】
図２３は、実施の第８の形態の成形用スタンパ１０Ｇの正面断面図である。図２４は、図２３の切断面線Ｘ３−Ｘ３で切断して見た成形用スタンパ１０Ｇを示す断面図である。図２５は、図２３の切断面線Ｘ４−Ｘ４で切断して見た成形用スタンパ１０Ｇを示す断面図である。実施の第８の形態の成形用スタンパ１０Ｇは、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃと構成が類似している。具体的には、成形用スタンパ１０Ｇは、実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃの構成を有し、さらに基体１９に４つの流路１２１〜１２４が形成され、４つのポンプ手段１３１〜１３４が設けられている。各流路１２１〜１２４についてだけ説明し、その他の同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。成形用スタンパ１０Ｇは、成形装置１１Ｇに設けられている。成形装置１１Ｇは、実施の第４の形態の成形装置１１Ｃと含まれている成形用スタンパ１０Ｃが異なるだけで、他の構成については、同一である。同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９１】
各流路１２１〜１２４は、基体１９の内部に形成され、連続パルス波形状に蛇行するように形成されている。各流路１２１〜１２４は、第５仮想平面上１２５に形成されている。第５仮想被平面１２５は、各発熱抵抗体６１〜６４が形成される第１仮想平面６５と平行であって、かつ第１仮想平面６５より裏側面部１２６側にある仮想平面である。裏側表面部１２６は、主面部２１とＡ１方向反対側の表面部である。各流路１２１〜１２４は、その一端および他端にポンプ手段１３１〜１３４がそれぞれ接続され、ポンプ手段１３１〜１３４から吐出される冷媒が、流路１２１〜１２４を流れ、ポンプ手段１３１〜１３４に戻るように形成されている。各ポンプ手段１３１〜１３４は、たとえばマイクロポンプ１０２Ａ，１０２Ｂによって構成される。
【００９２】
以下では、各流路１２１〜１２４について説明の便宜上、図２５の紙面左上に配設される、つまり第１発熱抵抗体６１上に形成される流路１２１を、第１流路１２１といい、図２５の紙面左下に配設される、つまり第２発熱抵抗体６２上に形成される流路１２２を、第２流路１２２といい、図２５の紙面右上に配設される、つまり第３発熱抵抗体６３上に形成される流路１２３を、第３流路１２３といい、図２５の紙面左上に配設される、つまり第４発熱抵抗体６４上に形成される流路１２４を、第４流路１２４という場合がある。換言すると、第１領域６８に第１流路１２１が形成され、第２領域６９に第２流路１２２が形成され、第３領域７０に第３流路１２３が形成され、第４領域７１に第４流路１２４が形成されている。また第１流路１２１に接続されるポンプ手段１３１を第１ポンプ手段１３１といい、第２流路１２２に接続されるポンプ手段１３２を第２ポンプ手段１３２といい、第３流路１２３に接続されるポンプ手段１３３を第３ポンプ手段１３３といい、第４流路１２４に接続されるポンプ手段１３４を第４ポンプ手段１３４という場合がある。
【００９３】
さらに本実施の形態では、第１〜第４流路１２１〜１２４は、第１仮想平面６５に投影すると、その下方に形成されている第１〜第４発熱抵抗体６１〜６４に沿うように形勢されている。具体的には、第１流路１２１が第１発熱抵抗体６１に、第２流路１２２が第２発熱抵抗体６２に、第３流路１２３が第３発熱体６３に、第４発熱抵抗体６４が第４発熱抵抗体６４に沿うように形成されている。
【００９４】
このようにして構成される成形用スタンパ１０Ｇは、第１領域６８の温度が上昇しすぎると、第１ポンプ手段１３１を駆動させ、第１流路１２１に冷媒を吐出させ循環させる。第１流路１２１内の冷媒が循環することによって、冷媒による基体１９の第１領域６８の部分の熱の吸収を促進し、第１領域６８の温度を下降させる。同様に第２領域６９の温度が上昇すると、第２ポンプ手段１３２を駆動させて第２流路１２２で冷媒を循環させ、第３領域６９の温度が上昇すると、第３ポンプ手段１３３を駆動させて第３流路１２３で冷媒を循環させ、同様に第４領域６９の温度が上昇すると、第４ポンプ手段１３４を駆動させて第４流路１２３で冷媒を循環させる。これによって各領域６８〜７１の温度を下降させることができる。
【００９５】
以下では、このようにして構成される成形用スタンパ１０Ｇおよび成形装置１１Ｇがそうする効果について説明する。本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｇによれば、第１〜第４流路１２１〜１２４が各発熱抵抗体６１〜６４よりも裏側面部１２６側に形成されている。これによって各流路１２１〜１２４によって各発熱抵抗体６１〜６４から主面部２１への熱伝導が抑制されることがなく、所望の温度に保持しやすく、加熱時の熱損失を抑制できる。
