JP5334502B2 - 金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形されたワークを成膜するための金型装置の技術分野に属するものである。

一般に、フロントランプ、ウィンカー、テールランプ等の車両用ランプを構成する部品のように、射出成形された成形体に反射面となる金属膜を成膜して、光量を増加したり広い照射範囲を確保できるようにしたものがある。この様に射出成形された成形体を成膜する場合、従来、成形体を金型から取出し、該取出した多数の成膜体を成膜室に移してセットした後、真空蒸着装置等の成膜手段を用いて成膜を施していた。しかるにこのものでは、射出成形と成膜とを一連の工程で行うことができず、作業効率に劣るという問題があった。
そこで、成膜されるワークが組込まれる第一金型と、該ワークに成膜するための成膜手段が組込まれる第二金型とを備えて構成した成膜用金型が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。このものでは、第一金型と第二金型とを用いて射出成形を行なうと共に、射出成形に用いた第一金型の型面にワークを支持せしめたままの状態で、第二金型に形成した凹部を成膜チャンバー（成膜室）にして成膜を行なうように構成されており、これによって、一連の工程で射出成形と成膜とを行うことができるようになっている。
特許第３６７７０３３号公報

ところで、射出成形用の金型には、一般的に、ワークを金型から離脱させるためのエジェクタが設けられるが、該エジェクタは、例えば、ワークを脱型させるときにエジェクタ先端部が型面から突出できるように、コアに形成されたエジェクタ用挿通孔に移動自在に挿通されている。この様なものにおいては、非脱型時であっても、エジェクタとエジェクタ用挿通孔内面との間に、エジェクタの移動を許容する微少な隙間が、型面からコア内部に至る状態で形成されている。
また、射出用成形の金型のなかには、細長いリブを有するワークや複雑な形状のワークを成形するために、型面の一部を形成する入れ子や中子をコアに組込む場合がある。この場合、入れ子や中子とコアとの間には、入れ子や中子の組込みに必要な微少な隙間が、型面からコア内部に至る状態で形成されている。
而して、射出成形用の金型には、エジェクタ、或いは入れ子や中子によって、型面からコア内部に至る微小な隙間部が形成されるが、該隙間部は、エジェクタ、或いは入れ子や中子の数が多いほど数多く形成されることになる。
一方、前記特許文献１のように、第一金型の型面に射出成形されたワークを支持せしめた状態で、第二金型に形成された凹部を成膜チャンバーにして真空蒸着装置等の成膜手段で成膜を行なう場合、成膜チャンバーは真空引きされることになるが、このとき、前記エジェクタとエジェクタ様挿通孔内面との間の隙間、或いは入れ子や中子とコアとの間の隙間のように、第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部内の空気も、型面側から流出して真空引きされることになる。しかるに、第一金型の型面は、該型面に支持されたワークによって覆われた状態になっているため、隙間部内の空気が型面側から速やかに流出することが妨げられ、而して、ワークに妨げられながら隙間部内の空気が少しづつ成膜チャンバー内に流出することになって、成膜チャンバーの真空引きに時間がかかってしまうという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、射出成形用の型面を備え、該型面に成膜されるワークを支持する第一金型と、該第一金型の型面に支持されたワークを成膜するための成膜手段が組込まれ、成膜工程時に真空引きされる成膜チャンバーを備えた第二金型とを用いて金型装置を構成するにあたり、前記第一金型に、該第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部を、コア内部側からコア外部に連通せしめる連通孔を形成すると共に、成膜工程時に該連通孔を通して前記隙間部を真空引きする構成にしたことを特徴とする金型装置である。
請求項２の発明は、第一金型は、型面の一部を形成する入れ子や中子がコアに組込まれる構造であると共に、該第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部は、前記入れ子や中子とコアとの間の隙間であることを特徴とする請求項１に記載の金型装置である。
請求項３の発明は、第一金型は、成膜されたワークを第一金型の型面から脱型させるためのエジェクタを備えると共に、該第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部は、前記エジェクタが移動自在に挿通されるエジェクタ用挿通孔内面とエジェクタとの間の隙間であることを特徴とする請求項１に記載の金型装置である。
請求項４の発明は、成膜工程時における第一金型と第二金型との型閉じ状態で、第一金型の連通孔のコア外部側出口が第二金型の成膜チャンバー内に連通する構成にして、成膜チャンバーの真空引きに伴い連通孔を通して前記隙間部を真空引きする構成にしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の金型装置である。

