(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを形成するための鏡面成形部を有し、クリアランスを有して型板内に取り付けられた鏡面駒と、この鏡面駒及び型板を加熱する加熱手段とを備え、
前記鏡面駒が、前記鏡面成形部を有した駒本体と、この駒本体の中心軸と中心軸が一致した一体状態となっていると共に、駒本体の熱膨張率よりも大きな熱膨張率の材質によって形成され、前記加熱手段の加熱によって型板に優先的に密着して前記クリアランスを消失するように熱膨張する熱膨張部材とによって形成されていることを特徴とする射出成形金型。
【請求項２】
前記駒本体及び熱膨張部材は、それぞれの中心軸が一致するように組み付けられた状態で、外周部が同時に切削加工されていることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型。
【請求項３】
キャビティを形成するための鏡面成形部を有した駒本体と、この駒本体の中心軸と中心軸が一致した一体状態となっていると共に、駒本体の熱膨張率よりも大きな熱膨張率の材質によって形成された熱膨張部材とによって鏡面駒を形成し、この鏡面駒を型板内にクリアランスを有して取り付け、加熱によって前記熱膨張部材を膨張させて型板に密着させ、この密着状態で溶融樹脂をキャビティ内に射出して成形することを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学レンズ等のように比較的高い精度が要求される部品を容易にかつ高精度に成形することができる射出成形金型及び射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学レンズを射出成形する金型においては、光学面を精度良く成形するため、鏡面駒を使用している。図６はこのような鏡面駒を備えた射出成形金型を示し、対向する一対の型板１１０及び１２０に取付孔１１０ａ及び１２０ａが形成され、それぞれの取付孔１１０ａ、１２０ａに鏡面駒１３０、１４０が取り付けられており、鏡面駒１３０、１４０の間がキャビティ１５０となっている。
【０００３】
鏡面駒１３０、１４０はキャビティ１５０に臨む面が鏡面成形部１３０ａ、１４０ａとなっており、光学レンズの光学面を高精度で成形することができる。これに対し、高精度が要求されないレンズの外周部は、型板１１０、１２０側に成形部１７０を設けて成形している。２００は溶融樹脂が供給されるスプール、２１０は溶融樹脂をキャビティ１５０に射出するランナーである。
【０００４】
かかる鏡面駒１３０、１４０においては、型板１１０、１２０への取り付けを容易にするため、型板１１０、１２０の取付孔１１０ａ、１２０ａとの間に２〜５μｍのクリアランス１８０が設けられている。ところが、このようなクリアランス１８０を設けた構造では、成形される光学レンズの偏芯精度をクリアランス１８０以上に向上させることができないと共に、光軸がずれたり、大きなバリが生じる不都合がある。
【０００５】
特開平２−２０６５２３号公報には、このような不都合を解消する従来の射出成形金型が記載されている。この射出成形金型は、キャビティの一部を構成する内駒の外側に外駒を設けると共に、内駒を外駒より熱膨張率の大きな材質によって成形した構造となっている。
【０００６】
この射出成形金型では、溶融樹脂の射出工程前においては内駒と外駒との間の摺動部にクリアランスを有している。これに対し、射出工程では金型内に射出された溶融樹脂により金型が加熱されて高温になることにより、内駒が膨張する。この膨張によって、射出工程前の内駒と外駒との間の摺動部におけるクリアランスが完全に密閉された状態となり、内駒と外駒とが完全に固定された嵌合状態となる。これにより、内駒と外駒との中心軸が一致した状態になり、偏芯精度の高い成形品を成形することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の射出成形金型では、射出樹脂による温度変化によってのみ内駒を膨張させるため、クリアランスが必要以上に大きい場合には外駒と内駒とを完全な密閉状態に保つことができない。