金型装置及びそれを有する成形装置
【課題】複数のキャビティ間で生じる樹脂圧力の差を容易に調整できる金型装置及びそれを有する成形装置を提供する。
【解決手段】射出成形機１００が備える金型装置１０１は、互いの間に複数のキャビティ５が設けられた固定型１及び可動型２と、コア３と、を備えている。コア３は、溶融された樹脂を複数のキャビティ５に導くランナー７を固定型１のランナー形成部１３との間に形成する本体型、及び、ランナー７と複数のキャビティ５とをそれぞれ連通するゲート３３ａを有し且つ複数のキャビティ５に対応して本体型３１に連設された複数のゲート型３３、を有している。そして、コア３は、ランナー７内の樹脂を複数のゲート型３３のゲート３３ａ毎に所定温度に加熱可能なように、ゲート３３ａのそれぞれに対応して互いに独立して設けられた複数のマイクロヒーター３５を有している。
【解決手段】射出成形機１００が備える金型装置１０１は、互いの間に複数のキャビティ５が設けられた固定型１及び可動型２と、コア３と、を備えている。コア３は、溶融された樹脂を複数のキャビティ５に導くランナー７を固定型１のランナー形成部１３との間に形成する本体型、及び、ランナー７と複数のキャビティ５とをそれぞれ連通するゲート３３ａを有し且つ複数のキャビティ５に対応して本体型３１に連設された複数のゲート型３３、を有している。そして、コア３は、ランナー７内の樹脂を複数のゲート型３３のゲート３３ａ毎に所定温度に加熱可能なように、ゲート３３ａのそれぞれに対応して互いに独立して設けられた複数のマイクロヒーター３５を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数個取りの樹脂成形品の成形に用いられる金型装置及びそれを有する成形装置に関し、特に、高精度が要求される樹脂成形品の成形に用いられる金型装置及びそれを有する成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置においては、レーザダイオード（ＬＤ）などを備える光学系を用いて感光体上に静電潜像を形成して、この静電潜像をトナーで現像して記録紙等に定着させることにより画像形成を行っている。
【０００３】
上述したような光学系の一例を、図９に示す。ＬＤ８１１から照射された光ビームＬは、非球面レンズ８１２によって平行光にされたのちアパーチャ８１３を通過して、シリンドリカルレンズ８１４によってポリゴンミラー８１５上に焦点が合うように集光される。そして、光ビームＬは、ポリゴンミラー８１５によって、主走査方向に移動するように反射されて、走査レンズ（ｆθレンズ）８１６及び長尺レンズ８１７を通過したのち、図示しない反射ミラーに反射されて感光体に照射され、これにより、感光体上に静電潜像が形成される。
【０００４】
このような画像形成装置の光学系などで用いられる樹脂成形の部品、例えば、シリンドリカルレンズ８１４は、特許文献１に示されるような金型装置としてのランナーレス金型を用いて、射出成形によって一度に複数個成形されていた。
【０００５】
特許文献１のランナーレス金型９００は、図１０に示すように、固定型９０１と可動型９０２とからなり、互いの間に複数のキャビティ９１８を形成する。固定型９０１の中央にはホットノズル９１０を備え、その外側に有底筒状のランナー形成部９１１が設けられている。このランナー形成部９１１の可動型９０２側の底面９１１ｂは、所要深さの円錐形の凹状に形成されており、この底面９１１ｂには、円錐形状のコア９１２（即ち、ランナー型）が接離自在に嵌合されている。ランナー形成部９１１の底面９１１ｂの外周端縁は、全周にわたって壁状に形成されているとともに、複数のキャビティ９１８にそれぞれ対応する複数のゲート９１３が設けられている。
【０００６】
ランナーレス金型９００では、図示しない充填部からホットノズル９１０を通じて溶融された成形材料としての合成樹脂（以下、単に樹脂ともいう）の充填が開始されると、ランナー形成部９１１の底面９１１ｂに嵌合されたコア９１２が、充填された樹脂によって押し戻されて、コア９１２の表面と底面９１１ｂとの間にランナーを形成する。それと同時に、コア９１２がゲート９１３を開いて複数のキャビティ９１８に樹脂が充填される。そして、各キャビティ９１８への充填完了後に、コア９１２が再度ランナー形成部９１１と嵌合され、ゲート９１３が閉じられる。そして、各キャビティ９１８に充填された樹脂が冷却されて複数の成形品としてのシリンドリカルレンズが完成する。
【０００７】
上述した画像形成装置の光学系や画像読取系などで用いられるような部品は、高精細な画像形成を実現するために高い寸法精度が要求される。例えば、図１１（ａ）に示す形状のシリンドリカルレンズ８１４は、透明な樹脂を用いて、全長（主走査方向長さ）が１８ｍｍ、幅（副走査方向長さ）が５ｍｍ、厚さが２ｍｍに成形されている。また、このシリンドリカルレンズ８１４は、入射面が、断面階段状（図１１（ｂ））や平面状（図１１（ｃ））に形成されており、屈折面が断面円弧状の曲面に形成されている。そして、主走査方向の精度（許容誤差）として、入射面の反り０．５μｍ未満、うねり０．１５μｍ未満、屈折面の反り０．５μｍ未満、うねり０．１５μｍ未満、が要求される。また、副走査方向の精度として、入射面の反り４μｍ未満、うねり０．１μｍ未満、屈折面の反り１．２μｍ未満、うねり０．１μｍ未満、が要求される。
【０００８】
このようなシリンドリカルレンズ８１４では、例えば、寸法が１μｍ変わると、０．０５μｍ程度の反りやうねりが生じることが知られている。そのため、上述のランナーレス金型９００などを用いて多数個取りした複数のシリンドリカルレンズ８１４間においては、その寸法のばらつきを抑える必要がある。
【０００９】
しかしながら、上述したランナーレス金型など、射出成形等に用いる金型は、その加工上、寸法公差を設ける必要があるので、この寸法公差によって、例えば、複数のゲート間でそれら開口径に差が生じてしまうことがあった。また、金型においては、一般的に天側（金型上部）の方の温度が高くなりやすいので、天側に配されたキャビティの方が、地側（金型下部）に配されたキャビティより早く樹脂が充填される傾向があった。そのため、これらなどが原因となって、金型に設けられた複数のキャビティの充填に時間差が生じて、この時間差によって、複数のキャビティ間で樹脂圧力に差が生じてしまうことがあった。そして、複数のキャビティ間で樹脂圧力に差が生じると、キャビティ内の樹脂の充填状態に差異が生じて、同時に成形された複数の成形品の寸法にばらつき生じてしまうことがあった。
【００１０】
そして、上述したランナーレス金型９００においては、このような寸法のばらつきを抑えるために、充填に時間のかかるキャビティ９１８に対応するゲート９１３の開口径を広げたり、該ゲート９１３に通じるランナーを形成する底面９１１ｂやコア９１２の表面形状を変えたりするなどして、樹脂の充填において複数のキャビティ９１８間で生じる樹脂圧力の差の調整を行っていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ゲート９１３の開口径を広げたり、コア９１２の表面形状を変えたりするためには、ランナーレス金型９００を分解してランナー形成部９１１やコア９１２を取り外す作業が必要であり、また、その都度、切削加工装置などによる加工作業が必要になるので、それら作業が繁雑であり、そのため、複数のキャビティ９１８の充填に生じる時間差、つまり、樹脂の充填において複数のキャビティ９１８間で生じる樹脂圧力の差の調整が困難であるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、複数のキャビティ間で生じる樹脂圧力の差を容易に調整できる金型装置及びそれを有する成形装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）一方の成形型と他方の成形型との間に複数のキャビティが設けられた一対の成形型と、（ｂ）前記複数のキャビティに溶融された樹脂を導くランナーを前記一方の成形型との間に形成した本体型、及び、前記ランナーと前記複数のキャビティとに連通するゲートを有するとともに前記本体型に連設された複数のゲート型、がそれぞれ設けられたランナー型と、を有する金型装置において、前記ランナー内における樹脂を前記複数のゲート型におけるゲート毎に所定温度に加熱するように、前記ゲートのそれぞれに対応して互いに独立して配置された複数の樹脂加熱手段が設けられていることを特徴とする金型装置である。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記複数の樹脂加熱手段が、前記本体型に設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記本体型が、それぞれ前記ゲート型が１つずつ連設された複数の部分型に分割できるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記複数のゲート型が、それぞれ個別に前記本体型に脱着可能に設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載された発明において、前記一方の成形型から離れることにより前記ランナーを形成するとともに、前記一方の成形型に接することにより前記ランナーを消滅させるように、前記ランナー型が、前記一方の成形型に接離可能に設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６に記載された発明は、上記目的を達成するために、金型装置と、該金型装置のキャビティ内に樹脂を充填する充填部と、を有する成形装置において、前記金型装置が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の金型装置で構成されていることを特徴とする成形装置である。
【００１９】
請求項１に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段が、複数のゲート型が有するゲートのそれぞれに対応して互いに独立して設けられており、これら樹脂加熱手段によってランナー内の樹脂をゲート毎に所定温度に加熱できる。そのため、複数の樹脂加熱手段によって、各ゲートを通じてそれらに対応するキャビティに流れ込む樹脂を、ゲート毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、樹脂の流動性をゲート毎に適切に調整することができる。
【００２０】
請求項２に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段が、本体型に設けられている。即ち、複数の樹脂加熱手段が、本体型によって形成されるランナーに近接して設けられている。
【００２１】
請求項３に記載された発明によれば、本体型が、それぞれゲート型が１つずつ連設された複数の部分型に分割できるように設けられているので、一の部分型を他の部分型から分割して、当該一の部分型を個別に交換できる。
【００２２】
請求項４に記載された発明によれば、複数のゲート型が、それぞれ個別に前記本体型に脱着可能に設けられているので、複数のゲート型をそれぞれ個別に本体型から取り外して交換できる。
【００２３】
請求項５に記載された発明によれば、ランナー型が、一対の成形型のうち一方の成形型から離れることによりランナーを形成するとともに、一方の成形型に接することによりランナーを消滅させるように、一方の成形型に接離可能に設けられているので、複数のキャビティへの樹脂の充填時にランナーを形成し、充填後にランナーを消滅させることができる。
