(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で、高精度な射出成形品を得ることが可能な射出成形用金型と射出成形方法を提供する。【解決手段】射出成形用金型１０は、固定側金型１１とこれに対向して接離自在に配置された可動側金型１２とを有し、これら固定側金型１１と可動側金型１２間に形成されたキャビティ５０１〜５０４にホットランナ２０のノズル先端部からランナー４６１〜４６４を介して樹脂を射出充填して成形品を得るもので、ホットランナ２０を支持しホットランナ２０のノズル先端部との対向面側の固定側金型１１に形成された吐出面２４ｂと、この吐出面２４ｂに形成され４個のランナー４６１〜４６４の長手方向に延びるスリット状の溝３１１〜３１４とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットランナから射出された溶融樹脂をランナーを介して複数のキャビティに充填し、複数個の射出成形品を得る射出成形用金型において、
前記ランナーが前記複数のキャビティに向かって複数に分岐されて設けられた第１の型と、
前記ホットランナを支持すると共に、前記ホットランナのノズル先端部と前記ランナーの分岐点との間に前記複数のランナーの長手方向に沿って吐出孔が形成された第２の型と、
を具備することを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
前記吐出孔はスリット状の溝である
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型。
【請求項３】
前記ランナーの分岐点の位置に、前記ホットランナのノズル先端部から射出された前記溶融樹脂を前記複数のランナーに向かって流れやすくするために設けた流量制御部材をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形用金型。
【請求項４】
前記流量制御部材は、前記吐出孔の中心軸から前記複数のランナーの長手方向に向かって傾斜する複数の傾斜面を有する凸形状であることを特徴とする請求項３に記載の射出成形用金型。
【請求項５】
ホットランナから射出された溶融樹脂をランナーを介して複数のキャビティに充填し、複数個の射出成形品を得る射出成形方法において、
前記ランナーが前記複数のキャビティに向かって複数に分岐されて設けられた第１の型と、前記ホットランナを支持すると共に、前記ホットランナのノズル先端部と前記ランナーの分岐点との間に前記複数のランナーの長手方向に沿って吐出孔が形成された第２の型と、を型閉めする工程と、
前記溶融樹脂を、前記ホットランナのノズル先端部から前記第２の型の吐出孔および前記複数のランナーを介して前記複数のキャビティに充填する工程と、
を有することを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融樹脂を射出するホットランナを備えた射出成形用金型と射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、射出成形用金型では、ホットランナを用いる場合、ホットランナのノズル先端部から製品のキャビティに直接樹脂を送り込み、型開きでキャビティ内の製品とノズル先端部の樹脂とを切り離している。
【０００３】
このような射出成形用金型において、例えば特許文献１には、ホットランナボディ（ノズル先端部）を複数設け、夫々のノズル先端部から樹脂を射出して夫々のランナーを介して複数のキャビティに樹脂を充填する技術が開示されている。
【０００４】
この特許文献１によれば、１つの金型で成形品の多数個取りを実現することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３７７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、複数のキャビティに対応してホットランナボディすなわちホットランナのノズル先端部を複数設けなければならず、金型の構成が複雑になり、製造コストが増大する、といった課題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は斯かる上記の課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で、高精度な射出成形品を得ることが可能な射出成形用金型と射出成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、
