プラスチック成形品の製造方法、プラスチック成形装置及びプラスチック成形品
【課題】 本発明は、樹脂供給通路の閉止のための駆動装置等複雑な装置を用いず、確実に樹脂流入口を閉止し、かつ成形品内の歪みの発生を防ぎ、転写面を高精度に転写することができる。
【解決手段】 本発明のプラスチック成形装置は、樹脂供給通路を構成する射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、キャビティ内及び樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、樹脂供給通路内の充填樹脂内であってキャビティと、樹脂供給通路の一部に設けられ、樹脂供給通路内で移動可能な可動部材との間に挿入するように、樹脂供給通路用入子を移動手段によって移動させて樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、可動部材をキャビティ側と反対側の開口部に押圧させて樹脂供給通路を閉止する。
【解決手段】 本発明のプラスチック成形装置は、樹脂供給通路を構成する射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、キャビティ内及び樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、樹脂供給通路内の充填樹脂内であってキャビティと、樹脂供給通路の一部に設けられ、樹脂供給通路内で移動可能な可動部材との間に挿入するように、樹脂供給通路用入子を移動手段によって移動させて樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、可動部材をキャビティ側と反対側の開口部に押圧させて樹脂供給通路を閉止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチック成形品の製造方法、プラスチック成形装置及びプラスチック成形品に関し、詳細には樹脂供給通路を閉止してキャビティからの樹脂の逆流を防止し、高精度な光学鏡面や微細パターンを有するプラスチック成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックレンズや導光板等の高精度な鏡面転写や微細な凹凸面への転写が必要なプラスチック部品やシート状薄肉成形体の製造方法の一つとして、射出圧縮成形法が知られている。この方法は、樹脂の充填中は一時的にわずかにキャビティを拡大し、充填を無理なく行った後、型締め機構や金型内に組み込まれた油圧シリンダーなどを利用して、成形品の一部あるいは全面を加圧、圧縮して所定の形状を付与する方法であり、分子配向が起こり難く、残留応力が減少し、変形なども少なくなる。また、導光板のように転写面に微細な凹凸を有するものを作製する場合、この凹凸と直行方向に圧力を負荷させることができるため、その充填率（転写率）を高めることができる。しかし、このような射出圧縮成形方法においては、圧縮時にキャビティ内の樹脂が樹脂流入口（ゲート）から逆流し、所望の圧力をキャビティ内の樹脂の負荷することができなくなるといった問題が生じるため、上述の樹脂の逆流を防止する必要がある。
【０００３】
この逆流を防止する方法としては、最も簡易的な方法はゲートが固化してから圧縮することである。しかし、この場合ゲートが固化するまでの時間で、キャビティ内樹脂の固化も進むため、その後に圧縮しても、かえって樹脂に歪みを発生させる原因となる。特に、微細な凹凸面への充填においては、樹脂の固化が進んでから加圧しても微細な凹凸への充填は促進されない。また、ゲートを極力小さく、キャビティ内樹脂より速く固化させることも考えられるが、この場合レンズのような肉厚品の場合には、樹脂充填時にジェッティング等の不具合が生じる。また、シートのような薄肉品の場合は、樹脂が端部まで十分に充填しないといった問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、図１１に示すように、ゲート部８１を封止するためのカットパンチピン８２を突出させることで、樹脂流入口８３を閉止する方法がある。この場合には、カットパンチピン８２の先端部が成形毎に金型８４の内壁に突き当たるため、磨耗や変形が生じて、十分な閉止効果を得ることができなくなるといった問題がある。また、カットパンチピン８２を摺動するための駆動装置（図示せず）が別途必要になる上に、樹脂を遮断するといった機能を発揮するためにはある程度の圧力が必要であり、摺動面の齧りやバリの発生といった問題が生じる。
【０００５】
そこで、これらのカットパンチピンの磨耗や変形の問題点を解決するために従来よりいくつか提案されている。例えば特許文献１〜３には、図１２に示すようにゲート封止ピン８５がゲート部８１を横断する開閉機構を設けることが提案されている。また、特許文献４には、図１３に示すように、キャビティに連通する樹脂供給経路の一部に設けられた可動部材８７を、キャビティとキャビティとは反対側の差圧によって駆動させることで樹脂供給経通路を閉止することが提案されている。これによると複雑な機構を必要とせず、小型で簡素な閉止構造とすることができる。
【特許文献１】特許第３，４５７，２６１号明細書
【特許文献２】特開平１１−２２７００８号公報
【特許文献３】特開２０００−９４４８４号公報
【特許文献４】特公平０７−１２６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３によれば、磨耗や変形の問題は解決されても、駆動装置（図示せず）の必要性による金型構造の複雑化、コスト増加や摺動面の齧りやバリの発生といった問題を改善することはできない。更には、図１２のゲート封止ピン８５がゲート部８１を横断する際にゲート部８１の樹脂を押し込む結果、開閉機構に残留した樹脂８６を取り除くことができず、次ショット時に樹脂の充填を阻害し、残留した樹脂８６が異物となって成形品内に混入するといった問題が生じる。また、上記特許文献４によれば、図１３の可動部材８７の駆動は樹脂を高圧でキャビティ内に充填したときのバックプレッシャーを利用したもので、可動部材８７の駆動は、充填時の圧力に依存しており、成形品形状（例えば薄肉品）によっては、樹脂を充填後直に冷却が進むため、可動部材８７を駆動するに十分な圧力を得ることができないといった問題が生じる。また、確実に樹脂供給通路を閉止するために高圧が必要となり、それに伴って成形品内に歪みが生じるといった問題も生じる。更には、樹脂供給通路の閉止と転写面の転写のための圧力発生のタイミングを個々に制御することはできず、転写のための細かな制御をすることができない。
【０００７】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、樹脂供給通路の閉止のための駆動装置等複雑な装置を用いず、確実に樹脂流入口を閉止し、かつ成形品内の歪みの発生を防ぎ、転写面を高精度に転写することのできるプラスチック成形品の製造方法、プラスチック成形装置及びプラスチック成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記問題点を解決するために、本発明のプラスチック成形装置は、少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が樹脂供給通路内のキャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備している。そして、本発明のプラスチック成形装置は、樹脂供給通路を構成する射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、キャビティ内及び樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、樹脂供給通路内の充填樹脂内であってキャビティと可動部材との間に挿入するように、樹脂供給通路用入子を移動手段によって移動させて樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、可動部材をキャビティ側と反対側の開口部に押圧させて樹脂供給通路を閉止する。よって、非常に簡易な構造で、バリの発生や駆動に伴う齧りの発生なく、かつ充填時の樹脂圧力に左右されることなく、確実に閉止機構部を駆動させることができる。
【０００９】
更に、本発明のプラスチック成形装置は、キャビティを構成する射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部と樹脂供給通路を構成する射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、キャビティ内及び樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、キャビティ内及び樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向にキャビティ用入子を移動手段によって移動させると同時に、樹脂供給通路内の充填樹脂内であってキャビティと可動部材との間に挿入するように、樹脂供給通路用入子を移動手段によって移動させて樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の樹脂供給路内の圧力とキャビティと反対側の樹脂供給路内の圧力との差圧によって可動部材を開口部に押圧させて樹脂供給通路を閉止する。よって、面転写のための圧力発生と、樹脂供給通路閉止のための圧力発生を同時に実現することができると共に、非常に簡易な構造で、バリの発生や駆動に伴う齧りの発生なく、かつ充填時の樹脂圧力に左右されることなく、確実に閉止機構部を駆動させることができる。
