JP3469047B2 - プラスチック成形品の成形方法および成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、ファクシミリ等の光学走査系、ビデオカメラの光
学機器、光ディスク等に適用されるプラスチック成形品
の成形方法および成形装置に関し、特にレンズ、ミラ
ー、プリズム等のプラスチック成形品に鏡面や微細な凹
凸のパターン等を高精度に転写可能なプラスチック成形
品の成形方法およびプラスチック成形品の成形装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形方法は、金型温度を成
形用樹脂の熱変形温度前後とした一定容積のキャビティ
内に溶融樹脂を射出充填し、保圧を制御しながら徐冷し
た後、金型を開いて成形品を取り出すようにしている。
ところが、この方法は樹脂の冷却時の温度分布がそのま
ま圧力分布となるため、厚肉、偏肉な成形品を成形する
場合には、成形サイクルを短くすることができるものの
偏肉部に残圧が発生し、また、厚肉部にひけが発生して
高精度な成形品が得られないという欠点を有する。

【０００３】このような不具合が発生しない射出成形法
としては、例えば、特開平３−１２８２１８号公報に記
載されたようなものがある（以下、第１従来例とい
う）。このものは、鏡面等が形成された転写面に対向す
る非転写面に粗面を形成したり、濡れ性を低くする表面
処理を行なったり、あるいは、多孔質材料を用い、キャ
ビティ内への溶融樹脂の充填完了の直前に射出を停止し
て保圧を加えることなく冷却固化することにより、溶融
樹脂と転写面および非転写面との密着力の差によって非
転写面側にひけを発生させ、転写面にひけが発生するの
を防止している。

【０００４】また、他の成形方法としては、特開平２−
１７５１１５号公報に記載されたようなものがある（以
下、これを第２従来例という）。このものは、成形品の
非転写面に接する金型面に圧縮気体と連通する多孔質部
材を配設したキャビティ内に溶融樹脂を射出充填し、溶
融樹脂のキャビティ内への充填完了後の保圧から冷却工
程中に、成形品の非転写面に多孔質部材を介して圧縮気
体を供給するようにしている。このものにあっては、円
筒状でレンズ肉厚が薄いレンズ側面をひけさせることが
できる。

【０００５】また、その他の成形方法としては、特開平
６−３０４９７３号公報に記載されたものがある（以
下、これを第３従来例という）。このものは、非転写面
を通気孔を介して外気と連通させ、キャビティ内に溶融
樹脂の射出充填が開始されてから樹脂の冷却が終了する
までの間に樹脂の転写面と非転写面との間に圧力差を発
生させることにより、樹脂の非転写面にひけを誘発させ
るようにしている。

【０００６】また、他の成形方法としては、特開平６−
３１５９６１号公報に記載されたようなものがある（以
下、これを第４従来例という）。このものは、金型の転
写面の温度を高温に加熱保持し、キャビティ内に溶融樹
脂の射出充填が開始されてから樹脂の冷却が終了するま
で樹脂の転写面側を高温加熱することにより、樹脂の非
転写面にひけを誘発させるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１従
来例の成形方法にあっては、転写面に対向する非転写面
に粗面を形成したり、濡れ性を低くする表面処理を行な
ったり、あるいは、多孔質材料を用いていたため、金型
の加工コストが高くなってしまうという問題が発生して
しまった。

【０００８】また、キャビティ内への溶融樹脂の充填完
了の直前に射出を停止して保圧を加えないようにしてい
たため、ひけの方向を誘導することができない上に、成
形条件の設定が難しくて成形品の形状の制限が大きくな
ってしまうという問題があった。さらに、ひけができる
方向が成形面の対向面であることからミラーにしか適用
することができず、レンズ等の成形には不向きであっ
た。

【０００９】また、第２従来例の成形方法にあっては、
成形品の非転写面に接する金型面に圧縮気体と連通する
多孔質部材を配設していたため、金型の加工コストが高
くなってしまう上に多孔質部材の形状の管理が面倒なも
のとなってしまった。すなわち、多孔質部材の効果が大
きい場合には、溶融樹脂が孔部に入り込みひけることは
勿論のこと成形品の離型に支障を与えてしまう。また、
孔部の形状が金型の壁面よりも内部に広がっている場合
には、樹脂が入り込んでしまい、成形品の離型が不可能
になってしまう。

【００１０】さらに、溶融樹脂のキャビティ内への充填
完了後の保圧から冷却工程中に、成形品の非転写面に多
孔質部材を介して圧縮気体を供給するようにしていたた
め、冷却工程中に樹脂の非転写面と転写面と間に気圧差
が生じたままの状態を維持することになるため、金型の
型開き後に成形品に内部歪みが残存してしまい、その残
圧により転写面精度も低下してしまう上に、成形品全体
が変形してしまうという問題が発生してしまった。

【００１１】また、第３従来例の成形方法にあっては、
キャビティ内に溶融樹脂の射出充填が開始されてから樹
脂の冷却が終了するまでの間に樹脂の転写面と非転写面
との間に圧力差を発生させていたため、第２従来例と同
様に冷却工程中に樹脂の非転写面と転写面と間に気圧差
が生じたままの状態を維持することになるため、金型の
型開き後に成形品に内部歪みが残存してしまい、その残
圧により転写面精度も低下してしまう上に、成形品全体
が変形してしまうという問題が発生してしまった。

