JP2004114628A - プラスチック成形品の成形方法および射出成形用金型 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融樹脂の体積収縮を補って、厚肉あるいは偏肉形状などであっても、高精度なプラスチック成形品を成形する成形方法および成形用金型を提供する。
【解決手段】少なくとも１つ以上の転写面４を有するとともに、少なくとも１つ以上の面を形成するキャビティ駒２が摺動可能に設けられ、前記転写面４および前記キャビティ駒２によって少なくとも１つ以上の金型キャビティＡが画成される１対の金型１を準備し、溶融樹脂３を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記溶融樹脂３の冷却に伴う体積収縮に連れて、前記溶融樹脂３と前記摺動可能なキャビティ駒２の成形面５との密着力で前記摺動可能なキャビティ駒２の少なくとも１つ以上が追従し、それにより前記溶融樹脂３の体積収縮を補うことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】少なくとも１つ以上の転写面４を有するとともに、少なくとも１つ以上の面を形成するキャビティ駒２が摺動可能に設けられ、前記転写面４および前記キャビティ駒２によって少なくとも１つ以上の金型キャビティＡが画成される１対の金型１を準備し、溶融樹脂３を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記溶融樹脂３の冷却に伴う体積収縮に連れて、前記溶融樹脂３と前記摺動可能なキャビティ駒２の成形面５との密着力で前記摺動可能なキャビティ駒２の少なくとも１つ以上が追従し、それにより前記溶融樹脂３の体積収縮を補うことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンタ、またはファクシミリ装置等の走査光学系、ビデオカメラ等の光学機器等に適用されるプラスチック成形品、とくに高精度な光学鏡面を有する厚肉、偏肉形状のプラスチックレンズあるいはプラスチックミラー等のプラスチック成形品の成形方法、およびその成形に使用される射出成型用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ装置等の光書き込みユニットには、レーザビームの結像および各種補正機能を有する矩形状のレンズやミラー等の光学素子が用いられている。
近年、これらの光学素子は、製品のコストダウンの要求に伴って、ガラスからプラスチック製へと変化し、また複数の機能を最小限の素子でまかなうために、その鏡面形状も球面のみならず複雑な非球面形状に形成されるようになってきている。また、レンズの場合には、そのレンズ厚を厚く、また長手方向にレンズ厚が一定ではない偏肉形状に設計される場合も多い。
このようなプラスチック成形品は、特殊形状であっても、成形品形状に形成された金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出充填する射出成形法により、低コストに大量生産することができる。
しかしながら、このような従来のプラスチック成形にあっては、金型のキャビティ内の溶融樹脂材料を冷却固化させる工程において、キャビティ内での樹脂圧力や樹脂温度を均一にすることがプラスチック成形品を所望の形状に精度良く成形するのに望ましい。
更に、成形品の形状によっては、例えば、レンズが偏肉形状の場合にはレンズ厚みの違いにより樹脂の冷却速度が部位によって異なって体積収縮量に差が生じることにより、形状精度が悪化するとともに、レンズ厚の厚いところではひけが生じてしまう場合がある。
この問題を解消するために、溶融樹脂を金型のキャビティ内に射出充填する射出成形法において、溶融樹脂の射出圧力を大きくして射出充填量を多くすると、プラスチック成形品の内部ひずみが大きくなり、とくに、厚肉、偏肉形状の場合には薄肉部で内部ひずみが大きくなって光学性能などに悪影響を及ぼすことになるおそれがある。
すなわち、内部ひずみを小さくするために射出圧力を低くして溶融樹脂の射出充填量を少なくすると、厚肉部などでひけが生じてしまう一方、溶融樹脂の射出圧力を大きくして射出充填量を多くすると、薄肉部などで内部ひずみが大きくなってしまうおそれがある。
【０００３】
これに対して、射出成形法では、特開昭６３−１１４６１４号公報に記載されているように、キャビティ壁面を構成する入子を金型内の圧縮機構により移動可能にすることによって、充填された樹脂の冷却に伴う体積収縮、例えば、レンズ厚に偏差があることによるその長手方向の各部で生じる体積収縮量の差にその可動入子を追従するように前進させて圧力を補って均等な圧力をかけることにより形状精度を確保する、いわゆる射出圧縮成形法も行われている。
しかし、この射出圧縮成形法でも、可動入子を精度良く追従させることは難しく、鏡面の一部にひけが生じるなどして形状精度が確保できない場合があるなどという問題があった。
以上のような問題点を解消するために、厚肉あるいは偏肉形状の場合であっても、高精度のプラスチック成形品を製造する技術が、例えば、特開平１１−２８７４５号公報の「プラスチック成形品の成形方法およびプラスチック成形品の成形用金型」に開示されている。
この成形方法は、溶融樹脂を金型内に射出充填した後、樹脂の軟化温度未満まで冷却する間に、非転写面に設けてある摺動可能なキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に移動させ、キャビティ駒と樹脂の間に強制的に空隙を形成している。上記空隙に接している部分では、金型壁面との密着力が働かないことにより、樹脂が移動しやすくなり、この部分には優先的に凹形状あるいは凸形状もしくは凹凸形状のひけを発生させることが可能となる。
その結果、転写面にひけが生じるのを防止することができ、高い形状精度の成形品を得ることができる。また、低圧で成形することにより、前述した内部歪みも非常に小さくなり、良好な成形品が得られるようにはなってきている。
【特許文献１】特開昭６３−１１４６１４号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８は従来における成形方法について説明する概略図である。金型１０の転写面４を有する金型キャビティＡ内に、溶融樹脂３を射出充填した後、樹脂３の軟化温度未満まで冷却する間に、非転写面の摺動可能なキャビティ駒２を樹脂から離隔する方向に移動させる。
そして、溶融樹脂３が冷却されると共に、空隙１７に接している部分には金型キャビティＡの壁面との密着力が働かないことにより、ひけが優先的に発生する。その後、金型キャビティＡ内でほぼ金型温度まで溶融樹脂全体が均一になるまで溶融樹脂が冷却された後、金型キャビティＡ内から成形品３を取り出す。
図９は長尺の成形品の成形方法を示す概略図である。図１０は図９の成形方法を用いて成形された成形品を示す概略図である。しかしながら、上述の図８に示すように、空隙１７は金型キャビティＡを構成している金属材料と比較した場合、熱伝導率が小さく、金型１０内では高温度部１８と低温度部１９が非対称に分布する。
とくに、図９に示す長尺の成形品３の場合、金型１０内で成形品３内の温度が非対称のままの状態で取り出すと、図１０に示すように、成形品３の両側の温度差による収縮率のアンバランスのため、金型１０の外で成形品３に曲がり（反り）が生じ、高精度な成形品を得ることができないという問題点があった。
