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JP2001353761A - 射出成形方法およびこれに用いる金型 - Google Patents

射出成形方法およびこれに用いる金型

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Publication number
JP2001353761A
JP2001353761A JP2000177458A JP2000177458A JP2001353761A JP 2001353761 A JP2001353761 A JP 2001353761A JP 2000177458 A JP2000177458 A JP 2000177458A JP 2000177458 A JP2000177458 A JP 2000177458A JP 2001353761 A JP2001353761 A JP 2001353761A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injection
molding cavity
core portion
molding
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000177458A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Kuroda
聖昭 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000177458A priority Critical patent/JP2001353761A/ja
Publication of JP2001353761A publication Critical patent/JP2001353761A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形キャビティに臨むコア部を加熱する際
に、コア部に温度のばらつきが生じ、得られる射出成形
品の精度の低下を招いていた。 【解決手段】 成形キャビティ15にプラスチックを射
出して成形キャビティ15に対応した形状の射出成形品
を製造するための射出成形金型であって、成形キャビテ
ィ15の少なくとも1部に臨んで電源に接続されるコア
部12,14を具え、このコア部12,14が1×10
-2〜1×103Ωcmの範囲にある体積抵抗率を持ったセ
ラミックスにて構成され、コア部12,14の他の金型
構成部材11,13との当接面に電気絶縁層25,26
を形成し、コア部12,14自体を発熱させるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性プラスチ
ック、特にこの熱可塑性プラスチックから作られる光学
部品を高精度に射出成形するための方法およびこの方法
を実施するための金型に関する。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性プラスチックを用い、高い形状
精度が要求されるレンズやプリズムまたは反射鏡などの
光学部品を射出成形する方法が特公平3−5460号公
報にて提案されている。この方法によると、熱可塑性プ
ラスチックをそのガラス転移点温度よりも高温に加熱し
た金型の成形キャビティ内に射出した後、金型の温度を
ガラス転移点温度までゆっくりと少なくとも10秒以上
かけて冷却させることにより、成形キャビティ内の射出
成形品に発生する温度分布のばらつきに基づく不均一な
収縮を防止し、光学部品として使用に耐え得る高精度な
射出成形品を得るようにしている。
【0003】また、実公平5−40984号公報にはプ
ラスチックレンズを高精度に成形するための金型が記載
されている。これによると、ヒータなどの電気的発熱部
材を成形キャビティを囲むように金型内に環状に分散配
置し、さらにこの電気的発熱部材と同心状に環状の冷却
通路を金型内に設けることにより、金型全体の温度バラ
ンスを良好かつ均一に保持し、高精度なプラスチックレ
ンズを容易に成形できるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】特公平3−5460号
公報に開示された従来の方法では、金型温度をプラスチ
ックのガラス点移転温度よりも高温に加熱する具体的手
段として、可動側および固定側コア部にそれぞれヒータ
を配置することが記載されているが、ヒータの近傍とヒ
ータから離れた箇所とでは必然的に温度差が生じてしま
うため、成形キャビティに臨むコア部の成形面近傍にお
ける温度分布のむらによって、得られる射出成形品の形
状精度が損なわれてしまう不具合があった。
【0005】また、実公平5−40984号公報に開示
された従来の金型は、レンズの光軸と同心状に電気的発
