JP6895817B2 - 射出圧縮成形金型および射出圧縮成形方法 - Google Patents

Description

この発明は、光学素子として機能する光学領域を有する成形品を成形する射出圧縮成形金型および射出圧縮成形方法に関するものである。

射出成形は、溶融樹脂を金型内のキャビティに射出し、冷却固化することで所定形状の成形品を得るものである。射出成形は、複雑な形状の成形品を製造可能であり、生産性も高いため様々な分野の成形品に適用されている。一方、射出成形によって表示装置用意匠パネル等の透明光学部品を製造する場合、溶融樹脂が一様に固化されないために所望の光学等方性を得ることができず、表示画面に虹が見える現象が生じることがある。そこで、所定以上の流動性を持つポリカーボネート系樹脂を金型内のキャビティに射出する射出充填工程の後に、少なくとも表示画面に対向する窓部の成形領域を含む領域に所定の圧縮率で圧縮を行う圧縮工程を備えた射出圧縮成形方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−５８６５５号公報

しかしながら、上記のようなものでは、製造する成形品の一部又は全部について光学異方性の抑制が要求される場合に、射出充填工程における樹脂流動差に起因する残留応力により要求光学特性が満足されなくなる虞があるという問題がある。この問題は、射出充填工程においてキャビティに流入する溶融樹脂の樹脂流動が樹脂流動と垂直な方向について均一であるとは限らず樹脂流動差が生じる虞があり、このような樹脂流動差を伴ってキャビティ内に流入した溶融樹脂は樹脂流動と垂直な方向について密度が不均一となるために生じる。キャビティ内の溶融樹脂の密度が不均一な状態で圧縮工程を実施すると溶融樹脂にかかる圧力も不均一となり、冷却固化後の樹脂内において残留応力が生じて、この残留応力が成形品の光学異方性を高めるため光学異方性の抑制が求められる範囲において要求光学特性が満足されなくなる。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、光学素子として光学異方性の抑制が求められる領域において、残留応力に起因する光学異方性の高まりによって成形品が要求光学特性を満足しなくなることを防ぐことができる射出圧縮成形金型および射出圧縮成形方法を得るものである。

この発明の射出圧縮成形金型は、光学素子として機能する光学領域を有する成形品を成形する射出圧縮成形金型であって、固定金型と、型開閉方向に移動可能であり、溶融樹脂が充填されるキャビティ空間と、キャビティ空間よりも型開閉方向の厚さが大きく、キャビティ空間に充填される溶融樹脂が通過するゲート空間を固定金型との間に形成する可動金型とを備え、固定金型及び可動金型のそれぞれにおいて、キャビティ空間と対向する面の一部又は全部に、光学領域を形成する光学領域形成部が設けられ、溶融樹脂の樹脂流動方向及び型開閉方向と直交する方向を樹脂流動直交方向としたとき、ゲート空間の樹脂流動直交方向の幅は、光学領域形成部の樹脂流動直交方向の幅以上であり、ゲート空間と光学領域形成部とは、樹脂流動直交方向について共通の中心線を有しているものである。

また、この発明の射出圧縮成形方法は、光学素子として機能する光学領域を有する成形品を成形する射出圧縮成形方法であって、一対の金型の間に形成されたキャビティ空間に溶融樹脂を充填する射出充填工程と、一対の金型のそれぞれにおいてキャビティ空間と対向する面の一部又は全部に設けられて光学領域を形成する光学領域形成部により、キャビティ空間に充填した溶融樹脂のうち、成形後に光学領域となる範囲を押圧して圧縮する圧縮工程と、圧縮工程の完了後、キャビティ空間に充填された溶融樹脂を冷却固化させる冷却固化工程とを備え、射出充填工程において、一対の金型の間に形成されたゲート空間を通過させて溶融樹脂をキャビティ空間に充填し、溶融樹脂の樹脂流動方向及び一対の金型の型開閉方向と直交する方向を樹脂流動直交方向としたとき、ゲート空間は、樹脂流動直交方向の幅が光学領域形成部の樹脂流動直交方向の幅以上であり、樹脂流動直交方向について光学領域形成部と共通の中心線を有するとともに、キャビティ空間よりも型開閉方向の厚さが大きいものである。

