JPWO2008152925A1 - 射出機構、射出成形機及び光学素子 - Google Patents

Abstract

樹脂材料を射出するストロークを繰り返す際に、ピストン１３は、シリンダー１２内における入口の位置Ｐ２まで摺動するので、更にピストン１３が後退した場合、ピストン１３近傍の樹脂は、樹脂貯留部ＲＴから供給される新鮮な樹脂に置き換わることから、以降の射出ストロークにおいて、常に新鮮な樹脂のみを射出することが出来る。従って、シリンダー１２の中で樹脂がポットライフを越えて滞留し硬化を始めたり粘度が大きくなったりすることがなく、かつ半硬化した樹脂などの異物が発生することもないので、樹脂流路が詰まったり成形キャビティまで流れたりすることを抑制でき、常に一定の成形条件を確保できるので、再現性の高い高精度な成形品を得ることができる。

Description

本発明は、成形技術に関し、特に高精度な光学素子を成形するのに好適な射出機構、射出成形機及び射出成形された光学素子に関する。

樹脂を用いて高精度な光学素子等を射出成形する射出成形機が知られている。一般的な射出成形機においては、特許文献１に示すように、可動ダイプレートに可動金型を取り付け、固定ダイプレートに取り付けた固定金型に向かって押圧する。そして、固定金型の外側に射出ノズルを密着させて、射出ノズルのノズル孔と固定金型のスプルーとを介して、金型のキャビティ内に高圧で樹脂を注入し固化させる。このようにして一般的な成形機は、効率よく成形品を得るようになっている。
特開２００６−２７２５５８号公報

樹脂を高圧で成形キャビティに圧送する従来技術として、図１０に示す技術がある。図１０に示す技術はスクリューを用いており、当該スクリューは、熱可塑性樹脂材料や、熱硬化性樹脂などのエネルギー硬化性樹脂材料を射出する際に使われている。図１０に示す技術を具体的に説明すると、シリンダーＣＹ内に配置したスクリューＳＷを回転させることにより、シリンダーＣＹの後部から前部ヘ樹脂のペレットＰＴを溶融されながら送る。シリンダーＣＹ前部内に液状の樹脂を徐々に溜めた後、スクリューＳＷを一気に前進させることで、シリンダーＣＹの先端に設けられたノズルＮＺから樹脂を高圧で射出する。

通常、スクリューＳＷを前進させるときに樹脂が逆流しないように、スクリューＳＷの先端にバネやスライド部品を使って構成される機械的なシャット弁ＳＶが設けられており、バネの戻り力やスクリュー前進時の動圧によりスライドさせて、樹脂の射出流路を閉じて樹脂の逆流を防止している。

このように、従来技術でスクリューＳＷを用いる主たる理由は、高粘度の樹脂材料を強制的に送り、シリンダーＣＹの前部に溜めること、及び熱可塑性樹脂ではスクリューＳＷの回転による剪断発熱を利用してペレットや粉体の樹脂材料を溶融させること、にある。また、シリンダーＣＹ内に先行して供給された樹脂は、スクリューＳＷで順番に送られてシリンダーＣＹの先端から先行して射出されるため、シリンダーＣＹ内で古い樹脂が残りにくいという理由もある。しかしながら、スクリューＳＷは高精度で加工する必要があるという問題があったり、さらにスクリューＳＷの先端にシャット弁ＳＶの機械的な機構を設ける必要があるためコスト高を招いているという問題があったりする。

更に近年においては、熱硬化性の樹脂や光硬化性の樹脂に代表されるエネルギー硬化性樹脂を用いて成形を行おうとする試みがある。エネルギー硬化性樹脂は、外部からエネルギーを付与することで硬化するため、通常の熱可塑性樹脂とは異なり、一旦硬化した後は、高い温度を与えても容易に変形しないという優れた特徴を有する。

