JP7105124B2 - 二色成形物の製造方法および二色成形物 - Google Patents

Description

本発明は、二色成形物の製造方法および二色成形物に関する。

内視鏡等の光学デバイスにおいて、生産性向上を図るために、一次成形物である光学素子とそれを支える二次成形物であるワク構造を二色射出成形（二色成形）によって製造する技術が知られている。このような二色成形によって製造された光学デバイスは、例えば特許文献１に示すように、光学素子の側方に突出部（タブ）が設けられており、この突出部と、光学デバイスの外観を構成する二次成形物の表面との間に薄肉部が形成されている。

国際公開第２０１１／１１１２４２号

前記した薄肉部では、二色成形工程において二次成形樹脂を充填した際の流動抵抗の増加や、樹脂温度の低下が発生しやすい。また最近では、機能性向上のために、光学デバイスが細径化しており、それに伴い、光学デバイスに形成される孔（他の光学部品を挿入するための孔）の内径が相対的に大きくなっている。そのため、光学デバイスの体積が相対的に小さくなり、樹脂を充填しにくくなっている。

このような理由から、従来の二色成形物の製造方法では、二次成形工程において、一次成形物で分流した二次成形樹脂の流れが前記した薄肉部の位置で合流し、薄肉部に深いウェルドラインが形成されることにより、二色成形物の外観品質、強度および耐薬品性が低下するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外観品質、強度および耐薬品性の低下を抑制することができる二色成形物の製造方法および二色成形物を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る二色成形物の製造方法は、ゲートから二次成形樹脂を充填することにより、一次成形物を構成する光学素子の側面と、前記光学素子の側方から突出する突出部とを前記二次成形樹脂によって埋め込み、二次成形物を成形し、前記二次成形物の成形は、平面視において、前記突出部の突出方向を前記ゲートに向けて行い、前記一次成形物および前記二次成形物からなる二色成形物は、光学デバイスの一部品を構成し、前記二次成形物は、前記一次成形物が埋め込まれ、前記光学素子とともに前記光学デバイスの外観を構成する外観部と、前記ゲートが設けられ、前記光学デバイスの他部品が接続される接続部と、前記一次成形物と重ならない位置において、前記外観部および前記接続部を貫通して形成される貫通孔と、を有する。

また、本発明に係る二色成形物の製造方法は、上記発明において、前記二次成形物の成形は、平面視において、前記接続部の外周面と前記貫通孔の内周面とが接近した薄肉部を避けた位置に設けられたゲートから、前記二次成形樹脂を注入してもよい。

また、本発明に係る二色成形物の製造方法は、上記発明において、前記二次成形物の成形の前に、前記突出部に設けられた一次成形用のゲートから一次成形樹脂を充填することにより、前記一次成形物を成形してもよい。

また、本発明に係る二色成形物の製造方法は、上記発明において、前記外観部の直径に対する前記貫通孔の直径の比は、０．３～０．５であってもよい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る二色成形物は、光学デバイスの一部品を構成し、光学素子、および、前記光学素子の光学素子の側方から突出する突出部を有する一次成形物と、前記一次成形物が埋め込まれ、前記光学素子とともに前記光学デバイスの外観を構成する外観部と、二次成形樹脂を充填するゲートが設けられ、前記光学デバイスの他部品が接続される接続部と、前記一次成形物と重ならない位置において、前記外観部および前記接続部を貫通して形成される貫通孔と、を有する二次成形物と、を備え、前記突出部は、突出方向が前記ゲートに向いている。

本発明によれば、突出部の突出方向をゲートに向けて二次成形を行うことにより、他の部分よりも先に、突出部と二次成形物の表面との間の薄肉部に二次成形樹脂が充填される。これにより、一次成形物で分流した二次成形樹脂の流れが、薄肉部以外の領域で合流し、当該薄肉部を避けてウェルドラインが形成される。従って、外観品質、強度および耐薬品性の低下を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る二色成形物の製造方法で製造した一次成形物の一例を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す平面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す図であり、図３のＡ－Ａ線断面図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す平面図である。 図７は、本発明の実施の形態３に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態３に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す平面図である。 図９は、本発明の実施の形態４に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態４に係る二色成形物の製造方法で製造した二色成形物の一例を示す平面図である。

以下、本発明に係る二色成形物の製造方法および二色成形物の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。

