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技術 成形品の製造方法、成形用金型およびフレネルレンズを有する光学部材

出願人 キヤノン株式会社
発明者 飛田州亮
出願日 2013年4月2日 (7年8ヶ月経過) 出願番号 2013-077130
公開日 2013年11月14日 (7年1ヶ月経過) 公開番号 2013-230672
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 形状差異 外周輪 枠部上面 SUS配管 調整部品 閉じ込められたガス 封止力 ガス封止
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (17)

課題

外観不良を起こさず転写形状面の全面にわたって均質高品位な形状を転写させることが可能となる、成形品の製造方法および金型を提供する

解決手段

前記中心部転写形状面および側壁面を有する中心部成形部材を枠部転写形状面を有する枠部成形部材に挿入勘合してキャビティの一部を形成し、前記中心部成形部材は前記側壁面に溝部を有し、前記溝部を前記枠部転写形状面より突出させ、前記注入される樹脂が前記中心部転写形状面の形状を転写する前に、前記中心部成形部材の前記側壁面を樹脂でシールして前記中心部形状転写面と前記樹脂との間に前記ガス密閉された空間を形成することを特徴とする。

概要

背景

近年、樹脂射出成形品に求められる精度や機能が高まるにつれて、それに応えるために、様々な射出成形方法が開発されている。そのひとつに、樹脂の射出成形中に金型内気体注入し、樹脂を射出成形するガスアシスト射出成形方法がある。これは、気体を樹脂に作用させることで樹脂の粘度を低下させたり、樹脂を発泡させ、あるいは着色、改質させる方法である。

特許文献1では金型表面状態を高度に成形品転写することができるようにしたガスアシスト射出成形方法が提案されている。この方法は、金型のキャビティ二酸化炭素などの特定のガスを適度なガス圧で満たすとともに樹脂が充填される。これにより、ガスは流動樹脂フローフロントで吸収され、あるいは金型と樹脂の界面に入り込み、樹脂表面層に溶解する。樹脂に溶解したガスは可塑剤として作用し、樹脂の溶融粘度下げ、特に樹脂表面の固化温度を選択的に低下させる。これらにより、薄い樹脂表面層だけ固化温度が下がり、固化温度が金型表面温度以下となれば、樹脂充填工程中の固化が起きない。このような手法により、成形品の金型表面転写性の向上を図るものである。

概要

外観不良を起こさず転写形状面の全面にわたって均質高品位な形状を転写させることが可能となる、成形品の製造方法および金型を提供する 前記中心部転写形状面および側壁面を有する中心部成形部材を枠部転写形状面を有する枠部成形部材に挿入勘合してキャビティの一部を形成し、前記中心部成形部材は前記側壁面に溝部を有し、前記溝部を前記枠部転写形状面より突出させ、前記注入される樹脂が前記中心部転写形状面の形状を転写する前に、前記中心部成形部材の前記側壁面を樹脂でシールして前記中心部形状転写面と前記樹脂との間に前記ガスが密閉された空間を形成することを特徴とする。

目的

本発明はこのような背景技術に鑑みてなされたものであり、金型における成形品へ形状を転写させる面(転写形状面)の全面にわたって均質で高品位な形状を転写させることが可能となる、成形品の製造方法および金型を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

中心部転写形状面、側壁面および枠部転写形状面を有するキャビティに、ガス及び樹脂注入して、前記中心部転写形状面、側壁面および枠部転写形状面の形状を樹脂に転写させる成形品の製造方法において、前記側壁面には溝部が形成され、前記枠部転写形状面から前記溝部までの側壁面が突出するように、前記枠部成形部材に前記中心部成形部材を挿入勘合して前記キャビティを形成することを特徴とする成形品の製造方法。

請求項2

前記枠部転写形状面は、前記枠部成形部材に形成されていることを特徴とする請求項1記載の成形品の製造方法。

請求項3

前記枠部転写形状面は、前記中心部成形部材に形成されていることを特徴とする請求項1記載の成形品の製造方法。

請求項4

前記枠部転写形状面は、前記枠部成形部材および前記中心部成形部材に形成されていることを特徴とする請求項1記載の成形品の製造方法。

請求項5

前記前記溝部から前記枠部転写形状面までの前記側壁面の長さは、20μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の成形品の製造方法。

請求項6

前記溝の幅よりも前記枠部転写形状面の幅の方が広いことを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の成形品の製造方法。

請求項7

前記中心部転写形状面に形成される形状は、フレネルレンズの形状であることを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記載の成形品の製造方法。

