JP4865719B2 - 金型、金型温度調整方法、金型温度調整装置、射出成形方法、射出成形機、及び熱可塑性樹脂シート - Google Patents

Description

本発明は、導光板、拡散板等の片面全面に多数の精細な凹凸模様を形成する熱可塑性樹脂のシートを成形する射出成形機の成形用金型に関し、特に、射出成形時に樹脂のガラス転移点温度を超える金型キャビティ温度を一定時間維持できるような熱伝導性を有する材質の金型を選択することにより成形品表面の転写性を高め、成形品は固化後、直ぐに取出して成形サイクルを速めるようにした金型、金型温度調整方法、金型温度調整装置、射出成形方法、射出成形機、及び熱可塑性樹脂シートに関するものである。

射出成形機の樹脂充填工程において、低温の金型内で樹脂を急速に固化すると、成形品の表面が粗となり、金型面の転写が不十分となる。これを避けるため、充填前に金型を暖め、樹脂充填後は、金型内の熱媒体通路に冷媒液を通して成形品を速やかに冷却して成形工程のサイクル時間を短縮するような成形方法が提案されている。このような成形方法について、特許文献１に提示された従来例は、片面の全面に細かい凹凸模様が浮き出している薄いシート状の液晶ディスプレイ用導光板を成形する方法で、以下にその概略を説明する。

対角寸法が１４インチ以上の導光板を成形するための金型のキャビティ面を、樹脂材料の流動性の良いガラス転移点温度以上に加熱して置き、そのキャビティ内に溶融樹脂を１５ｃｍ^３／ｓｅｃ以下のゆっくりした射出速度で充填し、充填後、金型のキャビティ面をガラス転移点温度以下に低下させて成形品を固化させ、金型を開いて成形品を取り出す射出成形機による成形方法である。

また、このような成形方法で用いられる金型のキャビティ面を形成する部分の材料はキャビティ面の加熱速度、冷却速度を上げて成形サイクル時間を短縮するために、ベリリウム銅等の熱伝導性の優れた材料が好ましいとされている。

また、金型温度を短時間で正確に制御し、成形サイクルを短縮するとともに、成形品のパターン転写精度を向上しようとする課題に対して、高温熱媒体の供給装置とその高温熱媒体の金型への供給手段、中温熱媒体の供給装置とその中温熱媒体の金型への供給手段及び低温熱媒体の供給装置とその低温熱媒体の金型への供給手段を有する射出成形用金型、並びに、溶融樹脂を射出する前に金型内の熱媒体通路に高温熱媒体を供給して金型を昇温したのち、供給する熱媒体を中温熱媒体に切換えて金型温度を略一定に保ち、溶融樹脂を射出した後に金型内の熱媒体通路に低温熱媒体を供給して金型を冷却する射出成形品の製造方法が提案されている。（特許文献２）
特許第３６０１４６３号公報（図２） 特開２００４−３２２５９７号公報（図１）

従来例の特許文献１に示したような、金型のキャビティ面を、樹脂材料の流動性の良いガラス転移点温度以上に加熱して置き、キャビティ内に溶融樹脂を低射出速度で充填し、金型を冷却して成形品を取出す成形方法は、成形品の表面の精細再現性は良好であるが、成形サイクルが長時間となるので、生産性が良くない問題点がある。

また、従来例の特許文献２に示すような射出成形品の製造方法は、高温、中温、低温の３系統の熱媒体を供給するために３系統の温度調整装置と熱媒体供給手段、熱媒体回収タンク等を必要とし装置が多く制御手段も複雑になる。また、射出と樹脂の保圧工程で溶融樹脂が持ち込む熱量による昇温を抑えて金型の温度を中温に保つため中温熱媒体は長時間供給を続ける必要があり、また、実施例によれば成形品冷却にも長時間を要しているので、成形サイクル時間は相当に長くなり、各熱媒体の回流量も多く消費する熱エネルギーも多いように思われる。

本発明は、金型のキャビティ面を構成する材料を選択し、溶融樹脂の保有する熱量をキャビティ面の加熱に利用すると同時に、保圧工程、冷却工程における熱媒体の供給量の効率化を図って熱エネルギーを節約しながら、成形品の表面の精細再現性の保持と、成形サイクルの短縮化ができるような金型、金型温度調整方法、金型温度調整装置、射出成形方法、射出成形機、及び熱可塑性樹脂シートを提供することを目的としている。

本発明は、以下の各手段を以て課題の解決を図る。

（１） 第１の手段の金型は、固定側金型、可動側金型とも、母型内に取付けられ開放側にキャビティ面を形成し、キャビティ面から一定距離位置に複数の熱媒体通路が穿孔してあり、熱伝導率が２０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の金属からなる厚さ１５〜３０ｍｍの矩形板状の入れ子と、母型と入れ子の間に挟設した熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の断熱板と、入れ子の反キャビティ面の両端に入れ子の熱媒体通路に通じるように取付けられた一対の熱媒体マニホールドと、入れ子の４縁端を押さえて母型に固定する複数の押さえ部材とにより構成されたことを特徴とする。

（２） 第２の手段の金型は、上記第１の手段の金型において、前記入れ子の材質がステンレス鋼で、前記断熱板がガラス繊維補強の耐熱性樹脂又はセラミックスであることを特徴とする。

（３） 第３の手段の金型温度調整装置は、上記第１の手段の金型と、熱媒体を成形品樹脂のガラス転移点温度近くの設定温度に調整する中温度調整手段と、熱媒体を設定低温に調整する低温度調整手段とを備え、上記中温度調整手段で温度調整された熱媒体と上記低温度調整手段で温度調整された熱媒体とを選択的に切換えて入れ子の熱媒体通路に供給することにより入れ子の温度制御を行うようにした金型温度調整装置において、固定側金型及び可動側金型のそれぞれの入れ子温度を検出する複数の入れ子温度検出手段と、中温熱媒体温度、低温熱媒体温度、溶融樹脂の充填を開始する入れ子温度、低温熱媒体の供給を停止し同媒体の封止を開始する入れ子温度、充填樹脂の冷却を完了し型開を開始する入れ子温度をそれぞれ設定する入れ子温度設定手段と、入れ子温度が各設定温度になるように制御する入れ子温度制御手段と、保圧限度時間を設定するタイマーと、保圧開始後熱媒体出口を開き低温熱媒体を入れ子へ供給するまでの時間を設定するタイマーと、入れ子への低温熱媒体封止から封止解除、中温熱媒体供給までの時間を設定するタイマーと、上記の各設定値を成形工程に対する入れ子温度曲線に画面表示し、画面を切換えて実成形工程における入れ子の温度の実測値を設定値と併記、又は、単独で表示することができるような表示手段を備えたことを特徴とする。

（４） 第４の手段の射出成形方法は、上記第３の手段の金型温度調整装置を用い、溶融樹脂充填前に金型の入れ子を加熱し、樹脂充填後、前記入れ子を冷却する射出成形方法において、樹脂のガラス転移点温度をＴｇとしたとき、入れ子にＴｇとほぼ同一温度の中温熱媒体を供給し、充填工程を開始する入れ子温度Ｔ_ＨをＴｇ−５℃〜Ｔｇ−１０℃とし、入れ子温度がＴ_Ｈに到達した時点で中温熱媒体の供給を停止し、熱媒体出口を閉じ、入れ子内に中温熱媒体を封入したままの状態で成形機の射出を開始して溶融樹脂を充填し、溶融樹脂の熱量により温度Ｔ_Ｓ＝Ｔｇ〜Ｔｇ＋１０℃まで昇温した入れ子の温度を維持し、保圧開始時から設定された時間後、熱媒体出口を開き、低温熱媒体を入れ子へ供給しながら入れ子内の熱媒体通路に貯溜している中温熱媒体を排出し、低温熱媒体の供給を続行して入れ子の冷却工程を進め、保圧限度時間後、又は、金型温度がＴｇ以下になったとき樹脂の保圧を解除し、入れ子温度Ｔ_Ｍ＝Ｔｇ−５℃〜Ｔｇ−１５℃に到達後、低温熱媒体の入れ子への供給を停止すると同時に熱媒体出口を閉じることにより入れ子内に低温熱媒体を封入し、徐冷を行い、入れ子温度が成形品の熱変形温度Ｔ_Ｌ以下になったとき、型開して成形品を取出し後、中温熱媒体に切換え、熱媒体出口を開いて入れ子から低温熱媒体を排出し、充填工程を開始する入れ子温度Ｔ_Ｈに向かって昇温することを特徴とする。

（６） 第６の手段の金型温度調整方法は、上記第３の手段の金型温度調整装置を用い、上記第４の手段の射出成形方法による成形工程の実測金型入れ子温度を射出工程１サイクル毎に射出成形機の表示手段の画面に表示し、射出成形機による樹脂の成形条件が最適となり、成形サイクルの時間が最短となるように、中温熱媒体温度（Ｔ_ＨＷ）、低温熱媒体温度（Ｔ_ＬＷ）、充填開始金型入れ子温度（Ｔ_Ｈ）、及び、低温熱媒体の供給停止温度（Ｔ_Ｍ）、型開開始の入れ子温度（Ｔ_Ｌ）の設定値を調整し、射出工程時金型入れ子温度を監視するようにしたことを特徴とする。

（７） 第７の手段の射出成形機は、上記第３の手段の金型温度調整装置を有する射出成形機に備えられた射出充填工程条件の設定画面と、上記の金型温度調整装置の表示手段の画面が、同じ画面上で切換え表示可能であることを特徴とする。