［二色成形物の製造方法］
まず、本発明の実施形態に係る二色成形物の製造方法の概要について説明する。二色成形物の製造方法では、例えば内視鏡等の光学デバイスの一部品を構成する二色成形物を製造する。二色成形物の製造方法では、一次成形物を成形する一次成形工程と、一次成形物を埋め込みつつ二次成形物を成形する二次成形工程と、を順に行うことにより、一次成形物および二次成形部とからなる二色成形物を製造する。なお、例えば一次成形物を別途調達して用いる場合は、一次成形工程は不要であり、二次成形工程のみを行って二色成形物を製造することもできる。

一次成形工程では、例えばＰＣ（ポリカーボネート）等の透明樹脂からなる一次成形樹脂を、二色成形金型における一次成形物用のキャビティに充填することにより一次成形物を成形する。また、一次成形工程では、例えばＰＣ（ポリカーボネート）等に不透明な着色をした着色樹脂からなる二次成形樹脂を、二色成形金型における二次成形物用のキャビティに充填することにより二次成形物を成形する。なお、以下の説明では、一次成形工程および二次成形工程で用いる二色成形金型の構成についての説明は省略し、成形の結果物である一次成形物、二次成形物および二色成形物の構成に基づいて、各工程の説明を行う。二色成形金型については、後記する一次成形物および二次成形物を成形可能なものを適宜選択して用いればよい。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る二色成形物の製造方法について、図１～図４を参照しながら説明する。本実施の形態に係る二色成形物の製造方法の一次成形工程では、一次成形用のゲートＧ１から一次成形樹脂を充填することにより、例えば図１に示すような一次成形物１を成形する。

一次成形物１は、光学素子１１と、光学素子１１の側方から突出する突出部（タブ）１２と、を有している。また、光学素子１１および突出部１２の内部には、両者を連通する穴部１３が形成されている（図４参照）。この穴部１３には、二次成形工程の際に二色成形金型（図示省略）のピンが挿入される。これにより、当該ピンによって一次成形物１を支持しながら、二次成形が行われる。

光学素子１１は、円柱状に形成されている。また、光学素子１１は、突出部１２の上面に配置されており、突出部１２の側面１２ａと連続しない側面１１ａと、突出部１２の側面１２ａと連続する側面１１ｂを有している。突出部１２は、所定厚さを有する楕円状に形成されている。突出部１２の上面には、一次成形用のゲートＧ１が設けられる。このゲートＧ１は、一次成形工程で一次成形樹脂を充填する際に設けられ、二次成形工程を行う前に除去（ゲート処理）される。なお、突出部１２は、後記するように、その突出方向がゲートＧ２に向いている（図３参照）。

本実施の形態に係る二色成形物の製造方法の二次成形工程では、二次成形用のゲートＧ２から二次成形樹脂を充填することにより、光学素子１１の側面１１ａ，１１ｂおよび突出部１２を二次成形樹脂によって埋め込み、例えば図２～図４に示すような二次成形物２を成形する。二次成形物２は、外観部２１と、接続部２２と、貫通孔２３ａ，２３ｂ，２４，２５と、を有している。

外観部２１は、一次成形物１の光学素子１１とともに、光学デバイスの一部品である二色成形物３の外観を構成する。外観部２１は、円柱状に形成されており、図４に示すように、二次成形工程の際に二色成形金型（図示省略）のピンが挿入される穴部２７が形成されている。また、外観部２１には、同径の貫通孔２３ａ，２３ｂが形成されている。これらの貫通孔２３ａ，２３ｂには、それぞれ一次成形物１が埋め込まれている。

接続部２２には、光学デバイスの他部品が接続される。接続部２２は、円筒状に形成されており、図４に示すように、内部に穴部２６が形成されている。また、接続部２２の側面には、二次成形用のゲートＧ２が設けられる。このゲートＧ２は、二次成形工程で二次成形樹脂を充填する際に設けられ、二次成形工程の完了後、すなわち二色成形物３の製造後に除去（ゲート処理）される。

ゲートＧ２は、図３に示すような平面視において、接続部２２の外周面と貫通孔２４，２５の内周面とが接近した薄肉部（同図のＢ部参照）を避けた位置に設けられる。これにより、二次成形の際に、一次成形物１の突出部１２と二次成形物２の表面２ａとの間の薄肉部（図４のＤ部参照）の領域に二次成形樹脂を充填しやすくなる。また、ゲートＧ２は、図４に示すように、薄肉部（同図のＤ部参照）が、二次成形工程における二次成形樹脂の流れ（同図の矢印Ｃ参照）の上流側となる位置に設けられる。