ホットランナから射出された溶融樹脂をランナーを介して複数のキャビティに充填し、複数個の射出成形品を得る射出成形用金型において、
前記ランナーが前記複数のキャビティに向かって複数に分岐されて設けられた第１の型と、
前記ホットランナを支持すると共に、前記ホットランナのノズル先端部と前記ランナーの分岐点との間に前記複数のランナーの長手方向に沿って吐出孔が形成された第２の型と、
を具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の射出成形用金型において、
前記吐出孔はスリット状の溝であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の射出成形用金型において、
前記ランナーの分岐点の位置に、前記ホットランナのノズル先端部から射出された前記溶融樹脂を前記複数のランナーに向かって流れやすくするために設けた流量制御部材をさらに具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の射出成形用金型において、
前記流量制御部材は、前記吐出孔の中心軸から前記複数のランナーの長手方向に向かって傾斜する複数の傾斜面を有する凸形状であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、
ホットランナから射出された溶融樹脂をランナーを介して複数のキャビティに充填し、複数個の射出成形品を得る射出成形方法において、
前記ランナーが前記複数のキャビティに向かって複数に分岐されて設けられた第１の型と、前記ホットランナを支持すると共に、前記ホットランナのノズル先端部と前記ランナーの分岐点との間に前記複数のランナーの長手方向に沿って吐出孔が形成された第２の型と、を型閉めする工程と、
前記溶融樹脂を、前記ホットランナのノズル先端部から前記第２の型の吐出孔および前記複数のランナーを介して前記複数のキャビティに充填する工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、簡単な構成で、高精度な射出成形品を得ることが可能な射出成形用金型と射出成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】射出成形用金型の断面図である。
【図２Ａ】同上の要部拡大断面図である。
【図２Ｂ】同上のＡ方向矢視図である。
【図２Ｃ】同上のＡ方向矢視図である。
【図２Ｄ】同上のＡ方向矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。
【図５Ａ】センターピンの拡大正面図である。
【図５Ｂ】同上の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１〜図４は、本実施の形態の射出成形用金型の構成を示す図であり、図１は、射出成形用金型の断面図、図２Ａは、その要部拡大断面図、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄは、夫々図２ＡのＡ方向矢視図である。また、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図、図４は、図１のＩＶ−ＩＶ方向矢視図、図５Ａは、センターピンの拡大正面図、図５Ｂは、その平面図である。
【００１５】
図１において、射出成形用金型１０は、パーティングライン（ＰＬ）を挟んで対向配置された第１の型としての可動側金型１２と、第２の型としての固定側金型１１とを有している。可動側金型１２は、固定側金型１１に対して型開閉方向（図１の左右方向すなわち後述する型中心軸Ｏ−Ｏ方向）に接離自在に対向配置されている。
【００１６】
固定側金型１１と可動側金型１２とは、いずれも正方形のブロック形状に形成されている。
まず、固定側金型１１の構成について説明する。
【００１７】
図１及び図３に示すように、固定側金型１１には、可動側金型１２との位置決め用の複数（本実施の形態では４本）のガイドピン２５（図３参照）が設けられている。このガイドピン２５は、後述する可動側金型１２のガイドブッシュ４５に嵌入されて、固定側金型１１の型中心軸Ｏ−Ｏと可動側金型１２の型中心軸Ｏ−Ｏとを一致させる位置決め（型中心軸Ｏ−Ｏと直交方向の位置決め）が行われる。
【００１８】
