專利名稱：塑料成型品的成型方法及其成型用金屬模的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適用于激光束打印機、傳真機等光學掃描系、攝像機的光學機械、光盤等的塑料成形品的成形方法，尤其涉及可復制高精度鏡面和微細凹凸圖案等的塑料成形品的成形方法及塑料成形品的成形用金屬模。
通常，注射模塑成形方法是將金屬模溫度設定為成形用樹脂的熱變形溫度前后，往該一定容積的模穴內注射充填熔融樹脂，一邊控制保壓一邊逐漸冷卻后，打開金屬模，取出成形品。
但是，該方法存在如下缺點由于樹脂冷卻時溫度分布原封不動地成為壓力分布，當厚壁、厚度不等壁的成形品成形時，在能使成形周期縮短的成形品的厚度不等壁部產生殘壓，另外，在厚壁部產生收縮，不能得到高精度成形品。
作為不發(fā)生上述不理想情況的注射模塑成形方法有例如記載在特開昭62-11619號公報中的方法(下面，將其稱為第1先有技術例)。其是將金屬模溫度提高到樹脂的軟化溫度(非晶體樹脂中玻璃轉變溫度)以上之后，將熔融樹脂注射充填到一定容積的模穴中，將澆口密封，產生一定的樹脂內壓，然后冷卻，在熱變形溫度以下打開金屬模取出。這樣，通過在樹脂內壓發(fā)生后進行冷卻，即使是厚度不等壁、厚壁、大口徑的成形品也能高精度地成形。
特開昭61-19327號公報中記載著另一種成形方法(下面，將其稱為第2先有技術例)。其是將金屬模溫度提高到樹脂的軟化溫度(非晶體樹脂中的玻璃轉變溫度)以上之后，將熔融樹脂注射充填到模穴內，然后，在其熱變形溫度以下時打開金屬模取出。
在該先有技術例中，通過冷卻時壓縮樹脂，即使是厚度不等壁、厚壁、大口徑的成形品也能高精度地成形。
特開昭63-114614號公報中記載著又一種成形方法(下面，將其稱為第3先有技術例)。其是將金屬模溫度設定在熱變形溫度前后，當成為一定的金屬模溫度后，以低壓將熔融樹脂注射充填到模穴內，然后，通過金屬模內壓縮機構，從一方壓縮樹脂，以補償伴隨樹脂冷卻固化而帶來的收縮，以便得到高精度成形品。
特開平8-234005號公報中記載著又一種成形方法(下面，將其稱為第4先有技術例)。其是在樹脂充填結束前停止充填，在鏡成形面使樹脂密接，在其相對面降低浸濕性，使與樹脂的密接力變小，通過使得在該密接力小的面產生收縮，制造光學用發(fā)射鏡。
特開平6-98642號公報中記載著又一種成形方法(下面，將其稱為第5先有技術例)。其限定為光學用發(fā)射鏡的制造方法，使與鏡成形面相對的面的浸濕性比上述鏡成形面低，且對充填在金屬模內的塑料材料不加以保壓，而得到成形品。
特開平6-304973號公報中記載著又一種成形方法(下面，將其稱為第6先有技術例)。其是注射充填后在復制部和通氣口部間產生壓力差、使在該通氣口部產生收縮的成形方法。
但是，在第1先有技術例的成形方法中，必須使開型時的樹脂內壓與大氣壓相等，因而，應該使熔融樹脂注射充填時的樹脂內壓為相當高的壓力，能耐高壓的高價金屬模成為必要，此外，熔融樹脂注射充填時及成形品取出時，金屬模產生溫度差，存在成形品的成形周期的問題。
在第2先有技術例的成形方法中，由于，熔融樹脂注射充填時及成形品取出時，金屬模產生溫度差，存在成形品的成形周期變長的問題。
在第3先有技術例的成形方法中，由于從一方受到壓縮力，樹脂被壓縮，壓縮時樹脂局部固化，對于厚度不等壁、厚壁的成形品，在壓縮方向產生偏壓，存在不能得到高精度成形品問題。
在第4先有技術例的成形方法中，雖然能適用于反射鏡那樣的不是厚壁、相對面可以有收縮的成形品，但是，在厚度不等壁、厚壁的成形品上，單面幾乎沒有浸濕，因而從熔融樹脂往金屬模的熱傳導性差，冷卻過于耗費時間，另外，不能適用于鏡頭那樣的相對面也要求高精度復制性的成形品。
這樣，在能得到厚度不等壁，厚壁類高精度成形品的成形方法中，由于金屬模的加熱和冷卻需要，成形周期變長，而在成形周期短的成形方法中，對于厚度不等壁、厚壁類成形品，不能得到高精度成形品。
在第5先有技術例的成形方法中，由于不對于復制面相對的面進行限定，復制面的復制性低下，因而不能應用于鏡頭那樣的要求相對面復制性的成形。另外，由于不加以保壓，存在即使想將復制面以外的側面作為基準也不能得出基準面精度的問題。
在第6先有技術例的成形方法中，充填后的樹脂冷卻而形成的樹脂內壓，若不是大氣壓以下，則不產生收縮。另外，在厚壁、厚度不等壁類成形品場合，厚壁部最快成為大氣壓以下，在該期間薄壁部已在初期高壓下冷卻固化，薄壁部中殘存有內部形變，因該殘壓復制面精度也會降低。
本發(fā)明就是鑒于上述先有技術所存在的問題而提出來的，本發(fā)明的目的在于提供一種在短成形周期能得到高精度成形品的塑料成形品的成形方法及成形用金屬模。
為了解決上述課題，本發(fā)明提出一種塑料成形品的成形方法，先準備一對金屬模，設有至少一個以上復制面，同時在該復制面以外的面上滑動自如地設置著至少一個以上模穴片，由復制面及模穴片形成至少一個以上模穴，將該金屬模加熱保持在未達到樹脂的軟化溫度，將加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂注射充填到上述模穴內，隨后，樹脂壓力作用在上述復制面上，使樹脂密接在該復制面上后，將該樹脂冷卻到軟化溫度以下，接著，打開金屬模取出成形品，其特征在于冷卻上述熔融樹脂在達到軟化溫度以下前，使上述至少一個以上模穴片作離開樹脂的滑動，在樹脂與模穴片間強制形成空隙。
這種場合，通過注射充填，在模穴內產生適度樹脂內壓，樹脂密接在復制面上，且在殘留有維持密接的適度壓力的狀態(tài)時，在樹脂和模穴片間強制形成空隙，面對該空隙的樹脂部分的樹脂面成為自由面，比與其他金屬模相接的面易移動。
因此，由于存在空隙，從該樹脂部分熱傳導低下，該樹脂部分冷卻速度最慢，即、該樹脂部分在模穴內成為最高溫最低粘度。
結果，因冷卻產生的收縮通過該部分樹脂移動面被吸收，面對空隙的樹脂部分優(yōu)先收縮，防止在復制面上產生收縮，在短成形周期里復制面被逼真地復制。
另外，冷卻時作用在復制面上的樹脂內壓能接近大氣壓，因此能得到光彈性形變小的成形品。
之所以將金屬模溫度設定為未達到樹脂的軟化溫度，是因為若將金屬模溫度設定為樹脂的軟化溫度以上，則成形品會發(fā)生變形，不能得到高精度成形品。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，上述模穴片滑動開始形成空隙的時期設定為；模穴內樹脂表層部是未達到軟化溫度的固化狀態(tài)，中心部處于軟化溫度以上，而且從表層部到中心部的平均溫度為該樹脂的軟化溫度以上。
這種場合，當冷卻時形成空隙時，產生空隙的面雖與樹脂密接，但由于樹脂表面層固化，剝離容易進行，且剝離時表面層不會發(fā)生大的變形。剝離產生空隙后其平均溫度為樹脂軟化溫度以上，由于面對空隙的樹脂部分的絕熱效果和溫度的均一化，該樹脂部分的溫度相反上升到其軟化溫度以上，成為低粘度，該樹脂部分容易移動。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，空隙內壓力設定為0.05MPa以上6MPa以下。
這種場合，通過將空隙內壓力設定在0.05MPa～6MPa范圍，伴隨樹脂冷卻能在助長面對空隙的樹脂的收縮移動方向產生一定壓力。若空隙內壓力未達到0.05MPa，則不能得到該助長效果，若空隙內壓力達到6MPa以上，則需要高價的壓力發(fā)生裝置，此外，因壓力引起的形變會殘存在成形品內，因此不理想。
另外，最好是將空隙內壓力設定為0.1MPa～2MPa。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，模穴片滑動形成空隙前的復制面壓力設定為0.5MPa以上60MPa以下。
這種場合，能防止空隙發(fā)生時的復制面的復制性低下。當復制面壓力未達到0.5MPa時，成形品本身內部推壓力增大，推壓力會殘留，因此也不理想。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，使用具有微小孔的材料作為上述模穴片，從該模穴片的微小孔往樹脂側送入氣體，使該模穴片滑動形成空隙。
這種場合，能使模穴片滑動良好，同時形成空隙的模穴面和樹脂的剝離容易進行，能使成形作業(yè)性良好。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，使用軟化溫度是其玻璃轉變溫度的非晶體樹脂作為上述樹脂。
這種場合，由于樹脂收縮性良好，能很容易得到高精度的成形精度。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，使上述模穴片接觸與上述復制面鄰接的面，上述模穴片滑動時，與上述復制面鄰接的面，也形成空隙。
