(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め射出成形により略最終形状のプラスチック母材に加工した後、該プラスチック母材を、少なくとも１つ以上の鏡面を有するキャビティが少なくとも１つ以上備えられた一対の金型に挿入し、前記プラスチック母材を、該プラスチック母材のガラス転移温度以上に加熱溶融して樹脂内圧を発生させた後、徐冷して前記キャビティ内の鏡面を該プラスチック母材に転写させるプラスチック成形装置において、前記一対の各々の金型を当接させ、該金型を型締めする型締め方向に対し直角な方向に複数の金型部材に分離して配列した分離金型とし、該分離金型と該分離金型を装着するプレス機もしくは成形機のダイプレートとの間に、前記分離金型の構成部材の熱膨張率よりも大きな熱膨張率の部材で構成されたプレートを設け、該プレートは前記分離金型が樹脂内圧により外側に移動する方向の数に分割され、分割された各々の分割プレートの中心位置が前記分離金型のキャビティより外側であることを特徴とするプラスチック成形装置。
【請求項２】
各々の前記分割プレート間の隙間を、前記一対の分離金型を互いに当接させて型締めする型締め方向と直角な方向のキャビティと重複しない位置に定め、前記プレートを分離して形成することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形装置。
【請求項３】
各々の前記分割プレート間の隙間は、成形温度における該分割プレートの熱膨張により互いに当接しない間隔であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック成形装置。
【請求項４】
前記分割プレートと、該分割プレートが装着されるプレス機もしくは成形機のダイプレートとの間に、該分割プレートよりヤング率の低い部材を設けることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のプラスチック成形装置。
【請求項５】
前記ヤング率の低い部材として、断熱板を用いることを特徴とする請求項４に記載のプラスチック成形装置。
【請求項６】
前記分割プレートは、前記分離金型を装着するプレス機もしくは成形機の前記ダイプレートに、前記分離金型の複数のキャビティの最外郭に位置するキャビティより外側の位置で、プレート固定手段によって固定されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のプラスチック成形装置。
【請求項７】
前記分離金型構成部材の熱膨張率と同等もしくは小さい熱膨張率の部材で構成され、前記分離金型側に開口するコの字型の固定プレートを有し、該固定プレートを前記分割プレートの下面に設け、該分割プレートを該コの字型の固定プレートの前記開口内の側壁部に、前記一対の分離金型を互いに当接させる型締め方向と直角な方向に固定することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のプラスチック成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック成形装置に関し、より詳細には、高精度なプラスチック成形部品を成形するのに好適なプラスチック成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズ，ミラー等の高精度な光学部品を射出成形により製造する方法として、金型温度を熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に加熱してから射出成形後、所定時間に亘ってこの金型の温度を前記ガラス転位温度に保ち、更に、その後、該金型内において成形された光学部品の内部歪を取り除くために徐冷するエージング期間を経てから、成形品を金型から取り出す方法が知られている。
しかし、この成形方法は、エージング工程に長時間を要し、消費熱量も多く、更に金型費用も嵩むという欠点がある。このような欠点を解決するために、本出願人は、特開平４−１６３１１９号公報によるプラスチック成形品の製造方法を提案し、更に、この製造方法を用いたプラスチック成形品の製造装置として、特開平５−２２０８６０号公報をの方法を提案した。
【０００３】
特開平４−１６３１１９号公報に記載されたプラスチック成形品の製造方法は、レンズ，ミラー等の高精度なプラスチック成形品の製造方法に関するもので、予め射出成形により略最終形状のプラスチック母材を加工した後、このプラスチック母材の内部歪や残留応力、更には、分子配向による内部密度差を取り除き、高面精度とするため、略最終形状のプラスチック母材を、少なくとも１つ以上の鏡面を有するキャビティを少なくとも１つ備えた一対の成形金型に挿入し、次いで、挿入した前記プラスチック母材を該ガラス転移温度以上に加熱溶融して樹脂内圧を発生させた後、徐冷してキャビティ内の鏡面をプラスチック母材に転写させるという製造方法である。