請求項8

キャビティにガスを注入するガス供給手段と、樹脂を注入するための樹脂注入手段とを有する成形用金型であって、中心部転写形状面および側壁面を有する中心部成形部材と、枠部転写形状面を有する枠部成形部材と、前記枠部成形部材に設けられたゲートと、を有し、前記側壁面には溝部が形成され、前記枠部転写形状面から前記溝部までの側壁面が突出するように、前記枠部成形部材に前記中心部成形部材を挿入勘合して前記キャビティを形成することを特徴とする成形用金型。

請求項9

前記枠部転写形状面から前記溝部までの側壁面の長さは、20μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項8記載の成形用金型。

請求項10

キャビティにガスを注入するガス供給手段と、樹脂を注入するための樹脂注入手段とを有する成形用金型であって、中心部転写形状面の外周に、側壁面および枠部転写形状面を有し、前記側壁面には溝部が形成された中心部成形部材と、枠部成形部材と、前記枠部成形部材に設けられたゲートと、を有し、前記枠部成形部材に前記中心部成形部材を挿入勘合して前記キャビティを形成することを特徴とする成形用金型。

請求項11

前記枠部転写形状面から前記溝部までの側壁面の長さは、20μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項10記載の成形用金型。

請求項12

外形多角形状の中心部と、前記中心部を囲む枠部と、を有し、前記中心部に溝が形成され、焦点面に画像を結像させるフレネルレンズを有する光学部材であって、前記焦点面から前記枠部上面までの高さより前記溝の頂点部までの高さが低いことを特徴とするフレネルレンズを有する光学部材。

請求項13

前記枠部上面から、前記溝の頂点部までの高さの差は、20μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項12記載のフレネルレンズを有する光学部材。

請求項14

前記格子の斜面部の平面度バラツキは、10nm以下であることを特徴とする請求項12または13記載のフレネルレンズを有する光学部材。

技術分野

0001

本発明はガスアシスト射出成形による成形品の製造方法及び金型に関する。特に、フレネルレンズを有する光学部材に関する。

背景技術

0002

近年、樹脂射出成形品に求められる精度や機能が高まるにつれて、それに応えるために、様々な射出成形方法が開発されている。そのひとつに、樹脂の射出成形中に金型内気体注入し、樹脂を射出成形するガスアシスト射出成形方法がある。これは、気体を樹脂に作用させることで樹脂の粘度を低下させたり、樹脂を発泡させ、あるいは着色、改質させる方法である。

0003

特許文献1では金型表面状態を高度に成形品に転写することができるようにしたガスアシスト射出成形方法が提案されている。この方法は、金型のキャビティ二酸化炭素などの特定のガスを適度なガス圧で満たすとともに樹脂が充填される。これにより、ガスは流動樹脂フローフロントで吸収され、あるいは金型と樹脂の界面に入り込み、樹脂表面層に溶解する。樹脂に溶解したガスは可塑剤として作用し、樹脂の溶融粘度下げ、特に樹脂表面の固化温度を選択的に低下させる。これらにより、薄い樹脂表面層だけ固化温度が下がり、固化温度が金型表面温度以下となれば、樹脂充填工程中の固化が起きない。このような手法により、成形品の金型表面転写性の向上を図るものである。

先行技術

0004

特開平11−245257号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ガスアシスト射出成形方法は、特にフレネルレンズのような精密な形状を高精度に転写させる光学部材を成形する際、好適に用いることができる。一般的なフレネルレンズは、レンズ面が球面で、輪帯の高さは中心輪帯から外周輪帯にかけて徐々に高くなっており、輪帯のピッチ内周から外周まで数十μm程度で一定である。しかし、高精度に形状を転写させなければならない面の全面にわたって均質高品位な形状に転写させることはなかなか難しい。フレネルレンズの一例を図16に示す。図16(a)は上面概念図であり、図16(b)は図16(a)のA−A´の断面概念図である。図中97は第1輪帯、98は第2輪帯、99は第3輪帯、110は第4輪帯、111は第5輪帯、112は第6輪帯、113は第7輪帯、114は第8輪帯、118はゲートの位置を示し、126は額縁状の枠形状を示している。図16に示すような、輪帯は円形状であるが、成形品自体長方形であるようなフレネルレンズは、特に高精度な転写が難しい。輪帯は円形状であるが、成形品自体は長方形であるため、輪帯が円形状から円孤形状に変化する箇所(111から112)と、円弧形状がさらに分割されて短い円孤形状に変化する箇所(112から113)ができてしまう。そのため、同一の金型キャビティ内における、成形品へ形状を転写させる一つの面(転写面)内であっても、円形状、円孤形状、円弧形状がさらに分割された短い円孤形状のそれぞれの部分で成形性が異なるためであると考えられる。つまり、枠形状と干渉のない輪帯は完全な円形状になっているのに対して、輪帯の径が大きくなると枠形状と干渉して輪帯が分割される。前記干渉した輪帯では端部で途切れた円弧形状になっている。ガスアシスト成形では射出された樹脂にキャビティ内に充満したガスが溶融する。前記円形状の溝部ではガスの逃げる箇所がなく溶融が促進されるのに対して、前記円弧形状の溝部では樹脂の流入にともなって円弧形状の端部の溝の切れ目からガスが押し出されるように排出されるために溶融が阻害される。この成形性の差異によって内側と外側の輪帯間に形状差異が生じると考えられる。そのため、円形状から円孤形状に変化する箇所、円弧形状がさらに分割されて短い円孤形状に変化する箇所で、成形品に筋が現れてしまう場合があった。