この発明によれば、光学素子として光学異方性の抑制が求められる領域において、成形後の残留応力を抑制することができる。このため、残留応力に起因する光学異方性の高まりによって成形品が要求光学特性を満足しなくなることを防ぐことができる。

この発明の実施の形態１における射出圧縮成形金型を示す概略断面図である。 キャビティで成形される部分の全範囲が光学領域である成形品を示す斜視図及び平面図である。 キャビティで成形される部分の一部の範囲が光学領域である成形品を示す斜視図及び平面図である。 この発明の実施の形態１における射出圧縮成形方法の射出充填工程を説明する概略断面図である。 この発明の実施の形態１における射出圧縮成形方法の圧縮工程を説明する概略断面図である。 この発明の実施の形態２における射出圧縮成形金型を示す概略断面図である。 この発明の実施の形態２における射出圧縮成形方法のゲート空間内樹脂圧縮工程を説明する概略断面図である。 この発明の実施の形態２における射出圧縮成形方法の圧縮工程を説明する概略断面図である。

実施の形態１．
以下に、この発明の実施の形態１を図１から図５に基づいて説明する。図１は、実施の形態１における射出圧縮成形金型を示す概略断面図であり、型締めによる圧縮がなされる前の状態を示している。射出圧縮成形金型１０は、図中左右方向が型開閉方向である射出圧縮成形金型であり、互いに対向する固定金型１１及び可動金型１２により構成されている。
固定金型１１は、射出成形機の固定盤（図示なし）に取り付けられており、溶融樹脂が流入するスプルー８１が設けられた第１固定金型部材１３と、可動金型１２と対向する第２固定金型部材１４とを有している。第２固定金型部材１４は、可動金型１２と対向する面に凹部１４ｂが設けられており、この凹部１４ｂには、コア面５１ａが形成された固定側入れ子部材５１が取り付けられている。
可動金型１２は、射出成形機の可動盤（図示なし）に取り付けられており、第１可動金型部材１５と、固定金型１１と対向する２つの第２可動金型部材１６とを有している。２つの第２可動金型部材１６は、図中上下方向両端に配置され、その間には２つの固定部材５４、５５が互いに間隔を空けて配置されている。また、固定部材５４、５５及び固定部材５４、５５の間に固定された入れ子支持部材５３に囲まれる空間に形成された凹部１６ｂには、入れ子支持部材５３に支持され、コア面５１ａと対向するキャビティ面５２ａが形成された可動側入れ子部材５２が取り付けられている。また、入れ子支持部材５３の第１可動金型部材１５側の面には２つの凹部が設けられており、それぞれの凹部にはコイルばね９１の一端が取り付けられている。コイルばね９１の他端は第１可動金型部材１５に取り付けられている。なおコア面５１ａ及びキャビティ面５２ａの一部又は全部には、後述する光学領域を形成する光学領域形成部５１ｂ、５２ｂが設けられている。

可動金型１２は、射出成形機の型開閉動作により可動盤とともに前進又は後進する。ここで、「前進は図中右方向（射出圧縮成形金型１０が閉じる方向）に移動することを示し、「後進」は図中左方向（射出圧縮成形金型１０が開く方向）に移動することを示す。可動金型１２が前進して第２固定金型部材１４に形成された当接面１４ａと第２可動金型部材１６に形成された当接面１６ａが当接すると、図中上側の固定部材５４と第２固定金型部材１４との間にゲート空間８３が形成され、固定側入れ子部材５１と可動側入れ子部材５２との間にキャビティ空間８４が形成される。なお、ゲート空間８３のゲート形状はファンゲートであり、その厚さはキャビティ空間８４の厚さよりも大きい。ゲート空間８３の形状や配置の詳細については後述する。