そこで本発明の目的は、ひけの発生、成形品内の不均一な温度分布による精度低下といった問題点を解消するために、射出充填された樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、樹脂と摺動可能なキャビティ駒との密着力で前記キャビティ駒を追従することにより、溶融樹脂の体積収縮を補って、厚肉あるいは偏肉形状などであっても、高精度なプラスチック成形品を成形する成形方法および成形用金型を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、少なくとも１つ以上の転写面を有するとともに、少なくとも１つ以上の面を形成するキャビティ駒が摺動可能に設けられ、前記転写面および前記キャビティ駒によって少なくとも１つ以上の金型キャビティが画成される１対の金型を準備し、前記金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持し、前記金型キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させて前記溶融樹脂を前記転写面に密着させた後、前記溶融樹脂を軟化温度未満に冷却し、型開きして取り出すようにしたプラスチック成形品の成形方法において、前記溶融樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、前記溶融樹脂と前記摺動可能なキャビティ駒の成形面との密着力で前記摺動可能なキャビティ駒の少なくとも１つ以上が追従し、それにより前記溶融樹脂の体積収縮を補うプラスチック成形品の成形方法を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、前記樹脂圧力および前記溶融樹脂と前記成形面との密着力である請求項１に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記密着力が、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、前記キャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くされている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記キャビティ駒が、前記溶融樹脂との密着力が高い部材からなることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記成形面が、前記溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記成形面に、多孔質部材を用いて前記成形面と溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
【０００６】
請求項７記載の発明では、前記摺動面に、微小な凹部を形成して前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明では、前記摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることによって、前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けた請求項１から請求項８のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項１１記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の成形面の厚肉部分に設けた請求項１から請求項１０のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項１２記載の発明では、前記キャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けたことを特徴する請求項１から請求項８のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
【０００７】
請求項１３記載の発明では、所定容積の金型キャビティを画成する金型キャビティ面と、前記金型キャビティ面に少なくとも１つ以上の転写面を有し、前記金型キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、前記金型キャビティ内に発生する樹脂圧力によって前記溶融樹脂に前記転写面を転写するようにしたプラスチック成形品の射出成形用金型において、少なくとも１つ以上の金型キャビティ面の壁面の全部または一部を形成するキャビティ駒を摺動可能に設け、前記溶融樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記キャビティ駒が前記溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、前記溶融樹脂とその成形面との密着力によって追従するプラスチック成形品の射出成形用金型を最も主要な特徴とする。
請求項１４記載の発明では、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、前記樹脂圧力および前記溶融樹脂と前記成形面との密着力である請求項１３に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１５記載の発明では、前記密着力が、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、前記摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くされている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１６記載の発明では、前記摺動可能なキャビティ駒が、前記溶融樹脂との密着力が高い部材からなることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１７記載の発明では、前記成形面が、前記溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１８記載の発明では、前記成形面に、多孔質部材を用いて前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１９記載の発明では、前記摺動面に、微小な凹部を形成して前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成型用金型を主要な特徴とする。
【０００８】
請求項２０記載の発明では、前記摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成型用金型を主要な特徴とする。
請求項２１記載の発明では、前記キャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けた請求項１３から請求項２０のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成型用金型を主要な特徴とする。
請求項２２記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けた請求項１３から請求項２１のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成型用金型を主要な特徴とする。
請求項２３記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の成形面の厚肉部分に設けた請求項１３から請求項２２のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項２４記載の発明では、前記キャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けた請求項１３から請求項２０のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項２５記載の発明では、前記キャビティ駒を、交換可能に設けた請求項１３から請求項２４のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下、本発明にかかるプラスチック成形品の成形方法およびプラスチック成形品の成形用金型について添付図面を参照し、詳細に説明する。
図１は本発明による成形用金型の構造およびその金型を用いた成形方法を樹脂射出充填の過程で示す説明図である。図２は図１の成形用金型の構造およびその金型を用いた成形方法を樹脂冷却に伴うキャビティ駒追従の過程において示す説明図である。図３は図１の成形用金型の構造およびその金型を使用した成形方法を、樹脂冷却・固化の過程を示す説明図である。
図１、図２および図３において、所定の成形品形状の内面を有する金型１は、この金型１の内面に対して金型キャビティＡ内で摺動可能なキャビティ駒２、成形品となる充填樹脂３、金型１内に面に設けられた転写面４を備えている。
すなわち、少なくとも１つ以上の転写面４を有し、少なくとも１つ以上の面を形成する摺動可能なキャビティ駒２が設けられている成形用金型を用意する。そして、この成形用金型を用い、以下に述べる工程で成形を行う。
まず、溶融樹脂を金型１内に射出充填する（図１）。その後、充填された溶融樹脂３をその軟化温度未満まで冷却する。この冷却過程において、摺動可能なキャビティ駒２と充填樹脂３との間に密着力が働き、溶融樹脂３の冷却に伴う体積収縮に連れて、摺動可能なキャビティ駒２が追従する（図２）。
成形品（溶融樹脂３）全体の温度がほぼ金型温度と同等になるまで均一に冷却し（図３）、金型１から取り出す。このように、溶融樹脂３の冷却に伴う体積収縮量を補ってひけの発生を防止することができる。
