专利名称：模具构造、注射成型装置及成型方法
技术领域：
本发明涉及光学元件成型技术，尤其涉及用能量固化型树脂成型光学元件时所使
用的模具构造、注射成型装置及成型方法。
背景技术：
作为注射成型装置，有在固定板和可动板之间夹持定模和动模进行锁模的装置 (例如参照专利文献1)。这种注射成型装置备有用来使可动板进退的肘杆机构，通过肘杆 机构的动作锁紧固定板和可动板，进行两模具的锁模。此时，由两模具形成的腔，随着树脂 的注射，内部的空气能够从例如模具的间隙排出。
专利文献1 :特开平7-68610号公报
发明内容
发明欲解决的课题 如上所述的注射成型装置，成型时注入低粘度树脂的话树脂容易从模具的间隙漏 出，有时不能提高成型压力。另外在空气中成型时，树脂中容易混入空气，妨碍树脂的固化， 引起不均匀固化，存在问题。 本发明的目的在于提供一种模具构造及注射成型装置，其中，即使采用低粘度的 树脂等也能够容易地成型光学元件，能够抑制空气引起的弊害。 本发明的目的还在于提供一种成型方法，其中，采用了上述模具构造及注射成型 装置。 用来解决课题的手段 本发明涉及的模具构造，具有第1模具和可动的第2模具，模具构造的特征在于， 在所述第1模具和所述第2模具之间，具有第1密封圈部件和第2密封圈部件。
根据本发明的具体方式，其特征在于，所述第1密封圈部件用来保持空气密封性， 所述第2密封圈用来防止树脂漏出。 上述模具构造中，通过第1密封圈部件，并通过对第1及第2模具合模形成的腔内 进行减压，能够进行真空成型，在减压下进行树脂供给及树脂固化。由此能够得到下述效 果防止因注射到腔内的树脂中混入空气而引起发生气泡；防止因氧气而妨碍固化；降低 内部变形等。另外，通过第2密封圈部件，即使是低粘度的树脂，也能够防止树脂从模具漏 出。 根据本发明的具体方式，其特征在于，以由第l及第2模具形成的腔为基准，第1 密封圈部件被配置在比第2密封圈部件还要外侧。此时，能够通过内侧的第2密封圈部件 防止树脂漏到外侧的第1密封圈部件。 根据本发明的另一方式，其特征在于，在第1模具的第1密封圈部件和第2密封圈 部件之间，进一步具有抽真空用的孔。此时，通过在第l模具上设抽真空用的孔，减压装置 的处理位置安定。另外，通过在第1模具的第1密封圈部件和第2密封圈部件之间设抽真
3空孔，能够防止树脂从抽真空孔漏出。 根据本发明的又一方式，其特征在于，在上述模具构造中，第1密封圈部件及第2 密封圈部件被安装在第2模具上。在使用低粘度树脂时，能够防止树脂漏到模具可动部从 而造成可动部不能移动，此时，只要是由第2密封圈部件密封的部分就不发生树脂遗漏，可 以容易取出成型品。 根据本发明的又一方式，其特征在于，并且备有顶出第2密封圈部件的顶出针和 顶出针的顶出装置。此时，通过与成型品一起顶出第2密封圈部件，可以效率良好地取出成 型品。 根据本发明的又一方式，其特征在于，第l密封圈部件是0-环。此时，能够用简单 的结构实现密封圈效果。 根据本发明的又一方式，其特征在于，第2密封圈部件是树脂制的。此时，能够提 高由第1及第2模具形成的腔的气体密封性。 本发明涉及的第1成型方法，是采用上述模具构造的成型方法，其特征在于，在中 间介有第1密封圈部件地使第1模具及第2模具接近的第1锁模位置，进行模具内的抽真 空，在使所述第1模具及第2模具比所述第1锁模位置还要接近的第2锁模位置，进行材料 注射及固化。 在上述成型方法中，通过第1密封圈部件，并通过对第1及第2模具合模形成的腔 内进行减压，能够进行真空成型。由此可以得到下述效果防止因注射到腔内的树脂中混入 空气而引起发生气泡；防止因氧气而妨碍固化；降低内部变形等。另外，通过第2密封圈部 件，即使是低粘度的树脂，也能够防止树脂从模具漏出。 本发明涉及的第2成型方法，是采用上述模具构造的成型方法，其特征在于，在中 间介有第1密封圈部件地使第1模具及第2模具接近的第1锁模位置，进行模具内的抽真 空，在中间介有第2密封圈部件地使所述第1模具及第2模具比所述第1锁模位置还要接 近的第2锁模位置，进行材料注射，在使所述第1模具及第2模具比所述第2锁模位置还要 接近的第3锁模位置，进行材料的固化。 在上述成型方法中，通过进行真空成型以及压縮成型，能够得到下述效果防止因