固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２の内部には、それぞれ断面円形の温度調整用流路５９が形成されている。温度調整用流路５９は、加熱用又は冷却用の媒体が流通してキャビティ空間８４に充填された溶融樹脂を加熱又は冷却するもので、図示しない熱媒体循環温度調整機などの金型温度調整手段により温度調整された水や油、空気等の流体媒体が流通する。温度調整用流路５９は、例えばフォトエッチングで製作された金属板を複数重ねて拡散接合する方法や、３次元造形などで固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２を製造することで形成してもよいし、機械加工などにより形成してもよい。温度調整用流路５９の数や配置は特に限られるものではないが、より急速に溶融樹脂を加熱又は急速するため、複数設けることが好ましい。また、溶融樹脂を均等に冷却するため、固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２の広い範囲にわたって配置することが好ましい。また、温度調整用流路５９は、固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２の内部に限らず、固定金型１１や可動金型１２の他の部位に設けてもよい。

スプルー８１は、一端が射出圧縮成形金型１０の外部に開口し、他端がランナー８２に接続されている。ランナー８２は、第１固定金型部材１３及び第２固定金型部材１４の接続部分に沿って進み、可動金型１２の方向へ曲がってゲート空間８３まで延びるもので、スプルー８１とゲート空間８３を連通する。

次に、射出圧縮成形金型１０で成形される成形品の図を用いてゲート空間８３についてより詳細に説明する。なお、図２は、キャビティ空間８４で成形される部分の全範囲が光学領域である成形品を示す図であり、図２（ａ）は成形品の斜視図、図２（ｂ）は平面図である。なお、以降では溶融樹脂をゲート空間８３やキャビティ空間８４に充填する際に溶融樹脂が流動する方向、すなわち図２（ｂ）における上下方向を樹脂流動方向と称し、成形品８０１の底面と平行かつ樹脂流動方向と直交する方向、すなわち図２（ｂ）における左右方向を樹脂流動直交方向と称する。
成形品８０１は、キャビティ空間８４で冷却固化された溶融樹脂からなり、成形品製品となるキャビティ部８０１ａと、ゲート空間８３で冷却固化された溶融樹脂からなり、キャビティ部８０１ａと樹脂流動方向で隣接するファンゲート部８０１ｂとを有している。ファンゲート部８０１ｂは、最終的に機械加工や切断加工によりキャビティ部８０１ａから分離される。

キャビティ部８０１ａは、その全範囲が光学領域８０１ｃとなっている。ここで「光学領域」とは、成形品８０１が光学素子として機能する領域であり、用途に応じて所定の光学特性が要求される領域であって、例えば表示装置用パネルのディスプレイ部などである。ファンゲート部８０１ｂは、その底面がキャビティ部８０１ａに向かって広くなる三角形状である。成形品８０１において、ファンゲート部８０１ｂ及び光学領域８０１ｃは、ともに樹脂流動直交方向の幅がＬで等しくなっている。また、ファンゲート部８０１ｂと光学領域８０１ｃは樹脂流動直交方向の中心が揃っており、樹脂流動直交方向について共通の中心線Ｃ１を有している。なお、ファンゲート部８０１ｂは、樹脂流動直交方向にについて対称な形状であることが好ましい。また、ファンゲート部８０１ｂの厚みは、キャビティ部８０１ａの厚み以上であることが好ましい。また、図２の例ではファンゲート部８０１ｂと光学領域８０１ｃの樹脂流動直交方向の幅が等しくなっているが、ファンゲート部８０１ｂの樹脂流動直交方向の幅が光学領域８０１ｃの樹脂流動直交方向の幅以上であればよい。
なお、図２に示した成形品８０１のようにキャビティ部８０１ａ全体が光学領域８０１ｃとなるのは、例えば光学特性が要求されるディスプレイ部等のみを成形品製品として製造する場合である。

図３は、キャビティで成形される部分の一部の範囲が光学領域である成形品を示す図であり、図３（ａ）は成形品の斜視図、図３（ｂ）は平面図である。図３でも図２の場合と同様に、図３（ｂ）における上下方向を樹脂流動方向と称し、図３（ｂ）における左右方向を樹脂流動直交方向と称する。
成形品８０２は、キャビティ空間８４で冷却固化された溶融樹脂からなり、成形品製品となるキャビティ部８０２ａと、ゲート空間８３で冷却固化された溶融樹脂からなり、キャビティ部８０２ａと樹脂流動方向で隣接するファンゲート部８０２ｂとを有している。ファンゲート部８０２ｂは、最終的に機械加工や切断加工によりキャビティ部８０２ａから分離される。

