JP2008055713A - 射出成形機、金型、及び射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、キャビティを形成し、成形品の側面を形成する部分を１つの金型内に設けて、高精度の成形品を製造することができる射出成形機、金型、及び射出成形方法を提供することを課題とする。
【解決手段】一対の金型１３、１５を含む型締装置１２と、前記金型１３、１５のうちの一方の金型１３に接触した状態で溶融樹脂を射出する射出装置３５と、を備え、前記一方の金型１３は、前記一対の金型１３が型開した状態で成形品を保持する保持部１２０Ａａを備えたことを特徴とする射出成形機により上記課題は解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は射出成形機に係わり、特に、導光板、レンズやプリズム等の光を透過させて用いるプラスチック成形品を成形する射出成形機、金型、及び射出成形方法に関する。

近年、安定した特性の透明な樹脂が開発され、そのような樹脂の成形技術が発達してきている。これに伴い、ＣＤプレーヤの光学ヘッドや、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話等の光学機器のレンズとしてプラスチックレンズが使用されるようになっている。

例えば、カメラ付き携帯電話のカメラ機構に用いられるプラスチックレンズは、サイズの小さいものが多い。このようなプラスチックレンズを射出成形機で成形する場合、成形用金型は、多数個取りとすることが一般的であり、例えば一つの金型で４個から６個のプラスチックレンズが形成される（例えば、特許文献1参照）。

一回の成形サイクルで成形された複数のプラスチックレンズはランナで繋がっている。ランナは金型の樹脂注入口からキャビティの入り口であるゲートまで溶融した樹脂を導くための通路内で固化した樹脂であり、成形品としては不要な部分である。したがって、ランナで繋がったプラスチックレンズは、金型から取り出された後に、ゲートの部分でランナから切り離されて一つ一つのプラスチックレンズとなる。また、周縁の光源からの光を画面方向に反射させる役割を果たす導光板は、携帯電話や液晶ディスプレイに使用されている。

かかる従来の成形方法では、プラスチックレンズ等の成形品に対して必ずランナが形成され、ランナを切り離す必要がある。プラスチックレンズのサイズが小さい場合、ランナ部分の樹脂量がプラスチックレンズの樹脂量に比較して大きくなる。すなわち、金型内で固化する樹脂全体において、ランナ部分の樹脂量の割合が大きくなり、実際に成形品となる部分の樹脂量より廃棄する部分の樹脂量のほうが大きくなってしまう。

プラスチックレンズ等の光学部品に使用される樹脂には高い透明性や安定性が必要なため、高価な樹脂が多く、上述のように廃棄する部分が多いと、その分プラスチックレンズの製造コストを引き上げてしまうという問題がある。また、成形品がランナで繋がっている場合は、金型から取り出した後にランナを切り離す工程が必要であり、この工程の分、製造コストが余計にかかってしまう。

かかる観点より、金型内のランナ部が溶融状態で維持されるように、ランナ部を常時加熱し、金型のキャビティに充填された溶融樹脂を冷却して固化させるときには、ランナと固化させる成形品部分（キャビティ内）とをゲート遮断用のピンを用いて遮断するするホットランナ方式の樹脂成形が提案されている。ホットランナ方式の樹脂成形では、固化したランナ部が形成されず、高価な光学部品用の樹脂をランナ部として廃棄することを防止することができる。
特開平７−２６６３９１号公報

しかしながら、このようなホットランナ方式の樹脂成形、特に、サイズの小さいプラスチックレンズを製造するための超小型ホットランナ方式の樹脂成形を行うために、従来の射出成形機を用いると、以下の不都合が生じる。

即ち、水平方向に射出装置及び型締装置が配設されている場合は、キャビティの入り口であるゲートは固定金型側に設けられ、また、鉛直方向に射出装置及び型締装置が配設されている場合は、前記ゲートは下金型（固定金型）側に設けられる。かかるゲートは、成形品であるプラスチックレンズの一の側面の一部を形成する。

更に、水平方向に射出装置及び型締装置が配設されている場合は、可動金型に前記プラスチックレンズは配置され、当該可動金型により前記プラスチックレンズの他の側面が形成される。また、鉛直方向に射出装置及び型締装置が配設されている場合は、上金型（可動金型）に前記プラスチックレンズは配置され、当該上金型により前記プラスチックレンズの他の側面が形成される。

このように、従来の射出成形機では、キャビティを形成し、成形品であるプラスチックレンズの側面を形成する部分が、１つの金型内に設けられておらず、可動金型（上金型）側と固定金型（下金型）側とに分離して設けられている。従って、従来の射出成形機では、キャビティを形成する箇所を精度良く設けて所望の精度を有するプラスチックレンズを成形することは困難である。

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、キャビティを形成し、成形品の側面を形成する部分を１つの金型内に設けて、高精度の成形品を製造することができる射出成形機、金型、及び射出成形方法を提供することを目的とする。

本発明の一の観点によれば、一対の金型を含む型締装置と、前記金型のうちの一方の金型に接触した状態で溶融樹脂を射出する射出装置と、を備え、前記一方の金型は、前記一対の金型が型開した状態で成形品を保持する保持部を備えたことを特徴とする射出成形機が提供される。

前記一方の金型には、当該金型内における樹脂流路とキャビティとを接続し、前記成形品の側面の一部を形成するゲート部が設けられていてもよい。また、前記一方の金型には、前記樹脂流路と前記キャビティとを接続する前記ゲート部を開放又は閉鎖するバルブゲート機構が設けられていてもよい。更に、前記保持部は移動自在に前記一方の金型に設けられ、前記一対の金型が型開した状態で、前記保持部材が移動することにより、前記成形品が前記一方の金型から分離して取り出されることとしてもよい。

