JP7198010B2

JP7198010B2 - 樹脂部品

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Publication number: JP7198010B2
Application number: JP2018136032A
Authority: JP
Inventors: 永治松原
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2022-12-28
Anticipated expiration: 2038-07-19
Also published as: CN210651699U; JP2020011473A; CN110733165A

Description

本発明は、金型および樹脂部品に関し、特に車両用灯具に用いられる樹脂部品を製造するための金型と、この金型で製造される樹脂部品に関する。

従来、光源の光を導光体を介して灯具前方へ出射する車両用灯具が知られている。例えば特許文献１には、板状導光部材に側面から光を入射させ、灯具内側の主表面に設けられたステップ等の反射要素によって反射させて、灯具外側の主表面から灯具前方へ光を出射する構造を有する車両用灯具が開示されている。

特開２０１４－１１６１４２号公報

本発明者らは、板状導光部材を有する車両用灯具について鋭意検討を重ね、板状導光部材の主表面だけでなく、側面からも光を出射させる使用態様に想到した。しかしながら、従来の製造方法で得られた板状導光部材をこの態様で使用した場合、板状導光部材の発光面に発光ムラが生じたり、板状導光部材への入射光量が低減したりする場合があることを見出した。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、主表面および側面から光を出射させる態様での使用に適した板状導光部材を得るための技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は金型である。当該金型は、背向する２つの主表面と、２つの主表面をつなぐ複数の側面と、を有する板状の樹脂部品に対応する成形空間を形成する金型であって、側面のうち第１側面に対応する第１面と、第１主表面に対応する第２面および第２主表面に対応する第３面と、第１面に接続され、成形空間に溶融樹脂を注入するためのゲートと、を有する。ゲートは、第２面および第３面が並ぶ方向の寸法が、第１面のゲートが延在する領域における当該方向の寸法の半分以下である。この態様によれば、主表面および側面から光を出射させる態様での使用に適した板状導光部材を得ることができる。

上記態様において、ゲートは、第１面と第２面との境界、または第１面と第３面との境界に接してもよい。また、上記いずれかの態様において、樹脂部品は、光拡散材を含有し、第１側面および第１側面とは異なる側面のうち一方の側面から入射される光を光拡散材によって反射し、他方の側面および少なくとも一方の主表面から出射する導光部材であってもよい。

本発明の他の態様は、樹脂部品である。当該樹脂部品は、背向する２つの主表面と、２つの主表面をつなぐ複数の側面と、を有する板状の樹脂部品であって、樹脂部品は、側面のうち第１側面にゲート痕を有し、ゲート痕は、２つの主表面が並ぶ方向の寸法が、第１側面のゲート痕が延在する領域における当該方向の寸法の半分以下である。

上記態様において、ゲート痕は、第１側面と一方の主表面との境界に接してもよい。また、上記いずれかの態様において、樹脂部品は、光拡散材を含有し、第１側面および第１側面とは異なる側面のうち一方の側面から入射される光を光拡散材によって反射し、他方の側面および少なくとも一方の主表面から出射する導光部材であってもよい。

本発明によれば、主表面および側面から光を出射させる態様での使用に適した板状導光部材を得ることができる。

実施の形態に係る樹脂部品を備える車両用灯具の断面図である。図２（Ａ）は、樹脂部品および光源の斜視図である。図２（Ｂ）は、樹脂部品の正面図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、板状導光部材の光出射効率の測定方法を説明するための模式図である。図４（Ａ）は、実施の形態に係る金型の断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は、樹脂部品の製造工程を模式的に示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は、実施の形態に係る樹脂部品を備える車両用灯具の断面図である。図２（Ａ）は、樹脂部品および光源の斜視図である。図２（Ｂ）は、樹脂部品の正面図である。図１では、車両用灯具の一部分のみを図示している。本実施の形態の車両用灯具１は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する。一対の前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外は実質的に同一の構成であるため、図１には一方の前照灯ユニットの構造を示す。

車両用灯具１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２と、ランプボディ２の開口部を覆う透光カバー４とを備える。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室６内には、光源８と、板状導光部材１０と、ブラケット１２と、が収容される。

光源８は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。なお、光源８は、ＬＤ（レーザーダイオード）、有機または無機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）等の他の半導体発光素子や、白熱球、ハロゲンランプ、放電球等であってもよい。