熱部材および冷却通路を設けているため、その温度分布
が軸対称となるものの、電気的発熱部材が環状に分散配
置されているため、特公平3−5460号公報に開示さ
れたものと同様に、これら電気的発熱部材の配列方向に
沿った円周方向の温度分布にばらつきが生ずるのを避け
ることができず、得られる射出成形品の形状精度が損な
われてしまう不具合があった。
【0006】
【発明の目的】本発明の目的は、熱可塑性プラスチッ
ク、特にこの熱可塑性プラスチックから作られる光学部
品を高精度に射出成形し得る方法およびこの方法を実施
するための射出成形金型を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の形態は、
成形キャビティにプラスチックを射出して前記成形キャ
ビティに対応した形状の射出成形品を製造するための射
出成形方法であって、前記成形キャビティの少なくとも
1部に臨むコア部に通電し、このコア部自体を発熱させ
ることによって前記成形キャビティ内に射出されるプラ
スチックの温度を調整するようにしたことを特徴とする
のものである。
【0008】本発明の第2の形態は、成形キャビティに
プラスチックを射出して前記成形キャビティに対応した
形状の射出成形品を製造するための射出成形金型であっ
て、前記成形キャビティの少なくとも1部に臨んで電源
に接続されるコア部を具え、このコア部が1×10-2
1×103Ωcmの範囲にある体積抵抗率を持ったセラミ
ックスにて構成され、前記コア部の他の金型構成部材と
の当接面に電気絶縁層を形成し、前記コア部自体を発熱
させるようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の第1の形態による射出成
形方法において、コア部が1×10-2〜1×103Ωcm
の範囲にある体積抵抗率を持ったセラミックスにて形成
されていることが好ましい。
【0010】本発明の第2の形態による射出成形装置に
おいて、セラミックスが炭化珪素であってもよい。ま
た、コア部の成形キャビティに臨む面に金属層を形成
し、この金属層の内側に電気絶縁層を形成しておくこと
が好ましい。この場合、金属層がニッケルめっきにて形
成されていも良く、金属層の表面を鏡面加工するように
してもよい。
【0011】
【実施例】本発明をプラスチック製光学部品の製造に応
用した実施例について、図1〜図4を参照しながら詳細
に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、こ
れらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の
範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技
術にも応用することができる。
【0012】本発明の対象となった光学部品の一例とし
てのペンタプリズムの外観を図1に示し、これに対応し
た成形キャビティを有する本発明による射出成型金型の
一実施例の概略構造を図2に示す。すなわち、本発明の
対象となったペンタプリズム1の左右一対の側端面2に
は、このペンタプリズム1を図示しないカメラ本体に位
置決め状態で固定するための取り付け部3が一体的に形
成されている。また、本実施例における射出成形金型
は、図示しない射出シリンダ側に連結される固定側型板
11と、この固定側型板11に保持される固定側コア部
12と、図示しない型締め装置側に連結される可動側型
板13と、この可動側型板13に保持される可動側コア
部14とを有し、これらの間にペンタプリズム1の輪郭
形状と対応した成形キャビティ15およびこれに続くゲ
ート16,ランナ17が順に形成され、固定側型板11
に設けられたスプルー18を介して溶融プラスチックが
射出シリンダから成形キャビティ15内に射出される。
【0013】可動側型板13は、可動側端板19に連結
され、これらの間には、射出成形されたペンタプリズム
1を取り出すためのピン駆動装置20が組み込まれてい
る。このピン駆動装置20は、射出成形されたペンタプ
リズム1の取り付け部3を可動側コア部14の成形面か
ら押し上げる一対のノックピン21と、固化したゲート
17およびランナ17を排除するためのノックピン22
とを有し、それぞれ可動側型板13に対して摺動自在に
保持されている。
【0014】固定側型板11および可動側型板13に
は、水などの冷却媒体を流すための冷却通路23,24
がそれぞれ形成されており、これら冷却通路23,24
に水などの冷却媒体を流すことによって、固定側コア部
12および可動側コア部14の冷却を行う。固定側型板
11に対して接する固定側コア部12の外周面および可
動側型板13に対して接する可動側コア部14の外周面
には、それぞれ電気絶縁層25,26が形成されてい
る。これら電気絶縁層25,26としては、スパッタリ
ングによるアルミナ(Al23)または焼付け塗装によ
