JP2001062870A - プラスチック成形用金型およびその成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動可能なキャビティ駒を金型内の樹脂から
離隔した後に生じる成形品内の不均一な温度分布による
精度低下や成形サイクルの低下を軽減し、より高精度の
成形品を得ると共に、その生産性を向上させる。 【解決手段】 少なくとも１つ以上の転写面を有した金
型１０と、非転写面の少なくとも１つ以上の面に設けら
れ、摺動可能なキャビティ駒１１と、を備え、金型１０
に、溶融樹脂を射出充填した後、当該樹脂の軟化温度未
満まで冷却する間に、キャビティ駒１１を樹脂と離隔さ
せ、キャビティ駒１１と樹脂との間に空隙１５ａを形成
し、所定時間後、キャビティ駒１１を移動し、空隙１５
ａを減少して空隙１５ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ，ミラーな
どの光学素子といった高精度のプラスチック成形品を製
造する際に用いられるプラスチック成形用金型およびそ
の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザプリンタやデジタル複写
機、あるいはファクシミリ装置などのデジタル画像形成
装置では、そのデジタルデータをレーザビームによって
感光体に書き込むレーザ光学系が採用されている。この
レーザ光学系では、半導体レーザなどの光源から出力さ
れるレーザビームを、アパーチャーや円筒レンズによっ
て所定のビーム径に整形し、その整形したレーザビーム
をポリゴンミラーの回転によって偏向し、さらに感光体
面で直線走査となるような光学補正（ｆ／θ補正）を行
い、所望の光書き込み（光走査）を実現している。

【０００３】このような、レーザ光学系は、通常、密閉
構造の箱型内に収容され、近年は、小型化および軽量化
はもとより、部品の生産性を高めることによるコウトダ
ウン化がさらに要求されている。このため、レーザ光学
系に用いられる光学素子は、ガラスから成形可能なプラ
スチック製に変化しつつある。また、複数の光学補正機
能を最小限の素子で実現すべく、成形時における転写面
形状も球面のみならず複雑な非球面形状を有するように
なってきている。また、レンズ形状は、光学的に必要な
特性を確保するため、レンズ厚さが厚く、かつ長手方向
に一定の厚さではない形状、すなわち、偏肉形状である
場合が多くなってきている。

【０００４】また、プラスチックにより上記光学素子を
製造（成型）する方法は、低コストおよび生産性を向上
する狙いから、大量生産に適した、射出成形法、あるい
は金型内に配置された転写面を形成する入子を可動可能
にし、金型内に充填された樹脂の冷却に伴う体積収縮に
対して可動入子が前進することで圧力を補って確保する
射出圧縮成形法、を用いることが一般的である。

【０００５】上記射出成形法あるいは射出圧縮成形法を
用いて光学素子を製造する際には、加熱溶融された樹脂
材料を金型内に射出充填し、冷却固化させる工程におい
て、金型内の樹脂圧力や樹脂温度が均一になることが、
所望の形状精度を確保することで重要となっている。

【０００６】しかし、レンズ厚みが偏肉形状の場合、レ
ンズ厚みの偏差によって充填された樹脂の冷却速度が長
手方向の各部で異なり、体積収縮量に差が生じるため、
形状精度が悪化したり、レンズ厚みの厚い部分ではヒケ
が発生してしまう不具合があった。

【０００７】また、厚肉の場合には、樹脂の冷却過程で
体積収縮量が多いためにヒケが発生しやすい。このヒケ
発生を回避するために射出圧力を大きくすると、すなわ
ち、樹脂の充填量を多くすると、反対に内部歪みが大き
くなり、光学特性に悪影響を及ぼしてしまう。

【０００８】また、射出圧縮成形法を用い、樹脂の冷却
に伴う体積収縮に対して可動入子を前進させて圧力を補
うことによって形状精度を確保しようとしても、レンズ
厚みの偏差が大きい場合には、可動入子が樹脂の体積収
縮に追従することができず、均等な圧力がかからないた
め、転写面の一部にヒケが発生し、形状精度が確保でき
ないという問題があった。

【０００９】そこで、金型温度を樹脂のガラス転移点温
度（Ｔｇ点）以上に高く設定し、充填された樹脂の冷却
温度が長手方向の各部でできるだけ一定になるように上
記Ｔｇ点以下になるまで徐冷することにより、上記問題
が解消される。ところが、徐冷の為の時間を設けるた
め、冷却時間（成形時間）が長くなり、その生産性が低
下し、コストアップを招来するという問題点があった。

