專利名稱：塑料模塑品的成形方法和成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等光學(xué)掃描系統(tǒng)、攝像機(jī)等光學(xué)裝置、光盤等所用塑料模塑品的成形方法和成形裝置。特別涉及復(fù)制鏡面、微細(xì)凹凸花紋等的塑料模塑品的成形方法和成形裝置。
背景技術(shù)：
通常，注射模塑品成形方法是這樣一種方法將模具溫度加熱到模塑用樹脂的熱變形溫度上下，將熔融樹脂注射充填到該模具的容積一定的型腔中，邊進(jìn)行保壓控制邊使之慢慢冷卻，之后，打開模具將模塑品取出。
但是，這種方法由于樹脂冷卻時(shí)的溫度分布為其壓力分布，在成形厚壁、偏壁的模塑品時(shí)，在可縮短成形周期的偏壁部發(fā)生壓力殘留，此外，在厚壁部發(fā)生氣孔，因此存在不能得到高精度模塑品的缺點(diǎn)。
作為不產(chǎn)生這種缺陷的注射模塑成形方法，存在例如特開平3-128218號(hào)公報(bào)所述方法(下稱現(xiàn)有技術(shù)例1)。該方法是通過使與形成有鏡面等的復(fù)制面相對的非復(fù)印面或形成粗面、或進(jìn)行使浸濕性變低的表面處理、或使用多孔質(zhì)材料，且在溶融樹脂注射充填到型腔內(nèi)結(jié)束之前即停止注射，且不進(jìn)行保壓就使樹脂冷卻固化，從而，因熔融樹脂和復(fù)制面及非復(fù)制面的接合力不同，使氣孔發(fā)生于非復(fù)制面上，防止了氣孔發(fā)生于復(fù)制面上。
還有，作為其他的注射模塑成型方法，存在如特開平2-175115號(hào)公報(bào)所述方法(下稱現(xiàn)有技術(shù)例2)。該方法是這樣的在與模塑品的非復(fù)制面相接觸的模具表面上設(shè)置和壓力氣體相連通的多孔質(zhì)部件，向這樣的模具的型腔中注射充填熔融樹脂，從充填熔融樹脂在型腔中的作業(yè)結(jié)束后的保壓到冷卻工序中，通過多孔質(zhì)部件向模塑品的非復(fù)制表面供給壓縮氣體。根據(jù)該方法，可以在圓筒狀的透鏡壁薄的透鏡側(cè)面上產(chǎn)生氣孔。
還有，作為其他的模塑成型方法存在如特開平6-304973號(hào)公報(bào)所述的方法(下稱現(xiàn)有技術(shù)例3)。該方法是通過使非復(fù)制面經(jīng)通氣孔和大氣相連通，在開始向型腔內(nèi)注射充填熔融樹脂之后，到樹脂冷卻結(jié)束之間，使樹脂的復(fù)制面和非復(fù)制面間發(fā)生壓力差，從而將氣孔誘發(fā)于樹脂的非復(fù)制面。
再有，作為其他的模塑成型方法，存在如特開平6-315961號(hào)公報(bào)所述的方法(下稱現(xiàn)有技術(shù)例4)。該方法是通過將模具的復(fù)制面的溫度加熱保持于高溫，從開始向型腔內(nèi)注射充填熔融樹脂之后，到樹脂的冷卻結(jié)束之間，高溫加熱樹脂的復(fù)制面一側(cè)，從而將氣孔誘發(fā)于樹脂的非復(fù)制面上。
以往的注射模塑模具包括構(gòu)成具有一定容積型腔的成型面，形成于模塑面上、將鏡面復(fù)制在模塑品上的復(fù)制面，以及在模塑面上以一定面積開口的注入口。熔融樹脂經(jīng)注入口被充填入型腔內(nèi)，冷卻后成形，高精度地成形例如反光鏡、透鏡、或棱鏡等塑料光學(xué)元件。以此種注射模塑模具成形的模塑品，作為光學(xué)元件要求有均一性的屈光度、高精度的鏡面。而熔融樹脂在固化收縮時(shí)，有時(shí)會(huì)在要求具有高精度的鏡面產(chǎn)生氣孔。
以往為解決這個(gè)問題，有如特開平3-128218號(hào)公報(bào)、特開平8-234005號(hào)公報(bào)、特開平3-151218號(hào)公報(bào)及特開平3-281213號(hào)公報(bào)上記載的注射模塑模具與模塑方法(下稱現(xiàn)有技術(shù)例5)。上述注射模塑模具與模塑方法是將與復(fù)制面相對的成形面制成粗面，向型腔內(nèi)充填樹脂即將結(jié)束之前停止注入，不進(jìn)行保壓，靠冷卻固化時(shí)熔融樹脂與復(fù)制面和粗面的密著力的差，使氣孔發(fā)生在粗面一側(cè)，以防止氣孔發(fā)生在鏡面上。
另在特開平3-151218號(hào)公報(bào)上，記載著將與復(fù)制面相對的成形面制成粗面的同時(shí)，在型腔外設(shè)一流入佘剩熔融樹脂的溢流部(下稱現(xiàn)有技術(shù)例6)。當(dāng)開始充填溢流部之時(shí)，停止注入，不進(jìn)行保壓，靠冷卻固化時(shí)熔融樹脂與復(fù)制面和粗面間的密著力之差，使氣孔生成在粗面一側(cè)。
但是，以往技術(shù)因?qū)⒛＞邚?fù)制面相對的模塑面制成粗面，雖可以成型僅以單面為鏡面的光學(xué)元件(如反光鏡)，但限制了鏡面的成形位置及成形鏡面數(shù)，如透鏡、棱鏡等光學(xué)元件則不能以此法成形。根據(jù)復(fù)制面及粗面構(gòu)成材料和熔融樹脂的材料不同，密著力發(fā)生相反的變化，從而使氣孔生成在鏡面部的問題也有發(fā)生。上述現(xiàn)有技術(shù)例5要求在填充將要結(jié)束時(shí)停止注射，這是非常困難的，一旦錯(cuò)過時(shí)機(jī)，復(fù)制面及粗面的密著力發(fā)生相反變化，會(huì)產(chǎn)生氣孔生成于鏡面，或熔融樹脂不足等結(jié)果。上述現(xiàn)有技術(shù)例6雖能使停止填充熔融樹脂時(shí)機(jī)的時(shí)間范圍擴(kuò)大。但在模塑品上會(huì)生成一個(gè)溢料部，需要有一個(gè)切除溢料部的工序。不僅會(huì)增加成本，而且如果注入口面積過小的話，復(fù)制面及粗面的密著力發(fā)生相反變化，會(huì)在鏡面上發(fā)生氣孔。如果過大，會(huì)產(chǎn)生熔融樹脂不足的問題。
為解決這樣的問題，在此之前，本申請人曾提供一種模具通過在模塑材料的鏡面部與限定的位置之間產(chǎn)生壓力差，從而不必對模塑材料進(jìn)行嚴(yán)格控制，即可使氣孔生成于鏡面以外，能得到具有不產(chǎn)生內(nèi)部形變的高精度鏡面的模塑品(特開平6-304973號(hào)公報(bào))。
所述模具包括一對具有下述結(jié)構(gòu)的模具具有構(gòu)成一定容積型腔的成型面，形成于該成形面上的至少有一個(gè)以上、在模塑品上可以復(fù)制鏡面的復(fù)制面，開口于上述成形面上以向型腔內(nèi)充填注射熔融模塑材料的澆口，通過澆口向型腔中注射熔融模塑材料，冷卻后形成模塑品，在上述模塑面的復(fù)制面以外的表面上，至少開設(shè)一個(gè)以上面積一定的通氣口，及開設(shè)至少一個(gè)以上通過該通氣口向模塑材料施加一定氣壓的連通孔，該模具的特征是在對應(yīng)模塑成形材料的鏡面部與對應(yīng)通氣口的通氣口部之間，使氣壓產(chǎn)生，以使氣孔發(fā)生于該通氣口部。即，根據(jù)該模具，使空氣通過通氣口及連接孔，與被復(fù)制面所復(fù)制的鏡面處的模塑材料相接觸，使冷卻速度降低的同時(shí)，在通氣口部加以一定的氣壓，使模塑材料的鏡面部與通氣口之間產(chǎn)生一定的壓力差，這樣可以在通氣口部使氣孔有選擇地發(fā)生，不使其發(fā)生在鏡面部，從而模具的復(fù)制面能夠高精度地復(fù)制成形。此外，因使氣孔有選擇地產(chǎn)生于通氣口部，向型腔內(nèi)充填模塑材料的充填量易于控制，可成形無內(nèi)部形變的模塑品。結(jié)果便可以成形得到具有沒有內(nèi)部形變的高精度鏡面的模塑品。
另外，特開平6-304973號(hào)公報(bào)上所記載的上述注射模塑模具的連通孔上可以連接輸送空氣的壓縮裝置，以通過通氣口在模塑材料的通氣口部加以空氣壓力。由于連通孔可以連接壓縮裝置，由壓縮裝置使模塑材料的鏡面部與通氣口部之間發(fā)生任意空氣壓力差，可以使氣孔發(fā)生在通氣口部。還有，壓力差的調(diào)整也容易，能不使其發(fā)生內(nèi)部形變，可以得到高精密度的鏡面。
現(xiàn)有技術(shù)中，存在如特開平6-30973號(hào)公報(bào)所公開的注塑模具，在構(gòu)成用于成形模塑光學(xué)元件形狀的型腔的至少一個(gè)模塑面上，具有在模塑品上復(fù)制高精度鏡面的復(fù)制面。在該模具中，在由復(fù)制面復(fù)制的鏡面以外的模塑材料上，故意使氣孔發(fā)生，可以得到內(nèi)部形變小，具有高精度鏡面的模塑品。