るポリイミド樹脂などを採用することができる。また、
固定側コア部12および可動側コア部14には、それぞ
れ相隔てて対向する一対の電極27,28が電気絶縁層
25,26でそれぞれ囲まれた状態で取り付けられてお
り、これら電極27,28には図示しないヒータ温度制
御器を介して電源が接続している。また、固定側コア部
12および可動側コア部14内には、固定側コア部12
および可動側コア部14に対して絶縁された温度センサ
29,30がそれぞれ埋設されており、これら温度セン
サ29,30によって検出される温度に基づき、固定側
コア部12および可動側コア部14が所定温度、例えば
成形キャビティ15に充填されるプラスチックのガラス
転移点温度以上となるように、ヒータ温度制御器が固定
側コア部12および可動側コア部14に通電し、固定側
コア部12および可動側コア部14をそれぞれ発熱させ
る。この場合、ヒータ温度制御器にタイマーを内蔵さ
せ、予め設定した所定時間の間、固定側コア部12およ
び可動側コア部14に通電し、これらを所定時間発熱さ
せるようにしてもよい。
【0015】固定側コア部12および可動側コア部14
としては、炭化珪素(SiC)などを採用可能である
が、体積抵抗率が0.01Ωcmを下回る場合、一対の電
極27,28間の電圧が数ボルトでも数百アンペア以上
の電流が流れてしまい、制御不能となる。また、体積抵
抗率が1×103Ωcmを上回る場合には、逆に一対の電
極27,28間の電圧が200〜300ボルトとなるよ
うに印加しても数百ミリアンペアしか電流が流れず、発
熱が乏しく、所定温度まで固定側コア部12および可動
側コア部14を発熱させることができない。
【0016】本実施例の金型では固定側コア部12およ
び可動側コア部14自体が発熱するため、短時間のうち
に所定温度まで加熱でき、また温度分布のばらつきが少
ないので高精度にペンタプリズム1を射出成形すること
ができる。従来の金型では、その寸法公差を0.5μmに
収めることができないけれども、本実施例の射出成形金
型を用いて成形したペンタプリズム1は、0.5μm以下
の寸法公差に収めることができた。また、固定側コア部
12および可動側コア部14以外にヒータなどの発熱部
材がないので、冷却能力が比較的小さな冷却通路23,
24を用いてこれらを冷却しても、必要最小限の時間で
固定側コア部12および可動側コア部14を効率良く冷
却することができる。
【0017】一方、図3に示すような外周縁にフランジ
部4が一体的に形成されたプラスチック製両凸レンズ5
も、本発明の対象となる光学部品として好適であり、こ
のような両凸レンズ5に対応した成形キャビティ15を
有する本発明による射出成型金型の他の実施例の概略構
造を図4に示すが、先の実施例と同一機能の部材にはこ
れと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するも
のとする。すなわち、先の実施例と同様に固定側型板1
1に対して接触する固定側コア部12の外周縁および可
動側型板13に対して接触する可動側コア部14の外周
縁には、電気絶縁層25,26が形成されているが、本
実施例では両凸レンズ5の光学面6を形成する固定側コ
ア部12および可動側コア部14の成形面にも電気絶縁
層25,26がそれぞれ形成されている。さらに、これ
ら両凸レンズ5の光学面6を形成する固定側コア部12
および可動側コア部14の成形面を構成する電気絶縁層
25,26の表面には、KNめっきなどの金属層31,
32がそれぞれ設けられており、ダイヤモンドバイトな
どを用いて所定の光学面精度に切削加工されている。
【0018】これら金属層31,32としては、加工性
および耐久性に優れたものであることが好ましく、例え
ば回折格子などの微細形状を有する光学部品の場合に
は、加工性を重視して銅めっきなどを採用することも可
能である。
【0019】本実施例では、両凸レンズ5の光学面6に
対応する成形キャビティ15に臨む固定側コア部12お
よび可動側コア部14の成形面が金属層31,32で形
成されているので、セラミックスでは加工が困難な非球
面形状の光学面やフレネルレンズなどの回折格子を射出
成形することも可能である。
【0020】先の実施例と同様に、本実施例において
も、固定側コア部12および可動側コア部14自体が発
熱するため、短時間で所定温度まで固定側コア部12お
よび可動側コア部14を加熱することができ、またこれ
らの温度分布のばらつきが少ないので高精度に両凸レン
ズ5を射出成形することができる。従来の射出成形金型
では光学面6の寸法公差を0.5μmに収めることができ
ないけれども、本実施例による射出成形金型では、両凸
レンズ5の光学面6の寸法公差を0.5μm以下に収める
ことができた。
【0021】
【発明の効果】本発明によると、成形キャビティの少な
くとも1部に臨むコア部に通電し、このコア部自体を発
熱させることにより、成形キャビティ内に射出されるプ