貫通孔２４，２５は、図３および図４に示すように、一次成形物１と重ならない位置において、外観部２１および接続部２２を貫通して形成されている。これらの貫通孔２４，２５には、光学デバイスの他部品（例えば鉗子、送気・送水チューブ、映像ケーブル等）が挿入される。

ここで、図３に示すような平面視において、例えば外観部２１の直径は４．９ｍｍ、貫通孔２３ａ，２３ｂの直径ｄ１は１．０ｍｍ、貫通孔２４の直径ｄ２は１．５ｍｍ、貫通孔２５の直径ｄ３は２．４ｍｍ、である。従って、二色成形物３において、外観部２１の直径に対する貫通孔２４，２５の直径ｄ２，ｄ３の比は、０．３～０．５となる。また、図４に示すような断面視において、例えば二次成形物２の高さｈ１は７．６５ｍｍ、外観部２１の高さｈ２は２．２ｍｍである。

本実施の形態に係る二色成形物の製造方法の二次成形工程では、一次成形物１の突出部１２の突出方向を二次成形用のゲートＧ２に向けて二次成形物２の成形を行う。ここで、「突出部１２の突出方向を二次成形用のゲートＧ２に向けて」とは、図３に示すように、ゲートＧ２が設けられた方向ＤＧに対して垂直、かつ一次成形物１の光学素子１１の中心を通る直線Ｌよりも、ゲートＧ２の側に突出部１２の突出方向を向けた状態のことを示している。本実施の形態に係る二色成形物の製造方法の二次成形工程では、同図に示すように、二つの一次成形物１のそれぞれの突出部１２の突出方向を、二次成形用のゲートＧ２に向けて二次成形を行う。

本実施の形態に係る二色成形物の製造方法では、図４に示すように、一次成形物１の突出部１２と二次成形物２の表面２ａとの間に薄肉部（同図のＤ部参照）が形成されるものの、突出部１２の突出方向を二次成形用のゲートＧ２に向けて二次成形を行うことにより、同図の矢印Ｃに示すように、他の部分よりも先に、薄肉部の領域に二次成形樹脂が充填される。そして、薄肉部の領域において、二次成形樹脂が光学素子１１の側面１１ａに衝突し、二次成形樹脂の流れが二つに分割される。

一次成形物１（光学素子１１の側面１１ａ）で分流した二次成形樹脂の流れは、光学素子１１を回り込み、薄肉部以外の領域、すなわち光学素子１１の側面１１ｂの側で合流する。これにより、図３に示すように、薄肉部を避けてウェルドラインＷＬが形成されるため、二色成形物３の外観品質、強度および耐薬品性の低下を抑制することができる。

このように、本実施の形態に係る二色成形物の製造方法によれば、予め設定されている貫通孔２３ａ，２３ｂ，２４，２５の直径および位置の制約や、二次性成形用のゲートＧ２の位置の制約等を満たしつつ、ゲートＧ２に対する突出部１２の向きを最適に調整することにより、二次成形樹脂の流れを制御し、他の部分よりも強度の低い薄肉部以外の領域で二次成形樹脂を合流させることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る二色成形物の製造方法について、図５および図６を参照しながら説明する。本実施の形態に係る二色成形物の製造方法の一次成形工程では、実施の形態１と同様の方法により、図１に示した一次成形物１を成形する。一方、二次成形工程では、一次成形物１の突出部１２の突出方向を実施の形態１とは異なる方向に向け、二次成形用のゲートＧ２から二次成形樹脂を充填することにより、外観部２１Ａ、接続部２２および貫通孔２３ａ，２３ｂ，２４Ａ，２５を有する二次成形物２Ａを成形する。

二次成形物２Ａでは、図６に示すように、上側の一次成形物１（貫通孔２３ａ）の近傍に貫通孔２４Ａが配置されている。貫通孔２３ａ，２４Ａがこのような位置関係である場合、二次成形工程では、貫通孔２３ａに配置される一次成形物１の突出部１２を、貫通孔２４Ａと貫通孔２５との間に配置し、下側の一次成形物１（貫通孔２３ｂ）の近傍に設けた二次成形用のゲートＧ２から二次成形樹脂を充填することにより、二次成形物２Ａの成形を行う。

