JPWO2007037136A1 - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

本発明の射出成形装置は，固定金型７と，固定金型７に対して接離可能に設けられた可動金型８と，固定金型７の反型合わせ面側に設けられ，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニット１１とを有し，固定金型７と可動金型８との開閉を繰り返して連続成形を行うに際し，金型同士を当接させ型締めした後，射出ユニット１１を固定金型７の反型合わせ面側へ押圧させる。さらに，射出ユニット１１の固定金型７の反型合わせ面側への押圧を解除してから金型同士の型締め力を解除する。また，固定金型７と可動金型８との開閉に先立ち射出ユニット１１の固定金型７への押圧力を切り替える。これにより固定プラテンの倒れやたわみによる固定金型のズレを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製できる。

Description

本発明は，金型を用いて光学部品を成形する射出成形装置に関する。さらに詳細には，固定プラテンのたわみを防止して成形精度の向上を図った射出成形装置に関するものである。

従来から，金型を用いて射出成形により種々の成形品を製造することが行われている。例えば特許文献１には，情報記録媒体用のディスクを成形するための射出成形機が開示されている。この文献に記載されている成形機は概略，図４に示すように構成されている。すなわちこの成形機は，固定プラテン１０１と，シリンダ１０３とを有しており，これらの間に４本のタイバー１０４が架設されている。そしてタイバー１０４には可動プラテン１０５が摺動可能に支持されている。可動プラテン１０５はシリンダ１０３により駆動されるようになっている。固定プラテン１０１，可動プラテン１０５にはそれぞれ固定金型１０７，可動金型１０８が取り付けられている。そして，シリンダ１０３により可動金型１０８を固定金型１０７に対して型締めした状態で，射出ユニット１１１から樹脂材料を供給してディスクを成形するのである。

このような射出成形装置による射出成形時には，射出ユニット１１１を固定プラテン１０１に所定の圧力で圧接させる。そのため従来より，射出ユニット１１１には，図４中左右方向へ進退させる駆動手段が備えられている。例えば特許文献２には，駆動手段として油圧シリンダを備えた射出ユニットが開示されている。射出ユニットの駆動手段としては，この他にボールネジによるものもある。また，射出ユニットを進退させる代わりに，油圧シリンダによって固定プラテンを射出ユニット側へ引きつけることにより圧接させるものもある。いずれも，型締め力が１５０ｋＮ以下のマイクロ成形機においては特に，成形精度の向上と装置の小型化とが要求されている。

射出成形装置を使用して連続成形する場合には，一般に，射出ユニット１１１は固定プラテン１０１に圧接された状態が保持される。そして，可動プラテン１０５を駆動させて型締めして樹脂を射出し，冷却後金型を開いて成形品を取り出す。そして再び可動プラテン１０５を駆動させて型締めすることが繰り返される。すなわち，射出ユニット１１１を固定プラテン１０１に圧接するノズルタッチ圧を印加したままで，可動金型１０８を固定金型１０７に対して開閉させている。
特開平１０−３２３８７２号公報 特開平８−１１１７５号公報（図５）

しかしながら，前記した従来の射出成形装置では，金型開時に固定プラテン１０１のたわみが発生するという問題点があった。例えば，射出ユニット１１１をボールネジ等で固定プラテン１０１に押し当てているタイプでは，図５に破線で示すように，金型開時に固定プラテン１０１の上部が可動プラテン１０５側へたわむおそれがあった。このようにたわんだ状態で次回の成形のために型締めを行うと，図６に示すように，可動プラテン１０５および可動金型１０８の芯ズレが発生するという問題点があった。もちろんこれらの図では，たわみやズレを誇張して示している。

あるいは，油圧シリンダ等によって固定プラテン１０１を射出ユニット１１１側へ引き込むタイプでは，図７に示すように，油圧シリンダが取り付けられている付近の固定プラテン１０１が射出ユニット１１１側へたわむおそれがあった。このようにたわんだ状態で次回の成形のために型締めを行うと，図８に示すように，可動プラテン１０５および可動金型１０８の芯ズレが発生するという問題点があった。なお，これらの図７および図８は，図４中上方から見た様子を示している。もちろんこれらの図でも，たわみやズレを誇張して示している。

