CN101500778B - 光学部件成形用金属模及光学部件制造方法 - Google Patents

Abstract

本形式的金属模具有多个型腔(13)和获得温度值的温度传感器(15)，型腔(13)的个数为电热变换元件(14)的个数以上，当从与分型线的面垂直的方向观看时，在由电热变换元件(14)涵盖的区域内配置所有的型腔(13)和温度传感器(15)，型腔(13)相互的外形间的间隔比型腔(13)的外形与电热变换元件(14)间的最小间隔小，电热变换元件(14)与温度测定元件的测温部间的最短距离，比型腔(13)的外形与电热变换元件(14)间的最小间隔小。

Description

光学部件成形用金属模及光学部件制造方法

技术领域

本发明涉及用于注射成形装置、将树脂注射到金属模内成形光学部件的光学部件成形用金属模及光学部件制造方法。更为详细地说，涉及一边调整金属模的温度一边成形的光学部件成形用金属模及光学部件制造方法。

背景技术

以往，由使用了金属模的注射成形装置制造各种成形品。在注射成形装置中，一般将熔融树脂注射到由固定侧金属模和可动侧金属模构成的型腔中，在模具内使其冷却固化而成形。在这里，若成形条件存在偏差，或根据型腔内的场所存在温度分布、冷却速度不均等，则存在成形品发生偏差、变形等成形不良的危险。

对此，例如在专利文献1中公开了用于降低成形长尺寸形状的光学元件时的温度分布不均的各种各样的方法。例如，在本文献中，作为实施例13，公开了在金属模的型腔近旁具有多个加热器和对其进行控制的控制器的成形金属模。这样，可实现任意的温度分布，防止光学变形。

然而，上述以往的成形方法专门用于长尺寸形状的光学元件。对此，还有在同一金属模内形成多个型腔的可成形多个的注射成形方法。在由该方法成形的光学透镜等精密光学部件中，当模具内存在温度分布、冷却速度的不均等时，存在在各型腔的成形品之间产生偏差的危险。

另外，在进行连续成形的场合，存在因各成形注射的外气温度的变化而在成形品上产生偏差的危险。外气温度的变化对金属模的温度也产生影响，成形条件产生微小变化，所以，对于各成形注射，可能产生成形品的性能偏差。

专利文献1：日本特开平11-42682号公报

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术所具有的问题而做出的。即，其目的在于提供一种光学部件成形用金属模及光学部件制造方法，该光学部件成形用金属模在1面中具有多个型腔，是可成形多个的金属模，该金属模可提高金属模的温度的稳定性，同时，可抑制金属模中的温度分布不均，即使连续成形，也不易受到外气温度变化的影响。

用于达到该目的的本发明的光学部件成形用金属模，一边对固定侧金属模和可动侧金属模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的成形空间、制造光学部件；其中，具有形成有成形空间的多个型腔部和获得用于温度调整的温度值的温度测定元件，上述固定侧金属模和上述可动侧金属模的至少一方内置有电热变换元件，上述型腔部的个数为上述电热变换元件的个数以上，从与分型线的面垂直的方向看，所有的上述型腔部和上述温度测定元件配置在由上述电热变换元件涵盖的区域内。

另外，本发明涉及光学部件制造方法，该光学部件制造方法一边对固定侧金属模和可动侧金属模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的成形空间、制造光学部件；其特征在于：使用形成有成形空间的多个型腔部和获得用于温度调整的温度值的温度测定元件，上述固定侧金属模和上述可动侧金属模的至少一方内置有电热变换元件，上述型腔部的个数为上述电热变换元件的个数以上，从与分型线的面垂直的方向看，所有的上述型腔部和上述温度测定元件配置在由上述电热变换元件涵盖的区域内。

附图说明

图1为示出本形态的注射成形装置的主要部分的侧视图。

图2为说明型腔、电热变换元件、温度传感器的配置的说明图。

图3为示出温度传感器的配置的说明图。

图4为示出相对于外气温度变化的金属模温度变化的曲线图。

图5为示出型腔、电热变换元件、温度传感器的配置的另一例的说明图。

图6为示出型腔、电热变换元件、温度传感器的配置的另一例的说明图。

图7为示出型腔、电热变换元件、温度传感器的配置的另一例的说明图。

图8为示出由电热变换元件涵盖的区域的说明图。

图9为示出电热变换元件的配置的另一例的说明图。

具体实施方式

根据本发明的光学部件成形用金属模，由温度测定元件获得温度值，同时，在固定侧金属模和可动侧金属模中的至少一方中内置电热变换元件，所以，可在制造光学部件时对固定侧金属模和可动侧金属模进行温度调整。在这里，对于电热变换元件和温度测定元件，(1)型腔部个数为电热变换元件的个数以上，(2)在由电热变换元件涵盖的区域内配置所有的型腔部和温度测定元件。

