【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形品の製造方法、この製造方法に用いられる樹脂用射出成形金型、製造方法によって製造された樹脂成形品、およびこの樹脂成形品を用いた光学ユニットに関し、詳細には、キャビティ駒を備えた金型を用いた樹脂の射出成形の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンター、またはファクシミリ装置の光学走査系や、ビデオカメラ等の光学機器に用いられている光学素子（レンズ、プリズム、ミラー等）は、従来のガラス材に代わってプラスチック等の樹脂によって形成されたものが多く用いられている。
【０００３】
また、上述した光学素子と同様に形状精度が要求されるＣＤやＤＶＤを始めとした光ディスク等のメディアも、樹脂によって形成されている。
【０００４】
そして、これらの樹脂製品の代表的な製造方法の一つとして射出成形法があり、通常の射出成形法と射出圧縮成形法とが知られている。
【０００５】
通常の射出成形法は、所定容積のキャビティが形成された金型を、キャビティに充填される樹脂の軟化温度未満まで加熱し、一方、この軟化温度以上まで加熱されて溶融した樹脂（溶融樹脂）をキャビティ内に射出充填し、保圧を制御しながら冷却し、その後に金型を開いて固化した樹脂の成形品を取り出す方法である。
【０００６】
一方、射出圧縮成形法は、金型のキャビティを画成する転写面の一部を転写駒として摺動可能に設け、金型温度を成形用樹脂の軟化温度未満に加熱し、キャビティ内に軟化温度以上の溶融樹脂を射出充填し、保圧を制御しながら冷却する際、固化による樹脂の体積収縮に追従させて上記転写駒を摺動させつつ樹脂に圧力を付加し、樹脂の被転写面を高精度に成形する方法である。
【０００７】
これらの方法においては、所望の成形形状精度を確保するために、樹脂が冷却固化する際に、樹脂圧力や樹脂温度を均一にさせることが望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、通常の射出成形法においては、成形品の厚さが全体に亘って均一ではない偏肉形状の場合、冷却時に厚肉部と薄肉部とで樹脂温度が不均一となる。
【０００９】
その結果、薄肉部に残圧が発生し、あるいは厚肉部にひけが発生するという問題がある。
【００１０】
また、厚肉形状の成形品を成形する場合は、樹脂の冷却過程における体積収縮量が大きいため、「ひけ」が発生し易く、このひけの発生を防止するために充填圧力を大きくすると、残留歪みが大きくなり、高精度な成形品を得ることができないという問題がある。
【００１１】
一方、射出圧縮成形法においては、通常の射出成形法より低い充填圧力で成形することができるが、偏肉形状の成形品については、その厚さの差異に応じて部分ごとに収縮量が異なるため、各部分ごとの収縮に対応させて転写駒を追従させることができない、という問題がある。
【００１２】
この結果、転写駒と樹脂とが部分的に離れ、この離れた部分から樹脂にひけが発生して、成形形状の精度低下を招いている。
【００１３】
そこで、このような問題を解決するために、金型の成形面のうち形状精度が要求される転写面（鏡面等）以外の成形面に通気口を設け、転写面と当該通気口近傍部との間に圧力差を発生させて、通気口近傍部に積極的にひけを発生させ、内部歪みを発生させることなく、成形品の被転写面にひけが発生するのを防止する技術が提案されている（特開平６−３０４９７３号公報）。
【００１４】
しかし、この技術によれば、発生するひけは通気口付近に集中して、転写面以外の成形面全体には広く発生しないため、特に成形品のサイズが大きい場合には、通気口から大きく離れた転写面を含む他の部分では、通気口を設けた作用効果が発揮されず、通気口から大きく離れた転写面等にもひけが発生し、十分な効果を得ることができないという問題がある。
【００１５】
また、金型の転写面以外の成形面の一部を、転写駒と同様に摺動自在のキャビティ駒の面によって構成し、冷却の際にキャビティ駒をキャビティ内の樹脂から離隔させるように摺動させて、樹脂とキャビティ駒の間に強制的に空隙を画成し、この空隙に面した樹脂部分（被転写面以外の被成形面）に積極的にひけを発生させることにより、精度が要求される被転写面にはひけを発生させないようにするとともに、成形品に残留する内部歪みを小さくする技術が提案されている（特開平１１−２８７４５号公報）。
【００１６】
しかし、この技術によれば、成形品のサイズが大きい場合は、高精度な成形品を得るために、転写面ではない成形面に一層広範囲なひけを意図的に発生させる必要があり、離隔するキャビティ駒と成形品との接触面積を大きく設定しなければならないが、接触面積の増大によって両者間の密着力が増大し、この密着力に抗してキャビティ駒を引き離す際に、密着力が成形品に対して引張り力として作用し、成形品の転写面にまで影響を及ぼす変形を生起する場合がある。
【００１７】
そこで、この変形を回避するために、離隔するキャビティ駒に、前記特開平６−３０４９７３号と同様の通気口を設けて、この通気口から空気等の気体を圧入し、キャビティ駒と成形品との間の密着力を低減させ、キャビティ駒を成形品から離隔するように摺動させることにより、成形品の転写面の形状精度を確保する技術が提案されている（特開２０００−１８５３３７号公報）。
【００１８】
しかし、この技術によっても、通気口から圧入された気体が、離隔するキャビティ駒と樹脂との接触面全体に広がらないため、接触面の一部に密着力が残留し、この残留した密着力によって、離隔時に成形品を変形させる虞がある。
【００１９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、射出成形された樹脂成形品と金型のキャビティ駒との間の密着力を確実に低減させて、大型、厚肉、または偏肉形状の樹脂成形品であっても、転写面を高精度に製造することを可能にした樹脂成形品の製造方法および樹脂用射出成形金型を提供するとともに、この製造方法によって製造された樹脂成形品および光学ユニットを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る樹脂成形品の製造方法は、転写面と転写面以外の成形面とによってキャビティが画成されるとともに、前記転写面以外の成形面の少なくとも一部が前記キャビティから離隔する方向に摺動自在に設けられたキャビティ駒の面（以下において適宜、キャビティ面ともいう。）によって形成された金型を、樹脂の軟化温度未満に加熱保持し、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱溶融された樹脂を射出充填し、前記キャビティ内の樹脂を軟化温度未満に冷却固化する樹脂成形品の製造方法において、前記樹脂の冷却に際し、前記キャビティ駒を前記摺動自在の方向に振動させるとともに、前記キャビティ駒を前記離隔する方向に移動させることを特徴とする。
【００２１】
ここで、成形面とは、キャビティにおいて成形される樹脂成形品の外形である被成形面を形成する金型側の面をいう。
【００２２】
一方、転写面とは、上記樹脂成形品の被成形面のうち、レンズやプリズムなどの光学素子等において光の入出射面を構成するような高精度な面形状精度が要求される面（被転写面）を形成する金型側の面をいい、上記成形面のうちの一部をいう。
【００２３】
このように構成された本発明の請求項１に係る樹脂成形品の製造方法によれば、冷却固化の際にキャビティ駒をキャビティから離隔させる方向に移動（摺動）させることによって、キャビティ内で冷却されて収縮する樹脂の被成形面とキャビティ駒との間に強制的に空隙を形成することができ、該樹脂成形品の被成形面に選択的に、かつ積極的に凹形状あるいは凸形状等のひけを発生させることができる。
【００２４】
したがって、樹脂の被成形面のうち面の形状精度が要求される被転写面にひけが発生するのを確実に防止することができる。
【００２５】
また、キャビティ駒をキャビティから離隔させる際に、キャビティ駒を振動させるため、キャビティ駒のキャビティ面とこのキャビティ面によって形成された樹脂の被成形面との間の密着を剥離させやすくすることができ、キャビティ面を大きく形成しても高い離型性を確保することができ、キャビティ駒を摺動させるのに要する力を低減させることもできる。
【００２６】
しかも、キャビティ駒との密着が容易に解除されるため、樹脂成形品がキャビティ駒に密着してキャビティ駒の摺動方向に引っ張られ、樹脂成形品にその性能に悪影響を与える程の大きな残留歪みが生じることがない。
【００２７】
したがって、低圧成形が可能となり、大型、厚肉、あるいは偏肉の樹脂成形品であっても、低歪みでかつ転写面の形状精度が高いものとすることができる。
【００２８】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法であって、金型温度を樹脂の軟化温度未満としているため、冷却時間（冷却固化時間）を短縮することもでき、樹脂成形品の製造時間全体を短縮し、結果的に製造コストを低減することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項２に係る樹脂成形品の製造方法は、請求項１に係る樹脂成形品の製造方法において、前記キャビティ駒の前記成形面（キャビティ面）によって形成された前記樹脂成形品の面（被成形面）を、キャビティ面から離型させるように、前記キャビティの外部から該キャビティの内部に気体を導入する通気口が、前記形成された樹脂成形品の面（被成形面）に対向する面（キャビティ面、およびこのキャビティ面と一体的に成形面をなす面（キャビティ面がこの成形面の一部を構成している場合等））に形成され、前記キャビティ駒の振動の際に、前記通気口から前記キャビティ駒の前記成形面と前記樹脂成形品の面との間に、前記気体を導入することを特徴とする。
【００３０】
ここで導入する気体は、特に限定される種類のものではなく、入手が容易な空気であってもよいし、その他の気体であってもよいが、不活性ガス、特に窒素ガスが好ましい。
【００３１】
不活性ガスは安全性が高く、また、成形品を変質させにくいため、品質低下を招くことがないからである。
【００３２】
また窒素ガスは、このような特性を有する不活性ガスの中でも低コストで入手しやすく、成形品の製造コストを抑制するうえで有利である。
【００３３】
このように構成された本発明の請求項２に係る樹脂成形品の製造方法によれば、キャビティ駒をキャビティから離隔させる際に、通気口から、キャビティ駒のキャビティ面と樹脂成形品の被成形面とが密着する密着面に気体が導入されるため、両者間の密着をより一層剥離させやすくすることができ、樹脂成形品の形状精度をさらに高めることができる。
【００３４】
なお、通気口を金型に形成する容易性の観点から、通気口はキャビティ駒のキャビティ面に形成するのが、実用上好ましい。
【００３５】
また、本発明の請求項３に係る樹脂成形品の製造方法は、請求項１または２に係る樹脂成形品の製造方法において、前記キャビティ駒の振動として、１Ｈｚ〜１００Ｈｚの振動を付与することを特徴とする。
【００３６】
このように構成された本発明の請求項３に係る樹脂成形品の製造方法によれば、キャビティ駒の振動を、１Ｈｚ〜１００Ｈｚという低周波としているため、これよりも高周波の振動を与えた場合に生じやすいキャビティ面と樹脂成形品の被成形面との間の発熱を抑制することができ、発熱による両者間の密着度が高くなるのを防止することができる。
【００３７】
また、本発明の請求項４に係る樹脂用射出成形金型は、転写面と転写面以外の成形面とによってキャビティが画成されるとともに、前記転写面以外の成形面の少なくとも一部が前記キャビティから離隔する方向に摺動自在に設けられたキャビティ駒の面によって形成され、前記キャビティ駒を前記離隔する方向に移動させる移動手段を備えた樹脂用射出成形金型において、前記キャビティ駒を前記摺動自在の方向に振動させる振動付与手段を備えたことを特徴とする。
【００３８】
このように構成された本発明の請求項４に係る樹脂用射出成形金型によれば、冷却固化の際に、キャビティ駒を振動付与手段によって、キャビティから離隔させる方向に移動（摺動）させることにより、キャビティ内で冷却されて収縮する樹脂の被成形面とキャビティ駒との間に強制的に空隙を形成することができ、該樹脂成形品の被成形面に選択的に、かつ積極的に凹形状あるいは凸形状等のひけを発生させることができる。
【００３９】
したがって、樹脂の被成形面のうち面の形状精度が要求される被転写面にひけが発生するのを確実に防止することができる。
【００４０】
また、キャビティ駒をキャビティから離隔させる際に、キャビティ駒を振動させるため、キャビティ駒のキャビティ面とこのキャビティ面によって形成された樹脂の被成形面との間の密着を剥離させやすくすることができ、キャビティ面を大きく形成しても高い離型性を確保することができ、キャビティ駒を摺動させるのに要する力を低減させることもできる。
【００４１】
しかも、キャビティ駒との密着が容易に解除されるため、樹脂成形品がキャビティ駒に密着してキャビティ駒の摺動方向に引っ張られ、樹脂成形品にその性能に悪影響を与える程の大きな残留歪みが生じることがない。
【００４２】
したがって、低圧成形が可能となり、大型、厚肉、あるいは偏肉の樹脂成形品であっても、低歪みでかつ転写面の形状精度が高いものとすることができる。
【００４３】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法に使用可能であって、金型温度を樹脂の軟化温度未満としているため、冷却時間（冷却固化時間）を短縮することもでき、樹脂成形品の製造時間全体を短縮し、結果的に製造コストを低減することができる。
【００４４】
また、本発明の請求項５に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４に係る樹脂用射出成形金型において、前記キャビティ駒の前記成形面によって形成された前記樹脂成形品の面を、該キャビティ駒の前記成形面から離型させるように、前記キャビティの外部から該キャビティの内部に気体を導入する通気口が、前記形成された樹脂成形品の面に対向する面に形成され、前記キャビティの振動の際に、前記キャビティの外部から前記通気口を通じて前記キャビティ駒の前記成形面前記樹脂成形品の面との間に、前記気体を導入する気体供給手段を備えたことを特徴とする。
【００４５】
ここで通気口から導入される気体は、特に限定される種類のものではなく、入手が容易な空気であってもよいし、その他の気体であってもよいが、不活性ガス、特に窒素ガスが好ましい。
【００４６】
不活性ガスは安全性が高く、また、成形品を変質させにくいため、品質低下を招くことがないからである。
【００４７】
また窒素ガスは、このような特性を有する不活性ガスの中でも低コストで入手しやすく、成形品の製造コストを抑制するうえで有利である。
【００４８】
このように構成された本発明の請求項５に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒をキャビティから離隔させる際に、通気口から、キャビティ駒のキャビティ面と樹脂成形品の被成形面とが密着する密着面に気体が導入されるため、両者間の密着をより一層剥離させやすくすることができ、樹脂成形品の形状精度をさらに高めることができる。
【００４９】
なお、通気口を金型に形成する容易性の観点から、通気口はキャビティ駒のキャビティ面に形成した構成を採るのが実用上好ましい。
【００５０】
また、本発明の請求項６に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４または５に係る樹脂用射出成形金型において、前記振動付与手段が、油圧シリンダであることを特徴とする。
【００５１】
このように構成された本発明の請求項６に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒の振動源である振動付与手段として油圧シリンダを用いるため、金型のコスト上昇を抑制することができる。
【００５２】
また、本発明の請求項７に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４または５に係る樹脂用射出成形金型において、前記振動付与手段が、電動モータであることを特徴とする。
【００５３】
このように構成された本発明の請求項７に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒の振動源である振動付与手段として電動モータを用いるため、キャビティ駒を精密に駆動することができる。
【００５４】
また、本発明の請求項８に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４または５に係る樹脂用射出成形金型において、前記振動付与手段が、圧電素子であることを特徴とする。
【００５５】
このように構成された本発明の請求項８に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒の振動源である振動付与手段として圧電素子を用いるため、金型の構造を簡素化することができ、コスト上昇を抑制することができる。
【００５６】
また、本発明の請求項９に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４から８のうちいずれか１項に係る樹脂用射出成形金型において、前記振動付与手段が前記キャビティ駒に付与する振動が、１Ｈｚ〜１００Ｈｚの振動であることを特徴とする。
【００５７】
このように構成された本発明の請求項９に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒の振動を、１Ｈｚ〜１００Ｈｚという低周波としているため、これよりも高周波の振動を与えた場合に生じやすいキャビティ面と樹脂成形品の被成形面との間の発熱を抑制することができ、発熱による両者間の密着度が高くなるのを防止することができる。
【００５８】
また、本発明の請求項１０に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４から９のうちいずれか１項に係る樹脂用射出成形金型において、前記移動手段が前記振動付与手段を兼ねたものであることを特徴とする。
【００５９】
このように構成された本発明の請求項１０に係る樹脂用射出成形金型によれば、振動付与手段の機能を、従来より存在している移動手段（あるいは摺動手段等）によって実現するため、移動手段とは別体の振動付与手段を新たに付加する必要がなく、金型構造を簡素化することができる。
【００６０】
また、本発明の請求項１１に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４から１０のうちいずれか１項に係る樹脂用射出成形金型において、前記キャビティ駒の面のうち少なくとも前記成形面を形成する面（キャビティ面）に、高離型性膜を備えたことを特徴とする。
【００６１】
このように構成された本発明の請求項１１に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ面に離型性の高い高離型性膜が備えられているため、キャビティ面とこのキャビティ面によって成形された樹脂の被成形面との密着を引き離す（離隔させる）のに要する引き力を低減することができ、成形された樹脂の被成形面に作用する引き力によって樹脂が変形するのを、一層防止することができる。
【００６２】
また、本発明の請求項１２に係る樹脂用射出成形金型は、請求項１１に係る樹脂用射出成形金型において、前記高離型性膜が窒化チタン（ＴｉＮ）を含有したものであることを特徴とする。
【００６３】
ここで、窒化チタンを含有したものとは、窒化チタンそのものであってもよいことを意味する。
【００６４】
このように構成された本発明の請求項１２に係る樹脂用射出成形金型によれば、高離型性膜が、樹脂に対する離型性が最も優れている窒化チタンであるため、キャビティ駒を樹脂から離隔させる際における、キャビティ駒のキャビティ面とキャビティ内で成形された樹脂との離隔を一層容易にすることができる。
【００６５】
また、窒化チタンは耐磨粍性にも優れているため、摺動可能なキャビティ駒の当該摺動面に処理を施すことによって、この摺動面の耐久性をも高めることができる。
【００６６】
なお、前述した請求項１１に係る発明においては、高離型性膜としては窒化チタンに限定されず、シアン化チタン（ＴｉＣＮ），タングステンカーバイド（Ｗ２Ｃ），ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ），タングステンカーバイド／カーボンコンポジット（ＷＣ／Ｃ），テフロン（登録商標）樹脂含有金属等を適用することもでき、この場合にも、窒化チタンの場合と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
