JP2014046537A - スプルーブッシュ及び成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の流動性を損なうことなく、また、樹脂の流路の劣化を抑制することができて、糸引きを防止できるスプルーブッシュ及びこれを備える成形金型を提供すること。
【解決手段】スプルーブッシュ８０は、本体側の高強度部である他の部分８２ｆよりも熱伝導率が高い高熱伝導部８６を有するので、樹脂の流動性を損なうことなく糸引きを防止することができ、他の部分（高強度部）８２ｆによって硬度の低い高熱伝導部８６の少なくとも一部が覆われているので、樹脂が流れる流路内面の強度を確保して流路の劣化を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子の成形の際に樹脂注入口部に配置されるスプルーブッシュ、及びこれを組み込んだ成形金型に関する。

樹脂の射出成形のため、例えば一対の金型を型閉じしてこれらの間にキャビティを形成するものがあるが、一対の金型の一方にスプルーブッシュを埋め込むことによって樹脂注入口部を設けることが行なわれる。射出成形では、樹脂材料を高温にして金型側に射出する必要があり、生産効率を向上（サイクルタイムを短く）させようとすると、金型からの離型時において、ノズルに近いスプルーの先端側で樹脂が固化しきっておらず、樹脂が糸を引いてしまうことがあり、それにより、金型に糸を挟んでしまうと、金型の形状の変化、成形品の品質の悪化等につながってしまうという問題がある。

以上のような問題に対しては、樹脂の流路となるスプルーブッシュにおいて熱拡散を行なうことで糸引きを防止することが提案されている。具体的には、スプルーブッシュの入口部に流路の断面を２分する仕切り板を設けたもの（特許文献１、２）や、スプルーブッシュ全体を銅合金、銅、アルミニウム合金、アルミニウム等の高熱伝導部材で形成するもの（特許文献２）が開示されている。

しかしながら、前者の手法では、樹脂が流れるスプルー断面を仕切り板によって遮る構造となっているので、樹脂の流動性が悪くなる問題がある。そのため、射出圧力を高くする、樹脂温度を上げて粘度を下げる、仕切り板の断面を小さくする等の工夫を行なう必要があり、仕切り板の劣化や損傷が生じやすくなってしまう。また、スプルーブッシュに樹脂が詰まった場合には、樹脂を取り除く作業が煩雑となるため、樹脂を取り除く際に仕切り板を損傷する可能性があり、仕切り板、又はスプルーブッシュ全体を新たな物に交換しなければならない頻度が高くなってしまう。

後者の手法については、高熱伝導部材は一般に従来のスプルーブッシュの材料と比較して強度や耐摩耗性が低く、樹脂の流路が磨耗や変形によって劣化するおそれがある。樹脂の流路が劣化すると、成形条件が変わってしまったり、頻繁に部品交換をしなければならないといった問題が生じる。

特開2001-246649号公報 特開2003-154552号公報 特開2007-83462号公報

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、樹脂の流動性を確保することができ、樹脂の詰まりを抑制でき、樹脂の流路が劣化することを防止できて、かつ、糸引きを防止することができるスプルーブッシュ及びこれを備える成形金型を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明に係るスプルーブッシュは、射出成形用のノズルから射出された樹脂をスプルーを介して金型内に注入することによって光学素子を形成する射出成形用の金型に設けられてスプルーを形成するスプルーブッシュであって、本体側の高強度部と、高強度部よりも熱伝導率が高い高熱伝導部とを有し、高強度部によって、高熱伝導部の一部が覆われている。

上記スプルーブッシュは、本体側の高強度部よりも熱伝導率が高い高熱伝導部を有するので、樹脂の流動性を確保しつつ、樹脂を固化させることができ、高強度部によって高熱伝導部の一部が覆われているので、射出装置の射出ノズルを当てるノズルタッチ部の強度を確保して流路の劣化を防止することができる。なお、高強度部は、その一部としてノズルタッチ部を有する。

本発明の具体的な態様又は観点では、上記スプルーブッシュにおいて、樹脂射出方向に垂直な流路断面積の最小値は２ｍｍ^２以上１０ｍｍ^２以下である。本発明のように高熱伝導部の一部を高強度部によって覆う構造は、流路断面積の最小値が２ｍｍ^２以上１０ｍｍ^２の場合に仕切り板等の代替手段に比較して大きな効果を発揮するといえる。具体的には、流路断面積の最小値が２ｍｍ^２以上であることにより、スプルーにおける樹脂の流動性を十分に確保することができるとともに、流路断面積の最大値が１０ｍｍ^２以下であることにより、高熱伝導部からの熱拡散による樹脂の固化がより効果的に行われる。なお、流路断面積の最小値が１０ｍｍ^２を超えると、流路断面積が大きくなるので、スプルーブッシュを樹脂射出方向から見た際に流路を２領域以上に分割する仕切り板を設けたとしても射出抵抗がそれほど大きくならない状態で糸引きを防止し得るため、冷却の観点で本発明の利点を効果的に生かせなくなる。

