JP4835387B2 - 射出成形用金型および長尺成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、長尺な板状部材と長尺な棒状部材をインサートして射出成形するための射出成形用金型、およびこの射出成形用金型を用いた長尺成形品の製造方法に関する。より具体的には、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられるＬＥＤプリントヘッドを製造するための射出成形用金型およびＬＥＤプリントヘッドの製造方法に関するものである。

従来、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられるＬＥＤプリントヘッドとしては、図８に示されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このＬＥＤプリントヘッドは、金型キャビティ内において、長尺なＬＥＤ基板を、金型キャビティ面にバキュームして固定し、ＬＥＤ基板の裏面に接触又は押し付けるようにして長尺な剛体を固定した後、溶融樹脂を金型キャビティ内に射出して、溶融樹脂を硬化させることにより、ＬＥＤ基板と剛体とベースとを樹脂により一体的に成形したものである。

特開２００５−１９３６３８号公報

しかし、前記したＬＥＤプリントヘッドは、長尺なＬＥＤ基板に長尺な剛体を接触するようにして固定する場合、つまり、金型キャビティ内におけるＬＥＤ基板に対する剛体の位置を予め決めて固定する場合、ＬＥＤ基板厚さのバラツキ（例えば、±０．０５ｍｍ）や、剛体の直径のバラツキ（例えば、±０．１ｍｍ）によりＬＥＤ基板と剛体が接触せずに離れて成形される場合があるという問題があった。この場合、ＬＥＤ基板に実装された発光素子の熱をＬＥＤ基板から剛体を介して有効に放熱できないため、ＬＥＤプリントヘッドとして機能させることができない。

また、前記したＬＥＤプリントヘッドは、長尺なＬＥＤ基板に対してバネ等を用いて長尺な剛体を押し付けるようにして固定する場合、ＬＥＤ基板厚さのバラツキ（例えば、±０．０５ｍｍ）や、剛体の直径のバラツキ（例えば、±０．１ｍｍ）に影響されず、ＬＥＤ基板に剛体が接触したＬＥＤプリントヘッドを製造することができる。

しかし、剛体は、金型キャビティに入れてから取り出すまでの間、常に、バネ等の力によってＬＥＤ基板に押し付けられているので、金型キャビティから成形品を取り出した後、剛体が元に戻ろうとする力が働き、ＬＥＤプリントヘッドが反るという問題があった。

また、剛体を常にＬＥＤ基板に押し付けるためのバネ等を用いた機構を射出成形用金型に設けなければならないため、射出成形用金型の構造が複雑になり、射出成形用金型のコストがアップし、ひいてはＬＥＤプリントヘッドのコストがアップするという問題があった。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、簡単な構造の射出成形用金型を用いて、長尺な板状部材と長尺な棒状部材をインサートした真直度の高い長尺成形品を安価に製造するための射出成形用金型およびその製造方法を提供するものである。

本発明は、長尺な板状部材と長尺な棒状部材とを互いに略平行になるように金型キャビティにインサートし、この金型キャビティに溶融樹脂を射出して長尺成形品を成形する射出成形用金型に関するものである。

そして、この射出成形用金型は、棒状部材を板状部材の方向に移動可能に把持する把持手段と、板状部材を金型キャビティにおける板状部材側内面に吸引する吸引手段と、溶融樹脂を金型キャビティにおける棒状部材側内面から射出する複数のゲートとが設けられており、この複数のゲートから射出された溶融樹脂を棒状部材に当て、溶融樹脂の圧力により棒状部材を板状部材側に押圧するものである。

つまり、移動可能な把持手段によって把持された棒状部材は、板状部材に対して接離可能な方向に自由に移動でき、かつ、棒状部材は、溶融樹脂の圧力によってのみ板状部材に押し付けられる。このため、溶融樹脂の冷却時において、金型キャビティ内の棒状部材は、応力が働いていない自然な状態となるので、長尺成形品を金型キャビティから取り出した後であっても、長尺成形品が反ることがない。

また、本発明にかかる射出成形用金型は、把持手段が固定型側部分と可動型側部分とからなり、一方の固定型側部分の近傍に回転部材を設け、金型を型締めした際に、棒状部材の一端面に回転部材が接するようにして棒状部材を把持しても良い。かかる構成により、金型を開いた後、長尺成形品を取り出す際に、長尺成形品の一端面が接する回転部材が回転するため、容易に長尺成形品を射出成形用金型から取り出すことができる。

