JP2793320B2 - 光学成形体の射出成形金型および成形方法 - Google Patents

光学成形体の射出成形金型および成形方法

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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26Moulds
    • B29C45/37Mould cavity walls, i.e. the inner surface forming the mould cavity, e.g. linings
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的鏡面を有する成形体の射出成形金型
とその射出成形方法に関する。
〔従来の技術〕 従来の光学成形体の射出成形においては、溶融樹脂が
冷却固化する際に樹脂体の収縮や熱応力により、ヒケが
発生し、平面性の良い高精度な光学的鏡面を得ることが
困難であった。
このヒケを防止するために従来より行われている技術
としては、実開昭63−122521号公報がある。この公報に
開示されたように、樹脂が固化する前にリブやボスを裏
側から圧縮してヒケの収縮を防止するようにした技術
や、実開昭62−185010号公報に開示されているように金
型の基準部分を熱伝導性の良い材料で構成し、他の部分
よりも速く固化させることによりヒケを防止するという
技術などがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記した文献の前者の公報(実開昭62−185010号公
報)は、部分的に熱伝導率を連続的に変化させるという
ことは、非常に困難である。それがため境界部に不連続
点が生じて均一性を損なってしまうという問題点があっ
た。また後者、即ち実開昭63−125521号公報において
は、リブの部分に見合うだけの圧力を加えるために適切
な制御が必要とし、装置が高額となるという問題点があ
った。
本発明は、上記問題点に鑑みて創作されたものであ
る。即ち構造が簡単でかつ安価に製造でき、高精度な平
面性を確保し、縁辺部に設けた取付部などの基準面の形
状も精密に転写させるようにした光学成形体の射出成形
金型と、その成形方法とを提供することを目的としたも
のである。
〔課題を解決するための手段および作用〕
第1図a,bは本発明の概念図を示し、第1図aは本発
明の射出成形金型により成形された成形品の正面図。第
1図bは、第1図aに示すA−A線よりの断面図であ
る。図中、符号1で示す矩形状は射出成形された成形体
である。この成形体1の表面(鏡面)aは、光学的な鏡
面に成形されている。即ちこの鏡面部は、その表面を極
めて平面性のよい光沢面にするためAlなどをコーティン
グ形成する反射面aである。この反射面(鏡面部)aの
長手方向の両縁辺部上部には、それぞれに半円形状に突
出成形し、その中央に孔を一体成形されている。この孔
は、成形体1を相手方装置に装着するための取付部(取
付孔)2および2′である。
また、成形体1の上記鏡面部aの背面(裏面)は、粗
面bに成形されている。
また、上記半球状の取付部2および2′は、それぞれ
所望の寸法圧に成形されて段部を形成し、その段部表面
は、上記鏡面部aの背面の粗面bと同等の粗面b′およ
びb″に、またその背面側はそれぞれ平滑面cに成形さ
れている。
例えば、上記それぞれの面精度は次に通りに成形され
ている。
鏡面部a :0.05〜0.1S 粗面b,b′,b″:3〜10S 平滑面c :0.1〜1S 上記した構成による成形体1を成形する射出成形金型
4,5による成形方法について説明する。成形金型4,5に溶
融樹脂3を流入し、充填直前に射出を停止し、保圧を全
くかけずに成形すると、溶融樹脂3のキャビティ表面へ
の密着力は、キャビティの鏡面側に比べて粗面側の方が
弱いためにヒケが粗面側に集中する。このメカニズム
は、第2図に示すように射出成形金型5のキャビティの
粗面側表面の凹凸と成形金型4のキャビティの鏡面側面
とによる接触面積の違いから、溶融樹脂3の厚み方向の
収縮が密着力の弱い粗面側の方に選択的に集中するめに
ヒケが起こる。
一方取付部2および2′のようなキャビティの末端に
おいては、流動中の溶融樹脂3が側壁に到達した瞬間に
発生するショック圧のために、一時的にキャビティ内圧
が発生し、第3図に示すように粗面b側の方が鏡面a側
に比べて接触面が大きくなるためにヒケは鏡面a側の方
