JP2010137539A - 金型装置、樹脂成形方法および樹脂成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲートを形成するゲート駒の形状及び寸法を成形品を、使用する各金型を換えた場合の各成形品に応じて変更調整可能とした金型装置を提供することにより、試作成形結果に基づく、ゲート駒の作り替え、金型組み替え交換、再成形等によるトライアンドエラーでの成形条件最適化を大幅に短縮すること。
【解決手段】樹脂製品を成形させるキャビティを入れ子で形成させた金型装置であって、前記キャビティと連通するゲート部の開口面積を変える可変手段を備えたことを特徴とする金型装置の発明など。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型装置、樹脂成形方法及び樹脂成形品に関し、特に大きさが微小な成形品の転写面に微細形状や光学面等を備えた樹脂成形品を高精度に形成するための金型装置、樹脂成形方法及び樹脂成形品に関する。

射出成形では、高熱のシリンダーなどによって溶かされたプラスチックの原料を金型のキャビティ内に流し込み、一定時間冷却することでプラスチックを固めて成形品を製造する。この成形に用いる成形機では、ノズルから射出された溶融樹脂は、金型のスプルー、ランナーを通りゲート（流入口）を通って成形品となる空洞部分であるキャビティに達する。
従来の金型のゲートでは、１製品に１金型が用いられているので、一定の大きさで一定形状となっている。
一方、微小な成形品の転写面に微細形状や光学面を形成する場合があり、多品種の成形品を成形するための金型のキャビティ部分（キャビティ入れ子とコア入れ子からなる金型部分の入れ子）を入れ替えて微小な成形品を製造することがある。このような入れ子を変えて多品種を製造する金型装置においては、キャビティ形状は異なるが大略的なゲート位置などが共通化できるため、共通ゲートを用いることが考えられる。

しかし、実際には成形品の種類が異なると共通のゲートが基本的に使用できなかった。すなわち入れ子を変えるたびに、ゲートの形状、寸法などを変えないと成形品毎に求める品質が異なり、不良品となってしまう。したがって理想的には共通ゲートを用いたいと言う要望があったとしても、この共通ゲートをそのままの形状、寸法などで用いることができないという問題点がある。このために共通ゲートを用いて上記したような問題点を解決することは見過ごされて来たと言える。
このように、共通のゲートを用い、このゲートのゲート形状および寸法を最適化するために、ゲートを、各成形品に応じて、形状および寸法の最適化のためにゲート駒を変化させるという点に着目した発明は、本発明者の知る限り、皆無と言って良い。
また、充填される溶融プラスチックの流れ方向と流量を制御すると同時に、キャビティ内にプラスチックを封じ込め、キャビティ内に流入した溶融材料が冷却固化するまで逆流を防ぐ役割をするゲートが提案されている（特許文献１〜４参照）。

図１５〜図１７は、キャビティ内に流入した溶融材料が冷却固化するまで逆流を防ぐ機構を有するゲートの従来例を示す図である。
図１５に示すように、この従来例のゲート５０は、ゲートを封止するために可動するカットパンチピン５１を有している。そして、図１５（Ａ）に示すように、溶融材料を金型のスプルー５２およびランナー５３からキャビティ５４に通す際には、カットパンチピン５１を下方に移動させ、ゲート５０を開状態にし、溶融材料５５がキャビティ５４内に入り終わると、図１５（Ｂ）に示すように、カットパンチピン５１を上方に突出するように移動させ、ゲート５０を閉状態にし、キャビティ５４内に流入した溶融材料が冷却固化するまでランナー５３への逆流を防ぐようになっている。
このゲート５０の機構の場合は、カットパンチピン５１の先端部が、成形毎に金型内壁部５６に突き当たるため、カットパンチピン５１の先端部に磨耗や変形が生じて、十分な閉止効果を得ることができなくなるといった問題がある。

図１５に示すゲート５０におけるカットパンチピンの磨耗や変形の問題に対して、図１６に示すような機構のゲート６０が提案されている。図１６に示すように、この従来例のゲート６０は、ゲートを封止するために可動するゲート閉止ピン６１を有し、このゲート閉止ピン６１には、成形材料が通過する成形材料通過口６２が設けられている。
そして、図１６（Ａ）に示すように、溶融材料を金型のスプルー５２およびランナー５３からキャビティ５４に通す際には、成形材料通過口６２がゲート部分にくるようにゲート閉止ピン６１を下方に移動させ、ゲート６０を開状態にし、溶融材料５５がキャビティ５４内に入り終わると、図１６（Ｂ）に示すように、成形材料通過口６２がゲート部分からはずれるようにゲート閉止ピン６１を上方に移動させ、ゲート６０を閉状態にし、キャビティ５４内に流入した溶融材料が冷却固化するまでランナー５３への逆流を防ぐようになっている。
このゲート６０の機構の場合は、成形材料通過口６２に残留した樹脂６３を取り除くことができず、次のショット時に樹脂の充填を阻害したり、残留樹脂が異物となって成形品内に混入するといった問題がある。

