JP3701444B2 - 射出成形方法及び射出成形用金型 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形方法及び射出成形用金型に関し、詳細には、レーザー方式のディジタル複写機、レーザープリンタやファクシミリ装置の光学走査系及びビデオカメラ等の光学機器や光ディスク等に適用されるプラスチック成形品の射出成形方法及び射出成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック成形を行う方法としては、射出成形法と射出圧縮成形法がある。この射出成形法は、金型温度を成形用樹脂の軟化温度未満にした状態で、金型の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方法である。また、射出圧縮成形法は、金型内の転写面を形成する転写駒を可動可能にし、金型温度を成形用樹脂の軟化温度未満にした状態で、所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するとき、樹脂が冷却時に体積収縮するのに対応して該転写駒を摺動させて、樹脂に圧力を付加して、成形品の形状をより高精度に形成する方法である。
【０００３】
これらの成形方法は、一般的に、樹脂が冷却固化するときに、金型内の樹脂圧力や樹脂温度が均一になることが、成形品に所望の形状精度を確保する上で望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなプラスチックの成形方法においては、従来から以下のような問題があった。
【０００５】
すなわち、射出成形法は、成形品が厚肉部と薄肉部のある偏肉形状の場合、冷却時に、厚肉部と薄肉部で樹脂温度が不均一になって、薄肉部に残圧が発生したり、厚肉部にヒケが発生してしまうという不具合があった。また、厚肉形状の成形品においては、樹脂の冷却過程で体積収縮量が多いために、ヒケが発生しやすい。そこで、ヒケ発生を防止するために、充填圧力を大きくすると、残留歪が大きくなり、高精度な成形品が得られないという欠点があった。
【０００６】
また、射出圧縮成形法は、射出成形法よりも低い充填圧力で成形することができるが、成形品が偏肉形状の場合には、成形品の厚みにより収縮量に差が生じ、転写駒が樹脂の収縮に追従できず、均等な圧力をかけることができないため、圧力の低い部分にヒケが発生し、形状精度が低下するという問題があった。
【０００７】
このような場合、成形時に金型温度を樹脂の軟化温度以上に高くし、冷却過程で成形品の各部ができるだけ一定温度になるように徐冷する方法で、上記不具合は解消されるが、成形時間が長くかかり、コストが高くなるという新たな問題が発生する。
【０００８】
この発明は、このような問題を解消し、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度を確保し、冷却時間（成形時間）を短縮して、製造コストを安価にすることができる射出成形方法及び射出成形用金型を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の射出成形方法は、少なくとも１つ以上の転写面と、当該転写面以外の面に摺動自在に設けられた少なくとも１つ以上のキャビティ駒と、により少なくとも１つ以上のキャビティの画成された一対の金型を用いて樹脂に前記転写面を転写する射出成形方法であって、前記金型を前記樹脂の軟化温度未満に加熱した後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂を射出充填して、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂を前記転写面に密着させて前記樹脂に前記転写面を転写させた後、前記樹脂を前記軟化温度未満に冷却するに際して、前記キャビティ駒のうち転写面を除く少なくとも１つ以上の前記キャビティ駒を前記樹脂から離隔する方向に摺動させて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙を形成し、当該空隙内に所定の圧縮気体を流入し、当該空隙内の圧力を所定の圧縮圧力に上昇させて、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする。
【００１０】
前記構成によれば、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケを形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度を確保し、冷却時間（成形時間）を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明の射出形成方法は、少なくとも１つ以上の転写面と、当該転写面以外の面に摺動自在に設けられた少なくとも１つ以上のキャビティ駒と、により少なくとも１つ以上のキャビティの画成された一対の金型を用いて樹脂に前記転写面を転写する射出成形方法であって、前記金型を前記樹脂の軟化温度未満に加熱した後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂を射出充填して、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂を前記転写面に密着させて前記樹脂に前記転写面を転写させた後、前記樹脂を前記軟化温度未満に冷却するに際して、前記キャビティ駒のうち転写面を除く少なくとも１つ以上の前記キャビティ駒を前記樹脂から離隔する方向に摺動させて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙を形成し、前記樹脂から離隔する方向に摺動された前記キャビティ駒を前記樹脂に接近する方向に摺動させて、当該空隙内の圧力を所定の圧縮圧力に上昇させて、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする。
【００１２】
前記構成によれば、空隙内の圧力を、簡単、かつ、安価に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケを確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載のように、前記空隙内の圧力は、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向と前記樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動されることにより、前記圧縮圧力に上昇させ、キャビティ駒で形成される成形面にヒケが形成されるまで、空隙内の気体の圧縮圧力を簡単、かつ、安価に保持し、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより一層確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとする。
【００１４】
さらに、請求項４に記載のように、前記所定の圧縮圧力は、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲にして、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとする。
【００１５】
請求項５に記載の発明の射出成形用金型は、複数の壁面を成形面として所定容積のキャビティが画成されるとともに、当該成形面に少なくとも１つ以上の転写面が形成され、樹脂の軟化温度未満に加熱された後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂が射出充填されると、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂に前記転写面を転写する射出成形用金型であって、前記転写面を除く少なくとも１つ以上の前記成形面の前記壁面の全部または一部が、摺動自在なキャビティ駒で形成され、前記樹脂圧力が所定圧力になると、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向に摺動されて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙が形成され、当該空隙内に所定の圧縮気体を流入されて当該空隙内の圧力が所定の圧縮圧力に上昇され、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする。
【００１６】
前記構成によれば、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００１７】
また、請求項６に記載のように、前記空隙を形成するキャビティ駒と当該キャビティ駒の摺動面との間に少なくとも１つ以上の通気孔を、キャビティ駒が樹脂から離隔する方向に摺動されたとき、樹脂とキャビティ駒との間の空隙に連通可能な位置に形成し、該通気孔を、金型外部に配設され所定の圧縮気体を供給する気体圧縮手段に連通させ、通気孔を通じて圧縮気体を気体圧縮手段から空隙内に導入して、樹脂を押圧し、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成する。
【００１８】
請求項７に記載の発明の射出成形用金型は、複数の壁面を成形面として所定容積のキャビティが画成されるとともに、当該成形面に少なくとも１つ以上の転写面が形成され、樹脂の軟化温度未満に加熱された後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂が射出充填されると、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂に前記転写面を転写する射出成形用金型であって、前記転写面を除く少なくとも１つ以上の前記成形面の前記壁面の全部または一部が、摺動自在なキャビティ駒で形成され、前記樹脂圧力が所定圧力になると、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向に摺動されて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙が形成され、前記樹脂から離隔する方向 に摺動された前記キャビティ駒を前記樹脂に接近する方向に摺動させて、当該空隙内の圧力が所定の圧縮圧力に上昇され、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする。
【００１９】
前記構成によれば、空隙内の圧力を簡単、かつ、安価に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケを確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００２０】