【０００４】
特開平５−２２０８６０号公報に記載のプラスチック成形装置は、前記プラスチック成形品の製造方法を適用するプラスチック成形装置であり、一対の上・下金型を互いに当接させる型締め方向と直角な方向に、複数の金型部材に分離して配列した分離金型とし、該分離金型を当接させる型締め方向と直角な方向の両側から締め付ける金型締め付け機構を備えたプラスチック成形装置である。
【０００５】
前記特開平５−２２０８６０号公報に記載の装置においては、分離された分離金型部材間に圧縮バネ等の弾性部材を挿入させ、成形品取り出し時には、前記バネの反発力により前記分離金型間に隙間を形成させることにより、成形品の離型が容易となるようにしている。なお、成形時には、油圧，空気圧または電動機等の金型締め付け手段を用いて、前記一対の分離金型を当接させる型締め方向と直角な方向に両側から締め付け、キャビティ内に内圧が生じ、バリが発生することを防いでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記成形装置では、前記一対の金型を当接面（パーティング）で当接させる型締め方向とは別に、型締め方向と直角な方向にも型締めする金型締め付け機構を設けなくてはならず、その分、成形装置のコストがかかる。また、成形装置全体が大型化し、大きな設置スペースが必要となる。また、成形装置の周りが煩雑となり、作業スペースがとれない等の不具合が生じる。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、複雑でコスト高となる金型締め付け機構を必要とせず、キャビティ内に挿入したプラスチック母材に樹脂内圧が生じても成形品にバリ等を発生することなく、良品を成形することができるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、予め射出成形により略最終形状のプラスチック母材に加工した後、該プラスチック母材を、少なくとも１つ以上の鏡面を有するキャビティが少なくとも１つ以上備えられた一対の金型に挿入し、前記プラスチック母材を、該プラスチック母材のガラス転移温度以上に加熱溶融して樹脂内圧を発生させた後、徐冷して前記キャビティ内の鏡面を該プラスチック母材に転写させるプラスチック成形装置において、前記一対の各々の金型を当接させ、該金型を型締めする型締め方向に対し直角な方向に複数の金型部材に分離して配列した分離金型とし、該分離金型と該分離金型を装着するプレス機もしくは成形機のダイプレートとの間に、前記分離金型の構成部材の熱膨張率よりも大きな熱膨張率の部材で構成されたプレートを設け、該プレートは前記分離金型が樹脂内圧により外側に移動する方向の数に分割し、分割した各々の分割プレートの中心位置を前記分離金型のキャビティより外側にしたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のプラスチック成形装置において、各々の前記分割プレート間の隙間を、前記一対の分離金型を互いに当接させて型締めする型締め方向と直角な方向のキャビティと重複しない位置に定め、前記プレートを分離して形成するようにしたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２何れかに記載のプラスチック成形装置において、各々の前記分割プレート間の隙間は、成形温度における該分割プレートの熱膨張により互いに当接しない間隔であるようにしたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３何れかに記載のプラスチック成形装置において、前記分割プレートと、該分割プレートが装着されるプレス機もしくは成形機のダイプレートとの間に、該分割プレートよりヤング率の低い部材を設けたものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載のプラスチック成形装置において、前記ヤング率の低い部材を、断熱板としたものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１乃至５何れかに記載のプラスチック成形装置において、前記分割プレートは、前記分離金型を装着するプレス機もしくは成形機の前記ダイプレートに、前記分離金型の複数のキャビティの最外郭に位置するキャビティより外側の位置で、プレート固定手段によって固定したものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１乃至６何れかに記載のプラスチック成形装置において、前記分離金型構成部材の熱膨張率と同等もしくは小さい熱膨張率の部材で構成した、前記分離金型側に開口するコの字型の固定プレートを有し、該固定プレートを前記分割プレートの下面に設け、該分割プレートを該コの字型の固定プレートの前記開口内の側壁部に前記一対の分離金型を互いに当接させる型締め方向と直角な方向に固定したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるプラスチック成形装置の実施の形態を説明するための構造断面図であり、図中、１は上型、２は下型、３はプレート、３1，３2は分割プレート、４はキャビティ、５はプラスチック母材、６は断熱板、７はダイプレート、８は加熱手段である。なお、図２以降の図面において、図１と同様の作用をする部分には、図１の場合と同じ参照番号を付すこととする。
