JPH08224757A

JPH08224757A - 射出成形金型

Info

Publication number: JPH08224757A
Application number: JP3373395A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Saito; 一男齊藤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-03
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP3579105B2

Abstract

(57)【要約】【目的】精度を必要とされる面の転写性を向上させるこ
とのできる射出成形金型を提供する。【構成】射出成形金型において、キャビティ部１０の金
型面を構成する金型部材６，７，８の内、少なくとも１
面３１Ｂは、他の金型部材７，８よりも熱伝導率が高い
金型部材６により形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックの射出成
形法に用いる射出成形金型に係わり、詳しくは、射出成
形品の高精度を要求される面への転写性を向上させる射
出成形金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】面精度を必要とするレンズ・プリズムな
どの光学素子を射出成形する場合、成形品の各部の肉厚
の違いにより冷却速度が異なり、これによる各部での収
縮率の違いは不均一な応力分布を引き起こし、その結果
として成形品の面精度を損なうという問題がある。これ
を解決する手段として、特開昭６２−８００１５号公報
所載の技術が開示されている。この従来技術を図８〜図
１０により説明する。図８はレンズ成形用金型の縦断面
図、図９は図８のＡ−Ａ断面図、図１０は図８の可動入
駒部をパーティング面からみた平面図である。図８にお
いて、１０１ａは、互いに対向して配設される金型の一
方の金型架体に係る固定架体、１０１ｂは、他の一方の
金型架体に係る可動架体である。

【０００３】固定架体１０１ａには、固定スリーブ１０
２ａが組合わされて金型の取付板１０３ａにより、前記
スリーブのフランジ部１０４ａを前記固定架体１０１ａ
と挟持するように固定される。固定スリーブ１０２ａの
組合わせ固定後、固定スリーブ１０２ａの外周と固定架
体１０１ａとの境界に、第１の空隙（以下エアギャップ
という）１０５ａと第２の空隙（以下エアギャップとい
う）１０６ａが形成されるように、前記固定スリーブ１
０２ａの外周には段差部１２４を設けるか寸法的に形状
が配慮されている。１０７ａは、キャビティ１０８の一
部を形成する固定入駒であり、前記固定スリーブ１０２
ａに嵌着されている。固定入駒１０７ａと固定スリーブ
１０２ａと合わせて固定入駒部と称する。

【０００４】固定入駒１０７ａと固定スリーブ１０２ａ
と取付版１０３ａとを貫通して、冷却穴１０９が穿設さ
れ、仕切板１１０がそれぞれの冷却穴１０９に挿入固定
されている。これら冷却穴１０９は、取付板１０３ａの
冷媒導入部１１１に連通し、外部の冷却装置および制御
装置（図示せず）に連動して冷媒が固定入駒１０７ａ内
を循環できるようになっている。１１３は温度感知セン
サーであり、リード線１１３ａにより金型外部に導か
れ、前記温度制御装置に結線されている。一方、前記固
定スリーブ１０２ａにはヒータ１１２が、キャビティ中
心軸に対して軸対称に配置されている。図９は、前記冷
却穴１０９およびヒータ１１２の配置例を示したもので
ある。ヒータ１１２からのリード線１１２ａは、固定架
体１０１ａに形成されている環状の溝１１４にいったん
導かれ、前記温度制御装置に結線されている。上記ヒー
タ１１２および冷却穴１０９の配置（挿入深さや中心軸
からの距離）は、レンズの形状や大きさにより適宜選択
される。そして、その配置は好ましくは、キャビティ面
１０８ａ，１０８ｂに対して、軸対称で、かつ等距離に
配置されることが望ましい。

