JP4123460B2 - 射出成形品の金型からの離型方法並びに装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄く、複雑で微細な形状を有する精密射出成形品の製造装置ならびに製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、プラスチックの成形技術分野では、射出成形などの成形時に成形物に求められる形状（例えば、平面）が得られない場合、成形後に、成形物を加圧し、温度をかけて矯正するという操作を行っている。このような矯正を行なわなければならないような歪み、変形は、機械的なエジェクトにより生じている場合が多い。
【０００３】
さらに、成形品が微細で精密な構造を有するほど、成形をした後で精密な構造を保ったまま離型することが難しく、通常のエジェクトピンなどの離型構造を有する射出成形金型では、微細構造が成形できても、正確な構造のまま離型できないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、精密な構造を有する成形品をその形状を保ったまま離型する装置あるいは方法が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題解決のために鋭意検討した結果、樹脂を金型内に流し込み、金型内部で固化した後、離型を行うときに、成形品を直接離型するのではなく、金型を開くときに金型を移動して金型と成形品との間に間隙を形成し、その間隙に加圧気体を送り込み、金型を均一に加圧しつつ離型することにより、複雑で精密に加工された部分が変形しないようにして成形品を離型できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明は、射出成形による精密成形品を金型から離型する方法であって、該金型を移動させて、該金型と該精密成形品との間に間隙を生じさせる工程、および該間隙に加圧気体を注入し、精密成形品を加圧した状態で離型する工程を含む、精密成形品を金型から離型する方法に関する。
【０００７】
また、本発明は射出成形により精密成形品を製造する装置であって、金型と、該金型を移動させて該金型と精密成形品との間に間隙を生じさせる手段と、該間隙に加圧気体を注入し該精密成形品を加圧する手段と、該加圧気体が該加圧する精密成形品の反対側の部位へ流入することを防止する手段と、を有する精密成形品の製造装置に関する。
【０００８】
好ましい実施態様においては、前記加圧気体を注入する手段が、金型の移動により加圧気体注入口が露出して加圧気体を注入する手段である。
【０００９】
別の好ましい実施態様においては、前記精密成形品の反対側の部位に流入することを防止する手段が、金型と成形物との接点に設けられている。
【００１０】
また、好ましい実施態様においては、前記加圧気体注入手段が成形品の中にまたは成形品の外周に設けられている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の方法および装置は、形状が小さく、薄い、複雑な構造を有し、かつ、平面度が要求される成形品の製造に最適である。以下、このような成形品の代表としてインクジェットヘッドのノズルとインク室を成形する例を挙げて、説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。
【００１２】
（実施例１）
図１は、本発明の装置の断面図であり、インクジェットヘッドのノズルとインク室とを成形する場合の例である。本発明の装置２０は、固定側型板１と、成形物２の形状を形成させる成形駒３と、下部金型２１と、加圧気体注入路４および５と、可動側型板１４とを有している。成形駒３と下部金型２１とから形成される空間は、成形品２（図１のドット部分）の形状を有している。この空間に、ゲート１９を通って、注入され、成形品２が形成される。加圧気体注入路５は下部金型２１の先端まで設けられており、成形後の離型に用いられる。
【００１３】
