JPH11170323A - 金型の温度制御方法および金型の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、成形品を２次元的または３次元的
に加熱できるようにして肉厚分布が異なる偏肉な成形品
の成形時の全過程においてキャビティ全体の温度分布を
均一化することができ、成形品の形状精度が悪化したり
光学歪みが発生するのを防止することができる金型の温
度制御方法および金型の温度制御装置を提供するもので
ある。 【解決手段】 棒状ヒータ８、９、８′、９′をキャビ
ティ２に取り囲むように配設し、棒状ヒータ８、９、
８′、９′内の発熱素子を少なくとも２つグループの発
熱素子８ａ、９ａ、８′ａ、９′ａ、８ｃ、９ｃ、８′
ｃ、９′ｃおよび発熱素子８ｂ、９ｂ、８′ｂ、９′ｂ
に分類し、成形中各グループの発熱素子８ａ等および発
熱素子８ｂ等を個別に設定した温度サイクルに基づいて
加熱制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、ファクシミリ等の光学走査系、ビデオカメラの光
学機器、光ディスク等に適用されるプラスチック成形品
を成形すること等ができる金型の温度制御方法および金
型の温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プラスチック成形品は、金型の
キャビティに溶融樹脂を射出・充填した後、冷却して樹
脂を固化させることにより、成形されている。この方法
にあっては、樹脂の充填直後の温度分布はキャビティ形
状、すなわち、キャビティ内の樹脂体積に応じた分布を
なしている。

【０００３】このため、キャビティ形状が複雑、かつ、
肉厚の極端な差がある場合、そのまま冷却しても温度分
布が均一にならず、形状精度の悪化や光学歪みが発生
し、高精度が要求される光学部品等では特に問題とな
る。したがって、成形中キャビティ部の温度分布を均一
に保つ必要がある。そのため、従来は、成形中の温度分
布均一化のために、冷却管、あるいは特開平７−５１３
０５号公報記載のように熱媒体流路をキャビティ形状に
応じて適切な位置に配置する、または特開平３−１９３
３２２号公報記載のようにキャビティ形状に応じて熱伝
導率の異なる複数の材質を組み合わせてキャビティを構
成するなどの方法がとられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一度の
型製作で目標とする温度均一化のレベルを達成できれば
よいが、これらの方法では一度では達成できないことも
多く、その場合成形トライ後型修正が必要となり、結果
として型製作に多くの時間とコストを要してしまうこと
になる。

【０００５】また、樹脂と金型の温度差の激しい射出充
填直後と温度差の少ない離型前では当然温度分布の程度
が異なり、成形の全過程で温度分布均一化を保つにはこ
のような従来の方法では困難である。そして、金型の設
定温度を変更するなど条件が変わった場合も温度分布が
変化してしまい均一化が保てなくなるなど、柔軟性に欠
けていた。その結果成形中の温度分布均一化が不十分と
なり、成形品の形状精度を悪化させ、光学歪みを発生さ
せてしまう原因となっていた。

【０００６】そこで本発明は、キャビティ部を２次元的
または３次元的にヒーターで加熱できるようにすること
で、肉厚分布が異なる偏肉な成形品の成形の全過程にお
いてキャビティ部全体の温度分布を均一化し、成形品の
形状精度が悪化したり光学歪みが発生するのを防止する
ことができ、なおかつ条件変更等にも型修正することな
く柔軟に対応できる金型の温度制御方法および金型の温
度制御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、金型のキャビティに対向さ
せて該金型の内部または外部に少なくとも２本以上の棒
状ヒータを設け、該棒状ヒータの内部の発熱素子を複数
に分割して個々の発熱素子を加熱することにより金型を
加熱するようにした金型の温度制御方法であって、前記
棒状ヒータの各発熱素子を少なくとも２つ以上のグルー
プに分類し、各グループ毎に個別に設定された温度サイ
クルに基づいて該発熱素子の加熱量を制御することを特
徴としている。

【０００８】その場合、金型のキャビティに対向させて
少なくとも２本以上の棒状ヒータを設け、各グループ毎
に個別に設定された温度サイクルに基づいて該発熱素子
の加熱量を制御するようにしたため、棒状ヒータをキャ
ビティに対して平行に配設したり、キャビティを取り囲
むように配設することで、キャビティ部を２次元的また
は３次元的に加熱することができるので温度サイクルの
設定を調整することにより、キャビティ部の温度分布を
成形全過程において簡単に均一化することができ、金型
温度あるいは射出時の樹脂温度などの条件変更にも柔軟
に対応できる。