また、他の従来例として、図１７に示すような機構のゲート７０が提案されている。図１７に示すように、この従来例のゲート７０は、第１のランナー７１と第２のランナー７２との間に配設されており、ゲートを封止するために球状の可動部材７３およびストップピン７４を第２のランナー７２内に有し、可動部材７３を、第１のランナー７１と第２のランナー７２内の差圧によって駆動させることでゲートを閉止するようにしたものである。なお、ここでは、第１のランナー７１がキャビティと連通している。
すなわち、図１７（Ａ）に示すように、溶融材料を第２のランナー７２から第１のランナー７１およびキャビティに通す際には、球状の可動部材７３がストップピン７４側に移動され、ゲート７０を開状態にし、溶融材料５５がキャビティ内に入り終わると、図１７（Ｂ）に示すように、キャビティ内に充填された成形材料のバックプレッシャーにより球状の可動部材７３がゲート側に移動され、ゲート７０を閉状態にし、キャビティ内に流入した溶融材料が冷却固化するまで第２のランナー７２への逆流を防ぐようになっている。

このゲート７０の機構の場合は、小型で簡素な閉止構造とすることができるが、ここでの可動部材の駆動は樹脂を高圧でキャビティ内に充填したときのバックプレッシャーを利用したもので、可動部材７３の駆動は、充填時の圧力に依存しており、成形品形状（例えば薄肉品）によっては、樹脂を充填後直に冷却が進むため、可動部材７３を駆動するに十分な圧力を得ることができないといった問題が生じる。また、確実に樹脂供給通路を閉止するために高圧が必要となり、それに伴って成形品内に歪みが発生し、更には、樹脂供給通路の閉止と転写面の転写のための圧力発生のタイミングを個々に制御することができないという問題がある。
図１５〜図１７の何れの従来例も樹脂の逆流を防ぐゲートシールに関する対策法であるが、上述のような残課題を有し、また、樹脂の流れ方向と流量を制御するというゲートのもう一つの役割については何ら対策がとられていない。
このように、前掲の何れの発明も、樹脂の逆流を防ぐ対策に関する発明であり、樹脂の流れ方向と流量をそのキャビティ入れ子の変更によって、ゲートの形状等を変化させる発明は、何ら開示されてはいない。

以上のような課題を解決する手段として、ゲート部を形成するゲート駒の形状や位置、寸法等を試作による成形品の精度結果に応じて、修正し最適化を図るという新しい手法が必要と考えられる。
特に、成形品の大きさが微小であり、且つ転写面に微細な形状を有する高精度な品質の成形品を製造するには、ゲート形状および寸法の最適化作業は容易ではなく、ゲート駒の作り替え、金型組み替え交換等により、大幅な時間を要し、また歩留まりの点でも改善すべき問題がある。
本発明は、上記したような新規な思想に基づく発明であって、ゲートを形成するゲート駒の形状及び寸法を、成形品の大きさが微小であり、且つ転写面に微細な形状を有する高精度な品質の成形品ごとに要求される品質に応じて変更調整可能な樹脂成形装置を提供することを目的としている。これにより、トライアンドエラー（試作成形結果に基づく、ゲート駒の作り替え、金型組み替え交換、再成形等）による成形条件最適化の為の検討時間を大幅に短縮することができる。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、樹脂製品を成形させるキャビティを入れ子で形成させた金型装置であって、前記キャビティと連通するゲート部の開口面積を変える可変手段を備えた金型装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の金型装置において、前記可変手段は前記ゲートの前記樹脂製品を成形するための溶融樹脂と摺擦する面を規定する摺擦面の少なくとも１つを進退可能な可変手段によって規定される金型装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の金型装置において、前記可変手段は、前記摺擦面を複数に分割した分割面毎に進退可能に可変させて前記摺擦面が規定される金型装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の金型装置において、前記ゲート部の摺擦面の少なくとも１組が、扇状であり、前記扇状の中心角度を調整可能とした金型装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金型装置において、前記ゲート部の摺擦面の少なくとも１組が、扇状であり、前記扇状の中心角度を調整して前記摺擦面が規定される金型装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の金型装置において、前記駆動手段は駆動制御手段により制御される金型装置を特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、一体に接合された少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティが画成された金型を用いて、前記転写面を転写して成形する樹脂成形方法において、前記請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金型装置を用いて、前記金型が複数の中から選択した金型であり、前記選択した金型を用いてその金型に合わせて前記可変手段を調整して前記ゲート部を設定する樹脂成形方法を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金型装置によって作製された樹脂成形品であって、転写面に少なくとも１つ以上の光学鏡面を有する樹脂成形品を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、転写面の少なくとも１つに微細な凹凸パターンが形成されている樹脂成形品を特徴とする請求項８に記載の樹脂成形品。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９において、前記樹脂成形品を形成するための成形樹脂として、ガラス繊維強化型樹脂を用いる樹脂成形品を特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、樹脂製品を成形させるキャビティを入れ子で形成させた金型装置であって、前記キャビティと連通するゲートの摺擦面の形状を変える可変手段を備えた金型装置を特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の金型装置において、前記可変手段が、前記ゲート部内を移動動可能な複数個の可動ゲートブロックを有し、それぞれの可動ゲートブロックを個別に駆動して前記ゲートの摺擦面の形状を変更する金型装置を特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の金型装置において、さらに、前記複数個の可動ゲートブロックを個別に駆動制御する駆動制御部手段を備えた金型装置を特徴とする。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１に記載の金型装置において、前記可変手段が、複数個の可動ゲートブロックを有し、前記複数の可動ゲートブロックの摺擦面の形状が異なる金型装置を特徴とする。
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の金型装置において、さらに、前記複数個の可動ゲートブロックを個別に駆動制御する駆動制御部手段を備えた金型装置を特徴とする。
また、請求項１６に記載の発明は、樹脂製品を成形させるキャビティを入れ子で形成させた金型装置であって、前記キャビティと連通するゲート部を有し、前記ゲート部が、前記キャビティと連通して開口する複数個の開口部を有するゲートブロックからなる金型装置を特徴とする。
また、請求項１７に記載の発明は、一体に接合された少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティが画成された金型を用いて、前記転写面を転写して成形する樹脂成形方法において、請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の金型装置を用いて、前記金型が複数の中から選択した金型であり、前記選択した金型を用いてその金型に合わせて前記可変手段を調整して前記ゲート部を設定する樹脂成形方法を特徴とする。
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の金型装置によって作製された樹脂成形品であって、転写面に少なくとも１つ以上の光学鏡面を有する樹脂成形品を特徴とする。
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の樹脂成形品において、前記転写面の少なくとも１つに微細な凹凸パターンが形成されている樹脂成形品を特徴とする。
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１８又は１９に記載の樹脂成形品において、前記樹脂成形品を形成するための成形樹脂として、ガラス繊維強化型樹脂を用いる樹脂成形品を特徴とする。

