JP4895348B2 - Plastic molded product, manufacturing apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、高精度な鏡面もしくは微細パターンを有するプラスチックレンズ、プラスチックミラー、又は回折素子等のプラスチック光学素子を含むプラスチック成形品の製造方法、及び製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a plastic molded article including a plastic lens having a highly accurate mirror surface or fine pattern, a plastic mirror, or a plastic optical element such as a diffraction element.
レーザ方式のデジタル複写機、プリンター、又はファクシミリ装置の光書き込みユニットには、レーザービームの結像、及び各種補正機能を有する矩形状のレンズ、あるいはミラー等の光学素子が用いられている。
近年これらの光学素子は、製品のコストダウンの要求によりガラスからプラスチック製へと変更された。また、複数の機能を最小限の素子で行うために、その転写面形状も球面のみならず、複雑な非球面形状を有するようになってきている。さらに、レンズの場合には、その形状はレンズ厚が厚く、長手方向でレンズ厚が一定ではない偏肉形状である場合が多くなってきている。
An optical writing unit of a laser type digital copying machine, a printer, or a facsimile apparatus uses an optical element such as a rectangular lens or a mirror having a laser beam imaging and various correction functions.
In recent years, these optical elements have been changed from glass to plastic due to demand for cost reduction of products. In addition, in order to perform a plurality of functions with the minimum number of elements, the transfer surface has a complicated aspherical shape as well as a spherical shape. Furthermore, in the case of a lens, the shape of the lens is increasing in thickness in many cases, and the lens thickness is not uniform in the longitudinal direction.
これらの光学素子の製造方法は、製造コストが低く大量生産に適した射出成形法、又は転写面を形成する入子を金型内に移動可能に配置し、金型内に充填された樹脂の冷却に伴う体積収縮に対して、可動入子が前進することで圧力を補い形状精度を確保する方法、いわゆる射出圧縮成形法を用いることが一般的となっている。
しかしながら、レンズ厚みが偏肉形状のレンズを前述した射出成形法、又は射出圧縮成形法で製造した場合、レンズ厚みの偏差によって充填された樹脂の冷却速度が長手方向の各部分で異なるため、熱応力が発生し、レンズ内部に複屈折が発生する。その結果、レンズを透過したビームのスポット径を所望の大きさまで絞ることができないという問題があった。
このような射出成形法、又は射出圧縮成形法の欠点を改善する方法として、金型内で樹脂をガラス転移温度以上に加熱し、その後冷却して成形品を取り出すことによって、内部歪みが小さく、形状精度の良い成形品を得る方法が、以下に示すようにいくつか提案されている。
The manufacturing method of these optical elements is an injection molding method suitable for mass production at a low manufacturing cost, or an insert for forming a transfer surface is movably arranged in a mold, and the resin filled in the mold is made. It is common to use a so-called injection compression molding method, which compensates for pressure by moving the movable nest in advance with respect to volume shrinkage due to cooling, and ensures shape accuracy.
However, when a lens having an uneven thickness is manufactured by the above-described injection molding method or injection compression molding method, the cooling rate of the filled resin differs depending on the lens thickness deviation. Stress is generated and birefringence is generated inside the lens. As a result, there is a problem that the spot diameter of the beam transmitted through the lens cannot be reduced to a desired size.
As a method of improving the drawbacks of such injection molding method or injection compression molding method, the internal distortion is small by heating the resin to a temperature above the glass transition temperature in the mold and then cooling to take out the molded product. Several methods have been proposed for obtaining molded products with good shape accuracy, as shown below.
特開平4−163119号公報(プラスチック成形品の製造方法:特許文献1)に記載された発明では、予め作製したプラスチック母材を金型に挿入し、ガラス転移温度以上に加熱溶融して樹脂内圧を発生させた後、ゆっくり冷却させることにより、歪みを緩和させ且つ形状精度の良い成形品を作製している。
特開平8−244085号公報(射出成形法:特許文献2)に記載された発明においては、樹脂のガラス転移温度以上に加熱された金型に射出・充填し、一定時間保持した後、ガラス転移温度以下まで冷却して成形品を取り出すことにより、歪みを緩和させ且つ形状精度の良い成形品を作製している。
また、特開2000−25120号公報(プラスチックレンズの製造方法、およびプラスチックレンズの製造装置:特許文献3)に記載された発明においては、キャビティ間に樹脂を保持した状態でそのガラス転移温度以上に加熱保持し、樹脂が受ける圧力が変化しないように外部からの圧力を調節しながら樹脂のガラス転移温度近傍まで冷却することにより、歪みを緩和させ且つ形状精度の良い成形品を作製している。
In the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-163119 (Plastic Molded Product Manufacturing Method: Patent Document 1), a plastic base material prepared in advance is inserted into a mold, and heated and melted to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature. After generating the above, by slowly cooling, a molded product with reduced distortion and good shape accuracy is produced.
In the invention described in JP-A-8-244085 (injection molding method: Patent Document 2), the glass transition is performed after injection and filling into a mold heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the resin and holding for a certain period of time. By cooling to a temperature below the temperature and taking out the molded product, a molded product with reduced shape and good shape accuracy is produced.
Further, in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-25120 (Plastic Lens Manufacturing Method and Plastic Lens Manufacturing Apparatus: Patent Document 3), the glass transition temperature or higher is maintained with the resin held between the cavities. Heating and holding and cooling to near the glass transition temperature of the resin while adjusting the pressure from the outside so that the pressure applied to the resin does not change, thereby reducing the distortion and producing a molded product with good shape accuracy.
上記特許文献1〜3のいずれの製造方法においても、樹脂のガラス転移温度以上まで加熱し、その後冷却するといった工程を必要とするため、成形サイクルが非常に長くなる上、1サイクル毎に金型全体をガラス転移温度以上まで加熱する必要があるため、多大な電力を消費するといった問題が生じる。 In any of the production methods of Patent Documents 1 to 3, a process of heating to the glass transition temperature of the resin or higher and then cooling is required, so that the molding cycle becomes very long and the mold is molded every cycle. Since it is necessary to heat the whole to the glass transition temperature or higher, there arises a problem that a large amount of power is consumed.
特開2004−262145号公報(射出成形方法:特許文献4)に記載された発明では、ガラス転移温度以上に加熱した金型に樹脂を射出充填し、ガラス転移温度以上で成形品を取り出すことにより、短い成形サイクルで残留応力の少ないレンズを作製している。
この方法では、残留応力は少ないものの離型時に樹脂が完全に固化していないため、離型時の変形は避けられず、十分な形状精度を得ることができないという問題が生じる。
In the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-262145 (injection molding method: Patent Document 4), a resin heated to a glass transition temperature or higher is injected and filled, and a molded product is taken out at a temperature higher than the glass transition temperature. A lens with little residual stress is produced with a short molding cycle.
In this method, although the residual stress is small, the resin is not completely solidified at the time of mold release, so that deformation at the time of mold release is inevitable, and there is a problem that sufficient shape accuracy cannot be obtained.
また、近年では光学面に微細パターンを形成させ、新たな光学的機能を光学素子に付加することが試みられている。例えば、光学面に波長の数倍の回折パターンを形成し、これの回折を利用してレンズ効果をもたせる回折レンズがある。また、光学鏡面に回折レンズを形成することにより、光学系の収差特性を改善することや波長選択性を持たせることができる。
プラスチック光学素子の一般的な加工法である上述した射出成形や射出圧縮成形は、成形サイクルを速くするため、一般的に使用樹脂の軟化温度以下に保持した金型に溶融樹脂を射出充填し、固化させることにより成形品を作製している。このような方法で上述した光学鏡面に微細パターンを有する光学素子を加工した場合、金型内に溶融樹脂を充填した瞬間に、その表層部が軟化温度以下に保持された金型表面に接触し急冷されるため、前記微細パターンへ樹脂を完全に充填することができないという不具合が生じる。
In recent years, it has been attempted to form a fine pattern on the optical surface and add a new optical function to the optical element. For example, there is a diffractive lens that forms a diffraction pattern several times the wavelength on the optical surface and uses this diffraction to provide a lens effect. Further, by forming a diffractive lens on the optical mirror surface, it is possible to improve the aberration characteristics of the optical system and to provide wavelength selectivity.
The above-mentioned injection molding and injection compression molding, which are general processing methods for plastic optical elements, are generally performed by injecting molten resin into a mold held below the softening temperature of the resin used, in order to speed up the molding cycle, The molded product is produced by solidifying. When an optical element having a fine pattern on the optical mirror surface described above is processed by such a method, at the moment when the molten resin is filled in the mold, the surface layer portion comes into contact with the mold surface maintained at the softening temperature or lower. Due to the rapid cooling, there arises a problem that the fine pattern cannot be completely filled with resin.
特開2004−284110号公報(光学素子の製造装置:特許文献5)に記載された発明では、型部材に熱伝導率の大きな表面膜を形成することで樹脂の急冷を遅らせることにより、上述の回折レンズを製作しているが、この表面膜が薄すぎると冷却の効果が小さくなり、逆に厚すぎると表面膜と母材の素材との相違から熱膨張差による歪みが生じて、形状精度が確保できないという問題が生じる。
一方、このような場合においても前述したように、樹脂をガラス転移温度以上に加熱軟化させ、その後ガラス転移温度以下までゆっくり冷却させることにより、光学面に形成された微細パターンに樹脂を完全に充填させることが可能となるが、やはり樹脂のガラス転移温度以上に加熱し、その後冷却するといった工程が必要であるため、成形サイクルが非常に長くなる上、多大な電力を消費するという問題を回避することはできない。
In the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-284110 (Optical Element Manufacturing Apparatus: Patent Document 5), the above-described method is performed by delaying rapid cooling of the resin by forming a surface film having a large thermal conductivity on the mold member. Although a diffractive lens is manufactured, if the surface film is too thin, the effect of cooling is reduced. Conversely, if the surface film is too thick, distortion due to the difference in thermal expansion occurs due to the difference between the surface film and the material of the base material. The problem that cannot be secured occurs.