（８） 第８の手段の金型は、上記第１又は第２の手段の金型において、キャビティ表面から熱媒体通路の中心までの距離ｃが入れ子厚さｔに対して、ｃ／ｔ≧０．５８、熱媒体通路の間隔ピッチｐに対してｐ／ｃ≦１．１となることを特徴とする。

（９） 第９の手段の金型は、上記第１、第２又は第８の手段の金型において、熱媒体通路がマニホールドと通じる位置において、熱媒体通路の内径をｄとしたとき、熱媒体通路の閉止端部までの深さｆはマニホールドとの連通孔縁より３ｄ以下であることを特徴とする。

（１０） 第１０の手段の金型は、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に溝を設けて熱媒体通路に狭窄部が生じないようにしたことを特徴とする。

（１１） 第１１の手段の金型は、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

（１２） 第１２の手段の金型は、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

（１３） 第１３の手段の金型は、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けるとともに、該ゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面にも中心軸に対して同心円状の溝を設けて、該ゲートブッシュピンと該入れ子孔を嵌合したときに両者の溝がゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

（１４） 第１４の手段の金型は、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面を大径と小径の異なる外径で段差を形成し、該ゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面にも対応する大径と小径の異なる内径で段差を形成し、該ゲートブッシュピンと該入れ子孔を嵌合したときに両者の段差の位置の差によって周回する空間が形成され、該空間がゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

（１５） 第１５の手段の金型は、上記第１１、第１２、第１３又は第１４の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に配置されたゲートブッシュピンの上流側近傍および下流側近傍の入れ子を貫通する熱媒体通路には、該熱媒体通路を横断連通する横断熱媒体通路が設けられたことを特徴とする。

（１６） 第１６の手段の金型は、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して上記熱媒体通路の方向で互いに向き合う位置に上記熱媒体通路と略直交する方向の溝を設けるとともに、該溝に略直交してゲートブッシュピンを貫通し上記向き合う位置の溝を連通する熱媒体連通路を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

請求項１に係る発明は、成形機の金型に上記第１の手段を採用し、金型の母型との間に断熱板を挟んで入れ子を取付け、その入れ子にはキャビティ面からやや離れて複数の熱媒体通路が明けてあり、熱伝導率が良いとは言えない金属からなる入れ子であるので、高温の溶融樹脂の熱量が入れ子に伝達されるとき、入れ子や入れ子の熱媒体通路内を流れる熱媒体に直ぐにその熱量が吸収されることなく、また、熱量が入れ子から母型に移動することもなく、熱が入れ子全体にむら無く拡散しながら、入れ子の温度をガラス転移点温度より少し高い適温に上昇させるので、入れ子のキャビティ面に刻まれた模様を成形品に容易に転写することができる。（実施例＃１、実施例＃２参照）
請求項２に係る発明は、金型に上記第２の手段を採用しているので、入れ子の材質は普遍的なステンレスで、断熱材も普遍的な耐熱複合材であり、入手容易で高価でない。

請求項３に係る発明は、上記第３の手段の金型温度調整装置で、上記第１、第２の手段の金型入れ子温度を最適制御して、成形品に精細な凹凸模様の転写と成形品の生産性に好適な構成となっている。

請求項４に係る発明は、上記第４の手段の射出成形方法であり、入れ子温度を成形品樹脂のガラス転移点温度よりやや低い温度において溶融樹脂を射出し、同時に熱媒体を入れ子内に封入し、保圧工程に移り、樹脂からの放熱で入れ子が樹脂のガラス転移点温度より少し高い温度を保持し、成形品に精細な凹凸模様を転写するに最適な温度条件（入れ子の位置の相違による温度むらも避けることができる）を整えることができ、また、冷却工程では、低温媒体を供給して金型の入れ子を冷却し、その冷却の途中で低温熱媒体を入れ子内に封入して冷却を徐々に進行させ、成形品の熱変形温度以下の温度で型開、成形品取出しを行うので、中温熱媒体、低温熱媒体の熱エネルギー損失が少ない。（実施例＃１、実施例＃２、実施例＃４参照）
請求項５に係る発明は、上記第５の手段の熱可塑性樹脂シートであるが、上記第３の手段の装置を使用し、上記第４の手段の射出成形方法を用いているので、転写精度が高い成形品が生産性良く得られる。（実施例＃１、実施例＃２参照）
請求項６に係る発明は、上記第６の手段の金型温度調整方法において、射出成形機の画像表示手段に、成形工程に並行してそれぞれの温度条件を表示するもので、各工程における入れ子の温度の設定と監視をすることが容易である。

請求項７に係る発明は、上記第７の手段の射出成形機の画像表示手段に、射出充填工程条件の設定画面と、金型温度調整装置の表示手段の画面が、同じ画面上で切換え表示可能であり、使い勝手が良好である。

請求項８に係わる発明は、上記第８の手段の金型の入れ子のキャビティ面に温度むらが無いようにする熱媒体通路の最適の位置を示したものである。（実施例＃３参照）
請求項９に係る発明は、上記第９の手段の金型であり、上記第１、第２又は第８の手段の金型において、熱媒体通路の閉止端部までの深さを熱媒体の流れが停滞することない深さにすることにより、熱媒体からの熱伝導の不均一を避け、入れ子の温度むらを無くす効果がある。

請求項１０に係る発明は、上記第１０の手段の金型であり、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路のピッチが狭いときでも、熱媒体通路に狭窄部を無くすことができ、熱媒体の流れがスムーズで熱伝達のむらを無くし、入れ子のキャビティ面の温度均一化に効果がある。

請求項１１に係る発明は、上記第１１の手段の金型であり、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしている。

そのため、請求項１、請求項２、請求項８又は請求項９の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、ホットランナーのノズルにバルブ機能を備えたバルブゲート付ダイレクトゲートを構成するゲートブッシュピンは構造上太径とならざるを得ず、熱媒体通路のピッチの狭い入れ子にバルブゲート付ダイレクトゲートを構成するゲートブッシュピンを用いる場合、両者が干渉し、ゲートブッシュピンが熱媒体通路の障害となるが、熱媒体通路の迂回路を設けて、入れ子の熱媒体通路に及ぶ影響、すなわちゲートブッシュピンによる熱媒体通路の管路抵抗の増大を低減することにより熱媒体通路の流量の偏差を低減し、入れ子の温度均一性を維持する効果がある（以上は請求項１１から請求項１６の共通の効果）。

そして特に、ゲートブッシュピンと溝の接触面積が大きいので、ゲートブッシュピンに対する温調効果が増大するとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

請求項１２に係る発明は、上記第１２の手段の金型であり、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、請求項１、請求項２、請求項８又は請求項９の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、上記の共通の効果のほか、
特に、ゲートブッシュピン径を低減できるとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

請求項１３に係る発明は、上記第１３の手段の金型であり、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、請求項１、請求項２、請求項８又は請求項９の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、上記の共通の効果のほか、
特に、熱媒体迂回路の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子の温度均一性を向上するとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

請求項１４に係る発明は、上記第１４の手段の金型であり、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、請求項１、請求項２、請求項８又は請求項９の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、上記の共通の効果のほか、
特に、熱媒体迂回路の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子の温度均一性を向上する、また、熱媒体迂回路の加工が容易になるとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

請求項１５に係る発明は、上記第１５の手段の金型であり、上記第１１、第１２、第１３又は第１４の手段の金型において、請求項１１、請求項１２、請求項１３又は請求項１４の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、
特に、熱媒体迂回路の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子の温度均一性を向上する。また、迂回路の加工が容易になるとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

請求項１６に係る発明は、上記第１６の手段の金型であり、上記第１、第２、第８又は第９の手段の金型において、請求項１、請求項２、請求項８又は請求項９の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、上記の共通の効果のほか、
特に、ゲートブッシュピンにおけるマニホールドとなる溝の空間を広く取れるので流量分布改善の効果がある。

本発明の実施の形態の固定側金型と可動側金型にそれぞれの金型の入れ子を取付けた水平断面図と成形品を示す水平断面図である。 図１の成形品のＣ部拡大図である。 固定側金型の入れ子単体をキャビティ側から見た正面図である。 図３のＡ−Ａ断面を９０度右回転（時計回り）した断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面を９０度右回転（時計回り）した断面図である。 図１の金型を取付けた射出成形機と金型温度調整装置を示す模式図である。 本発明の金型温度制御方法における各温調工程の入れ子温度を設定指示するための表示画面である。 図６の射出成形機と金型温度調整装置とを制御する制御系統を示すブロック図である。 熱媒体通路の端部における熱媒体の進入流れを示す図３のＤ−Ｄ断面相当図である。 熱媒体通路の端部における熱媒体の排出流れを示す図３のＤ−Ｄ断面相当図である。 溶融樹脂射出直後（ａ）及び溶融樹脂射出数秒後（ｂ）の入れ子温度変化を説明する断面図である。 本発明の金型温度制御方法に従って制御された実施例を示す金型の固定側入れ子と可動側入れ子の温度曲線の表示画面である。 改良されたゲートブッシュピンの第１実施形態を示し、（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｅ−Ｅ矢視による断面図である。 改良されたゲートブッシュピンの第２実施形態を示し、（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｆ−Ｆ矢視による断面図である。 改良されたゲートブッシュピンの第３実施形態を示し、（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｇ−Ｇ矢視による断面図である。 改良されたゲートブッシュピンの第４実施形態を示し、（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｈ−Ｈ矢視による断面図である。 改良されたゲートブッシュピンの第５実施形態を示し、（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｉ−Ｉ矢視による断面図である。 改良されたゲートブッシュピンの第６実施形態を示し、（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｊ−Ｊ矢視による断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｋ−Ｋ矢視による断面図である。