這種場合，在空隙發(fā)生時，與復制面鄰接的整個面都開放，所以當因冷卻樹脂收縮時，面對空隙的樹脂更容易收縮，提高復制面的精度。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，使形成上述空隙的面至少離開上述復制面的有效范圍1mm以上。
這種場合，能防止與空隙相接的樹脂部分產生必要以上的變形，能防止對成形品帶來壞影響。
為了解決上述課題，本發(fā)明還提出一種塑料成形品的成形用金屬模，其設有各壁面形成所定容積模穴的成形面以及由至少一個以上上述成形面形成、將鏡面復制在樹脂上的復制面，將加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂注射充填在上述模穴內后，通過在模穴內產生的樹脂壓力，將復制面復制在上述樹脂上；其特征在于滑動自如地設置形成除上述復制面的至少一個以上形成面的全部或局部壁面的模穴片；上述樹脂壓力成為所定壓力時，使上述模穴片滑離樹脂，在樹脂與模穴片之間形成空隙。
這種場合，通過注射充填，在模穴內產生適度的樹脂內壓，樹脂密接在復制面上，且在殘留維持密接的適度壓力的狀態(tài)時，在樹脂和模穴片之間強制形成空隙，面對該空隙的樹脂部分的樹脂面成為自由面，比與其他成形面相接的面容易移動。因此，因存在空隙，從該樹脂部分的熱傳導低下，該樹脂部分冷卻速度變得最慢。
因此，由冷卻產生的收縮通過該部分樹脂移動而被吸收，面對空隙的樹脂部分優(yōu)先收縮或膨脹，可在該面上選擇地形成凹形狀或凸形狀，防止在復制面上發(fā)生收縮，即使是厚壁或厚度不等壁的成形品也能得到確保低形變及復制面形狀精度的成形品。
另外，即使將金屬模溫度設定在樹脂的軟化溫度以下，也能確保所希望的形狀精度，能縮短樹脂冷卻時間，縮短成形品的成形時間，降低成形品的制造成本。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，將上述模穴片滑離樹脂時的上述模穴內樹脂壓力設定為0.5MPa以上60MPa以下范圍。
這種場合，可以在由模穴片成形的樹脂成形面上選擇地形成凹形狀或凸形狀的成形面。當將離開時的樹脂壓力設定為未達到0.5MPa時，復制面被剝，因此不理想，當將離開時的樹脂壓力設定為60MPa以上時，成形品本身的內部應力增大，留有殘留應力，因此也不理想。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，設有對上述模穴片加壓的壓力控制裝置，通過該壓力控制裝置對模穴片加壓，，以使模穴內樹脂壓力成為所定壓力以上的壓力。
這種場合，通過注射充填到模穴內時產生的樹脂壓力能防止模穴片朝離開樹脂方向移動。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，上述壓力控制裝置包括由液壓缸或電動馬達構成的驅動裝置，通過該驅動裝置使上述模穴片滑動。
這種場合，通過由液壓缸或電動馬達構成的驅動裝置能進行模穴片的加壓和滑動，使壓力控制裝置以簡單結構實現，能使成形用金屬模結構簡單。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，在上述模穴內設有檢測該模穴內樹脂壓力的壓力檢測裝置，同時設有根據來自該壓力控制裝置的檢測情報使上述模穴片滑動的滑動裝置。
這種場合，能精度良好地控制樹脂內壓或模穴片的移動時間，所以能一方面連續(xù)使成形品成形，另一方面在面對空隙的樹脂成形面上形成穩(wěn)定的凸形狀或凹形狀。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，在上述模穴片與該模穴片的滑動面之間設有至少一個以上通氣孔，該通氣孔形成在這樣的位置當模穴片沿離開樹脂方向滑動時，其可與樹脂和模穴片間空隙連通。
這種場合，模穴片移動離開樹脂時，使空氣流入模穴片與樹脂間空隙，能使空隙內氣壓接近大氣壓，能使模穴片迅速離開樹脂。結果，能穩(wěn)定地形成凹形狀或凸形狀，能提高復制面的形狀精度。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，上述模穴片沿離開樹脂方向滑動時，使樹脂和模穴片間的空隙和金屬模外部連通。
這種場合，能確實地使外氣從通氣孔流入模穴片與樹脂間的空隙內。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，上述模穴片的成形面用與樹脂密接力低的材料進行處理。
這種場合，能使模穴片容易離開樹脂，能提高復制面的形狀精度。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，上述模穴片的成形面和滑動面用與樹脂密接力低、且耐磨性好的相同材料進行表面處理。
這種場合，能使模穴片容易離開樹脂，能提高復制面的形狀精度，同時能提高模穴片與成形用金屬模的滑動面的耐久性，提高成形用金屬模的壽命。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，上述模穴片的成形面與包含該模穴片而形成的壁面呈大致相似形狀。
這種場合，通過模穴內產生的樹脂壓力將復制面復制在樹脂上時，樹脂的模穴片側的成形面能形成曲面或平面，使模穴片離開樹脂時，樹脂的模穴片側的成形面的廣范圍能選擇地形成凹形狀或凸形狀。結果，能更進一步提高復制面的形狀精度。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形用金屬模，其特征還在于，在上述模穴片與上述復制面的連接面上形成階梯差。
這樣做是擔心空氣從通氣孔蔓延進入模穴片與樹脂間空隙，使成形品的形狀精度惡化，通過在模穴片與復制面的連接面上形成階梯差，能防止空氣從通氣孔蔓延進入模穴片與樹脂間空隙，能防止使成形品的形狀精度惡化。
為了解決上述課題，本發(fā)明還提出一種塑料成形品的成形方法，準備一對金屬模，設有將鏡面復制在樹脂上的至少一個以上復制面，同時在該復制面以外的面上滑動自如地設置著至少一個以上模穴片，由復制面及模穴片形成至少一個以上模穴，將該金屬模加熱保持在未達到樹脂的軟化溫度，將加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂注射充填到上述模穴內，隨后，樹脂壓力作用在上述復制面上，使樹脂密接在該復制面上后，將該樹脂冷卻到軟化溫度以下，接著，打開金屬模，取出成形品，其特征在于冷卻上述熔融樹脂在達到軟化溫度以下前，使上述至少一個以上模穴片作離開樹脂的移動，復制面以外至少一個面的局部或全部與模穴片間強制形成空隙，在與成形品薄壁部相當的部分優(yōu)先形成上述空隙。
這樣做法是根據以下理由。
通過使模穴的空隙形成面的模穴片滑動，在復制面以外的至少一個面的局部或全部與樹脂間強制形成空隙，與其他部分相比，面對該空隙的部分容易移動，因冷卻而產生的收縮通過該部分移動而被吸收，能防止復制面的復制不良。
其作為原理是先將金屬模加熱保持在未達到樹脂的軟化溫度，然后將熔融樹脂注射充填在該模穴內，此后通過形成空隙，使樹脂內壓接近大氣壓，以使注射充填后的固化部的發(fā)生及因溫度分布而引起的樹脂內壓偏差消失。
但是，這時表層部的固化時間非常重要，時間早固化層薄，形成空隙時樹脂與滑動部密接著，會帶來復制面本身的復制性低下 與此相反，若時間遲固化進行已達相當程度，此時模穴片滑動形成空障，雖然沒有問題，但模穴內已在固化部殘存偏差的樹脂內壓，且樹脂流動性非常差，將會殘存產生光學形變的內部形變，帶來復制面精度低下。
特別是厚壁、厚度不等壁、大口徑成形品場合，與模穴壁面的成形品薄壁部相當的部分迅速冷卻，易殘存壓力。因此，即使使側面滑動形成空隙，將面對該空隙的樹脂部分作為自由面使其容易移動，但若是冷卻固化接近熱變形溫度之后則為時已晚。
因此，在本發(fā)明中，在與固化進行早的成形品薄壁部相當部分的不是復制面的面作為自由面能移動的時間，使那里優(yōu)先形成空隙，防止因內部形變的增大和壓力分布而引起的復制性低下。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，當與成形品薄壁部相當的部分形成空隙后，在與該成形品厚壁部相當的部分多級地形成空隙。
這種場合，若以薄壁部的溫度和樹脂內壓為基準，在厚壁部也同時形成空隙，則由于厚壁部還包含接近熔融溫度的高溫部，會引起其周邊和復制部的復制性低下，因此，在本發(fā)明中，從與成形品薄壁部相當的部分到與厚壁部相當的部分多級地形成空隙，能防止在與各處對應的復制面上壓力殘存，內部形變增大及復制面精度低下。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，除上述成形品的同一側面的一部分，將形成空隙部分、不形成空隙部分作為將該成形品固定在其他件上時的基準面。