0006

本発明はこのような背景技術に鑑みてなされたものであり、金型における成形品へ形状を転写させる面(転写形状面)の全面にわたって均質で高品位な形状を転写させることが可能となる、成形品の製造方法および金型を提供するものである。

課題を解決するための手段

0007

上記問題を解決するために本発明の成形品の製造方法は、中心部転写形状面、側壁面および枠部転写形状面を有するキャビティに、ガス及び樹脂を注入して、前記中心部転写形状面、側壁面および枠部転写形状面の形状を樹脂に転写させる成形品の製造方法において、前記中心部転写形状面および側壁面を有する中心部成形部材を、枠部転写形状面を有する枠部成形部材に挿入勘合してキャビティの一部を形成し、前記中心部成形部材は前記側壁面に前記中心部転写形状面から続く溝部を有し、前記樹脂が前記中心部転写形状面の形状を転写する前に、前記溝部から前記枠部転写形状面までの前記側壁面を樹脂でシールして前記中心部転写形状面と前記樹脂との間に前記ガスが密閉された空間を形成することを特徴とする。

0008

本発明の成形用金型は、キャビティにガスを注入するガス供給手段と、樹脂を注入するための樹脂注入手段とを有する成形用金型であって、中心部転写形状面および側壁面を有する中心部成形部材と、枠部転写形状面を有する枠部成形部材と、を有し、前記側壁面には溝部が形成され、前記枠部転写形状面から前記溝部までの側壁面が突出するように、前記枠部成形部材に前記中心部成形部材を挿入勘合して前記キャビティを形成することを特徴とする。

0009

本発明のフレネルレンズを有する光学部材は、外形多角形状の中心部と、前記中心部を囲む枠部と、を有し、前記中心部に格子が形成されたフレネルレンズを有する光学部材であって、前記枠部上面と、前記格子の頂点部に段差を有していることを特徴とする。

発明の効果

0010

精密な形状を転写して成形される成形品において、精密な形状転写面全面にわたって均質で高品位な形状を得ることが可能となる。特に、転写形状面内における形状の変化による成形条件の変化によって起こる外観不良を低減することが可能である。

図面の簡単な説明

0011

第一の実施形態を説明する図
フレネルレンズを有する光学部材(フォーカシングスクリーン)を説明する図
ガスアシスト射出成形用金型の一例を示す概略図
中心部成形部材と枠部成形部材との関係を説明する図
他の実施形態を説明する図
第二の実施形態を説明する図
第二の実施形態を説明する図
他の実施形態を説明する図
他の実施形態を説明する図
他の実施形態を説明する図
実施例1を説明する図
実施例4を説明する図
実施例4を説明する図
実施例6を説明する図
実施例7を説明する図
従来のフレネルレンズを有する光学部材(フォーカシングスクリーン)を説明する図

0012

以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

0013

(第一の実施形態)
図1は、本発明に係わる成形品の製造方法の一例である第一の実施形態を説明する図である。本発明に係わる成形品の製造方法は、光学部材の製造に好適に用いることができる。特に、フレネルレンズのような精密な形状を高精度に転写させなければならない光学部材の製造に好適に用いることができる。本実施形態では、成形品の一例としてフレネルレンズを有する光学部材(フォーカシングスクリーン)の製造方法について説明する。