また、本発明の別の観点では、高熱伝導部が、樹脂を通す流路内面に露出しないように配置されている。この場合、高熱伝導部と本体との境界部によって流路内面に段差が形成されることを防止でき、スプルー内に滑らかな樹脂流を形成することができる。

本発明のさらに別の観点では、高熱伝導部が、樹脂を通す流路内面に露出している。この場合、スプルー内に充填された樹脂が高熱伝導部に直接接触することによって確実に冷却することができる。

本発明のさらに別の観点では、高熱伝導部が、圧入によってスプルーブッシュに埋め込むように固定されている。この場合、高熱伝導部を簡易に固定することができ、圧入に際して高熱伝導部が高強度部に密着するので、スプルー内に充填された樹脂の冷却効率を高めることができる。

本発明のさらに別の観点では、スプルーブッシュはスプルーブッシュ本体とスプルーブッシュ本体に対して着脱可能に固定された入れ子とを備え、高熱伝導部が、入れ子に固定されている。この場合、高熱伝導部を固定した入れ子を交換できるので、成形条件に応じて入れ子の種類を変更したり劣化した入れ子を新しくしたりすることができる。

本発明のさらに別の観点では、入れ子が、ボールプランジャーによって、脱着自在になっている。この場合、入れ子の交換を簡易なものとできる。

本発明のさらに別の観点では、樹脂を通す流路内面が、離型膜によってコートされている。この場合、成形後の樹脂を無理なく外すことができ、流路内面の強度を高めて劣化を防止できる。

本発明のさらに別の観点では、高熱伝導部の熱伝導率が、５０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上である。この場合、スプルー内を通過する樹脂流を高熱伝導部によって確実に冷却することができる。

本発明のさらに別の観点では、高熱伝導部の材料が、アルミニウム、アルミ合金、銅、銅合金、及びニッケルのいずれかである。

上記課題を達成するため、本発明に係る成形金型は、第１転写面を有する第１金型と、第２転写面を有する第２金型と、第１金型に埋め込むように固定され、第１転写面と第２転写面との間に形成される型空間内に樹脂を通す流路を部分的に形成する上述のスプルーブッシュとを備える。

上記成形金型は、本発明に係るスプルーブッシュを有しており、スプルーでの樹脂の糸引きを防止することができ、流路内面の強度を損なうことがないので、流路の劣化やそれに伴う交換作業などを低減することができる。

（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施形態のスプルーブッシュを組み込んだ成形金型を説明する側方断面図である。 （Ａ）は、スプルーブッシュの側方断面図であり、（Ｂ）は、スプルーブッシュの端面図である。 図１（Ａ）等に示す成形金型を備える成形装置を説明する概念図である。 可動金型側に残る成形品の状態を説明する図である。 （Ａ）は、第２実施形態のスプルーブッシュの側方断面図であり、（Ｂ）は、スプルーブッシュの端面図である。 （Ａ）は、第３実施形態のスプルーブッシュの側方断面図であり、（Ｂ）は、スプルーブッシュの端面図であり、（Ｃ）は、スプルーブッシュの別の方向からの側方断面図である。 変形例のスプルーブッシュを説明する側方断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、発明に係る第１実施形態のスプルーブッシュを組み込んだ成形金型４０について説明する。

図１（Ａ）等に示すように、成形金型４０のうち固定側の第１金型４１は移動しないように支持され、可動側の第２金型４２は、ＡＢ方向に往復移動可能に支持されている。第２金型４２を第１金型４１に向けて移動させ、両金型４１，４２を型合わせ面すなわちパーティング面ＰＳ１，ＰＳ２で型合わせして型締めすることにより、図１（Ｂ）に示すように、光学素子を成形するためのキャビティＣＶと、これに溶融樹脂を供給するための流路である流路空間ＦＣとが形成される。

第１金型４１は、固定金型であり、内側すなわちパーティング面ＰＳ１側に配置される型板６１と、外側に配置される取付板６４とを備える。このうち、型板６１は、複数の部分に分割された分割構造を有するものとなっており、分割された部分であって型本体としてのコア部６２と、型本体を囲む周辺部６３とを有している。

型板６１のうち周辺部６３は、全体として板状の部材であり、複数のコア部６２が挿入されている複数のコア孔６１ａと、後述するスプルーブッシュ８０の一部が挿入されているブッシュ貫通孔６１ｂとを備える。各コア孔６１ａには、コア部６２が挿入されており、コア部６２の先端面は、光学素子の光学機能部を形成するための第１転写面（凹部）６１ｅとなっている。コア部６２は、例えばＨＰＭ３８やＳＫＤ６１等からなる母材の表面にニッケル系メッキを施した鋼材等で形成され、周辺部６３は、例えばＨＰＭ３８やＳＫＤ６１等の鋼材で形成されている。

なお、周辺部６３の内部には、成形時に金型の温度を適切な温度に保つため、熱媒体を流通させる温調流路、加熱用のヒータ、温度監視用の温度計等が形成されているが、説明の簡単のため図示を省略している。