請求項８に記載のように、前記空隙内の圧力は、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向と前記樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動されることにより、前記圧縮圧力に上昇させても良い。
【００２１】
前記構成によれば、キャビティ駒で形成される成形面にヒケが形成されるまで、空隙内の気体の圧縮圧力を簡単、かつ、安価に保持し、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより一層確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００２２】
また、請求項９に記載のように、前記キャビティ駒は、油圧シリンダあるいは電導モータからなる駆動手段により摺動されても良い。
【００２３】
前記構成によれば、キャビティ内に溶融樹脂を射出充填したときに発生する樹脂圧力によって、キャビティ駒が移動しないように安価に固定し、キャビティ内に発生する樹脂圧力によって樹脂に転写面を確実に転写して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００２４】
さらに、請求項１０に記載のように、前記所定の圧縮圧力は、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲として、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとする。
【００２５】
また、請求項１１に記載のように、前記キャビティ駒の前記成形面は、前記樹脂との密着力の低い材質により表面処理して、キャビティ駒と樹脂が離れることを促進させ、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成する。
【００２６】
また、請求項１２に記載のように、前記キャビティ駒の前記成形面と摺動面は、前記樹脂との密着力が低く、かつ、耐摩耗性の高い同一の材質で表面処理して、キャビティ駒と樹脂が離れることを促進させ、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成するとともに、摺動面の耐久性を向上させて、射出成形用金型の寿命を長くする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２８】
図１〜図４は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第１の実施の形態を示す図である。
【００２９】
図１は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第１の実施の形態を適用した射出成形用金型１の正面断面図である。
【００３０】
図１において、射出成形用金型１は、一対の金型２と金型３を備えており、金型２は、図４に示すように、略Ｌ字型に形成され、金型３は、略コの字型に形成されている。
【００３１】
金型２は、転写駒４を備えており、転写駒４には、転写面４ａが形成されている。金型３は、転写駒５を備えており、転写駒５には、転写面５ａが形成されている。金型３には、図１中左右方向に延在する摺動溝６が形成されており、摺動溝６には、当該摺動溝６に沿って摺動可能なキャビティ駒７が収納されている。
【００３２】
射出成形用金型１は、金型２と転写駒４の転写面４ａ、金型３と転写駒５の転写面５ａ及びキャビティ駒７により、キャビティ８が画成されており、このキャビティ８内に成形用の樹脂１０（図２及び図３参照）が充填されて、樹脂１０に転写面４ａ及び転写面５ａが転写される。
【００３３】
金型３には、キャビティ駒７がキャビティ８から離隔する方向に摺動した際に、当該キャビティ８に連通する通気孔９が形成されており、通気孔９は、金型３の外部に連通されている。この通気孔９には、必要に応じて、図示しない圧縮気体を供給する圧縮気体供給源が接続される。
【００３４】
また、キャビティ駒７は、摺動溝６に沿って摺動されるとともに、キャビティ８内に充填された樹脂１０の樹脂圧力が所定圧力以上の圧力になるように、キャビティ８方向に押圧されて、キャビティ８内の樹脂１０に転写面４ａ、５ａを転写させる。
【００３５】
キャビティ８内には、図示しないが、キャビティ８内の樹脂圧力を検出する圧力検出手段が設けられていてもよく、この圧力検出手段からの検出情報に基づいてキャビティ駒７を摺動させて、成形安定性を向上させることができる。
【００３６】
射出成形用金型１は、後述するように、キャビティ８内に樹脂１０が充填された後、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動されるが、このようにキャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動されると、キャビティ駒７と樹脂１０との間に空隙１１が形成されることになる。そして、上記通気孔９は、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動された際にキャビティ駒７と樹脂１０との間に形成される空隙１１に連通する位置に形成されている。通気孔９は、金型２、３外の圧縮気体供給源と接続されると、この圧縮気体供給源から通気孔９を通して空隙１１に圧縮気体を速やかに送り込むのに使用され、また、上記圧縮気体供給源に接続されていないときには、通気孔９を通して空隙１１内に空気を導入して空隙１１内の真空状態を解除し、キャビティ駒７と樹脂１０が離れることを促進させることができる。
【００３７】
キャビティ駒７は、少なくともその樹脂１０と接する面に、樹脂１０との密着力の低い材料、例えば、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＣＮ（シアン化チタン）、Ｗ2 Ｃ（タングステンカーバイド）、あるいは、テフロン系樹脂等の表面処理が施されており、キャビティ駒７と樹脂１０との離型性が向上されている。したがって、樹脂１０の種類によっては、キャビティ駒７である金属面との密着力が高く、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動する際に、キャビティ駒７と樹脂１０が離型しにくくなり、成形品を変形させることがあるが、上記表面処理により、キャビティ駒７と樹脂１０が離型しやすくなり、成形品の変形を防止することができる。
【００３８】
また、キャビティ駒７は、その成形面と摺動溝６との摺動面に、樹脂１０との密着力が低く、かつ、耐摩耗性の高い同一の材質、例えば、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＣＮ（シアン化チタン）及びＷ2 Ｃ（タングステンカーバイド）等の表面処理が施されていてもよい。このようにすると、キャビティ駒７と樹脂１０との離型性を向上させることができるとともに、キャビティ駒７の当該摺動面の耐久性を向上させることができる。
【００３９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。射出成形用金型１は、転写駒４を有した金型２と、転写駒５を有した金型３と、金型３の摺動溝６に摺動可能に収納されたキャビティ駒７と、によりキャビティ８が形成されている。
【００４０】
この射出成形用金型１を使用して、プラスチック成形品を成形するには、まず、金型２、３及びキャビティ駒７を樹脂１０の軟化温度未満に加熱した後、キャビティ８内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂１０を射出充填する。
【００４１】
次いで、転写駒４の転写面４ａ及び転写駒５の転写面５ａに樹脂圧力を発生させて、樹脂１０を転写面４ａ、５ａに密着させた後、樹脂１０を軟化温度未満にまで冷却する。
【００４２】
このとき、図２に示すように、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に、図示しない加圧制御装置により摺動させ、樹脂１０とキャビティ駒７の間に強制的に空隙１１を形成させる。
【００４３】
次いで、図３に示すように、空隙１１内に通気孔９を介して圧縮気体を流入して、樹脂１０を押圧し、樹脂１０が軟化温度未満にまで冷却されると、図４に示すように、金型２と金型３の双方あるいは一方を移動させて型開きし、成形品１２を取り出す。
【００４４】
上記方法により低い充填圧力で成形すると、キャビティ駒７で形成される成形面（キャビティ駒７のキャビティ８に対向する面で形成された樹脂の成形面）は、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動されて空隙１１が形成されると、転写面４ａ、５ａによる成形面を含む他の成形面、すなわち、転写面４ａ、５ａによる樹脂１０の成形面と金型２及び金型３のキャビティ８に対向する面による樹脂１０の成形面よりも熱伝導が小さくなり、樹脂１０の冷却速度が遅くなる。また、空隙１１内に通気孔９から導入された圧縮気体から受ける圧力伝播によって、キャビティ駒７による成形面以外の転写面４ａ、５ａを含む他の成形面は、樹脂１０と転写駒４、５との密着が増し、キャビティ駒７で形成される成形面に選択的にヒケを形成させることができる。その結果、転写面４ａ、５ａによる転写精度を向上させることができる。
【００４５】
特に、成形品１２がレンズ等の光学素子の場合に、キャビティ８内に溶融樹脂１０を射出充填して発生する樹脂圧力を低く設定することができるため、残留歪の小さい高精度な成形品１２を得ることができる。
【００４６】
このとき、圧力検出手段によりキャビティ８内の圧力を検出して、キャビティ駒７を摺動して樹脂１０とキャビティ駒７の間に空隙１１を形成する時期を、キャビティ８内の樹脂圧力が、０．５ＭＰａ以上で、６０ＭＰａ以下の範囲に設定すると、キャビティ駒７で形成される成形面１２に選択的にかつ適切にヒケ１２ａを形成させることができる。特に、キャビティ８内の樹脂圧力を、０．１ＭＰａ以上で、２ＭＰａ以下の範囲に設定すると、キャビティ駒７で形成される成形面１２に選択的にかつより一層適切にヒケ１２ａを形成させることができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態においては、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に摺動させて空隙１１を形成した際に、通気孔９から圧縮空気を当該空隙１１内に導入しているが、この場合、圧縮気体を空隙１１内に導入する代わりに、樹脂１０から離隔するように摺動させたキャビティ駒７を、樹脂１０に接近させる方向に摺動させることにより、空隙１１内の気体を圧縮して、樹脂１０を圧縮してもよい。このようにすると、空隙１１に圧縮気体を導入するための圧縮気体源を使用する必要がなく、安価に成形することができる。
【００４８】
