(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の型と第二の型によって形成されるキャビティを有する型を用いて樹脂を成形する射出成型装置において、
前記キャビティに接続可能なアウトゲートを有する複数のキャビティ接続端部を有しており、
前記複数のキャビティ接続端部は、減圧された空間の容積である減圧容量と接続されており、
前記減圧容量は、他の前記キャビティ接続端部と接続された前記減圧容量とはそれぞれ独立して容量の制御が可能とされていることを特徴とする射出成型装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成型装置において、前記型は複数のキャビティを有しており、前記キャビティごとに少なくとも一つの接続可能な前記アウトゲートを有することを特徴とする射出成型装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の射出成型装置において、注入した前記樹脂が前記複数のキャビティ接続端部に到達したことを判定するエンドポイント検知部が前記アウトゲートのそれぞれに対応して複数設けられており、複数の前記エンドポイント検知部からの前記樹脂が前記キャビティ接続端部に到達したことを知らせるそれぞれのエンドポイント信号の到達時期によって、複数の前記減圧容量の増減を制御する制御部を持つことを特徴とする射出成型装置。
【請求項４】
請求項３に記載の射出成型装置を用い、前記アウトゲートを前記キャビティにそれぞれ接続する成型準備工程と、前記複数のエンドポイント検知部からのそれぞれの前記エンドポイント信号が、全て確認されるまで、前記樹脂の注入を行い、樹脂を成形する第一成型工程と、前記エンドポイント検知部からの複数の前記エンドポイント信号の到達時期から、前記キャビティに接続されたそれぞれの前記アウトゲートに対応する減圧容量の増減を制御する減圧容量制御工程と、前記樹脂を前記型に、前記複数のエンドポイント検知部からのそれぞれの前記エンドポイント信号が全て確認されるまで、前記樹脂の注入を行い、樹脂を成形する第二成型工程とを有することを特徴とする樹脂の成形体の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の射出成型装置を用い、前記アウトゲートを前記キャビティにそれぞれ接続する成型準備工程と、前記キャビティに前記樹脂の注入を開始し、前記複数のエンドポイント検知部からのエンドポイント信号を受信したのち、前記エンドポイント信号を発信していない前記エンドポイント検知部が設けられた前記アウトゲートに対応する前記減圧容量の増加量を制御し、前記エンドポイント信号が、全て確認されるまで、前記樹脂の注入を行い、樹脂を成形する減圧容量制御成型工程と、を有することを特徴とする樹脂の成形体の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の樹脂の成形体の製造方法において、前記樹脂は紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂であることを特徴とする樹脂の成形体の製造方法。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の樹脂の成形体の製造方法において、前記第一の型がフィルムであり、前記フィルム表面に成形体を形成することを特徴とする樹脂の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成型装置および樹脂の成形体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、従来の射出成型装置を示す図である。上型１２０と下型１１２に設けたキャビティブロック１１４およびクランパ１１６とでモールド用の樹脂１４０とともに被成形品１３０を型開閉方向にクランプし、樹脂１４０を圧縮成形して被成形品１３０を樹脂モールドする樹脂モールド方法において、型開きした状態で、前記上型１２０とキャビティブロック１１４に被成形品１３０と樹脂１４０を供給し、樹脂モールド領域をエアシールして真空排気した後、前記上型１２０とキャビティブロック１１４およびクランパ１１６とで被成形品１３０をクランプして樹脂モールドする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０５３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、樹脂を成形する際、キャビティ内の樹脂が充填されていない領域を真空排気により減圧にし、樹脂を成形する方法が記述されている。