取付板６４は、板状の部材であり、型板６１を背後から支持している。取付板６４は、型板６１の周辺部６３に設けたブッシュ貫通孔６１ｂを延長するように設けられ後述するスプルーブッシュ８０の一部が挿入されているブッシュ貫通孔６４ｂを有する。取付板６４は、例えばＨＰＭ３８やＳＫＤ６１等の鋼材で形成されている。

第１金型４１には、スプルーブッシュ８０が取り付けられている。スプルーブッシュ８０は、第１金型４１のブッシュ貫通孔６１ｂ，６４ｂに埋め込むようにして固定されている。スプルーブッシュ８０は、第１金型４１の裏面から表面のパーティング面ＰＳ１に向けて貫通する流路としてスプルー８０ａを有している。

第２金型４２は、可動金型であり、内側すなわちパーティング面ＰＳ２側に配置される型板７１と、型板７１の外側に配置される受け板７８と、受け板７８に埋め込むように形成されたエジェクタ部材７５と、受け板７８の外側に配置される取付板７４とを備える。このうち、型板７１は、複数の部分に分割された分割構造を有するものとなっており、分割された部分であって型本体としてのコア部７２と、型本体を囲む周辺部７３とを有している。

型板７１のうち周辺部７３は、金属製で全体として板状の部材であり、複数のコア部７２が挿入されている複数のコア孔７１ａと、ブッシュ貫通孔６１ｂに対向するコールドスラグ７１ｂとを備える。各コア孔７１ａには、コア部７２が挿入されており、コア部７２の先端面は、光学素子の光学機能部を形成するための第２転写面（凹部）７１ｅとなっている。周辺部７３には、エジェクタ部材７５を構成するエジェクタピン７５ａを通すピン孔７１ｇも形成されている。

なお、周辺部７３の内部には、成形時に金型の温度を適切な温度に保つため、熱媒体を流通させる温調流路、加熱用のヒータ、温度監視用の温度計等が形成されているが、説明の簡単のため図示を省略している。

受け板７８は、金属製の板状の部材であり、型板７１を背後から支持している。受け板７８は、エジェクタ部材７５を構成するエジェクタピン７５ａ，７５ｂを通すピン孔７４ｇ，７４ｈを備える。

エジェクタ部材７５は、エジェクタピン７５ａ，７５ｂと、エジェクタ板７５ｄとを有する機械的な機構であり、不図示のエジェクタ駆動部に駆動されて動作する。エジェクタピン７５ａ，７５ｂは、エジェクタ板７５ｄに連結されており、型板７１のピン孔７１ｇ及び受け板７８のピン孔７４ｇ，７４ｈ内で一括して進退移動させることができる。エジェクタ部材７５を前進状態とした場合、エジェクタピン７５ａ，７５ｂが前進し、このうち中央のエジェクタピン７５ａが型板７１の中心部に設けたコールドスラグ７１ｂの底部に突起し、他のエジェクタピン７５ｂがコア部７２を押してパーティング面ＰＳ２から突出させる。逆に、エジェクタ部材７５を後退状態とした場合、エジェクタピン７５ａ，７５ｂが後退し、このうち中央のエジェクタピン７５ａが型板７１の中心部に設けたコールドスラグ７１ｂの底部に引っ込み、エジェクタピン７５ｂが引っ込んでコア部７２の後退を許容する。なお、コア部７２は、不図示のバネ等を付随させた構造を有しており、エジェクタピン７５ａから前進させる付勢力を受けなくなった場合、後退してコア孔７１ａの奥に収納される。

図２（Ａ）及び２（Ｂ）を参照して、第１金型４１側に固定されるスプルーブッシュ８０の構造について説明する。スプルーブッシュ８０は、円柱状の軸部８１と円板状のヘッド部８２とを備える。軸部８１からヘッド部８２にかけての中心には、外部からの溶融樹脂を内部に供給するための流路部分であるスプルー８０ａが形成されている。ヘッド部８２の外側には、射出装置１６の射出ノズル１６ｄの先端部を接触させるための窪みであるノズルタッチ部８２ａが形成されている。ノズルタッチ部８２ａの中心には、スプルー８０ａに連通する開口８２ｂが形成されている。開口８２ｂの直径、つまりスプルー８０ａの軸ＡＸに垂直な流路断面積の最小値は、２ｍｍ^２以上１０ｍｍ^２以下となっている。なお、スプルーブッシュ８０又はヘッド部８２により形成される流路空間の形状は錐状、略錐状、柱状、略柱状の一部であることが好ましく、略円錐状または円錐状の一部であることがさらに好ましい。