本発明によれば、キャビティと連通するゲートの開口面積あるいはゲートの摺擦面の形状を可変に調整する可変手段を備えていることから、充填される溶融樹脂の流れ方向と流量を自在に制御することができる。その結果、ジェッティング等の樹脂流動に起因する成形不良現象を解消し、高転写性を有する高精度な品質の樹脂成形品が得られる。
また、より精密に充填される溶融樹脂の流れ方向と流量を制御することができるので、樹脂流動に起因する様々な成形不良現象（ウェルドライン、外観不良、曇りなど）を解消し、高転写性を有する高精度な樹脂成形品が得られる。

本発明の金型装置の１例を示す断面図である。 （Ａ）は図１のＩ部の部分拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）のゲート部の図である。 本発明における第１の実施形態例であり、ゲート部を形成するための可変手段の構成例を説明するための図で、（Ａ）はＷＬ面を、（Ｂ）はＷＨ面を、（Ｃ）はＷＬ面とＷＨ面の双方を可変手段であるロッド１０２で形成する例である。 図３に示す可変手段としてのロッドとして、面分割型のロッドの例を示す図であり、（Ａ）は外層と内層のように３分割した例（内側部を内層とし外側部を外層とした例）を示し、（Ｂ）は２分割した例（内側部を矩形状とし、外側部をコ字状に形成した例）を示す。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、ゲート１の摺擦面全てに面分割型ロッドを用いた場合の可変手段の動作例を説明するための図である。 本発明における第２の実施形態例であり、ゲート１を拡大して示した図であり、（Ａ）は図１のＩ部に相当する部分の拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 図６に示した実施形態の変形例を示すもので、（Ａ）は図１のＩ部に相当する部分の拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 本発明におけるさらに他の実施形態例であり、ゲート１を拡大して示した図であり、（Ａ）は図１のＩ部に相当する部分の拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 成形条件における保圧不足が原因による、あばた状の外観不良を示す概念図である。 転写面におけるガス等による曇りの発生を示す概念図である。 図９及び図１０に示す問題点の解決手法を説明した図である。 本発明の金型装置により成形された成形品（プラスチックレンズ（たとえば画像形成装置に用いられるｆ−θレンズに使用可能））の１例を示す図である。 本発明の金型装置により成形された成形品（プラスチックレンズ（たとえば軸対称回折型レンズ（コリメートレンズ）））の他の１例を示す図である。 本発明の樹脂射出成形装置により使用される樹脂としてガラス繊維を含む樹脂で成形された成形品の１例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、従来技術における射出成形機のゲート部を横断する開閉機構部を中心に説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、従来技術における射出成形機のゲート部を横断する開閉機構部を中心に説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、従来技術における射出成形機のキャビティに連通する樹脂供給経路の閉止を説明するための図である。

