(57)【要約】【課題】肉厚に差がある成形品の各部位において、ほぼ均等に不完全転写部を発生させ、成形品全体において内部歪が小さく、形状精度の良い成形品を得ることができる射出成形装置および射出成型方法提供する。【解決手段】高精度処理がなされた少なくとも１つ以上の転写面と、転写面以外の面であり、所定面積で開口する複数の通気孔が設けられた非転写面とで形成されるキャビティ内に、ゲートを介して溶融した成形材料が射出充填され、冷却により成形品が得られる射出成形金型と、成形材料の射出充填後の冷却過程において複数の通気孔を介してキャビティ内に所定の気体を供給する複数の気体供給装置と、を有し、複数の気体供給装置は、複数の通気孔と１対１に対応し、成形品の形状に基づいて、所定の圧力および所定のタイミングで気体を供給し、非転写面に不完全転写部を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高精度処理がなされた少なくとも１つ以上の転写面と、前記転写面以外の面であり、所定面積で開口する複数の通気孔が設けられた非転写面とで形成されるキャビティ内に、ゲートを介して溶融した成形材料が射出充填され、冷却により成形品が得られる射出成形金型と、
前記成形材料の射出充填後の冷却過程において前記複数の通気孔を介して前記キャビティ内に所定の気体を供給する複数の気体供給装置と、を有し、
前記複数の気体供給装置は、前記複数の通気孔と１対１に対応し、成形品の形状に基づいて、所定の圧力および所定のタイミングで気体を供給し、前記非転写面に不完全転写部を形成することを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記複数の気体供給装置は、前記射出成形金型の内部に設けられることを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記複数の通気孔に１対１に対応して前記非転写面に設けられ、前記成形材料の射出充填後の冷却過程において前記成形材料の圧力を検出する複数の圧力検出手段と、
前記複数の圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の気体供給装置を制御する気体供給制御装置と、をさらに有し、
前記気体供給制御装置は、前記複数の圧力検出手段の検出結果が所定値になった場合、前記複数の気体供給装置を作動させ、前記複数の通気孔へ気体を供給することを特徴とする請求項１または２記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記複数の通気孔に１対１に対応して前記非転写面に設けられ、前記成形材料の射出充填後の冷却過程において前記成形材料の温度を検出する複数の温度検出手段と、
前記複数の温度検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の気体供給装置を制御する気体供給制御装置と、をさらに有し、
前記気体供給制御装置は、前記複数の温度検出手段の検出結果が所定値になった場合、前記複数の気体供給装置を作動させ、前記複数の通気孔へ気体を供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記気体供給制御装置は、前記射出成形金型の内部に設けられることを特徴とする請求項３または４記載の射出成形装置。
【請求項６】
高精度処理がなされた少なくとも１つ以上の転写面と、前記転写面以外の面である非転写面とで形成されるキャビティを備えた射出成形金型を用い、前記キャビティ内に、ゲートを介して溶融した成形材料を射出充填し、冷却により成形品を得る射出成形方法であって、
前記非転写面に、所定面積で開口する複数の通気孔を設け、
前記成形材料の射出充填後の冷却過程において前記複数の通気孔を介して前記キャビティ内に所定の気体を供給する複数の気体供給装置を前記複数の通気孔とを１対１に対応させ、
前記複数の気体供給装置から、成形品の形状に基づいて、所定の圧力および所定のタイミングで気体を供給し、前記非転写面に不完全転写部を形成することを特徴とする射出成形方法。
【請求項７】
前記複数の気体供給装置を前記射出成形金型の内部に設けることを特徴とする請求項６記載の射出成形方法。
【請求項８】
前記成形材料の射出充填後の冷却過程において前記成形材料の圧力を検出する複数の圧力検出手段を前記複数の通気孔に１対１に対応して前記非転写面に設け、
前記複数の圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の気体供給装置を制御する気体供給制御装置をさらに用い、
前記気体供給制御装置は、前記複数の圧力検出手段の検出結果が所定値になった場合、前記複数の気体供給装置を作動させ、前記複数の通気孔へ気体を供給することを特徴とする請求項６または７記載の射出成形方法。
【請求項９】
