JP3698779B2 - 光学反射ミラーの射出成形方法及び成形用金型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学反射ミラーを高精度に成形する射出成形方法と、この方法に使用される成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学反射ミラーを高精度に成形する従来の方法としては、特公平６−９８６４２号公報に開示されている。この方法は光学反射ミラーの反射面を成形するミラー成形面と対向する成形面のヌレ性をミラー成形面よりも低下させると共に、射出した樹脂に保圧をかけることなく成形するものである。これによりミラー成形面と対向する成形面をひけさせ、ミラー成形面の精度を高精度化させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述した従来の方法では、反射面を有する本体部のミラー成形面と対向する成形面をひけさせるため、位置決めの当てつけ部をミラー成形面と対向する部分に配置することができない。又、保圧をかけない成形法のため、機械誤差や環境変化に伴う成形時のばらつきにより品質が安定しないという不具合がある。例えば、射出される樹脂がキャビティ末端にまで届かない場合は、ショート不良になり、逆に樹脂の充填量が多過ぎた場合は鏡面側にひけが発生する。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、位置決め部分をひけさせることなく、かつ品質の安定性を保つ状態で極めて高精度に光学反射ミラーを成形できる射出成形方法及びこの射出成形方法に適用できる成形用金型を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、キャビティ内にゲート部を通じて射出成型機から射出される溶融樹脂を充填することにより光学反射ミラーを成形する光学反射ミラーの射出成形方法において、光学反射ミラーは、上面側に反射面を有するとともに、下面側に対向面を有する本体部と、前記本体部一端側から垂下するリブ部とを有し、前記リブ部の前記本体部一端側から他端側に向かう方向での肉厚が、前記本体部の反射面側から対向面側に向かう方向での肉厚より厚く形成された光学反射ミラーを形成する形成面を有するキャビティ内に、前記リブ部に対向する前記本体部他端側に配置されたゲート部を通じて射出成型機から溶融樹脂を充填するとともに、前記溶融樹脂の充填後に、前記キャビティ内に前記本体部はひけることがなく、前記リブ部だけがひける状態となる保圧力を加えることを特徴としている。
【０００６】
光学反射ミラーを成形する場合、光学反射ミラーの反射面の対向面をひけさせることにより形状精度が向上することが知られている。本発明では、光学反射ミラーのリブ部と対向する位置に前記ゲート部を配置している。そして、溶融樹脂の充填後に、前記キャビティ内に前記本体部はひけることがなく、前記リブ部だけがひける状態となる保圧力を加えることにより、反射面を有する本体部分の収縮量を補うことができ、きわめて低圧で成形しても光学反射ミラーの反射面およびその対向面にひけが発生することはない。通常では成形品がひけないように充分に長い保圧時間が必要となっているが、本発明ではリブ部が固化する前にリブ部に保圧力がかからなくなるように短い保圧時間で成形する。このような短い保圧時間にすることによりリブ部の側面部をひけさせることができ、且つ光学反射ミラーを成形する部分にはきわめて低圧しか作用しないため、形状精度の優れた光学反射ミラーを成形することができる。
【０００７】
請求項２の発明は、固定側型板と、可動側型板とを備え、該固定側型板及び可動側型板で区画されたキャビティ内にゲートを通じて射出成型機から射出される溶融樹脂を充填することにより、上面側に反射面を有するとともに、下面側に対向面を有する本体部と、前記本体部一端側の対向面側から垂下するリブ部とを有する光学反射ミラーを成形する光学反射ミラー成形金型において、前記キャビティは、前記リブ部の前記本体部一端側から他端側に向かう方向での肉厚が、前記本体部の反射面側から対向面側に向かう方向での肉厚より厚くなるように形成されるとともに、一端側に該リブ部を形成するキャビティ空間を有し、該本体部を形成するキャビティ空間を介して該リブ部に対向する他端側にゲート部を有してなることを特徴とする。
【０００８】
この成形用金型では、固定側型板と、可動側型板とを備え、該固定側型板及び可動側型板で区画されたキャビティ内にゲートを通じて射出成型機から射出される溶融樹脂が充填される。この場合に、前記キャビティは、リブ部の本体部一端側から他端側に向かう方向での肉厚が、前記本体部の反射面側から対向面側に向かう方向での肉厚より厚くなるように形成され、一端側に該リブ部を形成するキャビティ空間を有し、該本体部を形成するキャビティ空間を介して該リブ部に対向する他端側にゲート部を有する構造であるため、リブ部の側面部が優先的にひけて本体部の反射面およびそれに対向する面にひけを生じることがない。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応する成形面の一部に離型処理を施すことを特徴とする。
