(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に溶融樹脂を充填することにより熱可塑性樹脂を成形する方法であって、
ＣＯ２が充填されたチャンバー内に配置され且つ上面が開放された金型容器に溶融樹脂を充填することと；
金型容器に充填された溶融樹脂を、プレス金型を用いて加圧することを含む熱可塑性樹脂の成形方法。
【請求項２】
上記溶融樹脂を加圧する工程を上記チャンバー内で行うことを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂の成形方法。
【請求項３】
金型に溶融樹脂を充填することにより熱可塑性樹脂を成形する方法であって、
ＣＯ２が充填されたチャンバー内に配置され且つ上面が開放された金型容器に溶融樹脂を充填することと；
上記溶融樹脂が充填された金型容器を、該金型容器内の所定の回転軸を中心として自転させることを含む熱可塑性樹脂の成形方法。
【請求項４】
熱可塑性樹脂を成形する装置であって、
上面が開放された金型容器と；
上記金型容器を収容するためのチャンバーと；
上記チャンバー内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給部と；
ＣＯ２が供給された上記チャンバー内に収容された上記金型容器に上記溶融樹脂を充填するための射出充填装置と；
上記金型容器に射出充填された溶融樹脂を加圧するための加圧装置と；を有することを特徴とする熱可塑性樹脂を成形する装置。
【請求項５】
上記射出充填装置と上記加圧装置が上記チャンバー内に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の熱可塑性樹脂を成形する装置。
【請求項６】
溶融樹脂が充填された金型容器を射出充填装置から加圧装置に搬送するための搬送装置を上記チャンバー内に有することを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
金型容器底部にスタンパを有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
熱可塑性樹脂を成形する装置であって、
上面が開放された金型容器と；
上記金型容器を収容するためのチャンバーと；
上記チャンバー内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給部と；
ＣＯ２が供給された上記チャンバー内に収容された上記金型容器に上記溶融樹脂を充填するための射出充填装置と；
所定の回転軸を有する回転装置であって、該回転軸を中心として、上記金型容器を自転させるための該回転装置と；を有することを特徴とする熱可塑性樹脂を成形する装置。
【請求項９】
上記射出充填装置と上記回転装置が上記チャンバー内に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の熱可塑性樹脂を成形する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の成形方法及び成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようする課題】
これまで一般に知られている熱可塑性樹脂の射出成形方法においては、キャビティを型締めによって閉じた状態で溶融樹脂を射出充填する。この場合、特に、薄肉で大きな表面積を有する成形品を成形しようとすると、溶融樹脂の充填口とキャビティ末端部とでは樹脂内の圧力差が大きくなる。このとき、キャビティ末端部に至るまで溶融樹脂を充填するには、溶融樹脂の射出充填圧を高くする必要がある。これに伴い、その充填圧に耐え得るキャビティの型締め圧が必要となるが、型締め圧を高くすることで充填される溶融樹脂の流動抵抗が増し、キャビティ内における圧力差をさらに増大させる要因となる。これにより、成形品の分子配向や歪みといった問題が生じていた。