また、シアン化チタンおよびタングステンカーバイトは、窒化チタンと同様に耐磨粍性も優れている。
【００６８】
また、本発明の請求項１３に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４から１２のうちいずれか１項に係る樹脂用射出成形金型において、前記キャビティ駒の面と前記転写面とが直接隣接しないように、前記キャビティ駒の面と前記転写面との間に成形面を介在せしめたことを特徴とする。
【００６９】
ここで、介在せしめられる成形面は、キャビティ面と同一面上の面であってもよいし、キャビティ面と転写面との間に階段状に面を配した場合の当該面や、キャビティ面と転写面との連接部分を面取りした場合の当該面取りの面など、キャビティ面とは同一面上にはない面であってもよい。
【００７０】
このように構成された本発明の請求項１３に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ面と樹脂成形品の被成形面との間に生じた空隙内の空気やその他の気体（以下、単に気体という。）が、金型の転写面と樹脂成形品の被転写面との間の密着面の間に回り込むためには、気体は、キャビティ面と転写面との間に介在せしめられた成形面と、この成形面によって成形された樹脂成形品の被成形面との密着面の間を通過する必要があり、このような密着面がないものに比べて、上記転写面と被転写面との密着面に気体を回り込みにくくさせることができる。
【００７１】
したがって、転写面への気体の回り込みによる被転写面のひけの誘発を、一層抑制することができる。
【００７２】
また、本発明の請求項１４に係る樹脂用射出成形金型は、請求項４から１３のうちいずれか１項に係る樹脂用射出成形金型において、前記転写面は、前記樹脂の被転写面を光学鏡面として形成する面であることを特徴とする。
【００７３】
このように構成された本発明の請求項１４に係る樹脂用射出成形金型によれば、単なる成形面よりも面形状の精度が要求される転写面が光学鏡面に至る程度まで高精度な面形状に形成されているため、この転写面によって転写成形される樹脂成形品の被転写面を光学鏡面とすることができ、この金型によって成形される樹脂成形品を、レンズやプリズム、または鏡等の光学素子として使用するのに十分な光学性能を有するものとして製造することができる。
【００７４】
しかも、金型内に溶融樹脂を射出充填して発生する樹脂圧力を低く設定することができるため、残留歪みの小さい高精度な光学素子を得ることができる。
【００７５】
また、本発明の請求項１５に係る樹脂成形品は、請求項１から３のうちいずれか１項に係る樹脂成形品の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００７６】
このように構成された本発明の請求項１５に係る樹脂成形品によれば、少なくとも、面の形状精度が要求される被転写面にはひけが生じていないため、被転写面について高精度な形状の樹脂成形品とすることができる。
【００７７】
また、樹脂成形品がキャビティ駒に密着してキャビティ駒の摺動方向に引っ張られることが抑制されたものであるため、残留歪みが抑制されたものとなり、高精度な形状のもとすることができる。
【００７８】
さらに、大型、厚肉、あるいは偏肉の樹脂成形品であっても、低歪みでかつ転写面の形状精度が高いものとして得ることができる。
【００７９】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法であって、金型温度を樹脂の軟化温度未満として製造されたものであるため、冷却時間（冷却固化時間）が短縮されて、樹脂成形品の製造時間全体が短縮されるため、結果的に製造コストが安価な樹脂成型品を得ることができる。
【００８０】
さらに、キャビティ駒のキャビティ面に形成された通気口から気体を導入するようにして形成された樹脂成形品にあっては、キャビティ駒のキャビティ面に形成された通気口から、このキャビティ面と樹脂成形品の被成形面とが密着する密着面に気体が導入されるため、キャビティ駒に大きな力を作用させることなくキャビティから離隔させることができ、形状精度がさらに高められた樹脂成型品を得ることができる。
【００８１】
また、キャビティ駒の振動が１Ｈｚ〜１００Ｈｚという低周波の振動である場合には、キャビティ面との間で発熱が抑制されるため、発熱によるキャビティ駒と樹脂成形品との間の密着度が高くなるのが防止されて、キャビティ駒の離型性が向上し、残留歪み等が一層低減された樹脂成形品を得ることができる。
【００８２】
なお、この本発明に係る樹脂成形品が、前記転写面によって成形された被転写面を光の入射面または出射面として構成された光学素子である場合には、所望とする光学性能を有する光学素子として得ることができる。
【００８３】
また、本発明の請求項１６に係る光学ユニットは、２つ以上の光学素子を備えた光学ユニットのうち、少なくとも１つの光学素子が、請求項１５に記載の樹脂成形品であることを特徴とする。
【００８４】
ここで、光学ユニットとしては、例えば、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンター、またはファクシミリ装置に用いられる光学走査系を構成するユニットまたはモジュールや、ビデオカメラ等の光学機器に用いられているレンズ群等の光学ユニット等である。
【００８５】
このように構成された本発明の請求項１６に係る光学ユニットによれば、高精度の面形状精度を有する樹脂成形品である光学素子を備えた光学ユニットを得ることができ、所望とする光学性能を発揮させることができる。
【００８６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る樹脂用射出成形金型およびこの樹脂用射出成形金型を用いた樹脂成形品の製造方法の具体的な実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る樹脂用射出成形金型１０の主要部の断面を示す要部断面図である。
【００８７】
この樹脂用射出成形金型（以下、単に金型という。）１０は、特にレンズやプリズム等の光学素子を射出成形するための金型であり、この光学素子の材料である溶融したプラスチック材料が充填されるキャビティ１２、およびこのキャビティ１２に通じて射出ノズル（図示せず）から溶融したプラスチック材料をキャビティ１２に導く図示しないゲートが形成された金型本体１１と、この金型本体１１に組み込まれたキャビティ駒１３と、キャビティ駒１３を摺動させるとともに所定の周波数で振動させる移動手段１５と、金型本体１１を加熱するカートリッジヒータ１４とを備えた構成である。
【００８８】
ここで、キャビティ１２は、上記プラスチック材料からなる光学素子の光の入出射面となる被転写面を成形する面である転写面１２ａ，１２ｂと、被転写面以外の面（被成形面）を成形する一般成形面１２ｃ，１２ｄとによって画成された空間を構成している。
【００８９】
なお、転写面１２ａ，１２ｂは、上述したように光の入出射面となる被転写面を成形する面であるため、一般成形面１２ｃ，１２ｄよりも面の形状が厳密な精度で形成されている。
【００９０】
キャビティ駒１３は、その一面が、キャビティ１２の一般成形面１２ｄの一部を構成しており、バネ等の弾性部材１５ｃによってキャビティ１２から離隔する方向に付勢されて、この離隔方向に移動可能に設けられている。
【００９１】
なお、キャビティ駒１３の、一般成形面１２ｄの一部を構成している面すなわちキャビティ１２に臨む面を、以下、キャビティ面１３ｂという。
【００９２】
キャビティ駒１３のキャビティ１２に臨む面には、高離型性膜であるＴｉＮ膜１３ａがコーティングされて、このＴｉＮ膜１３ａの表面がキャビティ面１３ｂとなっている。
【００９３】
移動手段１５は、キャビティ駒１３の傾斜した後端面（キャビティ面１３ｂの裏側に相当する面）１３ｃに当接しつつ、この後端面１３ｃとの間で摺動し、キャビティ駒１３をキャビティ１２方向に摺動させる突当て部材１５ｂと、この突当て部材１５ｂを前進後退させる駆動源としての油圧シリンダ１５ａと、２つのキャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔する方向に付勢する弾性部材１５ｃとによって構成されている。
【００９４】
なお、油圧シリンダ１５ａは、図示しない外部の油圧発生装置に連結されている。
【００９５】
また、移動手段１５は、油圧シリンダ１５ａの駆動制御によって、突当て部材１５ｂを低周波数で前進後退させて、キャビティ駒１３を微小変位で振動させる振動付与手段としても作用する。
【００９６】
射出成形される光学素子の材料としてのプラスチック材料は、透明性が要求されるため、軟化温度がガラス転移温度である非晶性樹脂、例えば、ポリメタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂（例えば、商品名ゼオネックス（日本ゼオン（株）））、環状オレフィンコポリマー（例えば、商品名アペル（三井石油化学工業（株））等を使用するのが好ましい。
【００９７】
なお、軟化温度がその融解温度である結晶性樹脂を用いることも可能である。
【００９８】
次に、本実施の形態１に係る樹脂用射出成形金型１０の作用およびこの金型１０を用いた樹脂成形品の製造方法の実施形態について説明する。
【００９９】
まず、この金型１０は、図示しない射出成形機に取り付けられ、カートリッジヒータ１４により、プラスチック材料のガラス転移温度以下の所定温度（軟化温度以下）すなわち本実施の形態においては１３０℃に加熱され、この温度が維持される。
【０１００】
次いで、油圧シリンダ１５ａによって、突当て部材１５ｂは図示矢印方向に前進する。
【０１０１】
この前進に伴って、突当て部材１５ｂの前端部に形成された傾斜部が、各キャビティ駒１３の傾斜した後端面１３ｃと摺動しつつ、各キャビティ駒１３をそれぞれ矢印方向に摺動させ、各キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂは、キャビティ１２の一般成形面１２ｃと面一状態（図１（ｂ））となる。
【０１０２】
次に、軟化温度以上に加熱されて溶融したプラスチック材料２０が、図２（ｂ）に示すように、ゲート（図示せず）を通じてキャビティ１２内に低圧で充填される。
【０１０３】
ここで、低圧とは、キャビティ１２内に充填された溶融プラスチック材料２０が、金型１０と同一温度まで低下して固化したとき、プラスチック材料２０の体積がキャビティ１２の容積よりも小さくなるように調整された値であり、本実施の形態１においては、例えば圧力３０ＭＰａに設定されている。
【０１０４】
キャビティ１２内に充填されたプラスチック材料２０は、金型１０の温度が軟化温度以下であるため、徐々に固化し始め、転写面１２ａ，１２ｂによって被転写面２０ａ，２０ｂが形成され、一般成形面１２ｃ，１２ｄによって被成形面２０ｃ，２０ｄが形成される。
【０１０５】
プラスチック材料２０の冷却が進み、プラスチック材料２０の固化が進展する過程で、油圧シリンダ１５ａが低周波（例えば１Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度）で微小振動を発生するように、突当て部材１５ｂを駆動する。
【０１０６】
そして、この突当て部材１５ｂは図２に示す矢印方向に振動し、突当て部材１５ｂの振動および弾性部材１５ｃの付勢力により、キャビティ駒１３は図示矢印方向に微小振動する。
【０１０７】
すなわち、突当て部材１５ｂが後退方向（図２において左方向）に変位することにより、キャビティ駒１３は、弾性部材１５ｃの付勢力にしたがい、キャビティ面１３ｂがプラスチック材料２０の被成形面２０ｄから離隔する方向に微小変位し、一方、突当て部材１５ｂが前進方向（図２において右方向）に変位することにより、キャビティ駒１３は、弾性部材１５ｃの付勢力に抗して、キャビティ面１３ｂがプラスチック材料２０の被成形面２０ｄに当接する位置に微小変位する。
【０１０８】
ここで、キャビティ駒１３の変位は微小（例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度）であり、振動による１回ごとの変位のみでは、キャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの密着が容易に剥離して、両者間に空隙が生じるとは限らないが、キャビティ駒１３の微小振動により、上記変位が繰り返されることにより、キャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの間の密着力が次第に弱められる。
【０１０９】
これは、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの界面に、その周囲から徐々に空気が進入し、次第に空気が進入する範囲が拡大されるからである。
【０１１０】
以上の作用によって、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着力がある程度弱められた後に、油圧シリンダ１５ａが、突当て部材１５ｂを図３に示す矢印方向（同図において左方向）に後退させるように駆動され、突当て部材１５ｂは同方向に後退される。
【０１１１】
この結果、キャビティ駒１３は、弾性部材１５ｃの付勢力に対抗する突当て部材１５ｂからの接触反力を失い、弾性部材１５ｃの付勢力によって、キャビティ１２内のプラスチック材料２０から離隔する。
【０１１２】
このとき、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着力は、上述した振動によってある程度弱められているため、弾性部材１５ｃの付勢力が強力でなくても、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとは容易に離隔される。
【０１１３】
そして、離隔されたキャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの間には、図３（ｂ）に示すように、空隙１２ｅが形成される。
【０１１４】
ここで、キャビティ１２内のプラスチック材料２０は、冷却の進展とともに収縮するが、空隙１２ｅと直接接触している部分すなわち被成形面２０ｄは選択的に収縮し、凹状に変形する。
【０１１５】
さらに、固化が進んだプラスチック材料２０すなわち成形品である光学素子２０は、金型１０から取り出され、室温環境に放置して自然冷却される。
【０１１６】
このようにして得られた光学素子２０は、形状の精度が要求される被転写面２０ａ，２０ｂには、ひけ等の変形が生じないため、高精度な光学性能を有するものとなる。
【０１１７】
また、溶融したプラスチック材料２０をキャビティ１２内に射出充填する際は、極めて低い圧力で充填しているため、プラスチック材料２０が急冷固化される際におけるプラスチック材料２０の内部圧力は低く、さらに圧力分布も、より均一化するため、固化して成形品となった後の光学素子２０は、内部の歪みが極めて少ないものとなり、この観点からも、高い光学性能を実現することができる。
【０１１８】
以上のように、本実施の形態１に係る樹脂用射出成形金型１０およびこの金型１０を用いた樹脂成形品の製造方法によれば、冷却固化の際にキャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔させる方向に移動させることによって、キャビティ１２内で冷却されて収縮するプラスチック材料からなる光学素子２０の被成形面２０ｄとキャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂとの間に強制的に空隙１２ｅを形成することができ、光学素子２０の被成形面２０ｄに選択的に、かつ積極的に凹形状のひけを発生させることができる。
【０１１９】
したがって、光学素子２０の被転写面２０ａ，２０ｂにひけが発生するのを確実に防止することができる。
【０１２０】
また、キャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔させる際に、キャビティ駒１３を振動させるため、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂとこのキャビティ面１３ｂによって形成された光学素子２０の被成形面２０ｄとの間の密着を剥離させやすくすることができ、キャビティ面１３ｂを大きく形成しても高い離型性を確保することができ、キャビティ駒１３を摺動させるのに要する力を低減させることもできる。
【０１２１】
そして、キャビティ駒１３との密着が容易に解除されるため、光学素子２０がキャビティ駒１３に密着してキャビティ駒１３の移動方向に引っ張られ、光学素子２０にその光学性能に悪影響を与えるような残留歪みが生じることがない。
【０１２２】
したがって、低圧成形が可能となり、大型、厚肉、あるいは偏肉の光学素子等の成形品であっても、低歪みでかつ転写面２０ａ，２０ｂの形状精度が高いものを製造することができる。
【０１２３】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法であって、金型１０の温度を樹脂の軟化温度未満としているため、冷却時間（冷却固化時間）を短縮することもでき、光学素子２０の製造時間全体を短縮し、結果的に製造コストを低減することができる。
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る樹脂用射出成形金型１０の主要部の断面を示す要部断面図である。
【０１２４】
この樹脂用射出成形金型（以下、単に金型という。）１０は、特にレンズやプリズム等の光学素子を射出成形するための金型であり、この光学素子の材料である溶融したプラスチック材料が充填されるキャビティ１２、およびこのキャビティ１２に通じて射出ノズル（図示せず）から溶融したプラスチック材料をキャビティ１２に導く図示しないゲートが形成された金型本体１１と、この金型本体１１に組み込まれたキャビティ駒１３と、キャビティ駒１３を摺動させるとともに所定の周波数で振動させる移動手段１５と、金型本体１１を加熱するカートリッジヒータ１４とを備えた構成である。
【０１２５】
ここで、キャビティ１２は、上記プラスチック材料からなる光学素子の光の入出射面となる被転写面を成形する面である転写面１２ａ，１２ｂと、被転写面以外の面（被成形面）を成形する一般成形面１２ｃ，１２ｄとによって画成された空間を構成している。
【０１２６】
なお、転写面１２ａ，１２ｂは、上述したように光の入出射面となる被転写面を成形する面であるため、一般成形面１２ｃ，１２ｄよりも面の形状が厳密な精度で形成されている。
【０１２７】
キャビティ駒１３は、その一面が、キャビティ１２の一般成形面１２ｄの一部を構成しており、バネ等の弾性部材１５ｃによってキャビティ１２から離隔する方向に付勢されて、この離隔方向に移動可能に設けられている。
【０１２８】
なお、キャビティ駒１３の、一般成形面１２ｄの一部を構成している面すなわちキャビティ１２に臨む面を、以下、キャビティ面１３ｂという。
【０１２９】
また、キャビティ駒１３のキャビティ１２に臨む面には、高離型性膜であるＴｉＮ膜１３ａがコーティングされて、このＴｉＮ膜１３ａの表面がキャビティ面１３ｂとなっている。
【０１３０】
さらにこのキャビティ面１３ｂには、キャビティ駒１３の内部を貫通した通気孔１３ｄの端部開口である通気口１３ｅが形成されている。
【０１３１】
この通気孔１３ｄには、外部の図示しないエアポンプ等の気体供給手段によって圧送された空気が通過し、この通過した空気は通気口１３ｅから吐出されるように設けられている。
【０１３２】
移動手段１５は、キャビティ駒１３の傾斜した後端面（キャビティ面１３ｂの裏側に相当する面）１３ｃに当接しつつ、この後端面１３ｃとの間で摺動し、キャビティ駒１３をキャビティ１２方向に摺動させる突当て部材１５ｂと、この突当て部材１５ｂを前進後退させる駆動源としての電動モータ１５ｄと、突当て部材１５ｂを後退させるように付勢する付勢部材（弾性部材）１５ｅと、２つのキャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔する方向に付勢する弾性部材１５ｃとによって構成されている。
【０１３３】
なお、電動モータ１５ｄは、図示しない外部の商用電源に接続されている。
【０１３４】
また、移動手段１５は、電動モータ１５ｄの駆動制御によって、突当て部材１５ｂを低周波数で前進させるとともに付勢部材１５ｅの付勢力によって後退させて、キャビティ駒１３を微小変位で振動させる振動付与手段としても作用する。
【０１３５】
射出成形される光学素子の材料としてのプラスチック材料は、透明性が要求されるため、軟化温度がガラス転移温度である非晶性樹脂、例えば、ポリメタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂（例えば、商品名ゼオネックス（日本ゼオン（株）））、環状オレフィンコポリマー（例えば、商品名アペル（三井石油化学工業（株））等を使用するのが好ましい。