さらに、本発明の装置２０は、成形駒３から成形品２を離型するためのスプール１２、下エジェクトプレート８と上エジェクトプレート１０とエジェクトピン９とを備え、これらの動作を制御するためのスペーサブロック６、ストップピン７とを備えている。
【００１４】
以下、この装置を用いて微細構造を有する成形品を製造する例を説明する。目的とする成形品２は、例えば、図２に示すようなインクジェットヘッド構造を有している。成形品２のインクジェットヘッドのノズル部分２ａは３０μｍ程度の穴であり、しかも要求される真円度も１μｍ以内にするのが理想的である。この成形品２の形状を成形駒３に彫り込むことは、非常に難しい。成形駒３は、図２に示すようなノズルの部分２ａとインク室２ｂの微細形状を、機械加工、樹脂を重ねてエッチングする方法、またはエキシマレーザー加工などの微細加工技術を用いて作成し、この母型を基にしてニッケル電鋳などによって作成される。この成形駒３を駒保持部に保持し、下部金型２１を取り付けた本発明の装置２０内に取りつけると、成形駒３と下部金型２１とから空間（すなわち、成形品２となるべき空間）が形成される。次に、リストリクターから、ゲート１９を介して、成形駒３と下部金型２１とから形成された空間に樹脂が供給され、成形品２が作成される。
【００１５】
従来の装置では、このままエジェクトピン９で成形品２を押出すので、成形品２が離型されるが、成形品２はノズル２ａ、インク室２ｂという微細構造を有しており、成形駒３の金型と密着しているため、成形品２が相対的に成形駒３の方向に引き上げられてしまい、微細構造が破壊され、変形される。この微細構造の破壊、変形を修正することは不可能に近く、そのためのコストも非常に高い。
【００１６】
本発明においては、成形後、可動側型板１４を下方にわずかに移動させ、成形駒３と下部金型２１との間に隙間を生じさせる。この隙間に加圧気体を注入すると加圧気体は、下部金型２１および成形品２を均一な圧力で下方に押し下げ、成形品２が相対的に成形駒３の方向に引き上げられることを抑制する。このとき、加圧気体が下部金型２１を押し下げる反対側に流れ込むと押し下げ圧が低下するため、成形駒３と下部金型２１との間には、加圧気体が、加圧する下部金型２１の反対側の部位に流入することを防止する手段が設けられていることが好ましい。このように構成することにより、下部金型２１および成形品２の上面全体が上部から下方への圧力を均一に受けるため、成形品２が微細構造を有する成形駒３からすっぽりと抜け落ちる状態となり、成形品２が、精密な構造が破壊あるいは変形を受けることなく、金型から離型する。その後は、エジェクトピン９を用いて、従来と同様に回収すればよい。
【００１７】
図３は、本発明の装置２０の、成形後の離型操作の一例を示す断面図である。この装置は、先端テーパ状で、その先端は成形駒３と密着できる上面２１ａを有し、この上面２１ａには、加圧気体注入路５の開口部である加圧気体注入口１５が設けられている。この下部金型２１のテーパ状突起の下方には、この上面部２１ａと平行な面２３が設けられている。この平行な面２３は、下部金型２１のテーパ部を伝って流入する加圧気体をせき止めることができる。
【００１８】
成形時においては、成形駒３と下部金型２１は密着しており、加圧気体注入口１５は流路をふさがれている。成形終了後、型開きするとき、ほんのわずかに可動側型板１４を下降させる。下部金型２１の先端部がテーパ状であることから、可動側型板１４の下降と同時に成形駒３と下部金型２１および成形品２との間に隙間が生じ、加圧気体注入口１５から加圧気体が注入される。その結果、図３の斜線部が加圧気体で満たされ、クロスラインで示される成形品２が成形駒３に引きずられて上がることを防止しつつ、下部金型２１を押し下げる。これにより、精密な構造を維持したまま、インクジェットヘッドが離型される。
【００１９】
なお、加圧気体の抜けを防止するために、空気抜け防止部を設けることが好ましく、例えば、成形駒３の溝の部分３ａは空気抜け防止部である。空気抜け防止のために金型で印籠バメにして加圧気体が抜けないように構成してもよい。
【００２０】
