JP4425344B1

JP4425344B1 - 樹脂成形方法、および樹脂成形装置

Info

Publication number: JP4425344B1
Application number: JP2009192449A
Authority: JP
Inventors: 達夫浜口
Original assignee: 達夫浜口
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: JP2010167763A; WO2010074306A1; CN102264522A; TW201029820A; TWI388412B; KR20110118127A

Abstract

【課題】半田リフロー工程を経由する樹脂部品は熱可塑性樹脂では熱変形するので、熱硬化性樹脂が使われる。しかし、光学部品として使われる熱硬化性樹脂は、高価であると同時に、流動性の高い液状である場合が多い。従来、型内の空気を逃がすため、ガス抜き穴を設けていた。成形時に成型品の型倣いを良くするために成形圧力を加えていたが、熱硬化性樹脂では粘度がかなり低いので、ガス抜き穴に樹脂が入り込むため成形ができない。
【解決手段】液状樹脂３３をディスペンサで適量、予め加熱してある型に流し込み、気体３７で液状樹脂３３に対して圧力をかける。適量とは、キャビティの上部に設けたゲート部を完全に満たす量を少し超える程度とする。ディスペンサを後退させた後、ランナーの上部から気体供給部材３４を押圧させ、ランナーとの間を気密封じさせてから、所望の圧力まで気体の圧力を高める。
【選択図】図６

Description

本発明は、光学部品などの成形に適用できる熱硬化性樹脂の成形に関する。

合成樹脂成形には、光学部品の場合でも、比較的取り扱いが容易な熱可塑性樹脂が多く使われてきた。成型に当たっては、成型品を取り出すため、目的とする製品に対応する型を、固定型と移動型等の金型に分けて作る。
多くの場合、樹脂材料を型の中に入れるために、型の製品部分、いわゆるキャビティの一部にゲートを設け、ゲートに連なるランナーと呼ばれる樹脂の導入路を設けている。成形後、型から取り出した成型品は、ランナー部分とそれに連なる製品とが一体的になっており、製品をゲート部分から切り離したあとは、ランナー部分の樹脂は不要のため廃棄される。廃棄部分は再利用できる場合もあるが、通常、光学部品としての再利用はできなくなっている。
一般に廃棄部分を少なくする努力はされているが、多くの場合、熱可塑性樹脂は比較的単価が低いので、多少の廃棄部分は必要悪と考えられてきた。

最近の傾向として、携帯電話組込用のカメラレンズの小型化が進んできている。例えば、大きさを体積で表現すると、１個当たりわずか０．０１ｍｌ（ミリリットル）という小ささのものがある。従来のレンズの場合、カメラセンサの直前につけるこの種レンズは比較的大きかったので、ＩＣ基板が完成した後で組み込んでいたが、レンズが小さくなるにつれて、ＩＣ基板作成時に先にレンズを組み込むような工程に変わり始めている。
すなわち、ＩＣ基板完成までには半田リフローという工程を経ることになり、この場合、事前に組み込まれたレンズは、レンズ成形のときにかかる熱（例えば１６０℃ないし１８０℃）よりも高い温度、すなわち、リフローの際の半田溶融温度である高温（例えば２００℃ないし２５０℃）に晒されることになる。
従来の熱可塑性樹脂では、このようなガラス転移点を超える高温により樹脂が軟化してしまい、レンズの変形が生じ実用にならなくなってしまう。

このように、成形温度或いはそれ以上の温度に晒される可能性のある樹脂の場合は、エポキシ、シリコーン、アクリル系等の熱硬化性樹脂を用いれば問題は生じないが、新たに別の問題が生ずる。その一つは、光学部品として使いたい熱硬化性樹脂の場合、成形前の状態が非常に粘度の低い液状であるという点である（例えば、特許文献１参照。）。
熱可塑性樹脂であれば、成形前の状態は例えばペレットと呼ばれる小粒径固形物の集合体であって、成形に際し高温と圧力で比較的高い粘度の液状にしてから成形するので、取り扱いが容易である。粘度が高いということは、成形当初型の中に入っていた空気を、製品の中に閉じ込めないために設けているガス抜きの孔に対して、成形圧力をかけても樹脂が入り込まないと言うメリットがある。
これに対して、粘度が低すぎる場合は、ガス抜きの孔を設けると樹脂材料がその孔に入り込んでしまい、圧力が逃げて目的の成形ができなくなってしまう。したがって、ガス抜きの孔を作らない成型方法が求められる（例えば、特許文献２参照。）。
或いは、ガス抜きの孔を設けても、成形圧力が逃げない工夫が必要になる。特許文献２では、型の中の空気を型の内部に設けた空間（オーバフローキャッチャ）に閉じこめる構成としている。