【００２４】
請求項６に記載された発明によれば、成形装置が有する金型装置が、上述した複数の樹脂加熱手段を有しているので、複数の樹脂加熱手段によって、各ゲートを通じてそれらに対応するキャビティに流れ込む樹脂を、ゲート毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、樹脂の流動性をゲート毎に適切に調整することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、請求項１に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段によって、各ゲートを通じてそれらに対応するキャビティに流れ込む樹脂を、ゲート毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、樹脂の流動性をゲート毎に適切に調整することができるので、充填に時間のかかるキャビティについて、それに対応するゲートを通じて流れ込む樹脂を所定温度に加熱して流動性を適度に良好にして、当該キャビティの充填時間を早めることができ、金型を分解してゲートの開口径を広げることなどなく、複数のキャビティ間での樹脂圧力の差を容易に調整することができる。したがって、成形された複数の成形品の寸法のばらつきを容易に抑えることができる。
【００２６】
請求項２に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段が、本体型によって形成されるランナーに近接して設けられているので、樹脂加熱手段がランナーから離れて設けられている場合に比べて、ランナー内の樹脂をより効率的に加熱することができる。
【００２７】
請求項３に記載された発明によれば、一の部分型を他の部分型から分割して、当該一の部分型を個別に交換できるので、（１）連接されたゲート型のゲートの開口径が互いに異なる複数の部分型や、（２）部分型におけるランナーを形成する箇所の形状が互いに異なる複数の部分型、（３）前記開口径及び前記箇所の形状が互いに異なる複数の部分型、などを予め用意しておき、キャビティの充填時間に応じて適切な前記開口径や前記箇所の形状の部分型に交換することで、各キャビティに樹脂が充填される時間を容易に調整することができ、そのため、複数のキャビティ間での樹脂圧力の差をさらに容易に調整することができる。
【００２８】
請求項４に記載された発明によれば、複数のゲート型をそれぞれ個別に本体型から取り外して交換できるので、ゲートの開口径が互いに異なる複数のゲート型を予め用意しておき、キャビティの充填時間に応じて適切な前記開口径のゲート型に交換することで、各キャビティに樹脂が充填される時間を容易に調整することができ、そのため、複数のキャビティ間での樹脂圧力の差をさらに容易に調整することができる。
【００２９】
請求項５に記載された発明によれば、複数のキャビティへの樹脂の充填時にランナーを形成し、充填後にランナーを消滅させることができるので、充填時は、ランナーによって複数のキャビティに樹脂を導くことができるとともに、充填後は、ランナー内に樹脂が残存することが無くなり、そのため、成形品として用いられないムダな樹脂が生じてしまうことを防ぐことができる。
【００３０】
請求項６に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段によって、各ゲートを通じてそれらに対応するキャビティに流れ込む樹脂を、ゲート毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、樹脂の流動性をゲート毎に適切に調整することができるので、充填に時間のかかるキャビティについて、それに対応するゲートを通じて流れ込む樹脂を所定温度に加熱して流動性を適度に良好にして、当該キャビティの充填時間を早めることができ、金型を分解してゲートの開口径を広げることなどなく、複数のキャビティ間での樹脂圧力の差を容易に調整することができる。したがって、成形された複数の成形品の寸法のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の成形装置の一実施形態の射出成形機の断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の射出成形機の金型装置が備える固定型を金型分割面から見た図であり、（ｂ）は、図１の射出成形機の金型装置が備える可動型を金型分割面から見た図である。
【図３】図１の射出成形機の金型装置が備えるコアの周辺を拡大した断面図である。
【図４】（ａ）は、コアの正面図であり、（ｂ）は、背面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図５】図１の射出成形機の固定型と可動型が閉じる前の状態での断面図である。
【図６】図１の射出成形機における樹脂の充填過程での断面図である。
【図７】図１の射出成形機における樹脂の充填完了後のゲートカット状態での断面図である。
【図８】図１の射出成形機におけるキャビティから成形品を取り出している状態での断面図である。
【図９】画像形成装置の光学系の構成の一例を示す図である。
【図１０】従来の金型装置の断面図である。
【図１１】（ａ）は、図９の光学系で用いられるシリンドリカルレンズの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のシリンドリカルレンズの副走査方向に沿う断面の一例を示す図であり、（ｃ）は、（ａ）のシリンドリカルレンズの副走査方向に沿う断面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明の成形装置の一実施形態としての射出成形機について、図１〜図８を参照して説明する。本実施形態の射出成形機は、小型且つ高精度の樹脂成形品の多数個取り成形に用いられる成形装置であり、例えば、図１１に示す、シリンドリカルレンズ８１４の射出成形する成形装置である。
【００３３】
射出成形機１００は、図１に示すように、金型装置１０１と、充填部としての射出機１０２と、図示しない制御装置と、を備えている。
【００３４】
金型装置１０１は、一対の成形型としての固定型１及び可動型２と、ランナー型としてのコア３と、を備えている。これら固定型１と可動型２とは、金型分割面ＰＬで互いに重ね合わされることによって、互いの間に複数のキャビティ５を形成している。本実施形態において、これらキャビティ５は、固定型１及び可動型２の中心について放射状に配置されており、形成されるキャビティ５は４個であるが、構成などに応じてキャビティ５の配置や数は適宜定められる。
【００３５】
固定型１は、図１及び図２（ａ）に示すように、固定ベース部１１と、固定型本体部１２と、ランナー形成部１３と、ホットノズル部１４と、ガイドピン用孔１６と、を備えている。
【００３６】
固定ベース部１１は、矩形板状に形成されており、例えば、工場のフロアや作業台などに、図示しない固定手段によって、後述の射出機１０２とともに固定されている。
【００３７】
固定型本体部１２は、矩形板型１２ａと、転写駒１２ｂと、入れ子１２ｃ、１２ｄと、を備えており、固定ベース部１１に重ねられて固定されている。矩形板型１２ａにおける複数のキャビティ５に対応する箇所には、転写駒１２ｂ及び入れ子１２ｃ、１２ｄが嵌め込まれている。転写駒１２ｂは、シリンドリカルレンズ８１４の入射面形状（例えば、断面階段状形状や平面形状）に合わせて形成されている。また、入れ子１２ｃ、１２ｄは、シリンドリカルレンズ８１４の全長方向（主走査方向）の端部形状に合わせて形成されている。
【００３８】
ランナー形成部１３は、略有底筒状に形成されており、その底面１３ａ（即ち、一方のランナー形成面）が、固定型本体部１２の可動型２側の面（即ち、金型分割面ＰＬ）に露出するように、固定ベース部１１及び固定型本体部１２の中央を貫通して固定されている。ランナー形成部１３の底面１３ａは、略円錐形の凹状（即ち、すり鉢状）に形成されている。また、底面１３ａの外周縁部における複数のキャビティ５のそれぞれに対応する箇所には、後述するコア３のゲート型３３が挿入される切り欠き１３ｂが設けられている。
【００３９】
ホットノズル部１４は、シリンジ（注射筒）状に形成されており、その外周面がランナー形成部１３の内周面に密に重なるようにして、ランナー形成部１３内に配設されている。ホットノズル部１４の先端１４ａは、ランナー形成部１３の底面１３ａの中央に露出されている。ホットノズル部１４の注入孔１４ｂは、先端１４ａとは反対側の端部に開口するように配設されている。
【００４０】
ランナー形成部１３とホットノズル部１４とのそれぞれには、図示しない制御装置によって、互いに独立に制御されるランナー形成部ヒーター１３ｃとホットノズル部ヒーター１４ｃとが設けられている。
【００４１】
ガイドピン用孔１６は、固定型本体部１２の四隅に設けられており、固定型１と可動型２の接合時に、可動型２に設けられた後述のガイドピン２６が挿入される。
【００４２】
可動型２は、図１、図２（ｂ）に示すように、可動ベース部２１と、可動型本体部２２と、押し出しロッド２３と、押し出しプレート２４と、押し出しピン２５と、ガイドピン２６と、リターンピン２７と、を備えている。
【００４３】
可動ベース部２１は、３つの矩形板状部分２１ａ、２１ｂ、２１ｃが順次重ね合わされて構成されている。可動ベース部２１は、例えば、制御装置に接続された油圧シリンダ装置などの図示しない金型駆動手段に取り付けられている。これにより、可動型２を、固定型１に近づけたり離したりすることができ、つまり、可動型２は、固定型１に接離可能に設けられる。
【００４４】
可動型本体部２２は、矩形板型２２ａと、転写駒２２ｂと、入れ子２２ｂ、２２ｃと、を備えており、可動ベース部２１に重ねられて固定されている。矩形板型２２ａは、上述した固定型本体部１２の矩形板型１２ａと略同一形状に形成されている。矩形板型２２ａにおける複数のキャビティ５に対応する箇所には、転写駒２２ｂ及び入れ子２２ｃ、２２ｄが嵌め込まれている。転写駒２２ｂは、シリンドリカルレンズ８１４の屈折面形状（例えば、断面円弧状）に合わせて形成されている。また、入れ子２２ｃ、２２ｄは、シリンドリカルレンズ８１４の全長方向の端部形状に合わせて形成されている。固定型本体部１２と可動型本体部２２とが、互いに対向する面（金型分割面ＰＬ）で接合されることにより、各転写駒、入れ子が配置された箇所にキャビティ５が形成される。
【００４５】
押し出しロッド２３は、可動ベース部２１及び可動型本体部２２の中央を貫通して、この貫通方向（図１の左右方向であり、固定型１と可動型２の接合方向と一致）に移動可能に設けられている。押し出しロッド２３は、可動ベース部２１に設けられたスプリング２３ａによって引き込み方向（図１の左方向）に付勢されている。押し出しロッド２３は、制御装置に接続された図示しないアクチュエータによって押し出し方向（図１の右方向）に押し出されることにより、後述するコア３を、ランナー形成部１３の底面１３ａに押しつける。
【００４６】
押し出しプレート２４は、可動ベース部２１の中央の矩形板状部分２１ｂ内に上記貫通方向に移動可能に設けられている。この押し出しプレート２４は、押し出しロッド２３の押し出し方向への移動に伴って、押し出し方向へ移動する。
【００４７】