【００１０】
また、本発明のプラスチック成形装置は、キャビティを構成する射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部を移動させる第１の移動手段と、樹脂供給通路を構成する射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる第２の移動手段とを有し、キャビティ内及び樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、キャビティ内及び樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向にキャビティ用入子を第１の移動手段によって移動させた後、樹脂供給通路内の充填樹脂内であってキャビティと可動部材との間に挿入するように、樹脂供給通路用入子を第２の移動手段によって移動させて樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の樹脂供給路内の圧力とキャビティと反対側の樹脂供給路内の圧力との差圧によって可動部材を開口部に押圧させて樹脂供給通路を閉止する。よって、転写性向上のためと樹脂供給路閉止のために各々最適なタイミングで圧力を発生させ、より確実な閉止と面転写を実現することができると共に、非常に簡易な構造で、バリの発生や駆動に伴う齧りの発生なく、かつ充填時の樹脂圧力に左右されることなく、確実に閉止機構部を駆動させることができる。
【００１１】
また、樹脂供給通路用入子の先端部は、可動部材側に対して傾斜する面を有することにより、確実に可動部材を移動させるための駆動圧力を発生させることができ、キャビティ側への樹脂移動を少なくし、歪みの発生を少なくすることができる。
【００１２】
更に、別の発明としてのプラスチック成形品は、上記プラスチック成形品の製造方法を用いて又は上記プラスチック成形装置によって製造される。よって、高精度、低歪み、低コストでプラスチック成形品を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、樹脂供給通路に樹脂圧力によって移動可能な可動部材を備え、樹脂をキャビティ内の充填後、樹脂供給通路を構成する入子の少なくとも１つ以上を樹脂供給通路の容積が小さくなる方向に移動させることによって圧力を発生させ、この発生圧力によって可動部材を移動させ、樹脂供給通路を閉止させる。よって、非常に簡易な構造で、バリの発生や駆動に伴う齧りの発生なく、かつ充填時の樹脂圧力に左右されることなく、確実に閉止機構部を駆動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
はじめに、本発明の原理について、プラスチック成形装置の構成を示す断面図である図１を用いて以下に説明する。なお、同図に示すプラスチック成形装置によって作製するプラスチック成形品は、図２に示すような光ピックアップ装置用回折レンズ１である。図２に示すように、光ピックアップ装置用回折レンズ１のレンズ面の一方は凸面の高精度な光学鏡面２を有している。他方は複数の輪帯構造を有する微細な回折パターン３が形成されている。樹脂素材としては、軟化温度１４５℃のポリカーボネート樹脂を使用した。
【００１５】
図１に示すプラスチック成形装置１０において、開閉可能な固定金型１１と可動金型１２から構成される金型１３には、樹脂を充填するための装置である図示しない射出成形機から供給される樹脂の通路となるスプル孔１４及び第１のランナー溝１５が形成されている。第１のランナー溝１５は、第１のゲート１６を介して第２のランナー溝１７と連通されている。スプル孔１４、第１のランナー溝１５、第１のゲート１６、第２のランナー溝１７は、第２のゲート１８を介して、所定容積が形成されたキャビティ１９への樹脂供給経路が形成されている。なお、キャビティ１９を形成する可動入子２０には、図２の回折パターン３が加工された転写面２１が形成されている。ここで、転写面２１を有する可動入子２０は移動可能なようになっており、それを移動させるための圧力制御装置２２と連結されている。この圧力制御装置２２は図示していない制御部からの駆動制御信号によって制御される。一方、第２のランナー溝１７は、樹脂供給通路を閉止するための移動部材である球状弁体２３が収納される場所であり、第１のランナー溝１５と第２のランナー溝１７の間の第１のゲート１６は、球状弁体２３に対抗する弁座として、球状弁体２３より小さい径の内周縁２４を有している。なお、第２のランナー溝１７には、その溝部に突出するように支持されたストップピン２５が設けられている。なお、金型１３は図示しないヒータ、温調媒体等によって、ポリカーボネート樹脂の軟化温度以下である１４０℃に加熱維持されている。
【００１６】
次に、図１のプラスチック成形装置を用いて図２のプラスチック成形品を製造する工程について図３に基づいて説明する。図３は図１のプラスチック成形装置の一部を拡大した図である。
【００１７】
先ず、図３の（ａ）に示すように、固定金型１１と可動金型１２が分割した状態時（型開き時）に、第２のランナー溝１７上に球状弁体２３を配置する。そして、図３の（ｂ）に示すように、固定金型１１と可動金型１２を閉じ（型締めし）、密閉空間であるキャビティ１９が形成され、次いで図示しない射出成形機から樹脂２６の充填を開始する。その後、図３の（ｃ）に示すように、樹脂２６が第２のランナー溝１７を通過するとき、樹脂２６の流動圧力によって、球状弁体２３は樹脂２６の流動方向、つまりキャビティ１９側の方向に移動して、ストップピン２５に突き当たって係止される。これによって、第１のゲート１６は開放状態となり、樹脂２６はキャビティ１９内へ充填される。なお、この時転写面２１に形成されている回折パターンは樹脂２６の流動方向と直行する方向に形成されているため、パターン方向への圧力は小さく、回折パターンの末端までの十分な転写はされない。そこで、図３の（ｄ）に示すように、図示していない制御部からの駆動制御信号に基づいて圧力制御装置２２によって転写面２１を有する可動入子２０がキャビティ１９の容積が減少する方向に移動することで、樹脂に圧力が付加され、転写面２１が樹脂表面に転写される。この時キャビティ１９内に発生する圧力によって、第２のランナー溝１７に配置され、ストップピン２５に突き当たっていた球状弁体２３が、樹脂供給方向とは逆の方向に移動し、第１のゲート１６の内周縁２４に圧接して着座し、第１のゲート１６は閉止される。そして、図３の（ｅ）に示すように、樹脂２６が金型１３の温度まで冷却した後、作製された回折レンズ１を離型させる。
【００１８】
このように、樹脂流動時には、流動圧力によって球状弁体２３がストップピン２５に突き当たって係止されることによって、十分な樹脂供給路が確保される。また、可動入子２０を移動させ、キャビティ１９内に圧力を発生さることによって、逆に球状弁体２３が第１のゲート１６の内周縁２４に圧接して着座させ、第１のゲート１６を確実に閉止し、樹脂の逆流を防止する。この時、可動入子２０が移動するため、転写面２１に加工された回折パターンと直行方向に、確実に圧力を付加することができ、高精度に回折パターン３を転写させることができる。第１のゲート１６を閉止するための球状弁体２３の移動には、樹脂の圧力を利用しているため、特別な駆動装置等を金型１３内に設ける必要もなく、非常に簡素な構造でコンパクト、かつ低コストな金型を実現することができる。また、球状弁体２３は、樹脂の通路となる第２のランナー溝１７内を移動するだけのため、バリの発生や齧りといった問題も生じない。
【００１９】
また、可動入子２０をキャビティ１９の容積が減少する方向に動かすことによって発生する圧力によって、球状弁体２３を駆動し樹脂供給通路を閉止している。従って、樹脂を充填する圧力に依存することなく確実に樹脂供給通路を閉止できるため、充填時の圧力が発生しずらい、例えば、薄肉の成形品に対しても確実な閉止と転写を実現することができる。従来では、樹脂１６をキャビティ１９内に充填したときに生じるバックプレッシャーを利用して球状弁体２３を移動し、樹脂供給通路を閉止させたため、確実な閉止を実現するためには、高圧充填が必要で、特にゲート近傍での製品部に歪みが発生するといった問題が生じていたが、本発明の原理によれば、キャビティ１９の容積を小さくすることによって発生する圧力を利用しているため樹脂２６充填時の圧力を必要以上に大きくする必要はなく、上述した歪みの発生といった問題を防ぐことができる。
【００２０】
更に、転写面２１に微細なパターンを有するものを成形する場合、微細部の先端まで樹脂を充填するためになるべく充填後早い時間（樹脂温度が高い状態）で圧力を発生させることが望ましい。従来では完全にキャビティ１９内に樹脂を充填してから圧力が発生し、可動部材である球状弁体を駆動させていたが、本発明の原理によれば、キャビティ１９内に樹脂が充填する途中でも可動入子を移動させることで圧力を発生させ、閉止と転写を実施することができるため、確実に微細パターンへの転写を実現できる。