以下、本発明に係る金型装置、樹脂成形方法及び得られる樹脂成形品について、図面を参照しながら説明する。
まず本発明の金型装置について説明する。
図１は、本発明の金型装置の一例を示す概略構成を示す断面図である。
本例の金型装置は、可動金型Ａと、固定金型Ｂとを有して構成される。
可動金型Ａは、コア入れ子１０及び可動側受け板１１と、可動側受け板１１に固定された可動側型板１２、成形品の突き出し面４を押圧する突き出し機構部１３とから構成されている。また固定金型Ｂは、キャビティ入れ子１４及び固定側受け板１５と、固定側受け板１５に固定された固定側型板１６とで構成されている。また入れ子はキャビティ入れ子１４とコア入れ子１０により形成される。
キャビティ８の入り口には、射出機１７から射出されスプルー２を介しランナー９へ至った溶融樹脂をキャビティ８に通すゲート（流入口）１が設けられている。そして、このゲート１には、ゲート１の開口面積あるいはゲート１の開口の摺動面の形状を変える可変手段１００が設けられている。

［第１実施形態］
図２は、図１に示す本発明の金型装置におけるＩ部の部分拡大図である。
図１及び図２に示すように、射出機１７から射出された溶融樹脂は、スプルー２を介し、ランナー９からゲート１を通ってキャビティ８に至る。本発明では、図２（Ａ）に示すように、ゲート１の摺擦面がゲート１の開口面積を可変させる可変手段１００により形成されている。
可変手段１００としては、少なくとも１対のロッド１０２と、この１対のロッド１０２の各々を金型内におけるゲート１の摺動面の１面として位置決めするための位置決め駆動部１０１と、位置決め駆動部１０１によるロッド１０２の駆動位置決めを制御するための駆動制御装置１８とを有している。ここで、ゲート１の摺動面とは、ゲート１において溶融樹脂が接触する面を言う。
位置決め駆動部１０１としては、ゲート１の摺動面となるロッド１０２の先端面１０２ａが、所望の位置になるように設定可能であればよく、位置決め駆動部１０１としては、たとえば駆動モータによるものであっても良いし、手動によるものであっても良い。なお、位置決め駆動部１０１として駆動モータを用いた場合には、駆動制御装置１８により位置決めを自動的に行うように、駆動モータを自動的に制御するようにする。

図２（Ｂ）に示すように、樹脂との摺擦面はＷ×Ｌで形成される面（以下ＷＬ面という：以下このような面の表示も同様な表示を用いる）とＷ×Ｈで形成される面（ＷＨ面という）とからなっている。換言すれば、この図では、ゲート１の開口面の面積はＷ×Ｈであり、この面積がランナー９に繋がるゲート１の入り口側と、キャビティ８に繋がるゲート１の出口側とで略同一の場合の例を示している。
本実施形態では、摺擦面ＷＬ面とＷＨ面が矩形の場合を例として説明する。図２（Ｂ）に示すゲート１では、直方体形状のゲート１であり、溶融樹脂は紙面下側に記載した矢印で示す下側のランナー９からゲート内に流入し、上側のキャビティ８へ流出して行く。なお、図２（Ａ）に示すように、可変手段１００のロッド１０２が移動することによって、摺擦面ＷＬ面とＷＨ面におけるＷが変化することが分かる。なお、ここでは、摺擦面のＬＨ面が可変手段１００のロッド１０２の先端面１０２ａとなっている。

図３は、キャビティ８側から見たゲート１における可変手段１００としてのロッド１０２の配置例を示す。なお、図３において、番号１０３は、所定の固定部材を示す。
図３（Ａ）は、図２（Ｂ）に示すようにゲート１の摺擦面の少なくとも１対のＬＨ面が可変手段１００のロッド１０２の先端面１０２ａにより構成される例を示したものである。
なお、この実施形態では、摺擦面のＬＨ面がロッド１０２の先端面１０２ａとなる構成について説明したが、これに限定されることなく、図３（Ｂ）に示すように、１対のＷＬ面がロッド１０２の先端面１０２ａとなる構成にしても良いし、図３（Ｃ）に示すように、１対のＬＨ面および１対のＷＬ面とが、ロッド１０２の先端面１０２ａとなるようにしても良い。
すなわち、図３（Ａ）に示す例では、可変手段１００のロッド１０２の進退によって、ゲート１の摺擦面ＷＬ面とＷＨ面の面積が変化し、図３（Ｂ）に示す例では、可変手段１００のロッド１０２の進退によって、ゲート１の摺擦面ＨＷ面とＨＬ面の面積が変化する。そして、図３（Ｃ）に示す例では、可変手段１００のロッド１０２の進退によって、ゲート１の摺擦面のＷＬ面とＷＨ面とＨＷ面とＨＬ面の面積が変化する。
なお、図３（Ｃ）に示す例では、初めにＬＨ面側のロッド１０２が移動（以下、縮径方向と言うことがある）していき、そのＬＨ面側のロッド１０２がＬＷ面側のロッド１０２の内側域に達したときにＬＷ面のロッド１０２が進むようになっている。
これとは逆に、初めにＬＷ面側のロッド１０２が移動していき、そのＬＷ面側のロッドがＬＨ面側のロッド１０２の内側域に達したときにＬＨ面のロッド１０２が進むように構成してもよい。