【０００９】その結果、肉厚分布が異なる偏肉な形状が
多く、かつ高精度が要求される光学部品等の成形品の場
合も、成形品の形状精度が悪化したり光学歪みが発生す
るのを防止することができるし、棒状ヒータによって加
熱するため、成形の難しい長尺の成形品に容易に対応で
きる。請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため
に、金型のキャビティに対向して該金型の内部または外
部に設けられ、それぞれ複数の発熱素子を有する少なく
とも２本以上の棒状ヒータを配設した金型の温度制御装
置であって、前記棒状ヒータの各発熱素子を少なくとも
２つ以上のグループに分類し、各グループ毎に、制御用
の温度を検出する検出手段と、該検出手段による検出情
報および設定されている温度サイクルに基づいて加熱量
を自動制御する制御手段を設けたことを特徴としてい
る。

【００１０】その場合、金型のキャビティに対向させて
少なくとも２本以上の棒状ヒータを設け、各グループ毎
に個別に設定された温度サイクルに基づいて該発熱素子
の加熱量を制御するようにしたため、棒状ヒータをキャ
ビティに対して平行に配設したり、キャビティを取り囲
むように配設することで、キャビティ部を２次元的また
は３次元的に加熱することができるので温度サイクルの
設定を調整することにより、キャビティ部の温度分布を
成形全過程において簡単に均一化することができ、金型
温度あるいは射出時の樹脂温度などの条件変更にも柔軟
に対応できる。

【００１１】その結果、肉厚分布が異なる偏肉な形状が
多く、かつ高精度が要求される光学部品等の成形品の場
合も、成形品の形状精度が悪化したり光学歪みが発生す
るのを防止することができるし、棒状ヒータによって加
熱するため、成形の難しい長尺の成形品に容易に対応で
きる。また、複数の発熱素子を内蔵した棒状ヒータを使
用することで、単体のヒータを必要な発熱素子の数だけ
使用するよりもはるかに加熱装置および金型の加工・製
作・メンテナンスが容易となり、それらにかかるコスト
も低減できる。

【００１２】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項２記載の発明である発熱素子の各グル
ープ毎に、制御用の温度を検出する検出手段と該検出手
段による検出情報および設定されている温度サイクルに
基づいて加熱量を自動制御する制御手段を設けた金型の
温度制御装置において、全制御手段とコンピュータを回
線で接続し、該コンピュータにより全制御手段の動作お
よび情報を一括管理することを特徴としている。

【００１３】これにより、従来個々に行う必要のあった
制御手段毎の温度サイクルの設定および動作の開始およ
び終了の指示をコンピュータ上で一元的に行うことが出
来るので作業が楽になるだけでなく、各検出手段によっ
て検出された温度および各発熱素子への電力供給値の情
報を一括でモニタおよび保存することで、これらの情報
と成形品の精度の対応をとって最適な温度サイクル設定
を求めることが容易になる。

【００１４】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項２または３記載の発明において、前記
棒状ヒータの発熱素子の境界部あるいはその近傍の少な
くとも一部に、該棒状ヒータの軸方向と直交するように
周囲の材質よりも低熱伝導率を有する層を設けたことを
特徴としている。その場合、棒状ヒータの隣り合う発熱
素子からキャビティ部に供給される熱が相互に干渉する
のを防止することができ、独立した温度制御を実施する
ことができる。このため、キャビティ部の温度分布を細
かく制御することができる。

【００１５】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項２〜４何れかに記載の発明において、
前記棒状ヒータの間の少なくとも１部または全部に、該
棒状ヒータの延在方向に沿って周囲の材質よりも低熱伝
導率を有する層を設けたことを特徴としている。その場
合、棒状ヒータから成形品に供給される熱が棒状ヒータ
相互に干渉するのを防止することができ、独立した温度
制御を実施することができる。このため、キャビティ部
の温度分布を細かく制御することができる。

【００１６】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項２〜５何れかに記載の発明において、
前記棒状ヒータを収納するブロックを有し、該ブロック
は金属ブロックと低熱伝導層が交互に積層され、前記棒
状ヒータの発熱素子は各金属ブロック毎に収納されるこ
とを特徴としている。これによりヒータ長手方向に独立
した温度制御が可能な加熱装置が容易に作製でき、また
前記ブロックを再利用可能なように規格化した汎用の加
熱ユニットとすることで製作コスト等も低減できる。