0014

図1において、図1(a)は、キャビティの一部を示す概略図である。21は中心部成形部材であって、フレネル格子や回折格子等の溝形状を転写するための転写形状が削り込まれた中心部転写形状面30を有する。中心部成形部材21の外周を囲むように枠部成形部材38が配置され、枠部成形部材38は枠部転写形状面23を有する。図1(b)〜(d)は、図1(a)のB−B´断面の一部を示した概略図である。図1(e)は、中心部成形部材は側面が露出するように、図1(a)のC−C´断面の一部を示した概略図である。図1(e)に示すように、中心部成形部材に、溝等の形状を削り込むと、中心部成形部材の側壁面211にも中心部転写形状面から続く溝部212が形成される。213は溝部の底部であり、側壁面211が最も深く削り込まれる部分(側壁面の最も低い部分)である。溝部212は、枠部転写形状面23より突出させておく。このようにすることで、溝部212から枠部転写形状面23までの側壁面を樹脂でシールして中心部転写形状面と樹脂との間にガスが密閉された空間を形成することができる。枠部転写形状面から溝部までの側壁面の長さWは、20μm以上100μm以下としておくことが好ましい。枠部転写形状面から溝部までの側壁面の長さWは、溝部の底部213から枠部転写形状面を含む平面231に対する垂線232を下ろし、垂線232が平面231と交わる点233と底部213との距離を測定することで求めることができる。

0015

図4は、中心部成形部材21と枠部成形部材38との関係を説明する図である。枠部成形部材は、ダイセットであってもよい。また、可動側であっても固定側であってもよいが、離型のしやすさから、可動側であることが好ましい。24は、枠部成形部材(ダイセット)38に形成され中心部成形部材21を収納するための入れ子ポケットである。図4(a)は枠部成形部材(ダイセット)38の空隙部(ポケット)24に、中心部成形部材21を挿入勘合させる前の状態であり、図4(b)は挿入勘合させた後の状態である。図4(c)は、中心部成形部材が枠部成形部材(ダイセット)の入れ子ポケットに挿入勘合された状態の断面図(部分拡大図を含む)である。図中21は中心部成形部材、22は溝部の底部213の位置を示す補助線、23は枠部転写形状面、24は枠部成形部材(ダイセット)の入れ子ポケット、25は隙間(クリアランス)である。40は枠部転写形状面と溝部までの側壁面の長さを変えるための調整部品である。枠部成形部材(ダイセット)の入れ子ポケット24の口元にはフレネル成形品の枠26を転写させるための段付き部27が形成されている。38は枠部成形部材(ダイセット)を示している。フレネル等の格子形状を転写させるための中心部転写形状面を加工するためには、旋削加工が適している。このため、枠部成形部材(ダイセット)に直接加工することは困難である。中心部成形部材21を別体で製作し、この形状成形部材を枠部成形部材(ダイセット)38の入れ子ポケット24に挿入勘合することによって金型として一体を成すことができる。また、これにより中心部成形部材21と枠部成形部材(ダイセット)38の間に、隙間(クリアランス)25が形成される。クリアランス25は10μm以上50μm以下が好ましい。

0016

図3は、ガスアシスト射出成形用金型の一例を示す概略図であり、枠部成形部材が可動側ダイセットである例を示す。図3において、19はシリンダ、20はスクリュであり、スクリュ20を回転させて溶融された樹脂をシリンダ19からキャビティに注入する(樹脂注入手段)。21は中心部成形部材、28はキャビティ、33は配管、34はガス供給装置である。ガス供給装置34から配管33通してキャビティにガスが供給される(ガス供給手段)。35は固定側取り付け板、36は可動側取り付け板、37は固定側ダイセット、38は可動側ダイセット、39はエジェクタロッド、40はエジェクタプレートを示している。中心部成形部材21と可動側ダイセット38と固定側ダイセット37とで形成される空間(キャビティ)に、ガスと樹脂を注入して成形品を成形する。中心部成形部材21は、可動側ダイセット38の空隙部(ポケット)に挿入勘合され、固定側ダイセット37との間に空間(キャビティ)を形成する。

0017

相手側のダイセット(図3においては、固定側ダイセット)にも空隙部(ポケット)を形成してもよい。この空隙部(ポケット)に、例えばマイクロレンズアレイを成形するための形状を加工した成形部材を挿入嵌合してもよい。これにより、フレネルレンズの反対面にマイクロレンズアレイが形成されたフォーカシングスクリーン等の光学部品を成形することも可能である。

0018

注入されたガスを金型内に保持するために、型材分割部にはシール材が組み込まれているが、図では省略している。

0019

次に、この金型を用いた成形品の製造方法の一実施形態について説明する。まず、ガス供給装置34から配管33を通してキャビティ28にガスを注入するとともに、スクリュ20を回転させて溶融された樹脂をシリンダ19からゲートを介してキャビティに注入する。ガスを注入するタイミングは、樹脂を注入する前であってもよいし、同時であってもよいし、注入開始直後に行なってもよい。ゲートは前記枠部成形部材に設けておくことが好ましい。