また、この際に、摺動可能なキャビティ駒２は常に溶融樹脂に接しているために、従来における成形方法（図８、図９）のような成形品内の不均一な温度分布は生じず、成形品の冷却は均一に行われる。
【００１０】
図４は図１の成形過程において摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面５に設けた場合の説明図である。図において、摺動可能なキャビティ駒２は転写面４以外の少なくとも１つ以上の成形面５に設けてある。
図４に示すように、摺動可能なキャビティ駒２、２０を、転写面４以外の少なくとも１つ以上の成形面５に設けたことで、溶融樹脂３の体積収縮量をより一層補うことができ、ひけの発生を防止することができる。
図５は図１の成形過程において摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の同一成形面に２つ以上設けた場合の説明図である。図５において、摺動可能なキャビティ駒２は転写面４以外の同一成形面５に２つ設けてある。
図５に示すように、摺動可能なキャビティ駒３０、３１を、転写面４以外の同一成形面５に２つ以上設けたことで、溶融樹脂３の体積収縮量をより一層補うことができ、ひけの発生を防止することができる。
図６は図１の成形過程において、摺動可能なキャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けた場合の説明図である。図６において、摺動可能なキャビティ駒３２は少なくとも１つ以上の転写面４に設けてある。
図６に示すように、摺動可能なキャビティ駒３２を、少なくとも１つ以上の転写面４に設けたことで、転写面４や他部品へ固定するさいの基準面となる転写面４のひけの発生を防止することができる。
したがって、以上のプラスチック成形品の成形方法および成形用金型を用いて成形加工を行うことにより、溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮量を補ってひけの発生を防止することができる。このさい、キャビティ駒３２は常に溶融樹脂に接しているために、成形品の冷却は均一に行われる。
さらに、キャビティ駒３２の摺動が、金型キャビティＡ内に溶融樹脂を射出充填した時に発生する樹脂圧力およびこの溶融樹脂とキャビティ駒３２との間の密着力によって行われることにより、油圧シリンダまたは電動モータ等の駆動手段を用いる必要がなく、低コストで、かつ高精度なプラスチック成形品を得ることができる。
【００１１】
所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、摺動可能なキャビティ駒の成形面と樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くされていることで、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。なお、上記各実施形態の金型は、以下のように構成することにより、所定の優れた効果を発揮することができる。
即ち、まず、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２を、溶融樹脂３との密着力が高い部材から構成することで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２の成形面が、溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２の成形面に、多孔質部材を用いていることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【００１２】
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２の摺動面に、微小な凹部を形成することにより、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２の摺動面が、金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２を、転写面４以外の面の厚肉部分に設けたことで、ひけが発生しやすい厚肉部分の体積収縮量を補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
次に、図７は光学プラスチックレンズのような光学素子を示す概略図である。これらの成形品の成形方法・成形用金型を、とくに、例えば、図７に示す光学プラスチックレンズ６のような光学素子の成形に適用した場合には、形状精度の向上に加え、内部均質性（内部歪み）の良好な成形品を得ることが可能となる。
その結果、この光学素子を用いた光学系（例えば、レーザプリンタなどの光学系）では、形状精度が高いので焦点位置ずれやビームスポット径の肥大化（ドットの太り）を排除した、高性能の光学特性が得られ、画質向上に寄与することができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、このプラスチック成形品の成形方法により成形されるプラスチック成形品において、射出充填された溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、溶融樹脂と摺動可能なキャビティ駒の成形面との密着力で前記キャビティ駒が追従することにより、溶融樹脂の体積収縮を補って、厚肉あるいは偏肉形状などであっても、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２によれば、摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、金型キャビティ内に溶融樹脂を射出充填した時に発生する樹脂圧力および溶融樹脂とキャビティ駒の成形面との密着力であることによって、油圧シリンダや電動モータ等の駆動手段を用いる必要がなく、ひけのない高精度なプラスチック成形品を容易かつ低コストに作製することができる。
請求項３によれば、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、摺動可能なキャビティ駒の成形面と樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くされていることで、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項４によれば、摺動可能なキャビティ駒が、溶融樹脂との密着力が高い部材からなることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項５によれば、摺動可能なキャビティ駒の成形面が、溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項６によれば、摺動可能なキャビティ駒の成形面に、多孔質部材を用いていることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【００１４】
請求項７によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面に、微小な凹部を形成していることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項８によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項９によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けたことで、溶融樹脂の体積収縮をより一層補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１０によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けたことで、溶融樹脂の体積収縮をより一層補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１１によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、前記転写面以外の面の厚肉部分に設けたことで、ひけが発生しやすい厚肉部分の体積収縮量を補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１２によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けたことで、該転写面や他部品へ固定するさいの基準面となる転写面に、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【００１５】
