JP2007223252A - 光学素子射出成形金型およびその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の流動に悪影響を与えずに、樹脂収縮による成形品への影響を低減させることができる光学素子射出成形金型を提供することを目的とする。
【解決手段】ランナ８とキャビティ３とを接続する主樹脂流路１３とは別に主樹脂流路１３から分岐させた溜まり部１５ａを形成し、溜まり部１５ａに突起手段としての固定ピン１２を設けたことによって、主樹脂流路を細く絞ったりしなくても、ゲート９の近傍の歪みを緩和することができ、成形品の精度が向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラスチック樹脂を材料とする光学関連製品を射出成形し、高精度な光学素子を得るプラスチック製品の射出成形金型およびその成形方法に関するものである。

樹脂成形で製造される光学素子は、樹脂が金型のスプル、ランナ、ゲートの順に流れ、キャビティに流入し成形される。このスプル、ランナ、キャビティで成形されて連なっている成形品は取り出し器により取り出され、成形品のゲート部分をカットして製品となる。

金型は固定側金型と可動側金型に別れて開かれて、一般には、スプル部、ランナ部、ゲート部と製品部分（光学素子）が一体となった状態で可動側金型に残るが、型を開く際に、成形された光学形成面が熱収縮し、これによって成形品に反りや変形・歪みを生じて、光学特性を損なう。特に、スプル部からランナ部、ゲート部へ連通する製品ゲート部の近傍の歪みが大きくなる。

そこで、従来ではスプルやランナが完全に冷却するまで成形サイクルを長くしている。また、一般的な成形品であれば、ゲート，ランナの形状を変えて収縮を抑えている（特許文献１、特許文献２）。

図６は特許文献に記載された従来の射出成形金型を示している。
固定側金型１と可動側金型２の各金型間には、キャビティ３へ樹脂を流し込む流路となるスプル５及びランナ８が形成されている。キャビティ３とランナ８の間はゲート９により接続されている。このような射出成形金型では、ランナ８の途中に、キャビティ３内の樹脂の逆流を阻止する逆流阻止手段１００が設けられている。１０はスプルロックピン、１１は突き出しピンである。

この逆流阻止手段１００を設けることによって、ランナ８内の樹脂が冷えて体積収縮しても、キャビティ３内の樹脂を引き込むことがないので成形品の歪みが発生しない。
一般的な製品の突き出しおよび取り出し方法の模式図を図７に示す。

図７（ａ）は型開き工程、図７（ｂ）は突き出し工程、図７（ｃ）は取り出し工程を示しており、型開き後の突き出し工程では、可動側インサート１８、スプルロックピン１０、突き出しピン１１を可動側金型２から突き出して、製品部１９及びランナ８を可動側金型２から離型させる。その後、取り出し工程では、取り出し器２２を用い成形品を取り出す。ランナ８から分離させた製品部１９を図８に示す。
特開平１１−１７０３０６号公報 特開昭６０−１２７１２８号公報

しかしながら、前記従来の金型構成では樹脂が射出されるノズル部から成形品空間（キャビティ）までの樹脂流路に径を狭めた形状や樹脂の逆流を阻止する逆流阻止手段１００を設けていたため、その箇所を樹脂が通過する時に流れが乱れ、結果的に製品に対してウエルド等の外観上の問題や成形条件の裕度が狭く、安定成形できないという課題を有している。

また、取り出し工程において成形品を取り出す際には、製品部１９が可動側インサート１８に張り付いた状態で取り出すため、スプルロックピン１０から成形品を抜く反動でランナ８が逆傘状に変形し、製品部１９が可動側レンズインサートに衝突し、外観上の問題を生じる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ランナにおける樹脂の収縮や、スプルにおける樹脂の収縮による成形品への影響を、射出された樹脂の流動に悪影響を与えずに低減させることができ、しかも、成形品の外観を向上させることが期待できる光学素子射出成形金型を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の射出成形用金型は製品を成形する時に、樹脂の流動を妨げない位置に樹脂収縮阻止手段を設ける。この樹脂収縮阻止手段により、製品のゲート部近傍の歪みを緩和する。また、突き出しのタイミングをコバ部と製品部に分けることにより、製品がレンズインサートに衝突しないようにする。

本発明の請求項１記載の光学素子射出成形金型は、固定側金型と、前記固定側金型に接して前記固定側金型とでキャビティを形成する可動側金型を備え、前記固定側金型と前記可動側金型との少なくとも前記可動側金型には、前記固定側金型に形成されたスプルから前記キャビティに向かって連なるランナおよびゲートからなる主樹脂流路を備え、かつ、前記ランナと前記キャビティとを接続する主樹脂流路とは別に主樹脂流路から分岐させた溜まり部を形成し、前記溜まり部に、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に突出した突起手段を設けたことを特徴とする。

