JP2007301861A

JP2007301861A - 射出成形方法

Info

Publication number: JP2007301861A
Application number: JP2006133159A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Toda; 久敬戸田; Keizo Matsumura; 圭三松村; Hiroshi Kado; 寛嘉戸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】射出成形されるレンズの歪みを低減することができる射出成形方法を提供する。
【解決手段】第一の突き出し工程において、可動側金型３を開きながら、可動側金型３の開方向Ｃへの移動量と成形品Ａの離型方向Ｂへの突き出し量とを同量にするとともに、可動側金型３の開方向Ｃへの移動速度と成形品Ａの離型方向Ｂへの突き出し速度とを同速度にして、成形品Ａを固定側インサート７と可動側インサート１７とで挟んだ状態で、成形品Ａのレンズ５０のコバ部５０ｂを可動側金型３の嵌め込み孔１９内から離型方向Ｂへ離脱させ、その後、第二の突き出し工程において、成形品Ａのスプル部とランナ部のみに対して突き出しを継続し、レンズ５０を固定側および可動側インサート７，１７から引き離す。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラスチック樹脂等を材料とする光学関連製品（レンズ等）などを射出成形する際の射出成形方法に関するものである。

図７は、樹脂成形品の一例である樹脂製のレンズ５０を射出成形するための従来の射出成形用金型装置５１の断面図である。この金型装置５１はパーティグライン面で当接・分離する一対の固定側金型５２と可動側金型５３とを備えている。固定側金型５２には、ノズル５４とスプル５５とが形成されており、さらに、固定側インサート５６（入子）が嵌め込まれている。

可動側金型５３は、固定側金型５２に対して、固定側金型５２に当接する型閉じ位置Ｓ（図７参照）と固定側金型５２から離間する型開き位置Ｏ（図８参照）との間を上下移動する。可動側金型５３は、可動側型板５７と上下一対のエジェクタプレート５８，５９とを有している。可動側型板５７には嵌入孔６０が形成され、この嵌入孔６０には、可動側インサート６１（入子）が可動側型板５７に対して上下動自在に嵌め込まれている。図７に示すように、可動側金型５３が型閉じ位置Ｓまで移動して固定側金型５２に当接した状態において、固定側インサート５６と可動側インサート６１との間にキャビティ６２（成形品空間）が形成される。

また、可動側型板５７にはランナ６３とゲート６４とが形成され、前記スプル５５とランナ６３とが連通し、ランナ６３とキャビティ６２とがゲート６４を介して連通しており、ノズル５４とスプル５５とランナ６３とゲート６４とによって樹脂流路部が形成されている。

可動側型板５７には、成形品Ａのスプル部を押し出すスプルロックピン６５と、成形品Ａのランナ部を押し出す突き出しピン６６と、可動側インサート６１を押し出す可動側インサート突き出しピン６７とが挿入されている。これら各ピン６５，６６，６７の下端部はエジェクタプレート５８，５９に挟まれて取付けられている。

図６に示すように、前記レンズ５０は、凸状のレンズ面を有する本体部５０ａと、本体部５０ａの縁に形成されたコバ部５０ｂとで構成されている。本体部５０ａには固定側のレンズ面５０ｃと可動側のレンズ面５０ｄとが形成されている。

これによると、図７に示すように、可動側金型５３を型閉じ位置Ｓまで移動させて固定側金型５２に当接させた状態で、樹脂をノズル５４から流し込む。これにより、樹脂がスプル５５、ランナ６３、ゲート６４を経てキャビティ６２内に流入し、レンズ５０が成形される。その後、図８に示すように、可動側金型５３を型開き位置Ｏまで開方向Ｃへ移動させて固定側金型５２から離間させ型開きする。

次に、図示省略した成形機の突き出しロッドを可動してエジェクタプレート５８，５９を押すことにより、図９に示すように、エジェクタプレート５８，５９が可動側型板５７に対し上方へ移動し、スプルロックピン６５と突き出しピン６６と可動側インサート突き出しピン６７とが離型方向Ｂ（すなわち上方向）に移動する。これにより、成形品Ａのスプル部とランナ部とがスプルロックピン６５と突き出しピン６６とによって可動側型板５７から突き出されるとともに、可動側インサート６１が可動側インサート突き出しピン６７によって可動側金型５３のパーティグライン面６８から突出し、成形品Ａの製品部であるレンズ５０が可動側型板５７から突き出され、成形品Ａが金型から離型する。その後、取り出し器を用いて成形品Ａを取り出す。