これにより、他の部分よりも先に、一次成形物１の突出部１２と二次成形物２Ａの表面２ａとの間の薄肉部に二次成形樹脂が充填され、一次成形物１によって分流した二次成形樹脂の流れが、薄肉部以外の領域で合流し、当該薄肉部を避けてウェルドラインＷＬが形成される。すなわち図６に示すように、一次成形物１の突出部１２の突出方向をそれぞれ異なる方向に向けた場合であっても、薄肉部を避けてウェルドラインＷＬが形成されることになる。従って、二色成形物３Ａの外観品質、強度および耐薬品性の低下を抑制することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る二色成形物の製造方法について、図７および図８を参照しながら説明する。本実施の形態に係る二色成形物の製造方法の一次成形工程では、実施の形態１と同様の方法により、図１に示した一次成形物１を成形する。一方、二次成形工程では、一次成形物１の突出部１２の突出方向を実施の形態１，２とは異なる方向に向け、かつ二か所に設けた二次成形用のゲートＧ２１，Ｇ２２から二次成形樹脂を充填することにより、外観部２１Ｂ、接続部２２および貫通孔２３ａ，２３ｂ，２４Ｂ，２５Ｂを有する二次成形物２Ｂを成形する。

二次成形物２Ｂでは、図８に示すように、実施の形態１（図３参照）と比較して、貫通孔２４Ｂ，２５Ｂの径が拡大している。この場合、二次成形樹脂の充填性が悪化するため、接続部２２の位置に二つの二次成形用のゲートＧ２１，Ｇ２２を設け、二か所から二次成形樹脂を充填する。

また、貫通孔２４Ｂ，２５Ｂの径が大きい場合、二次成形工程では、貫通孔２３ａ，２３ｂにそれぞれ配置される一次成形物１の突出部１２の突出方向を、外側に向ける。これは、図８に示すように、外観部２１Ａの面積に対する貫通孔２４Ｂ，２５Ｂの割合が大きく、突出部１２を配置できる領域が限られているためである。また、二次成形工程では、貫通孔２３ａに配置された上側の一次成形物１の突出部１２の突出方向を、ゲートＧ２１に向け、貫通孔２３ｂに配置された下側の一次成形物１の突出部１２の突出方向を、ゲートＧ２２に向ける。そして、二つの二次成形用のゲートＧ２１，Ｇ２２から二次成形樹脂を充填することにより、二次成形物２Ｂの成形を行う。

これにより、他の部分よりも先に、一次成形物１の突出部１２と二次成形物２Ｂの表面２ａとの間の薄肉部に二次成形樹脂が充填され、一次成形物１によって分流した二次成形樹脂の流れが、薄肉部以外の領域で合流し、当該薄肉部を避けてウェルドラインＷＬが形成される。すなわち図８に示すように、二次成形樹脂の充填性を確保するために二つの二次成形用のゲートＧ２１，Ｇ２２を設けた場合であっても、薄肉部を避けてウェルドラインＷＬが形成されることになる。従って、二色成形物３Ｂの外観品質、強度および耐薬品性の低下を抑制することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る二色成形物の製造方法について、図９および図１０を参照しながら説明する。本実施の形態に係る二色成形物の製造方法の一次成形工程では、実施の形態１と同様の方法により、図１に示した一次成形物１を成形する。一方、二次成形工程では、一次成形物１の突出部１２の突出方向を、実施の形態１～３とは異なる方向に向け、かつ二か所に設けた二次成形用のゲートＧ２１，Ｇ２２から二次成形樹脂を充填することにより、外観部２１Ｃ、接続部２２Ｃおよび貫通孔２３ａ，２３ｂ，２４Ｂ，２５Ｂを有する二次成形物２Ｂを成形する。

二次成形物２Ｃでは、図８に示すように、実施の形態１（図３参照）と比較して、貫通孔２４Ｂ，２５Ｂの径が拡大している。また、二次成形物２Ｃでは、接続部２２Ｃの側面に組立用形状２８が設けられており、ゲートＧ２１，Ｇ２２を配置する位置が制限されている。

このように貫通孔２４Ｂ，２５Ｂの径が大きく、かつ組立用形状２８によりゲートＧ２１，Ｇ２２を配置する位置が制限されている場合、二次成形工程では、組立用形状２８を避けてゲートＧ２１，Ｇ２２を配置し、かつ貫通孔２３ａに配置された上側の一次成形物１の突出部１２の突出方向をゲートＧ２１に向け、貫通孔２３ｂに配置された下側の一次成形物１の突出部１２の突出方向をゲートＧ２２に向ける。そして、二つの二次成形用のゲートＧ２１，Ｇ２２から二次成形樹脂を充填することにより、二次成形物２Ｂの成形を行う。