キャビティ部８０２ａは、その一部の範囲が光学領域８０２ｃとなっている。ファンゲート部８０２ｂは、その底面がキャビティ部８０２ａに向かって広くなる三角形状である。成形品８０２において、ファンゲート部８０２ｂの樹脂流動直交方向の幅Ｌ２は、光学領域８０２ｃの樹脂流動直交方向の幅Ｌ１以上となっている。また、ファンゲート部８０２ｂと光学領域８０２ｃは樹脂流動直交方向の中心が揃っており、樹脂流動直交方向について共通の中心線Ｃ２を有している。なお、ファンゲート部８０２ｂは、樹脂流動直交方向にについて対称な形状であることが好ましい。また、ファンゲート部８０２ｂの厚みは、キャビティ部８０２ａの厚み以上であることが好ましい。
なお、図３に示した成形品８０２のようにキャビティ部８０２ａの一部が光学領域８０２ｃとなるのは、光学特性が要求されるディスプレイ部等と、その周辺の枠部を一体の成形品製品として製造する場合である。

射出圧縮成形金型１０のキャビティ空間８４及びゲート空間８３や光学領域形成部５１ｂ、５２ｂの大きさ及び形状、それぞれの位置関係は、成形品８０１、８０２のキャビティ部８０１ａ、８０２ａ及びファンゲート部８０１ｂ、８０２ｂや光学領域８０１ｃ、８０２ｃの大きさや形状、それぞれの位置関係と同様である。このため、成形品８０１のようにキャビティ部８０１ａ全体が光学領域８０１ｃである場合、光学領域形成部５１ｂ、５２ｂは、固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２のキャビティ空間８４に対向する面全体に亘って設けられ、成形品８０２のようにキャビティ部８０２ａの一部が光学領域８０２ｃである場合、光学領域形成部５１ｂ、５２ｂは、固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２のキャビティ空間８４に対向する面のうち光学領域８０２ｃに対応する部分のみに設けられる。また、ゲート空間８３の樹脂流動直交方向の幅は、光学領域形成部５１ｂ、５２ｂの樹脂流動直交方向の幅以上である。また、ゲート空間８３の樹脂流動直交方向の中心と光学領域形成部５１ｂ、５２ｂの樹脂流動直交方向の中心は揃っており、共通の中心線を有している。なお、ゲート空間８３は、樹脂流動直交方向にについて対称な形状であることが好ましい。また、ゲート空間８３の厚みは、キャビティ空間８４の厚み以上であることが好ましい。

次に、動作について説明する。図４は、実施の形態１における射出圧縮成形方法の射出充填工程を説明する概略断面図であり、図５は、実施の形態１における射出圧縮成形方法の圧縮工程を説明する概略断面図である。まず、溶融樹脂８０を射出する前に次工程の圧縮工程における圧縮量を見込んでキャビティ空間８４の容積を拡大した状態で、射出成形機の射出装置ノズル（図示なし）によってスプルー８１内に溶融樹脂８０を射出し、スプルー８１、ランナー８２、ゲート空間８３を通過させてキャビティ空間８４に溶融樹脂８０を充填させる。この間、温度調整用流路５９に加熱用の媒体を流通させ、固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２の温度を溶融樹脂８０のガラス転移温度や結晶化温度以上に保つ。溶融樹脂８０が光学領域形成部５１ｂ、５２ｂに達した段階で、射出による溶融樹脂８０の充填を継続しながら次工程の圧縮工程を実施する。なお、上述したように、ゲート空間８３の樹脂流動直交方向の幅は光学領域形成部５１ｂ、５２ｂの樹脂流動直交方向の幅以上であり、ゲート空間８３の樹脂流動直交方向の中心と光学領域形成部５１ｂ、５２ｂの樹脂流動直交方向の中心が揃っているため、溶融樹脂８０がゲート空間８３からキャビティ空間８４を流動する際、後に光学領域８０１ｃ、８０２ｃとなる範囲において溶融樹脂が放射状に広がって流動することがなく、樹脂流動直交方向の樹脂流動差が抑制されて均等に溶融樹脂８０が行き渡る。また、内部の圧力も樹脂流動直交方向について均等となる。

