(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側型板を有する固定側金型と可動側型板を有する可動側金型とが相対向して配置される成形用金型において、前記固定側型板及び前記可動側型板のそれぞれに熱媒体が通る温度調節用配管が設けられており、前記温度調節用配管は、前記熱媒体の出入り口となる温調開口部と、前記固定側金型及び可動側金型に設けられているキャビティの温度調節を行うキャビティ温調部とを備えると共に、前記温調開口部に低熱伝導部を設けたことを特徴とする成形用金型。
【請求項２】
前記温度調節用配管は金型のパーティング面に対する投影形状が略一致するように前記固定側金型及び可動側金型に設けられていることを特徴とする請求項１記載の成形用金型。
【請求項３】
前記固定側金型及び可動側金型に複数のキャビティが設けられており、前記キャビティ温調部は複数のキャビティに対し略等しい距離で離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の成形用金型。
【請求項４】
前記固定側金型及び可動側金型に単一のキャビティが設けられており、前記キャビティ温調部は単一のキャビティに対し略等しい距離で離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックレンズなどの成形品を射出成形によって成形する成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は実開平６−５０８２５号公報に記載された射出成形を行う従来の成形用金型を示し、１００は可動側金型の可動側型板である。この可動側型板１００には図示を省略した固定側金型の固定側型板が対向して配置される。可動側型板１００及び固定側型板には、レンズなどの成形品を成形するためのキャビティ１１０，１２０，１３０，１４０が複数設けられている。これらのキャビティ１１０，１２０，１３０，１４０にはランナ１５０及びゲート１６０を介して溶融樹脂が供給されて成形が行われる。
【０００３】
この成形用金型では、可動側型板１００及び固定側型板の内部に温度調節用配管１７０が設けられると共に、断熱部材１８０，１９０が設けられている。温度調節用配管１７０は複数のキャビティ１１０，１２０，１３０，１４０を囲むように矩形状に配置されており、内部に熱媒体２００が流通する。断熱部材１８０，１９０は熱媒体の出口側に近いキャビティ１３０，１４０における温度調節用配管１７０の外側に、温度調節用配管１７０を囲むように設けられており、出口側の熱媒体の温度低下を抑制している。これらの構造によって金型の温度の制御を均一化し、キャビティ１１０，１２０，１３０，１４０間の温度差を低減させて、均一な冷却を行うことができ、成形品のバラツキを低減させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来の成形用金型では、温度調節用配管１７０における熱媒体の出入り口１７０ａの流路の配置はキャビティを囲む流路１７０ｂの配置と異なっている。すなわち、出入り口１７０ａの周辺はキャビティ１１０，１２０，１３０，１４０を囲む流路１７０ｂと比べ、金型に占める割合が高くなるため、熱媒体と接する面積が大きくなり、出入り口部分に相対的に熱だまりが発生する。これにより、金型全体の熱分布のバラツキの原因となる。特に、金型の一定保温を目的とした熱媒体の循環の場合には、出入り口１７０ａの温度が金型の他の部分に比べて数度高くなる。
【０００５】
その結果、複数のキャビティを取り囲む温度調節用配管１７０の流路１７０ｂとキャビティとの距離が一定であっても、温度調節用配管１７０の出入り口１７０ａ部分に起因する金型全体の熱分布バラツキに影響され、出入り口１７０ａ部分に近いキャビティ１１０，１４０の温度が高くなり、キャビティ間の均一な温度制御が難しくなる。これにより成形精度が厳しい光学素子の成形においては、各キャビティ間の温度バラツキによって光学素子の光学機能面の曲率半径ｒに数１０μｍのバラツキが生じる。又、単一のキャビティが形成された成形用金型であっても、体積が大きい光学素子の場合にはキャビティを囲む周囲の温度が不均一となるため、部分によって収縮量が異なり、これにより光学素子の面精度が低下する原因となっている。
【０００６】
本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、簡単な構造で各キャビティの温度を均一にでき、成形品の収縮バラツキを少なくすることが可能な成形用金型を提供することを目的とする。
【０００７】