請求項１の発明とすることにより、第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部は、該隙間部をコア内部側からコア外部に連通せしめる連通孔を通して速やかに真空引きされることになり、この結果、真空引きに要する時間を大幅に短縮することができて、生産効率の向上に大きく貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、第一金型に、入れ子や中子とコアとの間に型面からコア内部に至る隙間が形成されていても、速やかに真空引きすることができる。
請求項３の発明とすることにより、第一金型に、エジェクタ用挿通孔内面とエジェクタとの間に型面からコア内部に至る隙間が形成されていても、速やかに真空引きすることができる。
請求項４の発明とすることにより、成膜チャンバーの真空引きに伴って、第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部も連通孔を通して速やかに真空引きされることになり、この結果、隙間部を真空引きするためのポンプや配管を別途必要とせず、コスト低減に寄与できる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図面において、１は射出成形および成膜を行なう金型装置、２、３は該金型装置１を構成する第一、第二金型であって、本実施の形態では、第一金型２は可動金型、第二金型３は固定金型で構成されており、そして、可動金型である第一金型２は、固定金型である第二金型３に対して対向方向に離接移動できると共に、第二金型３から離間した状態で第二金型３に対して面に沿う方向にスライド移動できるように構成されている。該第一金型２の移動機構については、従来のダイスライドインジェクションに用いられる技術を採用することができ、その説明は省略する。
尚、本実施の形態では、第一金型２は可動金型、第二金型３は固定金型であるが、これに限定されることなく、第一金型を固定金型、第二金型を可動金型にしてもよく、また、第一、第二金型の両方が移動する構成にすることもできる。さらに、金型のスライド移動は、面に沿う方向の移動であれば、直線方向の移動に限らず、軸を中心とする回転移動であってもよい。

一方、４は車両用ランプの構成部品であるワークであって、該ワーク４は、前記第一、第二金型２、３を用いて構成される金型装置１によって、射出成形されると共に、反射面４ａとなる金属膜が成膜されるようになっている。

つまり、前記第一金型２には、第二金型３に対向する側に、射出成形用のキャビティを形成する凸状の型面２ａが形成される一方、第二金型３には、第一金型２に対向する側に、射出成形用のキャビティを形成する凹状の型面３ａと、射出成形されたワーク４を成膜するためのスパッタリング装置５が組込まれる成膜チャンバー３ｂとが形成されている。そして、後述するように、第一金型２の型面２ａと第二金型３の型面３ａとを型合わせしてワーク４を射出成形した後、第一金型２の型面２ａにワーク４を支持せしめたままの状態で第一金型２をスライド移動させ、しかる後、第一金型２の型面２ａに支持されたワーク４を第二金型３の成膜チャンバー３ｂ内に配置させて、スパッタリング装置５によりワーク４の成膜を行なう構成になっている。

ここで、前記射出成形されたワーク４は、反射面４ａに対して裏側となる面部に複数本のリブ４ｂを有しているが、これらリブ４ｂは、第一金型２の型面２ａの一部を形成する複数本の型面形成用入れ子６によって成形されるように構成されている。

前記型面形成用入れ子６は、第一金型２のコア２ｂに形成された入れ子組込み用孔２ｃに組込まれているが、該入れ子組込み用孔２ｃは、型面２ａから、該型面２ａの反対側のコア面部に凹設された凹部２ｄに嵌合されるシール入れ子７の溝部７ａに至るように形成されている。そして、型面形成用入れ子６は、凹部２ｄ側から入れ子組込み用孔２ｃに組み込まれ、その先端部が入れ子組込み用孔２ｃから突出して型面２ａの一部を形成する一方、該型面形成用入れ子６の基端部は、シール入れ子７の溝部７ａによって支持される構成になっているが、この場合、型面形成用入れ子６と入れ子組込み用孔２ｃの内面との間には、型面形成用入れ子６の組込みに必要な微小な隙間Ｓ１が、型面２ａからコア２ｂ内部に至る状態で形成されている。尚、８は前記シール入れ子７と凹部２ｄ内面との間をシールするシール部材であって、該シール部材８によって、前記隙間Ｓ１は、型面２ａの反対側については外部に対して気密状に遮断されている。