這種場合，可以不要空隙形成部的精度，在至少確保復制面精度的基礎上，通過確保固定在其他件上時的基準面的精度，能將成形品高精度地固定在其他件上。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，在上述空隙形成部分或形成部分附近配設壓力傳感器，由該壓力傳感器檢測得到的壓力為所定值時，使上述模穴片滑動形成空隙。
這種場合，可以在面對模穴壁面的樹脂外周部的冷卻固化區(qū)域與模穴中央部的軟化以上區(qū)域的最合適平衡下形成空隙，能更進一步防止因內部形變增大和壓力分布而引起的復制性低下。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，預先采集模穴內樹脂的溫度分布數據，當與上述模穴片對應的模穴內特定位置溫度和上述采集數據的所定溫度相同時，使上述模穴片滑動，形成空隙。
這種場合，可以在面對模穴壁面的樹脂外周部的冷卻固化區(qū)域與模穴中央部的軟化以上區(qū)域的最合適平衡下形成空隙，能更進一步防止因內部形變增大和壓力分布而引起的復制性低下。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，將上述所定溫度設定為在斷開上述模穴的復制面、且沿上述模穴片滑動方向的斷面中心的樹脂的軟化溫度以上。
這種場合，作為在面對模穴壁面的樹脂外周部的冷卻固化區(qū)域與模穴中央部的軟化溫度以上區(qū)域的最合適平衡下形成空隙的時間，通過將所定溫度設定為在斷開該模穴的復制面、且沿模穴片的滑動方向的斷面中心的樹脂的軟化溫度以上，即使在樹脂過于冷卻場合形成空隙時，也能降低樹脂自由度，能防止內部形變殘存引起復制面的復制不良。
當然，在薄壁部局部形成空隙時，所定溫度為在斷開該部分中的模穴的復制面、且沿滑動方向的斷面中心部的溫度。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，根據由上述壓力傳威器檢測到的樹脂壓力或由上述溫度分布數據而得的樹脂溫度中至少一方，使模穴片滑動，形成空隙。
這種場合，在多級形成空隙場合，能更進一步防止與各處對應的復制面上壓力殘存、內部形變增長及復制面精度低下。
由于最初形成空隙時樹脂壓力接近大氣壓，所以從第二級開始當形成空隙時不是根據壓力信號、而是根據溫度數據形成空隙很有效。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，利用與上述模穴片另成一體而設置的滑動裝置使模穴片滑動，形成空隙。
這種場合，能使塑料成形裝置結構簡單化。
根據本發(fā)明的塑料成形品的成形方法，其特征還在于，利用金屬模的開模力，使模穴片滑功形成空隙。
這種場合，通過利用已設于塑料成形金屬模的開模機構，能使模穴片滑動，不需追加新設備，降低成形品成本。
下面說明本發(fā)明效果。
根據本發(fā)明，因冷卻產生收縮通過面對空隙部分樹脂移動而被吸收，面對空隙的樹脂部分優(yōu)先收縮，能防止在復制面上產生收縮，在短成形周期里復制面被逼真地復制。另外，冷卻時作用在復制面上的樹脂內壓能接近大氣壓，因此能得到光彈性形變小的成形品。
根據本發(fā)明，當冷卻時形成空隙時，產生空隙的面雖與樹脂密接，但由于樹脂表面層固化，剝離容易進行，且剝離時表面層不會產生大的變形。剝離產生空隙后，其平均溫度為樹脂軟化溫度以上，由于面對空隙的樹脂部分的絕熱效果和溫度的均一化，該樹脂部分的溫度相反上升到其軟化溫度以上，成為低粘度，該樹脂部分容易移動。
根據本發(fā)明 通過將空隙內壓力設定在0.05MPa-6MPa范圍，伴隨樹脂冷卻能在助長面對空隙的樹脂部分的收縮移動方向產生一定壓力。
根據本發(fā)明，能夠防止空隙發(fā)生時的復制面的復制性低下。
根據本發(fā)明，能使模穴片滑動性良好，同時形成空隙的模穴面和樹脂的剝離容易進行，能使成形作業(yè)性良好。
根據本發(fā)明，由于樹脂收縮性良好，能容易地得到高精度的成形精度。
根據本發(fā)明，在空隙發(fā)生時，與復制面鄰接的整個面都開放，所以當因冷卻樹脂收縮時，面對空隙的樹脂更容易收縮，提高復制面的復制精度。
根據本發(fā)明，能防止與空隙相接的樹脂部分產生必要以上的變形，防止對成形品帶來壞影響。
根據本發(fā)明，即使是厚壁或厚度不等壁的成形品也能得到確保低形變及復制面形狀精度的成形品。另外，即使將金屬模溫度設定在樹脂的軟化溫度以下，也能確保所希望的形狀精度，能縮短樹脂冷卻時間，縮短成形品的成形時間、降低成形品的制造成本。
根據本發(fā)明，可以在由模穴片成形的樹脂成形面上選擇地形成凹形狀或凸形狀的成形面。當將離開時的樹脂壓力設為未達到0.5MPa時，復制面被剝，因此不理想，當將離開時的樹脂壓力設為60MPa以上時，成形品本身的內部應力增大，留有殘留應力，因此也不理想。
根據本發(fā)明，通過注射充填到模穴時產生的樹脂壓力能防止模穴片朝離開樹脂方向移動。
根據本發(fā)明，通過由液壓缸或電動馬達構成的驅動裝置能進行模穴片的加壓和滑動，使壓力控制裝置以簡單結構實現，能使成形用金屬模結構簡單。
根據本發(fā)明，能精度良好地控制樹脂內壓或模穴片的移動時間，能一方面連續(xù)使成形品成形，另一方面在面對空隙的樹脂成形面上形成穩(wěn)定的凸形狀或凹形狀。
根據本發(fā)明，當模穴片移動離開樹脂時，使空氣流入模穴片與樹脂間空隙，能使空隙內氣壓接近大氣壓，能使模穴片迅速離開樹脂。結果，能穩(wěn)定地形成凹形狀或凸形狀，能提高復制面的形狀精度。
根據本發(fā)明，能確實地使外氣從通氣孔流入模穴片與樹脂間的空隙內。
根據本發(fā)明，能使模穴片容易離開樹脂，提高復制面的形狀精度。
根據本發(fā)明，能使模穴片容易離開樹脂，提高復制面的形狀精度，同時能提高模穴片與成形用金屬模的滑動面的耐久性，提高成形用金屬模的壽命。
根據本發(fā)明，通過模穴內產生的樹脂壓力將復制面復制在樹脂上時，樹脂的模穴片側的成形面的廣范圍能選擇地形成凹形狀或凸形狀。結果，能更進一步提高復制面的形狀精度。
根據本發(fā)明，因擔心空氣從通氣孔蔓延進入模穴片與樹脂間空隙使成形品的形狀精度惡化，通過在模穴片與復制面的連接面上形成階梯差，能防止空氣從通氣孔蔓延進入模穴片與樹脂間空隙，能防止使成形品的形狀精度惡化。
根據本發(fā)明，在與固化進行早的成形品薄壁部相當部分的不是復制面的面作為自由面能移動的時間，使那里優(yōu)先形成空隙，防止因內部形變的增大和壓力分布而引起的復制性低下。
根據本發(fā)明，從與成形品的薄壁部相當的部分到與厚壁部相當的部分多級地形成空隙，能防止在與各處對應的復制面上壓力殘存、內部形變增大及復制面精度低下。
根據本發(fā)明，可以不要空隙形成部的精度，在至少確保復制面精度基礎上，通過確保固定在其他件上時的基準面的精度，能將成形品高精度地固定在其他件上。
根據本發(fā)明，可以在面對模穴壁面的樹脂外周部的冷卻固化區(qū)域與模穴中央部的軟化溫度以上區(qū)域的最合適平衡下形成空隙，能更進一步防止因內部形變增大和壓力分布而引起的復制性低下。
根據本發(fā)明，即使在樹脂過于冷卻場合形成空隙時，也能降低樹脂自由度，能防止內部形變殘存引起復制面的復制不良。
根據本發(fā)明，在多級形成空隙場合，能更進一步防止在與各處對應的復制面上的壓力殘存、內部形變增大及復制面精度低下。
根據本發(fā)明，能使塑料成形裝置結構簡單化。
根據本發(fā)明，通過利用已設于塑料成形金屬模上的金屬模開模機構，能使模穴片滑動，不需追加新設備，降低成形品成本。