この場合、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔させる方向の摺動と樹脂１０に接近させる方向の摺動を複数回行うようにしてもよく、このようにすると、空隙１１内の気体の圧縮圧力を継続的に保持することができ、意図するヒケを樹脂１０のにより一層適切に形成することができる。
【００４９】
また、上述のように、低い充填圧力で成形することができるため、透明性が要求される光学素子を成形する場合にも適用することができ、この場合、樹脂１０として、その軟化温度がそのガラス転移温度である非晶性樹脂、例えば、ポリメタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂（例えば、ゼオネックス：商品名）、あるいは、環状オレフィンコポリマー（例えば、アベル：商品名）等を使用することができる。
【００５０】
さらに、樹脂１０としては、軟化温度がその融解温度である結晶性樹脂を使用することもできる。
【００５１】
図５〜図７は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第２の実施の形態を示す図である。
【００５２】
図５は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第２の実施の形態を適用した射出成形用金型３０の正面断面図である。
【００５３】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態の射出成形用金型１に、キャビティ駒を摺動させる加圧制御装置を設けたものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
図５において、射出成形用金型３０は、キャビティ駒７に、加圧制御装置（加圧制御手段）３１が連結棒３１ａにより連結されており、加圧制御装置３１は、連結棒３１ａを介してキャビティ駒７を摺動溝６に沿って摺動させるとともに、所定圧力でキャビティ駒７を、キャビティ８内に充填された樹脂１０の樹脂圧力が所定圧力以上の圧力になるように、キャビティ８方向に押圧して、キャビティ８内の樹脂１０に転写面４ａ、５ａを転写させる。
【００５５】
加圧制御装置３１は、例えば、油圧シリンダあるいは電動モータ等をキャビティ駒７の駆動手段として使用することができ、駆動手段として、油圧シリンダあるいは電動モータ等を使用すると、射出成形用金型１の構造を簡素化することができる。
【００５６】
また、キャビティ８内には、上記第１の実施の形態と同様に、図示しないが、キャビティ８内の樹脂圧力を検出する圧力検出手段が設けられており、加圧制御装置３１は、この圧力検出手段からの検出情報に基づいてキャビティ駒７を摺動させて、成形安定性を向上させている。
【００５７】
本実施の形態の射出成形用金型３０は、上記実施の形態の射出成形用金型１と同様に、転写駒４を有した金型２と、転写駒５を有した金型３と、金型３の摺動溝６に摺動可能に収納されたキャビティ駒７と、によりキャビティ８が形成されており、この射出成形用金型３０を使用して、プラスチック成形品を成形するには、まず、金型２、３及びキャビティ駒７を樹脂１０の軟化温度未満に加熱した後、キャビティ８内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂１０を射出充填する。
【００５８】
次いで、転写駒４の転写面４ａ及び転写駒５の転写面５ａに樹脂圧力を発生させて、樹脂１０を転写面４ａ、５ａに密着させた後、樹脂１０を軟化温度未満にまで冷却する。
【００５９】
このとき、図６に示すように、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に、加圧制御装置３１により摺動させ、樹脂１０とキャビティ駒７の間に強制的に空隙１１を形成させる。
【００６０】
次いで、図７に示すように、空隙１１内に通気孔９を介して圧縮気体を流入して、樹脂１０を押圧し、樹脂１０が軟化温度未満にまで冷却されると、金型２と金型３の双方あるいは一方を移動させて型開きし、成形品１２を取り出す。
【００６１】
上記方法により低い充填圧力で成形すると、キャビティ駒７で形成される成形面は、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動されて空隙１１が形成されると、転写面４ａ、５ａによる成形面を含む他の成形面よりも熱伝導が小さくなり、樹脂１０の冷却速度が遅くなる。また、空隙１１内に通気孔９から導入された圧縮気体から受ける圧力伝播によって、キャビティ駒７による成形面以外の転写面４ａ、５ａを含む他の成形面では、樹脂１０と転写駒４、５との密着が増し、キャビティ駒７で形成される成形面に選択的にヒケを形成させることができる。その結果、転写面４ａ、５ａによる転写精度を向上させることができる。
【００６２】
特に、成形品１２がレンズ等の光学素子の場合に、キャビティ８内に溶融樹脂１０を射出充填して発生する樹脂圧力を低く設定することができるため、残留歪の小さい高精度な成形品１２を得ることができる。
【００６３】
このとき、圧力検出手段によりキャビティ８内の圧力を検出して、加圧制御装置３１によりキャビティ駒７を摺動して樹脂１０とキャビティ駒７の間に空隙１１を形成する時期を、キャビティ８内の樹脂圧力が、０．５ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下の範囲に設定すると、キャビティ駒７で形成される成形面１２に選択的にヒケ１２ａを形成させることができる。特に、キャビティ８内の樹脂圧力を、０．１ＭＰａ以上で、２ＭＰａ以下の範囲に設定すると、キャビティ駒７で形成される成形面１２に選択的にヒケ１２ａをより一層適切に形成させることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においても、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に摺動させて空隙１１を形成した際に、通気孔９から圧縮空気を当該空隙１１内に導入しているが、この場合、圧縮気体を空隙１１内に導入する代わりに、樹脂１０から離隔するように摺動させたキャビティ駒７を、加圧制御装置３１で樹脂１０に接近させる方向に摺動させとることにより、空隙１１内の気体を圧縮して、樹脂１０を圧縮してもよい。このようにすると、空隙１１に圧縮気体を導入するための圧縮気体源を使用する必要がなく、安価に成形することができる。
【００６５】
この場合、加圧制御装置３１によりキャビティ駒７を樹脂１０から離隔させる方向の摺動と樹脂１０に接近させる方向の摺動を複数回行うようにしてもよく、このようにすると、空隙１１内の気体の圧縮圧力を継続的に保持することができ、意図するヒケを樹脂１０のに形成することができる。
【００６６】
また、キャビティ駒７は、加圧制御装置３１を連結棒３１ａを介して連結し、加圧制御装置３１によってキャビティ駒７を加圧して、キャビティ８内の樹脂圧力が所定圧力以上の圧力になるようにしているので、樹脂１０に転写面４ａ、５ａを適切に転写させることができる。このとき、キャビティ８内の樹脂圧力を圧力検出手段で検出し、当該圧力検出手段からの検出情報に基づいて、加圧制御装置３１によりキャビティ駒７の圧力を制御しているので、成形安定性を向上させることができる。
【００６７】
図８は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第３の実施の形態を示す図である。
【００６８】
図８は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第３の実施の形態を適用した射出成形用金型４０の正面断面図である。
【００６９】
なお、本実施の形態は、上記第２の実施の形態の射出成形用金型３０に、キャビティ駒と転写面との接続面に段差を形成したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
図８において、射出成形用金型４０は、金型２の転写駒４のキャビティ８側の面であって、キャビティ駒７に隣接する部分に、段差４１が形成されており、金型３の転写駒５のキャビティ８側の面であって、キャビティ駒７に隣接する部分に、段差４２が形成されている。
【００７１】
本実施の形態の射出成形用金型４０においても、成形時、金型２、３及びキャビティ駒７を樹脂１０の軟化温度未満に加熱した後、キャビティ８内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂１０を射出充填し、転写駒４の転写面４ａ及び転写駒５の転写面５ａに樹脂圧力を発生させて、樹脂１０を転写面４ａ、５ａに密着させた後、樹脂１０を軟化温度未満にまで冷却する。
【００７２】
このとき、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に摺動させ、樹脂１０とキャビティ駒７の間に強制的に空隙１１を形成させた後、空隙１１内に通気孔９を介して圧縮気体を流入して、樹脂１０を押圧し、樹脂１０が軟化温度未満にまで冷却されると、金型２と金型３の双方あるいは一方を移動させて型開きして、成形品１２を取り出す。
【００７３】
ところが、通気孔９から空隙１１に導入された気体が転写面４ａ、５ａに回り込んで、形状精度に悪影響を及ぼすことがあるが、本実施の形態の射出成形用金型４０は、金型２の転写駒４及び金型３の転写駒５のキャビティ８側の面であって、キャビティ駒７に隣接する部分に、段差４１及び段差４２が形成されているため、この段差４１、４２に侵入した樹脂１０により、通気孔９から空隙１１に導入された気体が転写面４ａ、５ａに回り込むことが阻止される。その結果、形状精度を向上させることができる。
【００７４】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の射出成形方法によれば、少なくとも１つ以上の転写面と、当該転写面以外の面に摺動自在に設けられた少なくとも１つ以上のキャビティ駒と、により少なくとも１つ以上のキャビティの画成された一対の金型を用いて樹脂に転写面を転写するに際して、金型を樹脂の軟化温度未満に加熱した後、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て、キャビティ内に発生する樹脂圧力により樹脂に転写面を転写させた後、樹脂を軟化温度未満に冷却する際、キャビティ駒のうち転写面を除く少なくとも１つ以上のキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に摺動させて、樹脂とキャビティ駒との間に強制的に空隙を形成し、当該空隙内に所定の圧縮気体を流入し、当該空隙内の圧力を所定の圧縮圧力に上昇させて、樹脂を当該圧縮圧力で押圧するので、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケを形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度を確保し、冷却時間（成形時間）を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００７６】