【０００３】
この問題を解決する手段として、射出圧縮成形法が知られている。この射出圧縮成形法では、キャビティに溶融樹脂を充填する際に、キャビティ容積を一時的に増大させることにより溶融樹脂内部の圧力を低く維持し、所定量の溶融樹脂の充填が完了した後に、型締め機構等を利用して溶融樹脂を加圧圧縮する。これにより、樹脂の分子配向の発生が抑制され且つ残留応力の少ない成形品を得ることができる。しかしながら、この方法では、微細な金型パターンを溶融樹脂に転写する場合、金型パターン内部に溶融樹脂が十分に侵入せずに、金型パターンの溶融樹脂への十分な転写が得られない。
【０００４】
本発明の目的は、樹脂内部の分子配向や歪みを抑制し且つ樹脂表面に微細な金型パターンを転写するための熱可塑性樹脂の成形方法及びその成形装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、金型に溶融樹脂を充填することにより熱可塑性樹脂を成形する方法であって、
ＣＯ２が充填されたチャンバー内に配置され且つ上面が開放された金型容器に溶融樹脂を充填することと；
金型容器に充填された溶融樹脂を、プレス金型を用いて加圧することを含む熱可塑性樹脂の成形方法が提供される。
【０００６】
本発明においては、溶融樹脂を金型に射出充填して成形を行う射出成形を行う。溶融樹脂は、予めＣＯ２が充填されたチャンバー内で、上面が開放された金型容器に射出充填される。金型容器は、上面が開放されていることにより、溶融樹脂が充填される際の流動抵抗が極めて低いので、容器内で溶融樹脂の圧力差は殆ど生じない。予めチャンバー内に充填されたＣＯ２は溶融樹脂に対して可塑材として機能することにより、溶融樹脂の粘性が低く保たれる。溶融樹脂の低流動抵抗及び低粘性により、溶融樹脂が金型の端部まで充分に広がると共に、金型容器の底面に形成されている成形パターン内部にまで十分に溶融樹脂が侵入する。次いで、プレス金型を用いて金型容器の開放面を閉鎖すると共に、溶融樹脂を加圧することにより、型締めが行われる。溶融樹脂の表面が金型容器及びプレス金型によって冷却され固化することにより、金型パターンが溶融樹脂表面に転写される。この状態で溶融樹脂を冷却することにより、熱可塑性樹脂を成形することができる。なお、本発明では、射出充填される溶融樹脂に予め加圧ＣＯ２が含浸されていることが望ましい。溶融樹脂内部に予め含浸させた加圧ＣＯ２においても、溶融樹脂に対して可塑材として機能するので、溶融樹脂の粘性をさらに低く保つことができる。
【０００７】
本発明では、溶融樹脂をプレス金型で加圧する工程は、ＣＯ２を充填したチャンバー内で行ってもよく、あるいは別の場所に金型容器を移送して行ってもよい。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、金型に溶融樹脂を充填することにより熱可塑性樹脂を成形する方法であって、
ＣＯ２が充填されたチャンバー内に配置され且つ上面が開放された金型容器に溶融樹脂を充填することと；
上記溶融樹脂が充填された金型を回転させることを含む熱可塑性樹脂の成形方法が提供される。
【０００９】
本発明においては、溶融樹脂を金型に射出充填して成形を行う射出成形を行う。溶融樹脂は、予めＣＯ２が充填されたチャンバー内で、上面が開放された金型容器に射出充填される。金型容器は、上面が開放されていることにより、溶融樹脂が充填される際の流動抵抗が極めて低いので、容器内で溶融樹脂の圧力差は殆ど生じない。予めチャンバー内に充填されたＣＯ２は溶融樹脂に対して可塑材として機能することにより、溶融樹脂の粘性が低く保たれる。溶融樹脂の低流動抵抗及び低粘性により、溶融樹脂が金型の端部まで充分に広がると共に、金型容器の底面に形成されている成形パターン内部にまで十分に溶融樹脂が侵入する。さらに、金型容器を回転ステージ等を用いて回転させて金型容器上の溶融樹脂の厚みを均一にする。この状態で溶融樹脂を冷却することにより、熱可塑性樹脂の薄膜を成形することができる。なお、本発明では、射出充填される溶融樹脂に予め加圧ＣＯ２が含浸されていることが望ましい。溶融樹脂内部に予め含浸させた加圧ＣＯ２においても、溶融樹脂に対して可塑材として機能するので、溶融樹脂の粘性をさらに低く保つことができる。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、熱可塑性樹脂を成形する装置であって、