前記成形材料の射出充填後の冷却過程において前記成形材料の温度を検出する複数の温度検出手段を前記複数の通気孔に１対１に対応して前記非転写面に設け、
前記複数の温度検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の気体供給装置を制御する気体供給制御装置をさらに用い、
前記気体供給制御装置は、前記複数の温度検出手段の検出結果が所定値になった場合、前記複数の気体供給装置を作動させ、前記複数の通気孔へ気体を供給することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の射出成形方法。
【請求項１０】
前記気体供給制御装置を前記射出成形金型の内部に設けることを特徴とする請求項８または９記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズミラー等の光学部品に代表される高精度プラスチック射出成形品を射出成形する射出成形装置及び射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゲートを介してキャビティ内に溶融した樹脂を射出充填し、冷却して成形品を得る射出成形方法において、成形品の形状において各部の肉厚が異なる場合、肉厚の薄い部位の固化は早く、肉厚の厚い部位の固化は遅いため、肉薄部は樹脂内圧の高い状態で固化するので密度が密になり、肉厚部は樹脂内圧の低い状態で固化するので密度が疎になる。このため肉厚部ではひけと呼ばれる不完全転写部が発生しやすく、高精度を要求される面に不完全転写部が生じると不良品となる。
【０００３】
通常は肉厚部でも不完全転写部が生じないように、樹脂の充填圧力を高めてキャビティ内の樹脂量を増やして対応するが、肉薄部に過度の圧力がかかった状態で固化するため、肉薄部に内部歪が生じたり、成形品の形状精度の悪化が生じたりしてしまう。
【０００４】
このような問題を解決する従来技術として、成形材料の鏡面部と所定箇所との間に空気圧力差を発生させることにより、成形材料の充填量の管理を厳しくすることなく成形品の鏡面外にひけを発生させて、内部歪みのない高精度な鏡面を有する成形品を成形可能な「射出成形金型および射出成形方法」がある（例えば、特許文献１参照）。
また、ボイド挿入ピンを肉厚部に設置し、溶融樹脂の体積収縮をボイドの成長で吸収することにより、肉厚部の表面においてひけ等の発生を防止し、内部歪みの少ない樹脂成形品を成形可能な「ボイド挿入ピンを利用する射出成形方法及び射出成形用金型」がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３０３４７２１号公報
【特許文献２】特開平６−７９７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の発明は、外部からの気体供給によって不完全転写部を設け、内部歪の少ない成形品を得ているが、同じ付加圧力と同一のタイミングによる気体供給を行うと、肉厚差が大きな成形品では肉薄部が先に固化してしまうため、不完全転写部が発生しにくく、肉薄部に内部歪が発生しやすい。
【０００６】
特許文献２記載の発明は、成形品内部に気体を注入して成形品表面のヒケを防止するものであるので、成形品内部への注入ピン（ボイド挿入ピン）設置が必須であり、また、内部ボイドなので光学部品の成形には不向きである。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、肉厚に差がある成形品の各部位において、ほぼ均等に不完全転写部を発生させ、成形品全体において内部歪が小さく、形状精度の良い成形品を得ることができる射出成形装置及び射出成形方法提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、高精度処理がなされた少なくとも１つ以上の転写面と、転写面以外の面であり、所定面積で開口する複数の通気孔が設けられた非転写面とで形成されるキャビティ内に、ゲートを介して溶融した成形材料が射出充填され、冷却により成形品が得られる射出成形金型と、成形材料の射出充填後の冷却過程において複数の通気孔を介してキャビティ内に所定の気体を供給する複数の気体供給装置と、を有し、複数の気体供給装置は、複数の通気孔と１対１に対応し、成形品の形状に基づいて、所定の圧力および所定のタイミングで気体を供給し、非転写面に不完全転写部を形成することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、複数の気体供給装置は、射出成形金型の内部に設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、複数の通気孔に１対１に対応して非転写面に設けられ、成形材料の射出充填後の冷却過程において成形材料の圧力を検出する複数の圧力検出手段と、複数の圧力検出手段の検出結果に基づいて、複数の気体供給装置を制御する気体供給制御装置と、をさらに有