符号の説明

１ 射出成形機
４ 固定側金型の母型
５ 可動側金型の母型
１４ ホットランナー
１４ａ バルブゲート付ダイレクトゲート
１０ 射出ユニット
２０ 射出成形機制御装置
２３ 低温水タンク
２４ 中温水タンク
２５ 回収タンク
２６、２９ 低温水ポンプ
２８ 中温水ポンプ
３０ 金型温度調整装置
３８、３９ 断熱板
４２ 押さえ部材（固定側）
４３ 押さえ部材 （可動側）
４５ 金型温度制御部
４６ 画像表示手段
４７ 熱媒体温度設定手段
４８ 入れ子
４８ａ 熱媒体通路
４９ マニホールド
５０ 成形品
５２、５３、５４、５５、５６、５７ 開閉弁
５８ 入れ子
５８ａ 熱媒体通路
６３ 低温水温度センサ
６４ 中温水温度センサ
６５、６６ 温度センサ
６８ ゲートブッシュピン
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６ 熱媒体迂回路
１６８、２６８、３６８、４６８、５６８、６６８ ゲートブッシュピン
１６８ａ 溝
２４８ 入れ子孔
２４８ａ 溝
３４８ 入れ子孔
３４８ａ 溝
３６８ａ 溝
４４８ 入れ子孔
４４８ａ 段差
４６８ａ 段差
５０５ 横断熱媒体通路
５４８ 入れ子孔
６４８ 入れ子孔
６６８ａ 溝
６６８ｂ 熱媒体通路

本発明の金型の入れ子の構成と、この入れ子を備えた金型（入れ子）温度調整装置及び金型（入れ子）温度調整方法の実施形態は、射出成形機の成形工程中に、固定側金型の入れ子、可動側金型の入れ子とも熱媒体に水を使用した例であり、以下、図に基づいて説明する。

図１は固定側金型と可動側金型にそれぞれ金型の入れ子を取付けた水平断面図と成形品を示す水平断面図、図２は図１の成形品のＣ部拡大図、図３は固定側金型の入れ子単体をキャビティ側から見た正面図、図４は図３のＡ−Ａ断面を９０度右回転（時計回り）した断面図、図５は図３のＢ−Ｂ断面を９０度右回転（時計回り）した断面図、図６は図１の金型を取付けた射出成形機と金型温度調整装置を示す模式図である。

図７は本発明の金型温度制御方法において各成形工程における入れ子４８、５８の温度の設定値の表示画面例、図８は図６の射出成形機と金型温度調整装置とを制御する制御系統を示すブロック図、図９は熱媒体通路の端部における熱媒体の進入流れを示す図３のＤ−Ｄ断面相当図、図１０は熱媒体通路の端部における熱媒体の排出流れを示す図３のＤ−Ｄ断面相当図、図１１は溶融樹脂射出直後と溶融樹脂射出数秒後の入れ子の温度変化を説明する断面図、図１２は固定側入れ子と可動側入れ子の温度を実測し、その温度曲線を並行表示した画面例である。

また、図１３から図１８は、本発明に係る改良されたゲートブッシュピンの説明図である。

金型と入れ子の構成と作用を図１〜図５及び図９〜図１２を用いて説明する。図１は固定側金型と可動側金型が型開の位置に離れていて、間に成形品５０が置かれた状態で、上方から見た水平の断面を示したものである。４８は固定側金型の母型４に取付けられた入れ子（「コアプレート」ともいう）で、５８は固定側金型の母型５に取付けられた入れ子である。

固定側の入れ子４８はその４端縁を４個の押さえ部材４２により押さえられて母型４に固定されるので、加熱冷却を反復することにより入れ子４８の長さと幅が伸縮しても押さえ部で逃げて歪を避けることができる。可動側の入れ子５８も同様に、その４端縁を４個の押さえ部材４３により押さえられて母型５に固定されるので、加熱冷却の反復による入れ子５８の伸縮に対応して押さえ部で逃げることができる。

入れ子４８、入れ子５８とも、母型内に取付けられたときの開放側がキャビティの両面となり、固定側の入れ子４８の４端縁を押さえる４個の押さえ部材４２の突出部がキャビティの端部を形成する。入れ子４８、入れ子５８とも熱伝導率が２０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の金属材料（例えば、ステンレス鋼）からなり、キャビティ面から一定距離位置に平行に等ピッチに複数の熱媒体通路（「温調配管」ともいう）４８ａ、５８ａが穿孔してある厚さ１５〜３０ｍｍの矩形板状である。母型４と入れ子４８の間、母型５と入れ子５８の間には熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の断熱板３８，３９（材質は、例えば、ガラス繊維補強の耐熱性樹脂又はセラミックス）が夫々挟まれている。入れ子４８，５８の材質は普遍的なステンレスで、断熱板３８，３９も普遍的な耐熱複合材であり、いずれも入手容易で高価でない。

入れ子４８、又は、入れ子５８のキャビティ側の全面に、図２に示す様にピッチｂ＝２０〜１００μｍ，高さｈ＝１０〜１００μｍのプリズム等の精細な凹凸模様を形成してある。母型４に入れ子４８が、母型５に入れ子５８が取付けられて型締され、溶融樹脂が充填されると、対角寸法が１７インチ以上の（厚さ３ｍｍ以下の）薄いシート状の矩形の成形品５０、即ち、液晶ディスプレイ等に使われる導光板あるいは拡散板が成形される。プリズム等の精細な凹凸模様は、前述のように入れ子表面に直接形成するだけでなく、金属薄板上に凹凸模様を形成して、その金属薄板をキャビティ側に模様がくるよう入れ子４８または入れ子５８の表面に接して設置しても良い。成形品５０の片側面には、入れ子４８、又は、入れ子５８の凹凸模様が転写され、金型キャビティ面上のプリズムの平均高さに対する成形品の面上のプリズムの平均高さが９０％以上転写されていることが必要な成形精度となっている。

入れ子４８、入れ子５８とも、両端の反キャビティ側に一対のマニホールド４９、４９が取付けられ、入れ子４８、５８の熱媒体通路４８ａ、５８ａに通じるように設置され、また、図４に示すように、熱媒体通路４８ａ、５８ａは、キャビティ表面から熱媒体通路４８ａ、５８ａの中心までの距離ｃが入れ子厚さｔに対して、ｃ／ｔ≧０．５８、熱媒体通路４８ａ、５８ａの間隔ピッチｐに対してｐ／ｃ≦１．１となるように穿孔されている。

入れ子４８、５８の反キャビティ側面の両端に、熱媒体通路４８ａ、５８ａへ熱媒体（熱水、冷水）を供給する入側のマニホールド４９と出側のマニホールド４９が固設されている。入側のマニホールド４９の入口と、出側のマニホールド４９の出口を同じ側とし（図３の矢印で示したように、熱媒体が供給される方向と排出される方向は逆になる）、熱媒体通路４８ａ、５８ａはそれぞれ２個毎につなぎ孔４８ｂ、５８ｂで連通され、つなぎ孔４８ｂ、５８ｂはマニホールド４９の連通孔４９ａとシールパッキン５９で液シールされて、連通接続している。入れ子の熱媒体通路のピッチが狭いと、個々の熱媒体通路出入り口とマニホールドとをシールするシールリングを嵌め込む余地が無いが、上記の如く２個の熱媒体通路を１つのマニホールドの孔とシールリングで繋ぐようにしたことで、熱媒体通路のピッチを狭くすることが可能となった。

図９、図１０に示すように、入れ子４８，５８の熱媒体通路４８ａ、５８ａとマニホールド４９とが連通する位置において、熱媒体通路４８ａ、５８ａの内径をｄとしたとき、つなぎ孔４８ｂの縁より熱媒体通路４８ａ、５８ａの閉止端部までの深さｆは、先頭矢印の流れ線で示したように、ｆ≦３ｄにすることにより、熱媒体の流れが入り側（図９）、出る側（図１０）とも反流が本流にうまく合流して停滞することが無いので、入れ子４８、５８の温度分布の均一化を保守することができる。

図５に示す様に、固定側の入れ子４８には、固定側金型の母型４に取付けられたホットランナー１４を通って送られてきた溶融樹脂が通るための複数のゲートブッシュピン６８が埋め込まれているが、入れ子４８に穿孔された熱媒体通路４８ａは数量が多く通路間隔が狭いので、埋め込んであるゲートブッシュピン６８と同通路４８ａが干渉する可能性がある。この部分の熱媒体通路４８ａの間隔を広げることや、ゲートブッシュピン６８による同通路４８ａに狭窄部を許容することは、入れ子４８の温度分布の均一化を乱す虞があるので、ゲートブッシュピン６８側面に溝６８ａを設けて熱媒体通路４８ａの間隔ピッチを広げずに狭窄部を避けるようにしている。

図６により射出成形機１の型締装置と射出ユニット１０と金型温度調整装置３０の構成について説明する。まず、型締装置の構成を説明する。基台１８に固定ダイプレート２が固設され、固定ダイプレート２に入れ子４８を備えた固定側金型の母型４が取付けられ、母型４に対向する入れ子５８を備えた可動側金型の母型５は、基台１８に敷設されたガイドレール１９にガイドされ、リニアベアリングを介して固定ダイプレート２に対向して移動する可動ダイプレート３に取付けられている。可動ダイプレート３の移動（金型開閉移動）には油圧駆動の油圧シリンダ２２が用いられる。なお、油圧駆動に代えて電動ボールねじ等を採用してもよい。