0020

樹脂がキャビティに至ると、中心部成形部材21と可動側ダイセット38の間の隙間(クリアランス)25からガスが押し出される。保圧がかかり切っていない段階では、中心部転写形状面30が完全に樹脂に転写されず、中心部転写形状面30と樹脂29の間に、ガス31が閉じ込められる密閉空間39が存在する。図1(b)は、この状態を示したものである。前述したように、側壁部211に形成される溝部212の最も低い部分(深い部分)213を、枠部転写形状面23から突出させておく。このような構成にすることにより、樹脂充填時に中心部成形部材の周囲に樹脂が回り込むスペースが形成され、回り込んだ樹脂を、樹脂が中心部転写形状面の形状を転写する前に、溝部から枠部転写形状面までの側壁面と十分密着させることができる。これにより中心部転写形状面と樹脂の間の空間を封止し、密閉空間とすることができる。枠部転写形状面から溝部までの側壁面の長さWを、20μm以上100μm以下としておくことが好ましい。側壁面211に、枠部転写形状面から溝部までの側壁面の長さWが、一部分でも20μmより短い部分が存在すると、樹脂による封止ができなくなる部分が発生し、その部分はガスが抜けてしまう。よって中心部転写形状面の全面に一律に均一な転写を行なうことができなくなる。具体的には、樹脂に溶け込むガスの量が、中心部転写形状面と樹脂の間の空間を封止し、密閉空間にガスが閉じ込められている輪帯と、樹脂による封止ができず、ガスが抜けてしまった輪帯とでは成形条件に違いが生じてしまう。この成形条件の違いにより、離型後、ガスが閉じ込められて充分に樹脂にガスが溶け込んだ輪帯と、ガスが抜けてしまいガスの溶け込みが不十分だった輪帯とで、成形品の輪帯斜面部の変形量(斜面部の平面度)にバラツキが生じてしまうことがあった。この変形量(斜面部の平面度)の異なる部分がかげりとなって成形品に筋が表れてしまう。また、100μm以上になると離型抵抗が増大してしまい離型不良が生じやすい。さらに、枠部の幅Yは中心部転写形状面の溝の幅Xより広いことが好ましく、0.30mm以上としておくことがより好ましい。枠の幅が狭過ぎると側壁面211に樹脂が回り込みにくくなり、封止力が弱まるからである。このような構成にすると、溝よりも枠部の体積が大きいために枠部に優先的に樹脂を充填させることができ、より多くのガスを密閉空間に閉じ込めることができる。また、樹脂をキャビティに注入するための入り口であるゲートを、前記枠部成形部材に設けておくことによっても枠部に優先的に樹脂を充填させることができる。密閉空間39に閉じ込められたガスは、樹脂に溶融し可塑化作用を及ぼす。可塑化作用を受けた樹脂は粘度が下がる。

0021

この状態になった後に保圧工程に移行させる。所定の樹脂圧がかかることで前記密閉空間39が徐々に押しつぶされる。図1(c)はこの状態を示したものである。可塑化し粘度が下がっている樹脂は、保圧工程にて内圧がかかると、中心部転写形状が均一に高精度に転写される。中心部成形部材の周囲を樹脂により封止しているため中心部成形部材の中心部転写形状面の全面に均一にガスが作用し、転写が完了する。図1(d)、図1(e)は、この状態を示したものである。別途シール構造を設けることなく、中心部転写形状面の全面に一律にガスを密閉することができる金型構造を得ることができる。こうして得られた成形品は全輪帯が均一に成形されているため、外観不良のない良品を得ることができる。

0022

本実施形態においては、側壁部211に形成される溝部212が複数ある例を示したが、一つであっても本発明の効果は発現される。また、溝部が複数ある場合においては、全ての枠部転写形状面から溝部までの側壁面の長さWを、20μm以上100μm以下としておくことが好ましい。しかし、複数の溝部のうちの一つであっても、枠部転写形状面から溝部までの側壁面の長さWを20μm以上100μm以下としておくと一部分ではあるが本発明の効果は発現される。溝部の形状は、断面形状が本実施形態に示すような三角形状に限るものではない。曲面形状であってもよいし、多角形状でも、自由な形状であってもよい。

