(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に形成された成形品の成形範囲内に樹脂を供給することにより成形品を成形する成形装置であって、
前記金型が、
第１の凸凹面で前記成形品の成形範囲の一面を形成する固定側金型と、
前記第１の凸凹面と向かい合う第２の凸凹面で前記成形品の成形範囲の別の一面を形成する可動側金型と、
前記第１の凸凹面に形成される第１の凸凹と、
前記第２の凸凹面に形成されて深さが前記第１の凸凹の深さより深い第２の凸凹と、
前記第２の凸凹面に形成されて深さが前記第２の凸凹の深さより浅い第３の凸凹と、
前記成形品の成形範囲に隣接する樹脂流動部と、
前記可動側金型および前記樹脂流動部に接して配置される樹脂流動部金型と、
前記樹脂流動部に接続されて前記樹脂を前記樹脂流動部に供給するゲートと、
前記固定側金型，前記可動側金型および前記樹脂流動部金型に接して配置されて前記成形品の成形範囲の他の面を形成する可動側外枠と
を有し、前記金型内に前記樹脂を供給し、前記可動金型を前進させて前記金型内の容積を減少させて前記第２の凸凹と前記第３の凸凹とで構成される第２の凸凹面と前記樹脂とを密着させた後、前記樹脂を冷却して第２の凸凹面と前記樹脂と間に空間を形成し、その後に離型し、離型時に前記固定金型を離型した後、前記可動側金型と前記樹脂流動部金型とを別々に離型することを特徴とする成形装置。
【請求項２】
前記第１の凸凹の深さをＡとすると、０．３μｍ≦Ａ≦２μｍであり、前記第２の凸凹の深さをＢとすると、２μｍ≦Ｂ≦５μｍであり、前記第３の凸凹の深さをＣとすると０．３μｍ≦Ｃ≦１μｍである請求項１記載の成形装置。
【請求項３】
前記可動側金型と前記樹脂流動部金型との境界部分に、前記可動側金型と前記成形品の成形範囲との間に空気を送り込むエアー突出し回路をさらに設け、前記可動側金型の離型の際に、前記可動側金型と前記成形品の成形範囲との間に空気を送り込むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の成形装置。
【請求項４】
前記第２の凸凹面が前記可動側金型と連続して前記樹脂流動部金型にも形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の成形装置。
【請求項５】
前記ゲートを前記成形品の成形範囲のセンターライン上に設けることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の成形装置。
【請求項６】
前記ゲートを前記成形品の成形範囲の長辺側の側面に設けることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の成形装置。
【請求項７】
金型内に形成された成形品の成形範囲内に樹脂を供給することにより成形品を成形する成形方法であって、
前記金型が、前記成形品の成形範囲と接する面に第１の凸凹面が形成される固定側金型，前記成形品の成形範囲と接する面に第２の凸凹面が形成される可動側金型および樹脂流動部金型を含み、前記第１の凸凹面に第１の凸凹が形成され、前記第２の凸凹面に深さが前記第１の凸凹の深さより深い第２の凸凹および深さが前記第２の凸凹の深さより浅い第３の凸凹が形成され、
前記金型内に前記樹脂を供給する工程と、
前記可動金型を前進させて前記金型内の容積を減少させて前記第２の凸凹と前記第３の凸凹とで構成される第２の凸凹面と前記樹脂とを密着させる工程と、
前記樹脂を冷却して第２の凸凹面と前記樹脂と間に空間を形成する工程と、
前記金型を離型する工程と
を有し、
前記離型の際に、
前記固定側金型を前記成形品の成形範囲から後退させる工程と、
その後に前記可動側金型を前記成形品から離型した後に前記樹脂流動部金型を前記成形品から離型する工程と
を有することを特徴とする成形方法。
【請求項８】
前記第１の凸凹の深さをＡとすると、０．３μｍ≦Ａ≦２μｍであり、前記第２の凸凹の深さをＢとすると、２μｍ≦Ｂ≦５μｍであり、前記第３の凸凹の深さをＣとすると０．３μｍ≦Ｃ≦１μｍであることを特徴とする請求項７記載の成形方法。
【請求項９】
前記可動側金型の離型の際に、前記可動側金型と前記成形品の成形範囲との間に空気を送り込むことを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の成形方法。
【請求項１０】
前記成形品の成形範囲のセンターライン上に設けられる前記ゲートから前記樹脂を供給することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載の成形方法。
【請求項１１】
前記成形品の成形範囲の長辺側の側面に設けられる前記ゲートから前記樹脂を供給することを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の成形方法。