固定側金型１１の中央（型中心）には嵌入孔２４（図２Ａ参照）が形成されており、この嵌入孔２４にホットランナ２０が取り付けられている。このホットランナ２０のノズル先端部は、円柱状の円柱部と、この円柱部の先端（パーティングライン（ＰＬ））側に設けられ、先端に向かって徐々に縮径する円錐の頂点部を型中心軸Ｏ−Ｏと交差（本実施の形態では直交）する方向に切り落とした円錐部と、を有している。
【００１９】
そして、ホットランナ２０のノズル先端部が固定側金型１１の後述する円錐面２４ｃに当接することで、ホットランナ２０のノズル先端部の中心軸と固定側金型１１の型中心軸Ｏ−Ｏとを一致させている。
【００２０】
また、ホットランナ２０のノズル先端部の中心には、型中心軸Ｏ−Ｏに沿って樹脂が導出される流路孔２１が形成されている。さらに、ホットランナ２０のノズル先端部内には、流路孔２１の周囲にヒータ２２が配設されている。
【００２１】
また、ホットランナ２０のノズル先端部の周囲は断熱部材２３によって覆われている。こうして、ホットランナ２０の流路孔２１内の溶融樹脂は、不図示の射出プランジャによって供給され、ヒータ２２によって常時所定温度に加熱され、先端側から射出される。
【００２２】
このホットランナ２０及び断熱部材２３が嵌入される固定側金型１１の嵌入孔２４は、型中心軸Ｏ−Ｏと平行方向に延びる円筒面２４ａと、先端側（パーティングラインＰＬ側）に形成された型中心軸Ｏ−Ｏに交差（本実施の形態では直交）する吐出面２４ｂと、これら円筒面２４ａ及び吐出面２４ｂを結ぶ円錐面（先端に向かって縮径するすり鉢状のテーパ面）２４ｃとを有している。
【００２３】
さらに、固定側金型１１の吐出面２４ｂには、ホットランナ２０のノズル先端部の先端が当接するようになっていると共に、可動側金型１２に形成された複数のランナー４６に沿って延びるように、吐出孔としてのスリット状の溝３１が貫通して形成されている。なお、ホットランナ２０のノズル先端部と吐出面２４ｂとは、必ずしも当接する必要はない。例えば、僅かな間隙を隔てて対向配置するようにしてもよい。
【００２４】
このスリット状の溝３１は、図２Ａ、図２Ｂ、図３、及び図４に示すように、型中心軸Ｏ−Ｏすなわち複数のランナー４６１〜４６４（図４参照）の分岐点から、ランナー４６１の長手方向に沿って形成されたスリット３１１と、ランナー４６２の長手方向に沿って形成されたスリット３１２と、ランナー４６３の長手方向に沿って形成されたスリット３１３と、ランナー４６４の長手方向に沿って形成されたスリット３１４と、を有している。
【００２５】
なお、本実施の形態では、スリット状の溝３１として中心から外側に向かってスリット幅が徐々に小さくなる十字形状のものを例示したが、これに限らない。例えば、中心から外側に向かってスリット幅が一定な十字形状としてもよい。また、図２Ｃに示すように、センターピン３６の中央部分をスリット状の溝３１の中心に向けて大きく突出させて、樹脂を各ランナー４６１〜４６４の延び方向に強制的に導くようにしてもよい。
【００２６】
さらに、複数のランナー４６が８つに分岐されている場合には、図２Ｄに示すように、各ランナー４６の長手方向に沿って、スリット状の溝３１１〜３１８を菊の花弁状に８個形成するのが好ましい。
【００２７】
また、固定側金型１１には、型中心軸Ｏ−Ｏから径方向（型中心軸Ｏ−Ｏに対して直交する方向）に等距離Ｒ（図３参照）の位置に、複数（本実施の形態では４個）の貫通孔１６が型中心軸Ｏ−Ｏと平行に形成されている。この固定側型板１１の貫通孔１６は、型中心軸Ｏ−Ｏを中心として円周方向に等間隔（本実施の形態では９０°間隔）に配置されている。これは、後述するキャビティ５０を中心軸対称に配置するためである。この固定側型板１１の貫通孔１６に、細長い円柱状の固定側入れ子１８が嵌挿されている。
【００２８】
なお、複数の貫通孔１６は、必ずしも型中心軸Ｏ−Ｏから径方向に等距離Ｒの位置に形成しなくてもよいし、また、必ずしも型中心軸Ｏ−Ｏを中心として円周方向に等間隔に配置しなくてもよい。これらは、複数のキャビティ５０における熱移動を均等にする際に考慮される。
【００２９】
この固定側入れ子１８の先端側（パーティングラインＰＬ側）と、後述する可動側入れ子３８の先端側（パーティングラインＰＬ側）との間にキャビティ５０が形成される。
次に、可動側金型１２の構成について説明する。
【００３０】
図１及び図４に示すように、可動側金型１２には、固定側金型１１との位置決め用の複数（本実施の形態では４つ）のガイドブッシュ４５が同心状に設けられている。このガイドブッシュ４５に、固定側金型１１のガイドピン２５が嵌入されて固定側金型１１と可動側金型１２との位置決めが行われる。
【００３１】