【００２１】
なお、ゲート閉止のための移動部材は上述の実施の形態のような球状弁体２３に限定されるものではなく、例えば図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒（矩形）形状や楕円形状の移動部材を用いても構わないが、球状とすることで、内周縁２４やストップピン２５への移動が容易となる上に、第１のゲート１６の内周縁２４との接触部位が線接触（円筒（矩形）形状の場合は内周縁と線接触する）となるため、移動部材と内周縁２４との間の樹脂を押しつぶしやすくなり、より確実にゲート部を閉止することができる。
【００２２】
また、図３の（ｅ）に示す成形品離型時では、製品部分である回折レンズ１と成形品のランナー部２７、スプル部は、球状弁体２３で分離されて取り出される。すなわち、金型内で自動的にゲートがカットされるため、成形品取り出し後のゲートカットが不要、かつそのための装置も必要ない。また、製品部分の先端に球状弁体２３が一体となるため、成形品取り出しと同時に球状弁体２３も可動金型１２から取り出すことが可能である。従って、成形終了後、使用済みの球状弁体２３を金型１３に挟んだり、金型１３を傷つけたりすることを防ぐことができる。なお、球状弁体２３は、金型１３内に固定される必要がなく、成形毎に、型開きされた時に、第２のランナー溝１７上にのせるだけでよい。そのため、球状弁体２３を使用することによる複雑な装置や固定手段等も必要なく、成形毎に球状弁体２３を金型内に挿入させても、そのために工程（成形時間）が長くなることもない。
【００２３】
次に、以上説明した本発明の原理を基に本発明の一実施の形態に係るプラスチック成形装置について説明する。図５は本発明の第１の実施の形態例に係るプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。なお、図５に示す本実施の形態のプラスチック成形装置４０によって作製するプラスチック成形品は、図６に示すようなレーザビームプリンタの光走査に用いられるｆθレンズ５０である。レンズ面の両面には、高精度な光学鏡面５１を有している。樹脂素材としては、軟化温度１３５℃のアモルファスポリオレフィン樹脂を使用した。基本的な構造は第１の実施の形態と同様であり、ここでは相違のみを説明する。第２のランナー溝１７の球状弁体２３よりキャビティ１９側の部位に、移動可能な圧縮ピン２８が配置されており、この圧縮ピン２８を移動させるための圧力制御装置２９と連結されている。この圧力制御装置２９は図示していない制御部からの駆動制御信号によって制御される。また、圧縮ピン２８の先端には、球状弁体２３のある側が大きくなるような傾斜３０が形成されている。なお、金型１３は図示しないヒータ、温調媒体等によって、アモルファスポリオレフィン樹脂の軟化温度以下である１３０℃に加熱維持されている。
【００２４】
次に、本実施の形態のプラスチック成形装置を用いて図６のプラスチック成形品を製造する工程について図７に基づいて説明する。図７は図５のプラスチック成形装置の一部を拡大した図である。
【００２５】
先ず、図７の（ａ）に示すように、固定金型１１と可動金型１２が分割した状態時（型開き時）に、第２のランナー溝１７上に球状弁体２３を配置する。そして、図７の（ｂ）に示すように、固定金型１１と可動金型１２を閉じ（型締めし）、図示しない射出成形機から樹脂２６の充填を開始する。その後、図７の（ｃ）に示すように、樹脂２６が第２のランナー溝１７を通過するとき、樹脂２６の流動圧力によって、球状弁体２３は樹脂２６の流動方向、つまりキャビティ１９側の方向に移動して、ストップピン２５に突き当たって係止される。これによって、第１のゲート１６は開放状態となり、樹脂２６はキャビティ１９内へ充填される。これによって、第１のゲート１６は開放状態となり、樹脂２６はキャビティ１９内へ充填され、その後充填圧力が発生し、転写面２１が転写される。次に、図７の（ｄ）に示すように、図示していない制御部からの駆動制御信号に基づいて圧力制御装置２９によって圧縮ピン２８を第２のランナー溝１７の容積が減少する方向に移動させる。これによって、第２のランナー溝１７内に圧力が発生し、そこに配置され、ストップピン２５に突き当たっていた球状弁体２３が樹脂供給方向とは逆の方向に移動し、第１のゲート１６の内周縁２４に圧接して着座し、第１のゲート１６は閉止される。そして、図７の（ｅ）に示すように、樹脂２６が金型１３の温度まで冷却した後、作製されたｆθレンズ４０を離型させる。
【００２６】
このように、本実施の形態によれば、ｆθレンズ４０のように転写面２１が平坦な（微細パターンのない）鏡面形状であり、転写面２１を圧縮する必要の場合は、本実施の形態のように第２のランナー溝１７に移動可能な圧縮ピン２８を設け、非常に簡易な構造で圧縮ピン２８のみを移動させることで、球状弁体２３を駆動し樹脂供給通路を確実に閉止することができる。この場合、本実施の形態のように圧縮ピン２８は転写面２１より可動部材に近い位置に設けられればよく、必ずしも第２のランナー溝１７に形成される必要はない。
【００２７】
また、圧縮ピン２８の先端部には球状弁体２３側の面積が大きくなる方向に傾斜３０が形成されている。これによって、図７の（ｂ）に示すように、圧縮ピン２８を移動させたとき、樹脂２６は球状弁体２３側に向かって優先的に移動するため、確実に球状弁体２３を移動させるための駆動圧力を発生させることができる。一方、部分的に容積を小さくして圧力を発生させるとその部分で応力が発生し、歪みが生じるが、傾斜構造を設けることで、キャビティ１９側への樹脂移動が少なくなり、その結果、歪みが生じるのは球状弁体側だけで、製品部側には殆ど発生しない。
【００２８】
図８は本発明の第２の実施の形態例に係るプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。図９は本発明の第３の実施の形態例に係るプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。両図において、図１及び図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。なお、図８及び図９に示す各実施の形態のプラスチック成形装置６０によって作製するプラスチック成形品は、図１０に示すような導光板７０である。この導光板７０の表面には微細なプリズムパターン７１が形成されている。
【００２９】
図８に示す第２の実施の形態のプラスチック成形装置６０によれば、図示していない制御部からの駆動制御信号に基づいて圧力制御装置３１によって可動入子２０と圧縮ピン２８を同時に可動させる。このように可動入子２０と圧縮ピン２８を同時に動かすようにしても、第１，第２の実施の形態で説明した効果を得ることができるが、この場合は特に、転写のための圧縮と樹脂供給通路閉止のための圧縮を別々の可動部材、つまり可動入子２０と圧縮ピン２８で実施するため、転写と閉止をより確実に行うことができる。
【００３０】
一方、図９に示す第３の実施の形態のプラスチック成形装置６０によれば、図示していない制御部からのそれぞれの駆動制御信号に基づいて、可動入子２０を圧力制御装置２２で、また圧縮ピン２８を圧力制御装置２９で別々のタイミングで可動させることも可能である。この場合は、それぞれを別個に制御するため、転写性向上のためと樹脂供給路閉止のために各々最適なタイミングで圧力を発生させ、より確実な閉止と面転写を実現することができる。例えば、転写面への圧力の負可はなるべく早いタイミングで樹脂粘度が低い状態のときに実施することで転写面への転写は向上する。従って、図９の（ｂ）に示すように、充填途中（樹脂供給通路を確保した状態）で、圧力制御装置２２によって可動入子２０を駆動し、転写面に圧力を発生させ、充填終了後、図９の（ｃ）に示すように逆流を防ぐため圧力制御装置２９によって圧縮ピン２８を駆動して樹脂供給通路を閉止するといったことで、より転写性の高い成形品を得ることができる。これは、第２、第３の実施の形態で成形した導光板７０のように転写面に微細なパターンを有する成形品に対してはそのパターンへの充填を促進する方法として特に有効となる。
【００３１】
なお、上述した各実施の形態において、適用できる樹脂は、各実施の形態に用いたものに限定されるものではないことは言うまでもない。また、本発明の適用は各実施の形態で述べたｆθレンズ、回折レンズ、導光板等に限定されるものでもなく、導波路、光ディスクといった微細な凹凸を有する光学素子やプリズム等非常に光学鏡面を有する光学素子、更には光学素子以外の精密部品の成形においても適用可能である。
【００３２】
また、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の原理を説明するためのプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のプラスチック成形装置によって作製する光ピックアップ装置用回折レンズを示す図である。