【００１０】この新たな問題点を解消するために、厚肉
あるいは偏肉形状の場合であっても、射出成形品あるい
は射出圧縮成形と同等の生産コストで、かつ高精度のプ
ラスチック部品を製造する技術が、たとえば、特開平１
１−２８７４５号公報の「プラスチック成形品の成形方
法およびプラスチック成形品の成形用金型」に開示され
ている。

【００１１】この成形方法は、溶融樹脂を金型内に射出
充填した後、樹脂の軟化温度未満まで冷却する間に、非
転写面に設けてある摺動可能なキャビティ駒を樹脂から
離隔する方向に移動させ、キャビティ駒と樹脂の間に強
制的に空隙を形成している。上記空隙に接している部分
では、金型壁面との密着力が働かないことにより、樹脂
が移動しやすくなり、この部分には優先的に凹形状ある
いは凸形状もしくは凹凸の形状のヒケを発生させること
が可能となる。その結果、転写面にヒケが生じるのを防
止することができ、高い形状精度の成形品を得ることが
できる。また、低圧で成形することにより、前述した内
部歪みも非常に小さくなり、良好な成形品が得られる。

【００１２】この従来における成形方法について図１０
を用いて説明する。転写面８４を有した金型キャビティ
８１内に、溶融樹脂を射出充填した後、樹脂の軟化温度
未満まで冷却する間に、非転写面の摺動可能なキャビテ
ィ駒８２を樹脂から離隔する方向に移動させる。そし
て、樹脂が冷却されると共に、空隙（空隙８３）に接し
ている部分には金型キャビティ８１の壁面との密着力が
働かないことにより、ヒケが優先的に発生する。その
後、金型キャビティ８１内でほぼ金型温度まで樹脂全体
が均一になるまで樹脂が冷却された後、金型キャビティ
８１内から成形品を取り出す。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図１０に示すように、金型キャビティ８１内から成形品
を取り出す際に、空隙８３は金型キャビティ８１を構成
している金属材料と比較した場合、熱の移動が非常にし
にくく、樹脂が金型キャビティ８１の壁面と接している
部分が減少し、成形品全体を金型内で金型温度まで冷却
する工程に多くの時間が必要となる。このため、成形サ
イクルが長くなり、生産性が上がらないという問題点が
あった。

【００１４】また、図１０の金型内では高温度部８５と
低温度部８６の部分が非対称に分布する。特に、図１１
（ａ）に示す長尺の成形品の場合、金型内で成形品内の
温度が非対称のままの状態で取り出すと、図１１（ｂ）
に示すように、成形品の両側の温度差により金型の外で
成形品９１に曲がり（反り）が生じ、高精度な成形品を
得ることができないという問題点があった。

【００１５】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、摺動可能なキャビティ駒を金型内の樹脂から離隔
した後に生じる成形品内の不均一な温度分布による精度
低下や成形サイクルの低下を軽減し、より高精度の成形
品を得ると共に、その生産性を向上させることを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかるプラスチック成形用金型にあっ
ては、溶融樹脂を射出充填し、該充填した樹脂を冷却固
化して所望の成形品を製造するためのプラスチック成形
用金型において、少なくとも１つ以上の転写面を有した
キャビティ金型と、非転写面の少なくとも１つ以上の面
に設けられ、摺動可能な移動キャビティと、を備え、前
記キャビティ金型に、溶融樹脂を射出充填した後、当該
樹脂の軟化温度未満まで冷却する間に、前記移動キャビ
ティを前記樹脂と離隔させ、前記移動キャビティと前記
樹脂との間に第１の空隙を形成し、所定時間後、前記移
動キャビティを移動し、前記第１の空隙を減少して第２
の空隙を形成するものである。

【００１７】この請求項１によれば、キャビティ金型に
射出充填された樹脂を、その溶融温度から軟化温度未満
にまで冷却する過程において、移動キャビティの移動に
よって、まず、樹脂から離隔させ、移動キャビティと上
記樹脂との間に第１の空隙を形成し、さらに所定時間後
に上記第１の空隙を減少させることにより、非転写面側
にのみ冷却による変形を優先的に生じさせて成形精度を
確保すると共に、従来問題であった樹脂と移動キャビテ
ィとの空隙が大きい状態で生じる成形品の冷却効率を改
善し、成形サイクルを短縮する。