本発明の請求項２記載の光学素子射出成形金型は、請求項１において、突起手段を、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に配設され基端が前記可動側金型に固定されて先端が前記溜まり部に突出した固定ピンで構成したことを特徴とする。

本発明の請求項３記載の光学素子射出成形金型は、請求項１において、突起手段を、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に延び前記可動側金型と一体で前記溜まり部に突出した凸部で構成したことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の光学素子射出成形金型は、請求項１において、突起手段を、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に配設され基端が前記可動側金型に固定されて先端が前記溜まり部に突出したセンターピンで構成し、かつ前記可動側金型には前記センターピンと前記可動側金型との相対移動をガイドするスリーブを設けたことを特徴とする。

本発明の請求項５記載の光学素子射出成形金型は、請求項１において、前記キャビティがコバ部を有するレンズを樹脂成形するに必要な形状であり、前記突起手段の先端の位置を、前記キャビティの前記可動側金型に形成された部分の前記コバ部に対応する位置よりも深くしたことを特徴とする。

本発明の請求項６記載の光学素子射出成形方法は、固定側金型と、前記固定側金型に接して前記固定側金型とでキャビティを形成する可動側金型を備え、前記固定側金型と前記可動側金型との少なくとも前記可動側金型に、前記キャビティに向かって連なるランナおよびゲートからなる樹脂流路へ前記固定側金型に形成されたスプルから樹脂を射出して成形するに際し、前記ランナと前記キャビティとを接続する主樹脂流路とは別に主樹脂流路から分岐させた溜まり部に、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に突起手段が突出した状態で樹脂を前記キャビティに射出し、前記突起手段によって樹脂の収縮を阻止しながら硬化させることを特徴とする。

本発明の請求項７記載の光学素子射出成形方法は、請求項６において、前記樹脂の硬化後に、前記可動側金型を可動させて前記キャビティを開放し、前記ランナと前記ゲートおよび前記キャビティによって形成された前記溜まり部に係合した前記突起手段を中央にしてその両側をスプルロックピンと前記可動側インサートとで規制しながら前記可動側金型と前記突起手段を前記離型方向に相対移動させる第１工程と、前記スプルロックピンと前記可動側インサートのうちの前記スプルロックピンを前記可動側金型に対してさらに相対移動させて製品部を前記可動側インサートから離型させた後に前記スプルロックピンを前記ランナから離脱させる第２工程とを有することを特徴とする。

本発明の請求項８記載の光学素子射出成形方法は、請求項７において、前記キャビティがコバ部を有するレンズを製品部として樹脂成形するに必要な形状であり、前記突起手段の先端の位置を、前記キャビティの前記可動側金型に形成された部分の前記コバ部に対応する位置よりも深くし、第１工程では、製品部が前記可動側金型の前記コバ部より離型する位置まで、前記可動側金型と前記突起手段を前記離型方向に相対移動させ、第２工程では、前記可動側金型から離型していないランナ部を離型させることを特徴とする。

本発明の請求項９記載の光学素子射出成形方法は、請求項６において、第１工程と第２工程は連続して進行し、その間に待機時間がないことを特徴とする。

この構成によると、成形品のゲート近傍の歪みを緩和することができ、成形品の精度を向上させることができる。更に、取り出し時に発生するレンズ面の傷を防止することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における光学素子射出成形金型を示す。

この光学素子射出成形金型は、固定側金型１と可動側金型２との間にキャビティ３を形成している。固定側金型１には、固定側金型１を貫通するノズル４と、このノズル４に接続されたスプル５が形成されている。

キャビティ３の形状は、図８に示したように、コバ部６を有するレンズ７を製品部として樹脂成形するに必要な形状である。
固定側金型１に対して進退自在の可動側金型２には、スプル５と前記キャビティ３との間にランナ８と、ゲート９が形成されている。更に、可動側金型２には、スプルロックピン１０と突き出しピン１１（図２を参照）の他に、固定側金型１と可動側金型２の離型方向に突出した突起手段としての固定ピン１２が設けられている。

スプル５からキャビティ３への主樹脂流路１３には、この実施の形態１では各流路コーナ部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにそれぞれランナ８から分岐させた２つの溜まり部１５ａ，１５ｂが接続されている。固定ピン１２の先端は溜まり部１５ａに突出して設けられている。

固定ピン１２の先端は、キャビティ３のうちで前記可動側金型２に形成された部における前記コバ部６に対応する位置１６よりも深くなるように形成されている。
この図１に示すように、固定側金型１と可動側金型２を型締めした状態で、ノズル４から樹脂１７が射出され、ランナ８から２つの溜まり部１５ａ，１５ｂに樹脂が充填されると共に、ゲート９を介してキャビティ３に樹脂が充填される。スプルロックピン１０の先端と固定ピン１２の先端とは、樹脂の中に差し込まれている。