固定ダイプレート２に内蔵する複数の型締シリンダ２ａ内で摺動するラム１６に直結し、片端部にねじ溝を有する複数のタイバー１５が可動ダイプレート３の貫通孔を貫抜き、可動ダイプレート３の反金型側に設置された複数の半割りナット１７がタイバー１５のねじ溝１５ａに係合してタイバー１５の引張方向を固定拘束する。油圧切換弁２１は、射出成形機制御装置２０の指令により、油圧シリンダ２２、型締シリンダ２ａの駆動等の油圧を切換える役割を有している。

固定側金型の母型４の入れ子４８の熱媒体通路４８ａ及び可動側金型の母型５の入れ子５８の熱媒体通路５８ａは金型温度調整装置３０の熱媒体の出口、入口に連結されている。熱を早く伝達して金型キャビテイ面を急速に加熱冷却するため、熱媒体の切換え弁は入れ子４８、５８にできるだけ近い位置に配設してある。入れ子４８のキャビテイ面に接して、温度センサ６５が設置され、入れ子５８もキャビテイ面に接して、温度センサ６６が設置されている。各温度センサ６５、６６の検出した温度の信号は射出成形機制御装置２０の金型温度制御部４５に送られ、成形条件によって入れ子４８、５８の温度を同一温度、又は、個別に温度制御をする。

射出ユニット１０は電動型である。射出動作時、固定側金型の母型４の樹脂入り口に当接している射出ノズルを備えた射出シリンダ６には、射出シリンダ６と一体のフレーム６ａが設けられ、このフレーム６ａに射出シリンダ６の中心線の両側に対称に、一対のサーボモータ１２、１２が取付けられ、サーボモータ１２、１２の出力軸にボールねじ軸８、８が直結される。射出スクリュ７は移動フレーム２７に軸方向を拘束され、回転方向は自由に取付けられ、移動フレーム２７の中央に固設された射出スクリュ回転駆動モータ１３の出力軸に直結されて回転駆動され、射出シリンダ６内の樹脂の回転送り出しと可塑化を行う。

移動フレーム２７に対称に一対のボールねじナット９、９が取付けられ、このボールねじナット９、９にボールねじ軸８、８が螺合している。一対のサーボモータ１２、１２が同期回転駆動されることにより、射出スクリュ７は射出シリンダ６の中を軸方向に前後進して樹脂の射出動作を行う。

射出ユニット１０は、固定側金型の母型４と可動側金型の母型５が型締され、入れ子４８と入れ子５８によって形成されたキャビテイの中に溶融樹脂を射出する。成形品が冷却固化した後は、可動側金型の母型５は固定側金型の母型４との型締結合を解き、移動用油圧シリンダ２２の作動により固定側金型の母型４から離れて成形品を取出すようになっている。

射出成形機制御装置２０は成形工程のプログラムに従って、油圧切換弁２１を切換えて射出成形機１の各工程を受け持つそれぞれの油圧シリンダに作動油を送り、射出ユニット１０の射出駆動用のサーボモータ１２、１２に電流を送って射出スクリュ７を前後進させ、射出スクリュ７の射出スクリュ回転駆動モータ１３に電流を送って樹脂の可塑化を指示する。

金型温度調整装置３０について説明する。低温水タンク２３は低温水を設定低温に調整する冷媒が循環する熱媒配管を内蔵する熱交換器である。低温水タンク２３に取付けられた低温水温度センサ６３が同タンク２３内の水温を検出し、その検出値の信号を受けた金型温度制御部４５が冷媒量を制御して水温を設定温度に維持する。低温水タンク２３に結合された送出側配管３１ａと低温水配管３１ｂの間には、低温水ポンプ２６が設置され、低温水配管３１ｂと配管３１ｃの間には、低温水ポンプ２９が設置され、配管３１ｃと供給配管３１ｅとの間には開閉弁５２が設置され、供給配管３１ｅは入れ子４８の熱媒体通路４８ａのマニホールド４９に連結されている。

また、配管３１ｃと熱媒体通路５８ａのマニホールド４９に連結される供給配管３２との間には、開閉弁５６が設置されている。入れ子４８からの戻り側配管３５ａと入れ子５８からの戻り側配管３３は直接合流して配管３５ｃにつながり、配管３５ｃと低温水タンク２３に結合する配管との間に開閉弁５５、配管３５ｃと中温水タンク２４に結合する配管３５ｂとの間に開閉弁５４が設置されている。

中温水タンク２４は中温水を設定中温に調整する熱媒が循環する熱媒配管を内蔵した熱交換器であり、中温水の温度を検出する中温水温度センサ６４が取付けられている。この中温水温度センサ６４が中温水タンク２４内の水温を検出し、その検出値の信号を受けた金型温度制御部４５が、中温水タンク２４の熱媒配管を通る熱媒量を制御して中温水温を設定温度に維持する。中温水タンク２４の中温水供給配管４１には中温水循環用の中温水ポンプ２８が設置され、同配管４１は開閉弁５７を介して供給配管３１ｅにつながり、入れ子４８の熱媒体通路４８ａのマニホールド４９に通じている。

また、中温水供給配管４１は開閉弁５３を介して、入れ子５８の熱媒体通路５８ａのマニホールド４９に連結する供給配管３２へつながれ、入れ子５８の熱媒体通路５８ａからの戻り側配管３３は、一旦、入れ子４８の熱媒体通路４８ａからの戻り配管３５ａにつながり、再び配管３５ｂ、３５ｃに分岐し、配管３５ｂ内の戻り排水は開閉弁５４を経て中温水タンク２４へ戻され、配管３５ｃ内の戻り排水は開閉弁５５を経て、低温水タンク２３へ戻される。開閉弁５２、５６が閉じ、開閉弁５７、５３が開いて中温水が入れ子４８、５８に供給されたときも、入れ子４８、５８からの排水は戻り側配管３５ａ、３３を経て、開閉弁５４が開いたときは、配管３５ｂを経て中温水タンク２４へ戻り、開閉弁５５が開いたときは、配管３５ｃを経て低温水タンク２３へ戻る。

開閉弁５２、５６を閉じ、開閉弁５３、５７を開き、中温水ポンプ２８を回すことにより、熱媒体通路４８ａ、５８ａに中温水を流して入れ子４８、５８を加熱することができる。このとき、低温水ポンプ２６の回転を続け、低温水配管３１ｂを経て水圧調整弁６１を通すことにより高い設定水圧を維持するようにすれば、連結配管３６によりこの水圧が回収タンク２５を経て中温水タンク２４に伝えられるので、中温水の飽和蒸気圧を高め、中温水の温度を１００度以上に調整保持することができる。

また、中温水を熱媒体通路４８ａ、５８ａへ満たしたまま、開閉弁５３、５７を閉じ、中温水ポンプ２８を止めて、中温水を入れ子４８、５８内へ封入して自然徐冷することができる。このとき、開閉弁５２、５６を開くことにより入れ子４８，５８の熱媒体通路４８ａ、５８ａに低温水を還流して冷却することができる。

配管４４により中温水タンク２４と連結している熱回収タンク２５は、入れ子４８，５８の熱媒体通路４８ａ、５８ａの容積と中温水の供給配管４１、供給配管４１との連結部以降の供給配管３１ｅ、３２、戻り側配管３３、３５ａ、中温水側に分岐した配管３５ｂの管内容積の合計より多い容積を有していて、上部に中温水タンク２４に連結する配管４４からの入り口を有し、下部に低温水タンク２３に通じる連結配管３６と結合する低温水入り口を有し、タンク内に収容された中温水と低温水の混合を抑制する手段を備えた縦円筒形の中温水と低温水のバランスタンクである。

入れ子４８，５８の熱媒体通路４８ａ、５８ａの熱媒体を中温水から低温水に切換えるとき、開閉弁５５は閉じたまま、開閉弁５４は開のままにして中温水を中温水タンク２４に回収し、入れ子４８、５８のキャビティ面に設けてある温度センサ６５、６６により熱媒体の入れ替わり状態を監視し、熱媒体通路４８ａ、５８ａ内の中温水が低温水に置き換わったときを温度センサ６５、６６が検知したとき、開閉弁５５を開き、開閉弁５４を閉じ、中温水の回収を止め、低温水を還流する。中温水タンク２４に回収された中温水の溢れた量は回収タンク２５に送られ、その回収タンク２５に送られた量の低温水が回収タンク２５から水圧調整弁６１を通して低温水タンク２３へ戻される。

図６に示すように、金型温度調整装置３０内の開閉弁５２〜５７の開閉は、射出成形機制御装置２０に内蔵して成形機制御と連携する金型温度制御部４５によって制御される。また、図８の制御系統を示すブロック図には、部品のブロックが接しているもの、及び、２本線でつないでいるものは、機械的に内蔵又は当接していることを示し、太線は熱媒体配管によって結合するものを示し、細線は電気信号線及び動力電流配線を示している。なお、図８の部品のブロック内に表示する名称は、機能的に表現しているために、前述した名称と完全に一致していない箇所が含まれる。

金型温度制御部４５は、制御処理ユニット（ＣＰＵ）と、設定値、実測値、表示画像等を記憶する記憶手段、入出力回路等を内蔵している。また、作業者に画像が見える位置に、射出成形機制御装置２０の画像表示手段（画像パネル）４６が設置され、成形機制御のみならず、画像切換操作により、金型温度制御部４５の制御に必要な各成形工程における入れ子４８、５８の温度の設定値、実測値等が表示される。画像表示手段４６の傍らに熱媒体温度の設定手段４７が設けられている。図７は各成形工程における入れ子４８、５８の温度の設定値の表示画面例、また、図１２は固定側の入れ子４８と可動側の入れ子５８の温度を実測し、温度曲線を並行表示した画面例である。

