WO2013146871A1

WO2013146871A1 - 熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置

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Publication number: WO2013146871A1
Application number: PCT/JP2013/058981
Authority: WO
Inventors: 田川知彦
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2013-10-03
Also published as: JPWO2013146871A1

Abstract

　簡易な手法で優れた熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置を提供することを目的とする。製品部ＬＰがガラス転移点より低い温度状態であり、かつ、非製品部であるスプルー部ＳＰがガラス転移点以上に高い温度状態であるときに、成形品ＭＰの取り出しを開始するので、製品部ＬＰの変形や内部歪みの発生を防止できるだけでなく、冷却工程の短縮によって成形のサイクルタイムを短くすることができる。また、上記製造方法等によれば、非製品部であるスプルー部ＳＰが成形品ＭＰを取り出す際に成形されるので、非製品部であるスプルー部ＳＰによる成形品ＭＰの取り出しが正確で確実になり、取り出し工程で非製品部あるスプルー部ＳＰが意図しない形状に変形し又は破損することを防止できる。

Description

熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置

　本発明は、光学素子その他の熱可塑性樹脂製品を成形によって得る熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置に関する。

　射出成形には、製品部、ランナー、スプルー等に対応する転写形状が形成された型空間を設けた金型装置に溶融樹脂を流入させる射出工程と、型空間に流入した溶融樹脂を金型装置内で冷却する冷却工程と、金型装置を開いて成形品を開放する型開き工程と、成形品のうちスプルーを取出装置のチャック部で掴んで成形品を取り出す取り出し工程とが含まれる。なお、取り出し後の成形品に対しては、ゲートカットその他の処理工程が施される場合もある。

　成形品のスプルーの形状は、金型装置から離型しやすい円錐形状であることが多く、強い力で掴まないと滑ってしまい、安定してスプルー部を掴むことが難しいという問題がある。これは、取り出し工程における取り出し不良や処理工程におけるゲートカット位置のズレなどの不良に繋がる。

　また、冷却工程において溶融樹脂を冷却し固化させるが、十分に冷却し過ぎると、金型部材と樹脂との収縮率の違いにより成形品を歪ませてしまう。逆に、冷却が不足すると、成形品の樹脂温度がガラス転移点以上となり、成形品が柔らかいままで型開き工程に入る。この場合、型開き工程において、成形品の形状が変形し易く、特に溶融樹脂の流入口付近のスプルー部やランナー部が変形し易く、極端な場合はスプルー部がちぎれてしまう。例えば取り出し工程でチャック部によって掴むはずのスプルー部が変形してしまうと、取り出しが困難となり取り出し不良となってしまう。

　冷却時間を短縮する方法として、スプルー部を強制的に冷却する方法が特許文献１で提案されている。スプルー部の周りに冷却用の媒体を流すことでスプルー部の熱を奪うといった構造である。このような構造で冷却スピードを上げる場合、溶融樹脂が製品部に達するまでにスプルー部で熱が奪われてしまうため、溶融樹脂が金型の製品部に対応する製品空間に流入するまでの間に冷めてしまい、製品形状の転写性が悪くなるヒケ、ウェルド等の問題が発生する。これに対しては、樹脂の温度を高めに設定することで製品部を冷めにくくすることもできるが、黄変等の樹脂の劣化、黒ゴミ等の炭化物の混入といった不良の発生に繋がる。

　また、製品部分をガラス転移点以上で型開きすることが特許文献２で提案されているが、製品部分をガラス転移点以上で型開きする場合、離型時に製品内部に歪を生じさせるおそれがある。特に光学素子等の光を透過させる製品の場合、内部歪によって光が複屈折等の作用を受けて歪んだ状態で透過してしまうので、成形品がガラス転移点以上で型開きされる場合、良好な製品を成形することは非常に困難である。撮像レンズや光ピックアップ装置用の対物レンズのような光学素子において、ウェルド、ヒケ、黄変、黒ゴミ等の発生は、性能を悪化させる原因に繋がるため、回避する必要がある。

特開２００８－３０７８８２号公報特開２００８－８７４０７号公報

　本発明は、成形品の安定した取り出しが可能で、成形品に収縮歪みが発生することを回避しつつスプルー部を十分に固化させて成形品の確実な取り出しを可能とし、製品形状に関して良好な転写性を確保することができ、成形品に内部歪み等を発生させにくい、熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明に係る熱可塑性樹脂製品の製造方法は、第１の金型と第２の金型とを備える金型装置に熱可塑性樹脂を供給することによって、製品部と、第１の金型と第２の金型との型閉じによって形成される熱可塑性樹脂用の流路に対応して製品部から延びる非製品部とを含む成形品を成形する熱可塑性樹脂製品の製造方法であって、製品部がガラス転移点より低い温度状態であり、かつ、非製品部がガラス転移点以上に高い温度状態であるときに、金型装置からの成形品の取り出しを開始する。ここで、成形品とは、スプルー部、ランナー部、製品部等の熱可塑性樹脂を固化させた全ての部分を意味する。また、製品部は、最終製品（例えば光学素子）となる部分であり、ゲート部よりも先端側の部分を意味する。

　上記製造方法によれば、非製品部がガラス転移点以上に高い温度状態であるときに、成形品の取り出しを開始するので、冷却工程の短縮によって成形のサイクルタイムを短くすることができるだけでなく、成形品の取り出し開始時に製品部がガラス転移点より低い温度状態であるので、製品部の変形や内部歪みの発生を防止できる。

