(57)【要約】【課題】成形品にバリを生じにくくすることができる成形用金型、成形装置、及び成形品の成形方法を提供する。【解決手段】成形装置１００は、金型１１０を有する。金型１１０は、下型１１４と、下型１１４と接触する上型１１６とを有し、下型１１４と上型１１６との間に熱硬化性樹脂を保持するキャビティ１２０が形成される。金型１１０は、下型１１４と上型１１６とが接触するパーティング面１４４に配置され、キャビティ１２０に保持された光硬化性樹脂と接触して、キャビティ１２０に保持された光硬化性樹脂に押圧されて弾性変形する弾性体１５０をさらに有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型部材と、
前記第１の金型部材と接触する第２の金型部材と、
を有し、
前記第１の金型部材と前記第２の金型部材との間に、成形材料を保持する保持室が形成され、
前記第１の金型部材と前記第２の金型部材とが接触する接触部に配置され、前記保持室に保持された成形材料と接触して、前記保持室に保持された成形材料に押圧されて弾性変形する弾性体をさらに有する成形用金型。
【請求項２】
前記保持室を複数有し、
複数の前記保持室に保持される成形材料が注入される一つの注入口を有する請求項１記載の成形用金型。
【請求項３】
光学部品を成形するために用いられ、
前記弾性体は、成形された光学部品の光学機能部以外の部分に接触する位置に配置されている請求項１又は２記載の成形用金型。
【請求項４】
第１の金型部材と、
前記第１の金型部材と接触する第２の金型部材と、
を有し、
前記第１の金型部材と前記第２の金型部材との間に、成形材料を保持する保持室が形成され、
前記保持室に成形材料を注入する注入装置と、
前記第１の金型部材と前記第２の金型部材とが接触する接触部に配置され、前記保持室に保持された成形材料と接触して、前記保持室に保持された成形材料に押圧されて弾性変形する弾性体と、
をさらに有する成形装置。
【請求項５】
第１の金型部材と第２の金型部材とを接触させて、前記第１の金型部材と前記第２の金型部材との間に成形材料を保持する保持室を形成する工程と、
前記第１の金型部材と前記第２の金型部材とが接触する接触部に配置された弾性体が、前記保持室に保持された成形材料と接触して、前記保持室に保持された成形材料に押圧されて弾性変形するように前記保持室の成形材料を注入する工程と、
を有する成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形用金型、成形装置、及び成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、転写面を有するキャビティと、該キャビティに連通する樹脂供給路と、該樹脂供給路の一部に設けられた樹脂封止機構とを有する成型装置を用い、かつ硬化性樹脂を用いて光学部品を製造する方法において、前記キャビティに前記樹脂供給路を通して液状の前記硬化性樹脂を注入する第１の工程と、次いで、前記硬化性樹脂を液状からゲル状になるように所定の硬化率まで硬化させる第２の工程と、次いで、前記キャビティに所定の圧力が立つまで最終成形品に必要な量の前記硬化性樹脂を再度注入する第３の工程と、次いで、前記樹脂封止機構により封止を行い、取り出しても変形しない程度まで硬化させる第４の工程とを含むことを特徴とする光学部品の製造方法が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、レンズ面の外周にフランジを設け、成形加工されるプラスチックレンズにおいて、前記フランジにおける光軸方向の何れか一方のフランジ面に、鏡枠へ装着するときに基準面となる第１のフランジ面と、該第１のフランジ面より段差を有して光軸方向に後退させた第２のフランジ面とを有し、前記第２のフランジ面若しくは前記フランジの側部に、２つの成形用金型の嵌合部が位置して成形されることを特徴とするプラスチックレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８０７号公報
【特許文献２】特開平９−１３１８０２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、これらの技術では、成形品にバリが生じやすいとの問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、成形品にバリを生じにくくすることができる成形用金型、成形装置、及び成形品の成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る本発明は、第１の金型部材と、前記第１の金型部材と接触する第２の金型部材と、を有し、前記第１の金型部材と前記第２の金型部材との間に、成形材料を保持する保持室が形成され、前記第１の金型部材と前記第２の金型部材とが接触する接触部に配置され、前記保持室に保持された成形材料と接触して、前記保持室に保持された成形材料に押圧されて弾性変形する弾性体をさらに有する成形用金型である。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、前記保持室を複数有し、複数の前記保持室に保持される成形材料が注入される一つの注入口を有する請求項１記載の成形用金型である。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、光学部品を成形するために用いられ、前記弾性体は、成形された光学部品の光学機能部以外の部分に接触する位置に配置されている請求項１又は２記載の成形用金型である。