押し出しピン２５は、可動ベース部２１の固定型１側の矩形板状部分２１ｃと可動型本体部２２とを貫通して、押し出しロッド２３と平行に貫通方向に移動可能に設けられている。押し出しピン２５の一端２５ａは、押し出しプレート２４に固定されており、他端２５ｂは、押し出しプレート２４が押し出し方向に移動されたときに、可動型本体部２２における複数のキャビティ５に対応する箇所に突出するように配されている。
【００４８】
ガイドピン２６は、可動型本体部２２の四隅に突設された円柱状の固定ピンである。このガイドピン２６は、固定型１と可動型２との接合時に、固定型１のガイドピン用孔１６に挿入されて互いに嵌合し、固定型１と可動型２のセンター合わせを行っている。
【００４９】
リターンピン２７は、可動型本体部２２の四隅にガイドピン２６と並べて配設された円柱状の可動ピンである。このガイドピン２６の一方の端部は、上述の押し出しプレート２４に固定されており、他方の端部は、押し出しプレート２４が押し出し方向に移動されたときに、可動型本体部２２の固定型１側の面（金型分割面ＰＬ）から突出するように設けられている。このリターンピン２７は、固定型１と可動型２とが接合されたとき、上述の押し出しピン２５より先に固定型本体部１２に当たり、押し出しプレート２４を押し戻すことで、押し出しプレート２４に固定されている押し出しピン２５が戻され、この押し出しピン２５の破損を防止するものである。
【００５０】
コア３は、図３、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数の部分型３２からなる本体型３１と、各部分型３２のそれぞれに１つずつ一体に連接された複数のゲート型３３と、本体型３１（即ち、複数の部分型３２）が固定されるベース部３４と、複数の樹脂加熱手段としてのマイクロヒーター３５と、を備えている。
【００５１】
本体型３１は、底面の径がランナー形成部１３の外径と同一の略円錐形状に形成されており、そのテーパ状の表面３１ａ（即ち、他方のランナー形成面）が、上述の固定型１のランナー形成部１３の底面１３ａに密着可能なように形成されている。本体型３１の表面３１ａは、ランナー形成部１３の底面１３ａとの間にランナー７を形成する。即ち、ランナー形成部１３を備える固定型１は、請求項中の一方の成形型に相当する。また、可動型２は、請求項中の他方の成形型に相当する。そして、固定型１と可動型２とが、請求項中の一対の成形型に相当する。
【００５２】
複数の部分型３２は、本体型３１をその円錐形状の中心軸に沿って均等に分割した形状に形成されている。本実施形態においては、本体型３１を４分割して複数の部分型３２ａ〜３２ｄを形成している。
【００５３】
複数のゲート型３３は、ランナー形成部１３の切り欠き１３ｂに嵌め込み可能なように、それぞれが片状（即ち、短い帯板状）に形成されている。ゲート型３３の中央部には、それを貫通する孔である１つのゲート３３ａが設けられている。ゲート型３３は、部分型３２と一体に連設されており、部分型３２の円弧状の外縁部の中央に上記中心軸と平行に立設されている。
【００５４】
ベース部３４は、平面視が本体型３１の底面形状と同一の円板状に形成されている。ベース部３４の一方の面３４ａには、部分型３２ａ〜３２ｄが互いに組み合わされて円錐形状の本体型３１を形成するように固定されている。具体的には、これら４つの部分型３２ａ〜３２ｄは、例えば、ネジ止め構造や、嵌め込み構造（部分型３２（即ち、本体型３１）の底面及びベース部３４の一方の面３４ａに互いに嵌合する凸部及び凹部を設けた構造等）など、それぞれ個別に脱着可能な図示しない固定手段を用いて、ベース部３４の一方の面３４ａに固定されている。また、ベース部３４の他方の面３４ｂには、押し出しロッド２３に押される円柱部３４ｃが一体に設けられている。
【００５５】
複数のマイクロヒーター３５は、周知の小型の加熱手段であって、上記部分型３２におけるゲート型３３が備えるゲート３３ａ近傍に埋設されている。これら複数のマイクロヒーター３５は、上記部分型３２ａ〜３２ｄのそれぞれに１つずつ設けられている。各マイクロヒーター３５は、それぞれ独立して制御可能なように、コア３内に設けられた配線などによって制御装置に接続されている。マイクロヒーター３５は制御装置による制御によって発熱して、各部分型３２ａ〜３２ｄの表面（即ち、本体型３１の表面３１ａ）を通じて、該表面３１ａによって形成されるランナー７内の樹脂を所定温度に加熱する。つまり、複数のマイクロヒーター３５は、ランナー７内の樹脂を複数のゲート型３３のゲート３３ａ毎に所定温度に加熱可能なように、ゲート３３ａのそれぞれに対応して互いに独立して設けられている。
【００５６】
コア３は、複数のゲート型３３のゲート３３ａのそれぞれが、それらに対応する複数のキャビティ５と相対するように、且つ、その表面３１ａがランナー形成部１３の底面１３ａと相対するように、固定型１と可動型２との間に配置される。また、コア３は、固定型１と可動型２との間でランナー形成部１３に接したり、ランナー形成部１３から離れたりできるように、即ち、ランナー形成部１３に接離可能に設けられている。そして、コア３が、ランナー形成部１３から離れると、図３に示すように、コア３の本体型３１の表面３１ａとランナー形成部１３の底面１３ａとの間に空間が形成され、即ち、樹脂を複数のキャビティ５に導くためのランナー７が形成される。そして、コア３の各ゲート型３３に設けられたゲート３３ａによって、このランナー７と複数のキャビティ５とが連通される。また、コア３が、ランナー形成部１３に近づくと、コア３の本体型３１の表面３１ａとランナー形成部１３の底面１３ａとが密着してランナー７が消滅するとともに、各ゲート型３３が、ランナー形成部１３の切り欠き１３ｂに挿入されて、各ゲート３３ａが閉じられる。
【００５７】
射出機１０２は、上記金型装置１０１の固定型１と同様に、例えば、工場のフロアや作業台などに、図示しない固定手段によって固定されている。射出機１０２は、シリンダとしての加熱シリンダ５３と、押圧部材としてのスクリュー５４と、押圧シリンダなどを備えている。
【００５８】
加熱シリンダ５３は、筒状に形成されている。加熱シリンダ５３は、その長手方向（軸芯方向）が、固定型１と可動型２との接合方向と平行に配されている。加熱シリンダ５３の一端部５３ａは、該加熱シリンダ５３の先端に向かうにしたがって徐々に細くなるようにテーパ状に形成されている。加熱シリンダ５３は、加熱シリンダ５３の一端部５３ａの開口５５が、固定型１のホットノズル部１４の注入孔１４ｂに侵入した状態で、固定型１に取り付けられている。なお、注入孔１４ｂの内面と加熱シリンダ５３の一端部５３ａは、互いに密着している。
【００５９】
加熱シリンダ５３は、内側にスクリュー５４を収容する。加熱シリンダ５３の外表面には、加熱用ヒーターが複数取り付けられている。また、加熱シリンダ５３には、筒状のホッパが取り付けられている。加熱シリンダ５３は、ホッパを介して、成形材料としての固形チップ状の合成樹脂Ｇ（即ち、樹脂）が充填される。加熱シリンダ５３は、充填されたチップ状の合成樹脂Ｇを加熱流動化（可塑化）する。このように、加熱シリンダ５３は、可塑化された合成樹脂Ｇが充填される。また、加熱シリンダ５３は、開口５５を通して可塑化された合成樹脂Ｇを注入孔１４ｂ、ホットノズル部１４内及びランナー７を順次介して、複数のキャビティ５内に射出可能になっている。
【００６０】
スクリュー５４は、棒状に形成されており、加熱シリンダ５３内に収容されている。スクリュー５４は、加熱シリンダ５３内に収容されると、その長手方向（軸芯方向）が加熱シリンダ５３の長手方向（軸芯方向）と平行になる。また、スクリュー５４は、加熱シリンダ５３の長手方向に沿って移動自在に設けられている。スクリュー５４の外周面には、螺旋状に突起５７が設けられている。
【００６１】
スクリュー５４は、加熱シリンダ５３の長手方向に沿って移動することで、加熱シリンダ５３内の合成樹脂Ｇを前記開口５５即ち加熱シリンダ５３の一端部５３ａに向かって移動させて、加熱シリンダ５３内の可塑化された合成樹脂Ｇを注入孔１４ｂに向かって押し出す。
【００６２】
押圧シリンダは、シリンダ本体と、該シリンダ本体から伸縮自在なロッドとを備えている。ロッドは、スクリュー５４に取り付けられている。押圧シリンダは、ロッドを伸縮することで、スクリュー５４を加熱シリンダ５３の長手方向に沿って移動させる。勿論、押圧シリンダは、ロッドを伸張することで、スクリュー５４を開口５５に近づけ、ロッドを縮小することで、スクリュー５４を開口５５から離す。
【００６３】
前述した構成の射出機１０２は、押圧シリンダのロッドを伸縮することで、加熱シリンダ５３の長手方向に沿って、スクリュー５４を移動させて、加熱シリンダ５３内の可塑化（溶融）された合成樹脂Ｇを注入孔１４ｂ、ホットノズル部１４内、及び、ランナー７を介して複数のキャビティ５内に充填（射出）する。
【００６４】
制御装置は、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを備えたコンピュータである。制御装置は、射出成形機１００を動作させるためのプログラムを記憶している。制御装置は、金型装置１０１と、射出機１０２などと接続しており、前述したプログラムに基づいて、これらを制御して、射出成形機１００全体の制御をつかさどる。
【００６５】
次に、上述の射出成形機１００の動作について、図５〜図８を参照して説明する。図５は、固定型と可動型とを閉じる前の状態での断面図である。図６は、樹脂の充填過程での断面図である。図７は、樹脂の充填完了後のゲートカット状態での断面図である。図８は、キャビティから成形品を取り出している状態での断面図である。なお、図５〜図８において、射出機１０２は記載を省略しているが、実際には、ホットノズル部１４の注入孔１４ｂの内面に加熱シリンダ５３の一端部５３ａを密着させて、金型装置１０１の固定型１とともに固定されている。
【００６６】
まず、図５に示すように、固定型１と可動型２とを閉じる前の状態では、コア３は、その本体型３１の表面３１ａがランナー形成部１３の底面１３ａに密着されて、ランナー形成部ヒーター１３ｃによって加熱される。また、コア３の複数のゲート型３３は、ランナー形成部１３の複数の切り欠き１３ｂに挿入されており、これらゲート型３３のゲート３３ａは閉じられた状態にある。
【００６７】
そして、図６に示されている樹脂の充填過程では、射出機１０２によって、複数のキャビティ５への合成樹脂Ｇの充填が開始されて、ランナー形成部１３の底面１３ａに表面３１ａを密着していたコア３が、注入された合成樹脂Ｇによって押されて、引き込み方向に移動し、底面１３ａと表面３１ａとの間にランナー７を形成する。これと同時に、各ゲート３３ａが各キャビティ５と相対して、ゲート３３ａによってキャビティ５とランナー７とが連通されて（即ち、ゲート３３ａが開かれて）、キャビティ５に樹脂が充填される。このときコア３は、熱源であるランナー形成部１３から離れるが、充填された合成樹脂Ｇによってさらに加熱されるので、ランナー形成部１３とコア３の間に形成されたランナー７内の合成樹脂Ｇは固化することはない。
【００６８】
また、コア３の本体型３１（即ち、各部分型３２ａ〜３２ｄ）に埋設された複数のマイクロヒーター３５によって、必要に応じて、複数のゲート３３ａを通じてそれらに対応する複数のキャビティ５に充填される合成樹脂Ｇを、ゲート３３ａ毎に互いに独立して所定温度に加熱する。
【００６９】