附圖簡要說明如下圖1是表示一般注射模塑成形方法的圖；圖2是表示一般注射壓縮成形方法的圖；圖3是表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第一實施形態(tài)的圖，其中圖3a是在該成形方法中適用的金屬模的構成圖，圖3b表示熔融樹脂注射充填到該制造方法中使用的金屬模中狀態(tài)的圖，圖3c是表示空隙形成狀態(tài)的圖；圖4是表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第二實施形態(tài)的圖，其中圖4a是在該成形方法中使用的金屬模的構成圖，圖4b表示熔融樹脂注射充填到該制造方法中使用的金屬模中狀態(tài)的圖，圖4c是表示空隙形成狀態(tài)的圖；圖5是表示由第二實施形態(tài)的金屬模成形的成形品的圖；圖6是表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第三實施形態(tài)的圖，是表示空隙形成狀態(tài)的圖；圖7是表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第四實施形態(tài)的圖，是表示其金屬模的構成圖；圖8是表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形用金屬模的第一實施形態(tài)的剖面圖；圖9是表示第一實施形態(tài)的模穴片離開樹脂、在模穴片與樹脂間形成空隙時狀態(tài)的剖面圖；圖10是表示第一實施形態(tài)的成形用金屬模的另一種型式的剖面圖；圖11是表示圖10的模穴片離開樹脂、在模穴片與樹脂間形成空隙時狀態(tài)的剖面圖；圖12a是用第一實施形態(tài)的成形用金屬模成形的成形品的構成圖，圖12b是圖12a的A-A向剖視圖圖13是本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形用金屬模的第二實施形態(tài)的剖面圖；圖14是表示第二實施形態(tài)的模穴片離開樹脂、在模穴片與樹脂間形成空隙時狀態(tài)的剖面圖15a-c是用第二實施形態(tài)的另一種型式的成形用金屬模成形的成形品的構成圖；圖16是本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第五實施形態(tài)的圖，其中圖16a是構成實現該成形方法的成形金屬模的一部分的模穴片與成形品的關系圖；圖16b是用該成形方法成形的成形品的構成圖；圖17是表示用圖16a的g-g剖面顯示的成形金屬模制作塑料成形品的工序圖；圖18是表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第六實施形態(tài)的圖，圖18a是表示實現本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的成形金屬模的概略圖，圖18b是圖18a的h-h剖面圖；圖19是表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第七實施形態(tài)的概略剖面圖；圖20是表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第八實施形態(tài)的圖，圖20a是實現塑料成形品的成形方法的成形金屬模的概略剖面圖，圖20b是空隙形成時的成形金屬模的概略剖面圖；圖21是表示第八實施形態(tài)的成形金屬模的另一種型式的主要部分構成圖。
下面參照


本發(fā)明的實施形態(tài)。
先參看圖1、2說明一般的塑料成形品的成形方法。圖1表示一般的注射模塑成形方法，圖2表示一般注射壓縮成形方法。
在圖1中，1、2是形成具有一定容積的厚度不等壁、厚壁模穴3、同時在模穴面的至少一方具有復制面的金屬模。圖1是使該金屬模1、2保持在樹脂的熱變形溫度、將熔融樹脂4充填到模穴3內狀態(tài)圖。
這時，由于模穴3是厚度不等壁、厚壁，充填時處于熔融溫度的樹脂4從薄壁端部迅速冷卻固化。因此，如圖1所示，在中央厚壁部產生收縮A，同時，在薄壁端部殘存有樹脂內壓，隨著打開金屬模1、2時的壓力開放，一起膨脹。結果，不能得到高精度成形品。
另外，在圖2中，5、6是形成具有一定容積的厚度不等壁、厚壁模穴7、同時在模穴面的至少一方具有復制面的金屬模的模穴片，該模穴片5、6滑動自如地設置在上模8和下模9上。
這時，先如圖2a所示，將金屬模8、9保持在樹脂的熱變形溫度前后，往模穴7內充填熔融樹脂。由于該厚度不等壁、厚壁的模穴原因，充填時處于熔融溫度的樹脂10從薄壁兩端部迅速冷卻固化。另外，隨著樹脂固化使模穴片6滑動，如圖2b所示壓縮樹脂，能夠減少如圖1所示成形方法那樣在中央厚壁部產生的收縮，但是由于端部B固化快，在該端部B固化的樹脂受到壓縮力。
因此，薄壁端部B處殘存樹脂內壓，隨著打開金屬模8、9時壓力開放，會發(fā)生膨脹，從而不能得到高精度成形品。
在本實施形態(tài)中，防止發(fā)生上述這樣的問題，提供高精度成形品。
下面參照

本發(fā)明實施形態(tài)。
圖3表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第一實施形態(tài)，先說明其構成。在圖3a中，符號11，12是設有復制面11a、12a的模穴片，符號13、14是不形成復制面的模穴片，由模穴片11-14形成模穴15。模穴片11固定設于一方的金屬模上，模穴片12固定在另一方金屬模上，而模穴片13，14滑動自如地設于另一方的金屬模上。另外，也可以將各模穴片11-14設置復數個于一對金屬模上，形成復數模穴。
在圖3b，c中符號16是樹脂，符號17a、17b是空隙。
下面說明作用。先如圖3a所示，加熱金屬模保持在未達到樹脂軟化溫度狀態(tài)，如圖3b所示，往模穴15內注射充填已加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂，然后，在模穴片11，12的復制面11a、12a上產生樹脂壓力，冷卻金屬模。
在厚度不定壁、厚壁的模穴場合，充填時處于熔融溫度的樹脂17從端部(薄壁部)迅速冷卻固化。樹脂17進行固化，端部留有殘壓，而中央部還處于該軟化溫度以上。
在該狀態(tài)下，僅使模穴片13，14沿箭頭所示方向滑動，樹脂與模穴片13、14間產生空隙17a、17b(參照圖3c)。因此，通過空隙17a、17b在模穴15內產生的樹脂內壓得到釋放。
此時，當然端部殘壓即樹脂內壓也通過端部樹脂變形而被釋放，在復制面上只有處于大氣壓以上、根據這時的樹脂粘彈性的樹脂內壓作用著。
此后，進行樹脂冷卻，樹脂16部分與空隙17a，17b相接，從該面的熱傳導受阻，該樹脂16部分在冷卻時相對復制面11a、12a成為高溫，而且由于能自由移動，樹脂內壓殘存，該樹脂16部分比與模穴片11，12密接部分優(yōu)先收縮，維持樹脂16朝模穴片11、12的密接力。
這樣，在本實施形態(tài)中，在將熔融樹脂冷卻到比軟化溫度低前，使模穴片13、14滑動離開樹脂，在樹脂16與模穴片13、14之間強制形成空隙17a、17b，通過使面對空隙17a、17b的樹脂移動，吸收因冷卻而產生的樹脂收縮，使面對空隙17a、17b的樹脂部分優(yōu)先收縮變形，能防止在復制面上產生收縮，在短成形周期能形成所希望的復制面。
另外，由于冷卻時作用在復制面上的樹脂內壓能接近大氣壓，因而能達到光彈性形變小的成形品。
并且，之所以將金屬模溫度設定為未達到樹脂的軟化溫度，是由于若將其設定為樹脂的軟化溫度之上，則當成形品取出時成形品會變形，不能得到高精度成形品。
圖4、5表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第二實施形態(tài)，在圖4中，符號21、22是帶有復制面的模穴片，符號23，24是沒有形成復制面的模穴片，在模穴片21、22上形成由寬約10mm的一對凸鏡面構成的復制面21a、22a，該復制面21a、22a的中央部寬約6mm為有效范圍(用符號c表示的粗線部分)，各模穴片21-24形成寬約10mm、中央部高度約15mm、長度100mm的模穴25。這樣，如圖所示，與模穴25相同形狀的成形品20被成形。并且，復制面21a、22a達到PV0.4μm的面精度。
另外，模穴片24由多孔質材料構成，從微小孔往模穴25內送入氮氣。模穴片21固定設于一方的金屬模上，模穴片22、23固定在另一方的金屬模上，同時模穴24滑動自如地設在另一方的金屬模上。另外，也可以將各模穴片21-24設置復數個于一對金屬模上，形成復數模穴。
在圖4b，c中，符號26是聚碳酸酯(非晶體樹脂)構成的樹脂，符號27是空隙。
下面說明作用。
先如圖4a所示，將金屬模保持在樹脂的玻璃轉變溫度(軟化溫度)以下的142℃后，如圖4b所示，將熔融樹脂注射充填到模穴25內。
接著，澆口部固化，樹脂26的表層部固化，從表層部到中心部的平均溫度成為該樹脂的玻璃轉變溫度以上，且中央厚壁的樹脂內壓成為5MPa時，從模穴片24的微小孔向樹脂26送入氮氣，使模穴片24朝箭頭所示方向滑動，產生空隙27(參照圖4c)。此時空隙27內壓力設定為0.3MPa。
這樣，空隙27產生后復制面21a、22a的壓力在中央部為0.8MPa。形成空隙27的面設定為從復制面21a、22a的有效范圍至少離開1mm以上。
另外，在本實施形態(tài)中，預先通過CAE解析，能間接檢測將熔融樹脂注射充填在模穴25內經所定時間后樹脂26的各部分溫度成為所希望的溫度。