【請求項１２】
請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載の成形方法により成形され、第１面に第４の凸凹が形成される第３の凸凹面が形成され、前記第１面に対する裏面である第２面に深さが前記第４の凸凹の深さより深い第５の凸凹と深さが前記第５の凸凹の深さより浅い第６の凸凹とが形成される第４の凸凹面が形成されることを特徴とする成形品。
【請求項１３】
前記第４の凸凹の深さをＤとすると、０．３μｍ≦Ｄ≦２μｍであり、前記第５の凸凹の深さをＥとすると、２μｍ≦Ｅ≦５μｍであり、前記第６の凸凹の深さをＦとすると０．３μｍ≦Ｆ≦１μｍであることを特徴とする請求項１２記載の成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型を用いて樹脂射出成形を行う成形装置および成形方法ならびにそれを用いて樹脂成形した成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、成形品を射出成形により成形している。成形品としては、例えば、液晶ディスプレイの外装に用いる板状透過外装成形品等が成形されている。
従来、平板形状成形品の射出成形方法において、金型キャビティ内の容積を成形品の体積以上に広げた状態で樹脂を流動させ、樹脂の流動と共に金型を閉め、金型キャビティ内の容積を成形品の体積と同等にして成形品を得る方法が知られている。これにより低圧状態で充填された成形品は、通常の射出成形品より変形や歪の少ない状態で得ることができる。
【０００３】
図１４は従来の樹脂成形方法における金型構造を示す断面図である。
図１４において、樹脂はスプル５１から、ランナー５２を介して成形品５３の成形領域へと流入するが、樹脂が流入する途中に、押し上げロッド５４を押し上げることにより、押し上げブロック５５が押し上げられ、成形品５３の内の一部の金型キャビティ内の容積を小さくしながら、射出成形することにより薄肉な平板形状を低圧で成形可能としていた。ここで、成形品５３は、平面部とその平面部を補強するリブ部により構成されている。押し上げロッド５４は、樹脂の流入中にそのリブ部を押し上げることにより、押し上げブロック５５を押し上げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−５８２４８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、前記従来の成形方法では、成形品を金型から取り出す際に、可動側金型面である押し上げブロック５５側から成形品が離型するために、固定された金型側に設けられたスプル５１内の樹脂と連結された状態で、樹脂成形品が取り出される。もしくは、金型から成形品が形成される領域に突出しピンの押し出しを行うことにより、可動側金型側から成形品を離型させてから取り出すことが必要であった。透過外装品等の成形品を射出成形にて得ようとする場合、成形品の取り出しの際に、スプル５１内の樹脂と繋がった状態で無理に成形品を取り出そうとすると、成形品が可動側金型面である押し上げブロック５５に密着した状態で、成形品でないスプル内の樹脂を無理に引っ張るため、成形品範囲内と成形品範囲外の樹脂の境界部分付近で応力が発生し、成形品に変形や残留歪が発生してしまう。成形品が液晶ディスプレイ用の透過外装成形品である場合、液晶光などが透過外装成形品を透過する際に、その残留応力による複屈折で映像が２重に見えるという問題点があった。または、残留応力による複屈折で映像に対して虹模様状の色を視認してしまい、透過元画面の視認性を低下させてしまう課題があった。また、突出しピンの押し出し構成で可動側金型から成形品を離型させようとした場合に、突出しピンで押し出した箇所に跡が残り、透過外装成形品としての外観品位を損なってしまうという問題点もあった。
【０００６】
また、前記従来の樹脂成形方法のように、部分的に金型を押し上げて樹脂流入の低圧化を図った場合には、その部分の低圧化が期待できるものの、その他の部分で低圧化の効果は無く、また、金型を押し上げている部分とそうでない部分での圧力差が発生するため、残留応力配向の違いにより、残留歪が悪化してしまう。そのため、前述と同様に、透過外装成形品に液晶光などを透過させた場合に、その残留応力による複屈折で映像が２重に見えたり、虹模様状の色を視認してしまったりし、画面の視認性を低下させてしまう等の、成形品の特性を悪化させるという課題があった。