　本発明の具体的な態様又は側面では、上記製造方法において、非製品部を成形品を取り出す際に成形するので、非製品部による成形品の取り出しが正確で確実になり、取り出し工程で非製品部が意図しない形状に変形し又は破損することを防止できる。ここで、取り出し工程において非製品部がガラス転移点以上に高い温度状態であるので、結果的に製品部が金型内で過剰に冷却されて収縮歪みが発生することを防止でき、製品空間への樹脂の流入を容易にして製品形状に関して良好な転写性を確保することができる。

　本発明の別の側面では、非製品部がガラス転移点に５０℃加算した温度以下であるときに、成形品を取り出す。この場合、非製品部が過度に軟化することを回避しやすくなり、非製品部の成形が比較的簡易になる。また、黄変等の樹脂の劣化、黒ゴミ等の炭化物の混入といった不良の発生を確実に防止できる。なお、成形品を取り出す際の非製品部の温度は、より好ましくはガラス転移点に２０℃加算した温度以下とする。成形品を取り出す際の非製品部の温度は、さらに好ましくはガラス転移点に１０℃加算した温度以下とする。

　本発明のさらに別の側面では、成形品を取り出すための取出装置に冷却装置を組み込んで、当該冷却装置によって成形品の非製品部を冷却する。この場合、非製品部を冷却することで非製品部の形状を迅速に安定化させることができる。

　本発明のさらに別の側面では、成形品を取り出すための取出装置にコマ部（形状転写部）を設けて、成形品の非製品部のうちスプルー部にコマ部の形状を転写する。この場合、取出装置による成形品の把持の時にスプルー部にコマ部の形状を転写することになり、成形品の迅速な取り出しが可能になる。

　本発明のさらに別の側面では、成形品の非製品部の最大厚みが、製品部の最大厚みよりも大きい。この場合、製品部がガラス転移点より低い温度状態であり、かつ非製品部がガラス転移点以上に高い温度状態であるといった条件を作り出しやすくなり、成形品の取り出しタイミング等の確保や調整が容易となる。

　本発明のさらに別の側面では、金型装置が、ガラス転移点より低い温度に設定され、ガラス転移点以上の高い温度の熱可塑性樹脂を金型装置の流路に供給する。この場合、製品空間に流入した樹脂をガラス転移点より低い温度に冷却しつつ、非製品部の樹脂をガラス転移点以上に高い温度に保持しやすくなる。

　本発明のさらに別の側面では、金型装置の型開き後に第１及び第２の金型うち一方に残った成形品をエジェクトした直後のタイミングで、成形品を取り出すための取出装置によって非製品部を把持して成形を行う。この場合、製品部に歪みや変形が発生する可能性を低減でき、かつ、非製品部が比較的高温で非製品部の成形に適する。

　本発明のさらに別の側面では、金型装置の型開き後に第１及び第２の金型うち一方に残った成形品の非製品部を加熱することによってガラス転移点以上の高い温度まで加熱したタイミングで、成形品を取り出すための取出装置によって非製品部を把持して成形を行う。この場合、非製品部を強制的に成形に適する温度にでき、非製品部の成形が容易となる。

　上記目的を達成するため、本発明に係る熱可塑性樹脂製品の製造装置は、第１の金型と第２の金型とを有する金型装置と、金型装置に熱可塑性樹脂を供給する供給装置と、金型装置によって成形された成形品を取り出す取出装置とを備える熱可塑性樹脂製品の製造装置であって、成形品は、製品部と、第１の金型と第２の金型との型閉じによって形成される熱可塑性樹脂用の流路に対応して製品部から延びる非製品部とを含み、取出装置は、製品部がガラス転移点より低い温度状態であり、かつ、非製品部がガラス転移点以上に高い温度状態であるときに、成形品の取り出しを開始する。

　上記熱可塑性樹脂製品の製造装置によれば、取出装置が、製品部がガラス転移点より低い温度状態であり、かつ、非製品部がガラス転移点以上に高い温度状態であるときに、成形品の取り出しを開始するので、製品部の変形や内部歪みの発生を防止できる。また、上記製造装置によれば、非製品部を成形品を取り出す際に成形することもできる。この場合、非製品部による成形品の取り出しが正確で確実になり、取り出し工程で非製品部が意図しない形状に変形し又は破損することを防止できる。ここで、取り出し工程において非製品部がガラス転移点以上に高い温度状態であるので、結果的に製品部が金型内で過剰に冷却されて収縮歪みが発生することを防止でき、製品空間への樹脂の流入を容易にして製品形状に関して良好な転写性を確保することができる。

第１実施形態の成形装置を説明する概念図である。図２Ａは、図１の成形装置に組み込まれた第１及び第２金型の成形前の型開き状態を説明する側方断面図であり、図２Ｂは、第１及び第２金型の型閉じ状態を説明する側方断面図である。図３Ａは、第１及び第２金型の成形後の型開き状態を説明する側方断面図であり、図３Ｂは、成形品の突き出しを説明する側方断面図である。図４Ａは、取出装置による成形品のチャックを説明する側方断面図であり、図４Ｂは、取出装置による成形品の搬出を説明する側方断面図である。図５Ａは、第１及び第２金型によって成形される成形品の側方断面図であり、図５Ｂは、光学素子の側面図である。図１に示す成形装置を用いた製造方法を説明するフローチャートである。第２実施形態の成形装置の要部を説明する概念図である。図７に示す成形装置を用いた製造方法を説明するフローチャートである。第３実施形態の成形装置の要部を説明する概念図である。第４実施形態の成形装置の要部を説明する概念図である。