【００１２】
このようにリブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応する成形面の一部に離型処理を施すことにより、樹脂と金型の密着性が低下し、確実にこの部分をひけさせることができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応した成形面を有する金型駒が設けられ、この金型駒が低熱伝導性の素材によって形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部構成する金型駒を低熱伝導性の素材にすることにより、リブ部の樹脂温度低下が遅延し、最終的にひける部分とすることができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項２の発明において、前記リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応した成形面を有する金型駒が設けられ、この金型駒が多孔質素材によって形成されていると共に、外部の圧縮エアー供給源に連通していることを特徴とする。
【００１６】
このようにリブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部を構成する金型駒に多孔質材料を用い、外部に連通した圧縮エアーによって、冷却時に強制的にリブ部の側面部にエアー圧力を加えることにより、確実にこの部分をひけさせることができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項２の発明において、前記リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応した成形面を有する金型駒が設けられ、この金型駒の内部に加熱用ヒーターが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
このようにリブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部を構成する金型駒内部に加熱用ヒータを設け、樹脂冷却時に他の金型部分よりも高い温度に維持することにより、リブ部の樹脂温度低下が遅延し、リブ部の樹脂温度低下が遅延し、最終的にひける部分とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態により成形した光学反射ミラー、図２は本実施の形態に使用する成形用金型の断面図である。図１において、３は光学反射ミラーの反射面であり、１２はこの反射面３の先端の下面から交叉状に一体的に垂下するリブ部である。１５はこのリブ部１２の側面部であり、１４はこの側面部１５に発生したひけ部分である。
【００２０】
図２において、１は固定側取付板、２は固定側型板であり、相互にボルト（図示省略）で固定されている。また、固定側型板２内部には光学反射ミラーの反射面３を成形する成形面を有した有した入子４が嵌入されている。この入子４は固定側取付板１にネジ止めされている。
【００２１】
５は可動側型板で入子４との間にキャビティ部６を有している。また、キャビティ部６は射出成形機のノズル部１１と連通しており、ノズル部１１から射出される溶融樹脂はゲート部１０を通じてキャビティ部６へ充填される。キャビティ部６のゲート部１０と対向する位置にはリブ部１２を形成するための空間１７が設けられている。この実施の形態では、光学反射ミラーにおけるリブ部１２の肉厚は１．５ｍｍ、また反射面３を構成する本体部の最大肉厚は１．４ｍｍとなっている。即ち、このリブ部１２の肉厚は反射面を構成する本体部の肉厚よりも厚くなるようになっている。
【００２２】
７は可動側取付板であり、この可動側取付板７と可動側型板５の間にはスペーサーブロック８が介挿され、これらはボルトによって相互に固定されている。可動側取付板７と可動側型板５との空間には突出板９が配置されている。この突出板９は型開き方向へ摺動可能となっている。さらに突出板９には成形後の成形品を突き出すイジェクタピン１３が固定されている。
【００２３】
次に、光学反射ミラーを成形する方法を説明する。射出成形機のノズル部１１より溶融樹脂を射出してキャビティ６へ溶融樹脂を充填する。ゲート部１０を通過した溶融樹脂は反射面３を形成する部分を通り、最終的にはリブ部１２を形成する空間の末端まで充填される。
【００２４】
この溶融樹脂の射出充填後、約３秒ほど保圧力を加え、冷却過程に入る。充填された樹脂は金型表層からすでに固化が進行しているが、リブ部１２の肉厚が反射面３を有する本体部の肉厚よりも厚くなっているため、反射面３を有する本体部の冷却がリブ部１２よりも早く進行する。反射面３を有する本体部は冷却に伴って体積収縮するが、この時、遅れて冷却するリブ部１２から、その体積収縮の一部を補う形で樹脂が僅かに移動する。そのため、リブ部１２の側面部１５にはひけ１４が発生するが、反射面を有する本体部はひけが発生することのないレベルでの内圧を保つことができる。