【図３】図１のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図４】樹脂供給通路を閉止するための移動部材の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態例に係るプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。
【図６】第１の実施の形態のプラスチック成形装置によって作製するｆθレンズを示す図である。
【図７】第１の実施の形態のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図８】第２の実施の形態のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図９】第３の実施の形態のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図１０】第２、第３の実施の形態のプラスチック成形装置によって作製する導光板を示す図である。
【図１１】従来のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図１２】別の従来のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図１３】別の従来のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１；回折レンズ、２，５１；光学鏡面、３；回折パターン、
１０，４０，６０；プラスチック成形装置、１１；固定金型、
１２；可動金型、１３；金型、１４；スプル孔、
１５；第１のランナー溝、１６；第１のゲート、
１７；第２のランナー溝、１８；；第２ゲート、
１９；キャビティ、２０；可動入子、２１；転写面、
２２，２９，３１；圧力制御装置、２３；球状弁体、
２４；内周縁、２５；ストップピン、２６；樹脂、２７；ランナー部、
２８；圧縮ピン、３０；傾斜、５０；ｆθレンズ、７０；導光板、
７１；プリズムパターン。
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチック成形品の製造方法、プラスチック成形装置及びプラスチック成形品に関し、詳細には樹脂供給通路を閉止してキャビティからの樹脂の逆流を防止し、高精度な光学鏡面や微細パターンを有するプラスチック成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックレンズや導光板等の高精度な鏡面転写や微細な凹凸面への転写が必要なプラスチック部品やシート状薄肉成形体の製造方法の一つとして、射出圧縮成形法が知られている。この方法は、樹脂の充填中は一時的にわずかにキャビティを拡大し、充填を無理なく行った後、型締め機構や金型内に組み込まれた油圧シリンダーなどを利用して、成形品の一部あるいは全面を加圧、圧縮して所定の形状を付与する方法であり、分子配向が起こり難く、残留応力が減少し、変形なども少なくなる。また、導光板のように転写面に微細な凹凸を有するものを作製する場合、この凹凸と直行方向に圧力を負荷させることができるため、その充填率（転写率）を高めることができる。しかし、このような射出圧縮成形方法においては、圧縮時にキャビティ内の樹脂が樹脂流入口（ゲート）から逆流し、所望の圧力をキャビティ内の樹脂の負荷することができなくなるといった問題が生じるため、上述の樹脂の逆流を防止する必要がある。
【０００３】
この逆流を防止する方法としては、最も簡易的な方法はゲートが固化してから圧縮することである。しかし、この場合ゲートが固化するまでの時間で、キャビティ内樹脂の固化も進むため、その後に圧縮しても、かえって樹脂に歪みを発生させる原因となる。特に、微細な凹凸面への充填においては、樹脂の固化が進んでから加圧しても微細な凹凸への充填は促進されない。また、ゲートを極力小さく、キャビティ内樹脂より速く固化させることも考えられるが、この場合レンズのような肉厚品の場合には、樹脂充填時にジェッティング等の不具合が生じる。また、シートのような薄肉品の場合は、樹脂が端部まで十分に充填しないといった問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、図１１に示すように、ゲート部８１を封止するためのカットパンチピン８２を突出させることで、樹脂流入口８３を閉止する方法がある。この場合には、カットパンチピン８２の先端部が成形毎に金型８４の内壁に突き当たるため、磨耗や変形が生じて、十分な閉止効果を得ることができなくなるといった問題がある。また、カットパンチピン８２を摺動するための駆動装置（図示せず）が別途必要になる上に、樹脂を遮断するといった機能を発揮するためにはある程度の圧力が必要であり、摺動面の齧りやバリの発生といった問題が生じる。
【０００５】
そこで、これらのカットパンチピンの磨耗や変形の問題点を解決するために従来よりいくつか提案されている。例えば特許文献１〜３には、図１２に示すようにゲート封止ピン８５がゲート部８１を横断する開閉機構を設けることが提案されている。また、特許文献４には、図１３に示すように、キャビティに連通する樹脂供給経路の一部に設けられた可動部材８７を、キャビティとキャビティとは反対側の差圧によって駆動させることで樹脂供給経通路を閉止することが提案されている。これによると複雑な機構を必要とせず、小型で簡素な閉止構造とすることができる。
【特許文献１】特許第３，４５７，２６１号明細書
【特許文献２】特開平１１−２２７００８号公報
【特許文献３】特開２０００−９４４８４号公報
【特許文献４】特公平０７−１２６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３によれば、磨耗や変形の問題は解決されても、駆動装置（図示せず）の必要性による金型構造の複雑化、コスト増加や摺動面の齧りやバリの発生といった問題を改善することはできない。更には、図１２のゲート封止ピン８５がゲート部８１を横断する際にゲート部８１の樹脂を押し込む結果、開閉機構に残留した樹脂８６を取り除くことができず、次ショット時に樹脂の充填を阻害し、残留した樹脂８６が異物となって成形品内に混入するといった問題が生じる。また、上記特許文献４によれば、図１３の可動部材８７の駆動は樹脂を高圧でキャビティ内に充填したときのバックプレッシャーを利用したもので、可動部材８７の駆動は、充填時の圧力に依存しており、成形品形状（例えば薄肉品）によっては、樹脂を充填後直に冷却が進むため、可動部材８７を駆動するに十分な圧力を得ることができないといった問題が生じる。また、確実に樹脂供給通路を閉止するために高圧が必要となり、それに伴って成形品内に歪みが生じるといった問題も生じる。更には、樹脂供給通路の閉止と転写面の転写のための圧力発生のタイミングを個々に制御することはできず、転写のための細かな制御をすることができない。
【０００７】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、樹脂供給通路の閉止のための駆動装置等複雑な装置を用いず、確実に樹脂流入口を閉止し、かつ成形品内の歪みの発生を防ぎ、転写面を高精度に転写することのできるプラスチック成形品の製造方法、プラスチック成形装置及びプラスチック成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記問題点を解決するために、本発明のプラスチック成形装置は、少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が樹脂供給通路内のキャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備している。そして、本発明のプラスチック成形装置は、樹脂供給通路を構成する射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、キャビティ内及び樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、樹脂供給通路内の充填樹脂内であってキャビティと可動部材との間に挿入するように、樹脂供給通路用入子を移動手段によって移動させて樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、可動部材をキャビティ側と反対側の開口部に押圧させて樹脂供給通路を閉止する。よって、非常に簡易な構造で、バリの発生や駆動に伴う齧りの発生なく、かつ充填時の樹脂圧力に左右されることなく、確実に閉止機構部を駆動させることができる。
【０００９】