問題の他の一つは、熱硬化性の樹脂は熱可塑性の樹脂に比べて単価が高いと言うことである。したがって、従来の考え方でランナーなどを設計すると、廃棄部分が製品部分の数十倍以上になってしまう可能性がある。一例として、或る製品の熱可塑性樹脂による成形において、フランジ部を含めて直径６ｍｍ、平均厚さ１．５ｍｍのレンズを成形した場合の不要部分の体積は、製品部分の体積（約０．０４ｍｌ）の約４３倍になっていた。
単価の高い樹脂材料にとって、これは非常に大きな問題である。製品のサイズが大きい場合は、固定型に液状樹脂を流し込んでから移動型を押し付け圧縮することで、ランナーを作らなくて済む方法がある（例えば、特許文献３参照。）。
しかしながら、圧縮成形ではバリが生じやすく後加工を要する。微小サイズの光学レンズは、その小ささから後加工が難しく、極力後加工をしないで済むような成形体にする必要がある。
先に示した特許文献２では、液状樹脂を従来法とほぼ同じ製法で作り、オーバフローキャッチャに空気を閉じこめるので、成型品からランナー部とオーバフローキャッチャの部分を切り取って廃棄することになり、後加工も多くなるし、廃棄量も多くなる。

特開２００７−２０４６０４号公報特開２００８−２３８７０１号公報特開２００８−１１４４２８号公報

本発明はこのような現状に鑑みてなされたもので、液状の熱硬化性樹脂材料を用いて光学部品等を成形するに当たって、不要部分の量を極力少なくできるとともに、切り離しを除く後加工を不要にでき、製造コストの低減に寄与できる樹脂成形方法の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、必要な部分のみに液状の熱硬化性樹脂を供給し、気体を介して成形圧力を付与することとした。
具体的には、請求項１に記載の発明では、液状の熱硬化性樹脂を特定の製品に成型する方法であって、固定型と移動型のそれぞれの片面同士を合わせることによって、製品に相当するキャビティと、該キャビティの上部に位置するゲートと、該ゲートに連通して型の上面側に開口するランナーとを形成し、前記ランナーから前記液状の熱硬化性樹脂を供給して前記キャビティに充填できるように供給管を設け、該供給管の下方に位置する吐出口を閉じた状態で、前記供給管を含む前記ランナーの上部を気密にして前記ランナーから前記キャビティに到る空間の空気を吸引して該空間を真空状態とし、該真空状態下で前記供給管の吐出口を開放して前記キャビティに前記熱硬化性樹脂を充填し、充填後、前記空間を大気圧状態に戻し、該空間の空気を介して前記熱硬化性樹脂の上面から気体圧力によって前記熱硬化性樹脂に成形圧力をかけながら型を加熱して該熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の樹脂成形方法において、前記供給管内に、上下方向に移動することにより前記吐出口を開閉するニードルピンを設け、該ニードルピンで前記吐出口を閉じた状態で前記空間の空気を吸引することを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の樹脂成形方法において、前記供給管に前記ランナーの上部を覆う封止部材が一体に設けられ、前記供給管の下方部を前記ランナー内に挿入するとともに、これに伴って前記ランナーの上部を前記封止部材で気密状態に封止するようにし、前記封止部材に形成された吸引穴を介してエアー吸引源により前記空間の空気を吸引することを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の樹脂成形方法において、前記キャビティに前記熱硬化性樹脂を充填した後に、前記供給管と前記封止部材とが一体になったユニットを前記金型から退避させて前記ランナーの上部を開放した後、成形圧付与手段を前記ランナーの上部を気密状態に封止するように設置し、気体圧力による成形圧をかける工程を開始することを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、固定型と移動型のそれぞれの片面同士を合わせることによって、製品に相当するキャビティと、該キャビティの上部に位置するゲートと、該ゲートに連通して型の上面側に開口するランナーとが形成される金型と、下方に吐出口を有し、前記ランナーから前記液状の熱硬化性樹脂を供給して前記キャビティに充填可能な供給管と、前記供給管を含む前記ランナーの上部を気密にして前記ランナーから前記キャビティに到る空間の空気を吸引して該空間を真空状態にする空気吸引手段と、前記熱硬化性樹脂に成形圧力をかける成形圧付与手段と、を有し、前記空間を真空状態にした状態で前記供給管の吐出口を開放して前記キャビティに前記熱硬化性樹脂を充填し、充填後、前記空間を大気圧状態に戻し、前記成形圧付与手段により前記空間の空気を介して前記熱硬化性樹脂の上面から気体圧力によって前記熱硬化性樹脂に成形圧力をかけながら型を加熱して該熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の樹脂成形装置において、前記供給管内に、上下方向に移動することにより前記吐出口を開閉するニードルピンが設けられ、該ニードルピンで前記吐出口を閉じた状態で前記空間の空気を吸引することを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項５又は６に記載の樹脂成形装置において、前記空気吸引手段は、前記ランナーの上部を覆う形状を有して前記供給管に一体に形成された封止部材と、該封止部材に形成され、前記ランナーの上部の空間を介して前記ランナーに連通する吸引穴と、該吸引穴に接続されるエアー吸引源とを有し、前記供給管と前記封止部材とは、前記供給管の下方部を前記ランナー内に挿入するに伴って前記ランナーの上部を前記封止部材が気密状態に封止するように構成されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の樹脂成形装置において、前記キャビティに前記熱硬化性樹脂を充填した後に、前記供給管と前記封止部材とが一体になったユニットが前記金型から退避し、前記ランナーの上部を開放した後、前記成形圧付与手段が前記ランナーの上部を気密状態に封止するように設置され、気体圧力による成形圧をかける工程が開始されることを特徴とする。