上面が開放された金型容器と；
上記金型容器を収容するためのチャンバーと；
上記チャンバー内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給部と；
ＣＯ２が供給された上記チャンバー内に収容された金型容器に上記溶融樹脂を充填するための射出充填装置と；
上記金型容器に射出充填された溶融樹脂を加圧するための加圧装置と；を有することを特徴とする熱可塑性樹脂を成形する装置が提供される。
【００１１】
本発明の成形装置では、ＣＯ２が充填されたチャンバー内で、射出充填装置により金型容器に溶融樹脂が充填される。ＣＯ２は溶融樹脂に対して可塑剤として機能するので溶融樹脂の粘性は低く保たれる。また、金型容器は上面が開放されているので、溶融樹脂が金型容器に流れ込む際の流動抵抗は低くなる。それゆえ、溶融樹脂を、金型容器の転写パターンの全面に極めて容易に且つ素早く行き渡らせることができる。この後、例えば、プレスピストンなどの加圧装置で、金型容器の開放された面を通じて溶融樹脂が加圧され、次いで、冷却される。
【００１２】
本発明においては、射出充填装置と加圧装置が同一チャンバー内に配置されていることが望ましい。射出充填装置と加圧装置が同一チャンバー内に配置されることで、溶融樹脂の金型容器への射出充填と溶融樹脂の加圧による成形を連続的に行うことができる。また、溶融樹脂が充填された金型容器を射出充填装置から加圧装置に搬送するための搬送装置をチャンバー内に有することが望ましい。チャンバー内に搬送装置を用いることで、射出充填装置と加圧装置が同一チャンバー内に配置される場合及び射出充填装置と加圧装置が異なるチャンバー内に配置される場合のいずれにおいても、金型容器を装置間で効率良く移動させることができる。さらに、金型容器底部にスタンパを有することが望ましい。スタンパを交換することで、様々なパターンを転写した成形品を形成することができる。
【００１３】
本発明の第４の態様によれば、熱可塑性樹脂を成形する装置であって、
上面が開放された金型容器と；
上記金型容器を収容するためのチャンバーと；
上記チャンバー内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給部と；
ＣＯ２が供給された上記チャンバー内に収容された金型に上記溶融樹脂を充填するための射出充填装置と；
金型容器を回転するための回転装置と；を有することを特徴とする熱可塑性樹脂を成形する装置が提供される。
【００１４】
本発明の成形装置では、ＣＯ２が充填されたチャンバー内で、射出充填装置により金型容器に溶融樹脂が充填される。ＣＯ２は溶融樹脂に対して可塑剤として機能するので溶融樹脂の粘性は低く保たれる。また、金型容器は上面が開放されているので、溶融樹脂が金型容器に流れ込む際の流動抵抗は低くなる。それゆえ、溶融樹脂を、金型容器の転写パターンの全面に極めて容易に且つ素早く行き渡らせることができる。回転装置は、溶融樹脂が充填された金型容器を回転させるので、金型容器内での樹脂の厚さを均一にすることができる。
【００１５】
本発明においては、上記射出充填装置と上記回転装置が上記チャンバー内に配置されていることが望ましい。射出充填装置と回転装置が同一チャンバー内に配置されることで、溶融樹脂の金型容器への射出充填と溶融樹脂の回転による成形を連続的に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
【実施例】