【００２５】
図３は保圧力と光学反射ミラーの反射面３の面精度との関係を示したグラフである。同図において、領域Ａは反射面３にひけが発生する領域、領域Ｂはリブ部１２にひけが発生する領域、領域Ｃはリブ部１２にひけが発生しない領域である。
【００２６】
図３に示すように、保圧力を高くすると反射面３を有する本体部とリブ部１２の双方共にひけることのない成形品（光学反射ミラー）を得ることができるが、応力が残ってしまうため、面精度が悪くなる。一方、保圧力の設定を低くしていくと、上述したようにリブ部１２だけがひける状態になり面精度も極めて良好となった成形を行うことができる。このとき製品（光学反射ミラー）の位置決め部分（反射面の裏面）もひけることがない。一方、保圧力の設定を極端に低くしすぎると（すなわち、保圧力をほとんどかけない条件）、反射面３を有する本体部にもひけが発生して、不良品となる。即ち、領域Ｂのようなリブ部１２をひけさせる条件にすることにより、最良の品質の光学反射ミラーを不良現象を起こすことなく成形することができる。
【００２７】
このような実施の形態では、リブ部の側面部を優先的にひけさせることより、反射面を有する部分の収縮量を補うことができるため、低圧（低保圧力、短保圧時間）で成形しても、反射面３およびその対向面を有する本体部にひけが発生することなく、かつ品質の安定性を保つ状態で極めて高精度な光学反射ミラーを成形できる。
【００２８】
（実施の形態２）
この実施の形態では、上述した図１、図２の実施の形態においてリブ部１２の側面部１５に対応する金型の成形面１６に離型処理を施すものである。また、リブ部１２の肉厚は反射面３を構成する本体部の肉厚と同じ寸法（１．４ｍｍ）とした。離型処理の具体例を▲１▼〜▲３▼に示す。
【００２９】
▲１▼ 側面部１５を成形する金型の成形面１６に定期的に離型剤を塗布する。具体的には、約１０００ショット毎に中京化成工業（株）のシリコーン系のプラスチック離型剤「ペリコート」を塗布した。この離型剤としては、この他に樹脂系、樹脂油脂、ワックス、変成シリコン、フッソ系であっても良い。
▲２▼ リブ部１２の側面部１５を成形する金型の成形面１６にフッ素コーティングを施す。
▲３▼ リブ部１２の側面部１５を成形する金型の成形面１６にカーボン原子のイオン注入を施す。
【００３０】
リブ部１２の側面部１５を成形する金型面１６に離型処理を施すことにより、樹脂と金型の密着性が低下し、樹脂冷却時に確実に側面部１５を優先的にひけさせることができる。具体例▲１▼では離型剤と金型との密着性が弱いため、その効果は１０００ショットレベルしか得られないが、具体例▲２▼のフッ素コーティングは密着性が強いため、２０万ショットレベルまでひけさせる効果を継続することができる。具体例▲３▼のイオン注入法の場合、金型表層内部にまでカーボン原子を傾斜的に施すことができるため、カーボンによる離型性を半永久的に保持されることができる。
【００３１】
このような実施の形態では、ひけの発生を肉厚差によるものに頼る必要がなくなるため、リブ部の肉厚を反射面を構成する本体部の肉厚と同じ寸法にしても実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００３２】
（実施の形態３）
図４はこの実施の形態に使用する金型の断面図であり、図２と同一の要素は同一の符号で対応させてある。この実施の形態では、光学反射ミラーのリブ部１２の側面部１５に対応する金型の成形面１６を成形する部分に低熱伝導性素材であるセラミックス入子１８を用いる。セラミックス入子１８は可動側型板５にネジによって固定される。この場合、セラミックスの素材は石原薬品（株）製の「マコール」を用いた。
【００３３】
このようにリブ部１２の側面部１５に対応する金型の成形面１６に低熱伝導性素材を用いることにより、リブ部１２の樹脂温度の低下を遅延させることができる。このためリブ部１２の側面部１５を最終的にひける部分とすることができる。従って、ひけの発生を肉厚差に頼る必要がなくなり、リブ部の肉厚を反射面を構成する本体部の肉厚よりも薄くしても、実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００３４】
（実施の形態４）
図５はこの実施の形態に使用する金型の断面図であり、図２と同一の要素は同一の符号で対応させてある。この実施の形態では、光学反射ミラーのリブ部１２の側面部１５に対応する金型の成形面１６を成形する部分に多孔質素材である金型駒１９がネジによって固定されている。さらにこの金型駒１９から金型外部に連通する通気孔２０が可動側型板５に開設されている。この通気孔２０における金型出口２１は圧縮エアー供給装置２２に接続されている。
【００３５】
この実施の形態では、溶融樹脂を射出充填後、圧縮エアー供給装置２２を作動させ、通気孔２０、金型駒１９を介してリブ部１２の側面部１５に圧縮エアーを加える。圧縮エアーによって強制的にリブ部のひけさせる部分にエアー圧力を加えることにより、確実にこの部分をひけさせることができる。従って、ひけの発生を肉厚に頼る必要がなくなるため、リブ部の肉厚を反射面を構成する本体部の肉厚と同じ寸法にしても実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００３６】