【００１８】また、請求項２にかかるプラスチック成形
用金型にあっては、さらに、油圧シリンダまたは電動モ
ータを用い、前記移動キャビティを摺動する駆動手段を
備えたものである。

【００１９】この請求項２によれば、非転写面側に設け
られた移動キャビティを、充填樹脂と離隔する方向に移
動させ、さらに所定時間後に、充填樹脂と接近させる動
作させる際に、油圧シリンダまたは電動モータの駆動手
段で駆動することにより、特別な装置を用いることなく
汎用的な駆動手段での金型製作が実現する。

【００２０】また、請求項３にかかるプラスチック成形
用金型にあっては、さらに、前記移動キャビティを前記
樹脂と離隔させて前記第１の空隙を形成する付勢手段
と、前記第１の空隙を減少して第２の空隙を形成する際
に、油圧シリンダまたは電動モータを用い、前記移動キ
ャビティを摺動する駆動手段と、を備えたものである。

【００２１】この請求項３によれば、樹脂充填後に、移
動キャビティをたとえば板バネや皿バネなどの付勢手段
により樹脂と離隔させて第１の空隙を形成し、所定時間
後に油圧シリンダまたは電動モータを起動して第１の空
隙を減少して第２の空隙を形成することにより、比較的
簡単な構成で空隙の調整を行うことが可能となる。

【００２２】また、請求項４にかかる成形方法にあって
は、キャビティを形成する面に少なくとも１つ以上の転
写面を有した金型を用い、溶融樹脂を、その樹脂の軟化
温度未満の温度に保持された前記金型に射出充填し、前
記転写面に密着させ、冷却固化して所望の成形品を製造
する成形方法であって、前記射出充填された樹脂を軟化
温度未満にまで冷却する際に、非転写面に設けられた１
または複数の移動キャビティを用い、前記充填された樹
脂と離隔させて空隙を形成する第１の工程と、前記第１
の工程の所定時間経過後、前記移動キャビティを前記充
填された樹脂側に移動し、前記空隙を減少させる第２の
工程と、を含むものである。

【００２３】この請求項４によれば、キャビティ金型に
射出充填された樹脂を、その溶融温度から軟化温度未満
にまで冷却する過程において、移動キャビティの非転写
面を、まず、第１の工程で、充填樹脂から離隔させて移
動キャビティと樹脂との間に第１の空隙を形成し、さら
に第２の工程で所定時間後に上記第１の空隙を減少させ
ることにより、非転写面側にのみ優先的に冷却による変
形を生じさせて成形精度を確保すると共に、従来問題で
あった樹脂と移動キャビティとの空隙が大きい状態で生
じる成形品の冷却効率を改善し、成形サイクルを短縮す
る。

【００２４】また、請求項５にかかる成形方法にあって
は、前記第２の工程は、前記移動キャビティの非転写面
を、前記充填された樹脂に対して全ての領域で接触させ
るものである。

【００２５】この請求項５によれば、射出充填された樹
脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、移動キャビテ
ィの非転写面を、射出充填された樹脂に対して全ての領
域で接触させることにより、空隙を介さない金属（金
型）による強制的な冷却が可能となる。

【００２６】また、請求項６にかかる成形方法にあって
は、前記第２の工程は、前記移動キャビティの非転写面
を、前記充填された樹脂に対して部分的な領域で接触さ
せるものである。

【００２７】この請求項６によれば、射出充填された樹
脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、非転写面のヒ
ケが発生しはじめてから、移動キャビティの非転写面
を、射出充填された樹脂に対して部分的な領域で接触さ
せることにより、精度に影響しない部分へのヒケ誘導が
可能になる。

【００２８】また、請求項７にかかる成形方法にあって
は、前記充填された樹脂に対する前記移動キャビティの
非転写面の接触圧は、所定値以下で設定されるものであ
る。

【００２９】この請求項７によれば、射出充填された樹
脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、移動キャビテ
ィの非転写面が、充填樹脂と所定以下の接触圧で接して
いることにより、過大な接触圧による冷却過程の樹脂変
形を回避する。

【００３０】また、請求項８にかかる成形方法にあって
は、前記接触圧は、６０ＭＰａ以下である。

【００３１】この請求項８によれば、請求項７におい
て、移動キャビティの非転写面と充填樹脂との接触圧を
６０ＭＰａ以下に設定することにより、冷却過程におけ
る樹脂変形の生じない適正な設定が実現する。