また、第一金型２には、成膜されたワーク４を第一金型２の型面２ａから離脱させるための複数本のエジェクタピン９を備えているが、該エジェクタピン９が移動自在に挿通されるエジェクタ用挿通孔２ｅは、型面２ａから前記シール入れ子７を貫通して型面２ａの反対側に至るように形成されている。そして、エジェクタピン９は、図示しないエジェクタ移動手段の作動に基づいて、ピン先端部が型面２ａと略面一状になる非脱型姿勢と、ピン先端部が型面２ａから突出してワーク４を脱型させる脱型姿勢とに移動する構成になっているが、この場合、エジェクタピン９とエジェクタ用挿通孔２ｅの内面の間には、エジェクタピン９の移動を許容する微少な隙間Ｓ２が、型面２ａからコア２ｂ内部を通って型面２ａの反対側に至る状態で形成されている。尚、１０は前記エジェクタピン９とエジェクタ用挿通孔２ｅの反型面側端部との間をシールするシール部材であって、該シール部材１０によって、前記隙間Ｓ２は、型面２ａの反対側については外部に対して気密状に遮断されている。

さらに、第一金型２には、前記型面形成用入れ子６と入れ子組込み用孔２ｃ内面との間の隙間Ｓ１、およびエジェクタピン９とエジェクタ用挿通孔２ｅ内面の間の隙間Ｓ２を、コア２ｂ内部側からコア２ｂ外部に連通させる連通孔１１が形成されている。該連通孔１１のコア外部側出口１１ａは、後述する成膜工程において第一金型２と第二金型３とを型閉じしたときに、第二金型３の成膜チャンバー３ｂ内に連通するように設計されており、而して、該連通孔１１によって、前記隙間Ｓ１およびＳ２を、コア２ｂ内部側から第二金型３の成膜チャンバー３ｂ内に連通させることができるようになっている。

一方、第二金型３には、前述したように成膜チャンバー３ｂが形成されているが、該成膜チャンバー３ｂは、第一金型２に対向する側が開口した有天筒状の凹部であって、該成膜チャンバー３ｂには、前述したように、スパッタリング装置５が組込まれている。該スパッタリング装置５は、本発明の成膜手段に相当するものであって、本実施の形態では、マグネトロン式のスパッタリング装置５が用いられている。該マグネトロン式のスパッタリング装置５は、汎用のものであるため詳細な説明は省略するが、成膜チャンバー３ｂの天井部に配置されるマグネット１１およびターゲット１２、成膜チャンバー３ｂの外部に設置される真空ポンプ１３、成膜チャンバー３ｂの内外を貫通するように形成される吸気路１４、図示しない不活性ガス供給路等の各種部材装置を備えて構成されている。尚、成膜手段としては、これに限定されることなく、種々のスパッタリング装置、真空蒸着装置等の成膜手段を適宜採用することができる。

そして、ワーク４の成膜を行なう場合には、図５に示す如く、射出成形したワーク４を第一金型２の型面２ａに支持せしめたままの状態で、該ワーク４とターゲット１２とが対向するよう第一金型２と第二金型３とを型閉じするが、該型閉じされた状態で、第二金型３の成膜チャンバー３ｂ内に第一金型２の型面２ａに支持されたワーク４が配置されると共に、前述したように、第一金型２に形成された連通孔１１のコア外部側出口１１ａが成膜チャンバー３ｂ内に連通するように設計されていて、前記隙間Ｓ１およびＳ２をコア２ｂ内部側から成膜チャンバー３ｂ内に連通させることができるようになっている。