【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の発明は、固定側型板を有する固定側金型と可動側型板を有する可動側金型とが相対向して配置される成形用金型において、前記固定側型板及び前記可動側型板のそれぞれに熱媒体が通る温度調節用配管が設けられており、前記温度調節用配管は、前記熱媒体の出入り口となる温調開口部と、前記固定側金型及び可動側金型に設けられているキャビティの温度調節を行うキャビティ温調部とを備えると共に、前記温調開口部に低熱伝導部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この発明では、キャビティの温度を調節するキャビティ温調部へ熱媒体を導く温調開口部に低熱伝導部を配置することにより、温度調節用配管に熱媒体を流した場合に温調開口部からの放熱が抑えられるので不均一な熱の発生が減少する。このため、温度調節用配管から略等距離離れた位置にある複数のキャビティ間の温度差が低減する。また一個取りのキャビティにおいても同様に各部位に対する温度差を低減できる。以上のことから冷却時において異なるキャビティ間或いはキャビティの部分間での温度差が低減或いは均一となるため、収縮差のない高精度な成形品を成形することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明であって、前記温度調節用配管は金型のパーティング面に対する投影形状が略一致するように前記固定側金型及び可動側金型に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、温度調節用配管は金型のパーティング面に対する投影形状が略一致するように設けられるため、複数のキャビティの間での温度差あるいは単一のキャビティにおける各部分間での温度差を確実に低減又は均一とすることができ、収縮差のない成形品を成形することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の発明であって、前記固定側金型及び可動側金型に複数のキャビティが設けられており、前記キャビティ温調部は複数のキャビティに対し略等しい距離で離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、キャビティ温調部が複数のキャビティに対して略等しい距離となっているため、複数のキャビティの温度差が少なくなり、収縮差のない成形品を成形することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記固定側金型及び可動側金型に単一のキャビティが設けられており、前記キャビティ温調部は単一のキャビティに対し略等しい距離で離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、単一のキャビティに対してキャビティ温調部が略等しい距離で離れているため、キャビティの各部分での温度差が少なくなり、大きな成形品であっても収縮差のない成形品を成形することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の要素は同一の符号を付して対応させてある。
【００１６】
（実施の形態１）
図１〜図３は本発明の実施の形態１を示し、図１は成形用金型全体の部分破断断面図、図２はその可動側型板６のパーティング方向からの正面図、図３は温度調節用配管における温調開口部の部分断面図である。
【００１７】
固定側金型１及び可動側金型２が相対向して配置されることにより成形用金型が構成されている。固定側金型１は固定側取付板３に固定側型板４が取り付けられることにより形成されており、固定側型板４には成形品としてのレンズの光学機能面の一面を形成するための固定側入り子５が取り付けられている。可動側金型２は可動側取付板１３に受け板１２が取り付けられ、この受け板１２に可動側型板６が取り付けられて形成されている。可動側型板６にはレンズの光学機能面の他の一面を形成するための可動側入り子７が取り付けられている。これらの固定側金型１及び可動側金型２はステンレス鋼板、炭素鋼板、アルミニウム合金、銅合金、ニッケル合金などの熱伝導性の良好な金属によって形成されるものである。
【００１８】
対向している固定側入り子５及び可動側入り子７の間は、成形を行うためのキャビティ２０となっている。この実施の形態において、キャビティ２０は４カ所に形成されており、それぞれのキャビティ２０がスプルー８、ランナ９及びゲート１０に連通しており、これらを介して図示を省略した射出成形機からの溶融樹脂が射出されてレンズを成形する。各キャビティ２０は直径１５ｍｍ程度の外径を有しており、レンズの光学機能面を形成する形成面は２０〜５０ｍｍ程度の曲率半径となっている。
【００１９】