【００１７】なお、本発明で使用している内部を分割し
た棒状ヒーターあるいは類似のヒーターを使用した例と
しては、例えば、特開平７−５２２１６号公報または特
開平９−１０９２４７号公報に記載されたようなものが
ある。前者の公報に記載されたものは、棒状ヒータの内
部構造を多分割し、その分割された個々のヒータの通電
時間を１つの制御手段で制御することで実質上ヒータの
粗密度を修正し、温度制御対象の特定方向の温度分布の
均一化を狙っている。

【００１８】また、後者に記載されたものは、円盤上の
ヒータを複数積み上げて分割された棒状ヒータとし、構
成する部分ヒータの温度を個別に制御することにより、
成形品の高さ方向の温度分布を均一化することができる
ようにしている。しかし、これらはいずれも一本の分割
ヒータによりある特定方向の温度制御を行っているだけ
であるので、特に複雑形状あるいは偏肉の成形品の成形
時のキャビティ温度分布均一化には全く対応出来ないと
いう問題があり、複数の分割ヒータを配設して発熱素子
を複数グループに分け、各グループ毎に制御手段を使用
して、２次元あるいは３次元の細かな温度分布制御を行
う本発明とは全く概念が異なるものである。また、前者
はヒータの粗密度の修正が目的であること、後者は円盤
状のヒータを積み重ねた物を使用している点においても
本発明とはその概念が全く異なるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１〜５は本発明に係る金型の温度
制御方法および該制御方法を達成する金型の温度制御装
置の第１実施形態を示す図であり、請求項１〜３何れか
に記載の発明に対応している。なお、本実施形態では、
成形用金型のうち、棒状ヒータを備えた金型キャビティ
構成部のみを示している。

【００２０】まず、構成を説明する。図１、２におい
て、１は射出成形用可動金型のキャビティ構成部であ
り、内部にキャビティ側面駒３、端部駒４、鏡面駒５等
から形成されるキャビティ２を有する。また、キャビテ
ィ端部駒４の一方には図示しないゲートが形成されてお
り、キャビティ２内にはこのゲートを通して図示しない
射出成形機から溶融樹脂が射出充填されるようになって
いる。

【００２１】このキャビティ側面駒３の外側には鋼から
なる加熱ブロック６、７が設けられており、この加熱ブ
ロック６、７内にはヒータ取り付け穴が加工されてお
り、その中にそれぞれ棒状ヒータ８、９が収納されてい
る。また、固定金型のキャビティ構成部１´も同様な構
成となっていて、棒状ヒータ８′、９′を有しており、
可動金型側のヒータを含めた４本の棒状ヒータ８、９、
８′、９′はキャビティ２を囲むように配置されてお
り、図３に示すようにそれぞれ内部が３つの発熱素子８
ａ〜８ｃ、９ａ〜９ｃ、８′ａ〜８′ｃ、９′ａ〜９′
ｃ、に分割されている。

【００２２】そしてこれらの発熱素子は８ａ、９ａ、
８′ａ、９′ａ、８ｃ、９ｃ、８′ｃ、９′ｃ、および
８ｂ、９ｂ、８′ｂ、９′ｂという２つのグループに分
けられ、それぞれ制御手段としてのコントローラ１１、
１２に接続されている一方、発熱素子８ｃ、８ｂの近傍
にそれぞれ温度センサ１３、１４が設けられていて、そ
れぞれ発熱素子８ｃ、８ｂ近傍の温度を検出してコント
ローラ１１、１２に出力するので、コントローラ１１、
１２はそれぞれ個別に設定されている温度サイクルと温
度センサ１３、１４からの温度情報に基づいて、各グル
ープの発熱素子８ａ、９ａ、８′ａ、９′ａ、８ｃ、９
ｃ、８′ｃ、９′ｃ、および８ｂ、９ｂ、８′ｂ、９′
ｂへの供給電力を制御する形で加熱制御を行うようにな
っている。

【００２３】次に、作用を説明する。まず、型締め機構
によって型締めした後、コントローラ１１、１２によっ
て棒状ヒータの発熱素子の各グループ８ａ等および８ｂ
等によってキャビティ部を加熱して設定温度に達した
後、射出成形機からゲート部を通してキャビティ２内に
溶融された樹脂を充填する。

