(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトな型構成で、複数の成形キャビティ間で品質にバラツキのない高精度な成形品を得ることのできる射出成形用型と射出成形品の製造方法を提供する。【解決手段】射出成形用金型１０は、開閉自在に対向配置された円柱状の固定側型板１３及び円柱状の可動側型板２６と、これら固定側型板１３及び可動側型板２６の対向面側で、かつ型中心軸Ｏ−Ｏから径方向に等距離Ｒに４個のキャビティ５０を形成する複数の固定側入れ子１８及び可動側入れ子３８とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を射出成形して射出成形品とする射出成形用型において、
開閉自在に対向配置された円柱状の第１の型板及び第２の型板と、
前記第１の型板及び前記第２の型板の型中心軸から径方向に等距離に複数の成形キャビティを形成する複数のブロック部材と、を備える
ことを特徴とする射出成形用型。
【請求項２】
前記複数のブロック部材を、前記型中心軸を中心とした周方向に等間隔に配置した
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用型。
【請求項３】
前記第１の型板及び前記第２の型板の外周に配置され、前記第１の型板及び前記第２の型板を加熱する加熱ユニットを備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形用型。
【請求項４】
前記ブロック部材の成形キャビティ形成面は、
熱伝導率が０．９〜１．４Ｗ／ｍ・Ｋの断熱材で構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形用型。
【請求項５】
溶融樹脂を射出成形して射出成形品とする射出成形品の製造方法において、
開閉自在に対向配置された円柱状の第１の型板及び第２の型板を密接して型閉めする工程と、
前記第１の型板及び前記第２の型板の型中心軸から径方向に等距離に形成された複数の成形キャビティに溶融樹脂を射出して充填する工程と、を有する
ことを特徴とする射出成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の成形品を同時に射出成形可能な射出成形用型と射出成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学素子等の成形品を射出成形手段により複数個同時に成形する射出成形用金型が公知である。この場合、複数の成形キャビティ間に温度バラツキが発生すると、成形品の品質劣化と品質にバラツキが生じるおそれがある。このため、成形品付近の温度分布を解消する手段が必要となる。
【０００３】
これに対し、例えば、特許文献１においては、金型に複数のキャビティを形成し、各キャビティの周囲に同心状に温調媒体の流路を内部形成した技術が開示されている。これにより、温調媒体の金型入口と金型出口の温度差を小さくして、高精度の成形品を得ようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−４３００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、複数のキャビティ間で温度バラツキが発生しないように、金型内に温調媒体の流路を複雑に形成又は配管する必要がある。また、特許文献１では、成形品の大きさに対して、極めて大きなサイズの金型を用いて成形品付近の温度分布を解消する必要がある。
【０００６】
このため、金型コストが極めて高くなったり、型の段取り性が悪くなるおそれがある。さらに、金型の大型化により、廃材となるスプルー、ランナーの量が多くなる。これにより、樹脂の有効利用が図れないという不具合がある。
【０００７】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、コンパクトな型構成で、複数の成形キャビティ間で品質にバラツキのない高精度な成形品を得ることのできる射出成形用型と射出成形品の製造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、
溶融樹脂を射出成形して射出成形品とする射出成形用型において、
開閉自在に対向配置された円柱状の第１の型板及び第２の型板と、
前記第１の型板及び前記第２の型板の型中心軸から径方向に等距離に複数の成形キャビティを形成する複数のブロック部材と、を備える
ことを特徴とする射出成形用型。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の射出成形用型において、
前記複数のブロック部材を、前記型中心軸を中心とした周方向に等間隔に配置した
ことを特徴とする。
【００１０】
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型において、