圧縮工程では、入れ子支持部材５３に取り付けられたコイルばね９１を射出成形機の型締め動作により圧縮し、可動側入れ子部材５２を固定側入れ子部材５１の方向へ前進させ、キャビティ空間８４に充填されている溶融樹脂８０を圧縮する。所定回数又は所定時間圧縮後、冷却固化工程を実施する。圧縮の際は、成形時に光学領域８０１ｃ、８０２ｃとなる範囲をキャビティ面５２ａに設けられた光学領域形成部５２ｂによって少なくとも１回押圧する。なお、後に光学領域８０１ｃ、８０２ｃとなる範囲においては、射出充填工程において溶融樹脂８０が均等に行き渡っているため、圧縮工程において加わる圧力も樹脂流動直交方向について均等となっている。

圧縮工程の完了後、固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２の温度調整用流路５９を流通させる媒体を加熱用から冷却用の媒体に切り換え、キャビティ空間８４内の溶融樹脂８０を冷却固化させる冷却固化工程を実施する。キャビティ空間８４内の溶融樹脂８０の冷却固化が完了するまで射出成形機の型締力を射出圧縮成形金型１０に付与し、冷却固化の完了後、射出圧縮成形金型１０を開いて成形品を取り出す。圧縮工程で加わる圧力が均等だったことと同様の理由により、冷却固化後に光学領域８０１ｃ、８０２ｃとなる範囲については、型締力によって加わる圧力も樹脂流動直交方向について均等となっている。なお、実施の形態１では圧縮にコイルばね９１を用いているが、これに限られるものではなく油圧シリンダやアクチュエータを用いてもよい。また、実施の形態１では圧縮工程の完了後に温度調整用流路５９に流通させる媒体を加熱用のものから冷却用のものに切り換えているが、これに限られるものではなく、例えば圧縮工程の途中でもキャビティ空間８４全体に溶融樹脂８０が行き渡れば、その段階で加熱用の媒体の流通を停止させてもよい。

実施の形態１によれば、残留応力に起因する光学異方性を光学領域において抑制することができる。より具体的には、ファンゲート形状のゲート空間について樹脂流動直交方向の幅を光学領域の樹脂流動直交方向の幅以上とし、ゲート空間の樹脂流動直交方向の中心と光学領域を形成する光学領域形成部の樹脂流動直交方向の中心とを揃えたため、後に光学領域となる範囲において、射出充填工程で溶融樹脂がキャビティ空間内に充填される際に樹脂流動直交方向の樹脂流動差が抑制され、圧縮工程において圧縮により加わる圧力や、冷却固化工程において型締力により加わる圧力が樹脂流動直交方向について均等となった。このため、冷却固化後において光学領域における残留応力が抑制され、残留応力に起因する光学異方性が抑制することができる。

また、溶融樹脂が光学領域形成部に達した段階から溶融樹脂の充填を継続しながら圧縮を実施し、成形時に光学領域となる範囲を少なくとも１回押圧するため、後に光学領域となる範囲がより確実に圧縮され、残留応力に起因する光学異方性を光学領域においてさらに抑制することができる。

また、射出充填工程において温度調整用流路に加熱用の媒体を流通させ、固定側入れ子部材及び可動側入れ子部材の温度を溶融樹脂のガラス転移温度や結晶化温度以上に保つため、キャビティ空間内の溶融樹脂の流動性が高まり、キャビティ空間内への溶融樹脂の充填が容易になるともに、射出充填工程において溶融樹脂の表面が固化し、残留応力が発生することを防ぐことができる。

また、加熱用の媒体と冷却用の媒体を同じ温度調整用流路に流通させる構成とし、冷却固化工程の開始時に加熱用から冷却用に媒体を切り換えているため、固定側入れ子部材及び可動側入れ子部材の温度が加熱時の予熱によって不均一となることを防ぎ、固定側入れ子部材及び可動側入れ子部材の温度を均一かつ急速に下げることができるとともに、冷却固化される溶融樹脂内に温度のばらつきによる残留応力が発生することを防ぐことができる。これにより、残留応力に起因する光学異方性をさらに抑制することができる。