前記射出装置は、前記金型の型締方向と略垂直方向に、前記一方の金型に接触可能に取り付けられ、前記溶融樹脂は、前記型締方向と略垂直方向に、前記一方の金型に供給されることとしてもよい。この場合、前記射出装置は縦置型であり、前記型締装置は横置型であってもよく、また、前記射出装置は横置型であり、前記型締装置は縦置型であってもよい。なお、前記一対の金型は可動金型であってもよく、固定金型であってもよい。

本発明の別の観点によれば、一対の金型であって、溶融樹脂を射出する射出装置と接触する金型を備え、前記金型は、前記一対の金型が型開した状態で成形品を保持する保持部を備えることを特徴とする金型が提供される。

本発明の更に別の観点によれば、一対の金型のうちの一方の金型に射出装置のノズルを接触させ、前記一対の金型内に形成されるキャビティ空間に、前記射出装置により溶融樹脂を射出し、前記一方の金型に成形品が保持された状態で、前記一対の金型の型開きを行うことを特徴とする射出成形方法が提供される。

本発明によれば、キャビティを形成し、成形品の側面を形成する部分を１つの金型内に設けて、高精度の成形品を製造することができる射出成形機、金型、及び射出成形方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる射出成形機の全体構成を示す図である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態にかかる射出成形機１０は、フレーム１１と、フレーム１１上に配置された型締装置１２と、射出装置３５等から構成される。

射出装置３５は、加熱シリンダ内においてスクリュが縦方向（鉛直方向）に移動する縦置型となっており、型締装置１２は、後述する可動プラテン１４が横方向（水平方向）に移動する横置型となっている。

即ち、射出装置３５は、型締装置１２の型締方向と略垂直方向に設けられている。

型締装置１２は、可動金型１３が取り付けられる可動プラテン１４と、固定金型１５が取り付けられる固定プラテン１６とを有する。可動金型１３と固定金型１５とで一対の金型が構成される。

固定プラテン１６はその下端部がフレーム１１に対して固定されている。可動プラテン１４と固定プラテン１６とは、タイバー１７によって連結される。可動プラテン１４はタイバー１７に沿って摺動可能である。また、型締装置１２は、一端が可動プラテン１４と連結し他端がトグルサポート１８と連結するトグル機構１９を有する。トグルサポート１８の中央部において、ボールねじ軸２０が回転自在に支持される。

ボールねじ軸２０には、トグル機構１９に設けられたクロスヘッド２１に形成されたナット２２が係合している。また、ボールねじ軸２０の後端にはプーリー２３が設けられ、サーボモータ等の型締モータ２４の出力軸２５とプーリー２３との間には、タイミングベルト２６が設けられている。また、型締モータ２４の出力軸２５の後端には、型締モータ２４の回転数又は回転量を検出する位置検出器２７が接続されている。

型締装置１２において、駆動部である型締モータ２４を駆動すると、型締モータ２４の回転がタイミングベルト２６を介してボールねじ軸２０に伝達される。そして、ボールねじ軸２０及びナット２２によって、回転運動から直線運動に変換され、トグル機構１９が作動する。トグル機構１９の作動により、可動プラテン１４はタイバー１７に沿って移動し、型閉じ、型締め及び型開きが行なわれる。

射出装置３５は、型締装置１２の型締方向と略垂直方向に、可動金型１３に接触可能に取り付けられている。従って、射出装置３５は、溶融樹脂を型締方向と略垂直方向に金型のキャビティに充填する。射出装置３５は、型締装置１２の動作に連動して動作する必要があり、本実施例では、型締装置１２を含む電動射出成形機の動作を制御する制御部３０により制御される。

即ち、射出成形機の動作を制御する制御部３０は、型締装置１２の駆動部である型締モータ２４の駆動を制御するとともに、射出装置３５の射出モータ３６の駆動を制御する。これにより、型締装置１２の動作に連動して射出装置３５が駆動され、型締工程において、射出装置３５からキャビティに溶融樹脂が注入される。

ここで、図２乃至図７を参照して、可動金型１３及び固定金型１５から構成される金型装置３７、及び可動金型１３に取り付けられた射出装置３５の構造について詳述する。

図２は、図１に示す金型装置３７の拡大上面図であり、図３は、図１の線Ａ−Ａにおける断面図であり、図４は、図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。また、図５は、図１に示す金型装置３７が開いた状態（型開状態）における当該金型装置３７の拡大上面図であり、図６は、図５の線Ａ−Ａにおける断面図である。

可動金型１３及び固定金型１５から構成される金型装置３７はいわゆるホットランナ方式の金型装置であり、通常のコールドランナ方式において成形品に付帯して形成されるランナ部（固化した樹脂部分）は形成されない。

ホットランナ方式では、金型内のランナ部が溶融状態で維持されるように、ランナ部を常時加熱している。したがって、金型のキャビティに充填された溶融樹脂を冷却して固化させるときには、ランナと固化させる成形品部分（キャビティ内）とを遮断する機構を設ける必要がある。この遮断する機構が、図２に示すゲートバルブ機構６０に相当する。

なお、本実施の形態による金型装置３７は、図７に示すプラスチック製の凸レンズ５０を射出成形で成形するための金型であるが、成形品は凸レンズに限ることなく、後述のように他の様々な光学部品の成形に用いる金型装置にも適用できる。ここで、図７−（Ａ）は凸レンズ５０の正面図であり、図７−（Ｂ）の断面図である。