前記第１の型板及び前記第２の型板の外周に配置され、前記第１の型板及び前記第２の型板を加熱する加熱ユニットを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形用型において、
前記ブロック部材の成形キャビティ形成面は、
熱伝導率が０．９〜１．４Ｗ／ｍ・Ｋの断熱材で構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る射出成形品の製造方法の発明は、
溶融樹脂を射出成形して射出成形品とする射出成形品の製造方法において、
開閉自在に対向配置された円柱状の第１の型板及び第２の型板を密接して型閉めする工程と、
前記第１の型板及び前記第２の型板の型中心軸から径方向に等距離に形成された複数の成形キャビティに溶融樹脂を射出して充填する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、コンパクトな型構成で、複数の成形キャビティ間で品質にバラツキのない高精度な成形品を得ることのできる射出成形用型と射出成形品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１の射出成形用金型の断面図である。
【図２】同上のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】同上のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】金型の温度分布の状態を示す説明図である。
【図５】実施の形態２の射出成形用金型の断面図である。
【図６】同上の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、実施の形態１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２はそのＩＩ−ＩＩ方向矢視図、図３はそのＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図、図４は金型の温度分布の状態を示す説明図である。
【００１６】
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固定側金型１１と可動側金型１２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）に開閉自在に配置されている。
【００１７】
固定側金型１１は、第１の型板としての円柱状（断面円形）の固定側型板１３と正方形の板状の固定側取付板１５とを有している。固定側取付板１５は、固定側型板１３の反パーティングライン側（可動側金型１２と反対側）に一体的に固定されている。この固定側取付板１５は、その四隅を取付けネジ２４によって不図示の固定側プラテンに固定されている。
【００１８】
なお、本実施の形態では固定側取付板１５を正方形の板状としたが、これに限らない。例えば、円板形状としてもよいし、多角板形状としてもよい。また、円柱状の固定側型板１３の外周には、円筒状の固定側加熱ユニット２２が設けられている。この固定側加熱ユニット２２は、ヒータ等を内蔵したものでもよいし、水や油等の温調媒体を流す温調管を設けたものでもよい。また、固定側型板１３に温調媒体を流すための温調流路を形成したものであってもよい。
【００１９】
また、固定側型板１３には、この固定側型板１３に嵌挿される後述する固定側入れ子１８よりも内周側に、不図示の型加熱ヒータを同心円状に内蔵したり、又は温調流路を同心円状に形成してもよい。
【００２０】
ここで、角柱状（例えば断面四角形）の金型を用いた場合、例えば小径な射出成形品を成形するために型板のサイズを小さくしていくと、型板の温度分布が顕著に大きくなってしまう。このため、本実施の形態では、固定側型板１３を円柱状にして温度分布の均一化を図っている。
【００２１】
なお、本実施の形態では、固定側加熱ユニット２２として、固定側型板１３の外周を連続的に囲むように配置した場合を示したが、これに限らない。例えば、固定側加熱ユニット２２として、固定側型板１３を囲むように外周に分散させて配置してもよい。
【００２２】
また、固定側型板１３には、固定側金型１１と可動側金型１２とを位置決めするために、図２に示すように、複数（本実施の形態では４本）のガイドピン２５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に嵌入される。
【００２３】
固定側取付板１５の中央（型中心）には型中心軸Ｏ−Ｏに沿って大径孔が設けられており、また、固定側型板１３の中央（型中心）には型中心軸Ｏ−Ｏに沿って大径孔よりも径が小さい小径孔が設けられている。
【００２４】
この固定側取付板１５と固定側型板１３には、上記大径孔と小径孔にスプルーブッシュ２０が挿入されて取り付けられている。このスプルーブッシュ２０には、中央に型中心軸Ｏ−Ｏに沿って樹脂材料流路（スプルー孔）２１が形成されている。
【００２５】