に集中することになる。
かくして、保圧を全くかけない成形条件下において
は、キャビティ内部の場所による充填圧力の強さに対応
させて各全形のキャビティの表面の粗さを適切に設定す
ることにより、必要な面の裏側へのヒケを自在に誘導す
ることを可能ならしめている。
〔実 施 例〕
本発明を実施例に基づいて説明する。
各実施例の図中において、同一部材、同一構成には同
一符号を付し、最初の実施例にその説明を行い以後は省
略する。
(第1実施例) 第4図は、本発明の第1実施例による射出成形金型に
より成形された成形体を示す斜視図。
第5図は、第4図に示すB−B線よりの断面図。
第4図に示すように、内外周を8角形状に成形され、
かつ有底面8を一体成形された成形体6の外周の8角形
状の成形面7は、光学的平面度に成形されたミラー部
(鏡面部)aでその表面にAlなどをコーティング加工さ
れて、所望の反射率を有している。上記成形体6の有底
面8には4箇所均等に孔を一体成形し、成形体6を相手
方装置などに装着する基準面としての機能を有している
ため他面より若干円形状に厚み(突出)成形された取付
部9である。また上記有底面8の中心位置には、スプル
13を突起成形し、その外周辺にリング状の凹部(ゲー
ト)10が薄い円板形状に成形されている。
上記内周8角成形面11の各面上は、粗面bに成形され
ている。
また、上記有底面8より若干突出成形された各取付部
9の円形表面は、平滑面cに成形されている。更に有底
面8の外周面12は上記内周8角形成形面11と同様の粗面
bに成形されている。
上記成形体6の表面粗さと対応する射出成形金型4と
5のキャビティ表面の形成精度(仕上度)は次のように
加工形成される。
鏡面部a:0.05〜0.1S 粗面部b:3〜10S 平滑部c:0.1〜1S 上記構成による射出成形金型4,5による成形方法を説
明する。
溶融樹脂はスプル13,ゲート10を介してキャビティ内
に流入し、ゲート10を中心に放射状に拡散しながら充填
される。
しかるに、溶融樹脂がキャビティ内に充填完了する直
前において射出が停止するよう予め成形装置の射出シリ
ンダー内に射出する樹脂が計量されておりスクリューの
位置制御がされている。従って、キャビティ内には樹脂
が完全に充填されたときに生ずる圧力(以後パック圧と
呼ぶ)の発生がないまま固化される。
このとき、樹脂射出成形金型4,5のキャビティの表面
への密着力は、粗面b側の方が弱いので、粗面b側にヒ
ケが選択的に集中し、鏡面部7(a)あるいは4箇所の
取付部9は射出成形金型4,5の平面性を精密に転写させ
ることができる。
(第2実施例) 第6図aは、本発明による射出成形金型により成形さ
れた成形体の第2実施例を示す正面図である。
第6図bは、第6図aに示すC−C線によりの断面図
である。
第7図は、第2実施例による成形時の樹脂圧の移行を
示すグラフ図である。
第6図aに示すように成形体1の左側部位には、正方
形状に成形された段付き枠体成形部15があり、その枠体
内には、光学的鏡面部が突出して、反射ミラー16を成形
している。
この反射ミラー16の右側端部と連設し、かつ他より肉
厚を1/2程度に薄く成形された帯状成形部は絞り部17で
ある。この絞り部17に続いて外周に多数の歯形を設けた
ギヤ部18が成形されている。このギヤ部18は、その左方
下端部に孔19を成形して回転中心とし、回転軸(図示さ
れていない)と嵌合されて旋回可能に成形されている。
また、ギヤ部18と孔19間には、扇形状の肉薄成形部を
成形されている。また、上記回転中心孔19側の下端縁辺
には、ゲート20とスプル21が連設成形されている。
上記第6図aに示す絞り部17の背面(裏面)は、正面
と同様に肉薄に成形されている。また、相手方装置に装
着する取付部、即ち回転中心孔19の回りには、円形状に
成形され、かつ他の部分より肉厚に成形されている。
上記成形体6の鏡面部である反射ミラー16と対応成形
するキャビティ内の表面精度は鏡面aに形成されてい
る。また、その鏡面16の背面(裏面)と対応成形するキ
ャビティ内の表面は、粗面bに成形されている。また、
回転中心の孔19の円形状部位の正面側と背面側共に、そ
の対応するキャビティ内の表面は、上記鏡面16の背面側
と同様に粗面bに形成されている。更に上記ギヤ部18と
孔19間に成形された扇形状の肉薄部の表側(正面)と裏
側(背面)共にその対応するキャビティ内の表面は、平
滑面cに形成されている。またギヤ部18凹凸成形部と対
応するキャビティ内の表面は、粗面bに形成されてい