【０００７】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、低負荷状態で樹脂成形を行ったとしても、樹脂成形品の変形や歪を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の成形装置は、金型内に形成された成形品の成形範囲内に樹脂を供給することにより成形品を成形する成形装置であって、前記金型が、第１の凸凹面で前記成形品の成形範囲の一面を形成する固定側金型と、前記第１の凸凹面と向かい合う第２の凸凹面で前記成形品の成形範囲の別の一面を形成する可動側金型と、前記第１の凸凹面に形成される第１の凸凹と、前記第２の凸凹面に形成されて深さが前記第１の凸凹の深さより深い第２の凸凹と、前記第２の凸凹面に形成されて深さが前記第２の凸凹の深さより浅い第３の凸凹と、前記成形品の成形範囲に隣接する樹脂流動部と、前記可動側金型および前記樹脂流動部に接して配置される樹脂流動部金型と、前記樹脂流動部に接続されて前記樹脂を前記樹脂流動部に供給するゲートと、前記固定側金型，前記可動側金型および前記樹脂流動部金型に接して配置されて前記成形品の成形範囲の他の面を形成する可動側外枠とを有し、前記金型内に前記樹脂を供給し、前記可動金型を前進させて前記金型内の容積を減少させて前記第２の凸凹と前記第３の凸凹とで構成される第２の凸凹面と前記樹脂とを密着させた後、前記樹脂を冷却して第２の凸凹面と前記樹脂と間に空間を形成し、その後に離型し、離型時に前記固定金型を離型した後、前記可動側金型と前記樹脂流動部金型とを別々に離型することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の成形方法は、金型内に形成された成形品の成形範囲内に樹脂を供給することにより成形品を成形する成形方法であって、前記金型が、前記成形品の成形範囲と接する面に第１の凸凹面が形成される固定側金型，前記成形品の成形範囲と接する面に第２の凸凹面が形成される可動側金型および樹脂流動部金型を含み、前記第１の凸凹面に第１の凸凹が形成され、前記第２の凸凹面に深さが前記第１の凸凹の深さより深い第２の凸凹および深さが前記第２の凸凹の深さより浅い第３の凸凹が形成され、前記金型内に前記樹脂を供給する工程と、前記可動金型を前進させて前記金型内の容積を減少させて前記第２の凸凹と前記第３の凸凹とで構成される第２の凸凹面と前記樹脂とを密着させる工程と、前記樹脂を冷却して第２の凸凹面と前記樹脂と間に空間を形成する工程と、前記金型を離型する工程とを有し、前記離型の際に、前記固定側金型を前記成形品の成形範囲から後退させる工程と、その後に前記可動側金型を前記成形品から離型した後に前記樹脂流動部金型を前記成形品から離型する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記可動側金型と前記樹脂流動部金型との境界部分に、前記可動側金型と前記成形品の成形範囲との間に空気を送り込むエアー突出し回路をさらに設け、前記可動側金型の離型の際に、前記可動側金型と前記成形品の成形範囲との間に空気を送り込むことが好ましい。
【００１１】
また、前記第１の凸凹の深さをＡとすると、０．３μｍ≦Ａ≦２μｍであり、前記第２の凸凹の深さをＢとすると、２μｍ≦Ｂ≦５μｍであり、前記第３の凸凹の深さをＣとすると０．３μｍ≦Ｃ≦１μｍであることが好ましい。
【００１２】
また、前記第２の凸凹面が前記可動側金型と連続して前記樹脂流動部金型にも形成されることが好ましい。
また、前記ゲートを前記成形品の成形範囲のセンターライン上に設けることが好ましい。
【００１３】
また、前記ゲートを前記成形品の成形範囲の長辺側の側面に設けることが好ましい。
さらに、本発明の成形品は、前記成形方法により成形され、第１面に第４の凸凹が形成される第３の凸凹面が形成され、前記第１面に対する裏面である第２面に深さが前記第４の凸凹の深さより深い第５の凸凹と深さが前記第５の凸凹の深さより浅い第６の凸凹とが形成される第４の凸凹面が形成されることを特徴とする。
【００１４】
また、前記第４の凸凹の深さをＤとすると、０．３μｍ≦Ｄ≦２μｍであり、前記第５の凸凹の深さをＥとすると、２μｍ≦Ｅ≦５μｍであり、前記第６の凸凹の深さをＦとすると０．３μｍ≦Ｆ≦１μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、固定側金型に微細凸凹面を形成し、可動側金型に異なる大きさの凸凹が複合された複合凸凹面を形成することにより、低負荷状態で樹脂成形を行ったとしても、樹脂成形品の変形や歪を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１の成形装置に用いる金型の構造を示す断面図
【図２】本発明の成形品の構成を示す断面図
【図３】本発明の固定側金型の微細凸凹面の形状を説明する拡大断面図
【図４】本発明の可動側金型の複合凸凹面の形状を説明する拡大断面図
