(57)【要約】      （修正有）【課題】成形品が大型、厚肉、或いは偏肉形状のものであっても、多数個取りが容易であり、かつ低コストで高精度な成形品を製造できるように、多数個取りの製造装置を工夫する。【解決手段】溶融樹脂をその軟化温度未満の温度に保持された金型キャビティ５内に射出充填した後、樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、摺動可能なキャビティ駒４ａを樹脂から離隔する方向に移動させて非転写面と樹脂との間に微小空隙を画成させ、次いで樹脂を冷却し、型開きを行って成形品の取り出しを行うプラスチック成形品の製造装置をにおいて、上記摺動可能なキャビティ駒に当接する第２部材６と、当該第２部材を進退方向に駆動する駆動手段７を有し、上記キャビティ駒の摺動方向と第２部材の進退方向とが互いに直角方向であり、複数のキャビティ駒が上記第２部材を中心にして対称に配置され、第２部材の傾斜カム面に当接していること。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の壁面を成形面とし、所定容積のキャビティを形成するとともに、当該成形面に１つ以上の転写面と、１つ以上の摺動可能なキャビティ駒からなる非転写面とを有する一対の金型で、溶融樹脂をその軟化温度未満の温度に保持された前記金型キャビティ内に射出充填して後、樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記摺動可能なキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に移動させて非転写面と樹脂との間に微小空隙を画成させ、次いで樹脂を冷却し、型開きを行って成形品の取り出しを行うプラスチック成形品の製造装置において、
上記摺動可能なキャビティ駒に当接する第２部材と、当該第２部材を進退方向に駆動する駆動手段を有し、
上記キャビティ駒の摺動方向と第２部材の進退方向とが互いに直角方向であり、複数のキャビティ駒が上記第２部材を中心にして対称に配置され、第２部材の傾斜カム面に当接しているプラスチック成形品の製造装置。
【請求項２】
上記金型の各キャビティの摺動可能なキャビティ駒が前記第２部材を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１のプラスチック成形品の製造装置。
【請求項３】
上記第２部材の駆動手段が油圧シリンダーによるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２のプラスチック成形品の製造装置。
【請求項４】
上記第２部材の駆動手段が電動モータによるものである請求項１のプラスチック成形品の製造装置。
【請求項５】
上記第２部材の駆動・制御装置が射出成形機に設けられ、射出成形機のエジェクト装置と兼用されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のプラスチック成形品の製造装置。
【請求項６】
前記キャビティ内に該キャビティ内の樹脂圧力を検出する圧力検出手段を設けるとともに、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて前記駆動手段を動作させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のプラスチック成形品の製造装置。
【請求項７】
前記電動モータの負荷電流を制御することにより前記圧力制御装置の圧力を制御することを特徴とする請求項４のプラスチック成形品の製造装置。
【請求項８】
金型内に設けた弾性部材により第２部材を後退させ、これによって摺動可能なキャビティ駒を引っ込めて樹脂から離隔させるようにしたことを特徴とする請求項３のプラスチック成形品の製造装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のプラスチック成形品の製造装置で製造されたプラスチック光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンター、又はファクシミリ装置の光学走査系、ビデオカメラ等の光学機器、光ディスク等に適用されるプラスチック成形品の製造装置、殊に、高精度な鏡面を有する厚肉、偏肉形状のプラスチックレンズ、或いはプラスチックミラー等のプラスチック光学素子の製造装置に関するものであり、多数取りの金型の小型・コンパクト化を図ることができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