【００１２】さらに、第４従来例の成形方法にあって
は、金型の転写面の温度を高温に加熱保持し、キャビテ
ィ内に溶融樹脂の射出充填が開始されてから樹脂の冷却
が終了するまで樹脂の転写面側を高温加熱していたた
め、冷却工程中に樹脂の非転写面と転写面と間に温度差
が生じたままの状態を維持することになるため、金型の
型開き後に成形品に内部歪みが残存してしまい、その残
圧により転写面精度も低下してしまう上に、成形品全体
が変形してしまうという問題があった。

【００１３】そこで本発明は、非転写面にひけを確実に
誘導することができるようにして高精度な転写面を得る
ことができ、低歪みで変形の少ない安価なプラスチック
成形品の成形方法および成形装置を提供することを目的
としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

【００１５】

【００１６】

【００１７】請求項１記載の発明は、上記課題を解決す
るために、少なくとも１つ以上の転写面を有するととも
に該転写面以外の面に少なくとも１つ以上の非転写面が
形成され、該転写面および非転写面によって少なくとも
１つ以上のキャビティが画成された金型を準備し、前記
キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射
出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させて
樹脂を該転写面に密着させた後、該樹脂を軟化温度以下
に冷却し、次いで、型開きして取り出すようにしたプラ
スチック成形品の成形方法において、前記キャビティ内
に溶融樹脂の射出充填を開始する時点から溶融樹脂の充
填が完了するまでの間の溶融樹脂の射出充填中のすべて
において、前記溶融樹脂の非転写面のうちの少なくとも
１箇所以上と金型の間に気体層を形成し続けることを特
徴としている。

【００１８】その場合、射出充填開始時に溶融樹脂の非
転写面と金型の間に気体層を形成することにより、溶融
樹脂の射出充填の完了までの間に金型の非転写面に密着
しづらくなる。また、射出充填が終了して冷却を開始し
た際に気体層を形成するのを中止するが、このとき、樹
脂内圧によって樹脂の非転写面と金型の間に形成されて
いた気体層が圧縮してつぶされて樹脂の非転写面と金型
の間に残留する。そして、内圧が零に近づくにつれてこ
の残留気体が膨張するため、樹脂の非転写面が金型に接
しなくなり、内圧が零になった時点でその非転写面から
優先して離型性が高くなって他の金型に接した面よりも
ひけが優先して発生する。

【００１９】このため、この非転写面が優先的にひけて
転写面にひけが生じることが防止され、所望する転写面
が短い成形サイクルで忠実に転写される。また、溶融樹
脂の射出充填が完了されて冷却工程に移行する前まで溶
融樹脂の非転写面と金型の間に気体層を形成しているた
め、冷却工程中に転写面と非転写面の圧力差が大きくな
ることがなく、金型の型開き後に成形品に内部歪みが残
存することがなく、転写面精度が低下するのを防止する
ことができる上に成形品全体が変形してしまうのを防止
することができる。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、少なくとも１つ以上の転写面を有するととも
に該転写面以外の面に少なくとも１つ以上の非転写面が
形成され、該転写面および非転写面によって少なくとも
１つ以上のキャビティが画成された金型を準備し、前記
キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射
出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させて
樹脂を該転写面に密着させた後、該樹脂を軟化温度以下
に冷却し、次いで、型開きして取り出すようにしたプラ
スチック成形品の成形方法において、少なくとも前記キ
ャビティ内に溶融樹脂の射出充填を開始する時点から溶
融樹脂の充填が完了するまでの間の溶融樹脂の射出充填
中に、前記溶融樹脂の非転写面のうちの少なくとも１箇
所以上の温度を前記転写面の樹脂の温度よりも低くす
る、前記溶融樹脂の非転写面のうちの少なくとも１箇所
以上と金型の間に気体層を形成する、前記溶融樹脂の非
転写面のうちの少なくとも１箇所以上に対向する金型部
分の温度を前記転写面に対向する金型部分の温度よりも
低くするという方法の何れか１つ以上と、前記溶融樹脂
の非転写面のうちの少なくとも１箇所以上を気体によっ
て押圧するという方法を組合せることを特徴としてい
る。

【００２７】その場合、キャビティ内への溶融樹脂の射
出充填を開始してから溶融樹脂の非転写面のうちの少な
くとも１箇所以上を気体によって押圧することに加え
て、溶融樹脂の非転写面の温度を転写面の樹脂の温度よ
りも低くする、溶融樹脂の非転写面と金型の間に気体層
を形成する、溶融樹脂の非転写面に対向する金型部分の
温度を前記転写面に対向する金型部分の温度より低くす
る方法の１つ以上を組合せることにより、溶融樹脂の射
出充填の完了までの間に金型の非転写面に確実に密着し
ないようにすることができる。この結果、この非転写面
の冷却工程中における内圧が略零になった時点でその非
転写面から優先して離型性を高くして他の金型に接した
面よりもひけを優先して確実に発生させることができ
る。

【００２８】このため、この非転写面が優先的にひけて
転写面にひけが生じることが防止され、所望する転写面
が短い成形サイクルで忠実に転写される。また、溶融樹
脂の射出充填が完了されて冷却工程に移行する前まで溶
融樹脂の非転写面の間に気体層を形成したり、非転写面
の温度を転写面の温度よりも低くしているため、冷却工
程中に転写面と非転写面の圧力差や温度差が大きくなる
のを防止することができる。このため、金型の型開き後
に成形品に内部歪みが残存するのを防止することがで
き、転写面の精度が低下するのを防止することができる
上に成形品全体が変形してしまうのを防止することがで
きる。