請求項２記載の発明の射出成形方法によれば、空隙内の圧力を、樹脂から離隔する方向に摺動されたキャビティ駒を樹脂に接近する方向に摺動させて、圧縮圧力に上昇させることにより、簡単、かつ、安価に空隙内の圧力を圧縮圧力に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケを確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００７７】
請求項３記載の発明の射出成形方法によれば、空隙内の圧力を、キャビティ駒が樹脂から離隔する方向と樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動させて、圧縮圧力に上昇させることにより、キャビティ駒で形成される成形面にヒケが形成されるまで、空隙内の気体の圧縮圧力を簡単、かつ、安価に保持し、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより一層確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００７８】
請求項４記載の発明の射出成形方法によれば、樹脂とキャビティ駒との間の空隙に加える圧縮圧力を、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲とすることにより、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００７９】
請求項５記載の発明の射出成形用金型によれば、空隙内の圧力を、空隙内に所定の圧縮気体を流入させて、圧縮圧力に上昇させることにより、安価に、かつ、適切に空隙内の圧力を圧縮圧力に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８０】
請求項６記載の発明の射出成形用金型によれば、射出成形用金型に、キャビティ駒と当該キャビティ駒の摺動面との間に少なくとも１つ以上の通気孔を、キャビティ駒が樹脂から離隔する方向に摺動されたとき、樹脂とキャビティ駒との間の空隙に連通可能な位置に形成し、該通気孔を、金型外部に配設され所定の圧縮気体を供給する気体圧縮手段に連通することにより、通気孔を通じて圧縮気体を気体圧縮手段から空隙内に導入して、樹脂を押圧し、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成することができる。
【００８１】
請求項７記載の発明の射出成形用金型によれば、空隙内の圧力を、樹脂から離隔する方向に摺動されたキャビティ駒を樹脂に接近する方向に摺動させて、圧縮圧力に上昇させることにより、簡単、かつ、安価に空隙内の圧力を圧縮圧力に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケを確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８２】
請求項８記載の発明の射出成形用金型によれば、空隙内の圧力を、キャビティ駒が樹脂から離隔する方向と樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動させて、圧縮圧力に上昇させることにより、キャビティ駒で形成される成形面にヒケが形成されるまで、空隙内の気体の圧縮圧力を簡単、かつ、安価に保持し、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより一層確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８３】
請求項９記載の発明の射出成形用金型によれば、加圧制御手段として、油圧シリンダあるいは電導モータからなる駆動手段を用い、キャビティ駒を駆動手段で摺動させることにより、キャビティ内に溶融樹脂を射出充填したときに発生する樹脂圧力によって、キャビティ駒が移動しないように安価に固定し、キャビティ内に発生する樹脂圧力によって樹脂に転写面を確実に転写して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保することができるとともに、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８４】
請求項１０記載の発明の射出成形用金型によれば、樹脂とキャビティ駒との間の空隙に加える圧縮圧力を、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲とすることにより、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８５】
請求項１記載の発明の射出成形用金型によれば、キャビティ駒の成形面を、樹脂との密着力の低い材質により表面処理することにより、キャビティ駒と樹脂が離れることを促進させて、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成することができる。
【００８６】
請求項１２記載の発明の射出成形用金型によれば、キャビティ駒の成形面と摺動面を、樹脂との密着力が低く、かつ、耐摩耗性の高い同一の材質で表面処理することにより、キャビティ駒と樹脂が離れることを促進させることができ、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成するとともに、摺動面の耐久性を向上させて、射出成形用金型ぼ寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第１の実施の形態を適用した射出成形用金型の正面断面図である。
【図２】 図１の射出成形用金型のキャビティに樹脂を充填しキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に摺動させて空隙を形成した状態の正面断面図である。
【図３】 図２の射出成形用金型の空隙に圧縮気体を導入して樹脂の空隙側の面にヒケを発生させた状態の正面断面図である。
【図４】 図３の射出成形用金型を開いて成形品を取り出している状態の正面断面図である。
【図５】 本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第２の実施の形態を適用した射出成形用金型の正面断面図である。
【図６】 図５の射出成形用金型のキャビティに樹脂を充填しキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に摺動させて空隙を形成した状態の正面断面図である。
【図７】 図６の射出成形用金型の空隙に圧縮気体を導入して樹脂の空隙側の面にヒケを発生させた状態の正面断面図である。
【図８】 本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第３の実施の形態を適用した射出成形用金型の空隙に圧縮気体を導入して樹脂の空隙側の面にヒケを発生させた状態の正面断面図である。
【符号の説明】
１；射出成形用金型、２，３；金型、４，５；転写駒、４ａ，５ａ；転写面、
６；摺動溝、７；キャビティ駒、８；キャビティ、９；通気孔、１０；樹脂、
１０ａ；ヒケ、１１； 空隙、１２；成形品、１２ａ；ヒケ、
３０；射出成形用金型、３１；加圧制御装置、３１ａ；連結棒、
４０；射出成形用金型、４１，４２；段差。
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形方法及び射出成形用金型に関し、詳細には、レーザー方式のディジタル複写機、レーザープリンタやファクシミリ装置の光学走査系及びビデオカメラ等の光学機器や光ディスク等に適用されるプラスチック成形品の射出成形方法及び射出成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック成形を行う方法としては、射出成形法と射出圧縮成形法がある。この射出成形法は、金型温度を成形用樹脂の軟化温度未満にした状態で、金型の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方法である。また、射出圧縮成形法は、金型内の転写面を形成する転写駒を可動可能にし、金型温度を成形用樹脂の軟化温度未満にした状態で、所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するとき、樹脂が冷却時に体積収縮するのに対応して該転写駒を摺動させて、樹脂に圧力を付加して、成形品の形状をより高精度に形成する方法である。
【０００３】
これらの成形方法は、一般的に、樹脂が冷却固化するときに、金型内の樹脂圧力や樹脂温度が均一になることが、成形品に所望の形状精度を確保する上で望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなプラスチックの成形方法においては、従来から以下のような問題があった。
【０００５】
すなわち、射出成形法は、成形品が厚肉部と薄肉部のある偏肉形状の場合、冷却時に、厚肉部と薄肉部で樹脂温度が不均一になって、薄肉部に残圧が発生したり、厚肉部にヒケが発生してしまうという不具合があった。また、厚肉形状の成形品においては、樹脂の冷却過程で体積収縮量が多いために、ヒケが発生しやすい。そこで、ヒケ発生を防止するために、充填圧力を大きくすると、残留歪が大きくなり、高精度な成形品が得られないという欠点があった。
【０００６】
また、射出圧縮成形法は、射出成形法よりも低い充填圧力で成形することができるが、成形品が偏肉形状の場合には、成形品の厚みにより収縮量に差が生じ、転写駒が樹脂の収縮に追従できず、均等な圧力をかけることができないため、圧力の低い部分にヒケが発生し、形状精度が低下するという問題があった。
【０００７】
このような場合、成形時に金型温度を樹脂の軟化温度以上に高くし、冷却過程で成形品の各部ができるだけ一定温度になるように徐冷する方法で、上記不具合は解消されるが、成形時間が長くかかり、コストが高くなるという新たな問題が発生する。
【０００８】