【０１３６】
なお、軟化温度がその融解温度である結晶性樹脂を用いることも可能である。
【０１３７】
次に、本実施の形態２に係る樹脂用射出成形金型１０の作用およびこの金型１０を用いた樹脂成形品の製造方法の実施形態について説明する。
【０１３８】
まず、この金型１０は、図示しない射出成形機に取り付けられ、カートリッジヒータ１４により、プラスチック材料のガラス転移温度以下の所定温度（軟化温度以下）すなわち本実施の形態においては１３０℃に加熱され、この温度が維持される。
【０１３９】
次いで、電動モータ１５ｄによって、突当て部材１５ｂは付勢部材１５ｅの付勢力に抗して図示矢印方向に前進する。
【０１４０】
この前進に伴って、突当て部材１５ｂの前端部に形成された傾斜部が、各キャビティ駒１３の傾斜した後端面１３ｃと摺動しつつ、各キャビティ駒１３をそれぞれ矢印方向に摺動させ、各キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂは、キャビティ１２の一般成形面１２ｃと面一状態（図４（ｂ））となる。
【０１４１】
次に、軟化温度以上に加熱されて溶融したプラスチック材料２０が、図５（ｂ）に示すように、ゲート（図示せず）を通じてキャビティ１２内に低圧で充填される。
【０１４２】
ここで、低圧とは、キャビティ１２内に充填された溶融プラスチック材料２０が、金型１０と同一温度まで低下して固化したとき、プラスチック材料２０の体積がキャビティ１２の容積よりも小さくなるように調整された値であり、本実施の形態２においては、例えば圧力３０ＭＰａに設定されている。
【０１４３】
キャビティ１２内に充填されたプラスチック材料２０は、金型１０の温度が軟化温度以下であるため、徐々に固化し始め、転写面１２ａ，１２ｂによって被転写面２０ａ，２０ｂが形成され、一般成形面１２ｃ，１２ｄによって被成形面２０ｃ，２０ｄが形成される。
【０１４４】
プラスチック材料２０の冷却が進み、プラスチック材料２０の固化が進展する過程で、電動モータ１５ｄが低周波（例えば１Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度）で微小変位するように連続的に駆動される。
【０１４５】
そして、この電動モータ１５ｄの駆動によって、突当て部材１５ｂも前述した前進方向に変位するように連続的に駆動されるが、１回の前進ごとに、付勢部材１５ｅの伸びによって生じる付勢力により後退される。
【０１４６】
したがって、突当て部材１５ｂは図５に示す矢印方向に振動し、突当て部材１５ｂの振動および弾性部材１５ｃの付勢力により、キャビティ駒１３は図示矢印方向に微小振動する。
【０１４７】
すなわち、突当て部材１５ｂが後退方向（図５において左方向）に変位することにより、キャビティ駒１３は、弾性部材１５ｃの付勢力にしたがい、キャビティ面１３ｂがプラスチック材料２０の被成形面２０ｄから離隔する方向に微小変位し、一方、突当て部材１５ｂが前進方向（図５において右方向）に変位することにより、キャビティ駒１３は、弾性部材１５ｃの付勢力に抗して、キャビティ面１３ｂがプラスチック材料２０の被成形面２０ｄに当接する位置に微小変位する。
【０１４８】
ここで、キャビティ駒１３の変位は微小（例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度）であり、振動による１回ごとの変位のみでは、キャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの密着が容易に剥離して、両者間に空隙が生じるとは限らないが、キャビティ駒１３の微小振動により、上記変位が繰り返されることにより、キャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの間の密着力が次第に弱められる。
【０１４９】
これは、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの界面に、その周囲から徐々に空気が進入し、次第に空気が進入する範囲が拡大されるからである。
【０１５０】
さらに、このキャビティ駒１３の振動とともに、図示しない気体供給手段から、キャビティ駒１３の通気孔１３ｄに圧縮空気１７が供給される。
【０１５１】
そして、通気孔１３ｄに供給された圧縮空気１７は、キャビティ面１３ｂに密着してこのキャビティ面１３ｂの通気口１３ｅを閉塞しているプラスチック材料２０の被成形面２０ｄに、圧縮力として負荷される。
【０１５２】
この結果、通気口１３ｅの部分から、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着が剥離し始める。
【０１５３】
以上の作用によって、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着力がある程度弱められた後に、電動モータ１５ｄの駆動が停止しされ、突当て部材１５ｂは付勢部材１５ｅの付勢力により、図６に示す矢印方向（同図において左方向）に後退される。
【０１５４】
この結果、キャビティ駒１３は、弾性部材１５ｃの付勢力に対抗する突当て部材１５ｂからの接触反力を失い、弾性部材１５ｃの付勢力によって、キャビティ１２内のプラスチック材料２０から離隔する。
【０１５５】
このとき、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着力は、上述した振動および圧縮空気１７によってある程度弱められているため、弾性部材１５ｃの付勢力が強力でなくても、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとは容易に離隔される。
【０１５６】
そして、離隔されたキャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの間には、図６（ｂ）に示すように、空隙１２ｅが形成される。
【０１５７】
ここで、キャビティ１２内のプラスチック材料２０は、冷却の進展とともに収縮するが、空隙１２ｅと直接接触している部分すなわち被成形面２０ｄは選択的に収縮し、凹状に変形する。
【０１５８】
さらに、固化が進んだプラスチック材料２０すなわち成形品である光学素子２０は、金型１０から取り出され、室温環境に放置して自然冷却される。
【０１５９】
このようにして得られた光学素子２０は、形状の精度が要求される被転写面２０ａ，２０ｂには、ひけ等の変形が生じないため、高精度な光学性能を有するものとなる。
【０１６０】
また、溶融したプラスチック材料２０をキャビティ１２内に射出充填する際は、極めて低い圧力で充填しているため、プラスチック材料２０が急冷固化される際におけるプラスチック材料２０の内部圧力は低く、さらに圧力分布も、より均一化するため、固化して成形品となった後の光学素子２０は、内部の歪みが極めて少ないものとなり、この観点からも、高い光学性能を実現することができる。
【０１６１】
以上のように、本実施の形態２に係る樹脂用射出成形金型１０およびこの金型１０を用いた樹脂成形品の製造方法によれば、冷却固化の際にキャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔させる方向に移動させることによって、キャビティ１２内で冷却されて収縮するプラスチック材料からなる光学素子２０の被成形面２０ｄとキャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂとの間に強制的に空隙１２ｅを形成することができ、光学素子２０の被成形面２０ｄに選択的に、かつ積極的に凹形状のひけを発生させることができる。
【０１６２】
したがって、光学素子２０の被転写面２０ａ，２０ｂにひけが発生するのを確実に防止することができる。
【０１６３】
また、キャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔させる際に、キャビティ駒１３を振動させるため、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂとこのキャビティ面１３ｂによって形成された光学素子２０の被成形面２０ｄとの間の密着を剥離させやすくすることができ、キャビティ面１３ｂを大きく形成しても高い離型性を確保することができ、キャビティ駒１３を摺動させるのに要する力を低減させることもできる。
【０１６４】
さらに、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂに形成された通気口１３ｅから、このキャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとが密着する密着面に圧縮空気１７が供給されるため、両者間の密着をより一層剥離させやすくすることができる。
【０１６５】
そして、キャビティ駒１３との密着が容易に解除されるため、光学素子２０がキャビティ駒１３に密着してキャビティ駒１３の移動方向に引っ張られ、光学素子２０にその光学性能に悪影響を与えるような残留歪みが生じることがない。
【０１６６】
したがって、低圧成形が可能となり、大型、厚肉、あるいは偏肉の光学素子等の成形品であっても、低歪みでかつ転写面２０ａ，２０ｂの形状精度が高いものを製造することができる。
【０１６７】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法であって、金型１０の温度を樹脂の軟化温度未満としているため、冷却時間（冷却固化時間）を短縮することもでき、光学素子２０の製造時間全体を短縮し、結果的に製造コストを低減することができる。
【０１６８】
なお、本実施の形態２においては、図示しない気体供給手段に、流量調節弁または温度調節装置を備えた構成とすることもできる。
【０１６９】
これら流量調節弁や温度調節装置によって、通気口１３ｅから吐出させる気体の流量や温度を調整することができ、これらを調節することによって、プラスチック材料２０の冷却速度を適切に制御し、より高精度な光学素子２０を製造することができる。
【０１７０】
なお、キャビティ面１３ｂに形成された通気口１３ｅは、その開口幅あるいは開口径を、０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
【０１７１】
この程度の大きさに設定された通気口１３ｅであれば、溶融したプラスチック材料２０の射出充填の際に、プラスチック材料２０が通気口１３ｅから通気孔１３ｄ内に流入するのを防止することができ、プラスチック材料２０が流入した場合に生じるバリの発生を未然に防止することができる。
【０１７２】
また、上記通気口１３ｅは、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂに設ける形態に限るものではなく、このキャビティ面１３ｂによって形成される光学素子（プラスチック材料）２０の被成形面２０ｄに対向するとともに、供給された圧縮空気によって、このキャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着を離型させるような位置であれば、他の位置、例えばキャビティ１２の一般成形面１２ｄ等に設けた構成としてもよい。
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る樹脂用射出成形金型１０の主要部の断面を示す要部断面図である。
【０１７３】
この樹脂用射出成形金型（以下、単に金型という。）１０は、特にレンズやプリズム等の光学素子を射出成形するための金型であり、この光学素子の材料である溶融したプラスチック材料が充填されるキャビティ１２、およびこのキャビティ１２に通じて射出ノズル（図示せず）から溶融したプラスチック材料をキャビティ１２に導く図示しないゲートが形成された金型本体１１と、この金型本体１１に組み込まれたキャビティ駒１３と、キャビティ駒１３を摺動させる移動手段１５と、キャビティ駒１３を所定の周波数で振動させる振動付与手段としての圧電素子１８と、金型本体１１を加熱するカートリッジヒータ１４とを備えた構成である。
【０１７４】
ここで、キャビティ１２は、上記プラスチック材料からなる光学素子の光の入出射面となる被転写面を成形する面である転写面１２ａ，１２ｂと、被転写面以外の面（被成形面）を成形する一般成形面１２ｃ，１２ｄとによって画成された空間を構成している。
【０１７５】
なお、転写面１２ａ，１２ｂは、上述したように光の入出射面となる被転写面を成形する面であるため、一般成形面１２ｃ，１２ｄよりも面の形状が厳密な精度で形成されている。
【０１７６】
キャビティ駒１３は、その一面が、キャビティ１２の一般成形面１２ｄの一部を構成しており、バネ等の弾性部材１５ｃによってキャビティ１２から離隔する方向に付勢されて、この離隔方向に移動可能に設けられている。
【０１７７】
なお、キャビティ駒１３の、一般成形面１２ｄの一部を構成している面すなわちキャビティ１２に臨む面を、以下、キャビティ面１３ｂという。
【０１７８】
また、キャビティ駒１３のキャビティ１２に臨む面には、圧電素子１８を介して、高離型性膜であるＴｉＮ膜１３ａがコーティングされて、このＴｉＮ膜１３ａの表面がキャビティ面１３ｂとなっている。
【０１７９】
さらにこのキャビティ面１３ｂには、キャビティ駒１３の内部を貫通した通気孔１３ｄの端部開口である通気口１３ｅが形成されている。
【０１８０】
この通気孔１３ｄには、外部の図示しないエアポンプ等の気体供給手段によって圧送された空気が通過し、この通過した空気は通気口１３ｅから吐出されるように設けられている。
【０１８１】
移動手段１５は、キャビティ駒１３の傾斜した後端面（キャビティ面１３ｂの裏側に相当する面）１３ｃに当接しつつ、この後端面１３ｃとの間で摺動し、キャビティ駒１３をキャビティ１２方向に摺動させる突当て部材１５ｂと、この突当て部材１５ｂを前進後退させる駆動源としての油圧シリンダ１５ａと、２つのキャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔する方向に付勢する弾性部材１５ｃとによって構成されている。
【０１８２】
なお、油圧シリンダ１５ａは、図示しない外部の油圧発生装置に連結されている。
【０１８３】
また、圧電素子１８は、キャビティ駒１３のキャビティ１２に臨む面とＴｉＮ膜１３ａとの間に設けられており、キャビティ駒１３を微小変位で振動させる。
【０１８４】
この微小変位のストロークすなわち圧電素子１８の振幅は、１０μｍ〜１００μｍ程度であり、この振幅は圧電セラミックス素子の積層枚数を増減することにより、容易に変更することができる。
【０１８５】
また、圧電素子１８の振動数は、１〜１００Ｈｚ程度の低周波振動で十分である。すなわち、高周波振動を与えると、接触面で発熱が生じて密着力が却って増大し、密着力を弱める目的に逆行する結果を招くからである。
【０１８６】
なお、圧電素子１８は、図示しない配線によって同じく図示しない駆動制御装置に接続され、この駆動制御装置によって、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの間で微小振動を発生する。
【０１８７】
射出成形される光学素子の材料としてのプラスチック材料は、透明性が要求されるため、軟化温度がガラス転移温度である非晶性樹脂、例えば、ポリメタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂（例えば、商品名ゼオネックス（日本ゼオン（株）））、環状オレフィンコポリマー（例えば、商品名アペル（三井石油化学工業（株））等を使用するのが好ましい。
【０１８８】
なお、軟化温度がその融解温度である結晶性樹脂を用いることも可能である。
【０１８９】
次に、本実施の形態３に係る樹脂用射出成形金型１０の作用およびこの金型１０を用いた樹脂成形品の製造方法の実施形態について説明する。
【０１９０】
まず、この金型１０は、図示しない射出成形機に取り付けられ、カートリッジヒータ１４により、プラスチック材料のガラス転移温度以下の所定温度（軟化温度以下）すなわち本実施の形態においては１３０℃に加熱され、この温度が維持される。
【０１９１】
次いで、油圧シリンダ１５ａによって、突当て部材１５ｂは図示矢印方向に前進する。
【０１９２】
この前進に伴って、突当て部材１５ｂの前端部に形成された傾斜部が、各キャビティ駒１３の傾斜した後端面１３ｃと摺動しつつ、各キャビティ駒１３をそれぞれ矢印方向に摺動させ、各キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂは、キャビティ１２の一般成形面１２ｃと面一状態（図７（ｂ））となる。
【０１９３】
次に、軟化温度以上に加熱されて溶融したプラスチック材料２０が、図８（ｂ）に示すように、ゲート（図示せず）を通じてキャビティ１２内に低圧で充填される。
【０１９４】
ここで、低圧とは、キャビティ１２内に充填された溶融プラスチック材料２０が、金型１０と同一温度まで低下して固化したとき、プラスチック材料２０の体積がキャビティ１２の容積よりも小さくなるように調整された値であり、本実施の形態１においては、例えば圧力３０ＭＰａに設定されている。
【０１９５】
キャビティ１２内に充填されたプラスチック材料２０は、金型１０の温度が軟化温度以下であるため、徐々に固化し始め、転写面１２ａ，１２ｂによって被転写面２０ａ，２０ｂが形成され、一般成形面１２ｃ，１２ｄによって被成形面２０ｃ，２０ｄが形成される。
【０１９６】
プラスチック材料２０の冷却が進み、プラスチック材料２０の固化が進展する過程で、圧電素子１８が低周波（例えば１Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度）で微小振動を発生するように駆動制御され、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの間で微小振動（図８参照）が発生する。
【０１９７】
そして、この振動によって、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂがプラスチック材料２０の被成形面２０ｄから離隔する方向と当接する位置との間で微小変位する。
【０１９８】
ここで、キャビティ駒１３の変位は微小（例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度）であり、振動による１回ごとの変位のみでは、キャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの密着が容易に剥離して、両者間に空隙が生じるとは限らないが、キャビティ駒１３の微小振動により、上記変位が繰り返されることにより、キャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの間の密着力が次第に弱められる。
【０１９９】
これは、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの界面に、その周囲から徐々に空気が進入し、次第に空気が進入する範囲が拡大されるからである。
【０２００】
さらに、このキャビティ駒１３の振動とともに、図示しない気体供給手段から、キャビティ駒１３の通気孔１３ｄに圧縮空気１７が供給される。
【０２０１】
そして、通気孔１３ｄに供給された圧縮空気１７は、キャビティ面１３ｂに密着してこのキャビティ面１３ｂの通気口１３ｅを閉塞しているプラスチック材料２０の被成形面２０ｄに、圧縮力として負荷される。
【０２０２】
この結果、通気口１３ｅの部分から、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着が剥離し始める。
【０２０３】
以上の作用によって、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着力がある程度弱められた後に、油圧シリンダ１５ａが、突当て部材１５ｂを図９に示す矢印方向（同図において左方向）に後退させるように駆動され、突当て部材１５ｂは同方向に後退される。
【０２０４】
この結果、キャビティ駒１３は、弾性部材１５ｃの付勢力に対抗する突当て部材１５ｂからの接触反力を失い、弾性部材１５ｃの付勢力によって、キャビティ１２内のプラスチック材料２０から離隔する。
【０２０５】
このとき、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着力は、上述した振動および圧縮空気１７によってある程度弱められているため、弾性部材１５ｃの付勢力が強力でなくても、キャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとは容易に離隔される。
【０２０６】
そして、離隔されたキャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの間には、図９（ｂ）に示すように、空隙１２ｅが形成される。