また、図３において、可動側型板１４は、インクジェットのノズル２ａの厚さｈよりも少ない移動位置ｆで金型を開く動きを止める。図３で示すｇの位置に、下部金型２１の上面部２１ａと平行な面２３を設けておくと、上記のように加圧気体の下部への流入が防止される。このとき、ｆ、ｇおよびｈの関係は、ｆ<ｇ<ｈであるようにすることが好ましい。ｇがｆより大きいことにより、面２３が圧縮空気の圧力を受けなくて済み、押圧する面と反対側の面に圧縮空気が流入することが防止され、押圧力が減殺されることはない。
【００２１】
このようにして成形駒３と成形物２とが完全に離れたときに金型を開き、エジェクトピン９でスプール１２をエジェクトすることにより、成形物が取り出される。
【００２２】
なお、実施例１と同様、インクジェットヘッドのノズル２ａ、インク室２ｂの金型（成形駒３）を固定側型板１に設け、加圧気体注入口１５を固定側型板１側に設け、下部金型２１が下がったときに、加圧気体を注入するような構造として用いてもよい。
【００２３】
さらに、この実施例１とは逆に、インクジェットヘッドのノズル２ａ、インク室２ｂの金型を可動側型板１４側に設け、加圧気体を固定側型板１側から注入する構成としてもよい。
【００２４】
（実施例２）
さらに、別の実施例を図４に示す。図４は、下部金型２１の一部が移動可能に成形駒３と接しており、成形終了後、下部金型２１をＳ方向に押し下げることにより、下部金型２１と成形駒３との間に隙間を作り、圧縮空気を注入する方法である。この実施例は、下部金型の先端部をテーパではなくストレートにしているが、この構造でも圧縮空気が成形物２の反対側に漏れていかないため、好都合である。
【００２５】
（実施例３）
また、別の実施例を図５に示す。上記実施例１および２は、加圧気体注入口１５を成形物２の内部に有しているが、この実施例は、加圧気体注入口１５を成形物２の外周に取り付けた例である。成形物２の外周に加圧気体注入口１５を取り付けることにより、多数の加圧気体注入口１５を設けることができる。その他の点は、実施例１と同様である。なお、図５において、下部金型２１のテーパ部は、成形物２の方に設け、反対側をストレートにすることで圧縮空気の圧力が成形物２にしっかり伝わるようにすることができる。なお、図５における、ｆ、ｇ、およびｈの関係は、実施例１と同じである。
【００２６】
なお、加圧気体としては特に制限はないが、圧縮空気が好ましく用いられる。
【００２７】
【発明の効果】
加圧気体を精密な構造を有する成形物の離型時に使用することにより、小さくかつ精密に成形される必要がある製品（例えばインクジェットヘッドのノズルおよびインク室）を金型から正確に転写し、エジェクトピンによる機械的な突き出しで精度を狂わすことなく、平面度と各部の精度を保ったままで金型から離型できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる成形金型装置の断面図である。
【図２】本発明の方法または装置で作成される成形物（インクジェットヘッド）の模式図である。
【図３】本発明の装置および方法の実施例である。
【図４】本発明の装置および方法の、別の実施例である。
【図５】本発明の、さらに別の装置および方法の実施例である。
【符号の説明】
１ 固定側型板
２ 成形物
２ａ ノズル
２ｂ インク室
３ 成形駒
３ａ 成形駒の溝の部分
４ 加圧気体注入路
５ 加圧気体注入路
６ スペーサブロック
７ ストップピン
８ 下エジェクトプレート
９ エジェクトピン
１０ 上エジェクトプレート
１２ スプール
１４ 可動側型板
１５ 加圧気体注入口
１９ ゲート
２０ 本発明の装置
２１ 下部金型
２１ａ 成形駒と密着できる上面
２３ 上面２１ａと平行な面

Claims (1)

1. 射出成形によるインクジェットヘッドの製造方法であって、
   成形用金型に樹脂を供給してインクジェットヘッドを成形する工程、
   該金型を移動させて、該金型と該インクジェットヘッドのインク室側との間に間隙を生じさせる工程、および
   該間隙に加圧気体を注入し、インクジェットヘッドを加圧した状態で離型する工程
   を含む、方法。

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