しかるに、一般的にエネルギー硬化性樹脂は、常温では液体状であって粘度が低いため、上述したような従来技術を用いた場合、液体状の樹脂がスクリューＳＷとシリンダーＣＹとの間の隙間を通過して容易に逆流してしまうので、スクリューＳＷの送り効果をさほど期待できない。また、射出時にシャット弁ＳＶから容易に樹脂が漏れて逆流するので高い射出成形圧力を得にくい。そのため、エネルギー硬化性樹脂のように、樹脂粘度が１００〜２０００ｍＰａ・ｓの低粘度樹脂材料を高圧に射出することができず、せいぜい５ＭＰａ程度の加圧が限界であった。これは、高粘度の熱可塑性樹脂の成形では、射出圧力が容易に１００ＭＰａに達することを考えると、射出成形とは言い難いほどの低い成形圧力である。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、粘度の低い樹脂材料を用いた場合でも、樹脂の逆流を抑制して射出圧力を確保できる射出機構、射出成形機及び光学素子を提供することを目的とする。

本発明に係る射出機構は、成形機に用いられ、成形キャビティ内に樹脂材料を射出注入する射出機構において、
シリンダーと、
前記シリンダーの内側を摺動するピストンと、
前記樹脂材料を貯留する貯留部と、を有し、
前記シリンダーは、前記シリンダーから前記樹脂材料を射出する出口と、前記出口とは異なる位置に設けられ、前記貯留部に貯留された前記樹脂材料を前記シリンダー内に供給する入口と、を有し、
前記入口と前記貯留部との間に、前記樹脂材料の戻りを制限する第１の逆止弁が設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る射出機構は、成形機に用いられ、成形機に用いられ、成形キャビティ内に樹脂材料を射出注入する射出機構において、
シリンダーと、
前記シリンダーの内側を摺動するピストンと、
前記樹脂材料を貯留する貯留部とを有し、
前記シリンダーは、前記シリンダーから前記樹脂材料を射出する出口を有し、
前記ピストンは、前記貯留部に貯留された前記樹脂材料を前記シリンダー内に供給する通路を有し、
前記通路から供給された前記樹脂材料は、前記シリンダー内において前記ピストンと前記出口との間に蓄積され、
前記通路と前記貯留部との間に、前記樹脂材料の戻りを制限する第１の逆止弁が設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る射出成形機は、
前記射出機構を有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る光学素子は、
前記射出成形機により成形されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、粘度の低い樹脂材料を用いた場合でも、樹脂の逆流を抑制して射出圧力を確保できる射出機構、射出成形機及び光学素子を提供することができる。

本発明の一例にかかる射出機構を示す概略図である。 比較例にかかる射出機構を示す概略図である。 本発明の一例にかかる射出機構を示す概略図である。 本発明の一例にかかる射出機構を示す概略図である。 本発明の一例にかかる射出機構を示す概略図である。 本発明の一例にかかる射出機構を示す概略図である。 本発明の一例にかかる射出機構を示す概略図である。 本発明の実施の形態にかかる射出成形機の側面図である。 本発明の実施の形態にかかる成形機の斜視図である。 従来技術にかかる射出機構を示す概略図である。

符号の説明

１ ベース
２ シリンダプレート
３ 可動側ダイプレート
４ 固定側ダイプレート
４ａ 貫通孔
５ タイバー
６ 型締めシリンダ
６ａ 型締めピストン
７ 可動金型
８ 固定金型
８ａ 受け面
８ｂ スプルー
９ 移動テーブル
１０ 射出機構
１１ ハウジング
１１ａ 出口通路
１１ｂ 入口通路
１１ｃ 周溝
１２ シリンダー
１３ ピストン
１３ａ 通路
１３ｂ 突出部
１３ｃ 周溝
１４ Ｏ−リング
１５’ ３方弁
１５ 第２の逆止弁
１６ 第１の逆止弁
１７ ヒータ
ＣＰ 配管
ＮＺ 射出ノズル
ＲＴ 樹脂貯留部
ＳＴ ストッパ
ＮＺ 射出ノズル