本発明に用いた熱可塑性樹脂を成形するための成形装置を、図１及び２を用いて説明する。本成形装置は、図２に示すように、主に、チャンバー１、射出充填部５、型締部４、成形品取出部２１及び移動金型予熱部２２からなる。なお、図１は、図２におけるＡ’−Ａ’線の断面を示した図である。
【００１８】
チャンバー１は、図２に示すように、直径１０００ｍｍ、高さ２００ｍｍの円筒状に形成されている。チャンバー１は、円筒の中心軸ＡＸを中心として、外周部まで放射状に延在する壁１５、１６、１７及び１８により、その内部が４つのサブチャンバー１１、１２、１３及び１４に区画されている。壁１５、１６、１７及び１８は、それぞれ上下動を行う機構（不図示）により上下動可能であり、例えば、壁１５、１６が上昇しているときにサブチャンバー１１は密閉される。チャンバー１には、移動金型２０を、チャンバー１の中心軸ＡＸを中心として回転移動させるための搬送装置１９が設けられている。搬送装置１９は、中心軸ＡＸ上に位置するロータ１００と、ロ―タ１００から放射状に延在する４本のアーム１０１とを有しており、各アームの先端には移動金型２０を把持する不図示のチャックが設けられている。ロータ１００の回転（時計方向）により、移動金型２０が各サブチャンバー間を移動するときのみ、該当する壁が下降しサブチャンバー間の雰囲気を連通させ、移動金型２０の移動が完了すると、該当する壁が上昇し再びサブチャンバー同士を隔離する。図２に示したように、ロータ１００の回転により、移動金型２０はサブチャンバー１１〜１４を順次移動して、各サブチャンバーで作業が行われる。サブチャンバー１１では、移動金型２０に樹脂の射出成形と型締め（圧縮）が行われる。サブチャンバー１２、１４は待機室であり、サブチャンバー１３では成形品の取出し及び移動金型２０の加熱が行われる。
【００１９】
各移動金型２０は、金型用鋼材である日立金属社製ＨＰＭ３８からなる円筒状の金属容器である。図３に示すように、移動金型２０の底面２０ａには、所望の凹凸パターンが形成されたスタンパ２３が、不図示のスタンパ押えを介して設置されている。
【００２０】
図１及び２に示すように、サブチャンバー１１の上方には、時計回り方向に順に、射出充填部５及び型締部４が配置されている。射出充填部５及び型締部４は、このサブチャンバー１１において、移動金型２０への溶融樹脂の射出充填及び金型の型締めをそれぞれ行なう。
【００２１】
中心軸ＡＸに関してサブチャンバー１１に対向するサブチャンバー１３内は、成形品取出部２１及び移動金型予熱部２２が設けられており、サブチャンバー１３の内部が大気圧状態に維持されている。移動金型予熱部２２における加熱手段として、高周波誘導加熱またはマイクロ波加熱等が用いられる。予め移動金型２０を加熱することによって、移動金型２０上に射出充填される溶融樹脂の温度をガラス転移温度以上に維持することができる。
【００２２】
射出充填部５は、図１に示すように、溶融樹脂の可塑化部２、射出部３及びステージ７０からなる。可塑化部２及び射出部３は、プリプラ式の射出機構で構成されている。可塑化部２は先端にあるノズル２’が水平面に対して斜め下向きとなるように配置されている。可塑化部２は、主にシリンダ３３、スクリュー３７及びヒーター３６から構成される。スクリュー３７は、シリンダ３３の内部に配置され、シリンダ３３内に充填された溶融樹脂を可塑化する。ヒーター３６は、シリンダ３３の周囲に配置され、シリンダ３３内で可塑化された溶融樹脂の可塑状態を維持するために、シリンダ３３を加熱する。シリンダ３３の側面には、第１ベントポート３４及び第２ベントポート３５が形成されている。第１ベントポート３４は、シリンダ３３内で、スクリュー３７の回転により可塑化された樹脂から発生したモノマー成分等の揮発ガスを、真空ポンプ３２を用いて外部に排気するために用いられる。また、第２ベントポート３５は、加圧ＣＯ２をＣＯ２ガスボンベ３８から加圧ＣＯ２発生装置３９を介して、シリンダ３３内に充填するために用いられる。
【００２３】