【００２４】このとき、コントローラ１１、１２は、温
度センサ１３、１４からの検出情報に基づいて図４に示
すような個別に設定された温度サイクルで各グループの
棒状ヒータ８ａ等および棒状ヒータ８ｂ等の加熱制御を
行う。なお、図４において、実線はコントローラ１１に
設定された温度サイクルを示し、破線はコントローラ１
２に設定された温度サイクルを示す。

【００２５】溶融樹脂の射出が終了してから所定時間経
過し樹脂に鏡面が転写された後、棒状ヒータの発熱素子
の各グループ８ａ等および８ｂ等の加熱量を減少させる
ことにより、樹脂を熱変形温度以下まで冷却する。この
際、キャビティ形状等に依存する型内の熱伝導特性およ
びキャビティ内樹脂がもつ各部の熱量を考慮した形でコ
ントローラ１１、１２に個別設定された温度サイクルで
発熱素子の各グループ８ａ等および８ｂ等の加熱量を制
御するので、冷却中もキャビティ部の均一温度分布は維
持される。

【００２６】次いで、樹脂の冷却・固化が終了し所定の
温度に達したら、型締め機構によって型開きしてキャビ
ティ２内から成形品を取り出す。そして再び型締め、加
熱し、同じサイクルで成形を繰り返す。このように複数
の棒状ヒータをキャビティに取り囲むように配設した上
で、各棒状ヒータの発熱素子を少なくとも２つ以上のグ
ループの発熱素子に分類し、成形時に発熱素子を各グル
ープ毎にキャビティ形状等を考慮して個別に設定された
温度サイクルで加熱制御することにより、キャビティ部
を３次元的に自在な温度分布で温度制御することがで
き、かつ１つのコントローラによって全素子を一括制御
する場合に比べて部分的な加熱が可能であるので、外乱
等による局所的あるいは一時的な温度変化にもすぐに追
随した制御ができ、成形全過程において均一な温度分布
を容易に保つことができる。

【００２７】したがって、肉厚分布が異なる偏肉な形状
が多くかつ高精度が要求される光学部品等の成形品の成
形時にもキャビティ部各部の温度分布を均一化すること
ができ、成形品の形状精度が悪化したり光学歪みが発生
するのを防止することができるし、棒状ヒータを使用し
ているので、長尺成形品の成形にも容易に対応できる。

【００２８】また、成形トライ後十分な成形品精度が得
られない、あるいは成形サイクルを変更したい等の理由
から、成形中のキャビティ部の温度分布あるいは温度サ
イクルの変更が必要となった場合、従来は金型の修正
（ヒータや熱媒体流路の位置変更など）が必要であった
が、本実施形態では、各グループの発熱素子８ａ、８ｂ
等の温度サイクル設定を変更することで容易に対応でき
るので、従来方法に比べ、金型の製造コストの大幅低減
および開発期間の大幅短縮が可能である。

【００２９】それから、本実施形態と同様の効果を有す
る射出成形用金型は、単体のヒータを各部に埋め込んで
配線し温度制御を行うことにより実現することができる
が、このようにした場合には、ヒータの取付け用の穴お
よび配線用の溝等の加工量が多くなり、かつ、配線が複
雑になるため、金型の製作コストやメンテナンスコスト
が増大してしまう。

【００３０】これに対して、本実施形態では、内部が複
数の発熱素子に分割された棒状ヒータを使用しているた
め必要なヒータ数が少なくて済むので、ヒータ取り付け
用の穴および配線用の溝の数も少なくすることができ、
その分だけ金型の製作コストやメンテナンスコストを低
減することができる。なお、本実施形態において、個別
に動作するコントローラ１１、１２の温度設定および制
御動作の開始および終了指示を各コントローラごとに実
施しても良いが、図５のように構成して、コンピュータ
により各コントローラの動作および情報の一括管理を行
うと作業量が大幅に軽減される。

【００３１】具体的には、コンピュータ（以下、ＰＣと
いう）２１はコントローラ１１、１２に双方向通信可能
なデータ回線２２で接続されており、ＰＣ２１上の専用
ソフトによって各コントローラ１１、１２の温度サイク
ルの設定、制御の開始および終了指示を行い、さらに、
温度センサ１３、１４によって検出された各グループの
発熱素子８ｃ、８ｂ近傍等の温度の把握、各グループの
発熱素子８ａ、８ｂ等への供給電力値の把握、およびデ
ータの保存ができるシステムとなっており、ＰＣ２１上
でこれらの作業を集中的に行う。