該特開平6-30973號(hào)公報(bào)開示的注射模塑模形由圖31表示。圖中201為模具的固定部分，202為可動(dòng)部分，203a、203b為鏡面模片(てま)，204為基準(zhǔn)面一側(cè)的模具鑲塊，205是使氣孔生成面的模具鑲塊，鏡面模片203a、203b的型腔206內(nèi)的端面為鏡面部M1、M2。在模具鑲塊205上設(shè)通氣口207和與其相連的連通孔208。經(jīng)連通孔208及通氣口207向型腔206導(dǎo)入壓縮空氣209，通過向面對模具鑲塊205一側(cè)的模塑材料210的側(cè)面施加一定的空氣壓、在與模塑品的通氣口207對應(yīng)面上有選擇地使氣孔發(fā)生，可以模塑得到內(nèi)部形變小、具有高精度鏡面的模塑品。
圖32是模具鑲塊205的型腔206內(nèi)側(cè)面的側(cè)面圖，圖33是做為用圖31的注射模塑用模具成形的模塑品之例的、透鏡211的斜視圖(A)，和表示透鏡211與通氣口207位置關(guān)系的圖(B)。該透鏡211有彎曲的上表面212和底表面213，上表面212及底表面213由鏡面模片203a、203b的鏡面部M1、M2成形為鏡面。其中一面214在模具鑲塊204一側(cè)，另一面215在模具鑲塊205一側(cè)的位置上。在模具鑲塊205上設(shè)的通氣口207是沿著該透鏡211的側(cè)面215的長度方向設(shè)置的。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，使用該注射模塑模具，導(dǎo)入壓縮空氣209的情況下，持續(xù)導(dǎo)入時(shí)間超過型腔206內(nèi)模塑材料(樹脂)內(nèi)壓降到0時(shí)，可以切實(shí)控制氣孔(參照圖34)。到型腔206的內(nèi)壓降至0為止，做為模塑材料的樹脂與模具是密切接觸的，因在此之后的時(shí)間里氣孔生成，所以有必要以比內(nèi)壓達(dá)到0更長的時(shí)間施加氣壓。但在這種情況下，壓縮空氣209可能會(huì)流到鏡面部M1、M2，其結(jié)果是壓縮空氣不僅僅在使氣孔發(fā)生部位生成，還有可能在應(yīng)該是模塑品鏡面的位置產(chǎn)生氣孔。
但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例1的模塑成形方法，使與復(fù)制面相對的非復(fù)制面或形成為粗面、或進(jìn)行使浸濕性變低的處理、或使用多孔質(zhì)材料，因此，會(huì)導(dǎo)致模具加工成本變高的問題產(chǎn)生。
還有，在向型腔內(nèi)充填熔融樹脂作業(yè)結(jié)束之前即停止注射，且不進(jìn)行保壓，不僅不能誘導(dǎo)氣孔的方向，且難于設(shè)定成形條件，對模塑品的形狀限制大。
進(jìn)而，因可形成氣孔的方向?yàn)榕c成形面相對表面，故僅可適用于反射鏡，而不適用于透鏡等的成形。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例2，在與模塑品的非復(fù)制面相接觸的模具表面上設(shè)置與壓力氣體相連通的多孔質(zhì)部件，不僅使模具的加工成本變高，且多孔質(zhì)部材的形狀的管理也較煩。即，在多孔質(zhì)部件的效果大時(shí)，熔融樹脂進(jìn)入其孔部內(nèi)，不僅不能形成氣孔且會(huì)給模塑品的起模產(chǎn)生障礙。再有，孔部的形狀擴(kuò)展到比模具的壁面更靠近內(nèi)部時(shí)，樹脂會(huì)進(jìn)入其中，使模塑品無法起模。
還有，從熔融樹脂向型腔內(nèi)的充填作業(yè)結(jié)束后的保壓到冷卻工序中，通過多孔質(zhì)部件向模塑品的非復(fù)制面供給壓縮氣體，所以，變成了在冷卻工序中也維持樹脂的非復(fù)制面和復(fù)制面之間的壓力差的狀態(tài)，從而，在開模后，內(nèi)部變形殘存于模塑品中，且該殘壓不僅導(dǎo)致復(fù)制面鏡度變低，而且還會(huì)導(dǎo)致模塑品整體的變形問題。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例3，在開始向型腔中充填熔融樹脂之后到樹脂冷卻結(jié)束之間，使樹脂的非復(fù)制面和復(fù)制面之間產(chǎn)生壓力差，從而成了和現(xiàn)有技術(shù)例2同樣的狀態(tài)，因而，在開模后，內(nèi)部變形殘存于模塑品中，且該殘壓不僅導(dǎo)致復(fù)制面鏡度變低，而且還會(huì)導(dǎo)致模塑品整體的變形問題。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例4，將模具復(fù)制面的溫度加熱保持在高溫，開始向型腔中充填熔融樹脂之后到樹脂冷卻結(jié)束之間，高溫加熱樹脂的復(fù)制面一側(cè)，所以成了在冷卻工序中仍保持樹脂的非復(fù)制面和復(fù)制面之間溫度差的狀態(tài)，因而，在開模后，內(nèi)部變形殘存于模塑品中，且該殘壓不僅導(dǎo)致復(fù)制面鏡度變低，而且還會(huì)導(dǎo)致模塑品整體的變形問題。
圖25是已有注射模塑模具一例的要部斷面圖。圖中符號(hào)111是模具的固定側(cè)，112是模具的可動(dòng)側(cè)，113、114是在成形面上具有將鏡面復(fù)制于模塑品上的復(fù)制面的鏡面模片，115是具有稱為模塑品基準(zhǔn)面(C面)側(cè)的成形面的基準(zhǔn)面模具鑲塊，116是具有成為模塑品的氣孔生成面(B面)側(cè)的成形面的氣孔生成面一側(cè)模具鑲塊。由這些模具鑲塊的成形面組成具有一定容積的型腔117。
經(jīng)過沒有圖示的注入口，熔融的模塑材料(如熔融樹脂)120被注射到型腔117內(nèi)。另外，在氣孔生成面一側(cè)的模具鑲塊116的成形面上，設(shè)開口為一定面積的通氣口118，和與該通氣口118相連通、向模塑材料120上施加一定氣壓的連通孔119。圖26表示在上述氣孔生成面一側(cè)模具鑲塊116的成形面(B面)上形成的通氣口118的一例。另外，經(jīng)通氣口118的供氣為利用鏡面部與通氣口部的壓力差的自然供氣，和經(jīng)與連通孔119相連的壓縮裝置(圖上沒有表示)，由壓縮裝置使模塑材料的鏡面部與通氣口部之間任意產(chǎn)生氣壓差的強(qiáng)制通氣。
據(jù)圖25、26所示的注射模塑模具110，在注射模塑品的欲使氣孔生成面一側(cè)上設(shè)通氣口118，利用通過連通孔119使空氣通過通氣口118，進(jìn)入型腔117內(nèi)的方法，可以將氣孔誘導(dǎo)于該面上(詳見特開平6-304973號(hào)公報(bào))。另外，在注射模塑品上鏡面模片113、114的鏡面可以得到良好的復(fù)制，而得到內(nèi)部變形小的注射成形品。圖27表示以上述注射模塑模具模塑成形的注射模塑品一例。(a)是注射模塑品的斜視圖。(b)是注射模塑品的側(cè)面圖。(c)是注射模塑品A部斷面圖。該注射模塑品121是由上述注射模塑模具110的鏡面部模片113、114復(fù)制出兩個(gè)鏡面(光學(xué)面)122、123的矩形透鏡的模塑品。(b)所表示的側(cè)面為該透鏡模塑品121的欲使氣孔生成側(cè)面(B面)124。符號(hào)127所示網(wǎng)線部分，表示氣孔區(qū)域。B面124與其相反側(cè)面125是安裝基準(zhǔn)面(C面)。圖27所示，以透鏡模塑品121的B面124為目標(biāo)誘導(dǎo)氣孔生成，從而可以得到具有良好復(fù)制鏡面122、123、且內(nèi)部變形小的透鏡模塑品。
但是，由于注射模塑模具110的型腔，是由復(fù)數(shù)的模具部件111-116構(gòu)成的。當(dāng)部件精度及組裝精度不好時(shí)，如圖25所示，模具間發(fā)生空隙d，空氣由d進(jìn)入，流向型腔117，有不能在目標(biāo)面上使氣孔生成的可能。圖28是向型腔117內(nèi)的基準(zhǔn)面(C面)發(fā)生空氣流入情況下成形的模塑品的一例。(a)是透鏡模塑品的側(cè)面圖，(b)是透鏡模塑品的斷面圖。如圖28所示，在型腔117內(nèi)的C面上發(fā)生空氣流入狀態(tài)下，成形的透鏡模塑品121上的目標(biāo)面(B面)上的氣孔變小(或者生成不了氣孔)，使做為基準(zhǔn)面的面精度下降。