次に、前記金型装置１によるワーク４の射出成形および成膜の工程について、図２〜図６に基づいて説明する。
まず、図２において、第一金型２と第二金型３とは、型面２ａ、３ａ同士が互いに対向する状態で離間している（型開き状態）。

前記型開き状態から、図３に示すように、第一金型２を第二金型３側に移動させて型閉じすることにより、型面２ａ、３ａ同士が型合わせされて、第一金型２の型面２ａと第二金型３の型面３ａとの間に樹脂材が射出されるキャビティが形成される。この状態で樹脂材を射出することによって、ワーク４が射出成形される（射出成形工程）。この場合、前述したように、第一金型２に組込まれた型面形成用入れ子６によって、ワーク４にリブ４ｂが成形されるようになっている。

次いで、図４に示すように、前記射出成形されたワーク４を第一金型２の型面２ａに支持せしめた状態で、第一金型２を第二金型３から離間させ（型開き）、しかる後、前記型面２ａに支持されたワーク４が第二金型３の成膜チャンバー３ｂの開口側に対向するように、第一金型２をスライド移動させる。

さらに、図５に示すように、第一金型２を第二金型３側に移動させて型閉じすることにより、第一金型２の型面２ａに支持されたワーク４が成膜チャンバー３ｂ内に配置される。そして、該型閉じした状態で、真空ポンプ１３を作動させて成膜チャンバー３ｂ内を真空引きし、さらに成膜チャンバー３ｂ内に不活性ガスを導入して、スパッタリング装置５によりワーク４を成膜することで、ワーク４に反射面４ａが形成される（成膜工程）。

ここで、前記成膜工程における型閉じ状態では、前述したように、第一金型２の型面形成用入れ子６と入れ子組込み用孔２ｃ内面との間の隙間Ｓ１、およびエジェクタピン９とエジェクタ用挿通孔２ｅ内面の間の隙間Ｓ２は、連通孔１１によって、コア２ｂ内部側から成膜チャンバー３ｂ内に連通している。而して、成膜チャンバー３ｂ内を真空引きするときに、前記隙間Ｓ１、Ｓ２内の空気は、前記連通孔１１を通してコア２ｂ内部側から真空引きされることになり、これによって、隙間Ｓ１、Ｓ２内の空気を素早く真空引きすることができるようになっている。

前記成膜工程の終了後、図６に示すごとく、第一金型２を第二金型３から離間させ（型開き）、さらに、エジェクタ移動手段を作動させてエジェクタピン９を脱型姿勢にして、ワーク４を第一金型２の型面２ａから離脱させる。しかる後、ワーク４を金型装置１から取出して、再び前記図２に示す状態まで第一金型２をスライド移動させ、以降、前述した工程を繰り返すことによって、ワーク４の射出成形および成膜を順次行なえるようになっている。

叙述の如く構成された本形態において、第一金型２は、射出成形用の型面２ａを備えると共に、型面形成用入れ子６やエジェクタピン９によって、型面２ａからコア２ｂ内部に至る微少な隙間Ｓ１、Ｓ１が形成されている。そして、射出成形されたワーク４を成膜するに際し、ワーク４は、第一金型２の型面２ａに支持された状態で、第二金型３の成膜チャンバー３ｂ内に配置されることになるが、この場合に、第一金型２には、前記隙間Ｓ１、Ｓ２をコア２ｂ内部側からコア２ｂ外部に連通せしめる連通孔１１が形成されていると共に、該連通孔１１のコア外部側出口１１ａは成膜チャンバー３ｂ内に連通しており、而して、成膜チャンバー３ｂを真空引きするときに、前記隙間Ｓ１、Ｓ２内の空気を連通孔１１を通して真空引きできることになる。

この結果、型面２ａに成膜されるワーク４を支持する第一金型２に、型面形成用入れ子６やエジェクタピン９によって型面２ａからコア内部２ｂに至る隙間Ｓ１、Ｓ２が形成されていても、成膜チャンバー３ｂの真空引き時に、前記隙間Ｓ１、Ｓ２内の空気は、型面２ａに支持されているワーク４によって妨げられることなく、連通孔１１を通して速やかに真空引きされることになり、よって、真空引きに要する時間を大幅に短縮することができて、生産効率の向上に大きく貢献できる。