スプルーブッシュ８０のヘッド部８２には、対向する一対の嵌合穴８４，８４が形成されている。両嵌合穴８４，８４は、円柱状の空間に加工されており、スプルー８０ａの軸ＡＸに垂直な方向に延びている。嵌合穴８４は、貫通しておらず、隔壁８５を介してスプルー８０ａの流路内面８０ｄから離間している。各嵌合穴８４は、円柱状でピン状の高熱伝導部８６によって充填されており、高熱伝導部８６は、圧入によって嵌合穴８４に埋め込むように固定されている。ここで、スプルーブッシュ８０に設けた嵌合穴８４，８４の径に対して、高熱伝導部８６の外径寸法は、数μｍ〜数１０μｍ程度大きくなっているので、ネジ等の固定部品を用いることなく、高熱伝導部８６をヘッド部８２に埋め込むように確実に固定することができる。嵌合穴８４に埋め込まれた高熱伝導部８６は、隔壁８５の存在によって樹脂を通す流路内面８０ｄに露出していないので、圧入度合いの調整を精密に行わなくとも高熱伝導部８６によって流路内面８０ｄに段差その他の引っ掛かりが形成されることを防止でき、スプルー８０ａ内に滑らかな樹脂流を形成することができる。また、型開き工程において、スプルー８０ａが内面に引っ掛かって成形品の離型不良となることがない。隔壁８５の厚みは、最も少ない位置で例えば０．５ｍｍ以下、より好ましくは数１０μｍ程度となっている。このため、スプルー８０ａ内の樹脂からの熱は、隔壁８５を介して迅速に高熱伝導部８６に伝搬され、ヘッド部８２の周囲に発散される。結果的に、スプルー８０ａ内に充填された樹脂の冷却固化を促進することができる。特に、高熱伝導部８６が圧入によって嵌合穴８４に固定されているので、スプルー８０ａ内の樹脂からの熱は、高熱伝導部８６の周囲から高熱伝導部８６に伝わりやすく、高熱伝導部８６による冷却効率をより高めることができる。なお、嵌合穴８４の形状は、高熱伝導部８６の形状に応じて調整することができる。例えば、樹脂流入方向から見た際に扇状の形状であってもよいし、座繰部を避けた円状の形状であってもよい。高熱伝導部８６が嵌合穴８４に接している面積が大きく、高熱伝導部８６の体積が大きいほど、冷却効率を高くすることができる。また、嵌合穴８４への固定のし易さや取り扱い性の観点から嵌合穴８４の形状は円柱状であることが好ましい。

スプルーブッシュ８０のヘッド部８２には、一対の嵌合穴８４，８４を避けるように、これらの間に一対の座繰部８９ａが形成され、これら一対の座繰部８９ａの中央には、一対の貫通孔８９ｂが形成されている。これらの貫通孔８９ｂに不図示の固定ネジをねじ込んで型板６１に対して締め付けることで、スプルーブッシュ８０を型板６１に対して固定することができる。

高熱伝導部８６は、軸部８１やヘッド部８２の他の部分８２ｆよりも熱伝導率が高くなっている。軸部８１とヘッド部８２の他の部分８２ｆとは、高熱伝導部８６よりも熱伝導率が低いが、高熱伝導部８６よりも強度が高い高強度部８７となっている。なお、高強度部８７等の強度は、硬度で表し、ロックウェル硬度でＨＲＣ５０以上である。ＨＲＣ５０はビッカース硬度に換算するとＨｖ５００程度に相当する。熱伝導部８６を設けることで、スプルー８０ａの開口８２ｂにおける冷却を比較的迅速なものとすることができる。一方、本体側の高強度部８７によってスプルーブッシュ８０の強度が確保され、ノズルタッチ部８２ａが設けられ射出ノズル１６ｄが高圧で密着するヘッド部８２の変形が確実に抑制される。

高熱伝導部８６の熱伝導率は、５０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上である。高熱伝導部８６の熱伝導率は、より好ましくは１００〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上であり、さらに好ましくは２００〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上である。一方、高熱伝導部８６を除いた他の部分８２ｆ（すなわち高強度部８７）の熱伝導率は、２０〜３０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕前後であり、高熱伝導部８６の熱伝導率よりも十分小さくなっている。具体例では、高熱伝導部８６は、切削黄銅、アルミニウム、アルミ合金（ＪＩＳ呼称で６０６３，５０５６等）、銅、銅合金、ニッケル等の加工によって形成される。スプルーブッシュ８０の本体である他の部分８２ｆは、通常の鋼材（例えばＳＫＤ６１）の加工によって形成される。参考のため具体的な数値を挙げておくと、銅の熱伝導率は、１００℃で３９８〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕ある。黄銅の熱伝導率は、１２１〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕あり、切削黄銅の熱伝導率は、１１７〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕ある。アルミニウムの熱伝導率は、１００℃で２０６〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕あり、アルミ合金６０６３（Ａｌ―Ｍｇ系）の熱伝導率は、１０９〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕あり、アルミ合金５０５６（Ａｌ―Ｍｇ―Ｓｉ系）の熱伝導率は、２０９〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕ある。スプルーブッシュ８０の本体の材料であるＳＫＤ６１の熱伝導率は、２００℃で３０．１〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕ある。