隨后，將金屬模冷卻到樹脂的玻璃轉變溫度以下，樹脂27完全固化之后，打開金屬模從模穴25取出成形品，結果，所得成形品在其有效范圍內具有PV0.6μm的面精度。
這樣，在本實施形態(tài)中，當將熔融樹脂冷卻到玻璃轉變溫度以下時，使模穴片24滑動離開樹脂，樹脂26與模穴片24間強制產生空隙27，能得到與第一實施形態(tài)相同的效果。
另外，模穴片24滑動、開始形成空隙27的期間設定為模穴25內樹脂26的表層部為未達到玻璃轉變溫度的固化狀態(tài)，中心部為玻璃轉變溫度以上，且從表層部到中心部的平均溫度為該樹脂的玻璃轉變溫度以上之時，在冷卻時形成空隙27，產生空隙27的面和樹脂密接，但是由于樹脂表面層固化，所以很容易剝離，且能防止剝離時表面層發(fā)生大的變形。
另外，固剝離產生空隙27后，其平均溫度為樹脂的玻璃轉變溫度以上，由于面對空隙27的樹脂部分的隔熱效果及溫度的均一化，相反能使該樹脂部分溫度上升到玻璃轉變溫度以上，成為低粘度化，能很容易實現該樹脂部分的移動。
空隙27內壓力設定為0.3MPa，能夠在隨著樹脂26冷卻助長面對空隙27的樹脂部分的收縮移動的方向產生一定壓力。
空隙內壓力最好設為0.05MPa-6MPa的范圍，若不到0.05MPa，則不能得到上述助長效果，但若達到6MPa以上，則需要高價的壓力發(fā)生裝置，此外，因壓力引起的形變殘存在成形品內，不理想。進一步說，最理想的壓力最好設定為0.1MPa-2MPa。
另外，模穴片24滑動形成空隙27前的復制面壓力若設定為0.5MPa以上60MPa以下，則能防止空隙27發(fā)生時的復制面的復制性低下。當復制面壓力設定為不到0.5MPa時，空隙27產生時復制面被剝，當復制面壓力設定為60MPa以上時成形品本身內部應力增大留有殘留應力，因此都不理想。
使用多孔質材料作為模穴片24，通過從該模穴片24的微小孔往樹脂26送入氮氣，使模穴片24滑動形成空隙27，能使模穴片24滑動性良好，同時，形成空隙27的模穴面和樹脂26的剝離容易，成形作業(yè)的作業(yè)性良好。
使用軟化溫度是其玻璃轉變溫度的非晶體樹脂，樹脂26收縮性良好，容易達到高精度的成形精度。
形成空隙27的面從復制面21a、22a的有效范圍至少離開1mm以上。防止與空隙27相接的樹脂26部分產生必要以上的變形，能防止對成形品帶來壞影響。
雖然也可以往模穴25內送入空氣，但在本實施形態(tài)中送入的是氮氣，能防止樹脂26的劣化。
在本實施形態(tài)中使用多孔質材料作為模穴片24，可通過模穴片往模穴內送入氣體，因此，若是樹脂充填在孔中不會堵塞孔的材料，也可以將其作為模穴片使用。
使用聚碳酸酯作為樹脂，但若是非晶體樹脂，那么也可以用其他樹脂，例如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、非晶態(tài)聚烯烴、日本Geon(株)的“Geonex”(商品名)、日本三井石油化學(株)的“Apel”(商品名)等。
圖6是本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第三實施形態(tài)，在本實施形態(tài)中，與第二實施形態(tài)相同的結構標以相同的符號，說明省略。
在本實施形態(tài)中，如圖6所示，使模穴片28與鄰接復制面21a、22a的面接觸，模穴片28沿箭頭所示方向滑動時，與復制面21a、22a鄰接的面也形成空隙29。這樣、空隙29產生時能夠開放與復制面21a、22a鄰接的全面，因冷卻樹脂收縮時，能使面對空隙29的樹脂更容易收縮，能提高復制面21a、22a的復制精度。
圖7表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第四實施形態(tài)，在本實施形態(tài)中，與第二實施形態(tài)相同的結構標以相同符號，說明省略。
在本實施形態(tài)中，如圖7所示，是包括一個復制面31的反射鏡。滑動的模穴片34位于模穴片30的復制面31的對置面，模穴片30、32、33及34形成模穴37。在本實施形態(tài)中，模穴片34沿箭頭所示方向滑動時，模穴片32、33不滑動。
這樣的結構也能得到與第一實施形態(tài)相同的效果。
圖8-10表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形用金屬模的第一實施形態(tài)。
先說明結構，在圖8中，符號41是固定金屬模，該固定金屬模41內滑動自如地設有一對可動金屬模42、43，該可動金屬模42、43頂端部形成成形面42a、43a，在上述固定金屬模41和可動金屬模42、43間設有前端部形成鏡面(復制面)44a、45a的鏡面片44、45。
固定金屬模41內部滑動自如地設有模穴片46，該模穴片46的頂端部形成成形面46a，可動金屬模42、43的成形面42a、43a、鏡面片44、45的鏡面44a、45a及模穴片46的成形面46a形成所定容積的模穴47。
固定金屬模41上形成澆口(沒有圖示)，其與模穴47相通，熔融樹脂通過該澆口注射充填到模穴47內。
模穴片46基端部設置壓力控制裝置48，該壓力控制裝置48包括由液壓缸構成的驅動裝置，通過往液壓缸一方的腔室供給液壓，對模穴片46朝模穴側以所定壓力加壓，若通過往另一方腔室供給液壓能使模穴片46朝離開模穴47方向退避。這樣，通過壓力控制裝置48，模穴片46滑動。
作為壓力控制裝置48的驅動裝置，不限于液壓缸，也可以是電動馬達。這種場合，在電動馬達的回轉軸上設置滾珠絲杠等，若在模穴片46上形成與上述絲杠檸合的螺桿，則能實現上述動作。
模穴47內設有沒有圖示的壓電元件等的壓力檢測裝置，該壓電元件檢測模穴47內的樹脂壓力，往沒有圖示的控制器輸出信號?？刂破鞲鶕碜詨弘娫臋z測情報控制壓力控制裝置48。在本實施形態(tài)中，壓力控制裝置和控制器構成滑動控制裝置。
模穴片46的成形面46a用與樹脂密接力低的TiN(氮化鈦)進行表面處理，同時，對于模穴片46的相對固定金屬模41滑動的面用與上述相同的材質進行表面處理，這些材質具有耐磨性高的性質。并不限于TiN，也可以用TiCN(氰化鈦)、W2C(碳化鎢)、聚四氟乙烯系樹脂等，在圖9中符號50是樹脂。
下面說明作用。
先將金屬模加熱到未達到樹脂軟化溫度，然后如圖8所示，通過壓力控制裝置48推壓模穴片46。這時推壓力設定為比將熔融樹脂注射充填到模穴47內時的樹脂壓力大。
接著，通過澆口往模穴47內注射充填加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂，在鏡面片44、45的鏡面44a、45a產生樹脂壓力，冷卻金屬模。
當是厚度不等壁、厚壁的模穴場合，充填時處于熔融溫度的樹脂從端部(薄壁部)迅速冷卻固化。樹脂固化進行中，端部留有殘壓，但在中央部還處于軟化溫度以上。
隨后，當用壓電元件檢測出樹脂壓力為設定的在0.5MPa-60MPa范圍內壓力時，壓力控制裝置48動作，使模穴片46往離開樹脂50方向移動，如圖9所示，樹脂50與模穴片46的成形面46a之間形成空隙49。
因此，通過空隙49模穴47內產生的樹脂內壓被釋放，這時，端部殘壓、即樹脂內壓也因端部樹脂變形而被釋放，復制面上只作用著超過大氣壓的、基于此時樹脂50粘彈性的樹脂內壓。
此后，樹脂50冷卻，與空隙49相接的樹脂部分因與大氣相接，從該面的熱傳導受阻，該樹脂部分在冷卻時相對鏡面44a、45a成為高溫，另外，由于能自由移動，且樹脂內壓殘存，比與模穴片密接部分優(yōu)先收縮或膨脹，從而形成凹部或凸部，維持樹脂50與鏡面44a、45a的密接力。
這樣，在本實施形態(tài)中，滑動自如地設置模穴片46，該模穴片46形成除鏡面44a、45a的一個成形面46a的全部，樹脂壓力為設定的0.5MPa以上60MPa以下范圍時，將模穴片46滑離樹脂50，樹脂50與模穴片46間形成空隙49，通過注射充填使得在模穴47內產生適度的樹脂內壓，使樹脂50與鏡面44a、45a密接，且在殘存有維持密接的適度壓力狀態(tài)時，樹脂50與模穴片46之間強制形成空隙49，面對該空隙49的樹脂部分的樹脂面作為自由面比與其他成形面42a、43a相接的面容易移動。因此，由于存在空隙49使該樹脂部分熱傳導低下，能使樹脂部分的冷卻速度最慢。
這樣，通過使該部分樹脂50移動，吸收因冷卻產生的收縮，面對空隙49的樹脂50優(yōu)先收縮或膨脹，在該面上可選擇地形成凹形狀或凸形狀，能防止在鏡面44a、45a上產生收縮。結果，即使是厚壁或厚度不等壁的成形品，也能得到確保低形變及復制面的形狀精度的成形品。
將金屬模溫度設定在樹脂50的軟化溫度以下場合，由于能確保所希望的形狀精度，所以能縮短樹脂50的冷卻的時間，從而縮短成形品的成形時間、降低成形品的制造成本。