更に、本発明のプラスチック成形装置は、キャビティを構成する射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部と樹脂供給通路を構成する射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、キャビティ内及び樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、キャビティ内及び樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向にキャビティ用入子を移動手段によって移動させると同時に、樹脂供給通路内の充填樹脂内であってキャビティと可動部材との間に挿入するように、樹脂供給通路用入子を移動手段によって移動させて樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の樹脂供給路内の圧力とキャビティと反対側の樹脂供給路内の圧力との差圧によって可動部材を開口部に押圧させて樹脂供給通路を閉止する。よって、面転写のための圧力発生と、樹脂供給通路閉止のための圧力発生を同時に実現することができると共に、非常に簡易な構造で、バリの発生や駆動に伴う齧りの発生なく、かつ充填時の樹脂圧力に左右されることなく、確実に閉止機構部を駆動させることができる。
【００１０】
また、本発明のプラスチック成形装置は、キャビティを構成する射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部を移動させる第１の移動手段と、樹脂供給通路を構成する射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる第２の移動手段とを有し、キャビティ内及び樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、キャビティ内及び樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向にキャビティ用入子を第１の移動手段によって移動させた後、樹脂供給通路内の充填樹脂内であってキャビティと可動部材との間に挿入するように、樹脂供給通路用入子を第２の移動手段によって移動させて樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の樹脂供給路内の圧力とキャビティと反対側の樹脂供給路内の圧力との差圧によって可動部材を開口部に押圧させて樹脂供給通路を閉止する。よって、転写性向上のためと樹脂供給路閉止のために各々最適なタイミングで圧力を発生させ、より確実な閉止と面転写を実現することができると共に、非常に簡易な構造で、バリの発生や駆動に伴う齧りの発生なく、かつ充填時の樹脂圧力に左右されることなく、確実に閉止機構部を駆動させることができる。
【００１１】
また、樹脂供給通路用入子の先端部は、可動部材側に対して傾斜する面を有することにより、確実に可動部材を移動させるための駆動圧力を発生させることができ、キャビティ側への樹脂移動を少なくし、歪みの発生を少なくすることができる。
【００１２】
更に、別の発明としてのプラスチック成形品は、上記プラスチック成形品の製造方法を用いて又は上記プラスチック成形装置によって製造される。よって、高精度、低歪み、低コストでプラスチック成形品を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、樹脂供給通路に樹脂圧力によって移動可能な可動部材を備え、樹脂をキャビティ内の充填後、樹脂供給通路を構成する入子の少なくとも１つ以上を樹脂供給通路の容積が小さくなる方向に移動させることによって圧力を発生させ、この発生圧力によって可動部材を移動させ、樹脂供給通路を閉止させる。よって、非常に簡易な構造で、バリの発生や駆動に伴う齧りの発生なく、かつ充填時の樹脂圧力に左右されることなく、確実に閉止機構部を駆動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
はじめに、本発明の原理について、プラスチック成形装置の構成を示す断面図である図１を用いて以下に説明する。なお、同図に示すプラスチック成形装置によって作製するプラスチック成形品は、図２に示すような光ピックアップ装置用回折レンズ１である。図２に示すように、光ピックアップ装置用回折レンズ１のレンズ面の一方は凸面の高精度な光学鏡面２を有している。他方は複数の輪帯構造を有する微細な回折パターン３が形成されている。樹脂素材としては、軟化温度１４５℃のポリカーボネート樹脂を使用した。
【００１５】
図１に示すプラスチック成形装置１０において、開閉可能な固定金型１１と可動金型１２から構成される金型１３には、樹脂を充填するための装置である図示しない射出成形機から供給される樹脂の通路となるスプル孔１４及び第１のランナー溝１５が形成されている。第１のランナー溝１５は、第１のゲート１６を介して第２のランナー溝１７と連通されている。スプル孔１４、第１のランナー溝１５、第１のゲート１６、第２のランナー溝１７は、第２のゲート１８を介して、所定容積が形成されたキャビティ１９への樹脂供給経路が形成されている。なお、キャビティ１９を形成する可動入子２０には、図２の回折パターン３が加工された転写面２１が形成されている。ここで、転写面２１を有する可動入子２０は移動可能なようになっており、それを移動させるための圧力制御装置２２と連結されている。この圧力制御装置２２は図示していない制御部からの駆動制御信号によって制御される。一方、第２のランナー溝１７は、樹脂供給通路を閉止するための移動部材である球状弁体２３が収納される場所であり、第１のランナー溝１５と第２のランナー溝１７の間の第１のゲート１６は、球状弁体２３に対抗する弁座として、球状弁体２３より小さい径の内周縁２４を有している。なお、第２のランナー溝１７には、その溝部に突出するように支持されたストップピン２５が設けられている。なお、金型１３は図示しないヒータ、温調媒体等によって、ポリカーボネート樹脂の軟化温度以下である１４０℃に加熱維持されている。
【００１６】
次に、図１のプラスチック成形装置を用いて図２のプラスチック成形品を製造する工程について図３に基づいて説明する。図３は図１のプラスチック成形装置の一部を拡大した図である。
【００１７】
先ず、図３の（ａ）に示すように、固定金型１１と可動金型１２が分割した状態時（型開き時）に、第２のランナー溝１７上に球状弁体２３を配置する。そして、図３の（ｂ）に示すように、固定金型１１と可動金型１２を閉じ（型締めし）、密閉空間であるキャビティ１９が形成され、次いで図示しない射出成形機から樹脂２６の充填を開始する。その後、図３の（ｃ）に示すように、樹脂２６が第２のランナー溝１７を通過するとき、樹脂２６の流動圧力によって、球状弁体２３は樹脂２６の流動方向、つまりキャビティ１９側の方向に移動して、ストップピン２５に突き当たって係止される。これによって、第１のゲート１６は開放状態となり、樹脂２６はキャビティ１９内へ充填される。なお、この時転写面２１に形成されている回折パターンは樹脂２６の流動方向と直行する方向に形成されているため、パターン方向への圧力は小さく、回折パターンの末端までの十分な転写はされない。そこで、図３の（ｄ）に示すように、図示していない制御部からの駆動制御信号に基づいて圧力制御装置２２によって転写面２１を有する可動入子２０がキャビティ１９の容積が減少する方向に移動することで、樹脂に圧力が付加され、転写面２１が樹脂表面に転写される。この時キャビティ１９内に発生する圧力によって、第２のランナー溝１７に配置され、ストップピン２５に突き当たっていた球状弁体２３が、樹脂供給方向とは逆の方向に移動し、第１のゲート１６の内周縁２４に圧接して着座し、第１のゲート１６は閉止される。そして、図３の（ｅ）に示すように、樹脂２６が金型１３の温度まで冷却した後、作製された回折レンズ１を離型させる。
【００１８】
このように、樹脂流動時には、流動圧力によって球状弁体２３がストップピン２５に突き当たって係止されることによって、十分な樹脂供給路が確保される。また、可動入子２０を移動させ、キャビティ１９内に圧力を発生さることによって、逆に球状弁体２３が第１のゲート１６の内周縁２４に圧接して着座させ、第１のゲート１６を確実に閉止し、樹脂の逆流を防止する。この時、可動入子２０が移動するため、転写面２１に加工された回折パターンと直行方向に、確実に圧力を付加することができ、高精度に回折パターン３を転写させることができる。第１のゲート１６を閉止するための球状弁体２３の移動には、樹脂の圧力を利用しているため、特別な駆動装置等を金型１３内に設ける必要もなく、非常に簡素な構造でコンパクト、かつ低コストな金型を実現することができる。また、球状弁体２３は、樹脂の通路となる第２のランナー溝１７内を移動するだけのため、バリの発生や齧りといった問題も生じない。
【００１９】
また、可動入子２０をキャビティ１９の容積が減少する方向に動かすことによって発生する圧力によって、球状弁体２３を駆動し樹脂供給通路を閉止している。従って、樹脂を充填する圧力に依存することなく確実に樹脂供給通路を閉止できるため、充填時の圧力が発生しずらい、例えば、薄肉の成形品に対しても確実な閉止と転写を実現することができる。従来では、樹脂１６をキャビティ１９内に充填したときに生じるバックプレッシャーを利用して球状弁体２３を移動し、樹脂供給通路を閉止させたため、確実な閉止を実現するためには、高圧充填が必要で、特にゲート近傍での製品部に歪みが発生するといった問題が生じていたが、本発明の原理によれば、キャビティ１９の容積を小さくすることによって発生する圧力を利用しているため樹脂２６充填時の圧力を必要以上に大きくする必要はなく、上述した歪みの発生といった問題を防ぐことができる。
【００２０】