ここで、具体的には、板状部材としてプリント基板、棒状部材として金属シャフトとすることができる。この場合は、本発明にかかる射出成形用金型により、反りが無く、真直度の高い樹脂製のＬＥＤプリントヘッドを製造することができる。

また、本発明は、長尺な板状部材と長尺な棒状部材とを互いに略平行になるように金型キャビティにインサートし、金型キャビティに溶融樹脂を射出して長尺成形品を成形する長尺成形品の製造方法も提供するものである。

すなわち、板状部材を金型キャビティにおける板状部材側内面に吸引し、棒状部材を板状部材の方向に移動可能に把持するようにして型締めした後、溶融樹脂を金型キャビティの棒状部材側内面に形成された複数のゲートから射出し、溶融樹脂を棒状部材に当て、溶融樹脂圧により棒状部材を板状部材側に押圧し、溶融樹脂を冷却固化する長尺成形品の製造方法である。

かかる製造方法により、把持手段によって把持された棒状部材は、板状部材に対して接離可能な方向に自由に移動でき、かつ、棒状部材は、溶融樹脂の圧力によってのみ板状部材に押し付けられる。このため、溶融樹脂の冷却時において、金型キャビティ内の棒状部材は、応力が働いていない自然な状態となるので、長尺成形品を金型キャビティから取り出した後であっても、反りが無く真直度の高い長尺成形品を製造することができる。

具体的には、板状部材としてプリント基板、棒状部材として金属シャフトとすることができ、この場合は、反りが無く真直度の高い長尺成形品としてのＬＥＤプリントヘッドを製造することができる。

また、金属シャフトの断面を正多角形とし、そのいずれか一つの稜線をプリント基板の裏面と対向させ、溶融樹脂の射出圧力によって接触させることにより、金属シャフトのいずれか一つの稜線とプリント基板の裏面を確実に接触させ、かつ、金属シャフトとプリント基板が接触しない部分に確実に溶融樹脂を送り込むことができる。

ここで、前記金属シャフトは、断面が正６角形、正８角形、正１０角形等の正偶数角形であることが望ましい。なぜなら、プリント基板の裏面に対向、接触する金属シャフトのいずれか一つの稜線に対して反対側にある稜線に、ゲートから射出された溶融樹脂が衝突するので、金型キャビティ内に射出された溶融樹脂の流れの乱れを少なくすることができるからである。

本発明により、金型キャビティにインサートした板状部材を真っ直ぐに矯正しつつ板状部材に棒状部材を接触させ、棒状部材に応力を加えることなく溶融樹脂を冷却固化できるので、反りが無く、真直度の高い長尺成形品を製造できるという効果を奏する。

以下に実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

本発明に係る第１実施例を図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本発明に係る射出成形用金型（溶融樹脂の射出前）の側部断面図であり、図２は、本発明に係る射出成形用金型（溶融樹脂の射出後）の側部断面図である。また、図３は、本発明に係る射出成形用金型を用いて成形した長尺成形品の平面図であり、図４は、図３示した長尺成形品のＡ−Ａ断面図である。また、図５は、棒状部材を把持手段で把持している状態を示す側面図である。
（射出成形用金型）

図１に示すように、本発明にかかる射出成形用金型１は、固定型２と可動型３とからなる。そして、固定型２は、複数のゲート６から金型キャビティ５に溶融樹脂を射出できるように、溶融樹脂の流路であるランナー４が複数に分岐されている。この複数のゲート６は、ゲート６から射出した溶融樹脂が後述する把持手段８に把持された棒状部材７に直接当たる位置、すなわち、複数のゲート６は、棒状部材７の長手方向と略平行に一列に並べられ、かつ、棒状部材７の真下に位置する金型キャビティ５内における棒状部材側内面１６に形成されている。

また、固定型２には、長尺な棒状部材７の両端部を把持するための把持手段８を構成する固定型側部分９および１０が設けられている。この固定型側部分９および１０は、固定型２に形成された凹部１２および１３にそれぞれ挿入され、上下方向に移動可能に構成されている。尚、凹部１２および１３の内部にはバネ１４および１５が入れられているので、その弾性力により、棒状部材７は、金型キャビティ５の棒状部材側内面１６から常に離れた状態に保たれている。

また、一方の固定型側部分９には、回転部材１１が設けられている。このため、棒状部材７は、この回転部材１１に当接して棒状部材７の長手方向の位置を決めることができる。

また、可動型３にも棒状部材７を把持するための把持手段８を構成する可動型側部分１９および２０が設けられている。この可動型側部分１９および２０は、可動型３に形成された凹部２１および２２にそれぞれ挿入され、上下方向に移動可能に構成されている。