本発明によれば、高価な液状の熱硬化性樹脂を用いても、無駄になる部分が少なく、液状であるために生ずる問題点を克服して、低コストで、取り扱いやすい樹脂成型品を得ることができる。
また、製品に傷を付けることなく型からの取り出しを容易にすることができるとともに、製品内部に気体（空気）が混入することによる不良品化を高精度に低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る樹脂成形方法を実施するための樹脂成形装置の固定型を示す図である。同樹脂成形装置に用いられる移動型を示す図である。型合わせをした合わせ面を示すための断面図である。液状の樹脂を注入するディスペンサとの相対関係を説明するための図である。成形後の成型品の取り出しを示す図である。液状樹脂注入後、気体圧力をかけるときの実施形態を示す図である。本発明の第２の実施形態を説明するための図である。本発明の第３の実施形態を説明するための図である。本発明の第４の実施形態を説明するための図である。本発明の第５の実施形態を説明するための図である。本発明の第６の実施形態を説明するための図である。本発明の第７の実施形態を説明するための図である。第７の実施形態においてノズルの吐出口を開放した状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、第１〜第６の実施形態は参考例とし示す。
まず、図１乃至図５に基づいて第１の実施形態を説明する。携帯電話機のカメラレンズを成型品として成形する例である。
図１は、本発明の樹脂成形方法に用いられる樹脂成形装置の金型における固定型の二つの形状例（他の実施形態に共通）を示す図である。同図（ａ）はオーバフロー部を有する例、同図（ｂ）はオーバフロー部を持たない例をそれぞれ示す。
同図において符号１は固定型、１１は型合わせ面（パーティング面）、１２はキャビティ部、１３はゲート部、１４はオーバフロー部、１５はランナー接続部、１６はランナー部、１７は樹脂材料の注入部、１８は型合わせ用の位置決めピン受け穴をそれぞれ示す。
図２は本実施形態における移動型を示す図である。
同図において符号２は移動型、２１は型合わせ面（パーティング面）、２２はキャビティ部、２６はランナー部、２７は樹脂材料注入部、２８は型合わせ用位置決めピンをそれぞれ示す。
なお、それぞれの型の最上面の平面部は、必須ではないが型の作りやすさの都合、および、後述の圧力のかけやすさのために形成している。

図１（ａ）または図１（ｂ）に示す固定型１の型合わせ面１１に、移動型２の型合わせ面２１を対面させた状態で成形装置の金型部は構成されている。移動型が型合わせ面に垂直な方向に移動させたとき、２個の位置決めピン２８、２８が対向する位置決めピン受け穴１８、１８に陥入して精度良く型の位置決めが行われる。
そして、両方の型合わせ面が密着したとき、キャビティ部１２とキャビティ部２２が合わさって１つのキャビティ（後述の符号３）を形成する。成形後、型から成型品を取り外しやすくするためにいわゆる抜き勾配が付与されていることは勿論である。

両図は両凸レンズ、或いはメニスカスレンズを例にとって図示してあるが、例えば平凸レンズのように一方の面が平面のレンズの場合は、平面側に対応するキャビティ部１２、もしくはキャビティ部２２を、型合わせ面と同じ面の単純な平面に形成して良い。
それぞれのレンズ型部分は、図４に示すように、レンズ本体５０の周囲にカメラに取り付けるためのフランジ５１を形成している。フランジ５１のゲート部１３に連なっている上部分は、円形の一部を直線的に切り取った形にしてある。
その理由は、成形後このゲート部が不要部分として切り取られるので、切り取りによって若干でも残ってしまうゲート部分がカメラ取り付け用に用意されたフランジ受け部の穴径以内に収まるようにするためである。

図３は型合わせをした合わせ面を示すための断面図である。
同図において符号３は、固定型１のキャビティ部１２と、移動型２のキャビティ部２２とからなるキャビティを、４は、固定型１のランナー部１６と、移動型２のランナー部２６とからなるランナーをそれぞれ示す。
なお同図は説明の都合上、図１（ａ）に示した固定型１を用いた場合について示している。
固定型と移動型の各型合わせ面１１、２１は、少なくとも型が掘られている部分の周囲は、それぞれ鏡面仕上げがされていて、型のエッジ部が面ダレのないように、正確に角が形成されている。この仕上げによって、成型品のエッジ部にいわゆるバリが出ないようになっていると共に、後述の気体圧力をかけたとき圧力が逃げないように気密を保っている。
図２、３で分かるように、移動型２は製品の構成上必須であるキャビティ部とランナーの一部のみが型を掘られており、それ以外の部分は平面に構成されている。
ただし、所定の圧力がかかった気体に対し、気密が保たれるかぎり、キャビティその他気体圧力のかかる部分以外の平面は必ずしも高度な鏡面でなくとも良い。両面が鏡面であると、型を開くとき面同士の分子吸着力が発生し、離すのに非常に大きな力が必要になるので、それを軽減させるため、必要なければ鏡面の代わりに粗面にしておくのが良い。

