WO2012132597A1

WO2012132597A1 - 多層成形用金型装置及び多層成形品

Info

Publication number: WO2012132597A1
Application number: PCT/JP2012/053511
Authority: WO
Inventors: 裕司東村
Original assignee: 南部化成株式会社
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-10-04
Also published as: JPWO2012132597A1; JP5746754B2

Abstract

　金型設計を容易にするとともに、レンズ成形ではその光学特性を向上させることができる多層成形用金型装置及び多層成形品を提供する。　第一キャビティブロック２と第二キャビティブロック３との全てが型合わせすることにより形成され相互に容積が異なるＮ個の金型キャビティ６それぞれに溶融樹脂を射出して得た中間成形品を容積がより大きい金型キャビティ６へ順次移送し射出することでＮ層の多層成形品１５を成形する際、第１層の型合わせ状態から、第（Ｎ－１）層の型合わせ状態までのそれぞれの型合わせ状態におけるゲート７ａ～７ｇは、該ゲートのゲート痕が前記多層成形品１５の外表面に現れないような位置に設けられ、前記金型キャビティの容積が最大となる第Ｎ層成形のための型合わせ状態の金型キャビティに溶融樹脂を供給するゲートは、前記多層成形品の外表面に相当する位置に設けられる。

Description

多層成形用金型装置及び多層成形品

　本発明は、多層成形を行う金型装置及びそれにより成形した多層成形品に関する。

　近年需要が増大しつつあるＬＥＤ照明等のプロジェクタレンズは、その集光特性上１２ｍｍ以上の厚肉レンズとなる。そのような厚肉プラスチックレンズを従来の成形方法としての一層で成形する場合、最大肉厚部分に発生するひけの光学特性への影響を少なくするため長時間の冷却時間が必要とされていた。この問題を解決して成形時間を短縮する手段として多層成形の技術が提案されている。

　特許文献１には、樹脂厚肉レンズの肉厚方向に対して何れか一方の面側から順次に肉厚を増していき、最終的には規定肉厚に達するようにした複数の金型を形成し、この一方の面の金型を交換しながら、金型毎の回数の樹脂の注入を行うという多層化技術が開示されている。

　また、特許文献２には、最終的に得られる凸レンズの厚さの約１／２の厚さの凸レンズをインサートとして二次成形して、インサートとほぼ同曲率の凸レンズを成形する多層化技術が開示されている。

特開２００１－１９１３６５号公報特公平３－３１１２４号公報

　上述した特許文献１及び特許文献２の多層化技術において、各層を成形するための射出充填は、レンズの光学面ではなく、レンズの外周端面に設けたゲートから行われている。しかしながら、厚肉凸レンズの断面形状の特性から、その外周端面の厚さ寸法は極めて小さいため、多層成形品における各層の全てのゲートを外周端面に設けることは困難である。また、仮に凸レンズの外周端面に多層の各層のゲートを設けた場合には、各層のゲートの断面積は極めて小さくなるため、その場所の溶融樹脂に残留応力が集中し光学特性の悪化を招くことになる。これらの問題は、多層化の効果が十分に得られる４層以上の多層成形の場合に顕著となるのである。

　本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、金型設計を容易にするとともに、レンズ成形ではその光学特性を向上させることができる多層成形用金型装置を提供することを目的とする。

　本発明は、金型キャビティの一方側を同一の形状及び寸法で形成する一又は複数の第一キャビティブロックと、前記金型キャビティの他方側を他の金型キャビティのものとは体積（容積）及び高さ（深さ）の異なる突出部又は凹部で形成し前記第一キャビティブロックと対をなす第二キャビティブロックと、前記第一キャビティブロックを固着する一又は複数の第一型板と、前記第二キャビティブロックを固着し前記第一型板と対をなす第二型板とからなり、前記第一キャビティブロックと前記第二キャビティブロックとの全てが型合わせすることにより形成され相互に容積が異なる複数（Ｎ）の前記金型キャビティそれぞれに溶融樹脂を射出して成形した中間成形品を前記金型キャビティの容積がより大きい金型キャビティへ順次移送し射出することを繰り返してＮ層の多層成形品を成形する多層成形用金型装置において、前記金型キャビティの容積が最小となる第１層成形のための型合わせ状態から、前記金型キャビティの容積が最大となる第Ｎ層成形の一手前である第（Ｎ－１）層のための型合わせ状態までのそれぞれの型合わせ状態で前記各金型キャビティに溶融樹脂を供給する各ゲートは、該ゲートのゲート痕が前記多層成形品の外表面に現れないような位置に設けられ、前記金型キャビティの容積が最大となる第Ｎ層成形のための型合わせ状態の金型キャビティに溶融樹脂を供給するゲートは、前記多層成形品の外表面に相当する位置に設けられることを特徴とする。