【０００５】固定架体１０１ａに対向して配設される可
動架体１０１ｂには、前記固定入駒１０７ａ、固定スリ
ーブ１０２ａに対向し、可動入駒１０７ｂ、可動スリー
ブ１０２ｂが配置されている。すなわち、キャビティ１
０８を形成するための可動入駒１０７ｂが型開き方向に
摺動可能に可動スリーブ１０２ｂに嵌め合わされ、その
可動スリーブ１０２ｂが可動架体１０１ｂに組み合わさ
れ固定されている。可動入駒１０７ｂと可動スリーブ１
０２ｂとを合わせて可動入駒部と称する。可動入駒部に
もヒータ１１２および冷却穴１０９が同様に設けられて
いる。可動入駒部のヒータ１１２および冷却穴１０９
は、好ましくはキャビティ１０８の中心軸に対し、軸対
称に配置されるとともに、その配置距離は、固定入駒部
のヒータ１１２および冷却穴１０９と等しくなることが
望ましい。

【０００６】可動スリーブ１０２ｂと可動架体１０１ｂ
との境界には、固定側と同様第１のエアギャップ１０５
ｂと第２のエアギャップ１０６ｂが形成されるように、
可動スリーブ１０２ｂの外周部に段差部１２４を設ける
か寸法的に形状が配慮されている。段差部１２４は、固
定，可動入駒部と金型架体との境界、図８では固定スリ
ーブ１０２ａと固定架体１０１ａ，可動スリーブ１０２
ｂと可動架体１０１ｂとの境界接触部となるもので、こ
の段差部と金型架体とは円柱面で接触するように構成さ
れており、他の境界部に断熱部となる第１のエアギャッ
プ１０５ａ，１０５ｂ、第２のエアギャップ１０６ａ，
１０６ｂが形成されているものである。１１５は、固
定，可動入駒１０７ａ，１０７ｂ間に溶融樹脂を充填す
るキャビティ１０８を形成しうるように前記可動入駒１
０７ｂを押圧する加圧手段である。１１６はスプル、１
１７はランナ、１１８はゲートを示し、これらは溶融樹
脂の通路を形成するとともに、キャビティ１０８への樹
脂充填通路となっている。

【０００７】１１９は、互いに対向して配設される金型
のパーティング面で、固定入駒部，固定架体と可動入駒
部，可動架体との合わせ面であり分離面となるものであ
る。１２３は、金型結合のための受板である。１２０は
固定スリーブ１０２ａおよび可動スリーブ１０２ｂのパ
ーティング面１１９に円状に形成した第３のエアギャッ
プともいうべき断熱溝である。この断熱溝１２０は、図
１０に示すように、ランナ１１７、ゲート１１８など溶
融樹脂充填通路と交錯しないように部分的に不連続部１
２２を形成している。１２１は固定架体１０１ａ，可動
架体１０１ｂに穿設された冷却穴であり、前記固定，可
動入駒１０７ａ，１０７ｂに穿設された冷却穴１０９と
は、金型内で連結しておらず、金型架体部のみで独立し
て温度調節できるようになっている。

【０００８】この従来技術の金型構造は、架体部を除く
入駒部だけの加熱、冷却を可能としたため、成形サイク
ルの大幅短縮が可能となり、さらに前記キャビティ面１
０８ａ，１０８ｂの温度分布幅を極めて小さくすること
ができる。その効果を発揮する第１の特徴は、架体部と
スリーブとの間に第１のエアギャップ１０５ａ，１０５
ｂと第２のエアギャップ１０６ａ，１０６ｂを形設した
ことにある。これらのエアギャップの断熱効果により、
架体部と入駒部との大部分の熱移動が遮断可能となった
ためである。これらのエアギャップの寸法ｇ₁，ｇ₂は
架体部とスリーブ間で伝導による熱移動が生じない寸法
であれば良く、好ましくは５μｍ以上が効果的である。

【０００９】この従来技術の第２の特徴は、上記パーテ
ィング面１１９での接触による熱移動を遮断する第３の
エアギャップを固定，可動スリープ１０２ａ，１０２ｂ
の段差部１２４の近傍のパーティング面に形設したこと
にある。前記断熱溝１２０の寸法は、溝幅ｇ₃は、段差
部１２４でのスリーブと架体部間の熱流すなわち熱移動
を防止できる寸法であれば良く、好ましくは５μｍ以上
が最適である。また、溝深さｌは、ヒータ１１２の位置
やキャビティ１０８の大きさによって決まるが、基本的
には溝幅ｇ₃と同様、段差部での熱移動を遮断できる寸
法であれば良く、好ましくは５ｍｍ以上が最適である。