【００２９】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１、２何れかに記載のプラスチック成
形品を成形する成形装置であって、前記金型の少なくと
も１つ以上の非転写面から溶融樹脂の非転写面に向かっ
て所定の圧力および温度に調節された気体を供給する気
体供給手段を有することを特徴としている。本発明で
は、溶融樹脂の非転写面の温度を転写面の樹脂の温度よ
りも低くする場合には、気体供給手段から溶融樹脂の非
転写面に向かって低温でかつ、所定圧力の気体を溶融樹
脂の転写面に供給することにより、非転写面の温度を転
写面の温度に比べて低くすることができる。

【００３０】また、溶融樹脂の非転写面と金型の間に気
体層を形成する場合には、気体供給手段から溶融樹脂の
非転写面と金型の間に所定圧力の気体を注入するように
すれば良い。また、溶融樹脂の非転写面を気体によって
押圧する場合には、気体供給手段から溶融樹脂の非転写
面に向かって高圧の気体を供給すれば良い。

【００３１】このようにして、溶融樹脂の非転写面の温
度を下げたり、非転写面を押圧したり、あるいは、溶融
樹脂の非転写面と金型の間に気体層を形成して安価な構
成で非転写面にひけを優先的に発生させることができ
る。請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため
に、請求項３記載の発明において、前記気体供給手段
は、非転写面を有する金型部分に形成されて一端部がキ
ャビティ内に開口する通気孔と、該通気孔の他端部に連
結され、該通気孔を通してキャビティ内に所定の圧力お
よび温度に調節された気体を供給する供給装置とを有す
ることを特徴としている。

【００３２】その場合、金型に通気孔を設け、この通気
孔に供給装置を接続するだけで気体供給手段を構成する
ことができ、金型の構造が複雑になるのを防止すること
ができる。

【００３３】

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。まず、図１〜３は本発明に係るプラ
スチック成形品の成形方法および成形装置の第１実施形
態を示す図であり、請求項３、４何れかに記載の発明に
対応している。

【００３５】まず、構成を説明する。図１は、本発明の
プラスチック成形品の成形方法によって成形されたプラ
スチック成形品の構成図であり、成形品としてレンズを
対象にしている。なお、本実施形態で成形される成形品
はレンズに限らず、ミラー、プリズム等の光学素子にも
適用可能である。図１において、１は成形品であり、こ
の成形品１の上下面には鏡面（転写面）１ａ、１ｂが形
成されており、一側面には他部品に取付けられる基準面
（非転写面）１ｃが形成されているとともに、他側面に
はひけを発生させたいひけ発生面（非転写面）１ｄが形
成されている。

【００３６】図２、３は図１に示される成形品１を成形
する成形装置の構成図である。図２、３において、２は
成形装置であり、この成形装置２の架台３には下型４が
取付けられている。この下型４には上型５が対向して設
けられており、この上型５は図示しない型締め、型開き
装置によって下型４に当接、離隔可能になっている。

【００３７】この下型４と上型５の間にはキャビティ入
れ子を構成する複数（本実施形態では４つ）の入れ子が
介装されている。このキャビティ入れ子は、互いに対向
して設けられ、成形品に鏡面１ａ、１ｂを形成する鏡面
６ａ、７ａが形成された鏡面入れ子６、７と、この入れ
子６、７を挟んで設けられ、成形品１に基準面１ｃおよ
びひけ発生面１ｄを形成する非転写面８ａ、９ａが形成
された基準入れ子８およびひけ発生入れ子９から構成さ
れ、各入れ子６〜９の対向面によってキャビティ10が画
成されている。なお、非転写面８ａ、９ａには微小な凹
凸が形成されている。

【００３８】なお、図２においては成形装置２の半分の
みを示しており、残りの半分の部分にも上述したものと
同様の構成を有するキャビティ入れ子が設けられてい
る。また、上型５には図示しないスプルーが形成されて
いるとともに鏡面入れ子６にはこのスプルーに連通する
スプルー６ｂが形成されており、キャビティ10内にはこ
の図示しないスプルーおよびスプルー６ｂを介して図示
しない射出成形機から溶融樹脂が射出充填されるように
なっている。

【００３９】また、ひけ発生入れ子９には通気孔11が形
成されており、この通気孔11は一端部がキャビティ10内
に開口するとともに、他端部が下型４および上型５に介
装された供給管12に接続されている。この供給管12は温
度制御装置13を介して気体供給装置14に連結されてお
り、気体供給装置14で所定の圧力に設定され、温度制御
装置13によって所定の温度に調整された気体（例えば、
空気）を供給するようになっている。

【００４０】本実施形態では、金型を樹脂の軟化温度未
満に加熱した状態でキャビティ10内に軟化温度以上に加
熱された溶融樹脂を射出充填するようになっているた
め、温度制御装置13によって調整される気体の温度は鏡
面入れ子６、７および基準入れ子８の温度よりも約３℃
低い温度に設定されており、供給孔11からひけ発生面１
ｄには鏡面１ａ、１ｂおよび基準面１ｃよりも低い温度
の気体が供給されるようになっている。また、各入れ子
６〜９の周囲の下型４および上型５にはヒータやオイル
クーラー等の温度調整機構が設けられており、このヒー
タおよびオイルクーラー等によって下型４および上型５
が加熱および冷却されることにより、各入れ子６〜９が
加熱および冷却されるようになっている。