ラスチックの温度を調整するようにしたので、コア部全
体を短時間で所定温度まで加熱できると共にコア部の温
度を均一に保つことができる結果、特に高精度な光学部
品を射出成形によって得ることができる。
【0022】コア部を1×10-2〜1×103Ωcmの範
囲にある体積抵抗率を持ったセラミックスにて形成した
場合には、コア部をより均一に発熱させることができ
る。
【0023】セラミックスとして炭化珪素を採用した場
合には、耐熱性および圧縮強度などに優れたコア部とす
ることができる。
【0024】コア部の成形キャビティに臨む面に金属層
を形成し、この金属層の内側に電気絶縁層を形成した場
合には、金属層に電気が流れるのを阻止してコア部の発
熱分布を均一に保持することができる。
【0025】金属層をニッケルめっきにて形成した場合
には、この金属層の表面を加工することが可能とりな
り、フレネルレンズおよび回折格子などの微細形状の光
学面や、非球面形状の光学面を容易に射出形成すること
ができる。
【0026】金属層の表面を鏡面加工した場合には、こ
れを光学面とする光学部品を容易に射出形成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象となったプラスチック製ペンタプ
リズムの外観を表す斜視図である。
【図2】図1に示したペンタプリズムを射出成形するた
めの本発明による射出成形金型の一実施例の概略構造を
表す断面図である。
【図3】本発明の対象となったプラスチック製両凸レン
ズの外観を表す斜視図である。
【図4】図3に示した両凸レンズを射出成形するための
本発明による射出成形金型の他の実施例の概略構造を表
す断面図である。
【符号の説明】
1 ペンタプリズム 2 側端面 3 取り付け部 4 フランジ部 5 両凸レンズ 6 光学面 11 固定側型板 12 固定側コア部 13 可動側型板 14 可動側コア部 15 成形キャビティ 16 ゲート 17 ランナ 18 スプルー 19 可動側端板 20 ピン駆動装置 21,22 ノックピン 23,24 冷却通路 25,26 電気絶縁層 27,28 電極 29,30 温度センサ 31,32 金属層

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形キャビティにプラスチックを射出し
    て前記成形キャビティに対応した形状の射出成形品を製
    造するための射出成形方法であって、 前記成形キャビティの少なくとも1部に臨むコア部に通
    電し、このコア部自体を発熱させることによって前記成
    形キャビティ内に射出されるプラスチックの温度を調整
    するようにしたことを特徴とする射出成形方法。
  2. 【請求項2】 前記コア部が1×10-2〜1×103Ωc
    mの範囲にある体積抵抗率を持ったセラミックスにて形
    成されていることを特徴とする請求項1に記載の射出成
    形方法。
  3. 【請求項3】 成形キャビティにプラスチックを射出し
    て前記成形キャビティに対応した形状の射出成形品を製
    造するための射出成形金型であって、前記成形キャビテ
    ィの少なくとも1部に臨んで電源に接続されるコア部を
    具え、 このコア部が1×10-2〜1×103Ωcmの範囲にある
    体積抵抗率を持ったセラミックスにて構成され、 前記コア部の他の金型構成部材との当接面に電気絶縁層
    を形成し、前記コア部自体を発熱させるようにしたこと
    を特徴とする射出成形金型。
  4. 【請求項4】 前記セラミックスが炭化珪素であること
    を特徴とする請求項3に記載の射出成形金型。
  5. 【請求項5】 前記コア部の前記成形キャビティに臨む
    面に金属層を形成し、この金属層の内側に電気絶縁層を
    形成したことを特徴とする請求項3または請求項4に記
    載の射出成形金型。
  6. 【請求項6】 前記金属層がニッケルめっきにて形成さ
    れていることを特徴とする請求項5に記載の射出成形金
    型。
  7. 【請求項7】 前記金属層の表面が鏡面加工されている
    ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の射出
    成形金型。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US12510697B2 (en) 2022-03-28 2025-12-30 Canon Kabushiki Kaisha Optical element, optical apparatus, system, and method of manufacturing the optical element

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