On the other hand, even in such a case, as described above, the resin is heated and softened to the glass transition temperature or higher and then slowly cooled to the glass transition temperature or lower to completely fill the resin with the fine pattern formed on the optical surface. However, since a process of heating above the glass transition temperature of the resin and then cooling is necessary, the problem that the molding cycle becomes very long and consumes a large amount of power is avoided. It is not possible.
上述したように、光学鏡面又はその表面に形成された微細パターンを高精度に転写し、内部歪みを低減させるためには、金型の温度を軟化温度以上として金型のキャビティ内で樹脂を軟化させてからゆっくり冷却させることが有効であるが、加熱/冷却工程を必要とするため常に成形サイクルが長くなる上、金型全体を加熱する必要があるために多大な電力を消費するという問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の問題点を解決するために、短い成形サイクルで成形時の消費エネルギーが少なく、転写性に優れ、且つ内部歪みの少ないプラスチック光学素子等のプラスチック成形品を成形することができるように、その製造方法及び製造装置について工夫することを、その技術的課題とするものである。
As described above, in order to transfer the fine pattern formed on the optical mirror surface or its surface with high accuracy and reduce internal distortion, the temperature of the mold is set to the softening temperature or higher, and the resin is softened in the mold cavity. Although it is effective to cool slowly after it has been performed, the heating / cooling process is required, so the molding cycle is always long, and the entire mold needs to be heated, which causes a problem of consuming a large amount of power. there were.
Therefore, in order to solve such a conventional problem, the present invention provides a plastic molded product such as a plastic optical element that consumes less energy during molding in a short molding cycle, has excellent transferability, and has low internal distortion. The technical problem is to devise the manufacturing method and the manufacturing apparatus so that it can be molded.
本発明は、上記技術的課題を解決するために鋭意研究した結果、熱可塑性樹脂内に二酸化炭素や炭化水素などの加圧気体又は超臨界流体を膨潤させると、これが樹脂の可塑剤として働きガラス転移温度を低下させると同時に、膨潤時の樹脂の体積が増大することに着目したものである。
具体的には、一定容積の金型のキャビティ内にプラスチック部材を挿入し、次いで該プラスチック部材に加圧気体又は超臨界流体を膨潤させる。この時、樹脂のガラス転移温度を低下させることができるので、従来よりも低い温度での加熱により樹脂を軟化させることができる。また、加圧気体が樹脂の内部に膨潤されることにより体積膨張が生じ、これによって樹脂内圧が発生するため、転写面を転写することができる。
即ち、本発明では、従来よりも低い温度で樹脂の粘度を低下させることができる上に、樹脂内圧を発生させ転写面を転写させることができるため、従来よりも短い成形サイクルで、少ない消費エネルギー(消費電力)で、且つ高精度で内部歪みの少ない光学素子等のプラスチック成形品を得ることができる。
As a result of earnest research to solve the above technical problem, the present invention swells a pressurized gas such as carbon dioxide or hydrocarbon or a supercritical fluid in a thermoplastic resin, which acts as a plasticizer for the resin and glass. Attention is paid to the fact that the volume of the resin at the time of swelling increases simultaneously with lowering the transition temperature.
Specifically, a plastic member is inserted into a cavity of a fixed volume mold, and then a pressurized gas or a supercritical fluid is swollen in the plastic member. At this time, since the glass transition temperature of the resin can be lowered, the resin can be softened by heating at a temperature lower than conventional. Moreover, volume expansion occurs when the pressurized gas swells inside the resin, thereby generating an internal pressure of the resin, so that the transfer surface can be transferred.
That is, according to the present invention, the viscosity of the resin can be lowered at a temperature lower than that of the conventional one, and the transfer surface can be transferred by generating the internal pressure of the resin. It is possible to obtain a plastic molded product such as an optical element with high power consumption and low internal distortion.
(1) 上記課題を解決するための解決手段1(請求項1に対応)は、少なくとも1つ以上の転写面を有する金型における一定容積のキャビティ内に、プラスチック部材を挿入し、次いで該プラスチック部材に加圧気体又は超臨界流体を膨潤させて、該プラスチック部材を該プラスチック部材固有のガラス転移温度より低い温度で軟化させると共に、該プラスチック部材の体積膨張によって発生する圧力により、上記金型の転写面を該プラスチック部材に転写することである。
このように構成することにより、プラスチック部材に加圧気体又は超臨界流体を膨潤させることによって、プラスチック部材の軟化温度を低下させると共に、その体積膨張を生じさせることができるので、より低い温度で転写をすることが可能となる。
(1) Solution 1 (corresponding to claim 1) for solving the above-mentioned problem is that a plastic member is inserted into a cavity of a fixed volume in a mold having at least one transfer surface, and then the plastic A pressure gas or a supercritical fluid is swollen in the member to soften the plastic member at a temperature lower than the glass transition temperature inherent to the plastic member, and the pressure generated by the volume expansion of the plastic member causes the mold to Transferring the transfer surface to the plastic member.
By configuring in this way, the plastic member can be swollen with pressurized gas or supercritical fluid, thereby lowering the softening temperature of the plastic member and causing its volume expansion. It becomes possible to do.
(2) 上記課題を解決するための解決手段2(請求項2に対応)は、少なくとも1つ以上の転写面を有する金型における一定容積のキャビティ内に、プラスチック部材を挿入する第1の工程と、
所定圧力に加圧された加圧気体又は超臨界流体を上記キャビティ内に流入させ、上記プラスチック部材に膨潤させて、該プラスチック部材を該プラスチック部材固有のガラス転移温度より低い温度で軟化させると共に、該プラスチック部材の体積膨張によって発生する圧力により、上記金型の転写面をプラスチック部材表面に転写させる第2の工程と、
上記キャビティ内を減圧させることにより、上記プラスチック部材から加圧気体又は超臨界流体を脱気させることによって、該プラスチック部材を固化させる第3の工程と、を有することである。
このように構成することにより、プラスチック部材に加圧気体又は超臨界流体を膨潤させ、次いでキャビティ内を減圧することによって、膨潤させた加圧気体又は超臨界流体をプラスチック部材から脱気することができるので、転写時にはプラスチック部材の軟化温度を低下させ、且つ離型時にはその軟化温度を上昇させることが可能となる。
(2) Solution 2 (corresponding to claim 2) for solving the above-mentioned problem is a first step of inserting a plastic member into a fixed volume cavity in a mold having at least one transfer surface. When,
A pressurized gas or supercritical fluid pressurized to a predetermined pressure is caused to flow into the cavity, and the plastic member is swollen to soften the plastic member at a temperature lower than the glass transition temperature inherent to the plastic member . A second step of transferring the transfer surface of the mold to the surface of the plastic member by pressure generated by volume expansion of the plastic member;
And a third step of solidifying the plastic member by depressurizing the inside of the cavity to degas pressurized gas or supercritical fluid from the plastic member.
With this configuration, the pressurized gas or supercritical fluid is swollen in the plastic member, and then the inside of the cavity is depressurized, whereby the swollen pressurized gas or supercritical fluid can be degassed from the plastic member. Therefore, the softening temperature of the plastic member can be lowered at the time of transfer, and the softening temperature can be raised at the time of mold release.
(3) 上記加圧気体又は超臨界流体が二酸化炭素であってもよい。(請求項3に対応)
このような構成により、加圧気体又は超臨界流体が二酸化炭素であるので、安全性、価格、及び取り扱い性の点において最も良好に使用できるばかりでなく、プラスチック部材(樹脂)への溶解性を大きくすることができる。
(3) The pressurized gas or supercritical fluid may be carbon dioxide. (Corresponding to claim 3)
With such a configuration, since the pressurized gas or the supercritical fluid is carbon dioxide, it can be used not only in terms of safety, price, and handleability, but also has solubility in a plastic member (resin). Can be bigger.
(4) また、上記キャビティ内の減圧速度を調整することができる。(請求項4に対応)
このような構成により、キャビティ内の減圧速度を調整することができるので、プラスチック成形品の内部に発泡が生じない。
(4) Moreover, the decompression speed in the cavity can be adjusted. (Corresponding to claim 4)
With such a configuration, the decompression speed in the cavity can be adjusted, so that foaming does not occur inside the plastic molded product.
(5) また、上記キャビティ内に加圧気体又は超臨界流体を流入させる前に、該キャビティ内を真空吸引させておくことができる。(請求項5に対応)
このような構成により、キャビティ内に加圧気体又は超臨界流体を流入させる前に、該キャビティ内を減圧させておくことにより、空隙内に残存していた空気が吸引されるため、該空隙を通して転写面全体に均一な二酸化炭素濃度となり、プラスチック部材内に二酸化炭素を均一な濃度で膨潤させることができる。
(5) Further, before the pressurized gas or the supercritical fluid is allowed to flow into the cavity, the inside of the cavity can be vacuumed. (Corresponding to claim 5)
With such a configuration, the air remaining in the gap is sucked by reducing the pressure in the cavity before the pressurized gas or the supercritical fluid flows into the cavity. The carbon dioxide concentration is uniform over the entire transfer surface, and carbon dioxide can be swollen at a uniform concentration in the plastic member.