図２を再度参照するに、可動金型１３と固定金型１５との境目（いわゆるパーティングライン）は、太線ＰＬで示されている。太線ＰＬの左側が可動金型１３であり、右側が固定金型１５である。図２乃至図４に示す状態は金型装置３７が型閉した状態であり、型開する場合は可動金型１３が図２中左向きに移動し、図５及び図６に示す状態となる。

可動金型１３は、図示を省略する可動金型取付板部を介して可動プラテン１４（図２参照）に取り付けられている。可動金型１３は、端面が前記パーティングラインを形成する可動金型型板部８３と、当該可動金型型板部８３と前記可動金型取付板部とに挟持された可動金型中板部８２と、を備える。可動金型中板部８２には、可動金型型板部８３内に移動自在に設けられた中子１２０Ａａの後端部に接続された成形品突き出しロッド８６が、移動自在に設けられている。従って、中子１２０Ａａ及び成形品突き出しロッド８６はエジェクタとして機能する。

固定金型１５は、図示を省略する固定金型取付板部を介して固定プラテン１６に取り付けられる。固定金型１５は、端面が前記パーティングラインを形成する固定金型型板部９３を備える。また、固定金型１５には、成形品の外形を形成するための中子１２０Ｂａが設けられている。上述のように、可動金型１３には成形品の外形を形成するための中子１２０Ａａが設けられており、中子１２０Ａａ及び中子１２０Ｂａと、後述するゲート５６の下面の一部と、により金型装置３７が閉じた際にキャビティ５２が形成される。

キャビティ５２に溶融樹脂を充填して冷却・固化させることにより、成形品５０が形成される。金型装置３７内で溶融樹脂が固化して成形品５０を成形後、可動金型１３が移動（型開）すると（図５及び図６に示す状態になると）、中子１２０Ａａは可動金型１３の移動に連動して、図２中、左側に移動するが、成形品突き出しロッド８６を介して中子１２０Ａａを右側に移動することにより、キャビティ５２内で固化し、成形品保持部である中子１２０Ａａにより保持されていた成形品５０は可動金型１３から分離して取り出すことができる。

ところで、本実施の形態では、図４に示すように、射出装置３５は、型締装置１２の型締方向と略垂直方向に、可動金型１３に接触可能に取り付けられており、可動金型１３に、射出装置３５から溶融した樹脂が型締方向と略垂直方向に供給される。

可動金型１３の内部には連結管９４が設けられ、当該連結管９４の内部には、溶融した樹脂を流してキャビティ５２に導くための通路（ランナ）５３が形成されている。

また、連結管９４の外周部には、連結管９４を囲うように、冷却媒体の流路であり、ランナ冷却部として機能する断熱部９５が配設されている。断熱部９５内には、冷却媒体として、空気、窒素等の気体又は水等の液体が流動している。

断熱部９５により冷却されるランナ５３の温度は、連結管９４内に設けられた温度センサ２００により検出され、制御部３０（図１参照）により制御される。

ランナ５３の一端は、可動金型１３の上面に形成されたノズルタッチ部５４に接続される。ノズルタッチ部５４には射出装置３５の、図示を省略する加熱シリンダの先端のノズル９９が接続され（ノズルタッチ）、加熱シリンダで溶融されて計量された樹脂がランナ５３に供給される。

図２及び図５に示すように、ランナ５３の他端はゲート通路５５に接続されている。ゲート通路５５は、周囲をゲートブッシュ３００に囲まれたゲート５６を介してキャビティ５２に接続されている。従って、ランナ５３に供給された溶融樹脂はゲート通路５５とゲート５６を介してキャビティ５２に充填される。キャビティ５２内に充填された溶融樹脂が固化すると成形品５０が形成されるが、ゲート５６部分は、成形品５０の側面部分を構成する。

ゲート通路５５には上述のようにゲートバルブ機構６０が設けられておりゲート５６を開放又は閉鎖できる。ゲートバルブ機構６０は、ゲート通路５５内に移動可能に位置するシャットオフ手段としてのバルブ６１と、バルブ６１を駆動する駆動機構６２とを有する。

このように、本実施の形態では、成形品５０の側面部分を構成するゲート５６部分を含むゲートバルブ機構６０が可動金型１３に設けられている。

連結管９４の内部であってランナ５３の周囲にはランナ５３を加熱するためのヒータ９６が複数配置されている。ランナ５３内の樹脂の溶融状態が保たれるように、固定金型２１Ｂ内において任意の各区域毎に埋め込まれた温度センサ２００の検出値をもとに、ヒータ９６の温度制御が行なわれている。

バルブ６１の先端部分のピン６１ａはゲート５６の内径に遊嵌するような外径に形成されており、ピン６１ａがゲート５６に挿入されるとゲート５６が閉鎖され、ゲート通路５６とキャビティ５２との間は遮断される。図２に示す状態は、ピン６１ａがゲート５６に挿入されてゲート５６が閉鎖された状態である。

ゲートバルブ機構６０の駆動機構６２は往復動可能なエアシリンダで構成されており、ピストン６３にバルブ６１が固定されるか、あるいはバルブ６１がピストン６３と一体的に形成される。エアシリンダ６２に圧縮空気を供給して駆動することで、ピストン６３が移動し、バルブ６１を軸方向に移動することができる。

本実施の形態において、バルブ６１の移動方向は、図２に示すようにパーティングラインＰＬに対して平行とされており（すなわち、金型開閉方向に対して垂直）、ゲート５６部分は、キャビティ５２内に充填された溶融樹脂が固化して形成された成形品５０の側面部分を構成する。

金型装置３７が開く際にバルブ６１のピン６１ａが成形品（凸レンズ５０）に（キャビティ５２内に）少しでも突出していた場合は、バルブ６１のピン６１ａで製品を引っ掛けながら成形品が可動金型１３から離脱することとなり、成形品に傷が付いたり、損傷したりするおそれがある。したがって、金型装置３７を開くときには、バルブ６１のピン６１ａの先端面がキャビティ５２の内面に一致しているか、その位置より後退していなければならない。