　この構成によれば、各層を成形するゲートのゲート痕が前記多層成形品の外表面に現れないような位置に設けられるので、ゲートの設置可能領域が比較的広くなる。そのため、金型設計が容易となり各層の成形に対して最適となる位置と状態でゲートを設けることができるとともに、成形品設計の自由度が向上し設計が容易になるという優れた効果を奏する。また、第１層から第（Ｎ－１）層までの各ゲートのゲート痕は、後発層成形や第Ｎ層の成形で覆われるので、第１層から第（Ｎ－１）層までの各ゲート痕や中間成形品の界面は溶融され、その微小な凹凸や残留応力は消滅する。したがって、多層成形品がレンズ等の光学製品である場合は、光学特性の優れた多層成形品を製造することができるという優れた効果を奏する。

　本発明は、前記各金型キャビティの一方側を形成し全て同一形状で且つ同一寸法を有する凹部の深さ寸法を、前記各金型キャビティの他方側を形成する各凹部のうちの最大の深さ寸法より小さく構成することを特徴とする。

　この構成によれば、金型キャビティを形成する凹部の加工費用を低減することが可能となる。特に、多層成形品が光学レンズのときには、凹部を非球面の鏡面にする必要があり、加工費用が高額となるので、顕著な効果を奏する。

　本発明は、ゲート痕が前記多層成形品の外表面に現れないような位置に設けられる前記ゲートが、ピンゲート又はホットランナであることを特徴とする。

　この構成によれば、ゲート痕が比較的小さいので後発層による被覆成形が容易に行え、光学特性の優れた多層成形品が得られるとともに、中間成形品のゲートでの分離を容易にして多層成形工程の効率を向上させる。

　本発明は、第Ｎ層成形用の突出部又は凹部の最大高さ又は最大深さと、第（Ｎ－１）層成形用の突出部又は凹部の最大高さ又は最大深さとの差が、それより若い層順のいずれの層間における同差よりも小さくなるように構成することを特徴とする。

　この構成によれば、金型キャビティ面の成形転写性が向上するので、高品質の多層成形品が得られるという優れた効果を奏する。

　本発明は、前記多層成形用金型装置を用いて成形した多層成形品であって、その外表面には第Ｎ層を成形したゲートのゲート痕が露出し、他の層を成形したゲートの痕は露出しないことを特徴とする。

　この構成によれば、本発明の多層成形品は、ゲート痕が一箇所にしか露出しないので外観的に優れたものになるという優れた効果を奏する。さらに、このような構成とするために不可欠な内層のゲートのゲート痕は界面が溶融して消滅し、外表面に露出するのは第Ｎ層を成形したゲートのゲート痕のみであるから、光学特性を低下させることがないという優れた効果を奏する。

　本発明は、前記多層成形用金型装置を用いて成形した多層成形品であって、前記多層成形品の外周端部は、一層又は二層に形成され、前記多層成形品の前記外周端部を除いた部分はＮ層に形成されていることを特徴とする。

　この構成によれば、本発明の多層成形品は、外周端部以外の部分は三層以上の多層であるにも拘わらず外周端部は一層又は二層で形成される。すなわち、外周端部以外の部分は多層であることから本来の機能が発揮され、取り付け部材としての機能のみが要求される外周端部は成形性を維持しつつ必要最小限の形状に形成することができる。それ故、本発明の多層成形品は、機能的、特性的及び外観的に良好なものになるという優れた効果を奏する。

　本発明は、前記多層成形用金型装置を用いて成形した多層成形品であって、前記多層成形品の一方の表面は、多層成形の第１層からなって小曲率又は平面状を有し、前記多層成形品の他方の表面は、多層成形の第Ｎ層からなって前記一方の表面の曲率より大きい曲率を有することを特徴とする。

　この構成によれば、このような本発明の多層成形品を成形する金型装置は、同一形状で且つ同一寸法を有する側の凹部の加工面積が減少してその加工費用を低減することができるので、金型装置を低コストで製造でき、本発明の多層成形品が低価格になるという優れた効果を奏する。