図４は、このような可変手段であるロッド１０２が、外側域１０２１と内側域１０２０とから構成される例（面分割ロッドの例）を示す。
図４（Ａ）に示すロッド１０２は、外側域１０２１と内側域１０２０とがサンドイッチ状に構成された例であり、図４（Ｂ）に示すロッド１０２は、外側域１０２１が内側域１０２０を取り囲むように略コ字状に形成された例を示す。
次に、図４（Ａ）に示す面分割型ロッド１０２を用いて３段階でゲート１の開口面積ＷＨを調整する例を図５を参照して説明する。ここでは、図３（Ｃ）に示すように、可変手段のロッドの進退によって、ゲート１の摺擦面のＷＬ面とＷＨ面とＨＷ面とＨＬ面の面積が変化する場合を例にとって説明する。

図５において、摺擦面ＷＨ面に対向するロッドを、第１の面分割型ロッド１０２−１とし、摺擦面ＨＬ面に対向するロッドを、第２の面分割型ロッド１０２−２とする。まず、図５（Ａ）に示すように、第１の面分割型ロッド１０２−１が、ゲートが縮径するように位置Ｈ₀から位置Ｈ₁まで移動する。ここで、位置Ｈ₁は、第２の面分割型ロッド１０２−２の内側域１０２０に達する位置である。
次に、図５（Ｂ）に示すように、第２の面分割型ロッド１０２−２の内側域１０２０が、ゲートが縮径するように移動する動作を開始し、位置Ｗ₀から位置Ｗ₁まで移動する。ここで、位置Ｗ₁は、第１の面分割型ロッド１０２−１の内側域１０２０に達する位置である。
そして、図５（Ｃ）に示すように、第１の面分割型ロッド１０２−１の内側部１０２０が、所定位置までが移動する。このように、３段階でゲートの開口面積ＬＨが変化して行く。
なお、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一方の組の面を面分割型ロッドを用い、他の組の面を固定型壁面とする構成も挙げることもできる。本発明では、このように、摺擦面の少なくとも１つを進退可能な可変手段を用いてゲート１の開口面積を変えることができる。

本発明において、キャビティ入れ子１４とコア入れ子１０とで形成される入れ子によって、ゲート１を形成する各ロッドの位置が予め決められている場合には、入れ子のデータを入力するか予め設定しておき、操作時等に確認して各ロッドの位置決めを制御手段１８に入力等することにより行なうことができる。
またゲート１を形成する各ロッドの位置が未定の場合には、制御手段に各値を試行的に入力し、その位置決めを決定した段階でこの値を制御手段に登録し、以後、この値を用いて少なくとも第１と第２のロッド、あるいは第１から第４のロッドの位置決め（内側部の操作設定も含む）を行なってゲート１を形成することもできる。さらに、一旦ロッド位置を仮決め値とし、この値を用いて、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）を用いて検証した後に本位置決め値を各ロッド１０２に対して決定し、これを用いてゲート１（の摺擦面）を決定することもできる。

この際に面分割型ロッドを用いた場合には、第１、第２または第１〜第４の各面分割型ロッドの外側部１０２１と内側部１０２０のそれぞれの移動量はそれぞれ独立に設定しておくことができる。なお面分割型ロッドの外側部１０２１、内側部１０２０を調整するための駆動部１０１は、内側部１０２０のみを、基本的には駆動可能とし、外側部１０２１はこの内側部に固定する固定部１０３との固定を解除することにより、独立して移動可能になるように構成しても良い。
そして、面分割型ロッドを個別に駆動させたり、合一してロッド全体を移動するように、アクチュエータの動作を設定しておくことができる。なお各入れ子によって、面分割型ロッドによりゲート１を規定する摺擦面を異なるようにしている。このため、ある入れ子の場合、前記第１の面形成工程によってゲート１の規定を終了し、他の入れ子の場合、第２の面形成工程に進んである所定位置まで進退させてゲート１を規定したりできる。
さらに、第１〜第４の面分割ロッドを用いるような場合には、さらに面形成工程が増えるため、その摺擦面を調整するためにそのいずれかの工程まで実行して、ゲート１を複数の形状に規定することも可能である。

［第２実施形態］
次に、図６を用いて、本発明の金型装置を第２実施形態により、説明する。
図６には、ゲート１を主に示した、ランナー９からゲート１を通過してキャビティ８に至る溶融樹脂の通過経路を示している。
本実施形態では、可変手段として、ゲート１内を移動可能な複数個の可動ゲートブロック４１の組み合わせを用い、それぞれの可動ゲートブロック４１を個別に駆動してゲート１の摺擦面の形状を変更するようにしたものである。
図６は、本発明における第２の実施形態例であり、ゲート１を拡大して示した図であり、（Ａ）は図１のＩ部に相当する部分の拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
図６（Ａ）に示すように、可変手段として、第１のゲートブロック４１ａおよび第２のゲートブロック４１ｂと、駆動制御手段として、第１および第２のゲートブロック４１ａ、４１ｂを個別に方向Ａに沿って駆動制御する第１および第２の駆動制御部４２ａ、４２ｂとを有し、第１および第２の駆動制御部４２ａ、４２ｂによって第１および第２のゲートブロック４１ａ、４１ｂを個別に駆動制御することによって、ゲート１の摺擦面の形状を容易に変更できるようになっている。