板状導光部材１０は、本実施の形態に係る樹脂部品の一例である。板状導光部材１０は、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の、透明な熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂からなる、透光性の板状部材である。樹脂部品としての板状導光部材１０は、後述する金型を用いた樹脂の射出成形によって形成される。

板状導光部材１０は、互いに背向する２つの主表面、すなわち第１主表面１０ａおよび第２主表面１０ｂと、２つの主表面１０ａ，１０ｂをつなぐ複数の側面と、を有する。板状導光部材１０の側面には、第１側面１０ｃと、第２側面１０ｄと、第３側面１０ｅと、第４側面１０ｆと、が含まれる。第１側面１０ｃと第２側面１０ｄとが互いに背向し、第３側面１０ｅと第４側面１０ｆとが互いに背向する。

板状導光部材１０は、第１側面１０ｃにゲート痕１４を有する。ゲート痕１４は、２つの主表面１０ａ，１０ｂが並ぶ方向Ｘ１の寸法１４Ｈが、第１側面１０ｃのゲート痕１４が延在する領域１０Ｒにおける当該方向Ｘ１の寸法１０Ｈの半分以下、より好ましくは３分の１以下である。また、ゲート痕１４は、第１側面１０ｃと第２主表面１０ｂとの境界に接するように配置される。

本実施の形態の板状導光部材１０は、全体が均一な厚みを有する。また、ゲート痕１４は帯状であり、第１主表面１０ａおよび第２主表面１０ｂに対し平行に延びる。したがって、ゲート痕１４の帯幅は、板状導光部材１０の２つの主表面１０ａ，１０ｂ間の距離、言い換えれば板状導光部材１０の厚みの半分以下、より好ましくは３分の１以下である。ゲート痕１４の帯幅（寸法１４Ｈ）は、例えば０．３～０．５ｍｍである。また、ゲート痕１４の長さ（主表面１０ａ，１０ｂに平行な方向の寸法）は、例えば１０～１００ｍｍである。

光源８は、発光面が第２側面１０ｄと対向するように配置される。したがって、光源８の光は、第２側面１０ｄから板状導光部材１０に入射する。図１における破線領域Ｒの拡大図に示されるように、板状導光部材１０は、内部に光拡散材１１を含有する。第２側面１０ｄから入射した光は、光拡散材１１によって反射され、第１側面１０ｃおよび２つの主表面１０ａ，１０ｂから出射される。なお、光源８の光は、第３側面１０ｅや第４側面１０ｆからも出射されてもよい。

光拡散材１１としては、金属酸化物粒子、例えば二酸化チタン粒子を挙げることができる。二酸化チタン粒子の平均粒径は、例えば１５０～５００ｎｍ、好ましくは１６０～４５０ｎｍ、より好ましくは１７０～４５０ｎｍ、さらに好ましくは２００～４００ｎｍ、特に好ましくは２２０～４００ｎｍである。光拡散材１１の含有量は、板状導光部材１０の質量全体に対して例えば０．１～１００質量ｐｐｍ、好ましくは０．１～５０質量ｐｐｍ、より好ましくは０．１～１０質量ｐｐｍである。

二酸化チタン粒子は、ルチル変態の割合が例えば５０質量％以上、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上である。板状導光部材１０には、用いられる樹脂の主要モノマーと共重合可能な他のモノマーや、帯電防止剤、酸化防止剤、離型剤、難燃剤、潤滑剤、流動性改善剤、充填剤、光安定剤等の一般的な添加剤が含有されてもよい。

板状導光部材１０を構成する材料は、板厚４ｍｍの平板として測定した場合に、少なくとも一部における板厚方向でのヘイズ値が７％超３０％以下である。また、板状導光部材１０を構成する材料は、板厚４ｍｍの平板として測定した場合に、少なくとも一部における板厚方向での可視光の透過率（一方の主表面の法線方向で当該主表面から入射する光の量に対する、他方の主表面から全方向に出射する光の量の割合）が６０％以上９２％以下である。

板状導光部材１０のヘイズ値は、ヘーズメーターＨＺ－２（スガ試験機社製）を用いてＪＩＳＫ７１３６に準拠して測定することができる。板状導光部材１０の可視光透過率は、ヘーズメーターＨＺ－２（スガ試験機社製）を用いてＪＩＳＫ７３６１－１に準拠して測定することができる。