(6) また、上記転写面を備える金型を加熱/冷却する工程を有することができる。(請求項6に対応)
このような構成により、加工時に金型を加熱する工程を有するので、膨潤による膨張と加熱による熱膨張を併用することができ、より確実に転写に必要な内圧を発生させることができる。
(6) Moreover, it can have the process of heating / cooling a metal mold | die provided with the said transfer surface. (Corresponding to claim 6)
With such a configuration, since the mold is heated during processing, the expansion due to swelling and the thermal expansion due to heating can be used together, and the internal pressure necessary for transfer can be generated more reliably.
(7) また、上記転写面を備える金型の温度を、プラスチック部材として使用する樹脂の大気圧下での軟化温度以下であり、且つ、加圧気体又は超臨界流体を膨潤させたときの軟化温度以上である一定温度に保持する工程を有することができる。(請求項7に対応)
このような構成により、金型の温度を、使用する樹脂の軟化温度以下で、且つ、加圧気体又は超臨界流体を膨潤させたときの軟化温度以上の一定温度に保持しておくことによって、加工時に加熱/冷却工程が不要となる。
(7) Further, the temperature of the mold having the transfer surface is equal to or lower than the softening temperature under atmospheric pressure of the resin used as the plastic member, and softening when the pressurized gas or supercritical fluid is swollen. It can have the process of hold | maintaining to the fixed temperature which is more than temperature. (Corresponding to claim 7)
With such a configuration, by keeping the temperature of the mold below the softening temperature of the resin used and at a constant temperature above the softening temperature when the pressurized gas or supercritical fluid is swollen, No heating / cooling step is required during processing.
(8) また、上記プラスチック部材が、予め射出成形によって略最終形状に加工されていてもよい。(請求項8に対応)
このような構成により、プラスチック部材が予め射出成形によって略最終形状に加工されるので、該プラスチック部材を低コストで簡易に作製することができる。
(8) Further, the plastic member may be processed in advance into a substantially final shape by injection molding. (Corresponding to claim 8)
With such a configuration, since the plastic member is processed into a substantially final shape by injection molding in advance, the plastic member can be easily manufactured at low cost.
(9) また、上記プラスチック部材が、プラスチックシートであってもよい。(請求項9に対応)
このような構成により、プラスチック部材をプラスチックシートとするので、プラスチック部材を押し出し成形等で大量に安価に作製することができる。
(9) The plastic member may be a plastic sheet. (Corresponding to claim 9)
With such a configuration, since the plastic member is a plastic sheet, the plastic member can be manufactured in large quantities at low cost by extrusion molding or the like.
(10) また、上記プラスチックシートを金型の間に順次連続して供給し、転写済みのものから順次裁断してもよい。(請求項10に対応)
このような構成により、プラスチックシートを金型間に順次連続して供給し、転写済みのものから順次裁断するので、 プラスチックシートの移動の自動化を容易に実施することできる。
(10) Alternatively, the plastic sheets may be successively supplied between the molds and sequentially cut from the transferred one. (Corresponding to claim 10)
With such a configuration, the plastic sheets are successively supplied between the molds and sequentially cut from the transferred ones, so that the movement of the plastic sheets can be easily performed.
(11) また、上記金型の転写面が高精度に加工された光学鏡面であってもよい。(請求項11に対応)
このような構成により、レンズ等の光学鏡面を有する光学部品を高精度で、且つ安価に作製することができる。
(11) The transfer surface of the mold may be an optical mirror surface processed with high accuracy. (Corresponding to claim 11)
With such a configuration, an optical component having an optical mirror surface such as a lens can be manufactured with high accuracy and at low cost.
(12) また、上記金型の転写面に微細な凹凸パターンが形成されていてもよい。(請求項12に対応)
このような構成により、回折レンズ、導光板、又は光ディスク等のような転写面に微細な凹凸パターンが形成された光学部品等のプラスチック成形品を、高精度で且つ安価に作製することができる。
(12) Further, a fine uneven pattern may be formed on the transfer surface of the mold. (Corresponding to claim 12)
With such a configuration, a plastic molded product such as an optical component having a fine concavo-convex pattern formed on a transfer surface such as a diffractive lens, a light guide plate, or an optical disc can be manufactured with high accuracy and at low cost.
(13) また、上記プラスチック部材又はプラスチックシートには、予め微細なパターンが形成されていなくてもよい。(請求項13に対応)
このような構成により、予め略最終形状に加工されたプラスチック部材又はプラスチックシートには、微細パターンが形成されていないので、キャビティ内にプラスチック部材を挿入するとき、正確な位置決めが不要になるばかりでなく、プラスチック部材を作製するための金型へのパターン加工が不要となる。
(13) Further, a fine pattern may not be formed in advance on the plastic member or the plastic sheet. (Corresponding to claim 13)
With such a configuration, since a fine pattern is not formed on a plastic member or plastic sheet that has been processed into a substantially final shape in advance, accurate positioning is not necessary when the plastic member is inserted into the cavity. In addition, pattern processing on a mold for producing a plastic member becomes unnecessary.
(14) 上記課題を解決するための解決手段3(請求項14に対応)は、少なくとも1つ以上の転写面を有する金型が固定されたプレス装置と、上記金型のキャビティ内に加圧気体又は超臨界流体を流入させる加圧ガス発生手段とから構成され、
上記キャビティ内に加圧気体又は超臨界流体を流入させ、該キャビティ内に挿入されたプラスチック部材に膨潤させて、該プラスチック部材を該プラスチック部材固有のガラス転移温度より低い温度で軟化させると共に、該プラスチック部材の体積膨張によって発生する圧力により、上記金型の転写面をプラスチック部材表面に転写することである。
このように構成することにより、プラスチック部材に加圧気体又は超臨界流体を膨潤させることによって、プラスチック部材の軟化温度を低下させると共に、その体積膨張を生じさせることができるので、より低い温度で転写をすることが可能となる。
(14) Solution 3 (corresponding to claim 14) for solving the above-mentioned problems includes a press apparatus in which a mold having at least one transfer surface is fixed, and pressurization in a cavity of the mold A pressurized gas generating means for introducing a gas or a supercritical fluid,
A pressurized gas or a supercritical fluid is caused to flow into the cavity, and the plastic member inserted into the cavity is swollen to soften the plastic member at a temperature lower than the glass transition temperature inherent to the plastic member , and The transfer surface of the mold is transferred to the surface of the plastic member by the pressure generated by the volume expansion of the plastic member.
By configuring in this way, the plastic member can be swollen with pressurized gas or supercritical fluid, thereby lowering the softening temperature of the plastic member and causing its volume expansion. It becomes possible to do.
(15) 上記金型のキャビティに連通する真空発生手段を備え、該キャビティ内を減圧することができる。(請求項15に対応)
このような構成により、キャビティ内に加圧気体又は超臨界流体を流入させる前に、該キャビティ内を減圧させておくことによって、空隙内に残存していた空気が吸引されるため、該空隙を通して転写面全体に均一なガス濃度となり、プラスチック部材内に加圧気体又は超臨界流体を均一な濃度で膨潤させることができる。
また、加圧気体又は超臨界流体をプラスチック部材に膨潤させた後に、キャビティ内を減圧することによって、膨潤させた加圧気体又は超臨界流体をプラスチック部材から脱気することができるので、転写時に低下させた軟化温度を離型時には上昇させることが可能となる。
(15) A vacuum generating means communicating with the cavity of the mold can be provided, and the inside of the cavity can be decompressed. (Corresponding to claim 15)
With such a configuration, the air remaining in the cavity is sucked by reducing the pressure in the cavity before the pressurized gas or supercritical fluid flows into the cavity. A uniform gas concentration is formed on the entire transfer surface, and the pressurized gas or supercritical fluid can be swollen in the plastic member at a uniform concentration.
In addition, the swollen pressurized gas or supercritical fluid can be degassed from the plastic member by reducing the pressure in the cavity after the pressurized gas or supercritical fluid is swollen in the plastic member. It is possible to raise the lowered softening temperature at the time of mold release.
(16) また、上記加圧気体又は超臨界流体が二酸化炭素であってもよい。(請求項16に対応)
このような構成により、加圧気体又は超臨界流体が二酸化炭素であるので、安全性、価格、及び取り扱い性の点において最も良好に使用できるばかりでなく、プラスチック部材(樹脂)への溶解性を大きくすることができる。
(16) The pressurized gas or supercritical fluid may be carbon dioxide. (Corresponding to Claim 16)
With such a configuration, since the pressurized gas or the supercritical fluid is carbon dioxide, it can be used not only in terms of safety, price, and handleability, but also has solubility in a plastic member (resin). Can be bigger.
(17) また、上記キャビティ内を減圧する減圧速度を変える減圧速度調整手段を備えることができる。(請求項17に対応)
このような構成により、キャビティ内の減圧速度を調整することができるので、プラスチック成形品の内部に発泡を生じることがない。
(17) Further, a decompression speed adjusting means for changing a decompression speed for decompressing the inside of the cavity can be provided. (Corresponding to Claim 17)
With such a configuration, the decompression speed in the cavity can be adjusted, so foaming does not occur inside the plastic molded product.
(18) また、上記金型が加熱手段を有することができる。(請求項18に対応)
このような構成により、加工時に金型を加熱することができるので、膨潤による膨張と加熱による熱膨張を併用することができ、より確実に転写に必要な内圧を発生させることが可能である。
(18) Moreover, the said metal mold | die can have a heating means. (Corresponding to Claim 18)
With such a configuration, the mold can be heated at the time of processing. Therefore, expansion due to swelling and thermal expansion due to heating can be used in combination, and the internal pressure necessary for transfer can be more reliably generated.