この所定温度は、次のようにして決定する。例えば、この射出成形機１００を用いた予備成形やコンピュータを用いた成形シミュレーションなどによって、複数のキャビティ５のそれぞれにおける充填時の樹脂圧力を測定する。この樹脂圧力は、例えば、各キャビティ５の近傍にひずみ計などを設けて、樹脂充填時の金型のひずみなどから計測する。そして、測定した樹脂圧力のばらつき（例えば、最大値と最小値との差、又は、標準偏差など）が、所定の許容基準値を超えていた場合、樹脂圧力が小さいキャビティ５に通ずるゲート３３ａに対応して設けられたマイクロヒーター３５によって、該ゲート３３ａを通じて該キャビティ５に充填されるランナー７内の合成樹脂Ｇを加熱して、その温度を高めて流動性を変えて再度予備成形等を行い、これを繰り返して、最終的に樹脂圧力のばらつきが許容基準値内に収まるようにする。そして、このときの各マイクロヒーター３５による加熱温度を上記所定温度として制御装置に記憶するとともに、上記充填過程でこの所定温度となるようにマイクロヒーター３５を制御する。なお、上記では、各キャビティ５における充填時の樹脂圧力のばらつきを求めて、これら樹脂圧力が均等になるように調整するものであったが、これに限らず、例えば、成形品の寸法のばらつきを測定して、これら寸法が所定の基準範囲に収まるようにして、上記所定温度を決定してもよい。
【００７０】
また、マイクロヒーター３５での加熱だけでは樹脂圧力のばらつきを許容基準値内に収めることができない場合や、ばらつきが非常に大きい場合など、樹脂圧力がそれら平均値から最も離れているキャビティ５に対応するゲート型３３が連接された部分型３２（部分型３２ａ〜３２ｄのいずれか）を個別に取り外して、予め用意しておいた、それと異なる開口径のゲート３３ａを有するゲート型３３が連接された部分型３２を新たに取り付ける。または、ゲート３３ａの開口径は同一で、表面の形状（本体型３１の表面３１ａの一部の形状であり、つまり、ランナー７の形状でもある）が異なる部分型３２や、開口径及び表面の形状がともに異なる部分型３２を新たに取り付けてもよい。そして、再度上記と同様にして上記所定温度を決定する。勿論、上記場合だけでなく、部分型３２の交換によって樹脂圧力のばらつきの微調整をおこなってもよい。上述したような樹脂圧力の調整作業を予め実施しておく。
【００７１】
次に、図７に示されている樹脂の充填完了後のゲートカット状態では、キャビティ５が合成樹脂Ｇで充填された後、押し出しロッド２３により所定の押し出し位置までコア３が押圧され、本体型３１の表面３１ａが、ランナー形成部１３の底面１３ａに密着してランナー７が消滅するとともに、各ゲート型３３が切り欠き１３ｂに挿入されて、ゲート３３ａが閉じられる。このとき、ランナー形成部１３とコア３により形成されたランナー７（図６を参照）内にあった溶融状態の合成樹脂Ｇは、ホットノズル部１４を介して、射出機１０２に押し戻される。また、ホットノズル部１４内の溶融された合成樹脂Ｇは、コア３がランナー形成部１３に密着することによって、ホットノズル部１４の先端１４ａが塞がれて、ホットノズル部１４外への流出を防止することができる。
【００７２】
そして、図８に示されているキャビティ５から成形品８１４（即ち、シリンドリカルレンズ８１４）を取り出している状態（成形品突き出し状態）では、金型の固定型１と可動型２を開くと共に、押し出しロッド２３を上記所定の押し出し位置（図７に示す位置）からさらに前進させて、押し出しプレート２４を押し出すことにより、押し出しピン２５を可動型２のキャビティ５内へ突出させて、成形品８１４をキャビティ５から離脱させる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数のマイクロヒーター３５が、複数のゲート型３３が有するゲート３３ａのそれぞれに対応して互いに独立して設けられており、これらマイクロヒーター３５によってランナー７内の合成樹脂Ｇをゲート３３ａ毎に所定温度に加熱可能である。そのため、複数のマイクロヒーター３５によって、各ゲート３３ａを通じてそれらに対応するキャビティ５に流れ込む合成樹脂Ｇを、ゲート３３ａ毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、合成樹脂Ｇの流動性をゲート３３ａ毎に適切に調整することができる。
【００７４】
このため、充填に時間のかかるキャビティ５について、それに対応するゲート３３ａを通じて流れ込む合成樹脂Ｇを所定温度に加熱して流動性を適度に良好にして、当該キャビティ５の充填時間を早めることができ、金型を分解してゲートの開口径を広げることなどなく、複数のキャビティ５間での樹脂圧力の差を容易に調整することができる。したがって、成形された複数の成形品の寸法のばらつきを抑えることができる。
【００７５】
また、複数のマイクロヒーター３５が、本体型３１（即ち、各部分型３２ａ〜３２ｄ）に設けられている。即ち、複数の複数のマイクロヒーター３５が、本体型３１によって形成されるランナー７に近接して設けられている。このため、マイクロヒーター３５がランナー７から離れて設けられている場合に比べて、ランナー７内の樹脂をより効率的に加熱することができる。
【００７６】
また、本体型３１が、それぞれゲート型３３が１つずつ連設された複数の部分型３２ａ〜３２ｄに分割可能に設けられているので、一の部分型３２を他の部分型３２から分割して、当該一の部分型３２を個別に交換できる。このため、（１）連接されたゲート型３３のゲート３３ａの開口径が互いに異なる複数の部分型３２や、（２）部分型３２におけるランナー７を形成する表面（即ち、本体型３１の表面３１ａの一部）の形状が互いに異なる複数の部分型３２、（３）前記開口径及び前記表面の形状が互いに異なる複数の部分型３２、などを予め用意しておき、キャビティ５の充填時間に応じて適切な前記開口径や前記表面の形状の部分型３２に交換することで、各キャビティ５に樹脂が充填される時間を容易に調整することができ、そのため、複数のキャビティ５間での樹脂圧力の差をさらに容易に調整することができる。
【００７７】
また、コア３が、ランナー形成部１３（即ち、固定型１）から離れることによりランナー７を形成し、且つ、ランナー形成部１３に接することによりランナー７を消滅させるように、ランナー形成部１３に接離可能に設けられているので、複数のキャビティ５への樹脂の充填時にランナー７を形成し、充填後にランナー７を消滅させることができる。このため、充填時は、ランナー７によって複数のキャビティ５に合成樹脂Ｇを導くことができるとともに、充填後は、ランナー７内に合成樹脂Ｇが残存することが無くなり、そのため、成形品として用いられないムダな合成樹脂Ｇが生じてしまうことを防ぐことができる。
【００７８】
本実施形態は、成形品にランナー部分を含まないランナーレスの金型装置について説明するものであったが、これに限定されるものではなく、ランナー部分を含む成形品が成形される、ランナーレスでない通常の金型装置に本発明を適用してもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、コア３において、本体型３１が、それぞれ１のゲート型３３が一体に連接された複数の部分型３２ａ〜３２ｄに分割可能に設けられていたが、これに限定されるものではなく、本体型３１が分割不可に設けられていてもよい。この場合、部分型３２が交換できないので、マイクロヒーター３５のみによって、複数のキャビティ５間での樹脂圧力の差を調整することになる。また、ゲート型３３が、本体型３１（分割不可の場合）又は各部分型３２に、脱着可能に設けられていてもよい。このようにすることで、複数のゲート型３３をそれぞれ個別に本体型３１又は部分型３２から取り外して交換できるので、ゲート３３ａの開口径が互いに異なる複数のゲート型３３を予め用意しておき、キャビティ５の充填時間に応じて適切な前記開口径のゲート型３３に交換することで、各キャビティ５に樹脂が充填される時間を容易に調整することができ、そのため、複数のキャビティ５間での樹脂圧力の差をさらに容易に調整することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、コア３の各部分型３２ａ〜３２ｄに樹脂加熱手段としてマイクロヒーター３５を設けた構成であったが、これに代えて、例えば、可動型本体部２２における各部分型３２ａ〜３２ｄに対応する箇所（図３において符号２２ａ１で示す）などに、各部分型３２ａ〜３２ｄを別個に加熱する樹脂加熱手段としての複数の電磁誘導加熱装置を設けた構成などであってもよい。このようにすることで、コア３内の配線などを省略することができ、簡易な構成とすることができる。このように、樹脂加熱手段の種類及びそれを設ける箇所については、本発明の目的に反しない限り、任意である。
【００８１】
また、本実施形態では、ランナー形成部１３とコア３とによって、それら間に円錐形状のランナー７が形成されるものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、ランナー７は平板形状でもよく、又は、ランナー形成部１３及びコア３の一方に、ホットノズル部１４の先端１４ａから各ゲート３３ａまで延設された溝部を設け、他方に、この溝部に嵌合する凸部を設けて、管状のランナーを形成するようにしてもよく、本発明の目的に反しない限り、ランナーの形状は任意である。
【００８２】
また、本実施形態では、コア３がランナー形成部１３に接離可能に設けられていたが、これに限定されるものではなく、コア３がランナー形成部１３との間にランナー７を形成した状態で固定されているものであってもよい。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 固定型（一方の成形型）
２ 可動型（他方の成形型）
３ コア（ランナー型）
５ キャビティ
７ ランナー
１３ ランナー形成部（成形型）
１３ａ 底面（ランナー形成面）
３１ 本体型
３１ａ 表面（ランナー形成面）
３２（３２ａ〜３２ｄ） 部分型
３３ ゲート型
３３ａ ゲート
３５ マイクロヒーター（樹脂加熱手段）
１００ 射出成形機（成形装置）
１０１ 金型装置
１０２ 射出機（充填部）
Ｇ 合成樹脂（樹脂）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８５】
【特許文献１】特開２０１０−１７８８２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数個取りの樹脂成形品の成形に用いられる金型装置及びそれを有する成形装置に関し、特に、高精度が要求される樹脂成形品の成形に用いられる金型装置及びそれを有する成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置においては、レーザダイオード（ＬＤ）などを備える光学系を用いて感光体上に静電潜像を形成して、この静電潜像をトナーで現像して記録紙等に定着させることにより画像形成を行っている。
【０００３】
上述したような光学系の一例を、図９に示す。ＬＤ８１１から照射された光ビームＬは、非球面レンズ８１２によって平行光にされたのちアパーチャ８１３を通過して、シリンドリカルレンズ８１４によってポリゴンミラー８１５上に焦点が合うように集光される。そして、光ビームＬは、ポリゴンミラー８１５によって、主走査方向に移動するように反射されて、走査レンズ（ｆθレンズ）８１６及び長尺レンズ８１７を通過したのち、図示しない反射ミラーに反射されて感光体に照射され、これにより、感光体上に静電潜像が形成される。
【０００４】
このような画像形成装置の光学系などで用いられる樹脂成形の部品、例えば、シリンドリカルレンズ８１４は、特許文献１に示されるような金型装置としてのランナーレス金型を用いて、射出成形によって一度に複数個成形されていた。
【０００５】