請求項１３によれば、このプラスチック成形品の射出成型用金型により成形されるプラスチック成形品において、射出充填された溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、溶融樹脂と摺動可能なキャビティ駒の成形面との密着力で前記キャビティ駒を追従することにより、溶融樹脂の体積収縮を補って、厚肉あるいは偏肉形状などであっても、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１４によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出充填した時に発生する樹脂圧力および溶融樹脂と前記キャビティ駒の成形面との密着力であることにより、油圧シリンダや電動モータ等の駆動手段を用いる必要がなく、ひけのない高精度なプラスチック成形品を容易かつ低コストに作製することができる。
請求項１５によれば、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くされていることで、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１６によれば、前記摺動可能なキャビティ駒が、溶融樹脂との密着力が高い部材からなることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１７によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面が、溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【００１６】
請求項１８によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面に、多孔質部材を用いていることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１９によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面に、微小な凹部を形成していることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２０によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２１によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けたことで、溶融樹脂の体積収縮をより一層補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２２によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けたことで、溶融樹脂の体積収縮をより一層補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２３によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、前記転写面以外の面の厚肉部分に設けたことで、ひけが発生しやすい厚肉部分の体積収縮量を補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２４によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けたことで、該転写面や他部品へ固定する際の基準面となる転写面に、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２５によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、交換可能に設けたことで、ひけの形状に合わせてキャビティ駒を配置することができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による成形用金型の構造およびその金型を用いた成形方法を樹脂射出充填の過程で示す説明図である。
【図２】図１の成形用金型の構造およびその金型を用いた成形方法を樹脂冷却に伴うキャビティ駒追従の過程において示す説明図である。
【図３】図１の成形用金型の構造およびその金型を使用した成形方法を、樹脂冷却・固化の過程を示す説明図である。
【図４】図１の成形過程において摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けた場合の説明図である。
【図５】図１の成形過程において摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の同一成形面に２つ以上設けた場合の説明図である。
【図６】図１の成形過程において、摺動可能なキャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けた場合の説明図である。
【図７】光学プラスチックレンズのような光学素子を示す概略図である。
【図８】従来における成形方法について説明する概略図である。
【図９】長尺の成形品の成形方法を示す概略図である。
【図１０】図９の成形方法を用いて成形された成形品を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ キャビティ駒
３ 溶融樹脂
４ 転写面
５ 成形面
６ プラスチックレンズ
２０ キャビティ駒
３０ キャビティ駒
３１ キャビティ駒
３２ キャビティ駒
Ａ 金型キャビティ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンタ、またはファクシミリ装置等の走査光学系、ビデオカメラ等の光学機器等に適用されるプラスチック成形品、とくに高精度な光学鏡面を有する厚肉、偏肉形状のプラスチックレンズあるいはプラスチックミラー等のプラスチック成形品の成形方法、およびその成形に使用される射出成型用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ装置等の光書き込みユニットには、レーザビームの結像および各種補正機能を有する矩形状のレンズやミラー等の光学素子が用いられている。
近年、これらの光学素子は、製品のコストダウンの要求に伴って、ガラスからプラスチック製へと変化し、また複数の機能を最小限の素子でまかなうために、その鏡面形状も球面のみならず複雑な非球面形状に形成されるようになってきている。また、レンズの場合には、そのレンズ厚を厚く、また長手方向にレンズ厚が一定ではない偏肉形状に設計される場合も多い。
このようなプラスチック成形品は、特殊形状であっても、成形品形状に形成された金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出充填する射出成形法により、低コストに大量生産することができる。
しかしながら、このような従来のプラスチック成形にあっては、金型のキャビティ内の溶融樹脂材料を冷却固化させる工程において、キャビティ内での樹脂圧力や樹脂温度を均一にすることがプラスチック成形品を所望の形状に精度良く成形するのに望ましい。
更に、成形品の形状によっては、例えば、レンズが偏肉形状の場合にはレンズ厚みの違いにより樹脂の冷却速度が部位によって異なって体積収縮量に差が生じることにより、形状精度が悪化するとともに、レンズ厚の厚いところではひけが生じてしまう場合がある。
この問題を解消するために、溶融樹脂を金型のキャビティ内に射出充填する射出成形法において、溶融樹脂の射出圧力を大きくして射出充填量を多くすると、プラスチック成形品の内部ひずみが大きくなり、とくに、厚肉、偏肉形状の場合には薄肉部で内部ひずみが大きくなって光学性能などに悪影響を及ぼすことになるおそれがある。
すなわち、内部ひずみを小さくするために射出圧力を低くして溶融樹脂の射出充填量を少なくすると、厚肉部などでひけが生じてしまう一方、溶融樹脂の射出圧力を大きくして射出充填量を多くすると、薄肉部などで内部ひずみが大きくなってしまうおそれがある。
【０００３】
これに対して、射出成形法では、特開昭６３−１１４６１４号公報に記載されているように、キャビティ壁面を構成する入子を金型内の圧縮機構により移動可能にすることによって、充填された樹脂の冷却に伴う体積収縮、例えば、レンズ厚に偏差があることによるその長手方向の各部で生じる体積収縮量の差にその可動入子を追従するように前進させて圧力を補って均等な圧力をかけることにより形状精度を確保する、いわゆる射出圧縮成形法も行われている。
しかし、この射出圧縮成形法でも、可動入子を精度良く追従させることは難しく、鏡面の一部にひけが生じるなどして形状精度が確保できない場合があるなどという問題があった。