即，以围绕所有型腔部和温度测定元件的方式配置型腔部个数以下的电热变换元件。因此，可排除环境温度等的干扰的影响。在这里，由电热变换元件涵盖的区域为作为连接电热变换元件的任意2点的所有线段的集合而定义的区域。在电热变换元件为环状或中断的环状的场合，与其包围的区域相当。另外，分型线的面为固定侧金属模与可动侧金属模的接触·分离的面。

另外，在本发明中，从与分型线的面垂直的方向观看，最好型腔部相互的外形间的间隔比型腔部的外形与电热变换元件间的最小间隔小，电热变换元件与温度测定元件的测温部间的最短距离比型腔部的外形与电热变换元件间的最小间隔小。

按照本发明，另外，(3)型腔部相互的外形间的间隔比型腔部的外形与电热变换元件间的最小间隔小，(4)电热变换元件与温度测定元件的测温部间的最短距离，比型腔部的外形与电热变换元件间的最小间隔小。

即，在型腔部的外周侧从型腔部稍离开地配置电热变换元件。因此，即使是能够成形多个的金属模，也可抑制型腔间的温度偏差。另外，温度测定元件不测定型腔部的温度，稍靠近电热变换元件地配置。因此，不直接受到注入树脂的温度影响，可提高金属模温度的稳定性。因此，成为这样的光学部件成形用金属模，该光学部件成形用金属模为在1面中具有多个型腔的可成形多个的金属模，可提高金属模温度的稳定性，同时，可抑制金属模中的温度分布的不均，即使连续成形，也不易受到外气温度变化的影响。在这里，电热变换元件与其它构件的距离或间隔是指电热变换元件的发热部位从型腔侧表面的距离。

另外，在本发明中，形成于型腔部的成形空间的、与分型线的面垂直的方向的长度，最好比成形空间的轮廓面与温度测定元件间的最短距离小。这样，温度测定元件不易受到注入到型腔中的熔融树脂的温度的影响。因此，即使连续成形，也可获得稳定的金属模温度。

另外，在本发明中，电热变换元件最好在从与分型线的面垂直的方向观看时构成为环状或中断的环状。这样，不易受到外气温度变化的影响，金属模温度的稳定性提高。在这里，环状未必限于圆形，也包含多边形、圆形以外的曲线环。

另外，在本发明中，最好固定侧金属模和可动侧金属模双方内置电热变换元件。这样，可同样地对固定侧金属模和可动侧金属模双方的型腔进行温度调整，所以，可进一步使金属模温度稳定化。

另外，在本发明中，最好电热变换元件的个数与温度测定元件的个数相等。若各电热变换元件分别具有1个温度测定元件，则电热变换元件的控制容易。

另外，在本发明中，还涉及光学部件制造方法，在该光学部件制造方法中，当从与分型线的面垂直的方向观看时，型腔部相互的外形间的间隔比型腔部的外形与电热变换元件间的最小间隔小，电热变换元件与温度测定元件的测温部间的最短距离，比型腔部的外形与电热变换元件间的最小间隔小。

下面，参照附图详细说明将本发明具体化了的最佳形式。在本形式中，将本发明适用于这样的光学部件成形用金属模，该光学部件成形用金属模用于可成形多个地制造便携终端搭载照相机用的透镜等小部件。特别是适合于高精度的光学部件的注射成形。

安装了本形式的金属模的注射成形装置的主要部分如图1所示那样，具有固定于基座的固定侧压板1和可相对于固定侧压板1进退的可动侧压板2。设有贯通可动侧压板2、相互平行的多个拉杆3，各拉杆3的一端固定于固定侧压板1。另外，在可动侧压板2的图中左方，设有使可动侧压板2在图中左右方向进退的驱动部4。另外，在固定侧压板1上安装有固定侧金属模5，在可动侧压板2上安装有可动侧金属模6。

固定侧金属模5如图1所示那样具有固定侧模板11和固定侧安装板12。可动侧金属模6如图1所示那样，具有可动侧模板21、可动侧支承板22、间隔块23、及可动侧安装板24。另外，在固定侧模板11的图中左端面和可动侧模板21的图中右端面，分别在相向的位置形成有型腔。在本形式中，例如如图2所示那样，以在模板内形成多个(特别是4个以上)型腔13的金属模为对象。