実施の形態２．
以下に、この発明の実施の形態２を図６から図８に基づいて説明する。なお、図１から図５と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。図６は、実施の形態２における射出圧縮成形金型を示す概略断面図であり、型締めによる圧縮がなされる前の状態を示している。射出圧縮成形金型２０は、固定金型１１及び可動金型２２により構成されている。固定金型１１は実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
可動金型２２は、実施の形態１と同様に射出成形機の可動盤（図示なし）に取り付けられており、第１可動金型部材１５と、固定金型１１と対向する２つの第２可動金型部材１６とを有している。

２つの第２可動金型部材１６は、図中上下方向両端に配置され、その間には２つの固定部材５４１、５５が互いに間隔を空けて配置されている。また、実施の形態１と同様に、固定部材５４１、５５及び固定部材５４１、５５の間に固定された入れ子支持部材５３に囲まれる空間に形成された凹部１６ｂには、入れ子支持部材５３に支持され、コア面５１ａと対向するキャビティ面５２ａが形成された可動側入れ子部材５２が取り付けられている。また、入れ子支持部材５３の第１可動金型部材１５側の面には２つの凹部が設けられており、それぞれの凹部にはコイルばね９１の一端が取り付けられている。コイルばね９１の他端は第１可動金型部材１５に取り付けられている。

固定部材５４１は、型開閉方向に移動可能であり、固定金型１１との間にゲート空間８３１を形成する可動側小型入れ子部材５２１を支持している。可動側小型入れ子部材５２１の内部には、断面円形の温度調整用流路５９１が形成されている。温度調整用流路５９１は、温度調整用流路５９と同様に加熱用又は冷却用の媒体が流通して、ゲート空間８３１に充填された溶融樹脂を加熱又は冷却するもので、図示しない熱媒体循環温度調整機などの金型温度調整手段により温度調整された水や油、空気等の流体媒体が流通する。

可動金型２２は、実施の形態１と同様に射出成形機の型開閉動作により可動盤とともに前進又は後進する。可動金型２２が前進して第２固定金型部材１４に形成された当接面１４ａと第２可動金型部材１６に形成された当接面１６ａが当接すると、図中上側の固定部材５４１及び可動側小型入れ子部材５２１と第２固定金型部材１４との間にゲート空間８３１が形成される。また、実施の形態１と同様に固定側入れ子部材５１と可動側入れ子部材５２との間にキャビティ空間８４が形成される。ゲート空間８３１は、実施の形態１のゲート空間８３よりも厚さが大きい。厚さ以外の形状や配置については、実施の形態１のゲート空間８３と同じファンゲートである。また、樹脂流動直交方向の幅が光学領域形成部５１ｂ、５２ｂの幅より大きい点や、樹脂流動直交方向の中心が光学領域形成部５１ｂ、５２ｂと揃っている点もゲート空間８３と同様である。

次に、動作について説明する。実施の形態２では、射出充填工程中にゲート空間内樹脂圧縮工程を実施する点が実施の形態１と異なる。図７は、実施の形態２における射出圧縮成形方法のゲート空間内樹脂圧縮工程を説明する概略断面図であり、図８は、実施の形態２における射出圧縮成形方法の圧縮工程を説明する概略断面図である。まず、溶融樹脂８０を射出する前に圧縮量を見込んでゲート空間８３１及びキャビティ空間８４の容積を拡大した状態で、射出成形機の射出装置ノズル（図示なし）によってスプルー８１内に溶融樹脂８０を射出し、スプルー８１、ランナー８２を通してゲート空間８３１に溶融樹脂８０を充填させる。そして、ゲート空間８３１に溶融樹脂８０が充填された状態で第１可動金型部材１５と可動側小型入れ子部材５２１との間に組み込まれた油圧シリンダ（図示なし）により可動側小型入れ子部材５２１を第２固定金型部材１４の方向に前進させ、ゲート空間８３１に充填された溶融樹脂８０を圧縮する。所定回数又は所定時間圧縮後、ゲート空間８３１に充填され、圧縮された溶融樹脂をキャビティ空間８４に流入させる。この間、固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２の温度調整用流路５９と、可動側小型入れ子部材５２１の温度調整用流路５９１に加熱用の媒体を流通させ、固定側入れ子部材５１、可動側入れ子部材５２及び可動側小型入れ子部材５２１の温度を溶融樹脂８０のガラス転移温度や結晶化温度以上に保つ。溶融樹脂８０が光学領域形成部５１ｂ、５２ｂに達した段階で、射出による溶融樹脂８０の充填を継続しながら次工程の圧縮工程を実施する。なお、実施の形態２では油圧シリンダを使用して可動側小型入れ子部材５２１を前進させたが、これに限られるものではなく、アクチュエータを用いてもよい。

