(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が転写面により画成されるキャビティ内に加熱溶融して充填された樹脂の冷却工程中に、前記キャビティの転写面以外の少なくとも一部を画成するキャビティ駒を、キャビティ内に充填された樹脂より離隔するように摺動させることにより、前記樹脂の離隔面にひけを誘導させ前記転写面の所望の形状を確保する成形方法であって、前記離隔面のひけを発生させた後にひけ面と摺動後のキャビティ駒との空隙に、前記摺動自在なキャビティ駒のゲートから樹脂を注入する射出成形方法において、
前記摺動自在なキャビティ駒のゲートから注入される樹脂が紫外線透過性樹脂であり、
前記ひけの発生後であって、且つ前記摺動自在なキャビティ駒のゲートから前記紫外線透過性樹脂を注入する前に、前記摺動自在なキャビティ駒をひけ面に向けて前進させることを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
少なくとも一部の鏡面と、鏡面を除く部分に形成されたひけ面と、ひけ面に充填されている樹脂部とを備えていることを特徴とするプラスチック成形品であって、
前記樹脂部に形成されている少なくとも一つの凸部と、前記ひけ面に対向する面に前記凸部に対応して形成されている凹部とを備えており、前記ひけ面に充填されている樹脂が紫外線透過性樹脂であることを特徴とするプラスチック成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンタ、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及びその射出成形方法に関するものであり、特に、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方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、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た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。
【０００３】
また、射出圧縮成形法は金型内の転写面を形成する転写駒を摺動可能にし、金型温度を成形用樹脂の軟化温度未満とした所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する際、樹脂の体積収縮に追従して該転写駒を摺動させて樹脂に圧力を付加して、成形品形状をより高精度に形成する方法である。
これらの方法は、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ことである。
【０００４】
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欠点があった。
【０００５】
また、射出圧縮成形法は、前記射出成形法より低い充填圧力で成形することができるが、偏肉形状の場合、成形品の厚みの違いで収縮量が異なり、該転写駒が樹脂の収縮に追従できず該転写駒と樹脂が離れ、離れた部分からひけが発生し、形状精度が低下するという問題があった。
【０００６】
このような不具合を解消するために、例えば、特開平６−３０４９７３号公報記載の射出成形金型（以下、第１従来例）が提案されている。この射出成形金型は転写面（鏡面）以外の面に通気口を設け、転写面と通気口部との間に圧力差を発生させ通気口部にひけを発生させ、内部歪みを発生させることなく、鏡面にひけが発生することを防止するようになっている。
【０００７】
また、特開平１１−２８７４５号公報（以下、第２従来例）には、転写面以外の面を形成するキャビティ駒を樹脂から離隔するように摺動させることにより、樹脂とキャビティ駒の間に強制的に空隙を画成し、空隙に面した樹脂部分にひけを発生させ、転写面のひけを防止するとともに、内部歪みの小さな成形品を得ることができるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１従来例においては、ひけ発生が転写面以外の面に広く行き渡らず、通気口部付近にひけが集中するため、成形品が大きくなると通気口部から離れた転写面部にひけが発生してしまうという不具合があった。