なお、突き出しピン１１は充填された樹脂が硬化するまでは、主樹脂流路１３には突出しないように、図２に示すように流路コーナ部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに臨む位置に後退して待機している。

したがって、ランナ８とキャビティ３とを接続する主樹脂流路１３には、図６に示した従来例に見られたような、樹脂流路の径を狭める形状の逆流阻止手段１００が設けていたため、キャビティ３への樹脂の流れに乱れが無く、キャビティ３内に樹脂をスムーズに充填できる。

さらに、充填完了後の冷却工程中では、溜まり部１５ａに突出した固定ピン１２により成形品の収縮を抑えることができ、ランナ８、スプル５の樹脂が体積収縮を起こしても、キャビティ３内への影響を防ぐことができ、品質良好で高精度な成形品を提供できる。実験の結果では、成形品から分離した製品としてのレンズの光学特性は、トータル波面収差が４０ｍλから２５ｍλに良化することができた。

図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ）は、冷却工程が完了した後の成形品の具体的な取り出し工程を示している。
図３（ａ）は型開きの直後の状態である。次に、図３（ｂ）に示す第１工程では、可動側インサート１８、スプルロックピン１０、突き出しピン１１を、可動側金型２から突き出す。

これによって、スプル部とランナ部および製品部１９などからなる成形品２０は、溜まり部１５ａに係合した固定ピン１２を中央にしてその両側をスプルロックピン１０と可動側インサート１８とで規制しながら、固定側金型１と可動側金型２の離型方向に突き出される。この第１工程では、製品部１９が前記可動側金型２の前記コバ部より離型する位置まで、製品部１９が可動側インサート１８から離型しないように、スプルロックピン１０と可動側インサート１８を突き出している。

なお、この第１工程では、スプルロックピン１０と可動側インサート１８の突き出しによって、固定ピン１２の先端が溜まり部１５ａから次第に引き抜かれるが、第１工程の終了状態では、固定ピン１２の先端は溜まり部１５ａに係合した部分が残されている。

図３（ｃ）に示す第２工程では、スプルロックピン１０と可動側インサート１８のうちのスプルロックピン１０を可動側金型２に対して更に突き出して、製品部１９を可動側インサート１１から離型させる。

このように、製品部１９を可動側インサート１８から離型させた後に、図３（ｄ）に示すように硬化した成形品２０のスプル部２１を取り出し器２２で掴んで、可動側金型２に対して持ち上げることによって、スプルロックピン１０から成形品２０のランナ部２３が外れる。このスプルロックピン１０から成形品２０が外れるタイミングには、製品部１９は可動側インサート１８から既に離れているため、取り出すときの反動によって製品部がインサートに当たり傷が付くと言うような従来の問題を回避できる。

なお、ここでは、第１工程と第２工程に分けて説明したが、第１工程と第２工程は連続して進行し、その間に待機時間がないように実施することもできる。
また、本実施の形態において、第１工程と第２工程は連続して進行し、間に待機時間がなくてもよい。

また、固定ピン１２の幅をランナ幅とほぼ同じ断面丸形としたが、角形状や長角、長円形状でもよい。
また、固定ピン１２は収縮中心とレンズ成形品中心までの距離の半分よりも、レンズ成形品中心に近い方に配置される。

このように、樹脂の流動を妨げない溜まり部１５ａに突起手段を設けた金型を使用して、突き出しのタイミングをコバ部と製品部に分ける成形方法によると、成形品のゲート近傍の歪みを緩和することができ、成形品の精度を向上させることができる。更に、取り出し時に発生するレンズ面の傷を防止することができる。したがって、レンズ等の光学素子の用途に有用である。

この実施の形態の第１工程では、可動側インサート１８、スプルロックピン１０、突き出しピン１１を、可動側金型２から突き出したが、可動側インサート１８、スプルロックピン１０、突き出しピン１１と、可動側金型２とを相対移動させても同様に実施できる。

（実施の形態２）
図４（ａ）と図４（ｂ）は別の実施形態を示している。
実施の形態１では、溜まり部１５ａに、固定側金型１と可動側金型２の離型方向に突出した突起手段として固定ピン１２を設けたが、図４（ａ）では、固定側金型１と可動側金型２の離型方向に配設され基端が可動側金型２に固定されて先端が溜まり部１５ａに突出したセンターピン２４で構成し、かつ可動側金型２にはセンターピン２４と可動側金型２との相対移動をガイドするスリーブ２５が設けられている。図４（ｂ）にセンターピン２４とスリーブ２５の斜視図を示す。その他は（実施の形態１）と同じである。