また、下記特許文献１には、レンズを射出成形する際、スムーズな離型を可能にし、歪を低減させるために、先ずゲート突き出しピンでゲート部を突き出して成形品を可動側インサートから離型し、その直後に、可動側インサート突き出しピンにより可動側インサートをレンズと共に突き出すものが記載されている。

すなわち、図１０に示すように、可動側インサート６１と可動側インサート突き出しピン６７との間には隙間が形成されており、可動側インサート６１はばね７１によって受け板７２に当て付けられている。また、可動側型板５７と受け板７２とには、成形品のゲート部を押し出すゲート突き出しピン７３が挿入され、このゲート突き出しピン７３の下端部はエジェクタプレート５８，５９に挟まれて取付けられている。

これによると、成形が完了し、型開き後、図示省略した成形機の突き出しロッドによってエジェクタプレート５８，５９が離型方向Ｂ（上方向）に押されると、先ず、スプル部およびゲート部がスプルロックピン６５およびゲート突き出しピン７３によって突き出され、レンズ５０が可動側インサート６１から強制的に離型させられる。

その直後、可動側インサート突き出しピン６７が可動側インサート６１に接触して可動側インサート６１を押し上げることにより、可動側インサート６１が可動側金型５３のパーティグライン面から突出し、成形品Ａが可動側型板５７から突き出され、成形品Ａの取り出しが行われる。
特開平９−２２５９６８

しかしながら、図７に示した金型装置５１では、図８に示すように型開きをした状態では、レンズ５０のコバ部５０ｂの外周面が可動側金型５３の嵌入孔６０の内周面に接触している。したがって、その後、図９に示すように成形品Ａを突き出して離型させる際、前記コバ部５０ｂの外周面が嵌入孔６０の内周面に摺接しながら離型方向Ｂに移動し、このとき、レンズ５０に歪が生じるといった課題がある。

また、型開き途中、成形品Ａは可動側金型５３に残っているため、成形品Ａのランナ部・スプル部の収縮によりゲート部付近に歪が発生し、レンズ５０が変形する虞れがある。
また、型開きから成形品取り出しまでの工程において、図８，図９に示すように、レンズ５０の固定側のレンズ面５０ｃは固定側インサート５６から離間しているが、可動側のレンズ面５０ｄは可動側インサート６１に接触しているため、固定側のレンズ面５０ｃと可動側のレンズ面５０ｄとに温度差が生じ、レンズ５０が不均一に収縮して歪みが発生するという課題がある。

また、図１０に示した金型装置７５では、ゲート部を先に微小な長さだけ突き出すことによって、レンズ５０が可動側インサート６１から剥がされて離型されるが、この際、ゲート方向から剥がすため、ゲート部付近に応力がかかりレンズ５０が歪む虞れがある。さらに、近年、レンズ５０の小径化が進んでおり、これに応じてゲート６４も非常に小さくなるため、ゲート突き出しピン７３でゲート６４の部分を正確に突き出すことが困難であるといった課題もある。

本発明は、成形品の歪みを低減することができる射出成形方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、固定側金型に設けられた固定側インサートの成形面と、可動側金型に形成された嵌め込み孔に嵌め込まれた可動側インサートの成形面と、前記嵌め込み孔の内周面とで形成されたキャビティ内に樹脂を流し込むことにより成形品を成形し、
前記成形された成形品を前記キャビティから離型させて取り出す射出成形方法であって、
前記成形品の前記キャビティからの離型は、前記可動側インサートを前記固定側インサートに対し相対的に固定した状態で、可動側金型を型閉じ位置から開いて、前記成形品を固定側インサートの成形面と可動側インサートの成形面とで挟んだ状態で嵌め込み孔の内周面から離型させ、
その後、引き続き可動側金型を開いて、前記成形品を固定側インサートの成形面と可動側インサートの成形面とから離型させるものである。

これによると、成形時、可動側金型を型閉じ位置まで移動して固定側金型に当接させた状態で、樹脂をキャビティ内に流し込むことにより、成形品が成形される。この際、成形品の製品部の外周部が嵌め込み孔の内周面に接触する。その後、成形品を取り出すために可動側金型を開いて、成形品を離型させる。