次に、この型を用いた成型法を説明する。
図４は液状の熱硬化性樹脂を注入するディスペンサとの相対関係を説明するための図である。同図（ａ）は合わせ型の中心部の側断面図、同図（ｂ）は液状樹脂を注入した状態を固定型正面から見た図である。
同図では、固定型・移動型の本体は省略して、液状樹脂が注入されるべきキャビティ３とそれに連なる空洞部のみを示す。以後の図においても同様である。
同図において符号３１はディスペンサの供給管としての針部、３２は液状樹脂、３３は流し込まれた液状樹脂、４０は固定型と移動型で形成される型としての凹部、すなわち、ランナーからキャビティに到る空間部をそれぞれ示す。
図示しないディスペンサ本体から突出している注射針状の針部３１を、固定型と移動型の合わせ型にできるランナー４の円筒状の孔部に挿入する。ディスペンサとしては、市販されている任意のものが使用し得るが、計量器付きのものを用いるとなお便利である。すなわち、製品として有効な部分の体積は非常に小さいので、型に流し込む液状樹脂もそれに見合った量を定量して供給するのが経済的である。

ディスペンサから所定量の液状樹脂３２が自重落下によって静かに供給されると、樹脂は粘性が低いので、ランナー４からランナー接続部１５、オーバフロー部１４を経て、ゲート１３に到る。ゲート１３は比較的狭い通路に形成されているが、樹脂の粘性が低いので、静かに流し込む限りにおいて、樹脂がゲート入り口全体を覆ってしまうことはなく、壁部分を伝わって樹脂がキャビティ３に流れ込む。定量の樹脂が入りきると、液状樹脂３３はキャビティ３に充満し、さらにゲート１３も満たし、オーバフロー部１４の少なくとも一部に入り込んだ状態で注入を終了する。
若干の無駄を承知で、同図に実線Ｌ１で示すように、オーバフロー部１４まで樹脂を注入する理由は、成形時点で樹脂に圧力をかけやすくするためと、成形後の成型品から不要部分を切り離すとき、オーバフロー部があった方が切り取り位置を定めるのが容易になるためである。
必要があれば同図で一点鎖線Ｌ２で示すようにオーバフロー部全体に樹脂を流し込んでも良い。この場合、成型品を外すとき、レンズ部に触れないようにしてレンズ直上のオーバフロー部で形成された円形部をゲート部切り取りのための把持部分として利用することができる。
樹脂材料は、高温に晒された瞬間に硬化するわけではなく、樹脂材料固有の所定の硬化温度を保っても硬化までに若干の時間が必要になる。そのため、合わせ型は予め成形に必要な温度まで予熱してあり、材料の注入が済んだらすぐ針部３１をランナー４から抜き取って、後述の気体圧力で樹脂に型押しの圧力をかけた状態で所定の時間、例えば３０秒ほど経過させる。

材料が硬化したら合わせ型を開き、成型品を取り出す。この例の場合、固定型の方が移動型よりもキャビティ部の掘りの深さが深いので、成型品は移動型から簡単に離れて、固定型の方に残る。
そこで、固定型の方に何らかの手段を講じて成型品を型から離すのであるが、型の温度が２００度前後である場合が多いので、直接素手で取り出すことは難しい。成型品の形次第では、空気を吹き付ける方法も採用し得るが、この例のようなレンズは空気吹き付け程度では簡単に離れないし、空気で吹きとばしたりすると、製品としてのレンズに傷が付く危険性もあるので、空気吹き付けは採用できない。
このような場合に採用し得る方法として、固定型を超音波振動させる方法が知られている（例えば、特開２００８−２０１１２２号公報参照。）。すなわち、固定型の固定部分を超音波振動に適したホーン形状にしておき、超音波発生手段を接続しておく。型を開いた時点で超音波を発生させ、固定型に超音波を伝えることで、固定型のキャビティ部と成型品の間に微小振動が伝わり、両者間の固着がゆるみ、離れやすくなる。この状態になれば、例えば、空気式吸着部材などを利用して成型品を型から取り出すことができる。

型を開いた後、エアー吸引手段で直に成型品を取り出してもよい。図５（ａ）に示すように、エアー吸引手段５２は、エアー吸引源５３と、このエアー吸引源５３に接続された吸着部材としての吸着パッド５４を有している。吸着パッド５４の少なくとも先端部はシリコンゴム等の気密性を確保できる材料で形成されており、離型後、吸着パッド５４を吸引傷が付いてもかまわない部位であるオーバフロー部１４に当てがい、吸着する。ここでは、図４（ｂ）のＬ２まで樹脂を流し込んだ例を示している。
図５（ｂ）に示すように、吸着したまま吸着パッド５４を移動させることにより、レンズ本体５０に触れることなくレンズ本体５０を取り出すことができる。