【図５】実施の形態１の成形装置における樹脂成形前の金型の構成を示す図
【図６】本発明の樹脂成形における固定側金型の離型工程を説明する図
【図７】本発明の樹脂成形における可動側金型および樹脂流動部金型の押し出し工程を説明する図
【図８】本発明の樹脂成形における樹脂流動部金型の押し出し工程を説明する図
【図９】本発明の成形品における可動側金型との界面の様子を示す断面拡大図
【図１０】実施の形態１の樹脂成形における可動側金型および樹脂流動部金型と成形品との界面の様子を示す要部拡大断面図
【図１１】本発明の成形品の構成を示す平面図
【図１２】実施の形態２の成形装置に用いる金型の構造を示す断面図
【図１３】本発明の成形品に発生する応力について説明する図
【図１４】従来の樹脂成形方法における金型構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、液晶ディスプレイの透過外装成形品の樹脂成形を例として、図面を参照しながら説明する。以下の説明は、透過外装成形品を例として説明するが、本発明はその他の成形品の樹脂成形にも適応可能である。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の成形装置に用いる金型の構造を示す断面図であり、板状の透過外装成形品を成形するための金型構成を示した図面である。図１の成形品１は、微細凸凹面２が形成される固定側金型３と密着面２０が形成される樹脂流動部金型１７と複合凸凹面４が形成される可動側金型５と可動側外枠２１とからなる金型を用いて樹脂成形される。金型において、成形品の成形範囲は、固定側金型３，可動側金型５および可動側外枠２１により規定され、樹脂はゲート６から注入され、樹脂流動部７を介し、成形品１の形成箇所まで流入される。
【００１８】
図２は本発明の成形品の構成を示す断面図である。図２に示すように、本発明の成形品１では、固定側金型３の微細凸凹面２が転写された微細凸凹面３０と、可動側金型５の複合凸凹面４が転写された複合凸凹面３１が形成される。
【００１９】
図３は本発明の固定側金型の微細凸凹面の形状を説明する拡大断面図であり、固定側金型３の表面に形成される微細凸凹面２の詳細な形状を表した図面である。
図３に示すような微細凸凹面２を形成するためには、φ２０μｍ〜φ５０μｍの小径のガラスビーズ８を金型に照射することにより、ブラスト加工で深さ９が約０．５μｍでピッチ１０が約１０μｍの微細な凸凹が表面に形成される固定側金型３を形成することができる。
【００２０】
図４は本発明の可動側金型の複合凸凹面の形状を説明する拡大断面図であり、可動側金型５の表面に形成される複合凸凹面４の詳細な形状を表した図面である。
図４に示すような複合凸凹面４を形成するためには、φ５０μｍ〜φ１００μｍの大径のガラスビーズ１１を金型に照射することにより、深さ１２が約４μｍでピッチ１３が約５０μｍの第一凸凹３２を可動側金型５に形成することができる。その後、可動側金型５の表面にφ２０μｍ〜φ５０μｍの小径のガラスビーズ１４を照射することにより、深さ１５が約０．５μｍでピッチ１６が約１０μｍの第二凸凹３３を可動側金型３の表面に形成することができる。この第一凸凹３２と第二凸凹３３とが組み合わされた複合凸凹面４が可動側金型５に形成される。
【００２１】
微細凸凹面２や複合凸凹面４の様な凸凹面を形成する前の金型の表面状態としては、より平滑な状態であることが好ましく、最低でもＲｚ０．１μｍ以下の面粗さであることが必要である。凸凹面を形成する際には、金型の表面を機械加工した後、サンドペーパーでの機械加工目の除去を行い、１μｍ砥粒のダイヤモンドペーストを用いて平滑な鏡面状態に仕上げる。一度、鏡面状態に仕上げた後に凸凹面加工を施すことにより、透過外装成形品としての品位を保った表面に微細な凸凹を均一に加工できる。
【００２２】
図５は実施の形態１の成形装置における樹脂成形前の金型の構成を示す図であり、成形開始前の可動側金型５と樹脂流動部金型１７が後退した状態を示す図である。
樹脂成形時の金型の動作は、図１の様な成形終了状態から、まず、可動側金型５と樹脂流動部金型１７を金型内の容積が増加するように後退させる。次に、この状態でゲート６から樹脂を注入し、樹脂流動部７を介し、成形品１（図１参照）の成形箇所まで樹脂を流入する。所定の位置まで樹脂が流入された後、可動側金型５と樹脂流動部金型１７を、金型内の容積が減少するように前進させる。このように、再び図１の様な成形完了状態へと前進することにより、成形品１（図１参照）を金型で成形し、微細凸凹面２と複合凸凹面４を成形品１（図１参照）の表面に転写することができる。
【００２３】