【００４１】なお、本実施形態では、温度制御装置13お
よび気体供給装置14が供給装置を構成し、この温度制御
装置13および気体供給装置14に加えて供給孔11が気体供
給手段を構成している。次に、作用を説明する。通常の
射出成形において、レンズ等のプラスチック光学素子を
成形する場合には、全領域を転写させる成形条件（成形
品の取り出し時に内圧が零近傍となるような条件）で成
形するが、溶融樹脂は金型に入った時点から急冷される
ため、温度分布、圧力分布、密度分布等が生じて成形品
の形状が乱されたり、内部歪み（偏向）が発生して光学
特性に悪影響を及ぼしてしまう。

【００４２】一方、成形品の一部にひけを発生させるこ
とで、金型形状の転写性および内部歪み、変形を抑制す
ることができるが、このひけの箇所を特定することは非
常に難しい。本実施形態では、このひけの発生箇所を特
定することができる点で実に有意義なものである。以
下、具体的に説明する。

【００４３】まず、金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保
持し、キャビティ10内に軟化温度以上に加熱された溶融
樹脂Ａを射出充填し、次いで、鏡面入れ子６、７の転写
面６ａ、７ａに樹脂圧力を発生させる。また、溶融樹脂
の射出充填と同時に気体供給装置14から所定の圧力に設
定され、温度制御装置13によって温度調整された冷風を
通気孔11からひけ発生面１ｄに供給し、この供給作業を
キャビティ10に溶融樹脂の射出充填が完了するまで継続
する。

【００４４】このとき、鏡面１ａ、１ｂに比べて温度が
低いひけ発生面１ｄが先に固化されて高粘度になるた
め、溶融樹脂の射出充填の完了までの間にひけ発生入れ
子９の非転写面９ａにひけ発生面１ｄが密着しづらくな
る。溶融樹脂の射出充填作業が終了して冷風の供給を停
止した後に、キャビティ10内を一定の圧力に保圧してキ
ャビティ10内を冷却する。次いで、キャビティ10内の圧
力が略零になったときに、上型５を下型４から離隔させ
て型開きしてキャビティ10から成形品１を取り出す。

【００４５】このとき、成形品１はひけ発生面１ｄから
優先して離型性が高くなって他の入れ子６〜８に接した
面よりもひけが優先して発生するため、鏡面１ａ、１ｂ
にひけが生じることが防止され、所望する鏡面１ａ、１
ｂを短い成形サイクルで忠実に転写することができる。
また、溶融樹脂の射出充填が完了されて冷却工程に移行
する前まで溶融樹脂のひけ発生面１ｄの温度を鏡面１
ａ、１ｂの樹脂の温度よりも低くしているため、冷却工
程中に鏡面１ａ、１ｂとひけ発生面１ｄの温度差が生じ
ることがなく、金型の型開き後に成形品１に内部歪みが
残存することがなく、鏡面１ａ、１ｂ精度が低下するの
を防止することができる上に成形品１全体が変形してし
まうのを防止することができる。

【００４６】また、ひけ発生入れ子９に通気孔11を設
け、この通気孔11に温度制御装置13および気体供給装置
14を接続するだけで気体供給手段を構成することができ
るため、金型の構造が複雑になるのを防止することがで
きる。図４〜６は本発明に係るプラスチック成形品の成
形方法および成形装置の第２実施形態を示す図であり、
請求項１、３、４何れかに記載の発明に対応している。
なお、本実施形態では、成形品の形状は第１実施形態と
同様であるため、成形品の説明については図１を引用す
るとともに、第１実施形態と同様の構成には同一番号を
付して説明を省略する。

【００４７】図４、５において、下型４と上型５の間に
はキャビティ入れ子を構成する複数（本実施形態では４
つ）の入れ子が介装されている。このキャビティ入れ子
は、互いに対向して設けられ、成形品に鏡面１ａ、１ｂ
を形成する鏡面16ａ、17ａが形成された鏡面入れ子16、
17と、この入れ子16、17を挟んで設けられ、成形品１に
基準面１ｃおよびひけ発生面１ｄを形成する非転写面18
ａ、19ａが形成された基準入れ子18およびひけ発生入れ
子19から構成され、各入れ子16〜19の対向面によってキ
ャビティ20が画成されている。なお、非転写面18ａ、19
ａには微小な凹凸が形成されている。

【００４８】また、上型５には図示しないスプルーが形
成されているとともに鏡面入れ子16にはこのスプルーに
連通するスプルー16ｂが形成されており、キャビティ20
内にはこの図示しないスプルーおよびスプルー16ｂを介
して図示しない射出成形機から溶融樹脂が射出充填され
るようになっている。また、ひけ発生入れ子19には通気
孔21が形成されており、この通気孔21は一端部がキャビ
ティ20内に開口するとともに、他端部が下型４および上
型５に介装された供給管22に接続されている。

【００４９】この供給管22は気体供給装置23に連結され
ており、気体供給装置23は所定の圧力に設定された気体
（例えば、空気）を供給管22および通気孔21を介してひ
け発生面１ｄと転写面19ａの間に注入するようになって
いる。なお、本実施形態では、気体供給装置23が供給装
置を構成し、この気体供給装置23に加えて供給孔21およ
び供給管22が気体供給手段を構成している。