また、内駒が鏡面駒である場合には、密閉時における外駒からの圧縮作用により、鏡面成形部の面精度が劣化する問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、請求項１、２の発明は、型板と鏡面駒との間のクリアランスを確実に密閉させ、しかも偏芯が極めて少ない状態で成形することができる射出成形金型を提供する事を目的とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の射出成形金型を用いて、高精度に成形することができる射出成形方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の射出成形金型は、キャビティを形成するための鏡面成形部を有し、クリアランスを有して型板内に取り付けられた鏡面駒と、この鏡面駒及び型板を加熱する加熱手段とを備え、前記鏡面駒が、前記鏡面成形部を有した駒本体と、この駒本体の中心軸と中心軸が一致した一体状態となっていると共に、駒本体の熱膨張率よりも大きな熱膨張率の材質によって形成され、前記加熱手段の加熱によって型板に優先的に密着して前記クリアランスを消失するように熱膨張する熱膨張部材とによって形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明では、駒本体及び熱膨張部材によって形成された鏡面駒が型板との間にクリアランスを有しているため、型板への組み込みを容易に行うことができる。
【００１２】
この組み込み状態で加熱されることによって、熱膨張部材が優先的に膨張して型板に密着するため、熱膨張部材の中心軸が型板の中心軸と一致する。一方、駒本体の中心軸と熱膨張部材の中心軸は予め一致しているため、鏡面駒全体の中心軸が型板の中心軸と一致する。従って、偏芯が極めて少なくなるため、高精度に射出成形することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明であって、前記駒本体及び熱膨張部材は、それぞれの中心軸が一致するように組み付けられた状態で、外周部が同時に切削加工されていることを特徴とする。
【００１４】
このように中心軸を一致させた組み立て状態で外周部が切削加工されることにより、上述した請求項１の作用を確実に行うことができる。
【００１５】
請求項３の発明の射出成形方法は、キャビティを形成するための鏡面成形部を有した駒本体と、この駒本体の中心軸と中心軸が一致した一体状態となっていると共に、駒本体の熱膨張率よりも大きな熱膨張率の材質によって形成された熱膨張部材とによって鏡面駒を形成し、この鏡面駒を型板内にクリアランスを有して取り付け、加熱によって前記熱膨張部材を膨張させて型板に密着させ、この密着状態で溶融樹脂をキャビティ内に射出して成形することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明では、鏡面駒がクリアランスを有するように型板に組み込まれるため、型板への組み込みを容易に行うことができる。また、加熱によって熱膨張部材が膨張して型板に密着するため、鏡面駒の中心軸と型板の中心軸とが一致する。そして、この状態で溶融樹脂を射出するため、精度良く成形することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の射出成形金型を示し、固定型１及び可動型２を備えている。
【００１８】
固定型１は、固定側取付板４に固定側型板３が取り付けられることによって構成されている。これに対し可動型２は、可動側取付板７にスペーサ６を介して可動側型板５が取り付けられることによって構成されている。また、可動側取付板７には突出し板８が取り付けられ、突出し板８に取り付けられたエジェクタピン１９の先端が可動側型板５に摺動可能に挿入されている。
【００１９】
固定側型板３及び可動側型板５には、円筒状の取付孔１７、１８が対向するように形成されており、これらの取付孔１７、１８には、円柱状の固定側鏡面駒１５、可動側鏡面駒１６がそれぞれ取り付けられている。これらの固定側鏡面駒１５及び可動側鏡面駒１６はいずれも、室温下で２〜５μｍ程度のクリアランス３１、３２を有してそれぞれの取付孔１７、１８に取り付けられるものである。
【００２０】
固定側鏡面駒１５、可動側鏡面駒１６の対向面は型締めされることによって成形用のキャビティ１４を形成し、固定側鏡面駒１５の対向面が鏡面成形部１４ａ、可動側鏡面駒１６の対向面が鏡面成形部１４ｂとなっている。これらの鏡面成形部１４ａ、１４ｂによって光学レンズの光学面が成形される。図示する形態では、鏡面成形部１４ａ、１４ｂは凹み状となっており、両凸レンズを成形するが、凹凸の組み合わせは任意に変更することができるものである。
【００２１】
固定側型板３及び可動側型板５には、加熱手段としての温調孔２１、２２が形成されている。温調孔２１、２２はそれぞれの鏡面駒１５、１６の周囲に形成されており、熱流体が供給されることによって鏡面駒１５、１６及び型板３、５を加熱する。
【００２２】
固定側取付板４及び固定側型板３には、溶融樹脂が供給されるスプール４０が貫通している。スプール４０は可動側型板５の一部まで延びており、固定側型板３及び可動側型板５の突き合わせ面には、スプール４０と連通するランナー４１が形成され、このランナー４１がキャビティ１４に連通している。なお、上述したエジェクタピン１９の先端面はスプール４０に臨んでいる。