射出部３は、射出シリンダ４０及びゲート開閉シリンダ４２で構成されている。射出シリンダ４０は、可塑化部２の下方に配置され、水平方向に延在する。射出シリンダ４０内部には、射出プランジャー４１が配置され、射出シリンダ４０内に充填された溶融樹脂を射出する。射出プランジャー４１は、射出シリンダ４０先端近傍に形成された溶融樹脂供給口４０’から後退した位置に配置されている。射出プランジャー４１の位置により、ゲート開閉シリンダ４２を介して移動金型２０内に射出充填される溶融樹脂の量が決定される。また、射出シリンダ４０の溶融樹脂供給口４０’で射出シリンダ４０の内部と可塑化部２のノズル２’とが通じる。ゲート開閉シリンダ４２は、射出シリンダ４０の先端部に隣接して鉛直方向に延在しており、その先端がサブチャンバー１１内部に至っている。ゲート開閉シリンダ４２の内部には、ゲート開閉ピストン４５が配置されており、ゲート開閉ピストン４５によってゲート開閉シリンダ４２内に充填された溶融樹脂がサブチャンバー内に射出される。また、ゲート開閉シリンダ４２の周囲にはバンドヒーター４３が設置されており、バンドヒーター４３によってゲート開閉シリンダ４２内に充填された溶融樹脂の温度制御が行われる。射出シリンダ４０のノズル４０”は、ゲート開閉シリンダ４２と所定の高さ位置において連通している。ステージ７０は、サブチャンバー１１内において、ゲート開閉シリンダ４２の下方に配置される。ステージ７０は、モーター９０上に、モーター９０の軸ＢＸを中心に回転可能に設置されている。ステージ７０上面には、搬送装置（１９）によって搬送されてきた移動金型２０が載置され、この移動金型２０上に溶融樹脂が射出充填される。
【００２４】
型締部４は、図１に示すように、主に、プレスステージ５０、ステージドライバ５１及びプレスシリンダ５２からなる。プレスステージ５０は、サブチャンバー１１内部でステージドライバ５１の上面に設置される。また、プレスステージ５０の上面には、射出充填部５より搬送装置（１９）により搬送されてきた移動金型２０が載置される。ステージドライバ５１を駆動させることにより、プレスステージ５０を介して移動金型２０が上下動する。プレスシリンダ５２は、サブチャンバー１１の上部に設置されている。プレスシリンダ５２の内部には、シリンダ内を鉛直方向に上下動するプレスピストン５３が設置されている。また、プレスピストン５３の下面にプレス金型５４が取り付けられている。プレス金型５４は、プレスピストン５３を下降したときに、移動金型２０の凹部と嵌合して凹部内の樹脂を圧縮する。
【００２５】
次に、熱可塑性樹脂の成形方法について、図１及び３を用いて説明する。まず、溶融樹脂の射出充填工程について説明する。図示しない乾燥機より、射出充填部５における可塑化部２のホッパ３０に、ポリカーボネートからなるペレット（成形材料）が供給される。次いで、ペレットは、ホッパ３０の周囲に設置されたヒーター３１によって、ホッパ３０内部で加熱され、より乾燥が促進される。このとき、ホッパ３０内部は真空ポンプ３２により脱気される。次いで、乾燥ペレットは、可塑化部２のシリンダ３３に供給される。第１ベントポート３４から可塑化時に発生する揮発ガスを真空ポンプ３２より脱気させ、溶融樹脂を飢餓状態にする。次いで、溶融樹脂が供給されたシリンダ３３内に、第２ベントポート３５から加圧ＣＯ２を１０ＭＰａの圧力で充填する。
【００２６】
シリンダ３３において加圧ＣＯ２が充填された溶融樹脂は、スクリュー３７が回転することにより、シリンダ３３のノズル２’を介して、射出シリンダ４０に充填される。次いで、射出シリンダ４０の射出プランジャー４１を前進（押出）させることによって、射出シリンダ４０内に供給された溶融樹脂のみが、射出シリンダ４０のノズル４０”を介してゲート開閉シリンダ４２に供給される。射出プランジャー４１の先端が射出シリンダ４０のノズル４０”まで移動した状態では、溶融樹脂供給口４０’が射出プランジャー４１によって塞がれる。これにより、可塑化部２のシリンダ３３内部は閉塞状態となる。この状態で、シリンダ３３内のスクリュー３７を回転させることにより、シリンダ３３内部に存在する溶融樹脂の圧力を高く維持することができる。次いで、ゲート開閉シリンダ４２に供給された溶融樹脂をバンドヒーター４３で温度制御する。次いで、ゲート開閉ピストン４５の先端部４６を上昇させることにより、ゲート開閉シリンダ４２のゲート４７が開放され、移動金型２０上に溶融樹脂が充填される。