また、固定側型板１３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２参照）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。
【００２６】
この固定側型板１３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１３の貫通孔１６に、ブロック部材としての細長い円柱状の固定側入れ子１８が嵌挿され、固定側入れ子１８の基端側（反パーティングラインＰＬ側）が固定側取付板１５に当接して配置されている。
【００２７】
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の先端側との間に成形キャビティとしてのキャビティ５０が形成される。
そして、固定側入れ子１８の先端側には、断熱材１９が形成されている。この断熱材１９の先端側は、光学転写面（成形キャビティ形成面）となる部分であるため、断熱材１９によって熱伝導性を鈍くしたものである。この断熱材１９としては、熱伝導率αがα＝０．９〜１．４Ｗ／ｍ・Ｋの材質が用いられる。
【００２８】
具体的には、断熱材１９として、例えばガラスやジルコニアを用いるのが好ましい。また、固定側入れ子１８として、全体をガラスやジルコニアからなる断熱材で構成してもよい。
【００２９】
なお、固定側入れ子１８の先端側に所定範囲の熱伝導率の断熱材１９を用いるのは、断熱材１９として、例えば熱伝導率αがα＝０．９よりも小さいもの（断熱性がよいもの）を用いると、キャビティ５０内の樹脂が冷えるのが遅くなる。このため、樹脂が容易には固まらずに固定側入れ子１８に貼り付くおそれが生じるためである。
【００３０】
一方、断熱材１９として、例えば熱伝導率αがα＝１．４よりも大きいもの（熱伝導性がよいもの）を用いると、キャビティ５０内の樹脂の冷えるのは速くなるが、周辺に温度分布が生じやすくなる。この温度分布が生じると、成形品の品質に好ましくない影響が及ぶことになる。このため、キャビティ５０内の樹脂をある程度ゆっくり均等に冷やす必要があるためである。
【００３１】
次に、可動側金型１２は、第２の型板としての円柱状の可動側型板２６と正方形の板状の可動側取付板２８とを有している。この可動側型板２６は、前述した固定側型板１３とパーティングライン（ＰＬ）を挟んで対向配置されている。可動側取付板２８は、可動側型板２６の反パーティングライン側（固定側金型１１と反対側）に一体的に固定されている。この可動側取付板２８は、その四隅を取付けネジ４９によって不図示の可動側プラテンに固定されている。
【００３２】
なお、本実施の形態では可動側取付板２８を正方形の板状としたが、これに限らない。例えば、円板形状としてもよいし、多角板形状としてもよい。また、円柱状の可動側型板２６の外周には、前述した固定側加熱ユニット２２と同様の円筒状の可動側加熱ユニット３０が設けられている。
【００３３】
この可動側加熱ユニット３０は、ヒータ等を内蔵したものでもよいし、水や油等の温調媒体を流す温調管を設けたものでもよい。また、可動側型板２６に温調媒体を流すための温調流路を形成したものであってもよい。
【００３４】
また、可動側型板２６には、この可動側型板２６に嵌挿される後述する可動側入れ子３８よりも内周側に、不図示の型加熱ヒータを同心円状に内蔵したり、又は温調流路を同心円状に形成してもよい。
【００３５】
ここで、角柱状（例えば断面四角形）の金型を用いた場合、例えば小径な射出成形品を成形するために型板のサイズを小さくしていくと、型板の温度分布が顕著に大きくなってしまう。このため、本実施の形態では、可動側型板２６を円柱状にして温度分布の均一化を図っている。
【００３６】
なお、本実施の形態では、可動側加熱ユニット３０として、可動側型板２６の外周を連続的に囲むように配置した場合を示したが、これに限らない。例えば、可動側加熱ユニット３０として、可動側型板２６を囲むように外周に分散させて配置してもよい。
【００３７】
また、可動側型板２６には、固定側金型１１と可動側金型１２とを位置決めするために、図３に示すように、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。
【００３８】
また、可動側型板２６の中央（型中心）には、型中心軸Ｏ−Ｏに沿ってセンターピン孔３２及びセンターピン孔３２よりも径が大きい開口部２７が連通して設けられている。この開口部２７は、断面円形をなしており、可動側取付板２８側に開口している。
【００３９】
可動側型板２６のセンターピン孔３２にはセンターピン３６が摺動自在に嵌挿されている。
また、可動側型板２６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）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。
【００４０】