【００３２】このようにすることで、コントローラ１
１、１２の温度サイクルの設定・動作指示等の作業量を
軽減することができるだけでなく、各グループの発熱素
子８ｃ、８ｂ近傍等の検出温度および各グループの発熱
素子８ａ、８ｂ等への供給電力値のデータを把握するこ
とができるため、これらのデータと成形品の精度の関係
を求めて温度サイクルの設定調整を繰り返すことによっ
て最良の温度サイクル設定を求めることができる。

【００３３】また、このようにして最良の温度サイクル
設定を求めた後は、ＰＣ２１をコントローラ１１、１２
から取り外してコントローラ１１、１２の制御動作を同
時に開始・終了することができるスイッチのみを付けて
おけば、システムを簡略化することができる。また、本
実施形態では、ヒータの発熱素子を２つのグループに分
け、２つのコントローラにて加熱制御する場合について
説明したが、ヒータの発熱素子のグループが増大すれば
その分だけコントローラが増大するため、コントローラ
が３個以上、すなわち、図５に示すようにコントローラ
ＮまでＰＣ２１で一元的に管理することは言うまでもな
い。

【００３４】次に図６、７は本発明に係る金型の温度制
御装置の第２実施形態を示す図であり、請求項４または
５記載の発明に対応している。まず、構成を説明する。
図６、７において、３１は可動金型、３２は固定金型で
あり、この金型３１、３２の内部にはキャビティ（図示
せず）が画成されている。また、金型３１、３２の外側
には鋼からなる加熱プレート３３、３４が設けられてお
り、この加熱プレート３３、３４内にはヒータ取り付け
用の穴が３本ずつ加工され、その中に６本の棒状ヒータ
３５、３６が収納されている。

【００３５】この棒状ヒータ３５、３６はキャビティを
囲むようにキャビティに対向配置されており、それぞれ
内部が３つの発熱素子３５ａ〜３５ｃ（棒状ヒータ３６
も同様の構成であるので説明および図示略）に分割され
ている。この発熱素子３５ａ〜３５ｃも第１実施形態と
同様にコントローラに接続されており、コントローラに
よって、例えば、発熱素子３５ａ、３５ｃのグループと
発熱素子３５ｂのグループに分類されてそれぞれ個別に
設定された温度サイクルで加熱制御されるようになって
いる。なお、本実施形態ではこのシステムは第１実施形
態と同様であるため具体的な説明は省略する。

【００３６】さらに、加熱プレート３３、３４には複数
の断熱板３７、３８が設けられており、この断熱板３
７、３８は棒状ヒータ３５、３６の間に介装され、棒状
ヒータ３５、３６の延在方向に亘って平行に延在してい
る。また、発熱素子３５ａ〜３５ｃの境界部にも断熱板
３９が設けられており、この断熱板３９は棒状ヒータ３
５の軸方向と直交する方向に配置されている（棒状ヒー
タ３６側も同様である図示略）。

【００３７】また、加熱ブレート３３、３４の外側には
ダイプレート４０、４１が設けられており、可動金型３
１、加熱プレート３３はダイプレート４０によって固定
金型３２、加熱プレート３４に対して移動することによ
り、型締めされキャビティが形成されるようになってい
る。本実施形態では、第１実施形態と同様な制御を行う
ことにより、第１実施形態と同様の効果を得ることがで
きるため、その点の説明は省略する。

【００３８】本実施形態では、棒状ヒータ３５、３６の
発熱素子３５ａ〜３５ｃ、３６ａ〜３６ｃの境界部に、
棒状ヒータ３５、３６の軸方向と直交するように断熱板
３９等を設けるとともに、棒状ヒータ３５、３６の間
に、棒状ヒータ３５、３６の延在方向に沿って断熱板３
７、３８を設けたため、棒状ヒータ３５、３６の隣り合
う発熱素子３５ａ〜３５ｃあるいは３６ａ〜３６ｃから
キャビティ部に供給される熱が相互に干渉するのを防止
することができ、独立した温度制御を実施することがで
きる。このため、低熱伝導層を設けない場合に比べ成形
品の温度分布をより細かく制御することができる。