一方、ピン６１ａをゲート５６に挿入してキャビティ５２への溶融樹脂の充填を止めた時点で、バルブ６１のピン６１ａの先端面がキャビティ５２の内面より僅かでも後退していた場合、その後退により形成されたゲート５６内の空間がキャビティ５２と繋がっているため、ゲート５６内の空間にも溶融樹脂が充填された状態となる。ゲート５６内の空間に充填された溶融樹脂は成形品と一体的に固化するため、金型装置３７を開く際にゲート５６内で固化した樹脂の部分が可動金型１３のキャビティを形成する面より内側に突出した状態となる。したがって、金型装置３７を開く際に、この突出部が可動金型１３に引っ掛かることとなり、成形品が可動金型１３からうまく離脱できないおそれがある。

以上のような問題を考慮すると、ゲート５６をピン６１ａで閉じた際には、ピン６１ａの先端面がキャビティ５２を形成する面に精度よく一致するように、ピン６１ａすなわちバルブ６１の停止位置を制御する必要がある。したがって、本実施の形態では、図１に示すように、射出成形機１０本体の制御部３０によりゲートバルブ機構６０を制御して、バルブ６１がゲート５６を閉鎖して停止する位置を精度良く制御している。

バルブ６１がゲート５６を閉鎖して停止する位置を精度良く制御したとしても、金型装置３７の部品やゲートバルブ機構６０の部品の寸法の集積誤差があり、ピン６１ａの先端面とキャビティ５２の面とを完全に一致させることが困難な場合もある。そこで、本実施形態ではゲートバルブ機構６０の駆動機構６２を、図８に示すように２段シリンダにして、ピン６１ａの先端面の位置をゲートバルブの開閉動作に応じて制御している。

ここで、２段シリンダによるピン６１ａの先端面の位置の制御に関して、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は２段シリンダによるゲートバルブの位置制御におけるバルブの位置を説明するための図であり、図９は図８に示すバルブ位置と成形品との位置関係を説明するための図である。

図８は２段シリンダ及びバルブを模式的に示したものであり、動作の説明が目的であり、エアシリンダのシリンダ部や他の部品の図示は省略してある。また、図８ではバルブ６１Ａの先端に設けられたピン６１a（図２等参照）は簡略化して、バルブと同じ外径で示されている。したがって、図８におけるバルブの先端面は、図５におけるピン６１aの先端面に相当する。

２段シリンダとして、図２及び図５に示すエアシリンダ６２（第１の駆動部）に加えて、エアシリンダ６２とゲート５６との間に補助エアシリンダ（第２の駆動部）６５が設けられている。なお、図８には補助エアシリンダ６５のシリンダ部は図示されておらず、シリンダ内のピストン６６のみが示されている。エアシリンダ６２についても内部のピストン６３のみが示されている。

補助エアシリンダ６５は、バルブ６１Ａを微小移動するために設けられたエアシリンダである。補助エアシリンダ６５を設けてバルブ６１Ａを移動するために、バルブ６１Ａは外径の太い大径部６１Ａａと外径の細い小径部６１Ａｂとを有する。

まず、ゲートバルブを開いてキャビティ５２に樹脂を充填するために、図８（Ａ）に示すように、エアシリンダ６２の前側に圧縮空気を供給してバルブ６１Ａを後退させる。このとき、バルブ６１Ａの小径部６１Ａｂはピストン６６を貫通して遊嵌しているので、バルブ６１Ａはピストン６６に拘束されずに後退することができる。図９（Ａ）は、このときのバルブ６１Ａの位置をより詳細に示す。なお、図５では、ゲート通路５５の先端部分（ゲート５６の手前）に樹脂溜まり５５ａを設けた構成が示されている。樹脂溜まり５５ａは、溶融樹脂を保持する空間であり、樹脂により断熱層を形成してゲート通路５５側が加熱され、キャビティ５２側が冷却される際の熱の移動を抑制する。

ゲートバルブを開いて溶融樹脂をキャビティ５２内に充填し、所定の圧力で保圧をかけた後、図８（Ｂ）に示すようにエアシリンダ６２の後ろ側に圧縮空気を供給してバルブ６１Ａを前進させ、ゲートバルブを閉じる。この際、バルブ６１Ａのピン６１ａの先端面がキャビティ５２の内面に一致するように制御することが好ましい。ピン６１ａの先端面がキャビティ５２の内面に一致した状態を図９（Ｂ）に示す。ただし、上述のように、ピン６１ａの先端面をキャビティ５２の内面に完全に一致させることは難しいので、図８（Ｄ）に示すように、ピン６１ａがキャビティ５２内に僅かに突出するまでバルブ６１Ａを前進させることとしてもよい。ピン６１ａがキャビティ５２内に僅かに突出した状態を図９（Ｃ）に示す。

上述の動作では、バルブ６１Ａの移動をエアシリンダ６２で行っており、エアシリンダ６２のピストン６３の下方への移動（すなわち、ゲートバルブを遮断する方向への移動）を規制することで、ゲートバルブを遮断した状態（図８（Ｂ）又は図８（Ｄ）に示す状態）における、ピン６１ａの先端面の位置を精度よく制御することができる。すなわち、エアシリンダ６２のピストン６３のスロトークを規制する第１の規制部Ｌ１を設けることで、ピン６１ａの先端面の位置を精度よく制御することができる。また、中子２１Ａａにより凸レンズ５０に保圧をかけるようにしてもよい。この場合、キャビティ５２内に溶融樹脂を充填した後、バルブ６１Ａが前進される。したがって、充填後に中子２１Ａａにより保圧をかけても、キャビティ内の樹脂がランナへ逆流することはない。