し、気体供給制御装置は、複数の圧力検出手段の検出結果が所定値になった場合、複数の気体供給装置を作動させ、複数の通気孔へ気体を供給することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、複数の通気孔に１対１に対応して非転写面に設けられ、成形材料の射出充填後の冷却過程において成形材料の温度を検出する複数の温度検出手段と、複数の温度検出手段の検出結果に基づいて、複数の気体供給装置を制御する気体供給制御装置と、をさらに有し、気体供給制御装置は、複数の温度検出手段の検出結果が所定値になった場合、複数の気体供給装置を作動させ、複数の通気孔へ気体を供給することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、気体供給制御装置は、射出成形金型の内部に設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、高精度処理がなされた少なくとも１つ以上の転写面と、転写面以外の面である非転写面とで形成されるキャビティを備えた射出成形金型を用い、キャビティ内に、ゲートを介して溶融した成形材料を射出充填し、冷却により成形品を得る射出成形方法であって、非転写面に、所定面積で開口する複数の通気孔を設け、成形材料の射出充填後の冷却過程において複数の通気孔を介してキャビティ内に所定の気体を供給する複数の気体供給装置を複数の通気孔とを１対１に対応させ、複数の気体供給装置から、成形品の形状に基づいて、所定の圧力および所定のタイミングで気体を供給し、非転写面に不完全転写部を形成することを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、複数の気体供給装置を射出成形金型の内部に設けることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発明において、成形材料の射出充填後の冷却過程において成形材料の圧力を検出する複数の圧力検出手段を複数の通気孔に１対１に対応して非転写面に設け、複数の圧力検出手段の検出結果に基づいて、複数の気体供給装置を制御する気体供給制御装置をさらに用い、気体供給制御装置は、複数の圧力検出手段の検出結果が所定値になった場合、複数の気体供給装置を作動させ、複数の通気孔へ気体を供給することを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項６から８のいずれか１項に記載の発明において、成形材料の射出充填後の冷却過程において成形材料の温度を検出する複数の温度検出手段を複数の通気孔に１対１に対応して非転写面に設け、複数の温度検出手段の検出結果に基づいて、複数の気体供給装置を制御する気体供給制御装置をさらに用い、気体供給制御装置は、複数の温度検出手段の検出結果が所定値になった場合、複数の気体供給装置を作動させ、複数の通気孔へ気体を供給することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明において、気体供給制御装置を射出成形金型の内部に設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、肉厚に差がある成形品の各部位において、ほぼ均等に不完全転写部を発生させ、成形品全体において内部歪が小さく、形状精度の良い成形品を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１である射出成形装置の構成について図１を参照して説明する。
射出成形金型１において、ゲートであるスプル部２とランナ部３を通じてキャビティ４は外部に繋がっている。外部の射出成形機（図示せず）等から、成形材料である溶融した樹脂がスプル部２とランナ部３を介してキャビティ４内に射出充填される。
【００２１】
キャビティ４の図１の左右方向は、高精度処理がなされた転写面（成形品に鏡面を転写するために鏡面処理された面）で構成されている。本実施例のキャビティ４は、図４に示すレンズ形状の成形品を得るための形状をしている。
【００２２】
キャビティ４の図１の前後方向は、成形品形状において高精度な転写面を必要としない面（転写面以外の面。以下、非転写面という）であり、その非転写面内に通気孔５，６（通気孔５は図５の２２、通気孔６は図５の２３にそれぞれ対応）が設けられており、独立した金型内流路回路７，８および独立した流路配管９，１０を通して、独立した気体供給装置１１，１２へとそれぞれ通じている。つまり、本実施例では、通気孔５，金型流路回路７，流路配管９，及び気体供給装置１１がそれぞれ１対１に対応し、かつ、通気孔６，金型流路回路８，流路配管１０，及び気体供給装置１２がそれぞれ１対１に対応しており、それぞれが独立した構成となっている。なお、上記のように本実施例では独立部分を２系統としたが、２系統に限定されるものではなく、必要に応じて更に数を増やしても良い。