(19) また、上記金型の加熱手段を制御する温度制御手段を備えて成り、該金型の温度を、プラスチック部材として使用する樹脂の大気圧下での軟化温度以下であり、且つ、加圧気体又は超臨界流体を膨潤させたときの軟化温度以上である一定温度に保持することができる。(請求項19に対応)
このような構成により、金型の温度を、使用する樹脂の軟化温度以下で、且つ、加圧気体又は超臨界流体を膨潤させたときの軟化温度以上の一定温度に保持することによって、加工時に加熱/冷却をすることが不要になる。
(19) Further, it comprises a temperature control means for controlling the heating means of the mold, and the temperature of the mold is not higher than the softening temperature under the atmospheric pressure of the resin used as the plastic member, and is applied. It can be maintained at a constant temperature that is higher than the softening temperature when the pressurized gas or supercritical fluid is swollen. (Corresponding to Claim 19)
With such a configuration, the mold temperature is maintained at a constant temperature not higher than the softening temperature of the resin to be used and not lower than the softening temperature when the pressurized gas or supercritical fluid is swollen. There is no need to heat / cool.
(20) また、上記金型の一方は所定の微細な凹凸パターンが形成されたスタンパであって、その他方は鏡面板であり、上記キャビティは該スタンパ上に形成された微細な凹凸パターンであってもよい。(請求項20に対応)
このような構成により、プラスチックシートのスタンパ側において、加圧気体又は超臨界流体を膨潤させて、プラスチックシートの軟化温度を低下させると共に、その体積膨張を生じさせることができるので、スタンパの微細な凹凸パターンをより低い温度で転写をすることが可能である。
(20) One of the molds is a stamper on which a predetermined fine uneven pattern is formed, the other is a mirror plate, and the cavity is a fine uneven pattern formed on the stamper. May be. (Corresponding to Claim 20)
With such a configuration, on the stamper side of the plastic sheet, the pressurized gas or supercritical fluid can be swollen to lower the softening temperature of the plastic sheet and cause its volume expansion. It is possible to transfer the concavo-convex pattern at a lower temperature.
(21) また、上記スタンパと鏡面板が加熱手段を備えることができる。(請求項21に対応)
このような構成により、加工時にスタンパと鏡面板を加熱することができるので、膨潤による膨張と加熱による熱膨張を併用することができ、より確実に転写に必要な内圧を発生させることが可能である。
(21) Further, the stamper and the specular plate can be provided with heating means. (Corresponding to Claim 21)
With such a configuration, the stamper and the specular plate can be heated at the time of processing, so expansion due to swelling and thermal expansion due to heating can be used together, and the internal pressure necessary for transfer can be generated more reliably. is there.
本発明の効果を請求項にしたがって整理すると、次ぎのとおりである。
(1) 請求項1及び請求項14に係る発明
プラスチック部材に加圧気体又は超臨界流体を膨潤させることによって、プラスチック部材の軟化温度を低下させると共に、その体積膨張を生じさせることができるので、より低い温度で転写をすることが可能となり、加工時の成形サイクルを短くし、且つ消費エネルギー(消費電力)を低減することができる。
(2) 請求項2及び請求項15に係る発明
プラスチック部材に加圧気体又は超臨界流体を膨潤させ、次いでキャビティ内を減圧することによって、膨潤させた加圧気体又は超臨界流体をプラスチック部材から脱気することができるので、転写時にはプラスチック部材の軟化温度を低下させ、且つ離型時にはその軟化温度を上昇させることが可能となり、加工時の成形サイクルを短くし、且つ消費エネルギーを低減することができる。
The effects of the present invention are summarized according to the claims as follows.
(1) Inventions according to
(2) Inventions according to
(3) 請求項3及び請求項16に係る発明
加圧気体又は超臨界流体が二酸化炭素であるので、安全性、価格、及び取り扱い性の点において最も良好に使用できるばかりでなく、プラスチック部材(樹脂)への溶解性を大きくすることができるので、該プラスチック部材の軟化温度を低下させる効果を大きくすることができる。
(4) 請求項4及び請求項17に係る発明
キャビティ内の減圧速度を調整することができるので、プラスチック成形品の内部に発泡が生じるのを防止することが可能である。
(3) Inventions of
(4) Inventions according to
(5) 請求項5及び請求項15に係る発明
キャビティ内に加圧気体又は超臨界流体を流入させる前に、該キャビティ内を減圧させておくことにより、空隙内に残存していた空気が吸引されるため、該空隙を通して転写面全体に均一な二酸化炭素濃度となり、プラスチック部材内に二酸化炭素を均一な濃度で膨潤させることができるので、プラスチック部材の軟化温度を均一に低下させることができ、高精度の転写を行うことが可能である。
(6) 請求項6及び請求項18に係る発明
加工時に金型を加熱することによって、膨潤による膨張と加熱による熱膨張を併用することができ、より確実に転写に必要な内圧を発生させることができるので、高精度の転写を確実に行うことが可能である。
(5) Inventions according to
(6) Inventions according to
(7) 請求項7及び請求項19に係る発明
金型の温度を、使用する樹脂の軟化温度以下で、且つ、加圧気体又は超臨界流体を膨潤させたときの軟化温度以上の一定温度に保持しておくことにより、加工時に加熱/冷却をする必要がないので、加工時の成形サイクルを短くすることができ、且つ、加工時の消費エネルギーを低減することができる。
(8) 請求項8に係る発明
プラスチック部材が予め射出成形によって略最終形状に加工されるので、該プラスチック部材を低コストで簡易に作製することができる。
(7) Inventions according to
(8) Invention of
(9) 請求項9に係る発明
プラスチック部材をプラスチックシートとすることにより、プラスチック部材を押し出し成形等で大量に安価に作製することができる。
(10) 請求項10に係る発明
プラスチックシートを金型間に順次連続して供給し、転写済みのものから順次裁断するので、プラスチックシートの移動の自動化を容易に実施することでき、非常に効率よく生産することが可能である。
(11) 請求項11に係る発明
レンズ等の光学鏡面を有する光学部品を高精度で、且つ安価に作製することができる。
(9) Invention according to
(10) The invention according to claim 10 Since the plastic sheets are successively supplied between the molds and sequentially cut from the transferred ones, the movement of the plastic sheets can be easily performed, and the efficiency is very high. It is possible to produce well.
(11) Invention of
(12) 請求項12に係る発明
回折レンズ、導光板、又は光ディスク等のような転写面に微細な凹凸パターンが形成された光学部品等のプラスチック成形品を、高精度で且つ安価に作製することができる。
(13) 請求項13に係る発明
予め略最終形状に加工されたプラスチック部材又はプラスチックシートには、微細パターンが形成されていないので、キャビティ内にプラスチック部材を挿入するとき、正確な位置決めが不要になるばかりでなく、プラスチック部材を作製するための金型へのパターン加工が不要となり、製造コストを低減することが可能である。
(12) The invention according to claim 12 A plastic molded product such as an optical component having a fine concavo-convex pattern formed on a transfer surface such as a diffractive lens, a light guide plate, or an optical disc is manufactured with high accuracy and at low cost. Can do.
(13) The invention according to claim 13 Since a fine pattern is not formed on a plastic member or plastic sheet that has been processed into a substantially final shape in advance, accurate positioning is not necessary when the plastic member is inserted into the cavity. In addition, it is not necessary to perform pattern processing on a mold for producing a plastic member, and the manufacturing cost can be reduced.
(14) 請求項20に係る発明
プラスチックシートのスタンパ側において、加圧気体又は超臨界流体を膨潤させてプラスチック部材の軟化温度を低下させると共に、その体積膨張を生じさせることができるので、より低い温度でスタンパの凹凸パターンを転写をすることが可能となり、加工時の成形サイクルを短くし、且つ消費エネルギー(消費電力)を低減することができる。
(15) 請求項21に係る発明
加工時にスタンパと鏡面板を加熱することにより、膨潤による膨張と加熱による熱膨張を併用することができるので、より確実に転写に必要な内圧を発生させることができ、高精度の転写を確実に行うことが可能である。
(14) The invention according to claim 20 On the stamper side of the plastic sheet, the pressurized gas or supercritical fluid is swollen to lower the softening temperature of the plastic member and to cause its volume expansion. It is possible to transfer the concave / convex pattern of the stamper at the temperature, shorten the molding cycle during processing, and reduce the energy consumption (power consumption).
(15) The invention according to claim 21 By heating the stamper and the specular plate at the time of processing, the expansion due to swelling and the thermal expansion due to heating can be used together, so that the internal pressure necessary for transfer can be generated more reliably. It is possible to perform highly accurate transfer reliably.
(削 除) ( Delete )
以下、図面を参照しながら実施例1〜実施例3を説明することによって、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below by describing Examples 1 to 3 with reference to the drawings.
本発明の実施例1について、図1〜図4を参照しながら説明する。図1はfθレンズの斜視図、図2はプラスチック成形装置の断面概略図、図3はプラスチック成形装置の動作説明図であり、図4はポリカーボネイト樹脂について、金型のキャビティ内の二酸化炭素ガス圧と、転写に必要な加熱温度との関係を示すグラフである。
この実施例1では、プラスチック成形装置を用いて、図1に示すようなレーザービームプリンター用のfθレンズ(1)を作製した。このfθレンズ(1)のレンズ面(2)は、高精度の光学鏡面を有している。なお、樹脂素材としてはガラス転移温度が140℃のポリカーボネイト樹脂を使用した。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a perspective view of an fθ lens, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a plastic molding apparatus, FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the plastic molding apparatus, and FIG. 4 is a graph of carbon dioxide gas pressure in a cavity of a mold for polycarbonate resin. It is a graph which shows the relationship between and the heating temperature required for transcription | transfer.