圧縮工程では、実施の形態１と同様に入れ子支持部材５３に取り付けられたコイルばね９１を射出成形機の型締め動作により圧縮し、可動側入れ子部材５２を固定側入れ子部材５１の方向へ前進させ、キャビティ空間８４に充填されている溶融樹脂８０を圧縮する。所定回数又は所定時間圧縮後、冷却固化工程を実施する。圧縮の際は、成形時に光学領域８０１ｃ、８０２ｃとなる範囲をキャビティ面５２ａに設けられた光学領域形成部５２ｂによって少なくとも１回押圧する。

圧縮工程の完了後、固定側入れ子部材５１及び可動側入れ子部材５２の温度調整用流路５９と、可動側小型入れ子部材５２１の温度調整用流路５９１に流通させる媒体を加熱用から冷却用の媒体に切り換え、ゲート空間８３１及びキャビティ空間８４内の溶融樹脂８０を冷却固化させる。ゲート空間８３１及びキャビティ空間８４内の溶融樹脂８０の冷却固化が完了するまで射出成形機の型締力を射出圧縮成形金型２０に付与し、冷却固化の完了後、射出圧縮成形金型２０を開いて成形品を取り出す。その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、ゲート空間に充填された段階でも溶融樹脂を圧縮するため、溶融樹脂がゲート空間からキャビティ空間に流入する際、樹脂流動直交方向の樹脂流動差がさらに抑制され、残留応力に起因する光学異方性をさらに抑制することができる。

また、射出充填工程において可動側小型入れ子部材に設けられた温度調整用流路に加熱用の媒体を流通させ、可動側小型入れ子部材を溶融樹脂のガラス転移温度や結晶化温度以上に保つため、ゲート空間内の溶融樹脂の流動性が高まり、キャビティ空間内への溶融樹脂の充填が容易となる。

また、可動側小型入れ子部材においても加熱用の媒体と冷却用の媒体を同じ温度調整用流路に流通させる構成とし、冷却固化工程の開始時において加熱用から冷却用に媒体を切り換えているため、可動側小型入れ子部材の温度が加熱時の予熱によって不均一となることを防ぎ、可動側小型入れ子部材の温度を均一かつ急速に下げることができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０、２０ 射出圧縮成形金型、１１ 固定金型、１２、２２ 可動金型、１３ 第１固定金型部材、１４ 第２固定金型部材、１４ｂ 凹部、１５ 第１可動金型部材、１６ 第２可動金型部材、１６ｂ 凹部、５１ 固定側入れ子部材、５１ａ コア面、５２ 可動側入れ子部材、５２ａ キャビティ面、５１ｂ、５２ｂ 光学領域形成部、５２１ 可動側小型入れ子部材、５９、５９１ 温度調整用流路、８０ 溶融樹脂、８３、８３１ ゲート空間、８４ キャビティ空間、８０１、８０２ 成形品、８０１ａ、８０２ａ キャビティ部、８０１ｂ、８０２ｂ ファンゲート部、８０１ｃ、８０２ｃ 光学領域、Ｃ１、Ｃ２ 中心線

Claims (11)