入れ子４８、５８の温度をそれぞれ検出する温度センサ６５、６６の検出値は、金型温度制御部４５において各工程にセットされた金型入れ子温度の設定値と比較され、入れ子温度が設定値と合致したとき射出成形機制御装置２０に次の成形工程への移動を指示し、又、金型温度調整装置３０に入れ子４８、５８に送る熱媒体の変更、或いは、加熱冷却工程変更のタイミングを決めるタイマーのセットを指示する。

射出成形機の成形工程とこれに連携する金型温度調整装置３０の工程、作用について、以下に図６、図７と図８を参照しながら説明する。型閉から型締の工程において、金型温度調整装置３０の開閉弁５３、５７、５４を開、開閉弁５２、５６、５５を閉として、中温水タンク２４の中温水を入れ子４８、５８へ供給する。樹脂のガラス転移点温度をＴｇとしたとき、中温水タンク２４の中温水をＴｇとほぼ同一温度に調整して入れ子４８、５８に供給し、入れ子４８、５８の温度センサ６５、６６が設定温度Ｔ_Ｈ＝Ｔｇ−５℃〜Ｔｇ−１０℃を検出したとき、溶融樹脂の充填を開始する。入れ子４８、５８の温度がＴ_Ｈに到達した時点で開閉弁５３、５７、５４を閉じ、中温熱媒体の供給を停止し、熱媒体出口を閉じ、入れ子４８，５８の熱媒体通路４８ａ、５８ａに中温水を封入したままの状態で成形機の射出ユニット１０を射出動作させて溶融樹脂を入れ子４８、５８で形成されたキャビティ内に充填する。

入れ子４８、５８の温度は充填された溶融樹脂の熱量により、温度Ｔ_Ｓ＝Ｔｇ〜Ｔｇ＋１０℃まで昇温し、保圧工程が始まる。中温水の封入を維持し、入れ子４８、５８の温度を自然に漸降させ、保圧開始時から設定された時間（低温媒体切換タイマーＳ１で設定。）後、開閉弁５４を開き、開閉弁５２、５６を開き、低温水を入れ子４８、５８へ供給しながら入れ子４８，５８の熱媒体通路４８ａ、５８ａに貯溜している中温水と配管内の中温水を排出して中温水タンク２４へ回収し、入れ子４８、５８内と配管内の中温水が回収されたとき、開閉弁５５を開き、開閉弁５４を閉じて低温熱媒体の供給を続行し、入れ子４８、５８の冷却工程を進める。

保圧開始時から設定された時間（保圧工程限度タイマーＳ_Ｈで設定。）後、又は、入れ子４８、５８の温度センサ６５、６６が入れ子温度がＴｇ以下になったことを検出したとき、樹脂の保圧を完了する。次に温度センサ６５、６６が入れ子４８、５８の温度が低温熱媒供給停止、封入開始温度Ｔ_Ｍ＝Ｔｇ−５℃〜Ｔｇ−１５℃に到達したことを検出したとき、開閉弁５２、５６を閉じて、入れ子４８、５８への低温水の供給を停止すると同時に、開閉弁５５を閉じて入れ子４８、５８内に低温水を封入し、徐冷を開始する。温度センサ６５、６６の検出温度が型開の起点となる入れ子温度、即ち熱変形温度Ｔ_Ｌ以下になったとき、型開して成形品を取出し後、低温水封入開始後、設定された時間（中温媒体切換タイマーＳ２で設定。）後、開閉弁５３、５７を開いて中温水の供給に切換え、入れ子４８、５８及び供給、排水配管から低温熱媒体を排出し、低温水がほぼ回収されたタイミングで、開閉弁５４を開き、開閉弁５５を閉じて中温水の供給を続行し、入れ子４８、５８に次の充填成形サイクルを開始する入れ子温度Ｔ_Ｈに向かって昇温する。

このように、入れ子４８、５８の温度を成形品樹脂のガラス転移点温度Ｔｇよりやや低い温度において溶融樹脂を射出し、同時に熱媒体を入れ子内に封止し、保圧工程に移り、樹脂からの放熱で入れ子が樹脂のガラス転移点温度より少し高い温度を保持し、成形品に精細な凹凸模様を転写するに最適な温度条件（入れ子の温度むらも避けることができる）を整えることができ、また、冷却工程では、低温媒体を供給して入れ子を冷却し、その冷却の途中で低温熱媒体を入れ子内に封入して冷却を徐々に進行させ、成形品の熱変形温度以下の温度（５０〜６０℃）で型開、成形品取出しを行うので、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂のようにＴｇが１００℃と低いものに対して、中温熱媒体、低温熱媒体の熱エネルギー損失が少ない。

金型の母型４、５との間に断熱板３８、３９を挟んで入れ子４８、５８を取付け、その入れ子４８、５８にはキャビティ面からやや離れて複数の熱媒体通路４８ａ，５８ａが明けてあり、熱伝導率が良いとは言えない金属（熱伝導率が２０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）のステンレス鋼）からなる入れ子であるので、高温の溶融樹脂から熱量が伝達するとき、熱媒体通路４８ａ、５８ａ内を流れる熱媒体に直ぐにその熱量が吸収されることなく、また、入れ子４８、５８から母型４，５に熱量が移動することもなく、入れ子４８、５８全体にむら無く拡散しながら、入れ子４８，５８の温度をガラス転移点温度より少し高い適温に上昇させるので、入れ子４８，５８のキャビティ面に刻まれた模様を成形品に容易に転写することができる。

図１１に熱伝導率が２０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）のステンレス鋼製の入れ子が予めＴ_Ｈ（Ｔ_Ｈ＝Ｔｇ−５℃〜Ｔｇ−１０℃）に昇温され、射出充填直後に溶融樹脂によりＴｇを超えＴ_Ｓまで温度が上昇している状態を太い線Ｔ１で示し、射出充填後１〜２秒でも図１１−（ｂ）に太い線Ｔ１’に示すように、入れ子温度はＴｇを保っており、入れ子のキャビティ面に形成された精細なパターン模様を精度よく転写することができる。一方、熱伝導率が４０〜５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の炭素鋼製の入れ子の場合は細い線Ｔ２で示したように、射出充填直後は溶融樹脂によりＴｇ近くまで温度が上がるが、溶融樹脂から与えられた熱量は入れ子に直ぐに吸収されるので、キャビティ面の温度は急速に低下し、射出充填後１〜２秒の間にキャビティ面の温度Ｔ２’はＴ_Ｈ付近まで低下して精度よい転写の範囲から外れてしまうので、入れ子のキャビティ面に形成された精細なパターン模様を精度よく転写することができない。

なお、上記したように、ホットランナー１４のゲートを構成する部品にゲートブッシュピン６８がある。ゲートブッシュピン６８は、金型側の入れ子４８に取り付けられて、ホットランナー１４のノズルの位置決めを行うとともに、ホットランナー１４のノズルと組み合わさることにより、樹脂のキャビティへの導入路であるゲートを構成する。

ノズルのバルブゲートをキャビティ表面に接して設けると、成形品にスプルー等が残らず、樹脂の歩留まりを向上するとともに後加工工程を省略できる利点があるが、ホットランナー１４のノズルにバルブ機能を備えたバルブゲート付ダイレクトゲート１４ａをスプールの発生を避けるためにはキャビティに近付ける必要があり、その場合、構造上バルブゲート付ダイレクトゲート１４ａに対応するゲートブッシュピンは図５に示したゲートブッシュピン６８より太径とならざるを得ない。

このため、熱媒体通路４８ａのピッチの狭い入れ子４８に、バルブゲート付ダイレクトゲートに対応する径の大きいゲートブッシュピンを用いる場合、両者が干渉するので、入れ子４８の温度分布を均一化する熱媒体通路４８ａの機能を損なわずに、如何に太径のゲートブッシュピンを用いるかが問題になる。

そこで本発明において適用できる、バルブゲート付ダイレクトゲート１４ａに対応する改良されたゲートブッシュピンの実施形態を以下に図１３から図１８により説明する。

上記のように、入れ子４８にバルブゲート付ダイレクトゲートに対応するゲートブッシュピン用いる場合、両者が干渉するので、ゲートブッシュピンが熱媒体通路４８ａの障害となるが、
以下に示す各実施形態の改良されたゲートブッシュピンによれば、共通の効果として、成形品にスプルー等が残らず、樹脂の歩留まりが向上するとともに後加工工程を省略できる利点があることに加えて、熱媒体通路４８ａの迂回路を設けて、入れ子の熱媒体通路４８ａに及ぶ影響、すなわちゲートブッシュピンによる熱媒体通路４８ａの管路抵抗の増大を低減することにより熱媒体通路４８ａの流量の偏差を低減し、入れ子４８の温度均一性を維持する効果がある。

改良されたゲートブッシュピンの第１実施形態を図１３に示す、同図（ａ）はバルブゲート付ダイレクトゲートのホットランナーを使用した場合のゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｅ−Ｅ矢視による断面図である。

本実施形態においては、入れ子４８の熱媒体通路４８ａと溶融樹脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン１６８の側面に中心軸Ｘに対して同心円状の溝１６８ａを設けてゲートブッシュピン１６８を迂回する熱媒体迂回路１０１を形成している。

入れ子４８の熱媒体通路４８ａの１ピッチ以上の径をもつゲートブッシュピン１６８に対し、入れ子４８の厚さ方向の熱媒体通路４８ａ位置に相当する位置付近のゲートブッシュピン１６８の側面に溝１６８ａを設けており、その溝１６８ａの断面積が熱媒体通路４８ａの１倍以上のものとしている。