レンズ本体５０の表面を直接吸着すると、吸着パッド５４がゴム質系の材料で形成されていてもレンズ表面に傷が付きやすく、傷が付いた場合には光学部品としては致命的な欠陥となる。
上記のようにオーバフロー部１４を吸着することによってこのような問題を解消することができる。オーバフロー部１４を吸着対象とすることにより、レンズ本体５０の径がいくら小さくなってもオーバフロー部１４によって吸着面積が確保されるので、一定の取り出し性を維持できる。
ここでは、オーバフロー部１４を完全に満たすように樹脂材料を供給したが、吸着に支障がなければ必ずしも満たす必要はない。
また、本実施形態では、ゲート１３とオーバフロー部１４とを分ける構成としたが、ゲート１３を含めて吸着対象のオーバフロー部として捉えることもできる。

次に本実施形態における気体圧力付与工程について述べる。
図６は液状樹脂注入後、成形圧力としての気体圧力をかけるときの実施形態を示す図である。
同図において符号３４は気体圧力供給部材、３５は気密用のパッキン、３６は気体導入パイプ、３７は圧力用気体をそれぞれ示す。
ディスペンサの針部３１が後退した後、気体圧力供給部材３４が自動的にランナー４の上部に位置決めされ、降りてくる。耐熱性の円形パッキン３５がランナー４の周囲を取り囲むように接触し、図示しない押圧手段により合わせ型上面に押し付けられる。気体圧力供給部材３４を昇降させる駆動源を押圧手段としてもよい。
押圧力は以後にかける気体圧力に対し、気体が逃げ出さない程度の圧力とする。図示しない圧力供給源（例えば、コンプレッサのようなもの）から気体導入パイプ３６を経由して高い圧力（例えば、数十ｋｇ／ｃｍ^２）の気体が供給される。
上記気体圧力供給部材３４、パッキン３５、気体導入パイプ３６及び圧力供給源は、成形圧付与手段を構成する。
気体としては、最も一般的なものが空気である。空気であれば、圧力が不要になったとき、そのまま大気中に開放しても問題が生じない。そのほかに窒素を使うこともできる。窒素も空気の組成の主要部なので、大気中に開放してもすぐに大きな問題は生じないが、型を開く前に気体圧力を大気と同じ圧力にまで下げてしまえば、大気中に逃げる窒素はわずかになるのでさらに好ましい。

高圧気体がランナーから供給されると、気体はキャビティ３その他に充填された液状樹脂３３の最上面に圧力を及ぼす。このとき、樹脂材料がまだ液状であるため、供給された圧力は樹脂材料に対し、静水圧と同様に働き、圧力が材料全体に均等に作用する。
前述のように、型は所定の高温に保たれているので、材料が高温になると熱硬化が始まる。この間、供給圧力を少なくとも一定に保つのが好ましいが、熱可塑性樹脂の射出成形の場合と同様、熱硬化が進むにつれて材料のヒケが生ずるものの場合は追加圧力を加えることも行われる。
材料によっては２段階の追加圧力を加えたり、逆にタイミングを計って減圧したりすることもある。加圧装置は所定のプログラムに従って加圧、減圧が、任意のタイミングで行えるような構成が望ましい。

図７は本発明の第２の実施形態を説明するための図である。
本実施形態は図４に示した型の凹部４０（以下この部分を型ユニット４０と称する）の複数個が１つの金型に形成されている。いわゆる多数個取り構成である。材料供給のためのディスペンサは各型ユニット４０に個別に対応させて用意する。
気体圧力供給手段は図示しないが、すべての型ユニット４０に対して個別に用意してもかまわないが、共通の１個の装置として用意することもできる。

図８は本発明の第３の実施形態を説明するための図である。
同図において符号３８は型の中の空気を抜くためのガス抜き穴、Ｌは注入材料上面レベルをそれぞれ示す。
液状樹脂を注入するとき、ディスペンサの針部３１が挿入される先端部よりも上に空気出口３８ａに連通したガス抜き穴３８を設ける。ガス抜き穴３８の下部はキャビティ３の上部に連通させてある。ガス抜き穴３８はなるべく細く形成する方が良いが、液状樹脂材料の毛細管現象により材料が上がってこない程度の太さは残しておかなければならない。
ガス抜き穴の上端は、型の上面まで延ばして同図点線のように空気出口３８ｂとしてもかまわない。
液状材料は同図でＬ（Ｌ１或いはＬ２）として示すレベルまでしか注入しないので、ガス抜き穴を設けたことによる使用材料の増加分は僅かである。
樹脂材料の注入後、気体圧力を加えるときは、図６における説明のように、ランナー４を覆うパッキン３５を大きめに用いれば、ガス抜き穴３８の出口３８ｂを含めて気体圧力をかけることができるので、ガス抜き穴を付加したことによる特別な工夫は必要ない。
ガス抜き穴を含めて気体圧力をかけることにより、ガス抜き穴から圧力が逃げることはなくなる。

図９は本発明の第４の実施形態を説明するための図である。同図（ａ）は型ユニット全体を傾けた図、同図（ｂ）はキャビティ部近傍のみを傾けた図である。
同図において符号３９はキャビティから型の外へ逃げる空気の流れ、Ｄはディスペンサに接続された針部３１の挿入方向を示す。
同図（ａ）において、型ユニット４０'は、ランナー４からキャビティ３に到る中心線が鉛直方向に対し所定の角度傾いている。ディスペンサの針部３１もその角度に合わせて同図Ｄで示すように斜め方向から挿入することになる。
同図破線で示す注入液状樹脂材料３３のように、落下した液状材料はランナー４の底部に達すると、ほぼ壁面に沿ってオーバフロー部１４に入り、その下部からさらにゲート１３に流れ込む。このとき、ゲート１３の一方の端からキャビティ３に樹脂材料が流れ込むため、キャビティ３に含まれていた空気は、同図点線矢印で示す流れ３９に沿って上部へ逃げてゆく。