【００２３】
図２は鏡面駒１５、１６部分を拡大して示しており、鏡面駒１５、１６は、いずれもキャビティ１４側に位置する駒本体１５ａ、１６ａと、キャビティ１４との反対側に位置する熱膨張部材１５ｂ、１６ｂとによって構成されている。これらは、いずれも平行度が精度良く調整された円柱状に形成されて組み立てられている。この場合、レンズの光学面を成形する鏡面成形部１４ａ、１４ｂは駒本体１５ａ、１６ａに形成されている。
【００２４】
この実施の形態において、駒本体１５ａ、１６ａ及び型板３、５は線膨張係数が室温下で１１．１×１０-6／℃、成形温度下で（約１２０℃）で１１．６×１０-6／℃のステンレス材料が使用されている。これに対し、熱膨張部材１５ｂ、１６ｂはこれらよりも熱膨張率が大きな材質によって形成されており、この実施の形態では、線膨張係数が室温下で約２２．０×１０-6／℃、成形温度下で（約１２０℃）約２３．３×１０-6／℃のアルミニウム材料が使用されている。
【００２５】
対応した駒本体及び熱膨張部材１５ａ及び１５ｂ、１６ａ及び１６ｂは、ボルト等の締結部材２０によって結合されることによって、鏡面駒１５、１６を形成している。結合に際しては、駒本体１５ａ、１６ａの中心軸と対応した熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの中心軸とが相互に一致するように行われるものである。
【００２６】
また、駒本体１５ａ、１６ａ及び熱膨張部材１５ｂ、１６ｂは締結部材２０によって結合された状態で、それぞれの外周部が同時に切削加工されて仕上げられている。この切削加工では、外径が取付孔１７、１８よりも約２〜５μｍ程度小さくなるように加工されるものである。このような同時加工では、駒本体１５ａ、１６ａの中心軸及び熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの中心軸がずれることがなく、中心軸の一致状態を確保することができる。
【００２７】
このような実施の形態では、固定側及び可動側の鏡面駒１５、１６は、室温下（２２℃程度）において、各型板３、５に形成された取付孔１７、１８に対し、外径が２〜５μｍ程度のクリアランス３１、３２を有するように作成されているため、それぞれの取付孔１７、１８に容易に取り付けることができる。
【００２８】
この取り付け状態で、各温調孔２１、２２に熱媒体を循環させ、成形温度まで昇温すると、各型板３、５及び各鏡面駒１５、１６が熱膨張する。この熱膨張では熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの熱膨張率が大きいため、駒本体１５ａ、１６ａ及び型板３、５よりも大きく膨張する。このため、図３に示すように熱膨張部材１５ｂ、１６ｂは、駒本体１５ａ、１６ａよりも優先的に型板３、５に密着して、クリアランス３１、３２を消失させる。
【００２９】
かかる密着によって、熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの中心軸が型板３、５の取付孔１７、１８の中心軸に一致する。また、駒本体１５ａ、１６ａの中心軸は、組み立て時に熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの中心軸と一致しているため、結果として型板３、５の取  付孔１７、１８の中心軸と駒本体１５ａ、１６ａの中心軸とが一致した状態となる。
【００３０】
従って、この状態で溶融樹脂をスプール４０からキャビティ１４内に射出して成形することによって、極めて偏芯が少なく、高精度の部品を成形することができる。この成形後においては、型開きした後、突き出し板８に連結されたエジェクタピン１９によって突き出すことによって型外へ取り出す。
【００３１】
このような実施の形態では、金型使用温度下において熱膨張部材１５ｂ、１６ｂが型板３、５の取付孔１７、１８に密着するように構成しているため、極めて偏芯の少ない金型とすることができる。また、鏡面駒１５、１６の駒本体１５ａ、１６ａが型板３、５の取付孔１７、１８と接触することがないため、圧縮変形による鏡面駒１５、１６の面精度の劣化を防止することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
図４及び図５は、本発明の実施の形態２を示し、実施の形態１と同一の部材は同一の符号によって対応させてある。
【００３３】
この実施の形態においては、熱膨張率部材１５ｂ、１６ｂがリング状となっている。リング状の熱膨張部材１５ｂ、１６ｂは、高さおよび外径が同一で、肉厚は少なくとも２〜３ｍｍ程度である。