【００１０】
請求項４に係る本発明は、第１の金型部材と、前記第１の金型部材と接触する第２の金型部材と、を有し、前記第１の金型部材と前記第２の金型部材との間に、成形材料を保持する保持室が形成され、前記保持室に成形材料を注入する注入装置と、前記第１の金型部材と前記第２の金型部材とが接触する接触部に配置され、前記保持室に保持された成形材料と接触して、前記保持室に保持された成形材料に押圧されて弾性変形する弾性体と、をさらに有する成形装置である。
【００１１】
請求項５に係る本発明は、第１の金型部材と第２の金型部材とを接触させて、前記第１の金型部材と前記第２の金型部材との間に成形材料を保持する保持室を形成する工程と、前記第１の金型部材と前記第２の金型部材とが接触する接触部に配置された弾性体が、前記保持室に保持された成形材料と接触して、前記保持室に保持された成形材料に押圧されて弾性変形するように前記保持室の成形材料を注入する工程と、を有する成形品の成形方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、成形品にバリを生じにくくすることができる成形用金型、成形装置、及び成形品の成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る成形用金型及び成形装置を用いて製造される成形品を示す図であって、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ面の断面図である。
【図２】図１に示す成形品の一部であり、図１に示す点線Ｂで囲まれた部分を拡大して示す図であって、図２（ａ）は平面時であり、図２（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る成形装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】図３に示す成形装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】図３に示す成形装置が有するコントローラを示すブロック図である。
【図６】図３に示す成形装置を用いた成形品の成形方法を示す流れ図である。
【図７】図３に示す成形装置の変形例の一部を拡大して示す断面図である。
【図８】第１の比較例に係る成形装置の一部を拡大して示す図である。
【図９】第２の比較例に係る成形装置の一部を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る金型及び成形装置を用いて形成される成形品が示されている。成形品１０は、例えば樹脂からなり、例えば射出成形によって製造され、単数又は複数の光学部品部３０と、光学部品部３０と一体をなすランナ部１４とを有する。
【００１５】
ランナ部１４は、略円柱形状の円柱部１６と、円柱部１６の例えば下端部近傍から放射状に伸びる単数、又は複数の第１の放射部１８と、第１の放射部の外側に配置された環状部２０と、環状部２０のから外側に放射状に伸びる単数、又は複数の第２の放射部２２とを有する。第１の放射部１８は、この実施形態においては、円柱部１６から略等間隔に、４５度の間隔で８個が設けられている。
【００１６】
第２の放射部２２は、この実施形態においては、環状部２０から略等間隔に、４５度の間隔で８個が設けられている。また、第２の放射部は２２は、円柱部１６を中心とする円の円周方向において、第１の放射部２２と重ならないように配置されている。また、第２の放射部は２２は、円柱部１６を中心とする円の円周方向において、互いに隣り合う２つの第１の放射部２２から等距離となるように配置されている。
【００１７】
光学部品部３０は、第２の放射部２２の先端部側に、それぞれ１個、合計で８個が設けられている。
【００１８】
図２には、成形品１０の要部であって、図１（ａ）における点線Ｂで囲まれた部分が拡大して示されている。図２に示されるように、光学部品部３０には、上面側から突出するように非球面形状からなる凸部３２が形成され、下面から突出するように凸部３４が形成されていて、凸部３２と凸部３４とで囲まれる部分が、例えば通過する光を屈折させる等の光学機能部として用いられる。