従来の樹脂を成形する方法では、樹脂の成形体に混入される気泡の発生は抑制されるが、キャビティの形状が複雑な成形体を形成する場合、キャビティ内の樹脂の充填されていない領域が全て同一の圧力で減圧にされているため、キャビティの形状によっては、樹脂が既に充填されている部分にもさらに樹脂が注入されるため樹脂がキャビティ内から溢れてしまい、樹脂の使用効率が悪いという課題があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決して、樹脂を成形する射出成型装置および樹脂の成形体の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第一の型と第二の型によって形成されるキャビティを有する型を用いて樹脂を成形する射出成型装置において、前記キャビティに接続可能なアウトゲートを有する複数のキャビティ接続端部を有しており、前記複数のキャビティ接続端部は、減圧された空間の容積である減圧容量と接続されており、前記減圧容量は、他の前記キャビティ接続端部と接続された前記減圧容量とはそれぞれ独立して容量の制御が可能とされていることを特徴とする射出成型装置である。減圧された空間の容積である減圧容量を独立に制御することにより、キャビティの形状が複雑な成形体を形成する場合であっても、キャビティ内の樹脂の充填されていないそれぞれの領域が、適切な減圧容量で減圧される。そのため、キャビティ内から溢れる樹脂の量が少なく、樹脂の使用効率が悪いという課題が解決される。
【０００７】
また、本発明の射出成型装置は、前記型に複数のキャビティを有しており、前記キャビティごとに少なくとも一つの接続可能な前記アウトゲートを有することを特徴とすることによって、成形体を複数形成する場合であっても、それぞれのキャビティごとに適切な減圧容量を設定できる。そのため、キャビティ内から溢れる樹脂の量が少なく、樹脂の使用効率が良い。
【０００８】
また、本発明の射出成型装置は、注入した前記樹脂が前記複数のキャビティ接続端部に到達したことを判定するエンドポイント検知部が前記アウトゲートのそれぞれに対応して複数設けられており、複数の前記エンドポイント検知部からの前記樹脂が前記キャビティ接続端部に到達したことを知らせるそれぞれのエンドポイント信号の到達時期によって、複数の前記減圧容量の増減を制御する制御部を持つことを特徴とする。このことによって、エンドポイント検知部に樹脂が到達後、キャビティから溢れる前に減圧容量を増減させるよう制御することができるため、樹脂がキャビティから溢れることがなくなり、樹脂の使用効率がさらに良い。
【０００９】
また、本発明は、前記射出成型装置を用い、前記アウトゲートを前記キャビティにそれぞれ接続する成型準備工程と、前記複数のエンドポイント検知部からのそれぞれの前記エンドポイント信号が、全て確認されるまで、前記樹脂の注入を行い、樹脂を成形する第一成型工程と、前記エンドポイント検知部からの複数の前記エンドポイント信号の到達時期から、前記キャビティに接続されたそれぞれの前記アウトゲートに対応する減圧容量の増減を制御する減圧容量制御工程と、前記樹脂を前記型に、前記複数のエンドポイント検知部からのそれぞれの前記エンドポイント信号が全て確認されるまで、前記樹脂の注入を行い、樹脂を成形する第二成型工程とを有することを特徴とする樹脂の成形体の製造方法である。このことによって、複数のそれぞれのエンドポイント検知部からのエンドポイント信号からそれぞれのアウトゲートの減圧容量を繰り返し行う樹脂の成形前に設定できる。このため、樹脂の成形を複数回行っても、それぞれのエンドポイント検知部への樹脂の到達時期が一定となり、樹脂がキャビティから溢れることがなくなるので、樹脂の使用効率が良い。
【００１０】
また、本発明は、前記射出成型装置を用い、前記アウトゲートを前記キャビティにそれぞれ接続する成型準備工程と、前記キャビティに前記樹脂の注入を開始し、前記複数のエンドポイント検知部からのエンドポイント信号を受信したのち、前記エンドポイント信号を発信していない前記エンドポイント検知部が設けられた前記アウトゲートに対応する前記減圧容量の増加量を制御し、前記エンドポイント信号が、全て確認されるまで、前記樹脂の注入を行い、樹脂を成形する減圧容量制御成型工程と、を有することを特徴とする樹脂の成形体の製造方法である。このことにより、樹脂をキャビティに注入中にそれぞれのアウトゲートの減圧容量の増加量を制御できるので、過剰に樹脂を注入してエンドポイント検知部への樹脂の到達時期を事前に確認する必要が無くなるため樹脂の使用効率がさらに良い。
【００１１】
また、本発明の樹脂の成形体の製造方法は、前記樹脂が紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂であることを特徴とする樹脂の成形体の製造方法である。これにより、減圧容量を適正な値に制御することで過剰な樹脂の型からの漏れを防止できるため、第一の型と第二の型の隙間から漏れやすい粘度の低い紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂の成形に好適である。
【００１２】