尚、凹部２１および２２の内部にはバネ２３および２４が入れられているので、固定型２と可動型３を型締めした場合、図５に示すように、棒状部材７は把持手段８によって把持され、金型キャビティ５内において浮遊した状態に保たれる。

さらに、可動型３には、板状部材２５を、金型キャビティ５の板状部材側内面１８に吸引するための吸引手段２６が設けられている。この吸引手段２６は、板状部材側内面１８に設けられた複数の穴２７と、全ての穴２７と接続された管路２８と、可動型３の外部において管路２８と接続された図示しないバキューム装置により構成されている。

この吸引手段２６により板状部材２５は板状部材側内面１８に吸い付けられるので、板状部材２５は、金型キャビティ５の内部において高い平面度を保つことができる。

上記構成の射出成形用金型を用いることにより、図１に示す固定型２と可動型３を型締めした状態において、棒状部材７は、把持手段８によって板状部材と略平行にインサートされ、かつ、板状部材２５に対して接離する方向に自由に移動することができる。そして、金型キャビティ５内に溶融樹脂を射出すると、溶融樹脂が棒状部材７に衝突し、棒状部材７は溶融樹脂の射出圧力（溶融樹脂圧）によって板状部材２５に押圧される。
（長尺成形品の製造方法）

図１および図２に示した射出成形用金型を用いることにより、図３および図４に示す長尺成形品を製造することができる。以下に、この長尺成形品の製造方法について説明する。

まず、金型が開いた状態で可動型２における板状部材側内面１８に板状部材２５を吸引させる。そして、固定型３における把持手段８の固定型側部分９の回転部材１１に棒状部材７の一端面１７が当接するように、棒状部材７を固定型側部分９、１０にセットする。

尚、板状部材２５および棒状部材７の金型キャビティ５内へのセットは、前記した板状部材２５、棒状部材７の順でなくても、棒状部材７を先にセットした後、板状部材２５を後で板状部材側内面に吸着させても良い。

次に、固定型２の上に可動型３を載せて、型締めすると、金型キャビティ５内において、板状部材２５と棒状部材７は、略平行になるようにインサートされる。そして、ランナー４に溶融樹脂を流し込むと、複数のゲート６から溶融樹脂が金型キャビティ５内に流れ込み、溶融樹脂が棒状部材７に当たる。そうすると、棒状部材７は、溶融樹脂圧により、板状部材２５に押圧される。

図２に示したように、金型キャビティ５内に溶融樹脂を射出し終わると、棒状部材７は板状部材２５に押圧された状態が維持されるので、この状態で射出成形用金型１を冷却すると、溶融樹脂が冷却固化し、金型キャビティ５内に図３および図４に示す長尺成形品２９が成形される。

そして、型開きを行い、固定型２に対して可動型３を離すと、長尺成形品２９は可動型３に残る。このとき、棒状部材７の一端面１７は、回転部材１１に当接させてセットしてあるので、回転部材１１の回転により、長尺成形品２９は、容易に把持部材８における固定型側部分９および１０から取り外すことができる。

尚、金型キャビティ５には、棒状部材７の他端が棒状部材７の長手方向に自由に伸縮できるように、空間３０が設けられている。このため、棒状部材７の長手方向においても、応力が残ることはない。
（ＬＥＤプリントヘッド）

板状部材２５をプリント基板、棒状部材７をＳＵＳ製等の金属シャフトとすると、図３および図４に示した長尺成形品２９は、図８に示すＬＥＤプリントヘッド３３のベース部３４として使用することができる。

すなわち、前記した長尺成形品２９の板状部材２５としてのプリント基板３１に発光素子３２（ＬＥＤアレイ）を複数実装し、プリント基板３１の配線パターンと発光素子３２をワイヤボンディングすると、ＬＥＤプリントヘッド３３のベース部３４を製造することができる。

そして、別に製造したカバー３５とレンズアレイ３６をベース部３４の上に載せ、接着剤等を用いて固定すれば、ＬＥＤプリントヘッド３３を製造することができる。

以上により、本発明にかかる射出成形用金型を用いると、金型キャビティ５内にインサートした板状部材２５と棒状部材７に無理な力が加わることなく、板状部材２５に対して棒状部材７が接触した状態でインサート成形できるので、反りが無く真直度が高い長尺成形品を製造することができる。

本発明に係る第２実施例を、図６および図７を用いて以下に説明する。
図６は、長尺成形品２９の断面図である。また、図７は、棒状部材７を把持手段８で把持している状態を示す側面図である。
尚、第１実施例との相違点のみ説明し、第１実施例と同一の部分については、説明を省略する。