この空気は、最終的にはランナー４と針部３１の間の隙間を通って外部へ放出される。この構成によれば、ガス抜き穴を作らずに、安定的にキャビティ内の空気を排出することができる。この方式は図１（ｂ）に示すような、オーバフロー部が無い構成においても同様に適用しうる。
なお、キャビティ３の上部はゲート１３に連なっているが、フランジ部の一部を直線状にカットしている部分は、直線状部分が水平になるよう設定してある。その理由は、この部分が水平から傾いていると、キャビティ上部でゲートの一番端より高い部分が生じ、キャビティの一番高い部分に空気が残ってしまう可能性があるからである。

型ユニット４０'を傾けるときの所定の角度とは、液状樹脂材料が流下するとき、ゲート部に気体の流れが生ずる範囲であれば特に問題はないが、あまり傾けるとゲートの幅が制約されるので、傾け角は１０度内外にしておくのが妥当である。
同図（ｂ）に示す型ユニット４０”では、ランナー４は図４と同様鉛直線方向に向いているが、オーバフロー部１４とキャビティ３だけが鉛直線から所定の角度傾けてある。この構成の場合、ディスペンサの針部３１は図４の場合と同様鉛直線方向に移動させればよいので構成が容易である。
注入液状樹脂材料３３は、ランナー４の底部に達したとき、ランナー連接部１５の壁面に接触し、以後、オーバフロー部１４の壁面伝いにキャビティ３まで流れ込む。したがって、空気の流れは図９（ａ）と同様の流れ方をして外部に流出する。
図８、図９には図の都合で型ユニット４０、４０’、４０”を１個だけ表示しているが、図７に示すように複数の型ユニットを１個の合わせ型に作り込むことは自由である。
また、図１乃至図３には、型の合わせ面が円形の場合を示しているが、必要に応じて角形に形成することもかまわない。

図１０は本発明の第５の実施形態を説明するための図である。同図（ａ）は合わせ型の側断面図、同図（ｂ）は固定型の正面図をそれぞれ示す。
ディスペンサの針部は比較的細いものまで入手可能なので、本実施形態では、ランナー４の直径の半分以下の外径を有する針部３１を用いる例を示している。
固定型１のランナー部１６の底近くまで針部３１を挿入し、液状樹脂材料を注入する。同図（ｂ）に示すように、固定型を正面から見たとき、針部３１はランナー部１６の中心部より一方に寄せて挿入してある。
ランナー部１６の中央部付近にはガイド板１６ａが固定されていて、針部３１をランナー４に挿入すると、多少ずれていてもガイド板１６ａが針先を所定の位置まで案内してくれるので、針部３１が中央部より一方に寄った状態で位置づけられる。この状態で液状樹脂を注入すると、樹脂はランナー接続部１５の全部を塞ぐことが無く、必ず一部分からオーバフロー部１４に流れ込む。
したがって、液状樹脂はゲート１３もその一部を通ってキャビティに流れ込み、キャビティ中にあった空気は、同図において右側の、樹脂が流れ込んでこない側を通ってガイド板１６ａの右側を抜けて外部に逃げる。

図１１は本発明の第６の実施形態を説明するための図である。同図（ａ）は側断面図、同図（ｂ）は固定型の正面図をそれぞれ示す。
本実施形態はさらに細い針部を用いた場合の実施形態である。この例では金型にオーバフロー部を設けない場合で示してある。
針部の外径は例えば３ｍｍφ以下の場合とする。直径数ｍｍのフランジを有し、厚さ２ｍｍ余程度の形状を有するレンズであれば、針部３１が挿入できるゲート１３を作ることは容易である。本実施形態はそのような条件の場合に適用できる例である。
ディスペンサの針部３１をゲート１３の途中まで挿入する。ゲートの幅は針部３１の直径の２倍くらいに形成しておく。液状樹脂は針部の先端（同図一点鎖線Ｌ１）まで注入しても良いし、ランナー部１６の底面付近（同図一点鎖線Ｌ２）まで注入しても良い。
針部に対してガイド板１６ａを用意する点は先の実施形態と同様である。