0023

次に、本実施形態に係わる成形品の製造方法によって製造される成形品の一例について、図2を用いて説明する。図2は、成形品の一例としてフレネルレンズを有する光学部材(フォーカシングスクリーン)を説明する図である。図2(a)はフレネルレンズが形成された光学部材(フォーカシングスクリーン)の上面概念図である。図2(b)は図2(a)のA−A’の断面概念図である。図2(c)は図2(a)のD−D’の断面概念図である。外形が多角形状の中心部21’と、前記中心部を囲む枠部26と、を有し、前記中心部21’に格子(輪帯)が形成されている。7は第1輪帯、8は第2輪帯、9は第3輪帯、10は第4輪帯、11は第5輪帯、12は第6輪帯、13は第7輪帯、14は第8輪帯である。18はゲートの位置を示す。23’は枠部上面を示す。フレネルレンズは、レンズ面を切り出して同心円状に平面に並べた輪帯構造をしており、プリズム集合体としてとらえることもできる。一般的にレンズにパワーをもたせようとすると曲率が増大しレンズが厚くなるが、フレネルレンズとすることによって平板でありながら集光機能を持たすことができるためコンパクト化、高集積化することが可能になる。輪帯は円形状であるが成形品自体は長方形であるような光学部材は、特に高精度な転写が難しく、隣接する各輪帯の斜面部の平面度にバラツキが生じてしまうことがあった。しかし、本実施形態の光学部材は、輪帯の頂点部と枠部との交点22’と枠部上面を含む平面23’との間の長さW’を20μm以上100μm以下とすることで、隣接する各輪帯の斜面の平面度のバラツキを10nm以下に抑えることができる。これにより、成形品に筋などによる外観不良や光学特性の低下を抑えることができる。輪帯の頂点部と枠部との交点22’と枠部上面を含む平面23’との間の長さ(段差)W’を、枠部上面の、前記格子の頂点部からの長さと定義する。また、隣接する各輪帯の斜面部の平面度バラツキは、以下のように求めることができる。まず、前記各格子(輪帯)ごとに、斜面部の数点を計測点として設定し、すべての輪帯において平面度を測定する。そして、隣接する輪帯の平面度の差異の最大値最小値を平面度のバラツキとする。

0024

フレネルレンズを有する光学部材としては、図2に示すようなカメラファインダの中にあるフォーカシングスクリーンの他、背面投影型スクリーンや、オーバヘッドプロジェクタコンデンサーレンズ、などにも適用できる。

0025

また、中心部21’の外形形状は、長方形であっても、図5に示すような5角形等多角形状のものであって、それ以外の形状であってもよい。

0026

また、枠部の転写面は平面である必要はない。曲面や段付き等の微細形状を含んだ形状であってもよい。

0027

(第二の実施形態)
第一の実施形態では、中心部成形部材21を収納するための空隙部(入れ子ポケット)を有する枠部成形部材(ダイセット)に、枠部転写形状面を形成した例を示した。しかし、中心部成形部材に枠部転写形状面を形成することも可能である。この形態を第二の実施形態として次に説明する。図6は、第二の実施形態を示す図である。図4と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図6(a)は、側壁面42が形成された中心部成形部材43を示している。中心部転写形状面の外縁全周に切り欠きを形成することで、中心部転写形状面の外周部に枠部転写形状面44と側壁面42を形成する。

0028

図6(b)、図6(c)は中心部成形部材43と枠部成形部材(ダイセットでもよい)38との関係を説明する図である。図6(b)は前記中心部成形部材43が枠部成形部材(ダイセットでもよい)38に組み付けられた状態である。図中45はゲート、43は中心部形状転写面である。図6(c)は、図6(b)のE−E’断面を示した概略図であり、中心部成形部材43が枠部成形部材(ダイセットでもよい)38に組み付けられた状態の断面図(部分拡大図を含む)である。図中43は中心部成形部材、44は中心部成形部材における枠部転写形状面、27は枠部成形部材の、成形品の枠部の外壁を転写する面である。

0029

図7図6で説明した中心部成形部材43を図3に示したガスアシスト射出成形用金型に組み込んだ状態を示す。図7(a)は、金型を開いた状態で、可動側の金型を固定側から見た概略図である。図7(b)は、キャビティに、ガスと共に樹脂を流し込んだ状態を図示した概略図である。43は中心部成形部材であって、フレネル格子の溝形状を転写するための転写形状が削り込まれた中心部転写形状面30を有する。中心部成形部材43の外周全周には切り欠きを有し、枠部転写形状面44となる。ダイセットには、空隙部(入れ子ポケット)を形成する。そして、このポケットに中心部成形部材43が挿入される。この中心部成形部材43と枠部成形部材(ダイセット)38の境界部にはクリアランス25が存在する。45はゲートである。図7(b)は図7(a)のF−F’断面の一部を示した概略図である。図7(b)は保圧工程において、中心部成形部材30の外周に形成された切り欠きによって形成される枠部転写形状面44と側壁面42と枠部成形部材(ダイセット)によって形成された枠部に沿って樹脂が回り込む。これにより、樹脂が側壁面42に密着し、中心部転写形状面30と樹脂29の間の空間を封止し、密閉空間39を形成する。これにより中心部転写形状面30に均一にガスが封止され保持される。