固化收縮而引起成型品脱出；防止材料中的气体产生气泡；内部变形等。 本发明涉及的注射成型装置，其特征在于，具有上述模具构造。 对于使用低粘度树脂的注射成型机来说，上述注射成型装置中的上述模具构造是
有效的构造。这样能够防止树脂遗漏和树脂中混入空气，效率良好地得到高精度的成型品。
图1 :注射成型装置构造的概念性说明正面图。
图2 :(A)是成型用模具中定模的内面侧说明图，(B)是成型用模具中动模的内面
侧说明图，(C)是定模及动模的周边说明图。
图3 :围绕定模、动模的境界对模具动作的说明图。 图4 : (A)是成型品的平面图，(B)是成型品的侧面图，(C)是从成型品切出的光学 元件的侧面图。 图5 :图2(C)中所示的定模及动模的周边的变形例说明图。
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图6 :图3中所示的模具动作的变形例说明图。 符号说明 10注射成型机 11 固定板 12 可动板 13锁模板 15模开关/锁模装置 20取出装置 51温度调节装置 53减压装置 16注射装置 16d注射端 61 定模 62 动模 63a 0_环 63b树脂密封部件 100注射成型装置 CV腔 GA 浇口 V 阀门 MP 成型品
具体实施例方式
参照附图，对本发明一实施方式的注射成型装置及成型方法作说明。图1是本实 施方式注射成型装置构造的概念性说明正面图。 本实施方式的注射成型装置100备有注射成型机10、取出装置20、温度调节装置 51、减压装置53。注射成型机10是进行注射成型制作成型品MP的部分，取出装置20是从 注射成型机IO取出成型品MP的部分，温度调节装置51是调节注射成型机10模具61、62温 度的部分，减压装置53是对注射成型机10的模具内抽真空的部分。注射成型装置100是 横向开模、关模的。 注射成型机10备有固定板11、可动板12、锁模板13、开闭驱动装置15、注射装置 16。注射成型机10在固定板11和可动板12之间夹持为第1模具的定模61和为第2模具 的动模62，通过锁模两模具61 、62能够进行成型。 固定板11被固定在支撑框架14中央位置上面的面上，其上部支承取出装置20。 固定板11的内侧上能够脱卸地支撑着定模61，固定板11的内侧对着可动板12的内侧。固 定板ll经由拉杆64a、64b固定在锁模板13上，能够耐成型时锁模(上锁)的压力。
上侧拉杆64a和下侧拉杆64b分别被架设在固定板11和锁模板13之间。上侧拉 杆64a和下侧拉杆64b实际上各有2根，被支撑在固定板11和锁模板13的四个角上，相互 平行地延伸着。可动板12的四个角上形成了使拉杆64a、64b贯通的贯通孔，可动板12能够相对拉杆64a、64b滑动。 可动板12被支撑着，其通过后述滑动导向15a能够相对固定板11进退移动。可 动板12的内侧上能够装卸地支撑着动模62，可动板12的内侧对着固定板11的内侧。可动 板12上装有顶出器81。该顶出器81在脱模时将留在动模62内的成型品MP从动模62内 推出，以便使得能够由取出装置20进行移送。 锁模板13被固定在支撑框架14端部上面的面上。可动板12能够在拉杆64a、64b 延伸的方向上作位置调整，使固定板11和可动板12之间能够进行间隔调整。锁模时，锁模 板13通过开闭驱动装置15的动力传达部15d，从可动板12的背后支撑可动板12。
开闭驱动装置15备有滑动导向15a、动力传达部15d、传动器15e。滑动导向15a 被设在支撑框架14上可动板12的正下方，支撑可动板12并使可动板12能够在相对固定 板ll进退的方向上作顺畅的往复移动。动力传达部15d分别由肘连杆等构成，受来自于传 动器15e的驱动力而伸縮。于是可动板12接近或离开锁模板13地自在变位，最终能够使 可动板12和固定板11相互接近、锁紧。 通过上述开闭驱动装置15，可以关闭由固定板11和可动板12夹持的定模61和动 模62，或可以使可动板12和固定板11相互离间，打开由它们夹持的定模61和动模62。