　〔第１実施形態〕
　以下、本発明の第１実施形態に係る熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置について、図面を参照しつつ説明する。

　図１に示すように、熱可塑性樹脂製品の製造装置１００は、射出成形を行って成形品ＭＰを作製する本体部分である射出成形機１０と、射出成形機１０から成形品ＭＰを取り出すための付属部分である取出装置２０と、製造装置１００を構成する各部の動作を統括的に制御する制御装置３０とを備える。

　射出成形機１０は、横型の成形機であり、成形金型４０と、固定盤１１と、可動盤１２と、型締め盤１３と、開閉駆動装置１５と、射出装置１６とを備える。射出成形機１０は、固定盤１１と可動盤１２との間に成形金型４０を構成する第１金型４１と第２金型４２とを挟持して両金型４１，４２を型締めすることにより成形を可能にする。

　固定盤１１は、可動盤１２に対向して支持フレーム１４の略中央に固定され、取出装置２０をその上部に支持する。固定盤１１の内側１１ａは、可動盤１２の内側１２ａに対向しており、第１金型４１を着脱可能に支持している。固定盤１１には、後述する樹脂供給用のノズル１６ｄを通す開口１１ｂが形成されている。なお、固定盤１１は、タイバーを介して型締め盤１３に固定されており、成形時の型締めの圧力に耐え得るようになっている。

　可動盤１２は、後述するリニアガイド１５ａによって固定盤１１に対して進退移動可能に支持されている。可動盤１２の内側１２ａは、固定盤１１の内側１１ａに対向しており、第２金型４２を着脱可能に支持している。なお、可動盤１２には、エジェクター駆動部４５が組み込まれている。このエジェクター駆動部４５は、第２金型４２内の成形品ＭＰを離型するために第１金型４１側に押し出すものである。

　型締め盤１３は、支持フレーム１４の端部に固定されている。型締め盤１３は、型締めに際して、開閉駆動装置１５の動力伝達部１５ｄを介して可動盤１２をその背後から支持する。

　開閉駆動装置１５は、リニアガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエーター１５ｅとを備える。リニアガイド１５ａは、可動盤１２を支持しつつ、固定盤１１に対する進退方向に関して可動盤１２の滑らかな往復移動を可能にしている。動力伝達部１５ｄは、制御装置３０の制御下で動作するアクチュエーター１５ｅからの駆動力を受けて伸縮する。これにより、型締め盤１３に対して可動盤１２が近接したり離間したり自在に進退移動する。結果的に、固定盤１１と可動盤１２とを互いに近接又は離間させることができ、第１金型４１と第２金型４２との型閉じ（型締めを含む）又は型開きを行うことができる。

　射出装置１６は、シリンダー１６ａ、原料貯留部１６ｂ、スクリュー駆動部１６ｃ等を備える。射出装置１６は、制御装置３０の制御下で適当なタイミングで動作するものであり、シリンダー１６ａ内で溶融されヒーター１６ｈによって温度制御された状態の熱可塑性樹脂（溶融樹脂）を樹脂射出用のノズル１６ｄから射出する。射出装置１６は、第１金型４１と第２金型４２とを型締めした状態において、固定盤１１の開口１１ｂを介して後述するスプルーブッシュ６５（図２Ｂ等参照）にノズル１６ｄを接触させる。これにより、後述する流路空間ＦＣ（図２Ｂ等参照）に対してガラス転移点以上に保持された溶融樹脂を所望のタイミング及び圧力で供給することができる。すなわち、射出装置１６は、第１金型４１と第２金型４２とを有する成形金型（金型装置）４０に熱可塑性樹脂を供給する供給装置である。

　射出成形機１０に付随して設けられた金型温度調節機４６は、両金型４１，４２中に温度制御された熱媒体を循環させる。これにより、成形時に両金型４１，４２の温度を溶融樹脂のガラス転移点より低い適当な冷却温度に保つことができる。

　取出装置２０は、成形品ＭＰを把持することができるアーム２１と、アーム２１を３次元的に移動させる３次元駆動装置２２とを備える。取出装置２０は、制御装置３０の制御下で適当なタイミングで動作するものであり、第１金型４１と第２金型４２とを離間させて型開きした後に、第２金型４２に残る成形品ＭＰを把持して外部に搬出する役割を有する。取出装置２０のうちアーム２１の下端には、チャック装置２５が設けられており、成形品ＭＰのスプルー部ＳＰ等を把持する。