【００３９】また、本実施形態では、棒状ヒータ３５、
３６の各発熱素子３５ａ〜３５ｃおよび３６ａ〜３６ｃ
を加熱制御する際に、金型３１、３２の中で放熱が激し
い部分については加熱量が多く、放熱が少ない部分につ
いては加熱量が少なくなるように自動的に動作するた
め、金型内で均一な温度分布を実現できる。例えば、キ
ャビティが複数個設けられた多数個取りの金型の場合に
は、各キャビティ近傍に温度センサを設け、これらの温
度が等しくなるように、各コントローラの温度サイクル
設定を調整すれば、各キャビティにおいて同様の温度分
布を維持することができる。

【００４０】図８〜１０は本発明に係る金型の温度制御
装置の第３実施形態を示す図であり、請求項４および６
記載の発明に対応している。なお、本実施形態では、第
１実施形態と構成が類似しているので、第１実施形態と
同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。ま
た、図８は可動金型のキャビティ構成部１を示す図であ
るが、固定金型のキャビティ構成部１´も同様の構成で
あるので説明を省略する。 図８において、加熱ブロッ
ク６には断熱板４６、４７が設けられており、この断熱
板４６、４７は発熱素子８ａ、８ｂ等の両端部および境
界部に設けられ、棒状ヒータ８、９の軸方向と直交する
方向に配設されている。

【００４１】このような構成にして、第１実施形態と同
様にグループ分けされた発熱素子８ａ、８ｂ等によって
キャビティ部を加熱することにより、棒状ヒータ８等の
隣り合う発熱素子８ａ〜８ｃ等からキャビティ部に供給
される熱が相互に干渉するのを防止することができ、独
立した温度制御を実施することができる。このため、キ
ャビティ部の温度分布をより細かく制御することができ
る。

【００４２】また図９、１０において、６はユニット化
された加熱ブロックであり、図９は分解図、図１０は組
み付け後の状態を示す図である。この加熱ブロック６は
３つの金属ブロック４８と低熱伝導層の役割を果たす４
枚の断熱板４７が交互に積層されていて、金属ブロック
４８および断熱板４７は図示しないボルト等によって一
体化されている。

【００４３】そして金属ブロック４８および断熱板４７
の中央部にはヒータ取り付け用穴５０が加工されてお
り、その中に棒状ヒータ８が挿入され、棒状ヒータ８の
各発熱素子８ａ〜８ｃがちょうど各金属ブロック４８内
に位置する構造となっている（他の棒状ヒータも同様で
あるため図示略）。このような簡易なユニット構造にす
ることにより、隣り合う発熱素子から供給される熱が相
互に干渉するのを防止し独立した温度制御を実施できる
加熱ブロック６を容易に作製することができ、また、こ
のようにユニット化した加熱ブロック６を汎用性を持た
せるために幾つかの用途に分けて規格化し、それぞれに
ついて多数同時に作製しておけば、製造コストを低減す
ることができる上に、金型を作り直すときに加熱ブロッ
ク６を容易に再利用することができる。

【００４４】また、このように加熱ブロック６を規格化
し、さらに発熱素子８ａ〜８ｃの発熱量に対するブロッ
クの加熱特性をあらかじめＣＡＥによって温度解析し実
験値と対応がとれることを確認しておけば、新たに金型
全体を設計する際の温度分布の解析時に、加熱ブロック
については同じモデルを流用するだけで、精度の高い解
析をすばやく容易に行うことができ、金型の開発期間を
短縮し、開発コストを削減することができる。

【００４５】それから、金属ブロック数および低熱伝導
層数は棒状ヒータ内の発熱素子の分割数に応じて変わる
ことはいうまでもなく、例えば５分割の棒状ヒータを使
用した場合、加熱ブロックは５つの金属ブロックと６枚
の低熱伝導層から構成される。なお、上記各実施形態に
あっては、金属ブロックあるいは金型主材料としては鋼
を使用し、周囲の材質よりも低熱伝導率を有する層とし
ては断熱材を使用しているが、これらに限らず、所望の
熱伝導性特性および金型構造上強度をもたせることがで
きれば、他の材料で構成してもよい。例えば、金属ブロ
ック部に高熱伝導率を有するアルミニウム、低熱伝導層
部に鋼という組み合わせで構成しても良いし、金属ブロ
ック部には鋼を使用する一方、低熱伝導層は空隙を設け
る構成としても構わない。実用上は低熱伝導層は周囲の
材質より１／２以下の熱伝導率であれば効果を発揮でき
るが、１／１０以下であれば低熱伝導率層を薄くするこ
とができるのでより効果的である。