【００１９】
光学部品部３０と第２の放射部２２とは、ゲート部３６でつながっている。ゲート部３６は、成形品１０を射出成形で形成する際に、光学部品部３０を成形するためのキャビティ内に樹脂を注入するために用いられるゲートに相当する部分である。ゲート部３６を切断することで、光学部品部３０を他の部分から切り離し、切り離された光学部品部３０が、成形品である例えばレンズ等の光学部品として用いられる。
【００２０】
図３には、本発明の実施形態に係る成形装置１００が示されている。成形装置１００は、本発明の実施形態に係る金型１１０と、注入装置１８０とを有する。
【００２１】
金型１１０は、第１の金型部材として用いられる下型１１４と、下型１１４に接触する第２の金型部材として用いられる上型１１６とを有する。下型１１４は、通常、設置面に固定されて用いられる。上型１１６には、移動装置１７０が取り付けられている。移動装置１７０は、上型１１６を下型１１４に対して接離させるように、例えば上下方向に移動させる。
【００２２】
下型１１４と上型１１６との間には、上型１１６が下型１１４に接触した状態においてキャビティ１２０が形成される。キャビティ１２０は、保持室として用いられていて、例えば樹脂等の成形材料を保持する。断面図である図３には、２つだけが示されているものの、金型１１０においては、８個のキャビティ１２０が形成され、これら８個のキャビティ１２０に保持された形成材料を硬化させることで、８個の光学部品部３０（図１参照）が成形される。
【００２３】
この実施形態に係る成形装置１００では、成形材料として、例えば、熱硬化性の樹脂を用いることができる。より具体的には、熱硬化性樹脂として、例えば、エポシキ系の樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としてエポキシ系樹脂を用いることに替えて、例えば、ポリイミド系樹脂、尿素樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることもできる。
【００２４】
また、成形材料として熱硬化性樹脂を用いることに替えて、例えば紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂を用いることもできる。また、レンズを成形する場合の成形材料としては、光を透過する透過性樹脂を用いることができる。より具体的には、光透過性樹脂である、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリカーボネートなどのアリル系樹脂 、メタクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂等を成形材料として用いることができる。
【００２５】
また、金型１１０は、熱源１４０を有する。熱源１４０は、下型１１４及び上型１１６のキャビティ１２０近傍に配置されている。熱源１４０は、キャビティ１２０に保持された熱硬化性樹脂である成形材料を加熱し、キャビティ１２０内で成形材料を硬化させる。成形材料として光硬化性樹脂を用いる場合、熱源１４０に替えて、キャビティ１２０内に保持される成形材料に光を照射し、キャビティ１２０内の樹脂を硬化させる光源が設けられる。
【００２６】
また、金型１１０は、ランナ１３０を有する。ランナ１３０は、キャビティ１２０に金型１１０の外部から供給された材料を導く流路であり、上型１１６に略鉛直方向に形成された第１のランナ１３２と、下型１１４と上型１１６とが接触した際に形成される第２のランナ１３４とを有する。
【００２７】
上型１１６には、成形材料を注入するための１つの注入口１３８が１つ形成されている。注入口１３８は、ランナ１３０によって、８つのキャビティ１２０と繋がっている。このため、１つの注入口から注入された成形材料が、ランナ１３０によって、８つのキャビティ１２０に導かれる。
【００２８】
注入装置１８０は、成形材料を、注入口１３８とランナ１３０とを介してキャビティに注入する。
【００２９】
図４には、金型１１０の一部が拡大して示されている。
図４に示されるように、金型１１０は、弾性体１５０を有する。弾性体１５０は、下型１１４と上型１１６との接触部であるパーティング面１４４に配置されていて、キャビティ１２０に保持された樹脂に接触して、キャビティ１２０に保持された樹脂に押圧されて変形するようになっている。弾性体１５０は、キャビティ１２０の外周を覆うように、環状に配置されていて、下型１１４と上型１１６との間に生じる隙間をシーリングしている。また、弾性体１５０は、成形材料に押圧されることで、樹脂を、キャビティ１２０の内側に向けて、パーティング面１４４から遠ざける方向に樹脂を押圧する。
【００３０】