このとき、成形品の製品部は、その外周部を嵌め込み孔の内周面に摺接させながら、嵌め込み孔から離脱する。この際、成形品の製品部は固定側インサートの成形面と可動側インサートの成形面とで挟まれているため、製品部の歪を低減することができる。

成形品の製品部が嵌め込み孔から離脱した後、成形品は固定側インサートの成形面と可動側インサートの成形面とから離型するため、成形品の製品部における温度差が減少し、製品部が不均一に収縮して歪むのを低減することができる。

以上のように、本発明によると、成形品の製品部の歪みや変形を低減することができ、製品部の精度を向上させることができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、１は樹脂製のレンズ５０（成形品の一例）を射出成形するための従来の射出成形用金型装置の断面図である。尚、図６に示すように、レンズ５０は従来のものと同じ構成であるため、説明を省略する。

図１，図２に示すように、金型装置１は、パーティグライン面で当接・分離する一対の固定側金型２と可動側金型３とを備えている。可動側金型３は、固定側金型２に当接する型閉じ位置Ｓ（図１参照）と固定側金型２から離間する型開き位置Ｏ（図５参照）との間を上下方向（開閉方向の一例）へ移動する。

固定側金型２は、固定側取付板５と固定側型板６と固定側インサート７とを備えており、固定側インサート７は固定側型板６の内部に組み込まれている。固定側インサート７には、レンズ５０を成形するための固定側成形面１０が形成されている。また、固定側金型２にはノズル８とスプル９とが形成されている。

可動側金型３は、可動側取付板１２と可動側受け板１３と可動側型板１４と上下一対のエジェクタプレート１５，１６と可動側インサート１７とを備えている。可動側型板１４には嵌め込み孔１９が形成されている。可動側インサート１７は、嵌め込み孔１９に嵌め込まれ、且つ可動側型板１４に対して上下方向（開閉方向）に移動自在である。嵌め込み孔１９は、小径部１９ａと、小径部１９ａの下部に連通する大径部１９ｂと、小径部１９ａの下端から大径部１９ｂの上端にわたり径方向へ連設された段差面１９ｃとで構成されている。また、可動側インサート１７は、小径部１９ａに嵌め込まれる本体部１７ａと、大径部１９ｂに嵌め込まれる鍔部１７ｂとで構成されている。前記本体部１７ａには、レンズ５０を成形するための可動側成形面１８が形成されている。

図１，図２に示すように、可動側金型３が型閉じ位置Ｓまで移動して固定側金型２に当接した状態において、固定側インサート７の固定側成形面１０と可動側インサート１７の可動側成形面１８と嵌め込み孔１９の内周面とで囲まれたキャビティ２０が形成される。

可動側型板１４にはランナ２２とゲート２３とが形成され、前記スプル９とランナ２２とが連通し、ランナ２２とキャビティ２０とがゲート２３を介して連通しており、ノズル８とスプル９とランナ２２とゲート２３とによって樹脂流路部３１が形成されている。

可動側金型３には、成形品Ａのスプル部およびランナ部をそれぞれ可動側型板１４から離型方向Ｂへ突き出すスプルロックピン２４および突き出しピン２５と、可動側インサート１７を離型方向Ｂへ移動させて成形品Ａのレンズ５０の部分（製品部）を可動側型板１４から離型方向Ｂへ突き出す可動側インサート突き出しピン２６とが設けられている。尚、図３に示すように、前記離型方向Ｂは、可動側金型３の開方向とは反対方向すなわち上方向である。また、スプルロックピン２４と突き出しピン２５とは可動側受け板１３と可動側型板１４とに挿入されており、スプルロックピン２４の下端部と突き出しピン２５の下端部とは一対のエジェクタプレート１５，１６に挟まれて取付けられている。

可動側インサート突き出しピン２６の上端部（一端部）は可動側インサート１７に取付けられており、可動側インサート突き出しピン２６は下端部（他端部）に鍔部２６ａを有している。可動側インサート突き出しピン２６の下端部はエジェクタプレート１５に挿入され、鍔部２６ａはエジェクタプレート１５，１６に形成された孔部２８内に嵌め込まれている。エジェクタプレート１６内には可動側インサート突き出しピン２６を離型方向Ｂ（上方向）へ付勢するばね２９（付勢部材の一例）が設けられている。尚、エジェクタプレート１５，１６は可動側取付板１２と可動側受け板１３との間を上下方向（開閉方向）に移動自在である。