図８（Ｂ）又は図８（Ｄ）に示す状態で、キャビティ５２内に充填された樹脂を冷却して固化させる。図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）に示す状態であれば、そのまま金型装置３７を開いて成形品を金型装置３７から取り出すことができるが、図８（Ｄ）及び図９（Ｄ）に示す状態であると、ピン６１ａが引っ掛かり成形品が固定金型１５から離脱する際に問題が生じる。

そこで、図８（Ｂ）又は図８（Ｄ）に示す状態でキャビティ内の樹脂を固化させた後、図８（Ｄ）に示すように、エアシリンダ６５の前側に圧縮空気を供給してピストン６６を僅かに後退させる。このピストン６６の移動により、バルブ６１Ａは僅かに後退させられ、バルブ６１Ａの先端のピン６１ａは、図９（Ｃ）に示すように、キャビティ５２よりゲートバルブ側に引き込まれる。このとき、ピン６１ａの引き込みは非常に小さいため、ゲートバルブが開くことはなく、ゲート通路５５内の溶融樹脂がキャビティ５２側に流れ込むことはない。また、キャビティ５２内の樹脂はすでに固化しているので、ピン６１ａが後退した後は成形品のピン６１ａに対応する部分に僅かな窪みが残るだけで、ゲート５６内に成形品の樹脂が入り込むことはない。

したがって、図８（Ｃ）及び図９（Ｃ）示す状態で金型装置３７を開いても、ピン６１ａが引っ掛かったり、ゲート５６内に突出した樹脂が引っ掛かったりすることはなく、問題なく成形品を金型装置から取り出すことができる。

上述の動作では、バルブ６１Ａの微小移動をエアシリンダ６５で行っており、エアシリンダ６５のピストン６６の上方への移動（すなわち、ゲートバルブを開放する方向への移動）を規制することで、ゲートバルブの遮断を維持しながらピン６１ａの先端面を僅かにゲート５６内に引き込んだ状態（図８（Ｃ）に示す状態）における、ピン６１ａの先端面の位置を精度よく制御することができる。すなわち、エアシリンダ６５のピストン６６のストロークを規制する第２の規制部Ｌ２を設けることで、ピン６１ａの先端面の位置を精度よく制御することができる。

なお、成形品には、上述のようにピン６１ａが突出した部分に僅かな窪みが残るが、ピン６１ａが突出する距離を成形品の有効部分まで達しない微小な距離とすることで、成形品の機能に影響を及ぼすことはない。図７に示す成形品である凸レンズ５０は、外形が円筒状であり、ゲートの部分に平面が設けられている。凸レンズ５０の有効部分は図中ハッチングを施した部分であり、有効部分の外側の外周部分は実際に使用されない部分である。レンズのような光を透過させる光学部品は、ほとんどのものがこのように外周側に有効部分以外の外周部分を有しており、図８（Ｄ）に示すようにピン６１ａを成形品に食い込ませたとしても、外周部分以内、すなわち有効部分まで達する距離以内であれば、成形品の機能に影響を及ぼすことはない。

以上のように本実施の形態では、外形より小さな有効部分を有する光学部品の特性を利用して、光学部品のパーティング面にゲートを配して、ホットランナ方式で樹脂を充填することにより、固化したランナ部が形成されずに成形品を形成することができる。したがって、従来、廃棄されていたランナ部がなくなり、高価な樹脂をランナ部として廃棄することがないため、成形品の製造コストを低減することができる。また、ランナ部を製品から切り離す工程も不要となり、より一層成形品の製造コストを低減することができる。

さらに、本実施の形態では、ゲートバルブ機構６０がパーティングラインＰＬに対して平行に配置されている例を示したが、ゲートバルブ機構６０をＰＬに対して垂直に配置してもよい。この場合、中子１２０Ａａ，１２０Ｂａは金型の開閉方向とは直角に配置され、アンギュラピンを用いることにより、金型が開くと同時に、中子１２０Ａａ，１２０Ｂａのうち少なくとも一方を型開方向とは直角方向へ開くような構造を採用すればよい。この場合においても、ゲートバルブ機構６０のピン６０ａを、凸レンズ５０の外周面以上に食い込ませることができる。その結果、高価な樹脂をランナ部として廃棄する必要がないため、成形品の製造コストを低減することができる。

本発明による金型装置を適用して成形できる光学部品の例として、図１０に示すような凹レンズ、図１１に示すような外形が四角の凹レンズ、図１２に示すようなプリズム等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、本発明は他の様々な光学部品の成形に適用することができる。

また、上述の実施の形態では、バルブを駆動する駆動源としてエアシリンダを用いたが、これに限られるものではなく、回転モータと直線駆動機構を組み合わせた駆動機構や、リニアモータを用いることもできる。

ところで、上述の実施形態において、キャビティ５２の一部を構成するゲートブッシュ３００の下面は略平面であり、また、ゲートブッシュ３００に周囲を囲まれたゲート５６に遊嵌されているバルブ６１のピン６１ａの先端部の下面も略平面である。

しかしながら、ゲートブッシュ３００の下面が平面であると、主面において光学的に有効な範囲が円形に形成されているレンズ（図３参照）を作成する場合、当該主面の外形部分であってゲートブッシュ３００及びピン６１ａと接する箇所には直線部分が形成されてしまう。また、ピン６１ａの先端部の下面が平面であると、当該箇所には凸部が形成されてしまう。従って、主面の外形が円形を有する成形品（レンズ）を成形することが出来ない。