In Example 1, an fθ lens (1) for a laser beam printer as shown in FIG. 1 was produced using a plastic molding apparatus. The lens surface (2) of the fθ lens (1) has a highly accurate optical mirror surface. As the resin material, a polycarbonate resin having a glass transition temperature of 140 ° C. was used.
上記プラスチック成形装置は、図2に示されているように、上側ダイプレート(3)と下側ダイプレート(4)からなるプレス装置(5)を有しており、上下のダイプレート(3,4)間に所定の圧力を加えるようになっている。この上下のダイプレート(3,4)間には、高精度に鏡面加工された転写面(6)を有する上型(7)と下型(8)からなる一対の金型(9)が固定されている。この金型(9)の上型(7)と下型(8)の対抗する面(10)を合わせることによって、該金型(9)にはキャビティ(11)が画成される。上記上型(7)と下型(8)には、加熱用ヒーター(12)が配置されており、加工時に最適な温度に加熱できるようになっている。加熱手段はヒーターに限るものではなく、例えば温調媒体を流通させたり、非接触の赤外線ヒーターを用いたりすることもできる。 As shown in FIG. 2, the plastic molding apparatus has a pressing device (5) composed of an upper die plate (3) and a lower die plate (4). 4) A predetermined pressure is applied in the meantime. Between the upper and lower die plates (3, 4), a pair of molds (9) having an upper mold (7) and a lower mold (8) having a transfer surface (6) mirror-finished with high accuracy is fixed. Has been. A cavity (11) is defined in the mold (9) by matching the opposing surfaces (10) of the upper mold (7) and the lower mold (8) of the mold (9). The upper die (7) and the lower die (8) are provided with a heater (12) for heating to an optimum temperature during processing. The heating means is not limited to a heater. For example, a temperature control medium can be circulated or a non-contact infrared heater can be used.
上記キャビティ(11)には、金型(9)の外部と連通する連通孔(13A,13B)が形成されており、一方の連通孔(13A)はプレス装置(5)の外部に設置された加圧ガス発生装置(14)に接続され、キャビティ(11)内に加圧ガス(加圧気体)もしくは超臨界流体が流入するようになっている。本実施例では、加圧ガスとして二酸化炭素を用いている。また、他方の連通孔(13B)は真空ポンプ(15)と接続されており、キャビティ(11)内を真空吸引して減圧できるようになっている。そして、上記それぞれの連通孔(13A,13B)と、加圧ガス発生装置(14)及び真空ポンプ(15)との接続部には、それぞれ電磁弁(16A,16B)が配置され開閉可能になっている。特に、真空ポンプ(15)と間に配置された電磁弁(16B)は、開閉だけでなく吸引速度を可変できるようなっている。 In the cavity (11), communication holes (13A, 13B) communicating with the outside of the mold (9) are formed, and one communication hole (13A) is installed outside the press device (5). Connected to the pressurized gas generator (14), pressurized gas (pressurized gas) or supercritical fluid flows into the cavity (11). In this embodiment, carbon dioxide is used as the pressurized gas. The other communication hole (13B) is connected to a vacuum pump (15) so that the inside of the cavity (11) can be vacuumed and depressurized. In addition, electromagnetic valves (16A, 16B) are arranged at the connection portions between the communication holes (13A, 13B) and the pressurized gas generator (14) and the vacuum pump (15), respectively, so that they can be opened and closed. ing. In particular, the electromagnetic valve (16B) disposed between the vacuum pump (15) can change the suction speed as well as opening and closing.
次に、上記プラスチック成形装置によりfθレンズ(1)を成形する動作について、図3を参照しながら説明する。
〔工 程I〕
予め作製された略最終形状のプラスチック部材(17)を金型(9)のキャビティ(11)内に挿入する(図3(a))。ここで、プラスチック部材(17)の作製方法は限定されるものではないが、形状精度が求められないために、通常の射出成形を用いることによりプラスチック部材(17)を低コストで且つ簡易に作製することができる。
〔工 程II〕
プレス装置(5)の上型ダイプレート(3)を下方に移動させることにより、上型(7)と下型(8)からなる金型(9)を閉じる(図3(b))。ここで、プラスチック部材(17)とキャビティ(11)の形状は完全に一致しないため、両者の間に空隙(18)が存在している。
Next, the operation of molding the fθ lens (1) by the plastic molding apparatus will be described with reference to FIG.
[Process I]
A plastic member (17) having a substantially final shape prepared in advance is inserted into the cavity (11) of the mold (9) (FIG. 3 (a)). Here, although the manufacturing method of the plastic member (17) is not limited, since the shape accuracy is not required, the plastic member (17) can be easily manufactured at low cost by using normal injection molding. can do.
[Process II]
By moving the upper die plate (3) of the pressing device (5) downward, the die (9) composed of the upper die (7) and the lower die (8) is closed (FIG. 3 (b)). Here, since the shapes of the plastic member (17) and the cavity (11) do not coincide completely, a gap (18) exists between them.
〔工 程III〕
加圧ガス発生装置(14)側の電磁弁(16A)を開放して、所定のガス圧で二酸化炭素をキャビティ(11)内に流入させ、その後電磁弁(16A)を閉じる。この時、真空ポンプ(15)側の電磁弁(16B)は閉じているため、キャビティ(11)内に侵入した二酸化炭素は空隙(18)に充満し、その後、キャビティ(11)内に挿入してあるプラスチック部材(17)内に膨潤される(図3(b))。
なお、キャビティ(11)内に加圧された二酸化炭素を充満させる前に、真空ポンプ(15)でキャビティ(11)内を減圧状態としておくことにより、空隙(18)内に残存していた空気が吸引されるため、該空隙(18)を通してプラスチック部材(17)の転写面全体に均一な濃度の二酸化炭素を膨潤することができる。
[Process III]
The electromagnetic valve (16A) on the pressurized gas generator (14) side is opened, carbon dioxide is allowed to flow into the cavity (11) at a predetermined gas pressure, and then the electromagnetic valve (16A) is closed. At this time, since the electromagnetic valve (16B) on the vacuum pump (15) side is closed, the carbon dioxide that has entered the cavity (11) fills the gap (18), and then is inserted into the cavity (11). The
In addition, before filling the cavity (11) with the pressurized carbon dioxide, the air remaining in the air gap (18) is maintained by reducing the pressure in the cavity (11) with the vacuum pump (15). Therefore, carbon dioxide having a uniform concentration can be swollen throughout the transfer surface of the plastic member (17) through the gap (18).
〔工 程IV〕
加熱用ヒーター(12)によって金型(9)を所定の温度に加熱し、一定時間保持した後、所定温度まで降温させる(図3(c))。
なお、加熱と二酸化炭素を膨潤させる工程の順序は問われるものではなく、加熱した後に二酸化炭素を膨潤させてもかまわない。加熱と膨潤を同時に実施しても良いが、温度可変中に膨潤させるとプラスチック部材(17)内への二酸化炭素溶解量が安定しないめ、加熱前もしくは加熱後のどちらかにおいて二酸化炭素を膨潤させる方が好ましい。
[Process IV]
The mold (9) is heated to a predetermined temperature by the heating heater (12), held for a predetermined time, and then cooled to the predetermined temperature (FIG. 3 (c)).
Note that the order of the heating and the step of swelling the carbon dioxide is not limited, and the carbon dioxide may be swollen after the heating. Heating and swelling may be performed at the same time, but if the swelling is performed while the temperature is varied, the amount of carbon dioxide dissolved in the plastic member (17) is not stabilized, so that the carbon dioxide is swollen either before or after heating. Is preferred.
〔工 程V〕
真空ポンプ(15)によって、キャビティ(11)内を減圧する(図3(c))。このようにキャビティ(11)内を減圧することにより、樹脂内に膨潤されていた二酸化炭素がガス化して樹脂外に脱気される。このキャビティ(11)内の減圧は、金型温度を降温する前に実施しても差し支えない。
〔工 程VI〕
プレス装置(5)の上側ダイプレート(3)を上方に移動させることにより、上型(7)と下型(8)から成る金型(9)を開き、最終成形品であるfθレンズ(1)が取り出される(図3(d))。
[Process V]
The inside of the cavity (11) is depressurized by the vacuum pump (15) (FIG. 3 (c)). By reducing the pressure in the cavity (11) in this way, the carbon dioxide swollen in the resin is gasified and degassed outside the resin. The decompression in the cavity (11) may be performed before the mold temperature is lowered.
[Process VI]
By moving the upper die plate (3) of the press device (5) upward, the mold (9) composed of the upper die (7) and the lower die (8) is opened, and the fθ lens (1 ) Is taken out (FIG. 3D).
本発明においては、プラスチック部材(17)内に二酸化炭素を膨潤させることによってガラス転移温度が低下するため、従来の製造方法と比較して非常に低い温度の加熱でプラスチック部材(17)を軟化させることができ、プラスチック部材(17)内の応力を緩和して、歪みを低減させることができる。また、二酸化炭素の膨潤によってプラスチック部材(17)の体積増加が生じるため、加熱温度が低くても十分光学鏡面を転写するのに必要な圧力を確保することができ、高精度な転写面を有する最終成形品(fθレンズ(1))を得ることができる。さらに、冷却終了時にはキャビティ内を減圧させプラスチック部材(17)に膨潤した二酸化炭素を脱気させる。その結果、ガラス転移温度が高くなるため、必要以上に温度を低下させる必要はなくプラスチック部材(17)を固化させることができ、成形サイクルを遅くする要因とはならない。 In the present invention, since the glass transition temperature is lowered by swelling carbon dioxide in the plastic member (17), the plastic member (17) is softened by heating at a temperature lower than that of the conventional manufacturing method. It is possible to relieve the stress in the plastic member (17) and reduce the strain. Further, since the volume of the plastic member (17) increases due to the swelling of carbon dioxide, the pressure necessary for transferring the optical mirror surface can be sufficiently secured even when the heating temperature is low, and a highly accurate transfer surface is provided. A final molded product (fθ lens (1)) can be obtained. Further, at the end of cooling, the inside of the cavity is depressurized to degas the carbon dioxide swollen in the plastic member (17). As a result, since the glass transition temperature becomes high, it is not necessary to lower the temperature more than necessary, and the plastic member (17) can be solidified, which does not cause a delay in the molding cycle.