スプルーブッシュ８０の流路内面８０ｄは、薄膜である離型膜８０ｅによって覆われている。離型膜８０ｅは、例えばＴｉＮ等の材料からなる。離型膜８０ｅは、プラズマＣＶＤ等のＣＶＤ法によって形成することができる。ＣＶＤ法を用いる場合、処理温度が高くなるが、スプルーブッシュ８０は硬度を上げるために熱処理をしているので問題ない。また、ＣＶＤ法は膜のつき回りが良いため、穴やスリット等の複雑形状に対しても均一に成膜しやすいので、スプルーブッシュ８０のような細く長い穴への成膜に適している。他の成膜方法としては、例えばＰＶＤ法がある。ＰＶＤ法は、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等があるが、処理温度を２００℃程度と低くできて寸法変化が生じにくい利点があるものの、細い穴等には成膜しにくい欠点がある。

以上のような離型膜８０ｅの形成に際しては、成膜装置内でスプルーブッシュ８０を加熱することになるが、この際、スプルーブッシュ８０の本体である高強度部８７すなわち他の部分８２ｆまでもがアルミニウムその他の高熱伝導材料で形成されていると、変形が生じ或いは寸法変化が生じる。一方、上記実施形態のように、他の部分８２ｆを鋼材のような高強度材料によって形成することで、離型膜８０ｅの形成に際してスプルーブッシュ８０の形状等が変化することを確実に防止することができる。

図３等を参照して、図１（Ａ）等に示す成形金型４０を組み込んだ成形装置１００について説明する。

成形装置１００は、射出成形を行って成形品ＭＰを作製する本体部分である射出成形機１０と、射出成形機１０から成形品ＭＰを取り出す付属部分である取出装置２０と、成形装置１００を構成する各部の動作を統括的に制御する制御装置３０とを備える。

射出成形機１０は、横型の成形機であり、成形金型４０と、固定盤１１と、可動盤１２と、型締め盤１３と、開閉駆動装置１５と、射出装置（可塑化装置）１６とを備える。射出成形機１０には、これに付随して金型温度調節機４７等も設けられている。射出成形機１０は、固定盤１１と可動盤１２との間に成形金型４０を構成する第１金型４１と第２金型４２とを挟持して両金型４１，４２を型締めすることにより成形を可能にする。

固定盤１１は、可動盤１２に対向して支持フレーム１４の略中央に固定され、取出装置２０をその上部に支持する。固定盤１１の内側１１ａは、可動盤１２の内側１２ａに対向しており、第１金型４１を着脱可能に支持している。固定盤１１には、後述する射出ノズル１６ｄを通す開口１１ｂが形成されている。なお、固定盤１１は、タイバーを介して型締め盤１３に固定されており、成形時の型締めの圧力に耐え得るようになっている。

可動盤１２は、リニアガイド１５ａによって固定盤１１に対して進退移動可能に支持されている。可動盤１２の内側１２ａは、固定盤１１の内側１１ａに対向しており、第２金型４２を着脱可能に支持している。なお、可動盤１２には、エジェクタ駆動部４５が組み込まれている。このエジェクタ駆動部４５は、第２金型４２内の成形品ＭＰを離型するために第１金型４１側に押し出すものである。

型締め盤１３は、支持フレーム１４の端部に固定されている。型締め盤１３は、型締めに際して、開閉駆動装置１５の動力伝達部１５ｄを介して可動盤１２をその背後から支持する。

開閉駆動装置１５は、リニアガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエータ１５ｅとを備える。リニアガイド１５ａは、可動盤１２を支持しつつ、固定盤１１に対する進退方向に関して可動盤１２の滑らかな往復移動を可能にしている。動力伝達部１５ｄは、制御装置３０の制御下で動作するアクチュエータ１５ｅからの駆動力を受けて伸縮する。これにより、型締め盤１３に対して可動盤１２が近接したり離間したり自在に進退移動する。結果的に、固定盤１１と可動盤１２とを互いに近接又は離間させることができ、第１金型４１と第２金型４２との型締め又は型開きを行うことができる。

射出装置１６は、シリンダ１６ａ、原料貯留部１６ｂ、スクリュ駆動部１６ｃ等を備える。射出装置１６は、制御装置３０の制御下で適当なタイミングで動作するものであり、射出ノズル１６ｄから温度制御された状態で溶融樹脂（被射出溶融物）を射出することができる。射出装置１６は、第１金型４１と第２金型４２とを型締めした状態において、固定盤１１の開口１１ｂを介して後述するノズルタッチ部８２ａ（図１（Ｂ）参照）に射出ノズル１６ｄを接触させることにより、後述する流路空間ＦＣ（図１（Ｂ）参照）に対してシリンダ１６ａ中の溶融樹脂を所望のタイミング及び圧力で射出・供給することができる。

射出成形機１０に付随して設けられた金型温度調節機４７は、両金型４１，４２中に温度制御された熱媒体を循環させる。これにより、成形時に両金型４１，４２の温度を適切な温度に保つことができる。