以下、比較例を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一例にかかる射出機構を示す概略図であり、図２は、比較例にかかる射出機構を示す概略図である。

図１において、本発明の実施の形態にかかる射出機構１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１の内部に形成されたシリンダー１２と、シリンダー１２内を摺動可能なピストン１３とを有する。ピストン１３は不図示の駆動源に接続されている。尚、ピストン１３の外周に形成された周溝１３ｃ内には、シリンダー１２とピストン１３との間をシールするＯ−リング１４が配置されている。

ハウジング１１におけるシリンダー１２の先端（図１で左端）には、不図示の成形キャビティにつながる出口通路１１ａが形成されている。一方、ハウジング１１におけるシリンダー１２の中程には、外部の樹脂貯留部ＲＴに配管ＣＰを介してつながる入口通路１１ｂが形成されている。ここでは、出口通路１１ａのシリンダー１２の内部に開放する開放端を出口とし、入口通路１１ｂのシリンダー１２の内部に開放する開放端を入口とする。

入口通路１１ｂ内には、第１の逆止弁１６が配置されている。出口通路１１ａの周囲がノズルを形成している。尚、入口と出口の間におけるシリンダー１２の周囲には、シリンダーの温度を制御するための温度制御手段であるヒータ１７が配置されている。また、温度制御手段はヒータ１７ではなく水管で温度調節するものであってもよい。温度制御手段を設けることで、注入されている樹脂の温度制御が可能となり、樹脂の劣化を抑制して良好な条件で射出を行うことができる。

一方、図２に示す比較例にかかる射出機構１０’においては、外部の樹脂貯留部ＲＴに配管ＣＰを介してつながる入口通路１１ｂが３方弁１５’を介して、シリンダー１２の出口通路１１ａに接続されている。それ以外の構成は、射出機構１０と共通する。

まず、比較例の動作について説明する。図２において、シリンダー１２に樹脂を注入する際には、３方弁１５’を樹脂貯留部ＲＴとシリンダー１２とが連通するように切り換えた後、不図示の駆動源によりピストン１３を後退させる。これにより、樹脂貯留部ＲＴから配管ＣＰを介して樹脂がシリンダー１２内に充填される。その後、３方弁１５’を不図示の成形キャビティとシリンダー１２とが連通するように切り換えて、不図示の駆動源によりピストン１３を前進させる。これによりシリンダー１２内に蓄積された樹脂が、高圧下で圧送される（射出する）ようになっている。

ところで、この比較例の方式では、シリンダー１２に先行して入った樹脂ほどシリンダー１２の奥深く（ピストン１３側）に蓄積し、後行して射出されることとなる。シリンダー１２の奥に蓄積した樹脂は、ピストン１３の射出ストローク後も、３方弁１５’とシリンダー１２との間の出口通路１１ａ内に残留してしまう。しかるに、この残留した樹脂は、樹脂貯留部ＲＴから新しく樹脂が注入された場合、シリンダー１２内に押し戻されて再び一番奥深いところに残留することとなる。そのため、シリンダー１２の後部にある樹脂は、新規に注入された樹脂と置き換わり難いという問題がある。

例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂などのエネルギー硬化性樹脂では、通常、樹脂の特性が変化しない期間としてポットライフが設定されており、短いものでは２〜３時間、長いものでも２〜３週間程度である。従って、比較例の射出機構１０’では、シリンダー１２内に滞留した樹脂がポットライフを超える恐れがある。シリンダー１２内で残留してポットライフを超えたエネルギー硬化性樹脂は、部分的に硬化が始まり粘度が高くなる部分が発生したときに、高粘度部分が射出されることでノズルやバルブなどの樹脂流路を詰まらせたり、成形キャビティに達して異物として成形物の品質を低下させたりするなどの恐れがある。