更に、転写面２１に微細なパターンを有するものを成形する場合、微細部の先端まで樹脂を充填するためになるべく充填後早い時間（樹脂温度が高い状態）で圧力を発生させることが望ましい。従来では完全にキャビティ１９内に樹脂を充填してから圧力が発生し、可動部材である球状弁体を駆動させていたが、本発明の原理によれば、キャビティ１９内に樹脂が充填する途中でも可動入子を移動させることで圧力を発生させ、閉止と転写を実施することができるため、確実に微細パターンへの転写を実現できる。
【００２１】
なお、ゲート閉止のための移動部材は上述の実施の形態のような球状弁体２３に限定されるものではなく、例えば図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒（矩形）形状や楕円形状の移動部材を用いても構わないが、球状とすることで、内周縁２４やストップピン２５への移動が容易となる上に、第１のゲート１６の内周縁２４との接触部位が線接触（円筒（矩形）形状の場合は内周縁と線接触する）となるため、移動部材と内周縁２４との間の樹脂を押しつぶしやすくなり、より確実にゲート部を閉止することができる。
【００２２】
また、図３の（ｅ）に示す成形品離型時では、製品部分である回折レンズ１と成形品のランナー部２７、スプル部は、球状弁体２３で分離されて取り出される。すなわち、金型内で自動的にゲートがカットされるため、成形品取り出し後のゲートカットが不要、かつそのための装置も必要ない。また、製品部分の先端に球状弁体２３が一体となるため、成形品取り出しと同時に球状弁体２３も可動金型１２から取り出すことが可能である。従って、成形終了後、使用済みの球状弁体２３を金型１３に挟んだり、金型１３を傷つけたりすることを防ぐことができる。なお、球状弁体２３は、金型１３内に固定される必要がなく、成形毎に、型開きされた時に、第２のランナー溝１７上にのせるだけでよい。そのため、球状弁体２３を使用することによる複雑な装置や固定手段等も必要なく、成形毎に球状弁体２３を金型内に挿入させても、そのために工程（成形時間）が長くなることもない。
【００２３】
次に、以上説明した本発明の原理を基に本発明の一実施の形態に係るプラスチック成形装置について説明する。図５は本発明の第１の実施の形態例に係るプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。なお、図５に示す本実施の形態のプラスチック成形装置４０によって作製するプラスチック成形品は、図６に示すようなレーザビームプリンタの光走査に用いられるｆθレンズ５０である。レンズ面の両面には、高精度な光学鏡面５１を有している。樹脂素材としては、軟化温度１３５℃のアモルファスポリオレフィン樹脂を使用した。基本的な構造は第１の実施の形態と同様であり、ここでは相違のみを説明する。第２のランナー溝１７の球状弁体２３よりキャビティ１９側の部位に、移動可能な圧縮ピン２８が配置されており、この圧縮ピン２８を移動させるための圧力制御装置２９と連結されている。この圧力制御装置２９は図示していない制御部からの駆動制御信号によって制御される。また、圧縮ピン２８の先端には、球状弁体２３のある側が大きくなるような傾斜３０が形成されている。なお、金型１３は図示しないヒータ、温調媒体等によって、アモルファスポリオレフィン樹脂の軟化温度以下である１３０℃に加熱維持されている。
【００２４】
次に、本実施の形態のプラスチック成形装置を用いて図６のプラスチック成形品を製造する工程について図７に基づいて説明する。図７は図５のプラスチック成形装置の一部を拡大した図である。
【００２５】
先ず、図７の（ａ）に示すように、固定金型１１と可動金型１２が分割した状態時（型開き時）に、第２のランナー溝１７上に球状弁体２３を配置する。そして、図７の（ｂ）に示すように、固定金型１１と可動金型１２を閉じ（型締めし）、図示しない射出成形機から樹脂２６の充填を開始する。その後、図７の（ｃ）に示すように、樹脂２６が第２のランナー溝１７を通過するとき、樹脂２６の流動圧力によって、球状弁体２３は樹脂２６の流動方向、つまりキャビティ１９側の方向に移動して、ストップピン２５に突き当たって係止される。これによって、第１のゲート１６は開放状態となり、樹脂２６はキャビティ１９内へ充填される。これによって、第１のゲート１６は開放状態となり、樹脂２６はキャビティ１９内へ充填され、その後充填圧力が発生し、転写面２１が転写される。次に、図７の（ｄ）に示すように、図示していない制御部からの駆動制御信号に基づいて圧力制御装置２９によって圧縮ピン２８を第２のランナー溝１７の容積が減少する方向に移動させる。これによって、第２のランナー溝１７内に圧力が発生し、そこに配置され、ストップピン２５に突き当たっていた球状弁体２３が樹脂供給方向とは逆の方向に移動し、第１のゲート１６の内周縁２４に圧接して着座し、第１のゲート１６は閉止される。そして、図７の（ｅ）に示すように、樹脂２６が金型１３の温度まで冷却した後、作製されたｆθレンズ４０を離型させる。
【００２６】
このように、本実施の形態によれば、ｆθレンズ４０のように転写面２１が平坦な（微細パターンのない）鏡面形状であり、転写面２１を圧縮する必要の場合は、本実施の形態のように第２のランナー溝１７に移動可能な圧縮ピン２８を設け、非常に簡易な構造で圧縮ピン２８のみを移動させることで、球状弁体２３を駆動し樹脂供給通路を確実に閉止することができる。この場合、本実施の形態のように圧縮ピン２８は転写面２１より可動部材に近い位置に設けられればよく、必ずしも第２のランナー溝１７に形成される必要はない。
【００２７】
また、圧縮ピン２８の先端部には球状弁体２３側の面積が大きくなる方向に傾斜３０が形成されている。これによって、図７の（ｂ）に示すように、圧縮ピン２８を移動させたとき、樹脂２６は球状弁体２３側に向かって優先的に移動するため、確実に球状弁体２３を移動させるための駆動圧力を発生させることができる。一方、部分的に容積を小さくして圧力を発生させるとその部分で応力が発生し、歪みが生じるが、傾斜構造を設けることで、キャビティ１９側への樹脂移動が少なくなり、その結果、歪みが生じるのは球状弁体側だけで、製品部側には殆ど発生しない。
【００２８】
図８は本発明の第２の実施の形態例に係るプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。図９は本発明の第３の実施の形態例に係るプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。両図において、図１及び図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。なお、図８及び図９に示す各実施の形態のプラスチック成形装置６０によって作製するプラスチック成形品は、図１０に示すような導光板７０である。この導光板７０の表面には微細なプリズムパターン７１が形成されている。
【００２９】
図８に示す第２の実施の形態のプラスチック成形装置６０によれば、図示していない制御部からの駆動制御信号に基づいて圧力制御装置３１によって可動入子２０と圧縮ピン２８を同時に可動させる。このように可動入子２０と圧縮ピン２８を同時に動かすようにしても、第１，第２の実施の形態で説明した効果を得ることができるが、この場合は特に、転写のための圧縮と樹脂供給通路閉止のための圧縮を別々の可動部材、つまり可動入子２０と圧縮ピン２８で実施するため、転写と閉止をより確実に行うことができる。
【００３０】
一方、図９に示す第３の実施の形態のプラスチック成形装置６０によれば、図示していない制御部からのそれぞれの駆動制御信号に基づいて、可動入子２０を圧力制御装置２２で、また圧縮ピン２８を圧力制御装置２９で別々のタイミングで可動させることも可能である。この場合は、それぞれを別個に制御するため、転写性向上のためと樹脂供給路閉止のために各々最適なタイミングで圧力を発生させ、より確実な閉止と面転写を実現することができる。例えば、転写面への圧力の負可はなるべく早いタイミングで樹脂粘度が低い状態のときに実施することで転写面への転写は向上する。従って、図９の（ｂ）に示すように、充填途中（樹脂供給通路を確保した状態）で、圧力制御装置２２によって可動入子２０を駆動し、転写面に圧力を発生させ、充填終了後、図９の（ｃ）に示すように逆流を防ぐため圧力制御装置２９によって圧縮ピン２８を駆動して樹脂供給通路を閉止するといったことで、より転写性の高い成形品を得ることができる。これは、第２、第３の実施の形態で成形した導光板７０のように転写面に微細なパターンを有する成形品に対してはそのパターンへの充填を促進する方法として特に有効となる。
【００３１】
なお、上述した各実施の形態において、適用できる樹脂は、各実施の形態に用いたものに限定されるものではないことは言うまでもない。また、本発明の適用は各実施の形態で述べたｆθレンズ、回折レンズ、導光板等に限定されるものでもなく、導波路、光ディスクといった微細な凹凸を有する光学素子やプリズム等非常に光学鏡面を有する光学素子、更には光学素子以外の精密部品の成形においても適用可能である。
【００３２】
また、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の原理を説明するためのプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のプラスチック成形装置によって作製する光ピックアップ装置用回折レンズを示す図である。