上記のように固定プラテン１０１にたわみが発生した状態で次回の成形を行うと，特に金型タッチ時や型締め時等に，固定プラテン１０１と可動プラテン１０５との芯ズレの原因となり，さらには金型の寿命を短くする原因ともなるという問題点があった。これに対し，固定プラテン１０１を厚くしたり，固定プラテン１０１の保持をその中心で行ったりすることにより機械剛性を高める工夫がなされているが，装置が大型化するという問題点があった。特に，マイクロ成形機においては面別偏心の精度が特に厳しく，機械剛性を保ちながらも小型化を図り，さらに高精度の光学部品を連続成形できる射出成形装置が望まれていた。

本発明は，前記した従来の射出成形装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，固定プラテンの倒れやたわみによる固定金型のズレを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することのできる射出成形装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の射出成形装置は，固定側金型と，可動側金型と，前記固定側金型の反型合わせ面側に押圧されている状態で，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットと，前記可動側金型を前記固定側金型に当接させて型締めする型締め機構と，前記射出ユニットを前記固定側金型の反型合わせ面へ押圧させる押圧機構と，前記固定側金型と前記可動側金型との開閉を繰り返して連続成形を行うに際し，金型同士が型締めされた状態である時に限って前記射出ユニットが前記固定側金型へ押圧されるように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する制御部とを有する。

また、本発明の射出成形装置は，固定側金型と，可動側金型と，前記固定側金型の反型合わせ面に押圧されている状態で，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットと，前記可動側金型を前記固定側金型に当接させて型締めする型締め機構と，前記射出ユニットを前記固定側金型の反型合わせ面へ押圧させる押圧機構と，前記固定側金型と前記可動側金型との開閉を繰り返して連続成形を行うに際し，金型同士を型締め状態にしてから前記射出ユニットの前記固定側金型の反型合わせ面への押圧力を印加するように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する制御部とを有する。

また本発明の射出成形装置は，固定側金型と，可動側金型と，前記固定側金型の反型合わせ面に押圧されている状態で，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットと，前記可動側金型を前記固定側金型に当接させて型締めする型締め機構と，前記射出ユニットを前記固定側金型の反型合わせ面へ押圧させる押圧機構と，前記固定側金型と前記可動側金型との開閉を繰り返して連続成形を行うに際し，前記射出ユニットの前記固定側金型への押圧を解除してから金型同士の型締め力を解除するように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する制御部とを有する。

本発明の射出成形装置によれば，押圧機構によって，射出ユニットが固定側金型の反型合わせ面側へ押圧される。このとき制御部の制御により，固定側金型はすでに可動側金型と当接され型締めされているので，固定側金型は可動側金型とともに強固に保持されている。従って，射出ユニットを押圧しても固定側金型のズレは生じない。さらに制御部により，射出ユニットの固定側金型の反型合わせ面側への押圧が解除されてから金型同士の型締め力が解除される。従って，射出ユニットは，金型同士の型締め力が印加されている状態でのみ，固定側金型に押圧される。これにより，固定プラテンの倒れやたわみによる固定金型のズレを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することのできる射出成形装置となっている。

また本発明の射出成形装置は，固定側金型と，前記固定側金型に対して接離可能に設けられた可動側金型と，前記固定側金型の反型合わせ面側に設けられ，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットと，前記固定側金型と前記可動側金型との開閉に先立ち前記射出ユニットの前記固定側金型への押圧力を切り替える押圧力切替部とを有することを特徴とする。

本発明の射出成形装置によれば，押圧力切替部を有するので，固定側金型と可動側金型との開閉に先立ち射出ユニットの固定側金型への押圧力が切り替えられる。従って，射出ユニットは，金型同士の型締め力が印加されている状態でのみ，固定側金型に押圧される。これにより，固定プラテンの倒れやたわみによる固定金型のズレを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することのできる射出成形装置となっている。