　制御装置３０は、開閉制御部３１と、射出装置制御部３２と、エジェクター制御部３３と、取出装置制御部３４とを備える。開閉制御部３１は、アクチュエーター１５ｅを動作させることによって両金型４１，４２の型閉じ、型締め、及び型開き等を可能にする。射出装置制御部３２は、スクリュー駆動部１６ｃ、ヒーター１６ｈ等を動作させることによって両金型４１，４２間に形成された成形空間ＣＶ（図２Ｂ参照）中に所望の温度及び圧力で樹脂を注入させる。エジェクター制御部３３は、エジェクター駆動部４５を動作させることによって型開き時に第２金型４２に残る成形品ＭＰを第２金型４２内から押し出させて離型を行わせる。取出装置制御部３４は、取出装置２０を動作させることによって型開き及び離型後に第２金型４２に残る成形品ＭＰを把持するとともに成形品ＭＰに対して追加的な成形を行わせ、かかる追加的な成形後の成形品ＭＰを射出成形機１０外に搬出させる。

　以下、図２Ａ等を参照して、成形金型４０について詳しく説明する。成形金型４０のうち第２金型４２は、ＡＢ方向に往復移動可能になっている。この第２金型４２を第１金型４１に向けて移動させ、両金型４１，４２を型合わせ面ＰＳ１，ＰＳ２で型合わせして型締めすることにより、図２Ｂに示すように、製品部ＬＰ（レンズ）を成形するための成形空間ＣＶと、これに樹脂を供給するための流路である流路空間ＦＣとが形成される。

　第１金型４１は、内側すなわち型合わせ面ＰＳ１側に配置される型板６１と、型板６１に埋め込まれる複数のコア型６２と、外側すなわち図１の固定盤１１側に配置される取付板６４とを備える。また、第１金型４１に付随して、スプルーブッシュ６５が設けられている。スプルーブッシュ６５の固定盤１１側（図１参照）の入口には、射出装置１６から成形金型４０内に溶融樹脂を供給する際に、シリンダー１６ａの先端に設けたノズル１６ｄを接触させる。

　第１金型４１のうち型板６１は、金属製の板状の部材であり、複数のコア型６２を挿入する複数のコア孔６１ａと、成形空間ＣＶに樹脂を流入させるためのスプルー孔６６とを備える。図示を省略するが、コア孔６１ａは、例えばスプルー孔６６を中心とする円周上の４箇所に設けられている。スプルー孔６６は、円錐状の内面を有し型開閉方向であるＡＢ方向に略平行に延びて第１金型４１を貫通している。

　なお、型板６１内部には、成形時及び取り出し時に金型の温度を適切な温度に保つため、図１の金型温度調節機４６からの熱媒体を流通させる温調流路５１、温度監視用の温度計５２、加熱用のヒーター（不図示）等が組み込まれている。

　コア型６２は、ＡＢ方向に延びる円柱状の部材であり、その先端面には、転写凹部６１ｅが形成されている。転写凹部６１ｅは、鏡面状の第１転写面Ｓ１を有しており、成形品ＭＰの製品部ＬＰが撮像レンズや対物レンズの構成要素である場合、これら目的物の光学面に対応する形状に加工される。なお、第１転写面Ｓ１は、微細な構造が設けられた面となる場合もある。

　取付板６４は、金属製の板状の部材であり、型板６１を背後から支持している。つまり、取付板６４は、型板６１を型合わせ面ＰＳ１の反対側（背後側）から支持する。なお、図示は省略するが、取付板６４は、取付板６４自体を固定盤１１に固定するための複数の締結部材を有する。

　第２金型４２は、内側すなわち型合わせ面ＰＳ２側に配置される型板７１と、型板７１に埋め込まれる複数のコア型７２と、外側すなわち図１の可動盤１２側に配置される取付板７４と、取付板７４に埋め込むように形成されたエジェクター部材７５とを備える。

　第２金型４２のうち型板７１は、金属製の板状の部材であり、複数のコア型７２を挿入する複数のコア孔７１ａと、スプルー孔６６の先端に対向するコールドスラグ７１ｂと、コールドスラグ７１ｂから分岐されて複数方向に延びるランナー凹部７１ｆとを備える。コア孔７１ａは、第１金型４１の型板６１に設けたコア孔６１ａに対向して複数設けられている。ランナー凹部７１ｆは、コールドスラグ７１ｂから各転写凹部７１ｅに向けて放射状に延びている。ランナー凹部７１ｆは、第１及び第２金型４１，４２を型閉じした際に、成形空間ＣＶに連通する流路空間ＦＣのランナーＲＢを形成する（図２Ｂ参照）。

　コア型７２は、ＡＢ方向に延びる円柱状の部材であり、その先端面には、転写凹部７１ｅが形成されている。第１及び第２金型４１，４２を型閉じした際に、コア型７２に形成された転写凹部７１ｅと、第１金型４１の型板６１に埋め込まれたコア型６２に形成された転写凹部６１ｅとに挟まれて成形空間ＣＶが形成される。転写凹部７１ｅは、鏡面状の第２転写面Ｓ２を有しており、成形品ＭＰの製品部ＬＰが撮像レンズや対物レンズの構成要素である場合、これら目的物の光学面に対応する形状に加工される。なお、第２転写面Ｓ２は、微細な構造が設けられた面となる場合もある。型板７１には、エジェクター部材７５を構成するエジェクターピン７５ａを通すピン孔７１ｇも形成されている。

　なお、型板７１内部には、成形時及び取り出し時に金型の温度を適切な温度に保つため、図１の金型温度調節機４６からの熱媒体を流通させる温調流路５１、温度監視用の温度計５２、加熱用のヒーター（不図示）等が組み込まれている。