此外，以從通氣口118流入空氣的方法(不論自然或強(qiáng)制通氣)，由于向型腔內(nèi)充填樹脂的量及空氣的量不同，空氣不能進(jìn)入到鏡面部，在鏡面上產(chǎn)生氣孔。圖29是鏡面部產(chǎn)生氣孔的透鏡模塑品的一例。(a)是透鏡模塑品的上面圖，(b)是透鏡模塑品的側(cè)面圖，(c)是透鏡模塑品的A部斷面圖。當(dāng)注射成形時(shí)，空氣進(jìn)入到鏡面部，如圖29所示那樣，B面24上誘導(dǎo)的氣孔區(qū)域127到達(dá)鏡面122一側(cè)時(shí)，鏡面122發(fā)生變形，透鏡性能下降。
模具的型腔206是由復(fù)數(shù)的模具部件構(gòu)成，當(dāng)其部件精度、裝配精度不好的情況下，構(gòu)成模具的各模具部件之間產(chǎn)生空隙，在此發(fā)生空氣216流入，可能會(huì)在目標(biāo)面上不能使氣孔產(chǎn)生。圖35是在圖33所示模塑品211的目標(biāo)面215上生成氣孔X1的示意圖。圖36是在與欲使氣孔生成面215相反側(cè)面214上生成氣孔X2的示意圖。另外，經(jīng)通氣口207流入空氣的方法中，不論是自然風(fēng)還是強(qiáng)制風(fēng)，由于型腔206內(nèi)充填的模塑材料的量及空氣量設(shè)定上的不同，空氣進(jìn)入到鏡面模片203a、203b的鏡面部M1、M2，會(huì)在鏡面部M1、M2相對應(yīng)的面212、213上生成氣孔X3(參照圖37)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于以上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種塑料模塑品的成形方法和成形裝置，不僅可以確實(shí)地將氣孔誘導(dǎo)發(fā)生于非復(fù)制面而得到高精度復(fù)制面，而且塑模模塑品扭歪小、變形低、成本小。在使用與先申請相同的注射模塑模具成形注射模塑品時(shí)，只在欲使生成氣孔的位置使氣孔生成，而在欲復(fù)制鏡面的位置上能切實(shí)復(fù)制鏡面。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供了一種塑料模塑品的成形方法，包括準(zhǔn)備下述的模具，即，該模具具有至少一個(gè)以上的復(fù)制面的同時(shí)，還在除該復(fù)制面之外的其它面上形成至少一個(gè)以上的非復(fù)制面，由該復(fù)制面和非復(fù)制面形成至少一個(gè)以上的型腔，在至少一個(gè)所述的非復(fù)制面所在的模具中形成一個(gè)連通孔，使該連通孔的一端與一個(gè)氣體供給手段相連，使該連通孔的另一端能夠?qū)怏w排出；將加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂注射充填到上述型腔中，然后，使樹脂壓力發(fā)生于上述復(fù)制面，使樹脂緊密接觸于該復(fù)制面；從開始向型腔中注射充填熔融樹脂的時(shí)刻，到熔融樹脂的充填結(jié)束之間，向該連通孔供給氣體，所述氣體的溫度低于模具的溫度，使熔融樹脂與模具的帶有連通孔的非復(fù)制面相對應(yīng)的面先固化使得熔融樹脂不與所述模具的帶連通孔的非復(fù)制面緊密接觸；將該樹脂冷卻到低于軟化溫度的溫度，然后，開模、取出模塑品。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供了一種成形塑料模塑品的成形裝置，具有構(gòu)成一定容積型腔的成形面，該成形面包括至少一個(gè)以上在模塑品上可以復(fù)制鏡面的復(fù)制面和除該復(fù)制面之外的其它面上形成的至少一個(gè)以上的非復(fù)制面，其特征在于在至少一個(gè)所述的非復(fù)制面所在的模具中形成有一個(gè)連通孔，該連通孔的一端能夠與一個(gè)氣體供給手段相連，該連通孔的另一端能夠排出氣體，所述氣體供給手段供給該連通孔的氣體溫度低于所述模具的溫度，使注入的熔融樹脂不與所述模具的非復(fù)制面緊密接觸。


圖1是表示本發(fā)明所涉及塑料模塑品成形方法及成形裝置第一實(shí)施例的圖，其中，圖1(a)是由該成形方法所成形模塑品的斜視圖，圖1(b)是表示氣孔產(chǎn)生區(qū)域的模塑品側(cè)面圖，圖1(c)是該圖1(b)中A-A斷面圖；圖2是表示第一實(shí)施例成形裝置的圖，其中，圖2(a)是整體結(jié)構(gòu)之一半的斷面圖，圖2(b)是其型腔模具鑲塊的斜視圖；圖3(a)是圖2(b)中的X方向斷面圖，圖3(b)是圖2(b)中Y方向斷面圖；圖4是表示本發(fā)明所涉及塑料模具品成形方法及成形裝置第二實(shí)施例的圖，是表示其成形裝置之一半的斷面圖；圖5是表示第二實(shí)施例成形方法的順序的圖；圖6是表示第二實(shí)施例之成形方法的其他順序的圖；圖7是表示本發(fā)明所涉及塑料模具品成形方法及成形裝置第三實(shí)施例的圖，是表示其概要的俯視圖；圖8是表示第三實(shí)施例成形方法順序的圖；圖9是表示本發(fā)明所涉及塑料模具品成形方法及成形裝置第四實(shí)施例的圖，是表示其概略的俯視圖；圖10(a)是第四實(shí)施例型腔模具鑲塊的斜視圖，圖10(b)是圖10(a)中X方向斷面圖，圖10(c)是圖10(a)中Y方向斷面圖；圖11(a)和(b)是表示第四實(shí)施例成形方法順序的圖；圖12是接圖11(b)表示成形方法順序的圖；
圖13是表示第四實(shí)施例的成形裝置的其他形態(tài)的概略構(gòu)成圖；圖14是本發(fā)明注射模塑品和成形該模塑品的模具的實(shí)施例圖，圖14(a)是注射模塑品的斜視圖，圖14(b)是注射模塑模具的要部斷面圖；圖15是本發(fā)明另一實(shí)施例的注射模塑品的斜視圖；圖16為本發(fā)明另一實(shí)施例的注射模塑品的說明圖，圖16(a)是注射模塑品的斜視圖，圖16(b)是注射模塑品的A1部斷面圖，圖16(c)是注射模塑品的A2部斷面圖；圖17是表示本發(fā)明注射模塑品的臺(tái)階高度、方向的形狀實(shí)例示意圖；圖18為本發(fā)明另一實(shí)施例的注射模塑品的說明圖，圖18(a)是注射模塑品的斜視圖，圖18(b)是注射模塑模具的A部斷面圖；圖19為本發(fā)明另一實(shí)施例的注射模塑品的說明圖，圖19(a)是注射模塑品的斜視圖，圖19(b)是注射模塑模具的A部斷面圖；圖20為本發(fā)明另一實(shí)施例的注射模塑品的說明圖，圖20(a)是注射模塑品的斜視圖，圖20(b)是注射模塑模具的A部斷面圖；圖21為本發(fā)明另一實(shí)施例的注射模塑品的說明圖，圖21(a)是注射模塑品的斜視圖，圖21(b)是注射模塑模具的A部斷面圖；圖22為本發(fā)明的另一實(shí)施例，設(shè)有椎形臺(tái)階的注射模塑品的斷面圖；圖23為本發(fā)明的另一實(shí)施例，圖23(a)設(shè)有三角形臺(tái)階的注射模塑品的斷面圖；圖23(b)是設(shè)有圓弧狀臺(tái)階的注射模塑品的斷面圖；圖24是從熔融樹脂充填開始到冷卻結(jié)束之間型腔內(nèi)樹脂內(nèi)壓、和從通氣口注入壓縮空氣時(shí)，空氣壓變換時(shí)間的示意圖；圖25是表示已有注射模具的一個(gè)實(shí)例，模具主要部分的斷面圖；圖26是在圖25所示注射模塑模型的欲生成氣孔面一側(cè)鑲塊的模塑面上作成的通氣口實(shí)例平面圖；圖27是圖25所示的注射模塑模具模塑成的注射模塑品的實(shí)例示意圖，圖27(a)是注射模塑品的斜視圖，圖27(b)是注射模塑品的側(cè)面圖，圖27(c)是注射模塑品的A部斷面圖；圖28是往型腔內(nèi)的基準(zhǔn)面一側(cè)發(fā)生空氣流入狀態(tài)下成形出的注射模塑品的一個(gè)實(shí)例圖，圖28(a)是注射模塑品的側(cè)面圖，圖28(b)是注射模塑品的A部斷面圖；圖29是氣孔達(dá)到鏡面部的注射模塑品的實(shí)例示意圖，圖29(a)是注射模塑品的上面圖，圖29(b)是注射模塑品的側(cè)面圖，圖29(c)是注射模塑品的A部斷面圖；圖30是以圖25所示注射模塑模具模塑成的注射模塑品與通氣口的位置關(guān)系圖；圖31是現(xiàn)有注射模塑用模具的斷面圖；圖32是圖31的注射模塑用模具上使用的模具鑲塊的型腔側(cè)面的側(cè)面圖；圖33是用圖31的注射模塑用模具注塑成形的透鏡的斜視圖(A)，和表示透鏡與通氣口位置關(guān)系的斜視圖(B)；圖34是通過導(dǎo)入壓縮空氣能夠控制氣孔的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；圖35是表示在圖33的模塑品上的目標(biāo)面上生成了氣孔的圖；圖36是表示在同樣欲使生成氣孔的側(cè)面和相反一側(cè)上生成了氣孔的圖；圖37是表示是氣孔生成達(dá)到了與鏡面部相對應(yīng)的面上；圖38是表示關(guān)于本發(fā)明注射模塑用模具的一個(gè)實(shí)施形態(tài)圖，相當(dāng)于圖31的斷面圖；圖39是表示圖38的實(shí)施形態(tài)中通氣口與排氣口位置關(guān)系的斜視圖；圖40是表示關(guān)于本發(fā)明注射模塑用模具的第二實(shí)施例圖，相當(dāng)于圖31的斷面圖；圖41是表示關(guān)于本發(fā)明注射模塑用模具的第三實(shí)施例中排氣口配置狀態(tài)之圖，相當(dāng)于圖39的斜視圖；圖42是表示圖41的實(shí)施例的變形例之圖，相當(dāng)于圖39的斜視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施例。
首先，圖1-圖3是表示本發(fā)明所涉及塑料模塑品成形方法及成形裝置第一實(shí)施例的圖。
首先說明其構(gòu)成。圖1是由本發(fā)明的塑料模塑品的成形方法所成形的塑料模塑品的構(gòu)成圖，其中，模塑品的對象為透鏡。但是，本實(shí)施例的模塑品并不限于透鏡，也適用于反射鏡、棱鏡等光學(xué)元件。
圖1中，1是模塑品，該模塑品1的上下表面形成鏡面(復(fù)制面)1a，1b，其一側(cè)面形成用于安裝到其它部件的基準(zhǔn)面(非復(fù)制面)1c，其另一側(cè)面形成欲形成氣孔的氣孔發(fā)生面(非復(fù)制面)1d。
圖2、3是圖1所示模塑品1之形成裝置的構(gòu)成圖。
在圖2、3中，2是成形裝置，在該成形裝置2的臺(tái)架3上安裝有下模4。與該下模4相對地設(shè)置上模5，該上模5通過未圖示的合模、開模裝置可與下模4離合。
在該下模4和上模5之間，裝有構(gòu)成型腔鑲塊的多個(gè)(本實(shí)施例中為4)模具鑲塊。該型腔鑲塊由相互相對設(shè)置的形成鏡面6a、7a之鏡面模具鑲塊6、7及夾著該模具鑲塊6、7所設(shè)的形成非復(fù)制面8a、9a的基準(zhǔn)模具鑲塊8及氣孔發(fā)生模具鑲塊9所構(gòu)成。在模塑成形中，所述鏡面6a、7a形成模塑品上的鏡面1a、1b，所述非復(fù)制面8a、9a形成模塑品1上的基準(zhǔn)面1c及氣孔發(fā)生面1d。由上述各模具鑲塊6-9的相對表面構(gòu)成型腔10。且，在非復(fù)制表面8a、9a上形成微小的凹凸。
圖2中僅表示出形成裝置2的一半，在未表示的另一半上也設(shè)有和上述同樣構(gòu)成的型腔鑲塊。
此外，在上模5上形成未圖示的直澆口的同時(shí)，還在鏡面模具鑲塊6上形成與此直澆口相連通的直澆口6b，以便通過該未圖示的直澆口和直澆口6b從未圖示的注射模塑成形機(jī)向型腔10中注射填充熔融樹脂。
還有，在氣孔發(fā)生模具鑲塊9上形成供氣孔11，該供氣孔11的一端向型腔10內(nèi)開口，同時(shí)，其另一端和夾于上模5及下型4之間的供給管12相連。
該供給管12經(jīng)由溫度控制裝置13連結(jié)于氣體供給裝置14，以供給由氣體供給裝置14設(shè)定至給定壓力、且由溫度控制裝置調(diào)整到所定溫度的氣體(如空氣)。
在本實(shí)施例中，是在將模具加熱到未達(dá)到樹脂軟化溫度的狀態(tài)下，把加熱至高于軟化溫度的熔融樹脂注射充填到型腔10內(nèi)，因此，由溫度控制裝置13調(diào)整的氣體的溫度被設(shè)定為較鏡面模具鑲塊6、7及基準(zhǔn)模具鑲塊8的溫度約低3℃的溫度，從供給孔11向氣孔發(fā)生面1d供給比鏡面1a、1b及基準(zhǔn)面1c溫度低的氣體。還有，在各模具鑲塊6-9的周圍的下模4及上模5上設(shè)置加熱器及油冷卻器等溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過由此加熱器及油冷卻器對下模4及上模5的加熱及冷卻，從而使各模具鑲塊6-9被加熱及冷卻。
本實(shí)施例中，溫度控制裝置13及氣體供給裝置14構(gòu)成供給裝置，除該溫度控制裝置13及氣體供給裝置14之外，添加供給孔11便構(gòu)成了氣體供給手段。
下面，說明其作用。
在通常的注射模塑成形中，在成形透鏡等塑料光學(xué)元件時(shí)，是在使全區(qū)域復(fù)制的成形條件(在取出成形品時(shí)，內(nèi)壓近于零的條件)下成形的，但是，因熔融樹脂從進(jìn)入模具的時(shí)刻起產(chǎn)生驟冷，從而，產(chǎn)生溫度分布、壓力分布、密度分布等，導(dǎo)致模塑品形狀的離散，產(chǎn)生內(nèi)部形變(偏向)，對光學(xué)特性產(chǎn)生不利影響。
一方面，雖然通過使模塑品的一部分發(fā)生氣孔，可抑制模具形狀的復(fù)雜性及內(nèi)部變形、歪扭，但使氣孔特定于某一區(qū)域是非常困難的。本實(shí)施例中，能將氣孔的位置確定下來，這一點(diǎn)是很有意義的。
以下進(jìn)行具體說明。
首先，將模具加熱保持于未達(dá)到樹脂軟化溫度的溫度，把加熱到高于軟化溫度的熔融樹脂A注射充填到型腔10內(nèi)，然后，使樹脂壓力發(fā)生于鏡面模具鑲塊6、7的復(fù)制面6a、7a上。此外，在注射充填熔融樹脂的同時(shí)，從供氣孔11向氣孔發(fā)生面1d供給來自于氣體供給裝置14的設(shè)定在給定壓力、且經(jīng)溫度控制裝置13進(jìn)行了溫度調(diào)節(jié)的冷風(fēng)，該供給作業(yè)一直持續(xù)到向型腔10注射充填熔融樹脂作業(yè)結(jié)束為止。
此時(shí)，較鏡面1a、1b溫度低的氣孔發(fā)生面1d首先固化，粘度變高，因此，在熔融樹脂的注射充填結(jié)束為止的期間內(nèi)，氣孔發(fā)生面1d不易與氣孔發(fā)生模具鑲塊9的非復(fù)制面9a產(chǎn)生緊密接觸。
在熔融樹脂的注射填充作業(yè)結(jié)束、冷風(fēng)供給停止后，將型腔10內(nèi)的壓力保壓在一定壓力，冷卻型腔10之內(nèi)部。然后，在型腔10內(nèi)的壓力大致變?yōu)榱銜r(shí)，使上模5從下模4分離、開模，從型腔10中將模塑品1取出。
此時(shí)，模塑品1優(yōu)先地從氣孔發(fā)生面1d起起模型變好，比其他的與模具鑲塊6-8相接觸的表面優(yōu)先產(chǎn)生氣孔，因此可防止在鏡面1a、1b上發(fā)生氣孔，可以較短的成形周期真實(shí)地復(fù)制所期望的鏡面1a、1b。
此外，在熔融樹脂的注射填充結(jié)束、移到冷卻工序之前，使熔融樹脂的氣孔發(fā)生面1d的溫度比鏡面1a、1b的樹脂溫度低，所以，在冷卻工序中，不會(huì)產(chǎn)生鏡面1a、1b和氣孔發(fā)生面1d的溫度差，在模具開模后，不會(huì)在模塑品1內(nèi)殘留內(nèi)部變形，不僅可防止鏡面1a、1b精度的降低，還可防止模塑品1整體的變形。
再有，在氣孔發(fā)生模具鑲塊9上設(shè)置供氣孔11，在該供氣孔11上連接溫度控制裝置13及氣體供給裝置14，僅此便可構(gòu)成氣體供給手段，所以，可防止模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。
圖4-6是表示本發(fā)明所涉及塑料模塑品的成形方法及成形裝置的第二實(shí)施例的圖，本實(shí)施例中，模塑品的形狀與第一實(shí)施例相同，因此，對模塑品的說明引用圖1，同時(shí)，對于和第一實(shí)施例相同的構(gòu)成標(biāo)以相同符號(hào)且略去其說明。