従来の樹脂成形では、金型を閉じた状態でゲート６から樹脂を注入し、樹脂流動部７を介して、成形品１（図１参照）の形成箇所へ樹脂を流入したあと、保圧をかけて樹脂に金型の凸凹面を転写させるが、その場合、成形品１（図１参照）のゲート６からの距離が遠い領域に充填末端箇所が生じた場合、充填末端箇所では圧力がかかりにくくなり樹脂に金型の凸凹面が転写しにくくなる。一方、ゲート６近傍では圧力がかかりやすくなり樹脂に金型の凸凹が転写しやすくなる。それにより、微細凸凹面２と複合凸凹面４の樹脂への転写度合がゲートからの距離により変化し、成形品１（図１参照）の微細凸凹面３０（図１参照）と複合凸凹面３１（図１参照）の深さが変化してしまっていた。また、成形品内に充填圧力差が生じることにより、内部の残留歪の増加や成形品（図１参照）１の変形などが起こりうる。しかしながら、本発明の成形方法では、樹脂の流入中にリブ部を押し上げロットが押し上げるのではなく、可動側金型３全面で樹脂を加圧するため、樹脂の充填を均一に行うことができるのでゲート６からの距離に影響を受けず、樹脂を均一に転写することができ、微細凸凹面３０（図１参照）と複合凸凹面３１（図１参照）が均一に形成され、かつ、残留歪や変形の少ない成形品を得ることができる。
【００２４】
ここで樹脂を射出する前の可動側金型５と樹脂流動部金型１７の後退ストローク１８は、成形品肉厚１９をｔとすると、０．５×ｔ〜１．５×ｔ程度であることが望ましい。すなわち、後退ストローク１８が小さすぎると、金型内の容積増加が不十分で一般の射出成形と同様に、樹脂の充填末端箇所が生じるのを防止することを目的として、樹脂流動部７から成形品１（図１参照）の末端まで高い圧力をかけて成形をする必要があるため、内部の残留歪の増加や成形品１の変形などが起きる。また、後退ストローク１８が大き過ぎる場合には、金型内の容積が増加しすぎており、溶融樹脂が樹脂流動部７にのみ滞ってしまう。そのため、可動側金型５と樹脂流動部金型１７が前進して初めて成形品１（図１参照）の成形範囲に樹脂が流動するため、樹脂流動部７の付近の金型内圧が高圧力となり、圧力の伝達により、成形品１（図１参照）の充填末端部に樹脂が充填される。その状態は従来の射出状態とほぼ同等となり、射出前に可動側金型５と樹脂流動部金型１７を後退させる効果が小さくなってしまう。
【００２５】
また、金型の成形品１（図１参照）の成形範囲の表面には微細凸凹面２と複合凸凹面４が形成されることから、金型から成形品１（図１参照）を離型する際に、樹脂が金型と密着することを妨げるため、容易に離型でき、成形品１（図１参照）の内部に応力が生じることを抑制し、変形や残留歪の発生を抑制することができる。特に、複合凸凹面４では、より樹脂と金型の密着性を抑制し、容易に樹脂を離型させることができる。詳細に説明する。離型の際に、まず、当初は大小の凸凹を有する複合凸凹面４の方が微細凸凹面２より密着力が大きく、容易に樹脂を固定側金型３から離型することができる。この時、常に可動側金型５に樹脂が残るため、樹脂の取り出しをエジェクタロッドやロボットで容易に行うことができる。次に、樹脂が冷却するにつれて樹脂の熱収縮が進み、複合凸凹面４と樹脂との間には微細な空間が成長する。これは、深さの深い凸凹の先端が突出しているので熱伝導が他の箇所より大きくなり、深さの深い凸凹の先端では、複合凸凹面４と樹脂との間の微細な空間は、より大きく成長するためである。これにより、後述の図１０を用いた説明に示すように、複合凸凹面４から樹脂を容易に離形することができる。
【００２６】
さらに、金型の内表面に微細凸凹面２と複合凸凹面４とを形成することにより、平滑な鏡面で形成された場合と比較して、金型の表面積が増加する。金型の表面積が増加することにより、金型が樹脂から熱を奪う際の効率が向上するために、より早く、均一に樹脂を固化することができる。そのため、熱収縮の均一性の向上による、内部歪の緩和、成形タクトの短縮も期待できる。
【００２７】
尚、微細凸凹面２の深さは高低差が０．３μｍ以上２μｍ以下であることが望ましく、高低差が０．３μｍより小さく平滑な鏡面に近づくと、密着による離型抵抗が拡大する。そのため、固定側金型３から成形品１の微細凸凹面３０（図１参照）を離型させる際に、成形品１（図１参照）に無理な応力が生じ、成形品１（図１参照）に変形や歪が発生してしまう。さらに金型表面積の増加による、冷却効率の向上による内部歪の緩和、成形タクトの短縮の効果が小さくなってしまう。そして、高低差が２μｍ以上になると、表面の粗さが粗くなりすぎてしまい、透過外装成形品として使用する場合に、外部からの光の反射投影を防止する効果の向上を期待できるものの、液晶ディスプレイなどの画面の光の透過自体が困難となる等、成形品１（図１参照）自体の特性に悪影響を及ぼす場合がある。そのため、固定側金型３の微細凸凹面２は、高低差を０．３μｍ以上２μｍ以下とすることが望ましい。
【００２８】