（実施の形態５）
図６はこの実施の形態に使用する金型の断面図であり、図２と同一の要素は同一の符号で対応させてある。この実施の形態では、光学反射ミラーのリブ部１２の側面部１５に対応する金型の成形面１６から２ｍｍ離れた可動側型板５内部に加熱用ヒーター２３が埋め込まれている。この加熱用ヒーター２３は外部の電源２４に接続されている。
【００３７】
この実施の形態では、溶融樹脂の射出充填時から保圧時にかけて加熱用ヒーター２３を作動させることにより金型の成形面１６を加熱する。成形面１６が加熱されるため、リブ部１２の樹脂温度低下を遅延させることができる。そのため、このリブ部１２の側面部１５を最終的にひける部分とすることができる。従って、リブ部１２の樹脂温度低下を遅延することができ、ひけの発生を肉厚差に頼る必要がなくなり、リブ部の肉厚を反射面を構成する本体部の肉厚よりも薄くしても実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明では、低圧（低保圧力、短保圧時間）で成形しても反射面及びその対向面を有する本体部にひけが発生することなく、かつ品質の安定性を保った状態で極めて高精度な光学反射ミラーを成形できる光学反射ミラーの射出成形方法及び成形用金型を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって成形される光学反射ミラーの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１の金型の断面図である。
【図３】保圧力と反射面精度との関係を示す特性図である。
【図４】実施の形態３の金型の断面図である。
【図５】実施の形態４の金型の断面図である。
【図６】実施の形態５の金型の断面図である。
【符号の説明】
３ 反射面
６ キャビティ部
１２ リブ部
１４ 側面部

Claims (6)

1. キャビティ内にゲート部を通じて射出成型機から射出される溶融樹脂を充填することにより光学反射ミラーを成形する光学反射ミラーの射出成形方法において、
   光学反射ミラーは、上面側に反射面を有するとともに、下面側に対向面を有する本体部と、前記本体部一端側から垂下するリブ部とを有し、
   前記リブ部の前記本体部一端側から他端側に向かう方向での肉厚が、前記本体部の反射面側から対向面側に向かう方向での肉厚より厚く形成された光学反射ミラーを形成する形成面を有するキャビティ内に、
   前記リブ部に対向する前記本体部他端側に配置されたゲート部を通じて射出成型機から溶融樹脂を充填するとともに、
   前記溶融樹脂の充填後に、前記キャビティ内に前記本体部はひけることがなく、前記リブ部だけがひける状態となる保圧力を加えることを特徴とする光学反射ミラーの射出成形方法。
2. 固定側型板と、可動側型板とを備え、該固定側型板及び可動側型板で区画されたキャビティ内にゲートを通じて射出成型機から射出される溶融樹脂を充填することにより、上面側に反射面を有するとともに、下面側に対向面を有する本体部と、前記本体部一端側の対向面側から垂下するリブ部とを有する光学反射ミラーを成形する光学反射ミラー成形金型において、
   前記キャビティは、前記リブ部の前記本体部一端側から他端側に向かう方向での肉厚が、前記本体部の反射面側から対向面側に向かう方向での肉厚より厚くなるように形成されるとともに、一端側に該リブ部を形成するキャビティ空間を有し、該本体部を形成するキャビティ空間を介して該リブ部に対向する他端側にゲート部を有してなることを特徴とする光学反射ミラー成形金型。
3. 前記リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応する成形面の一部に離型処理が施されていることを特徴とする請求項２記載の光学反射ミラー成形用金型。
4. 前記リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応する成形面を有する金型駒が設けられ、この金型駒が低熱伝導性の素材によって形成されていることを特徴とする請求項２記載の光学反射ミラー成形用金型。
5. 前記リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応する成形面を有する金型駒が設けられ、この金型駒が多孔質素材によって形成されていると共に、外部の圧縮エアー供給源に連通していることを特徴とする請求項２記載の光学反射ミラー成形用金型。
6. 前記リブ部の光学反射ミラー本体部一端側の側面部に対応した成形面を有する金型駒が設けられ、この金型駒の内部に加熱用ヒーターが設けられていることを特徴とする請求項２記載の光学反射ミラー成形用金型。

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