しかも、本実施の形態では、成膜工程時に第一金型２と第二金型３とを型閉じした状態で、連通孔１１のコア外部側出口１１ａが成膜チャンバー３ｂ内に連通する構成になっているから、成膜チャンバ３ｂの真空引きに伴い連通孔１１を通して隙間Ｓ１、Ｓ２も真空引きされることになり、而して、隙間Ｓ１、Ｓ２を真空引きをするためのポンプや配管を別途必要とせず、コスト低減に寄与できる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部として、上記実施の形態では、型面形成用入れ子６と入れ子組込み用孔２ｃ内面との間の隙間Ｓ１、およびエジェクタピン９とエジェクタ用挿通孔２ｅ内面の間の隙間Ｓ２を例示したが、これに限定されることなく、例えば、型面の一部を形成する中子がコアに組込まれる構造の場合には、該中子とコアとの間の隙間でも、本発明を実施できることは勿論である。

さらに、上記実施の形態では、前述したように、成膜工程時に連通孔１１のコア外部側出口１１ａが成膜チャンバー３ｂ内に連通する構成にし、これによって、成膜チャンバー３ｂの真空引きに伴い連通孔１１を通して隙間Ｓ１、Ｓ２を真空引きする構成になっているが、これに限定されることなく、図７に示す第二の実施の形態の如く、第一金型２に、連通孔１１を通して隙間Ｓ１、Ｓ２を真空引きするための真空ポンプ１５を別途設けても良い。さらに、図８に示す第三の実施の形態の如く、外部配管１６を介して、成膜チャンバー３ｂを真空引きする真空ポンプ１３に連通孔１１を接続し、該真空ポンプ１３によって連通孔１１を通して隙間Ｓ１、Ｓ２を真空引きする構成にすることもできる。

（Ａ）は金型装置によって形成されるワークの断面図、（Ｂ）は第一金型を示す図である。 射出工程前の型開き状態の金型装置を示す図である。 射出成形工程における金型装置を示す図である。 射出成形工程後の型開き状態の金型装置を示す図である。 成膜工程における金型装置を示す図である。 成膜工程後の型開き状態の金型装置を示す図である。 第二の実施の形態の金型装置を示す図である。 第三の実施の形態の金型装置を示す図である。

符号の説明

１ 金型装置
２ 第一金型
２ａ 型面
２ｂ コア
２ｅ エジェクタ用挿通孔
３ 第二金型
３ｂ 成膜チャンバー
４ ワーク
５ スパッタリング装置
６ 型面形成用入れ子
９ エジェクタピン
１１ 連通孔
１１ａ コア外部側出口
Ｓ１、Ｓ２ 隙間

Claims (4)

1. 射出成形用の型面を備え、該型面に成膜されるワークを支持する第一金型と、該第一金型の型面に支持されたワークを成膜するための成膜手段が組込まれ、成膜工程時に真空引きされる成膜チャンバーを備えた第二金型とを用いて金型装置を構成するにあたり、前記第一金型に、該第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部を、コア内部側からコア外部に連通せしめる連通孔を形成すると共に、成膜工程時に該連通孔を通して前記隙間部を真空引きする構成にしたことを特徴とする金型装置。
2. 第一金型は、型面の一部を形成する入れ子や中子がコアに組込まれる構造であると共に、該第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部は、前記入れ子や中子とコアとの間の隙間であることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
3. 第一金型は、成膜されたワークを第一金型の型面から脱型させるためのエジェクタを備えると共に、該第一金型に形成される型面からコア内部に至る隙間部は、前記エジェクタが移動自在に挿通されるエジェクタ用挿通孔内面とエジェクタとの間の隙間であることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
4. 成膜工程時における第一金型と第二金型との型閉じ状態で、第一金型の連通孔のコア外部側出口が第二金型の成膜チャンバー内に連通する構成にして、成膜チャンバーの真空引きに伴い連通孔を通して前記隙間部を真空引きする構成にしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の金型装置。

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