本発明の射出成形装置によれば，固定プラテンの倒れやたわみを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することができる。

本形態に係るレンズ成形装置の概略構成を示す断面図である。 本形態に係るノズルタッチ時の固定プラテンの変位量を示す説明図である。 比較例に係るノズルタッチ時の固定プラテンの変位量を示す説明図である。 従来の射出成形機の概念図である。 従来の射出成形機の正面図である。 従来の射出成形機の正面図である。 従来の射出成形機の平面図である。 従来の射出成形機の平面図である。

符号の説明

７ 固定金型
８ 可動金型
１１ 射出ユニット
１５ ノズルタッチ機構
１６ 型開閉および型締め機構
４１ コントローラ

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，携帯端末搭載カメラ用のレンズを製造するためのレンズ成形装置として本発明を具体化したものである。本形態は，外径が１２ｍｍ以下の小形の光学部品を複数個同時に成形するための成形装置であり，成形される光学部品はその光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下の精度が求められる。また，本形態は，型締め力が１５０ｋＮ以下のマイクロ射出成形装置に適用される。

本形態のレンズ成形装置は，図１に示すように構成されている。すなわち，フレーム２上に，固定プラテン１と後部プラテン３とが配置されている。これらのプラテンは，フレーム２に対して固定して設けられている。これらのプラテンを図１中側方から見ると，ほぼ正方形である。そして，固定プラテン１と後部プラテン３との間には，４本のタイバー４が架設されている。タイバー４は，固定プラテン１および後部プラテン３の四隅に配置され，固定プラテン１および後部プラテン３に対して固定して設けられており，互いに平行である。

固定プラテン１と後部プラテン３との間に，可動プラテン５が配置されている。可動プラテン５は，図１中側方から見てほぼ正方形であり，その四隅付近を各タイバー４が貫通している。可動プラテン５は，フレーム２に支持された状態で，各タイバー４に対して摺動可能である。固定プラテン１における可動プラテン５側の面には，固定金型７が取り付けられている。可動プラテン５における固定プラテン１側の面には，可動金型８が取り付けられている。

固定プラテン１における可動プラテン５側の裏側には，射出ユニット１１が設けられている。射出ユニット１１には，樹脂投入部１３，射出機構１４，ノズルタッチ機構１５，ノズル部２５が設けられている。また，後部プラテン３には，型開閉および型締め機構１６が設けられている。

また，射出機構１４を駆動して溶融樹脂を金型間の空隙に射出させる油圧サーボ２４が設けられている。また，ノズルタッチ機構１５では，ノズル部２５を固定プラテン１に圧接し，そのノズルタッチ圧を保持するのに適したノズルタッチモータ２６を有している。型開閉および型締め機構１６では，型開閉ネジ２７を駆動させる型開閉モータ２８を有している。

また，本形態では，型開閉モータ２８，ノズルタッチモータ２６，油圧サーボ２４を制御するコントローラ４１が設けられている。これにより，ノズルタッチ機構１５は型開閉および型締め機構１６と互いに関連されて制御される。

射出ユニット１１では，樹脂投入部１３から樹脂が投入される。使用する樹脂の種類は，例えば，特開２００４−１４４９５１号公報，特開２００４−１４４９５３号公報，特開２００４−１４４９５４号公報に記載されているものであればよい。投入されそして溶融された樹脂は，所定量計量されてノズル部２５とその基部に溜められる。射出成形時には，ノズルタッチ機構１５によって，ノズル部２５が固定プラテン１に所定のノズルタッチ圧で圧接される。ノズルタッチ圧は例えば約５．１ｋＮである。そして，射出機構１４によって，ノズル部２５に溜められた溶融樹脂が両金型間のキャビティへと射出される。