特許文献１のランナーレス金型９００は、図１０に示すように、固定型９０１と可動型９０２とからなり、互いの間に複数のキャビティ９１８を形成する。固定型９０１の中央にはホットノズル９１０を備え、その外側に有底筒状のランナー形成部９１１が設けられている。このランナー形成部９１１の可動型９０２側の底面９１１ｂは、所要深さの円錐形の凹状に形成されており、この底面９１１ｂには、円錐形状のコア９１２（即ち、ランナー型）が接離自在に嵌合されている。ランナー形成部９１１の底面９１１ｂの外周端縁は、全周にわたって壁状に形成されているとともに、複数のキャビティ９１８にそれぞれ対応する複数のゲート９１３が設けられている。
【０００６】
ランナーレス金型９００では、図示しない充填部からホットノズル９１０を通じて溶融された成形材料としての合成樹脂（以下、単に樹脂ともいう）の充填が開始されると、ランナー形成部９１１の底面９１１ｂに嵌合されたコア９１２が、充填された樹脂によって押し戻されて、コア９１２の表面と底面９１１ｂとの間にランナーを形成する。それと同時に、コア９１２がゲート９１３を開いて複数のキャビティ９１８に樹脂が充填される。そして、各キャビティ９１８への充填完了後に、コア９１２が再度ランナー形成部９１１と嵌合され、ゲート９１３が閉じられる。そして、各キャビティ９１８に充填された樹脂が冷却されて複数の成形品としてのシリンドリカルレンズが完成する。
【０００７】
上述した画像形成装置の光学系や画像読取系などで用いられるような部品は、高精細な画像形成を実現するために高い寸法精度が要求される。例えば、図１１（ａ）に示す形状のシリンドリカルレンズ８１４は、透明な樹脂を用いて、全長（主走査方向長さ）が１８ｍｍ、幅（副走査方向長さ）が５ｍｍ、厚さが２ｍｍに成形されている。また、このシリンドリカルレンズ８１４は、入射面が、断面階段状（図１１（ｂ））や平面状（図１１（ｃ））に形成されており、屈折面が断面円弧状の曲面に形成されている。そして、主走査方向の精度（許容誤差）として、入射面の反り０．５μｍ未満、うねり０．１５μｍ未満、屈折面の反り０．５μｍ未満、うねり０．１５μｍ未満、が要求される。また、副走査方向の精度として、入射面の反り４μｍ未満、うねり０．１μｍ未満、屈折面の反り１．２μｍ未満、うねり０．１μｍ未満、が要求される。
【０００８】
このようなシリンドリカルレンズ８１４では、例えば、寸法が１μｍ変わると、０．０５μｍ程度の反りやうねりが生じることが知られている。そのため、上述のランナーレス金型９００などを用いて多数個取りした複数のシリンドリカルレンズ８１４間においては、その寸法のばらつきを抑える必要がある。
【０００９】
しかしながら、上述したランナーレス金型など、射出成形等に用いる金型は、その加工上、寸法公差を設ける必要があるので、この寸法公差によって、例えば、複数のゲート間でそれら開口径に差が生じてしまうことがあった。また、金型においては、一般的に天側（金型上部）の方の温度が高くなりやすいので、天側に配されたキャビティの方が、地側（金型下部）に配されたキャビティより早く樹脂が充填される傾向があった。そのため、これらなどが原因となって、金型に設けられた複数のキャビティの充填に時間差が生じて、この時間差によって、複数のキャビティ間で樹脂圧力に差が生じてしまうことがあった。そして、複数のキャビティ間で樹脂圧力に差が生じると、キャビティ内の樹脂の充填状態に差異が生じて、同時に成形された複数の成形品の寸法にばらつき生じてしまうことがあった。
【００１０】
そして、上述したランナーレス金型９００においては、このような寸法のばらつきを抑えるために、充填に時間のかかるキャビティ９１８に対応するゲート９１３の開口径を広げたり、該ゲート９１３に通じるランナーを形成する底面９１１ｂやコア９１２の表面形状を変えたりするなどして、樹脂の充填において複数のキャビティ９１８間で生じる樹脂圧力の差の調整を行っていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ゲート９１３の開口径を広げたり、コア９１２の表面形状を変えたりするためには、ランナーレス金型９００を分解してランナー形成部９１１やコア９１２を取り外す作業が必要であり、また、その都度、切削加工装置などによる加工作業が必要になるので、それら作業が繁雑であり、そのため、複数のキャビティ９１８の充填に生じる時間差、つまり、樹脂の充填において複数のキャビティ９１８間で生じる樹脂圧力の差の調整が困難であるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、複数のキャビティ間で生じる樹脂圧力の差を容易に調整できる金型装置及びそれを有する成形装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）一方の成形型と他方の成形型との間に複数のキャビティが設けられた一対の成形型と、（ｂ）前記複数のキャビティに溶融された樹脂を導くランナーを前記一方の成形型との間に形成した本体型、及び、前記ランナーと前記複数のキャビティとに連通するゲートを有するとともに前記本体型に連設された複数のゲート型、がそれぞれ設けられたランナー型と、を有する金型装置において、前記ランナー内における樹脂を前記複数のゲート型におけるゲート毎に所定温度に加熱するように、前記ゲートのそれぞれに対応して互いに独立して配置された複数の樹脂加熱手段が設けられていることを特徴とする金型装置である。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記複数の樹脂加熱手段が、前記本体型に設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記本体型が、それぞれ前記ゲート型が１つずつ連設された複数の部分型に分割できるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記複数のゲート型が、それぞれ個別に前記本体型に脱着可能に設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載された発明において、前記一方の成形型から離れることにより前記ランナーを形成するとともに、前記一方の成形型に接することにより前記ランナーを消滅させるように、前記ランナー型が、前記一方の成形型に接離可能に設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６に記載された発明は、上記目的を達成するために、金型装置と、該金型装置のキャビティ内に樹脂を充填する充填部と、を有する成形装置において、前記金型装置が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の金型装置で構成されていることを特徴とする成形装置である。
【００１９】
請求項１に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段が、複数のゲート型が有するゲートのそれぞれに対応して互いに独立して設けられており、これら樹脂加熱手段によってランナー内の樹脂をゲート毎に所定温度に加熱できる。そのため、複数の樹脂加熱手段によって、各ゲートを通じてそれらに対応するキャビティに流れ込む樹脂を、ゲート毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、樹脂の流動性をゲート毎に適切に調整することができる。
【００２０】
請求項２に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段が、本体型に設けられている。即ち、複数の樹脂加熱手段が、本体型によって形成されるランナーに近接して設けられている。
【００２１】
請求項３に記載された発明によれば、本体型が、それぞれゲート型が１つずつ連設された複数の部分型に分割できるように設けられているので、一の部分型を他の部分型から分割して、当該一の部分型を個別に交換できる。
【００２２】
請求項４に記載された発明によれば、複数のゲート型が、それぞれ個別に前記本体型に脱着可能に設けられているので、複数のゲート型をそれぞれ個別に本体型から取り外して交換できる。
【００２３】
請求項５に記載された発明によれば、ランナー型が、一対の成形型のうち一方の成形型から離れることによりランナーを形成するとともに、一方の成形型に接することによりランナーを消滅させるように、一方の成形型に接離可能に設けられているので、複数のキャビティへの樹脂の充填時にランナーを形成し、充填後にランナーを消滅させることができる。
【００２４】
請求項６に記載された発明によれば、成形装置が有する金型装置が、上述した複数の樹脂加熱手段を有しているので、複数の樹脂加熱手段によって、各ゲートを通じてそれらに対応するキャビティに流れ込む樹脂を、ゲート毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、樹脂の流動性をゲート毎に適切に調整することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、請求項１に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段によって、各ゲートを通じてそれらに対応するキャビティに流れ込む樹脂を、ゲート毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、樹脂の流動性をゲート毎に適切に調整することができるので、充填に時間のかかるキャビティについて、それに対応するゲートを通じて流れ込む樹脂を所定温度に加熱して流動性を適度に良好にして、当該キャビティの充填時間を早めることができ、金型を分解してゲートの開口径を広げることなどなく、複数のキャビティ間での樹脂圧力の差を容易に調整することができる。したがって、成形された複数の成形品の寸法のばらつきを容易に抑えることができる。
【００２６】
請求項２に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段が、本体型によって形成されるランナーに近接して設けられているので、樹脂加熱手段がランナーから離れて設けられている場合に比べて、ランナー内の樹脂をより効率的に加熱することができる。
【００２７】
請求項３に記載された発明によれば、一の部分型を他の部分型から分割して、当該一の部分型を個別に交換できるので、（１）連接されたゲート型のゲートの開口径が互いに異なる複数の部分型や、（２）部分型におけるランナーを形成する箇所の形状が互いに異なる複数の部分型、（３）前記開口径及び前記箇所の形状が互いに異なる複数の部分型、などを予め用意しておき、キャビティの充填時間に応じて適切な前記開口径や前記箇所の形状の部分型に交換することで、各キャビティに樹脂が充填される時間を容易に調整することができ、そのため、複数のキャビティ間での樹脂圧力の差をさらに容易に調整することができる。
【００２８】
請求項４に記載された発明によれば、複数のゲート型をそれぞれ個別に本体型から取り外して交換できるので、ゲートの開口径が互いに異なる複数のゲート型を予め用意しておき、キャビティの充填時間に応じて適切な前記開口径のゲート型に交換することで、各キャビティに樹脂が充填される時間を容易に調整することができ、そのため、複数のキャビティ間での樹脂圧力の差をさらに容易に調整することができる。
【００２９】