また、第２従来例においては、成形品が大きい場合でもより広範囲にひけを発生させることが可能となるが成形品と摺動面との間の空隙が断熱層となるためにひけ面の冷却効率が著しく悪化する為、冷却時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、成形品が大きい場合でも広範囲なひけを発生できるとともに、冷却時間の短縮を可能とした射出成形方法及びプラスチック成形品を提供することをその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、少なくとも一部が転写面により画成されるキャビティ内に加熱溶融して充填された樹脂の冷却工程中に、前記キャビティの転写面以外の少なくとも一部を画成するキャビティ駒を、キャビティ内に充填された樹脂より離隔するように摺動させることにより、前記樹脂の離隔面にひけを誘導させ前記転写面の所望の形状を確保する成形方法であって、前記離隔面のひけを発生させた後にひけ面と摺動後のキャビティ駒との空隙に、前記摺動自在なキャビティ駒のゲートから樹脂を注入する射出成形方法において、
前記摺動自在なキャビティ駒のゲートから注入される樹脂が紫外線透過性樹脂であり、
前記ひけの発生後であって、且つ前記摺動自在なキャビティ駒のゲートから前記紫外線透過性樹脂を注入する前に、前記摺動自在なキャビティ駒をひけ面に向けて前進させることを特徴とする射出成形方法である。
【００１５】
また、請求項２の発明は、少なくとも一部の鏡面と、鏡面を除く部分に形成されたひけ面と、ひけ面に充填されている樹脂部とを備えていることを特徴とするプラスチック成形品であって、
前記樹脂部に形成されている少なくとも一つの凸部と、前記ひけ面に対向する面に前記凸部に対応して形成されている凹部とを備えており、前記ひけ面に充填されている樹脂が紫外線透過性樹脂であることを特徴とするプラスチック成形品である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の射出成形方法を実施する第１形態の射出成形金型を示す断面図であり、（Ａ）は固定金型の横断面の平面図、（Ｂ）は固定金型及び可動金型の縦断面図である。
【００１９】
図１に示すように、この射出成形金型の固定金型は、転写面以外を形成するキャビティ駒１、３、７、８、１０（図１（Ａ）参照）と鏡面を転写する転写用キャビティ駒５とから構成され、可動金型は、転写用キャビティ駒５にキャビティ１２を挟んで対向する鏡面を転写する転写用キャビティ駒６とその両側のキャビティ駒２、４とから構成されている。キャビティ１２は、キャビティ駒１、３、７、８、１０と転写用キャビティ駒５とにより画成されている。符号２０は、キャビティ１２により成形されるプラスチック成形品であるプラスチックレンズである。
【００２０】
少なくとも１つ以上の転写面５ａ、６ａと転写面５ａ、６ａ以外の面を形成するキャビティ駒１〜４、７、８により形成される少なくとも１つ以上のキャビティ１２に対し摺動自在なキャビティ駒１０が保持部材９により支えられ構成される。
【００２１】
前記キャビティ駒１には母材である樹脂をキャビティ１２内に充填する第１ゲート１１を備え、摺動自在なキャビティ駒１０には樹脂流路１４を介して母材と同一又は異なる樹脂をキャビティ１２内に充填する第２ゲート１５を備えている。
【００２２】
図２は第１形態の射出成形金型を用いた射出成形方法を示す図である。
先ず、射出成形金型を樹脂の軟化温度前後に加熱する（金型加熱工程）。
次に、図２（Ａ）に示すように、キャビティ１２内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を第１ゲート１１より射出充填し、転写面５、６に樹脂圧力を発生させて母材である第１樹脂を転写面５、６に密着させる（第１樹脂充填密着工程）。
【００２３】
次に、樹脂を軟化温度未満にまで冷却する工程において、図２（Ｂ）に示すように、摺動自在なキャビティ駒１０を樹脂から離隔するように摺動させることにより、樹脂とキャビティ駒１０との間に強制的に空隙Ｓを形成する。以上の動作によりひけを所望の位置１３に形成する（ひけ形成工程）。
【００２４】
次に、図２（Ｃ）に示すように、摺動自在なキャビティ駒１０を僅かに前進させて空隙Ｓの体積を減少させる（空隙減少工程）。これにより空隙Ｓに充填する第２樹脂の充填量を少なくすることができ、冷却時間の一層の短縮を図ることができる。
【００２５】
次に、図２（Ｄ）に示すように、空隙Ｓに摺動自在なキャビティ駒１０に設けられた樹脂流路１４を通りひけ面に開口した第２ゲート１５より第１ゲート１１から射出した母材となる第１樹脂と同材質又は異なる材質の第２樹脂を射出充填する（第２樹脂充填工程）。これにより、断熱層となる空隙Ｓを樹脂で満たすことができるので、成形品から金型への熱伝導率を向上させることができるため、冷却時間を短縮することができる。さらに、冷却時間の短縮により成形コストを削減することができる。
【００２６】
次に、樹脂及び母材が軟化温度未満になるまで冷却された後、可動型を固定型から型開きして成形品を取り出す（型開き工程）。
以上の射出成形方法において、空隙減少工程は必要に応じて省略することができる。
【００２７】