【００５０】次に、図５に基づいて作用を説明する。ま
ず、金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持し、キャビテ
ィ20内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂Ａを射出充
填し、次いで、鏡面入れ子16、17の転写面16ａ、17ａに
樹脂圧力を発生させる。また、溶融樹脂の射出充填と同
時に気体供給装置23から所定の圧力の気体をひけ発生面
１ｄと転写面19ａの間に注入し、この注入作業をキャビ
ティ20に溶融樹脂の射出充填が完了するまで継続する
（図５（ａ）（ｂ）参照）。

【００５１】このとき、非転写面19ａとひけ発生面１ｄ
の間に気体層が形成されるため、溶融樹脂の射出充填の
完了までの間にひけ発生面１ｄが非転写面19ａに密着し
づらくなる。溶融樹脂の射出充填作業が終了して気体の
注入を停止すると、キャビティ20内を一定の圧力に保圧
してキャビティ20内を冷却する。このとき、樹脂内圧に
よって樹脂のひけ発生面１ｄと非転写面19ａの間に形成
されていた気体層が圧縮してつぶされて樹脂のひけ発生
面１ｄと非転写面19ａの間に残留する（図５（ｃ）参
照）。

【００５２】そして、内圧が零に近づくにつれてこの残
留気体が膨張するため、樹脂のひけ発生面１ｄが非転写
面19ａに接しなくなり、内圧が零になった時点でその非
転写面19ａから優先して離型性が高くなる（図５（ｄ）
参照）。そして、キャビティ20内の圧力が略零になった
ときに、上型５を下型４から離隔させて型開きしてキャ
ビティ20から成形品１を取り出す。

【００５３】この結果、ひけ発生面１ｄを優先的にひけ
させて鏡面１ａ、１ｂにひけが生じるのを防止して、所
望する鏡面１ａ、１ｂを短い成形サイクルで忠実に転写
することができる。また、溶融樹脂の射出充填が完了さ
れて冷却工程に移行する前まで溶融樹脂のひけ発生面１
ｄ非転写面19ａの間に気体層を形成しているため、冷却
工程中に鏡面１ａ、１ｂとひけ発生面１ｄの圧力差が大
きくなることがなく、金型の型開き後に成形品１に内部
歪みが残存することがなく、鏡面１ａ、１ｂの転写精度
が低下するのを防止することができる上に成形品１全体
が変形してしまうのを防止することができる。

【００５４】なお、本実施形態の態様を第１実施形態と
同様の構成によって達成することができる。この場合に
は、第１実施形態の温度調整装置13によって気体供給装
置23から供給される気体を金型の同等の温度に調整すれ
ば良い。この場合には、図６に示すように、金型を樹脂
の軟化温度未満に加熱保持し、キャビティ10内に軟化温
度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、次いで、鏡
面入れ子６、７の転写面６ａ、７ａに樹脂圧力を発生さ
せる。また、溶融樹脂の射出充填と同時に気体供給装置
23から所定の圧力の気体をひけ発生面１ｄと転写面９ａ
の間に注入し、この注入作業をキャビティ10に溶融樹脂
の射出充填が完了するまで継続する（図６（ａ）（ｂ）
参照）。

【００５５】このとき、非転写面９ａとひけ発生面１ｄ
の間に気体層が形成されるため、溶融樹脂の射出充填の
完了までの間にひけ発生面１ｄが非転写面９ａに密着し
づらくなる。溶融樹脂の射出充填作業が終了して気体の
注入を停止すると、キャビティ10内を一定の圧力に保圧
してキャビティ10内を冷却する。このとき、樹脂内圧に
よって樹脂のひけ発生面１ｄと非転写面９ａの間に形成
されていた気体層が圧縮してつぶされて樹脂のひけ発生
面１ｄと非転写面９ａの間に残留する（図６（ｃ）参
照）。

【００５６】そして、内圧が零に近づくにつれてこの残
留気体が膨張するため、樹脂のひけ発生面１ｄが非転写
面９ａに接しなくなり、内圧が零になった時点でその非
転写面９ａから優先して離型性が高くなる（図６（ｄ）
参照）。そして、キャビティ10内の圧力が略零になった
ときに、上型５を下型４から離隔させて型開きしてキャ
ビティ10から成形品１を取り出す。

【００５７】図７、８はプラスチック成形品の成形方法
および成形装置の他の例を示す図である。なお、本例で
は、成形品の形状は第１実施形態と同様であるため、成
形品の説明については図１を引用するとともに、第１実
施形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略す
る。

【００５８】下型４と上型５の間にはキャビティ入れ子
を構成する複数（本例では４つ）の入れ子が介装されて
いる。このキャビティ入れ子は、互いに対向して設けら
れ、成形品に鏡面１ａ、１ｂを形成する鏡面26ａ、27ａ
が形成された鏡面入れ子26、27と、この入れ子26、27を
挟んで設けられ、成形品１に基準面１ｃおよびひけ発生
面１ｄを形成する非転写面28ａ、29ａが形成された基準
入れ子28およびひけ発生入れ子29から構成され、各入れ
子26〜29の対向面によってキャビティ 30が画成されて
いる。なお、非転写面28ａ、29ａには微小な凹凸が形成
されている。

【００５９】また、上型５には図示しないスプルーが形
成されているとともに鏡面入れ子26にはこのスプルーに
連通するスプルー26ｂが形成されており、キャビティ30
内にはこの図示しないスプルーおよびスプルー26ｂを介
して図示しない射出成形機から溶融樹脂が射出充填され
るようになっている。また、ひけ発生入れ子29には通気
孔31が形成されており、この通気孔31は一端部が下型４
に形成された通気孔32および供給管34を介して気体供給
装置36に連通されるとともに、他端部が下型４に形成さ
れた通気孔33および排気管35を介して外気に連通してい
る。