【０２０７】
ここで、キャビティ１２内のプラスチック材料２０は、冷却の進展とともに収縮するが、空隙１２ｅと直接接触している部分すなわち被成形面２０ｄは選択的に収縮し、凹状に変形する。
【０２０８】
さらに、固化が進んだプラスチック材料２０すなわち成形品である光学素子２０は、金型１０から取り出され、室温環境に放置して自然冷却される。
【０２０９】
このようにして得られた光学素子２０は、形状の精度が要求される被転写面２０ａ，２０ｂには、ひけ等の変形が生じないため、高精度な光学性能を有するものとなる。
【０２１０】
また、溶融したプラスチック材料２０をキャビティ１２内に射出充填する際は、極めて低い圧力で充填しているため、プラスチック材料２０が急冷固化される際におけるプラスチック材料２０の内部圧力は低く、さらに圧力分布も、より均一化するため、固化して成形品となった後の光学素子２０は、内部の歪みが極めて少ないものとなり、この観点からも、高い光学性能を実現することができる。
【０２１１】
以上のように、本実施の形態３に係る樹脂用射出成形金型１０およびこの金型１０を用いた樹脂成形品の製造方法によれば、冷却固化の際にキャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔させる方向に移動させることによって、キャビティ１２内で冷却されて収縮するプラスチック材料からなる光学素子２０の被成形面２０ｄとキャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂとの間に強制的に空隙１２ｅを形成することができ、光学素子２０の被成形面２０ｄに選択的に、かつ積極的に凹形状のひけを発生させることができる。
【０２１２】
したがって、光学素子２０の被転写面２０ａ，２０ｂにひけが発生するのを確実に防止することができる。
【０２１３】
また、キャビティ駒１３をキャビティ１２から離隔させる際に、キャビティ駒１３を振動させるため、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂとこのキャビティ面１３ｂによって形成された光学素子２０の被成形面２０ｄとの間の密着を剥離させやすくすることができ、キャビティ面１３ｂを大きく形成しても高い離型性を確保することができ、キャビティ駒１３を摺動させるのに要する力を低減させることもできる。
【０２１４】
さらに、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂに形成された通気口１３ｅから、このキャビティ面１３ｂとプラスチック材料２０の被成形面２０ｄとが密着する密着面に圧縮空気１７が供給されるため、両者間の密着をより一層剥離させやすくすることができる。
【０２１５】
そして、キャビティ駒１３との密着が容易に解除されるため、光学素子２０がキャビティ駒１３に密着してキャビティ駒１３の移動方向に引っ張られ、光学素子２０にその光学性能に悪影響を与えるような残留歪みが生じることがない。
【０２１６】
したがって、低圧成形が可能となり、大型、厚肉、あるいは偏肉の光学素子等の成形品であっても、低歪みでかつ転写面２０ａ，２０ｂの形状精度が高いものを製造することができる。
【０２１７】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法であって、金型１０の温度を樹脂の軟化温度未満としているため、冷却時間（冷却固化時間）を短縮することもでき、光学素子２０の製造時間全体を短縮し、結果的に製造コストを低減することができる。
【０２１８】
なお、本実施の形態３においては、図示しない気体供給手段に、流量調節弁または温度調節装置を備えた構成とすることもできる。
【０２１９】
これら流量調節弁や温度調節装置によって、通気口１３ｅから吐出させる気体の流量や温度を調整することができ、これらを調節することによって、プラスチック材料２０の冷却速度を適切に制御し、より高精度な光学素子２０を製造することができる。
【０２２０】
なお、キャビティ面１３ｂに形成された通気口１３ｅは、その開口幅あるいは開口径を、０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
【０２２１】
この程度の大きさに設定された通気口１３ｅであれば、溶融したプラスチック材料２０の射出充填の際に、プラスチック材料２０が通気口１３ｅから通気孔１３ｄ内に流入するのを防止することができ、プラスチック材料２０が流入した場合に生じるバリの発生を未然に防止することができる。
【０２２２】
また、上記通気口１３ｅは、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｂに設ける形態に限るものではなく、このキャビティ面１３ｂによって形成される光学素子（プラスチック材料）２０の被成形面２０ｄに対向するとともに、供給された圧縮空気によって、このキャビティ面１３ｂと被成形面２０ｄとの密着を離型させるような位置であれば、他の位置、例えばキャビティ１２の一般成形面１２ｄ等に設けた構成としてもよい。
【０２２３】
なお、上記各実施の形態１〜３に係る樹脂用射出成形金型は、キャビティ面１３ｂが一般成形面１２ｄの略中央部を構成するものとなっており、キャビティ面１３ｂと転写面１２ａ，１２ｂとの間には、一般成形面１２ｄの一部が介在している。
【０２２４】
したがって、キャビティ駒１３のキャビティ面１３ｄと、プラスチック材料２０の被成形面２０ｄとの間に空隙１２ｅ（図３（ｂ），図６（ｂ），図９（ｂ））が形成された後においても、キャビティ面１３ｂと転写面２０ａ，２０ｂとの間に介在する一般成形面１２ｄと、プラスチック材料２０の被成形面２０ｄの一部とは密着しており、空隙１２ｅに滞留している空気等の気体は、この一般成形面１２ｄと被成形面２０ｄとが密着している間を通過しなければ、転写面１２ａと被転写面２０ａとの間や、転写面１２ｂと被転写面２０ｂとの間に到達することはできない。
【０２２５】
したがって、一般成形面１２ｄの全面をキャビティ面１３ｂとした金型と比べて、転写面１２ａと被転写面２０ａとの間、および転写面１２ｂと被転写面２０ｂとの間に、気体を回り込みにくくさせることができる。
【０２２６】
したがって、転写面１２ａ，１２ｂへの気体の回り込みによる被転写面２０ａ，２０ｂのひけの誘発を、一層抑制することができる。
【０２２７】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る樹脂成形品の製造方法によれば、冷却固化の際にキャビティ駒をキャビティから離隔させる方向に移動（摺動）させることによって、キャビティ内で冷却されて収縮する樹脂の被成形面とキャビティ駒との間に強制的に空隙を形成することができ、該樹脂成形品の被成形面に選択的に、かつ積極的に凹形状あるいは凸形状等のひけを発生させることができる。
【０２２８】
したがって、樹脂の被成形面のうち面の形状精度が要求される被転写面にひけが発生するのを確実に防止することができる。
【０２２９】
また、キャビティ駒をキャビティから離隔させる際に、キャビティ駒を振動させるため、キャビティ駒のキャビティ面とこのキャビティ面によって形成された樹脂の被成形面との間の密着を剥離させやすくすることができ、キャビティ面を大きく形成しても高い離型性を確保することができ、キャビティ駒を摺動させるのに要する力を低減させることもできる。
【０２３０】
しかも、キャビティ駒との密着が容易に解除されるため、樹脂成形品がキャビティ駒に密着してキャビティ駒の摺動方向に引っ張られ、樹脂成形品にその性能に悪影響を与える程の大きな残留歪みが生じることがない。
【０２３１】
したがって、低圧成形が可能となり、大型、厚肉、あるいは偏肉の樹脂成形品であっても、低歪みでかつ転写面の形状精度が高いものとすることができる。
【０２３２】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法であって、金型温度を樹脂の軟化温度未満としているため、冷却時間（冷却固化時間）を短縮することもでき、樹脂成形品の製造時間全体を短縮し、結果的に製造コストを低減することができる。
【０２３３】
また、本発明の請求項２に係る樹脂成形品の製造方法によれば、キャビティ駒をキャビティから離隔させる際に、通気口から、キャビティ駒のキャビティ面と樹脂成形品の被成形面とが密着する密着面に気体が導入されるため、両者間の密着をより一層剥離させやすくすることができ、樹脂成形品の形状精度をさらに高めることができる。
【０２３４】
また、本発明の請求項３に係る樹脂成形品の製造方法によれば、キャビティ駒の振動を、１Ｈｚ〜１００Ｈｚという低周波としているため、これよりも高周波の振動を与えた場合に生じやすいキャビティ面と樹脂成形品の被成形面との間の発熱を抑制することができ、発熱による両者間の密着度が高くなるのを防止することができる。
【０２３５】
また、本発明の請求項４に係る樹脂用射出成形金型によれば、冷却固化の際に、キャビティ駒を振動付与手段によって、キャビティから離隔させる方向に移動（摺動）させることにより、キャビティ内で冷却されて収縮する樹脂の被成形面とキャビティ駒との間に強制的に空隙を形成することができ、該樹脂成形品の被成形面に選択的に、かつ積極的に凹形状あるいは凸形状等のひけを発生させることができる。
【０２３６】
したがって、樹脂の被成形面のうち面の形状精度が要求される被転写面にひけが発生するのを確実に防止することができる。
【０２３７】
また、キャビティ駒をキャビティから離隔させる際に、キャビティ駒を振動させるため、キャビティ駒のキャビティ面とこのキャビティ面によって形成された樹脂の被成形面との間の密着を剥離させやすくすることができ、キャビティ面を大きく形成しても高い離型性を確保することができ、キャビティ駒を摺動させるのに要する力を低減させることもできる。
【０２３８】
しかも、キャビティ駒との密着が容易に解除されるため、樹脂成形品がキャビティ駒に密着してキャビティ駒の摺動方向に引っ張られ、樹脂成形品にその性能に悪影響を与える程の大きな残留歪みが生じることがない。
【０２３９】
したがって、低圧成形が可能となり、大型、厚肉、あるいは偏肉の樹脂成形品であっても、低歪みでかつ転写面の形状精度が高いものとすることができる。
【０２４０】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法に使用可能であって、金型温度を樹脂の軟化温度未満としているため、冷却時間（冷却固化時間）を短縮することもでき、樹脂成形品の製造時間全体を短縮し、結果的に製造コストを低減することができる。
【０２４１】
また、本発明の請求項５に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒をキャビティから離隔させる際に、通気口から、キャビティ駒のキャビティ面と樹脂成形品の被成形面とが密着する密着面に気体が導入されるため、両者間の密着をより一層剥離させやすくすることができ、樹脂成形品の形状精度をさらに高めることができる。
【０２４２】
また、本発明の請求項６に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒の振動源である振動付与手段として油圧シリンダを用いるため、金型のコスト上昇を抑制することができる。
【０２４３】
また、本発明の請求項７に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒の振動源である振動付与手段として電動モータを用いるため、キャビティ駒を精密に駆動することができる。
【０２４４】
また、本発明の請求項８に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒の振動源である振動付与手段として圧電素子を用いるため、金型の構造を簡素化することができ、コスト上昇を抑制することができる。
【０２４５】
また、本発明の請求項９に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ駒の振動を、１Ｈｚ〜１００Ｈｚという低周波としているため、これよりも高周波の振動を与えた場合に生じやすいキャビティ面と樹脂成形品の被成形面との間の発熱を抑制することができ、発熱による両者間の密着度が高くなるのを防止することができる。
【０２４６】
また、本発明の請求項１０に係る樹脂用射出成形金型によれば、振動付与手段の機能を、従来より存在している移動手段（あるいは摺動手段等）によって実現するため、移動手段とは別体の振動付与手段を新たに付加する必要がなく、金型構造を簡素化することができる。
【０２４７】
また、本発明の請求項１１に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ面に離型性の高い高離型性膜が備えられているため、キャビティ面とこのキャビティ面によって成形された樹脂の被成形面との密着を引き離す（離隔させる）のに要する引き力を低減することができ、成形された樹脂の被成形面に作用する引き力によって樹脂が変形するのを、一層防止することができる。
【０２４８】
また、本発明の請求項１２に係る樹脂用射出成形金型によれば、高離型性膜が、樹脂に対する離型性が最も優れている窒化チタンであるため、キャビティ駒を樹脂から離隔させる際における、キャビティ駒のキャビティ面とキャビティ内で成形された樹脂との離隔を一層容易にすることができる。
【０２４９】
また、窒化チタンは耐磨粍性にも優れているため、摺動可能なキャビティ駒の当該摺動面に処理を施すことによって、この摺動面の耐久性をも高めることができる。
【０２５０】
また、本発明の請求項１３に係る樹脂用射出成形金型によれば、キャビティ面と樹脂成形品の被成形面との間に生じた空隙内の空気やその他の気体（以下、単に気体という。）が、金型の転写面と樹脂成形品の被転写面との間の密着面の間に回り込むためには、気体は、キャビティ面と転写面との間に介在せしめられた成形面と、この成形面によって成形された樹脂成形品の被成形面との密着面の間を通過する必要があり、このような密着面がないものに比べて、上記転写面と被転写面との密着面に気体を回り込みにくくさせることができる。
【０２５１】
したがって、転写面への気体の回り込みによる被転写面のひけの誘発を、一層抑制することができる。
【０２５２】
また、本発明の請求項１４に係る樹脂用射出成形金型によれば、単なる成形面よりも面形状の精度が要求される転写面が光学鏡面に至る程度まで高精度な面形状に形成されているため、この転写面によって転写成形される樹脂成形品の被転写面を光学鏡面とすることができ、この金型によって成形される樹脂成形品を、レンズやプリズム、または鏡等の光学素子として使用するのに十分な光学性能を有するものとして製造することができる。
【０２５３】
しかも、金型内に溶融樹脂を射出充填して発生する樹脂圧力を低く設定することができるため、残留歪みの小さい高精度な光学素子を得ることができる。
【０２５４】
また、本発明の請求項１５に係る樹脂成形品によれば、少なくとも、面の形状精度が要求される被転写面にはひけが生じていないため、被転写面について高精度な形状の樹脂成形品とすることができる。
【０２５５】
また、樹脂成形品がキャビティ駒に密着してキャビティ駒の摺動方向に引っ張られることが抑制されたものであるため、残留歪みが抑制されたものとなり、高精度な形状のもとすることができる。
【０２５６】
さらに、大型、厚肉、あるいは偏肉の樹脂成形品であっても、低歪みでかつ転写面の形状精度が高いものとして得ることができる。
【０２５７】
また、低コストに実施可能な量産工法である射出成形法であって、金型温度を樹脂の軟化温度未満として製造されたものであるため、冷却時間（冷却固化時間）が短縮されて、樹脂成形品の製造時間全体が短縮されるため、結果的に製造コストが安価な樹脂成型品を得ることができる。
【０２５８】
さらに、キャビティ駒のキャビティ面に形成された通気口から気体を導入するようにして形成された樹脂成形品にあっては、キャビティ駒のキャビティ面に形成された通気口から、このキャビティ面と樹脂成形品の被成形面とが密着する密着面に気体が導入されるため、キャビティ駒に大きな力を作用させることなくキャビティから離隔させることができ、形状精度がさらに高められた樹脂成型品を得ることができる。
【０２５９】
また、キャビティ駒の振動が１Ｈｚ〜１００Ｈｚという低周波の振動である場合には、キャビティ面との間で発熱が抑制されるため、発熱によるキャビティ駒と樹脂成形品との間の密着度が高くなるのが防止されて、キャビティ駒の離型性が向上し、残留歪み等が一層低減された樹脂成形品を得ることができる。
【０２６０】
なお、この本発明に係る樹脂成形品が、前記転写面によって成形された被転写面を光の入射面または出射面として構成された光学素子である場合には、所望とする光学性能を有する光学素子として得ることができる。
【０２６１】
また、本発明の請求項１６に係る光学ユニットによれば、高精度の面形状精度を有する樹脂成形品である光学素子を備えた光学ユニットを得ることができ、所望とする光学性能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る樹脂用射出成形金型の要部断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）における破線部Ａの詳細図である。
【図２】図１に示した樹脂用射出成形金型の作用を説明するための図１相当の要部断面図（その１）である。
【図３】図１に示した樹脂用射出成形金型の作用を説明するための図１相当の要部断面図（その２）である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る樹脂用射出成形金型の要部断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）における破線部Ａの詳細図である。
【図５】図４に示した樹脂用射出成形金型の作用を説明するための図４相当の要部断面図（その１）である。
【図６】図４に示した樹脂用射出成形金型の作用を説明するための図４相当の要部断面図（その２）である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る樹脂用射出成形金型の要部断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）における破線部Ａの詳細図である。
【図８】図７に示した樹脂用射出成形金型の作用を説明するための図７相当の要部断面図（その１）である。
【図９】図７に示した樹脂用射出成形金型の作用を説明するための図７相当の要部断面図（その２）である。
【符号の説明】
１０ 樹脂用射出成形金型
１１ 金型本体
１２ キャビティ
１２ａ，１２ｂ 転写面
１２ｃ，１２ｄ 一般成形面
１２ｅ 空隙
１３ キャビティ駒
１３ａ ＴｉＮ膜
１３ｂ キャビティ面
１３ｃ 後端面
１３ｄ 通気孔
１３ｅ 通気口
１４ カートリッジヒータ
１５ 移動手段
１５ａ 油圧シリンダ
１５ｂ 突当て部材
１５ｃ 弾性部材
１５ｄ 電動モータ
１５ｅ 付勢部材
１６ 圧電素子
１７ 圧縮空気
２０ プラスチック材料（光学素子）
２０ａ，２０ｂ 被転写面
２０ｃ，２０ｄ 被成形面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a resin molded product, an injection mold for a resin used in the production method, a resin molded product produced by the production method, and an optical unit using the resin molded product. The present invention relates to an improvement in injection molding of a resin using a mold having a cavity piece.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical elements (lenses, prisms, mirrors, etc.) used in optical scanning systems of laser-type digital copiers, laser printers, and facsimile machines, and optical devices such as video cameras have replaced conventional glass materials. What is formed with resin, such as a plastic, is often used.