尚、上記説明では、固定側金型３には微細凸凹面２を形成する場合について説明しているが、固定側金型３にも複合凸凹面４を形成しても良い。この場合、より離型が促進されるが、固定側金型３に、可動側金型５と同様に複合凸凹面４を形成した場合には、例えば、成形品１（図１参照）を透過外装成形品として使用する場合に両面とも複合凸凹面４であると、外部から入射される光の反射投影を防止する効果の向上を期待できるものの、液晶ディスプレイなどの画面の光の透過自体がしづらくなる。そのため、透過元画面の視認性の低下を引き起こす可能性があるため、片面は微細凸凹面２を形成させることが望ましい。つまり、樹脂の離型を促進し、成形品１（図１参照）の歪や変形を抑制するために、金型の固定側金型３または可動側金型５あるいは両方の樹脂と接する面に複合凸凹面４を形成することが本発明の成形装置および成形方法の特徴である。さらに、液晶ディスプレイ等に用いる透過外装成形品の場合は、固定側金型３または可動側金型５の複合凸凹面４が形成されない金型の樹脂と接する面に微細凸凹面２を形成し、成形品１（図１参照）の特性を向上させることができる。
【００２９】
図６は本発明の樹脂成形における固定側金型の離型工程を説明する図であり、金型を開き、固定側金型３から微細凸凹面２を離型させた状態図である。
図６に示すように、まず、固定側金型３を外して成形品１から放し、この状態では、成形品１は可動側金型５の複合凸凹面４と樹脂流動部金型１７の密着面２０と可動側外枠２１により可動側に保持されており、金型開き動作によって、微細凸凹面３０が固定側金型３から離型させられている。
【００３０】
この成形方法では、固定側金型３に形成した微細凸凹面２と可動側金型５に形成した複合凸凹面４により、表面積の増加による冷却効率の向上や、成形収縮の矯正による収縮の均一化により均一に早く冷却固化することができる。これらにより、残留応力の少ない状態で成形可能となり、低歪状態の成形品を得ることができる。
【００３１】
次に、成形品１の可動側金型５からの離型について図７を用いて説明する。
図７は本発明の樹脂成形における可動側金型および樹脂流動部金型の押し出し工程を説明する図であり、成形品１の第一突出し状態を示した図面である。
【００３２】
図７に示すように、可動側金型５と樹脂流動部金型１７とを可動側外枠２１に対して相対的に押し出すことにより、成形品１の側面が可動側外枠２１より離型される。
図８は本発明の樹脂成形における樹脂流動部金型の押し出し工程を説明する図であり、成形品１の第二突き出し状態を示した図面である。
【００３３】
図７の状態からさらに、樹脂流動部金型１７のみを突き出し、可動側金型５から複合凸凹面３１が転写された成形品１を離型させている。それにより、成形品１は樹脂流動部金型１７の密着面２０で保持され、突き上げた状態で、複合凸凹面３１を可動側金型５からスムーズに離型することができる。
【００３４】
図９は本発明の成形品における可動側金型との界面の様子を示す断面拡大図であり、複合凸凹面４を成形品１に転写した状態を示す図である。
成形直後、樹脂は可動側金型５に沿った状態で、複合凸凹面４と成形品１は密着しているが、図９に示すように、冷却や型開きの工程を行う中で、樹脂の冷却と固化が進行し、成形品１の熱収縮が同時に進行する。よって、厳密には、突き出し工程の際に、樹脂の熱収縮により複合凸凹面４と成形品１の間に空間２２が形成される。
【００３５】
図１０は実施の形態１の樹脂成形における可動側金型および樹脂流動部金型と成形品との界面の様子を示す要部拡大断面図であり、可動側金型５から成形品１を離型する際の状態図である。
【００３６】
図１０に示すように、図８に示す樹脂流動部金型１７が突き上げ動作を開始した直後においては、厳密には、樹脂流動部金型１７の突き上げ力と成形品１の複合凸凹面３１の可動側金型５への密着力との差により、成形品１と可動側金型５との界面において成形品１が微小に変形していると考えられる。その際に、図９で示した空間２２へ空気が入り込み、複合凸凹面４の可動側金型５への密着力が低下すると考えられ、そして、この現象が樹脂流動部金型１７の近傍の部分から遠い部分へと拡大し、複合凸凹面３１全面が可動側金型５から離型できる。従来の成形装置のように、可動側金型５の樹脂と接する面が複合凸凹面４でなく、平滑な鏡面であった場合には、空気の入り込みによる密着力の低下効果が少なく、可動側金型５から離型するための抵抗が大きくなると推測でき、その場合には、成形品１の変形や樹脂流動部付近への残留応力による歪の発生が懸念されるが、本発明では、固定側金型を離型した後、樹脂流動部金型のみを小さい突き出し力で突き出すことにより、スムーズに可動側金型５を離型することができるため、変形や歪の発生が少なくなる。
【００３７】