取出装置２０は、成形品ＭＰを把持することができるハンド２１と、ハンド２１を３次元的に移動させる３次元駆動装置２２とを備える。取出装置２０は、制御装置３０の制御下で適当なタイミングで動作するものであり、第１金型４１と第２金型４２とを離間させて型開きした後に、第２金型４２に残る成形品ＭＰを把持して外部に搬出する役割を有する。

制御装置３０は、開閉制御部３１と、射出装置制御部３２と、エジェクタ制御部３３と、取出装置制御部３４とを備える。開閉制御部３１は、アクチュエータ１５ｅを動作させることによって両金型４１，４２の型閉じ、型締め、型開き等を可能にする。射出装置制御部３２は、スクリュ駆動部１６ｃ等を動作させることによって両金型４１，４２間に形成されたキャビティ中に所望の圧力で溶融樹脂を注入させる。エジェクタ制御部３３は、エジェクタ駆動部４５を動作させることによって型開き時に第２金型４２に残る成形品ＭＰを第２金型４２内から押し出させて離型を行わせる。取出装置制御部３４は、取出装置２０を動作させることによって型開き及び離型後に第２金型４２に残る成形品ＭＰを把持して射出成形機１０外に搬出させる。

以下、図３等に示す成形装置１００を用いた成形品ＭＰの製造方法について説明する。両金型４１，４２は、金型温度調節機４７により成形に適する温度に維持されている。まず、射出成形機１０において、射出装置１６を動作させて、射出ノズル１６ｄをスプルーブッシュ８０のノズルタッチ部８２ａに押圧する。次に、開閉駆動装置１５を動作させ、可動盤１２を前進させて型閉じを開始させる（型閉じ工程）。閉動作を継続することにより、第１金型４１と第２金型４２とがパーティング面で密着する。この状態で、型締めがおこなわれる。流路空間ＦＣを介して型締めされた第１金型４１と第２金型４２との間のキャビティＣＶ中に、必要な圧力で溶融樹脂を注入する射出を行わせる（射出工程）。そして、射出成形機１０は、キャビティＣＶ中の樹脂圧を保つ（保圧工程）。なお、溶融樹脂をキャビティＣＶに導入した後は、キャビティＣＶ中の溶融樹脂の熱が金型へ伝達することによって徐々に冷却されるので、かかる冷却にともなって溶融樹脂が固化し成形が完了するのを待つ。次に、開閉駆動装置１５を動作させて、可動盤１２を後退させる型開きが行われる（型開き工程）。これに伴って、第２金型４２が後退し、第１金型４１と第２金型４２とが離間し、第２金型４２に成形品ＭＰが残る。次に、エジェクタ駆動部４５を動作させ、エジェクタピン７５ａ，７５ｂ等の前進によって、光学素子を含む成形品ＭＰの突き出しを行わせる。この結果、成形品ＭＰは、第１金型４１側に押し出されて第２金型４２から離型される（離型工程）。最後に、取出装置２０を動作させて、突き出された成形品ＭＰの適所をハンド２１で把持して外部に搬出する（取出し工程）。

図４に示すように、型開き工程において、第２金型４２に成形品ＭＰが残るが、成形品ＭＰのスプルー部ＭＰａの先端には、糸引きが生じていない。具体的な実施例では、樹脂温度を２００〜３００℃の範囲内で成形品ＭＰの形状等を考慮して条件検討を行い、最適な樹脂温度に決定している。上記のようなスプルーブッシュ８０を用いることで、樹脂温度を、従来の糸引きが生じない限界温度に対して、さらに３０℃上げても糸引きが発生しなかった。よって、実施形態のスプルーブッシュ８０を組み込んだ成形金型４０により、安定して成形できる条件の範囲（つまり、供給樹脂の温度）を広げることができた。

以上のように、本実施形態のスプルーブッシュ８０は、本体側の高強度部８７である他の部分８２ｆよりも熱伝導率が高い高熱伝導部８６を有するので、流路に仕切り板のような障害物がなくても、樹脂の流動性を確保しつつ糸引きを防止することができる。また、ノズルタッチ部８２ａ等を含む他の部分８２ｆによって高熱伝導部８６の少なくとも一部が覆われているので、樹脂と接する面は全て高強度部８７であるため、流路の劣化を防止することができる。

つまり、本実施形態のスプルーブッシュ８０を用いることで、サイクルタイムを短くしても、スプルー８０ａ内の樹脂温度を型開きまでに十分下げることができるため、冷却不足で樹脂の固化が不十分なことに起因する糸引きを防止することができる。また、本実施形態のスプルーブッシュ８０の場合、流路のスプルー８０ａに仕切り板のような障害物がないので、成形条件が制約されることがない。また、スプルーブッシュ８０の一部分だけを熱伝導率の高い部品にするので、スプルーブッシュ８０の樹脂が流れる部分の全て、もしくは大部分において、従来と同等の硬度の材料を使用できる。よって、摩耗等の劣化の心配がなく、短いサイクルタイムでの安定した連続成形が可能となり、生産性が向上する。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態のスプルーブッシュについて説明する。第２実施形態のスプルーブッシュは、第１実施形態のスプルーブッシュを部分的に変更したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態のスプルーブッシュと同様の構造等を有する。