【００２７】
図３は、図１中の符号Ａの部分を拡大した図である。ゲート開閉シリンダ４２のゲート４７から、溶融樹脂ＲＳが移動金型２０上に設置されたスタンパ２３上に充填される。このとき、移動金型２０は上方が開放された容器であるので、溶融樹脂ＲＳはその流路を制限されることなく、底面２０ａに設置されたスタンパ２３上に流れ出す。サブチャンバー１１内部には、ＣＯ２ガスボンベ３８から加圧ＣＯ２発生装置３９を介して供給されたＣＯ２が、圧力１０ＭＰａで予め充填されている。このＣＯ２が、溶融樹脂ＲＳの可塑材として機能する。これにより、射出充填された溶融樹脂ＲＳの粘性が低く保たれる。また、このＣＯ２により、溶融樹脂ＲＳ内に含浸されている加圧ＣＯ２や残留ガスの揮発による発泡や、空気等が溶融樹脂内に取り込まれることによる発泡を抑制することができる。さらに、サブチャンバー１１内のＣＯ２の圧力を一定に保つことにより、溶融樹脂ＲＳに予め含浸されている加圧ＣＯ２の含有量の変化を抑制できる。これにより、高アスペクト比で微細なパターンを有するスタンパを移動金型２０に設置した場合においても、パターンの細部に至るまで溶融樹脂を十分侵入させることができる。
【００２８】
次に、溶融樹脂に金型パターンの転写工程について、図１を用いて説明する。まず、射出充填部５で溶融樹脂の充填が行われた移動金型２０を、同一サブチャンバー内のプレスステージ５０上に搬送装置（１９）を用いて移動する。次いで、プレスピストン５３を鉛直方向に押し下げることにより、プレス金型５４を移動金型２０に嵌合させる。これにより、移動金型２０上の溶融樹脂が圧縮される。プレス金型５４により、露出している溶融樹脂の表面がほぼ一様な圧力で圧縮されるため、溶融樹脂の内部圧力差は殆ど生じない。このときのプレス金型５４の表面は、ＣＯ２を含浸した溶融樹脂のガラス転移温度以上であることが望ましい。溶融樹脂はほぼ均等な圧力でプレス金型５４の金型面に接触するので、溶融樹脂の表面は一様に冷却され固化する。さらに、このままの状態で溶融樹脂を冷却し、溶融樹脂内部を固化させることにより、熱可塑性樹脂の成形が行われる。
【００２９】
こうして、成形された樹脂成形品は、搬送装置（１９）により、サブチャンバー１２、１３の順に移動される。図２に示すように、移動金型２０をサブチャンバー１１からサブチャンバー１３に移動する際に、まず、サブチャンバー１１と１２の間に位置する壁１６が下降し、サブチャンバー１１と１２の雰囲気を連通させる。次いで、搬送装置１９によって移動金型２０がサブチャンバー１１からサブチャンバー１２に移送される。移動金型２０がサブチャンバー１２に完全に侵入した状態で、壁１６が上昇し、サブチャンバー１１と１２の雰囲気が隔離される。次いで、サブチャンバー１２と１３の間に位置する壁１７が下降し、サブチャンバー１２と１３の雰囲気が連通する。搬送装置１９によって、移動金型２０をサブチャンバー１２からサブチャンバー１３に移動した後、壁１７を上昇する。こうすることで、サブチャンバー１１と１３を直接連通させることなくサブチャンバー１１から１３に移動金型２０を移送することができる。
【００３０】
サブチャンバー１３に移送された移動金型２０は、成形品取出部２１に位置付けられる。成形品取出部２１では、移動金型２０内で固化した成形品が、図示しない取出口から装置外に取り出される。次いで、空となった移動金型２０は、搬送装置１９により移動金型予熱部２２に移送される。移動金型予熱部２２では、次の射出成形のために移動金型２０が加熱される。
【００３１】