　本発明は、前記多層成形品が、光学レンズであることを特徴とする

　この構成によれば、高品質の光学レンズを得ることができるという優れた効果を奏する。

図１は本発明金型装置の一実施形態の構成を示す部分断面の側面図である。図２は金型キャビティが８個（８層）の場合で射出後型開きした第一キャビティブロックの状態を示す正面図である。図３Ａは図２の金型キャビティ（第８層）部分を拡大して詳細を示す正面図である。図３Ｂは図２の金型キャビティ（第８層）を示す図３ＡのIIIA－IIIA線断面図である。図４Ａは図２におけるゲートの第１変形態様を示す金型キャビティの正面図である。図４Ｂは図２におけるゲートの第１変形態様を示す金型キャビティの断面図である。図５は図２におけるゲートの第２変形態様を示す金型キャビティの断面図である。図６は図２におけるゲートの第３変形態様を示す金型キャビティの断面図である。図７は図１乃至図５に示す金型装置で成形した多層成形品の斜視図である。図８は外周端部が二層である多層成形品の側面図である。図９は第４変形態様のゲートを備えた金型装置で成形した多層成形品の部分断面による斜視図である。

　以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

　図１に示すように、本実施形態の金型装置１は、互いに型合わせして金型キャビティ６を形成する第一キャビティブロック２及び第二キャビティブロック３の対、並びに、第一キャビティブロック２を固着する第一型板４及び第二キャビティブロック３を固着する第二型板５の対から構成される。一対の第一キャビティブロック２と第二キャビティブロック３に、図１に示すように、複数の金型キャビティ６を設けることが経済性や作業性を向上させる点で有効となる。しかしながら、一対の第一キャビティブロックと第二キャビティブロックに一の金型キャビティを設けるようにしてもよい。このとき、第一型板と第二型板は、求める多層成形品の層数（Ｎ）と同数の第一キャビティブロックと第二キャビティブロックをそれぞれの所定位置に固着することになる。また、一又は複数の金型キャビティを有する第一キャビティブロックと第二キャビティブロックの一又は複数対を一又は複数対の第一型板と第二型板にそれぞれ固着してもよい。さらに、第一型板と第二型板が複数対の場合、第一型板と第二型板の全ての対を同一の型締装置に取付けるか、第一型板と第二型板の一部の対を他の型締装置に分散して取付けるかのどちらの構成も実施可能である。このように、金型キャビティの数と、第一キャビティブロック及び第二キャビティブロックの対の数と、第一型板及び第二型板の対の数と、型締装置の数との間における様々な組み合わせ形態は、金型キャビティが後述するような所定の要件で配設されるものであれば、全て実施可能でありそれらが本発明の権利範囲に含まれることは言うまでもない。

　金型キャビティ６は、図１に示すように、第一キャビティブロック２に形成される一方側と第二キャビティブロック３に形成される他方側とが、第一キャビティブロック２と第二キャビティブロック３との型合わせで一体化することにより形成される。金型キャビティ６の数は、金型装置１で成形する多層成形品の層数（Ｎ）と同数である。第一キャビティブロック２における金型キャビティ６の一方側を形成する凹部は、全て同一形状で且つ同一寸法を有している。第二キャビティブロック３における金型キャビティ６の他方側を形成する突出部１２は、金型キャビティ６の一方側を形成する凹部の深さ寸法より小さい高さ寸法で第二キャビティブロック３の型合わせ面から突出し、前記凹部の外周形状と相似の外周形状を有する。突出部１２の高さ寸法と外周径は、Ｎ＝８の実施例である図２及び図３（ａ）に示すように、金型キャビティ６ａから金型キャビティ６ｈに対応する突出部１２ａから突出部１２ｈ（便宜上二点鎖線と括弧で示す）に向けていずれも順次小さくなるように設定されている。但し、突出部１２は負の高さにまで突出して凹部を形成する場合もある。そのときの突出部の形状は、体積及び高さではなく容積及び深さで表わされることになる（以下同様）。金型キャビティ６ａ～６ｈの外周端部は第二キャビティブロック３の金型キャビティ面に対向している。尚、突出部１２ｈの高さは、この実施例では零である。すなわち、金型キャビティ６ｈで成形される多層成形品の表面は平面となる。そのようにして形成される金型キャビティ６ａ～６ｈは、図２に示すように、円周上に等間隔となるよう配設される。そして、金型キャビティ６ａ～６ｈの容積は、金型キャビティ６ａから金型キャビティ６ｈに向けて順次大きくなるのである。なお、金型キャビティの配設は、円周上ではなく、直線上に行ってもよい。