この発明は、このような問題を解消し、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度を確保し、冷却時間（成形時間）を短縮して、製造コストを安価にすることができる射出成形方法及び射出成形用金型を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の射出成形方法は、少なくとも１つ以上の転写面と、当該転写面以外の面に摺動自在に設けられた少なくとも１つ以上のキャビティ駒と、により少なくとも１つ以上のキャビティの画成された一対の金型を用いて樹脂に前記転写面を転写する射出成形方法であって、前記金型を前記樹脂の軟化温度未満に加熱した後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂を射出充填して、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂を前記転写面に密着させて前記樹脂に前記転写面を転写させた後、前記樹脂を前記軟化温度未満に冷却するに際して、前記キャビティ駒のうち転写面を除く少なくとも１つ以上の前記キャビティ駒を前記樹脂から離隔する方向に摺動させて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙を形成し、当該空隙内に所定の圧縮気体を流入し、当該空隙内の圧力を所定の圧縮圧力に上昇させて、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする。
【００１０】
前記構成によれば、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケを形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度を確保し、冷却時間（成形時間）を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明の射出形成方法は、少なくとも１つ以上の転写面と、当該転写面以外の面に摺動自在に設けられた少なくとも１つ以上のキャビティ駒と、により少なくとも１つ以上のキャビティの画成された一対の金型を用いて樹脂に前記転写面を転写する射出成形方法であって、前記金型を前記樹脂の軟化温度未満に加熱した後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂を射出充填して、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂を前記転写面に密着させて前記樹脂に前記転写面を転写させた後、前記樹脂を前記軟化温度未満に冷却するに際して、前記キャビティ駒のうち転写面を除く少なくとも１つ以上の前記キャビティ駒を前記樹脂から離隔する方向に摺動させて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙を形成し、前記樹脂から離隔する方向に摺動された前記キャビティ駒を前記樹脂に接近する方向に摺動させて、当該空隙内の圧力を所定の圧縮圧力に上昇させて、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする。
【００１２】
前記構成によれば、空隙内の圧力を、簡単、かつ、安価に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケを確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載のように、前記空隙内の圧力は、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向と前記樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動されることにより、前記圧縮圧力に上昇させ、キャビティ駒で形成される成形面にヒケが形成されるまで、空隙内の気体の圧縮圧力を簡単、かつ、安価に保持し、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより一層確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとする。
【００１４】
さらに、請求項４に記載のように、前記所定の圧縮圧力は、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲にして、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとする。
【００１５】
請求項５に記載の発明の射出成形用金型は、複数の壁面を成形面として所定容積のキャビティが画成されるとともに、当該成形面に少なくとも１つ以上の転写面が形成され、樹脂の軟化温度未満に加熱された後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂が射出充填されると、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂に前記転写面を転写する射出成形用金型であって、前記転写面を除く少なくとも１つ以上の前記成形面の前記壁面の全部または一部が、摺動自在なキャビティ駒で形成され、前記樹脂圧力が所定圧力になると、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向に摺動されて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙が形成され、当該空隙内に所定の圧縮気体を流入されて当該空隙内の圧力が所定の圧縮圧力に上昇され、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする。
【００１６】
前記構成によれば、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００１７】
また、請求項６に記載のように、前記空隙を形成するキャビティ駒と当該キャビティ駒の摺動面との間に少なくとも１つ以上の通気孔を、キャビティ駒が樹脂から離隔する方向に摺動されたとき、樹脂とキャビティ駒との間の空隙に連通可能な位置に形成し、該通気孔を、金型外部に配設され所定の圧縮気体を供給する気体圧縮手段に連通させ、通気孔を通じて圧縮気体を気体圧縮手段から空隙内に導入して、樹脂を押圧し、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成する。
【００１８】
請求項７に記載の発明の射出成形用金型は、複数の壁面を成形面として所定容積のキャビティが画成されるとともに、当該成形面に少なくとも１つ以上の転写面が形成され、樹脂の軟化温度未満に加熱された後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂が射出充填されると、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂に前記転写面を転写する射出成形用金型であって、前記転写面を除く少なくとも１つ以上の前記成形面の前記壁面の全部または一部が、摺動自在なキャビティ駒で形成され、前記樹脂圧力が所定圧力になると、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向に摺動されて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙が形成され、前記樹脂から離隔する方向 に摺動された前記キャビティ駒を前記樹脂に接近する方向に摺動させて、当該空隙内の圧力が所定の圧縮圧力に上昇され、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする。
【００１９】
前記構成によれば、空隙内の圧力を簡単、かつ、安価に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケを確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００２０】
請求項８に記載のように、前記空隙内の圧力は、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向と前記樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動されることにより、前記圧縮圧力に上昇させても良い。
【００２１】
前記構成によれば、キャビティ駒で形成される成形面にヒケが形成されるまで、空隙内の気体の圧縮圧力を簡単、かつ、安価に保持し、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより一層確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００２２】
また、請求項９に記載のように、前記キャビティ駒は、油圧シリンダあるいは電導モータからなる駆動手段により摺動されても良い。
【００２３】
前記構成によれば、キャビティ内に溶融樹脂を射出充填したときに発生する樹脂圧力によって、キャビティ駒が移動しないように安価に固定し、キャビティ内に発生する樹脂圧力によって樹脂に転写面を確実に転写して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００２４】
さらに、請求項１０に記載のように、前記所定の圧縮圧力は、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲として、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとする。
【００２５】
また、請求項１１に記載のように、前記キャビティ駒の前記成形面は、前記樹脂との密着力の低い材質により表面処理して、キャビティ駒と樹脂が離れることを促進させ、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成する。
【００２６】
また、請求項１２に記載のように、前記キャビティ駒の前記成形面と摺動面は、前記樹脂との密着力が低く、かつ、耐摩耗性の高い同一の材質で表面処理して、キャビティ駒と樹脂が離れることを促進させ、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成するとともに、摺動面の耐久性を向上させて、射出成形用金型の寿命を長くする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２８】
図１〜図４は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第１の実施の形態を示す図である。
【００２９】
図１は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第１の実施の形態を適用した射出成形用金型１の正面断面図である。
【００３０】
図１において、射出成形用金型１は、一対の金型２と金型３を備えており、金型２は、図４に示すように、略Ｌ字型に形成され、金型３は、略コの字型に形成されている。
【００３１】
金型２は、転写駒４を備えており、転写駒４には、転写面４ａが形成されている。金型３は、転写駒５を備えており、転写駒５には、転写面５ａが形成されている。金型３には、図１中左右方向に延在する摺動溝６が形成されており、摺動溝６には、当該摺動溝６に沿って摺動可能なキャビティ駒７が収納されている。
【００３２】
