JP2011000858A - 成形金型および樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、金型に取付けする位置決めピンや位置決め孔の位置の調整や加工を、容易に高精度に低価格で実現できる構造を有した成形金型を提供することを課題とする。
【解決手段】型締めした際にＰＬ面にて接触する可動型と固定型とを備え、該可動型と該固定型は一方の型の前記ＰＬ面に形成した穴に挿入固定した位置決めピンを、他方の型の前記ＰＬ面に形成した位置決め孔に挿入することにより位置決めする成形金型において、前記穴は略矩形であり、前記位置決めピンの前記穴への挿入部の断面形状は略矩形であることを特徴とし、金型に取付けする位置決めピンや位置決め孔の位置の調整や加工を、容易に高精度に低価格で実現できる構造を有した成形金型を提供する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、樹脂成形品を製造するための成形金型、および成形金型により射出成形した樹脂成形品等に関するものである。

従来より、射出成形装置に用いられる成形金型は、固定型（固定側金型）に対して可動型（可動側金型）を進退移動可能に備え、両金型を型締めすることにより、キャビティが形成される。このキャビティ内に加熱して溶融させた樹脂（溶融樹脂）を充填した後、可動型および固定型に形成された流路に冷却水等を流して可動型および固定型を冷却し、この溶融樹脂を冷却、固化させて樹脂成形品（例えば、非球面プラスチックレンズ等）が成形される。

この成形金型は、固定型と可動型の接触面であるパーティング面（「ＰＬ面」、「パーティングライン面」、「パーティングライン」とも呼ぶ。）の平面度を高精度に仕上げると共に、固定型と可動型の一方の型に形成した穴に挿入固定した位置決めピン（「テーパーピン」とも呼ぶ。）を、他方の型のパーティング面に形成した位置決め孔に挿入することにより、所定の公差をもって接触（嵌合）させ、精度良く位置決めを行うようにしている。

特開２００３−１０３５７０号公報 特開２００５−４１０２０号公報 特開２００６−１４２５７２号公報 特開２００８−１６２１０２号公報

近年、高い寸法精度の樹脂成形品の需要が増大するようになった。例えば、画像形成装置の分野では、画像形成の高精度化に伴い、画像形成装置（プリンター等）で用いられる樹脂成形品としての非球面プラスチックレンズ等には高精度なものが要求されるようになった。

それに伴い、可動型と固定型を型締めすることにより可動型のＰＬ面に形成された可動型側キャビティと、固定型のＰＬ面に形成された固定型側キャビティが合わさって、１個のキャビティが形成される成形金型にあっては、可動型側キャビティと固定型側キャビティを互いに高精度に位置決めする必要が生じるに至った。

しかし、前記した従来の技術では、可動型側キャビティと固定型側キャビティを互いに高精度に位置決めするに際し、位置決めピンや位置決め孔の微調整や追加工に多大な工数および費用を要しているという問題があった。

具体的には、位置決めピンの位置を微調整する場合、位置決めピンのほとんどは断面略丸形状で特殊加工の偏芯加工をしているので、位置決めピンを挿入固定する穴位置は、偏芯加工（穴径の拡大や軸芯をずらす）等の高精度な加工が必要であった。このため、成形金型を分解して、位置決めピンを固定する一方の型（可動型または固定型）を取り出し、加工装置にセットして高精度な加工を施す必要があった。

また、位置決めピンを挿入する位置決め孔の位置を微調整する場合、位置決め孔が形成されている他方の型（可動型または固定型）の孔埋め処理をした後、再度孔を高精度に追加工する必要があった。このため、成形金型を分解して、位置決め孔を形成した他方の型（可動型または固定型）を取り出し、孔埋めした後、加工装置にセットして高精度な孔加工を施す必要があった。

本発明は、前記した問題に鑑みてなされたものであり、金型に取付ける位置決めピンや位置決め孔の位置の高精度な微調整を容易かつ低価格で実現できる構造を備えた成形金型等を提供すると共に、かかる成形金型を用いて製造した高精度な樹脂成形品等を提供することを目的とする。

（第１発明）
本発明は、型締めした際に、パーティング面にて接触する固定型と可動型とを備え、前記固定型と前記可動型には、一方の型の前記パーティング面に形成した穴に挿入固定した位置決めピンを、他方の型の前記パーティング面に形成した位置決め孔に挿入することにより位置決めする成形金型に関するものである。