【００１０】この従来技術によれば、スリーブと架体部
との間に設けたエアギャップと、スリーブパーティング
面に設けた断熱溝２０により、入駒部だけの加熱冷却を
キャビティ面の温度分布を小さくしたまま行うことがで
きるようになった。これによりレンズ成形サイクルの大
幅な短縮が可能となり、レンズのコスト低減に寄与する
ところが大きいというものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術による金型部材に空隙（エアギャップ）や断熱溝を設
けて成形品の冷却を均一化する手段は、徐冷効果が薄い
ため、厚肉成形品になると、内部応力分布が不均一とな
り、これを可動側入駒部により圧縮しても、レンズ・プ
リズムなどの光学素子の成形品では、良好な面精度は得
られないという問題点があった。

【００１２】本発明は、上記従来に問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の目的
は、精度を必要とされる面の転写性を向上させることの
できる射出成形金型を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１、２または３に係る発明は、射出成形金型
において、キャビティ部の金型面を構成する金型部材の
内、少なくとも１面は、他の金型部材よりも熱伝導率が
高い金型部材により形成されていることを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１、２または３に係る発明の作用では、
射出成形金型内に溶融した樹脂を射出し、ヒケ限界圧以
下の保圧を掛けると、その冷却過程で他の金型部材より
も熱伝導率が高い材料で作製された部材に接している成
形品の面にのみヒケが発生し、これにより他の金型面の
転写性が向上する。請求項２に係る発明の作用では、上
記作用に加え、熱伝導率が高い金型部材の金型面を微細
な砂目面とすることにより、冷却過程における樹脂の剥
離を促進させる。請求項３に係る発明の作用では、上記
作用に加え、熱伝導率が高い金型部材を入子化すること
により、軟質金属を用いても、型締め力により変形する
恐れがなくなる。

【００１５】

【実施例１】図１〜図４は実施例１を示し、図１は成形
品たるプリズムの斜視図、図２は射出成形金型の斜視
図、図３は射出成形金型のキャビティ部の拡大斜視図、
図４はキャビティ部の拡大断面図である。

【００１６】図１において、１２は成形品たるプリズム
であり、鏡面に仕上げられるべき光学機能面たるＡ面１
３、Ｂ面１４およびＣ面１５を有する。これらの光学機
能面を挟んで、側面３５、３６が形設され、側面３６に
は、ゲート３６ａ、ランナ３６ｂが連設している。本実
施例では、このプリズム１２を成形する射出成形金型に
ついて説明する。

【００１７】図２において、射出成形金型は固定金型と
可動金型とからなり、固定金型は、主に固定側取付板１
と固定側型板２と固定側型板２に埋設された固定側スリ
ーブ９とから構成されている。可動金型は、主に可動側
型板３とスペーサブロック４と可動側取付板５と可動型
板３に埋設された可動側スリーブ６とから構成されてい
る。可動スリーブ６は炭素鋼からなり、２ヵ所に可動金
型側のキャビティ部１０が配設されている。キャビティ
部１０は、図３に示すように、可動スリーブ６に穿設さ
たプリズム１２の厚さに相当する幅の長方形の穴と、そ
の穴に挿設された鏡面入子７、８とによって形成されて
いる。前記長方形の穴の側面３１Ａ，３１Ｂの表面は、
図４に示すように、微細な砂目面３７に仕上げられてい
る。鏡面入子７、８は、プリズム１２のＡ面１３、Ｃ面
１５を形成する金型部材であり、可動スリーブ６より熱
伝導率の低いジルコニアからなる。Ａ面１３、Ｃ面１５
に相当する鏡面入子７、８の表面は鏡面に仕上げられて
いる。可動スリーブ６の長方形の穴の側面３１Ｂの側に
は、溶融樹脂が流れ込むゲ−ト部１１が刻設されてい
る。