この実施形態では、第１のゲートブロック４１ａが左右個別に相対移動なゲートブロック４１ａ₁、４１ａ₂からなり、それぞれ第１の駆動制御部４２ａ₁、４２ａ₂により個別に駆動制御され、第２のゲートブロック４１ｂが、左右個別に相対移動なゲートブロック４１ｂ₁、４１ｂ₂からなり、それぞれ第２の駆動制御部４２ｂ₁、４２ｂ₂により個別に駆動制御されるようになっている。
なお、図６に示した例では、第１のゲートブロック４１ａの開口が幅Ｗ２、厚さＨ２となり、第２のゲートブロック４１ｂの開口が幅Ｗ１、厚さＨ１となり、Ｗ１<Ｗ２、Ｈ１<Ｈ２との状態になっている。
このように、第１および第２の駆動制御部４２ａ₁、４２ａ₂、４２ｂ₁、４２ｂ₂が、複数個のゲートブロック４１ａ₁、４１ａ₂、４１ｂ₁、４１ｂ₂の組み合わせにて構成された第１および第２のゲートブロック４１ａ、４１ｂの各摺擦面に対して、それぞれ個別に設けられ、且つ駆動制御部４２によって単独で制御可能としたことから、より精密に射出充填される溶融樹脂の流動を制御することができる。その結果、樹脂流動に起因する成形不良現象を解消し、高転写性を有する高精度な樹脂成形品が得られる。
従って、図１２〜１８に示すような各樹脂成形品の品質に応じてゲート１の形状を適宜変更調節することができる。
また、キャビティの厚さ寸法の変更があった場合や、成形条件の変更があった場合等においても、成形に際して最適なゲート形状を速やかに設定する事ができる。

図７は、図６に示した実施形態の変形例を示すもので、（Ａ）は図１のＩ部に相当する部分の拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
図７に示すように、この変形例は、第１のゲートブロック４３ａと第２のゲートブロック４１ｂの摺擦面の形状が異なっているものである。具体的に説明すると、上側の第１のゲートブロック４３ａ₁、４３ａ₂の各摺擦面４３ａ₃、４３ａ₄が傾斜面となっており、下側の第２のゲートブロック４１ｂ₁、４１ｂ₂は、図６の実施形態と同様に、その各摺擦面が垂直面となっている。このような摺擦面の形状が異なっているゲートブロックを状況に合わせて組み付けることによって、樹脂成形品の品質に応じて容易にゲート１の形状や寸法を変更できるようになる。
なお、図７に示した例では、第１のゲートブロック４３ａの上側開口が幅Ｗ２、厚さＨとなり、第１のゲートブロック４３ａの下側開口が幅Ｗ１、厚さＨとなり、第２のゲートブロック４１ｂの開口が幅Ｗ１、厚さＨとなり、Ｗ１<Ｗ２との状態になっている。
なお、この変形例においては、第１のゲートブロック４３ａと第２のゲートブロック４１ｂとが組み付け固定されている構成を示しているが、第１のゲートブロック４３ａと第２のゲートブロック４１ｂとがゲート１内を移動可能としても良い。

図８は、本発明におけるさらに他の実施形態例であり、ゲート１を拡大して示した図であり、（Ａ）は図１のＩ部に相当する部分の拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
図８に示すように、この実施形態では、ゲート１として、キャビティの任意の位置に、キャビティと連通して開口する複数個の開口部４４ａを有するゲートブロック４４を用いている。なお、図８に示した例では、ゲートブロック４４の開口部４４ａが幅Ｗ、厚さＨとなっている。
このように、キャビティの任意の位置にキャビティと連通して開口する複数個の開口部４４ａを有するゲートブロック４４を用いることにより、より多彩な溶融樹脂の流動パターンを形成することができるようになる。
なお、この実施形態においては、ゲートブロック４４が固定されている構成となっているが、ゲートブロック４４がゲート１内を移動可能としても良い。
以上のように、本発明の金型装置では、ゲート１の摺擦面を可変手段によって構成しているため、入れ子を入れ替えて各種成形品を形成する場合に対応することができる。
また、他の変形例として、キャビティに連通する樹脂供給路を形成するゲート部の幅方向の面の形状を扇状とし、この扇状の中心角度（開き角度）を入れ子毎に異なる樹脂成形品に応じて、変更調整できるようにすることも可能である。これにより、ゲート部の形状に起因する成形不良現象を解消し、高転写性を有する高精度な品質の樹脂成形品が得られる。