　突出部１２ａの体積が最大であって金型キャビティの容積が最小の金型キャビティ６ａでは、第１層としての中間成形品が成形される。その中間成形品は、型開き時に第一型板４を回転させる等の手段により、金型キャビティ６ａから金型キャビティの容積がより大きい併設の金型キャビティ６ｂに移送される。金型キャビティ６ｂでは、第１層の中間成形品の第二キャビティブロック側の面により実質的な金型キャビティ６ｂが形成され、第２層が成形される。このように金型キャビティ６ａから金型キャビティ６ｇに対応する第１層から第７層の各層で成形された中間成形品は、より大きい金型キャビティ容積の金型キャビティへ順次移送される。図３Ｂに示すように、突出部１２ｈの体積が最小であって金型キャビティの容積が最大の金型キャビティ６ｈでは、Ｎ＝８の場合の最終層となる第８層が成形され、多層成形品１５，１６が完成する。その後、多層成形品１５，１６は、金型キャビティ６ｈから離型されて取出される。尚、多層成形品１５，１６としては凸レンズを例示したが、多層成形品は、光学製品である導光板等であってもよいし、非光学製品であってもよい。

　ところで、多層成形品１６の第Ｎ層としての表面１９は、図１の金型において第一キャビティブロック２の凹部深さより深い凹部になったと仮定した場合の突出部１２により転写成形して形成される。この表面１９の転写状態は、多層成形品１６が光学製品である場合には、その特性を左右する重要な要素となる。良好な転写状態は、突出部１２の表面形状が忠実に転写されたときに発現するが、そうするには、第Ｎ層の成形時の冷却効果を緩和する必要がある。そのため、第Ｎ層成形用の突出部１２の温度を他の層の成形用突出部の温度よりも高く設定する。そこで、第１層から第Ｎ層までの各層の成形時間の統一を図るために、各層を成形する突出部１２の高さ又は深さの層間毎の差を均一にすることが好ましいところ、第Ｎ層の最大厚さ寸法を他の層の最大厚さ寸法のうちで最も小さくするべく、第Ｎ層成形用の突出部１２（凹部）の最大高さ又は最大深さと、第（Ｎ－１）層成形用の突出部１２（凹部）の最大高さ又は最大深さとの差が、それより若い層順のいずれの層間における同差よりも小さくなるように構成する。

　ゲート７ａ～７ｇは、図２及び図３に示すように、金型キャビティ６ａ～６ｇの外周に突出して連通する樹脂通路１１ａ～１１ｇの連通部分とは対極の端部に設けられている。ゲート７、７ａ～７ｇには、図１に示すように、第二キャビティブロック３と第二型板５とに穿孔して形成される各ランナ８が接続されている。各ランナ８は、中間成形品の第二キャビティブロック３からの離型時にゲート７、７ａ～７ｇから切断可能である。ランナ９は、ランナ８に連通するように第二型板５内に穿孔して設けられている。ランナ９は、ホットランナやコールドランナが好ましく採用されるが、第二型板５をランナ９の部分で分割してできる間隙からランナ９をランナ８とともに取出すような構成であってもよい。スプル１０は、ランナ９に連通するよう第二型板５に穿孔して設けられ、その開口端には図示しない射出装置のノズルが当接して溶融樹脂が射出注入される。ゲート７ａ～７ｇは、ゲート痕を極力小さくし中間成形品との分離を容易にする点で、ピンゲートであることが好ましい。また、ゲート７ａ～７ｇをホットランナのホットチップとする構成は、中間成形品の分離をさらに容易にする点で効果的である。なお、ゲート７ａ～７ｇは第Ｎ層の金型キャビティ面となる位置に設けられるが、これに代えて、樹脂通路１１ａ～１１ｇを外方へ延長して多層成形品の外周端面となる面に設けるように構成してもよい。この場合には、多層成形品の二層となった外周端面の一方の面に第１層乃至第（Ｎ－１）層のゲートが設けられ、多層成形品の二層となった外周端面の他方の面に第Ｎ層のゲートが設けられることになる。