在圖4、5中，在上模5和下模4之間夾裝有構(gòu)成型腔鑲塊的多個(gè)(本實(shí)施例中為4)模具鑲塊。該型腔鑲塊由相對設(shè)置的形成鏡面16a、17a的鏡面模具鑲塊16、17，以及夾著該模具鑲塊16、17所設(shè)置的形成非復(fù)制面18a、19a的基準(zhǔn)模具鑲塊18及氣孔發(fā)生模具鑲塊19所構(gòu)成，各模具鑲塊16-19的相對表面構(gòu)成型腔20。所述鏡面16a、17a形成模塑品上的鏡面1a、1b，而所述非復(fù)制面形成模塑品1上的基準(zhǔn)面1c及氣孔發(fā)生面1d。非復(fù)制面18a、19a上形成微小凹凸。
此外，在上模5上形成未圖示的直澆口的同時(shí)，在鏡面模具鑲塊16上形成與該直澆口相連通的直澆口16b，通過該未圖示的直澆口和直澆口16b從未圖示的注射模塑成形機(jī)注射填充熔融樹脂于型腔20內(nèi)。
此外，在氣孔發(fā)生模具鑲塊19上形成供氣孔21，該供氣孔21的一端向著型腔20內(nèi)部開口，同時(shí)，其另一端連接于夾裝在下模4和上模之間的供給管22上。
該供給管22連接于氣體供給裝置23，氣體供給裝置23通過供給管22及供氣孔21將設(shè)定于所定壓力的氣體(例如空氣)注入氣孔發(fā)生面1d和復(fù)制面19a之間。本實(shí)施例中，氣體供給裝置23構(gòu)成供給裝置，在該氣體供給裝置23的基礎(chǔ)上，增加供氣孔21及供給管22，便構(gòu)成了氣體供給手段。
下面，結(jié)合圖5說明其作用。
首先，將模具加熱保持于未達(dá)到樹脂軟化溫度的溫度，向型腔20中注射填充加熱到高于軟化溫度的熔融樹脂A，然后，使樹脂壓力發(fā)生于鏡面模具鑲塊16、17的復(fù)制面16a、17a。此外，在熔融樹脂注射填充的同時(shí)，從氣體供給裝置向氣孔發(fā)生面1d和復(fù)制面19a之間注入氣體。該注入作業(yè)一直持續(xù)到向型腔20注射充填熔融樹脂作業(yè)的結(jié)束為止(參照圖5(b))。
此時(shí)，由于在非復(fù)制面19a和氣孔發(fā)生面1d之間形成氣體層，所以，在熔融樹脂的注射充填完成的期間內(nèi)，氣孔發(fā)生面難以緊密接觸于非復(fù)制面19a。
一旦熔融樹脂的注射填充作業(yè)結(jié)束、停止注入氣體時(shí)，便將型腔20內(nèi)的壓力保壓在一定壓力，冷卻型腔20之內(nèi)部。此時(shí)，由樹脂內(nèi)壓壓縮樹脂的氣孔發(fā)生面1d和非復(fù)制面19a之間形成的氣體層并使之潰壞，殘留于樹脂的氣孔發(fā)生面1d和非復(fù)制面19a之間(參見圖5(c))。
而且，隨著內(nèi)壓漸趨于零，該殘留氣體膨脹，從而樹脂的氣孔發(fā)生面1d便不接觸于非復(fù)制面19a，在內(nèi)壓為零的時(shí)刻，優(yōu)先地從復(fù)制面19a起模性變好(參見圖5(d))。
而且，型腔20內(nèi)的壓力大致趨于零時(shí)，使上模5從下模4上分離、開模，將模塑品從型腔20中取出。
結(jié)果，使氣孔發(fā)生面1d優(yōu)先地產(chǎn)生氣孔，可防止鏡面1a、1b上產(chǎn)生氣孔，以較短的成形周期真實(shí)地復(fù)制所期望的鏡面1a、1b。
此外，在熔融樹脂的注射充填結(jié)束、移到冷卻工序之前，使熔融樹脂的氣孔發(fā)生面1d和非復(fù)制面19a之間形成氣體層，所以，在冷卻工序中，鏡面1a、1b和氣孔發(fā)生面1d之間的壓力差不會(huì)變大，模具開模后，模塑品1不會(huì)殘留有內(nèi)部變形，不僅可防止鏡面1a、1b復(fù)制精度的降低，而且可防止模塑品1整體的變形。
可以和第一實(shí)施例同樣的構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例。此時(shí)，通過第一實(shí)施例的溫度調(diào)節(jié)裝置14從氣體供給裝置23供給的氣體和調(diào)節(jié)為與模具溫度相等的溫度。
在這種情況下，如圖6所示，將模具加熱保持在低于樹脂軟化溫度的溫度，將加熱到高于軟化溫度的熔融樹脂注射充填于型腔10內(nèi)，然后，使樹脂壓力發(fā)生于鏡面模具鑲塊6、7的復(fù)制面6a、7a上。此外，在熔融樹脂注射充填的同時(shí)，從氣體供給裝置將給定壓力的氣體注入氣孔發(fā)生面1d和復(fù)制面9a之間，該注入作業(yè)一直持續(xù)到熔融樹脂注射充填到型腔10的作業(yè)結(jié)束為止(參見圖6(a)、(b))。
此時(shí)，由于非復(fù)制面9a和氣孔發(fā)生面1d之間形成氣體層，在熔融樹脂的注射充填結(jié)束之前的期間，氣孔發(fā)生面1d和非復(fù)制面9a難于緊密地接觸。
一旦熔融樹脂的注射充填結(jié)束、停止注入氣體時(shí)，便將型腔10內(nèi)的壓力保壓在一定壓力，冷卻型腔10內(nèi)部。此時(shí)，由樹脂內(nèi)壓壓縮樹脂的氣孔發(fā)生面1d和非復(fù)制面9a之間形成的氣體層并使之潰壞，殘留于樹脂的氣孔發(fā)生面1d和非復(fù)制面9a之間(參見圖6(c))。
并且，在型腔10內(nèi)的壓力大致趨于零時(shí)，使上模5從下模4上分離、開模，將模塑品1從型腔10中取出。
圖7、8是本發(fā)明所涉及塑料、塑模品的成形方法及成形裝置的第三實(shí)施例的圖。
在該實(shí)施例中，由于模塑品的形狀和第一實(shí)施例相同，對模塑品的說明引用圖1的同時(shí)，對于第一實(shí)施例具有相同構(gòu)成的部分標(biāo)以相同符號(hào)并略去其說明。
在下模4和上模5之間，夾裝有構(gòu)成型腔鑲塊的多個(gè)(本實(shí)施例為4)模具鑲塊。該型腔模塊由形成鏡面26a、27a的鏡面模具鑲塊26、27、以及夾著該模具鑲塊26、27的形成非復(fù)制面28a、29a的基準(zhǔn)模具鑲塊28及氣孔發(fā)生模具鑲塊29所構(gòu)成，各模具鑲塊26-29的相對表面構(gòu)成型腔30。所述鏡面26a、27a形成模塑品1上的鏡面1a、1b，而所述非復(fù)制面28a、29a形成模塑品1上的基準(zhǔn)面1c及氣孔發(fā)生面1d。非復(fù)制面28a、29a上形成微小的凹凸。
此外，在上模5上形成未圖示的直澆口的同時(shí)，在鏡面模具鑲塊26上形成與該直澆口相連通的直澆口26b。熔融樹脂通過該未圖示的直澆口及直澆口26b從未圖示的注射模塑成形機(jī)注射充填到型腔30內(nèi)。
此外，氣孔發(fā)生模具鑲塊29上形成供氣孔31，該供氣孔31的一端通過形成于下模4上的供氣孔32及供給管34連通于氣體供給裝置36，同時(shí)，其另一端部通過下模4上形成的排氣孔33和排氣管35而與大氣相連通。
該氣體供給裝置36將設(shè)定到所定壓力且調(diào)節(jié)到所定溫度的氣體(如空氣)通過供給管34、供氣孔32供給到供氣孔31，之后，氣體通過排氣孔33及排氣管35排出，從而冷卻了氣孔發(fā)生模具鑲塊29的非復(fù)制面29a。
本實(shí)施例中，是在將模具加熱到低于樹脂軟化溫度的狀態(tài)下，把加熱到高于軟化溫度的熔融樹脂注射充填到型腔30內(nèi)，因此，由氣體控制裝置36調(diào)節(jié)的氣體溫度被設(shè)定為比鏡面模具鑲塊26、27及基準(zhǔn)模具鑲塊28的溫度低約3℃的溫度，從供氣孔3 1供給到氣孔發(fā)生面29a的氣體溫度便比鏡面26a、27a及非復(fù)制面28a低。
本實(shí)施例中，氣體供給裝置36、供給管34、供氣孔31、排氣孔33及排氣管35構(gòu)成冷卻手段。
下面，說明其作用。
首先，在開始熔融樹脂的注射充填之前，從供氣孔31向非復(fù)制面19供給來自氣體供給裝置36的被設(shè)定為給定壓力且被調(diào)節(jié)到給定溫度的冷風(fēng)，將非復(fù)制面29a冷卻。
然后，將模具加熱保持在低于樹脂軟化溫度的溫度，向型腔30內(nèi)注射充填加熱到高于軟化溫度的熔融樹脂A，然后，使樹脂壓力發(fā)生于鏡面模具鑲塊26、27的復(fù)制面26a、27a上，同時(shí)，在完成向型腔30內(nèi)的熔融樹脂的注射充填之前，持續(xù)冷風(fēng)的供給作業(yè)。
此時(shí)，較鏡面1a、1b溫度低的氣孔發(fā)生面1d首先固化，粘度變高，因此，在熔融樹脂的注射充填完了之前的期間內(nèi)，氣孔發(fā)生模具鑲塊29的非復(fù)制面29a難于緊密接觸于氣孔發(fā)生面1d。