移動金型予熱部２２で加熱された移動金型２０は、搬送装置１９により、サブチャンバー１４、１１の順に移動される。まず、サブチャンバー１３と１４の間に位置する壁１８が下降し、サブチャンバー１３と１４の雰囲気を連通させる。次いで、搬送装置１９によって移動金型２０がサブチャンバー１３からサブチャンバー１４に移送される。移動金型２０がサブチャンバー１４に完全に侵入した状態で、壁１８が上昇し、サブチャンバー１３と１４の雰囲気が隔離される。次いで、サブチャンバー１４と１１の間に位置する壁１５が下降し、サブチャンバー１４と１１の雰囲気が連通する。搬送装置１９によって、移動金型２０をサブチャンバー１４からサブチャンバー１１に移動した後、壁１５を上昇する。こうすることで、サブチャンバー１３と１１を直接連通させることなくサブチャンバー１３から１１に移動金型２０を移送することができ、サブチャンバー１３における移動金型予熱部２２で発生した熱がサブチャンバー１１に伝わることが防止される。
【００３２】
以上のように、移動金型２０を本成形装置の各動作部間で移動させることにより、一連の成形作業が行われる。本成形装置の搬送装置１９には、上述の通り４本のアームが設けられているので、４つの移動金型をそれぞれの動作部で同時に処理することができる。例えば、射出充填部において、ある移動金型２０に溶融樹脂の充填が行われている最中に、溶融樹脂充填の準備段階として別の移動金型２０が移動金型予熱部２２で加熱される。このような、装置内部での効率的な作業が行われることにより、成形品のスループットが向上される。
【００３３】
【変形例】
本発明における変形例について、図１を用いて説明する。上記実施例では、移動金型２０に溶融樹脂を充填した後に、移動金型２０を型締部４に移動し、型締部４において溶融樹脂の型締めを行ったが、本変形例では、移動金型２０に溶融樹脂を充填した後に、移動金型２０を射出充填部５下方に配置した状態で、ステージ７０に連結したモーター９０を駆動して移動金型２０を回転させる。金型が回転することにより、移動金型２０上に射出充填された溶融樹脂は移動金型２０の遠心力の影響で金型表面全体に広がり、その膜厚が均一となる。この状態で、ステージ７０に埋設された冷却装置（不図示）等を用いて冷却することにより、熱可塑性樹脂を形成することができる。この方法を用いることにより、型締めすることなく、厚さ０．１ｍｍ程度の薄い成形品を成形することが可能である。
【００３４】
上記実施例及び変形例では、ペレット（成形材料）として、ポリカーボネートを用いたが、これに限らず、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリメチルペンテン、ポリエーテルイミド、ＡＢＳ樹脂等、または、それらの共重合体を用いることができる。特に、ＣＯ２が溶解することでガラス転移温度が低下する熱可塑性樹脂が望ましい。
【００３５】
上記実施例及び変形例では、溶融樹脂の充填を一箇所のゲートから行ったが、複数のゲートを設けて、それらのゲートから溶融樹脂の充填を行ってもよい。複数のゲートから溶融樹脂を充填した場合、一箇所のゲートから充填した場合よりも溶融樹脂は移動金型２０内に一層均一に充填され、一様に冷却される。一又は複数のゲートを配置する位置を、成形品の形状に合わせて適宜調整してもよい。これにより、成形品の形状に応じて、移動金型への一層効率的な溶融樹脂の充填が可能となる。
【００３６】
上記実施例及び変形例では、サブチャンバー１１とは異なるサブチャンバー１３にて移動金型２０を予め加熱したが、移動金型２０が載置されるステージ７０に内蔵したヒーター７１を用いて、サブチャンバー１１内で移動金型２０を加熱してもよい。また、上記実施例では、金型パターンの転写工程において、プレス金型５４に溶融樹脂を接触させて溶融樹脂の表面を温度制御したが、プレス金型５４が設置されるプレスピストン５３及び移動金型２０が載置されるプレスステージ５０にそれぞれ内蔵した、ヒーター７５及び冷却装置７６を用いて温度制御を行ってもよい。ヒーター７５及び冷却装置７６を用いてプレス金型５４及び移動金型２０を温度制御することによって、溶融樹脂が急冷されることを防止する。これにより、溶融樹脂表面の冷却ムラの発生や発泡を抑制できる。冷却装置７６として、冷却水を還流させてもよい。また、電磁弁７７を作動させることにより、チャンバー内のＣＯ２をチャンバー外に逃がすことで、溶融樹脂のガラス転移温度を低下させ冷却を促進させてもよい。