この問題を解決する方法として、例えば、ピン６１ａの先端部の形状を、成形品の主面の外形形状に合わせて形成することが考えられるが、そのための加工は容易ではない。また、仮に形成できたとしても、バルブ６１が回転すると、当該ピン６１ａの正確な位置決めを行うことは困難である。

そこで、本発明の実施形態では、図１３に示す構造をゲートブッシュ３００に持たせることにより、主面の外形が円形を有する成形品（レンズ）を成形することを可能としている。ここで、図１３は、主面の外形が円形を有する成形品を成形するためのゲートブッシュの構造を説明するための図であり、図２の要部のＣ−Ｃ断面を示す。図１３に示す断面において、キャビティ５２は、
可動金型１３に設けられたゲートブッシュ３００及びピン６１ａと、可動金型１３又は図示を省略する固定金型１５と、コアである中子１２０Ａａと、により形成されている。

図１３−（Ａ）は、外形に直線部分を有した略Ｄ型形状を有し、光学的に有効な範囲（有効面）が円形に形成されているレンズ５０において、レンズ５０の外径Ｒ_１に対して当該光学有効径Ｒ_２が小さい場合を示す。

この場合、ゲートブッシュ３００の下面は平面であるので、ゲートブッシュ３００の加工を容易に行うことが出来るだけでなく、ピン６１ａの先端部の形状も平坦に形成することができる。また、レンズ５０の外形部分であってゲートブッシュ３００及びピン６１ａと接する箇所に直線部分を大きく形成することができる。

図１３−（Ｂ）及び図１３−（Ｃ）は、光学的に有効な範囲（有効面）が円形に形成されているレンズ５０において、レンズ５０の外径Ｒ_１に対して当該光学有効径Ｒ_２が小さいものの、図９−（Ａ）に示す場合に比し光学有効径Ｒ_２がレンズ５０の外径Ｒ_１に近似した値を有する場合を示す。

この場合も、図１３−（Ａ）に示す場合と同様に、ゲートブッシュ３００の下面は平面であるので、ゲートブッシュ３００の加工を容易に行うことが出来るだけでなく、ピン６１ａの先端部の形状も平坦に形成することができる。更に、光学有効径Ｒ_２がより大きいレンズの成形が可能となる。

しかしながら、図１３−（Ａ）に示すような直線部分を形成した状態で、光学有効径Ｒ_２を大きくしようとすると、図１３−（Ｃ）においてαで示す可動金型１３の端部が鋭角（シャープエッジ）となってしまう。その結果、当該シャープエッジとなる部分において金型が破損しやすく、更に、加工も困難となる。

そこで、図１３−（Ｄ１）に示すように、ゲートブッシュ３００の下面の一部を、平坦面ではなく、成形品の形状に対応した形状にしてもよい。具体的には、図１３−（Ｄ２）に示すように、ゲートブッシュ３００のキャビティ面を構成する面を、中子１２０Ａａの形状に対応した所定の曲率を有するように形成し、更に、ゲートブッシュ３００のキャビティ面は、中子１２０Ａａの外形と０乃至０．１ｍｍ程度の隙間を有する。ここで、当該隙間が大きければ成形品にバリが発生してしまうため、ゲートブッシュ３００と中子１２０Ａａとの隙間は小さい方が望ましい。

望ましくは、ゲートブッシュ３００のキャビティ面は、レンズの外径Ｒ_１と略同一であって、レンズの光学有効径Ｒ_２よりも大きい径Ｒ_３で形成される。即ち、Ｒ_２<Ｒ_３＝Ｒ_１となるようにＲ_３を設定して形成することにより、シャープエッジの形成をすることなく、光学有効径Ｒ_２を成形品の形状に対して十分大きくすることができる。また、ゲートブッシュ３００のキャビティ面は、必ずしも、レンズ５０に対しては、レンズの外径Ｒ_１と完全に同一でなくともよく、略同一であれば、僅かに大きくても小さくてもよい。

即ち、キャビティ５２の一部を構成するゲートブッシュ３００の下面の一部が、中子１２０Ａａの形状に対応した所定の曲率を有するように当該下面を形成することにより、主面の外形が円形を有する成形品を成形することが出来る。特に、光学有効径Ｒ_２がレンズ５０の外径Ｒ_１に近似した値を有する場合にも対応することができ、よって、光学有効径Ｒ_２がより大きいレンズの成形が可能となる。

なお、図１３−（Ｄ）において、ゲートブッシュ３００の下面のキャビティ面は、中子１２０Ａａの外形と０乃至０．１ｍｍ程度の隙間を有するように構成されているが、図１３−（Ａ）乃至図１３−（Ｃ）に示す構成においても、ゲートブッシュ３００の下面のキャビティ面は、中子１２０Ａａの外形と０乃至０．１ｍｍ程度の隙間を有するように構成してもよい。ここで、図１３−（Ａ）乃至図１３−（Ｃ）に示す例では、中子１２０Ａａの形状は、成形品と対応するようにゲートブッシュ３００と対応する部分は直線的に形成される。

なお、この例の場合、上記の実施形態と同様に、前記ピン６１ａの位置は、キャビティ５２の一部を構成するゲートブッシュ３００の曲面の頂部からキャビティ５２側に突出するが、レンズの光学的に有効な範囲（光学有効径Ｒ_２で画される範囲）にまで到達しない位置で停止するように制御される。

以上、詳述したように、本実施の形態では、射出装置３５は、型締装置１２の型締方向と略垂直方向に、可動金型１３に接触可能に取り付けられており、射出装置３５から溶融した樹脂は、可動金型１３の上面に形成されたノズルタッチ部５４から型締方向と略垂直方向に可動金型１３に供給される。