【図３】図１のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図４】樹脂供給通路を閉止するための移動部材の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態例に係るプラスチック成形装置の構成を示す断面図である。
【図６】第１の実施の形態のプラスチック成形装置によって作製するｆθレンズを示す図である。
【図７】第１の実施の形態のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図８】第２の実施の形態のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図９】第３の実施の形態のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図１０】第２、第３の実施の形態のプラスチック成形装置によって作製する導光板を示す図である。
【図１１】従来のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図１２】別の従来のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【図１３】別の従来のプラスチック成形装置を用いてプラスチック成形品を製造する工程を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１；回折レンズ、２，５１；光学鏡面、３；回折パターン、
１０，４０，６０；プラスチック成形装置、１１；固定金型、
１２；可動金型、１３；金型、１４；スプル孔、
１５；第１のランナー溝、１６；第１のゲート、
１７；第２のランナー溝、１８；；第２ゲート、
１９；キャビティ、２０；可動入子、２１；転写面、
２２，２９，３１；圧力制御装置、２３；球状弁体、
２４；内周縁、２５；ストップピン、２６；樹脂、２７；ランナー部、
２８；圧縮ピン、３０；傾斜、５０；ｆθレンズ、７０；導光板、
７１；プリズムパターン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が前記樹脂供給通路内の前記キャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備するプラスチック成形装置であって、
前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少するように前記樹脂供給通路内の充填樹脂に圧力を加え、前記キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の前記樹脂供給路内の圧力と前記キャビティと反対側の前記樹脂供給路内の圧力との差圧によって前記可動部材を前記開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動可能とし、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に移動可能な前記樹脂供給通路用入子を挿入するように移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、前記可動部材を前記キャビティ側と反対側の開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とする請求項１記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項３】
前記キャビティを構成する前記射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部を移動可能とし、当該移動可能なキャビティ用入子を前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向に移動させる第１の工程と、
前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動可能とし、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に移動可能な前記樹脂供給通路用入子を挿入するように移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させる第２の工程とを有し、
前記可動部材を前記キャビティ側と反対側の開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とする請求項１記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程と前記第２の工程を同時に行うことを特徴とする請求項３記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程と前記第２の工程を個別に行うことを特徴とする請求項３記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂供給通路用入子の先端部は、前記可動部材側に対して傾斜する面を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項７】
少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が前記樹脂供給通路内の前記キャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備するプラスチック成形装置において、
前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、
前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に挿入するように、前記樹脂供給通路用入子を前記移動手段によって移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、前記可動部材を前記キャビティ側と反対側の開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とするプラスチック成形装置。
【請求項８】
少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が前記樹脂供給通路内の前記キャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備するプラスチック成形装置において、
前記キャビティを構成する前記射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部と前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、
前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向に前記キャビティ用入子を前記移動手段によって移動させると同時に、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に挿入するように、前記樹脂供給通路用入子を前記移動手段によって移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、前記キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の前記樹脂供給路内の圧力と前記キャビティと反対側の前記樹脂供給路内の圧力との差圧によって前記可動部材を前記開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とするプラスチック成形装置。
【請求項９】
少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が前記樹脂供給通路内の前記キャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備するプラスチック成形装置において、
前記キャビティを構成する前記射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部を移動させる第１の移動手段と、
前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる第２の移動手段とを有し、
前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向に前記キャビティ用入子を前記第１の移動手段によって移動させた後、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に挿入するように、前記樹脂供給通路用入子を前記第２の移動手段によって移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、前記キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の前記樹脂供給路内の圧力と前記キャビティと反対側の前記樹脂供給路内の圧力との差圧によって前記可動部材を前記開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とするプラスチック成形装置。