在该注射成形装置中，可动侧金属模6通过驱动部4朝图中右方向移动而合模。此时，形成于两型腔13间的空隙为成形空间。另外，在固定侧压板1上设有熔融树脂的注入口，在合模的状态下从图1中右侧将将作为成形材料的树脂注入到金属模内的成形空间，制造光学部件。

另外，在合模的状态下，固定侧模板11的图中左端面与可动侧模板21的图中右端面重叠，成为线状，所以，将该分割线称为分型线。另外，在这里将作为分割面的固定侧模板11的图中左端面和可动侧模板21的图中右端面称为分型线的面。在这里，图1中左右方向相当于与分型线的面垂直的方向。

本形式的固定侧模板11，当从图1的左方观看时，如图2所示那样，设有8个型腔13。在这里，示出8个型腔13各4个排列成2段的直行配置8个的固定侧模板11的例子。设有围绕所有型腔13地配置的电热变换元件14和在其近旁作为温度测定元件的温度传感器15。另外，还具有接收温度传感器15的检测结果、控制电热变换元件14的控制部16。可动侧模板21也形成大体同样的构成。

电热变换元件14如图2所示那样，以四边形地围绕所有型腔13的方式配置。作为电热变换元件14，例如如专利文献1的图27～图32所示，可为卷绕电热丝的电热变换元件。或者，也可在四边框形状的盒等中收容电热丝，并通过浇注到固定侧模板11中而形成电热变换元件14。温度传感器15使用热电偶等一般的温度传感器。温度传感器15在图2中左右方向上、在固定侧模板11的中央位置邻接于电热变换元件14而设置。即，成为从型腔13稍离开的配置。

控制部16接收温度传感器15的检测结果，对供给到电热变换元件14的电流值进行控制。在电热变换元件14存在多个的场合，对应于各电热变换元件14各设置1个温度传感器15。因此，电热变换元件14由温度传感器15和控制部16进行闭环控制。温度调节方式可使用基于PID控制的晶闸管。例如，也可以使用基于公知的PID控制的晶闸管进行记载于日本特开2000-347746号公报那样的控制。另外，最好为相位控制方式。

在本形式中，以在1个模板内设置4个以上的型腔13的多个成形为对象。另外，使模板内的电热变换元件14的数量比配置于模具内的型腔13的数量少。若为型腔13的数量的2分之1以下，则更理想。在图2所示的例子中，电热变换元件14为1个。其中，在从与分型线垂直的方向观看时，使所有型腔13和温度传感器15进入由电热变换元件14涵盖的区域内。

在这里，由电热变换元件14涵盖的区域，是指作为连接电热变换元件14的任意2点的所有线段的集合而定义的区域。在电热变换元件14为环状或中断的环状的场合，指由其包围的区域。即，如图2所示那样以包围型腔13的全周的方式配置电热变换元件14即可。或者，也可仅为图2的四边形的电热变换元件14中的上下2边或左右2边。但是，仅为邻接2边的配置不理想。另外，最好为整体均匀的配置。

另外，在本形式中，各构件间的距离满足以下的关系地配置。如图2所示那样，在从与分型线垂直的方向观看时，

设型腔13相互的外形间的间隔为Dc，

设型腔13的外形与电热变换元件14间的最小间隔为Dh，

设电热变换元件14与温度传感器15的测温部间的最短距离为Ds，则使以下2式成立地配置电热变换元件14和温度传感器15。

Dc＜Dh

Ds＜Dh

另外，如图3所示那样，在合模状态下，在从平行于分型线的方向观看时的固定侧模板11的型腔13与可动侧模板21的型腔13之间形成成形空间17。图3示出与合模后的分型线垂直的截面。树脂被注入到该成形空间17。设该成形空间17的图3中的左右方向的宽度为W，成形空间17的轮廓面与温度传感器15间的最短距离为Dw。即，W相当于成形空间17的与分型线垂直的方向的长度。此时，在下式成立的位置配置温度传感器15。

W＜Dw

即，电热变换元件14相对于型腔13比型腔13间的距离远地配置。另外，温度传感器15相对于电热变换元件14比型腔13近地配置。但是，温度传感器15从成形空间比垂直于该分型线的方向的厚度远地配置。温度传感器15最好配置在型腔13与电热变换元件14间。

即，电热变换元件14并不是与各型腔13相对应地配置，而是集中地对多个型腔13的群进行加热地配置。型腔13的群集中地配置由电热变换元件14包围的区域内的比较接近中心的位置。该型腔13的位置不紧靠着电热变换元件14，所以，为温度梯度平缓的区域。