0030

このような構成とすることで、中心部転写形状面30から、中心部成形部材43とダイセット38の間に存在するクリアランス25までの距離を遠ざけることができる。また、樹脂充填時に、切り欠き部によって形成される側壁面42と枠部転写形状面44の二面でシールされるため、中心部転写形状面におけるガス封止効果が高まり、より高品質な成形品が得られる。

0031

第一の実施形態で説明した枠部成形部材(ダイセット)で成形品の枠部を形成する構成では、枠部転写形状面に対して中心部転写形状面における溝部を突出させるために、中心部成形部材の下面に厚み調整用部品40を組み込む必要がある。何回もテスト成形して微調整することが必須となるため、金型製作の労力が増大する。これに対して、本構成であれば、枠部転写形状面から溝部までの側壁面の長さW(側壁面の高さ)が切り欠きの加工量によって決まるため、金型製作の労力を軽減できる。

0032

また、切り欠きにより形成される形状(側壁面と枠部転写形状面の形状)は細かい制約を受けない。

0033

図8(a)に示すように切り欠きは一段である必要はなく、二段以上の階段形状であっても良い。図8(b)に示すように切り欠きは直角である必要はなく、曲面であっても良い。図8(c)に示すように切り欠きは直角である必要はなく、矩形であっても良い。

0034

また、切り欠きは中心部転写形状面の外周全周に施す必要はない。図9に示すように、長方形の輪郭の四辺の内二辺だけに切り欠きを設けても良い。

0035

また、図10に示すように切り欠き形状の一部と枠部成形部材(ダイセットでもよい)一部を転写することによって枠部を形成する構成でも、良品を得ることができる。図10では中心部成形部材における枠部転写面44と、枠部成形部材(ダイセット)における枠部転写面23の高さが同一となっているが、差が有っても良い。

0036

上記を適宜組み合わせた構成を採用することができる。

0037

以下、実施例、比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

0038

(実施例1)
実施例1では、第一の実施形態で説明した金型を用いて、図11に示すフォーカシングスクリーンを成形した。

0039

樹脂材料アクリル樹脂、ガスは二酸化炭素を使用した。ガス供給装置によって液化二酸化炭素ボンベから取り込んだ二酸化炭素を50℃、8MPaに加温、加圧し、可塑化装置スクリュ位置の信号をトリガーとして成形機連動して金型へガスの注入を行なった。成形機とガス供給装置は内径1.6mm、長さ5mのSUS配管で接続した。スクリュ径はφ25とした。フォーカシングスクリーンの厚みDは1.3mm、枠形状は長手方向寸法Nは29mm、短手方向長さMは18.5mmの長方形とした(図6)。枠の幅は短手部Xで1.9mm、ゲート側長手部Zで1.3mm、反ゲート側長手部Yで0.65mmとした。格子(輪帯)溝のピッチは30μm、最外周の溝の深さは約19μmとした。溝の底面部のバラツキを1μm以下とし、枠部転写形状面の高さは全周±1μmの精度で製作した。

0040

金型は、キャビティを1つ有し、ゲートは厚さ1mmのファンゲートとした。
上記装置構成にて、射速2mm/s、保圧62.5MPaでキャビティにガスと樹脂を注入した。溝部から枠部転写形状面までの側壁面の長さW41.4μmとして成形を行なった。溝部から枠部転写形状面までの側壁面の長さWは中心部成形部材の下面に調整部品40を挿入することで調整した。

0041

外観不良は確認されず良品が得られた。

0042

(実施例2)
実施例1の溝部から枠部転写形状面までの側壁面の長さWを6.5μmとした以外は、実施例1と同様の方法で成形を行なった。
外観不良は確認されず量品が得られた。成形品に内接円状の線がうっすら視認されたが問題ない範囲であった。

0043

(実施例3)
実施例1の溝部から枠部転写形状面までの側壁面の長さWを16.8μmとした以外は、実施例1と同様の方法で成形を行なった。
成形品に内接円状の線がうっすら視認されたが問題ない範囲であった。