【００１８】一方、固定金型側のキャビティを構成する
部材は、固定側スリーブ９である。固定側スリーブ９の
表面は、プリズム１２のＢ面１４を形成する。固定スリ
ーブ９はジルコニアからなり、表面は鏡面に仕上げられ
ている。可動金型側のキャビティ部１０と固定金型側の
固定スリーブ９の表面とでキャビティを構成するもので
ある。

【００１９】つぎに、本実施例の作用を説明する。図２
に示す射出成形金型を閉じた状態で、図示を省略した射
出成形機のノズルより、射出成形金型のキャビティに溶
融した樹脂を射出する。その後、図３に示すゲート部１
１の樹脂が固化するまで、ヒケ限界圧以下の圧力を保圧
として掛ける。キャビティを形成する面の中で、側面３
１Ａ，３１Ｂを形成している可動スリーブ６は、図３の
鏡面入子７、８および図２の固定側スリーブ９よりも熱
伝導率が高いため、図４に示すように、樹脂が固化する
段階において、樹脂３２の可動側スリーブ６に接触した
部分は、いち早くスキン層３３を形成するが、保圧が低
いため樹脂３２が砂目面３７に十分に充填されず、側面
３１Ａ，３１Ｂと樹脂３２との間に空気層３４が点在し
剥離しやすくなる。その後、収縮による内部応力によっ
て引っ張られ、結果としてプリズム１２の側面３５、３
６（図１参照）がヒケることになる。これにより、プリ
ズム１２の光学機能面たる鏡面のＡ面１３、Ｂ面１４お
よびＣ面１５は転写性が良好となる。

【００２０】本実施例によれば、射出成形金型のキャビ
ティを形成する鏡面部より、側面部の金型面の熱伝導率
を高くし、加えて表面を砂目面にすることで、鏡面部以
外の面にヒケを誘発し、鏡面部の転写性が良好なプリズ
ムを得ることができる。また、熱伝導率の異なる材料
を、成形品の形状に合わせて使い分けることにより、高
精度の成形品を得る射出成形金型を簡単な構造にするこ
とができる。

【００２１】本実施例では、可動スリーブに、炭素鋼を
用いたが、これに替えて、炭化ケイ素、銅またはアルミ
ニウムなどを用いてもよい。また、鏡面入子および固定
側スリーブに、ジルコニアを用いたが、これに替えて、
アンバー３６Ｎｉ鋼または熱伝導率の低いセラミックス
などを用いてもよい。キャビティを構成する金型材料の
熱伝導率を表１に示す。これらの材料を選択する場合
は、各材料の熱伝導率の差に注意する必要がある。

【００２２】

【表１】

【００２３】なお、本実施例においては、成形品をプリ
ズム、すなわち光学素子を例として挙げたが、同様の形
状で高い面精度を要求される成形品ならば、光学素子以
外のものであっても適用することができる。

【００２４】

【実施例２】図５は実施例２を示し、射出成形金型のキ
ャビティ部の拡大斜視図である。本実施例の成形品と射
出成形金型の基本的構造は実施例１と同様のため、異な
る部分のみ説明し、共通部分の図と説明を省略する。す
なわち、本実施例の成形品は実施例１の図１に示すプリ
ズム１２と同一である。また、本実施例の射出成形金型
の構造もキャビティ部２０を除いて図２に示す通りであ
る。

【００２５】図５において、可動金型側のキャビティ部
２０は、可動側型板３に埋設されている可動スリーブ１
８内に配設されている。可動スリーブ１８は炭素鋼から
なり、熱伝導率に関しては特に考慮されていない。可動
スリーブ１８内の長方形の穴には、実施例１と同一の形
状寸法および仕上げ面を有する鏡面入子７、８と、これ
を挟持するように挿設されたプレート１６、１７とで囲
繞する空間にて、キャビティ部２０が形成されている。
プレート１６、１７は、鏡面入子７、８よりも熱伝導率
が高い軟質の金属（銅、アルミニウムなど）からなり、
キャビティを構成する側面２１Ａ，２１Ｂは、図４に示
す微細な砂目面３７に仕上げられている。鏡面入子７、
８の材料には、ステンレス鋼を用いている。また、プレ
ート１７の上面には、溶融樹脂が流れ込むゲート部１９
が刻設されている。