　取付板７４は、金属製の板状の部材であり、型板７１を背後から支持している。取付板７４は、エジェクター部材７５を構成するエジェクターピン７５ａ，７５ｂを通すピン孔７４ｇ，７４ｈを備える。なお、図示は省略するが、取付板７４は、取付板７４自体を可動盤１２に固定するための複数の締結部材を有する。

　エジェクター部材７５は、エジェクターピン７５ａ，７５ｂと、エジェクター板７５ｄとを有する機械的な機構であり、図１のエジェクター駆動部４５に駆動されて動作する。エジェクターピン７５ａ，７５ｂは、エジェクター板７５ｄに連結されており、型板７１のピン孔７１ｇ及び取付板７４のピン孔７４ｇ，７４ｈ内で一括して進退移動させることができる。エジェクター部材７５を前進状態とした場合、エジェクターピン７５ａ，７５ｂが前進し、このうち中央のエジェクターピン７５ａが型板７１のコールドスラグ７１ｂの底部に突起し、周辺のエジェクターピン７５ｂがコア型７２を押して型合わせ面ＰＳ２から突出させる。逆に、エジェクター部材７５を後退状態とした場合、エジェクターピン７５ａ，７５ｂが後退し、このうち中央のエジェクターピン７５ａが型板７１のコールドスラグ７１ｂの底部に引っ込み、周辺のエジェクターピン７５ｂも同様に引っ込んでコア型７２の後退を許容する。なお、コア型７２は、不図示のバネ等を付随させた構造を有しており、エジェクターピン７５ｂから前進させる付勢力を受けなくなった場合、後退してコア孔７１ａの奥に収納される。

　なお、第１金型４１と第２金型４２とは、第１金型４１に設けた位置決め嵌合部４１ｘと第２金型４２に設けた位置決め嵌合部４２ｘとを嵌合させることにより、型合わせ面ＰＳ１，ＰＳ２に垂直な方向の位置決めが可能になっている。

　以下、図３Ｂ等を参照しつつ、取出装置２０のアーム２１の下端に設けたチャック装置２５の詳細について説明する。チャック装置２５は、支持基部２５ａと、第１及び第２チャック部材２５ｃ，２５ｄとを備える。

　支持基部２５ａは、一対のチャック部材２５ｃ，２５ｄに挟持動作を行わせるチャック駆動部２５ｆ備える。両チャック部材２５ｃ，２５ｄは、チャック駆動部２５ｆに駆動されて上下のＣＤ方向に変位可能である。

　両チャック部材２５ｃ，２５ｄは、チャック駆動部２５ｆに駆動されて同期して動作する。両チャック部材２５ｃ，２５ｄは、互いに近接することで成形品ＭＰのスプルー部ＳＰを把持することができ、同期して互いに離間することでスプルー部ＳＰの把持を解除することができる。両チャック部材２５ｃ，２５ｄの内側面ＩＳ１，ＩＳ２は、成形面となっており、まだ軟化した状態にあるスプルー部ＳＰの表面ＳＰ１，ＳＰ２に対して形状の転写すなわち成形を行う。各チャック部材２５ｃ，２５ｄの内部には、冷却装置２５ｊが内蔵されており、チャック部材２５ｃ，２５ｄをガラス転移点よりも低い所定の温度に冷却している。これにより、両チャック部材２５ｃ，２５ｄに挟まれたスプルー部ＳＰを急速に冷却してガラス転移点よりも低い温度とすることができ、形状転写後のスプルー部ＳＰを迅速かつ十分に固化又は硬化させることができる。冷却装置２５ｊは、例えばぺルチェ素子等で構成することができる。冷却装置２５ｊは、ヒートシンク構造、ヒートパイプ、冷水管等に置き換えることができ、ファンその他の空冷装置に置き換えることもできる。

　以下、図５Ａ及び５Ｂを参照しつつ、上記製造装置１００によって成形された成形品ＭＰ及び製品部ＬＰについて説明する。図５Ａに示すように、成形品ＭＰにおいて、スプルー部ＳＰを中心として複数のランナー部ＲＰが延びており、ランナー部ＲＰの延長上に製品部ＬＰが形成されている。成形品ＭＰのうち製品部ＬＰを除いたランナー部ＲＰやスプルー部ＳＰは、非製品部である。ランナー部ＲＰと製品部ＬＰとの境界のゲートＧＰを切断することにより、個々の製品部ＬＰを得る。なお、製品部ＬＰの光軸方向の最大厚みｔ１は、スプルー部ＳＰの直径方向の最大厚みｔ２よりも小さくなっている。このため、成形品ＭＰの製造に際して、製品部ＬＰの方がスプルー部ＳＰよりも早く冷却され、製品部ＬＰをスプルー部ＳＰよりも低温とすることが容易となる。具体的には、例えば製品部ＬＰを溶融樹脂のガラス転移点よりも低い温度状態とし、スプルー部ＳＰを溶融樹脂のガラス転移点以上の温度状態とすることが容易となる。