0044

(比較例1)
実施例1の溝部を枠部転写形状面と同じ位置(高さ)とした以外は、実施例1と同様の方法で成形を行なった。成形品に内接円上の線がはっきり視認された。

0045

(実施例4)
実施例4では、図12に示すフォーカシングスクリーンを成形した。

0046

厚みDは1.5mm、枠形状は長手方向寸法Nは40mm、短手方向長さMは28mmの長方形とした(図12)。格子溝のピッチは35μm、最外周の輪帯の高さは約27μmとした。枠の幅は全周X,Y,Zにおいて0.5mmとした。

0047

金型は成形品のサイズに相当するキャビティを2つ有し、ゲートは厚さ1mmのファンゲートとした。図13ランナー33、ゲート34を含む可動側キャビティの略図を示す。

0048

その他の成形条件、設備は実施例1と同じである。

0049

実施例1では高精度加工を施すことで、溝の底面部のバラツキを1μm以下とし、枠部転写形状面の高さは全周±1μmの精度で製作した。しかし、このようにキャビティの全周において前記突出量Wを均一とする必要はなく、キャビティ全周における前記突出量Wが一定の範囲で収まっていればよい。

0050

図13に示すのは、キャビティの周囲7点における測定点の位置であり、表1に、各測定点で測定した突出量Wの測定結果を示す。一部分、転写が不十分である箇所が見られたが、外観には問題ない範囲であった。

0051

(実施例5)
実施例4の測定点ロの突出量を41μmとし、それ以外は実施例2と同様の方法で成形を行なった。全ての測定点において突出量Wが20μm以上100μm以下でありであった。外観不良は確認されず良品が得られた。キャビティ全周における突出量Wが少なくとも20μm以上であることがより好ましいことがわかった。

0052

0053

(実施例6)
実施例6では、図14に示すフォーカシングスクリーンを成形した。

0054

樹脂材料はアクリル樹脂、ガスは二酸化炭素を使用した。ガス供給装置によって液化二酸化炭素のボンベから取り込んだ二酸化炭素を50℃、8MPaに加温、加圧し、可塑化装置のスクリュ位置の信号をトリガーとして成形機と連動して金型へガスの注入を行なった。成形機とガス供給装置は内径1.6mm、長さ5mのSUS配管で接続した。スクリュ径はφ25とした。フォーカシングスクリーンの厚みDは1.3mm、枠形状は長手方向寸法Nが29mm、短手方向長さMが18.5mmの長方形とした(図9)。枠の幅は短手部Xで1.9mm、ゲート側長手部Zで1.3mm、反ゲート側長手部Yで0.30mmとした。格子(輪帯)溝のピッチは30μm、最外周の溝の深さは約19μmとした。溝の底面部のバラツキを1μm以下とし、枠部転写形状面の高さは全周±1μmの精度で製作した。

0055

金型は、キャビティを1つ有し、ゲートは厚さ1mmのファンゲートとした。

0056

上記装置構成にて、射速2mm/s、保圧62.5MPaでキャビティにガスと樹脂を注入した。溝部から枠部転写形状面までの側壁面の長さW20μmとして成形を行なった。溝部から枠部転写形状面までの側壁面の長さWは中心部成形部材の下面に調整部品40を挿入することで調整した。成形品に内接円状の線がごくわずか視認されたが、良品と遜色なかった。

0057

(実施例7)
図15に示すフォーカシングスクリーンを成形した以外は、実施例6と同様の方法で成形を行なった。図15に示すフォーカシングスクリーンは、図14に示すフォーカシングスクリーンと比較して、反ゲート側長手部の枠の幅Yが狭く、Yが0.10mmとなっている。
成形品に内接円状の線がうっすら視認されたが問題ない範囲であった。成形品全周における枠の幅が少なくとも0.30mm以上であることがより好ましいことがわかった。

0058

(実施例8)
実施例8では、図14に示すフォーカシングスクリーンを成形した。

0059

中心部転写形状面の端部全周を切り欠いた、第二の実施形態(図6参照)で説明した中心部成形部材43を用い、側壁面42、枠部転写形状面44を転写することによって枠部を形成するとした以外は、実施例6と同様の方法で成形を行った。

実施例

0060

枠部転写形状面から溝部までの側壁面の長さSは50μm、枠部の幅Tは300μmとした。外観不良は確認されず良品が得られた。

0061

21 中心部成形部材
211側壁面
212 溝部
213 溝部底部
23 枠部転写形状面
231 枠部転写形状面を含む平面
232垂線
233 垂線232が平面231と交わる点
24入れ子ポケット
29樹脂
30 中心部転写形状面
31ガス
38 枠部成形部材(可動側ダイセット)
39密閉空間

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