これにより、他の部分よりも先に、一次成形物１の突出部１２と二次成形物２Ｃの表面２ａとの間の薄肉部に二次成形樹脂が充填され、一次成形物１によって分流した二次成形樹脂の流れが、薄肉部以外の領域で合流し、当該薄肉部を避けてウェルドラインＷＬが形成される。すなわち図１０に示すように、ゲートＧ２１，Ｇ２２を配置する位置が制限されている場合であっても、薄肉部を避けてウェルドラインＷＬが形成されることになる。従って、二色成形物３Ｃの外観品質、強度および耐薬品性の低下を抑制することができる。

以上、本発明に係る二色成形物の製造方法および二色成形物について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１ 一次成形物
１１ 光学素子
１１ａ，１１ｂ 側面
１２ 突出部
１２ａ 側面
１３ 穴部
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 二次成形物
２ａ 表面
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ 外観部
２２，２２Ｃ 接続部
２３ａ，２３ｂ，２４，２４Ａ，２４Ｂ，２５，２５Ｂ 貫通孔
２６，２７ 穴部
２８ 組立用形状
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 二色成形物
ｄ１，ｄ２，ｄ３ 直径
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ２１，Ｇ２２ ゲート
ｈ１，ｈ２ 高さ
ＷＬ ウェルドライン

Claims (6)

1. ゲートから二次成形樹脂を充填することにより、一次成形物を構成する光学素子の側面と、前記光学素子の側方から一つの方向に突出する突出部とを前記二次成形樹脂によって埋め込み、二次成形物を成形し、
   前記二次成形物の成形は、前記光学素子の光軸方向から見た平面視において、前記突出部の突出方向を前記ゲートに向けて行い、
   前記一次成形物および前記二次成形物からなる二色成形物は、光学デバイスの一部品を構成し、
   前記二次成形物は、
   前記一次成形物が埋め込まれ、前記光学素子とともに前記光学デバイスの外観を構成する外観部と、
   前記ゲートが設けられ、前記光学デバイスの他部品が接続される接続部と、
   前記一次成形物と重ならない位置において、前記外観部および前記接続部を貫通して形成される貫通孔と、
   を有する、
   二色成形物の製造方法。
2. 前記二次成形物の成形は、平面視において、前記接続部の外周面と前記貫通孔の内周面とが接近した薄肉部を避けた位置に設けられたゲートから、前記二次成形樹脂を注入する請求項１に記載の二色成形物の製造方法。
3. 前記二次成形物の成形の前に、前記突出部に設けられた一次成形用のゲートから一次成形樹脂を充填することにより、前記一次成形物を成形する請求項１または請求項２に記載の二色成形物の製造方法。
4. 前記外観部の直径に対する前記貫通孔の直径の比は、０．３～０．５である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の二色成形物の製造方法。
5. 光学素子と、前記光学素子を保持するように前記光学素子と一体に成形され、前記光学素子に隣接する位置に貫通孔を有する二次成形物と、からなる二色成形物の製造方法において、
   前記光学素子と前記光学素子の光軸に直交する一つの方向に突出する突出部とを有する一次成形物を成形する第一の工程と、
   前記一次成形物の周囲に二次成形金型のゲートから二次成形樹脂を充填して前記一次成形物と前記二次成形樹脂とが一体となった二色成形物を形成する第二の工程と、
   を有し、
   前記二次成形樹脂が前記二次成形金型に充填される過程として流動する際に、前記一次成形物においては前記突出部が、最初に流動する前記二次成形樹脂に接触するように、前記突出部の突出方向と前記二次成形金型のゲートとが配置されている、
   二色成形物の製造方法。
6. 光学デバイスの一部品を構成し、
   光学素子、および、前記光学素子の側方から前記光学素子の光軸方向に直交する一つの方向に突出する突出部を有する一次成形物と、
   前記一次成形物が埋め込まれ、前記光学素子とともに前記光学デバイスの外観を構成する外観部、
   二次成形樹脂を充填するゲートが設けられ、前記光学デバイスの他部品が接続される接続部、
   前記一次成形物と重ならない位置において、前記外観部および前記接続部を貫通して形成される貫通孔、
   を有する二次成形物と、
   を備え、
   前記突出部は、突出方向が、前記光学素子の光軸方向から見た平面視において、前記ゲートが設けられた方向に向いている、
   二色成形物。

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