形状精度が高いプラスチック成形品の一般な射出成形法は、金型温度を成形用樹脂の軟化温度未満とし、一定容積のキャビティ内に溶融樹脂を射出充填し、保圧を制御しながら冷却した後、金型を開いて成形品を取り出す方法である。この方法では、樹脂が冷却固化する時に、金型内の樹脂圧力や樹脂温度が均一になることが、所望の形状精度を確保するために望ましい。
しかし、射出成形法は、成形品の厚みが場所により異なっている偏肉形状の場合、冷却時に厚肉部と薄肉部で樹脂温度が不均一になり、薄肉部に残圧が発生したり、或いは厚肉部にひけが発生してしまうという不具合があった。また、厚肉形状の成形品においては、樹脂の冷却過程で体積収縮量が多いためにひけが発生しやすく、ひけの発生を防止するために充填圧力を大きくすると、残留歪みが大きくなり、高精度な成形品が得られないという問題がある。
【０００３】
このような不具合を解消するために、転写面以外の面を形成するキャビティ駒を樹脂から離間するように摺動させることによって樹脂とキャビティ駒の間に微小空隙を画成し、当該空隙に面した樹脂部分にひけを意図的に発生させ、これによって転写面にひけが発生することを防止するとともに、内部歪みの小さな成形品の内部歪みを極力小さくする射出成形技術（以下、これを「従来例」という）が、特開平１１−２８７４５号公報に記載されている。
しかし、上記従来例においては、成形品が大きい場合、高精度な成形品を成形するためには広範囲にひけを発生させることが必要になるので、キャビティ内部の樹脂から離間するキャビティ駒の受圧面積が大きくなり、そのために高い樹脂圧力に耐えて上記キャビティ駒を加圧する油圧装置等の受圧装置を金型に備える必要がある。このため、前記油圧装置等の受圧装置を金型に組み込むことは、金型のレイアウト上困難であり、金型が大型になることが避けられない。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８７４５号公報
【０００５】
【解決しようとする課題】
そこで、本発明は、大型、厚肉、或いは偏肉形状の成形品であっても、多数個取りが容易であり、かつ低コストで高精度な成形品を製造できるように、多数個取りの製造装置を工夫することをその課題とするものである。
【０００６】
【課題解決のために講じた手段】（請求項１に対応）
上記課題解決のために講じた手段は、複数の壁面を成形面とし、所定容積のキャビティを形成するとともに、当該成形面に１つ以上の転写面と、１つ以上の摺動可能なキャビティ駒からなる非転写面とを有する一対の金型で、溶融樹脂をその軟化温度未満の温度に保持された前記金型キャビティ内に射出充填した後、樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記摺動可能なキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に移動させて非転写面と樹脂との間に微小空隙を画成させ、次いで樹脂を冷却し、型開きを行って成形品の取り出しを行うプラスチック成形品の製造装置を前提として、次の（イ）（ロ）によって構成されるものである。
（イ）上記摺動可能なキャビティ駒に当接する第２部材と、当該第２部材を進退方向に駆動する駆動手段を有すること、
（ロ）上記キャビティ駒の摺動方向と第２部材の進退方向とが互いに直角方向であり、複数のキャビティ駒が上記第２部材を中心にして対称に配置され、第２部材の傾斜カム面に当接していること。
【０００７】
【作用】
複数のキャビティの摺動可能なキャビティ駒を上記第２部材を中心にして対称に配置し、第２部材の傾斜カム面に当接させ、第２部材の進退によって、そのカム面で上記キャビティ駒を進退させ、当該キャビティ駒の進退方向が第２部材の進退方向と直角の方向であるから、上記キャビティ駒にかかるキャビティ内圧による反力が相殺される。したがって、摺動可能なキャビティ駒から第２部材に作用する横方向の力が小さくなり、また縦方向（進退方向）の力も小さく、しかも、小さい駆動力で第２部材によりキャビティ駒を進退させることができる。
したがって、第２部材及びその駆動装置の数が少なくてすみ、かつ、これらが小形のものでよく、また、第２部材を中心にして複数のキャビティが配置されることになるので、多数取りの金型がコンパクトに構成される。
【０００８】