このようなゲート部１を適宜調整可能な本発明の金型装置により、射出機から射出された溶融樹脂は、スプルー部２を通ってランナー部に至り、ゲート部１での摺擦により最適樹脂温度に調整された溶融樹脂がキャビティに入って第１の面と第２の面において適度な保圧によりキャビティの第１および第２の内面に確実に密着されるように溶融樹脂が流入することになる。
金型に注入された直後の樹脂は、表面は固化しているものの、中はまだ十分に固まっておらず、この段階で保圧が不足すると、半固化した表面が金型キャビティに密着せず、あばたの様な外観不良を生じやすくなる（図９）。
また、類似した不良現象に曇りがある。曇りは成形品が金型に密着していなかったことによる転写不良である。保圧が低いことにより、樹脂の金型面への押し付けが弱く、空気（ガス）が抜けないために表面に曇りが発生する（図１０）。ガラスなどのフィラーを多く配合している材料では、表面にフィラーが浮きやすいため、より目立ちやすくなる。

またゲートを複数設けた場合などでは、ウェルドラインなども生じることもあり得る。このため本発明ではゲート部の摺擦面を調整して溶融樹脂温度をこの摺擦面において摺擦させて上昇させるなどして溶融樹脂温度を最適化させて、また、ゲート部１の入力面と出力面の面積を変えることにより保圧を最適に調節可能にして、図１１に示すようにキャビティ８の内面に密着するようにして、曇り、あばたなどの発生を抑止することができる。なお図１２において第１の転写面８１は凸面であり、第２の転写面８２は凹面で構成される場合の例を示した。
もちろん、本発明では、射出機からスプルー部、スプルー部からランナー部、このランナーからゲート部１を通してキャビティに至るまでの、特にゲート部に着目して適宜調整を行なって、ジェッティングの問題に対しても成形品にその問題が生じないように、設ける位置、その個数などを適宜選択することにより、最小になるような構成している。
しかしながら、本発明では射出機からスプルー部、スプルー部からランナー部、このランナーからゲート部１を通してキャビティに至るまでの公知の発明の構成により、ジェッティング等の問題を解決する際に対して、得られる成形品にその問題が生じないように、設ける位置、その個数などを適宜選択することにより、最小になるような構成としている。

成形品として、別の１例を図１３に示す。図１３は、第１の転写面８１が同心円状に回折面状に微細な凹凸パターンが形成された例であり、第２の転写面８２は本発明に係る金型装置を用いて得られる成形品の例である。
本発明の金型装置を用いることにより、ゲート部の各面が各成形品に応じて適切に配置されて好適な状態で摺擦可能な構成となっている。該ゲート部の各面は、この面を形成するための駆動制御手段に連結されている。このように、本発明の金型装置においてゲート部の摺擦面を適時変更調整することができる。その結果、ゲート寸法に起因する成形不良現象を解消し、高転写性を有する高精度な品質の樹脂成形品が得られる。
また本発明では、キャビティに連通する樹脂供給路を形成するゲート部の幅方向の面を扇状とし、この扇状の開き角度を調節可能な構成とし、好ましくは駆動制御手段により、変更調整可能としたことから、ゲート形状に起因する成形不良現象を解消し、高転写性された光学面を有する高精度な品質の樹脂成形品が得られる。

また本発明では、一体に接合された少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティが画成された金型を用いて、前記キャビティ内に充填された溶融樹脂にキャビティ内面での転写面を転写する樹脂成形方法において、キャビティに連通する樹脂供給路を形成するゲート部を可変手段により形成した前記した金型装置を用いて形成することによって、その樹脂成形品に求められる品質に応じて制御ができる。これにより、ジェッティング等の樹脂流動に起因する成形不良現象を生じさせないかまたは生じてもその樹脂製品の求められる物性などの品質を確実に担保でき、高転写性の光学面を有する高精度な品質の樹脂成形品を得ることができる。
また本発明によれば、一体に接合された少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティが画成された金型を用いて、前記キャビティ内に充填された溶融樹脂に転写面を転写する樹脂成形方法において、ゲート部の摺擦面の少なくとも１つを入れ子を換えても、製造される樹脂成形品の要求される品質に応じて、個々の入れ子に応じて変更調整可能とできることから、より精密にゲート部を適時変更調整することができる。その結果、ゲート部の形状などに起因する成形不良現象を解消でき、高転写性の光学面を有する高精度な品質の樹脂成形品が得られる。

また本発明によれば、一体に接合された少なくとも１つ以上の光学面を転写面として有するキャビティが画成された金型を用いて、転写面として転写する樹脂成形方法において、キャビティに連通する樹脂供給路を形成するゲート部の幅方向の面の形状が、扇状であり、この扇状の中心角度（開き角度）を入れ子毎に異なる樹脂成形品に応じて、変更調整できるから、ゲート部の形状に起因する成形不良現象を解消し、高転写性を有する高精度な品質の樹脂成形品が得られる。
さらに本発明では、図１４に示すように、カーボン繊維強化タイプ型樹脂のような炭素繊維入りの樹脂（たとえば光学的に透明な繊維、あるいはカーボンナノチューブなどの繊維も含む）を用いて成形することもできる。これによって、強度と高転写性を有する高精度な品質の樹脂成形品を得ることができる。