射出成形用金型１は、金型２と転写駒４の転写面４ａ、金型３と転写駒５の転写面５ａ及びキャビティ駒７により、キャビティ８が画成されており、このキャビティ８内に成形用の樹脂１０（図２及び図３参照）が充填されて、樹脂１０に転写面４ａ及び転写面５ａが転写される。
【００３３】
金型３には、キャビティ駒７がキャビティ８から離隔する方向に摺動した際に、当該キャビティ８に連通する通気孔９が形成されており、通気孔９は、金型３の外部に連通されている。この通気孔９には、必要に応じて、図示しない圧縮気体を供給する圧縮気体供給源が接続される。
【００３４】
また、キャビティ駒７は、摺動溝６に沿って摺動されるとともに、キャビティ８内に充填された樹脂１０の樹脂圧力が所定圧力以上の圧力になるように、キャビティ８方向に押圧されて、キャビティ８内の樹脂１０に転写面４ａ、５ａを転写させる。
【００３５】
キャビティ８内には、図示しないが、キャビティ８内の樹脂圧力を検出する圧力検出手段が設けられていてもよく、この圧力検出手段からの検出情報に基づいてキャビティ駒７を摺動させて、成形安定性を向上させることができる。
【００３６】
射出成形用金型１は、後述するように、キャビティ８内に樹脂１０が充填された後、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動されるが、このようにキャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動されると、キャビティ駒７と樹脂１０との間に空隙１１が形成されることになる。そして、上記通気孔９は、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動された際にキャビティ駒７と樹脂１０との間に形成される空隙１１に連通する位置に形成されている。通気孔９は、金型２、３外の圧縮気体供給源と接続されると、この圧縮気体供給源から通気孔９を通して空隙１１に圧縮気体を速やかに送り込むのに使用され、また、上記圧縮気体供給源に接続されていないときには、通気孔９を通して空隙１１内に空気を導入して空隙１１内の真空状態を解除し、キャビティ駒７と樹脂１０が離れることを促進させることができる。
【００３７】
キャビティ駒７は、少なくともその樹脂１０と接する面に、樹脂１０との密着力の低い材料、例えば、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＣＮ（シアン化チタン）、Ｗ2 Ｃ（タングステンカーバイド）、あるいは、テフロン系樹脂等の表面処理が施されており、キャビティ駒７と樹脂１０との離型性が向上されている。したがって、樹脂１０の種類によっては、キャビティ駒７である金属面との密着力が高く、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動する際に、キャビティ駒７と樹脂１０が離型しにくくなり、成形品を変形させることがあるが、上記表面処理により、キャビティ駒７と樹脂１０が離型しやすくなり、成形品の変形を防止することができる。
【００３８】
また、キャビティ駒７は、その成形面と摺動溝６との摺動面に、樹脂１０との密着力が低く、かつ、耐摩耗性の高い同一の材質、例えば、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＣＮ（シアン化チタン）及びＷ2 Ｃ（タングステンカーバイド）等の表面処理が施されていてもよい。このようにすると、キャビティ駒７と樹脂１０との離型性を向上させることができるとともに、キャビティ駒７の当該摺動面の耐久性を向上させることができる。
【００３９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。射出成形用金型１は、転写駒４を有した金型２と、転写駒５を有した金型３と、金型３の摺動溝６に摺動可能に収納されたキャビティ駒７と、によりキャビティ８が形成されている。
【００４０】
この射出成形用金型１を使用して、プラスチック成形品を成形するには、まず、金型２、３及びキャビティ駒７を樹脂１０の軟化温度未満に加熱した後、キャビティ８内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂１０を射出充填する。
【００４１】
次いで、転写駒４の転写面４ａ及び転写駒５の転写面５ａに樹脂圧力を発生させて、樹脂１０を転写面４ａ、５ａに密着させた後、樹脂１０を軟化温度未満にまで冷却する。
【００４２】
このとき、図２に示すように、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に、図示しない加圧制御装置により摺動させ、樹脂１０とキャビティ駒７の間に強制的に空隙１１を形成させる。
【００４３】
次いで、図３に示すように、空隙１１内に通気孔９を介して圧縮気体を流入して、樹脂１０を押圧し、樹脂１０が軟化温度未満にまで冷却されると、図４に示すように、金型２と金型３の双方あるいは一方を移動させて型開きし、成形品１２を取り出す。
【００４４】
上記方法により低い充填圧力で成形すると、キャビティ駒７で形成される成形面（キャビティ駒７のキャビティ８に対向する面で形成された樹脂の成形面）は、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動されて空隙１１が形成されると、転写面４ａ、５ａによる成形面を含む他の成形面、すなわち、転写面４ａ、５ａによる樹脂１０の成形面と金型２及び金型３のキャビティ８に対向する面による樹脂１０の成形面よりも熱伝導が小さくなり、樹脂１０の冷却速度が遅くなる。また、空隙１１内に通気孔９から導入された圧縮気体から受ける圧力伝播によって、キャビティ駒７による成形面以外の転写面４ａ、５ａを含む他の成形面は、樹脂１０と転写駒４、５との密着が増し、キャビティ駒７で形成される成形面に選択的にヒケを形成させることができる。その結果、転写面４ａ、５ａによる転写精度を向上させることができる。
【００４５】
特に、成形品１２がレンズ等の光学素子の場合に、キャビティ８内に溶融樹脂１０を射出充填して発生する樹脂圧力を低く設定することができるため、残留歪の小さい高精度な成形品１２を得ることができる。
【００４６】
このとき、圧力検出手段によりキャビティ８内の圧力を検出して、キャビティ駒７を摺動して樹脂１０とキャビティ駒７の間に空隙１１を形成する時期を、キャビティ８内の樹脂圧力が、０．５ＭＰａ以上で、６０ＭＰａ以下の範囲に設定すると、キャビティ駒７で形成される成形面１２に選択的にかつ適切にヒケ１２ａを形成させることができる。特に、キャビティ８内の樹脂圧力を、０．１ＭＰａ以上で、２ＭＰａ以下の範囲に設定すると、キャビティ駒７で形成される成形面１２に選択的にかつより一層適切にヒケ１２ａを形成させることができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態においては、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に摺動させて空隙１１を形成した際に、通気孔９から圧縮空気を当該空隙１１内に導入しているが、この場合、圧縮気体を空隙１１内に導入する代わりに、樹脂１０から離隔するように摺動させたキャビティ駒７を、樹脂１０に接近させる方向に摺動させることにより、空隙１１内の気体を圧縮して、樹脂１０を圧縮してもよい。このようにすると、空隙１１に圧縮気体を導入するための圧縮気体源を使用する必要がなく、安価に成形することができる。
【００４８】
この場合、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔させる方向の摺動と樹脂１０に接近させる方向の摺動を複数回行うようにしてもよく、このようにすると、空隙１１内の気体の圧縮圧力を継続的に保持することができ、意図するヒケを樹脂１０のにより一層適切に形成することができる。
【００４９】
また、上述のように、低い充填圧力で成形することができるため、透明性が要求される光学素子を成形する場合にも適用することができ、この場合、樹脂１０として、その軟化温度がそのガラス転移温度である非晶性樹脂、例えば、ポリメタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂（例えば、ゼオネックス：商品名）、あるいは、環状オレフィンコポリマー（例えば、アベル：商品名）等を使用することができる。
【００５０】
さらに、樹脂１０としては、軟化温度がその融解温度である結晶性樹脂を使用することもできる。
【００５１】
図５〜図７は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第２の実施の形態を示す図である。
【００５２】
図５は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第２の実施の形態を適用した射出成形用金型３０の正面断面図である。
【００５３】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態の射出成形用金型１に、キャビティ駒を摺動させる加圧制御装置を設けたものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
図５において、射出成形用金型３０は、キャビティ駒７に、加圧制御装置（加圧制御手段）３１が連結棒３１ａにより連結されており、加圧制御装置３１は、連結棒３１ａを介してキャビティ駒７を摺動溝６に沿って摺動させるとともに、所定圧力でキャビティ駒７を、キャビティ８内に充填された樹脂１０の樹脂圧力が所定圧力以上の圧力になるように、キャビティ８方向に押圧して、キャビティ８内の樹脂１０に転写面４ａ、５ａを転写させる。
【００５５】
加圧制御装置３１は、例えば、油圧シリンダあるいは電動モータ等をキャビティ駒７の駆動手段として使用することができ、駆動手段として、油圧シリンダあるいは電動モータ等を使用すると、射出成形用金型１の構造を簡素化することができる。
【００５６】
また、キャビティ８内には、上記第１の実施の形態と同様に、図示しないが、キャビティ８内の樹脂圧力を検出する圧力検出手段が設けられており、加圧制御装置３１は、この圧力検出手段からの検出情報に基づいてキャビティ駒７を摺動させて、成形安定性を向上させている。
【００５７】
本実施の形態の射出成形用金型３０は、上記実施の形態の射出成形用金型１と同様に、転写駒４を有した金型２と、転写駒５を有した金型３と、金型３の摺動溝６に摺動可能に収納されたキャビティ駒７と、によりキャビティ８が形成されており、この射出成形用金型３０を使用して、プラスチック成形品を成形するには、まず、金型２、３及びキャビティ駒７を樹脂１０の軟化温度未満に加熱した後、キャビティ８内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂１０を射出充填する。
【００５８】