　図５Ｂに示すように、製品部ＬＰは、光機能部ＯＰとフランジ部ＦＬとを有している。製品部ＬＰのうち光機能部ＯＰは、図２Ａの成形金型４０に設けた転写凹部６１ｅ，７１ｅのうち例えば転写凹部６１ｅによって形成される第１の光学面ＯＳ１と、例えば転写凹部７１ｅによって形成される第２の光学面ＯＳ２とを有している。製品部ＬＰは、例えば撮像装置（ノートＰＣ等の携帯端末に搭載されるものを含む）に搭載される撮像レンズである。また、製品部ＬＰは、第１光学面ＯＳ１側の突起が大きな肉厚型の光ピックアップ装置用の対物レンズとすることもできる。この場合、製品部ＬＰは、例えば波長４０５ｎｍで開口数（ＮＡ）０．８５のＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）に対応した光情報の読み取り又は書き込みを可能にする。製品部ＬＰを含む成形品ＭＰは、光学用樹脂で形成されている。光学用樹脂として、例えばＣＯＣ（cycloolefin copolymer）、ＰＭＭＡ（polymenthyl methacrylate）等が用いられる。

　以下、図６を参照しつつ製造装置１００を用いた成形品ＭＰすなわち製品部ＬＰの製造方法について説明する。まず、金型温度調節機４６により、両金型４１，４２を成形に適する温度まで加熱する（ステップＳ１０）。これにより、両金型４１，４２において成形空間ＣＶを形成する金型の表面やその近傍の温度を、射出装置１６から供給される溶融樹脂のガラス転移点よりも例えば２０℃低い温度以上であって同ガラス転移点より低い温度に加熱保持した状態とする。

　次に、開閉駆動装置１５を動作させ、可動盤１２を前進させて型閉じを開始させる（ステップＳ１１）。開閉駆動装置１５の閉動作を継続することにより、固定側である第１金型４１と可動側である第２金型４２とが接触する型当たり位置まで可動盤１２が固定盤１１側に移動して型閉じが完了する。開閉駆動装置１５の閉動作を更に継続することにより、図２Ｂに示すように、第１金型４１と第２金型４２とを必要な圧力で締め付ける型締めが行われる（ステップＳ１２）。

　次に、射出成形機１０において、射出装置１６を動作させて、ノズル１６ｄを第１金型４１のスプルーブッシュ６５に接触させるとともに、成形空間ＣＶ中に必要な圧力で溶融樹脂を注入する射出を行わせる（ステップＳ１３）。射出装置１６から供給される溶融樹脂の温度は、ガラス転移点以上の温度例えばガラス転移点よりも１００℃～１５０℃高い範囲に設定されている。

　成形空間ＣＶに樹脂が充填された後、射出成形機１０は、成形空間ＣＶ中の樹脂圧を保つ。この際、金型温度調節機４６により、成形空間ＣＶやこの成形空間ＣＶに樹脂を流入する流路空間ＦＣ（図２Ｂ参照）が適度に加熱されており、射出装置１６から供給される溶融樹脂が緩やかに冷却され、成形空間ＣＶ内での樹脂の適度な除冷を達成することができる。溶融樹脂を成形空間ＣＶに導入した後は、成形空間ＣＶ中の溶融樹脂が放熱によって徐々に冷却されるので、成形空間ＣＶ内の樹脂すなわち製品部ＬＰの温度がガラス転移点よりも低い温度となって成形が完了するのを待つ（ステップＳ１４）。なお、製品部ＬＰの温度がガラス転移点よりも低い温度となった場合、成形が完了したものと考え、スプルー孔６６内の樹脂すなわちスプルー部ＳＰの温度がガラス転移点よりも低い温度となることを待たない。つまり、成形品ＭＰ全体がガラス転移点よりも低い温度となるまで待つのではなく、後述するようにスプルー部ＳＰがガラス転移点以上の温度の状態で成形完了とする。

　次に、射出成形機１０において、開閉駆動装置１５を動作させて、可動盤１２を後退させる型開きが行われる（ステップＳ１５）。これに伴って、図３Ａに示すように、第２金型４２が後退し、第１金型４１と第２金型４２とが離間する。この結果、成形品ＭＰすなわち製品部ＬＰやランナー部ＲＰ等は、第２金型４２に保持された状態で第１金型４１から離型される。

　次に、エジェクター駆動部４５を動作させ、エジェクターピン７５ａ，７５ｂ等の前進によって、製品部ＬＰ等を含む成形品ＭＰの突き出しを行わせる（ステップＳ１６）。この結果、図３Ｂに示すように、成形品ＭＰのうちランナー部ＲＰ等は、第１金型４１側に押し出されて第２金型４２から離型される。

　次に、取出装置２０を動作させて、チャック装置２５に第２金型４２に係止された成形品ＭＰを把持する動作を行わせる。このようにチャック装置２５に成形品ＭＰを把持させる動作によって成形品ＭＰの取り出しが開始する。成形品ＭＰのうちスプルー部ＳＰは、ガラス転移点以上の高い温度状態となっているので、図４Ａに示すように、両チャック部材２５ｃ，２５ｄの内側面ＩＳ１，ＩＳ２によって、スプルー部ＳＰの表面ＳＰ１，ＳＰ２に内側面ＩＳ１，ＩＳ２の形状が転写されスプルー部ＳＰに対する追加的な又は補助的な成形が行われる（ステップＳ１７）。ここで、チャック部材２５ｃ，２５ｄは、ガラス転移点よりも低温に冷却されているので、スプルー部ＳＰは成形に伴って固化する。なお、チャック部材２５ｃ，２５ｄによってスプルー部ＳＰを挟む際のスプルー部ＳＰの温度、すなわち追加的な成形に際してのスプルー部ＳＰの温度は、ガラス転移点以上であって、ガラス転移点に５０℃加算した温度以下であるとする。追加的な成形に際してのスプルー部ＳＰの温度は、より好ましくはガラス転移点に２０℃加算した温度以下とし、さらに好ましくはガラス転移点に１０℃加算した温度以下とする。スプルー部ＳＰの温度がガラス転移点以上となると密度が急激に疎になり、スプルー部ＳＰが軟らかくなり、スプルー部ＳＰの温度がガラス転移点未満となると密度が急激に密になり、スプルー部ＳＰが硬くなることが知られている。つまり、スプルー部ＳＰやランナー部ＲＰは、柔らかい状態で取り出されるので追加的な成形が可能な状態となっている。