この可動側型板２６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）に配置されている。この可動側型板２６の貫通孔３４には、ブロック部材としての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。
【００４１】
前述したように、この可動側入れ子３８（パーティングラインＰＬ側）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。
この可動側入れ子３８の先端側には、断熱材４１が形成されている。この断熱材４１の先端側は、光学転写面（成形キャビティ形成面）となる部分であるため、断熱材４１によって熱伝導性を鈍くしたものである。この断熱材４１としては、熱伝導率αがα＝０．９〜１．４Ｗ／ｍ・Ｋの材質が用いられる。
【００４２】
また、可動側型板２６には、図３に示すように、センターピン孔３２と各貫通孔３４の中心とを結ぶ半径線上に、センターピン孔３２の中心から等距離の位置に突き出し孔３５が形成されている。この可動側型板２６の突き出し孔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。これらセンターピン孔３２、各貫通孔３４、突き出し孔３５は開口部２７に連通している。
【００４３】
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の基端側（可動側取付板２８側）は、可動側型板２６の開口部２７内に配置された板状の突き出し板４０に一体的に固定されている。この突き出し板４０は、可動側取付板２８に設けられた孔を介して型中心軸Ｏ−Ｏ方向に移動する突き出しシャフト２９で押圧されることよって、可動側型板２６の開口部２７内を移動するようになっている。
【００４４】
また、可動側型板２６の開口部２７内には、突き出しピン３９の基端側に設けられたフランジ部３９ａと開口部２７の底面との間にばね（圧縮）４２が装着されている。
この可動側型板２６のパーティングライン側の中央には、樹脂溜まり部４４が形成されている。固定側金型１１と可動側金型とが当接した状態いわゆる型閉め時には、この樹脂溜まり部４４は固定側型板１３の樹脂材料流路２１に連通する。さらに、可動側型板２６には、樹脂溜まり部４４から各貫通孔３４に向かって放射状に延びる複数のランナー４６（本実施の形態では４個）とゲート４８（本実施の形態では４個）とが型中心軸Ｏ−Ｏと直交する方向に形成されている。型閉め時におけるこれら樹脂材料流路２１、ランナ４６及びゲート４８によって、キャビティ５０への樹脂注入路が形成される。
【００４５】
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型板１３及び可動側型板２６を密接して型閉めを行う。
【００４６】
次の溶融樹脂の充填工程では、不図示の射出ノズルをスプルーブッシュ２０に当接させ、射出ノズルから所定圧で溶融樹脂を射出成形用金型１０内に充填する。こうして、射出ノズルから射出された溶融樹脂は、スプルーブッシュ２０内の樹脂材料流路２１、４個に分岐されたランナー４６及びゲート４８を通って各キャビティ５０に均一に充填される。
【００４７】
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。
【００４８】
この樹脂充填時には、固定側金型１１と可動側金型１２は、固定側加熱ユニット２２と可動側加熱ユニット３０により所定温度に加熱されている。この所定温度とは、使用される樹脂の充填に適した温度である。
【００４９】
ここで、図４に基づき本実施の形態の射出成形用金型１０の温度分布について説明する。
樹脂が充填される前は、固定側金型１１と可動側金型１２は、固定側加熱ユニット２２と可動側加熱ユニット３０により加熱されている。これにより、固定側金型１１と可動側金型１２は、同心円状の温度分布となった状態で加熱され、外周側から中心に向かって矢印Ａ方向に向けて低くなる温度分布となっている。
【００５０】
この状態で、樹脂の充填が開始されると、金型中央の樹脂材料流路２１（型中心軸Ｏ−Ｏ上）から高温の樹脂が射出されるため、この溶融樹脂による金型温度分布は、固定側金型１１と可動側金型１２の中心から外周側に矢印Ｂ方向に向けて低くなる温度分布となる。
【００５１】
このため、金型全体としては、温度分布のない均一な状態を保つことが可能となる。こうして、各キャビティ５０間の温度差がなくなり、品質バラツキのない良好な品質の射出成形品を得ることができる。
【００５２】
この場合、射出される樹脂による金型中心部の温度が高い場合には、例えばキャビティ５０の内周側に配置した温調流路に温調媒体を流し、冷却を促進させることができる。また、射出される樹脂の温度による金型中心部の温度が低い場合には、例えばキャビティ５０の内周側に配置した型加熱ヒータを用い、成形品領域での温度分布が発生しないような制御を行うことができる。
【００５３】
また、樹脂の充填後は、充填された樹脂に対して所定の圧力で保圧状態が維持される。これにより、各キャビティ５０内の樹脂にひけが生じないようにする。こうして、高精度な射出成形品を得ることができる。