図５（Ａ）及び５（Ｂ）に示すように、第２実施形態のスプルーブッシュ１８０は、一対の貫通する嵌合孔１８４，１８４を有する。つまり、嵌合孔１８４は、開口１８５を介してスプルー８０ａとつながっており、高熱伝導部８６を埋め込むことで充填され、高熱伝導部８６の先端は、スプルー８０ａの流路内面８０ｄに露出する。この際、高熱伝導部８６は、圧入によって嵌合穴８４に固定されており、固定にネジ等を必要としない。スプルー８０ａ内の樹脂からの熱は、流路内面８０ｄに露出する高熱伝導部８６に直接伝搬され、ヘッド部８２の周囲に発散される。結果的に、スプルー８０ａ内に充填された樹脂の冷却固化を促進することができる。

図示の高熱伝導部８６では、流路内面に露出している部分が、周囲の流路内面に対して凹凸がなく形成されているので、離型時に成形品ＭＰのスプルー部ＭＰａが引っ掛かって離型不良になることがなく、また、流路内面８０ｄに露出するが小面積であり、周囲の他の部分８２ｆのように離型膜８０ｅで覆う必要はない。

なお、高熱伝導部８６の端部全体を流路内面８０ｄに露出させる必要はなく、高熱伝導部８６の端部を部分的に流路内面８０ｄに露出させることもできる。この場合において、流路内面８０ｄに露出する高熱伝導部８６の端部を離型膜８０ｅで覆うこともできるが、高熱伝導部８６の端部をそのまま露出させることもできる。

以上のように、本実施形態のスプルーブッシュ１８０は、他の部分（高強度部）８２ｆよりも熱伝導率が高い高熱伝導部８６を有するだけでなく、高熱伝導部８６が、８０ｄに露出しているので、スプルー８０ａ内に充填された樹脂を高熱伝導部８６によって確実に冷却することができる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態のスプルーブッシュについて説明する。第３実施形態のスプルーブッシュは、第１実施形態のスプルーブッシュを部分的に変更したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態のスプルーブッシュと同様の構造等を有する。

図６（Ａ）〜６（Ｃ）に示すように、本実施形態のスプルーブッシュ２８０は、スプルーブッシュ本体９１と、スプルーブッシュ本体９１に対して着脱可能に固定された入れ子９２とを備える。スプルーブッシュ本体９１は、軸部８１とヘッド部２８２とを備え、ヘッド部２８２の窪み２８２ｒに略円柱状の外形を有する入れ子９２が収納されている。

入れ子９２には、一対の嵌合穴８４，８４が形成されており、両嵌合穴８４，８４は、図示の例では貫通しておらず、隔壁８５を介してスプルー８０ａの流路内面８０ｄから離間している。各嵌合穴８４は、円柱状の高熱伝導部８６によって充填されており、高熱伝導部８６は、圧入によって嵌合穴８４に埋め込むように固定されている。スプルー８０ａ内の樹脂からの熱は、隔壁８５を介して迅速に高熱伝導部８６に伝搬され、ヘッド部８２の周囲に発散される。結果的に、スプルー８０ａ内に充填された樹脂の冷却固化を促進することができる。

入れ子９２は、交換可能であり、ヘッド部２８２に埋め込まれて窪み２８２ｒの内壁に露出する一対のボールプランジャー９４，９４によって脱着自在に係止されている。入れ子９２は、窪み２８２の奥側に配置される胴部９２ａと外側に露出さるフランジ部９２ｂとを有している。胴部９２ａは、全体として円筒状の側面９２ｓを有するが、ボールプランジャー９４，９４に対応する部分にフランジ部９２ｂ又は射出ノズル１６ｄ側に向けて傾いた傾斜面９２ｔ，９２ｔを有しており、ボールプランジャー９４，９４からの力を受けて、入れ子９２を窪み２８２ｒの奥に押し込む力を受ける。入れ子９２を周方向に例えば９０°回転させると、ボールプランジャー９４，９４の先端は、傾斜面９２ｔでなく側面９２ｓに接することになるので、胴部９２ａは、ボールプランジャー９４，９４から窪み２８２ｒの奥に押し込む力を受けなくなり、入れ子９２を窪み２８２から引き抜くことが容易になる。

なお、スプルー８０ａの流路内面８０ｄのうち、スプルーブッシュ本体９１と入れ子９２との間には、僅かな段差８０ｓが形成されている。ただし、この段差８０ｓは、下流の軸部８１側で流路断面積を増加させるようなものであり、成形品ＭＰの離型に問題を生じさせない。