　最後に、図４Ｂに示すように、取出装置２０を動作させて、第２金型４２から成形品ＭＰを完全に分離し、第１及び第２金型４１，４２間から成形品ＭＰを取り出して外部に搬出する（ステップＳ１８）。

　以上説明した製造方法や製造装置１００によれば、製品部ＬＰがガラス転移点より低い温度状態であり、かつ、非製品部（スプルー部ＳＰやランナー部ＲＰを含む）がガラス転移点以上に高い温度状態であるときに、成形品ＭＰの取り出しを開始するので、製品部ＬＰの変形や内部歪みの発生を防止できるだけでなく、冷却工程の短縮によって成形のサイクルタイムを短くすることができる。また、上記製造方法等によれば、非製品部であるスプルー部ＳＰについて成形品ＭＰを取り出す際に成形することができるので、非製品部であるスプルー部ＳＰによる成形品ＭＰの取り出しが正確で確実になり、取り出し工程で非製品部あるスプルー部ＳＰが意図しない形状に変形し又は破損することを防止できる。ここで、取り出し工程において非製品部であるスプルー部ＳＰがガラス転移点以上に高い温度状態であるので、結果的に製品部ＬＰが金型内で過剰に冷却されて収縮歪みが発生することを防止でき、製品空間である成形空間ＣＶへの樹脂の流入を容易にして製品形状に関して良好な転写性を確保することができる。

　〔第２実施形態〕
　以下、本発明に係る熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置の第２実施形態について説明する。第２実施形態の製造方法等は、第１実施形態の製造方法等を変形したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態の製造方法等と同様である。

　図７に示すように、取出装置２０のアーム２１には、チャック装置２５に隣接して、加熱装置２８が設けられている。加熱装置２８は、例えば赤外線ヒーターを内蔵するが、熱風を送り出すこともできる。これにより、成形金型４０の型開き後に第１及び第２金型４１，４２のうち一方の第２金型４２に残った成形品ＭＰのスプルー部ＳＰを周囲から加熱して、ガラス転移点以上であってガラス転移点に５０℃加算した温度以下の状態とすることができる。

　図８は、第２実施形態の製造方法等を説明する図である。この場合、エジェクター駆動部４５による成形品ＭＰの突き出し（ステップＳ１６）後に、図７の取出装置２０に設けた加熱装置２８を利用してスプルー部ＳＰを加熱してガラス転移点以上の温度状態とする（ステップＳ２６）。これにより、スプルー部ＳＰを軟化させることができ、その後の追加的な又は補助的な成形工程で、第１及び第２チャック部材２５ｃ，２５ｄによってスプルー部ＳＰを挟むことにより、両チャック部材２５ｃ，２５ｄの内側面ＩＳ１，ＩＳ２によってスプルー部ＳＰの表面ＳＰ１，ＳＰ２に内側面ＩＳ１，ＩＳ２の形状を転写することができる（ステップＳ１７）。

　〔第３実施形態〕
　以下、本発明に係る熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置の第３実施形態について説明する。第３実施形態の製造方法等は、第１実施形態の製造方法等を変形したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態の製造方法等と同様である。

　図９に示すように、チャック装置２５の第１及び第２チャック部材３２５ｃ，３２５ｄには、成形コマ部２５ｍ，２５ｎがそれぞれ設けられている。これにより、第１及び第２チャック部材３２５ｃ，３２５ｄでスプルー部ＳＰを挟む際に、両成形コマ部２５ｍ，２５ｎの内側面（転写面）ＩＳ１，ＩＳ２によってスプルー部ＳＰの表面ＳＰ１，ＳＰ２に内側面ＩＳ１，ＩＳ２の形状を転写することができる。この場合、内側面ＩＳ１，ＩＳ２はうねるように湾曲しており、スプルー部ＳＰに湾曲した部分を形成することができる。このような追加的な成形工程後は、スプルー部ＳＰが冷却されて固化するので、両チャック部材３２５ｃ，３２５ｄによるスプルー部ＳＰの把持を確実なものとできる。これによって、製品部ＬＰを切り取る処理工程に移行するときやその処理工程中において、成形品ＭＰの取り扱いが容易になる。なお、成形コマ部２５ｍ，２５ｎは、交換可能であってもよい。

　〔第４実施形態〕
　以下、本発明に係る熱可塑性樹脂製品の製造方法及び装置の第４実施形態について説明する。第４実施形態の製造方法等は、第１及び第３実施形態の製造方法等を変形したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態の製造方法等と同様である。