【００３２】また、請求項９にかかるプラスチック成形
用金型にあっては、前記移動キャビティに接する非転写
面側に冷却による変形を導き、所望の光学素子を成形す
るものである。

【００３３】この請求項９によれば、請求項１から３の
いずれか一つに記載のプラスチック成形用金型を用い、
射出充填された樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程
で、移動キャビティに接する非転写面側に冷却による変
形を導くことにより、たとえば光学レンズの精度に関係
ない部分にのみ凹凸の変形をもって行き、高精度が要求
される面の変形を排除する。

【００３４】また、請求項１０にかかる成形方法にあっ
ては、前記移動キャビティに接する非転写面側に冷却に
よる変形を導き、所望の光学素子を成形するものであ
る。

【００３５】この請求項１０によれば、請求項４から８
のいずれか一つに記載の成形方法を用い、射出充填され
た樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、移動キャ
ビティに接する非転写面側に冷却による変形を導くこと
により、たとえば光学レンズの精度に関係ない部分にの
み凹凸の変形をもって行き、高精度が要求される面の変
形を排除する。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるプラスチッ
ク成形用金型およびその成形方法について添付図面を参
照し、詳細に説明する。

【００３７】図１は、本発明にかかる成形用金型の構造
およびその金型を用いた成形方法を示す説明図であり、
（ａ）は樹脂射出充填、（ｂ）はキャビティ駒離隔、
（ｃ）はキャビティ駒接近、（ｄ）は樹脂冷却の各過程
を示している。図において、１０は所定の成形形状を有
した内面を有する金型、１１は非転写面側に設けられ、
金型１０の内面に対して摺動可能なキャビティ駒、１２
は金型内面に設けられた転写面、１３は成形品となる充
填樹脂である。

【００３８】すなわち、少なくとも１つ以上の転写面１
２を有し、非転写面に対して摺動可能なキャビティ駒１
１が設けられている成形用金型を用意する。そして、こ
の成形用金型を用い、以下に述べる手順（工程）で成形
を行う。

【００３９】図１（ａ）に示すように、溶融樹脂を金型
１０内に射出充填する。その後、充填樹脂１３をその軟
化温度未満まで冷却する。この冷却は図１（ｂ）から
（ｄ）に示す過程で行われる。冷却過程において、ま
ず、図１（ｂ）に示すように、摺動可能なキャビティ駒
１１を充填樹脂１３から離隔する方向に移動させ、充填
樹脂１３の非転写面とキャビティ駒１１面との間に空隙
１５ａを形成する。このとき、充填樹脂１３の空隙１５
ａに接している部分は、冷却が進行するに従ってヒケが
優先的に発生する。

【００４０】続いて、図１（ｃ）に示すように、摺動可
能なキャビティ駒１１を充填樹脂１３と接近する方向に
移動させ空隙１５ａを空隙１５ｂに減少させる。そし
て、空隙を減少させた状態で、成形品（充填樹脂１３）
全体の温度がほぼ金型温度と同等になるまで均一に冷却
し（図１（ｄ））、金型１０から成形品を取り出す。な
お、冷却が進行するに従って空隙１５ｂが収縮され、空
隙１５ｃに変化する。すなわち、キャビティ駒１１が樹
脂１３に接近するので冷却性が高くなる。

【００４１】図２は、図１の成形過程において、摺動可
能なキャビティ駒１１を充填樹脂１３に対して接近する
方向に移動させ、空隙を減少させたときの成形品の温度
分布の状態を示す説明図である。すなわち、この図２
は、前述した図１（ｂ）でキャビティ駒１１を離隔した
後に図１（ｃ）のようにキャビティ駒１１を接近させた
場合の充填樹脂１３（成形品）内の温度分布を示してい
る。

【００４２】図２に示すように、摺動可能なキャビティ
駒１１を充填樹脂１３に対して接近させて空隙を減少さ
せることにより、金型１０内おける充填樹脂１３（成形
品）の温度分布のうち、非転写面側へ高温部が移動され
るので、従来では高温層と低温層に偏り（図１０参照）
が発生するのに対し、本例では充填樹脂１３（成形品）
の外郭から内側の温度分布が均一になる。すなわち、図
示のように低温度部２１と高温度部２０が均等になる。