以上のような問題点を解消するために、厚肉あるいは偏肉形状の場合であっても、高精度のプラスチック成形品を製造する技術が、例えば、特開平１１−２８７４５号公報の「プラスチック成形品の成形方法およびプラスチック成形品の成形用金型」に開示されている。
この成形方法は、溶融樹脂を金型内に射出充填した後、樹脂の軟化温度未満まで冷却する間に、非転写面に設けてある摺動可能なキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に移動させ、キャビティ駒と樹脂の間に強制的に空隙を形成している。上記空隙に接している部分では、金型壁面との密着力が働かないことにより、樹脂が移動しやすくなり、この部分には優先的に凹形状あるいは凸形状もしくは凹凸形状のひけを発生させることが可能となる。
その結果、転写面にひけが生じるのを防止することができ、高い形状精度の成形品を得ることができる。また、低圧で成形することにより、前述した内部歪みも非常に小さくなり、良好な成形品が得られるようにはなってきている。
【特許文献１】特開昭６３−１１４６１４号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８は従来における成形方法について説明する概略図である。金型１０の転写面４を有する金型キャビティＡ内に、溶融樹脂３を射出充填した後、樹脂３の軟化温度未満まで冷却する間に、非転写面の摺動可能なキャビティ駒２を樹脂から離隔する方向に移動させる。
そして、溶融樹脂３が冷却されると共に、空隙１７に接している部分には金型キャビティＡの壁面との密着力が働かないことにより、ひけが優先的に発生する。その後、金型キャビティＡ内でほぼ金型温度まで溶融樹脂全体が均一になるまで溶融樹脂が冷却された後、金型キャビティＡ内から成形品３を取り出す。
図９は長尺の成形品の成形方法を示す概略図である。図１０は図９の成形方法を用いて成形された成形品を示す概略図である。しかしながら、上述の図８に示すように、空隙１７は金型キャビティＡを構成している金属材料と比較した場合、熱伝導率が小さく、金型１０内では高温度部１８と低温度部１９が非対称に分布する。
とくに、図９に示す長尺の成形品３の場合、金型１０内で成形品３内の温度が非対称のままの状態で取り出すと、図１０に示すように、成形品３の両側の温度差による収縮率のアンバランスのため、金型１０の外で成形品３に曲がり（反り）が生じ、高精度な成形品を得ることができないという問題点があった。
そこで本発明の目的は、ひけの発生、成形品内の不均一な温度分布による精度低下といった問題点を解消するために、射出充填された樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、樹脂と摺動可能なキャビティ駒との密着力で前記キャビティ駒を追従することにより、溶融樹脂の体積収縮を補って、厚肉あるいは偏肉形状などであっても、高精度なプラスチック成形品を成形する成形方法および成形用金型を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、少なくとも１つ以上の転写面を有するとともに、少なくとも１つ以上の面を形成するキャビティ駒が摺動可能に設けられ、前記転写面および前記キャビティ駒によって少なくとも１つ以上の金型キャビティが画成される１対の金型を準備し、前記金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持し、前記金型キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させて前記溶融樹脂を前記転写面に密着させた後、前記溶融樹脂を軟化温度未満に冷却し、型開きして取り出すようにしたプラスチック成形品の成形方法において、前記溶融樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、前記溶融樹脂と前記摺動可能なキャビティ駒の成形面との密着力で前記摺動可能なキャビティ駒の少なくとも１つ以上が追従し、それにより前記溶融樹脂の体積収縮を補うプラスチック成形品の成形方法を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、前記樹脂圧力および前記溶融樹脂と前記成形面との密着力である請求項１に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記密着力が、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、前記キャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くされている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記キャビティ駒が、前記溶融樹脂との密着力が高い部材からなることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記成形面が、前記溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記成形面に、多孔質部材を用いて前記成形面と溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
【０００６】
請求項７記載の発明では、前記摺動面に、微小な凹部を形成して前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明では、前記摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることによって、前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させている請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けた請求項１から請求項８のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項１１記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の成形面の厚肉部分に設けた請求項１から請求項１０のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
請求項１２記載の発明では、前記キャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けたことを特徴する請求項１から請求項８のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法を主要な特徴とする。
【０００７】
請求項１３記載の発明では、所定容積の金型キャビティを画成する金型キャビティ面と、前記金型キャビティ面に少なくとも１つ以上の転写面を有し、前記金型キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、前記金型キャビティ内に発生する樹脂圧力によって前記溶融樹脂に前記転写面を転写するようにしたプラスチック成形品の射出成形用金型において、少なくとも１つ以上の金型キャビティ面の壁面の全部または一部を形成するキャビティ駒を摺動可能に設け、前記溶融樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記キャビティ駒が前記溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、前記溶融樹脂とその成形面との密着力によって追従するプラスチック成形品の射出成形用金型を最も主要な特徴とする。
請求項１４記載の発明では、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、前記樹脂圧力および前記溶融樹脂と前記成形面との密着力である請求項１３に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１５記載の発明では、前記密着力が、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、前記摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くされている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１６記載の発明では、前記摺動可能なキャビティ駒が、前記溶融樹脂との密着力が高い部材からなることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１７記載の発明では、前記成形面が、前記溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１８記載の発明では、前記成形面に、多孔質部材を用いて前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項１９記載の発明では、前記摺動面に、微小な凹部を形成して前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成型用金型を主要な特徴とする。