さらに、本発明の樹脂の成形体の製造方法は、前記第一の型がフィルムであり、前記フィルム表面に成形体を形成することを特徴とする樹脂の成形体の製造方法である。これにより、減圧容量を適正な値に制御することで、可撓性の材料であるフィルムを第一の型として用いた場合であっても、第二の型との隙間からの漏れを防止できるため、フィルム表面への樹脂の成形に好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の射出成形装置では、減圧された空間の容積である減圧容量を独立に制御することにより、キャビティの形状が複雑な成形体を形成する場合であっても、キャビティ内の樹脂の充填されていないそれぞれの領域が、適切な減圧容量で減圧される。そのため、キャビティ内から溢れる樹脂の量が少なく、樹脂の使用効率が悪いという課題が解決される。
【００１４】
また、本発明の製造方法では、複数のそれぞれのエンドポイント検知部からのエンドポイント信号からそれぞれのアウトゲートの減圧容量を繰り返し行う樹脂の成形前に設定で
きる。このため、樹脂の成形を複数回行っても、それぞれのエンドポイント検知部への樹脂の到達時期が一定となり、樹脂がキャビティから溢れることがなくなるので、樹脂の使用効率が良い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態の射出成形装置での型の設置工程を示す図である。
【図２】第１の実施形態の射出成形装置での成型準備工程を示す図である。
【図３】第１の実施形態の射出成形装置での第一成型工程を示す図である。
【図４】第１の実施形態の射出成形装置での減圧容量制御工程を示す図である。
【図５】第１の実施形態の射出成形装置での第二成型工程を示す図である。
【図６】第１の実施形態の射出成形装置に設置する第二の型を示す上面図である。
【図７】第１の実施形態を射出成形装置に設置する第二の型の変形例を示す上面図である。
【図８】第２の実施形態の射出成形装置での型の設置工程を示す図である。
【図９】第２の実施形態の射出成形装置での成型準備工程を示す図である。
【図１０】第２の実施形態の射出成形装置での減圧容量制御成型工程を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の射出成形装置での樹脂の硬化工程を示す図である。
【図１２】従来の射出成型装置を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態の例について図を参照しながら詳細に説明をする。
【００１７】
［第１実施形態］
図１ないし図５は、本発明の第１の実施形態を説明するための射出成形装置での樹脂の成形体の製造方法を説明する図である。図６は、本発明の第１の実施形態を説明するための射出成形装置に設置する型を示す上面図である。さらに図７は、本発明の第１の実施形態を説明するための射出成形装置に設置する型の変形例を示す上面図である。
【００１８】
尚、本実施の形態に係る射出成形装置の構成および型は、これに限定されるものではなく、適宜変更されるものであってもよい。
【００１９】
図１ないし図５は、本実施形態の射出成形装置での樹脂の成形体の製造方法を説明する図である。図１は、本実施形態に係る射出成形装置１に、第一の型１０と第二の型１２を設置する型の設置工程である。第二の型１２には、樹脂の成形体を形成するキャビティ５が複数形成されている。尚、キャビティ５には、樹脂を注入するためのインゲート７が接続されており、インゲート７は、樹脂注入口２が接続されている。本実施形態においては、樹脂注入口２は第一の型１０に設置されている場合を例示しているが、第二の型１２に設置されていてもかまわない。一方、複数のキャビティ５には、樹脂充填後に樹脂をオーバーフローさせるためのフローゲート９がそれぞれ接続されており、フローゲート９には、それぞれ孔１７が設けられている。本実施形態においては、孔１７は第一の型１０に設置されている場合を例示しているが、第二の型１２に設置されていてもかまわない。本射出成形装置１には、孔１７に接続して、かつキャビティ５に接続可能なキャビティ接続端部１５が複数具備されている。それぞれのキャビティ接続端部１５には、孔１７を介して、キャビティ５と接続されるアウトゲート１３と樹脂の到達を検知するエンドポイント検知部１８が設けられている。さらにキャビティ接続端部１５の後段には、バルブ２０を介して、減圧された空間の容積であり、その容積を制御可能な減圧容量２３が接続されている。
【００２０】
次に図２は本実施形態に係る成型準備工程を示す図である。図２に示されるように、す
べての孔１７にそれぞれのキャビティ接続端部１５が、押し付けられる。このことによって、アウトゲート１３とキャビティ５が接続される。
【００２１】