（実施の形態３）
図５は更に別の実施形態を示している。
実施の形態１では、溜まり部１５ａに、固定側金型１と可動側金型２の離型方向に突出した突起手段として固定ピン１２を設けたが、図５では、可動側金型２に溜まり部１５ａを形成する際に、可動側金型２と一体に、例えば、彫り残し加工によって固定側金型１と可動側金型２の離型方向に延びる凸部２６によって突起手段が形成されている。その他は（実施の形態１）と同じである。

レンズ等の光学素子の品質が向上し、光学素子を使用した各種機器の性能の向上に寄与できる。

本発明の（実施の形態１）における金型断面図 同実施の形態におけるランナレイアウト図 同実施の形態における製品の突き出しおよび取り出し方法の工程図 本発明の（実施の形態２）における金型断面図と要部の斜視図 本発明の（実施の形態３）における金型断面図 従来の金型断面図 一般的な製品の突き出しおよび取り出し方法の工程図 製品例の拡大斜視図

符号の説明

１ 固定側金型
２ 可動側金型
３ キャビティ
４ ノズル
５ スプル
７ コバ部６を有するレンズ
８ ランナ
９ ゲート
１０ スプルロックピン
１１ 突き出しピン
１２ 固定ピン（突起手段）
１３ 主樹脂流路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 流路コーナ部
１５ａ，１５ｂ 溜まり部
２６ 凸部（突起手段）
２４ センターピン（突起手段）
２５ スリーブ

Claims (9)

1. 固定側金型と、前記固定側金型に接して前記固定側金型とでキャビティを形成する可動側金型を備え、
   前記固定側金型と前記可動側金型との少なくとも前記可動側金型には、前記固定側金型に形成されたスプルから前記キャビティに向かって連なるランナおよびゲートからなる主樹脂流路を備え、
   かつ、前記ランナと前記キャビティとを接続する主樹脂流路とは別に主樹脂流路から分岐させた溜まり部を形成し、
   前記溜まり部に、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に突出した突起手段を設けた
   光学素子射出成形金型。
2. 突起手段を、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に配設され基端が前記可動側金型に固定されて先端が前記溜まり部に突出した固定ピンで構成した
   請求項１記載の光学素子射出成形金型。
3. 突起手段を、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に延び前記可動側金型と一体で前記溜まり部に突出した凸部で構成した
   請求項１記載の光学素子射出成形金型。
4. 突起手段を、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に配設され基端が前記可動側金型に固定されて先端が前記溜まり部に突出したセンターピンで構成し、
   かつ前記可動側金型には前記センターピンと前記可動側金型との相対移動をガイドするスリーブを設けた
   請求項１記載の光学素子射出成形金型。
5. 前記キャビティがコバ部を有するレンズを樹脂成形するに必要な形状であり、前記突起手段の先端の位置を、前記キャビティの前記可動側金型に形成された部分の前記コバ部に対応する位置よりも深くした
   請求項１記載の光学素子射出成形金型。
6. 固定側金型と、前記固定側金型に接して前記固定側金型とでキャビティを形成する可動側金型を備え、前記固定側金型と前記可動側金型との少なくとも前記可動側金型に、前記キャビティに向かって連なるランナおよびゲートからなる樹脂流路へ前記固定側金型に形成されたスプルから樹脂を射出して成形するに際し、
   前記ランナと前記キャビティとを接続する主樹脂流路とは別に主樹脂流路から分岐させた溜まり部に、前記固定側金型と前記可動側金型の離型方向に突起手段が突出した状態で樹脂を前記キャビティに射出し、前記突起手段によって樹脂の収縮を阻止しながら硬化させる
   光学素子射出成形方法。
7. 前記樹脂の硬化後に、前記可動側金型を可動させて前記キャビティを開放し、前記ランナと前記ゲートおよび前記キャビティによって形成された前記溜まり部に係合した前記突起手段を中央にしてその両側をスプルロックピンと前記可動側インサートとで規制しながら前記可動側金型と前記突起手段を前記離型方向に相対移動させる第１工程と、
   前記スプルロックピンと前記可動側インサートのうちの前記スプルロックピンを前記可動側金型に対してさらに相対移動させて製品部を前記可動側インサートから離型させた後に前記スプルロックピンを前記ランナから離脱させる第２工程とを有する
   請求項６記載の光学素子射出成形方法。
8. 前記キャビティがコバ部を有するレンズを製品部として樹脂成形するに必要な形状であり、前記突起手段の先端の位置を、前記キャビティの前記可動側金型に形成された部分の前記コバ部に対応する位置よりも深くし、第１工程では、製品部が前記可動側金型の前記コバ部より離型する位置まで、前記可動側金型と前記突起手段を前記離型方向に相対移動させ、
   第２工程では、前記可動側金型から離型していないランナ部を離型させる
   請求項７記載の光学素子射出成形方法。
9. 第１工程と第２工程は連続して進行し、その間に待機時間がないことを特徴とする
   請求項６記載の光学素子射出成形方法。

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