【０００８】
請求項２０記載の発明では、前記摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させている請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成型用金型を主要な特徴とする。
請求項２１記載の発明では、前記キャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けた請求項１３から請求項２０のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成型用金型を主要な特徴とする。
請求項２２記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けた請求項１３から請求項２１のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成型用金型を主要な特徴とする。
請求項２３記載の発明では、前記キャビティ駒を、前記転写面以外の成形面の厚肉部分に設けた請求項１３から請求項２２のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項２４記載の発明では、前記キャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けた請求項１３から請求項２０のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
請求項２５記載の発明では、前記キャビティ駒を、交換可能に設けた請求項１３から請求項２４のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型を主要な特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下、本発明にかかるプラスチック成形品の成形方法およびプラスチック成形品の成形用金型について添付図面を参照し、詳細に説明する。
図１は本発明による成形用金型の構造およびその金型を用いた成形方法を樹脂射出充填の過程で示す説明図である。図２は図１の成形用金型の構造およびその金型を用いた成形方法を樹脂冷却に伴うキャビティ駒追従の過程において示す説明図である。図３は図１の成形用金型の構造およびその金型を使用した成形方法を、樹脂冷却・固化の過程を示す説明図である。
図１、図２および図３において、所定の成形品形状の内面を有する金型１は、この金型１の内面に対して金型キャビティＡ内で摺動可能なキャビティ駒２、成形品となる充填樹脂３、金型１内に面に設けられた転写面４を備えている。
すなわち、少なくとも１つ以上の転写面４を有し、少なくとも１つ以上の面を形成する摺動可能なキャビティ駒２が設けられている成形用金型を用意する。そして、この成形用金型を用い、以下に述べる工程で成形を行う。
まず、溶融樹脂を金型１内に射出充填する（図１）。その後、充填された溶融樹脂３をその軟化温度未満まで冷却する。この冷却過程において、摺動可能なキャビティ駒２と充填樹脂３との間に密着力が働き、溶融樹脂３の冷却に伴う体積収縮に連れて、摺動可能なキャビティ駒２が追従する（図２）。
成形品（溶融樹脂３）全体の温度がほぼ金型温度と同等になるまで均一に冷却し（図３）、金型１から取り出す。このように、溶融樹脂３の冷却に伴う体積収縮量を補ってひけの発生を防止することができる。
また、この際に、摺動可能なキャビティ駒２は常に溶融樹脂に接しているために、従来における成形方法（図８、図９）のような成形品内の不均一な温度分布は生じず、成形品の冷却は均一に行われる。
【００１０】
図４は図１の成形過程において摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面５に設けた場合の説明図である。図において、摺動可能なキャビティ駒２は転写面４以外の少なくとも１つ以上の成形面５に設けてある。
図４に示すように、摺動可能なキャビティ駒２、２０を、転写面４以外の少なくとも１つ以上の成形面５に設けたことで、溶融樹脂３の体積収縮量をより一層補うことができ、ひけの発生を防止することができる。
図５は図１の成形過程において摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の同一成形面に２つ以上設けた場合の説明図である。図５において、摺動可能なキャビティ駒２は転写面４以外の同一成形面５に２つ設けてある。
図５に示すように、摺動可能なキャビティ駒３０、３１を、転写面４以外の同一成形面５に２つ以上設けたことで、溶融樹脂３の体積収縮量をより一層補うことができ、ひけの発生を防止することができる。
図６は図１の成形過程において、摺動可能なキャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けた場合の説明図である。図６において、摺動可能なキャビティ駒３２は少なくとも１つ以上の転写面４に設けてある。
図６に示すように、摺動可能なキャビティ駒３２を、少なくとも１つ以上の転写面４に設けたことで、転写面４や他部品へ固定するさいの基準面となる転写面４のひけの発生を防止することができる。
したがって、以上のプラスチック成形品の成形方法および成形用金型を用いて成形加工を行うことにより、溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮量を補ってひけの発生を防止することができる。このさい、キャビティ駒３２は常に溶融樹脂に接しているために、成形品の冷却は均一に行われる。
さらに、キャビティ駒３２の摺動が、金型キャビティＡ内に溶融樹脂を射出充填した時に発生する樹脂圧力およびこの溶融樹脂とキャビティ駒３２との間の密着力によって行われることにより、油圧シリンダまたは電動モータ等の駆動手段を用いる必要がなく、低コストで、かつ高精度なプラスチック成形品を得ることができる。
【００１１】
所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、摺動可能なキャビティ駒の成形面と樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くされていることで、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。なお、上記各実施形態の金型は、以下のように構成することにより、所定の優れた効果を発揮することができる。
即ち、まず、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２を、溶融樹脂３との密着力が高い部材から構成することで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２の成形面が、溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２の成形面に、多孔質部材を用いていることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【００１２】
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２の摺動面に、微小な凹部を形成することにより、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２の摺動面が、金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
また、摺動可能なキャビティ駒２、２０、３０、３１、３２を、転写面４以外の面の厚肉部分に設けたことで、ひけが発生しやすい厚肉部分の体積収縮量を補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
次に、図７は光学プラスチックレンズのような光学素子を示す概略図である。これらの成形品の成形方法・成形用金型を、とくに、例えば、図７に示す光学プラスチックレンズ６のような光学素子の成形に適用した場合には、形状精度の向上に加え、内部均質性（内部歪み）の良好な成形品を得ることが可能となる。