次いで、転写駒４の転写面４ａ及び転写駒５の転写面５ａに樹脂圧力を発生させて、樹脂１０を転写面４ａ、５ａに密着させた後、樹脂１０を軟化温度未満にまで冷却する。
【００５９】
このとき、図６に示すように、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に、加圧制御装置３１により摺動させ、樹脂１０とキャビティ駒７の間に強制的に空隙１１を形成させる。
【００６０】
次いで、図７に示すように、空隙１１内に通気孔９を介して圧縮気体を流入して、樹脂１０を押圧し、樹脂１０が軟化温度未満にまで冷却されると、金型２と金型３の双方あるいは一方を移動させて型開きし、成形品１２を取り出す。
【００６１】
上記方法により低い充填圧力で成形すると、キャビティ駒７で形成される成形面は、キャビティ駒７が樹脂１０から離隔する方向に摺動されて空隙１１が形成されると、転写面４ａ、５ａによる成形面を含む他の成形面よりも熱伝導が小さくなり、樹脂１０の冷却速度が遅くなる。また、空隙１１内に通気孔９から導入された圧縮気体から受ける圧力伝播によって、キャビティ駒７による成形面以外の転写面４ａ、５ａを含む他の成形面では、樹脂１０と転写駒４、５との密着が増し、キャビティ駒７で形成される成形面に選択的にヒケを形成させることができる。その結果、転写面４ａ、５ａによる転写精度を向上させることができる。
【００６２】
特に、成形品１２がレンズ等の光学素子の場合に、キャビティ８内に溶融樹脂１０を射出充填して発生する樹脂圧力を低く設定することができるため、残留歪の小さい高精度な成形品１２を得ることができる。
【００６３】
このとき、圧力検出手段によりキャビティ８内の圧力を検出して、加圧制御装置３１によりキャビティ駒７を摺動して樹脂１０とキャビティ駒７の間に空隙１１を形成する時期を、キャビティ８内の樹脂圧力が、０．５ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下の範囲に設定すると、キャビティ駒７で形成される成形面１２に選択的にヒケ１２ａを形成させることができる。特に、キャビティ８内の樹脂圧力を、０．１ＭＰａ以上で、２ＭＰａ以下の範囲に設定すると、キャビティ駒７で形成される成形面１２に選択的にヒケ１２ａをより一層適切に形成させることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においても、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に摺動させて空隙１１を形成した際に、通気孔９から圧縮空気を当該空隙１１内に導入しているが、この場合、圧縮気体を空隙１１内に導入する代わりに、樹脂１０から離隔するように摺動させたキャビティ駒７を、加圧制御装置３１で樹脂１０に接近させる方向に摺動させとることにより、空隙１１内の気体を圧縮して、樹脂１０を圧縮してもよい。このようにすると、空隙１１に圧縮気体を導入するための圧縮気体源を使用する必要がなく、安価に成形することができる。
【００６５】
この場合、加圧制御装置３１によりキャビティ駒７を樹脂１０から離隔させる方向の摺動と樹脂１０に接近させる方向の摺動を複数回行うようにしてもよく、このようにすると、空隙１１内の気体の圧縮圧力を継続的に保持することができ、意図するヒケを樹脂１０のに形成することができる。
【００６６】
また、キャビティ駒７は、加圧制御装置３１を連結棒３１ａを介して連結し、加圧制御装置３１によってキャビティ駒７を加圧して、キャビティ８内の樹脂圧力が所定圧力以上の圧力になるようにしているので、樹脂１０に転写面４ａ、５ａを適切に転写させることができる。このとき、キャビティ８内の樹脂圧力を圧力検出手段で検出し、当該圧力検出手段からの検出情報に基づいて、加圧制御装置３１によりキャビティ駒７の圧力を制御しているので、成形安定性を向上させることができる。
【００６７】
図８は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第３の実施の形態を示す図である。
【００６８】
図８は、本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第３の実施の形態を適用した射出成形用金型４０の正面断面図である。
【００６９】
なお、本実施の形態は、上記第２の実施の形態の射出成形用金型３０に、キャビティ駒と転写面との接続面に段差を形成したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
図８において、射出成形用金型４０は、金型２の転写駒４のキャビティ８側の面であって、キャビティ駒７に隣接する部分に、段差４１が形成されており、金型３の転写駒５のキャビティ８側の面であって、キャビティ駒７に隣接する部分に、段差４２が形成されている。
【００７１】
本実施の形態の射出成形用金型４０においても、成形時、金型２、３及びキャビティ駒７を樹脂１０の軟化温度未満に加熱した後、キャビティ８内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂１０を射出充填し、転写駒４の転写面４ａ及び転写駒５の転写面５ａに樹脂圧力を発生させて、樹脂１０を転写面４ａ、５ａに密着させた後、樹脂１０を軟化温度未満にまで冷却する。
【００７２】
このとき、キャビティ駒７を樹脂１０から離隔する方向に摺動させ、樹脂１０とキャビティ駒７の間に強制的に空隙１１を形成させた後、空隙１１内に通気孔９を介して圧縮気体を流入して、樹脂１０を押圧し、樹脂１０が軟化温度未満にまで冷却されると、金型２と金型３の双方あるいは一方を移動させて型開きして、成形品１２を取り出す。
【００７３】
ところが、通気孔９から空隙１１に導入された気体が転写面４ａ、５ａに回り込んで、形状精度に悪影響を及ぼすことがあるが、本実施の形態の射出成形用金型４０は、金型２の転写駒４及び金型３の転写駒５のキャビティ８側の面であって、キャビティ駒７に隣接する部分に、段差４１及び段差４２が形成されているため、この段差４１、４２に侵入した樹脂１０により、通気孔９から空隙１１に導入された気体が転写面４ａ、５ａに回り込むことが阻止される。その結果、形状精度を向上させることができる。
【００７４】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の射出成形方法によれば、少なくとも１つ以上の転写面と、当該転写面以外の面に摺動自在に設けられた少なくとも１つ以上のキャビティ駒と、により少なくとも１つ以上のキャビティの画成された一対の金型を用いて樹脂に転写面を転写するに際して、金型を樹脂の軟化温度未満に加熱した後、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て、キャビティ内に発生する樹脂圧力により樹脂に転写面を転写させた後、樹脂を軟化温度未満に冷却する際、キャビティ駒のうち転写面を除く少なくとも１つ以上のキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に摺動させて、樹脂とキャビティ駒との間に強制的に空隙を形成し、当該空隙内に所定の圧縮気体を流入し、当該空隙内の圧力を所定の圧縮圧力に上昇させて、樹脂を当該圧縮圧力で押圧するので、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケを形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度を確保し、冷却時間（成形時間）を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００７６】
請求項２記載の発明の射出成形方法によれば、空隙内の圧力を、樹脂から離隔する方向に摺動されたキャビティ駒を樹脂に接近する方向に摺動させて、圧縮圧力に上昇させることにより、簡単、かつ、安価に空隙内の圧力を圧縮圧力に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケを確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００７７】
請求項３記載の発明の射出成形方法によれば、空隙内の圧力を、キャビティ駒が樹脂から離隔する方向と樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動させて、圧縮圧力に上昇させることにより、キャビティ駒で形成される成形面にヒケが形成されるまで、空隙内の気体の圧縮圧力を簡単、かつ、安価に保持し、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより一層確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００７８】
請求項４記載の発明の射出成形方法によれば、樹脂とキャビティ駒との間の空隙に加える圧縮圧力を、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲とすることにより、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００７９】
請求項５記載の発明の射出成形用金型によれば、空隙内の圧力を、空隙内に所定の圧縮気体を流入させて、圧縮圧力に上昇させることにより、安価に、かつ、適切に空隙内の圧力を圧縮圧力に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８０】
請求項６記載の発明の射出成形用金型によれば、射出成形用金型に、キャビティ駒と当該キャビティ駒の摺動面との間に少なくとも１つ以上の通気孔を、キャビティ駒が樹脂から離隔する方向に摺動されたとき、樹脂とキャビティ駒との間の空隙に連通可能な位置に形成し、該通気孔を、金型外部に配設され所定の圧縮気体を供給する気体圧縮手段に連通することにより、通気孔を通じて圧縮気体を気体圧縮手段から空隙内に導入して、樹脂を押圧し、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成することができる。
【００８１】
請求項７記載の発明の射出成形用金型によれば、空隙内の圧力を、樹脂から離隔する方向に摺動されたキャビティ駒を樹脂に接近する方向に摺動させて、圧縮圧力に上昇させることにより、簡単、かつ、安価に空隙内の圧力を圧縮圧力に上昇させて、キャビティ駒で形成される成形面にヒケを確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８２】
請求項８記載の発明の射出成形用金型によれば、空隙内の圧力を、キャビティ駒が樹脂から離隔する方向と樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動させて、圧縮圧力に上昇させることにより、キャビティ駒で形成される成形面にヒケが形成されるまで、空隙内の気体の圧縮圧力を簡単、かつ、安価に保持し、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより一層確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８３】