る。
次に上記構成による本実施例の成形方法について説明
する。
ゲート20から流入した溶融樹脂は、ギヤ部18および回
転中心の孔19などの部分を順次満たしたのち、絞り部17
を経て反射ミラー16を成形するように充填する。
しかるに、上記第1実施例と同様にキャビティ内に完
全に充填する直前、即ちパック圧が発生する直前に樹脂
の射出を停止するので、キャビティ内の樹脂圧は殆ど発
生することなく冷却固化される。
この状態を第7図にて説明する。第7図は、射出成形
時のギヤ部およびミラー部の樹脂圧の経緯を示すグラフ
図であり、溶融樹脂が絞り部17に流入したとき、流動抵
抗の上昇のためギヤ部18の樹脂圧は急激に上昇する。こ
の状態を実線で示す。次に反射ミラー16に流入した樹脂
は、点線にて示すように殆ど圧力を発生しないまま充填
を完了する。
ところが、上記第1実施例にて説明したように、樹脂
圧が上昇した箇所は粗面bが転写して平滑面cがヒケ、
樹脂圧が殆ど0のところは逆に粗面bがヒケるので、こ
の場合は鏡面部16とギヤ部18回転中心19などの構成部は
射出成形金型の形状を精密に転写させることができる。
(第3実施例) 第8図aは、本発明の第3実施例による射出成形金型
の可動側のキャビティ部を示す正面図である。
第8図bは、本発明の第3実施例による射出成形金型
のキャビティ部の側面を示す断面図である。
図に示すように、射出成形固定側金型23および射出成
形可動側金型24とが重合構成し、その中心部には、第8
図aに示すように略正方形状の鏡面成形体を成形するた
めのキャビティ25が形成されている。このキャビティ25
の可動側金型24の左右の側縁端部のそれぞれ対応した中
央位置には、成形した成形体を相手方装置等に装着する
ために、櫛形状に突出形成した取付部26と26′とがそれ
ぞれ形成されている。この取付部26および26′のそれぞ
れの長手方向の両端部近傍に、第8図bに示すように、
成形体を相手方装置に装着するための孔を成形するため
の4本の円柱形状のピン28,28′,28″,28がキャビテ
ィ25内を通過するように構成されている。
また、上記成形体を相手方装置へ装着する孔のピン2
8,28′,28″,28のそれぞれの中間位置には、成形体を
相手方装置に装着する際の位置決め用穴を成形するピン
29と29′が垂直に配設されている。
また、可動側成形金型24のキャビティ25内の側方(図
に示す上端部)には、キャビティ25内に溶融樹脂3を流
入供給するゲート30およびスプル31が連配設されてい
る。
また、上記相手方の装置に装着するための孔を成形す
るピン28,28′,28″,28がキャビティ25内に突出する
箇所には、成形体を相手方の装置に装着する基準面を成
形するためリング状凹部が形成されている。
第8図bに示すように射出成形固定側金型23のキャビ
ティ25内の成形体の鏡面成形部は、その表面を鏡面aに
形成された入子32が固定側金型23に嵌着構成されてい
る。
また、鏡面成形面aの背面(裏面)即ち可動側金型24
のキャビティ25内の表面は、粗面bに成形されるよう形
成されている。また、ピン28,28′,28″,28のそれぞ
れ挿通孔の円形の基準面を形成する表面は、粗面bに成
形されるように形成されている。更に上記相手方の装置
に装着するための孔を成形するピン28,28′,28″,28
および位置決め穴を成形するピン29,29′をそれぞれ挿
通する取付部26および26′を成形する固定側金型23のキ
ャビティ25内の表面は、平滑面cに成形されるように形
成されている。
次に、上記構成よりなる本実施例の射出成形金型にお
ける成形方法を説明する。
スプル31およびゲート30から流入した溶融樹脂は上記
第1実施例、第2実施例と同様に保圧を全くかけずに流
入し充填直前にて射出を停止し、冷却固化させる。
しかるに、取付部26,26′はキャビティ25の未満では
ないまでも外周付近に位置するため、側壁からのパック
圧が多少なりとも発生し、平滑面c側が選択的にヒケる
よう作用する。ところが、上記第1実施例、第2実施例
に比較して顕著に樹脂圧が発生するわけではないので射
出成形金型23,24の表面形成に差をつけても必要な面の
み確実に転写させることが難しい。
これを補う手段として、ピン28,28′,28″,28およ
び29,29′が有効である。
溶融樹脂の熱はピン28,28′と28″,28と29,29′を
介して射出成形固定側金型24に放冷されるため取付部2
6,26′のリング状(孔)の部分は、他の部分に比較して