熱可塑性樹脂の場合にも、通常は温度と粘度を射出成形に最適な状態に調整するため、シリンダー１２を加熱して中の樹脂を高温に維持するので、シリンダー１２内での滞留時間が長いと樹脂は徐々に熱分解して炭化していく。そのため、樹脂が黄色に変色したり、炭化して黒いゴミを発生したりして、成形品の品位を著しく低下させる恐れがある。尚、比較例の派生方式として、ピストンにスクリューを使うハイブリッド方式も考えられるが、基本的にシリンダー内に先に入った樹脂が後から出されることに変わりはなく、同様の問題を有しているといえる。

次に、本発明の実施の形態にかかる射出機構１０の動作を説明する。シリンダー１２に樹脂を注入する際には、シリンダー１２内に注入される樹脂が規定の射出量となる位置Ｐ１まで、不図示の駆動減によりピストン１３を後退させる。このとき、第１の逆止弁１６は、樹脂貯留部ＲＴから入口通路１１ｂを介してシリンダー１２に向かう樹脂の流れを許容するので、樹脂貯留部ＲＴから配管ＣＰを介して樹脂がシリンダー１２内に充填される。このとき、先行する射出ストロークで射出されずにシリンダー１２に残留した樹脂の背後（ピストン１３側）に、新たな樹脂が供給される。ここでいう逆止弁とは、一方向だけ流れる受動弁であっても良いし、遮断バルブを能動的に流路開閉しても良く、その制御を電気信号などで行っても良い。方式を問わず、樹脂の逆流を防ぐバルブ全てを逆止弁とここでは呼ぶ。

これに対し、シリンダー１２から樹脂を圧送する際には、不図示の駆動源によりピストン１３を位置Ｐ２（ピストン１３の前面のみが入口の縁にかかる位置）まで前進させる。これによりシリンダー１２から高圧の樹脂を、出口通路１１ａを介して射出することができる。一方、第１の逆止弁１６は、シリンダー１２から入口通路１１ｂを介して樹脂貯留部ＲＴに向かう樹脂の逆流を阻止するようになっているので、一旦シリンダー１２に蓄積された樹脂を、樹脂貯留部ＲＴに戻すことはない。尚、ピストン１３の射出ストロークを制限するストッパＳＴが設けられている。

本発明の実施の形態にかかる射出機構１０によれば、樹脂材料を射出するストロークを繰り返す際に、ピストン１３は、シリンダー１２内の位置Ｐ２まで摺動するので、更にピストン１３が後退した場合、ピストン１３近傍の樹脂は、樹脂貯留部ＲＴから供給される新鮮な樹脂に置き換わることから、以降の射出ストロークにおいて、新鮮な樹脂のみを射出することが出来る。従って、シリンダー１２の中で樹脂がポットライフを越えて滞留し硬化を始めたり、粘度が大きくなったりすることがなく、また半硬化した樹脂などの異物が発生することもないので、樹脂流路が詰まったり、異物が成形キャビティまで流れたりすることを抑制できる。その結果、一定の成形条件を確保できるので、再現性の高い高精度な成形品を得ることができる。

以上、図1に示す射出機構１０の効果をまとめると、以下のようになる。
（１）樹脂材料の粘度に関わりなく、高圧の射出成形を実現して成形キャビティに高圧に樹脂を充填できる。
（２）新しい樹脂が金型に射出供給され、古い劣化した樹脂の発生を抑制することができる。
（３）金型形状の転写性に優れた均質な射出成形品を得ることができ、特に高精度で高い透明性を要求される成形光学素子を効率よく得ることができる。

入口通路１１ｂのシリンダー１２の内部に開放する開放端である入口は、出口通路１１ａのシリンダー１２の内部に開放する開放端である出口よりもピストン側に設けられている。