また，固定金型７と可動金型８とは，型開閉および型締め機構１６によって開閉される。すなわち，型開閉モータ２８によって型開閉ネジ２７が駆動され，可動プラテン５が図１中左右方向へ移動される。そして，固定金型７と可動金型８とが接した型閉状態で，型開閉および型締め機構１７によってさらに，所定の型締め力で型締めされる。その型締め力は例えば約６８．８ｋＮである。このように型締めされた状態で，射出ユニット１１からキャビティに溶融樹脂を供給してレンズを成形するのである。

ここで，本形態のレンズ成形装置では，射出ユニット１１の駆動と金型７，８の駆動とがコントローラ４１によって制御されている。そして，ノズルタッチ圧は，金型が型締め状態であるときに限って印加されるようになっている。すなわち，型閉，型締め力印加，ノズルタッチ圧印加，射出，ノズルタッチ圧開放，型締め圧開放，型開の順に行うのである。この順で行うことにより，型締め力がかかっていない状態で，ノズルタッチ圧のみが固定プラテン１にかかっている状態にはならない。すなわち従来において問題となっていた図５や図７のような状態にはならない。

ここで，型締め状態でノズルタッチ圧をかけたときの固定プラテン１の変位量を測定した結果を図２に示す。また，比較例として，型タッチ状態でノズルタッチ圧をかけたときの固定プラテン１の変位量を測定した結果を図３に示す。これらの結果は，ノズルタッチ圧を５回繰り返して印加および開放し，それぞれの変位量を平均して，タイバー間隔に換算したものである。ここで，型タッチ状態とは，型閉状態であり，可動金型８と固定金型７との表面同士がほとんど圧力がかからない程度に接触している状態である。

図２と図３では，矢印Ｓ１は，図１中の手前面における変位を示す。また，矢印Ｓ２は図１中の奥面，矢印Ｓ３は図１中の上面，矢印Ｓ４は図１中の下面における変位をそれぞれ示している。それぞれの矢印の方向は変位の方向を示し，数字は変位量を示している。ここで重要なのは固定プラテン１の中央付近での変位である。固定プラテン１のほぼ中央に窓が形成されているからである。型締め状態での図中奥行き方向の変位量は，図２でＳ１とＳ２とが逆向きであることから，
（４．２−２．４）／２＝０．９μｍ
程度の変位である。また，型締め状態での図中上下方向の変位量はごく小さい。

一方，型タッチ状態の比較例では，図３ではＳ１とＳ２とが同じ向きである。従って，図中奥行き方向の変位量は，
（１０＋１．２）／２＝５．６μｍ
程度の変位である。また，型タッチ状態での図中上下方向の変位量は，
（１＋０．８）／２＝０．９μｍ
程度の変位である。図２と図３との比較から，型締め状態でノズルタッチ圧をかけたときの固定プラテン１の変位は，型タッチ状態でのものと比較してかなり小さいことが判る。

以上詳細に説明したように本形態のレンズ成形装置とその成形方法によれば，ノズルタッチ圧をかけるときには必ず，型締め状態となっている。従って，ノズルタッチ圧によって固定プラテン１がたわむことが無い。これにより，固定プラテン１の倒れやたわみによる固定金型７のズレを防止して，面別偏心の優れた高精度の光学部品を作製することのできる装置およびその成形方法となっている。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，可動プラテン５を駆動する手段は，モータとネジに限られない。油圧プレス方式，油圧によるシリンダー方式，油圧によるトグル方式，電動モータによるシリンダー方式，電動モータによるトグル方式，その他何でも良い。また，型開閉と，型閉の状態での型締めとを別々の機構で行うようにしてもよい。

また，ノズルタッチ機構１５の駆動は，油圧方式でもよい。あるいは，ボールネジ等によって射出ユニット１１を固定プラテン１へ押し当てる方式，油圧シリンダ等によって固定プラテン１を射出ユニット１１側へ引きつける方式等であっても良い。さらには，このノズルタッチ圧を印加するための駆動部が複数個備えられて，２箇所以上で印加するようにしても良い。