圧倒的に早く冷却が促進され、基準面即ち取付部26およ
び26′の突出した背面部の転写を確実なものとするの
で、基準面としての平面性の精度を確保することができ
る。
〔発明の効果〕
上記構成による本発明によれば、射出成形金型のキャ
ビティ表面形成精度を鏡面形成部a,粗面部,平滑面部c
と差を設けてそれぞれ形成したので、成形された成形体
の光学的鏡面部がヒケのない高精度な平面性が確保でき
ると共に、成形体の取付部などの基準面の形状も構成度
に転写成形でき、高品質の成形体が得られ、その効果は
大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは本発明の概念図を示し、第1図aは本発明
による射出成形金型により成形された成形品の正面図。 第1図bは、第1図aに示すA−A線よりの断面図。 第2図は、射出成形金型のキャビティ部の表面成形面に
おける作用状態を示す断面図。 第3図は、射出成形金型のキャビティ部の表面成形面に
おける作用状態を示す断面図。 第4図は、本発明の第1実施例を示し、射出成形金型に
より成形された成形体を示す斜視図。 第5図は、第4図に示すB−B線よりの断面図。 第6図aは、本発明の第2実施例を示し、射出成形金型
により成形された成形体を示す正面図。 第6図bは、第6図aに示すC−C線よりの断面図。 第7図は、第6図a,bにおける射出成形時の樹脂圧の経
緯を示すグラフ図。 第8図aは、本発明の第3実施例を示し、射出成形金型
の可動側キャビティ部を示す正面図。 第8図bは、本発明の第3実施例による射出成形金型の
キャビティ部を示す断面図。 1,6……成形体 2,2′,9,26,26′……取付部 3……溶融樹脂 4,5,23,24……射出成形金型 7……外周8角成形面 8……有底面 10……凹面(ゲート) 11……内周8角成形面 12……外周面 13,21,31……スプル 25……キャビティ 15……枠体 16……反射ミラー(鏡面) 17……絞り部 18……ギヤ部 19……孔 20,30……ゲート 28,28′,28″,28,29,29′……ピン 32……入子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−54912(JP,A) 特開 平3−151218(JP,A) 特開 平1−183611(JP,A) 特開 平1−263017(JP,A) 特開 平2−52713(JP,A) 実開 昭62−194013(JP,U) 実開 昭63−122521(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 45/26 - 45/38 B29L 11:00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一面が光学的鏡面から成り、鏡面の縁辺端
    部に取付部などの保持手段を有する成形体の射出成形用
    金型において、上記鏡面を成形するキャビティの表面を
    鏡面に、その背面を成形するキャビティの表面を粗面に
    形成すると共に、成形体の上記保持手段の基準面となる
    キャビティの表面を粗面に、基準面となる面のその背面
    となるキャビティの表面を平滑面にそれぞれ形成したこ
    とを特徴とする光学成形体の射出成形金型。
  2. 【請求項2】一面が光学的鏡面から成り、その鏡面内の
    一部若しくは成形体の周縁部から離間した内側の箇所
    に、保持手段を有する成形体の射出成形用金型におい
    て、上記鏡面の背面を成形するキャビティの表面を粗面
    に形成すると共に、上記保持手段の基準面となるキャビ
    ティ表面を平滑面とし、その背面を形成するキャビティ
    の表面を粗面に形成したことを特徴とする光学成形体の
    射出成形金型。
  3. 【請求項3】成形体の一面を鏡面とし、その鏡面の背面
    を粗面とし、上記鏡面の縁辺に成形体の保持手段の基準
    面を粗面とし、上記基準面の背面を平滑面に成形するよ
    うに形成したキャビティの表面を形成した射出成形金型
    を用いて成形加工する方法において、キャビティ内へ低
    圧で樹脂を射出し、樹脂がキャビティ内に充填完了する
    直前にて射出を停止、保持圧力を加えずに冷却固化させ
    ることを特徴とする光学成形体の成形方法。
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