在熔融樹脂的注射填充作業(yè)結(jié)束、停止供給冷風(fēng)之后，將型腔30內(nèi)保壓在一定壓力，冷卻型腔30內(nèi)部。然后，在型腔30內(nèi)壓力趨于零時(shí)，使上模5和下模4分離、開模，從型腔10中取出模塑品1。結(jié)果，可得到與第一實(shí)施例相同的效果。
圖9-13是本發(fā)明所涉及塑料、模塑品的形成方法及成形裝置的第三實(shí)施例的圖。
在該實(shí)施例中，由于模塑品的形狀和第一實(shí)施例相同，對模塑品的說明引用圖1的同時(shí)，對于和第一實(shí)施例具有相同的部分標(biāo)以相同符號(hào)并略去其說明。
在下模4和上模5之間，夾裝有構(gòu)成型腔鑲塊的多個(gè)(本實(shí)施例為4)模具鑲塊。該型腔模塊由形成鏡面41a、42a的鏡面模具鑲塊41、42、以及夾著該模具鑲塊41、42的形成非復(fù)制面43a、44a的基準(zhǔn)模具鑲塊43及氣孔發(fā)生模具鑲塊44所構(gòu)成，各模具鑲塊4144的相對表面構(gòu)成型腔45。所述鏡面41a、42a形成模塑品1上的鏡面1a、1b，而所述非復(fù)制面43a、44a形成模塑品1上的基準(zhǔn)面1c及氣孔發(fā)生面1d。非復(fù)制面43a、44a上形成微小的凹凸。
此外，在上模5上形成未圖示的直澆口的同時(shí)，在鏡面模具鑲塊41上形成與該直澆口相連通的直澆口41b。熔融樹脂通過該未圖示的直澆口及直澆口41b從未圖示的注射模塑成形機(jī)注射充填到型腔45內(nèi)。
此外，在氣孔發(fā)生模具鑲塊29上形成通氣孔46的一端向型腔45開口的同時(shí)，其另一端向連通孔47開口。該連通孔47通過形成于下模4上的供氣孔48和供給管49連接于流量調(diào)節(jié)裝置50。該流量調(diào)節(jié)裝置50通過壓力調(diào)節(jié)裝置51、溫度調(diào)節(jié)裝置52連接于氣體供給裝置53。
氣體供給裝置53構(gòu)成氣體供給源，溫度調(diào)節(jié)裝置52調(diào)節(jié)從該氣體供給裝置53供給的氣體溫度。而壓力調(diào)節(jié)裝置51調(diào)節(jié)從氣體供給裝置53供給的氣體壓力，流量調(diào)節(jié)裝置50調(diào)節(jié)從氣體供給裝置53供給的氣體流量。
此外，連通孔47通過形成于下模4上形成的排氣孔54和排氣管55而連通于排氣閥56，在排氣閥56打開時(shí)，從氣體供給裝置53供給到連通孔47的氣體被排放，在排氣閥56關(guān)閉時(shí)，供給到連通孔47的氣體被供給到型腔45內(nèi)。
本實(shí)施例中，流量調(diào)節(jié)裝置50、壓力調(diào)節(jié)裝置51、溫度調(diào)節(jié)裝置52及氣體供給裝置53構(gòu)成供給裝置，在該供給裝置中添加通氣孔46、連通孔47、供氣孔48、排氣孔54、供給管49、排氣管55及排氣閥56便構(gòu)成了氣體供給手段。
下面，結(jié)合圖11、12說明其作用。
本實(shí)施例的特征在于將下述三種方法的任一個(gè)以上和由氣體推壓熔融樹脂的氣孔發(fā)生面1d的方法組合而成。而三種方法是或使熔融樹脂的氣孔發(fā)生面1d的溫度低于鏡面1a、1b的溫度的方法；熔融樹脂的氣孔發(fā)生面1d和氣孔發(fā)生模具鑲塊44之間形成氣體層的方法，或使與熔融樹脂的氣孔發(fā)生面1d相對的氣孔發(fā)生模具鑲塊44的溫度低于鏡面模具鑲塊41、42的溫度的方法。本情況下，就組合所有方法的情況加以說明。
首先，打開排氣閥56、由流量調(diào)節(jié)裝置50向連通孔47供給很少量的氣體。冷卻氣孔發(fā)生模具鑲塊44(參見圖11(a))。此時(shí)，如果氣體流量過大，則從連通孔47通過通氣孔46，氣體被供給到型腔45內(nèi)，導(dǎo)致鏡面模具鑲塊被冷卻，為了防止這種情況的發(fā)生，將氣體流量調(diào)節(jié)到不至于供給到型腔45內(nèi)的程度。
此外，為了有效地冷卻氣孔發(fā)生模具鑲塊44，通過溫度調(diào)節(jié)裝置52調(diào)節(jié)溫度也是可以的。
然后，在將模具加熱保持在低于樹脂軟化溫度的溫度后，在將被加熱到大于軟化溫度的熔融樹脂注射充填到型腔30內(nèi)之前，由流量調(diào)節(jié)裝置50及壓力調(diào)節(jié)裝置51升高氣體流量及壓力，從連通孔47經(jīng)通氣孔46向型腔45內(nèi)供給氣體后，開始向型腔45內(nèi)注射充填熔融樹脂。
此時(shí)，通過增加供給到氣孔發(fā)生面1d的氣體量，可加強(qiáng)對樹脂的冷卻效果，此外，通過加大氣體壓力，不僅可推壓氣孔發(fā)生面1d，而且還可在氣孔發(fā)生面1d和氣孔發(fā)生模具鑲塊44之間形成空氣層。
之后，在樹脂的注射充填作業(yè)終了時(shí)(參見圖12(a))，關(guān)閉排氣閥56，由壓力調(diào)節(jié)裝置51調(diào)節(jié)氣體的壓力使之為適當(dāng)水平的氣體壓力，將型腔45內(nèi)保持一定的壓力，冷卻型腔45內(nèi)部(參見圖12(b)、(c))。
接下來，在型腔45內(nèi)的壓力大致變?yōu)榱銜r(shí)，使上模5于下模4分離、開模，從型腔45中取出成形品1。
結(jié)果，除可得到和第一實(shí)施例同樣效果外，因?yàn)橐恢奔訅簹饪装l(fā)生面1d，所以可以確實(shí)地使氣孔發(fā)生面1d從氣孔發(fā)生模具鑲塊44上分離，可以得到更確實(shí)地使氣孔發(fā)生于氣孔發(fā)生面1d上的效果。
本實(shí)施例中，雖設(shè)有壓力調(diào)節(jié)裝置51等，但在具有工廠用壓力氣體的情況下，如圖13所示的那樣，將流量調(diào)節(jié)裝置連接于工廠用壓力氣體57上也可以。
再者，本實(shí)施例中，雖然一直對氣孔發(fā)生面1d加壓，但是，不進(jìn)行加壓，而只采用下述方法的任一個(gè)以上的組合也是可以的。所述方法是至少從開始向型腔45內(nèi)注射充填熔融樹脂之時(shí)到熔融樹脂的充填完了之間，使熔融樹脂的非復(fù)制面中的至少一個(gè)以上的溫度低于復(fù)制面的樹脂溫度的方法；使熔融樹脂的非復(fù)制面中的至少一個(gè)以上和模具間形成氣體層的方法；使與熔融樹脂的非復(fù)制面中的至少一個(gè)以上相對的模具部分的溫度比與上述復(fù)制面相對的模具部分的溫度低的方法。
圖30表示現(xiàn)有注射模塑品121與通氣口的位置關(guān)系。通氣口在此位置上時(shí)，如發(fā)明目的部分所述，以空氣從注射模塑模具110的通氣口流入的方法(無論是自然通氣、還是通過連通孔119連接壓縮裝置強(qiáng)制通氣)，有可能造成因型腔內(nèi)設(shè)定填充樹脂、空氣量的不同，而使空氣進(jìn)入鏡面部，如圖29所示，再通過到B面124的誘導(dǎo)氣孔領(lǐng)域擴(kuò)展到鏡面122。為消除這種可能，本發(fā)明將注射模塑品形狀成形為型腔內(nèi)的通氣口與鏡面部之間設(shè)置臺(tái)階的形狀。
圖14是本發(fā)明涉及的注射模塑制品及成形該模塑品的注射模塑模具的實(shí)施例示意圖。(a)是注射模塑品的斜視圖，(b)是注射模塑模具的主要部分的斷面圖。本發(fā)明中形成注射模塑品的注射模塑模具的基本構(gòu)成與圖25所示相同，且同樣的構(gòu)成部件冠以同樣的符號(hào)，但在圖14(b)所示的注射模塑模具110上，對應(yīng)成形品101上所設(shè)臺(tái)階106，在型腔117內(nèi)的通氣口118與鏡面之間的成形面上開設(shè)了臺(tái)階。
圖14(a)所表示的注射模塑品101是具有成為兩透鏡面(光學(xué)面)102、103的矩形透鏡的模塑品，是在通氣口118與鏡面102和103之間，于透鏡模塑品101的通氣口一側(cè)的欲形成氣孔的面(B面)14上，設(shè)置阻斷通氣口118與鏡面102、103的臺(tái)階106，以下就臺(tái)階的效果進(jìn)行說明。