可動側型板６をパーティング面側から示す図２のように、可動側型板６は矩形の外形となっており、その外周の略中心となる位置にスプルー８が形成されており、４カ所のキャビティ２０はこのスプルー８に対して軸対称の位置に設けられている。そして、可動側型板６には４個のキャビティ２０を囲むように、温度調節用配管１１が設けられている。
【００２０】
温度調節用配管１１は熱媒体が供給されるものであり、その出入り口となる２カ所の温調開口部１１ａと、温調開口部１１ａに連通したキャビティ温調部１１ｄとを備えている。温調開口部１１ａは可動側型板６の一端面に開口しており、熱媒体供給装置の供給管（図示省略）と接続されることにより温調開口部１ａから熱媒体が流入し及び流出する。キャビティ温調部１１ｄは直径８ｍｍ程度の流路となっており、４カ所のキャビティ２０の外側を囲むように設けられている。
【００２１】
温度調節用配管１１のキャビティ温調部１１ｄは、いずれのキャビティ２０に対しても均等となるように配置されるものである。この実施の形態においては、各キャビティ２０とのｘ方向の距離ｈ１が等しいと共に、各キャビティ２０とのｙ方向の距離ｈ2 が等しくなっていると共に、これらの距離ｈ1 及びｈ2 も等しいように設定されている（ｈ1 ＝ｈ2 ）。また、各キャビティ２０と各キャビティ２０に近接するキャビティ温調部１１ｄまでの深さ方向の距離ｈ3 （図１参照）も等しいように設定されている。さらに、キャビティ温調部１１ｄの全長における深さ方向（紙面に垂直な方向）も一定の深さとなっている。
【００２２】
なお、この実施の形態では、ｈ1 ＝ｈ2 としたが、ｈ1 とｈ2 は異なっていても、各キャビティ２０相互におけるｈ1 が等しく且つ各キャビティ２０相互におけるｈ2 が等しい場合には、各キャビティがキャビティ温調部１１ｄから受ける熱影響がほぼ同じになる。従って、この場合にも、各キャビティ２０とキャビティ温調部１１ｄとの距離は等しくなり、均等に囲まれることになる。
【００２３】
図３は温度調節用配管１１の温調開口部１１ａにおける縦断面図を示し、温調開口部１１ａには、低熱伝導部１１ｂが設けられている。低熱伝導部１１ｂは筒状に形成されており、この筒体を温調開口部１１ａに圧入などによって嵌め込むことにより設けられるものである。
【００２４】
この低熱伝導部１１ｂは熱伝導率が２ｗ／ｍｋ以下のプラスチックあるいはセラミックスなどによって形成されており、厚さは例えば、１〜５ｍｍ程度である。かかる低熱伝導部１１ｂはキャビティ２０を囲むキャビティ温調部１１ｄ付近の熱分布に極力、影響を与えないように放熱を抑えるものであり、これにより温調開口部１１ａと接続されるキャビティ温調部１１ｄの周囲の温度上昇を抑制することができる。
【００２５】
かかる作用を行うものであれば、低熱伝導部１１ｂは可動側型板６の外面から温調開口部１１ａの直線部分の根元付近までを覆う程度でも良く、また、図４に示すように、キャビティ温調部１１ｄの一部を含めて覆うように構成しても良く、必要な断熱効果の程度により適宜、変更することができる。図２において、１１ｈは隣接した温調開口部１１ａの間隔、すなわち熱媒体の入り口と出口の間隔であり、この間隔１１ｈが開きすぎると、入り口と出口との間では低熱となるため、間隔１１ｈは温度調節用配管１１の管径の３倍以下とすることが良好である。
【００２６】
以上の温度調節用配管１１は図１から明らかなように、可動側受け板１２、固定側型板４、固定側取付板３にも、パーティング面から見て可動側型板４に設けられたものとほぼ同形状で、キャビティ２０に対して均等に、すなわち各温度調節用配管１１の投影面が重なるように設置されている。この温度調節用配管１１の設置本数は図１では、固定側取付板３、固定側型板４、可動側型板６、可動側受け板１２の４枚のプレートに各１本ずつ設置しているが、可動側金型２、固定側金型１に各々少なくとも１本設置されていれば良い。
【００２７】
このような実施の形態では、温度調節用配管１１における熱媒体の出入り口となる温調開口部１１ａに低熱伝導部材１１ｂを設けるため、温調開口部１１ａ付近の温度上昇を抑えることができる。従って、各キャビティ２０を囲むキャビティ温調部１１ｄへの温調開口部１１ａの周囲からの熱の伝達が抑えられ、キャビティ温調部１１ｄと等しい位置関係にある各キャビティ２０間の温度差、即ち各キャビティ温調部１１ｄと各キャビティ２０とのｘ方向、ｙ方向および深さ方向の距離がほぼ等しい関係になっている状態での各キャビティ２０間の温度差を１度以下に抑えるように温度制御することができる。これにより成形される成形品は各キャビティ２０間の冷却過程が均一になるため、キャビティ２０相互間での収縮率が少ない成形品を得ることができ、高精度に成形することができる。
【００２８】