　樹脂通路１１ａ～１１ｇは、図２及び図３に示すように、第二キャビティブロック３の第一キャビティブロック２との型合わせ面に各突出部１２ａ～１２ｇ（凹部）の外周端部へ連結して設けた棒状突起１３（便宜上括弧で示す）に基づいて、各層の成形時に形成される。樹脂通路１１ａ～１１ｇは、各金型キャビティ６ａ～６ｇへの溶融樹脂の流入口近傍に残留する射出圧力に基づく応力を軽減させるに十分な断面積を有するため、多層成形品の光学特性を向上させる効果を有する。また、樹脂通路１１ａ～１１ｇは、その断面積を各金型キャビティ６ａ～６ｇ毎に変化させてゲートバランスを調整することもできる。

　図４に示すように、ゲート７ｉは、ゲート７ａ～７ｇの第１変形態様である。ゲート７ｉは、各金型キャビティ６ａ～６ｇの第二キャビティブロック３と対向する部分に直接設けられる。すなわち、ゲート７ｉは、第８層（第Ｎ層）成形のための金型キャビティ６ｈの面に設けられるのであり、そのゲート痕は、後発であり第Ｎ層としての第８層の成形で界面が溶融されるので、微小な凹凸や残留応力が消滅し、光学特性の優れた多層成形品１５を製造することができる。ゲート７ｉは、ピンゲートであることが好ましい。この構成は、樹脂通路を要しないことから、極めて簡易であり、多層成形用金型装置を容易に構成することができる。

　ゲート７ｈは、図３及び図４に示すように、第８層（第Ｎ層）の金型キャビティ６ｈで成形される多層成形品１５の外周端面に相当する位置に設けられる。ゲート７ｈは、多層成形品の外周端面に残存する残留応力を軽減させるために、断面積が比較的大きいサイドゲートであることが好ましい。多層成形品１５の外周端面には、図７に示すように、ランナがゲート７ｈ部分で切断され分離されてできたゲート痕１４が現れている。そして、図４に構成を示す金型装置で成形した成形品１５は、第１層の成形部分でありゲート痕が露出しないＡ層２０と、第８層（第Ｎ層）の成形部分でありゲート痕１４が露出するＢ層２１との二層からなる外周端部を有する。なお、図示はしないが、ゲート７ｈを多層成形品１５の外周端面に相当する位置ではなく、第８層（第Ｎ層）の成形で形成される外周端部又はその近傍に相当する位置に設けるようにしてもよい。また、第１層の成形でＡ層２０を形成しないように図４に示す金型装置を構成し、成形品１５の外周端部を第８層（第Ｎ層）の成形で形成される一層のみで構成してもよい。

　図３に示すように、第８層（第Ｎ層）のための金型キャビティ６ｈは、上述した、第１層～第７層としての中間成形品、樹脂通路１１ａ～１１ｇ、及びゲート７ａ～７ｇ（ゲート７ｉ）を一方側とする実質的なものである。そして、金型キャビティ６ｈへの第８層（第Ｎ層）の成形は、第１層～第７層としての中間成形品、樹脂通路１１ａ～１１ｇ、及びゲート７ａ～７ｇ（ゲート７ｉ）を覆って、多層成形品となす最終工程となるものである。そのため、多層成形品の外表面にはゲート７ａ～７ｇの痕は現れず、図７に示すように、外周端面にゲート７ｈの痕であるゲート痕１４のみが残るのである。また、図３に構成を示す金型装置で成形した成形品１５は、第１層の成形部分でありゲート痕が露出しないＡ層２０と、第８層（第Ｎ層）の成形部分でありゲート痕１４が露出するＢ層２１との二層からなる外周端部を有する。なお、図示はしないが、ゲート７ｈを多層成形品１５の外周端面に相当する位置ではなく、第８層（第Ｎ層）の成形で形成される外周端部又はその近傍に相当する位置に設けるようにしてもよい。また、第１層の成形でＡ層２０を形成しないように図３に示す金型装置を構成し、成形品１５の外周端部を第８層（第Ｎ層）の成形で形成される一層のみで構成してもよい。

　第１層～第７層としての中間成形品、樹脂通路１１ａ～１１ｇ、及びゲート７ａ～７ｇ（ゲート７ｉ）を覆う第８層（第Ｎ層）の工程では、流動する溶融樹脂が、第１層～第７層としての中間成形品、樹脂通路１１ａ～１１ｇ、及びゲート７ａ～７ｇ（ゲート７ｉ）のそれぞれの表面と相互間の界面を溶融させるので、微小な凹凸や残留応力を消滅させて、光学特性の優れた多層成形品を製造することができる。また、ゲート７ａ～７ｇ（ゲート７ｉ）は、第８層（第Ｎ層）成形用の金型キャビティ６ｈを形成する面である光学面に相当する任意の位置に設定可能であるから、多層成形品設計の自由度が高まるのである。