また，可動プラテン５の荷重をフレーム２で受けるフレーム支持タイプのレンズ成形装置に対しても，適用が可能である。このフレーム支持方式の場合，さらにＬＭガイド等のサポート付きの構成であっても良い。またタイバーの総本数は「４」に限定されるわけではない。

Claims (13)

1. 固定側金型と，
   可動側金型と，
   前記固定側金型の反型合わせ面側に押圧されている状態で，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットと，
   前記可動側金型を前記固定側金型に当接させて型締めする型締め機構と，
   前記射出ユニットを前記固定側金型の反型合わせ面へ押圧させる押圧機構と，
   前記固定側金型と前記可動側金型との開閉を繰り返して連続成形を行うに際し，金型同士が型締めされた状態である時に限って前記射出ユニットが前記固定側金型へ押圧されるように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する制御部とを有する射出成形装置。
2. 請求項１の形成射出成形装置において，前記制御部は，
   連続成形中に金型同士の型締めを解除する際に，前記射出ユニットの前記固定側金型の反型合わせ面への押圧を解除してから金型同士の型締め力を解除するように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する。
3. 請求項１の形成射出成形装置において，前記制御部は，
   連続成形中に前記射出ユニットの前記固定側金型への押圧を行う際に，金型同士を型締め状態にしてから，前記射出ユニットの前記固定側金型への押圧力を印加するように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する。
4. 請求項１の形成射出成形装置において，
   複数個の光学部品を同時に形成する。
5. 請求項４の形成射出成形装置において，
   外径が１２ｍｍ以内で面粗度Ｒａが２０ｎｍ以下の光学部品を形成する。
6. 固定側金型と，
   可動側金型と，
   前記固定側金型の反型合わせ面に押圧されている状態で，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットと，
   前記可動側金型を前記固定側金型に当接させて型締めする型締め機構と，
   前記射出ユニットを前記固定側金型の反型合わせ面へ押圧させる押圧機構と，
   前記固定側金型と前記可動側金型との開閉を繰り返して連続成形を行うに際し，金型同士を型締め状態にしてから前記射出ユニットの前記固定側金型の反型合わせ面への押圧力を印加するように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する制御部とを有する射出成形装置。
7. 請求項６の形成射出成形装置において，前記制御部は，
   前記固定側金型と前記可動側金型との開閉を繰り返して連続成形を行うに際し，前記射出ユニットの前記固定側金型への押圧を解除してから金型同士の型締め力を解除するように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する。
8. 請求項６の形成射出成形装置において，
   複数個の光学部品を同時に形成する。
9. 請求項８の形成射出成形装置において，
   外径が１２ｍｍ以内で面粗度Ｒａが２０ｎｍ以下の光学部品を形成する。
10. 固定側金型と，
    可動側金型と，
    前記固定側金型の反型合わせ面に押圧されている状態で，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットと，
    前記可動側金型を前記固定側金型に当接させて型締めする型締め機構と，
    前記射出ユニットを前記固定側金型の反型合わせ面へ押圧させる押圧機構と，
    前記固定側金型と前記可動側金型との開閉を繰り返して連続成形を行うに際し，前記射出ユニットの前記固定側金型への押圧を解除してから金型同士の型締め力を解除するように，前記型締め機構および前記押圧機構を制御する制御部とを有する射出成形装置。
11. 請求項１０の形成射出成形装置において，
    複数個の光学部品を同時に形成する。
12. 請求項１１の形成射出成形装置において，
    外径が１２ｍｍ以内で面粗度Ｒａが２０ｎｍ以下の光学部品を形成する。
13. 固定側金型と，
    前記固定側金型に対して接離可能に設けられた可動側金型と，
    前記固定側金型の反型合わせ面側に設けられ，両金型間の空隙に溶融樹脂を供給する射出ユニットと，
    前記固定側金型と前記可動側金型との開閉に先立ち前記射出ユニットの前記固定側金型への押圧力を切り替える押圧力切替部とを有することを特徴とする射出成形装置。
    

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