図５はこの実施の形態の変形々態を示し、温度調節用配管１１におけるキャビティ温調部１１ｄが略円形となっている。また、この形態では、キャビティ温調部１１ｄの全体が熱媒体が通る流路溝１１ｆと、この流路溝１１ｆを塞ぐ温調管シール１１ｃとによって形成されている。この形態においても、各キャビティ２０とキャビティ温調部１１ｄとのＸ方向の距離ｈ１及びｙ方向の距離ｈ２が各キャビティ２０間で等しく設定されていると共に、温調開口部１１ａに低熱伝導部１１ｂを設けることにより、同様に作用することができる。
【００２９】
図６はこの実施の形態の別の変形々態を示し、温度調節用配管１１のキャビティ温調部１１ｄが各キャビティ２０の下側を通るように配置されている。この場合においても、温調開口部１１ａに低熱伝導部１１ｂを設けると共に、各キャビティ２０に対するキャビティ温調部１１ｂのｘ及びｙ方向の距離ｈ1 ，ｈ2 を上述した実施の形態と同様にすることにより、成形品の冷却を均一にすることができ、高精度に成形することができる。
【００３０】
図７及び図８は成形用金型に対する温度調節用配管１１の配設例を示す。温度調節用配管１１は図８に示すように、少なくとも成形を行う固定側型板４及び可動側型板６に配置するものであれば良く、図１に示す固定側取付板３、固定側型板４、可動側型板６及び可動側受け板１２に対する配置のみならず、図７に示すように、可動側型板６などの一のプレートに複数本設けることも可能である。なお、これらの図では、キャビティ温調管１１ｄによって温度調節用配管１１を示すものである。
【００３１】
図９及び図１０は成形用金型へのキャビティ２０及びランナ９の配置例を示す。この実施の形態では、キャビティ２０とキャビティ温調管１１ｄとの配置が均等であれば、キャビティ２０、ランナ９の配置は自由に選択できるものである。すなわち、その一例としての図９では、一のキャビティ２０ａとキャビティ温調管１１ｄとの関係は、ｘ軸方向でｈ5 、ｙ軸方向でｈ６となり、他のキャビティ２０ｂとキャビティ温調管１１ｄとの関係はｘ軸方向でｈ７、ｙ軸方向でｈ８となる場合、ｈ5 とｈ8 は等しく、またｈ6 とｈ7 は等しくなるように設定することにより、キャビティ２０ａ、２０ｂはキャビティ温調管１１ｄから同じ温度の影響を受けることができる。この関係をその他のキャビティに同様に適用することにより全てのキャビティを同じ温度環境とすることができる。
【００３２】
図１０では、キャビティ２０が放射状に配置されているが、一のキャビティ２０ｃ及び他のキャビティ２０ｄで示すように、全てのキャビティ２０がキャビティ温調管１１ｄからの距離ｈ９が等距離に離れるように配置することにより、全てのキャビティ２０がキャビティ温調管１１ｄから同じ温度影響を受けることができ、同じ温度環境で成形を行うことができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２における可動側型板６の温調開口部１１ａを示す。この実施の形態では、低熱伝導部としての低熱伝導部材を設置する代わりに温調開口部１１ａの外周部を厚さ１ｍｍから３ｍｍ程度残して彫り込むことにより断熱用間隙１１ｅを形成している。この断熱用間隙１１ｅでは、間隙内の気体（空気）が断熱材として作用するため、熱の伝導が抑えられる。このため、温調開口部１１ａ付近の温度上昇を抑制することができる。このような断熱用間隙１１ｅは低熱伝導部として作用するものであり、低熱伝導部を構成するための部材を設ける必要がなくなり、構造が簡単となる。
【００３４】
（実施の形態３）
図１２は実施の形態３を示す。同図は可動側型板６および可動側受け板１２を有した可動側金型２を可動側型板６のパーティング面側から見た側面図であり、可動側型板６および可動側受け板１２の内部に温度調節用配管１１がそれぞれ設置されている。
【００３５】
温度調節用配管１１の温調開口部１１ａは、可動側型板６と可動側受け板１２に対してパーティング面側から見たとき対称となる位置に設置されている。図示する形態では、可動側型板６には、右側に一の温調開口部１１ａが設置され、可動側受け板１２には左側に別の温調開口部１１ａが設置されている。また、これらの温調開口部１１ａには、実施の形態１及び実施の形態２と同様に、低熱伝導部１１ｂが設けられている。以上の構造は、図示を省略するが固定側金型１においても同様となっており、その固定側取付板３及び固定側型板４には温調開口部１１ｂを固定側型板４のパーティング面から見たときの対称となる位置に設けらる。
【００３６】
このように温調開口部１１ａを可動側金型２および固定側金型１の各パーティング面側から見たとき各プレートで対称位置となるように、即ち各プレートで逆向きになるように、交互に設置することにより、温調開口部１１ａの影響をさらに分散させることができる。このため、キャビティ２０間の温度差を少なくすることができる。
【００３７】
（実施の形態４）