另外，温度传感器15不是检测各型腔13的温度，而是检测各型腔13与电热变换元件14间的位置的模板温度。另外，还考虑成为成形品的壁厚的成形空间的宽度，使温度传感器15从成形空间比该宽度更大地离开。在这样的配置下，根据温度传感器15的检测结果，控制部16对供给到电热变换元件14的电流值进行控制。使检测温度处于预定的温度范围内地进行控制。

这样，即使为在1面中形成了多个型腔13的可成形多个的金属模，也可大体均匀地对其整体进行温度控制。即，可防止一部分的型腔13的局部的温度上升、温度下降。另外，温度传感器15不受充填到型腔13的熔融树脂的温度的影响。特别是具有相对于由刚开始成形后的成形机喷嘴温度、树脂温度的影响所产生的金属模温度变动、使检测值稳定化的效果。另外，也不以原状态检测电热变换元件14的温度。由于为这样的配置，所以只要在各电热变换元件14设置1个温度传感器15就足够了。

另外，由于以电热变换元件14包围的方式配置型腔13，所以，可将外部的环境温度的变化的影响抑制得较小。图4示出相对于室温变化的模温变化的例子。在该图中，用虚线示出室温的变化，与右侧的纵轴的刻度相对应。另外，用实线示出使用了本形式的温度调节方法的模温变化，与左侧的纵轴的刻度对应。

如图4所示那样，在时刻6:00～12:00室温上升，在18:00以后大幅度下降。这是由室温调整用的空调的通常的动作所产生的。另外，从时刻23:30左右开始室温按2℃左右的上下幅度以短周期上下变化，这是为了试验而有意地使空调进行间歇动作所致的。对此，模温的变动幅度小。在18:00～的大的室温变化中，模温的变动幅度不到1℃。另外，对于此后的短周期的室温变化，尽管进行某种程度的跟随，但其变化幅度也仅在±0.5℃左右。如该图所示那样，按照本形式的金属模，即使室温变化，对模温的影响也小。即，不会直接受到暂时的温度变化、急剧的温度变化的影响，所以，可进行稳定的温度控制。

因此，可抑制连续成形中的金属模温度变动，可减小成形注射期间的质量偏差、型腔间的性能差别。另外，即使在由多个通道进行独立控制的场合，也不会如使用油的外部温度调节那样导致装置大型化、变得烦杂。

下面，在图5、图6、图7中示出型腔13、电热变换元件14、温度传感器15的配置的其它例子。图5所示的为直行配置4个的例子。在固定侧模板31上直行配置4个型腔32。另外，以将它们包围的方式配置大致正方形形状的电热变换元件33。在型腔32与电热变换元件33之间配置温度传感器34。在该例中，与型腔32彼此的外形间的间隔Dc比较，电热变换元件33配置在从型腔32离开的位置。在这里，相对于4个型腔32，电热变换元件33和温度传感器34都各配置1个。

图6所示的为放射状配置8个的例子。在固定侧模板41上，形成从中央部以放射状延伸的浇道45，在各浇道45的前端部分别设置1个圆形的型腔42。另外，以将它们包围的方式以大体圆形形状配置电热变换元件43，在型腔42与电热变换元件43之间配置温度传感器44。在这里，相对于8个型腔42，电热变换元件43和温度传感器44都各为1个。

图7所示的为直行配置8个的例子。在固定侧模板51上直行配置8个型腔52。在该例子中，配置2个电热变换元件53。在此，即使如专利文献1的图29～图32所示那样的结构，其整体计数也为1个。在各电热变换元件53的近旁分别设置温度传感器54。在因空间的影响等而不能以包围所有型腔52的方式配置电热变换元件的场合，如图8所示那样，只要在由电热变换元件53涵盖的区域55内配置所有型腔52和温度传感器54即可。该图7所示的电热变换元件53的配置为中断的环状的例子。根据设在各电热变换元件53近旁的各个1个温度传感器54的检测值对各电热变换元件53进行闭环控制即可。

下面，说明在注射成形装置中使用本形式的金属模制造光学部件的方法。首先，使固定侧金属模5和可动侧金属模6处于规定温度范围地由控制部16控制电热变换元件14。这样，如上述那样抑制型腔13间的温度偏差，同时，进行不易受到外气温度变化的影响的稳定的温度控制。在这样进行了温度控制的状况下，由驱动部4使可动侧压板2移动而合模。在合模了的状态下，从固定侧压板1的外部注入熔融树脂。