由于使模穴片46滑離樹脂50時的模穴47內的樹脂壓力設定在0.5MPa以上60MPa以下范圍，所以由模穴片46成形的樹脂50的成形面可選擇形成凹形成凸形的成形面。當將滑離時的樹脂壓力設定為低于0.5MPa時，鏡面44a、45a被剝，當將上述壓力設定為大于60MPa時，成形品本身內部應力增大，殘留應力殘存，都不理想。
通過壓力控制裝置48對模穴片46加壓，使模穴47內的樹脂壓力成為所定壓力以上，由于往模穴47內注射充填時產生的樹脂50的壓力，能防止模穴片46朝離開樹脂50方向移動。
壓力控制裝置48包括由液壓缸構成的驅動裝置，通過該驅動裝置，使模穴片46滑動，因而，壓力控制裝置48、成形用金屬模能取簡單的結構。
模穴47內設置檢測模穴47內樹脂壓力的壓電元件，同時設置根據該壓電元件的檢測情報驅動壓力控制裝置48的控制器，因而能精度良好地控制樹脂內壓或模穴片46的移動時間，連續(xù)地使成形品成形，面對空隙49的樹脂50的成形面能形成穩(wěn)定的凸形狀或凹形狀。
使用與樹脂50密接力低的TiN表面處理模穴片46的成形面46a，因而能很容易使模穴片46離開樹脂50，提高鏡面44a、45a的形狀精度。
使用耐磨性高的TiN表面處理模穴片46的滑動面，所以能提高模穴片46的相對成形用金屬模的滑動面的耐久性，提高其使用壽命。
在本實施形態(tài)中，滑動自如地設置模穴片46，其形成除鏡面44a、45a的一個成形面46a的全部，但是并不局限于此，如圖10、11所示，也可以滑動自如地設置模穴片51，其形成除鏡面44a、45a的一個成形面51a的一部分。這時，在固定金屬模41與模穴片51之間設有中空的套52，同時設置中空套模53，該中空套模53的前端部形成成形面53a，使模穴片51能相對套52及套模53滑動。
這種場合，模穴片51的成形面形成為與包含模穴片51而形成的壁面、即套模53的成形面53a大致相似形狀(平面形狀)。
這樣，通過模穴47內產生的樹脂壓力將鏡面44a、45a復制到樹脂50上時，能在樹脂50的模穴片51側的成形面上形成平面，當使模穴片51離開樹脂50時，如圖12所示，在鏡頭等成形品55的模穴片51側的成形面的寬范圍內可以選擇地形成例如凹形狀，能更進一步提高鏡面44a、45a的形狀精度。在圖12中，符號55a、55b、是被復制的鏡面，55c是模穴片51側的成形面。
另外，上述之所以采用大致相似形狀，是因為成形面53a的形狀為非球面形狀時，采用曲率近似方法能簡單地加工模穴片51。當然，若進行NC加工，非球面形狀也能加工，所以，若非球面量大、采用曲率近似方法誤差量變大時，最好按非球面形狀加工。
圖13-15表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形用金屬模的第二實施形態(tài)，與金屬模的第一實施形態(tài)結構相同的部分標以相同的符號，說明省略。
在圖13、14中，模穴片51與滑動面間設有通氣孔61，該通氣孔61通過套52與固定金屬模41間形成的通氣孔62和通氣孔63的一端連通，上述通氣孔63形成在固定金屬模41上，該通氣孔63的另一端與大氣相通。
如圖14所示，當模穴片51沿離開樹脂50方向滑動時，可形成通氣孔61的前端部與樹脂50和模穴片51間形成的空隙49連通的位置，此時空隙49通過通氣孔61、62及63與成形用金屬模外部連通。
在本實施形態(tài)中，通過形成通氣孔61-63，當模穴片51移離樹脂50時，使外部空氣確實流入模穴片51和樹脂50間的空隙49，能使空隙49內接近大氣壓，能使模穴片51迅速離開樹脂50。結果，能穩(wěn)定地形成凹形狀或凸形狀，提高鏡面44a、45a的形狀精度。
在本實施形態(tài)中，由于擔心空氣從通氣孔61蔓延進入模穴片51和樹脂50之間空隙49使成形品的形狀精度惡化，也可以在模穴片51和鏡面44a、45a連接面上形成階梯差。這樣，能防止空氣從通氣孔61蔓延進入模穴片51和樹脂50之間的空隙49，防止引起成形品形狀精度惡化。
這樣成形的成形品的例表示在圖15a-c中，在各圖中，符號64-66是表示透鏡等成形品，64a、65a、66a是因階梯差而成形的階梯差部。
圖16、17表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第五實施形態(tài)，其中圖16a是構成實現該成形方法的成形金屬模的一部分的模穴片與成形品的關系圖，圖16b是用該成形方法成形的成形品的構成圖，圖17表示用圖16a的g-g剖面顯示的成形金屬模制作塑料成形品的工序。在本實施形態(tài)中，以長100mm，寬10mm，中央部壁厚15mm，端部壁厚5mm在壁厚方向設有復制鏡面的長透鏡形狀作為成形品形狀，以此形狀為例進行說明。
先說明結構，在圖16、17中，符號71、72表示模穴片，其設有構成鏡面的復制面71a、72a，該模穴片71、72分別設置在上、下金屬模，沿成形品76的縱向延伸，使用面精度為PV0.4μm作為復制面71a、72a的面精度。
另外，符號73、74是沒有形成復制面的模穴片、該模穴片73、74設于成形品76的縱向兩端部的薄壁部分，可相對上型或下型滑動。除了該模穴片73、74，在面對成形品76的側面的上型或下型固定有沒有形成成形面的模穴片。
由模穴片71-74及保持這些模穴片71-74的上、下型形成模穴75。另外，各模穴片71-74也可以設置復數個于一對金屬模上形成復數模穴。
在圖17b、c中，符號77表示樹脂，78a、78b表示空隙。
下面說明作用。
先準備非晶體樹脂的聚碳酸酯作為樹脂。
然后，如圖17a所示，將金屬模加熱保持在未達到樹脂軟化溫度(作為非晶體樹脂是未達到玻璃轉變溫度)的142℃，接著，如圖17b所示，將300℃的熔融樹脂77注射充填到該金屬模的模穴75內。
該模穴75呈與成形品76形狀具有相同容積的厚壁·厚度不等壁形狀，樹脂77從端部薄壁部和表層部先迅速冷卻固化。
注射充填樹脂77后，發(fā)生保壓40秒后，如圖17c所示，模穴片71、72處于不動狀態(tài)下使模穴片73、74滑動，離開樹脂77兩端的薄壁部。這時，模穴片73、74與樹脂77之間形成空隙78a、78b。
這時，在模穴75內產生的樹脂內壓因急冷固化引起在端部內壓變大，樹脂內壓從端部通過空隙78a、78b而被釋放。因壓力釋放樹脂77的端部形狀一時變形呈凸狀，復制面只作用著大氣壓力以上、根據此時樹脂粘彈性的樹脂壓力。
此后，樹脂77進一步漸冷，但樹脂77的面對空隙的面因與絕熱性氣體相接，從該面的熱傳導受阻，因此與空隙78a、78b相接的面在冷卻時相對復制面成為高溫，因上述與空隙78a、78b相接的面比稍有點樹脂壓力、且與模穴片有密接力的復制面優(yōu)先收縮。
接著，樹脂77完全固化，在142℃成形品76不變形，打開金屬模取出成形品76。此時成形品76可以得到在其有效范圍的1.0μm的面精度。
這樣，在本實施形態(tài)中，在與固化進行快的成形品76的薄壁部相當的不是復制面的面作為自由面能移動的期間，優(yōu)先形成空隙78a、78b，能防止因內部形變增大及壓力分布所引起的復制性低下。
在本實施形態(tài)中，模穴片73、74與復制面以外的一個面的一部分形成空隙78a、78b，但是其也可以與復制面以外的一個面的全部形成空隙78a、78b。
圖18表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第六實施形態(tài)，其中圖18a是實現本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的成形金屬模的概略圖，圖18b是圖18a的h-h剖面圖。
先說明結構，符號81、82是模穴片，該模穴片設有構成鏡面的復制面81a、82a，該模穴片81、82分別設在上型、下型，沿成形品86的縱向延伸。使用面精度為PV0.7μm作為復制面81a、82a的面精度。
符號83、84、85是沒有形成復制面的模穴片，該模穴片83、84、85沿成形品86的縱向的一側面設置，能相對上型或下型滑動。
模穴片81-85及構成模穴片83-85他側面的上型或下型形成模穴87。
另外，該模穴87的形狀呈寬10mm、中央厚8mm、端部厚20mm、長度100mm的長形狀，將復制面中央部的寬4mm設為有效范圍，模穴片83滑動自如地設置在與模穴87中央部的成形品86的薄壁部(中央厚度8mm的部分)對向的位置，模穴片84、85滑動自如地設置在與厚壁部分對向的位置，上述厚壁部分位于上述薄壁部兩側，其比薄壁部厚。
在上型或下型形成平面度5μm的平面，以便在模穴87縱向兩端部形成基準面91a、91b，該基準面91a、91b構成將成形品86固定在其他件上時地基準面。