図4には、本実施例におけるキャビティ(11)内に流入させた二酸化炭素ガス圧と、光学鏡面の転写時に必要な加熱温度との関係を示す。キャビティ(11)内に二酸化炭素を流入させない場合は、ポリカーボネイト樹脂固有のガラス転移温度(Tg:140℃)以上である155℃の加熱温度が必要であった。一方、本実施例の場合、ガス圧が高いほど転写に必要な加熱温度が低くなっていることが分かる。例えば、15MPaのガス流入圧力の場合、130℃の加熱温度で転写することが可能となる。ガス圧が高いほど、プラスチック部材(17)中への二酸化炭素の溶解量が増大し、可塑化効果が大きくなりガラス転移温度が低くなるのである。但し、余りガス圧を高くするとガスのシールが困難となり、金型(9)への負担が大きくなるため、実使用上は30MPa以下程度の圧力にするのが好ましい。 FIG. 4 shows the relationship between the carbon dioxide gas pressure flowing into the cavity (11) and the heating temperature required for transferring the optical mirror surface in this embodiment. When carbon dioxide was not allowed to flow into the cavity (11), a heating temperature of 155 ° C. which was higher than the glass transition temperature (Tg: 140 ° C.) inherent to the polycarbonate resin was required. On the other hand, in the case of this example, it can be seen that the higher the gas pressure, the lower the heating temperature required for transfer. For example, when the gas inflow pressure is 15 MPa, the transfer can be performed at a heating temperature of 130 ° C. The higher the gas pressure, the greater the amount of carbon dioxide dissolved in the plastic member (17), the greater the plasticizing effect and the lower the glass transition temperature. However, if the gas pressure is increased too much, it becomes difficult to seal the gas, and the burden on the mold (9) increases. Therefore, it is preferable to set the pressure to about 30 MPa or less in practical use.
以上に述べたように、本発明では従来と比較して低い温度でも高精度な面転写が可能であり、非常に成形サイクルが速く、従来の加工法に比べて加熱温度が低くなるため加工時に必要な消費電力を少なくすることができる。また、本発明においては、転写性が必要な表層部のみを軟化させれば良いため、プラスチック部材(17)の内部にまで二酸化炭素ガスを膨潤させる必要はなく、膨潤や脱気は非常に短い時間で行うことができる。また、プラスチック部材(17)に存在する内部歪みに関しても、プラスチック部材成形時に急冷固化される表層部もしくは薄肉部に残留しているため、表層部のみを再溶融させることによって緩和させることができる。
さらに、本実施例では脱気時に真空吸引させているが、これにより脱気速度が速くなり成形サイクルを短くすることができる。但し、脱気時に急減圧させると、プラスチック部材(17)の内部に発泡が生じる場合がある。発泡の発生の有無は使用する樹脂、使用するガス、加工条件等によって異なるが、本実施例のように脱気速度を調整し得る開閉電磁弁(16B)を設けておくことにより、発泡が生じないように該電磁弁を適宜調節することができる。
As described above, in the present invention, high-precision surface transfer is possible even at a low temperature compared to the conventional method, the molding cycle is very fast, and the heating temperature is lower than that of the conventional processing method. The necessary power consumption can be reduced. Further, in the present invention, it is only necessary to soften the surface layer portion that requires transferability, so it is not necessary to swell carbon dioxide gas into the plastic member (17), and swelling and degassing are very short. Can be done in time. Also, the internal strain existing in the plastic member (17) can be alleviated by remelting only the surface layer portion because it remains in the surface layer portion or thin portion that is rapidly cooled and solidified when the plastic member is molded.
Further, in the present embodiment, vacuum suction is performed at the time of deaeration, but this makes it possible to increase the deaeration speed and shorten the molding cycle. However, if the pressure is suddenly reduced during deaeration, foaming may occur inside the plastic member (17). The presence or absence of foaming varies depending on the resin used, the gas used, processing conditions, etc., but by providing an open / close solenoid valve (16B) that can adjust the degassing speed as in this embodiment, foaming occurs. The electromagnetic valve can be adjusted as appropriate so as not to be present.
本発明の実施例において用いられる加圧ガスは二酸化炭素に限定されるものではないが、二酸化炭素は安全性、価格、取り扱い性等の点で最も良好に使用できるだけでなく、樹脂への溶解性が大きく、樹脂の固化温度を低下させる効果が大きいため、本発明に用いる加圧ガスとしては好適である。
本発明では、加圧ガス体をプラスチック部材(17)に膨潤させるだけで、樹脂のガラス転移温度の低下と体積膨張が生じるため、本実施例のように金型(9)の温度を加熱/冷却することなく、一定温度(二酸化炭素を膨潤させたときのガラス転移温度以上)に保持した状態で、高精度な転写面をプラスチック部材に形成させることもできる。金型(9)の温度を一定に保持するには、該金型(9)の検出温度に応じて加熱用ヒーター(12)を制御する温度制御手段を設ける。但し、本実施例のように、プラスチック部材(17)とキャビティ(11)の容積差があり、該プラスチック部材(17)を加熱することによって空隙(18)が大きくなっても、膨潤による膨張と加熱による熱膨張を併用することにより、一層確実に転写に必要な内圧を発生させることができる。
The pressurized gas used in the examples of the present invention is not limited to carbon dioxide, but carbon dioxide can be used most favorably in terms of safety, price, handleability, etc., and is soluble in resin. Is large, and the effect of lowering the solidification temperature of the resin is great. Therefore, the pressurized gas used in the present invention is suitable.
In the present invention, simply by swelling the pressurized gas body into the plastic member (17), the glass transition temperature of the resin is lowered and the volume expansion occurs. Therefore, the temperature of the mold (9) is heated / heated as in this embodiment. Without cooling, a highly accurate transfer surface can be formed on the plastic member while maintaining a constant temperature (above the glass transition temperature when carbon dioxide is swollen). In order to keep the temperature of the mold (9) constant, a temperature control means for controlling the heater (12) according to the detected temperature of the mold (9) is provided. However, even if there is a volume difference between the plastic member (17) and the cavity (11) as in this embodiment, and the gap (18) becomes large by heating the plastic member (17), the expansion due to swelling is caused. By using thermal expansion by heating in combination, the internal pressure necessary for transfer can be generated more reliably.
本発明の実施例2について、図5及び図6を参照しながら説明する。図5は光ピックアップ用レンズの説明図、図6はプラスチック成形装置の動作説明図である。
この実施例2では、プラスチック成形装置を用いて、図5に示すような光ピックアップ用レンズ(19)を作製した。この光ピックアップ用レンズ(19)のレンズ表面には、微細構造である回折パターン(20)が形成されている。本実施例においても実施例1と同様に、プラスチック素材としてはポリカーボネイト樹脂を、加圧ガスとしては二酸化炭素を用いている。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an explanatory diagram of an optical pickup lens, and FIG. 6 is an operation explanatory diagram of a plastic molding apparatus.
In Example 2, an optical pickup lens (19) as shown in FIG. 5 was produced using a plastic molding apparatus. A diffraction pattern (20) having a fine structure is formed on the lens surface of the optical pickup lens (19). Also in the present embodiment, as in the first embodiment, polycarbonate resin is used as the plastic material, and carbon dioxide is used as the pressurized gas.
次に、本実施例2のプラスチック成形装置により、光ピックアップ用レンズ(19)を成形する動作について、図6を参照しながら説明する。基本的な構成や動作は上記実施例1と同様であり、詳細な説明は省略する。
〔工 程I〕
予め作製された略最終形状のプラスチック部材(17)を金型(9)のキャビティ(11)内に挿入する(図6(a))。ここで、上型(7)の転写面(6)に回折パターンが形成されている。一方、予め作製した略最終形状のプラスチック部材(17)の表面(21)には、回折パターン(20)は形成されておらず、凸曲面の略近似形状に加工されている。
〔工 程II〕
上型(7)と下型(8)からなる金型(9)を閉じる(図6(b))。ここで、プラスチック部材(17)の表面(21)には、上述のように回折パターン(20)は形成されておらず、一方、上型(7)の転写面(6)には回折パターンが形成されているため、これら両者の間に回折パターン(20)の部分が空隙(18)として形成される。
Next, the operation of molding the optical pickup lens (19) by the plastic molding apparatus of Example 2 will be described with reference to FIG. The basic configuration and operation are the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
[Process I]
A substantially final shaped plastic member (17) prepared in advance is inserted into the cavity (11) of the mold (9) (FIG. 6 (a)). Here, a diffraction pattern is formed on the transfer surface (6) of the upper mold (7). On the other hand, the diffraction pattern (20) is not formed on the surface (21) of the plastic member (17) having a substantially final shape prepared in advance, and is processed into a substantially approximate shape of a convex curved surface.