次に図３は本実施形態に係る第一成型工程を示す。図３に示されるように、樹脂注入口２から、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂である樹脂３０が供給される。供給された樹脂３０は、インゲート７を通して、キャビティ５に注入される。キャビティ５に樹脂３０が充填された後、樹脂３０はフローゲート９と孔１７を通して、アウトゲート１３に達する。アウトゲート１３に樹脂３０が到達すると、エンドポイント検知部１８からエンドポイント信号３３が出力される。尚図３は、複数のキャビティ５の一方（図３左側）のキャビティ５からアウトゲート１３まで樹脂３０が充填され、エンドポイント信号３３が既に出力されており、他方（図３右側）のキャビティ５には樹脂３０が未充填で、エンドポイント信号３３が出力されていない状態を示している。全てのエンドポイント検知部１８からのエンドポイント信号３３が出力されるまで、樹脂３０の注入が行われる。樹脂３０がそれぞれのキャビティ５に注入開始された後、キャビティ接続端部１５の後段に接続されたバルブ２０は、アウトゲート１３と減圧容量２３とが、連通されるように開状態とする。樹脂３０を注入後は、バルブ２０は、閉状態とする。
【００２２】
次に図４は本実施形態に係る減圧容量制御工程を示す。図４に示されるように、本実施形態の射出成形装置１は、制御部２５を備えている。制御部２５は、それぞれのエンドポイント検知部１８からのエンドポイント信号３３を受信し、樹脂３０の注入からエンドポイント検知部１８に到達するそれぞれの時間を演算する。制御部２５は、それぞれのエンドポイント検知部１８への樹脂３０の到達時間から、それぞれのアウトゲート１３の減圧容量２３の容積の増減を独立に制御する。また、制御部２５は、到達時間を記録することができ、それぞれのキャビティ５毎の前回の樹脂到達時間と今回取得した到達時間を比較することができる。それぞれの前回の樹脂到達時間より、今回取得した到達時間が長ければ、減圧容量２３の容積を増量する制御を行い、逆に、それぞれの前回の樹脂到達時間より、今回取得した到達時間が短ければ、減圧容量２３の容積を減量する制御を行う。尚図４は、複数の減圧容量２３の一方（図４左側）の減圧容量２３は増減制御の結果、初期容積を維持し、他方（図４右側）の減圧容量２３の容積は制御された結果、増量された増量容積３が発生した状態を示している。但し、初回に限っては、前回に樹脂３０を注入した場合の到達時間としては、所望の初期値を用いる。尚、減圧容量２３の容積の増減の制御には、容積の増減精度の制御性が良く、簡便であり、即時性が良いことから、シリンジが好適である。
【００２３】
次いで、図示はしないが、樹脂３０の硬化工程があり、注入された樹脂３０が硬化するまで、第一の型１０と第二の型１２を所定温度まで、昇温させ、樹脂３０が硬化した後、昇温を止める。樹脂硬化後、樹脂注入口２とキャビティ接続端部１５を第一の型１０から切り離し、第一の型１０と第二の型１２を分離して、成形品を取り出す。
【００２４】
次に図５は本実施形態に係る第二成型工程を示す。第二成型工程は、前記第一成形工程と同様に、樹脂３０を注入し、成形品をえる。第二成型工程では、減圧容量制御工程で樹脂３０の到達時間が長いキャビティ５（図５右側）に接続された減圧容量２３に増量された増量容積３を設けている。この増量容積３の作用により、キャビティ５内の圧力が他のキャビティ５（図５左側）内の圧力より、低くなる。その結果、増量容積３が設けられたキャビティ５内の樹脂３０の充填時間が短くなることによって、全てのエンドポイント検知部１８からのエンドポイント信号３３が出力されるまでのそれぞれの到達時間が、第一成型工程に比較し、揃ってくる。樹脂３０を注入後は、バルブ２０は、閉状態とする。
【００２５】
次いで、図示はしないが、前記第一成形工程の後と同様に、成形品を取り出す。
【００２６】
本実施形態では、樹脂３０を２回まで成形する第二成型工程までを記述しているが、３回以上の成形を繰り返す場合は、図４に示される減圧容量制御工程と図５に示される第二成型工程と樹脂３０の硬化工程を繰り返せばよく、樹脂３０の成形工程を繰り返せば繰り返すほど、それぞれのエンドポイント検知部１８への樹脂３０の到達時期が一定となり、樹脂３０がキャビティ５から溢れることがなくなるので、樹脂３０の使用効率が良い。
【００２７】
図６には、本実施形態の射出成形装置１で用いた第二の型１２の上面図を示しており、キャビティ５が８個と複数ある場合を例示している。図７には、複雑な形状をしたひとつのキャビティ５に、複数の末端部を有し、各末端部にそれぞれフローゲート９を設けた場合を例示している。このような場合であっても、各フローゲート９にそれぞれ容積を制御可能な減圧容量２３に接続されたキャビティ接続部１５を接続することにより、本実施形態の効果と同様の効果がえられ、樹脂３０の使用効率が良い。
［第２実施形態］