并 且在关模时，可以通过传动器15e的驱动，用极其大的压力将可动板12推到固定板11侧， 可以用足够的力对定模61和动模62进行锁模。 注射装置16备有汽缸16a、原料存放部16b、螺杆驱动部16c等，能够从注射端16d 以温度被控制的状态吐出液状树脂。注射装置16中，可以相对固定板11的浇口 (后述) 能够分离地连接汽缸16a的注射端16d，中介固定板11可以以所望的时机，向定模61、动模 62锁模状态下形成的腔CV(参照图2)中供给熔融树脂。 取出装置20备有可以把持成型品MP的把手21以及使把手21作3维移动的3维 驱动装置22。取出装置20具有下述作用在使定模61和动模62离间的开模时，把持留在 定模61、动模62中的成型品MP，向外部搬出。成型品MP是光学元件时，把手21则把持成 型时付随形成的为不要部分的主流道部等，以便使得不碰伤有光学面的成型品本体。
温度调节装置51进行定模61和动模62的温度调节。具体是通过向设在定模61 和动模62上的流体循环路中供给温度调节媒体，将定模61和动模62加热到必需的温度， 使被注射到定模61、动模62之间形成的腔CV中的透明树脂固化。 减压装置53备有真空泵53a和阀门V，真空泵53a能够对定模61、动模62形成的 腔CV内抽真空，阀门V开关真空泵53a的排气经路。真空泵53a介过阀门V与被设在定模 61上的后述抽真空用的孔52(参照图2)连通，可以从该孔52抽出腔CV内的空气。
下面参照附图，对本发明第1实施方式涉及的成型用模具作说明。图2(A)是成 型用模具中动模62的内面侧说明图，图2(B)是成型用模具中定模61的内面侧说明图，图 2(C)是定模61及动模62的周边说明正面剖面图。图2(C)中省略了成型品的图案。
通过定模61、动模62的合模和锁模，两模具61、62之间形成腔CV，向该腔CV中充 填为能量固化型树脂的热固化型树脂、紫外线固化型树脂等后，通过热处理、紫外线处理、 冷却处理等处理，能够成型成型品。作为热固化型树脂，有例如硅树脂、烯丙酯、丙烯类树 脂、环氧树脂、聚酰亚胺、尿烷类树脂 。作为紫外线固化型树脂，有例如硅树脂、丙烯类树 脂、环氧树脂、聚酰亚胺、尿烷类树脂等。
如图2(B)所示，定模61具有圆柱形外形，内侧模面61s上备有2维配列的多个元件转印部61a和连在这些元件转印部61a之间的支撑体转印部61b。各元件转印部61a是与构成成型品MP、例如透镜等光学元件相应的部分，具有圆形外周，备有中央的圆形光学转印面61d和周边的环状边缘转印面61e。 定模61并备有抽真空用的孔52。在定模61的下侧形成了用来注入树脂的主流道部61g。主流道部61g的腔CV例先端部是树脂注入口的浇口 GA。浇口 GA被设在成型品MP中心下侧对应的位置上。 如图2 (A)所示，动模62具有圆柱形外形，内侧模面62s上备有2维配列的多个元件转印部62a和连在这些元件转印部62a之间的支撑体转印部62b 。各元件转印部62a必须对着定模61的元件转印部61a地配置，各元件转印部62a并具有圆形外周，备有中央的圆形光学转印面62d和周边的环状边缘转印面62e。 对定模61、动模62进行关模及锁模形成腔CV时，元件转印部61a、62a形成与光学元件相应的部分。 动模62在模面62s的外侧进一步备有为第1密封圈部件的0_环63a， 0_环63a呈环状，被镶嵌在动模62上设有的圆周槽64a中。0-环63a能够保持腔CV内的气体密封性，采用不产生气体的材料。例如采用氟树脂等。 动模62在模面62s和0_环63a之间进一步备有为第2密封圈部件的树脂密封部件63b，树脂密封部件63b呈环状，被镶嵌在动模62上设有的圆周槽64b中。树脂密封部件63b采用具有密封部件必须不被能量固化型树脂侵蚀等特性的材料。采用例如硅树脂、氟树脂、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、66尼龙、全氟橡胶等。 动模62上在树脂密封部件63b的相应位置上设有多个顶出针82。这些顶出针82连结在图1中所示的顶出器81上。顶出针82在动模62模面62s外侧环带面RS的垂直方向上贯通，能够进退。 图3是围绕定模61、动模62的境界附近一部分对模具动作的说明图。图3 (A)表示第1锁模位置状态，图3 (B)表示第2锁模位置状态，图3 (C)表示第3锁模位置。