【００９６】
また本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｇによれば、各領域６８〜７１に分けて、各流路１２１〜１２４が形成されている。したがって各ポンプ手段１３１〜１３４を別々に駆動させることによって、各領域６８〜７１を個別に温度調整することができる、具体的には、温度を下降させることができる。したがって基体１９の温度を第１〜第４領域６８〜７１毎に制御することができ、被成形体１２を成形した場合、加工精度の高い完成品を得ることができる。
【００９７】
本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｇおよび成形装置１１Ｇによれば、実施の第７の形態の成形用スタンパ１０Ｆおよび成形装置１１Ｆと同様の効果を奏する。
【００９８】
図２６は、実施の第９の形態の成形用スタンパ１０Ｈの正面断面図である。図２７は、図２６の切断面線Ｘ５−Ｘ５で切断して見た成形用スタンパ１０Ｈを示す断面図である。図２８は、図２７の切断面線Ｘ６−Ｘ６で切断して見た成形用スタンパ１０Ｈを示す断面図である。実施の第９の形態の成形用スタンパ１０Ｈは、実施の第２の形態の成形用スタンパ１０Ａと構成が類似している。成形用スタンパ１０Ｈの構成については、実施の第２の成形用スタンパ１０Ａと異なる構成についてだけ説明し、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。成形用スタンパ１０Ｇは、成形装置１１Ｇに設けられている。成形装置１１Ｇは、実施の第２の形態の成形装置１１Ａと含まれている成形用スタンパ１０Ａが異なるだけで、他の構成については、同一である。同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９９】
成形用スタンパ１０Ｈは、基体１９Ｈと発熱抵抗体２０Ｈとを有する。基体１９Ｈは、主面部２１が凹凸状に形成されている。具体的には、基体１９Ｈは、基体本体２２の表面部２３に凸状部２４Ｈが形成されている。凸状部２４Ｈは、帯状に、具体的には、連続パルス波形状に蛇行するように形成されている。この主面部２１の一部を構成する凸状部２４の表面部１３５には、発熱抵抗体２０Ｈが形成されている。発熱抵抗体２０Ｈは、凸状部２４に沿って形成される、つまり連続パルス波形状に蛇行するように形成されている。
【０１００】
さらに基体１９Ｈには、発熱抵抗体２０Ｈに沿うように流路１０１Ｈが形成されている。具体的には、流路１０１Ｈは、連続パルス波形状に蛇行するように形成され、その一端および他端がポンプ手段１０２に接続されている。ポンプ手段１０２は、流路１０１の他端を流れる冷媒を吸入するとともに、この吸入する冷媒を流路１０１の一端に吐出する。このようにして流路１０１Ｈにおける冷媒の循環を実現している。
【０１０１】
以下では、このようにして構成される成形用スタンパ１０Ｈが奏する効果について説明する。本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｈによれば、流路１０１Ｈが、帯状に形成されている凸状部２４Ｈに沿って形成されている。これによって冷却機構である流路１０１Ｈが凸状部２４Ｈに沿って形成されるので、凸状部２４Ｈを効率よく冷却することができる。このように凸状部２４Ｈを効率的に冷却できるので、複数の被成形体１２を連続して成形するときの時間をさらに短縮することができる。
【０１０２】
本実施の形態の成形用スタンパ１０Ｈによれば、実施の第２の形態の成形用スタンパ１０Ａと同様の効果を奏する。
【０１０３】
本実施の形態では、１つの帯状の凸状部２４Ｈだけが基体本体２２に形成されているけれども、２つ以上の帯状の凸状部２４Ｈが形成されてもよく、流路１０１Ｈが前記２つ以上の凸状部２４Ｈに沿って形勢されれば、同様の効果が達成できる。また複数の流路１０１Ｈが凸状部２４Ｈに沿って形成されてもよく、これによっても同様の効果が達成できる。
【０１０４】
本実施の形態では、流路１０１，１０１Ｈおよびポンプ手段１０２によって閉じた回路が形成されているけれども、必ずしも閉じた回路である必要はない。たとえばポンプ手段１０２は、タンクから冷媒を吸引して、流路１０１Ｈへ吐出させてもよい。この場合、流路１０１Ｈを流れる冷媒は、他端からドレンへ流れ出るように構成することによって、新しい冷媒を流路１０１Ｈに供給する冷却機構が構成できる。
【０１０５】