また、樹脂材料を射出するストロークにおいて、ピストン１３は、シリンダー１２内において前記入口に近接する位置、または前記入口の一部を塞ぐ位置まで摺動する。尚、入口に近接する位置とは、ピストン１３近傍の樹脂が樹脂貯留部ＲＴから供給される新鮮な樹脂に置き換わることができるように、ピストン１３の前方面が入口に近づいた位置である。入口の一部を塞ぐ位置とは、ピストンが入口の一部を塞ぐが樹脂の注入には影響を与えない位置である。

図３を参照して、図１の例に加えて、出口通路１１ａ内に樹脂材料の戻りを制限する第２の逆止弁１５が配置されている。第２の逆止弁１５の機能は、樹脂粘度が非常に低い場合、入口通路１１ｂからシリンダー１２内に樹脂を注入する際に、出口通路１１ａから樹脂が流れ出したり、逆にピストン１３の動きに樹脂が吸い込まれて空気などが混入したりすることを防ぐことにある。

より具体的に、本発明の実施の形態にかかる射出機構１０の動作を説明する。シリンダー１２に樹脂を注入する際には、不図示の駆動源によりピストン１３を、シリンダー１２内に注入される樹脂が規定の射出量となる位置Ｐ１まで後退する。このとき、第１の逆止弁１６は、樹脂貯留部ＲＴから入口通路１１ｂを介してシリンダー１２に向かう樹脂の流れを許容するので、樹脂貯留部ＲＴから配管ＣＰを介して樹脂がシリンダー１２内に充填される。このとき、先行する射出ストロークで射出されずにシリンダー１２に残留した樹脂の背後（ピストン１３側）に、新たな樹脂が供給される。一方、第２の逆止弁１５は、成形キャビティ側から出口通路１１ａを介してシリンダー１２に向かう樹脂や空気の逆流を阻止するようになっているので、シリンダー１２には、常に樹脂貯留部ＲＴ内の新鮮な樹脂が供給されることとなる。

これに対し、シリンダー１２から樹脂を圧送する際には、不図示の駆動源によりピストン１３を位置Ｐ２まで前進させる。このとき、第２の逆止弁１５は、シリンダー１２から出口通路１１ａを介して成形キャビティに向かう樹脂の流れを許容するので、シリンダー１２から高圧の樹脂を、出口通路１１ａを介して射出することができる。一方、第１の逆止弁１６は、シリンダー１２から入口通路１１ｂを介して樹脂貯留部ＲＴに向かう樹脂の逆流を阻止するようになっているので、一旦シリンダー１２に蓄積された樹脂を、樹脂貯留部ＲＴに戻すことはない。

図４は、本発明の一例にかかる射出機構の概略構成図である。本射出機構１０は、図１の例に対して、ハウジング１１の入口通路を省き、その代わりに、ピストン１３に軸線方向に貫通する通路１３ａを形成し、かかる通路１３ａを配管ＣＰ及び第１の逆止弁１６を介して樹脂貯留部ＲＴに接続している。

次に、図４に示す本発明の実施の形態にかかる射出機構１０の動作を説明する。シリンダー１２に樹脂を注入する際には、不図示の駆動源によりピストン１３を後退させる。このとき、第１の逆止弁１６は、樹脂貯留部ＲＴから通路１３ａを介してシリンダー１２に向かう樹脂の流れを許容するので、樹脂貯留部ＲＴから配管ＣＰを介して樹脂がシリンダー１２内のピストン１３の前方（ピストン１３と出口通路１１ａとの間）に充填される。

これに対し、シリンダー１２から樹脂を圧送する際には、不図示の駆動源によりピストン１３を前進させる。これにより、シリンダー１２から高圧の樹脂を、出口通路１１ａを介して射出することができる。一方、第１の逆止弁１６は、シリンダー１２から通路１３ａを介して樹脂貯留部ＲＴに向かう樹脂の逆流を阻止するようになっているので、一旦シリンダー１２に蓄積された樹脂を、樹脂貯留部ＲＴに戻すことはない。本例では、ピストン１３のストローク位置に限らず、常にピストン１３側に新たな樹脂が供給されるという特徴がある。