次に、前記金型装置１を用いてレンズ５０を射出成形する方法を説明する。
成形工程時、図１に示すように、可動側金型３を型閉じ位置Ｓまで移動させて金型装置１を閉じることにより、固定側インサート７の固定側成形面１０と可動側インサート１７の可動側成形面１８と嵌め込み孔１９の内周面とで囲まれたキャビティ２０が形成される。そして、樹脂をノズル８から流し込むことにより、樹脂がスプル９とランナ２２とゲート２３とを通ってキャビティ２０へ流れ込み、レンズ５０が成形される。この際、レンズ５０のコバ部５０ｂ（外周部の一例）の外周面が可動側金型３の嵌め込み孔１９の内周面に接触している。その後、成形品Ａを取り出すために可動側金型３を型閉じ位置Ｓから型開き位置Ｏまで開いて、成形品Ａを離型させる。

この際、下記のような第一の突き出し工程と第二の突き出し工程とを行う。
すなわち、図３に示すように、第一の突き出し工程において、可動側金型３が開方向Ｃへの移動を開始すると同時に、図示省略した成形機の突き出しロッドを可動させて両エジェクタプレート１５，１６を離型方向Ｂに押す。これにより、スプルロックピン２４と突き出しピン２５と可動側インサート突き出しピン２６と可動側インサート１７とが離型方向Ｂに所定の移動距離Ｄを移動し、成形品Ａが可動側金型３から離型方向Ｂへ所定の移動距離Ｄだけ突き出される。

尚、前記所定の移動距離Ｄとは、レンズ５０のコバ部５０ｂが可動側インサート１７の嵌め込み孔１９内から離型方向Ｂへ離脱する距離であり、一例としてコバ部５０ｂの厚みよりも僅かに大きな距離である。

このように可動側金型３を開方向Ｃへ移動させる移動開始のタイミングに、成形品Ａを可動側金型３から離型方向Ｂへ突き出す突き出し開始のタイミングを同期させ、可動側金型３を開きながら、前記所定の移動距離Ｄの範囲内において、可動側金型３の開方向Ｃへの移動量と成形品Ａの離型方向Ｂへの突き出し量とを同量にするとともに、可動側金型３の開方向Ｃへの移動速度と成形品の離型方向Ｂへの突き出し速度とを同速度にする。

これにより、レンズ５０（製品部）のコバ部５０ｂ（外周部）が可動側金型３の嵌め込み孔１９の内部から離型方向Ｂへ離脱するまで、可動側インサート１７が固定側インサート７に対して相対的に固定された状態となり、成形品Ａの位置と可動側インサート１７の位置とがそれぞれ、固定側金型２に対して、前記成形工程時の位置（図１参照）と同じ位置に保たれる。したがって、レンズ５０はコバ部５０ｂの外周面を嵌め込み孔１９の内周面に摺接させながら嵌め込み孔１９から離脱するが、この際、図３に示すように、レンズ５０は固定側インサート７の固定側成形面１０と可動側インサート１７の可動側成形面１８とで挟まれた状態で離脱するため、レンズ５０の歪を低減することができる。尚、可動側インサート１７が離型方向Ｂに所定の移動距離Ｄだけ移動すると、可動側インサート１７の鍔部１７ｂが嵌め込み孔１９の段差面１９ｃに当接し、可動側インサート１７の離型方向Ｂへの移動が強制的に阻止される。

その後、第二の突き出し工程において、図４に示すように、可動側金型３を引き続き開方向Ｃへ移動させながら、さらに成形機の突き出しロッドを可動させて両エジェクタプレート１５，１６を離型方向Ｂに押す。これにより、スプルロックピン２４と突き出しピン２５とが離型方向Ｂに移動し、成形品Ａのスプル部およびランナ部（樹脂流路部）のみに対して突き出しが継続され、成形品Ａのスプル部およびランナ部が固定側および可動側金型２，３から引き離されるとともに、成形品Ａのレンズ５０の部分が固定側インサート７の固定側成形面１０と可動側インサート１７の可動側成形面１８とから引き離される。尚、この際、可動側インサート１７の鍔部１７ｂは嵌め込み孔１９の段差面１９ｃに当接したままであり、この状態で、可動側インサート突き出しピン２６の鍔部２６ａが孔部２８内の上端部から下端部へ相対的に移動し、ばね２９が圧縮され、これにより、両エジェクタプレート１５，１６の離型方向Ｂへの移動が吸収される。