圖14(b)表示形成具有臺(tái)階形狀的模塑品101的注射模塑模具110。在型腔117內(nèi)的通氣口118與鏡面部之間的成形面上，為形成模塑品101一側(cè)的臺(tái)階106，設(shè)置了相反形狀的臺(tái)階。向模具的型腔117內(nèi)填充成形材料熔融樹脂120后，由于樹脂內(nèi)壓為高壓的緣故，空氣在型腔117內(nèi)難以存留，而從通氣口118經(jīng)連通孔119排出。隨著冷卻模具內(nèi)的樹脂壓力降至大氣壓或壓縮氣壓以下(以壓縮裝置經(jīng)連通孔119與通氣口118壓縮注入空氣)時(shí)，空氣由通氣口118流入，樹脂120開始離開模具的通氣口118(產(chǎn)生氣孔)。此時(shí)，在模塑品上沒有臺(tái)階的情況下，氣孔可能繼續(xù)成長直至鏡面部，但如圖14(a)所示那樣，在模塑品101的通氣口一側(cè)的B面104上，設(shè)置了阻斷通氣口及鏡面102、103的臺(tái)階106。在這種狀態(tài)下，該臺(tái)階部分要向圖14(b)箭頭方向收縮。但是由于在模具一側(cè)有臺(tái)階阻擋，臺(tái)階部分的收縮不能進(jìn)行。因此，模具與樹脂緊密相接，氣孔不能擴(kuò)展到臺(tái)階以外部分，可以將氣孔的生成范圍限制在臺(tái)階以內(nèi)。因此，使氣孔只生成在允許生成的地方，可以得到確實(shí)使鏡面102、103被復(fù)制的透鏡模塑品101。
圖15是表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的注射模塑品的斜視圖。在本實(shí)施例中，在與圖14(a)同樣形狀的透鏡模塑品101的通氣口的B面104上，設(shè)置一個(gè)圍繞通氣口的封閉狀的臺(tái)階106。象這樣在通氣口周圍設(shè)置封閉狀臺(tái)階，可限制空氣的擴(kuò)散流動(dòng)，與圖14(a)相比更可以切實(shí)地控制氣孔的產(chǎn)生區(qū)域。
圖16是表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的注射模塑品的說明圖。(a)是注射模塑品的斜視圖，(b)是注射模塑品的A1部斷面圖，(c)是注射模塑品的A2部斷面圖。在本實(shí)施例中，與圖14(a)具同樣形狀的透鏡模塑品101的通氣口側(cè)面(B面)104上，設(shè)一個(gè)與該側(cè)面形狀大略相似形狀的臺(tái)階106。具體的說，如圖16所示，模塑品101為矩形透鏡的情況下，在通氣口側(cè)面(B面)104上，圍繞通氣口周圍設(shè)與透鏡形狀基本相似的臺(tái)階106。由于這種設(shè)計(jì)，可以將氣孔區(qū)域控制在一個(gè)與模塑品101的各個(gè)斷面(例如圖16(b)、(c)表示的A1、A2部分?jǐn)嗝?的面積成同比例的區(qū)域以內(nèi)，從而可達(dá)到模塑品內(nèi)部變形及表面精度的均一化，得到高精度的透鏡模塑品。
上述各個(gè)實(shí)施例中，注射模塑品101的臺(tái)階106之形狀均為圖17(a)的斷面圖所示例那樣呈凸?fàn)?，但即使示如?b)的斷面圖所示的凹狀臺(tái)階，也同樣具有控制氣孔區(qū)域的效果。只是在模塑品101的通氣口側(cè)面(B面)104上設(shè)凸?fàn)钆_(tái)階時(shí)，注射模塑模具110通氣口118周邊的成形面上所設(shè)臺(tái)階為凹狀。模塑品101的通氣口側(cè)面(B面)104上設(shè)凹狀臺(tái)階時(shí)，注射模塑模具110通氣口118周邊的成形面上所設(shè)臺(tái)階為凸?fàn)睢?br> 下面，就在注射模塑品的鏡面一側(cè)設(shè)置臺(tái)階的情況加以說明。
圖18是表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的注射模塑品的說明圖。(a)是注射模塑品的斜視圖，(b)是注射模塑品的A部斷面圖，是在注射模塑品101的欲使氣孔生成的鏡面?zhèn)炔?02、103上設(shè)臺(tái)階106。
為阻擋空氣從通氣口進(jìn)入，也可以如圖18所示，在注射模塑品101的欲使氣孔生成的鏡面?zhèn)炔?02、103上設(shè)臺(tái)階106。因注射模塑時(shí)模塑品101的臺(tái)階106與模具一側(cè)的臺(tái)階是緊密接觸狀態(tài)，可以防止空氣向鏡面部102、103進(jìn)入，即可防止在鏡面部發(fā)生氣孔。
圖19是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的注射模塑品的說明圖。(a)是注射模塑平的斜視圖，(b)是注射模塑品的A部斷面圖。在注射模塑品101的欲使氣孔生成一側(cè)的鏡面部102、103的一部分上設(shè)臺(tái)階106。
如圖29所示，如已知空氣在模塑品的鏡面的某一部分上流動(dòng)，氣孔只生成于某一部分時(shí)，如圖19那樣，也可以只在可能生成氣孔的鏡面部102、103的個(gè)別位置設(shè)置部分臺(tái)階。這時(shí)因臺(tái)階只有一部分，在模具上加工臺(tái)階時(shí)可降低費(fèi)用。
圖20是本發(fā)明的另一實(shí)施例注射模塑品的說明圖。(a)是注射模塑品的斜視圖，(b)是注射模塑品的A部斷面圖。
在鏡面102、103的B面104側(cè)與C面105側(cè)，夾著注射模塑品101的鏡面102、103的長度方向的面，設(shè)置臺(tái)階106。
如圖25所示，模具的安裝精度不佳時(shí)，空氣有可能從不能預(yù)測的某個(gè)位置進(jìn)入，如圖28所示，空氣從安裝基準(zhǔn)面(C面)一側(cè)流入而生成氣孔，當(dāng)空氣一旦流到鏡面部分，那么在鏡面上也有可能發(fā)生氣孔。為解決這一問題，如圖20那樣，在鏡面102、103的兩側(cè)上設(shè)臺(tái)階106，以防止空氣進(jìn)入鏡面部，從而就可以防止在鏡面部發(fā)生氣孔。
圖21表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的注射模塑品的說明圖。(a)是注射模塑品的斜視圖，(b)是注射模塑品的A部斷面圖。是在注射模塑品101的鏡面部102、103上設(shè)圍繞其外周的臺(tái)階106的實(shí)施例。
這樣圍繞鏡面部102、103的外周設(shè)臺(tái)階，可比較切實(shí)地防止空氣進(jìn)入，從而確切地防止在鏡面部發(fā)生氣孔。
為防止空氣進(jìn)入注射模塑品101的鏡面部102、103，只要如圖20(b)或圖21(b)所示那樣設(shè)臺(tái)階即可。
但考慮到模塑品從模具中取出時(shí)的起模性，如圖22所示的實(shí)施例那樣，與臺(tái)階的高度h相對應(yīng)，設(shè)錐狀的帶起模斜度的臺(tái)階，可以在模塑品起模時(shí)不影響模塑品的精度。
另外如圖23(a)所示的實(shí)施例那樣，在注射模塑品101的鏡面部102、103的兩側(cè)設(shè)三角形臺(tái)階?；蛘呷鐖D23(b)所示的實(shí)施例那樣，在注射成形品101的鏡面部102、103的兩側(cè)，設(shè)圓弧狀臺(tái)階106。這樣不僅可以在提高起模性，而且，在模具一側(cè)加工鏡面模片113、114等臺(tái)階也較容易。
還有，在注射模塑品101上所設(shè)臺(tái)階106的高度為h＝0.1mm以上。也就是說發(fā)明者們通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，只要臺(tái)階高度達(dá)0.1mm以上，就能充分起到隔斷空氣的效果。
下面就本發(fā)明中注射模塑品的成形方法，以使用如圖14(b)所示構(gòu)成的注射模塑模具的實(shí)例加以說明。
首先，將裝有鏡面模片113和欲使氣孔生成側(cè)面的模具鑲塊116的固定模具111一方，與裝有鏡面模片114和基準(zhǔn)面模具鑲塊115的可動(dòng)模具112一方緊密接合合模，這樣，由一對模具的成形面構(gòu)成了所定容積的型腔117。在圖上沒有表示的注射模塑模具110的一側(cè)，為向型腔117內(nèi)注射填充熔融的模塑材料，開設(shè)與外部連通的澆口，該澆口與圖中沒有表示的公知的注射充填機(jī)相連，通過該注射充填機(jī)向型腔117內(nèi)注射充填作為模塑成形材料的熔融樹脂120。向模具110的型腔117填充模塑材料熔融樹脂120后，因樹脂內(nèi)為高壓的緣故，空氣在型腔117內(nèi)難以存在，從通氣口118流出。隨著熔融樹脂120冷卻，模具內(nèi)的樹脂壓力下降到大氣壓或壓縮壓以下(由圖中沒有表示的壓縮裝置，經(jīng)連通孔119和通氣口118，將空氣壓縮注入情況下)時(shí)，樹脂120從模具的通氣口118開始分離，空氣從通氣口118流入(生成氣孔)。這時(shí)如圖14(a)所示，為在模塑品101的通氣口側(cè)面(B面)104上設(shè)阻斷鏡面102、103的臺(tái)階106的形狀。該臺(tái)階向如圖14(b)的箭頭方向收縮，但由于與模具一側(cè)臺(tái)階相干涉，臺(tái)階部分的收縮不能進(jìn)行。從而使樹脂和模具密切接觸，氣孔不能在臺(tái)階以上生成，從而得到將氣孔控制在臺(tái)階以內(nèi)的模塑品。