また、板状導光部材１０を構成する材料からなる平板材（以下では便宜上、この平板材を板状導光部材１０とする）は、２つの主要面をつなぐ側面から入射する光が主表面から出射される際の出射効率について、以下の条件を満たす。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、板状導光部材の光出射効率の測定方法を説明するための模式図である。図３（Ａ）は、板状導光部材１０の寸法とＬＥＤの配置とを示している。図３（Ｂ）は、固定枠Ｂが取り付けられた板状導光部材１０を光出射面Ｃ側から見た様子を示している。

図３（Ａ）に示すように、上下方向の長さ１００ｍｍ、左右方向の長さ１９０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍの直方体状の板状導光部材１０を用意する。この板状導光部材１０の側面Ａを光源光の入射面とする。そして、側面Ａの法線方向にＬＥＤを配置する。ＬＥＤは、焦点Ｐが側面Ａを向き、且つ焦点Ｐから側面Ａまでの距離が１．８５ｍｍとなるように配置される。ＬＥＤの発光面からは、１８０°の範囲で光が拡散する。

また、図３（Ｂ）に示すように、用意した板状導光部材１０の周囲を固定枠Ｂで覆う。固定枠Ｂで覆われた状態で、板状導光部材１０の光出射面Ｃは、上下方向の長さが９０ｍｍ、左右方向の長さが１６０ｍｍとなる。固定枠Ｂは、表面および裏面ともに光を反射しない。また、光出射面Ｃの法線方向で光出射面Ｃから√１０の距離に、受光面（図示せず）を配置する。

この状態で、ＬＥＤから光を出射させる。そして、光出射面Ｃの中心を通る法線と受光面との交点を中心として、受光面上の上下１５°×左右２５°の矩形領域に照射される光の光束を測定する。板状導光部材１０の場合、当該矩形領域に照射される光の光束は、ＬＥＤから出射される光の光束を１としたときに０．３％以上となる。

また、板状導光部材１０は、側面から光が入射されると、主表面からの単位面積当たりの出射光量の方が、光が入射した側面に背向する側面からの単位面積当たりの出射光量よりも多く、一方の主表面から光が入射されると、他方の主表面からの単位面積当たりの出射光量の方が側面からの単位面積当たりの出射光量よりも多い、という光学的特性を有する。

すなわち、板状導光部材１０は、側面から光が入射される場合と、主表面から光が入射される場合とのいずれであっても、主表面から出射される光の割合が側面から出射される光の割合より高い。ただし、板状導光部材１０は、側面からも所定量の光が出射される。したがって、板状導光部材１０は、任意の１つの側面を光入射面とした場合に、２つの主表面と他の側面とが発光部として視認される。

図１に示すように、光源８および板状導光部材１０は、ブラケット１２を介してランプボディ２に固定される。ブラケット１２は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性材料で構成される。

車両用灯具１は、板状導光部材１０から光を出射することで、例えばターンシグナルランプ、クリアランスランプ、デイタイムランニングランプ等として機能することができる。また、車両用灯具１は、車両後方に配置されてもよい。この場合、車両用灯具１は、板状導光部材１０から光を出射することで、ターンシグナルランプ、クリアランスランプ、デイタイムランニングランプ等に加えて、ストップランプやテールランプ等として機能することもできる。

板状導光部材１０は、高い透明性を有する。また、板状導光部材１０は透明であるとともに、第２側面１０ｄから入射した光を第１主表面１０ａおよび第２主表面１０ｂから均一に出射することができる。また、光は少なくとも第１側面１０ｃからも出射される。すなわち、光源８の非点灯時は、板状導光部材１０は透明に見える。一方、光源８の点灯時は、板状導光部材１０が発光して見える。

（金型）
続いて、樹脂部品としての板状導光部材１０を成形するための金型について説明する。図４（Ａ）は、実施の形態に係る金型の断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。金型１００は、複数の型によって樹脂部品としての板状導光部材１０に対応する成形空間（キャビティ）１０２を形成する。

金型１００は、第１型１０４と、第２型１０６と、ゲート型１０８と、を有する。本実施例の第１型１０４は固定型であり、第２型１０６は可動型である。第１型１０４は、板状導光部材１０の形状に対応する凹部１１０を有する。