【００４３】このように、キャビティ駒１１と非転写面
との空隙を減少させることにより、充填樹脂１３と摺動
可能なキャビティ駒１１との空隙が大きい状態で生じる
成形品冷却の遅れや温度分布の偏りを改善することがで
きる。また、これにより、成形品全体をほぼ金型温度に
まで冷却する時間を短くすることができる。その結果、
成形品を取り出す際の温度変化がごく小さくなるので、
温度差による反りが生じず、高精度な成形品を短い成形
サイクルで得ることができる。

【００４４】図３は、長尺の成形品を成形する場合にお
ける金型内の温度分布および金型から取り出した成形品
の状態を示し、摺動可能なキャビティ駒１１を充填樹脂
１３に対して接近する方向に移動させ、空隙を減少させ
たときの成形品の温度分布の状態および成形品の精度状
態を示す説明図である。ここでは、上述した図２の短尺
の成形と同様に、空隙（空隙３０）の形成をキャビティ
駒１１の摺動によって制御（調整）するので、図３
（ｂ）に示すように長尺の成形品３０の場合であって
も、上述と同様に、非常に高精度の成形品を短い成形サ
イクルで得ることができる。

【００４５】図４は、図１の成形過程において、摺動可
能なキャビティ駒１１を充填樹脂１３に対して接近する
方向に移動させ、キャビティ駒１１を充填樹脂１３と接
触させて樹脂冷却を行う例を示す説明図である。この図
４は、図２で述べたキャビティ駒１１の接近をさらに進
め、キャビティ駒１１の非転写面が樹脂のすべての領域
で接する状態としたものである。

【００４６】まず、図４（ａ）に示すように、摺動可能
なキャビティ駒１１を充填樹脂１３と接近する方向に移
動させ、その空隙を減少させる工程において、キャビテ
ィ駒１１の非転写面が充填樹脂１３との全ての領域で接
している状態とする。この空隙を介さない状態で樹脂冷
却を行うことにより、成形品の冷却をさらに速やかに行
うことができる。

【００４７】すなわち、一度、摺動可能なキャビティ駒
１１を充填樹脂１３から離隔する方向に移動させて空隙
を形成した後、キャビティ駒１１の非転写面が充填樹脂
１３と全ての領域で接している状態で冷却することによ
り、充填樹脂１３とキャビティ駒１１との密着力は非常
に小さいものとなっている。したがって、冷却によるヒ
ケ４０の発生を、キャビティ駒１１に接する部分に誘導
することが可能となるので、転写面の精度が高精度な成
形品を、さらに短い成形サイクルで得ることができる。

【００４８】図５は、図１の成形過程において、摺動可
能なキャビティ駒１１を充填樹脂１３に対して接近する
方向に移動させ、キャビティ駒１１を充填樹脂１３と部
分的に接触させて樹脂冷却を行う例を示す説明図であ
る。この図５は、図２で述べたキャビティ駒１１の接近
をさらに進め、キャビティ駒１１の非転写面が樹脂の部
分的な領域で接する状態としたものである。

【００４９】図５に示すように、摺動可能なキャビティ
駒１１を充填樹脂１３と接近する方向に移動させ、その
空隙を減少させる工程において、非転写面にヒケ４０が
発生しはじめた後、キャビティ駒１１の非転写面が充填
樹脂１３と部分的に接している状態とする。そして、こ
の状態で樹脂冷却を行う。この樹脂冷却を行うことによ
って、摺動可能なキャビティ駒１１に接する非転写面へ
のヒケ４０の誘導をより確実になる。そのため、転写面
１２側にはヒケが生じることがなくなり、転写面の精度
が非常に高精度な成形品を得ることができる。また、キ
ャビティ駒１１の非転写面が充填樹脂１３の全ての領域
で接している状態（図４（ａ）参照）と比較した場合、
冷却状態はやや低下するものの、転写面のヒケが回避さ
れて転写精度が向上するので、非常に高精度な成形品を
得ることができる。

【００５０】ところで、摺動可能なキャビティ駒１１を
充填樹脂１３と接近する方向に移動させ、その空隙を減
少させる工程において、キャビティ駒１１の非転写面が
充填樹脂１３と全ての領域あるいは部分的に接している
状態にする際、キャビティ駒１１の非転写面が、充填樹
脂１３に対して大きな押圧力を加える過ぎると、図６に
示すように、転写面の変形５０ａ，５０ｂが発生する。