　図５に示すのは、ゲート７ａ～７ｇの第２変形態様である。図５は、図２の金型装置における第３層の成形状態を示す。ゲート７ｊは、第１層から第（Ｎ－１）層までの各層を成形する突出部１２に穿孔して形成されたランナ８の先端に位置する。突出部１２で成形された中間成形品の第二キャビティブロック３と対向する面は、後発としての第４層成形のための金型キャビティ面となる。したがって、ゲート７ｊは、各層の後発層成形のための金型キャビティ面に設けられることになる。ゲート７ｊは、一又は複数の任意の金型キャビティに設けることができる。各層の成形で生じたゲート７ｊのゲート痕は、後発の層成形で界面が溶融されるので、微小な凹凸や残留応力が消滅し、光学特性の優れた多層成形品１５を製造することができる。また、図７に示すように、図５に構成を示す金型装置で成形した成形品１５は、第１層の成形部分でありゲート痕が露出しないＡ層２０と、第８層（第Ｎ層）の成形部分でありゲート痕１４が露出するＢ層２１との二層からなる外周端部を有する。なお、図示はしないが、第８層（第Ｎ層）を成形するゲートは、多層成形品１５の外周端面に相当する位置又は第８層（第Ｎ層）の成形で形成される外周端部若しくはその近傍に相当する位置に設けることができる。また、第１層の成形でＡ層２０を形成しないように図５に示す金型装置を構成し、成形品１５の外周端部を第８層（第Ｎ層）の成形で形成される一層のみで構成してもよい。

　図６に示すのは、ゲート７ａ～７ｇの第３変形態様である。図６は、図２の金型装置における第７層（第（Ｎ－１）層）の成形状態を示す。ゲート７ｋは、第１層から第６層までの各層成形に対応して、第７層成形のための金型キャビティ面に設けられている。ゲート７ｌは、第７層を成形する第二キャビティブロック３に穿孔して形成されたランナ８の先端に位置し、第８層（第Ｎ層）成形のための金型キャビティ面に設けられる。第１層から第６層までの各成形で生じたゲート７ｋのゲート痕は、後発としての第７層の成形で界面が溶融されるので、微小な凹凸や残留応力が消滅し、光学特性の優れた多層成形品を製造することができる。図６に構成を示す金型装置で成形した多層成形品は、第１層での成形部分をＡ層とし、第７層での成形部分をＣ層とし、図示しない第８層（第Ｎ層）での成形部分をＢ層とする三層からなる外周端部を有する。このとき、第８層成形用のゲートは、多層成形品の外周端面に相当する位置又は第８層（第Ｎ層）の成形で形成される外周端部若しくはその近傍に相当する位置に設けることができる。なお、第１層及び第７層の成形で多層成形品の外周端部を形成しないように図６に示す金型装置を構成し、多層成形品の外周端部を第８層（第Ｎ層）の成形で形成される一層のみで構成してもよい。

　以上説明したように、図２～図６に係る実施例は、各金型キャビティ６の一方側を形成し全て同一形状で且つ同一寸法を有する凹部の深さ寸法が、各突出部１２のうちの最大の高さ寸法より大きい場合である。これに対し、各金型キャビティ６の一方側を形成し全て同一形状で且つ同一寸法を有する凹部の深さ寸法を、突出部１２が凹状となった場合の各凹部のうちの最大の深さ寸法より小さく構成することもできる。このように構成することにより、凹部の加工費用を削減することが可能となる。特に、成形品が光学レンズのときには、凹部を非球面の鏡面にする必要があり、加工費用が高額となるので、顕著な効果を奏する。