請求項９記載の発明の射出成形用金型によれば、加圧制御手段として、油圧シリンダあるいは電導モータからなる駆動手段を用い、キャビティ駒を駆動手段で摺動させることにより、キャビティ内に溶融樹脂を射出充填したときに発生する樹脂圧力によって、キャビティ駒が移動しないように安価に固定し、キャビティ内に発生する樹脂圧力によって樹脂に転写面を確実に転写して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に、かつ、安価に確保することができるとともに、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８４】
請求項１０記載の発明の射出成形用金型によれば、樹脂とキャビティ駒との間の空隙に加える圧縮圧力を、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲とすることにより、キャビティ駒で形成される成形面にヒケをより確実に、かつ、選択的に形成させ、成形品に発生する残留歪が性能に影響を与えない範囲で低圧成形して、厚肉、あるいは、偏肉の成形品であっても、より低歪で、かつ、金型温度が樹脂の軟化温度未満の設定であっても、成形品に所望の形状精度をより一層適切に確保し、冷却時間を短縮して、製造コストを安価なものとすることができる。
【００８５】
請求項１記載の発明の射出成形用金型によれば、キャビティ駒の成形面を、樹脂との密着力の低い材質により表面処理することにより、キャビティ駒と樹脂が離れることを促進させて、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成することができる。
【００８６】
請求項１２記載の発明の射出成形用金型によれば、キャビティ駒の成形面と摺動面を、樹脂との密着力が低く、かつ、耐摩耗性の高い同一の材質で表面処理することにより、キャビティ駒と樹脂が離れることを促進させることができ、キャビティ駒で形成される成形面に選択的にヒケをより一層適切に形成するとともに、摺動面の耐久性を向上させて、射出成形用金型ぼ寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第１の実施の形態を適用した射出成形用金型の正面断面図である。
【図２】 図１の射出成形用金型のキャビティに樹脂を充填しキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に摺動させて空隙を形成した状態の正面断面図である。
【図３】 図２の射出成形用金型の空隙に圧縮気体を導入して樹脂の空隙側の面にヒケを発生させた状態の正面断面図である。
【図４】 図３の射出成形用金型を開いて成形品を取り出している状態の正面断面図である。
【図５】 本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第２の実施の形態を適用した射出成形用金型の正面断面図である。
【図６】 図５の射出成形用金型のキャビティに樹脂を充填しキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に摺動させて空隙を形成した状態の正面断面図である。
【図７】 図６の射出成形用金型の空隙に圧縮気体を導入して樹脂の空隙側の面にヒケを発生させた状態の正面断面図である。
【図８】 本発明の射出成形方法及び射出成形用金型の第３の実施の形態を適用した射出成形用金型の空隙に圧縮気体を導入して樹脂の空隙側の面にヒケを発生させた状態の正面断面図である。
【符号の説明】
１；射出成形用金型、２，３；金型、４，５；転写駒、４ａ，５ａ；転写面、
６；摺動溝、７；キャビティ駒、８；キャビティ、９；通気孔、１０；樹脂、
１０ａ；ヒケ、１１； 空隙、１２；成形品、１２ａ；ヒケ、
３０；射出成形用金型、３１；加圧制御装置、３１ａ；連結棒、
４０；射出成形用金型、４１，４２；段差。
Claims (12)
- 少なくとも１つ以上の転写面と、当該転写面以外の面に摺動自在に設けられた少なくとも１つ以上のキャビティ駒と、により少なくとも１つ以上のキャビティの画成された一対の金型を用いて樹脂に前記転写面を転写する射出成形方法であって、前記金型を前記樹脂の軟化温度未満に加熱した後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂を射出充填して、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂を前記転写面に密着させて前記樹脂に前記転写面を転写させた後、前記樹脂を前記軟化温度未満に冷却するに際して、前記キャビティ駒のうち転写面を除く少なくとも１つ以上の前記キャビティ駒を前記樹脂から離隔する方向に摺動させて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙を形成し、当該空隙内に所定の圧縮気体を流入し、当該空隙内の圧力を所定の圧縮圧力に上昇させて、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする射出形成方法。
- 少なくとも１つ以上の転写面と、当該転写面以外の面に摺動自在に設けられた少なくとも１つ以上のキャビティ駒と、により少なくとも１つ以上のキャビティの画成された一対の金型を用いて樹脂に前記転写面を転写する射出成形方法であって、前記金型を前記樹脂の軟化温度未満に加熱した後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂を射出充填して、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂を前記転写面に密着させて前記樹脂に前記転写面を転写させた後、前記樹脂を前記軟化温度未満に冷却するに際して、前記キャビティ駒のうち転写面を除く少なくとも１つ以上の前記キャビティ駒を前記樹脂から離隔する方向に摺動させて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙を形成し、前記樹脂から離隔する方向に摺動された前記キャビティ駒を前記樹脂に接近する方向に摺動させて、当該空隙内の圧力を所定の圧縮圧力に上昇させて、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする射出形成方法。
- 前記空隙内の圧力は、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向と前記樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動されることにより、前記圧縮圧力に上昇させることを特徴とする請求項２記載の射出成形方法。
- 前記所定の圧縮圧力は、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の射出成形方法。
- 複数の壁面を成形面として所定容積のキャビティが画成されるとともに、当該成形面に少なくとも１つ以上の転写面が形成され、樹脂の軟化温度未満に加熱された後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂が射出充填されると、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂に前記転写面を転写する射出成形用金型であって、前記転写面を除く少なくとも１つ以上の前記成形面の前記壁面の全部または一部が、摺動自在なキャビティ駒で形成され、前記樹脂圧力が所定圧力になると、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向に摺動されて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙が形成され、当該空隙内に所定の圧縮気体を流入されて当該空隙内の圧力が所定の圧縮圧力に上昇され、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする射出成形用金型。
- 前記空隙を形成するキャビティ駒と当該キャビティ駒の摺動面との間に少なくとも１つ以上の通気孔が形成され、当該通気孔は、金型外部に配設され所定の圧縮気体を供給する気体圧縮手段に連通されていることを特徴とする請求項５記載の射出成形用金型。
- 複数の壁面を成形面として所定容積のキャビティが画成されるとともに、当該成形面に少なくとも１つ以上の転写面が形成され、樹脂の軟化温度未満に加熱された後、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された前記溶融樹脂が射出充填されると、前記キャビティ内に発生する樹脂圧力により前記樹脂に前記転写面を転写する射出成形用金型であって、前記転写面を除く少なくとも１つ以上の前記成形面の前記壁面の全部または一部が、摺動自在なキャビティ駒で形成され、前記樹脂圧力が所定圧力になると、前 記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向に摺動されて、前記樹脂と前記キャビティ駒との間に強制的に空隙が形成され、前記樹脂から離隔する方向に摺動された前記キャビティ駒を前記樹脂に接近する方向に摺動させて、当該空隙内の圧力が所定の圧縮圧力に上昇され、前記樹脂を当該圧縮圧力で押圧することを特徴とする射出成形用金型。
- 前記空隙内の圧力は、前記キャビティ駒が前記樹脂から離隔する方向と前記樹脂に接近する方向に少なくとも１回以上往復摺動されることにより、前記圧縮圧力に上昇させることを特徴とする請求項７記載の射出成形用金型。
- 前記キャビティ駒は、油圧シリンダあるいは電導モータからなる駆動手段により摺動されることを特徴とする請求項７又は８記載の射出成形用金型
- 前記所定の圧縮圧力は、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲であることを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の射出成形用金型。
- 前記キャビティ駒の前記成形面は、前記樹脂との密着力の低い材質により表面処理されていることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の射出成形用金型。
- 前記キャビティ駒の前記成形面と摺動面は、前記樹脂との密着力が低く、かつ、耐摩耗性の高い同一の材質で表面処理されていることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の射出成形用金型。
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