【００５４】
その後、固定側金型１１と可動側金型１２とは、固定側加熱ユニット２２と可動側加熱ユニット３０等により所定温度にまで冷却される。この場合の冷却は、固定側加熱ユニット２２と可動側加熱ユニット３０等がヒータで構成されている場合は、その加熱温度が低く設定される。
【００５５】
また、固定側加熱ユニット２２と可動側加熱ユニット３０等が温調管である場合は、内部の温調媒体の温度が低く設定される。これにより、各キャビティ５０内の樹脂が形状安定化した状態で固化する。
【００５６】
次に、不図示の型閉めユニットの型開き動作により、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）に開かれる。次いで、突き出しシャフト２９が型閉め方向（図１の左方向）に駆動されて突き出し板４０が固定側金型１１側に突出移動される。こうして、突き出しピン３９が固定側金型１１側に突出されて射出成形品が取り出される。
【００５７】
その後、突き出しシャフト２９が型開き方向に移動すると、ばね４２の作用によって、突き出し板４０が型開き方向に移動して可動側取付板２８に当接する。
本実施の形態によれば、円柱状の型板に、型中心軸Ｏ−Ｏから径方向に等距離Ｒで且つ型中心軸Ｏ−Ｏを中心として周方向に等間隔に形成された４個のキャビティ５０を備えたことで、簡単な構成で、４個のキャビティ５０間で品質にバラツキのない高精度な成形品を得ることができる。
（実施の形態２）
図５及び図６は、実施の形態２の射出成形用金型の構成を示す図であり、図５は射出成形用金型の断面図、図６はその平面図である。
【００５８】
なお、実施の形態１と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、複数個（本実施の形態では４個）の射出成形用金型１０１〜１０４を１個のプラテンに搭載したものである。
【００５９】
図５及び図６は、１枚の正方形の板状の可動側プラテン５２に、環状スペーサ５４を介して４個の可動側金型１２１〜１２４が搭載された状態を示している。なお、４個の可動側金型１２１〜１２４に対向して不図示の固定側金型１１１〜１１４が配置されているが、その構成部材は実施の形態１と同様であるので、図示と説明を省略する。
【００６０】
４個の可動側金型１２１〜１２４は、夫々正方形状の可動側取付板２８を有し、これらの可動側取付板２８が所定間隔でマトリクス状に配置されている。また、各可動側金型１２１〜１２４の突き出しシャフト２９は、１枚の突き出しプレート５６に固定されている。この突き出しプレート５６は、突き出し軸５８の進退移動によって型開閉方向に移動する。
【００６１】
なお、本実施の形態では、１枚の可動側プラテン５２に４個の可動側金型１２１〜１２４を搭載した場合について説明したが、これに限らない。例えば、１枚の可動側プラテン５２に４個以上の可動側金型１２を搭載し、これに対向して固定側金型１１を配置してもよい。また、本実施の形態では、４個の可動側金型１２１〜１２４をマトリクス状に配置した場合について説明したが、これに限らない。例えば、複数の可動側金型１２を散点状に配置してもよいし、放射状に配置してもよい。
【００６２】
本実施の形態によれば、１台の射出成形機でかつ１回の射出動作で多数個の成形品を成形することができ、これによって生産量の増大を図ることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０      射出成形用金型
１０１〜１０４  射出成形用金型
１１      固定側金型
１２      可動側金型
１２１〜１２４  可動側金型
１３      固定側型板
１５      固定側取付板
１６      貫通孔
１８      固定側入れ子
１９      断熱材
２０      スプルーブッシュ
２１      樹脂材料流路
２２      固定側加熱ユニット
２４      取付けねじ
２５      ガイドピン
２６      可動側型板
２７      開口部
２８      可動側取付板
２９      突き出しシャフト
３０      可動側加熱ユニット
３２      センターピン孔
３４      貫通孔
３５      突き出し孔
３６      センターピン
３８      可動側入れ子
３９      突き出しピン
４０      突き出し板
４１      断熱材
４２      ばね
４４      樹脂溜まり部
４５      ガイドブッシュ
４６      ランナー
４８      ゲート
４９      取り付けねじ
５０      キャビティ
５２      可動側プラテン
５４      環状スペーサ
５６      突き出しプレート
５８      突き出し軸
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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