模穴片81、82設有寬10mm的凸狀復制面81a、82a，在所得成形品86上形成凹狀復制面。
在與模穴片83對向的上型或下型部分設有壓力傳感器88，各模穴片83-85根據來自壓力傳感器88的檢測情報滑動。在圖18b中，符號89是樹脂，90是模穴片83和樹脂89間形成的空隙。
下面，說明一下作用。
先準備非晶體樹脂的環(huán)烯共聚物作為樹脂。
然后，將金屬模加熱保持在未達到樹脂軟化溫度(非晶體樹脂的未達到玻璃轉變溫度)的136℃，將280℃熔融樹脂89注射充填到該金屬模的模穴87內。
該模穴87呈與成形品86形狀具有相同容積的厚壁·厚度不等壁形狀，樹脂89從中央部的薄壁部及表層部先迅速冷卻固化。
隨后，當從表層部到中心部的平均溫度是其樹脂的軟化溫度以上、壓力傳感器88測定的中央薄壁部的樹脂內壓為8MPa時，使模穴片83(該模穴片83厚度設為6mm)移動1mm，在樹脂89與模穴片83之間形成空隙90，上述模穴片83厚度比與在模穴87的短邊方向對置的復制面直交的側面高度(設為大致8mm)短。模穴片83移動后，空隙90內壓力大致等于大氣壓。
進一步冷卻，20秒后使模穴片84、85移動1mm，在模穴片84、85與樹脂89間形成空隙，此后，使樹脂89完全固化。接著，當金屬模溫度為136℃時，打開金屬模從模穴87內取出成形品86，使成形品86不變形。
該成形品86具有有效范圍內的1.4μm的面精度。另外，在成形品86縱向兩端部復制平面度5μm的基準面。與模穴片83-85相當的成形品86的側面部分因是自由面，沒有凹凸精度，但是上述基準面的平面度能充分滿足使用要求。
這樣，在本實施形態(tài)中，與成形品86的薄壁部相當的部分形成多級空隙，能防止在與各處對應的復制面上壓力殘存內部形變增大從而產生復制面精度低下的問題。
即，若以薄壁部溫度和樹脂內壓為基準，在厚壁部也同時形成空隙，則厚壁部還包括接近熔融溫度的高溫部，因而會引起復制部的復制性低下，在本實施形態(tài)中，通過在與成形品86的薄壁部相當的部分形成空隙后，又在與厚壁部相當的部分形成多級空隙，能防止在與各處對應的復制面上壓力殘存內部形變增大，從而產生復制面精度低下的問題。
另外，還設有將成形品固定到其他件上時的基準面91a、91b，可以不要形成空隙部的精度，在至少滿足復制面精度同時，通過確保固定在其他件上時的基準面91a、91b的精度，能將成形品86高精度地固定在其他件上。
在空隙90形成部分附近配設壓力傳感器88，由該壓力傳感器88檢測而得的壓力成為所定值8MPa時，使模穴片83滑動，形成空隙90，在面對模穴87壁面的樹脂89的外周部的冷卻固化區(qū)域與模穴87中央部的軟化溫度以上區(qū)域的最合適的平衡下形成空隙，能更進一步防止因內部形變增大及壓力分布而引起的復制性低下問題。
第五實施形態(tài)、第六實施形態(tài)都是使用非晶體樹脂的聚碳酸酯、環(huán)烯共聚物作為樹脂，但是并不限于此，也可以使用聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、非晶態(tài)聚烯烴、日本Geon株式會社的“Geonex”(商品名)、三井石油化學株式會社的“Apel”(商品名)等。
圖19表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第七實施形態(tài)，本實施形態(tài)的金屬模結構與第五實施形態(tài)相同，因此，對上述同樣結構標以相同符號，說明省略。
在圖19中，模穴片83由作為滑動裝置的液壓缸95驅動而滑動，往模穴87內充填高壓熔融樹脂時，液壓缸95推壓模穴片83。
在本實施形態(tài)中，預先使用計算機采集模穴87內樹脂的溫度分布數據，當與模穴片83對應的模穴87內特定位置溫度與采集數據的所定溫度相同時，使模穴片83滑動形成空隙90。
具體地說，在斷開模穴87的復制面81a、82a、模穴片83滑動方向的斷面中心，從模穴片83的對向面1mm內側的樹脂89部分(用溫度分布T表示)，求得此處溫度與該樹脂89的玻璃轉變溫度(軟化溫度)一致的冷卻時間，到達該時間時，通過液壓缸95，使模穴片83滑動形成空隙90。圖19中模穴87中線是等溫度線。
這樣，在本實施形態(tài)中，預先采集模穴87內樹脂的溫度分布數據，當與模穴片83對應的模穴87內的特定位置的溫度與采集數據的所定溫度相同時，使模穴片83滑動，形成空隙90，能夠在面對模穴87壁面的樹脂外周部的冷卻固化區(qū)域與模穴中央部的玻璃轉變溫度以上的區(qū)域的最合適的平衡下形成空隙90，能更進一步防止因內部形變增大及壓力分布而引起的復制性低下的問題。
上述之所以將所定溫度設定為在斷開模穴87的復制面、模穴片83的滑動方向的斷面中心處樹脂的玻璃轉變溫度以上是因為通過這樣設定，在面對模穴87壁面的樹脂外周部的冷卻固化區(qū)域與模穴87中央部的軟化溫度以上的區(qū)域的最合適平衡下形成空隙，即使是樹脂過冷場合形成空隙時也能降低樹脂自由度，防止因內部形變殘存引起復制面的復制不良。
當在薄壁部形成局部空隙時，所定溫度為斷開該部分的模穴的復制面、滑動方向的斷面中心部的溫度。
在本實施形態(tài)中，設置利用液壓的液壓缸作為滑動裝置，但是并不局限于此，也可以用電馬達、利用空氣的氣缸等。
如第六、七實施形態(tài)使模穴片83和模穴片84、85多級滑動時，根據壓力傳感器88所檢測到的樹脂壓力或由上述溫度分布數據所知的樹脂溫度的至少一方使模穴片83、84、85滑動形成空隙，能更進一步防止在與各處對應的復制面壓力殘存、內部形變增大、從而引起復制面精度低下的問題。最初形成空隙時樹脂壓力接近大氣壓，所以此后形成空隙時，不是根據壓力信號，而是根據溫度數據形成空隙，這樣很有效。
圖20表示本發(fā)明涉及的塑料成形品的成形方法的第八實施形態(tài)，在圖20中，符號100是設有供給熔融樹脂用澆道101的上型，在該上型100上設有兩模穴片102、103，上述模穴片102、103上分別形成構成鏡面的復制面102a、103a。下型104與上型100對置，該下型104上設有兩模穴片105、106，上述模穴片105、106上分別形成構成鏡面的復制面105a、106a。
在上型100和下型104之間設置不形成復制面的模穴片107、108，在本實施形態(tài)中，模穴片102、103、105、106、107、108及下型104形成兩個模穴109、110，熔融樹脂通過澆道101及下型104上形成的凹部104a和上型100之間注射充填在模穴109、110內。
角銷112、113以所定角度傾斜設置在臺架111上，上述角銷112、113分別插入模穴107、108的孔中，通過臺架111相對模穴片107、108接近離開，模穴片107、108滑動，臺架111離開模穴片107、108，則在模穴片107、108與注射充填在模穴109、110內的樹脂之間形成空隙114、115。
下面說明作用。
先準備非晶體樹脂的聚碳酸酯作為樹脂。
然后，如圖20a所示，將金屬模加熱保持在未達到樹脂軟化溫度(非晶體樹脂的未達到玻璃轉變溫度)的142℃，接著，將300℃熔融樹脂注射充填在該金屬模的模穴109、110內。
該模穴109、110呈與成形品形狀具有相同容積的厚壁·厚度不等壁形狀，樹脂從端部的薄壁部及表層部先迅速冷卻固化。
注射充填樹脂后，保壓40秒，然后使臺架移向下方，臺架111與模穴片107、108的相接面PL1分離，使模穴片107、108沿角銷112、113移動，模穴片107、108離開樹脂的薄壁部，在薄壁部與模穴片107、108之間形成空隙(參照圖20b)。
隨后，維持該狀態(tài)直到樹脂完全冷卻，再使上型100往上方移動，模穴片107、108與上型100的相接面PL2分離，模穴片102、103離開模穴片105、106，從模穴109、110內取出成形品。
若重新使上型100往下方移動后，下型104往上方移動，金屬?；貜偷綀D20a所示狀態(tài)，可進行以后的成形作業(yè)。
這樣，在本實施狀態(tài)中，利用金屬模的開模力，使模穴片107、108滑動，形成空隙114、115，利用已設置在塑料成形金屬模上的金屬模開模機構，能使模穴片滑動，不需要增加新設備，能降低成形品的成形成表。
在本實施形態(tài)中，使用角銷112、113使模穴片107、108滑動，但是并不局限此，如圖21所示，也可以在與模穴片105、106相當的模穴片121、122上設有斜度121a、122a，通過從與圖20的相接面PL1相當的相接面使下型移動，注射充填在模穴125中的樹脂和模穴片121、122之間形成空隙。
權利要求