その結果、この光学素子を用いた光学系（例えば、レーザプリンタなどの光学系）では、形状精度が高いので焦点位置ずれやビームスポット径の肥大化（ドットの太り）を排除した、高性能の光学特性が得られ、画質向上に寄与することができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、このプラスチック成形品の成形方法により成形されるプラスチック成形品において、射出充填された溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、溶融樹脂と摺動可能なキャビティ駒の成形面との密着力で前記キャビティ駒が追従することにより、溶融樹脂の体積収縮を補って、厚肉あるいは偏肉形状などであっても、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２によれば、摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、金型キャビティ内に溶融樹脂を射出充填した時に発生する樹脂圧力および溶融樹脂とキャビティ駒の成形面との密着力であることによって、油圧シリンダや電動モータ等の駆動手段を用いる必要がなく、ひけのない高精度なプラスチック成形品を容易かつ低コストに作製することができる。
請求項３によれば、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、摺動可能なキャビティ駒の成形面と樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くされていることで、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項４によれば、摺動可能なキャビティ駒が、溶融樹脂との密着力が高い部材からなることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項５によれば、摺動可能なキャビティ駒の成形面が、溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項６によれば、摺動可能なキャビティ駒の成形面に、多孔質部材を用いていることで、摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、摺動可能なキャビティ駒の摺動面と金型との摩擦力よりも強くなり、摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【００１４】
請求項７によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面に、微小な凹部を形成していることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項８によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項９によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けたことで、溶融樹脂の体積収縮をより一層補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１０によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けたことで、溶融樹脂の体積収縮をより一層補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１１によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、前記転写面以外の面の厚肉部分に設けたことで、ひけが発生しやすい厚肉部分の体積収縮量を補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１２によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けたことで、該転写面や他部品へ固定するさいの基準面となる転写面に、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【００１５】
請求項１３によれば、このプラスチック成形品の射出成型用金型により成形されるプラスチック成形品において、射出充填された溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、溶融樹脂と摺動可能なキャビティ駒の成形面との密着力で前記キャビティ駒を追従することにより、溶融樹脂の体積収縮を補って、厚肉あるいは偏肉形状などであっても、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１４によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出充填した時に発生する樹脂圧力および溶融樹脂と前記キャビティ駒の成形面との密着力であることにより、油圧シリンダや電動モータ等の駆動手段を用いる必要がなく、ひけのない高精度なプラスチック成形品を容易かつ低コストに作製することができる。
請求項１５によれば、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くされていることで、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１６によれば、前記摺動可能なキャビティ駒が、溶融樹脂との密着力が高い部材からなることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１７によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面が、溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【００１６】
請求項１８によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面に、多孔質部材を用いていることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項１９によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面に、微小な凹部を形成していることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２０によれば、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動可能なキャビティ駒の成形面と溶融樹脂との密着力が、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くなり、前記摺動可能なキャビティ駒を溶融樹脂の収縮に追従し易くし、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２１によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けたことで、溶融樹脂の体積収縮をより一層補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２２によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けたことで、溶融樹脂の体積収縮をより一層補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２３によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、前記転写面以外の面の厚肉部分に設けたことで、ひけが発生しやすい厚肉部分の体積収縮量を補うことができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２４によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けたことで、該転写面や他部品へ固定する際の基準面となる転写面に、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