図５を参照して、図４の例に加えて、出口通路１１ａ内に樹脂の戻りを制限する第２の逆止弁１５が配置されている。

より具体的に、図５を参照して本発明の実施の形態にかかる射出機構１０の動作を説明する。尚、図５の例では図４の例に対して、ピストン１３がより後退した位置が射出ストロークの末端となっている。

シリンダー１２に樹脂を注入する際には、不図示の駆動源によりピストン１３を後退させる。このとき、第１の逆止弁１６は、樹脂貯留部ＲＴから通路１３ａを介してシリンダー１２に向かう樹脂の流れを許容するので、樹脂貯留部ＲＴから配管ＣＰを介して樹脂がシリンダー１２内のピストン１３の前方（ピストン１３と出口通路１１ａとの間）に充填される。一方、第２の逆止弁１５は、成形キャビティ側から出口通路１１ａを介してシリンダー１２に向かう樹脂や空気の逆流を阻止するようになっているので、シリンダー１２には、樹脂貯留部ＲＴ内の新鮮な樹脂が供給されることとなる。

これに対し、シリンダー１２から樹脂を圧送する際には、不図示の駆動源によりピストン１３を前進させる。このとき、第２の逆止弁１５は、シリンダー１２から出口通路１１ａを介して成形キャビティに向かう樹脂の流れを許容するので、シリンダー１２から高圧の樹脂を、出口通路１１ａを介して射出することができる。一方、第１の逆止弁１６は、シリンダー１２から通路１３ａを介して樹脂貯留部ＲＴに向かう樹脂の逆流を阻止するようになっているので、一旦シリンダー１２に蓄積された樹脂を、樹脂貯留部ＲＴに戻すことはない。

シリンダー１２には、水冷ジャケットやヒータ等の温度発生手段が設置されている。水冷ジャケットやヒータ等の温度発生手段を用いて温度制御すると、シリンダー１２内に保持された樹脂の温度を一定に保つことが出来るので、成形条件が安定し、バラツキの少ない再現性の高い成形を実現出来る。その結果、成形条件の最適化が細かくできるようになり、高品質に成形品を作り込むことが容易になり、高品質・高収率で成形品を生産することが出来る。特に、エネルギー硬化性樹脂を使用する場合は、シリンダー１２を冷却することで樹脂のポットライフが延び、金型からの熱伝導によるシリンダー温度の上昇を防ぐことができるので、樹脂のシリンダー内での特性変化を最小に押さえることができ、成形品の品質のバラツキを低減できる。図１、図３の例においては、ヒータ１７が温度調整手段を構成するが、図４〜７の構成にヒータ１７のような温度調整手段を設けても良い。

図６に示す例では、図３の例に対して、ピストン１３の前方（出口通路１１ａ側）に、細長く延在する円筒状の突出部１３ｂを形成している。又、図７に示す例では、図５の例に対して、ピストン１３の前方（出口通路１１ａ側）に、細長く延在する円筒状の突出部１３ｂを形成しており、ピストン１３の通路１３ａは、シリンダー側で分岐して突出部１３ｂの外周にて開放している。

このように、シリンダー１２の内径より細い径の突出部１３ｂを、ピストン１３の前面より突出させることにより、シリンダー１２の内壁と突出部１３ｂとの間に円管状の空間が生じるので、シリンダー１２内に樹脂が供給される入口通路１１ｂもしくはピストン１３の通路１３ａから出口通路１１ａまでに残存する射出残りの樹脂量を減らすことができる。そのため、樹脂がシリンダー１２内に注入されてから出るまでのショット数を少なくすることができるので、樹脂の特性変化をさらに抑えることができる。

