JP2007090659A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図りつつ固定プラテンのたわみを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することのできる射出成形装置を提供すること。
【解決手段】本発明の射出成形装置は，固定金型７と，その固定金型７に対して接離可能に設けられた可動金型８と，固定金型７の反型合わせ面側に設けられ，両金型７，８間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニット１１とを有し，外径が１２ｍｍ以内で面粗度Ｒａが２０ｎｍ以下の光学部品を複数個同時に形成する射出成形装置であって，固定金型７の反型合わせ面側に設けられ，固定金型７と射出ユニット１１とを型締め方向に接触および隔離させる２個以上の油圧シリンダ１０を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は，金型を用いて光学部品を成形する射出成形装置に関する。さらに詳細には，固定プラテンのたわみを防止して成形精度の向上を図った射出成形装置に関するものである。

従来から，金型を用いて射出成形により種々の成形品を製造することが行われている。例えば特許文献１には，情報記録媒体用のディスクを成形するための射出成形機が開示されている。この文献に記載されている成形機は概略，図９に示すように構成されている。すなわちこの成形機は，固定プラテン１０１と，シリンダ１０３とを有しており，これらの間に４本のタイバー１０４が架設されている。そしてタイバー１０４には可動プラテン１０５が摺動可能に支持されている。可動プラテン１０５はシリンダ１０３により駆動されるようになっている。固定プラテン１０１，可動プラテン１０５にはそれぞれ固定金型１０７，可動金型１０８が取り付けられている。そして，シリンダ１０３により可動金型１０８を固定金型１０７に対して型締めした状態で，射出ユニット１１１から樹脂材料を供給してディスクを成形するのである。

このような射出成形装置による射出成形時には，射出ユニット１１１を固定プラテン１０１に所定の圧力で圧接させる。そのため従来より，射出ユニット１１１には，図９中左右方向へ進退させる駆動手段が備えられている。例えば特許文献２には，駆動手段として油圧シリンダを備えた射出ユニットが開示されている。射出ユニットの駆動手段としては，この他にボールネジによるものもある。また，射出ユニットを進退させる代わりに，油圧シリンダによって固定プラテンを射出ユニット側へ引きつけることにより圧接させるものもある。いずれも，型締め力が１５０ｋＮ以下のマイクロ成形機においては特に，成形精度の向上と装置の小型化とが要求されている。

射出成形装置を使用して連続成形する場合には，一般に，射出ユニット１１１は固定プラテン１０１に圧接された状態が保持される。そして，可動プラテン１０５を駆動させて型締めして樹脂を射出し，冷却後金型を開いて成形品を取り出す。そして再び可動プラテン１０５を駆動させて型締めすることが繰り返される。すなわち，射出ユニット１１１を固定プラテン１０１に圧接するノズルタッチ圧を印加したままで，可動金型１０８を固定金型１０７に対して開閉させている。
特開平１０−３２３８７２号公報 特開平８−１１１７５号公報（図５）

しかしながら，前記した従来の射出成形装置では，金型開時に固定プラテン１０１のたわみが発生するという問題点があった。例えば，射出ユニット１１１をボールネジ等で固定プラテン１０１に押し当てているタイプでは，図１０に破線で示すように，金型開時に固定プラテン１０１の上部が可動プラテン１０５側へたわむおそれがあった。このようにたわんだ状態で次回の成形のために型締めを行うと，図１１に示すように，可動プラテン１０５および可動金型１０８の芯ズレが発生するという問題点があった。もちろんこれらの図では，たわみやズレを誇張して示している。

あるいは，油圧シリンダ等によって固定プラテン１０１を射出ユニット１１１側へ引き込むタイプでは，図１２に示すように，油圧シリンダが取り付けられている箇所の固定プラテン１０１が射出ユニット１１１側へたわむおそれがあった。このようにたわんだ状態で次回の成形のために型締めを行うと，図１３に示すように，可動プラテン１０５および可動金型１０８の芯ズレが発生するという問題点があった。なお，これらの図は，図９中上方から見た様子を示している。もちろんこれらの図でも，たわみやズレを誇張して示している。

上記のように固定プラテン１０１にたわみが発生した状態で次回の成形を行うと，特に金型タッチ時や型締め時等に，固定プラテン１０１と可動プラテン１０５との芯ズレの原因となり，さらには金型の寿命を短くする原因ともなるという問題点があった。これに対し，固定プラテン１０１を厚くしたり，固定プラテン１０１の保持をその中心で行ったりすることにより機械剛性を高める工夫もなされているが，装置が大型化するという問題点があった。特に，マイクロ成形機においては面別偏心の許容度が特に厳しいため，機械剛性を保ちながらも小型化を図り，さらに高精度の光学部品を連続成形できる射出成形装置が望まれていた。

本発明は，前記した従来の射出成形装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，小型化を図りつつ固定プラテンのたわみを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することのできる射出成形装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の射出成形装置は，固定側金型と，その固定側金型に対して接離可能に設けられた可動側金型と，固定側金型の反型合わせ面側に設けられ，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットとを有し，外径が１２ｍｍ以内で面粗度Ｒａが２０ｎｍ以下の光学部品を複数個同時に形成する射出成形装置であって，固定側金型の反型合わせ面側に設けられ，固定側金型と射出ユニットとを型締め方向に接触および隔離させる２個以上の駆動手段を有するものである。