1. 光学素子として機能する光学領域を有する成形品を成形する射出圧縮成形金型であって、
   固定金型と、
   型開閉方向に移動可能であり、溶融樹脂が充填されるキャビティ空間と、前記キャビティ空間よりも前記型開閉方向の厚さが大きく、前記キャビティ空間に充填される溶融樹脂が通過するゲート空間を前記固定金型との間に形成する可動金型とを備え、
   前記固定金型及び前記可動金型のそれぞれにおいて、前記キャビティ空間と対向する面の一部又は全部に、前記光学領域を形成する光学領域形成部が設けられ、
   前記溶融樹脂の樹脂流動方向及び前記型開閉方向と直交する方向を樹脂流動直交方向としたとき、前記ゲート空間の前記樹脂流動直交方向の幅は、前記光学領域形成部の前記樹脂流動直交方向の幅以上であり、前記ゲート空間と前記光学領域形成部とは、前記樹脂流動直交方向について共通の中心線を有していることを特徴とする射出圧縮成形金型。
2. 前記固定金型及び前記可動金型は、互いに対向する面に凹部がそれぞれ設けられており、前記凹部には、前記キャビティ空間を形成し、前記キャビティ空間と対向する面の一部又は全部に前記光学領域形成部が設けられた入れ子部材がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の射出圧縮成形金型。
3. 前記可動金型は、前記固定金型との間に前記ゲート空間を形成し、前記型開閉方向に移動可能な第２の入れ子部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載の射出圧縮成形金型。
4. 前記入れ子部材は、前記キャビティ空間に流入した前記溶融樹脂を加熱する媒体または前記溶融樹脂を冷却する媒体が流通する流路が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の射出圧縮成形金型。
5. 前記第２の入れ子部材は、前記ゲート空間に流入した前記溶融樹脂を加熱する媒体または前記溶融樹脂を冷却する媒体が流通する第２の流路が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の射出圧縮成形金型。
6. 前記光学領域形成部は、前記固定金型及び前記可動金型のそれぞれにおいて前記キャビティ空間と対向する面の一部のみに設けられており、前記光学領域と、該光学領域の周辺部分とを一体に成形可能な請求項１から５のいずれか１項に記載の射出圧縮成形金型。
7. 光学素子として機能する光学領域を有する成形品を成形する射出圧縮成形方法であって、
   一対の金型の間に形成されたキャビティ空間に溶融樹脂を充填する射出充填工程と、
   前記一対の金型のそれぞれにおいて前記キャビティ空間と対向する面の一部又は全部に設けられて前記光学領域を形成する光学領域形成部により、前記キャビティ空間に充填した前記溶融樹脂のうち、成形後に前記光学領域となる範囲を押圧して圧縮する圧縮工程と、
   前記圧縮工程の完了後、前記キャビティ空間に充填された前記溶融樹脂を冷却固化させる冷却固化工程とを備え、
   前記射出充填工程において、前記一対の金型の間に形成されたゲート空間を通過させて前記溶融樹脂を前記キャビティ空間に充填し、
   前記溶融樹脂の樹脂流動方向及び前記一対の金型の型開閉方向と直交する方向を樹脂流動直交方向としたとき、前記ゲート空間は、前記樹脂流動直交方向の幅が前記光学領域形成部の前記樹脂流動直交方向の幅以上であり、前記樹脂流動直交方向について前記光学領域形成部と共通の中心線を有するとともに、前記キャビティ空間よりも前記型開閉方向の厚さが大きいことを特徴とする射出圧縮成形方法。
8. 前記射出充填工程の実施中に、前記ゲート空間に充填された前記溶融樹脂を圧縮するゲート空間内樹脂圧縮工程をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の射出圧縮成形方法。
9. 前記溶融樹脂が前記光学領域形成部に達した段階から、前記溶融樹脂の充填を継続しながら前記溶融樹脂の圧縮を実施することを特徴とする請求項７または８に記載の射出圧縮成形方法。
10. 前記射出充填工程において、前記キャビティ空間に充填された前記溶融樹脂を加熱する媒体を前記一対の金型に設けられた流路に流通させるとともに、前記冷却固化工程において、前記キャビティ空間に充填された前記溶融樹脂を冷却する媒体を前記流路に流通させることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の射出圧縮成形方法。
11. 前記光学領域形成部は、前記一対の金型のそれぞれにおいて前記キャビティ空間と対向する面の一部のみに設けられており、前記光学領域と、該光学領域の周辺部分とを一体に成形する請求項７から１０のいずれか１項に記載の射出圧縮成形方法。

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