【００６０】この気体供給装置36は所定の圧力に設定さ
れ、かつ、所定の温度に調整された気体（例えば、空
気）を供給管34、通気孔32を介して通気孔31に供給した
後、通気孔33および排気管35を介して排気することによ
り、ひけ発生入れ子29の非転写面29ａを冷却するように
なっている。本例では、金型を樹脂の軟化温度未満に加
熱した状態でキャビティ30内に軟化温度以上に加熱され
た溶融樹脂を射出充填するようになっているため、気体
制御装置36によって調整される気体の温度は鏡面入れ子
26、27および基準入れ子28の温度よりも約３℃低い温度
に設定されており、供給孔31からひけ発生面29ａには鏡
面26ａ、27ａおよび非転写面28ａよりも低い温度の気体
が供給されるようになっている。

【００６１】なお、本例では、気体供給装置36、供給管
34、通気孔31〜33および排気管35が冷却手段を構成して
いる。次に、作用を説明する。まず、溶融樹脂の射出充
填を開始する前に気体供給装置36から所定の圧力に設定
され、かつ、所定の温度に設定された冷風を通気孔31か
ら非転写面19に供給して非転写面29ａを冷却しておく。

【００６２】次いで、金型を樹脂の軟化温度未満に加熱
保持し、キャビティ30内に軟化温度以上に加熱された溶
融樹脂Ａを射出充填し、次いで、鏡面入れ子26、27の転
写面26ａ、27ａに樹脂圧力を発生させるとともに冷風の
供給作業をキャビティ30に溶融樹脂の射出充填が完了す
るまで継続する。このとき、鏡面１ａ、１ｂに比べて温
度が低いひけ発生面１ｄが先に固化されて高粘度になる
ため、溶融樹脂の射出充填の完了までの間にひけ発生入
れ子29の非転写面29ａにひけ発生面１ｄが密着しづらく
なる。

【００６３】溶融樹脂の射出充填作業が終了して冷風の
供給を停止した後に、キャビティ30内を一定の圧力に保
圧してキャビティ30内を冷却する。次いで、キャビティ
30内の圧力が略零になったときに、上型５を下型４から
離隔させて型開きしてキャビティ10から成形品１を取り
出す。この結果、第１実施形態と同様の効果を得ること
ができる。

【００６４】図９〜13は本発明に係るプラスチック成形
品の成形方法および成形装置の第３実施形態を示す図で
あり、請求項２または３記載の発明に対応している。な
お、本実施形態では、成形品の形状は第１実施形態と同
様であるため、成形品の説明については図１を引用す
る。とともに、第１実施形態と同様の構成には同一番号
を付して説明を省略する。

【００６５】下型４と上型５の間にはキャビティ入れ子
を構成する複数（本実施形態では４つ）の入れ子が介装
されている。このキャビティ入れ子は、互いに対向して
設けられ、成形品に鏡面１ａ、１ｂを形成する鏡面41
ａ、42ａが形成された鏡面入れ子41、42と、この入れ子
41、42を挟んで設けられ、成形品１に基準面１ｃおよび
ひけ発生面１ｄを形成する非転写面43ａ、44ａが形成さ
れた基準入れ子43ａおよびひけ発生入れ子44から構成さ
れ、各入れ子41〜44の対向面によってキャビティ45が画
成されている。なお、非転写面44ａ、45ａには微小な凹
凸が形成されている。

【００６６】また、上型５には図示しないスプルーが形
成されているとともに鏡面入れ子41にはこのスプルーに
連通するスプルー41ｂが形成されており、キャビティ45
内にはこの図示しないスプルーおよびスプルー41ｂを介
して図示しない射出成形機から溶融樹脂が射出充填され
るようになっている。また、ひけ発生入れ子29には通気
孔46が形成されており、この通気孔46は一端部がキャビ
ティ45に開口するとともに他端部が連通孔47に開口して
いる。この連通孔47は下型４に形成された通気孔48およ
び供給管49を介して流量調整装置50に接続されている。
この流量調整装置50は圧力調整装置51、温度調整装置52
を介して気体供給装置53に接続されている。

【００６７】気体供給装置53は気体供給源を構成してお
り、温度調整装置52はこの気体供給装置53から供給され
る気体の温度を調整するようになっている。また、圧力
調整装置51は気体供給装置53から供給される気体の圧力
を調整するようになっており、流量調整装置50は気体供
給装置53から供給される気体の流量を調整するようにな
っている。

【００６８】また、連通孔47は下型４に形成された通気
孔54および排気管55を介して排気弁56に連通しており、
気体供給装置53から連通孔47に供給される気体は排気弁
56のが開放されるときに外部に排気され、排気弁56が閉
じられたときにキャビティ45内に供給されるようになっ
ている。なお、本実施形態では、流量調整装置50、圧力
調整装置51、温度調整装置52および気体供給装置53が供
給装置を構成し、この供給装置に加えて、通気孔46、連
通孔47、通気孔48、54、供給管49、排気管55および排気
弁56が気体供給手段を構成している。