[0003]
Further, media such as optical discs such as CDs and DVDs, which are required to have the same shape accuracy as the above-described optical elements, are also formed of resin.
[0004]
An injection molding method is one of typical production methods of these resin products, and a normal injection molding method and an injection compression molding method are known.
[0005]
In a normal injection molding method, a mold in which a cavity having a predetermined volume is formed is heated to a temperature lower than the softening temperature of the resin to be filled in the cavity, and on the other hand, a resin heated and melted to a temperature equal to or higher than the softening temperature (molten resin) Is injected into a cavity, cooled while controlling the holding pressure, and then a mold is opened to take out a solidified resin molded product.
[0006]
On the other hand, in the injection compression molding method, a part of the transfer surface that defines the cavity of the mold is slidably provided as a transfer piece, and the mold temperature is heated to a temperature lower than the softening temperature of the molding resin to soften the cavity. Injecting and filling the molten resin above the temperature and cooling while controlling the holding pressure, pressure is applied to the resin while sliding the transfer piece by following the volume shrinkage of the resin due to solidification, and the transfer surface of the resin This is a method of molding with high precision.
[0007]
In these methods, it is desirable to make the resin pressure and the resin temperature uniform when the resin is cooled and solidified in order to secure desired molding shape accuracy.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a normal injection molding method, when the thickness of a molded product is not uniform over the entire thickness, the resin temperature becomes uneven at the thick portion and the thin portion during cooling.
[0009]
As a result, there is a problem that residual pressure is generated in a thin portion or sink is generated in a thick portion.
[0010]
In addition, when molding a thick-walled molded product, since the volume shrinkage during the cooling process of the resin is large, “sink” is likely to occur, and if the filling pressure is increased to prevent the occurrence of the sink, the residual pressure is increased. There is a problem that distortion becomes large and a highly accurate molded product cannot be obtained.
[0011]
On the other hand, in the injection compression molding method, molding can be performed at a lower filling pressure than in a normal injection molding method. However, for a molded article having an uneven thickness, the amount of shrinkage differs for each part according to the difference in thickness. Therefore, there is a problem that the transfer frame cannot be made to follow the contraction of each part.
[0012]
As a result, the transfer piece and the resin are partially separated from each other, and the resin is shrunk from the separated portion, resulting in a decrease in accuracy of the molded shape.
[0013]
Therefore, in order to solve such a problem, a vent is provided on a molding surface other than the transfer surface (mirror surface or the like) of which the shape accuracy is required among the molding surfaces of the mold, and the transfer surface and the vicinity of the vent hole are provided. A technique has been proposed to prevent the occurrence of sink marks on the transfer surface of a molded product without causing internal strain by generating a pressure difference between the positive and negative portions in the vicinity of the ventilation port. (JP-A-6-304973).
[0014]
However, according to this technique, the sink marks generated are concentrated near the ventilation port and do not widely occur on the entire molding surface other than the transfer surface. In other parts including the transfer surface, the effect of providing the ventilation hole is not exhibited, and the transfer surface or the like far away from the ventilation hole is sinkage, so that a sufficient effect cannot be obtained. .
[0015]
Also, a part of the molding surface other than the transfer surface of the mold is constituted by the surface of the slidable cavity piece like the transfer piece, and slid so as to separate the cavity piece from the resin in the cavity during cooling. Then, a gap is forcibly defined between the resin and the cavity piece, and the resin portion facing the gap (the molding surface other than the transfer surface) is positively shrunk, thereby requiring accuracy. A technique has been proposed to prevent sink marks from occurring on the transfer surface and to reduce internal distortion remaining in a molded product (Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-28745).
[0016]
However, according to this technique, when the size of the molded product is large, in order to obtain a highly accurate molded product, it is necessary to intentionally generate a more extensive sink mark on the molding surface that is not the transfer surface, and the molded product is separated. The contact area between the cavity piece and the molded product must be set large, but the increase in the contact area increases the adhesion between the two, and when the cavity piece is pulled apart against this adhesion, the adhesion is formed. In some cases, this acts as a tensile force on the product, causing deformation that affects the transfer surface of the molded product.
[0017]
Therefore, in order to avoid this deformation, a vent hole similar to that of JP-A-6-304973 is provided in the separated cavity piece, and a gas such as air is press-fitted from this vent hole, and the cavity piece and the molded article are separated. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-185337) has been proposed in which the adhesion force between the molded products is reduced and the cavity piece is slid so as to be separated from the molded product, thereby ensuring the shape accuracy of the transfer surface of the molded product. ).
[0018]
However, even with this technique, the gas press-fitted from the vent does not spread over the entire contact surface between the separated cavity piece and the resin. In addition, there is a possibility that the molded product is deformed at the time of separation.
[0019]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and reliably reduces the adhesive force between an injection-molded resin molded product and a cavity piece of a mold to form a large-sized, thick-walled, or uneven-walled resin. Even if it is a molded product, the present invention provides a method for producing a resin molded product and an injection molding die for a resin, which enables the transfer surface to be produced with high precision, and a resin molded product and an optical product produced by this production method. The purpose is to provide a unit.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a resin molded product according to claim 1 of the present invention is characterized in that a cavity is defined by a transfer surface and a molding surface other than the transfer surface, and a molding surface other than the transfer surface is formed. A mold formed by a surface of a cavity piece slidably provided at least partially in a direction away from the cavity (hereinafter, also appropriately referred to as a cavity surface) is heated and maintained at a temperature lower than a softening temperature of the resin, Injection-filling a resin heated and melted at a softening temperature or higher into the cavity, and in a method of manufacturing a resin molded product wherein the resin in the cavity is cooled and solidified to a temperature lower than the softening temperature, upon cooling the resin, the cavity piece is The method is characterized in that the cavity piece is vibrated in a slidable direction and the cavity piece is moved in the separating direction.
[0021]
Here, the molding surface refers to a surface on a mold side that forms a molding surface, which is an outer shape of a resin molded product molded in the cavity.
[0022]
On the other hand, the transfer surface is a surface (a surface to be molded) of the resin molded article, which is required to have a high surface accuracy such as a light incident / exit surface in an optical element such as a lens or a prism. Transfer surface) on the mold side, and a part of the molding surface.
[0023]
According to the method of manufacturing a resin molded product according to the first aspect of the present invention, the cavity piece is moved (slid) in a direction of separating from the cavity during cooling and solidification, so that the cavity piece is moved in the cavity. A gap can be forcibly formed between the molded surface of the resin that is cooled and contracted and the cavity piece, and the concave or convex shape is selectively and positively formed on the molded surface of the resin molded product. Etc. can be generated.
[0024]
Therefore, it is possible to reliably prevent sink marks from being generated on the surface to be transferred, of which surface shape accuracy is required, of the resin molding surface.
[0025]
Further, when the cavity piece is separated from the cavity, the cavity piece is vibrated, so that the close contact between the cavity surface of the cavity piece and the molding surface of the resin formed by the cavity surface can be easily separated, Even if the cavity surface is formed large, high releasability can be ensured, and the force required to slide the cavity piece can be reduced.
[0026]
In addition, since the close contact with the cavity piece is easily released, the resin molded article comes into close contact with the cavity piece and is pulled in the sliding direction of the cavity piece, resulting in a large residual strain that adversely affects the performance of the resin molded article. Will not occur.
[0027]
Therefore, low-pressure molding is possible, and even a large-sized, thick-walled, or uneven-walled resin molded product can have low distortion and high transfer surface shape accuracy.
[0028]
In addition, in the injection molding method, which is a mass production method that can be performed at low cost, and since the mold temperature is lower than the softening temperature of the resin, the cooling time (cooling solidification time) can be reduced, and The overall manufacturing time can be reduced, resulting in reduced manufacturing costs.
[0029]
Further, a method of manufacturing a resin molded product according to claim 2 of the present invention is the method of manufacturing a resin molded product according to claim 1, wherein the resin molded product formed by the molding surface (cavity surface) of the cavity piece is provided. A vent for introducing gas from the outside of the cavity to the inside of the cavity is formed on the surface (molded surface) of the formed resin molded product so that the surface (molded surface) is released from the cavity surface. It is formed on an opposing surface (a cavity surface and a surface integrally forming a molding surface with the cavity surface (such as a case where the cavity surface constitutes a part of the molding surface)), and when the cavity piece vibrates. The gas is introduced from the vent hole to between the molding surface of the cavity piece and the surface of the resin molded product.
[0030]
The gas introduced here is not particularly limited, and may be air that is easily available or other gases, but an inert gas, particularly a nitrogen gas, is preferable.
[0031]
This is because the inert gas has high safety and does not easily deteriorate the molded product, so that the quality does not deteriorate.
[0032]
Nitrogen gas is easily available at a low cost among inert gases having such characteristics, and is advantageous in suppressing the production cost of molded articles.
[0033]
According to the method of manufacturing a resin molded product according to the second aspect of the present invention, when the cavity piece is separated from the cavity, the cavity surface of the cavity piece and the molding surface of the resin molded product are formed through the vent hole. Since the gas is introduced into the contact surface where the resin is adhered, the adhesion between the two can be more easily separated, and the shape accuracy of the resin molded product can be further enhanced.
[0034]
It is practically preferable to form the vent on the cavity surface of the cavity piece from the viewpoint of easy formation of the vent in the mold.
[0035]
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a resin molded product according to the first or second aspect, the vibration of the cavity piece is provided with a vibration of 1 Hz to 100 Hz. And
[0036]
According to the method of manufacturing a resin molded product according to the third aspect of the present invention, the vibration of the cavity piece is set to a low frequency of 1 Hz to 100 Hz. Heat generation between the cavity surface and the molding surface of the resin molded product, which easily occurs, can be suppressed, and the degree of adhesion between the two can be prevented from increasing due to the heat generation.
[0037]
In addition, in the injection molding die for resin according to claim 4 of the present invention, a cavity is defined by a transfer surface and a molding surface other than the transfer surface, and at least a part of the molding surface other than the transfer surface is the aforementioned. In a resin injection molding die formed by a surface of a cavity piece slidably provided in a direction away from the cavity and provided with a moving means for moving the cavity piece in the direction away from the cavity, the cavity piece may be slid. It is characterized by comprising vibration imparting means for vibrating in a movable direction.
[0038]
According to the injection molding die for resin according to the fourth aspect of the present invention, the cavity piece is moved (slid) in a direction of separating from the cavity by the vibration applying means during cooling and solidification. Thereby, a gap can be forcibly formed between the molding surface of the resin that is cooled and contracted in the cavity and the cavity piece, and the molding surface of the resin molded product is selectively and positively formed. A recess such as a concave shape or a convex shape can be generated.
[0039]
Therefore, it is possible to reliably prevent sink marks from being generated on the surface to be transferred, of which surface shape accuracy is required, of the resin molding surface.
[0040]
Further, when the cavity piece is separated from the cavity, the cavity piece is vibrated, so that the close contact between the cavity surface of the cavity piece and the molding surface of the resin formed by the cavity surface can be easily separated, Even if the cavity surface is formed large, high releasability can be ensured, and the force required to slide the cavity piece can be reduced.
[0041]
In addition, since the close contact with the cavity piece is easily released, the resin molded article comes into close contact with the cavity piece and is pulled in the sliding direction of the cavity piece, resulting in a large residual strain that adversely affects the performance of the resin molded article. Will not occur.
[0042]
Therefore, low-pressure molding is possible, and even a large-sized, thick-walled, or uneven-walled resin molded product can have low distortion and high transfer surface shape accuracy.
[0043]
In addition, it can be used for the injection molding method, which is a mass production method that can be carried out at low cost, and since the mold temperature is lower than the softening temperature of the resin, the cooling time (cooling solidification time) can be shortened. The entire manufacturing time of the molded article can be shortened, and as a result, the manufacturing cost can be reduced.
[0044]
The resin injection molding die according to claim 5 of the present invention is the resin injection molding die according to claim 4, wherein the surface of the resin molded product formed by the molding surface of the cavity piece is A vent for introducing gas from the outside of the cavity to the inside of the cavity is formed on a surface facing the surface of the formed resin molded product so as to be released from the molding surface of the cavity piece. A gas supply means for introducing the gas is provided between the outside of the cavity and the molding surface of the cavity piece through the ventilation hole and the surface of the resin molded product during the vibration.
[0045]
Here, the gas introduced from the vent is not particularly limited, and may be easily available air or any other gas, but may be an inert gas, particularly nitrogen gas. Is preferred.
[0046]
This is because the inert gas has high safety and does not easily deteriorate the molded product, so that the quality does not deteriorate.
[0047]
Nitrogen gas is easily available at a low cost among inert gases having such characteristics, and is advantageous in suppressing the production cost of molded articles.
[0048]
According to the injection molding die for resin according to claim 5 of the present invention, when the cavity piece is separated from the cavity, the cavity surface of the cavity piece and the molding surface of the resin molded product are formed through the vent hole. Since the gas is introduced into the contact surface where the resin is adhered, the adhesion between the two can be more easily separated, and the shape accuracy of the resin molded product can be further enhanced.
[0049]
From the viewpoint of ease of forming the vent in the mold, it is practically preferable to adopt a configuration in which the vent is formed on the cavity surface of the cavity piece.
[0050]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the resin injection molding die according to the fourth or fifth aspect, wherein the vibration applying means is a hydraulic cylinder.
[0051]
According to the injection molding die for resin according to claim 6 of the present invention configured as described above, the hydraulic cylinder is used as the vibration applying means that is the vibration source of the cavity piece, so that an increase in the cost of the die can be suppressed. it can.
[0052]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the resin injection molding die according to the fourth or fifth aspect, wherein the vibration imparting means is an electric motor.
[0053]
According to the resin injection molding die according to the seventh aspect of the present invention, since the electric motor is used as the vibration applying means that is the vibration source of the cavity piece, the cavity piece can be driven precisely. .
[0054]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a resin injection molding die according to the fourth or fifth aspect, wherein the vibration applying means is a piezoelectric element.
[0055]
According to the resin injection molding die according to the eighth aspect of the present invention, since the piezoelectric element is used as the vibration applying means that is the vibration source of the cavity piece, the structure of the die can be simplified. It is possible to suppress an increase in cost.
[0056]
The resin injection molding die according to claim 9 of the present invention is the resin injection molding die according to any one of claims 4 to 8, wherein the vibration imparting means imparts the cavity piece to the cavity piece. The vibration is a vibration of 1 Hz to 100 Hz.
[0057]
According to the resin injection molding die according to the ninth aspect of the present invention, since the vibration of the cavity piece has a low frequency of 1 Hz to 100 Hz, when the vibration of a higher frequency than this is applied. Heat generation between the cavity surface and the molding surface of the resin molded product, which easily occurs, can be suppressed, and the degree of adhesion between the two can be prevented from increasing due to the heat generation.
[0058]
According to a tenth aspect of the present invention, in the injection molding die for a resin according to any one of the fourth to ninth aspects, the moving unit also serves as the vibration applying unit. Characterized in that:
[0059]
According to the resin injection molding die according to the tenth aspect of the present invention, the function of the vibration imparting means is realized by the existing moving means (or sliding means). In addition, it is not necessary to newly add a vibration applying means separate from the moving means, and the mold structure can be simplified.
[0060]
The resin injection molding die according to claim 11 of the present invention is the resin injection molding die according to any one of claims 4 to 10, wherein at least the molding surface among the surfaces of the cavity piece is formed. The surface to be formed (cavity surface) is provided with a highly releasable film.
[0061]
According to the injection molding die for resin according to claim 11 of the present invention configured as described above, since the cavity surface is provided with the highly releasable film having high releasability, the cavity surface and the cavity surface are formed. The pulling force required to separate (separate) the close contact of the molded resin with the molding surface can be reduced, and the deformation of the resin due to the pulling force acting on the molding surface of the molded resin can be reduced. Can be further prevented.
[0062]
The resin injection molding die according to claim 12 of the present invention is the resin injection molding die according to claim 11, wherein the highly releasable film contains titanium nitride (TiN). It is characterized by.
[0063]
Here, “containing titanium nitride” means that titanium nitride itself may be used.