以上のように、本実施形態のスプルーブッシュ２８０は、他の部分（高強度部）８２ｆよりも熱伝導率が高い高熱伝導部８６を有するだけでなく、高熱伝導部８６を固定した入れ子９２を交換できるので、成形条件に応じて入れ子の種類を変更したり劣化した入れ子９２を新しくしたりすることができる。この際、入れ子９２だけの脱着が可能となるので、第１金型４１を分解することなく入れ子９２とともに高熱伝導部８６の交換ができるため、作業性が良好で、生産を一時停止する時間も大幅に短縮されるので生産性への影響も少ない。また、複数種類の入れ子９２を用意しておけば、スプルーブッシュ２８０全体を複数製作する必要がなく制作費を低減できる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態において、高熱伝導部８６は、スプルーブッシュ８０，１８０等のヘッド部８２に埋め込むものに限らず、ヘッド部８２の外側又は射出ノズル１６ｄ側に部分的露出するものであってもよい。例えば図７に示すように、ヘッド部８２の周囲にはめ込む環状部材４８６を設け、この環状部材４８６を高熱伝導部とすることもできる。この場合、環状部材４８６は、埋め込まれた高熱伝導部８６と同様に、軸部８１等の他の部分８２ｆよりも熱伝導が高くなっている。

また、上記実施形態において、固定金型４２及び可動金型４１で構成される射出成形金型に設ける型空間ＣＶの形状は、様々な形状とすることができる。すなわち、コア部６２，７２等によって形成される型空間ＣＶの形状は、単なる例示であり、レンズその他の光学素子の用途等に応じて適宜変更することができる。

１０…射出成形機、 １１…固定盤、 １２…可動盤、 １５…開閉駆動装置、 １６…射出装置、 １６ａ…シリンダ、 １６ｄ…射出ノズル、 ２０…取出装置、 ３０…制御装置、 ４０…成形金型、 ４１…第１金型、 ４２…第２金型、 ４５…エジェクタ駆動部、 ６１…型板、 ６２…コア部、 ６３…周辺部、 ６４…取付板、 ６５…ノズルタッチ部、 ７１…型板、 ７２…コア部、 ７３…周辺部、 ７４…取付板、 ７８…受け板、 ８０，１８０…スプルーブッシュ、 ８０ａ…スプルー、 ８０ｄ…流路内面、 ８０ｅ…離型膜、 ８０ｓ…段差、 ８１…軸部、 ８２…ヘッド部、 ８２ａ…ノズルタッチ部、 ８２ｆ…他の部分、 ８４…嵌合穴、 ８５…隔壁、 ８６…高熱伝導部、 ８７…高強度部、 ９１…スプルーブッシュ本体、 ９２…入れ子、 ９４，９４…ボールプランジャー、 １００…成形装置、 ＡＸ…軸、 ＭＰ…成形品、 ＰＳ１，ＰＳ２…パーティング面

Claims (11)

1. 射出成形用のノズルから射出された樹脂をスプルーを介して金型内に注入することによって光学素子を形成する射出成形用の金型に設けられて前記スプルーを形成するスプルーブッシュであって、
   本体側の高強度部と、前記高強度部よりも熱伝導率が高い高熱伝導部とを有し、
   前記高強度部によって、前記高熱伝導部の一部が覆われていることを特徴とするスプルーブッシュ。
2. 樹脂射出方向に垂直な流路断面積の最小値は２ｍｍ^２以上１０ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１に記載のスプルーブッシュ。
3. 前記高熱伝導部は、樹脂を通す流路内面に露出しないように配置されていることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載のスプルーブッシュ。
4. 前記高熱伝導部は、樹脂を通す流路内面に露出していることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載のスプルーブッシュ。
5. 前記高熱伝導部は、圧入によって前記スプルーブッシュに埋め込むように固定されていることを特徴とする請求項３及び４のいずれか一項に記載のスプルーブッシュ。
6. 前記スプルーブッシュはスプルーブッシュ本体と前記スプルーブッシュ本体に対して着脱可能に固定された入れ子とを備え、
   前記高熱伝導部は、前記入れ子に固定されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載のスプルーブッシュ。
7. 前記入れ子は、ボールプランジャーによって、脱着自在になっていることを特徴とする請求項６に記載のスプルーブッシュ。
8. 樹脂を通す流路内面は、離型膜によってコートされていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載のスプルーブッシュ。
9. 前記高熱伝導部の熱伝導率は、５０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載のスプルーブッシュ。
10. 前記高熱伝導部の材料は、アルミニウム、アルミ合金、銅、銅合金、及びニッケルのいずれかであることを特徴とする請求項９に記載のスプルーブッシュ。
11. 第１転写面を有する第１金型と、
    第２転写面を有する第２金型と、
    前記第１金型に埋め込むように固定され、前記第１転写面と前記第２転写面との間に形成される型空間内に樹脂を通す流路を部分的に形成する請求項１から８までのいずれか一項に記載のスプルーブッシュとを備える成形金型。

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