【００１６】
図１に示されたプラスチック成形装置において、一対の金型は、上型１と下型２とで形成されている。そして、その上型１と下型２で形成される金型のキャビティ４の内部には、そのキャビティ４と形状及び容積が略等しいプラスチック母材５が挿入されている。
一対の金型は、上型１と下型２の少なくとも一方が複数の金型部材に分離され、分離された複数の金型部材は、矢印（Ｆ）で示した前記一対の金型をパーティングＰで当接させる型締め方向に対し、直角な方向に配列されて分離金型を構成している。該分離金型と、該金型が装着されるプレス機もしくは成形機のダイプレート７との間には、前記分離金型より熱膨張率の大きい部材で構成されているプレート３が備えられている。
【００１７】
前記プレート３は、２つに分割されて分割プレート３1，３2となり、２分割された各々の分割プレート３1，３2は、各々の隙間が金型のキャビティ４と重ならないように、且つ、成形温度による熱膨張によって、互いに当接することがない間隔に配列され、かつ前記分割プレート３1，３2の各々の中心（Ａ）が金型のキャビティ４より外側になるように配置されている。
なお、本実施の形態においては、前記分割プレート３1，３2に金型加熱手段８を備えており、前記分割プレート３1，３2に金型を加熱する加熱板の機能も持たせている。なお、前記加熱手段８は、金型内に備えられていてもかまわない。
【００１８】
次に、図１に示す上述した構成をもつプラスチック成形装置により成形された成形品のバリ発生防止機能を説明する。まず、前記プラスチック母材５を前記分離金型のキャビティ４に挿入後、前記分割プレート３1，３2に備えた加熱手段８により前記プラスチック母材５を該プラスチック材５のガラス転移温度以上に加熱する。その際、キャビティ４内で樹脂内圧が発生して、キャビティ４は矢印（ａ）で示す左右の２方向に広がろうとし、前記一対の分離金型を当接させる矢印（Ｆ）で示した型締め方向と直角な方向にバリが生じる。
【００１９】
本発明においては、前記一対の分離金型の型締め方向の分離金型上下部に金型の熱膨張率より大きな熱膨張率をもつ分割プレート３1，３2が、キャビティ４が広がろうとする方向の数（ここでは２）だけ分割されており、その中心（Ａ）がキャビティ４より外側に位置しているために、前記分割プレート３1，３2はその（Ａ）位置を中心として、矢印（ｂ）の方向に膨張しようとする力が働く。矢印（ｂ）の方向は、樹脂内圧によって金型が開こうとする矢印（ａ）の方向と反対の方向であり、成形中に樹脂内圧によって金型が型締め方向とは直角な方向に広がろうとするのを抑制し、バリの発生を防ぐこととなる。
【００２０】
また、本発明においては、前記分割プレート３1，３2の隙間が前記一対の分離金型の上型１，下型２のキャビティ４と重複しない位置で分割されているので、ダイプレート７の圧力が前記分割プレート３1，３2を通して前記一対の分離金型のキャビティ４に効率良く伝達され、キャビティ４の内圧によって分離金型の上型１，下型２が変形することがなく、製品を良好な精度で成形することができる。更に、前記分割プレート３1，３2が成形温度による熱膨張により、互いに当接しない間隔に配列されているので、成形中に分割プレート３1，３2が熱膨張によって互いに当接して、上型１，下型２に応力を生じさせることがない。このため、温度変化により上型１，下型２のキャビティ４が変形することなく、良好な精度で製品を成形することができる。
【００２１】
前記分割プレート３1，３2と該分割プレート３1，３2を装着するプレス機もしくは成形機のダイプレート７との間に、前記分割プレート３1，３2よりヤング率の低い部材を設けることによって、前記低ヤング率部材がダイプレート７と前記分割プレート３1，３2との間で緩衝の役割を果たす。このため、プレス機もしくは成形機のダイプレート７が熱膨張率の小さい部材で構成されたとしても、ダイプレート７の膨張力により分割プレート３1，３2の熱膨張が抑制されることなく、前記分割プレート３1，３2の熱膨張による引っ張り力を、より強固に上型１，下型２側に働かせ、有効にバリの発生を防ぐことができる。
【００２２】
更に、前記低ヤング率部材として有機化合物，セラミック等の断熱板６を用いることによって、上型１，下型２の加熱時に熱がプレス機もしくは成形機のダイプレート７側に伝熱されにくくなる。この結果、加熱手段８によってより効率的に上型１，下型２を加熱することができ、加熱時間が短縮されるので、結果として成形サイクルを短くすることができる。
【００２３】