凹部１１０の側面のうち第１面１１２は、板状導光部材１０の第１側面１０ｃに対応する。凹部１１０の底面である第２面１１４は、板状導光部材１０の第１主表面１０ａに対応する。凹部１１０の第１面１１２と対向する第４面１１６は、板状導光部材１０の第２側面１０ｄに対応する。第１面１１２および第４面１１６をつなぐ２つの側面である第５面１１８および第６面１２０は、それぞれ板状導光部材１０の第３側面１０ｅ、第４側面１０ｆに対応する。

第２型１０６は、凹部１１０の開口を塞ぐ第３面１２２を有する。第３面１２２は、板状導光部材１０の第２主表面１０ｂに対応する。ゲート型１０８は、成形空間１０２に溶融樹脂を注入するためのゲート１２４とを有する。ゲート１２４は、凹部１１０の第１面１１２に接続される。なお、ゲート１２４は、ゲート型１０８の樹脂流路１０９の出口、言い換えれば樹脂流路１０９と第１面１１２との境界面を意味する。

ゲート１２４は、第２面１１４および第３面１２２が並ぶ方向Ｘ２の寸法１２４Ｈが、第１面１１２のゲート１２４が延在する領域１１２Ｒにおける当該方向Ｘ２の寸法１１２Ｈの半分以下、より好ましくは３分の１以下である。また、ゲート１２４は、第１面１１２と第３面１２２との境界に接するように配置される。

本実施の形態の成形空間１０２は、全体が均一な厚みを有する。また、ゲート１２４は帯状であり、第２面１１４および第３面１２２に対し平行に延びる。したがって、ゲート１２４の帯幅は、第２面１１４と第３面１２２との間の距離、言い換えれば成形空間１０２の厚みの半分以下、より好ましくは３分の１以下である。ゲート１２４の帯幅（寸法１２４Ｈ）は、例えば０．３～０．５ｍｍである。また、ゲート１２４の長さ（第２面１１４に平行な方向の寸法）は、例えば１０～１００ｍｍである。

（樹脂部品の製造方法）
続いて、上述の金型１００を用いた樹脂部品の製造方法について説明する。図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は、樹脂部品の製造工程を模式的に示す図である。図５（Ａ）に示すように、まず第１型１０４、第２型１０６およびゲート型１０８を型締めする。樹脂流路１０９には、図示しない樹脂射出用ノズルが接続される。

そして、金型１００を所定温度に保った状態で、所定の射出圧でゲート１２４から成形空間１０２に向けて溶融樹脂１６を出射する。これにより、成形空間２０４内に溶融樹脂１６が徐々に充填されていく。溶融樹脂１６は、光拡散材１１（図１参照）を含有する透明樹脂である。樹脂は、所定の溶融温度に加熱された状態で射出される。

続いて、図５（Ｂ）に示すように、溶融樹脂１６を成形空間１０２の隅々まで行き渡らせる。成形空間１０２が溶融樹脂１６で満たされ、所定時間が経過した後、金型１００を型開きする。また、ニッパー、ヒートニッパー、はさみ、ギロチン切断機、レーザー、手折り等の従来公知の手段でゲートカットが施される。これにより、図５（Ｃ）に示すように、第１側面１０ｃに幅広且つ超薄肉のゲート痕１４を有する板状導光部材１０が得られる。

以上説明したように、本実施の形態に係る金型１００は、背向する第１主表面１０ａおよび第２主表面１０ｂ、ならびに複数の側面を有する板状導光部材１０に対応する成形空間１０２を形成する。金型１００は、板状導光部材１０の第１側面１０ｃに対応する第１面１１２と、第１主表面１０ａに対応する第２面１１４と、第２主表面１０ｂに対応する第３面１２２と、第１面１１２に接続されるゲート１２４と、を有する。ゲート１２４は、第２面１１４および第３面１２２が並ぶ方向Ｘ２の寸法１２４Ｈが、第１面１１２の方向Ｘ２の寸法１１２Ｈの半分以下である。

主表面からの光照射を目的とした板状導光部材を成形する場合、主表面にゲート痕が残るダイレクトゲート方式は当然ながら採用することができない。なぜならば、ゲート痕によって発光ムラが生じ、主表面の均一な面発光が妨げられるためである。したがって、板状導光部材の側面にゲート痕が残るサイドゲート方式が採用されることになる。しかしながら、従来のサイドゲート方式の射出成形によって得られる板状導光部材は、ゲート痕が板状導光部材の側面と同程度の厚みを有していた。