図１２及び図１３は本発明の第７の実施形態を説明するための図である。
図８に示した構成では、成型品の内部に気泡が生じるのを防止するために、キャビティ３の上部からガス抜き穴３８を介してキャビティ３内の空気を逃がすようにした。
このようにした場合、気体を介して成形圧をかけた場合、空気と液状樹脂の圧縮率の違いにより、キャビティ３に充填された液状樹脂の一部がガス抜き穴３８に入り込む懸念がある。例えば粘度が１０００Ｐａ・ｓ以下の超低粘度樹脂の場合には細い穴でも容易に入り込む。
液状樹脂がガス抜き穴３８に入り込んだ場合、そのまま硬化し、次の成形サイクルではガス抜き穴３８が詰って空気抜きがなされなくなる虞がある。
本実施形態ではこのような懸念を解消することを目的としている。本実施形態で用いられる樹脂成形装置は、図１及び図２で示した固定型１と移動型２からなる金型と、図１２に示す樹脂材料供給手段５５と、樹脂材料供給前に型ユニット４０内の空気を真空状態に吸引する空気吸引手段５６と、図６で示した成形圧付与手段とを有している。
図１２に示すように、樹脂材料供給手段５５は、樹脂材料の供給の開閉を行うシールユニット５７と、このシールユニット５７の下端部に一体に形成され、あるいは螺合により固定された供給管としてのノズル５８と、シールユニット５７を駆動するエアー源５９と、ノズル５８内に樹脂材料を供給するディスペンサ６０等を有している。

シールユニット５７のケーシング５７ａには上部空間６１と、ノズル５８が固定される下部空間６２が形成されている。上部空間６１には気密状態で摺動するスライダ６３が設けられ、スライダ６３にはノズル５８の吐出口をシール可能なニードルピン６４が固定されている。
上部空間６１におけるスライダ６３とケーシング５７ａとの間の気密はＯリング６５により保持され、ケーシング５７ａとニードルピン６４との間の気密はＯリング６６により保持されている。
上部空間６１の側面には、スライダ６３を挟んで上方にエアー供給口６７が、下方にエアー供給口６８が形成されている。
エアー源５９から圧搾空気はエアーバルブ６９を介してエアー供給口６７又はエアー供給口６８に選択的に供給される。このエアー供給の制御は制御手段７０によって行われる。
下部空間６２の側面には樹脂材料供給口７１が形成されており、樹脂材料供給口７１はディスペンサ６０に接続されている。ディスペンサ６０は加圧手段７２により常時一定の供給加圧を付与されている。

空気吸引手段５６は、ノズル５８の外面に一体に固定され、ランナー４の上面を気密状態に封止するスカート状の封止部材７３と、エアー吸引源７４とを有している。エアー吸引源７４は、封止部材７３の側面に形成された吸引穴７５に接続されている。金型上面と封止部材７３との間の気密はＯリング７６により保持されている。
シールユニット５７、ノズル５８及び封止部材７３は１つのユニットとして一体化されており、制御手段７０によって制御される図示しないアクチュエータにより自動的にランナー４の上方に位置決めされ、下降する。
該ユニットが所定量下降すると、ノズル５８の先端部がランナー４内に挿入され、封止部材７３によりランナー４の上面が気密に保たれる。

上記ユニットの下降が完了すると、制御手段７０はエアー吸引源７４を駆動して型ユニット４０内を吸引し、真空状態にする。この時点ではニードルピン６４は下りてノズル５８の吐出口をシールしており、ノズル５８内の液状樹脂は吸引（吐出）されない。
制御手段７０は、タイマカウント等により吸引が完了したと判断すると、エアー源５９とエアーバルブ６９を駆動・制御して下側のエアー供給口６８からエアーを供給してニードルピン６４を上昇させる。スライダ６３は図示しないストッパにより上限位置を規制されている。
ニードルピン６４が上昇すると、図１３に示すように、ノズル５８の吐出口は開放され、液状樹脂が供給される。
液状樹脂の供給量はニードルピン６４の閉じタイミングによって調整することができる。

液状樹脂の供給工程が完了すると、ニードルピン６４がノズル５８の吐出口をシールした状態で上記アクチュエータにより所定の退避位置に退避させられる。
その後、図６で示した成形圧付与手段により成形圧をかける工程が開始される。成型完了後の成型品の取り出しは図５で示したのと同様である。
図８で示したガス抜き穴３８を設ける構成では、ガス抜き穴３８に入り込んだ樹脂が型加熱により硬化することを避けられないが、本実施形態では、ノズル５８の吐出口にニードルピン６４でシールされない部分があっても型加熱の影響を受けないため、問題とならない。
本実施形態ではエアーバルブ６９によって１つのエアー源５９で２つのエアー供給口に選択的にエアー供給する構成としたが、独立のエアー源で個別にエアー供給するようにしてもよい。
また、封止部材７３をノズル５８に一体に設ける構成としたが、ランナー４上部に常設し、成形圧付与手段と共用するようにしてもよい。

半田リフローを利用する基板に、リフロー前に樹脂材料からなるレンズ類を取り付ける工程が入ると従来の熱可塑性樹脂ではリフロー中に樹脂が熱変形してしまう。
このような方式に用いる樹脂として、熱硬化性樹脂を用いることが必要になってくるが、所望の光学特性を有する熱硬化性樹脂は高価で、且つ、液状のものが多い。
液状の熱硬化性樹脂材料を用いるとき、熱可塑性樹脂でよく使われる手法のガス抜き穴を液状の樹脂に対しても用いた場合、従来と同様に樹脂材料に対し成形圧力をかけると、液状であるが故に、樹脂材料がガス抜き穴を通って外部に洩れ出してしまい、所望の圧力がかからないという問題が生ずる。また従来と同様に樹脂材料から直接成形圧力をかける方式にすると、ランナー部に大量の不要部が発生してしまい、コスト高になってしまう。
本発明によれば、ガス抜き穴不要の成形型、もしくはガス抜き穴を形成しても、液状樹脂に対して、気体を用いて成形圧力をかけることにより、ランナー部に不要な樹脂材料を成形することなく、不要部を極力少なくして所望の成形圧力をかけることができるようになる。