本発明の射出成形装置によれば，固定側金型に可動側金型が当接されてその間の空隙に溶融樹脂が供給されることにより，光学部品が成形される。ここで，射出ユニットと固定側金型とが，２個以上の駆動手段によって接触および隔離されるので，ねじれ方向のモーメントが発生しないようにすることができる。従って，小型化を図りつつ固定プラテンのたわみを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することができる。

さらに本発明では，２個の駆動手段が，射出ユニットから等距離の位置に配置されていることが望ましい。また，２個の駆動手段が，射出ユニットを中心とする対称位置に配置されていることが望ましい。あるいは，２個の駆動手段が，水平方向に並んで配置されていてもよい。さらに，２個の駆動手段の駆動力が均等であることが望ましい。このようになっていれば，２個の駆動手段による駆動力を，回転モーメントが生じないように均等に加えることは容易である。

さらに本発明では，２個の駆動手段が，油圧シリンダまたはボールネジにより構成されていることが望ましい。

本発明の射出成形装置によれば，小型化を図りつつ固定プラテンのたわみを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，携帯端末搭載カメラ用のレンズを製造するためのレンズ成形装置として本発明を具体化したものである。本形態は，外径が１２ｍｍ以下の小形の光学部品を成形するための成形装置であり，成形される光学部品はその光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下の精度が求められる。また，本形態は，型締め力が１５０ｋＮ以下のマイクロ射出成形装置に適用される。

本形態のレンズ成形装置は，図１に示すように構成されている。すなわち，フレーム２上に，固定プラテン１と後部プラテン３とが配置されている。これらのプラテンは，フレーム２に対して固定して設けられている。これらのプラテンを図１中側方から見ると，ほぼ正方形である。そして，固定プラテン１と後部プラテン３との間には，４本のタイバー４が架設されている。タイバー４は，固定プラテン１および後部プラテン３の四隅に配置され，固定プラテン１および後部プラテン３に対して固定して設けられており，互いに平行である。

固定プラテン１と後部プラテン３との間に，可動プラテン５が配置されている。可動プラテン５は，図１中側方から見てほぼ正方形であり，その四隅付近を各タイバー４が貫通している。可動プラテン５における各タイバー４の貫通箇所には，ガイドブッシュ５１が設けられている。ガイドブッシュ５１と各タイバー４との間のクリアランスは３μｍと僅少に設定されている。可動プラテン５は，各タイバー４に対して摺動可能である。可動プラテン５は，フレーム２から浮いた状態でタイバー４に支持されている。後部プラテン３には，油圧プレス６が設けられている。油圧プレス６と可動プラテン５は，タイロッド６１により接続されている。すなわち，油圧プレス６の駆動により可動プラテン５を左右に移動させることができるようになっている。

固定プラテン１における可動プラテン５側の面には，固定金型７が取り付けられている。可動プラテン５における固定プラテン１側の面には，可動金型８が取り付けられている。ここで，可動金型８および固定金型７は，それぞれオイルヒータ等の図外の温度調整手段により温度調整されるようになっている。また，固定プラテン１における可動プラテン５側の裏側には，油圧シリンダ１０が取り付けられている。この油圧シリンダ１０の駆動により，固定プラテン１を図中右方向へ引きつけることができるようになっている。さらに，図２の平面図に示すように，２つの油圧シリンダ１０に挟まれて射出ユニット１１が設けられている。また，２つの油圧シリンダ１０は，その移動軸が互いに平行に取り付けられている。この図２は，図１の上方から見た図である。

本形態の固定プラテン１を，図１中右方から見た図を図３に示す。固定プラテン１には，そのほぼ中央位置に射出ユニット１１のノズルが当接される窓１２が設けられている。四隅にはタイバー４が固定される孔１３が設けられている。そして，窓１２の左右に，油圧シリンダ１０が対称に配置されている。射出ユニット１１のノズルは，固定プラテン１に設けられた窓１２を介して固定金型７に当接される。そして，２つの油圧シリンダ１０が同時に同方向へ駆動され，固定プラテン１を図２中右方へ引きつける。これにより，固定プラテン１と射出ユニット１１との間には所定のノズルタッチ圧が印加される。ノズルタッチ圧は，ここでは約５．１ｋＮとしている。

なお，２つの油圧シリンダ１０の配置は，図４や図５のようであっても良い。図４では，２つの油圧シリンダ１０を，窓１２よりやや上方とし，フレーム２に平行に配置した。図５では，２つの油圧シリンダ１０を結ぶ線上に窓１２が配置されるようにした。いずれも，窓１２と各油圧シリンダ１０との距離は等しくされている。

なお使用する溶融樹脂の種類は，例えば，特開２００４−１４４９５１号公報，特開２００４−１４４９５３号公報，特開２００４−１４４９５４号公報に記載されているものであればよい。