更に、キャビティ５２内で固化されて形成された成形品５０を保持し、可動金型１３から分離して取り出すための中子１２０Ａａ及び前記中子１２０Ａａに接続された成形品突き出しロッド８６も、可動金型１３内に設けられている。

また、前記ノズルタッチ部５４に接続されたゲート通路５５と、前記ゲート通路５５の端部であり、成形品５０の側面部分を構成するゲート５６とを含み、前記ゲート５６を開放又は閉鎖するゲートバルブ機構６０も、可動金型１３に設けられている。

このように、成形品であるプラスチックレンズの側面を形成する部分が、可動金型１３という１つの金型内に設けられており、可動金型１３側と固定金型１５側とに分離されていない。従って、成形品であるプラスチックレンズの側面を１つの金型内で分離せずに成形することができ、所望の精度を得ることができる。

また、キャビティ５２の近傍にゲートバルブ機構６０が設けられているため、精度良くゲート５６を開放又は閉鎖することができ、高精度の成形を実現することができる。

また、本実施の形態においては、射出装置３５が縦置型となっているので、射出成形機の全長を短縮することができる。そのため、射出成形機の設置スペースを狭くすることができ、省スペースでの成形が可能となる。

なお、本実施の形態においては、ゲート通路５５に、キャビティ５２の一部を構成するゲート５６の開放又は閉鎖するゲートバルブ機構６０が設けられているが、本発明はかかる例に限定されず、可動金型１３内である限り、ゲートバルブ機構６０の設置箇所に特に限定はない。

［第２の実施の形態］
上述の本発明の第１の実施の形態では射出装置は可動金型に接触可能に取り付けられていたが、本発明はかかる例に限定されず、射出装置は固定金型に接触可能に取り付けられていてもよい。

図１４は、本発明の第２の実施の形態にかかる射出成形機の全体構成を示す図である。

図１４に示すように、射出装置２１１は、本発明の第１の実施の形態の場合と同様に、ガイド部材２１３に沿って縦方向（鉛直方向）に摺動し、スクリュが加熱シリンダ２１４内において縦方向（鉛直方向）に移動する縦置型射出装置である。型締装置２２０は、可動金型２３４が取り付けられた可動プラテン２２３が固定プラテン２２１に向かって横方向（水平方向）に移動する横置型となっている。即ち、射出装置２１１は、型締装置２２０の型締方向と略垂直方向に設けられている。

型締装置２２０の固定プラテン２２１の背面には、キャビティ内で固化された成形品を成形品保持部として保持し、当該成形品を固定金型２３１から分離して取り出す（エジェクト）するためのエジェクタ装置２２８が配設されている。

射出装置２１１は、可動プラテン２２３が固定プラテン２２１に向かって移動し、固定金型２３１及び可動金型２３４が型閉されているときに、固定金型２３１に向かって前進して固定金型２３１の上面に形成されたノズルタッチ部に接続し（ノズルタッチ）、溶融樹脂が、型締装置２２０の型締方向と略垂直方向に、固体金型２３１内に設けられたランナに供給される。

更に、本実施の形態では、キャビティの一部を構成するゲートも固定金型２３１に設けられ、前記ゲートを開放又は閉鎖するゲートバルブ機構も固定金型２３１に設けられている。

なお、固定金型２３１内の具体的な構造は、本発明の第１の実施の形態における可動金型１３と略同一であるため、詳細の説明は省略する。

かかる構造の下、成形品であるプラスチックレンズの側面を形成する部分が、固定金型２３１という１つの金型内に設けられており、可動金型２３４側と固定金型２３１側とに分離されていない。従って、本実施の形態においても、成形品であるプラスチックレンズの側面を１つの金型内で分離せずに成形することができ、所望の精度を得ることができる。

また、可動金型２３４ではなく固定金型２３１に射出装置２１１が接触して射出が行うわれるため、可動金型２３４の移動に伴い射出装置２１１も移動しなければならない状態を回避することができ、射出成形機の装置全体の構造を簡易にすることができる。

更に、射出装置２１１が縦置型となっているので、射出成形機の全長を短縮することができる。そのため、射出成形機の設置スペースを狭くすることができ、省スペースでの成形が可能となる。

［第３の実施の形態］
上述の本発明の第１及び第２の実施の形態では型締装置が横置型、射出装置が縦置型となっていたが、本発明はかかる例に限定されず、型締装置が縦置型、射出装置が横置型であってもよい。

図１５は、本発明の第３の実施の形態にかかる射出成形機の全体構成を示す図である。

図１５に示すように、本実施の形態では、型締装置３２０は、可動プラテン３２３が縦方向（鉛直方向）に移動する縦置型となっている。射出装置３１１は、加熱シリンダ３１４内においてスクリュが横方向（水平方向）に移動する横置型となっている。即ち、射出装置３１１は、型締装置３２０の型締方向と略垂直方向に設けられている。

型締装置３２０においては、下から、固体金型（下金型）３３２が取り付けられた固定プラテン３２１、可動金型（上金型）３３４が取り付けられた可動プラテン３２３、及びサポートプレート３２９の順に配設され、前記固定プラテン３２１の背面が成形機フレーム３１２に固定されている。固定プラテン３２１の背面には、キャビティ内で固化され保持されていた成形品を成形品保持部として保持し、当該成形品を固定金型（下金型）３３２から分離して取り出す（エジェクト）するためのエジェクタ装置３２８が配設されている。