[0064]
According to the injection molding die for resin according to the twelfth aspect of the present invention configured as described above, since the highly releasable film is titanium nitride having the most excellent releasability to the resin, the cavity piece is formed. When separating from the resin, the separation between the cavity surface of the cavity piece and the resin molded in the cavity can be further facilitated.
[0065]
Further, since titanium nitride is also excellent in abrasion resistance, the durability of the sliding surface can be enhanced by treating the sliding surface of the slidable cavity piece.
[0066]
In the above-described invention according to claim 11, the high release film is not limited to titanium nitride, but may be titanium cyanide (TiCN), tungsten carbide (W). 2 C), diamond-like carbon (DLC), tungsten carbide / carbon composite (WC / C), metal containing Teflon (registered trademark) resin, and the like. In this case, the same effect as in the case of titanium nitride can be used. Can be obtained.
[0067]
Further, titanium cyanide and tungsten carbide have excellent abrasion resistance as well as titanium nitride.
[0068]
The resin injection molding die according to claim 13 of the present invention is the resin injection molding die according to any one of claims 4 to 12, wherein the surface of the cavity piece and the transfer surface are directly connected to each other. A molding surface is interposed between the surface of the cavity piece and the transfer surface so as not to be adjacent to each other.
[0069]
Here, the molding surface to be interposed may be a surface on the same plane as the cavity surface, or the surface when the surface is arranged in a stepwise manner between the cavity surface and the transfer surface, or the cavity surface. A surface that is not on the same plane as the cavity surface, such as a chamfered surface when a portion connected to the transfer surface is chamfered, may be used.
[0070]
According to the resin injection molding die according to the thirteenth aspect of the present invention, air or other gas (hereinafter referred to as air) generated between the cavity surface and the molding surface of the resin molded product. Gas simply flows between the contact surface between the transfer surface of the mold and the transfer surface of the resin molded product, the gas is interposed between the cavity surface and the transfer surface. It is necessary to pass between the molding surface and the contact surface between the molding surface of the resin molded article molded by the molding surface, and the transfer surface and the transcription surface are compared with those having no such adhesion surface. It is possible to make it difficult for gas to flow into the contact surface with the surface.
[0071]
Therefore, it is possible to further suppress the sinkage of the transfer surface due to the gas flowing around the transfer surface.
[0072]
The resin injection molding die according to claim 14 of the present invention is the resin injection molding die according to any one of claims 4 to 13, wherein the transfer surface is a surface to which the resin is transferred. Is a surface formed as an optical mirror surface.
[0073]
According to the injection molding die for resin according to claim 14 of the present invention configured as described above, a transfer surface that requires a higher surface shape accuracy than a mere molding surface has a highly accurate surface up to an optical mirror surface. Since it is formed in a shape, the transfer surface of the resin molded product transferred and molded by this transfer surface can be an optical mirror surface, and the resin molded product molded by this mold is used as a lens, a prism, or a mirror. Etc. can be manufactured as those having sufficient optical performance to be used as an optical element.
[0074]
Moreover, since the resin pressure generated by injection filling of the molten resin into the mold can be set low, it is possible to obtain a high-precision optical element with small residual distortion.
[0075]
According to a fifteenth aspect of the present invention, a resin molded product is manufactured by the method for manufacturing a resin molded product according to any one of the first to third aspects.
[0076]
According to the resin molded product according to the fifteenth aspect of the present invention configured as described above, since at least the transfer surface where surface shape accuracy is required does not have sink marks, the transfer surface has high precision. A shaped resin molded article can be obtained.
[0077]
Further, since the resin molded product is suppressed from being closely attached to the cavity piece and being pulled in the sliding direction of the cavity piece, residual distortion is suppressed and a highly accurate shape can be obtained. .
[0078]
Furthermore, even a large-sized, thick-walled, or uneven-walled resin molded product can be obtained with low distortion and high transfer surface shape accuracy.
[0079]
In addition, the injection molding method, which is a mass production method that can be performed at low cost, is manufactured by setting the mold temperature to be lower than the softening temperature of the resin. Since the entire manufacturing time of the molded product is shortened, a resin molded product with low production cost can be obtained as a result.
[0080]
Further, in the case of a resin molded product formed by introducing gas from a vent formed in the cavity surface of the cavity piece, the cavity surface and the resin molded product are formed through the vent formed in the cavity surface of the cavity piece. Since gas is introduced into the contact surface where the molding surface is in close contact, the cavity piece can be separated from the cavity without exerting a large force on the cavity piece, and a resin molded product with further improved shape accuracy can be obtained. it can.
[0081]
In addition, when the vibration of the cavity piece is a low frequency vibration of 1 Hz to 100 Hz, heat generation is suppressed between the cavity piece and the cavity surface, and the degree of adhesion between the cavity piece and the resin molded product due to the heat increases. Is prevented, the releasability of the cavity piece is improved, and a resin molded product with further reduced residual distortion and the like can be obtained.
[0082]
In the case where the resin molded product according to the present invention is an optical element in which the transfer surface formed by the transfer surface is configured as a light incident surface or a light exit surface, an optical element having desired optical performance is provided. It can be obtained as an element.
[0083]
An optical unit according to a sixteenth aspect of the present invention is characterized in that at least one optical element among the optical units having two or more optical elements is the resin molded product according to the fifteenth aspect. I do.
[0084]
Here, as the optical unit, for example, a unit or module constituting an optical scanning system used in a laser-type digital copying machine, a laser printer, or a facsimile machine, or a lens group used in an optical device such as a video camera And other optical units.
[0085]
According to the optical unit according to claim 16 of the present invention configured as described above, it is possible to obtain an optical unit including an optical element, which is a resin molded product having high surface shape accuracy, and achieve desired optical characteristics. Performance can be demonstrated.
[0086]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of a resin injection molding die according to the present invention and a method of manufacturing a resin molded product using the resin injection molding die will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing a cross section of a main part of a resin injection molding die 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
[0087]
The resin injection molding die (hereinafter, simply referred to as a die) 10 is a die for injection-molding an optical element such as a lens or a prism in particular, and is made of a molten plastic material that is a material of the optical element. A mold body 11 having a cavity 12 to be filled, a gate (not shown) for guiding a molten plastic material from an injection nozzle (not shown) through the cavity 12 to the cavity 12, and built into the mold body 11. And a moving means 15 for causing the cavity piece 13 to slide and vibrate at a predetermined frequency, and a cartridge heater 14 for heating the mold body 11.
[0088]
Here, the cavities 12 include transfer surfaces 12a and 12b, which are surfaces for forming transfer surfaces, which are light entrance and exit surfaces of the optical element made of the plastic material, and surfaces (mold surfaces) other than the transfer surfaces. It forms a space defined by the general molding surfaces 12c and 12d to be molded.
[0089]
Since the transfer surfaces 12a and 12b are surfaces for forming the transfer surfaces serving as the light entrance and exit surfaces as described above, the surface shapes are formed with stricter precision than the general molding surfaces 12c and 12d. I have.
[0090]
One surface of the cavity piece 13 constitutes a part of the general molding surface 12d of the cavity 12, and is urged in a direction away from the cavity 12 by an elastic member 15c such as a spring to be movable in this direction. It is provided in.
[0091]
The surface of the cavity piece 13 that constitutes a part of the general molding surface 12d, that is, the surface facing the cavity 12, is hereinafter referred to as a cavity surface 13b.
[0092]
The surface of the cavity piece 13 facing the cavity 12 is coated with a TiN film 13a which is a highly releasable film, and the surface of the TiN film 13a serves as a cavity surface 13b.
[0093]
The moving means 15 slides between the cavity piece 13 and the rear end face 13c while abutting on the inclined rear end face 13c of the cavity piece 13 (the surface corresponding to the back side of the cavity face 13b). It is constituted by an abutting member 15b to be slid, a hydraulic cylinder 15a as a drive source for moving the abutting member 15b forward and backward, and an elastic member 15c for urging the two cavity pieces 13 in a direction away from the cavity 12. ing.
[0094]
The hydraulic cylinder 15a is connected to an external hydraulic pressure generator (not shown).
[0095]
The moving means 15 also functions as a vibration applying means for causing the abutting member 15b to move forward and backward at a low frequency by driving control of the hydraulic cylinder 15a and vibrating the cavity piece 13 with a minute displacement.
[0096]
A plastic material as a material of an injection-molded optical element is required to have transparency, and therefore, an amorphous resin whose softening temperature is a glass transition temperature, for example, polymethacrylic resin, polycarbonate resin, alicyclic acrylic resin It is preferable to use an amorphous polyolefin resin (for example, trade name ZEONEX (Nippon Zeon Co., Ltd.)), a cyclic olefin copolymer (for example, trade name Apel (Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.)) or the like.
[0097]
Note that it is also possible to use a crystalline resin whose softening temperature is the melting temperature.
[0098]
Next, an operation of the resin injection molding die 10 according to the first embodiment and an embodiment of a method of manufacturing a resin molded product using the die 10 will be described.
[0099]
First, the mold 10 is attached to an injection molding machine (not shown), and is heated by the cartridge heater 14 to a predetermined temperature (softening temperature or lower) equal to or lower than the glass transition temperature of the plastic material, that is, 130 ° C. in the present embodiment. This temperature is maintained.
[0100]
Next, the abutting member 15b moves forward in the direction indicated by the arrow by the hydraulic cylinder 15a.
[0101]
With this advance, the inclined portion formed at the front end of the abutting member 15b slides each cavity piece 13 in the direction of the arrow, while sliding with the inclined rear end face 13c of each cavity piece 13, The cavity surface 13b of each cavity piece 13 is flush with the general molding surface 12c of the cavity 12 (FIG. 1B).
[0102]
Next, as shown in FIG. 2B, the plastic material 20 heated and melted to a temperature higher than the softening temperature is filled into the cavity 12 through a gate (not shown) at a low pressure.
[0103]
Here, the low pressure means that the volume of the plastic material 20 becomes smaller than the volume of the cavity 12 when the molten plastic material 20 filled in the cavity 12 is reduced to the same temperature as the mold 10 and solidified. This is an adjusted value, and in Embodiment 1, the pressure is set to, for example, 30 MPa.
[0104]
Since the temperature of the mold 10 is equal to or lower than the softening temperature, the plastic material 20 filled in the cavity 12 starts to solidify gradually, and the transfer surfaces 12a and 12b form the transfer surfaces 20a and 20b. Formed surfaces 20c and 20d are formed by 12c and 12d.
[0105]
The abutting member 15b is driven so that the cooling of the plastic material 20 proceeds and the solidification of the plastic material 20 progresses, so that the hydraulic cylinder 15a generates a minute vibration at a low frequency (for example, about 1 Hz to 100 Hz).
[0106]
The abutting member 15b vibrates in the direction of the arrow shown in FIG. 2, and the vibration of the abutting member 15b and the urging force of the elastic member 15c cause the cavity piece 13 to slightly vibrate in the direction of the arrow shown in the figure.
[0107]
That is, when the abutting member 15b is displaced in the retreating direction (leftward in FIG. 2), the cavity piece 13 is separated from the molding surface 20d of the plastic material 20 by the urging force of the elastic member 15c. When the abutting member 15b is displaced in the forward direction (to the right in FIG. 2), the cavity piece 13 is displaced plastically against the urging force of the elastic member 15c. The material 20 is slightly displaced to a position where the material 20 comes into contact with the molding surface 20d.
[0108]
Here, the displacement of the cavity piece 13 is minute (for example, about 10 μm to 100 μm), and the close contact between the cavity surface 13 b and the molding surface 20 d of the plastic material 20 is easily separated by only one displacement due to vibration. Although a gap is not necessarily created between the two, the above displacement is repeated by the minute vibration of the cavity piece 13, so that the adhesion force between the cavity surface 13 b and the molding surface 20 d of the plastic material 20 increases. It is gradually weakened.
[0109]
This is because air gradually enters the interface between the cavity surface 13b and the molding surface 20d from the periphery thereof, and the range in which the air enters gradually increases.
[0110]
The hydraulic cylinder 15a retreats the abutment member 15b in the direction of the arrow shown in FIG. 3 (leftward in FIG. 3) after the adhesive force between the cavity surface 13b and the molding surface 20d is reduced to some extent by the above operation. And the abutting member 15b is retracted in the same direction.
[0111]
As a result, the cavity piece 13 loses the contact reaction force from the abutting member 15b opposing the urging force of the elastic member 15c, and is separated from the plastic material 20 in the cavity 12 by the urging force of the elastic member 15c.
[0112]
At this time, since the adhesive force between the cavity surface 13b and the molding surface 20d is weakened to some extent by the above-described vibration, even if the biasing force of the elastic member 15c is not strong, the cavity surface 13b and the molding surface 20d can be in contact with each other. Are easily separated.
[0113]
Then, a gap 12e is formed between the separated cavity surface 13b and the molding surface 20d, as shown in FIG. 3B.
[0114]
Here, the plastic material 20 in the cavity 12 shrinks as the cooling progresses, but the portion in direct contact with the gap 12e, that is, the molding surface 20d is selectively shrunk and deformed into a concave shape.
[0115]
Further, the solidified plastic material 20, that is, the optical element 20 which is a molded product, is taken out of the mold 10 and left in a room temperature environment to be naturally cooled.
[0116]
The optical element 20 obtained in this manner has high-precision optical performance because the transfer surfaces 20a and 20b that require precision in shape do not undergo deformation such as sink marks.
[0117]
Also, when the molten plastic material 20 is injected and filled into the cavity 12, the pressure is extremely low, so that when the plastic material 20 is rapidly cooled and solidified, the internal pressure of the plastic material 20 is low, and the pressure distribution is further reduced. However, in order to make the optical element 20 more uniform, the optical element 20 after being solidified into a molded article has very little internal distortion, and from this viewpoint, high optical performance can be realized.
[0118]
As described above, according to the resin injection molding die 10 and the method for manufacturing a resin molded product using the die 10 according to Embodiment 1, the cavity piece 13 is separated from the cavity 12 during cooling and solidification. The gap 12e is forcibly formed between the molding surface 20d of the optical element 20 made of a plastic material that is cooled and contracts in the cavity 12 by moving the cavity element 13 in the direction in which the cavity 12 is moved. Thus, concave sink marks can be selectively and positively generated on the molding surface 20d of the optical element 20.
[0119]
Therefore, it is possible to reliably prevent sinks from occurring on the transfer surfaces 20a and 20b of the optical element 20.
[0120]
Further, when the cavity piece 13 is separated from the cavity 12, the cavity piece 13 is vibrated, so that the cavity face 13b of the cavity piece 13 and the molding surface 20d of the optical element 20 formed by the cavity face 13b are formed. Adhesion can be easily separated, high releasability can be ensured even when the cavity surface 13b is formed large, and the force required to slide the cavity piece 13 can be reduced.
[0121]
Then, since the close contact with the cavity piece 13 is easily released, the optical element 20 comes into close contact with the cavity piece 13 and is pulled in the moving direction of the cavity piece 13, which adversely affects the optical performance of the optical element 20. No residual distortion occurs.
[0122]
Therefore, low-pressure molding is possible, and even a molded product such as a large-sized, thick-walled, or uneven-walled optical element can be manufactured with low distortion and high transfer surface 20a, 20b shape accuracy.
[0123]
In addition, in the injection molding method, which is a mass production method that can be performed at low cost, and the temperature of the mold 10 is lower than the softening temperature of the resin, the cooling time (cooling and solidifying time) can be reduced, and the optical element can be reduced. 20 can reduce the overall manufacturing time and consequently the manufacturing cost.
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a cross-section of a main part of resin injection molding die 10 according to Embodiment 2 of the present invention.
[0124]
The resin injection molding die (hereinafter, simply referred to as a die) 10 is a die for injection-molding an optical element such as a lens or a prism in particular, and is made of a molten plastic material that is a material of the optical element. A mold body 11 having a cavity 12 to be filled, a gate (not shown) for guiding a molten plastic material from an injection nozzle (not shown) through the cavity 12 to the cavity 12, and built into the mold body 11. And a moving means 15 for causing the cavity piece 13 to slide and vibrate at a predetermined frequency, and a cartridge heater 14 for heating the mold body 11.
[0125]
Here, the cavities 12 include transfer surfaces 12a and 12b, which are surfaces for forming transfer surfaces, which are light entrance and exit surfaces of the optical element made of the plastic material, and surfaces (mold surfaces) other than the transfer surfaces. It forms a space defined by the general molding surfaces 12c and 12d to be molded.
[0126]
Since the transfer surfaces 12a and 12b are surfaces for forming the transfer surfaces serving as the light entrance and exit surfaces as described above, the surface shapes are formed with stricter precision than the general molding surfaces 12c and 12d. I have.
[0127]
One surface of the cavity piece 13 constitutes a part of the general molding surface 12d of the cavity 12, and is urged in a direction away from the cavity 12 by an elastic member 15c such as a spring to be movable in this direction. It is provided in.
[0128]
The surface of the cavity piece 13 that constitutes a part of the general molding surface 12d, that is, the surface facing the cavity 12, is hereinafter referred to as a cavity surface 13b.
[0129]
The surface of the cavity piece 13 facing the cavity 12 is coated with a TiN film 13a as a highly releasable film, and the surface of the TiN film 13a serves as a cavity surface 13b.
[0130]
Further, a vent 13e which is an end opening of a vent 13d penetrating the cavity piece 13 is formed in the cavity surface 13b.
[0131]
Air pumped by an external gas supply means such as an air pump (not shown) passes through the vent hole 13d, and the passed air is provided to be discharged from the vent hole 13e.