また、突き上げ動作速度を早くしてしまうと、空気が入りこむ前に複合凸凹面４を可動側金型５から無理に離型させてしまうため、その際に変形や歪が発生してしまう。逆に樹脂流動部金型１７の突き上げ動作速度を遅く設定した場合は、空気を入り込ませながら離型しやすくなるが処理時間が増大する。そのため、突き上げ動作速度を３ｍｍ／ｓ以上５ｍｍ／ｓ以下程度に設定することにより、より小さい突出し力でスムーズに離型ができ、変形や歪の発生が少なくなることが期待できる。
【００３８】
尚、複合凸凹面４の第一凸凹３２は高低差を２μｍ以上５μｍ以下にすることが望ましい。高低差が２μｍより低くなると、複合凸凹面４近傍に空気を入り込ませて、離型抵抗を緩和させる効果が小さくなってしまうため、可動金型５から複合凸凹面４を離型させる際に、無理に成形品１を樹脂流動部７で押し出す必要があり、成形品１の変形や歪が発生してしまうためである。さらに、金型表面積が増加して冷却効率が向上することによる内部歪の緩和、成形タクトの短縮の効果が小さくなってしまう。そのため、第一凸凹３２の高低差は２μｍ以上であることが望ましい。また、高低差が５μｍより高くなってしまうと、表面の凸凹の高低差が大きくなりすぎてしまい、例えば、透過外装成形品として使用する場合に、液晶ディスプレイなどの画面の像がぼやけてみえてしまい、透過元画面の視認性の低下を引き起こす可能性がある等の成形品１の特性が低化する可能性があるため、複合凸凹面４の第一凸凹３２は高低差が２μｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。
【００３９】
また、複合凸凹面４の第二凸凹３３は高低差が０．３μｍ以上１μｍ以下であることが望ましい。これは、高低差が０．３μｍより小さく平滑な鏡面に近づくと、密着による離型抵抗が拡大し、第一凸凹３２の空気に入り込みによる、離型抵抗緩和が望めるものの、可動金型５から複合凸凹面４を離型させるのに必要な突出し力が増加してしまうため、成形品１の変形や歪が発生してしまうためである。さらに、金型表面積が増加して冷却効率が向上することによる内部歪の緩和、成形タクトの短縮の効果が小さくなってしまう。そして、第二凸凹３３の高低差が１μｍより大きくなると、表面の粗さが粗くなりすぎてしまい、例えば、透過外装成形品として使用する場合に、外部からの光が反射投影されることを防止する効果の向上を期待できるものの、液晶ディスプレイなどの画面の光の透過自体がしづらくなる。そのため、透過元画面の視認性の低下を引き起こす可能性がある等の成形品１の特性が悪化する可能性があるため、第二凸凹３３は高低差が０．３μｍ以上１μｍ以下であることが望ましい。この様に、複合凸凹面４は深さの異なる第二凸凹３３および第一凸凹３から構成されることが好ましく、第二凸凹３３および第一凸凹３２には、離型抵抗の緩和と透過外装成形品として使用する場合の透過元画面の視認性を向上する効果があることから、第二凸凹３３は第一凸凹３２が形成された全ての範囲に形成させること必要であり、第一凸凹３２を金型に形成させた後、第二凸凹３３の凸凹を形成させる際に第一凸凹３２を消してしまわない様に第一凸凹３２の深さ１２＞第二凸凹３３の深さ１５であることが必要である（図４参照）。
【００４０】
すなわち、成形品１は一方の面に高低差Ａの微細凸凹面２が形成され、もう一方の面に高低差Ｂの第一凸凹３２と、第一凸凹よりも高低差の小さい凸凹を第一凸凹が形成された範囲に形成された高低差Ｃの第二凸凹３３の、２種類の凸凹が複合された複合凸凹面が形成される。さらに、Ａは、０．３μｍ≦Ａ≦２μｍであり、Ｂは、２μｍ≦Ｂ≦５μｍであり、Ｃは０．３μｍ≦Ｃ≦１μｍであることが望ましい。
【００４１】
次に、複合凸凹面４を形成する範囲について図１１を用いて説明する。
図１１は本発明の成形品の構成を示す平面図であり、成形品１を可動側金型５側から見た図であり、複合凸凹面範囲２３を示している。
【００４２】
図１１に示すように、成形品１に形成された複合凸凹面範囲２３で示される複合凸凹面は製品形成部２４と樹脂流動部形成範囲２５の境界線２６よりも樹脂流動部形成範囲２５側までに突出して形成することができる。そのため、図１０にて示した、樹脂流動部金型１７の突き上げ時に空気の入り込みによる、離型抵抗の緩和に対して、より空気が入り込み易くなり成形品１の離型抵抗緩和の効果の向上が期待できる。このように、複合凸凹面３１（図２参照）を樹脂流動部形成範囲２５側まで突出して形成するために、樹脂流動部金型１７（図１０参照）には、少なくとも可動側金型５の近傍において複合凸凹面４（図１０参照）を形成しても良い。
（実施の形態２）
図１２は実施の形態２の成形装置に用いる金型の構造を示す断面図であり、可動側金型５と樹脂流動部金型１７の境界部分にエアー突出し回路２７を設けた金型の構成を示す図である。特に記載の無い構成・動作については、実施の形態１と同様の構成・動作であり、実施の形態２中での記載は省略する。
【００４３】