すなわち、入れ子４８には、温調のための熱媒体通路４８ａが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン１６８が入れ子４８を貫く形で設置されている。ゲートブッシュピン１６８の側面には、入れ子４８の熱媒体通路４８ａとゲートブッシュピン１６８が干渉する位置付近に、ゲートブッシュピン１６８の中心軸Ｘに同心円状に溝１６８ａが設けられており、ゲートブッシュピン１６８が入れ子４８に設置された際に溝１６８ａは熱媒体迂回路１０１を形成する。

本実施形態のゲートブッシュピン１６８においては、ゲートブッシュピン１６８の上流の熱媒体通路４８ａから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン１６８と干渉する位置で熱媒体迂回路１０１の流入し、ゲートブッシュピン１６８を迂回する。熱媒体迂回路１０１の下流ではゲートブッシュピン１６８の下流に位置する熱媒体通路４８ａにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピン１６８による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子の温度分布の均一性を保てる。

また、前述の共通の効果に加え、ゲートブッシュピン１６８と溝１６８ａの接触面積が大きいので、ゲートブッシュピン１６８に対する温調効果が増大するとともに組み付けの向きを任意にでき、熱媒体通路との位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピンを設置できる効果がある。

改良されたゲートブッシュピンの第２実施形態を図１４に示す、同図（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｆ−Ｆ矢視による断面図である。

本実施形態においては、入れ子４８の熱媒体通路４８ａと溶融樹脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン２６８が嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔２４８の内側面に中心軸Ｘに対して同心円状の溝２４８ａを設けてゲートブッシュピン２６８を迂回する熱媒体迂回路１０２を形成している。

入れ子４８の熱媒体通路４８ａの１ピッチ以上の径をもつゲートブッシュピン２６８に対し、入れ子４８の厚さ方向の熱媒体通路４８ａ位置に相当する位置付近の入れ子４８を貫通する入れ子孔２４８ａの内側面に溝２４８ａを設けており、その溝２４８ａの断面積が熱媒体通路４８ａの１倍以上のものとしている。

すなわち、入れ子４８には、温調のための熱媒体通路４８ａが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン２６８が入れ子４８を貫く形で設置されている。入れ子４８のゲートブッシュピン２６８の嵌合する入れ子孔２４８の内側面には、入れ子４８の熱媒体通路４８ａとゲートブッシュピン２６８が干渉する位置付近に、ゲートブッシュピン２６８の中心軸Ｘに同心円状に溝２４８ａが設けられており、ゲートブッシュピン２６８が入れ子４８に設置された際に溝２４８ａは熱媒体迂回路１０２を形成する。

本実施形態のゲートブッシュピン２６８においては、ゲートブッシュピンの上流の熱媒体通路４８ａから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン２６８と干渉する位置で熱媒体迂回路１０２に流入し、ゲートブッシュピン２６８を迂回する。熱媒体迂回路１０２の下流ではゲートブッシュピン２６８の下流に位置する熱媒体通路４８ａにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピン２６８による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子４８の温度分布の均一性を保てる。

また、前述の共通の効果に加え、ゲートブッシュピン２６８の径を低減できるとともに組み付けの向きを任意にでき、熱媒体通路４８ａとの位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピン２６８を設置できる効果がある。

改良されたゲートブッシュピンの第３実施形態を図１５に示す、同図（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｇ−Ｇ矢視による断面図である。

本実施形態においては、入れ子４８の熱媒体通路４８ａと溶融樹脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン３６８の側面に中心軸Ｘに対して同心円状の溝３６８ａを設けるとともに、ゲートブッシュピン３６８が嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔３４８の内側面にも中心軸Ｘに対して同心円状の溝３４８ａを設けて、ゲートブッシュピン３６８と入れ子孔３４８を嵌合したときに両者の溝３６８ａ、３４８ａがゲートブッシュピン３６８を迂回する熱媒体迂回路１０３を形成している。

入れ子４８の熱媒体通路４８ａの１ピッチ以上の径をもつゲートブッシュピン３６８に対し、入れ子４８の厚さ方向の熱媒体通路４８ａ位置に相当する位置付近のゲートブッシュピン３６８の側面と入れ子４８を貫通する入れ子孔３４８の内側面との両方にそれぞれ溝３６８ａ、３４８ａを設けており、その溝の断面積が熱媒体通路４８ａの１倍以上のものとしている。

すなわち、入れ子４８には、温調のための熱媒体通路４８ａが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン３６８が入れ子４８を貫く形で設置されている。ゲートブッシュピン３６８の側面と入れ子４８のゲートブッシュピンの嵌合する入れ子孔３４８の内側面とには、入れ子４８の熱媒体通路４８ａとゲートブッシュピン３６８が干渉する位置付近に、ゲートブッシュピン３６８の中心軸Ｘに同心円状にゲートブッシュピン３６８の側面には溝３６８ａが、入れ子４８のゲートブッシュピン３６８の嵌合する入れ子孔３４８の内側面には溝３４８ａが設けられており、ゲートブッシュピン３６８が入れ子４８に設置された際に溝３６８ａと溝３４８ａは熱媒体迂回路１０３を形成する。

本実施形態のゲートブッシュピン３６８においては、ゲートブッシュピン３６８の上流の熱媒体通路４８ａから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン３６８と干渉する位置で熱媒体迂回路１０３の流入し、ゲートブッシュピン３６８を迂回する。熱媒体迂回路１０３の下流ではゲートブッシュピン３６８の下流に位置する熱媒体通路４８ａにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピン３６８による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子４８の温度分布の均一性を保てる。

また、前述の共通の効果に加え、熱媒体迂回路１０３の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子４８の温度均一性を向上するとともに、組み付けの向きを任意にでき、熱媒体通路４８ａとの位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピン３６８を設置できる効果がある。

改良されたゲートブッシュピンの第４実施形態を図１６に示す、同図（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｈ−Ｈ矢視による断面図である。

本実施形態においては、入れ子４８の熱媒体通路４８ａと溶融樹脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン４６８の側面を大径と小径の異なる外径で段差４６８ａを形成し、ゲートブッシュピン４６８が嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔４４８の内側面にも対応する大径と小径の異なる内径で段差４４８ａを形成し、ゲートブッシュピン４６８と入れ子孔４４８を嵌合したときに両者の段差４６８ａ、４４８ａの位置の差によって周回する空間が形成され、その空間がゲートブッシュピン４６８を迂回する熱媒体迂回路１０４を形成している。

入れ子４８の熱媒体通路４８ａの１ピッチｐ以上の径をもつゲートブッシュピン４６８に対し、入れ子４８の厚さｔ方向の熱媒体通路４８ａ位置に相当する位置付近に、ゲートブッシュピン４６８の段差４６８ａと入れ子孔４４８の段差４４８ａとによって形成されるゲートブッシュピン４６８周りの空間が熱媒体迂回路１０４をなし、その断面積が熱媒体通路４８ａの１倍以上のものとしている。

すなわち、入れ子４８には、温調のための熱媒体通路４８ａが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン４６８が入れ子４８を貫く形で設置されている。入れ子の熱媒体通路４８ａとゲートブッシュピン４６８が干渉する位置にあたるゲートブッシュピン側面を大径と小径の異なる外径で段差４６８ａを構成している。また、入れ子４８の熱媒体通路４８ａとゲートブッシュピンが干渉する位置にあたるゲートブッシュピン４６８が嵌合する入れ子孔４４８の入れ子側面も大径と小径の異なる内径で段差４４８ａを構成し、ゲートブッシュピン４６８が入れ子４８に設置された際に熱媒体迂回路１０４を形成する。

本実施形態のゲートブッシュピン４６８においては、ゲートブッシュピン４６８の上流の熱媒体通路４８ａから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン４６８と干渉する位置で熱媒体迂回路１０４の流入し、ゲートブッシュピン４６８を迂回する。熱媒体迂回路１０４の下流ではゲートブッシュピン４６８の下流に位置する熱媒体通路４８ａにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピン４６８による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子４８の温度分布の均一性を保てる。

また、上述の共通の効果に加え、熱媒体迂回路１０４の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子４８の温度均一性が向上する、また、熱媒体迂回路１０４の加工が容易になるとともに組み付けの向きを任意にでき、熱媒体通路との位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピンを設置できる効果がある。本実施形態は、加工しやすい利点もある。

改良されたゲートブッシュピンの第５実施形態を図１７に示す、同図（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｉ−Ｉ矢視による断面図である。

本実施形態においては、入れ子４８の熱媒体通路４８ａと溶融樹脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に配置されたゲートブッシュピン５６８の上流側近傍および下流側近傍の入れ子４８を貫通する熱媒体通路４８ａには、熱媒体通路４８ａを横断連通する横断熱媒体通路５０５が設けられている。

すなわち、入れ子４８には、温調のための熱媒体通路４８ａが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン５６８が入れ子４８を貫く形で設置されている。ゲートブッシュピン５６８の側面には、入れ子４８の熱媒体通路４８ａとゲートブッシュピン５６８が干渉する位置付近に、ゲートブッシュピン５６８の中心軸Ｘに同心円状に溝５６８ａが設けられており、ゲートブッシュピン５６８が入れ子４８に設置された際に溝５６８ａは入れ子孔５４８の内周面との間に熱媒体迂回路１０５を形成する。