【００２６】一方、固定金型側のキャビティを構成する
部材は、固定側スリーブ９であり、実施例１と同一の形
状寸法および仕上げ面を有し、材料はステンレス鋼を用
いている。可動金型側のキャビティ部２０と固定金型側
の固定スリーブ９の表面とでキャビティを構成するもの
である。

【００２７】つぎに、本実施例の作用を説明する。本実
施例は、キャビティ部２０の構造において、実施例１の
可動側スリーブ６の側面３１Ａ，３１Ｂに替えて、プレ
ート１６、１７の側面２１Ａ，２１Ｂとしたものであ
り、実施例１の作用と同一のため、詳細な説明を省略す
る。しかしながら、実施例１のように、可動側スリーブ
全体を熱伝導率の高い銅、アルミニウムなどの軟質金属
で形成した場合は、コストが高くなり、しかも成形機の
型締め力に耐えられず、変形する恐れがある。本実施例
のプレート１６、１７のように、キャビティ部２０を構
成する金型部材の一部を入子化することにより、コスト
を抑え、かつ型締め力は周囲の可動側スリーブ１８で受
けるように構成したので、変形の恐れがなくなる。

【００２８】本実施例によれば、実施例１の効果に加
え、熱伝導率が高い軟質の金属を、キャビティを構成す
る金型部材として使用したので、コストを抑え、かつ型
締め力による変形を防止することができる。また、キャ
ビティ部の側面に微細な砂目面を設ける場合、可動スリ
ーブの穴の内面を加工するよりも、入子化した金型部材
の外表面を加工する方が、マスキングし易く、加工が容
易である。

【００２９】本実施例では、プレートに、銅またはアル
ミニウムを用いたが、これに替えて、炭素鋼または炭化
ケイ素を用いてもよい。また、鏡面入子および固定側ス
リーブに、ステンレス鋼を用いたが、これに替えて、ジ
ルコニア、アンバー３６Ｎｉ鋼または熱伝導率の低いセ
ラミックスを用いてもよい。これらの材料を選択する場
合は、実施例１と同様に、表１に示す各材料の熱伝導率
の差に注意する必要がある。

【００３０】

【実施例３】図６〜図７は実施例３を示し、図６は成形
品たるプリズムの斜視図、図７は射出成形金型のキャビ
ティ部の拡大斜視図である。図６に示すように、本実施
例の成形品たるプリズム２２は、基本的形状寸法は実施
例１のプリズム１２と同一であるが、ゲート３６ａを有
する側面３６とは反対側の側面２３には、製品への取付
部２４が突設されており、この部分は寸法精度が要求さ
れている。また、本実施例の射出成形金型の構造は、可
動金型側のキャビティ部３０を除いて図２に示す通りで
あり、実施例１と同様のため、異なる部分のみ説明し、
共通部分の図と説明を省略する。

【００３１】本実施例は、キャビティ部３０の構造にお
いて、実施例１の可動側スリーブ６の側面３１Ｂに替え
て、実施例２のプレート１７の側面２１Ｂとしたもので
あり、かつ、可動側スリーブ２６の側面３１Ａに寸法精
度の高い凹部２７を凹設している。図７において、可動
金型側のキャビティ部３０は、可動側型板３に埋設され
ている可動スリーブ２６内に配設されている。可動スリ
ーブ２６は炭素鋼からなり、その長方形の穴には、実施
例１と同一の形状寸法および仕上げ面を有する鏡面入子
７、８と、溶融樹脂を供給する側に挿設されたプレート
１７と、可動スリーブ２６の側面３１Ａと、プリズム２
２の取付部２４に相当する凹部２７とで囲繞する空間に
て、キャビティ部３０が形成されている。プレート１７
は、鏡面入子７、８よりも熱伝導率の高い材料（銅、ア
ルミニウムなど）からなり、キャビティを構成する側面
２１Ｂは、図４に示す微細な砂目面３７に仕上げられて
いる。鏡面入子７、８の材料には、ステンレス鋼を用い
ている。また、プレート１７の上面には、溶融樹脂が流
れ込むゲート部１９が刻設されている。