如图3(A)所示，由图1的注射成型机10进行第l锁模，0-环63a与定模61接触的部分处于贴紧状态。也就是说在第1锁模位置状态下，腔CV内侧是保持气体密封性的状态。在该状态下，使图1注射装置16的注射端16d保持不漏气地碰到定模61的树脂注入孔61h，打开阀门V。由真空泵53a从孔52排出腔CV内的空气，进行腔CV的减压。减压中定模61的合模面与动模62的合模面之间的距离a为例如0. 8mm。 如图3(B)所示，抽真空后，由注射成型机10进行第2锁模，树脂密封部件63b与定模61环带面RS接触的部分处于贴紧状态。也就是说在第2锁模位置状态下，腔CV内处于密封状态。然后，从注射装置16向腔CV内注射能量固化型树脂，例如热固化型树脂。注射中定模61的合模面与动模62的合模面之间的距离b为例如0. lmm。
如图3(C)所示，热固化型树脂充填到腔CV内之后，在热固化型树脂完成固化之前，注射成型机10进行第3锁模，定模61的合模面与动模62的合模面处于完全贴紧状态。也就是说在第3锁模位置状态下，进行压縮成型。 热固化型树脂固化完成之后，开模，把手21把持主流道部等，由顶出针82推出树脂密封部件63b，从动模62取出成型品MP。
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图4是由图1的注射成装置100形成的成型品MP、即光学元件阵列的说明图。图 4(A)是光学元件阵列71的平面图，图4(B)是光学元件阵列71的侧面图，图4(C)是从光学 元件阵列71切出的光学元件单品的侧面图。 图4(A)、图4(B)中所示的光学元件阵列71具有圆板状外形，备有2维配列的多 个光学元件71a部分和连在这些元件部分71a之间的支撑体71b。光学元件71a部分对应 于图2(B)及2(A)中模具61、62上设有的元件转印部61a、62a，支撑体71b对应于模具61、 62上设有的支撑体转印部61b、62b。前者光学元件71a部分包括由模具61、62的光学转 印面61d、62d夹着形成的光学元件本体71d ;由模具61、62的边缘转印面61e、62e夹着形 成的轮缘部71e。 图4(C)中所示的光学元件、即透镜中，光学元件本体71d的上侧面为第1光学面 71 j，光学元件本体71d的下侧面为第2光学面71k，此时由两光学面71 j、71k形成透镜。光 学元件阵列71的边端附近上形成了三角锥形的主流道部71g。 以上说明的注射成型装置100，注射中的树脂在腔CV中主要是被充填到浇口 GA(主流道部61g先端的浇口 GA)上方，这样，能够防止光学元件阵列71中浇口 GA下侧发 生变形。另外，在注射中，从浇口 GA供给的树脂处于被注射到已经积在腔CV内的树脂中之 状态，不发生空气的混入，所以没有氧化引起的固化障碍，能够以短时间固化。因此，成型品 MP均匀固化，能够成型高精度的光学元件，还能够提高对成型品光学元件阵列71的反射防 止层的贴紧性。 通过进行上述真空成型，在腔CV中树脂在一定方向上蔓延，在浇口 GA上侧也不发 生变形，可以成型变形少的成型品MP。另外，通过避开容易产生局部性劣化的浇口 GA下方 地设元件转印部61a、62a，这样能够防止光学元件阵列71中发生变形，成型高精度的光学 元件71a。如上所述，通过防止光学元件阵列71、即整个成型品MP的变形，能够使各个光学 元件71a实现高精度。 图5是图2中所示的模具61、62的变形例说明图。抽真空用孔52被设在定模61 的上侧。这样能够防止万一产生树脂漏出时堵塞孔52。