[Process II]
The mold (9) composed of the upper mold (7) and the lower mold (8) is closed (FIG. 6 (b)). Here, the diffraction pattern (20) is not formed on the surface (21) of the plastic member (17), while the diffraction pattern is formed on the transfer surface (6) of the upper die (7). Since they are formed, a portion of the diffraction pattern (20) is formed as a gap (18) between them.
〔工 程III〕
加圧ガス発生装置(14)から所定のガス圧で二酸化炭素をキャビティ(11)内に流入させる。キャビティ(11)内に流入した二酸化炭素は、回折パターン(20)の部分からなる空隙(18)に充満され、プラスチック部材(17)の表面から膨潤される(図6(b))。
〔工 程IV〕
加熱用ヒーター(12)によって金型(9)を所定の温度に加熱し、一定時間保持した後、所定温度まで降温させる(図6(c))。
〔工 程V〕
真空ポンプ(15)によって、キャビティ(11)内を減圧する(図6(c))。
〔工 程VI〕
プレス装置(5)の上型ダイプレート(3)を上方に移動させることにより、上型(7)と下型(8)からなる金型(9)を開き、最終成形品である光ピックアップ用レンズ(19)が取り出される(図6(d))。
[Process III]
Carbon dioxide is caused to flow into the cavity (11) at a predetermined gas pressure from the pressurized gas generator (14). The carbon dioxide that has flowed into the cavity (11) is filled in the voids (18) made up of the diffraction pattern (20) and swells from the surface of the plastic member (17) (FIG. 6 (b)).
[Process IV]
The mold (9) is heated to a predetermined temperature by the heater (12), held for a predetermined time, and then cooled to the predetermined temperature (FIG. 6 (c)).
[Process V]
The inside of the cavity (11) is depressurized by the vacuum pump (15) (FIG. 6 (c)).
[Process VI]
By moving the upper die plate (3) of the press device (5) upward, the die (9) consisting of the upper die (7) and the lower die (8) is opened, and for the optical pickup as the final molded product The lens (19) is taken out (FIG. 6 (d)).
キャビティ(11)内に挿入したプラスチック部材(17)に加圧ガスを膨潤させることによって、実施例1において説明したようにガラス転移温度が低下するため、従来の製造方法と比較して非常に低い加熱温度でプラスチック部材(17)を軟化させることができる。また、加圧ガスの膨潤によってプラスチック部材(17)の体積増加が生じ、キャビティ(11)内に内圧が発生する。従って、樹脂表面が軟化温度以上で圧力が負荷されるため、加熱温度が低くてもプラスチック部材(17)の表面の樹脂が、キャビティ(11)の転写面(6)に形成された回折パターン(20)に侵入し、微細部分まで完全に充填した最終成形品(光ピックアップ用レンズ(19))を得ることができる。 By swelling the pressurized gas in the plastic member (17) inserted into the cavity (11), the glass transition temperature is lowered as described in Example 1, so that it is very low compared to the conventional manufacturing method. The plastic member (17) can be softened at the heating temperature. Further, the volume of the plastic member (17) increases due to the swelling of the pressurized gas, and an internal pressure is generated in the cavity (11). Accordingly, since the pressure is applied at a temperature higher than the softening temperature of the resin surface, the resin on the surface of the plastic member (17) is formed on the transfer surface (6) of the cavity (11) even if the heating temperature is low. 20), a final molded product (lens for optical pickup (19)) in which the fine portions are completely filled can be obtained.
本実施例のように、表面に数ミクロン程度の微細なパターンを転写させる場合には、プラスチック部材(17)に予め微細なパターンを形成していなくても、上型(7)の転写面(6)に形成された数ミクロン程度の微細なパターンに樹脂を完全に充填することができる。その結果、プラスチック部材(17)をキャビティ(11)内に挿入するときの正確な位置決めが不要になるばかりでなく、プラスチック部材(17)を作製するための金型へのパターン加工が不要となり、製造コストを低減することができる。 When a fine pattern of about several microns is transferred to the surface as in this embodiment, the transfer surface of the upper mold (7) (even if the fine pattern is not formed in advance on the plastic member (17)). The resin can be completely filled in the fine pattern of about several microns formed in 6). As a result, not only accurate positioning when the plastic member (17) is inserted into the cavity (11) becomes unnecessary, but also pattern processing on the mold for producing the plastic member (17) becomes unnecessary. Manufacturing cost can be reduced.
本発明の実施例3について、図7〜図10を参照しながら説明する。図7は液晶バックライト用導光板の説明図、図8はプラスチック成形装置の断面概略図、図9はプラスチック成形装置の動作説明図、図10はプラスチック成形装置の自動化についての説明図である。
この実施例3では、プラスチック成形装置を用いて、図7に示すような液晶バックライト用導光板(22)を作製した。この導光板(22)の転写面には、V溝形状パターン(23)が形成されている。本実施例において、プラスチック素材としてはガラス転移温度が110℃のポリメタクリル酸メチル樹脂を使用しており、加圧ガスとしては上記実施例1や実施例2と同様に二酸化炭素を用いた。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 is an explanatory view of a light guide plate for a liquid crystal backlight, FIG. 8 is a schematic sectional view of the plastic molding apparatus, FIG. 9 is an operation explanatory view of the plastic molding apparatus, and FIG. 10 is an explanatory view of automation of the plastic molding apparatus.
In Example 3, a light guide plate (22) for a liquid crystal backlight as shown in FIG. 7 was produced using a plastic molding apparatus. A V-groove pattern (23) is formed on the transfer surface of the light guide plate (22). In this example, a polymethyl methacrylate resin having a glass transition temperature of 110 ° C. was used as the plastic material, and carbon dioxide was used as the pressurized gas in the same manner as in Examples 1 and 2.
上記プラスチック成形装置は、図8に示されているように、上側ダイプレート(3)と下側ダイプレート(4)からなるプレス装置(5)を有しており、上下のダイプレート(3,4)間に所定の圧力を加えるようになっている。この上側ダイプレート(3)には、V溝パターン(23)が形成されたスタンパ(24)が、加熱板(27)を介して固定されている。一方、下側ダイプレート(4)には、表面を光学鏡面に加工された鏡面板(25)が、加熱板(27)を介して固定されている。上記スタンパ(24)に形成されたV溝パターン(23)の両端部にはガス溜まり(26)が形成され、このガス溜まり(26)からスタンパ(24)の外部に連通する連通孔(13A,13B)がそれぞれ設けられている。一方の連通孔(13A)は、プレス装置(5)の外部に設置された加圧ガス発生装置(14)に接続されており、また他方の連通孔(13B)は真空ポンプ(15)と接続され、真空吸引されて減圧できるようになっている。さらに、上記両方の接続部には、電磁弁(16A,16B)が配置され開閉可能になっている。特に、真空ポンプ(15)との間に配置された電磁弁(16B)は、開閉だけでなく吸引速度を可変にできるようなっている。
上記スタンパ(24)及び鏡面板(25)と、上記上側ダイプレート(3)及び下側ダイプレート(4)との間にそれぞれ配置された加熱板(27)は、これらに設けられた加熱用ヒーター(12)により、任意の一定温度で保持されるようになっている。
As shown in FIG. 8, the plastic molding apparatus has a pressing device (5) composed of an upper die plate (3) and a lower die plate (4). 4) A predetermined pressure is applied in the meantime. A stamper (24) having a V-groove pattern (23) is fixed to the upper die plate (3) via a heating plate (27). On the other hand, a mirror plate (25) whose surface is processed into an optical mirror surface is fixed to the lower die plate (4) via a heating plate (27). A gas reservoir (26) is formed at both ends of the V-groove pattern (23) formed in the stamper (24), and communication holes (13A, 13A, 13B) are provided. One communication hole (13A) is connected to a pressurized gas generator (14) installed outside the press device (5), and the other communication hole (13B) is connected to a vacuum pump (15). The vacuum can be reduced by vacuum suction. Furthermore, electromagnetic valves (16A, 16B) are arranged at both of the connecting portions, and can be opened and closed. In particular, the solenoid valve (16B) disposed between the vacuum pump (15) can vary the suction speed as well as the opening and closing.
A heating plate (27) disposed between the stamper (24) and the mirror plate (25) and the upper die plate (3) and the lower die plate (4) is provided for heating. The heater (12) is held at an arbitrary constant temperature.
次に、この実施例3のプラスチック成形装置により、液晶バックライト用導光板(22)を成形する動作について、図9を参照しながら説明する。
〔工 程I〕
下側ダイプレート(4)に固定された鏡面板(25)上に平板状のプラスチックシート(28)を配置する(図9(a))。
〔工 程II〕
プレス装置(5)の上側ダイプレート(3)を下方に移動させて、上側ダイプレート(3)に固定されたスタンパ(24)が上記平板状プラスチックシート(28)に接触した位置で、その移動を止める。このとき、該スタンパ(24)の両端部に形成されたガス溜まり(26)は、該プラスチックシート(28)との間で密閉空間(29)を形成する(図9(b))。
Next, the operation of molding the light guide plate (22) for the liquid crystal backlight by the plastic molding apparatus of Example 3 will be described with reference to FIG.
[Process I]
A flat plastic sheet (28) is placed on the mirror plate (25) fixed to the lower die plate (4) (FIG. 9 (a)).
[Process II]
The upper die plate (3) of the pressing device (5) is moved downward, and the stamper (24) fixed to the upper die plate (3) is moved at a position where it contacts the flat plastic sheet (28). Stop. At this time, the gas reservoirs (26) formed at both ends of the stamper (24) form a sealed space (29) with the plastic sheet (28) (FIG. 9B).