【００４６】また棒状ヒータについても上記各実施形態
では発熱素子を３分割した棒状ヒータを使用している
が、これに限らず、２つ以上であれば、分割数は幾つで
も構わない。但し、分割数が多い方がより細分化された
温度制御を行うことがきるが、それだけ配線数およびコ
ントローラ数も増加するため、実際には必要な温度分布
が達成できる範囲で極力少ない分割数にした方が、金型
および加熱装置の製造コストを低減する上で好ましい。

【００４７】そして、成形品も上記各実施形態では最も
簡易な構成で効果が発揮できる長尺成形品について説明
しているが、本発明の対象成形品は長尺成形品に限るも
のではなく、形状が偏肉または複雑、あるいは非常に高
精度が要求される等の理由から成形中に細かい温度分布
制御が要求される成形品であれば３次元的な温度分布制
御が可能な本発明が有効である。その場合、冷却管配置
等を含む金型構造および成形品形状、必要とされる温度
分布の精度を考慮した上で、棒状ヒータの形状、分割数
および配置と各発熱素子グループの温度サイクル設定を
決定することになる。

【００４８】また、金型にしても上記各実施形態では射
出成形用の金型について説明したが、射出成形用の金型
に限らず、温度分布制御あるいは均一温度分布が必要な
金型であれば、射出成形用の金型以外でも本発明の加熱
装置を適用することができる。そして、成形時の温度サ
イクル設定についても図４に示した温度サイクル設定に
限るものではなく、昇温過程、保温過程、冷却過程の組
み合わせ方および時間設定は自由であって、必要な成形
品精度を得るために必要であればどんな温度サイクルの
設定でも良い。

【００４９】

【発明の効果】請求項１、２記載の発明によれば、金型
のキャビティに対向させてそれぞれ複数の発熱素子を有
する少なくとも２本以上の棒状ヒータを設け、前記棒状
ヒータの各発熱素子を少なくとも２つ以上のグループに
分類し、各グループ毎に、制御用の温度を検出する検出
手段と、該検出手段による検出情報および設定されてい
る温度サイクルに基づいて加熱量を自動制御するため、
棒状ヒータをキャビティに対して平行に配設したり、キ
ャビティを取り囲むように配設することで、成形品を２
次元的または３次元的に加熱することができるので温度
サイクルの設定を調整することにより、キャビティ部の
温度分布を成形全過程において簡単に均一化することが
でき、金型温度あるいは射出時の樹脂温度などの条件変
更にも柔軟に対応できる。

【００５０】その結果、肉厚分布が異なる偏肉な形状が
多くかつ高精度が要求される光学部品等の成形品の場合
も成形品の形状精度が悪化したり光学歪みが発生するの
を防止することができ、棒状ヒータによって加熱するた
め、成形の難しい長尺の成形品に容易に対応できる。ま
た、複数の発熱素子を内蔵した棒状ヒータを使用するこ
とで、単体のヒータを必要な発熱素子の数だけ使用する
よりもはるかに加熱装置および金型の加工・製作・メン
テナンスが容易となり、それらにかかるコストも低減で
きる。

【００５１】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明である金型の温度制御装置において、全制御手
段とコンピュータを回線で接続し、該コンピュータによ
り全制御手段の動作および情報を一括管理することで、
個々に行う必要のあった制御手段毎の温度サイクルの設
定および動作の開始および終了の指示をコンピュータ上
で一元的に行うことができるので作業が楽になるだけで
なく、各検出手段によって検出された温度および各発熱
素子への電力供給値の情報を一括でモニタおよび保存す
ることで、これらの情報と成形品の精度の対応をとって
最適な温度サイクル設定を求めることが容易になる。

【００５２】請求項４記載の発明によれば、棒状ヒータ
の隣り合う発熱素子から成形品に供給される熱が相互に
干渉するのを防止することができ、独立した温度制御を
実施することができる。このため、成形品の温度分布を
細かく制御することができる。請求項５記載の発明によ
れば、棒状ヒータから成形品に供給される熱が棒状ヒー
タ相互に干渉するのを防止することができ、独立した温
度制御を実施することができる。このため、成形品の温
度分布を細かく制御することができる。