【００６９】次に、図11、12に基づいて作用を説明す
る。本実施形態では、溶融樹脂のひけ発生面１ｄの温度
を鏡面１ａ、１ｂの温度よりも低くする、溶融樹脂のひ
け発生面１ｄとひけ発生入れ子44の間に気体層を形成す
る、溶融樹脂のひけ発生面１ｄに対向するひけ発生入れ
子44の温度を鏡面入れ子41、42の温度よりも低くすると
いう方法の何れか１つ以上と、溶融樹脂のひけ発生面１
ｄを気体によって押圧するという方法を組合せることを
特徴とするものであり、この場合、全ての方法を組合せ
たものについて説明する。

【００７０】まず、排気弁56を開き、流量調整装置50に
よって連通孔47に僅かな気体を供給してひけ発生入れ子
44を冷却する（図11（ａ）参照）。このとき、気体の流
量が多いと連通孔47から通気孔46を通してキャビティ45
内に気体が供給されて鏡面入れ子41、42等まで冷却して
しまうのを防止するために、キャビティ45内に気体が供
給されない程度の流量に調整する。

【００７１】また、このときにひけ発生入れ子44を効果
的に冷却するために、温度調整装置52によって温度を調
整しても良い。次いで、金型を樹脂の軟化温度未満に加
熱保持した後、キャビティ30内に軟化温度以上に加熱さ
れた溶融樹脂を射出充填する前に流量調整装置50および
圧力調整装置51によって気体の流量と圧力を上げ、連通
孔47から通気孔46を介してキャビティ45内に気体を供給
した後、キャビティ45内への溶融樹脂の射出充填を開始
する（図11（ｂ）参照）。

【００７２】このとき、ひけ発生面１ｄに供給される気
体の量を増すことにより樹脂の冷却効果を高めることが
でき、さらに、気体の圧力を高めることによりひけ発生
面１ｄを押圧することができるとともにひけ発生面１ｄ
とひけ発生入れ子44の間に空気層を形成することができ
る。次いで、樹脂の射出充填作業が終了したとき（図12
（ａ）参照）、排気弁56を閉じて適切な気体圧力となる
ように圧力調整装置51によって気体の圧力を調整してキ
ャビティ45内を一定の圧力に保圧してキャビティ45内を
冷却する（図12（ｂ）（ｃ）参照）。

【００７３】次いで、キャビティ45内の圧力が略零にな
ったときに、上型５を下型４から離隔させて型開きして
キャビティ45から成形品１を取り出す。この結果、第１
実施形態と同様の効果に加えて、常にひけ発生面１ｄを
加圧しているため、ひけ発生入れ子44からひけ発生面１
ｄを確実に離型させることができ、ひけ発生面１ｄにひ
けをより確実に発生させることができるという効果を得
ることができる。

【００７４】なお、本実施形態では、圧力調整装置51等
を設けているが、工場用エアーの設備がある場合には、
図13に示すように流量調整装置50を工場用エアー57に接
続するようにしても良い。また、実施形態では、常にひ
け発生面１ｄを加圧しているが、加圧せずに、少なくと
もキャビティ45内に溶融樹脂の射出充填を開始する時点
から溶融樹脂の充填が完了するまでの間に、溶融樹脂の
非転写面のうちの少なくとも１箇所以上の温度を転写面
の樹脂の温度よりも低くする、溶融樹脂の非転写面のう
ちの少なくとも１箇所以上と金型の間に気体層を形成す
る、溶融樹脂の非転写面のうちの少なくとも１箇所以上
に対向する金型部分の温度を前記転写面に対向する金型
部分の温度よりも低くするという方法の何れか１つ以上
を組み合せるだけにしても良い。

【００７５】

【発明の効果】

【００７６】請求項１記載の発明によれば、成形品の非
転写面を優先的にひけさせて転写面にひけが生じるのを
防止することができ、所望する転写面を短い成形サイク
ルで忠実に転写することができる。また、溶融樹脂の射
出充填が完了されて冷却工程に移行する前まで溶融樹脂
の非転写面と金型の間に気体層を形成しているため、冷
却工程中に転写面と非転写面の圧力差が大きくなること
がなく、金型の型開き後に成形品に内部歪みが残存する
ことがなく、転写面精度が低下するのを防止することが
できる上に成形品全体が変形してしまうのを防止するこ
とができる。

【００７７】

【００７８】請求項２記載の発明によれば、成形品の非
転写面を優先的にひけさせて転写面にひけが生じるのを
防止することができ、所望する転写面を短い成形サイク
ルで忠実に転写することができる。また、溶融樹脂の射
出充填が完了されて冷却工程に移行する前まで溶融樹脂
の非転写面の間に気体層を形成したり、非転写面の温度
を転写面の温度よりも低くしているため、冷却工程中に
転写面と非転写面の圧力差や温度差が大きくなるのを防
止することができる。このため、金型の型開き後に成形
品に内部歪みが残存するのを防止することができ、転写
面の精度が低下するのを防止することができる上に成形
品全体が変形してしまうのを防止することができる。

【００７９】請求項６記載の発明によれば、溶融樹脂の
非転写面の温度を下げたり、非転写面を押圧したり、あ
るいは、溶融樹脂の非転写面と金型の間に気体層を形成
して安価な構成で非転写面にひけを優先的に発生させる
ことができる。請求項７記載の発明によれば、金型に通
気孔を設け、この通気孔に供給装置を接続するだけで気
体供給手段を構成することができ、金型の構造が複雑に
なるのを防止することができる。