1.一種塑料成形品的成形方法，準備一對金屬模，設有至少一個以上復制面，同時在復制面以外的面上滑動自如地設置著至少一個以上模穴片，由復制面及模穴片形成至少一個以上模穴；將該金屬模加熱保持在未達到樹脂的軟化溫度，將加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂注射充填到上述模穴內，隨后，樹脂壓力作用在上述復制面上，使樹脂密接在該復制面上后，將該樹脂冷卻到軟化溫度以下，接著，打開金屬模取出成形品其特征在于冷卻上述熔融樹脂在達到軟化溫度以下前，使上述至少一個以上模穴片作離開樹脂的滑動，在樹脂與模穴片間強制形成空隙。
2.根據權利要求1中所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，上述模穴片滑動開始形成空隙的時期設定為模穴內樹脂表層部是未達到軟化溫度的固化狀態(tài)，中心部處于軟化溫度以上，而且從表層部到中心部的平均溫度為該樹脂的軟化溫度以上。
3.根據權利要求1或2中所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，上述空隙內壓力設定為0.05MPa以上6MPa以下。
4.根據權利要求1-3中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，上述模穴片滑動形成空隙前的復制面壓力設定為0.5MPa以上60MPa以下。
5.根據權利要求1-4中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，使用具有微小孔的材料作為上述模穴片，從該模穴片的微小孔往樹脂側送入氣體，使該模穴片滑動形成空隙。
6.根據權利要求1-5中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，使用軟化溫度是其玻璃轉變溫度的非晶體樹脂作為上述樹脂。
7.根據權利要求1-6中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，使上述模穴片接觸與上述復制面鄰接的面，上述模穴片滑動時，與上述復制面鄰接的面也形成空隙。
8.根據權利要求1-4中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，使形成上述空隙的面至少離開上述復制面的有效范圍1mm以上。
9.一種塑料成形品的成形用金屬模，設有由各壁面形成所定容積模穴的成形面以及由至少一個以上上述成形面形成、將鏡面復制在樹脂上的復制面，將加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂注射充填在上述模穴內后，通過在模穴內產生的樹脂壓力，將復制面復制在上述樹脂上；其特征在于滑動自如地設置形成除上述復制面的至少一個以上成形面的全部或局部壁面的模穴片上述樹脂壓力成為所定壓力時，使上述模穴片滑離樹脂，在樹脂與模穴片之間形成空隙。
10.根據權利要求9中所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，將上述模穴片滑離樹脂時的上述模穴內樹脂壓力設定為0.5MPa以上60MPa以下范圍。
11.根據權利要求9或10中所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，設有對上述模穴片加壓的壓力控制裝置，通過該壓力控制裝置對模穴片加壓，以使模穴內樹脂壓力成為所定壓力以上的壓力。
12.根據權利要求11中所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，上述壓力控制裝置包括由液壓缸或電動馬達所構成的驅動裝置，通過該驅動裝置使上述模穴片滑動。
13.根據權利要求9-12中任一個所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，在上述模穴內設有檢測該模穴內樹脂壓力的壓力檢測裝置，同時設有根據來自該壓力控制裝置的檢測情報使上述模穴片滑動的滑動裝置。
14.根據權利要求9-13中任一個所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，在上述模穴片與該模穴片的滑動面之間設有至少一個以上通氣孔，該通氣孔形成在這樣的位置當模穴片沿離開樹脂方向滑動時，其可與樹脂和模穴片間空隙連通。
15.根據權利要求14中所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，上述模穴片離開樹脂方向滑動時，使樹脂和模穴片間的空隙和金屬模外部連通。
16.根據權利要求9-15中任一個所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，上述模穴片的成形片用與樹脂密接力低的材料進行表面處理。
17.根據權利要求9-15中任一個所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，上述模穴片的成形面和滑功面用與樹脂密接力低、且耐磨性好的相同材料進行表面處理。
18.根據權利要求9中所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，上述模穴片的成形面與包含該模穴片而形成的壁面呈大致相似形狀。
19.根據權利要求14或15中所述的塑料成形品的成形用金屬模，其特征在于，在上述模穴片與上述復制面的連接面上形成階梯差。
20.一種塑料成形品的成形方法，準備一對金屬模，設有將鏡面復制在樹脂上的至少一個以上復制面，同時在該復制面以外的面上滑動自如地設置著至少一個以上模穴片，由復制面及模穴片形成至少一個以上模穴；將該金屬模加熱保持在未達到樹脂的軟化溫度，將加熱到軟化溫度以上的熔融樹脂注射充填到上述模穴內，隨后，樹脂壓力作用在上述復制面上，使樹脂密接在該復制面上后，將該樹脂冷卻到軟化溫度以下，接著，打開金屬模取出成形品；其特征在于冷卻上述熔融樹脂在達到軟化溫度以下前，使上述至少一個以上模穴片作離開樹脂的滑動，復制面以外的至少一個面的局部或全部與模穴片間強制形成空隙。
21.根據權利要求20中所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，在與成形品薄壁部相當的部分形成空隙后，在與該成形品厚壁部相當的部分多級地形成空隙。
22.根據權利要求20或21中所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，除上述成形品的同一側面的部分，將形成空隙部分、不形成空隙部分作為將該成形品固定在其他件上時的基準面。
23.根據權利要求20-22中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，在上述空隙形成部分或形成部分附近配設壓力傳感器，由該壓力傳感器檢測得到的壓力為所定值時，使上述模穴片滑動形成空隙。
24.根據權利要求20-22中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，預先采集模穴內樹脂的溫度分布數據，當與上述模穴片對應的模穴內特定位置溫度和上述采集數據的所定溫度相同時，使上述模穴片滑動，形成空隙。
25.根據權利要求24中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，將上述所定溫度設定為在斷開上述模穴的復制面、且沿上述模穴片滑動方向的斷面中心的樹脂的軟化溫度以上。
26.根據權利要求23-25中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，根據由上述壓力傳感器檢測到的樹脂壓力或由上述溫度分布數據而得的樹脂溫度中至少一方，使模穴片滑動，形成空隙。
27.根據權利要求20-26中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，利用單獨設置的滑動裝置使上述模穴片滑動，形成空隙。
28.根據權利要求20-26中任一個所述的塑料成形品的成形方法，其特征在于，利用上述金屬模的開模力，使上述模穴片滑動形成空隙
全文摘要
本發(fā)明涉及塑料成型品的成型方法及塑料成型品的成型用金屬模。將熔融樹脂冷卻,在達到軟化溫度以下前,使模穴片13、14滑離樹脂,在樹脂16和模穴片13、14間強制形成間隙17a、17b。
文檔編號B29L11/00GK1188708SQ9712226
公開日1998年7月29日 申請日期1997年11月7日 優(yōu)先權日1996年11月7日
發(fā)明者小瀨古久秋, 山中康生, 金松俊宏, 村井基靖 申請人:株式會社理光