【００５３】請求項６記載の発明によれば、隣り合う発
熱素子から供給される熱が相互に干渉するのを防止しヒ
ータ長手方向に独立した温度制御を実施できる加熱ブロ
ックを容易に作製することができ、またブロックを再利
用可能なように規格化した汎用の加熱ユニットとするこ
とで金型の開発・製作コストの低減、開発期間の短縮が
図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金型の温度制御方法および該制御
方法を達成する金型の温度制御装置の第１実施形態を示
す図であり、その断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】第１実施形態のシステムの構成図である。

【図４】第１実施形態の温度サイクル設定を示す図であ
る。

【図５】第１実施形態の加熱システムの他の態様を示す
図である。

【図６】本発明に係る金型の温度制御装置の第２実施形
態を示す図であり、その断面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】本発明に係る金型の温度制御装置の第３実施形
態を示す図であり、その断面図である。

【図９】本発明に係る金型の温度制御装置の第３実施形
態で使用している、加熱ブロックの分解図である。

【図１０】第３実施形態で使用している加熱ブロックを
示す図である。

【符号の説明】

１ 成形用可動金型キャビティ構成部 １′ 成形用固定金型キャビティ構成部 ２ キャビティ ３、３′ キャビティ側面駒 ４、４′ キャビティ端部駒 ５、５′ キャビティ鏡面駒 ６、７、６′、７′ 加熱ブロック ８、９、８′、９′、３５、３６ 棒状ヒータ ８ａ〜８ｃ、９ａ〜９ｃ、８′ａ〜８′ｃ、９′ａ〜
９′ｃ、３５ａ〜３５ｃ、３６ａ〜３６ｃ 発熱素子
（加熱手段） １１、１２ コントローラ（制御手段） １３、１４ 温度センサ（検出手段） ２１ ＰＣ ３１ 可動金型（金型） ３２ 固定金型（金型） ３３、３４ 加熱プレート ３７〜３９、４６、４７ 断熱板 ４８ 金属ブロック

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型のキャビティに対向させて該金型の内
   部または外部に少なくとも２本以上の棒状ヒータを設
   け、該棒状ヒータの内部の発熱素子を複数に分割して個
   々の発熱素子を加熱することにより金型を加熱するよう
   にした金型の温度制御方法であって、 前記棒状ヒータの各発熱素子を少なくとも２つ以上のグ
   ループに分類し、各グループ毎に個別に設定された温度
   サイクルに基づいて該発熱素子の加熱量を制御すること
   を特徴とする金型の温度制御方法。
2. 【請求項２】金型のキャビティに対向して該金型の内部
   または外部に設けられ、それぞれ複数の発熱素子を内部
   に有する少なくとも２本以上の棒状ヒータを配設した金
   型の温度制御装置であって、 前記棒状ヒータの各発熱素子を少なくとも２つ以上のグ
   ループに分類し、各グループ毎に、制御用の温度を検出
   する検出手段と、該検出手段による検出情報および設定
   されている温度サイクルに基づいて加熱量を自動制御す
   る制御手段を設けたことを特徴とする金型の温度制御装
   置。
3. 【請求項３】前記発熱素子の各グループ毎に、制御用の
   温度を検出する検出手段と該検出手段による検出情報お
   よび設定されている温度サイクルに基づいて加熱量を自
   動制御する制御手段を設けた金型の温度制御装置であっ
   て、 全制御手段とコンピュータを回線で接続し、該コンピュ
   ータにより全制御手段の動作および情報を一括管理する
   ことを特徴とする金型の温度制御装置。
4. 【請求項４】前記棒状ヒータの発熱素子の境界部あるい
   はその近傍の少なくとも一部に、該棒状ヒータの軸方向
   と直交するように周囲の材質よりも低熱伝導率を有する
   層を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の金
   型の温度制御装置。
5. 【請求項５】前記棒状ヒータの間の少なくとも１部また
   は全部に、該棒状ヒータの延在方向に沿って周囲の材質
   よりも低熱伝導率を有する層を設けたことを特徴とする
   請求項２〜４何れかに記載の金型の温度制御装置。
6. 【請求項６】前記棒状ヒータを収納するブロックを有
   し、該ブロックは金属ブロックと該金属ブロックよりも
   低熱伝導率を有する層が交互に積層され、前記棒状ヒー
   タの各発熱素子は各金属ブロック毎に収納されることを
   特徴とする請求項２〜５何れかに記載の金型の温度制御
   装置。