【請求項１０】
前記樹脂供給通路用入子の先端部は、前記可動部材側に対して傾斜する面を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のプラスチック成形装置。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラスチック成形品の製造方法を用いて又は請求項７〜１０のいずれか１項に記載のプラスチック成形装置によって製造されたことを特徴とするプラスチック成形品。
【請求項１】
少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が前記樹脂供給通路内の前記キャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備するプラスチック成形装置であって、
前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少するように前記樹脂供給通路内の充填樹脂に圧力を加え、前記キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の前記樹脂供給路内の圧力と前記キャビティと反対側の前記樹脂供給路内の圧力との差圧によって前記可動部材を前記開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動可能とし、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に移動可能な前記樹脂供給通路用入子を挿入するように移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、前記可動部材を前記キャビティ側と反対側の開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とする請求項１記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項３】
前記キャビティを構成する前記射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部を移動可能とし、当該移動可能なキャビティ用入子を前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向に移動させる第１の工程と、
前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動可能とし、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に移動可能な前記樹脂供給通路用入子を挿入するように移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させる第２の工程とを有し、
前記可動部材を前記キャビティ側と反対側の開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とする請求項１記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程と前記第２の工程を同時に行うことを特徴とする請求項３記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程と前記第２の工程を個別に行うことを特徴とする請求項３記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂供給通路用入子の先端部は、前記可動部材側に対して傾斜する面を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項７】
少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が前記樹脂供給通路内の前記キャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備するプラスチック成形装置において、
前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、
前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に挿入するように、前記樹脂供給通路用入子を前記移動手段によって移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、前記可動部材を前記キャビティ側と反対側の開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とするプラスチック成形装置。
【請求項８】
少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が前記樹脂供給通路内の前記キャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備するプラスチック成形装置において、
前記キャビティを構成する前記射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部と前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる移動手段を有し、
前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向に前記キャビティ用入子を前記移動手段によって移動させると同時に、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に挿入するように、前記樹脂供給通路用入子を前記移動手段によって移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、前記キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の前記樹脂供給路内の圧力と前記キャビティと反対側の前記樹脂供給路内の圧力との差圧によって前記可動部材を前記開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とするプラスチック成形装置。
【請求項９】
少なくとも１つ以上の転写面を有するキャビティと該キャビティに連通する樹脂供給通路とを構成する射出成形金型と、該樹脂供給通路の一部に設けられ、該樹脂供給通路内で移動可能な可動部材を有し、該可動部材が前記樹脂供給通路内の前記キャビティ側と反対側に設けられた樹脂供給用の開口部を閉止する閉止機構部とを具備するプラスチック成形装置において、
前記キャビティを構成する前記射出成形金型におけるキャビティ用入子の一部を移動させる第１の移動手段と、
前記樹脂供給通路を構成する前記射出成形金型における樹脂供給通路用入子の一部を移動させる第２の移動手段とを有し、
前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内に樹脂を充填した後、前記キャビティ内及び前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積が減少する方向に前記キャビティ用入子を前記第１の移動手段によって移動させた後、前記樹脂供給通路内の充填樹脂内であって前記キャビティと前記可動部材との間に挿入するように、前記樹脂供給通路用入子を前記第２の移動手段によって移動させて前記樹脂供給通路内の充填樹脂の容積を減少させ、前記キャビティへの樹脂供給方向におけるキャビティ側の前記樹脂供給路内の圧力と前記キャビティと反対側の前記樹脂供給路内の圧力との差圧によって前記可動部材を前記開口部に押圧させて前記樹脂供給通路を閉止することを特徴とするプラスチック成形装置。
【請求項１０】
前記樹脂供給通路用入子の先端部は、前記可動部材側に対して傾斜する面を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のプラスチック成形装置。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラスチック成形品の製造方法を用いて又は請求項７〜１０のいずれか１項に記載のプラスチック成形装置によって製造されたことを特徴とするプラスチック成形品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１１３２２７（Ｐ２００９−１１３２２７Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８５８２０（Ｐ２００７−２８５８２０）
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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