可動側金型１２の中央（型中心）には、型中心軸Ｏ−Ｏと同軸状に中心孔３２及びこの中心孔３２よりも径が大きい開口部２７が連通して形成されている。この可動側金型１２の中心孔３２には、センターピン３６が摺動自在に嵌挿されている。このセンターピン３６は、先端がパーティングライン（ＰＬ）に面し、基端が開口部２７内に型中心軸Ｏ−Ｏ方向に移動自在に配置された板状の突き出し板４２に固定されている。
【００３２】
この可動側金型１２には、型中心軸Ｏ−Ｏから径方向（型中心軸Ｏ−Ｏに対して直交する方向）に等距離Ｒ（図４参照）の位置に、複数（本実施の形態では４個）の貫通孔３４が型中心軸Ｏ−Ｏと平行に形成されている。この可動側金型１２の貫通孔３４は、型中心軸Ｏ−Ｏを中心として円周方向に等間隔（本実施の形態では９０°間隔）に配置されており、開口部２７に連通している。この可動側金型１２の貫通孔３４には、細長い円柱状の可動側入れ子３８が摺動自在に嵌挿されている。
【００３３】
なお、この可動側金型１２の貫通孔３４は、固定側金型１１の貫通孔１６と対応して設けられている。そして、前述したように、この可動側入れ子３８の先端側と固定側入れ子１８の先端側との間にキャビティ５０が形成される。
【００３４】
また、可動側金型１２の先端側（パーティングライン側）には、型中心軸Ｏ−Ｏから各貫通孔３４に向かって放射状に延びる複数（本実施の形態では４個）のランナー４６１〜４６４と複数（本実施の形態では４個）のゲート４８１〜４８４とが型中心軸Ｏ−Ｏと直交する方向に形成されている。そして、これらランナー４６１〜４６４及びゲート４８１〜４８４によって、各キャビティ５０１〜５０４への樹脂注入路が形成されている。なお、ランナー４６１〜４６４、ゲート４８１〜４８４及びキャビティ５０１〜５０４は、固定側金型１１に形成してもよい。
【００３５】
また、可動側金型１２には、図４に示すように、中心孔３２の中心と各貫通孔３４の中心とを結ぶ半径線上に、中心孔３２から等距離の位置に突き出し孔３５（図１参照）が形成されている。この突き出し孔３５は開口部２７に連通されている。そして、突き出し孔３５には、突き出しピン（エジェクタピン）３９が摺動自在に嵌挿されている。
【００３６】
また、センターピン３６、可動側入れ子３８及び突き出しピン３９は、基端側（反パーティングラインＰＬ側）が突き出し板４２に固定されている。この突き出し板４２は、型中心軸Ｏ−Ｏ方向に移動する不図示の突き出しシャフトで押圧されることよって、可動側金型１２の開口部２７内を固定型１１へ接近する方向へ移動するようになっており、押圧を解除すると不図示のバネの弾性力により、固定型１１から離反する方向へ移動するようになっている。
【００３７】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、センターピン３６は、固定側金型１１の吐出面２４ｂに形成されたスリット状の溝３１に向けて突出する流量制御部材としての凸形状の突出部３７を有している。この突出部３７は、スリット状の溝３１の中心に向けて突出する中央突起部３７ａと、この中央突起部３７ａの周辺に至るに従い退避して複数のランナー４６の延び方向に傾斜する傾斜面３７ｂとを有している。すなわち、本実施の形態では、突出部３７は、ホットランナ２０のノズル先端部から射出された溶融樹脂を複数のランナー４６１〜４６４に向かって流れやすくするために、スリット状の溝３１の中心軸から複数のランナ４６１〜４６４の長手方向に向かって傾斜する複数の平面状の傾斜面３７ｂを有する四角錐形状としている。
【００３８】
なお、この傾斜面３７ｂは、平面に限らず、なだらかに傾斜する２次曲線（又は３次曲線）等で形成してもよい。すなわち、中央突起部３７ａの突出量や傾斜面３７ｂの形状は、樹脂の種類や加熱温度等に応じて種々設計変更が可能である。樹脂は、流路の両側を稜線で仕切られた状態で傾斜面３７ｂ上を移動する。
【００３９】
このように、センターピン３６の先端側に、傾斜面３７ｂを形成することで、樹脂の流路抵抗が少なくなり樹脂の流れがスムーズになる。また、樹脂は滞留することなく強制的に各キャビティ５０１〜５０４の方向に分岐させられる。このため、各キャビティ５０１〜５０４間の樹脂の充填時間の差をなくすことができる。これにより、各キャビティ５０１〜５０４間に均等に樹脂の充填圧力が加わり、また、均等に冷却される。こうして、均一な品質である高精度な射出成形品を得ることができる。
【００４０】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