[0132]
The moving means 15 slides between the cavity piece 13 and the rear end face 13c while abutting on the inclined rear end face 13c of the cavity piece 13 (the surface corresponding to the back side of the cavity face 13b). An abutting member 15b for sliding, an electric motor 15d as a drive source for moving the abutting member 15b forward and backward, an urging member (elastic member) 15e for urging the abutting member 15b to retreat, And an elastic member 15c for urging the two cavity pieces 13 in a direction away from the cavity 12.
[0133]
The electric motor 15d is connected to an external commercial power supply (not shown).
[0134]
The moving means 15 is a vibration applying means for moving the abutting member 15b forward at a low frequency and retreating by the urging force of the urging member 15e by driving control of the electric motor 15d to vibrate the cavity piece 13 with minute displacement. Also works as
[0135]
A plastic material as a material of an injection-molded optical element is required to have transparency, and therefore, an amorphous resin whose softening temperature is a glass transition temperature, for example, polymethacrylic resin, polycarbonate resin, alicyclic acrylic resin It is preferable to use an amorphous polyolefin resin (for example, trade name ZEONEX (Nippon Zeon Co., Ltd.)), a cyclic olefin copolymer (for example, trade name Apel (Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.)) or the like.
[0136]
Note that it is also possible to use a crystalline resin whose softening temperature is the melting temperature.
[0137]
Next, an operation of the resin injection molding die 10 according to the second embodiment and an embodiment of a method of manufacturing a resin molded product using the die 10 will be described.
[0138]
First, the mold 10 is attached to an injection molding machine (not shown), and is heated by the cartridge heater 14 to a predetermined temperature (softening temperature or lower) equal to or lower than the glass transition temperature of the plastic material, that is, 130 ° C. in the present embodiment. This temperature is maintained.
[0139]
Next, the abutting member 15b is advanced by the electric motor 15d in the direction indicated by the arrow in the figure against the urging force of the urging member 15e.
[0140]
With this advance, the inclined portion formed at the front end of the abutting member 15b slides each cavity piece 13 in the direction of the arrow, while sliding with the inclined rear end face 13c of each cavity piece 13, The cavity surface 13b of each cavity piece 13 is flush with the general molding surface 12c of the cavity 12 (FIG. 4B).
[0141]
Next, as shown in FIG. 5B, the plastic material 20 heated and melted at a temperature higher than the softening temperature is filled into the cavity 12 through a gate (not shown) at a low pressure.
[0142]
Here, the low pressure means that the volume of the plastic material 20 becomes smaller than the volume of the cavity 12 when the molten plastic material 20 filled in the cavity 12 is reduced to the same temperature as the mold 10 and solidified. This is an adjusted value, and is set to, for example, a pressure of 30 MPa in the second embodiment.
[0143]
Since the temperature of the mold 10 is equal to or lower than the softening temperature, the plastic material 20 filled in the cavity 12 starts to solidify gradually, and the transfer surfaces 12a and 12b form the transfer surfaces 20a and 20b. Formed surfaces 20c and 20d are formed by 12c and 12d.
[0144]
The electric motor 15d is continuously driven so as to be minutely displaced at a low frequency (for example, about 1 Hz to 100 Hz) while the cooling of the plastic material 20 proceeds and the solidification of the plastic material 20 progresses.
[0145]
The driving of the electric motor 15d also drives the abutting member 15b continuously so as to be displaced in the above-mentioned forward direction. Be retreated.
[0146]
Accordingly, the butting member 15b vibrates in the direction of the arrow shown in FIG. 5, and the cavity piece 13 slightly vibrates in the direction of the arrow shown by the vibration of the butting member 15b and the urging force of the elastic member 15c.
[0147]
That is, when the abutting member 15b is displaced in the retreating direction (left direction in FIG. 5), the cavity piece 13 is separated from the molding surface 20d of the plastic material 20 by the urging force of the elastic member 15c. When the abutment member 15b is displaced in the forward direction (to the right in FIG. 5), the cavity piece 13 moves against the urging force of the elastic member 15c, and the cavity surface 13b becomes plastic. The material 20 is slightly displaced to a position where it comes into contact with the molding surface 20d.
[0148]
Here, the displacement of the cavity piece 13 is minute (for example, about 10 μm to 100 μm), and the close contact between the cavity surface 13 b and the molding surface 20 d of the plastic material 20 is easily separated by only one displacement due to vibration. Although a gap is not necessarily created between the two, the above displacement is repeated by the minute vibration of the cavity piece 13, so that the adhesion force between the cavity surface 13 b and the molding surface 20 d of the plastic material 20 increases. It is gradually weakened.
[0149]
This is because air gradually enters the interface between the cavity surface 13b and the molding surface 20d from the periphery thereof, and the range in which the air enters gradually increases.
[0150]
Further, along with the vibration of the cavity piece 13, compressed air 17 is supplied from a gas supply means (not shown) to the ventilation hole 13 d of the cavity piece 13.
[0151]
The compressed air 17 supplied to the ventilation hole 13d is applied as a compressive force to the molding surface 20d of the plastic material 20 which is in close contact with the cavity surface 13b and closes the ventilation hole 13e of the cavity surface 13b. .
[0152]
As a result, the close contact between the cavity surface 13b and the molding surface 20d starts to be separated from the vent 13e.
[0153]
By the above operation, after the adhesive force between the cavity surface 13b and the molding surface 20d is weakened to some extent, the driving of the electric motor 15d is stopped, and the butting member 15b is moved by the urging force of the urging member 15e. Is retracted in the direction of the arrow shown in FIG.
[0154]
As a result, the cavity piece 13 loses the contact reaction force from the abutting member 15b opposing the urging force of the elastic member 15c, and is separated from the plastic material 20 in the cavity 12 by the urging force of the elastic member 15c.
[0155]
At this time, since the adhesive force between the cavity surface 13b and the molding surface 20d is weakened to some extent by the above-described vibration and the compressed air 17, even if the biasing force of the elastic member 15c is not strong, the cavity surface 13b and the molding surface 20d are not adhered. It is easily separated from the molding surface 20d.
[0156]
As shown in FIG. 6B, a gap 12e is formed between the cavity surface 13b and the molding surface 20d.
[0157]
Here, the plastic material 20 in the cavity 12 shrinks as the cooling progresses, but the portion in direct contact with the gap 12e, that is, the molding surface 20d is selectively shrunk and deformed into a concave shape.
[0158]
Further, the solidified plastic material 20, that is, the optical element 20 which is a molded product, is taken out of the mold 10 and left in a room temperature environment to be naturally cooled.
[0159]
The optical element 20 obtained in this manner has high-precision optical performance because the transfer surfaces 20a and 20b that require precision in shape do not undergo deformation such as sink marks.
[0160]
Also, when the molten plastic material 20 is injected and filled into the cavity 12, the pressure is extremely low, so that when the plastic material 20 is rapidly cooled and solidified, the internal pressure of the plastic material 20 is low, and the pressure distribution is further reduced. However, in order to make the optical element 20 more uniform, the optical element 20 after being solidified into a molded article has very little internal distortion, and from this viewpoint, high optical performance can be realized.
[0161]
As described above, according to the resin injection molding die 10 and the method for manufacturing a resin molded product using the die 10 according to the second embodiment, the cavity piece 13 is separated from the cavity 12 during cooling and solidification. The gap 12e is forcibly formed between the molding surface 20d of the optical element 20 made of a plastic material that is cooled and contracts in the cavity 12 by moving the cavity element 13 in the direction in which the cavity 12 is moved. This makes it possible to selectively and positively generate concave sink marks on the molding surface 20d of the optical element 20.
[0162]
Therefore, it is possible to reliably prevent sinks from occurring on the transfer surfaces 20a and 20b of the optical element 20.
[0163]
Further, when the cavity piece 13 is separated from the cavity 12, the cavity piece 13 is vibrated, so that the cavity face 13b of the cavity piece 13 and the molding surface 20d of the optical element 20 formed by the cavity face 13b are formed. Adhesion can be easily separated, high releasability can be ensured even when the cavity surface 13b is formed large, and the force required to slide the cavity piece 13 can be reduced.
[0164]
Further, compressed air 17 is supplied from a ventilation hole 13e formed in the cavity surface 13b of the cavity piece 13 to the contact surface where the cavity surface 13b and the molding surface 20d of the plastic material 20 are in close contact with each other. Adhesion can be further facilitated.
[0165]
Then, since the close contact with the cavity piece 13 is easily released, the optical element 20 comes into close contact with the cavity piece 13 and is pulled in the moving direction of the cavity piece 13, which adversely affects the optical performance of the optical element 20. No residual distortion occurs.
[0166]
Therefore, low-pressure molding is possible, and even a molded product such as a large-sized, thick-walled, or uneven-walled optical element can be manufactured with low distortion and high transfer surface 20a, 20b shape accuracy.
[0167]
In addition, in the injection molding method, which is a mass production method that can be performed at low cost, and the temperature of the mold 10 is lower than the softening temperature of the resin, the cooling time (cooling and solidifying time) can be reduced, and the optical element can be reduced. 20 can reduce the overall manufacturing time and consequently the manufacturing cost.
[0168]
In the second embodiment, the gas supply means (not shown) may be provided with a flow control valve or a temperature control device.
[0169]
The flow rate and the temperature of the gas discharged from the vent 13e can be adjusted by these flow rate control valves and the temperature control device. By adjusting these, the cooling rate of the plastic material 20 can be appropriately controlled, and higher precision can be achieved. Optical element 20 can be manufactured.
[0170]
In addition, it is preferable to set the opening width or the opening diameter of the vent 13e formed in the cavity surface 13b to about 0.005 mm to 0.05 mm.
[0171]
With the vent 13e set to such a size, it is possible to prevent the plastic material 20 from flowing into the vent 13d from the vent 13e when the molten plastic material 20 is injected and filled. In addition, it is possible to prevent burrs from occurring when the plastic material 20 flows.
[0172]
Further, the vent 13e is not limited to the form provided in the cavity surface 13b of the cavity piece 13, but is opposed to the molding surface 20d of the optical element (plastic material) 20 formed by the cavity surface 13b and supplied. As long as the compressed air is used to release the close contact between the cavity surface 13b and the molding surface 20d, it may be provided at another position, for example, at the general molding surface 12d of the cavity 12.
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing a cross-section of a main part of a resin injection molding die 10 according to Embodiment 3 of the present invention.
[0173]
The resin injection molding die (hereinafter, simply referred to as a die) 10 is a die for injection-molding an optical element such as a lens or a prism in particular, and is made of a molten plastic material that is a material of the optical element. A mold body 11 having a cavity 12 to be filled, a gate (not shown) for guiding a molten plastic material from an injection nozzle (not shown) through the cavity 12 to the cavity 12, and built into the mold body 11. A cavity piece 13, a moving means 15 for sliding the cavity piece 13, a piezoelectric element 18 as vibration applying means for vibrating the cavity piece 13 at a predetermined frequency, and a cartridge heater 14 for heating the mold body 11. It is a configuration provided with.
[0174]
Here, the cavities 12 include transfer surfaces 12a and 12b, which are surfaces for forming transfer surfaces, which are light entrance and exit surfaces of the optical element made of the plastic material, and surfaces (mold surfaces) other than the transfer surfaces. It forms a space defined by the general molding surfaces 12c and 12d to be molded.
[0175]
Since the transfer surfaces 12a and 12b are surfaces for forming the transfer surfaces serving as the light entrance and exit surfaces as described above, the surface shapes are formed with stricter precision than the general molding surfaces 12c and 12d. I have.
[0176]
One surface of the cavity piece 13 constitutes a part of the general molding surface 12d of the cavity 12, and is urged in a direction away from the cavity 12 by an elastic member 15c such as a spring to be movable in this direction. It is provided in.
[0177]
The surface of the cavity piece 13 that constitutes a part of the general molding surface 12d, that is, the surface facing the cavity 12, is hereinafter referred to as a cavity surface 13b.
[0178]
The surface of the cavity piece 13 facing the cavity 12 is coated with a TiN film 13a, which is a highly releasable film, via the piezoelectric element 18, and the surface of the TiN film 13a serves as a cavity surface 13b. .
[0179]
Further, a vent 13e which is an end opening of a vent 13d penetrating the cavity piece 13 is formed in the cavity surface 13b.
[0180]
Air pumped by an external gas supply means such as an air pump (not shown) passes through the vent hole 13d, and the passed air is provided to be discharged from the vent hole 13e.
[0181]
The moving means 15 slides between the cavity piece 13 and the rear end face 13c while abutting on the inclined rear end face 13c of the cavity piece 13 (the surface corresponding to the back side of the cavity face 13b). It is constituted by an abutting member 15b to be slid, a hydraulic cylinder 15a as a drive source for moving the abutting member 15b forward and backward, and an elastic member 15c for urging the two cavity pieces 13 in a direction away from the cavity 12. ing.
[0182]
The hydraulic cylinder 15a is connected to an external hydraulic pressure generator (not shown).
[0183]
The piezoelectric element 18 is provided between the surface of the cavity piece 13 facing the cavity 12 and the TiN film 13a, and vibrates the cavity piece 13 with minute displacement.
[0184]
The stroke of the minute displacement, that is, the amplitude of the piezoelectric element 18 is about 10 μm to 100 μm, and this amplitude can be easily changed by increasing or decreasing the number of stacked piezoelectric ceramic elements.
[0185]
In addition, the frequency of the piezoelectric element 18 is low frequency vibration of about 1 to 100 Hz is sufficient. That is, when high-frequency vibration is applied, heat is generated at the contact surface, and the adhesive strength is rather increased, which results in a result that goes against the purpose of reducing the adhesive strength.
[0186]
The piezoelectric element 18 is connected to a drive control device (not shown) by wiring (not shown), and the drive control device causes micro vibration between the cavity surface 13b of the cavity piece 13 and the molding surface 20d of the plastic material 20. appear.
[0187]
A plastic material as a material of an injection-molded optical element is required to have transparency, and therefore, an amorphous resin whose softening temperature is a glass transition temperature, for example, polymethacrylic resin, polycarbonate resin, alicyclic acrylic resin It is preferable to use an amorphous polyolefin resin (for example, trade name ZEONEX (Nippon Zeon Co., Ltd.)), a cyclic olefin copolymer (for example, trade name Apel (Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.)) or the like.
[0188]
Note that it is also possible to use a crystalline resin whose softening temperature is the melting temperature.
[0189]
Next, an operation of the resin injection molding die 10 according to the third embodiment and an embodiment of a method of manufacturing a resin molded product using the die 10 will be described.
[0190]
First, the mold 10 is attached to an injection molding machine (not shown), and is heated by the cartridge heater 14 to a predetermined temperature (softening temperature or lower) equal to or lower than the glass transition temperature of the plastic material, that is, 130 ° C. in the present embodiment. This temperature is maintained.
[0191]
Next, the abutting member 15b moves forward in the direction indicated by the arrow by the hydraulic cylinder 15a.
[0192]
With this advance, the inclined portion formed at the front end of the abutting member 15b slides each cavity piece 13 in the direction of the arrow, while sliding with the inclined rear end face 13c of each cavity piece 13, The cavity surface 13b of each cavity piece 13 is flush with the general molding surface 12c of the cavity 12 (FIG. 7B).
[0193]
Next, as shown in FIG. 8B, the plastic material 20 heated and melted to a temperature higher than the softening temperature is filled into the cavity 12 through a gate (not shown) at a low pressure.
[0194]
Here, the low pressure means that the volume of the plastic material 20 becomes smaller than the volume of the cavity 12 when the molten plastic material 20 filled in the cavity 12 is reduced to the same temperature as the mold 10 and solidified. This is an adjusted value, and in Embodiment 1, the pressure is set to, for example, 30 MPa.
[0195]
Since the temperature of the mold 10 is equal to or lower than the softening temperature, the plastic material 20 filled in the cavity 12 starts to solidify gradually, and the transfer surfaces 12a and 12b form the transfer surfaces 20a and 20b. Formed surfaces 20c and 20d are formed by 12c and 12d.
[0196]
In the process of progressing the cooling of the plastic material 20 and the progress of solidification of the plastic material 20, the driving of the piezoelectric element 18 is controlled so as to generate a minute vibration at a low frequency (for example, about 1 Hz to 100 Hz). Micro vibration (see FIG. 8) is generated between 13b and the molding surface 20d of the plastic material 20.
[0197]
Then, due to this vibration, the cavity surface 13b of the cavity piece 13 is slightly displaced between a direction separating from the molding surface 20d of the plastic material 20 and a contact position.
[0198]
Here, the displacement of the cavity piece 13 is minute (for example, about 10 μm to 100 μm), and the close contact between the cavity surface 13 b and the molding surface 20 d of the plastic material 20 is easily separated by only one displacement due to vibration. Although a gap is not necessarily created between the two, the above displacement is repeated by the minute vibration of the cavity piece 13, so that the adhesion force between the cavity surface 13 b and the molding surface 20 d of the plastic material 20 increases. It is gradually weakened.
[0199]
This is because air gradually enters the interface between the cavity surface 13b and the molding surface 20d from the periphery thereof, and the range in which the air enters gradually increases.
[0200]
Further, along with the vibration of the cavity piece 13, compressed air 17 is supplied from a gas supply means (not shown) to the ventilation hole 13 d of the cavity piece 13.
[0201]
The compressed air 17 supplied to the ventilation hole 13d is applied as a compressive force to the molding surface 20d of the plastic material 20 which is in close contact with the cavity surface 13b and closes the ventilation hole 13e of the cavity surface 13b. .
[0202]
As a result, the close contact between the cavity surface 13b and the molding surface 20d starts to be separated from the vent 13e.