図２は、本発明によるプラスチック成形装置の、他の実施の形態を説明するための構造断面図で、図中、９は分割プレートの固定手段である。
図２に示した上型１，下型２は、多数個取り分離金型（ここでは６個取り）としての上型１，下型２を示してあり、複数のキャビティ４は、前記一対の分離金型を当接させる型締め方向と直角な方向に配列されている。図２においては、４1，４2，…４6からなる６個のキャビティが配列されている。
前記分割プレート３1，３2は、前記一対の分離金型の上型１，下型２の最外郭に位置するキャビティ４1，４6よりも外側の位置で、ボルト等の分割プレート固定手段９によってダイプレート７に連結されている。これによって、前記分割プレート３1，３2は、分割プレート固定手段９によって連結された位置（Ｂ）を中心に、矢印（ｄ）で示す内側方向に膨張する。熱膨張の方向は、樹脂内圧によって上型１，下型２が開こうとする矢印（ｃ）の外側方向と相反する方向であるから、成形中に樹脂内圧によって前記一対の分離金型の上型１，下型２が型締め方向と直角な方向に広がろうとするのを抑制し、バリの発生を防ぐこととなる。
なお、前記分割プレート３1，３2の中心を、前記金型の最外郭に配列されたキャビティ４の外側に位置させても、バリの発生に対しては、同様の効果を得ることができる。
【００２４】
図３は、図２に示した分割プレートの中心位置を、金型の最外郭キャビティの外側に定めたプラスチック成形装置の構造断面図であり、分割プレート３1，３2の各々の中心（Ｂ1）の位置は、分離金型の上型１，下型２に配列されたキャビティ４1，４2，…４6の最外郭のキャビティ４1，４6の外側に定めてある。
【００２５】
図３に示した構造のバリ防止効果は、図２に示したプラスチック成形装置と同様である。しかし、前記分割プレート３1，３2が必要以上に大きくなり、それに伴って前記分割プレート３1，３2を装着するプレス機もしくは成形装置のダイプレート７を大きくしなければならなくなる。また、分離金型の上型１，下型２が必要以上に大型化し、加熱の際の熱容量が大きくなり、結果として成形サイクルを長くする原因となる。
【００２６】
図４は、本発明によるプラスチック成形装置の、更に他の実施の形態を説明するための構造断面図であり、図中、１０はコの字型固定プレートである。
図４に示したコの字型固定プレート１０は、上型１，下型２側にコの字型の開口を有するもので、開口内には、分割プレート３1，３2がキャビティ４1，４2，…４6の配列方向に熱膨張により接触することがないように、間隔を開けてコの字型固定プレート１０の側壁１０ａに分割プレート固定手段９により固定されている。従って、コの字型の固定プレート１０は前記分割プレート３1，３2の下に配置され、該コの字型固定プレート１０の折れ曲がり部１０ｂに、型締め方向と直角な方向に前記分割プレート３1，３2を固定している。
【００２７】
図４に示したプラスチック成形装置では、成形温度での熱膨張による力が固定位置（Ｃ）を中心に矢印（ｆ）で示す内側の方向に働くため、熱膨張による力の方向は、樹脂内圧によって金型が開こうとする矢印（ｅ）で示す外側の方向と相反する方向である。従って、熱膨張による力は成形中に樹脂内圧によって金型が型締め方向とは直角な方向に広がろうとするのを抑制し、バリの発生を防ぐこととなる。
【００２８】
図５は、本発明によるプラスチック成形装置の、更に他の実施の形態を説明するための構造断面図であり、プレート３が分割プレート３1，３2，…３4に４分割され、下型２にはキャビティ４が４個あり、４個のプラスチック母材５を取り出すことができる４個取りの例であり、なお、図５は、上・下一対の金型のパーティングより下方の下型２のみを示している。
図５に示したプラスチック成形装置においては、キャビティ４1，４2，…４4内に生じる樹脂内圧によって、前記キャビティ４1，４2，…４4は、各々矢印ｇ1，ｇ2，…ｇ4で示す４方向の外側方向に広がろうとする力が作用し、前記一対の分離金型を当接させる型締め方向と直角な方向にバリが生じる。ここでは、各々の前記分離プレート３1，３2，…３4は、その（Ｄ）位置を中心として矢印ｈ1，ｈ2，…ｈ4の方向に膨張しようとする４方向の力が働く。矢印ｈ1，ｈ2，…ｈ4の各々の方向は、分離プレートの中心Ｏ側に向き、樹脂内圧によって金型が広こうとする外側に向く各々のｇ1，ｇ2，…ｇ4の方向と相反する方向であり、成形中に樹脂内圧によって金型が型締め方向とは直角な方向に広がろうとするのを抑制し、バリの発生を防ぐことになる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に対応する効果：予め射出成形により略最終形状のプラスチック母材に加工した後、該プラスチック母材を、少なくとも１つ以上の鏡面を有するキャビティが少なくとも１つ以上備えられた一対の金型に挿入し、前記プラスチック母材を、該プラスチック母材のガラス転移温度以上に加熱溶融して樹脂内圧を発生させた後、徐冷して前記キャビティ内の鏡面を該プラスチック母材に転写させるプラスチック成形装置において、前記一