【００３２】一方、固定金型側のキャビティを構成する
部材は、固定側スリーブ９であり、実施例１と同一の形
状寸法および仕上げ面を有し、材料のみステンレス鋼を
用いている。可動金型側のキャビティ部３０と固定金型
側の固定スリーブ９の表面とでキャビティを構成するも
のである。

【００３３】つぎに、本実施例の作用を説明する。実施
例１と同様に射出され、引け限界以下の保圧を掛けられ
た樹脂は、固化する段階でプレート１７に接した部分、
すなわちプリズム２２の側面３６には、実施例１で説明
した作用と同一の作用によりヒケを生じ、他のＡ面１
３、Ｂ面１４、Ｃ面１５、および取付部２４を突設した
側面２３への転写性が良好となる。

【００３４】本実施例によれば、射出成形金型のキャビ
ティを形成する金型面の内、ヒケを誘発させたい面にの
み、他の面を構成する材料に比べ、熱伝導率の高い材料
を使用することで、成形品の光学機能面たる鏡面部に加
え、寸法精度が必要な機械構造を形成する面にも良好な
転写性を得ることができる。

【００３５】本実施例では、光学機能面と機械構造を形
成する面とを有する成形品を例としているが、機械構造
を形成する面のみの成形品に適用してもよいことは、勿
論である。また、キャビティを構成する金型部材の材料
の選択は、熱伝導率の差に注意して、表１に示す材料の
中から行えばよい。

【００３６】本発明の各実施例では、射出成形金型の温
調機構は、省略して説明してあるが、従来技術と同様に
金型本体に配設されている。また、ヒケを誘発する熱伝
導率が高い金型部材には、冷却穴を設けて、金型本体と
は独立した冷却機構を設けて、さらに冷却を促進させる
こともできる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１、２または３に係る発明によれ
ば、射出成形金型のキャビティを形成する金型部材に、
熱伝導率の異なる材料を用い、少なくとも一面に故意に
ヒケを誘発させることにより、成形品における精度の必
要な面への転写性を向上させることができる。請求項２
に係る発明によれば、上記効果に加え、冷却過程におけ
る樹脂と金型面の剥離が促進され、より高精度の成形品
を得ることができる。請求項３に係る発明によれば、上
記効果に加え、熱伝導率の差が大きい材料を金型部材間
に選択使用することができ、ヒケを促進させ、より高精
度の成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の成形品たるプリズムの斜視図であ
る。

【図２】実施例１の射出成形金型の斜視図である。

【図３】実施例１の射出成形金型のキャビティ部の拡大
斜視図である。

【図４】実施例１のキャビティ部の拡大断面図である。

【図５】実施例２の射出成形金型のキャビティ部の拡大
斜視図である。

【図６】実施例３の成形品たるプリズムの斜視図であ
る。

【図７】実施例３の射出成形金型のキャビティ部の拡大
斜視図である。

【図８】従来技術のレンズ成形用金型の縦断面図であ
る。

【図９】従来技術の図８のＡ−Ａ断面図である。

【図１０】従来技術の図８の可動入駒部をパーティング
面からみた平面図である。

【符号の説明】

３可動側型板６可動側スリーブ７鏡面入子８鏡面入子９固定側スリーブ１０キャビティ部１１ゲート部３１Ａ側面３１Ｂ側面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャビティ部の金型面を構成する金型部材
の内、少なくとも１面は、他の金型部材よりも熱伝導率
が高い金型部材により形成されていることを特徴とする
射出成形金型。
【請求項２】前記他の金型部材よりも熱伝導率が高い金
型部材の金型面は、微細な砂目面からなることを特徴と
する請求項１記載の射出成形金型。
【請求項３】前記他の金型部材よりも熱伝導率が高い金
型部材は、入子化されていることを特徴とする請求項１
記載の射出成形金型。