請求項５に記載された発明によれば、複数のキャビティへの樹脂の充填時にランナーを形成し、充填後にランナーを消滅させることができるので、充填時は、ランナーによって複数のキャビティに樹脂を導くことができるとともに、充填後は、ランナー内に樹脂が残存することが無くなり、そのため、成形品として用いられないムダな樹脂が生じてしまうことを防ぐことができる。
【００３０】
請求項６に記載された発明によれば、複数の樹脂加熱手段によって、各ゲートを通じてそれらに対応するキャビティに流れ込む樹脂を、ゲート毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、樹脂の流動性をゲート毎に適切に調整することができるので、充填に時間のかかるキャビティについて、それに対応するゲートを通じて流れ込む樹脂を所定温度に加熱して流動性を適度に良好にして、当該キャビティの充填時間を早めることができ、金型を分解してゲートの開口径を広げることなどなく、複数のキャビティ間での樹脂圧力の差を容易に調整することができる。したがって、成形された複数の成形品の寸法のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の成形装置の一実施形態の射出成形機の断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の射出成形機の金型装置が備える固定型を金型分割面から見た図であり、（ｂ）は、図１の射出成形機の金型装置が備える可動型を金型分割面から見た図である。
【図３】図１の射出成形機の金型装置が備えるコアの周辺を拡大した断面図である。
【図４】（ａ）は、コアの正面図であり、（ｂ）は、背面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図５】図１の射出成形機の固定型と可動型が閉じる前の状態での断面図である。
【図６】図１の射出成形機における樹脂の充填過程での断面図である。
【図７】図１の射出成形機における樹脂の充填完了後のゲートカット状態での断面図である。
【図８】図１の射出成形機におけるキャビティから成形品を取り出している状態での断面図である。
【図９】画像形成装置の光学系の構成の一例を示す図である。
【図１０】従来の金型装置の断面図である。
【図１１】（ａ）は、図９の光学系で用いられるシリンドリカルレンズの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のシリンドリカルレンズの副走査方向に沿う断面の一例を示す図であり、（ｃ）は、（ａ）のシリンドリカルレンズの副走査方向に沿う断面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明の成形装置の一実施形態としての射出成形機について、図１〜図８を参照して説明する。本実施形態の射出成形機は、小型且つ高精度の樹脂成形品の多数個取り成形に用いられる成形装置であり、例えば、図１１に示す、シリンドリカルレンズ８１４の射出成形する成形装置である。
【００３３】
射出成形機１００は、図１に示すように、金型装置１０１と、充填部としての射出機１０２と、図示しない制御装置と、を備えている。
【００３４】
金型装置１０１は、一対の成形型としての固定型１及び可動型２と、ランナー型としてのコア３と、を備えている。これら固定型１と可動型２とは、金型分割面ＰＬで互いに重ね合わされることによって、互いの間に複数のキャビティ５を形成している。本実施形態において、これらキャビティ５は、固定型１及び可動型２の中心について放射状に配置されており、形成されるキャビティ５は４個であるが、構成などに応じてキャビティ５の配置や数は適宜定められる。
【００３５】
固定型１は、図１及び図２（ａ）に示すように、固定ベース部１１と、固定型本体部１２と、ランナー形成部１３と、ホットノズル部１４と、ガイドピン用孔１６と、を備えている。
【００３６】
固定ベース部１１は、矩形板状に形成されており、例えば、工場のフロアや作業台などに、図示しない固定手段によって、後述の射出機１０２とともに固定されている。
【００３７】
固定型本体部１２は、矩形板型１２ａと、転写駒１２ｂと、入れ子１２ｃ、１２ｄと、を備えており、固定ベース部１１に重ねられて固定されている。矩形板型１２ａにおける複数のキャビティ５に対応する箇所には、転写駒１２ｂ及び入れ子１２ｃ、１２ｄが嵌め込まれている。転写駒１２ｂは、シリンドリカルレンズ８１４の入射面形状（例えば、断面階段状形状や平面形状）に合わせて形成されている。また、入れ子１２ｃ、１２ｄは、シリンドリカルレンズ８１４の全長方向（主走査方向）の端部形状に合わせて形成されている。
【００３８】
ランナー形成部１３は、略有底筒状に形成されており、その底面１３ａ（即ち、一方のランナー形成面）が、固定型本体部１２の可動型２側の面（即ち、金型分割面ＰＬ）に露出するように、固定ベース部１１及び固定型本体部１２の中央を貫通して固定されている。ランナー形成部１３の底面１３ａは、略円錐形の凹状（即ち、すり鉢状）に形成されている。また、底面１３ａの外周縁部における複数のキャビティ５のそれぞれに対応する箇所には、後述するコア３のゲート型３３が挿入される切り欠き１３ｂが設けられている。
【００３９】
ホットノズル部１４は、シリンジ（注射筒）状に形成されており、その外周面がランナー形成部１３の内周面に密に重なるようにして、ランナー形成部１３内に配設されている。ホットノズル部１４の先端１４ａは、ランナー形成部１３の底面１３ａの中央に露出されている。ホットノズル部１４の注入孔１４ｂは、先端１４ａとは反対側の端部に開口するように配設されている。
【００４０】
ランナー形成部１３とホットノズル部１４とのそれぞれには、図示しない制御装置によって、互いに独立に制御されるランナー形成部ヒーター１３ｃとホットノズル部ヒーター１４ｃとが設けられている。
【００４１】
ガイドピン用孔１６は、固定型本体部１２の四隅に設けられており、固定型１と可動型２の接合時に、可動型２に設けられた後述のガイドピン２６が挿入される。
【００４２】
可動型２は、図１、図２（ｂ）に示すように、可動ベース部２１と、可動型本体部２２と、押し出しロッド２３と、押し出しプレート２４と、押し出しピン２５と、ガイドピン２６と、リターンピン２７と、を備えている。
【００４３】
可動ベース部２１は、３つの矩形板状部分２１ａ、２１ｂ、２１ｃが順次重ね合わされて構成されている。可動ベース部２１は、例えば、制御装置に接続された油圧シリンダ装置などの図示しない金型駆動手段に取り付けられている。これにより、可動型２を、固定型１に近づけたり離したりすることができ、つまり、可動型２は、固定型１に接離可能に設けられる。
【００４４】
可動型本体部２２は、矩形板型２２ａと、転写駒２２ｂと、入れ子２２ｂ、２２ｃと、を備えており、可動ベース部２１に重ねられて固定されている。矩形板型２２ａは、上述した固定型本体部１２の矩形板型１２ａと略同一形状に形成されている。矩形板型２２ａにおける複数のキャビティ５に対応する箇所には、転写駒２２ｂ及び入れ子２２ｃ、２２ｄが嵌め込まれている。転写駒２２ｂは、シリンドリカルレンズ８１４の屈折面形状（例えば、断面円弧状）に合わせて形成されている。また、入れ子２２ｃ、２２ｄは、シリンドリカルレンズ８１４の全長方向の端部形状に合わせて形成されている。固定型本体部１２と可動型本体部２２とが、互いに対向する面（金型分割面ＰＬ）で接合されることにより、各転写駒、入れ子が配置された箇所にキャビティ５が形成される。
【００４５】
押し出しロッド２３は、可動ベース部２１及び可動型本体部２２の中央を貫通して、この貫通方向（図１の左右方向であり、固定型１と可動型２の接合方向と一致）に移動可能に設けられている。押し出しロッド２３は、可動ベース部２１に設けられたスプリング２３ａによって引き込み方向（図１の左方向）に付勢されている。押し出しロッド２３は、制御装置に接続された図示しないアクチュエータによって押し出し方向（図１の右方向）に押し出されることにより、後述するコア３を、ランナー形成部１３の底面１３ａに押しつける。
【００４６】
押し出しプレート２４は、可動ベース部２１の中央の矩形板状部分２１ｂ内に上記貫通方向に移動可能に設けられている。この押し出しプレート２４は、押し出しロッド２３の押し出し方向への移動に伴って、押し出し方向へ移動する。
【００４７】
押し出しピン２５は、可動ベース部２１の固定型１側の矩形板状部分２１ｃと可動型本体部２２とを貫通して、押し出しロッド２３と平行に貫通方向に移動可能に設けられている。押し出しピン２５の一端２５ａは、押し出しプレート２４に固定されており、他端２５ｂは、押し出しプレート２４が押し出し方向に移動されたときに、可動型本体部２２における複数のキャビティ５に対応する箇所に突出するように配されている。
【００４８】
ガイドピン２６は、可動型本体部２２の四隅に突設された円柱状の固定ピンである。このガイドピン２６は、固定型１と可動型２との接合時に、固定型１のガイドピン用孔１６に挿入されて互いに嵌合し、固定型１と可動型２のセンター合わせを行っている。
【００４９】
リターンピン２７は、可動型本体部２２の四隅にガイドピン２６と並べて配設された円柱状の可動ピンである。このガイドピン２６の一方の端部は、上述の押し出しプレート２４に固定されており、他方の端部は、押し出しプレート２４が押し出し方向に移動されたときに、可動型本体部２２の固定型１側の面（金型分割面ＰＬ）から突出するように設けられている。このリターンピン２７は、固定型１と可動型２とが接合されたとき、上述の押し出しピン２５より先に固定型本体部１２に当たり、押し出しプレート２４を押し戻すことで、押し出しプレート２４に固定されている押し出しピン２５が戻され、この押し出しピン２５の破損を防止するものである。
【００５０】
コア３は、図３、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数の部分型３２からなる本体型３１と、各部分型３２のそれぞれに１つずつ一体に連接された複数のゲート型３３と、本体型３１（即ち、複数の部分型３２）が固定されるベース部３４と、複数の樹脂加熱手段としてのマイクロヒーター３５と、を備えている。
【００５１】
本体型３１は、底面の径がランナー形成部１３の外径と同一の略円錐形状に形成されており、そのテーパ状の表面３１ａ（即ち、他方のランナー形成面）が、上述の固定型１のランナー形成部１３の底面１３ａに密着可能なように形成されている。本体型３１の表面３１ａは、ランナー形成部１３の底面１３ａとの間にランナー７を形成する。即ち、ランナー形成部１３を備える固定型１は、請求項中の一方の成形型に相当する。また、可動型２は、請求項中の他方の成形型に相当する。そして、固定型１と可動型２とが、請求項中の一対の成形型に相当する。
【００５２】
複数の部分型３２は、本体型３１をその円錐形状の中心軸に沿って均等に分割した形状に形成されている。本実施形態においては、本体型３１を４分割して複数の部分型３２ａ〜３２ｄを形成している。
【００５３】
複数のゲート型３３は、ランナー形成部１３の切り欠き１３ｂに嵌め込み可能なように、それぞれが片状（即ち、短い帯板状）に形成されている。ゲート型３３の中央部には、それを貫通する孔である１つのゲート３３ａが設けられている。ゲート型３３は、部分型３２と一体に連設されており、部分型３２の円弧状の外縁部の中央に上記中心軸と平行に立設されている。
【００５４】