１ ゲート、２ スプルー、４ 可動部材、５ 金型、６ 表面層（固化層）、７ 保圧、 ８ キャビティ、９ ランナー、１０ コア入れ子、１１ 可動側受け板、１２ 可動側型板、１３ 突き出し機構、１４ キャビティ入れ子、１５ 固定側受け板、１６ 固定側型板、１７ 射出機（溶融樹脂注入機）、１８ 駆動制御装置、２４ ガラス繊維強化型樹脂、４１、４３、４４ ゲートブロック、４２ 駆動制御部、８１ 第１の転写面（第１の光学面）、８２ 第２の転写面（第２の光学面）、１０１ 駆動部、１００ 可変手段、１０２ ロッド、１０２１面分割型ロッドの内側部、１０２２ 面分割型ロッドの外側部、１０２３ ロッド本体、１０２４ 引張部、１０２５ 支点、１０２６ 摺擦面部、１０２７ 固定部、Ｗ ゲート幅、Ｈ ゲート厚、Ｌ ランド長さ（ゲート長）

特許第３４５７２６１号 特開平１１−２２７００８号公報 特開２０００−０９４４８４公報 特公平７−１２６３１号公報

Claims (20)

1. 樹脂製品を成形させるキャビティを入れ子で形成させた金型装置であって、
   前記キャビティと連通するゲートの開口面積を変える可変手段を備えたことを特徴とする金型装置。
2. 前記可変手段は前記ゲートの前記樹脂製品を成形するための溶融樹脂と摺擦する面を規定する摺擦面の少なくとも１つを進退可能な可変手段によって規定されることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
3. 前記可変手段は、前記摺擦面を複数に分割した分割面毎に進退可能に可変させて前記摺擦面が規定されることを特徴とする請求項２に記載の金型装置。
4. 前記ゲート部の摺擦面の少なくとも１組が、扇状であり、前記扇状の中心角度を調整して前記摺擦面が規定されることを特徴とする請求項２に記載の金型装置。
5. 前記可変手段は進退可能に調整する駆動手段が前記可変手段と連結されて駆動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金型装置。
6. 前記駆動手段は駆動制御手段により制御されることを特徴とする請求項５に記載の金型装置。
7. 一体に接合された少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティが画成された金型を用いて、前記転写面を転写して成形する樹脂成形方法において、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金型装置を用いて、前記金型が複数の中から選択した金型であり、前記選択した金型を用いてその金型に合わせて前記可変手段を調整して前記ゲート部を設定することを特徴とする樹脂成形方法。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金型装置によって作製された樹脂成形品であって、転写面に少なくとも１つ以上の光学鏡面を有することを特徴とする樹脂成形品。
9. 前記転写面の少なくとも１つに微細な凹凸パターンが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の樹脂成形品。
10. 前記樹脂成形品を形成するための成形樹脂として、ガラス繊維強化型樹脂を用いることを特徴とする請求項８又は９に記載の樹脂成形品。
11. 樹脂製品を成形させるキャビティを入れ子で形成させた金型装置であって、
    前記キャビティと連通するゲートの摺擦面の形状を変える可変手段を備えたことを特徴とする金型装置。
12. 前記可変手段が、前記ゲート部内を移動動可能な複数個の可動ゲートブロックを有し、それぞれの可動ゲートブロックを個別に駆動して前記ゲートの摺擦面の形状を変更することを特徴とする請求項１１に記載の金型装置。
13. 前記金型装置が、さらに、前記複数個の可動ゲートブロックを個別に駆動制御する駆動制御部手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の金型装置。
14. 前記可変手段が、複数個の可動ゲートブロックを有し、前記複数の可動ゲートブロックの摺擦面の形状が異なることを特徴とする請求項１１に記載の金型装置。
15. 前記金型装置が、さらに、前記複数個の可動ゲートブロックを個別に駆動制御する駆動制御部手段を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の金型装置。
16. 樹脂製品を成形させるキャビティを入れ子で形成させた金型装置であって、
    前記キャビティと連通するゲート部を有し、前記ゲート部が、前記キャビティと連通して開口する複数個の開口部を有するゲートブロックからなることを特徴とする金型装置。
17. 一体に接合された少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティが画成された金型を用いて、前記転写面を転写して成形する樹脂成形方法において、
    請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の金型装置を用いて、前記金型が複数の中から選択した金型であり、前記選択した金型を用いてその金型に合わせて前記可変手段を調整して前記ゲート部を設定することを特徴とする樹脂成形方法。
18. 請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の金型装置によって作製された樹脂成形品であって、転写面に少なくとも１つ以上の光学鏡面を有することを特徴とする樹脂成形品。
19. 前記転写面の少なくとも１つに微細な凹凸パターンが形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の樹脂成形品。
20. 前記樹脂成形品を形成するための成形樹脂として、ガラス繊維強化型樹脂を用いることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の樹脂成形品。

Images