圖24是從熔融樹脂填充開始到冷卻完了之間，型腔內(nèi)的樹脂內(nèi)壓與從通氣口注入壓縮空氣時(shí)的氣壓切換時(shí)間的示意圖。
本發(fā)明的模塑方法中，壓縮空氣從通氣口118注入的情況下，如圖24所示，空氣持續(xù)流入直到比型腔117內(nèi)的樹脂內(nèi)壓到0為止的更長的時(shí)間，在通氣口部產(chǎn)生氣壓。本發(fā)明者們通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，以比到型腔117內(nèi)的樹脂壓力變?yōu)?為止的更長時(shí)間，使氣壓產(chǎn)生于通氣口部，可以切實(shí)控制氣孔的生成區(qū)域。
型腔內(nèi)的樹脂壓力到0為止之前，樹脂密著在模具上，在此以后的時(shí)間里氣孔生成，所以有必要用比內(nèi)壓到達(dá)0時(shí)更長時(shí)間施加空氣壓。比如說，注射模塑品101為實(shí)施例所舉的透鏡形狀時(shí)，樹脂內(nèi)壓到達(dá)0后，在持續(xù)加空氣壓5秒以上，便可控制氣孔的生成區(qū)域。
此外，這時(shí)所加氣壓為大氣壓(約0.1Mpa)以上、2Mpa以下，就足以控制氣孔的生成。
以上說明的實(shí)施例是以矩形透鏡{具有2個(gè)鏡面(光學(xué)面)}的注射模塑品101為例的。本發(fā)明不限于此，象反光鏡那樣只有一個(gè)鏡面(光學(xué)面)的模塑品，及象棱鏡那樣有多個(gè)鏡面(光學(xué)面)的模塑品也同樣可以采用設(shè)臺(tái)階的方法加以處理。
圖38是關(guān)于本發(fā)明注射模塑用模具的一個(gè)實(shí)施例，相當(dāng)于圖31的斷面圖。本實(shí)施形態(tài)中，在對應(yīng)欲使氣孔發(fā)生處的模具鑲塊205上設(shè)置通氣口207及連通孔208，上下夾著該通氣口207、208設(shè)置排氣口220、220。圖39是表示通氣口207與排氣口220的位置關(guān)系的斜視圖。
本實(shí)施例中，當(dāng)模塑材料(樹脂)剛剛充填到型腔206內(nèi)后，由于樹脂內(nèi)壓為高壓的緣故，從連通孔208、通氣口207送來的壓縮空氣難于進(jìn)入型腔206內(nèi)，但隨著模塑材料的冷卻，模具的樹脂壓力下降，當(dāng)壓力降到通過連通孔208經(jīng)通氣口207送來的壓縮空氣209的壓力以下時(shí)，壓縮空氣209以給定的氣壓，經(jīng)通氣口207送到型腔206內(nèi)，在與模塑材料210的模塑品211側(cè)面215相對應(yīng)的部位上與模塑材料的通氣口207相對應(yīng)的部位開始從型腔206內(nèi)離開，發(fā)生氣孔X4。導(dǎo)入型腔206內(nèi)的壓縮空氣遇到模塑材料210后，經(jīng)排氣口220被排出型腔206以外，而不進(jìn)入應(yīng)當(dāng)成為模塑品211鏡面的上表面212及下表面213。另外如果在連通孔208的外部接續(xù)強(qiáng)制排氣裝置，對排出送入型腔206內(nèi)的空氣更為有效。另外在用于成形成像裝置及其他光學(xué)裝置所用樹脂透鏡等的模具上，如將排氣口的開口寬度(圖38的縱向尺寸)設(shè)為0.001-0.5mm時(shí)，則樹脂非常難進(jìn)入排氣口220內(nèi)，可防止在模塑品上發(fā)生毛邊(溢料)。
圖40是關(guān)于本發(fā)明注射模塑用模具的另一個(gè)實(shí)施例，相當(dāng)于圖31的斷面圖。在本實(shí)施例中，排氣口220由多孔質(zhì)部件材料221構(gòu)成。
圖41是表示本發(fā)明注射模塑用模具的又一個(gè)實(shí)施例的排氣口配置狀態(tài)的圖，相當(dāng)于圖39的斜視圖。在本實(shí)施例中，環(huán)繞通氣口207，連續(xù)設(shè)置排氣口222。這種情況下，如果象上述實(shí)施例那樣采用多孔質(zhì)部件材料構(gòu)成排氣口，則模具鑲塊205的結(jié)構(gòu)會(huì)變得簡單。
圖42是表示圖41的實(shí)施例的變型例，相當(dāng)于圖39的斜視圖。本例的排氣口223設(shè)為與成形品211的希望發(fā)生氣孔的側(cè)面形狀大致相似的形狀。這種情況下，如果象上述實(shí)施例那樣采用多孔質(zhì)部件材料構(gòu)成排氣口，則模具鑲塊205的結(jié)構(gòu)會(huì)變得簡單。
權(quán)利要求
1.一種塑料模塑品的成形方法，包括準(zhǔn)備下述的模具，即，該模具具有至少一個(gè)以上的復(fù)制面的同時(shí)，還在除該復(fù)制面之外的其它面上形成至少一個(gè)以上的非復(fù)制面，由該復(fù)制面和非復(fù)制面形成至少一個(gè)以上的型腔，在至少一個(gè)所述的非復(fù)制面所在的模具中形成一個(gè)連通孔，使該連通孔的一端與一個(gè)氣體供給手段相連，使該連通孔的另一端能夠?qū)怏w排出；將加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂注射充填到上述型腔中，然后，使樹脂壓力發(fā)生于上述復(fù)制面，使樹脂緊密接觸于該復(fù)制面；從開始向型腔中注射充填熔融樹脂的時(shí)刻，到熔融樹脂的充填結(jié)束之間，向該連通孔供給氣體，所述氣體的溫度低于模具的溫度，使熔融樹脂與模具的帶有連通孔的非復(fù)制面相對應(yīng)的面先固化使得熔融樹脂不與所述模具的帶連通孔的非復(fù)制面緊密接觸；將該樹脂冷卻到低于軟化溫度的溫度，然后，開模、取出模塑品。
2.如權(quán)利要求1的塑料模塑品的成形方法，其特征在于，將該樹脂冷卻到低于軟化溫度的溫度的步驟還包括將型腔內(nèi)的壓力保持在一定的壓力的步驟。
3.如權(quán)利要求1的塑料模塑品的成形方法，其特征在于在將該樹脂冷卻到低于軟化溫度的溫度的步驟和開模、取出模塑品的步驟之間還包括使型腔內(nèi)的壓力大致變?yōu)榱愕牟襟E。
4.一種成形塑料模塑品的成形裝置，具有構(gòu)成一定容積型腔的成形面，該成形面包括至少一個(gè)以上在模塑品上可以復(fù)制鏡面的復(fù)制面和除該復(fù)制面之外的其它面上形成的至少一個(gè)以上的非復(fù)制面，其特征在于在至少一個(gè)所述的非復(fù)制面所在的模具中形成有一個(gè)連通孔，該連通孔的一端能夠與一個(gè)氣體供給手段相連，該連通孔的另一端能夠排出氣體，所述氣體供給手段供給該連通孔的氣體溫度低于所述模具的溫度，使注入的熔融樹脂不與所述模具的非復(fù)制面緊密接觸。
5.如權(quán)利要求4的成形塑料模塑品的成形裝置，其特征在于所述氣體供給手段包括一個(gè)溫度控制裝置和一個(gè)氣體供給裝置。
全文摘要
一種成形塑料模塑品的成形方法和成形裝置，能將氣孔誘導(dǎo)發(fā)生于非復(fù)制面而且塑模模塑品扭歪小、變形低、成本小。按照本發(fā)明，在至少一個(gè)非復(fù)制面所在的模具中形成有一個(gè)連通孔，該連通孔的一端能夠與一個(gè)氣體供給手段相連，該連通孔的另一端能夠排出氣體，氣體供給手段供給該連通孔的氣體溫度低于模具的溫度，使注入的熔融樹脂不與模具的非復(fù)制面緊密接觸。
文檔編號(hào)B29D11/00GK1392039SQ0113701
公開日2003年1月22日 申請日期1998年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月1日
發(fā)明者金松俊宏, 山中康生, 福島明, 澤田清孝, 村井基靖 申請人:株式會(huì)社理光