また、ゲートブッシュピン５６８の上流側近傍および下流側近傍には、熱媒体通路４８ａに略直行して入れ子４８を貫通し熱媒体通路４８ａを横断連通する横断熱媒体通路５０５が設けられている。ゲートブッシュピン５６８の上流の熱媒体通路４８ａから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン５６８と干渉する位置の上流側で上流側の横断熱媒体通路５０５に流入し、ゲートブッシュピン５６８を迂回し、下流側で下流側の横断熱媒体通路５０５に流入し熱媒体通路４８ａに分配される。

本実施形態のゲートブッシュピン５６８においては、ゲートブッシュピン５６８の上流の熱媒体通路４８ａから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン５６８と干渉する位置で熱媒体迂回路１０５に流入し、ゲートブッシュピン５６８を迂回する。熱媒体迂回路の下流ではゲートブッシュピンの下流に位置する熱媒体通路４８ａにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。

さらに、ゲートブッシュピン５６８の上流の横断熱媒体通路５０５および下流の横断熱媒体通路５０５では、熱媒体迂回路１０５の機能を助ける形で分配、合流が行われる。したがって、ゲートブッシュピン５６８による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子４８の温度分布の均一性を保てる。

また、上述の共通の効果に加え、熱媒体迂回路の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子４８の温度均一性を向上する。また、熱媒体迂回路の加工が容易になるとともに組み付けの向きを任意にできる効果があり、熱媒体通路との位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピンを設置できる効果がある。

なお、本実施形態のゲートブッシュピン５６８、熱媒体迂回路１０５は、上記の第１実施形態のゲートブッシュピン１６８、熱媒体迂回路１０１と同じものを示して説明したが、本実施形態の特徴は、ゲートブッシュピンの上流側近傍および下流側近傍に熱媒体通路４８ａを横断する横断熱媒体通路５０５を設ける点にあり、ゲートブッシュピン、熱媒体迂回路等は第１実施形態〜第４実施形態のいずれのものであっても良い。

改良されたゲートブッシュピンの第６実施形態を図１８に示す、同図（ａ）はゲートブッシュピンの上面図、（ｂ）は（ａ）中Ｊ−Ｊ矢視による断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｋ−Ｋ矢視による断面図である。

本実施形態においては、入れ子４８の熱媒体通路４８ａと溶融樹脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン６６８の側面に中心軸Ｘに対して上記熱媒通路４８ａの方向で互いに向き合う位置に上記熱媒体通路４８ａと略直交する方向の溝６６８ａを設けるとともに、その溝６４８ａに略直交してゲートブッシュピン６６８を貫通し上記向き合う位置の溝６６８ａを連通する熱媒体連通路６６８ｂを設けてゲートブッシュピン６６８を迂回する熱媒体迂回路１０６を形成している。

すなわち、入れ子４８には、温調のための熱媒体通路４８ａが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン６６８が入れ子４８を貫く形で設置されている。ゲートブッシュピン６６８の上流側、下流側側面には、熱媒体通路４８ａの方向で互いに向き合って熱媒体通路４８ａと略直交する方向の溝６６８ａがあり、各溝６６８ａはゲートブッシュピン６６８の上流側、下流側において、入れ子孔６４８の内周面との間に熱媒体の合流、分配を行なうマニホールドを形成する。また、溝６６８ａに略直交してゲートブッシュピン６６８を貫通する熱媒体連通路６６８ｂを設け、向かい合う溝６６８ａを連通し、ゲートブッシュピン６６８が入れ子４８に設置された際に溝６６８ａとともに熱媒体迂回路１０６を形成する。

本実施形態のゲートブッシュピン６６８においては、ゲートブッシュピン６６８の上流の熱媒体通路４８ａから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン６６８と干渉する位置で、熱媒通路４８ａの方向で互いに向き合い熱媒体通路４８ａと略直交する方向の溝６６８ａと、その溝６４８ａに略直交してゲートブッシュピン６６８を貫通し上記向き合う位置の溝６６８ａを連通する熱媒体連通路６６８ｂからなる熱媒体迂回路１０６に流入し、ゲートブッシュピン６６８を迂回する。熱媒体迂回路１０６の下流ではゲートブッシュピン６６８の下流に位置する熱媒体通路４８ａにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピンによる熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子の温度分布の均一性を保てる。 また、上記の共通の効果に加え、ゲートブッシュピンにおけるマニホールドとなる溝の空間を広く取れるので流量分布改善の効果がある。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
（実施例＃１）
図１及び図３に示す入れ子を備えた射出成形用金型を用いて、成形品の成形を行った。成形品形状は２６４ｍｍ×３５０ｍｍ（対角寸法１７．２６インチ）、厚さ２ｍｍの平板状の拡散板である。
金型の入れ子には金型用ステンレス鋼として、日立金属（株）製の耐食・鏡面仕上用ステンレス鋼ＨＰＭ３８（熱伝導率：２５．１Ｗ／（ｍ・Ｋ））を使用した。

金型入れ子の厚さｔは１６ｍｍとし、入れ子には熱媒体を通すため内径６ｍｍの熱媒体通路を１０ｍｍピッチで均等に施工した。入れ子キャビティ表面からの熱媒体通路の中心までの距離ｃは９．５ｍｍとしｃ／ｔは約０．５９とした。
また、入れ子と母型間には厚さ３ｍｍの断熱板（熱伝導率０．２１Ｗ／（ｍ・ｋ））を使用した。

固定側の入れ子表面には、頂角９０°の光拡散用のプリズムパターン加工を施した。

射出成形機には型締力３５０ｔｏｎｆのものを使用した。また、中温媒体供給装置と低温媒体供給装置と中温媒体と低温媒体の切替え装置を使用した。

中温媒体供給装置の設定温度は９５℃から１１０℃の間で試験条件に応じて任意に設定し、低温媒体供給装置は３０℃に設定した。

また、入れ子の温度は入れ子内に装着した熱電対により可動型、固定型のそれぞれを計測した。
樹脂原料としてＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー、日本ゼオン（株）、ゼオノア１０６０Ｒ、ガラス転移点温度１００℃）を用いて拡散板の成形を実施した。

実施例＃１は入れ子温度による成形品質と成形サイクルの比較である。

固定側入れ子および可動側入れ子に中温媒体を供給し、入れ子温度が９５℃に達したところで温調回路をバイパスし中温媒体を入れ子内に封入した状態で射出を開始した。この際の射出成形機のシリンダ温度は２８０℃に設定した。射出完了後、保圧工程に切り替わった時点で低温媒体に切替え、成形品の冷却を開始した。２２秒間冷却を行い成形品を取り出した。

この際、入れ子に装着した熱電対によると、樹脂充填後の入れ子温度は樹脂からの入熱により最大１０８℃まで上昇することが確認された。

得られた成形品はひけやそりなどなく良好な外観を示した。この時の成形サイクルは５８ｓｅｃであった。また、成形品表面のプリズムパターンを、（株）キーエンス製の超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５５０を用いて測定したところ、成形品全面において９０％以上の転写率を示した。転写したパターン高さと金型に施したパターン高さとの比を転写率とした。
［転写率，％］＝［成形品のパターン高さ］／［金型のパターン高さ］×１００
上記の条件で成形を行い、入れ子材質と射出時の入れ子温度を各種変化させた際の結果を表１に示す。

比較例１として、入れ子温度を８６℃に加熱し成形を行ったところ、成形品表面の転写性は７０％〜９９％とバラツキが多いことが分かった。

入れ子温度が１００℃にて射出を行った場合には樹脂充填後の入れ子温度は最高１０９℃に上昇した。この際の成形品の転写率は全面で９０％以上と良好であった。（実施例２）
また、入れ子温度を１０５℃として射出を行ったところ、樹脂充填後の入れ子温度は最高１１１℃に上昇し、転写率も９０％以上と良好であったが、パターンが成形品表面状を滑ってずれている様子（スリップ）が確認された。（比較例２）
これは、射出後の金型温度が高くスキン層の形成が不十分な為、順次流れてくる樹脂の剪断力の影響を受けて、一度形成したパターンがスリップしたものと考えられる。

また、射出時の温度をガラス転移点温度以下とすることにより、ガラス転移点温度以上とする時よりも加熱、冷却時の入れ子温度の振幅を小さくする事が可能となり、金型の入れ子加熱・冷却に要するエネルギーを低減できること、成形サイクルを短縮できることの効果が見られた。

（実施例＃２）
本実施例は入れ子温度を９５℃として熱伝導率が異なった入れ子材質を使用したテストである。金型入れ子材質をＨＰＭ３８のほか、大同特殊鋼（株）製のプラスチック金型用鋼である析出硬化系のＮＡＫ８０（熱伝導率：３９．３Ｗ／（ｍ・Ｋ））、（株）神戸製鋼所製のプラスチック金型用鋼炭素鋼であるＳ５０Ｃ（熱伝導率：５０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ））を用いた際の本発明の効果を説明する。

射出時の入れ子温度を９５℃で一定とし、それぞれの材質にて成形試験を実施し、得られた成形品の転写性を評価した。ＨＰＭ３８より熱伝導率の高いＮＡＫ８０では良好な成形品を得ることができた。この時の入れ子の最高温度は１０６℃であった。

次に、金型入れ子材質をＳ５０Ｃに変更し、同様に９５℃の入れ子温度にて射出を行ったところ最高温度は１０４℃まで上昇を示したが、得られた成形品の転写性は一部に８５％と低い部分があることが分かった。結果を表２に示す。