また本実施の形態では、有機バインダを用いて流路１０１，１０１Ｈが形成されているけれども、必ずしもこのような方法に限定されない。たとえば第１層状体２７を金型および工具などを用いて貫通孔および溝を形成することによって、流路１０１，１０１Ｈを形成してもよい。さらに金型を用いて形成する場合について具体的に説明すると、形成された第１層状体２７を金型によって塑性変形させて溝を形成する。このように溝が形成される第１層状体２７を積層し、第２および第３層状体２８，２９で挟み込んで、焼結させることによって、流路１０１，１０１Ｈが形成される。
【０１０６】
流路１０１の形状は、前述のような形状に限定するものではなく、同様の効果を奏する範囲内で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施の第１の形態の成形用スタンパ１０を含む成形装置１１を示す正面断面図である。
【図２】成形用スタンパ１０を示す斜視図である。
【図３】図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断して見た成形用スタンパ１０を示す断面図である。
【図４】図３の切断面線ＩＶ−ＩＶで切断して見た成形用スタンパ１０を示す断面図である。
【図５Ａ】成形用スタンパ１０を形成する手順を示す図である。
【図５Ｂ】成形用スタンパ１０を形成する手順を示す図である。
【図５Ｃ】成形用スタンパ１０を形成する手順を示す図である。
【図６】成形装置１１を用いて被成形体１２を成形する手順を示す図である。
【図７】実施の第２の形態の成形用スタンパ１０Ａを示す斜視図である。
【図８】実施の第３の形態の成形用スタンパ１０Ｂを備える成形装置１１Ｂを示す正面断面図である。
【図９】実施の第４の形態の成形用スタンパ１０Ｃを示す斜視図である。
【図１０】図９の切断面線Ｘ−Ｘで切断して見た成形用スタンパ１０Ｃを示す断面図である。
【図１１】図１０の切断面線ＸＩ−ＸＩで切断して見た成形用スタンパ１０Ｃを示す断面図である。
【図１２】実施の第５の形態の成形用スタンパ１０ＤをＡ２方向に垂直な仮想平面で切断して見た正面断面図である。
【図１３】図１２の切断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩで切断して見た成形用スタンパ１０Ｃを示す平面断面図である。
【図１４】実施の第６の形態の成形用スタンパ１０Ｅを示す斜視図である。
【図１５】図１４の切断面線ＸＶ−ＸＶで切断して見た成形用スタンパ１０Ｅを示す断面図である。
【図１６】図１５の切断面線ＸＶＩ−ＸＶＩで切断して見た断面図である。
【図１７】図１５の切断面線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩで切断して見た断面図である。
【図１８】実施の第７の形態の成形用スタンパ１０Ｆの斜視図である。
【図１９】図１８の切断面線Ｘ１−Ｘ１で切断して見た成形用スタンパ１０Ｆを示す断面図である。
【図２０】図１９の切断面線Ｘ２−Ｘ２で切断して見た成形用スタンパ１０Ｆを示す断面図である。
【０１０８】
【図２１】ポンプ手段１０２の実施の一形態のダイヤフラム式マイクロポンプ１０２Ａを示す断面図である。
【図２２】ポンプ手段１０２の実施の他形態の電気浸透流式マイクロポンプ１０２Ｂを示す断面図である。
【図２３】実施の第８の形態の成形用スタンパ１０Ｇの正面断面図である。
【図２４】図２３の切断面線Ｘ３−Ｘ３で切断して見た成形用スタンパ１０Ｇを示す断面図である。
【図２５】図２３の切断面線Ｘ４−Ｘ４で切断して見た成形用スタンパ１０Ｇを示す断面図である。
【図２６】実施の第９の形態の成形用スタンパ１０Ｈの正面断面図である。
【図２７】図２６の切断面線Ｘ５−Ｘ５で切断して見た成形用スタンパ１０Ｈを示す断面図である。
【図２８】図２７の切断面線Ｘ６−Ｘ６で切断して見た成形用スタンパ１０Ｈを示す断面図である。
【図２９】従来の技術の成形装置１を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０Ｆ，１０Ｈ 成形用スタンパ
１１Ｆ，１０Ｈ 成形装置
１２ 被成形体
１４ プレス手段
１５Ｃ 温度制御手段
１９ 基体
２１ 主面部
２４，２４Ｈ 凸状部
１０１，１０１Ｈ 流路
１０９ 制御部
１１５ 制御部
【出願人】 【識別番号】０００００６６３３
【氏名又は名称】京セラ株式会社
【出願日】 平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【代理人】 【識別番号】１０００７５５５７
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎
【公開番号】 特開２００８−６２４８６（Ｐ２００８−６２４８６Ａ）
【公開日】 平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願番号】 特願２００６−２４２１８４（Ｐ２００６−２４２１８４）