【００３７】
溶融樹脂が固化した後またはプレス金型５４と移動金型２０が嵌合した状態で、サブチャンバー内のＣＯ２の入替えを行ってもよい。この入替えは以下のような操作で行う。密閉されたサブチャンバー１１を、電磁弁６０を介して大気開放した後に、電磁弁６１を作動させることにより、真空ポンプ３２で急速に減圧する。次いで、電磁弁６２を作動することにより、加圧ＣＯ２発生装置３９からサブチャンバー１１に加圧ＣＯ２を供給する。これにより、サブチャンバー内に発生した余分な酸素や樹脂からの揮発成分、また、微細パターン内の残留ガス等を完全に排気することができる。
【００３８】
上記実施例では、サブチャンバー内で移動金型２０を移動させて溶融樹脂の射出充填及び金型パターンの転写を行ったが、射出充填部５及び型締部４の移動機構を設けて、移動金型２０を固定した状態で、射出充填部５及び型締め部４を移動させることにより射出充填及び金型パターン転写を行ってもよい。さらに、射出充填部５及び型締め部４をそれぞれ独立したチャンバー内に設置して、射出充填及び金型パターン転写を行ってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明においては、溶融樹脂の粘性が均一且つ低い状態で金型に充填されるので、特に、流動性の低い成形材料を用いた成形には好適である。また、金型がチャンバー内で開放された状態で溶融樹脂が充填されるので、大型な成形品を製造する場合においても、溶融樹脂の充填圧や型締め時の圧力を低くすることができ、射出成形装置の構造を簡略化できる。さらに、溶融樹脂の射出充填後、型締め工程にて金型パターン転写を行わずに、金型を回転させることにより厚みが均一な成形品を製造することができるので、さらに射出成形装置を小型化することができる。
【００４０】
また、本発明においては、溶融樹脂の射出充填の際に、高圧の充填圧や型締圧を必要としないため、金型を薄くすることができる。この金型は熱容量が小さくなり、熱伝導効率も良くなる。したがって、金型の温度制御が容易であると共に、溶融樹脂の熱が金型によって急速に奪われることを抑制し、よって、樹脂内部の構造が非常に安定した成形品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置の射出充填部、型締部及びその下方に位置するサブチャンバーを概略的に示した断面図である。
【図２】  本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置におけるチャンバーの概略平面図である。
【図３】  本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置の溶融樹脂の充填の様子を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１，１１，１２，１３，１４  チャンバー
２  可塑化部
３  射出部
４  型締部
５  射出充填部
１５，１６，１７，１８  壁
２０  移動金型
２１  成形品取出部
２２  移動金型予熱部
２３  スタンパ
３３  シリンダ
４０  射出シリンダ
４１  射出プランジャー
４２  ゲート開閉シリンダ
５０  プレスステージ
５３  プレスピストン
５４  プレス金型
９０  モーター
【図１】
0003893080.tif 000002
【図２】
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【図３】
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