図１に示したのは，可動プラテン５の荷重を４本のタイバー４で受けるタイバー支持タイプのレンズ成形装置である。本発明は，図６と図７に示すような，可動プラテン５の荷重をフレーム２で受けるフレーム支持タイプのレンズ成形装置に対しても，適用が可能である。ここで，図７は，図６のＡ−Ａ断面図である。

上記のように構成された本形態のレンズ成形装置では，２つの油圧シリンダ１０によって固定プラテン１が射出ユニット１１側へ引き寄せられ，射出ユニット１１と固定プラテン１との間に所定のノズルタッチ圧が印加される。このとき，固定プラテン１には，射出ユニット１１によって，窓１２部分に図３中手前から奥向きの力が加えられる。また，２つの油圧シリンダ１０によって，図３中奥から手前向き（図１では左向き）の力が加えられる。これらの３つの力の作用点が直線上にあるので，固定プラテン１にモーメントがかからず，ねじれやたわみが発生しない。さらに，固定プラテン１はその下部がフレーム２に固定されているので，図４や図５のように配置しても同様な効果を有する。

本形態のレンズ成形装置によって連続成形する場合には，油圧プレス６の駆動により可動プラテン５を右方へ移動させ，図８に示すように型締めする。ここでは型締め力は，例えば約６８．８ｋＮである。さらに，固定金型７および可動金型８が所定温度（１１０〜１３０℃程度）に昇温されて，その状態で射出ユニット１１から両金型間のキャビティに溶融樹脂を供給してレンズを成形する。さらに，所定の冷却工程を経て，金型を開く。このとき上記のようにノズルタッチ圧をかけたままでも固定プラテン１には，ねじれやたわみが発生しない。従って，次回の成形のために再び型締めされても，金型の芯ズレは発生しない。

以上詳細に説明したように本形態のレンズ成形装置によれば，２つの油圧シリンダ１０を有しているので，ノズルタッチ圧をかけても固定プラテン１にモーメントがかからない。従って，ノズルタッチ圧をかけたままでも固定プラテン１にねじれやたわみは発生しない。すなわち，ノズルタッチ圧をかけたままで型締め・型開けを繰り返しても，金型の芯ズレは発生しない。これにより，小型化を図りつつ固定プラテンのたわみを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することのできるレンズ成形装置となっている。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，油圧シリンダ１０は３個以上配置しても良い。また，ノズルタッチ圧を印加する方式は，例えば，ボールネジ等によって射出ユニット１１を固定プラテン１へ押し当てる方式であっても良い。

また，図６に示したフレーム支持方式の場合，さらにＬＭガイド等のサポート付きの構成であっても良い。また，可動プラテン５を駆動する手段は，油圧プレスに限られない。油圧によるシリンダー方式，油圧によるトグル方式，電動モータによるシリンダー方式，電動モータによるトグル方式，その他何でも良い。またタイバーの総本数は「４」に限定されるわけではない。

本形態に係るレンズ成形装置（タイバー支持タイプ）の概略構成を示す正面図である。 本形態に係るレンズ成形装置（タイバー支持タイプ）の概略構成を示す平面図である。 固定プラテンを示す説明図である。 固定プラテンを示す説明図である。 固定プラテンを示す説明図である。 本形態に係るレンズ成形装置（フレーム支持タイプ）の概略構成を示す正面図である。 本形態に係るレンズ成形装置（フレーム支持タイプ）の概略構成を示す断面図である。 成形時の状況を示す正面図である。 従来の射出成形機の概念図である。 従来の射出成形機の正面図である。 従来の射出成形機の正面図である。 従来の射出成形機の平面図である。 従来の射出成形機の平面図である。

符号の説明

７ 固定金型
８ 可動金型
１０ 油圧シリンダ
１１ 射出ユニット

Claims (6)

1. 固定側金型と，その固定側金型に対して接離可能に設けられた可動側金型と，前記固定側金型の反型合わせ面側に設けられ，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットとを有し，外径が１２ｍｍ以内で面粗度Ｒａが２０ｎｍ以下の光学部品を複数個同時に形成する射出成形装置において，
   前記固定側金型の反型合わせ面側に設けられ，前記固定側金型と前記射出ユニットとを型締め方向に接触および隔離させる２個以上の駆動手段を有することを特徴とする射出成形装置。
2. 請求項１に記載の射出成形装置において，
   ２個の前記駆動手段が，前記射出ユニットから等距離の位置に配置されていることを特徴とする射出成形装置。
3. 請求項２に記載の射出成形装置において，
   ２個の前記駆動手段が，前記射出ユニットを中心とする対称位置に配置されていることを特徴とする射出成形装置。
4. 請求項２に記載の射出成形装置において，
   ２個の前記駆動手段が，水平方向に並んで配置されていることを特徴とする射出成形装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の射出成形装置において，
   ２個の前記駆動手段の駆動力が均等であることを特徴とする射出成形装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の射出成形装置において，
   ２個の前記駆動手段が，油圧シリンダまたはボールネジにより構成されていることを特徴とする射出成形装置。

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