また、弾性体１５０は、樹脂が硬化し、成形品１０が成形した状態において、成形品の光学機能部である凸部３２（図２参照）及び凸部３４（図２参照）以外の位置の接触する位置に配置されている。弾性体１５０としては、耐熱性を有する弾性体であり、ゴムである例えばシリコンゴムを用いることができる。耐熱性を有するゴムとして、シリコンゴムを用いることに替えて、例えば、天然ゴム（ＲＳＳ、ＴＳＲ、ＭＳＲ、ＳＴＲ、ＳＩＲ、ＳＶＲなど）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ），ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＣＨＲ（エピクロルヒドリンゴム）、ＣＳＭ（クロロスルフォン化ポリエチレン）、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等を用いることもできる。弾性体１５０は、下型１１４に固定しても良いし、上型１１６に固定しても良いし、下型１１４と上型１１６との間に挟みこむだけとしても良い。
【００３１】
図５には、成形装置１００が有するコントローラ２００が示されている。コントローラ２００は、成形装置１００を制御する制御部として用いられていて、例えば、ＣＰＵ等の制御回路を有し、熱源１４０、移動装置１７０、注入装置１８０等を制御する。
【００３２】
図６には、成形装置１００を用いた成形品の成形方法が示されている。
図６に示すように、一連の成形方法が開始すると、最初の工程であるキャビティ形成工程Ｓ１０で、コントローラ２００は、移動装置１７０を制御して、上型１１６を下方向に移動させ、上型１１６と下型１１４とを接触させて、上型１１６と下型１１４との間にキャビティ１２０を形成させる。
【００３３】
次の工程である成形材料注入工程Ｓ２０では、コントローラ２００は、注入装置１８０を制御して、注入装置１８０にキャビティ１２０内へ成形材料を注入させる。この際、弾性体１５０が、キャビティ１２０に保持された成形材料と接触して、キャビティ１２０に保持された成形材料に押圧されて弾性変形する。
【００３４】
次の工程である成形材料硬化工程Ｓ３０では、コントローラ２００は、熱源１４０を制御して、熱源１４０にキャビティ１２０内に保持された樹脂を加熱させ、キャビティ１２０内に保持された熱硬化性樹脂からなる成形材料を硬化させる。
【００３５】
次の工程である成形品取り出し工程Ｓ４０では、コントローラ２００は、上型１１６を上方向に移動させて、成形品を取り出すことができるようにすることで一連の成形工程が終了する。その後、取り出された成形品の光学部品部３０がランナ部１４から切断されて、切断された部分が光学部品であるレンズとして用いられる。
【００３６】
図７には、金型１１０の変形例が示されている。
先述の本発明の実施形態に係る金型１１０においては、パーティング面１４４は、硬化して光学部品部３０となる部分の上側の面と下側の面との間の位置に形成されていた（図４参照）。これに対して、この変形例では、硬化して光学部品部３０となる部分の上側の面と連続するようにパーティング面１４４が形成されている。この変形例においても、弾性体１５０は、下型１１４と上型１１６との接触部であるパーティング面１４４に配置されていて、キャビティ１２０に保持された樹脂に接触して、キャビティ１２０に保持された樹脂に押圧されて変形するようになっている。
【００３７】
図８には、第１の比較例に係る金型１１０が示されている。この第１の比較例に係る金型は、本発明の実施形態に係る金型が有する弾性体１５０を有していない。このため、キャビティ１２０内の樹脂が、弾性体１５０によって、キャビティ１２０の内側に向けて、パーティング面１４４から遠ざける方向に樹脂を押圧されることがない。このため、下型１１４と上型１１６との間の隙間に樹脂が入り込みやすく、隙間に混んだ状態の樹脂が硬化することで形成されるバリが生じやすい。
【００３８】
図９には、第２の比較例に係る金型１１０が示されている。この第２の比較例に係る金型も、第１の変形例に係る金型と同様に弾性体１５０を有していないため、第１の変形例に係る金型と同様に、成形品にバリが生じやすい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上述べたように、本発明は、成形用金型、成形装置、及び成形品の成形方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０：成形品
１００：成形装置
１１０：金型
１１４：下型
１１６：上型
１２０：キャビティ
１４４：パーティング面
１５０：弾性体
【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】
2013000908.tif 000009
【図８】
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【図９】
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