　図８に示す多層成形品１６は、このような構成の多層成形用金型装置により成形した光学レンズである。多層成形品１６は、金型キャビティにおける同一形状の各凹部の一つで転写成形された小曲率の非球面又は平面状の表面１８、及び、突出部１２が凹状となった場合の凹部のうちで深さが最大となった凹部で転写成形され表面１８の曲率より大きい曲率を有する非球面の表面１９からなる。そして、表面１８は多層成形品の第１層であり、表面１９は多層成形品の第Ｎ層である。なお、成形品１６は、第１層での成形部分をＡ層２０とし、最終層である第８層（第Ｎ層）での成形部分をＢ層２１とする二層からなる外周端部を有する。このように、前項で述べた構成の多層成形用金型装置によれば、光学レンズの相互に異なる曲率の両表面を容易且つ低コストで形成することができる。

　図９に示すのは、図８に示す多層成形品１６の他の例としての多層成形品１７であって、ゲートの第４変形態様をも含むものである。多層成形品１７は、図３に示す金型装置とは次の点が異なる金型装置で成形される。すなわち、図３における第１層から第７層までの各金型キャビティへ溶融樹脂を供給するゲート７ａ～７ｇは、樹脂通路１１ａ～１１ｇの端部に第８層の金型キャビティへ向けて設けられている。これに対し、多層成形品１７の金型装置では、ゲートは樹脂通路２８～３１の多層成形品１７外周端面まで延長された部分に設けられている。また、各成形層の積層順序は、図３に示す金型装置では凸面から平面の順に積層するのに対し、多層成形品１７の金型装置では平面から凸面の順に積層する。このようにして成形された多層成形品１７は、その二層となった外周端面の一方に、樹脂通路を備えない第１層としてのＡ層２０を成形したゲートのゲート痕２２を有し、その二層となった外周端面の他方に、第２層３２を樹脂通路２８を介して成形したゲートのゲート痕２３と、第３層３３を樹脂通路２９を介して成形したゲートのゲート痕２４と、第４層３４を樹脂通路３０を介して成形したゲートのゲート痕２５と、第５層３５を樹脂通路３１を介して成形したゲートのゲート痕２６と、第６層３６及び第７層３７の図示しないゲート痕と、樹脂通路を備えない第８層３８（Ｂ層２１）を成形したゲートのゲート痕２７とを有する。このように、第１層乃至第６層（第（Ｎ－２）層）成形での各中間成形品を擁する第２層乃至第７層（第（Ｎ－１）層）成形における実質的な各金型キャビティには、その外周から放射状にゲートまで連通する樹脂通路がＡ層２０（第１層）の表面に形成されるように設けられている。第３層から第７層までの各層の積層は、前の層の全面を覆うように示したが、前の層の一部を部分的に覆うように金型キャビティを構成してもよい。その場合には、樹脂通路は複数の層となった中間成形品の表面に設けられることになる。ゲートは、ゲート部分での発熱の影響が少ないサイドゲートであることが好ましい。

　以上述べたように、図７、図８及び図９に示した多層成形品はいずれもその外周端部としての鍔部が、中間成形品としての第１層成形部分及び第Ｎ層成形部分からなる二層、又は第Ｎ層成形部分からなる一層に形成されている。この場合、多層成形品における鍔部を除く部分である主要部分はＮ層となっている。従来の金型装置にあっては、Ｎ層の主要部分を成形するために、Ｎ層の厚さに相当する厚さの鍔部を必要とした。したがって、本発明の多層成形品の外周端部は、Ｎが三以上であっても一層又は二層となるので、Ｎが三以上であるときに本発明の優れた効果が発揮されるのである。

　以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の多層成形用金型１によれば、金型キャビティの容積が最小となる第１層成形のための型合わせ状態から、金型キャビティの容積が最大となる第８層（Ｎ＝８）成形の一手前である第７層のための型合わせ状態までのそれぞれの型合わせ状態で各金型キャビティ６ａ～６ｇに溶融樹脂を供給する各ゲートは、そのゲートのゲート痕が前記多層成形品１５の外表面に現れないような位置に設けられるので、ゲートの設置可能領域が比較的広くなる。そのため、金型設計が容易となり各層の成形に対して最適となる位置と状態でゲートを設けることができるとともに、成形品設計の自由度が向上し設計が容易になるという優れた効果を奏する。また、第１層から第（Ｎ－１）層までの各ゲートのゲート痕は、後発層成形や第Ｎ層の成形で覆われるので、第１層から第（Ｎ－１）層までの各ゲート痕や中間成形品の界面は溶融され、その微小な凹凸や残留応力は消滅する。したがって、多層成形品がレンズ等の光学製品である場合は、光学特性の優れた多層成形品を製造することができるという優れた効果を奏する。