【００８０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラスチック成形品の成形方法お
よび成形装置の第１実施形態を示す図であり、（ａ）は
その成形方法によって成形された成形品の斜視図、
（ｂ）はそのひけ発生領域を示す成形品の側面図、
（ｃ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図２】第１実施形態の成形装置を示す図であり、
（ａ）は全体構成の半分の部分を示すその断面図、
（ｂ）はそのキャビティ入れ子の斜視図である。

【図３】（ａ）は図２（ｂ）のＸ方向断面図、（ｂ）は
図２（ｂ）のＹ方向断面図である。

【図４】本発明に係るプラスチック成形品の成形方法お
よび成形装置の第２実施形態を示す図であり、その成形
装置の半分の部分を示すその断面図である。

【図５】第２実施形態の成形方法の手順を示す図であ
る。

【図６】第２実施形態の成形方法の他の手順を示す図で
ある。

【図７】本発明に係るプラスチック成形品の成形方法お
よび成形装置の他の例を示す図であり、その成形装置の
概略上面図である。

【図８】他の例の成形方法の手順を示す図である。

【図９】本発明に係るプラスチック成形品の成形方法お
よび成形装置の第３実施形態を示す図であり、その成形
装置の概略上面図である。

【図１０】（ａ）は第３実施形態のキャビティ入れ子の
斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ方向断面図、（ｃ）は
同図（ａ）のＹ方向断面図である。

【図１１】第３実施形態の成形方法の手順を示す図であ
る。

【図１２】図11（ｂ）に後続する成形方法の手順を示す
図である。

【図１３】第３実施形態の成形装置の他の態様を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１ 成形品 ２ 成形装置 ６、７、16、17、26、27、41、42 鏡面入れ子（金
型） ６ａ、７ａ、16ａ、17ａ、26ａ、27ａ、41ａ、42ａ
鏡面（転写面） ８、18、28、43 基準入れ子（金型） ９、19、29、44 ひけ発生入れ子（金型） ９ａ、19ａ、29ａ、44ａ 非転写面 11、46、48、54 通気孔（気体供給手段） 13、52 温度調整装置（供給装置、気体供給手段） 14、53 気体供給装置（供給装置、気体供給手段） 21 通気孔（気体供給手段） 22、49 供給管（気体供給手段） 31〜33 通気孔（冷却手段） 34 供給管（冷却手段） 35 排気管（気体供給手段） 36 気体供給装置（冷却手段） 47 連通孔（気体供給手段） 50 流量調整装置（供給装置、気体供給手段） 51 圧力調整装置（供給装置、気体供給手段） 55 排気管（気体供給手段） 56 排気弁（気体供給手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢田 清孝 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平10−119077（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−323753（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−315961（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−127032（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−155928（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−193257（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つ以上の転写面を有するとと
   もに該転写面以外の面に少なくとも１つ以上の非転写面
   が形成され、該転写面および非転写面によって少なくと
   も１つ以上のキャビティが画成された金型を準備し、前
   記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を
   射出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させ
   て樹脂を該転写面に密着させた後、該樹脂を軟化温度以
   下に冷却し、次いで、型開きして取り出すようにしたプ
   ラスチック成形品の成形方法において、前記キャビティ
   内に溶融樹脂の射出充填を開始する時点から溶融樹脂の
   充填が完了するまでの間の溶融樹脂の射出充填中のすべ
   てにおいて、前記溶融樹脂の非転写面のうちの少なくと
   も１箇所以上と金型の間に気体層を形成し続けることを
   特徴とするプラスチック成形品の成形方法。
2. 【請求項２】少なくとも１つ以上の転写面を有するとと
   もに該転写面以外の面に少なくとも１つ以上の非転写面
   が形成され、該転写面および非転写面によって少なくと
   も１つ以上のキャビティが画成された金型を準備し、前
   記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を
   射出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させ
   て樹脂を該転写面に密着させた後、該樹脂を軟化温度以
   下に冷却し、次いで、型開きして取り出すようにしたプ
   ラスチック成形品の成形方法において、少なくとも前記
   キャビティ内に溶融樹脂の射出充填を開始する時点から
   溶融樹脂の充填が完了するまでの間の溶融樹脂の射出充
   填中に、前記溶融樹脂の非転写面のうちの少なくとも１
   箇所以上の温度を前記転写面の樹脂の温度よりも低くす
   る、前記溶融樹脂の非転写面のうちの少なくとも１箇所
   以上と金型の間に気体層を形成する、前記溶融樹脂の非
   転写面のうちの少なくとも１箇所以上に対向する金型部
   分の温度を前記転写面に対向する金型部分の温度よりも
   低くするという方法の何れか１つ以上と、前記溶融樹脂
   の非転写面のうちの少なくとも１箇所以上を気体によっ
   て押圧するという方法を組合せることを特徴とするプラ
   スチック成形品の成形方法。
3. 【請求項３】請求項１、２何れかに記載のプラスチック
   成形品を成形する成形装置であって、前記金型の少なく
   とも１つ以上の非転写面から溶融樹脂の非転写面に向か
   って所定の圧力および温度に調節された気体を供給する
   気体供給手段を有することを特徴とするプラスチック成
   形品の成形装置。
4. 【請求項４】前記気体供給手段は、非転写面を有する金
   型部分に形成されて一端部がキャビティ内に開口する通
   気孔と、該通気孔の他端部に連結され、該通気孔を通し
   てキャビティ内に所定の圧力および温度に調節された気
   体を供給する供給装置とを有することを特徴とする請求
   項３記載のプラスチック成形品の成形装置。