そして、前記穴は略矩形であり、前記位置決めピンの前記穴への挿入部の断面形状は、略矩形であることを特徴としたものである。

ここで、パーティング面（ＰＬ面）とは、成形金型を構成する固定型と可動型が型締めした際に接触する成形金型の分割面のことである。

位置決めピン（テーパーピン）は、他方の型に形成された位置決め孔に挿入（嵌合）する一端部分の断面形状が略円形状（円形状または楕円形状）であるのに対し、一方の型に形成された矩形形状の穴に挿入する他端部分の断面形状が略矩形の形状である。

このため、当該他端部分の略矩形形状の外周面の一面または二面を切削加工することにより、容易に位置決めピンの位置調整ができる。すなわち、成形金型を分解し、重量が重く大きい一方の型を取り外して加工機にセットして加工する必要が無く、容易かつ低価格で位置決めピンの高精度な位置調整ができる。この際、矩形形状の穴の５つの内面の内、３つの面（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の面）を基準面とし、当該３つの基準面に、位置決めピンの他端部分を当て付けて位置調整することが望ましい。

かかる構成により、可動型と固定型を型締めした際に、可動型のパーティング面に形成された可動型側キャビティと固定型のパーティング面に形成された固定型側キャビティとを高精度に合わせて、１つのキャビティを形成することが容易かつ安価にできる。

また、前記位置決めピンは、前記型に一又は複数箇所に形成されてもよい。

（第２発明）
本発明は、型締めした際に、パーティング面にて接触する固定型と可動型とを備え、該固定型と該可動型は、一方の型の前記パーティング面に固定した位置決めピンを、他方の型の前記パーティング面に設けた位置決め孔に挿入することにより位置決めする成形金型に関するものである。

そして、前記他方の型には略矩形の挿入穴を形成し、前記位置決め孔は、該挿入穴に挿入固定した断面が略矩形のブロックに形成したことを特徴としたものである。

前記略矩形のブロックは、断面形状が略矩形の形状であり、略中央部に断面形状が略円形状（円形状または楕円形状）の位置決め孔が形成されている。また、前記他方の型には、前記ブロックを挿入固定する、矩形形状の挿入穴が形成されている。

このため、前記ブロックの外周面の一面または二面を切削加工等することにより、容易に位置決め孔の位置調整ができる。すなわち、成形金型を分解し、重量が重く大きい他方の型を取り外し、加工機にセットして加工する必要が無く、容易かつ低価格で位置決め孔の高精度な位置調整ができる。この際、矩形形状の挿入穴の５つの内面の内、３つの面（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の面）を基準面とし、当該３つの基準面に、前記ブロックを当て付けて位置調整することが望ましい。

かかる構成により、前記した第１発明の効果を奏し、従来よりも高精度な樹脂成形品を製造できる成形金型を提供することができる。

（第３発明）
また、本発明は、第１発明または第２発明の成形金型を準備し、前記成形金型を型締めして形成されるキャビティに溶融樹脂を射出し、前記キャビティに前記溶融樹脂を満たした後、前記成形金型を冷却することにより、前記溶融樹脂を冷却固化する樹脂成形品の製造方法を提供するものである。

（第４発明）
さらに、本発明は、前記第３発明の樹脂成形品の製造方法により成形した非球面プラスチックレンズを提供するものである。

かかる構成により、高精度な非球面プラスチックレンズを提供することができる。

本発明は、固定型に対して可動型を位置決めするための位置決めピンまたは位置決め孔の位置の微調整が容易な成形金型を提供できる。また、かかる成形金型により高精度な樹脂成形品を製造できる。

本発明に係る成形金型の上から見た概略断面図。（実施例１） 本発明に係る成形金型の固定型の正面図（部分拡大図）。（実施例１） 本発明に係る成形金型の可動型の正面図（部分拡大図）。（実施例１） 本発明に係る成形金型の位置決めピンの斜視図。（実施例１） 本発明に係る成形金型の位置決めピンの側面図。（実施例１） 本発明に係る成形金型の位置決めピンの平面図。（実施例１） 図４における可動型の位置決めピンを取り外した可動型の正面図。（実施例１） 本発明に係る成形金型の固定型の正面図（部分拡大図）。（実施例２） 本発明に係る成形金型の位置決め孔を形成するブロックの斜視図。（実施例２） 本発明に係る成形金型の固定型の正面図（部分拡大図）。（実施例２） 本発明に係る成形金型の可動型の正面図（部分拡大図）。（実施例３）

本発明を更に具体的に説明するための実施例を以下に記載する。なお、本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。