ベース部３４は、平面視が本体型３１の底面形状と同一の円板状に形成されている。ベース部３４の一方の面３４ａには、部分型３２ａ〜３２ｄが互いに組み合わされて円錐形状の本体型３１を形成するように固定されている。具体的には、これら４つの部分型３２ａ〜３２ｄは、例えば、ネジ止め構造や、嵌め込み構造（部分型３２（即ち、本体型３１）の底面及びベース部３４の一方の面３４ａに互いに嵌合する凸部及び凹部を設けた構造等）など、それぞれ個別に脱着可能な図示しない固定手段を用いて、ベース部３４の一方の面３４ａに固定されている。また、ベース部３４の他方の面３４ｂには、押し出しロッド２３に押される円柱部３４ｃが一体に設けられている。
【００５５】
複数のマイクロヒーター３５は、周知の小型の加熱手段であって、上記部分型３２におけるゲート型３３が備えるゲート３３ａ近傍に埋設されている。これら複数のマイクロヒーター３５は、上記部分型３２ａ〜３２ｄのそれぞれに１つずつ設けられている。各マイクロヒーター３５は、それぞれ独立して制御可能なように、コア３内に設けられた配線などによって制御装置に接続されている。マイクロヒーター３５は制御装置による制御によって発熱して、各部分型３２ａ〜３２ｄの表面（即ち、本体型３１の表面３１ａ）を通じて、該表面３１ａによって形成されるランナー７内の樹脂を所定温度に加熱する。つまり、複数のマイクロヒーター３５は、ランナー７内の樹脂を複数のゲート型３３のゲート３３ａ毎に所定温度に加熱可能なように、ゲート３３ａのそれぞれに対応して互いに独立して設けられている。
【００５６】
コア３は、複数のゲート型３３のゲート３３ａのそれぞれが、それらに対応する複数のキャビティ５と相対するように、且つ、その表面３１ａがランナー形成部１３の底面１３ａと相対するように、固定型１と可動型２との間に配置される。また、コア３は、固定型１と可動型２との間でランナー形成部１３に接したり、ランナー形成部１３から離れたりできるように、即ち、ランナー形成部１３に接離可能に設けられている。そして、コア３が、ランナー形成部１３から離れると、図３に示すように、コア３の本体型３１の表面３１ａとランナー形成部１３の底面１３ａとの間に空間が形成され、即ち、樹脂を複数のキャビティ５に導くためのランナー７が形成される。そして、コア３の各ゲート型３３に設けられたゲート３３ａによって、このランナー７と複数のキャビティ５とが連通される。また、コア３が、ランナー形成部１３に近づくと、コア３の本体型３１の表面３１ａとランナー形成部１３の底面１３ａとが密着してランナー７が消滅するとともに、各ゲート型３３が、ランナー形成部１３の切り欠き１３ｂに挿入されて、各ゲート３３ａが閉じられる。
【００５７】
射出機１０２は、上記金型装置１０１の固定型１と同様に、例えば、工場のフロアや作業台などに、図示しない固定手段によって固定されている。射出機１０２は、シリンダとしての加熱シリンダ５３と、押圧部材としてのスクリュー５４と、押圧シリンダなどを備えている。
【００５８】
加熱シリンダ５３は、筒状に形成されている。加熱シリンダ５３は、その長手方向（軸芯方向）が、固定型１と可動型２との接合方向と平行に配されている。加熱シリンダ５３の一端部５３ａは、該加熱シリンダ５３の先端に向かうにしたがって徐々に細くなるようにテーパ状に形成されている。加熱シリンダ５３は、加熱シリンダ５３の一端部５３ａの開口５５が、固定型１のホットノズル部１４の注入孔１４ｂに侵入した状態で、固定型１に取り付けられている。なお、注入孔１４ｂの内面と加熱シリンダ５３の一端部５３ａは、互いに密着している。
【００５９】
加熱シリンダ５３は、内側にスクリュー５４を収容する。加熱シリンダ５３の外表面には、加熱用ヒーターが複数取り付けられている。また、加熱シリンダ５３には、筒状のホッパが取り付けられている。加熱シリンダ５３は、ホッパを介して、成形材料としての固形チップ状の合成樹脂Ｇ（即ち、樹脂）が充填される。加熱シリンダ５３は、充填されたチップ状の合成樹脂Ｇを加熱流動化（可塑化）する。このように、加熱シリンダ５３は、可塑化された合成樹脂Ｇが充填される。また、加熱シリンダ５３は、開口５５を通して可塑化された合成樹脂Ｇを注入孔１４ｂ、ホットノズル部１４内及びランナー７を順次介して、複数のキャビティ５内に射出可能になっている。
【００６０】
スクリュー５４は、棒状に形成されており、加熱シリンダ５３内に収容されている。スクリュー５４は、加熱シリンダ５３内に収容されると、その長手方向（軸芯方向）が加熱シリンダ５３の長手方向（軸芯方向）と平行になる。また、スクリュー５４は、加熱シリンダ５３の長手方向に沿って移動自在に設けられている。スクリュー５４の外周面には、螺旋状に突起５７が設けられている。
【００６１】
スクリュー５４は、加熱シリンダ５３の長手方向に沿って移動することで、加熱シリンダ５３内の合成樹脂Ｇを前記開口５５即ち加熱シリンダ５３の一端部５３ａに向かって移動させて、加熱シリンダ５３内の可塑化された合成樹脂Ｇを注入孔１４ｂに向かって押し出す。
【００６２】
押圧シリンダは、シリンダ本体と、該シリンダ本体から伸縮自在なロッドとを備えている。ロッドは、スクリュー５４に取り付けられている。押圧シリンダは、ロッドを伸縮することで、スクリュー５４を加熱シリンダ５３の長手方向に沿って移動させる。勿論、押圧シリンダは、ロッドを伸張することで、スクリュー５４を開口５５に近づけ、ロッドを縮小することで、スクリュー５４を開口５５から離す。
【００６３】
前述した構成の射出機１０２は、押圧シリンダのロッドを伸縮することで、加熱シリンダ５３の長手方向に沿って、スクリュー５４を移動させて、加熱シリンダ５３内の可塑化（溶融）された合成樹脂Ｇを注入孔１４ｂ、ホットノズル部１４内、及び、ランナー７を介して複数のキャビティ５内に充填（射出）する。
【００６４】
制御装置は、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを備えたコンピュータである。制御装置は、射出成形機１００を動作させるためのプログラムを記憶している。制御装置は、金型装置１０１と、射出機１０２などと接続しており、前述したプログラムに基づいて、これらを制御して、射出成形機１００全体の制御をつかさどる。
【００６５】
次に、上述の射出成形機１００の動作について、図５〜図８を参照して説明する。図５は、固定型と可動型とを閉じる前の状態での断面図である。図６は、樹脂の充填過程での断面図である。図７は、樹脂の充填完了後のゲートカット状態での断面図である。図８は、キャビティから成形品を取り出している状態での断面図である。なお、図５〜図８において、射出機１０２は記載を省略しているが、実際には、ホットノズル部１４の注入孔１４ｂの内面に加熱シリンダ５３の一端部５３ａを密着させて、金型装置１０１の固定型１とともに固定されている。
【００６６】
まず、図５に示すように、固定型１と可動型２とを閉じる前の状態では、コア３は、その本体型３１の表面３１ａがランナー形成部１３の底面１３ａに密着されて、ランナー形成部ヒーター１３ｃによって加熱される。また、コア３の複数のゲート型３３は、ランナー形成部１３の複数の切り欠き１３ｂに挿入されており、これらゲート型３３のゲート３３ａは閉じられた状態にある。
【００６７】
そして、図６に示されている樹脂の充填過程では、射出機１０２によって、複数のキャビティ５への合成樹脂Ｇの充填が開始されて、ランナー形成部１３の底面１３ａに表面３１ａを密着していたコア３が、注入された合成樹脂Ｇによって押されて、引き込み方向に移動し、底面１３ａと表面３１ａとの間にランナー７を形成する。これと同時に、各ゲート３３ａが各キャビティ５と相対して、ゲート３３ａによってキャビティ５とランナー７とが連通されて（即ち、ゲート３３ａが開かれて）、キャビティ５に樹脂が充填される。このときコア３は、熱源であるランナー形成部１３から離れるが、充填された合成樹脂Ｇによってさらに加熱されるので、ランナー形成部１３とコア３の間に形成されたランナー７内の合成樹脂Ｇは固化することはない。
【００６８】
また、コア３の本体型３１（即ち、各部分型３２ａ〜３２ｄ）に埋設された複数のマイクロヒーター３５によって、必要に応じて、複数のゲート３３ａを通じてそれらに対応する複数のキャビティ５に充填される合成樹脂Ｇを、ゲート３３ａ毎に互いに独立して所定温度に加熱する。
【００６９】
この所定温度は、次のようにして決定する。例えば、この射出成形機１００を用いた予備成形やコンピュータを用いた成形シミュレーションなどによって、複数のキャビティ５のそれぞれにおける充填時の樹脂圧力を測定する。この樹脂圧力は、例えば、各キャビティ５の近傍にひずみ計などを設けて、樹脂充填時の金型のひずみなどから計測する。そして、測定した樹脂圧力のばらつき（例えば、最大値と最小値との差、又は、標準偏差など）が、所定の許容基準値を超えていた場合、樹脂圧力が小さいキャビティ５に通ずるゲート３３ａに対応して設けられたマイクロヒーター３５によって、該ゲート３３ａを通じて該キャビティ５に充填されるランナー７内の合成樹脂Ｇを加熱して、その温度を高めて流動性を変えて再度予備成形等を行い、これを繰り返して、最終的に樹脂圧力のばらつきが許容基準値内に収まるようにする。そして、このときの各マイクロヒーター３５による加熱温度を上記所定温度として制御装置に記憶するとともに、上記充填過程でこの所定温度となるようにマイクロヒーター３５を制御する。なお、上記では、各キャビティ５における充填時の樹脂圧力のばらつきを求めて、これら樹脂圧力が均等になるように調整するものであったが、これに限らず、例えば、成形品の寸法のばらつきを測定して、これら寸法が所定の基準範囲に収まるようにして、上記所定温度を決定してもよい。
【００７０】
また、マイクロヒーター３５での加熱だけでは樹脂圧力のばらつきを許容基準値内に収めることができない場合や、ばらつきが非常に大きい場合など、樹脂圧力がそれら平均値から最も離れているキャビティ５に対応するゲート型３３が連接された部分型３２（部分型３２ａ〜３２ｄのいずれか）を個別に取り外して、予め用意しておいた、それと異なる開口径のゲート３３ａを有するゲート型３３が連接された部分型３２を新たに取り付ける。または、ゲート３３ａの開口径は同一で、表面の形状（本体型３１の表面３１ａの一部の形状であり、つまり、ランナー７の形状でもある）が異なる部分型３２や、開口径及び表面の形状がともに異なる部分型３２を新たに取り付けてもよい。そして、再度上記と同様にして上記所定温度を決定する。勿論、上記場合だけでなく、部分型３２の交換によって樹脂圧力のばらつきの微調整をおこなってもよい。上述したような樹脂圧力の調整作業を予め実施しておく。
【００７１】
次に、図７に示されている樹脂の充填完了後のゲートカット状態では、キャビティ５が合成樹脂Ｇで充填された後、押し出しロッド２３により所定の押し出し位置までコア３が押圧され、本体型３１の表面３１ａが、ランナー形成部１３の底面１３ａに密着してランナー７が消滅するとともに、各ゲート型３３が切り欠き１３ｂに挿入されて、ゲート３３ａが閉じられる。このとき、ランナー形成部１３とコア３により形成されたランナー７（図６を参照）内にあった溶融状態の合成樹脂Ｇは、ホットノズル部１４を介して、射出機１０２に押し戻される。また、ホットノズル部１４内の溶融された合成樹脂Ｇは、コア３がランナー形成部１３に密着することによって、ホットノズル部１４の先端１４ａが塞がれて、ホットノズル部１４外への流出を防止することができる。
【００７２】