前記第２ゲート１５より空隙Ｓに射出充填する第２樹脂Ｚ２として、第１ゲート１１から射出した第１樹脂Ｚ１よりガラス転移点が低い樹脂を用いることにより、充填時の樹脂温度を低くすることが出来る為、冷却時間をより短縮することが出来る。
【００２８】
また、前記第２ゲート１５より空隙Ｓに射出充填する第２樹脂Ｚ２として、第１ゲート１１から射出した第１樹脂Ｚ１より熱伝導率が高い樹脂を用いることにより、充填後の金型への熱伝導効率が高くなる為に、冷却時間をより短縮することが出来る。
【００２９】
また、前記第２ゲート１５より空隙Ｓに射出充填する第２樹脂Ｚ２として、紫外線透過可能な樹脂を用いることにより、プラスチックレンズ２０をベースとなる部材、例えば光書込みユニットのハウジングに紫外線硬化型接着剤を使用して接着する場合、第２ゲート１５より射出充填した第２樹脂Ｚ２が障害となることがない。
【００３０】
また、上述したように、ひけ発生後に摺動自在なキャビティ駒１０を前進させた後に、ひけ面１３と摺動後のキャビティ駒１０との空隙Ｓに第２ゲート１５から上記第２樹脂Ｚ２を注入することによって、第２樹脂Ｚ２の樹脂量を極小に出来るため冷却時間の一層の短縮を図ることが出来る。
【００３１】
図３は本発明の射出成形方法を実施する第２形態の射出成形金型の断面図である。
図３に示すように、第２形態の射出成形金型は、摺動自在なキャビティ駒１０のひけ発生面の表面に少なくとも１つ以上の凹部１０ａが形成され、且つキャビティ駒１０のひけ発生面に対向するキャビティ駒７の成形面に、凹部１０ａに対応して少なくとも１つ以上の凸部７ａを有する点のみ第１形態の射出成形金型と異なり、他の構成は第１形態と同様である。
【００３２】
この第２形態の射出成形金型により成形されるプラスチックレンズは、第１ゲート１１より射出される母材である第１樹脂Ｚ１について摺動自在なキャビティ駒１０により形成されるひけ面１３の表面に少なくとも１つ以上の凸部２０ａが形成され、第２ゲート１５より充填される第２樹脂Ｚ２がひけ面１３の凸部２０ａを覆い且つ凹部１０ａにより同位置に同形状の凸部２０ｂが形成され、ひけ面１３に対向するキャビティ駒７の面にも凸部２０ｂに対応して少なくとも１つ以上の凹部２０ｃが形成されている。このプラスチックレンズ２０を同方向にして重ねることにより隣り合う一方のプラスチックレンズ２０の凹部２０ｃと他方のプラスチックレンズ２０の凸部２０ａとで位置決めすることができる。
【００３３】
図４は本発明の射出成形方法を実施する第３形態の射出成形金型の断面図である。
図４に示すように、第３形態の射出成形金型は、摺動自在なキャビティ駒１０のひけ発生面の表面に少なくとも１つ以上のスリット状溝１０ｂが形成されている点のみ第１形態の射出成形金型と異なり、他の構成は第１形態と同様である。
【００３４】
この第３形態の射出成形金型により成形されるプラスチックレンズは、第１ゲート１１より射出される第１樹脂Ｚ１について摺動自在なキャビティ駒１０により形成されるひけ面１３の表面に少なくとも１つ以上のスリット状凸凹部２０ｄが形成され、第２ゲート１５より充填される第２樹脂Ｚ２がひけ面１３のスリット状凸部２０ｄを覆い且つスリット状溝１０ｂにより同位置に同形状のスリット状突部２０ｅが形成されている。このようにひけ面１３にスリット状凸部２０ｄが形成されているので、第１樹脂Ｚ１と第２樹脂Ｚ２との密着強度を高めることができ、第２樹脂Ｚ２が第１樹脂Ｚ１から剥離して型内に残ったり、取出し途中で剥離することがなく、結果として金型の破損を防止することができる。
【００３５】
図５は本発明の射出成形方法を実施する第４形態の射出成形金型の断面図である。
図５に示すように、第４形態の射出成形金型は、第３形態の射出成形金型のスリット状溝１０ｂの代わりに、少なくとも１つ以上の半球状凹部１０ｃが形成されている点のみ第３形態の射出成形金型と異なり、他の構成は第３形態の射出成形金型と同様である。
【００３６】
この第４形態の射出成形金型により成形されるプラスチックレンズは、第１ゲート１１より射出される第１樹脂Ｚ１について摺動自在なキャビティ駒１０により形成されるひけ面１３の表面に少なくとも１つ以上の半球状突起２０ｇが形成され、第２ゲート１５より充填される第２樹脂Ｚ２がひけ面１３の半球状突起２０ｇを覆い且つ半球状凹部１０ｃにより同位置に同形状の半球状突起２０ｈが形成されている。このようにひけ面１３に半球状突起２０ｇが形成されているので、第３形態のプラスチックレンズと同様に、第１樹脂Ｚ１と第２樹脂Ｚ２との密着強度を高めることができ、第２樹脂Ｚ２が第１樹脂Ｚ１から剥離して型内に残ったり、取出し途中で剥離することがなく、結果として金型の破損を防止することができる。
前記摺動自在なキャビティ駒１０のひけ発生面表面の半球状凹部１０ｃの代わりに、少なくとも１つ以上の円柱状凹部を形成してもよい。
【００３７】