図８ないし図１１は、第２の実施形態の射出成形装置での樹脂の成形体の製造方法を説明する図である。本実施形態は、第１の実施形態に対し、第一の型１０として、フィルムを用いた点、減圧容量制御方法、および樹脂３０の硬化方法が異なる。図８は、本実施形態に係る射出成形装置１に、第一の型１０と第二の型１２を設置する型の設置工程である。図８に示されるように、はじめに、本実施形態に係る射出成形装置１に、第１実施形態と同様に、第一の型１０と第二の型１２を設置するが、第一の型１０はフィルムである。第一の型１０のフィルムの材質は、シクロオレフィンポリマーを用いた場合を例示するが、フィルムの材質はこれに限られるものではなく、ＰＭＭＡであったり、低屈折率の樹脂をコーティングしたＰＥＴであってもかまわない。第二の型１２には、第１実施形態と同様に、樹脂の成形体を形成するキャビティ５が形成されている。尚、キャビティ５には、樹脂を注入するためのインゲート７が接続されており、インゲート７は、樹脂注入口２が接続されている。一方、キャビティ５には、樹脂充填後に樹脂をオーバーフローさせるための複数のフローゲート９が接続されており、フローゲート９には、それぞれ孔１７が設けられている。
【００２８】
次に図９は、本実施形態に係る成型準備工程を示す図であり、第１の実施形態の成形準備工程と同様の手順で、アウトゲート１３とキャビティ５が接続される。
【００２９】
図１０は、本実施形態に係る樹脂を成形する減圧容量制御成型工程を示す。図１０に示されるように、樹脂注入口２から、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂等の紫外線硬化性樹脂である樹脂３０が供給される。供給された樹脂３０は、インゲート７を通して、それぞれのキャビティ５に注入される。キャビティ５に樹脂３０が充填された後、樹脂３０はフローゲート９と孔１７を通して、アウトゲート１３に達する。アウトゲート１３に樹脂３０が到達すると、それぞれのエンドポイント検知部１８からエンドポイント信号３３が出力される。制御部３５は、複数のエンドポイント検知部１８からの最初のエンドポイント信号３３を受信すると、当該エンドポイント信号３３を出力していないエンドポイント検知部１８が設けられたアウトゲート１３に接続されたバルブ２０をアウトゲート１３と減圧容量２３とが、連通されるように開状態とする。さらに、制御部３５は、開状態としたバルブ２０に接続された減圧容量２３の容積を増加させるよう制御する。そしてさらに、制御部３５は、新たなエンドポイント信号３３を受信すると、エンドポイント信号３３を新たに出力したエンドポイント検知部１８が設けられたアウトゲート１３に接続されたバルブ２０を閉状態とし、まだエンドポイント信号３３を出力していないエンドポイント検知部１８が設けられたアウトゲート１３に接続された減圧容量２３の容積をさらに増加させるよう制御する。このように、順次減圧容量２３の容積を決め、繰り返し制御を行い、エンドポイント信号３３が、全て確認されるまで、樹脂３０の注入を行う。
【００３０】
次に図１１は、本実施形態に係る樹脂の硬化工程を示す図である。図１１に示されるよ
うに、紫外線を照射することによって、樹脂３０を硬化する。本実施形態では、第一の型１０であるフィルム側から、紫外線を照射する場合を例示したが、第二の型１２側から、紫外線を照射してもかまわない。但し、この場合は、第二の型１２としては、石英などの紫外線を透過する材質を用いる。
【００３１】
次いで図示はしないが、樹脂３０が硬化した後、紫外線照射を止め、樹脂注入口２とキャビティ接続端部１５を第一の型１０から切り離し、第一の型１０であるフィルムと第二の型１２を分離して、フィルム上の成形品を取り出す。
【００３２】
本実施形態では、上述したように、樹脂３０をキャビティ５に注入中に、それぞれのアウトゲート１３に接続された各減圧容量２３の容積の増加量を制御するので、過剰に樹脂３０を注入してエンドポイント検知部１８への樹脂３０の到達時期を事前に確認する必要が無くなるため、樹脂３０の使用効率が良い。また本実施形態では、樹脂３０が紫外線硬化性樹脂である場合を例示したが、熱硬化性樹脂であってもかまわない。但し、この場合は、図１１に示される樹脂の硬化工程において、紫外線照射の代わりに、樹脂３０を硬化させるまで昇温を行う。このように本実施形態では、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂といった粘性の低い樹脂３０（粘度１００ｃＰ以下）を成形する場合に適しており、減圧容量２３の容積を適正な値に制御することで、第一の型１０であるフィルムと第二の型１２の隙間から、過剰な樹脂３０の漏れを防止できるため、可撓性の材料であるフィルム上に成形体を形成する光導波路形成等の製造に好適である。
【符号の説明】
【００３３】
１  射出成形装置
２  樹脂注入口
３  増量容積
５  キャビティ
７  インゲート
９  フローゲート
１０  第一の型
１２  第二の型
１３  アウトゲート
１５  キャビティ接続端部
１７  孔
１８  エンドポイント検知部
２０  バルブ
２３  減圧容量
２５、３５  制御部
３０  樹脂
３３  エンドポイント信号
【図１】
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【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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