図１〜図７に本発明に係る実施例を示す。
図１は本発明に係る成形金型を上から見た部分断面図、図２は図１の点線部Ａを拡大し、矢視Ｎ方向より見た固定型の正面図、図３は図１の点線部Ａを拡大し、矢視Ｍ方向より見た可動型の正面図、図４は本発明に係る成形金型の位置決めピンの構造を示した斜視図、図５は本発明に係る成形金型の位置決めピンの側面図、図６は本発明に係る成形金型の位置決めピンの平面図、図７は図４に示す可動型の位置決めピンを取り外した可動型の正面図ある。
尚、図１に示した成形金型は、樹脂成形品である非球面プラスチックレンズをワンショットで２個同時成形する２個取りの成形金型であるが、紙面左側の部分は図示した紙面右側の部分と同一の構成であるため、省略している。

〔成形金型〕
図１に示すように、樹脂成形品である非球面プラスチックレンズ１を成形（製造）する成形金型３は、射出成形装置の樹脂注入ノズル８から溶融した樹脂が注入される側の固定型４と、固定型４に対して接離方向（図１上下方向）に開閉可能な可動型５と、光学入れ子となる第１の入れ子（固定型側）６および第２の入れ子（可動型側）７とから、主として構成されている。

固定型４と可動型５のパーティング面には、それぞれ固定型側キャビティと、可動型側キャビティが形成されており、かかる固定型４と可動型５を型締めした際に、固定型側キャビティと可動型側キャビティが合わさって樹脂成形品に対応した形状のキャビティ１３が形成されるようになっている。このキャビティ１３を構成する面（キャビティ面）の大部分は、レンズ面（入射面および出射面）を形成するための転写面１６を備えた第１の入れ子６と第２の入れ子７により構成されている。

そして、図３に示すように位置決めピンとしてのテーパーピン２は可動型５に備えられており、このテーパーピン２を挿入して固定型４に対して可動型５を位置決めするための位置決め孔１７は図２に示すように固定型４に形成されている。

（テーパーピン）
可動型５に固定したテーパーピン２は、図４乃至図６に示すような一端部分の断面形状が略円形状（円形状または楕円形状）で、可動型５に形成された矩形形状の穴に挿入する他端部分の断面形状が略矩形の形状を有している。本実施例１のテーパーピン２の寸法は、Ｔ＝１６ｍｍ、Ｄ＝１６ｍｍ、Ｗ＝１６ｍｍと小型なものとしたが、大きさは問わない。

そして、テーパーピン２には、一端部分から他端部分にかけて中心軸に沿って貫通孔が形成されており、一端部分には中心軸に沿って挫繰りが形成されている。貫通孔は、テーパーピン２を可動型５の雌ねじに螺合して固定するためのボルトを挿入するためのものであり、挫繰り部はボルトの頭部を挿入する（ボルトの頭部をテーパーピン２の先端から突出させないようにする）ためのものである。

このテーパーピン２は、図７に示す穴１５に挿入固定される。本実施例１では穴１５の寸法をテーパーピン２のＴ寸法、Ｗ寸法に対応する寸法をそれぞれ１６．５ｍｍ、１６．５ｍｍとし、Ｄ寸法に対応する寸法（深さ）を１６．５ｍｍ（図示せず）とした。このように穴１５は、テーパーピン２の寸法より若干、大きめの寸法であれば良い。また、挿入部とする穴１５の形状は、テーパーピンの一端部分の断面形状と対応していれば、どんな形状でも良い。

（テーパーピンの位置の微調整）
次に、テーパーピン２の位置の微調整について説明する。可動型５に形成した穴１５にテーパーピン２の他端部分を挿入し、テーパーピン２の他端部分の外周面と穴１５の内周面の隙間に市販のシムテープ（登録商標）やシクネステープ（登録商標）等で挟んで位置を微調整する。そして、位置が決定したら、テーパーピン２の貫通孔および挫繰り部にボルトを挿入し、可動型５に形成した雌ねじ部に対してボルトを締め付けて固定する。テーパーピン２の他端部分の外周面が平面から構成され、当該他端部分を挿入する穴１５の内周面も平面で構成されているので、平板からなるシムテープ（登録商標）やシクネステープ（登録商標）を用いてテーパーピンの位置を容易かつ高精度に微調整できる。

また、テーパーピン２の他端部分の外周面の平面（一面または二面）を切削加工することにより、さらに位置調整の範囲を広げることができる。すなわち、テーパーピン２の位置を調整する際、矩形形状の穴１５の５つの内面の内、３つの面を基準面とし、当該３つの基準面に、テーパーピン２の他端部分を当て付けて位置調整することもできる。