図６，７において、突出部１３ｂの内部に、水冷ジャケットやヒータ等の温度発生手段を配置することができる。ピストン１３の前方に設けた突出部１３ｂが樹脂に接触する面積は比較的大きいのに対し、突出部１３ｂに接触する樹脂は、突出部１３ｂの周囲における円管状の空間内の容積に限定されるので、冷却水やヒータなどで温度制御することにより樹脂の温度を高精度に制御することが出来るため、成形条件が安定し、バラツキの少ないより再現性の高い成形を実現することが出来る。その結果、成形条件の最適化を厳密に行えるので、成形品を高品質に作り込むことが容易になり、高品質かつ高収率で生産することが出来る。また、エネルギー硬化性樹脂を使用する場合は、ピストン突出部１３ｂを冷却することで樹脂のポットライフが延びるので、シリンダー１２内での樹脂の特性変化を最小に押さえることができ、成形再現性を高め、成形品の品質の再現性をより良くすることができる。

本発明の実施の形態に係る射出機構に注入される樹脂材料はエネルギー硬化性樹脂である。エネルギー硬化性樹脂とは、外部から熱や光などのエネルギーを与えることで硬化する樹脂材料をいう。エネルギー硬化性樹脂は一般に、室温では粘度の低い液体状であることが多い。そのため、特にエネルギー硬化性樹脂を射出成形する場合には、高い気密性と高い成形圧力とを確保できる本発明の射出機構が好適であって、本発明を適用することで成形品の形状転写性や品質の均一牲を高めることができる。

エネルギー硬化性樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などがある。
熱硬化性樹脂は、加熱することで硬化するので、常温で液体状の熱硬化性樹脂を、加熱した金型内に供給することで固化させることができる。一方、紫外線硬化性樹脂は、紫外線を照射することで硬化するので、常温で液体状の紫外線硬化性樹脂を、透明な金型内に供給した後、外部から紫外線を照射することで固化させることができる。

熱可塑性樹脂やエネルギー硬化性樹脂を用いて、金型転写性が高く均質な射出成形を実現できる本発明の射出機構を有する射出成形機は、高精度かつ高品質で収率の高い、従って低コストな生産を可能にする。

本発明の実施形態に係る射出機構１０を用いて成形された光学素子は、高い成形圧力で成形されるので、樹脂の収縮が小さく、金型光学面の形状転写性が高い優れた光学面を有することが出来る。また、劣化した樹脂の発生が無いために均質な光学特性を有することが出来るので、極めて高い品質と光学性能を実現できる。

「光学素子」としては、例えばレンズ、プリズム、回折格子光学素子（回折レンズ、回折プリズム、回折板）、光学フィルター（空間ローパスフィルター、波長バンドパスフィルター、波長ローパスフィルター、波長ハイパスフィルター等々）、偏光フィルター（検光子、旋光子、偏光分離プリズム等々）、位相フィルター（位相板、ホログラム等々）があげられるが、以上に限られることはない。

図８は、本発明の実施の形態にかかる射出成形機の側面図である。図９は、本発明の実施の形態にかかる射出成形機の斜視図である。

図８において、不図示の定盤上にベース１が据え付けられている。ベース１の上面には、比較的厚い板状のシリンダプレート２、可動側ダイプレート３、固定側ダイプレート４が、この順序で左側から対向して配置されている。シリンダプレート２と固定側ダイプレート４との間には、ベース１の上面に平行する４本の丸軸状のタイバー５が架設されている。シリンダプレート２と固定側ダイプレート４はベース１に固定されているが、可動側ダイプレート３は、タイバー５に沿って移動可能となっている。

シリンダプレート２には、型締めシリンダー６が配置され、その型締めピストン６ａは可動側ダイプレート３に連結されている。可動側ダイプレート３の固定側ダイプレート４側には、可動金型７が配置されており、固定側ダイプレート４の可動側ダイプレート３側には、固定金型８が配置されている。図示していないが、型締めされた可動金型７と固定金型８の内部には、成形キャビティが形成されるようになっており、かかる成形キャビティは固定金型８内部のランナーを介して、固定側ダイプレート４の内部に形成されたスプルー４ａに連通するようになっている。