前記のように、成形品Ａのレンズ５０が固定側および可動側インサート７，１７の成形面１０，１８から引き離されるため、レンズ５０の固定側のレンズ面５０ｃと可動側のレンズ面５０ｄとの温度差が減少し、レンズ５０が不均一に収縮して歪むのを低減することができる。また、この際、成形品Ａのスプル部およびランナ部も固定側および可動側の両金型２，３から引き離されているため、成形品Ａのスプル部およびランナ部の歪も低減され、レンズ５０の変形が防止される。

前記第二の突き出し工程が完了した後、図５に示すように、可動側金型３を、引き続き開方向へ移動させ、型開き位置Ｏに達すると停止させる。
その後、成形品Ａの取り出しが行われる。成形品Ａを取り出した後、成形機の突き出しロッドを可動させて両エジェクタプレート１５，１６を離型方向Ｂとは反対方向（下方向）に移動させ、スプルロックピン２４と突き出しピン２５と可動側インサート突き出しピン２６と可動側インサート１７とを下げ、可動側金型３を型開き位置Ｏから図１に示した型閉じ位置Ｓまで移動させて、再び前記成形工程を行う。

尚、前記のような成形工程と第一および第二の突き出し工程とを実施してレンズ５０を成形することにより、実験的に、レンズ５０の光学特性であるトータル波面収差が４０ｍλから１５ｍλに良化することができた。

前記実施の形態では、可動側金型３が型開き位置Ｏに達するまでに、第二の突き出し工程を完了させているが、可動側金型３が型開き位置Ｏに達するのと同時に、第二の突き出し工程を完了させてもよい。

前記実施の形態では、製品の一例として、図６に示すように、コバ部５０ｂを有するレンズ５０を挙げたが、コバ部５０ｂの無いレンズ５０であってもよい。この場合、成形工程時、レンズ５０の本体部５０ａの外周面が嵌め込み孔１９の内周面に接触し、第一の突き出し工程時、レンズ５０の本体部５０ａの外周面が嵌め込み孔１９の内周面に摺接しながら離型する。また、レンズ５０に限定されるものではなく、レンズ５０以外の樹脂製の光学部品や光学系以外の樹脂成形部品であってもよい。

前記実施の形態では、固定側金型２を上位、可動側金型３を下位に配置しているが、固定側金型２を下位、可動側金型３を上位に配置してもよい。

本発明は、コバ部を有するレンズを射出成形する場合に最適であるが、コバ部の無いレンズ或いはレンズ以外の樹脂成形部品にも適用することができる。

本発明の実施の形態における成形工程時の金型装置の断面図である。同、金型装置のキャビティの部分の拡大図である。同、第一の突き出し工程時の金型装置の断面図である。同、第二の突き出し工程時の金型装置の断面図である。同、型開きした金型装置の断面図である。金型装置で射出成形された成形品の製品（レンズ）部分の拡大図である。従来の金型装置の断面図であり、閉じた状態を示す。同、金型装置の断面図であり、型開きした状態を示す。同、金型装置の断面図であり、成形品を金型から突き出した状態を示す。従来の別の金型装置の断面図である。

符号の説明

１金型装置
２固定側金型
３可動側金型
７固定側インサート
１０固定側成形面
１７可動側インサート
１８可動側成形面
１９嵌め込み孔
２０キャビティ
３１樹脂流路部
５０レンズ（製品部）
５０ｂコバ部（外周部）
Ａ成形品
Ｂ離型方向
Ｃ開方向
Ｏ型開き位置
Ｓ型閉じ位置

Claims

固定側金型に設けられた固定側インサートの成形面と、可動側金型に形成された嵌め込み孔に嵌め込まれた可動側インサートの成形面と、前記嵌め込み孔の内周面とで形成されたキャビティ内に樹脂を流し込むことにより成形品を成形し、
前記成形された成形品を前記キャビティから離型させて取り出す射出成形方法であって、
前記成形品の前記キャビティからの離型は、前記可動側インサートを前記固定側インサートに対し相対的に固定した状態で、可動側金型を型閉じ位置から開いて、前記成形品を固定側インサートの成形面と可動側インサートの成形面とで挟んだ状態で嵌め込み孔の内周面から離型させ、
その後、引き続き可動側金型を開いて、前記成形品を固定側インサートの成形面と可動側インサートの成形面とから離型させることを特徴とする射出成形方法。