そして、図８に示されているキャビティ５から成形品８１４（即ち、シリンドリカルレンズ８１４）を取り出している状態（成形品突き出し状態）では、金型の固定型１と可動型２を開くと共に、押し出しロッド２３を上記所定の押し出し位置（図７に示す位置）からさらに前進させて、押し出しプレート２４を押し出すことにより、押し出しピン２５を可動型２のキャビティ５内へ突出させて、成形品８１４をキャビティ５から離脱させる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数のマイクロヒーター３５が、複数のゲート型３３が有するゲート３３ａのそれぞれに対応して互いに独立して設けられており、これらマイクロヒーター３５によってランナー７内の合成樹脂Ｇをゲート３３ａ毎に所定温度に加熱可能である。そのため、複数のマイクロヒーター３５によって、各ゲート３３ａを通じてそれらに対応するキャビティ５に流れ込む合成樹脂Ｇを、ゲート３３ａ毎に予め定められた温度（所定温度）になるように互いに独立に加熱することにより、合成樹脂Ｇの流動性をゲート３３ａ毎に適切に調整することができる。
【００７４】
このため、充填に時間のかかるキャビティ５について、それに対応するゲート３３ａを通じて流れ込む合成樹脂Ｇを所定温度に加熱して流動性を適度に良好にして、当該キャビティ５の充填時間を早めることができ、金型を分解してゲートの開口径を広げることなどなく、複数のキャビティ５間での樹脂圧力の差を容易に調整することができる。したがって、成形された複数の成形品の寸法のばらつきを抑えることができる。
【００７５】
また、複数のマイクロヒーター３５が、本体型３１（即ち、各部分型３２ａ〜３２ｄ）に設けられている。即ち、複数の複数のマイクロヒーター３５が、本体型３１によって形成されるランナー７に近接して設けられている。このため、マイクロヒーター３５がランナー７から離れて設けられている場合に比べて、ランナー７内の樹脂をより効率的に加熱することができる。
【００７６】
また、本体型３１が、それぞれゲート型３３が１つずつ連設された複数の部分型３２ａ〜３２ｄに分割可能に設けられているので、一の部分型３２を他の部分型３２から分割して、当該一の部分型３２を個別に交換できる。このため、（１）連接されたゲート型３３のゲート３３ａの開口径が互いに異なる複数の部分型３２や、（２）部分型３２におけるランナー７を形成する表面（即ち、本体型３１の表面３１ａの一部）の形状が互いに異なる複数の部分型３２、（３）前記開口径及び前記表面の形状が互いに異なる複数の部分型３２、などを予め用意しておき、キャビティ５の充填時間に応じて適切な前記開口径や前記表面の形状の部分型３２に交換することで、各キャビティ５に樹脂が充填される時間を容易に調整することができ、そのため、複数のキャビティ５間での樹脂圧力の差をさらに容易に調整することができる。
【００７７】
また、コア３が、ランナー形成部１３（即ち、固定型１）から離れることによりランナー７を形成し、且つ、ランナー形成部１３に接することによりランナー７を消滅させるように、ランナー形成部１３に接離可能に設けられているので、複数のキャビティ５への樹脂の充填時にランナー７を形成し、充填後にランナー７を消滅させることができる。このため、充填時は、ランナー７によって複数のキャビティ５に合成樹脂Ｇを導くことができるとともに、充填後は、ランナー７内に合成樹脂Ｇが残存することが無くなり、そのため、成形品として用いられないムダな合成樹脂Ｇが生じてしまうことを防ぐことができる。
【００７８】
本実施形態は、成形品にランナー部分を含まないランナーレスの金型装置について説明するものであったが、これに限定されるものではなく、ランナー部分を含む成形品が成形される、ランナーレスでない通常の金型装置に本発明を適用してもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、コア３において、本体型３１が、それぞれ１のゲート型３３が一体に連接された複数の部分型３２ａ〜３２ｄに分割可能に設けられていたが、これに限定されるものではなく、本体型３１が分割不可に設けられていてもよい。この場合、部分型３２が交換できないので、マイクロヒーター３５のみによって、複数のキャビティ５間での樹脂圧力の差を調整することになる。また、ゲート型３３が、本体型３１（分割不可の場合）又は各部分型３２に、脱着可能に設けられていてもよい。このようにすることで、複数のゲート型３３をそれぞれ個別に本体型３１又は部分型３２から取り外して交換できるので、ゲート３３ａの開口径が互いに異なる複数のゲート型３３を予め用意しておき、キャビティ５の充填時間に応じて適切な前記開口径のゲート型３３に交換することで、各キャビティ５に樹脂が充填される時間を容易に調整することができ、そのため、複数のキャビティ５間での樹脂圧力の差をさらに容易に調整することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、コア３の各部分型３２ａ〜３２ｄに樹脂加熱手段としてマイクロヒーター３５を設けた構成であったが、これに代えて、例えば、可動型本体部２２における各部分型３２ａ〜３２ｄに対応する箇所（図３において符号２２ａ１で示す）などに、各部分型３２ａ〜３２ｄを別個に加熱する樹脂加熱手段としての複数の電磁誘導加熱装置を設けた構成などであってもよい。このようにすることで、コア３内の配線などを省略することができ、簡易な構成とすることができる。このように、樹脂加熱手段の種類及びそれを設ける箇所については、本発明の目的に反しない限り、任意である。
【００８１】
また、本実施形態では、ランナー形成部１３とコア３とによって、それら間に円錐形状のランナー７が形成されるものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、ランナー７は平板形状でもよく、又は、ランナー形成部１３及びコア３の一方に、ホットノズル部１４の先端１４ａから各ゲート３３ａまで延設された溝部を設け、他方に、この溝部に嵌合する凸部を設けて、管状のランナーを形成するようにしてもよく、本発明の目的に反しない限り、ランナーの形状は任意である。
【００８２】
また、本実施形態では、コア３がランナー形成部１３に接離可能に設けられていたが、これに限定されるものではなく、コア３がランナー形成部１３との間にランナー７を形成した状態で固定されているものであってもよい。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 固定型（一方の成形型）
２ 可動型（他方の成形型）
３ コア（ランナー型）
５ キャビティ
７ ランナー
１３ ランナー形成部（成形型）
１３ａ 底面（ランナー形成面）
３１ 本体型
３１ａ 表面（ランナー形成面）
３２（３２ａ〜３２ｄ） 部分型
３３ ゲート型
３３ａ ゲート
３５ マイクロヒーター（樹脂加熱手段）
１００ 射出成形機（成形装置）
１０１ 金型装置
１０２ 射出機（充填部）
Ｇ 合成樹脂（樹脂）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８５】
【特許文献１】特開２０１０−１７８８２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）一方の成形型と他方の成形型との間に複数のキャビティが設けられた一対の成形型と、（ｂ）前記複数のキャビティに溶融された樹脂を導くランナーを前記一方の成形型との間に形成した本体型、及び、前記ランナーと前記複数のキャビティとに連通するゲートを有するとともに前記本体型に連設された複数のゲート型、がそれぞれ設けられたランナー型と、を有する金型装置において、
前記ランナー内における樹脂を前記複数のゲート型におけるゲート毎に所定温度に加熱するように、前記ゲートのそれぞれに対応して互いに独立して配置された複数の樹脂加熱手段が設けられている
ことを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記複数の樹脂加熱手段が、前記本体型に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記本体型が、それぞれ前記ゲート型が１つずつ連設された複数の部分型に分割できるように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金型装置。
【請求項４】
前記複数のゲート型が、それぞれ個別に前記本体型に脱着可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金型装置。
【請求項５】
前記一方の成形型から離れることにより前記ランナーを形成するとともに、前記一方の成形型に接することにより前記ランナーを消滅させるように、前記ランナー型が、前記一方の成形型に接離可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の金型装置。
【請求項６】
金型装置と、該金型装置のキャビティ内に樹脂を充填する充填部と、を有する成形装置において、
前記金型装置が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の金型装置で構成されている
ことを特徴とする成形装置。
【請求項１】
（ａ）一方の成形型と他方の成形型との間に複数のキャビティが設けられた一対の成形型と、（ｂ）前記複数のキャビティに溶融された樹脂を導くランナーを前記一方の成形型との間に形成した本体型、及び、前記ランナーと前記複数のキャビティとに連通するゲートを有するとともに前記本体型に連設された複数のゲート型、がそれぞれ設けられたランナー型と、を有する金型装置において、
前記ランナー内における樹脂を前記複数のゲート型におけるゲート毎に所定温度に加熱するように、前記ゲートのそれぞれに対応して互いに独立して配置された複数の樹脂加熱手段が設けられている
ことを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記複数の樹脂加熱手段が、前記本体型に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記本体型が、それぞれ前記ゲート型が１つずつ連設された複数の部分型に分割できるように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金型装置。
【請求項４】
前記複数のゲート型が、それぞれ個別に前記本体型に脱着可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金型装置。
【請求項５】
前記一方の成形型から離れることにより前記ランナーを形成するとともに、前記一方の成形型に接することにより前記ランナーを消滅させるように、前記ランナー型が、前記一方の成形型に接離可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の金型装置。
【請求項６】
金型装置と、該金型装置のキャビティ内に樹脂を充填する充填部と、を有する成形装置において、
前記金型装置が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の金型装置で構成されている
ことを特徴とする成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−６１６２２（Ｐ２０１２−６１６２２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５３５８（Ｐ２０１０−２０５３５８）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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