図１３は実施の形態４であり、同図（ａ）は可動側金型２の可動側型板６をパーティング面から見た図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【００３８】
この実施の形態は、１ケ取りによって成形を行うものであり、単一のキャビティが形成されている。すなわち、可動側型板６の略中央にはキャビティを構成する可動側入れ子７が設置されている。この可動側入れ子７は直径φ２５ｍｍの外径を有し、成形面の曲率半径は１００ｍｍとなっている。この可動側入れ子７を均等に囲むように、温度調節用配管１１のキャビティ温調部１１ｄは可動側型板６の内部に設けられている。キャビティ温調部１１ｄは略円形に形成されている。なお、成形品の形状が矩形の場合は、可動側入れ子７の外周面からキャビティ温調部１１ｄまでの距離がほぼ等しくなるように矩形に囲むのが好ましい。
【００３９】
また、図示を省略するが、固定側金型１も図１に示すような状態で相対向しており、その固定側型板内に固定側入れ子が設けられると共に、この固定側入れ子を均等に囲むように温度調節用配管１１のキャビティ温調部１１ｄが設けられている。このため、温度調節用配管１１は可動側金型２の可動側型板６と可動側受け板１２および固定側金型１の固定側型板４と固定側取付板３とにそれぞれ形成されている。
【００４０】
この実施の形態では、固定側金型１に設けられたスプルー８および固定側金型１と可動側金型２のそれぞれに設けられてスプルー８と連通するランナ９及びゲート１０はキャビティが中央付近にあるため中央からずれた位置に配置される。また、温度調節用配管１１の温調開口部１１ａには、低熱伝導部材１１ｂが設置される。
【００４１】
この実施の形態では、単一のキャビティを温度調節用配管１１が均等に囲み、かつ温調開口部１１ａに低熱伝導材１１ｂを設けるため、キャビティを取り囲む温度分布を等しく、すなわち中心に対して対称に制御することが可能となる。このため、キャビティ全体で均一な収縮が得られ、高精度な成形品を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明では、温調開口部に低熱伝導部を配置するため、温調開口部からの放熱を抑えることができ、不均一な熱の発生が減少し、温度調節用配管から略等距離離れた位置にある複数のキャビティ間の温度差を低減することができる。このため、成形品に収縮差がなくなり、高精度に成形することができる。
【００４３】
請求項２の発明によれば、金型のパーティング面に対する投影形状が略一致するように温度調節用配管が設けられるため、キャビティでの温度差を確実に低減又は均一とすることができ、収縮差のない成形品を成形することができる。
【００４４】
請求項３の発明によれば、キャビティ温調部が複数のキャビティに対して略等しい距離となっているため、複数のキャビティの温度差が少なくなり、収縮差のない成形品を成形することができる。
【００４５】
請求項４の発明によれば、単一のキャビティに対してキャビティ温調部が略等しい距離で離れているため、キャビティの各部分での温度差が少なくなり、大きな成形品であっても収縮差のない成形品を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における成形用金型全体の部分破断断面図である。
【図２】実施の形態１における可動側型板６のパーティング方向からの正面図である。
【図３】実施の形態１における温度調節用配管の温調開口部の部分断面図である。
【図４】温度調節用配管の別の温調開口部の部分断面図である。
【図５】（ａ）は実施の形態１の変形々態の正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図６】キャビティ温調部の別の配置を示す正面図である。
【図７】温度調節用配管の配置例を示す側面図である。
【図８】温度調節用配管の別の配置例を示す側面図である。
【図９】キャビティの配置例を示す正面図である。
【図１０】キャビティの別の配置例を示す正面図である。
【図１１】実施の形態２の部分断面図である。
【図１２】実施の形態３の正面図である。
【図１３】（ａ）は実施の形態４の正面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】従来の成形用金型の正面図である。
【符号の説明】
１      固定側金型
２      可動側金型
１１    温度調節用配管
１１ａ  温調開口部
１１ｄ  キャビティ温調部
２０    キャビティ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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