以上より、可動型５に形成された可動型側キャビティと、固定型４に形成された固定型側キャビティを合わせて１つのキャビティを形成する場合、テーパーピン２の微調整のみで固定型側キャビティに対して固定型側キャビティを高精度に位置決めできる。すなわち、キャビティにより成形される樹脂成形品は、可動型側キャビティと固定型側キャビティのずれに基づく品質の低下を防止できる。このため、かかる品質の低下を防止するため、従来のように、成形金型を分解し、重量が重く大きい一方の型を取り外して加工機にセットして可動型自体を追加工する必要が無い。

図８〜図１０に本発明に係る他の実施例を示す。
図８は、図１に示した成形金型をパーティング面１４にて分離し、矢視Ｎで固定側金型４を見た際の成形金型のキャビティ１３近傍の部分拡大図である。また、 図１０は、図９に示すテーパーピン２を挿入固定する、挿入穴１９が形成されている固定側金型４の正面図である。尚、実施例１の成形金型と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、実施例１との相違点についてのみ詳細に説明する。

実施例１との主な相違点は、固定型４に形成された位置決め孔１７は、断面が略矩形のブロック１８に形成され、かつ、ブロック１８が固定型４に形成された略矩形形状の挿入穴１９に挿入固定されている点である。

（ブロック）
図１０に示すように、位置決め孔１７を形成した断面が略矩形のブロック１８は、中心軸に沿って略円形状（円形状または楕円形状）の位置決め孔１７が所定の深さで形成されている。そして、位置決め孔１７の底には、ブロック１８の裏面に至る貫通孔が形成されている。この貫通孔は、ブロック１８を固定型４に固定するためのボルトを通す穴である。

このブロック１８は、図１０に示すように、固定型４に形成した略矩形の形状を有した挿入穴１９に挿入固定される。尚、本実施例２においてはブロック１８の寸法を一辺１６ｍｍのキューブ形状にしたが、テーパーピン２が挿入する位置決め孔１７を形成できれば、大きさは問わない。

また、ブロック１８を挿入する挿入穴１９の寸法は、縦１６．５ｍｍ、横１６．５ｍｍ、深さ１６．５ｍｍ、とし、ブロック１８の寸法より若干、大きめの寸法とした。ブロック１８が挿入固定できれば、寸法、大きさは問わない。

前記のような構成により、実施例１と同様の効果を奏することが可能である。尚、本実施例において示した位置決め孔１７は、実施例１と同様、固定型４の複数箇所に設置しても良く、また実施例１のテーパーピン２と複数箇所組み合わせて設置しても良い。

本発明に係る成形金型の他の実施例を、図１１を用いて以下に説明する。
尚、説明を簡単にするため、実施例１と同様の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１１は、本発明に係る成形金型である、図１に示した成形金型をＰＬ面１４にて分離し、矢視Ｍで可動側金型５を見た際のキャビティ１３近傍の部分拡大図である。実施例１との相違点は、可動側金型５に固定したテーパーピン２が、対角上に挿入固定し、設けている点である。

前記のような構成により、実施例１と同様の効果を奏することが可能である。また、実施例２に記載した位置決め孔１４も、本実施例と同様、対角上に配置して設置しても問題としない。

本発明に係る成形金型を準備した、他の実施例を、以下に説明する。
尚、説明を簡単にするため、実施例１と同様の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

〔非球面プラスチックレンズの製造方法〕
本実施例は、前記した本発明に係る成形金型を使用し、樹脂成形品としてのｆθレンズ（非球面プラスチックレンズ）の製造方法を説明する。

（製造方法）
図１に示す成形金型３を準備し、成形金型３の可動型５を固定型４へ移動させて型締めする。そして、射出成形装置の樹脂注入ノズル８から溶融した前記樹脂がスプルーブッシュ９、スプルー１０、ランナー１１およびゲート１２を介して、キャビティ１３に射出・充填される。

その後、樹脂を硬化（冷却固化）させることで、第１の入れ子（固定側）６の転写面１６および第２の入れ子（可動側）７の転写面１６が樹脂に転写され、可動型５を開くことにより、高精度な非球面プラスチックレンズとしてのｆθレンズ１を成形することができる。