前述の実施の形態１で示した通り、可動側金型５と樹脂流動部金型１７の境界部分に空気が入り込むと複合凸凹面４の離型抵抗の緩和が期待できる。そのため、実施の形態２では、成形品１の突き上げ時に自然に空気が入り込むのでは無く、樹脂流動部金型１７の突き上げ動作と同時に樹脂流動部金型１７の側面に設けた溝等のエアー突出し回路２７からエアーを積極的に送り込むことを特徴とする。このように、可動側金型５と樹脂流動部金型１７の間から空気を入れ込むことによって、成形品１の離型抵抗緩和の効果をさらに向上させることができる。
【００４４】
次に、実施の形態１，２での成形品の応力について説明する。
図１３は本発明の成形品に発生する応力について説明する図であり、成形品１に対して、ゲート６と樹脂流動部７の位置関係を示す図である。
【００４５】
本発明の成形装置において、ゲート６は成形品１の中心線の１つである成形品センターライン２８上に位置しており、成形品センターライン２８は、樹脂流動部７の中心線の１つである樹脂流動部センターライン２９と一致している。
【００４６】
このような構成においては、まず、樹脂流動部センターライン２９上にゲート６が位置しているため、樹脂流動部７に流れる樹脂はほぼ左右対称に流動することができる。次に、樹脂流動部センターライン２９上が成形品センターライン２８上に位置していることから、樹脂流動部７から成形品１の成形領域に流れ込んだ樹脂はほぼ左右対称に流動することができる。金型内に左右対称に流れ込んだ樹脂は成形品センターライン２８に対して、左右均等に圧力を伝達できるため、左右同等の充填度合いが見込める。それにより、左右の圧力差がなくなり、均一な内部応力状態となるため、残留歪が少なく凸凹面が均一に形成された成形品を得ることができる。
【００４７】
図１３にて示した通り、樹脂流動部７は成形品１の長辺側に位置させることが好ましい。
樹脂流動部７が成形品１の長辺側に位置させることにより、樹脂流動部７から成形品１の充填末端までの距離が、樹脂流動部７を成形品１の短辺側に位置したときよりも短くできる。そのため、樹脂流動部７から成形品１に圧力を伝える距離が短く、圧力が伝わりやすい。よって、より低圧に全体の充填圧力を下げることができるため、成形品の内部応力を緩和でき、樹脂流動部７と成形品１の境目から成形品１の充填末端での圧力差も少なく、より均一な内部応力状態の成形品１を得ることができる。
【００４８】
以上の説明においてはほんの一例を示しただけで本発明による成形方法を応用すれば多様な透過外装成形品等の成形品を低歪で外観品位を良好に成形することが可能になる。例えば、実施の形態１で示した金型構成によれば、低歪や低反射よる光学特性良化だけではなく、残留応力の低下による、成形後の収縮バラツキの低減や離型抵抗の緩和による、変形、反りの軽減による成形品精度の向上を望むことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、低負荷状態で樹脂成形を行ったとしても、樹脂成形品の変形や歪を抑制することができ、金型を用いて樹脂射出成形を行う成形装置および成形方法ならびにそれを用いて樹脂成形した成形品等に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１    成形品
２    微細凸凹面
３    固定側金型
４    複合凸凹面
５    可動側金型
６    ゲート
７    樹脂流動部
８    ガラスビーズ
９    深さ
１０    ピッチ
１１    ガラスビーズ
１２    深さ
１３    ピッチ
１４    ガラスビーズ
１５    深さ
１６    ピッチ
１７    樹脂流動部金型
１８    後退ストローク
１９    成形品肉厚
２０    密着面
２１    可動側外枠
２２    空間
２３    複合凸凹面範囲
２４    製品形成部
２５    樹脂流動部形成範囲
２６    境界線
２７    エアー突出し回路
２８    成形品センターライン
２９    樹脂流動部センターライン
３０    微細凸凹面
３１    複合凸凹面
３２    第一凸凹
３３    第二凸凹
５１    スプル
５２    ランナー
５３    成形品
５４    押し上げロッド
５５    押し上げブロック
【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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【図１３】
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【図１４】
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