【００５１】このため、キャビティ駒１１の非転写面の
充填樹脂１３に対する押圧力を所定圧に調整することに
より、転写面の変形５０ａ，５０ｂの発生を回避させ、
転写面の精度を確保する。また、本発明者は、摺動可能
なキャビティ駒１１の押圧力による転写面へ与える影響
を小さくするためには、押圧力を非常に小さくするほど
よいが、押圧力を６０ＭＰａ以下に調整することによっ
て高精度の成形品が得られることを確認した。

【００５２】さて、上述したプラスチック成形品の製造
方法に用いる成形用金型には、非転写面側に設けた摺動
可能なキャビティ駒１１を、充填樹脂１３と離隔させる
方向に移動させることにより空隙を形成させる機構と、
所定時間後、キャビティ駒１１を充填樹脂１３と接近す
る方向に移動させることにより空隙を減少させる機構が
必要である。

【００５３】そこで、上記機構例を図７および図８に示
す。図７は、キャビティ駒１１を摺動する駆動手段例を
示す説明図であり、ここでは、油圧シリンダ６０をキャ
ビティ駒１１に設けている。また、この油圧シリンダ６
０の代わりに電動モータなどを用いることも可能であ
る。図８は、図７の駆動手段に加え、キャビティ駒１１
を離隔する手段としてスプリング６１を設けた例を示す
説明図である。なお、図８ではスプリング６１を用いて
いるが、この他に、皿バネや板バネなどの弾性部材を用
いることも可能である。

【００５４】このように、非転写面の少なくとも１つ以
上の面に設けた摺動可能なキャビティ駒１１の移動によ
り、樹脂との空隙量を調整する機構として、油圧シリン
ダ６０（あるいは電動モータ）を用い、あるいは油圧シ
リンダ６０と併用してキャビティ駒１１にスプリング６
１（あるいは皿バネや板バネ）を埋設させることによ
り、前述したキャビティ駒１１と樹脂との間に形成する
空隙量を所定値に調整することが可能となる。

【００５５】したがって、以上のプラスチック成形品の
製造方法および成形用金型を用いて成形加工を行うこと
により、非転写面にヒケ（凹形状あるいは凸形状または
その両方のヒケ）を誘導することが可能となる。このた
め、キャビテイ駒１１の接近によって金属による強制冷
却が行われるので、冷却工程の短縮化による短い成形サ
イクルが実現し、かつ非転写面にヒケを誘導することに
より転写面の変形が回避されるので、転写面の形状精度
が非常に高精度の成形品を得ることができる。すなわ
ち、低コストで、かつ高精度のプラスチック成形品を得
ることができる。

【００５６】特に、これらの成形品の製造方法・金型
を、たとえば、図９に示す光学レンズ７０のような学素
子の製造に適用した場合には、形状精度の向上に加え、
内部均質性（内部歪み）の良好な成形品を得ることが可
能となる。その結果、この光学素子を用いた光学系（た
とえば、レーザプリンタなどの光学系）では、形状精度
が高いので焦点位置ずれやビームスポット径の肥大化
（ドットの太り）を排除した、高性能の光学特性が得ら
れ、画質向上に寄与することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるプ
ラスチック成形用金型（請求項１）によれば、キャビテ
ィ金型に射出充填された樹脂を、その溶融温度から軟化
温度未満にまで冷却する過程において、移動キャビティ
の移動によって、まず、樹脂から離隔させ、移動キャビ
ティと前記樹脂との間に第１の空隙を形成し、さらに所
定時間後に上記第１の空隙を減少させることにより、非
転写面側にのみ冷却による変形を優先的に生じさせて成
形精度を確保すると共に、従来問題であった樹脂と移動
キャビティとの空隙が大きい状態で生じる成形品の冷却
効率を改善して成形サイクルを短縮するため、生産性を
向上した上で高精度の成形品を得ることができる。

【００５８】また、本発明にかかるプラスチック成形用
金型（請求項２）によれば、非転写面側に設けられた移
動キャビティを、充填樹脂と離隔する方向に移動させ、
さらに所定時間後に、充填樹脂と接近させて動作させる
際に、油圧シリンダまたは電動モータの駆動手段で駆動
することにより、特別な装置を用いることなく汎用的な
駆動手段での製作が実現するため、経済的な成形用金型
を製作することができる。

【００５９】また、本発明にかかるプラスチック成形用
金型（請求項３）によれば、樹脂充填後に、移動キャビ
ティをたとえば板バネや皿バネなどの付勢手段により樹
脂と離隔させて第１の空隙を形成し、所定時間後に油圧
シリンダまたは電動モータを起動して第１の空隙を減少
して第２の空隙を形成することにより、比較的簡単な構
成で空隙の調整を行うことが可能となるため、経済的な
成形用金型を製作することができる。