【００２３】
本実施例では、気体供給装置１１，１２は射出用金型１の外部に設置されているが、金型内部の所定部分に設けても良い。
【００２４】
キャビティ４の非転写面に設けられた通気孔のレイアウト例を図５に示す。図５に示すように、中央の通気孔２２と左右の通気孔２３は、気体供給装置１１，１２まで、独立した金型内流路回路７，８および流路配管９，１０によってそれぞれ結ばれている。図８、９はそれぞれ、図４に示すＡ、Ｂ部の断面図である。
【００２５】
キャビティ４に設けられた通気孔２２，２３の形状については、図５に示すような直線形状の他にも、図６に示すような矩形形状や、図７に示すような楕円形状等、成形品の形状に合わせて変更することが可能である。
【００２６】
本実施例の射出成形装置の動作（射出成形方法）について図１を参照して説明する。
まず、図示しない射出成形機から射出された溶融樹脂がノズル部２およびランナ部３を通って、キャビティ４に充填される。キャビティ４内の樹脂が冷却・固化する過程中に、気体供給装置１１，１２から流路配管９，１０および金型内流路回路７，８を通じて、キャビティ４の非転写面に設けられた通気孔５，６へと気体が供給され、キャビティ４内の成形品の非転写面に不完全転写部を形成する。ここで、各流路は独立であるため、通気孔５，６への気体供給のタイミングは任意に設定可能である。気体供給のタイミングは、図示しない射出成形機からのタイミング信号をとり、そこからの経過時間を設定する方法が容易であるが、他の方法を採っても良い。
【００２７】
本実施例の射出成形装置による射出成形方法で成形された成形品の例を図４に示す。図５は図４の成形品の非転写面部に相当するキャビティ部材である。図５において、レンズ外形に相当する部分を点線で示している。通気孔２２，２３において、通気孔２３への気体供給のタイミングを、通気孔２２への気体供給のタイミングより早い時点で行う。ここで、供給する気体は空気、窒素等、成形樹脂の特性に合わせて選ぶのが好ましい。
【００２８】
以上説明したように、本実施例によれば、独立した気体供給装置を用いることにより、不完全転写部が発生しにくい肉薄部に対して、供給気体圧力を高める、または、気体供給タイミングを早めることで、肉薄部の不完全転写部の発生を促進できる。その結果、不完全転写部の量を適切に保つことができ、成形品全体において内部歪の小さな成形品を得ることができる。
【実施例２】
【００２９】
本発明の実施例２である射出成形装置の構成について図２を参照して説明する。なお、図２において、図１に示す実施例１の構成と同じ部分の説明は省略する。
本実施例は、図１に示す実施例１の構成に加え、樹脂の圧力を検出する圧力検出手段として、樹脂圧力検出素子１３，１４と、それらに１対１に対応した圧力検出装置１５，１６を有する構成とする。また、複数の気体供給装置１１，１２の動作を制御するための気体供給制御装置１７を有する。
【００３０】
図２に示すように、本実施例の構成は、キャビティ４の非転写面に設けられた通気孔５，６にそれぞれ対応して樹脂圧力検出素子１３，１４がキャビティ４内部に設けられ、それらは金型外部の圧力検出装置１５，１６と１対１に対応して接続されている。圧力検出装置１５，１６は共通の気体供給制御装置１７へと繋がっている。なお、図２において、独立した金型内流路回路、流路配管、樹脂圧力検出素子、圧力検出装置および気体供給装置は２系統としたが、必要に応じて更に増やしても構わない。また、圧力検出装置１５，１６及び気体供給制御装置１７を射出成形金型１内の所定部分に設けるようにしても良い。
【００３１】
本実施例の基本動作は実施例１と同様であるが、通気孔５，６への気体供給のタイミングは、キャビティ４内部に設けられた樹脂圧力検出素子１３，１４と、外部の圧力検出装置１５，１６にて制御される。キャビティ４内に樹脂が充填され、冷却・固化する過程においてキャビティ４内の樹脂圧力は低下していく。樹脂圧力検出素子１３，１４と圧力検出装置１５，１６がその推移を捉え、気体供給制御装置１７は樹脂圧力が任意に定める規定値になったときに、各気体供給装置１１，１２を作動させ、流路配管９，１０、金型内流路回路７，８を通じて、非転写面に設けられた通気孔５，６へと気体を供給する。ここで、気体供給装置１１，１２が作動する任意の規定値は、樹脂圧力検出素子１３，１４に対して、同一でも良いし、または、異なっていても良い。
【００３２】
以上説明したように、本実施例によれば、気体を供給するタイミングをキャビティ内の各部位の樹脂内圧によって決定するため、射出成形機によって充填される樹脂量のばらつきによって生じる気体供給時の樹脂圧力の変化を吸収するため、安定して成形品全体において内部歪の小さな成形品を得ることができる。
【実施例３】
【００３３】
本発明の実施例３である射出成形装置の構成について図３を参照して説明する。なお、図３において、図１に示す実施例１の構成と同じ部分の説明は省略する。