本実施例における第１実施例との相違点は、棒状部材としての金属シャフトの断面形状を円形から正６角形にした点である。

この場合は、図７に示すように、金属シャフト３８の稜線３７が上、すなわち金型キャビティ５内において、金属シャフト３８の稜線３７がプリント基板３１の裏面３９に対向するように把持部材８にセットされる。そして、金型キャビティ５内に、ゲート５から溶融樹脂を射出すると、この溶融樹脂圧により、金属シャフト３８の稜線３７がプリント基板３１の裏面３９に接触し、押圧される。

このとき、図６に示すように、プリント基板３１の裏面３９に対して、金属シャフト３８の稜線３７だけが接するため、裏面３９と稜線３７の接触している部分以外の部分に溶融樹脂を入り込ませることができる。

また、金属シャフト３８の稜線３７とは反対側の稜線４０に対して溶融樹脂が当たるので、溶融樹脂は、稜線４０の両側に分かれて流れるので、溶融樹脂の乱流を少なくできる。

上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてそれに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び図面の記載から当事者が認識する事ができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

例えば、前記した実施例２においては、金属シャフトの断面形状を正６角形としたが、多角形であれば良い。この多角形は、正８角形、正１０角形、正１２角形等の正偶数角形であることが望ましい。

本発明は、長尺な板状部材と長尺な棒状部材をインサートして射出成形するための射出成形用金型、および、この射出成形用金型を用いた長尺成形品に適用される。より具体的には、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられるＬＥＤプリントヘッドを作成するための射出成形用金型およびＬＥＤプリントヘッドに適用される。

本発明に係る射出成形用金型（溶融樹脂の射出前）の側部断面図である（実施例１） 本発明に係る射出成形用金型（溶融樹脂の射出後）の側部断面図である（実施例１） 本発明に係る射出成形用金型を用いて成形した長尺成形品の平面図である（実施例１） 図３示した長尺成形品のＡ−Ａ断面図である（実施例１） 棒状部材を把持手段で把持している状態を示す側面図である（実施例１） 長尺成形品２９の断面図である（実施例２） 棒状部材を把持手段で把持している状態を示す側面図である（実施例２） 従来のＬＥＤプリントヘッドの側面図である

符号の説明

１ 射出成形用金型
２ 固定型
３ 可動型
４ ランナー
５ 金型キャビティ
６ ゲート
７ 棒状部材
８ 把持手段
９ 固定型側部分
１０ 固定型側部分
１１ 回転部材
１６ 棒状部材側内面
１７ 一端面
１８ 板状部材側内面
１９ 可動型側部分
２０ 可動型側部分
２５ 板状部材
２６ 吸引手段
２９ 長尺成形品
３７ 稜線

Claims (3)

1. 長尺な板状部材と長尺な棒状部材とを互いに略平行になるように金型キャビティにインサートし、該金型キャビティに溶融樹脂を射出して長尺成形品を成形する射出成形用金型において、
   前記棒状部材を前記板状部材の方向に移動可能に把持する把持手段と、
   前記板状部材を前記金型キャビティにおける前記板状部材側内面に吸引する吸引手段と、
   前記溶融樹脂を前記金型キャビティにおける前記棒状部材側内面から射出する複数のゲートとを設け、
   前記ゲートから射出した前記溶融樹脂を前記棒状部材に当て、前記溶融樹脂圧により前記棒状部材を前記板状部材に押圧することを特徴とする射出成形用金型
2. 前記把持手段は、固定型側部分と可動型側部分とからなり、
   一方の前記固定型側部分に回転部材を設け、
   金型を型締めした際に、前記棒状部材の一端面に前記回転部材が接するようにして前記棒状部材を把持する請求項１に記載の射出成形用金型
3. 長尺な板状部材と長尺な棒状部材とを互いに略平行になるように金型キャビティにインサートし、該金型キャビティに溶融樹脂を射出して長尺成形品を成形する長尺成形品の製造方法において、
   請求項１または請求項２に記載の射出成形用金型を準備し、
   前記板状部材を前記金型キャビティにおける前記板状部材側内面に吸引し、
   前記棒状部材を前記板状部材の方向に移動可能に把持するようにして型締めした後、
   前記溶融樹脂を前記金型キャビティの前記棒状部材側内面に形成された複数のゲートから射出し、
   前記溶融樹脂を前記棒状部材に当て、前記溶融樹脂圧により前記棒状部材を前記板状部材に押圧し、
   前記溶融樹脂を冷却固化する長尺成形品の製造方法

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