[0203]
The hydraulic cylinder 15a retreats the abutting member 15b in the direction of the arrow shown in FIG. 9 (leftward in FIG. 9) after the adhesive force between the cavity surface 13b and the molding surface 20d is reduced to some extent by the above operation. And the butting member 15b is retracted in the same direction.
[0204]
As a result, the cavity piece 13 loses the contact reaction force from the abutting member 15b opposing the urging force of the elastic member 15c, and is separated from the plastic material 20 in the cavity 12 by the urging force of the elastic member 15c.
[0205]
At this time, since the adhesive force between the cavity surface 13b and the molding surface 20d is weakened to some extent by the above-described vibration and the compressed air 17, even if the biasing force of the elastic member 15c is not strong, the cavity surface 13b and the molding surface 20d are not adhered. It is easily separated from the molding surface 20d.
[0206]
Then, a gap 12e is formed between the cavity surface 13b and the molding surface 20d, as shown in FIG. 9B.
[0207]
Here, the plastic material 20 in the cavity 12 shrinks as the cooling progresses, but the portion in direct contact with the gap 12e, that is, the molding surface 20d is selectively shrunk and deformed into a concave shape.
[0208]
Further, the solidified plastic material 20, that is, the optical element 20 which is a molded product, is taken out of the mold 10 and left in a room temperature environment to be naturally cooled.
[0209]
The optical element 20 obtained in this manner has high-precision optical performance because the transfer surfaces 20a and 20b that require precision in shape do not undergo deformation such as sink marks.
[0210]
Also, when the molten plastic material 20 is injected and filled into the cavity 12, the pressure is extremely low, so that when the plastic material 20 is rapidly cooled and solidified, the internal pressure of the plastic material 20 is low, and the pressure distribution is further reduced. However, in order to make the optical element 20 more uniform, the optical element 20 after being solidified into a molded article has very little internal distortion, and from this viewpoint, high optical performance can be realized.
[0211]
As described above, according to the resin injection molding die 10 and the method for manufacturing a resin molded product using the die 10 according to the third embodiment, the cavity piece 13 is separated from the cavity 12 during cooling and solidification. The gap 12e is forcibly formed between the molding surface 20d of the optical element 20 made of a plastic material that is cooled and contracts in the cavity 12 by moving the cavity element 13 in the direction in which the cavity 12 is moved. This makes it possible to selectively and positively generate concave sink marks on the molding surface 20d of the optical element 20.
[0212]
Therefore, it is possible to reliably prevent sinks from occurring on the transfer surfaces 20a and 20b of the optical element 20.
[0213]
Further, when the cavity piece 13 is separated from the cavity 12, the cavity piece 13 is vibrated, so that the cavity face 13b of the cavity piece 13 and the molding surface 20d of the optical element 20 formed by the cavity face 13b are formed. Adhesion can be easily separated, high releasability can be ensured even when the cavity surface 13b is formed large, and the force required to slide the cavity piece 13 can be reduced.
[0214]
Further, compressed air 17 is supplied from a ventilation hole 13e formed in the cavity surface 13b of the cavity piece 13 to the contact surface where the cavity surface 13b and the molding surface 20d of the plastic material 20 are in close contact with each other. Adhesion can be further facilitated.
[0215]
Then, since the close contact with the cavity piece 13 is easily released, the optical element 20 comes into close contact with the cavity piece 13 and is pulled in the moving direction of the cavity piece 13, which adversely affects the optical performance of the optical element 20. No residual distortion occurs.
[0216]
Therefore, low-pressure molding is possible, and even a molded product such as a large-sized, thick-walled, or uneven-walled optical element can be manufactured with low distortion and high transfer surface 20a, 20b shape accuracy.
[0219]
In addition, in the injection molding method, which is a mass production method that can be performed at low cost, and the temperature of the mold 10 is lower than the softening temperature of the resin, the cooling time (cooling and solidifying time) can be reduced, and the optical element can be reduced. 20 can reduce the overall manufacturing time and consequently the manufacturing cost.
[0218]
In the third embodiment, the gas supply means (not shown) may be provided with a flow control valve or a temperature control device.
[0219]
The flow rate and the temperature of the gas discharged from the vent 13e can be adjusted by these flow rate control valves and the temperature control device. By adjusting these, the cooling rate of the plastic material 20 can be appropriately controlled, and higher precision can be achieved. Optical element 20 can be manufactured.
[0220]
In addition, it is preferable to set the opening width or the opening diameter of the vent 13e formed in the cavity surface 13b to about 0.005 mm to 0.05 mm.
[0221]
With the vent 13e set to such a size, it is possible to prevent the plastic material 20 from flowing into the vent 13d from the vent 13e when the molten plastic material 20 is injected and filled. In addition, it is possible to prevent burrs from occurring when the plastic material 20 flows.
[0222]
Further, the vent 13e is not limited to the form provided in the cavity surface 13b of the cavity piece 13, but is opposed to the molding surface 20d of the optical element (plastic material) 20 formed by the cavity surface 13b and supplied. As long as the compressed air is used to release the close contact between the cavity surface 13b and the molding surface 20d, it may be provided at another position, for example, at the general molding surface 12d of the cavity 12.
[0223]
In the resin injection molding dies according to the first to third embodiments, the cavity surface 13b forms a substantially central portion of the general molding surface 12d, and the cavity surface 13b and the transfer surfaces 12a, 12b are formed. And a part of the general molding surface 12d is interposed between them.
[0224]
Therefore, after the gap 12e (FIGS. 3B, 6B, and 9B) is formed between the cavity surface 13d of the cavity piece 13 and the molding surface 20d of the plastic material 20. Also, the general molding surface 12d interposed between the cavity surface 13b and the transfer surfaces 20a and 20b and a part of the molding surface 20d of the plastic material 20 are in close contact with each other, and the air or the like stagnant in the gap 12e. If the gas does not pass while the general molding surface 12d and the molding surface 20d are in close contact with each other, the gas between the transfer surface 12a and the transcription surface 20a, or between the transcription surface 12b and the transcription surface 20b. You cannot reach in time.
[0225]
Therefore, gas is less likely to flow between the transfer surface 12a and the transfer surface 20a and between the transfer surface 12b and the transfer surface 20b, as compared with a mold in which the entire molding surface 12d has the cavity surface 13b. Can be done.
[0226]
Therefore, it is possible to further suppress the sink of the transfer surfaces 20a and 20b due to the gas flowing into the transfer surfaces 12a and 12b.
[0227]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a resin molded product according to the first aspect of the present invention, the resin which is cooled and shrinks in the cavity by moving (sliding) the cavity piece in a direction separating from the cavity during cooling and solidification. A gap can be forcibly formed between the surface to be molded and the cavity piece, and a concave or convex shape is selectively and positively generated on the surface to be molded of the resin molded product. be able to.
[0228]
Therefore, it is possible to reliably prevent sink marks from being generated on the surface to be transferred, of which surface shape accuracy is required, of the resin molding surface.
[0229]
Further, when the cavity piece is separated from the cavity, the cavity piece is vibrated, so that the close contact between the cavity surface of the cavity piece and the molding surface of the resin formed by the cavity surface can be easily separated, Even if the cavity surface is formed large, high releasability can be ensured, and the force required to slide the cavity piece can be reduced.
[0230]
In addition, since the close contact with the cavity piece is easily released, the resin molded article comes into close contact with the cavity piece and is pulled in the sliding direction of the cavity piece, resulting in a large residual strain that adversely affects the performance of the resin molded article. Will not occur.
[0231]
Therefore, low-pressure molding is possible, and even a large-sized, thick-walled, or uneven-walled resin molded product can have low distortion and high transfer surface shape accuracy.
[0232]
In addition, in the injection molding method, which is a mass production method that can be performed at low cost, and since the mold temperature is lower than the softening temperature of the resin, the cooling time (cooling solidification time) can be reduced, and The overall manufacturing time can be reduced, resulting in reduced manufacturing costs.
[0233]
According to the method of manufacturing a resin molded product according to the second aspect of the present invention, when the cavity piece is separated from the cavity, the cavity surface of the cavity piece and the molding surface of the resin molded product come into close contact with each other from the ventilation hole. Since the gas is introduced into the contact surface, the contact between the two can be more easily separated, and the shape accuracy of the resin molded product can be further improved.
[0234]
According to the method of manufacturing a resin molded product according to the third aspect of the present invention, since the vibration of the cavity piece is set to a low frequency of 1 Hz to 100 Hz, the cavity surface which is likely to be generated when a higher frequency vibration is applied. The heat generation between the resin and the molding surface of the resin molded product can be suppressed, and the degree of adhesion between the two can be prevented from increasing due to the heat generation.
[0235]
According to the resin injection molding die of the fourth aspect of the present invention, when cooling and solidifying, the cavity piece is moved (slid) in a direction away from the cavity by the vibration imparting means. A cavity can be forcibly formed between the molding surface of the resin that is cooled and shrinks in the cavity and the cavity piece, and the molding surface of the resin molding is selectively and positively concave or positively formed. A sink such as a convex shape can be generated.
[0236]
Therefore, it is possible to reliably prevent sink marks from being generated on the surface to be transferred, of which surface shape accuracy is required, of the resin molding surface.
[0237]
Further, when the cavity piece is separated from the cavity, the cavity piece is vibrated, so that the close contact between the cavity surface of the cavity piece and the molding surface of the resin formed by the cavity surface can be easily separated, Even if the cavity surface is formed large, high releasability can be ensured, and the force required to slide the cavity piece can be reduced.
[0238]
In addition, since the close contact with the cavity piece is easily released, the resin molded article comes into close contact with the cavity piece and is pulled in the sliding direction of the cavity piece, resulting in a large residual strain that adversely affects the performance of the resin molded article. Will not occur.
[0239]
Therefore, low-pressure molding is possible, and even a large-sized, thick-walled, or uneven-walled resin molded product can have low distortion and high transfer surface shape accuracy.
[0240]
In addition, it can be used for the injection molding method, which is a mass production method that can be carried out at low cost, and since the mold temperature is lower than the softening temperature of the resin, the cooling time (cooling solidification time) can be shortened. The entire manufacturing time of the molded article can be shortened, and as a result, the manufacturing cost can be reduced.
[0241]
Further, according to the resin injection molding die according to claim 5 of the present invention, when the cavity piece is separated from the cavity, the cavity surface of the cavity piece and the molding surface of the resin molded product come into close contact with each other from the ventilation hole. Since the gas is introduced into the contact surface, the contact between the two can be more easily separated, and the shape accuracy of the resin molded product can be further improved.
[0242]
According to the injection molding die for resin according to claim 6 of the present invention, the hydraulic cylinder is used as the vibration applying means which is the vibration source of the cavity piece, so that an increase in cost of the die can be suppressed.
[0243]
Further, according to the injection molding die for resin according to claim 7 of the present invention, since the electric motor is used as the vibration applying means which is the vibration source of the cavity piece, the cavity piece can be driven precisely.
[0244]
Further, according to the injection molding die for resin according to claim 8 of the present invention, since the piezoelectric element is used as the vibration applying means which is the vibration source of the cavity piece, the structure of the die can be simplified and the cost increases. Can be suppressed.
[0245]
According to the resin injection molding mold of the ninth aspect of the present invention, since the vibration of the cavity piece has a low frequency of 1 Hz to 100 Hz, the cavity surface which is likely to be generated when a higher frequency vibration is applied than this. The heat generation between the resin and the molding surface of the resin molded product can be suppressed, and the degree of adhesion between the two can be prevented from increasing due to the heat generation.
[0246]
Further, according to the resin injection molding die of the tenth aspect of the present invention, the function of the vibration imparting means is realized by the existing moving means (or sliding means, etc.). It is not necessary to newly add a separate vibration applying means, and the mold structure can be simplified.
[0247]
Further, according to the resin injection molding die according to claim 11 of the present invention, since the cavity surface is provided with the highly releasable film having high releasability, the cavity surface and the cavity surface are molded. The pulling force required to separate (separate) the adhesion of the resin to the molding surface can be reduced, and the resin is further prevented from being deformed by the pulling force acting on the molding surface of the molded resin. be able to.
[0248]
Further, according to the resin injection molding mold according to claim 12 of the present invention, since the highly releasable film is titanium nitride having the best releasability to the resin, the cavity piece is separated from the resin. In this case, the separation between the cavity surface of the cavity piece and the resin molded in the cavity can be further facilitated.
[0249]
Further, since titanium nitride is also excellent in abrasion resistance, the durability of the sliding surface can be enhanced by treating the sliding surface of the slidable cavity piece.
[0250]
Further, according to the resin injection molding die according to the thirteenth aspect of the present invention, air or other gas (hereinafter simply referred to as gas) in the void generated between the cavity surface and the molding surface of the resin molded product. .), However, the gas flows between the contact surface between the transfer surface of the mold and the transfer surface of the resin molded product, so that the gas flows into the molding surface interposed between the cavity surface and the transfer surface. It is necessary to pass between the contact surface with the molding surface of the resin molded article molded by this molding surface, and the adhesion between the transfer surface and the transfer surface is higher than that without such a contact surface. It is possible to make it difficult for gas to flow around the surface.
[0251]
Therefore, it is possible to further suppress the sinkage of the transfer surface due to the gas flowing around the transfer surface.
[0252]
Further, according to the resin injection molding die according to claim 14 of the present invention, the transfer surface, which requires surface shape accuracy more than a mere molding surface, is formed into a highly accurate surface shape up to an optical mirror surface. Therefore, the transfer surface of the resin molded product transferred and molded by the transfer surface can be an optical mirror surface, and the resin molded product molded by the mold is used as an optical element such as a lens, a prism, or a mirror. It can be manufactured as having sufficient optical performance to be used as
[0253]
Moreover, since the resin pressure generated by injection filling of the molten resin into the mold can be set low, it is possible to obtain a high-precision optical element with small residual distortion.
[0254]
Further, according to the resin molded product according to claim 15 of the present invention, since at least the transfer surface requiring surface shape accuracy does not have sink marks, the resin molding of the transfer surface having a highly accurate shape is required. Goods.
[0255]
Further, since the resin molded product is suppressed from being closely attached to the cavity piece and being pulled in the sliding direction of the cavity piece, residual distortion is suppressed and a highly accurate shape can be obtained. .
[0256]
Furthermore, even a large-sized, thick-walled, or uneven-walled resin molded product can be obtained with low distortion and high transfer surface shape accuracy.
[0257]
In addition, the injection molding method, which is a mass production method that can be performed at low cost, is manufactured by setting the mold temperature to be lower than the softening temperature of the resin. Since the entire manufacturing time of the molded product is shortened, a resin molded product with low production cost can be obtained as a result.
[0258]
Further, in the case of a resin molded product formed by introducing gas from a vent formed in the cavity surface of the cavity piece, the cavity surface and the resin molded product are formed through the vent formed in the cavity surface of the cavity piece. Since gas is introduced into the contact surface where the molding surface is in close contact, the cavity piece can be separated from the cavity without exerting a large force on the cavity piece, and a resin molded product with further improved shape accuracy can be obtained. it can.
[0259]
In addition, when the vibration of the cavity piece is a low frequency vibration of 1 Hz to 100 Hz, heat generation is suppressed between the cavity piece and the cavity surface, and the degree of adhesion between the cavity piece and the resin molded product due to the heat increases. Is prevented, the releasability of the cavity piece is improved, and a resin molded product with further reduced residual distortion and the like can be obtained.
[0260]
In the case where the resin molded product according to the present invention is an optical element in which the transfer surface formed by the transfer surface is configured as a light incident surface or a light exit surface, an optical element having desired optical performance is provided. It can be obtained as an element.
[0261]
Further, according to the optical unit according to claim 16 of the present invention, it is possible to obtain an optical unit including an optical element which is a resin molded product having high surface shape accuracy and exhibit desired optical performance. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an injection molding die for resin according to Embodiment 1 of the present invention, in which (a) is an overall view and (b) is a detailed view of a broken line portion A in (a). .
FIG. 2 is a sectional view (part 1) of an essential part corresponding to FIG. 1 for explaining the operation of the resin injection mold shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view (part 2) of an essential part corresponding to FIG. 1 for explaining the operation of the resin injection molding die shown in FIG. 1;
4A and 4B are cross-sectional views of main parts of a resin injection molding die according to Embodiment 2 of the present invention, wherein FIG. 4A is an overall view and FIG. 4B is a detailed view of a broken line portion A in FIG. .
FIG. 5 is a sectional view (part 1) of an essential part corresponding to FIG. 4 for explaining the operation of the resin injection molding die shown in FIG. 4;
6 is a sectional view (part 2) of an essential part corresponding to FIG. 4 for explaining the operation of the resin injection molding die shown in FIG. 4;
FIGS. 7A and 7B are main part sectional views of an injection mold for resin according to Embodiment 3 of the present invention, wherein FIG. 7A is an overall view and FIG. 7B is a detailed view of a broken line portion A in FIG. .
8 is a sectional view (part 1) of an essential part corresponding to FIG. 7 for explaining the operation of the resin injection mold shown in FIG. 7;
9 is a sectional view (part 2) of an essential part corresponding to FIG. 7 for explaining the operation of the resin injection molding die shown in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
10 Injection mold for resin
11 Mold body
12 cavities
12a, 12b Transfer surface
12c, 12d General molding surface
12e void
13 Cavity pieces
13a TiN film
13b Cavity surface
13c rear end face
13d vent
13e vent
14 Cartridge heater
15 Transportation
15a hydraulic cylinder
15b Butt member
15c elastic member
15d electric motor
15e biasing member
16 Piezoelectric element
17 Compressed air
20 Plastic materials (optical elements)
20a, 20b Transfer surface
20c, 20d Molded surface