これらの実施例により、熱伝導率が低い場合には、樹脂から入った熱量は入れ子表面温度の上昇に有効に作用するのに対し、入れ子の熱伝導率が高くなると、樹脂から入った熱量が入れ子に吸収され深さ方向に伝導するため、表面温度を上昇させる作用が小さく成形品の転写率へ影響を与える事が分かり、適正な熱伝導率の金型鋼材を選定することにより、金型温度振幅低減に伴う省エネルギー化と高転写性を両立させることが可能となる事が分かった。
（実施例＃３）
本実施例は、入れ子表面から熱媒体通路の中心までの距離ｃ、隣接する熱媒体通路間の距離（ピッチ）ｐおよび金型入れ子の厚さｔに関する本発明の効果を説明する。表３には入れ子の初期温度を８０℃、中温媒体温度を１１０℃とした場合の非定常熱伝導解析の結果を示した。

表３に示すように、比較例５や比較例７のように熱媒体通路を入れ子の厚みの中央位置に配した場合には、入れ子の加熱過程に於いて２．５℃以上の温度差が入れ子表面上に表れるため表面温度の均一性が悪く、成形品にはこの温度差に起因するひけなどの成形不良が発生すると思われる。

また、入れ子表面から熱媒体通路の中心までの距離ｃと、隣接する熱媒体通路間の距離ｐについては実施例１，３，４に示すように、ｐ／ｃを１．１１以下とする事により入れ子表面の最大温度差は１．０℃以下となるのに対し、比較例５〜８のいずれもｐ／ｃが大きくなることにより入れ子表面の最大温度差が２．５℃以上となり、表面温度の均一性に悪影響を及ぼす事が分かる。

これらの結果より入れ子の厚みを極力薄く熱容量を低減しつつ成形品品質への入れ子表面温度の影響をなくすためには、入れ子表面から熱媒体通路の中心までの距離ｃ、隣接する熱媒体通路間の距離（ピッチ）ｐおよび入れ子の厚さｔの関係をｃ／ｔを０．５８以上、望ましくは０．５９以上としｐ／ｃは１．１以下望ましくは１．０５以下とすることが良いことが分かった。

（実施例＃４）
次に冷却開始タイミングに関する本発明の効果の説明を表４に基づいて説明する。

実施例１では入れ子冷却開始を保圧開始のタイミングに設定した。保圧開始位置はキャビティ内の体積に対して樹脂が９割以上充填された位置とした。この結果、得られた成形品のパターン転写率は９０％以上となった。

次に、冷却開始のタイミングを保圧完了時とした場合にも転写率９０％以上の成形品が得られた。ただし、冷却開始のタイミングが実施例１と比較して遅いため、成形サイクルは６３ｓｅｃ以上となった。

比較例４は冷却開始のタイミングを射出開始と同時にした場合である。この場合、キャビティ全体に樹脂が充填される前に一部の箇所では金型の冷却が開始されるため、成形品のパターン転写率に７０〜９９％のバラツキが見られる。

なお、成形品である拡散板の対角寸法が３２インチと４５インチ用に、比例的にサイズアップした同一構造の金型を製作して同一の成形方法を実施したところ、ほぼ同様なサイクルで、９０％以上の転写率の成形品を得ることができた。

Claims (15)

1. 固定側金型、可動側金型とも、母型内に取付けられ開放側にキャビティ面を形成し、キャビティ面から一定距離位置に複数の熱媒体通路が穿孔してあり、熱伝導率が２０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の金属からなる厚さ１５〜３０ｍｍの矩形板状の入れ子と、母型と入れ子の間に挟設した熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の断熱板と、入れ子の反キャビティ面の両端に入れ子の熱媒体通路に通じるように取付けられた一対の熱媒体マニホールドと、入れ子の４縁端を押さえて母型に固定する複数の押さえ部材とにより構成されたことを特徴とする金型。
2. 請求項１に記載する金型において、前記入れ子の材質がステンレス鋼で、前記断熱板がガラス繊維補強の耐熱性樹脂又はセラミックスであることを特徴とする金型。
3. 請求項１の金型と、熱媒体を成形品樹脂のガラス転移点温度近くの設定温度に調整する中温度調整手段と、熱媒体を設定低温に調整する低温度調整手段とを備え、上記中温度調整手段で温度調整された熱媒体と上記低温度調整手段で温度調整された熱媒体とを選択的に切換えて入れ子の熱媒体通路に供給することにより入れ子の温度制御を行うようにした金型温度調整装置において、固定側金型及び可動側金型のそれぞれの入れ子温度を検出する複数の入れ子温度検出手段と、中温熱媒体温度、低温熱媒体温度、溶融樹脂の充填を開始する入れ子温度、低温熱媒体の供給を停止し同媒体の封止を開始する入れ子温度、充填樹脂の冷却を完了し型開を開始する入れ子温度をそれぞれ設定する入れ子温度設定手段と、入れ子温度が各設定温度になるように制御する入れ子温度制御手段と、保圧限度時間を設定するタイマーと、保圧開始後熱媒体出口を開き低温熱媒体を入れ子へ供給するまでの時間を設定するタイマーと、入れ子への低温熱媒体封止から封止解除、中温熱媒体供給までの時間を設定するタイマーと、上記の各設定値を成形工程に対する入れ子温度曲線に画面表示し、画面を切換えて実成形工程における入れ子の温度の実測値を設定値と併記、又は、単独で表示することができるような表示手段を備えたことを特徴とする金型温度調整装置。
4. 請求項３に記載する金型温度調整装置を用い、溶融樹脂充填前に金型の入れ子を加熱し、樹脂充填後、前記入れ子を冷却する射出成形方法において、樹脂のガラス転移点温度をＴｇとしたとき、入れ子にＴｇとほぼ同一温度の中温熱媒体を供給し、充填工程を開始する入れ子温度ＴＨをＴｇ−５℃〜Ｔｇ−１０℃とし、入れ子温度がＴＨに到達した時点で中温熱媒体の供給を停止し、熱媒体出口を閉じ、入れ子内に中温熱媒体を封入したままの状態で成形機の射出を開始して溶融樹脂を充填し、溶融樹脂の熱量により温度ＴＳ＝Ｔｇ〜Ｔｇ＋１０℃まで昇温した入れ子の温度を維持し、保圧開始時から設定された時間後、熱媒体出口を開き、低温熱媒体を入れ子へ供給しながら入れ子内の熱媒体通路に貯溜している中温熱媒体を排出し、低温熱媒体の供給を続行して入れ子の冷却工程を進め、保圧限度時間後、又は、金型温度がＴｇ以下になったとき樹脂の保圧を解除し、入れ子温度ＴＭ＝Ｔｇ−５℃〜Ｔｇ−１５℃に到達後、低温熱媒体の入れ子への供給を停止すると同時に熱媒体出口を閉じることにより入れ子内に低温熱媒体を封入し、徐冷を行い、入れ子温度が成形品の熱変形温度ＴＬ以下になったとき、型開して成形品を取出し後、中温熱媒体に切換え、熱媒体出口を開いて入れ子から低温熱媒体を排出し、充填工程を開始する入れ子温度ＴＨに向かって昇温することを特徴とする射出成形方法。
5. 請求項３に記載する金型温度調整装置を用い、請求項４に記載する射出成形方法による成形工程の実測金型入れ子温度を射出工程１サイクル毎に射出成形機の表示手段の画面に表示し、射出成形機による樹脂の成形条件が最適となり、成形サイクルの時間が最短となるように、中温熱媒体温度（ＴＨＷ）、低温熱媒体温度（ＴＬＷ）、充填開始金型入れ子温度（ＴＨ）、及び、低温熱媒体の供給停止温度（ＴＭ）、型開開始の入れ子温度（ＴＬ）の設定値を調整し、射出工程時の金型入れ子温度を監視するようにしたことを特徴とする金型温度調整方法。
6. 請求項３に記載する金型温度調整装置を有する射出成形機に備えられた射出充填工程条件の設定画面と、上記の金型温度調整装置の表示手段の画面が、同じ画面上で切換え表示可能であることを特徴とする射出成形機。
7. キャビティ表面から熱媒体通路の中心までの距離ｃが、入れ子厚さｔに対してｃ／ｔ≧０．５８、熱媒体通路の間隔ピッチｐに対してｐ／ｃ≦１．１となることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する金型。
8. 熱媒体通路とマニホールドとが通じる位置において、熱媒体通路の内径をｄとしたとき、熱媒体通路の閉止端部までの深さｆはマニホールドとの連通孔縁より３ｄ以下であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項７に記載する金型。
9. 入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に溝を設けて熱媒体通路に狭窄部が生じないようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項７又は請求項８に記載する金型。
10. 入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項７又は請求項８に記載する金型。
11. 入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする
    請求項１、請求項２、請求項７又は請求項８に記載する金型。
12. 入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けるとともに、該ゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面にも中心軸に対して同心円状の溝を設けて、該ゲートブッシュピンと該入れ子孔を嵌合したときに両者の溝がゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項７又は請求項８に記載する金型。
13. 入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面を大径と小径の異なる外径で段差を形成し、該ゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面にも対応する大径と小径の異なる内径で段差を形成し、該ゲートブッシュピンと該入れ子孔を嵌合したときに両者の段差の位置の差によって周回する空間が形成され、該空間がゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項７又は請求項８に記載する金型。
14. 入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に配置されたゲートブッシュピンの上流側近傍および下流側近傍の入れ子を貫通する熱媒体通路には、該熱媒体通路を横断連通する横断熱媒体通路が設けられたことを特徴とする請求項１０、請求項１１、請求項１２又は請求項１３に記載する金型。
15. 入れ子の熱媒体通路と溶融樹脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して上記熱媒体通路の方向で互いに向き合う位置に上記熱媒体通路と略直交する方向の溝を設けるとともに、該溝に略直交してゲートブッシュピンを貫通し上記向き合う位置の溝を連通する熱媒体連通路を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項７又は請求項８に記載する金型。

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