このため、板状導光部材の主表面だけでなく側面からも光を出射させようとした場合、ゲート痕のある側面では、ゲート痕に起因する大きな発光ムラが生じてしまう。また、ゲート痕のある側面を光入射面とした場合には、ゲート痕によって光入射が妨げられ、板状導光部材への入射光量が低減する場合があった。

これに対し、本実施の形態の金型１００は、板状導光部材１０の第１側面１０ｃに対応する第１面１１２にゲート１２４が接続されるとともに、ゲート１２４の厚みが第１面１１２の厚みの半分以下である。このため、金型１００を用いて得られる板状導光部材１０では、第１側面１０ｃに残るゲート痕１４の、２つの主表面１０ａ，１０ｂが並ぶ方向Ｘ１の寸法１４Ｈが、第１側面１０ｃの方向Ｘ１の寸法１０Ｈの半分以下となる。そして、板状導光部材１０は、第２側面１０ｄから入射される光を、第１側面１０ｃおよび２つの主表面から出射させる。

これにより、第１側面１０ｃにおけるゲート痕１４に起因する発光ムラを、より小さくすることができる。したがって、第１側面１０ｃにおける発光ムラを目立ちにくくすることができる。このため、２つの主表面１０ａ，１０ｂおよび第１側面１０ｃにおける面発光の均一化を図ることができる。よって、本実施の形態の金型１００によれば、主表面および側面から光を出射させる態様での使用に適した板状導光部材１０を得ることができる。

なお、本実施の形態では、第２側面１０ｄから光が入射しているが、第３側面１０ｅや第４側面１０ｆから光が入射して、第１側面１０ｃ、主表面１０ａ，１０ｂから光が出射してもよい。また、第１側面１０ｃから光が入射し、第２側面１０ｄ～第４側面１０ｆのいずれかの側面と主表面１０ａ，１０ｂとから光が出射してもよい。この場合は、ゲート痕１４によって光の入射が妨げられることを抑制することができる。これにより、光の利用効率を高めることができる。また、主表面からの光の出射は、第１主表面１０ａおよび第２主表面１０ｂの一方のみであってもよい。

つまり、金型１００を用いて形成される樹脂部品は、光拡散材１１を含有し、第１側面１０ｃおよび第１側面１０ｃとは異なる側面のうち一方の側面から入射される光を光拡散材１１によって反射し、他方の側面および少なくとも一方の主表面から出射する板状導光部材１０である。このような板状導光部材１０を車両用灯具１に搭載することで、車両用灯具１の意匠性、見栄えを向上させることができる。

また、本実施の形態のゲート１２４は、第１面１１２と第３面１２２との境界に接する。したがって、板状導光部材１０のゲート痕１４は、第１側面１０ｃと第２主表面１０ｂとの境界に接する。これにより、ゲート痕１４に起因する発光ムラを、より目立ちにくくすることができる。あるいは、より多くの光を第１側面１０ｃから板状導光部材１０に入射させることができる。なお、ゲート１２４は、第１面１１２と第２面１１４との境界に接してもよく、ゲート痕１４は、第１側面１０ｃと第１主表面１０ａとの境界に接してもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

実施の形態では、固定型である第１型１０４に凹部１１０が設けられているが、可動型である第２型１０６に凹部１１０が設けられてもよい。また、実施の形態の板状導光部材１０は、平坦形状を有するが、湾曲形状を有してもよい。

１０板状導光部材、１０ａ第１主表面、１０ｂ第２主表面、１０ｃ第１側面、１１光拡散材、１４ゲート痕、１６溶融樹脂、１００金型、１０２成形空間、１１２第１面、１１４第２面、１２２第３面、１２４ゲート。

Claims

背向する２つの主表面と、２つの前記主表面をつなぐ複数の側面と、を有する板状の樹脂部品であって、
前記樹脂部品は、前記側面のうち第１側面にゲート痕を有し、
前記ゲート痕は、２つの前記主表面が並ぶ方向の寸法が、前記第１側面の前記ゲート痕が延在する領域における当該方向の寸法の半分以下であり、
前記樹脂部品は、光拡散材を含有し、前記第１側面および第１側面とは異なる側面のうち一方の側面から入射される光を前記光拡散材によって反射し、他方の側面および少なくとも一方の前記主表面から出射する導光部材である、
樹脂部品。
前記ゲート痕は、前記第１側面と一方の前記主表面との境界に接する請求項１に記載の樹脂部品。