例えば、樹脂成形するｆθレンズ１を、さらに高精度に成形する場合、成形金型３に形成するキャビティ１３の形成する位置を、成形金型３に有する固定型４および可動型５に有するテーパーピン２および位置決め孔１７の位置を微調整して対応することができる。その方法として、上記実施例１および実施例２で説明した通りであり、説明を省略する。

（成形材料）
ｆθレンズの成形材料である樹脂（ペレット）は、日本ゼオン株式会社のゼオネックス（登録商標）や三井化学株式会社のアペル（登録商標）等の非晶性のポリオレフィン樹脂等を用いることができる。

以上により、本発明に係る成形金型を使用して成形（製造）した、樹脂成形品の製造方法によって、高精度な樹脂成形品としての、非球面プラスチックレンズを提供することができる。

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。

前記した実施例１においては、固定する位置の微調整構造を有したテーパーピン２を、可動型５に設け、位置決め孔１７を固定型４に設けたものを例示したが、逆として固定型４に微調整構造を有したテーパーピン２設け、可動型５に位置決め孔１７を設けても良い。

前記した実施例２においては、固定する位置の微調整構造を有した位置決め孔１７を形成したブロック１８を固定型４に設け、テーパーピン２を可動型５に設けたものを例示したが、逆として固定型４に微調整構造を有したブロック１８設け、可動型５にテーパーピン２を設けても良い。

また、前記した実施例１の固定する位置の微調整構造を有した位置決めピン２と、実施例２の固定する位置の微調整構造を有したブロック１８の両方設けた成形金型３として使用しても良い。また、前記した実施例３のように、本発明の位置決めピン２およびブロック１８の挿入固定位置の個数および位置は、自由に選定できるものとする。

また、前記した実施例１のテーパーピン２は、可動型５の一又は複数箇所に設置されても良い。

また、前記した実施例２の位置決め孔１７を形成したブロック１８は、固定型４の一又は複数箇所に設置されても良い。

また、前記した実施例のテーパーピン２の、成形金型に挿入固定する穴に対応した他端部分の断面形状が略矩形の形状としていることを例示したが、直線を有した多角形であればどんな形状でも良い。

また、前記した実施例のブロック１８の、成形金型に挿入固定する挿入穴に対応した他端部分の断面形状が略矩形の形状としていることを例示したが、直線を有した多角形であればどんな形状でも良い。

さらに、本発明の非球面プラスチックレンズは、本発明に搭載する光走査装置および画像形成装置の他にも、その優れた高精度の特徴から、下記の光学機器材料、光部品材料等の用途にも用いることができる。

本発明は、固定型に対する可動型の位置の高精度な微調整が容易かつ低コストで実現できる構造を有した成形金型で利用できる。

１…非球面プラスチックレンズ（ｆθレンズ）、２…位置決めピン（テーパーピン）、
３…成形金型、４…固定側金型、５…可動側金型、６…第１の入れ子（固定側）、
７…第２の入れ子（可動側）、８…樹脂注入ノズル、９…スプル−ブッシュ、
１０…スプルー、１１…ランナー、１２…ゲート、１３…キャビティ、
１４…ＰＬ面（パーティングライン）、１５…穴、１６…転写面、
１７…位置決め孔、１８…ブロック、１９…挿入穴

Claims (4)

1. 型締めした際に、パーティング面にて接触する固定型と可動型とを備え、
   該固定型と該可動型は、一方の型の前記パーティング面に形成した穴に挿入固定した位置決めピンを、他方の型の前記パーティング面に形成した位置決め孔に挿入することにより位置決めする成形金型において、
   前記穴は略矩形であり、
   前記位置決めピンの前記穴への挿入部の断面形状は、略矩形であることを特徴とする成形金型。
2. 型締めした際に、パーティング面にて接触する固定型と可動型とを備え、
   該固定型と該可動型は、一方の型の前記パーティング面に固定した位置決めピンを、他方の型の前記パーティング面に設けた位置決め孔に挿入することにより位置決めする成形金型において、
   前記他方の型には略矩形の挿入穴を形成し、
   前記位置決め孔は、該挿入穴に挿入固定した断面が略矩形のブロックに形成したことを特徴とする成形金型。
3. 請求項１または請求項２に記載の成形金型を準備し、
   該成形金型を型締めして形成されるキャビティに溶融樹脂を射出し、該キャビティに該溶融樹脂を満たした後、
   該成形金型を冷却することにより、該溶融樹脂を冷却固化する樹脂成形品の製造方法。
4. 請求項３に記載の樹脂成形品の製造方法により成形した非球面プラスチックレンズ。