射出装置３１１は、可動プラテン３２３が固定プラテン３２１に向かって移動し、固定金型（下金型）３３２及び可動金型（上金型）３３４が型閉されているときに、固定金型（下金型）３３２に向かって前進し、射出ノズル３１４ａが固定金型（下金型）３３２の側面におけるスプルーの開口に押し付けられる、すなわち、ノズルタッチが行われ、溶融樹脂が、型締装置３２０の型締方向と略垂直方向に、固体金型３３２内に設けられたランナに供給される。

更に、本実施の形態では、キャビティの一部を構成するゲートも固定金型（下金型）３３２に設けられ、前記ゲートを開放又は閉鎖するゲートバルブ機構も固定金型（下金型）３３２に設けられている。

なお、固定金型（下金型）３３２内の具体的な構造は、本発明の第１の実施の形態における可動金型１３と略同一であるため、詳細の説明は省略する。

かかる構造の下、成形品であるプラスチックレンズの側面を形成する部分が、固定金型（下金型）３３２という１つの金型内に設けられており、可動金型（上金型）３３４側と固定金型（下金型）３３２側とに分離されていない。従って、本実施の形態においても、成形品であるプラスチックレンズの側面を１つの金型内で分離せずに成形することができ、所望の精度を得ることができる。

また、可動金型（上金型）３３４ではなく固定金型（下金型）３３２に射出装置３１１が接触して射出が行われるため、可動金型（上金型）３３４の移動に伴い射出装置３１１も移動しなければならない状態を回避することができ、射出成形機の装置全体の構造を簡易にすることができる。

更に、型締装置３２０が縦置型となっているので、射出成形機の全長を短縮することができる。そのため、射出成形機の設置スペースを狭くすることができ、省スペースでの成形が可能となる。また、射出装置３１１は横置型であるため、当該射出装置３１１を安定して取り付けることができる。

なお、本例では、射出装置３１１は、固定金型（下金型）３３２に射出装置３１１が接触するように、射出装置３１１は設けられているが、可動金型（上金型）３３４に射出装置３１１が接触するように、射出装置３１１を設けてもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

本発明の第１の実施の形態にかかる射出成形機の全体構成を示す図である。 図１に示す金型装置３７の拡大上面図である。 図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。 図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。 図１に示す金型装置３７が開いた状態（型開状態）における当該金型装置３７の拡大上面図である。 図５の線Ａ−Ａにおける断面図である。 本発明による金型装置で成形される成形品の一例である凸レンズを示す図である。 ２段シリンダによるゲートバルブの位置制御におけるバルブの位置を説明するための図である。 図８に示すバルブ位置と成形品との位置関係説明するための図である。 本発明による金型装置で成形される成形品の一例である凹レンズを示す図である。 本発明による金型装置で成形される成形品の一例である四角形の凹レンズを示す図である。 本発明による金型装置で成形される成形品の一例であるプリズムを示す図である。 主面の外形が円形を有する成形品を成形するためのゲートブッシュの構造を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる射出成形機の全体構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる射出成形機の全体構成を示す図である。

符号の説明

１３、２３４、３３４ 可動金型
１５、２３１、３３２ 固定金型
１２、２２０、３２０ 型締装置
３５、２１１、３１１ 射出装置
５２ キャビティ
５３ ランナ
５５ ゲート通路
５６ ゲート
６０ バルブゲート機構
１２０Ａａ、１２０Ｂａ 中子

Claims (11)

1. 一対の金型を含む型締装置と、
   前記金型のうちの一方の金型に接触した状態で溶融樹脂を射出する射出装置と、を備え、
   前記一方の金型は、前記一対の金型が型開した状態で成形品を保持する保持部を備えたことを特徴とする射出成形機。
2. 請求項１記載の射出成形機であって、
   前記一方の金型には、当該金型内における樹脂流路とキャビティとを接続し、前記成形品の側面の一部を形成するゲート部が設けられていることを特徴とする射出成形機。
3. 請求項２記載の射出成形機であって、
   前記一方の金型には、前記樹脂流路と前記キャビティとを接続する前記ゲート部を開放又は閉鎖するバルブゲート機構が設けられていることを特徴とする射出成形機。
4. 請求項１乃至３いずれか一項記載の射出成形機であって、
   前記保持部は移動自在に前記一方の金型に設けられ、
   前記一対の金型が型開した状態で、前記保持部材が移動することにより、前記成形品が前記一方の金型から分離して取り出されることを特徴とする射出成形機。
5. 請求項１乃至４いずれか一項記載の射出成形機であって、
   前記射出装置は、前記金型の型締方向と略垂直の方向に、前記一方の金型に接触可能に取り付けられ、
   前記溶融樹脂は、前記型締方向と略垂直の方向に、前記一方の金型に供給されることを特徴とする射出成形機。
6. 請求項５記載の射出成形機であって、
   前記射出装置は縦置型であり、前記型締装置は横置型であることを特徴とする射出成形機。
7. 請求項５記載の射出成形機であって、
   前記射出装置は横置型であり、前記型締装置は縦置型であることを特徴とする射出成形機。
8. 請求項１乃至７いずれか一項記載の射出成形機であって、
   前記一対の金型は可動金型であることを特徴とする射出成形機。
9. 請求項１乃至７いずれか一項記載の射出成形機であって、
   前記一対の金型は固定金型であることを特徴とする射出成形機。
10. 一対の金型であって、
    溶融樹脂を射出する射出装置と接触する金型を備え、
    前記金型は、前記一対の金型が型開した状態で成形品を保持する保持部を備えることを特徴とする金型。
11. 一対の金型のうちの一方の金型に射出装置のノズルを接触させ、
    前記一対の金型内に形成されるキャビティ空間に、前記射出装置により溶融樹脂を射出し、
    前記一方の金型に成形品が保持された状態で、前記一対の金型の型開きを行うことを特徴とする射出成形方法。

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