【実施態様１】（請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段について、その金型の各キャビティの摺動可能なキャビティ駒が前記第２部材を囲むように配置されていることである。
【０００９】
【実施態様２】（請求項３に対応）
実施態様２は、上記解決手段について、その第２部材の駆動手段が油圧シリンダーによるものであることである。
【００１０】
【実施態様３】（請求項４に対応）
実施態様３は、上記解決手段について、その記第２部材の駆動手段が電動モータによるものであることである。
【００１１】
【実施態様４】（請求項５に対応）
実施態様４は、上記解決手段について、上記第２部材の駆動・制御装置が射出成形機に設けられており、当該圧力制御装置を射出成形機のエジェクト装置と兼用していることである。
【００１２】
【実施態様５】（請求項６に対応）
実施態様５は、上記解決手段について、そのキャビティ内の樹脂圧力を検出する圧力検出手段を当該キャビティ内に設けるとともに、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて前記駆動手段を動作させるようにしていることである。
【００１３】
【実施態様６】（請求項７に対応）
実施態様６は、上記実施態様３について、その電動モータの負荷電流を制御することにより前記圧力制御装置の圧力を制御するようにしたことである。
【００１４】
【実施態様７】（請求項８に対応）
実施態様７は、上記実施態様２について、金型内に設けた弾性部材によって第２部材を後退させ、これによって摺動可能なキャビティ駒を樹脂から離隔させるようにしていることである。
【００１５】
【実施例１】
次いで、図１、図２，図３を参照しながら、本発明の実施例１を説明する。
図１に示すプラスチック成形品は実施例１のレーザプリンターに用いられる走査レンズ１であり、その上面と下面が光学面２であり、この光学面には高形状精度が要求される部品である。
この発明は熱可塑性のプラスチック成形品に適用されるものであるが、この実施例における樹脂材料はシクロオレフィンポリマー（日本ゼオン社製、商品名：ゼオネックス）である。
【００１６】
次に、実施例１の成形装置は図２に示すとおりのものであり、このものの金型は２個取りになっている。金型は光学面２を形成する一対の鏡面駒３と、レンズ側面を形成するキャビティ駒４を有しており、キャビティ駒４の一方に摺動可能なキャビティ駒４ａをそれぞれ２セット配置し、鏡面駒３とキャビティ駒（４，４ａ）で囲むようにしてキャビティ５を形成している。また、第２部材６が、２つの摺動可能なキャビティ駒４ａとその先端部分の傾斜面（カム面）で当接するように、配置されている。また、第２部材６は油圧シリンダー７によって駆動され、当該油圧シリンダー７は油圧制御装置（図示略）によって制御される。油圧シリンダー７によって第２部材６が押し出されると、対向する、摺動可能なキャビティ駒４ａ，４ａがキャビティ５の方に押し出される。なお、金型に弾性部材８を配置してあり、この弾性部材８によって油圧シリンダー１１が後退する（引き戻される）と、キャビティ駒４ａがキャビティ５の内圧で押されてキャビティ５から引っ込められる。
【００１７】
なお、左右のキャビティ５，５のゲート１３，１３はランナー１２を介して連通していて（図３）、ランナー１２中央の充填ポート１２ａから圧入される溶融樹脂がランナー１２によって左右のキャビティ５，５に分配される。
【００１８】
上記の成形装置で走査レンズ１の成形を行う場合、金型は使用樹脂材料のガラス転移温度以下の所定温度（この例では１３０℃）になるようにカートリッジヒーター９で予め加熱されている。また、油圧シリンダー７の駆動手段によって第２部材６を前進させ、第２部材６の先端部の傾斜カム面で２個の摺動可能なキャビティ駒４ａ，４ａを横方向に押し出すようになっている。この状態で、キャビティ５内に溶融したシクロオレフィンポリマー９を低圧で射出充填する。なお、ここでいう「低圧」は、キャビティ５に充填された樹脂の温度が金型と同じ温度まで低下したときに、樹脂の体積がキャビティ５の容積よりも若干小さくなるように調整された圧力であり、この実施例の場合、溶融樹脂をキャビティ５に充填する時の射出成形機の設定圧力は３０ＭＰａである。
【００１９】