【００６０】また、本発明にかかる成形方法（請求項
４）によれば、キャビティ金型に射出充填された樹脂
を、その溶融温度から軟化温度未満にまで冷却する過程
において、移動キャビティの非転写面を、まず、第１の
工程で、充填樹脂から離隔させて移動キャビティと樹脂
との間に第１の空隙を形成し、さらに第２の工程で所定
時間後に上記第１の空隙を減少させることにより、非転
写面側にのみ冷却による変形を優先的に生じさせて成形
精度を確保すると共に、従来問題であった樹脂と移動キ
ャビティとの空隙が大きい状態で生じる成形品の冷却効
率を改善して成形サイクルを短縮するため、成形品を精
度を向上させると共に、生産性を向上させることができ
る。

【００６１】また、本発明にかかる成形方法（請求項
５）によれば、射出充填された樹脂を軟化温度未満にま
で冷却する過程で、移動キャビティの非転写面を、射出
充填された樹脂に対して全ての領域で接触させることに
より、空隙を介さない金属（金型）による強制的な冷却
が可能となるため、成形（離型）時における冷却効率を
改善することができる。

【００６２】また、本発明にかかる成形方法（請求項
６）によれば、射出充填された樹脂を軟化温度未満にま
で冷却する過程で、非転写面のヒケが発生しはじめてか
ら、移動キャビティの非転写面を、射出充填された樹脂
に対して部分的な領域で接触させるため、非転写面の冷
却時の変形を高精度が要求されていない部分にもってい
く（変形部分を任意の位置に調整する）ことができる。

【００６３】また、本発明にかかる成形方法（請求項
７）によれば、射出充填された樹脂を軟化温度未満にま
で冷却する過程で、移動キャビティの非転写面が、充填
樹脂と所定以下の接触圧で接していることにより、過大
な接触圧による冷却過程の樹脂変形を回避するため、接
触圧過多による成形精度の低下を防止することができ
る。

【００６４】また、本発明にかかる成形方法（請求項
８）によれば、移動キャビティの非転写面と充填樹脂と
の接触圧を６０ＭＰａ以下に設定することにより、冷却
過程における樹脂変形の生じない適正な設定が実現する
ため、接触圧過多による成形精度の低下を防止すること
ができる。

【００６５】また、本発明にかかるプラスチック成形用
金型（請求項９）によれば、請求項１から３のいずれか
一つに記載のプラスチック成形用金型を用い、射出充填
された樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、移動
キャビティに接する非転写面側に冷却による変形を導く
ことにより、たとえば光学レンズの精度に関係ない部分
にのみ凹凸の変形をもって行き、高精度が要求される面
の変形を排除するため、光学素子などに要求される高い
形状精度および内部歪みの少ない光学特性が実現する。

【００６６】また、本発明にかかる成形方法（請求項１
０）によれば、請求項４から８のいずれか一つに記載の
成形方法を用い、射出充填された樹脂を軟化温度未満に
まで冷却する過程で、移動キャビティに接する非転写面
側に冷却による変形を導くことにより、たとえば光学レ
ンズの精度に関係ない部分にのみ凹凸の変形をもって行
き、高精度が要求される面の変形を排除するため、高い
形状精度および内部歪みの少ない光学特性の光学素子な
どを成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる成形用金型の構造およびその金
型を用いた成形方法を示す説明図であり、（ａ）は樹脂
射出充填、（ｂ）はキャビティ駒離隔、（ｃ）はキャビ
ティ駒接近、（ｄ）は樹脂冷却の各過程を示している。

【図２】図１の成形過程において、摺動可能なキャビテ
ィ駒を充填樹脂に対して接近する方向に移動させ、空隙
を減少させたときの成形品の温度分布の状態を示す説明
図である。

【図３】長尺の成形品を成形する場合における金型内の
温度分布および金型から取り出した成形品の状態を示す
説明図である。

【図４】図１の成形過程において、摺動可能なキャビテ
ィ駒を充填樹脂に対して接近する方向に移動させ、キャ
ビティ駒を充填樹脂と接触させて樹脂冷却を行う例を示
す説明図である。

【図５】図１の成形過程において、摺動可能なキャビテ
ィ駒を充填樹脂に対して接近する方向に移動させ、キャ
ビティ駒を充填樹脂と部分的に接触させて樹脂冷却を行
う例を示す説明図である。