　また、本実施形態の多層成形用金型１により成形した多層成形品１５は、その外周端部又はその近傍にのみ第Ｎ層を成形したゲートのゲート痕１４が現れ、その外表面には他の層を成形したゲートの痕は現れないので、中間成形品のゲートを光学面に設けるにも拘わらず、多層成形品の光学特性が著しく向上するという優れた効果を奏する。

　尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。

　例えば、本発明は上述したゲートの各変形態様を様々に組み合わせて実施するものについても適用できる。

　　１　　金型装置
　　２　　第一キャビティブロック
　　３　　第二キャビティブロック
　　４　　第一型板
　　５　　第二型板
　　６　　金型キャビティ
　６ａ～６ｈ　金型キャビティ
　　７　　ゲート
　７ａ～７ｈ　ゲート
　７ｉ　　ゲート
　７ｊ　　ゲート
　７ｋ　　ゲート
　７ｌ　　ゲート
　１１ａ～１１ｇ　樹脂通路
　１２　　突出部
　１２ａ～１２ｇ　突出部
　１３　　棒状突起
　１４　　ゲート痕
　１５，１６，１７　　多層成形品
　１８，１９　　表面
　２０　　Ａ層
　２１　　Ｂ層
　２２～２７　　ゲート痕
　２８～３１　　樹脂通路

Claims

　金型キャビティの一方側を同一の形状及び寸法で形成する一又は複数の第一キャビティブロックと、前記金型キャビティの他方側を他の金型キャビティのものとは体積（容積）及び高さ（深さ）の異なる突出部又は凹部で形成し前記第一キャビティブロックと対をなす第二キャビティブロックと、前記第一キャビティブロックを固着する一又は複数の第一型板と、前記第二キャビティブロックを固着し前記第一型板と対をなす第二型板とからなり、前記第一キャビティブロックと前記第二キャビティブロックとの全てが型合わせすることにより形成され相互に容積が異なる複数（Ｎ）の前記金型キャビティそれぞれに溶融樹脂を射出して成形した中間成形品を前記金型キャビティの容積がより大きい金型キャビティへ順次移送し射出することを繰り返してＮ層の多層成形品を成形する多層成形用金型装置において、
　前記金型キャビティの容積が最小となる第１層成形のための型合わせ状態から、前記金型キャビティの容積が最大となる第Ｎ層成形の一手前である第（Ｎ－１）層のための型合わせ状態までのそれぞれの型合わせ状態で前記各金型キャビティに溶融樹脂を供給する各ゲートは、該ゲートのゲート痕が前記多層成形品の外表面に現れないような位置に設けられ、
　前記金型キャビティの容積が最大となる第Ｎ層成形のための型合わせ状態の金型キャビティに溶融樹脂を供給するゲートは、前記多層成形品の外表面に相当する位置に設けられることを特徴とする多層成形用金型装置。
　前記各金型キャビティの一方側を形成し全て同一形状で且つ同一寸法を有する凹部の深さ寸法を、前記各金型キャビティの他方側を形成する各凹部のうちの最大の深さ寸法より小さく構成することを特徴とする請求項１に記載の多層成形用金型装置。
　ゲート痕が前記多層成形品の外表面に現れないような位置に設けられる前記ゲートは、ピンゲート又はホットランナであることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層成形用金型装置。
　第Ｎ層成形用の突出部又は凹部の最大高さ又は最大深さと、第（Ｎ－１）層成形用の突出部又は凹部の最大高さ又は最大深さとの差が、それより若い層順のいずれの層間における同差よりも小さくなるように構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多層成形用金型装置。
　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多層成形用金型装置を用いて成形した多層成形品であって、
　その外表面には第Ｎ層を成形したゲートのゲート痕が露出し、他の層を成形したゲートの痕は露出しないことを特徴とする多層成形品。
　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多層成形用金型装置を用いて成形した多層成形品であって、
　前記多層成形品の外周端部は、一層又は二層に形成され、
　前記多層成形品の前記外周端部を除いた部分はＮ層に形成されていることを特徴とする多層成形品。
　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多層成形用金型装置を用いて成形した多層成形品であって、
　前記多層成形品の一方の表面は、多層成形の第１層からなって小曲率又は平面状を有し、前記多層成形品の他方の表面は、多層成形の第Ｎ層からなって前記一方の表面の曲率より大きい曲率を有することを特徴とする多層成形品。
　前記多層成形品は、光学レンズであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の多層成形品。