この射出成形金型により成形されるプラスチックレンズは、第１ゲート１１より射出される第１樹脂Ｚ１について摺動自在なキャビティ駒１０により形成されるひけ面１３の表面に少なくとも１つ以上の円柱状突起が形成され、第２ゲート１５より充填される第２樹脂Ｚ２がひけ面１３の円柱状突起を覆い且つ円柱状凹部により同位置に同形状の円柱状突起が形成されている。
また、前記摺動自在なキャビティ駒１０のひけ発生面表面の半球状凹部１０ｃの代わりに、少なくとも１つ以上の多角柱状凹部を形成してもよい。
【００３８】
この射出成形金型により成形されるプラスチックレンズは、第１ゲート１１より射出される第１樹脂Ｚ１について摺動自在なキャビティ駒１０により形成されるひけ面１３の表面に少なくとも１つ以上の多角柱状突起が形成され、第２ゲート１５より充填される第２樹脂Ｚ２がひけ面１３の多角柱状突起を覆い且つ多角柱状凹部により同位置に同形状の多角柱状突起が形成されている。
また、摺動自在なキャビティ駒１０のひけ発生面の表面が多孔質部材で形成されていてもよい。
【００３９】
この射出成形金型により成形されるプラスチックレンズは、第１ゲート１１より射出される第１樹脂Ｚ１について摺動自在なキャビティ駒１０により形成されるひけ発生面の表面に摺動自在なキャビティ駒表面の多孔質部材が転写された微細な突起が形成され、第２ゲート１５より充填される第２樹脂Ｚ２がひけ面の微細な突起を覆い且つ第２樹脂表面の同エリアに類似形状の微細な突起が形成されている。
【００４０】
前記摺動自在なキャビティ駒１０のひけ発生面が、凸部２０ａ及び凸部２０ｂを形成する凹部１０ａ、スリット状凸部２０ｄ及びスリット状突部２０ｅを形成する凹部１０ｂ、半球状突起２０ｇ及び半球状突起２０ｈを形成する半球状凹部１０ｃのいずれか２つ以上の組合せで構成されていてもよい。
【００４１】
この射出成形金型により成形されるプラスチックレンズは、摺動自在なキャビティ駒１０により形成されるひけ発生面が凸部２０ａ、２０ｄ、半球状突起２０ｇ、円柱状突起、多角柱状突起のいずれか２つ以上の組合せで構成されている。
このような２つ以上の組み合わせによっても第１樹脂と第２樹脂との密着力の確保をすることができる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、プラスチック成形品としてプラスチックレンズの場合について説明したが、プリズム、ミラー等の他の光学素子にも適用することができる。また、上記実施形態では成形する材料を樹脂の場合について説明したが、ガラス等の光学材料であってもよい。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、成形品が大きい場合でも広範囲なひけを発生できるとともに、冷却時間を短縮することができる。また、ひけ面に注入する樹脂量を極小に出来るため冷却時間の一層の短縮を図ることが出来る。
また、請求項２の発明によれば、成形品が大きい場合でも広範囲なひけを発生できるとともに、冷却時間の短いプラスチックレンズを得ることができる。また、プラスチックレンズをベースとなる部材、例えば光書込みユニットのハウジングに紫外線硬化型接着剤を使用して接着する場合、ひけ面に充填される樹脂が障害となることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の射出成形方法を実施する第１形態の射出成形金型の断面図である。
【図２】  本発明の第１形態の射出成形金型を用いた射出成形方法を示す図である。
【図３】  本発明の射出成形方法を実施する第２形態の射出成形金型の断面図である。
【図４】  本発明の射出成形方法を実施する第３形態の射出成形金型の断面図である。
【図５】  本発明の射出成形方法を実施する第４形態の射出成形金型の断面図である。
【符号の説明】
１  キャビティ駒
２  キャビティ駒
３  キャビティ駒
４  キャビティ駒
５  転写用キャビティ駒
５ａ  転写面
６  転写用キャビティ駒
６ａ  転写面
７  キャビティ駒
７ａ  凸部
８  キャビティ駒
９  保持部材
１０  摺動自在なキャビティ駒
１０ａ  凹部
１０ｂ  スリット状溝
１０ｃ  半球状凹部
１１  第１ゲート
１２  キャビティ
１３  ひけ面（所望の位置）
１４  樹脂流路
１５  第２ゲート
２０  プラスチックレンズ
２０ａ  凸部
２０ｂ  凸部
２０ｃ  凹部
２０ｄ  スリット状凸部
２０ｅ  スリット状突部
２０ｇ  半球状突起
２０ｈ  半球状突起
Ｚ１  第１樹脂（母材）
Ｚ２  第２樹脂
【図１】
0004714391.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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