　図１０に示すように、チャック装置２５の第１及び第２チャック部材４２５ｃ，４２５ｄには、成形コマ部２５ｍ，２５ｎがそれぞれ設けられている。これにより、第１及び第２チャック部材４２５ｃ，４２５ｄでスプルー部ＳＰを挟む際に、両成形コマ部２５ｍ，２５ｎの内側面（転写面）ＩＳ１，ＩＳ２によってスプルー部ＳＰの表面ＳＰ１，ＳＰ２に内側面ＩＳ１，ＩＳ２の形状を転写することができる。この場合、内側面ＩＳ１，ＩＳ２は捻るように湾曲しており、スプルー部ＳＰに鈎状の部分を形成することができる。このような追加的な成形工程後は、スプルー部ＳＰが冷却されて固化するので、両チャック部材４２５ｃ，４２５ｄによるスプルー部ＳＰの把持を確実なものとできる。

　この実施形態の場合、スプルー部ＳＰが鈎状となるので、成形品ＭＰを吊るすことができる。これにより、取り出し不良や処理工程のゲートカットの位置ズレなどの不良を低減できる。

　以上、実施形態に即して熱可塑性樹脂製品の製造方法の製造方法等について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態において、第１金型４１及び第２金型４２で構成される射出成形金型に設ける成形空間ＣＶの形状は、様々な形状とすることができる。すなわち、転写凹部６１ｅ，７１ｅ等によって形成される成形空間ＣＶの形状は、単なる例示であり、製品部ＬＰは、レンズに限らず様々な光学素子とすることができ、光学素子以外であってもよい。

　また、以上の実施形態では、チャック装置２５によってスプルー部ＳＰを把持してスプルー部ＳＰの成形を行っているが、チャック装置２５によってランナー部ＲＰを把持してランナー部ＲＰの成形を行ってから成形品ＭＰの搬出を行うこともできる。

　また、上記実施形態において、横型の製造装置１００を用いたが、竪型の成形装置を用いてもよい。成形品ＭＰは、重力に関係なく例えば冷却状態に起因して変形することもあり、チャック装置２５による軟化したスプルー部ＳＰ等の成形による固化がスループット向上等の観点で意味を持つ。

　また、上記実施形態において、成形品ＭＰをエジェクターピン７５ａ，７５ｂ等で突き出して第２金型４２から離型したが、取出装置２０によって離型してもよい。

　また、上記実施形態において、成形品ＭＰが第２金型４２に残ったが、第１金型４１に残ってもよい。この場合、取出装置２０によって、第１金型４１に残った成形品ＭＰのランナー部ＲＰ、スプルー部ＳＰ等の非製品部分に対して成形を行い成形品ＭＰを取り出す。

Claims

　第１の金型と第２の金型とを備える金型装置に熱可塑性樹脂を供給することによって、製品部と、前記第１の金型と前記第２の金型との型閉じによって形成される熱可塑性樹脂用の流路に対応して前記製品部から延びる非製品部とを含む成形品を成形する熱可塑性樹脂製品の製造方法であって、
　前記製品部がガラス転移点より低い温度状態であり、かつ、前記非製品部が前記ガラス転移点以上に高い温度状態であるときに、前記金型装置からの前記成形品の取り出しを開始する熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　前記非製品部は、前記成形品を取り出す際に成形される、請求項１に記載の熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　前記非製品部が前記ガラス転移点に５０℃加算した温度以下であるときに、前記成形品を取り出す、請求項１に記載の熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　前記成形品を取り出すための取出装置に冷却装置を組み込んで、当該冷却装置によって前記成形品の前記非製品部を冷却する、請求項１に記載の熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　前記成形品を取り出すための取出装置にコマ部を設けて、前記成形品の前記非製品部のうちスプルー部に前記コマ部の形状を転写する、請求項１に記載の熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　前記成形品の前記非製品部の最大厚みは、前記製品部の最大厚みよりも大きい、請求項１に記載の熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　前記金型装置は、前記ガラス転移点より低い温度に設定され、前記ガラス転移点以上の高い温度の熱可塑性樹脂を前記金型装置の前記流路に供給する、請求項１に記載の熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　前記金型装置の型開き後に前記第１及び第２の金型うち一方に残った前記成形品をエジェクトした直後のタイミングで、前記成形品を取り出すための取出装置によって前記非製品部を把持して成形を行う、請求項７に記載の熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　前記金型装置の型開き後に前記第１及び第２の金型うち一方に残った前記成形品の前記非製品部を加熱することによって前記ガラス転移点以上の高い温度まで加熱したタイミングで、前記成形品を取り出すための取出装置によって前記非製品部を把持して成形を行う、請求項７に記載の熱可塑性樹脂製品の製造方法。
　第１の金型と第２の金型とを有する金型装置と、前記金型装置に熱可塑性樹脂を供給する供給装置と、前記金型装置によって成形された成形品を取り出す取出装置とを備える熱可塑性樹脂製品の製造装置であって、
　前記成形品は、製品部と、前記第１の金型と前記第２の金型との型閉じによって形成される熱可塑性樹脂用の流路に対応して前記製品部から延びる非製品部とを含み、
　前記取出装置は、前記製品部がガラス転移点より低い温度状態であり、かつ、前記非製品部が前記ガラス転移点以上に高い温度状態であるときに、前記成形品の取り出しを開始する熱可塑性樹脂製品の製造装置。