請求項２５によれば、前記摺動可能なキャビティ駒を、交換可能に設けたことで、ひけの形状に合わせてキャビティ駒を配置することができ、ひけのない高精度なプラスチック成形品を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による成形用金型の構造およびその金型を用いた成形方法を樹脂射出充填の過程で示す説明図である。
【図２】図１の成形用金型の構造およびその金型を用いた成形方法を樹脂冷却に伴うキャビティ駒追従の過程において示す説明図である。
【図３】図１の成形用金型の構造およびその金型を使用した成形方法を、樹脂冷却・固化の過程を示す説明図である。
【図４】図１の成形過程において摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けた場合の説明図である。
【図５】図１の成形過程において摺動可能なキャビティ駒を、転写面以外の同一成形面に２つ以上設けた場合の説明図である。
【図６】図１の成形過程において、摺動可能なキャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けた場合の説明図である。
【図７】光学プラスチックレンズのような光学素子を示す概略図である。
【図８】従来における成形方法について説明する概略図である。
【図９】長尺の成形品の成形方法を示す概略図である。
【図１０】図９の成形方法を用いて成形された成形品を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ キャビティ駒
３ 溶融樹脂
４ 転写面
５ 成形面
６ プラスチックレンズ
２０ キャビティ駒
３０ キャビティ駒
３１ キャビティ駒
３２ キャビティ駒
Ａ 金型キャビティ
Claims (25)
- 少なくとも１つ以上の転写面を有するとともに、少なくとも１つ以上の面を形成するキャビティ駒が摺動可能に設けられ、前記転写面および前記キャビティ駒によって少なくとも１つ以上の金型キャビティが画成される１対の金型を準備し、前記金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持し、前記金型キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させて前記溶融樹脂を前記転写面に密着させた後、前記溶融樹脂を軟化温度未満に冷却し、型開きして取り出すようにしたプラスチック成形品の成形方法において、前記溶融樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、前記溶融樹脂と前記摺動可能なキャビティ駒の成形面との密着力で前記摺動可能なキャビティ駒の少なくとも１つ以上が追従し、それにより前記溶融樹脂の体積収縮を補うことを特徴とするプラスチック成形品の成形方法。
- 前記摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、前記樹脂圧力および前記溶融樹脂と前記キャビティ駒の成形面との密着力であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記密着力が、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、前記摺動可能なキャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記摺動可能なキャビティ駒が、前記溶融樹脂との密着力が高い部材からなることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記成形面が、前記溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記成形面に、多孔質部材を用いて前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記摺動面に、微小な凹部を形成して前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることによって、前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記キャビティ駒を、前記転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記キャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記キャビティ駒を、前記転写面以外の成形面の厚肉部分に設けたことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 前記キャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けたことを特徴する請求項１から請求項８のいずれかに記載のプラスチック成形品の成形方法。
- 所定容積の金型キャビティを画成する金型キャビティ面と、前記金型キャビティ面に少なくとも１つ以上の転写面を有し、前記金型キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、前記金型キャビティ内に発生する樹脂圧力によって前記溶融樹脂に前記転写面を転写するようにしたプラスチック成形品の射出成形用金型において、少なくとも１つ以上の金型キャビティ面の壁面の全部または一部を形成するキャビティ駒を摺動可能に設け、前記溶融樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記キャビティ駒が前記溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮に連れて、前記溶融樹脂とその成形面との密着力によって追従することを特徴とするプラスチック成形品の射出成形用金型。
- 前記摺動可能なキャビティ駒の摺動手段が、前記樹脂圧力および前記溶融樹脂と前記キャビティ駒の成形面との密着力であることを特徴とする請求項１３に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型。
- 前記密着力が、所定の密着力向上方法または摩擦力低減方法により、前記キャビティ駒の摺動面と前記金型との摩擦力よりも強くされていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型。
- 前記キャビティ駒が、前記溶融樹脂との密着力が高い部材からなることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型。
- 前記成形面が、前記溶融樹脂との密着力が高い材質によって表面処理されることによって、前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型。
- 前記成形面に、多孔質部材を用いて前記成形面と前記溶融樹脂との密着力を向上させていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成形用金型。
- 前記摺動面に、微小な凹部を形成して前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成型用金型。
- 前記摺動面が、前記金型との摩擦力が低い材質によって表面処理されることで、前記摺動面と前記金型との摩擦力を低減させていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のプラスチック成形品の射出成型用金型。
- 前記キャビティ駒を、転写面以外の少なくとも１つ以上の成形面に設けたことを特徴とする請求項１３から請求項２０のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成型用金型。
- 前記キャビティ駒を、前記転写面以外の同一成形面に２つ以上設けたことを特徴とする請求項１３から請求項２１のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成型用金型。
- 前記キャビティ駒を、前記転写面以外の成形面の厚肉部分に設けたことを特徴とする請求項１３から請求項２２のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型。
- 前記キャビティ駒を、少なくとも１つ以上の転写面に設けたことを特徴する請求項１３から請求項２０のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型。
- 前記キャビティ駒を、交換可能に設けたことを特徴とする請求項１３から請求項２４のいずれかに記載のプラスチック成形品の射出成形用金型。
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