そして樹脂が冷却される冷却過程で油圧シリンダー１１を後退方向に作動させる。そうすると、油圧シリンダー１１の後退動作に伴って第２部材６が後退し、それによって、２個のキャビティ駒４ａがキャビティ５から微小に引っ込められ、キャビティ内樹脂からキャビティ駒４ａの端面が離間してその間に微小な空隙１０が形成される。更に樹脂の冷却が進むにつれて樹脂が収縮し、その容量がキャビティ５の容積よりも若干少なくなるため、その分だけ樹脂の一部に凹み（ひけ）ができる。そして、樹脂が所定温度まで冷却されて固化した段階で、走査レンズ１を金型から取り出し、室温環境に放置して自然冷却する。
【００２０】
走査レンズ１表面にできる上記凹み（ひけ）は、空隙１０と接する面に集中するので、光学面２に凹みができることはなく、したがって、形状精度が高い走査レンズが成形される。また、溶融樹脂をキャビティ５内に極めて低い圧力で充填しているため、樹脂が急冷固化されるときの樹脂内部の圧力が低く、また、圧力分布も小さいので、樹脂内部圧力のために生じるレンズ内部の歪みは非常に少ない。
【００２１】
また、キャビティ５に溶融樹脂を射出充填するときのキャビティ内圧がキャビティ駒４ａを経て第２部材６にかかるが、第２部材６を挟んで対称な位置に２つの摺動可能なキャビティ駒４ａが配置されているので、対向するキャビティ駒４ａ，４ａによる第２部材６にからる力が互いに相殺される。したがって、キャビティ内圧による大きい力を受けるにもかかわらず、第２部材６に作用する外力は小さいから、上記キャビティ駒４ａによる外力を支えるための第２部材６の強度を大きくする必要はない。したがって、第２部材６を小形にすることができ、第２部材６を駆動する油圧シリンダーも小さいものでよい。さらに、一つの第２部材６で２個の摺動可能なキャビティ駒４ａ，４ａを操作するので、金型全体を小型化でき、または、多数個取りの金型レイアウトが容易である。
更に、２個の摺動可能なキャビティ駒４ａ，４ａを１個の第２部材６で操作し、当該第２部材６を駆動する１個の駆動装置を金型外部に設ければよいから、金型全体を小型化することができる。
その結果、従来の場合に比して、射出成形機を一段と小型のものを使用することができ、それだけ射出成形機の設備コストを低減することができる。
【００２２】
実施例１は走査レンズ１の成形装置であるが、金型形状を転写させなくても良い非転写面をその一部に有する部品であれば、各種の光学素子の成形装置についても同様である。また、高形状精度が要求されるレンズ、ミラー等のプラスチック光学素子の成形装置の場合は、高形状精度の部品を能率よく低コストで成形することができる。
実施例１では、第２部材６の駆動手段が油圧シリンダー７であり、後退駆動手段として弾性部材８を用いているが、油圧シリンダーで前進後退の両方向に第２部材６を駆動するように構成することもできる。
【００２３】
また、第２部材の駆動手段として電動モータを用いることもできる。この場合は、電動モータで捩子機構を正転方向、逆転方向に駆動して、この捩子機構で第２部材を前進後退方向に駆動することができ、又は、回転カムで第２部材を前進後退方向に駆動するようにすることもできる。
キャビティ５の内圧が摺動可能なキャビティ駒４ａ，４ａにかかり、キャビティ駒４ａが第２部材の傾斜カム面に圧接され、これによって第２部材にこれを後退させる方向の分力が作用するので、その駆動手段は、上記分力に打ち勝って第２部材を前進位置にしっかりと位置決めできるものでなければならない。
【００２４】
【実施例２】
次いで、図４を参照しながら実施例２を説明する。
実施例２は、４個取りの成型装置であり、キャビティ駒４、４ａ、キャビティ５，５、第２部材６からなる金型セットを、ランナー１２を中心にして対称に２組備えているものである。このものは、２個の第２部材６を備えており、ランナー１２，１２の端部にゲート１３，１３が連通している。
ランナー１２の充填ポート１２ａから圧入された樹脂がランナー１２を介して、４つのゲート１３に均等に分配される。また、２個の第２部材６は同期してその前進後退が制御される。
【００２５】
【実施例３】
次いで、図５を参照しながら実施例３について説明する。
実施例３は、４個取りの成型装置であり、キャビティ駒４、４ａ、キャビティ５，５、ランナー１２からなるセットを、第２部材６を中心にしてこれを取り囲むように４つ配置したものである。この例では、四つのキャビティ駒４ａが第２部材６を中心にして４方に対称に配置されているので、一つの第２部材６の前進後退動作によってキャビティ駒４ａが同時に操作される。