図１において、まず、対向配置された固定側金型１１及び可動側金型１２を密接させて型閉めを行う。
【００４１】
次の溶融樹脂の充填工程では、ホットランナ２０のノズル先端部をヒータ２２により所定温度に加熱した状態で、ホットランナ２０の流路孔２１の先端から所定圧で溶融樹脂を射出する。こうして、射出された溶融樹脂は、固定側金型１１のスリット状の溝３１を通過することによって、４個に分岐されたランナー４６１〜４６４に向けて均等に流れる。さらに、型中心軸Ｏ−Ｏ付近の溶融樹脂は、センターピン３６の突出部３７の中央突起部３７ａに衝突し、４つの傾斜面３７ｂに沿って流れ、４個に分岐されたランナー４６１〜４６４に向けて均等に流れる。
【００４２】
そして、溶融樹脂は、４個に分岐されたランナー４６１〜４６４及びゲート４８１〜４８４を通って各キャビティ５０に均一に充填される。
キャビティ５０１〜５０４に充填された後は、所定の射出圧により各キャビティ５０１〜５０４内の樹脂に所定の保圧力が付与される。これは、射出成形品にひけが生じないようにするためである。
【００４３】
なお、本実施の形態では、樹脂として、例えばシクロオレフィンポリマーを用いている。このシクロオレフィンポリマーは、吸湿しないことから、光学レンズに適した材料とされている。ただし、この材料に限るものではなく、例えばポリカーボネート等を用いてもよい。
【００４４】
ここで、本実施の形態では、ホットランナの先端部から射出された樹脂は、スリット状の溝３１１〜３１４を通過して各ランナー４６に流れ込む。このスリット状の溝３１は、４個のランナー４６１〜４６４に沿って延びるように形成されているので、流路抵抗が少なく樹脂が流れやすくなっている。
【００４５】
さらに、センターピン３６に設けられた突出部３７の中央突起部３７ａと傾斜面３７ｂとの作用により、樹脂が強制的にランナー４６１〜４６４の方向に分岐させられる。そして、たとえ射出ノズル２１の先端付近にコールドスラグが発生したとしても、このコールドスラグは強制的に細分化されて溶融樹脂とともに各ランナー４６１〜４６４の方向に分岐させられる。このため、各キャビティ５０１〜５０４間への充填速度が均一になる。
【００４６】
こうして、各キャビティ５０１〜５０４に充填された樹脂は、低温の可動側金型１２によって短時間に冷却される。
次いで、離型工程では、冷却工程を経て離型作業が行われる。
【００４７】
この工程では、不図示の型閉め機構により固定側金型１１に対し可動側金型１２がパーティングラインＰＬを境界として型開き方向（図１の右方向）に離間される。このとき、樹脂は離間時に固定側金型１１の吐出面２４ｂにおいて糸引きを生じることなく、適切に切断される（ピンゲート切断）。
【００４８】
さらに、不図示の突き出しシャフトが型閉め方向（図１の左方向）に駆動されて突き出し板４２を押圧し、突き出し板４２が型閉め方向に突出され、突き出しピン３９等が同方向に突出して射出成形品が離型し取り出される。
【００４９】
本実施の形態によれば、固定側金型１１の吐出面２４ｂに４個のランナー４６１〜４６４の長手方向に延びるスリット状の溝３１を形成するといった簡単な構成で、溶融樹脂を４個のキャビティ５０１〜５０４に均等に流すことができ、複数の射出成形品をバラツキなく高精度なものとすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０      射出成形用金型
１１      固定側金型
１２      可動側金型
１６      貫通孔
１８      固定側入れ子
２０      ホットランナ
２１      流路孔
２２      ヒータ
２３      断熱部材
２４      嵌入孔
２４ａ    円筒面
２４ｂ    吐出面
２４ｃ    円錐面
２５      ガイドピン
２７      開口部
３１１〜３１４  スリット状の溝
３２      中心孔
３４      貫通孔
３５      突き出し孔
３６      センターピン
３７      突出部
３７ａ    中央突起部
３７ｂ    傾斜面
３８      可動側入れ子
３９      突き出しピン
４２      突き出し板
４４      突起部
４５      ガイドブッシュ
４６１〜４６４  ランナー
４８１〜４８４  ゲート
５０１〜５０４  キャビティ
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図１】
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