【図６】キャビティ駒を全ての領域あるいは部分的に接
している状態にする際に、過大押圧力によって生じる転
写面の変形状態を示す説明図である。

【図７】キャビティ駒を摺動する駆動手段例を示す説明
図である。

【図８】図７の駆動手段に加え、キャビティ駒を離隔す
る手段としてスプリングを設けた例を示す説明図であ
る。

【図９】本発明にかかる成形方法・成形金型で製造され
た光学レンズ例を示す説明図である。

【図１０】従来における金型内の温度分布の状態を示す
説明図である。

【図１１】従来における長尺成形品用金型内の温度分布
の状態および成形品の状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 金型 １１ キャビティ駒 １２ 転写面 １３ 充填樹脂（成形品） １５ 空隙 ２０ 高温度部 ２１ 低温度部 ３０ 空隙 ４０ ヒケ ６０ 油圧シリンダ ６１ スプリング

フロントページの続き (72)発明者 渡部 順 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 岸 秀信 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 4F202 AH74 AH78 AM35 CA11 CB01 CK12 CK43 CK52 CL12 CL22 CN05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融樹脂を射出充填し、該充填した樹脂
   を冷却固化して所望の成形品を製造するためのプラスチ
   ック成形用金型において、 少なくとも１つ以上の転写面を有したキャビティ金型
   と、 非転写面の少なくとも１つ以上の面に設けられ、摺動可
   能な移動キャビティと、 を備え、 前記キャビティ金型に、溶融樹脂を射出充填した後、当
   該樹脂の軟化温度未満まで冷却する間に、前記移動キャ
   ビティを前記樹脂と離隔させ、前記移動キャビティと前
   記樹脂との間に第１の空隙を形成し、所定時間後、前記
   移動キャビティを移動し、前記第１の空隙を減少して第
   ２の空隙を形成することを特徴とするプラスチック成形
   用金型。
2. 【請求項２】 さらに、油圧シリンダまたは電動モータ
   を用い、前記移動キャビティを摺動する駆動手段を備え
   たことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形
   用金型。
3. 【請求項３】 さらに、前記移動キャビティを前記樹脂
   と離隔させて前記第１の空隙を形成する付勢手段と、 前記第１の空隙を減少して第２の空隙を形成する際に、
   油圧シリンダまたは電動モータを用い、前記移動キャビ
   ティを摺動する駆動手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載のプラスチッ
   ク成形用金型。
4. 【請求項４】 キャビティを形成する面に少なくとも１
   つ以上の転写面を有した金型を用い、溶融樹脂を、その
   樹脂の軟化温度未満の温度に保持された前記金型に射出
   充填し、前記転写面に密着させ、冷却固化して所望の成
   形品を製造する成形方法であって、 前記射出充填された樹脂を軟化温度未満にまで冷却する
   際に、非転写面に設けられた１または複数の移動キャビ
   ティを用い、前記充填された樹脂と離隔させて空隙を形
   成する第１の工程と、 前記第１の工程の所定時間経過後、前記移動キャビティ
   を前記充填された樹脂側に移動し、前記空隙を減少させ
   る第２の工程と、 を含むことを特徴とする成形方法。
5. 【請求項５】 前記第２の工程は、前記移動キャビティ
   の非転写面を、前記充填された樹脂に対して全ての領域
   で接触させることを特徴とする請求項４に記載の成形方
   法。
6. 【請求項６】 前記第２の工程は、前記移動キャビティ
   の非転写面を、前記充填された樹脂に対して部分的な領
   域で接触させることを特徴とする請求項４に記載の成形
   方法。
7. 【請求項７】 前記充填された樹脂に対する前記移動キ
   ャビティの非転写面の接触圧は、所定値以下で設定され
   ることを特徴とする請求項５または６に記載の成形方
   法。
8. 【請求項８】 前記接触圧は、６０ＭＰａ以下であるこ
   とを特徴とする請求項７に記載の成形方法。
9. 【請求項９】 前記移動キャビティに接する非転写面側
   に冷却による変形を導き、所望の光学素子を成形するこ
   とを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の
   プラスチック成形用金型。
10. 【請求項１０】 前記移動キャビティに接する非転写面
    側に冷却による変形を導き、所望の光学素子を成形する
    ことを特徴とする請求項４から８のいずれか一つに記載
    の成形方法。