〔工 程III〕
上記加圧ガス発生装置(14)から、所定ガス圧の二酸化炭素を上記密閉空間(29)を通じてV溝パターン(23)内に流入させる。この時、上記プラスチックシート(28)に二酸化炭素ガスが膨潤される(図9(b))。
〔工 程IV〕
真空ポンプ(15)と接続している連通孔(13B)側の電磁弁(16B)を開放して、ガス圧を減圧させた後(図9(b))、プレス装置(5)の上側ダイプレート(3)を上方に移動させると、スタンパ(24)とプラスチックシート(28)が剥離され、最終成形品である導光板(22)を取り出すことができる(図9(c),(d))。
なお、本実施例においては、動作中にスタンパ(24)及び鏡面板(25)の温度は、加熱板(27)によって常に80℃に保持しており、加熱/冷却動作は実施していない。
[Process III]
Carbon dioxide having a predetermined gas pressure is caused to flow into the V-groove pattern (23) through the sealed space (29) from the pressurized gas generator (14). At this time, carbon dioxide gas swells in the plastic sheet (28) (FIG. 9B).
[Process IV]
After opening the solenoid valve (16B) on the side of the communication hole (13B) connected to the vacuum pump (15) and reducing the gas pressure (FIG. 9 (b)), the upper die of the pressing device (5) When the plate (3) is moved upward, the stamper (24) and the plastic sheet (28) are peeled off, and the light guide plate (22) as the final molded product can be taken out (FIGS. 9 (c) and 9 (d)). ).
In this embodiment, the temperature of the stamper (24) and the mirror plate (25) is always kept at 80 ° C. by the heating plate (27) during the operation, and the heating / cooling operation is not performed.
本実施例によると、V溝パターン(23)に流入された二酸化炭素がプラスチックシート(28)内に膨潤することにより、ガラス転移温度が低下するため、使用樹脂であるポリメタクリル酸メチル樹脂のガラス転移温度(Tg:110℃)以下の温度である80℃で、プラスチックシート(28)の表面が軟化する。
また、これと同時に加圧ガスの膨潤によって体積膨張が生じて内圧が発生するため、スタンパ(24)面のV溝パターン(23)に樹脂が侵入し、プラスチックシート(28)にV溝パターン(23)の形状を転写させることができる。さらに、加圧ガスを減圧させることにより、冷却しなくてもガラス転移温度が上昇するため、スタンパ(24)の温度を一定に保持した状態でも(冷却しなくても)、V溝パターン(23)の形状を転写したプラスチックシート(28)を固化させることができる。
According to this embodiment, since carbon dioxide flowing into the V-groove pattern (23) swells in the plastic sheet (28), the glass transition temperature is lowered. The surface of the plastic sheet (28) is softened at 80 ° C., which is a temperature below the transition temperature (Tg: 110 ° C.).
At the same time, volume expansion occurs due to the swelling of the pressurized gas and an internal pressure is generated. Therefore, the resin enters the V groove pattern (23) on the stamper (24) surface, and the V groove pattern ( 23) can be transferred. Further, since the glass transition temperature is increased without cooling by reducing the pressure of the pressurized gas, the V groove pattern (23) is maintained even when the temperature of the stamper (24) is kept constant (without cooling). ) Can be solidified.
本実施例のように、加圧ガス膨潤時の体積膨張が、V溝パターン(23)の部分だけのように非常に小さい場合は、加熱/冷却の工程を必要とせず、使用樹脂の大気圧下での軟化温度以下で、且つ、加圧ガスもしくは超臨界流体を膨潤させたときの軟化温度以上であれば、上記温度一定の状態で軟化/転写(内圧発生)/固化させることができる。その結果、非常に成形サイクルが短く、低い消費エネルギー(消費電力)での加工が可能となる。また、加工時は温度一定のプロセスであるため、非常に温度安定性に優れ成形品を安定して作製することができる。
また、本実施例のような平板上に微細パターンを形成する場合には、略最終形状のプラスチック部材として予め押し出し成形等で作製したプラスチックシート(28)を用いることが可能であるため、非常に低コストで作製することができる。図10に示すように、プラスチックシート(28)をプレス機(5)の上側及び下側ダイプレート(3,4)の間に順次連続して送り、転写済みのものから順次裁断することによって、プラスチックシート(28)の移動の自動化を容易に実施することができ、非常に効率よく生産することができる。
In the case where the volume expansion at the time of swelling of the pressurized gas is very small like the portion of the V groove pattern (23) as in this embodiment, the heating / cooling process is not required, and the atmospheric pressure of the resin used Softening / transfer (internal pressure generation) / solidification can be performed at a constant temperature as long as it is below the softening temperature below and above the softening temperature when the pressurized gas or supercritical fluid is swollen. As a result, the molding cycle is very short, and processing with low energy consumption (power consumption) becomes possible. Further, since the temperature is constant during processing, the molded product can be stably produced with excellent temperature stability.
Further, when a fine pattern is formed on a flat plate as in this embodiment, it is possible to use a plastic sheet (28) prepared by extrusion or the like as a plastic member having a substantially final shape. It can be manufactured at low cost. As shown in FIG. 10, by sequentially feeding the plastic sheet (28) between the upper and lower die plates (3,4) of the press machine (5) and sequentially cutting from the transferred one, Automation of the movement of the plastic sheet (28) can be easily performed, and production can be performed very efficiently.
上記実施例1〜3では、fθレンズ、ピックアップ用レンズ、液晶バックライト用導光板の加工について述べてきたが、これらに限定されることがないのは言うまでもなく、例えば光ディスクなどの記録媒体、又はリアプロジェクション用のミラーや反射ミラー等のプラスチック光学素子にも適用することが可能である。
なお、ミラー等の内部の均質性が求められない成形品を作製する場合は、該成形品の内部に発泡が存在していても問題がない。この場合は、発泡を抑制するためにキャビティ内の減圧速度を調整する必要がなくなるため、 電磁弁(16B)による減圧速度の調整が不要となり、その機能として開閉することができれば良いため、成形装置のコストが安価になるばかりでなく、成形サイクルを短くすることができる。
In the first to third embodiments, the processing of the fθ lens, the pickup lens, and the light guide plate for the liquid crystal backlight has been described. Needless to say, however, the recording medium such as an optical disk, The present invention can also be applied to plastic optical elements such as rear projection mirrors and reflection mirrors.
In the case of producing a molded product that does not require internal homogeneity such as a mirror, there is no problem even if foam is present inside the molded product. In this case, since it is not necessary to adjust the pressure reduction speed in the cavity to suppress foaming, it is not necessary to adjust the pressure reduction speed by the electromagnetic valve (16B), and it is only necessary to be able to open and close as its function. In addition to the lower cost, the molding cycle can be shortened.
1…fθレンズ 2…レンズ面
3…上側ダイプレート 4…下側ダイプレート
5…プレス装置 6…転写面
7…上型 8…下型
9…金型 10…対抗する面
11…キャビティ 12…加熱用ヒーター(加熱手段)
13A,13B…連通孔
14…加圧ガス発生装置(加圧ガス発生手段)
15…真空ポンプ(真空発生手段)
16A,16B…電磁弁 17…(略最終形状の)プラスチック部材
18…空隙 19…光ピックアップ用レンズ
20…回折パターン
21…(略最終形状の)プラスチック部材の表面
22…導光板
23…V溝パターン 24…スタンパ
25…鏡面板 26…ガス溜まり
27…加熱板 28…プラスチックシート
29…密閉空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... f (theta)
7 ...
13A, 13B ...
15 ... Vacuum pump (vacuum generating means)
16A, 16B ...
Claims (21)
所定圧力に加圧された加圧気体又は超臨界流体を上記キャビティ内に流入させ、上記プラスチック部材に膨潤させて、該プラスチック部材を該プラスチック部材固有のガラス転移温度より低い温度で軟化させると共に、該プラスチック部材の体積膨張によって発生する圧力により、上記金型の転写面をプラスチック部材表面に転写させる第2の工程と、
上記キャビティ内を減圧させることにより、上記プラスチック部材から加圧気体又は超臨界流体を脱気させることによって、該プラスチック部材を固化させる第3の工程と、
を有するプラスチック成形品の製造方法。 A first step of inserting a plastic member into a fixed volume cavity in a mold having at least one transfer surface;
A pressurized gas or supercritical fluid pressurized to a predetermined pressure is caused to flow into the cavity, and the plastic member is swollen to soften the plastic member at a temperature lower than the glass transition temperature inherent to the plastic member. A second step of transferring the transfer surface of the mold to the surface of the plastic member by pressure generated by volume expansion of the plastic member;
A third step of solidifying the plastic member by depressurizing the inside of the cavity to degas pressurized gas or supercritical fluid from the plastic member;
A method for producing a plastic molded article having
上記金型のキャビティ内に加圧気体又は超臨界流体を流入させる加圧ガス発生手段とから構成され、
上記キャビティ内に加圧気体又は超臨界流体を流入させ、該キャビティ内に挿入されたプラスチック部材に膨潤させて、該プラスチック部材を該プラスチック部材固有のガラス転移温度より低い温度で軟化させると共に、該プラスチック部材の体積膨張によって発生する圧力により、上記金型の転写面をプラスチック部材表面に転写することを特徴とするプラスチック成形品の製造装置。 A pressing device to which a mold having at least one transfer surface is fixed;
A pressurized gas generating means for flowing a pressurized gas or a supercritical fluid into the cavity of the mold, and
A pressurized gas or a supercritical fluid is caused to flow into the cavity, and the plastic member inserted into the cavity is swollen to soften the plastic member at a temperature lower than the glass transition temperature inherent to the plastic member, and An apparatus for manufacturing a plastic molded product, wherein the transfer surface of the mold is transferred to the surface of the plastic member by pressure generated by volume expansion of the plastic member.
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