ベース１上において、固定側ダイプレート４に隣接して、移動テーブル９が配置され、移動テーブル９上には、図１〜７を参照して説明した射出機構１０が配置されている。射出機構１０は、固定側ダイプレート４の貫通孔４ａを通って固定金型８の受け面８ａに着座する射出ノズルＮＺを有している。

次に、本発明の実施の形態にかかる射出成形機の動作について説明する。まず、型締めシリンダー６内に油圧を与えると、ピストン６ａが図８で右方へと変位し、可動側ダイプレート３を右方へと駆動する。可動側ダイプレート３が右方へと移動すると、それに押圧されて可動金型７も右方へと移動し、固定金型８に密着する。

かかる状態で、射出機構１０より液状となった熱硬化性樹脂を供給すると、かかる熱硬化性樹脂は、射出ノズルＮＺの出口通路１１ａを介して、固定金型８のスプルー８ｂに注入され、ここから不図示のランナーを介して、不図示のヒータで加熱された金型７、８内の成形キャビティ内に加圧充填される。金型７、８の表面で加熱された熱硬化性樹脂は、成形キャビティの形状に硬化するので、硬化後に型締めシリンダー６内を減圧して、ピストン６ａを図８で左方へと変位させることにより型開きを行い、成形品を取り出すことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。本発明は、エネルギー硬化性樹脂に限定されることはない。

Claims (12)

1. 成形機に用いられ、成形キャビティ内に樹脂材料を射出注入する射出機構において、
   シリンダーと、
   前記シリンダーの内側を摺動するピストンと、
   前記樹脂材料を貯留する貯留部と、を有し、
   前記シリンダーは、前記シリンダーから前記樹脂材料を射出する出口と、前記出口とは異なる位置に設けられ、前記貯留部に貯留された前記樹脂材料を前記シリンダー内に供給する入口と、を有し、
   前記入口と前記貯留部との間に、前記樹脂材料の戻りを制限する第１の逆止弁が設けられていることを特徴とする射出機構。
2. 前記入口は、前記出口よりもピストン側に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の射出機構。
3. 前記樹脂材料を射出するストロークにおいて、前記ピストンは、前記シリンダー内において前記入口に近接する位置、または前記入口の一部を塞ぐ位置まで摺動することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の射出機構。
4. 前記出口と前記成形キャビティとの間には、前記樹脂材料の戻りを制限する第２の逆止弁が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の射出機構。
5. 成形機に用いられ、成形キャビティ内に樹脂材料を射出注入する射出機構において、
   シリンダーと、
   前記シリンダーの内側を摺動するピストンと、
   前記樹脂材料を貯留する貯留部と、を有し、
   前記シリンダーは、前記シリンダーから前記樹脂材料を射出する出口を有し、
   前記ピストンは、前記貯留部に貯留された前記樹脂材料を前記シリンダー内に供給する通路を有し、
   前記通路から供給された前記樹脂材料は、前記シリンダー内において前記ピストンと前記出口との間に蓄積され、
   前記通路と前記貯留部との間に、前記樹脂材料の戻りを制限する第１の逆止弁が設けられていることを特徴とする射出機構。
6. 前記出口と前記成形キャビティとの間には、前記樹脂材料の戻りを制限する第２の逆止弁が設けられていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の射出機構。
7. 前記シリンダーの温度を制御する温度制御手段を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の射出機構。
8. 前記ピストンの一部は、前記シリンダー内で前記出口側に向かって延在する突出部を有し、前記シリンダーの内壁と前記突出部との間に円管状の空間が生じるようになっていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の射出機構。
9. 前記突出部の温度を制御する温度制御手段を有することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の射出機構。
10. 前記樹脂材料はエネルギー硬化性樹脂であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記載の射出機構。
11. 請求の範囲第１項乃至第１０項に記載の射出機構を有することを特徴とする射出成形機。
12. 請求の範囲第１１項に記載の射出成形機により成形されたことを特徴とする光学素子。