実施例３は、４個のキャビティ駒４ａを１個の第２部材６で操作するものであるから、実施例２に比して成型装置が一層コンパクトに構成され、第２部材６の駆動・制御機構が単純化されるというメリットがある。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の効果を主な請求項の発明毎に整理すれば次のとおりである。
（１）請求項１の発明の効果
複数の壁面を成形面とし所定容積のキャビティが形成されるとともに、当該成形面に１つ以上の転写面と、１つ以上の摺動可能なキャビティ駒からなる非転写面とを有する一対の金型で、溶融樹脂をその軟化温度未満の温度に保持された前記金型キャビティ内に射出充填して後、樹脂を軟化温度未満にまで冷却する過程で、前記摺動可能なキャビティ駒を樹脂から離隔する方向に移動させて、非転写面と樹脂との間に微小な空隙を生じさせ、次いで樹脂を冷却し、型開きを行い成形品の取り出しを行うプラスチック成形品の製造装置において、
上記摺動可能なキャビティ駒に当接する第２部材と、当該第２部材を進退方向に駆動する駆動手段を有し、上記キャビティ駒の摺動方向と第２部材の進退方向とが互いに直角方向であり、複数のキャビティ駒が上記第２部材を中心にして対称に配置され、第２部材の傾斜カム面に当接しているものであるから、摺動可能なキャビティ駒から第２部材に作用する力が相殺され、その結果第２部材に作用する力が小さく、したがって、第２部材、第２部材の駆動装置の数を少なくすることができるとともに、またこれらを小形化するすることができ、成形装置のコンパクト化が図られる。さらに、成形装置がコンパクトに構成され、複数の成形品を同品質で同時に生産することができるので、その生産性を向上させることができる。
【００２７】
（２）請求項２の発明の効果
摺動可能なキャビティ駒が第２部材を囲むように配置されているから、金型の部品点数を少なくすることができ、多数個取りの金型レイアウトを容易にして、金型の小形化を図ることができる。
【００２８】
（３）請求項５の発明の効果
圧力制御装置が射出成形機に設けられ、射出成形機のエジェクト装置と兼用するものであるから、金型構造を簡素化することができ、金型のコストを低減することができる。
【００２９】
（４）請求項６の発明の効果
キャビティ内の樹脂圧力を検出する圧力検出手段を設けるとともに、圧力検出手段からの検出情報に基づいて駆動手段を動作させることにより、連続成形におけるショット毎の樹脂圧力のばらつきに応じて、摺動可能なキャビティ駒を樹脂から離隔する方向への移動タイミングを適宜に補正することができ、このタイミングを最適に補正することで、成形品の品質の向上・安定化が図られる。
【００３０】
（５）請求項７の発明の効果
請求項７の発明は、上記駆動モータの負荷電流を制御することによって圧力制御装置の圧力を制御するものであるから、キャビティ内圧を高精度で制御することができる。したがって、金型に必要以上の力をかけることはないから、不要に強い力がかかることによる金型の変形を防止することができ、ひいては成形品の形状精度を高くすることができる。
【００３１】
（６）請求項８の発明の効果
金型内に設けた弾性部材により第２部材を後退させて摺動可能なキャビティ駒を引っ込めて樹脂から離隔する方向に移動させるものであるから、省スペースな構造で多数個取りの成形装置を構成することができ、成形装置のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、実施例１の成形装置の断面図である。
【図２】は、実施例１の断面図である。
【図３】は、実施例１におけるキャビティと摺動可能なキャビティ駒と第２部材の配置を模式的に示す平面図である。
【図４】は、実施例２のキャビティと摺動可能なキャビティ駒と第２部材の配置を模式的に示す平面図である。
【図５】は、実施例３のキャビティと摺動可能なキャビティ駒と第２部材の配置を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１：走査レンズ
２：光学面
３：鏡面駒
４：キャビティ駒
４ａ：摺動可能なキャビティ駒
５：キャビティ
６：第２部材
７：油圧シリンダー
８：弾性部材
９：カートリッジヒーター
１０：空隙
１１：油圧シリンダー
１２：ランナー
１３：ゲート
【図１】
2004276540.tif 000003
【図２】
2004276540.tif 000004
【図３】
2004276540.tif 000005
【図４】
2004276540.tif 000006
【図５】
2004276540.tif 000007