图3中说明的模具动作也可以作如下变形。 图6是围绕定模61、动模62的境界附近一部分对模具动作的变形例说明图。图 6(A)表示第1锁模位置的状态，图6(B)表示第2锁模位置的状态。 如图6 (A)所示，由注射成型机10进行第1锁模，0-环63a与定模61接触的部分 处于贴紧状态。也就是说在第1锁模位置状态下，腔CV内侧处于保持气体密封性的状态。 在该状态下，使注射端16d碰到定模61打开阀门V，由真空泵71从孔52抽出腔CV内的空 气。定模61与动模62之间的距离a为例如0. 8mm。 如图6(B)所示，抽真空后，由注射成型机10进行第2锁模，树脂密封部件63b与 定模61接触的部分处于贴紧状态，且定模61和动模62处于完全贴紧状态。也就是说在第 2锁模位置的状态下，腔CV内是密封状态。然后，能量性固化树脂、例如热固化型树脂被供 给到腔CV内。 以上通过实施方式对本发明作了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，可以 作各种变形。例如，能量固化型树脂是采用热固化型树脂，通过加热模具61、62使树脂固 化，但是，在采用紫外线固化型树脂等时，也可以在成型时照射紫外线等，按照树脂性质进
8行处理，使之固化。具体则是，在采用紫外线固化型树脂进行注射成型时，将动模62做成透 明的，以便使紫外线照射到腔CV内。 另外，上述实施方式中，浇口 GA也可以不设在成型品的中心下侧，而是设在中心 或任意位置上。
权利要求
一种模具构造，具有第1模具和可动的第2模具，模具构造的特征在于，在所述第1模具和所述第2模具之间，具有第1密封圈部件和第2密封圈部件。
2. 如权利要求l中记载的模具构造，其特征在于，所述第l密封圈部件用来保持空气密 封性，所述第2密封圈用来防止树脂漏出。
3. 如权利要求1或2中记载的模具构造，其特征在于，以由所述第1及所述第2模具形 成的腔为基准，所述第1密封圈部件被配置在比所述第2密封圈部件还要外侧。
4. 如权利要求1至3的任何一项中记载的模具构造，其特征在于，在所述第1模具的所 述第1密封圈部件和所述第2密封圈部件之间，进一步具有抽真空用的孔。
5. 如权利要求1至4的任何一项中记载的模具构造，其特征在于，所述第1密封圈部件 及所述第2密封圈部件被安装在所述第2模具上。
6. 如权利要求1至5的任何一项中记载的模具构造，其特征在于，并且备有顶出所述第 2密封圈部件的顶出针和所述顶出针的顶出装置。
7. 如权利要求1至6的任何一项中记载的模具构造，其特征在于，所述第1密封圈部件是o-环。
8. 如权利要求1至7的任何一项中记载的模具构造，所述第2密封圈部件是树脂制的。
9. 一种成型方法，采用如权利要求1至8的任何一项中记载的模具构造，成型方法的特 征在于，在中间介有第1密封圈部件地使第1模具及第2模具接近的第1锁模位置，进行模 具内的抽真空，在使所述第1模具及第2模具比所述第1锁模位置还要接近的第2锁模位 置，进行材料注射及固化。
10. —种成型方法，采用如权利要求1至8的任何一项中记载的模具构造，成型方法的 特征在于，在中间介有第1密封圈部件地使第1模具及第2模具接近的第1锁模位置，进行 模具内的抽真空，在中间介有第2密封圈部件地使所述第1模具及第2模具比所述第1锁 模位置还要接近的第2锁模位置，进行材料注射，在使所述第1模具及第2模具比所述第2 锁模位置还要接近的第3锁模位置，进行材料的固化。
11. 一种注射成型装置，其特征在于，具有如权利要求1至8的任何一项中记载的模具 构造。
全文摘要
为了提供一种即使是低粘度的树脂也能够用模具容易地成型光学元件，并且能够抑制空气引起的弊害的模具构造以及注射成型装置，一种备有定模(61)和动模(62)的模具构造，其特征在于，在两模具(61、62)之间备有用来保持气体密封性的O-环(63a)和用来防止树脂漏出的树脂密封部件(63b)。通过O-环(63a)，并通过对两模具(61、62)合模形成的腔CV内进行减压，能够在减压下进行树脂供给及树脂固化，进行真空成型。由此可以得到防止因注射到腔CV内的树脂中混入空气而引起发生气泡等效果。另外通过树脂密封部件(63b)，即使是低粘度的树脂也能够防止树脂漏出模具(61、62)。
文档编号B29C45/70GK101765493SQ20088010110
公开日2010年6月30日 申请日期2008年7月22日 优先权日2007年8月1日
发明者宫崎岳美, 细江秀, 藤井雄一 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社