１固定型
２移動型
３キャビティ
４ランナー
１３ゲート
１４オーバフローエリア
３１供給管としての針部
３２液状樹脂材料
３４気体圧力供給部材
３５パッキン
３８ガス抜き穴
４０組み合わせ型の凹部（型ユニット）
５２エアー吸引手段
５６空気吸引手段
５８供給管としてのノズル
６０ディスペンサ

Claims

液状の熱硬化性樹脂を特定の製品に成型する方法であって、固定型と移動型のそれぞれの片面同士を合わせることによって、製品に相当するキャビティと、該キャビティの上部に位置するゲートと、該ゲートに連通して型の上面側に開口するランナーとを形成し、
前記ランナーから前記液状の熱硬化性樹脂を供給して前記キャビティに充填できるように供給管を設け、該供給管の下方に位置する吐出口を閉じた状態で、前記供給管を含む前記ランナーの上部を気密にして前記ランナーから前記キャビティに到る空間の空気を吸引して該空間を真空状態とし、該真空状態下で前記供給管の吐出口を開放して前記キャビティに前記熱硬化性樹脂を充填し、
充填後、前記空間を大気圧状態に戻し、該空間の空気を介して前記熱硬化性樹脂の上面から気体圧力によって前記熱硬化性樹脂に成形圧力をかけながら型を加熱して該熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする樹脂成形方法。
請求項１に記載の樹脂成形方法において、
前記供給管内に、上下方向に移動することにより前記吐出口を開閉するニードルピンを設け、該ニードルピンで前記吐出口を閉じた状態で前記空間の空気を吸引することを特徴とする樹脂成形方法。
請求項１又は２に記載の樹脂成形方法において、
前記供給管に前記ランナーの上部を覆う封止部材が一体に設けられ、前記供給管の下方部を前記ランナー内に挿入するとともに、これに伴って前記ランナーの上部を前記封止部材で気密状態に封止するようにし、前記封止部材に形成された吸引穴を介してエアー吸引源により前記空間の空気を吸引することを特徴とする樹脂成形方法。
請求項３に記載の樹脂成形方法において、
前記キャビティに前記熱硬化性樹脂を充填した後に、前記供給管と前記封止部材とが一体になったユニットを前記金型から退避させて前記ランナーの上部を開放した後、成形圧付与手段を前記ランナーの上部を気密状態に封止するように設置し、気体圧力による成形圧をかける工程を開始することを特徴とする樹脂成形方法。
固定型と移動型のそれぞれの片面同士を合わせることによって、製品に相当するキャビティと、該キャビティの上部に位置するゲートと、該ゲートに連通して型の上面側に開口するランナーとが形成される金型と、
下方に吐出口を有し、前記ランナーから前記液状の熱硬化性樹脂を供給して前記キャビティに充填可能な供給管と、
前記供給管を含む前記ランナーの上部を気密にして前記ランナーから前記キャビティに到る空間の空気を吸引して該空間を真空状態にする空気吸引手段と、
前記熱硬化性樹脂に成形圧力をかける成形圧付与手段と、
を有し、
前記空間を真空状態にした状態で前記供給管の吐出口を開放して前記キャビティに前記熱硬化性樹脂を充填し、充填後、前記空間を大気圧状態に戻し、前記成形圧付与手段により前記空間の空気を介して前記熱硬化性樹脂の上面から気体圧力によって前記熱硬化性樹脂に成形圧力をかけながら型を加熱して該熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする樹脂成形装置。
請求項５に記載の樹脂成形装置において、
前記供給管内に、上下方向に移動することにより前記吐出口を開閉するニードルピンが設けられ、該ニードルピンで前記吐出口を閉じた状態で前記空間の空気を吸引することを特徴とする樹脂成形装置。
請求項５又は６に記載の樹脂成形装置において、
前記空気吸引手段は、前記ランナーの上部を覆う形状を有して前記供給管に一体に形成された封止部材と、該封止部材に形成され、前記ランナーの上部の空間を介して前記ランナーに連通する吸引穴と、該吸引穴に接続されるエアー吸引源とを有し、前記供給管と前記封止部材とは、前記供給管の下方部を前記ランナー内に挿入するに伴って前記ランナーの上部を前記封止部材が気密状態に封止するように構成されていることを特徴とする樹脂成形装置。
請求項７に記載の樹脂成形装置において、
前記キャビティに前記熱硬化性樹脂を充填した後に、前記供給管と前記封止部材とが一体になったユニットが前記金型から退避し、前記ランナーの上部を開放した後、前記成形圧付与手段が前記ランナーの上部を気密状態に封止するように設置され、気体圧力による成形圧をかける工程が開始されることを特徴とする樹脂成形装置。