【００３４】
一方、駒本体１５ａ、１６ａは、リング状の熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの高さよりも若干大きい幅で、鏡面成形部１４ａ、１４ｂと反対側の底面１５ｅ、１６ｅの外周に段差部１５ｃ、１６ｃが形成されている。熱膨張部材１５ｂ、１６ｂはこの段差部１５ｃ、１６ｃに嵌合することによって取り付けられている。なお、底面１５ｅ、１６ｅの外径は熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの内径よりも若干大きくなるように設定されている。この大きさは室温から金型使用温度まで昇温した際に、熱膨張部材１５ｂ、１６ｂのリング内径が膨張する量と同一かまたはそれ以上に相当している。
【００３５】
各鏡面駒１５、１６の駒本体１５ａ、１６ａと熱膨張部材１５ｂ、１６ｂとは、熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの内径が駒本体１５ａ、１６ａの外径よりも若干大きくなる程度まで加熱した状態で互いに嵌合されて組み立てられる。また、各型板３、５の取付孔１７、１８と各駒本体１５ａ、１６ａとは底面１５ｅ、１６ｅで相互に接触するが、熱膨張部材１５ｂ、１６ｂと取付孔１７、１８とは接触しないようになっている。さらに、熱膨張部材１５ｂ、１６ｂのそれぞれの外径と内径および駒本体１５ａ、１６ａの最外径と段差部１５ｃ、１６ｃの外径はいずれも同時の切削加工により形成されるものである。この実施の形態においても、駒本体１５ａ、１６ａ及び熱膨張部材１５ｂ、１６ｂはその中心軸が一致するように組み立てられる。
【００３６】
この実施の形態では、金型使用温度への昇温により熱膨張部材１５ｂ、１６ｂが優先的に各型板３、５の取付孔１７、１８と密着する。このとき熱膨張部材１５ｂ、１６ｂの内周も膨張により拡大するが、各駒本体１５ａ、１６ａと焼き嵌めによる圧入が施されているため、両者間にクリアランスが発生することはない。また、各鏡面駒１５、１６の底面１５ｅ、１６ｅと、各型板３、５の取付孔１７、１８の底面との間においてのみ、成形による圧力が作用するため、熱膨張部材１５ｂ、１６ｂが塑性クリープ変形を生じることがない。
【００３７】
従って、この実施の形態では、熱膨張部材１５ｂ、１６ｂに成形による圧力が直接加わらないため、クリープ変形を起こすことがなく、従って、常に安定した寸法の成形品を成形することができる。
【００３８】
【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、駒本体及び熱膨張部材からなる鏡面駒が型板との間にクリアランスを有しているため、型板への組み込みを容易に行うことができる。また、この鏡面駒は加熱されることによって、熱膨張部材が優先的に膨張して型板に密着し、鏡面駒の中心軸が型板の中心軸を一致するため、偏芯が極めて少なくなり、高精度に射出成形することができる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、駒本体と熱膨張部材の中心軸を一致させた組み立て状態で外周部が切削加工されるため、これらの中心軸を確実に一致させることができる。
【００４０】
請求項３の発明によれば、鏡面駒がクリアランスを有するように型板に組み込まれるため、型板への組み込みを容易に行うことができ、しかも、加熱により熱膨張部材が膨張して型板に密着して鏡面駒の中心軸と型板の中心軸とが一致するため、部品を精度良く射出成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の射出成形金型の部分断面図である。
【図２】実施の形態１の鏡面駒部分の拡大断面図である。
【図３】熱膨張した状態の鏡面駒部分の拡大断面図である。
【図４】実施の形態２の鏡面駒部分の拡大断面図である。
【図５】熱膨張した状態の鏡面駒の拡大断面図である。
【図６】光学レンズを成形する一般的な射出成形金型の断面図である。
【符号の説明】
３  固定側型板
５  可動側型板
１４  キャビティ
１５  １６  鏡面駒
１５ａ  １６ａ  駒本体
１５ｂ  １６ｂ  熱膨張部材
１７  １８  取付孔
２１  ２２  温調孔
【図１】
0003850112.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003850112.tif 000004
【図４】
0003850112.tif 000005
【図５】
0003850112.tif 000006
【図６】
0003850112.tif 000007