本実施例は、図１に示す実施例１の構成に加え、樹脂の温度を検出する温度検出手段として、温度検出素子１８，１９と、それらに１対１に対応した温度検出装置２０，２１を有する構成とする。また、複数の気体供給装置１１，１２の動作を制御するための気体供給制御装置１７を有する。
【００３４】
図３に示すように、本実施例の構成は、キャビティ４の非転写面に設けられた通気孔５，６にそれぞれ対応してキャビティ４内部に温度検出素子１８，１９が設けられ、それらと１対１に対応した、金型外部の温度検出装置２０，２１へと接続されている。温度検出装置２０，２１は共通の気体供給制御装置１７へと繋がっている。なお、図３において、独立した金型内流路回路、流路配管、温度検出素子、温度検出装置および気体供給装置は２系統としたが、必要に応じて更に増やしても構わない。また、温度検出装置２０，２１及び気体供給制御装置１７を射出成形金型１内の所定部分に設けるようにしても良い。
【００３５】
本実施例の基本動作は実施例１と同様であるが、通気孔５，６への気体供給のタイミングは、キャビティ４の非転写面に設けられた通気孔５，６にそれぞれ対応してキャビティ内部に設けられた温度検出素子１８，１９と、それらと１対１に対応して金型外部に設けられた温度検出装置２０，２１にて制御される。キャビティ内に樹脂が充填され、冷却・固化する過程においてキャビティ内の温度は低下していく。温度検出素子１８，１９と温度検出装置２０，２１がその推移を捉え、気体供給制御装置１７は検出温度が任意に定める規定値になったときに、各気体供給装置１１，１２を作動させ、流路配管９，１０、金型内流路回路７，８を通じて、非転写面に設けられた通気孔５，６へと気体を供給する。ここで、気体供給装置１１，１２が作動する任意の規定値は、温度検出素子１８，１９に対して、同一であるのが好ましいが、異なっていても良い。
【００３６】
以上説明したように、本実施例によれば、気体を供給するタイミングをキャビティ内の各部位の温度によって決定するため、各部位において不完全転写部を形成するのに適切な樹脂温度で気体が供給され、安定して成形品全体において内部歪の小さな成形品を得ることができる。
【００３７】
なお、実施例２及び実施例３の発明は併用しても良い。その際の制御方法は圧力と温度の各出力信号の規定値に対して、両方満たしたときでも、先にどちらかが満たしたときでも、成形品によって適宜使い分けて良い。
【００３８】
以上、本発明の各実施例について説明したが、上記各実施例の記載に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、プラスチック射出成形品、特にレンズミラー等の光学部品に代表される高精度プラスチック射出成形品を射出成形するための射出成形装置及び射出成形方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１である射出成形装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例２である射出成形装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例３である射出成形装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の射出成形方法で成形された成形品の形状を示す斜視図である。
【図５】本発明の射出成形装置のキャビティに設けた通気孔の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の射出成形装置のキャビティに設けた通気孔の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の射出成形装置のキャビティに設けた通気孔の一例を示す断面図である。
【図８】図４に示すキャビティのＡ部分の断面図である。
【図９】図４に示すキャビティのＢ部分の断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    射出成形金型
２    スプル部
３    ランナ部
４    キャビティ
５、６、２２、２３    通気孔
７、８    金型内流路回路
９、１０    流路配管
１１、１２    気体供給装置
１３、１４    樹脂圧力検出素子
１５、１６    圧力検出装置
１７    気体供給制御装置
１８、１９    温度検出素子
２０、２１    温度検出装置
【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】
2007210130.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007210130.tif 000009
【図８】
2007210130.tif 000010
【図９】
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