注入了的树脂通过形成的流路侵入到型腔13内的成形空间。一旦注入的树脂在型腔13内受到冷却而固化，则将其取出。这样，可以制造光学部件。此时，由于金属模温度稳定地受到控制，所以，可以防止各型腔13的产品偏差。另外，由于不易受到外气温度的影响，所以，即使在反复进行该作业而连续成形的场合，也可以防止各成形注射的性能偏差。在这里，作为用于成形的树脂的种类，聚烯烃类、聚碳酸酯、聚酯类、丙烯酸、降冰片烯类、硅酮类等较适当。

如以上详细说明的那样，本形式的注射成形装置的金属模在1面中具有4个以上的型腔13，是用于成形多个的金属模，以包围所有型腔13的方式或以即使不包围但在由其围住的区域内包含所有型腔13的方式、配置个数比型腔13少的电热变换元件14。因此，不易受到外气温度的影响。该电热变换元件14从型腔13离开比型腔13相互的间隔离远的距离而配置。因此，型腔13间的温度偏差得到抑制，可稳定地控制金属模温度。另外，由于在各电热变换元件14上分别将1个温度传感器15靠近电热变换元件14地配置，所以，可容易进行控制。因此，成为这样的注射成形用金属模，该注射成形用金属模在1面中具有多个型腔13，是用于成形多个的金属模，可提高金属模的温度的稳定性，同时，可抑制金属模中的温度分布的不均，即使连续成形，也不易受到外气温度变化的影响。

本形式只不过是简单的例示，不对本发明进行任何限定。因此，本发明当然可在不脱离其要旨的范围内进行各种改良、变形。

例如，在上述形式中，在固定侧金属模5和可动侧金属模6上设置电热变换元件14和温度传感器15，但如图9所示、在固定侧安装板12、可动侧支承板22中的任一方或双方上都进一步增加了同样的构成时，可进行更稳定的温度控制。另外，也可进一步增加压板温度调节。另外，在本形式中，四边形和圆形例示出电热变换元件的形状，但也可为多边形形状、形成了圆角的多边形形状、长圆形等其它形状。另外，与模板11、21的厚度方向相关的电热变换元件14的配置任意。此外，本形式特别适合在1面具有4个以上的型腔、成形的光学部件的光学面的面粗糙度要求Ra20nm以下的精度的金属模。

Claims (8)

1.一种光学部件成形用金属模，一边对固定侧金属模和可动侧金属模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的成形空间、制造光学部件；其特征在于：

具有形成有成形空间的多个型腔部和获得用于温度调整的温度值的温度测定元件，

上述固定侧金属模和上述可动侧金属模的至少一方内置有电热变换元件，

上述型腔部的个数为上述电热变换元件的个数以上，

从与分型线的面垂直的方向看，所有的上述型腔部和上述温度测定元件配置在由上述电热变换元件涵盖的区域内。

2.根据权利要求1所述的光学部件成形用金属模，其特征在于：

从与分型线的面垂直的方向观看时，

上述型腔部相互的外形间的间隔比上述型腔部的外形与上述电热变换元件间的最小间隔小，

上述电热变换元件与上述温度测定元件的测温部间的最短距离，比上述型腔部的外形与上述电热变换元件间的最小间隔小。

3.根据权利要求1或2所述的光学部件成形用金属模，其特征在于：

形成于上述型腔部的成形空间的、与分型线的面垂直的方向的长度，比成形空间的轮廓面与上述温度测定元件间的最短距离小。

4.根据权利要求1或2所述的光学部件成形用金属模，其特征在于：

上述电热变换元件在从与分型线的面垂直的方向观看时构成为环状或中断的环状。

5.根据权利要求1或2所述的光学部件成形用金属模，其特征在于：

上述固定侧金属模和上述可动侧金属模双方内置有电热变换元件。

6.根据权利要求1或2所述的光学部件成形用金属模，其特征在于：

上述电热变换元件的个数与上述温度测定元件的个数相等。

7.一种光学部件制造方法，一边对固定侧金属模和可动侧金属模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的成形空间、制造光学部件；其特征在于：

使用形成有成形空间的多个型腔部和获得用于温度调整的温度值的温度测定元件，

上述固定侧金属模和上述可动侧金属模的至少一方内置有电热变换元件，

上述型腔部的个数为上述电热变换元件的个数以上，

从与分型线的面垂直的方向看，所有的上述型腔部和上述温度测定元件配置在由上述电热变换元件涵盖的区域内。

8.根据权利要求7所述的光学部件制造方法，其特征在于：

从与分型线的面垂直的方向观看时，

上述型腔部相互的外形间的间隔比上述型腔部的外形与上述电热变换元件间的最小间隔小，

上述电热变换元件与上述温度测定元件的测温部间的最短距离，比上述型腔部的外形与上述电热变换元件间的最小间隔小。

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