対の各々の金型を当接させ、該金型を型締めする型締め方向に対し直角な方向に複数の金型部材に分離して配列した分離金型とし、該分離金型と該分離金型を装着するプレス機もしくは成形機のダイプレートとの間に、前記分離金型の構成部材の熱膨張率よりも大きな熱膨張率の部材で構成されたプレートを設け、該プレートは前記分離金型が樹脂内圧により外側に移動する方向の数に分割し、分割した各々の分割プレートの中心位置を前記分離金型のキャビティより外側にしたので、分割プレートの中心位置から内側に向う熱膨張力は成形中に樹脂内圧によってキャビティが一対の金型を互いに当接する型締め方向とは直角な方向に広がろうとするのを抑制し、従来のように、一対の分離金型を互いに当接させる型締め方向と直角方向に金型締め付け機構を設けることにより、大型な装置とすることなく、バリの発生を防ぐことができる。
【００３０】
請求項２に対応する効果：請求項１に記載のプラスチック成形装置において、各々の前記分割プレート間の隙間を、前記一対の分離金型を互いに当接させて型締めする型締め方向と直角な方向のキャビティと重複しない位置に定め、前記プレートを分離して形成するので、ダイプレートの圧力が前記分割プレートを通して金型のキャビティに良好に伝達され、キャビティ内圧によって金型が変形することがなく、製品を良好な精度で成形することができる。
【００３１】
請求項３に対応する効果：請求項１又は２に記載のプラスチック成形装置において、各々の前記分割プレート間の隙間は、成形温度における該分割プレートの熱膨張により互いに当接しない間隔で配列したので、成形中に前記分割プレートが互いに当接して、金型に応力を発生させることがない。このため、温度変化により金型のキャビティが変形しないので、製品を良好な精度で成形することができる。
【００３２】
請求項４に対応する効果：請求項１乃至３に記載のプラスチック成形装置において、前記分割プレートと、該分割プレートが装着されるプレス機もしくは成形機のダイプレートとの間に、該分割プレートよりヤング率の低い部材を設けたので、前記部材がダイプレートとプレートとの緩衝の役割を果たし、前記分割プレートの熱膨張による引っ張り力を、より強固に金型側に働かせ、バリの発生を防ぐことができる。
【００３３】
請求項５に対応する効果：請求項４に記載のプラスチック成形装置において、前記ヤング率の低い部材を、断熱板としたので、金型の加熱時に熱がプレス機もしくは成形機のダイプレート側に伝熱されにくくなり、より効率的に加熱手段によって金型を加熱することができ、結果として、成形サイクルを短くすることができる。
【００３４】
請求項６に対応する効果：請求項１乃至５に記載のプラスチック成形装置において、前記分割プレートを、前記分離金型を装着するプレス機もしくは成形機の前記ダイプレートに、前記分離金型の複数のキャビティの最外郭に位置するキャビティより外側の位置でプレート固定手段によって固定したので、金型が多数個取りとなっても、前記分割プレートを必要以上に大きくすることなく、成形中に樹脂内圧によって前記一対の分離金型が型締め方向とは直行方向に広がろうとするのを抑制し、バリの発生を防ぐことができる。
【００３５】
請求項７に対応する効果：請求項１乃至６に記載のプラスチック成形装置において、前記分離金型構成部材の熱膨張率と同等もしくは小さい熱膨張率の部材で構成した、前記分離金型側に開口するコの字型の固定プレートを有し、該固定プレートを前記分割プレートの下面に設け、該分割プレートを該コの字型の固定プレートの前記開口内の側壁部に前記一対の分離金型を互いに当接させる型締め方向と直角な方向に固定したので、金型が多数個取りとなっても、前記分割プレートを必要以上に大きくすることなく、成形中に樹脂内圧によって前記分離金型が型締め方向とは直行方向に広がろうとするのを抑制し、バリの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるプラスチック成形装置の実施の形態を説明するための構造断面図である。
【図２】  本発明によるプラスチック成形装置の、他の実施の形態を説明するための構造断面図である。
【図３】  図２に示した分割プレートの中心位置を、金型の最外郭キャビティの外側に定めたプラスチック成形装置の構造断面図である。
【図４】  本発明によるプラスチック成形装置の、更に他の実施の形態を説明するための構造断面図である。
【図５】  本発明によるプラスチック成形装置の、更に他の実施の形態を説明するための構造断面図である。
【符号の説明】
１…上型、２…下型、３…プレート、３1，３2…分割プレート、４…キャビティ、５…プラスチック母材、６…断熱板、７…ダイプレート、８…加熱手段、９…分割プレートの固定手段、１０…コの字型固定プレート。
【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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