JPH0331124B2

JPH0331124B2 -

Info

Publication number: JPH0331124B2
Application number: JP58163063A
Authority: JP
Inventors: Shiro Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Kasei Polytec Co
Current assignee: Mitsubishi Kasei Polytec Co
Priority date: 1983-09-05
Filing date: 1983-09-05
Publication date: 1991-05-02
Also published as: JPS6054822A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、プラスチツク製凸レンズの製造方法
に関すものである。更に詳しくは、比較的に肉厚
で大口径の良質のプラスチツク製凸レンズを、射
出成形法によつて製造する方法に関するものであ
る。

最近、光学レンズに、プラスチツク製レンズが
用いられるようになり、光学機器の軽量化、光学
レンズの価格低減に寄与している。

従来、プラスチツク製レンズの製造法として
は、特開昭50−110481号公報、特公昭52−29885
号公報、特開昭53−121642号公報等に記載されて
いるような注型（キヤステイング）成形法；特開
昭52−130865号公報、特開昭54−148055号公報、
特開昭55−39355号公報に記載されているような
射出成形法等が知られている。

しかしながら、注型成形法による場合は、成形
金型内で成形硬化されるプラスチツク製レンズ
は、冷却、硬化される際、または重合硬化される
際に、収縮を起し、特にその中央部と周縁部とで
厚みが違つているので、レンズ曲面が均等に収縮
しない。このため得られるプラスチツクレンズの
両曲面が均等に収縮せず、レンズの両曲面は、成
形金型凹部の所定の曲面とは違つたものとなつて
しまうという欠点があつた。

一方、射出成形法による場合は、溶融した樹脂
を、樹脂の流動温度以下の金型に高圧で押し込
み、冷却固化させるために、溶融樹脂が金型に押
し込まれる時の樹脂の配向が残留し、最終的に得
られる凸レンズに光学歪が生じる場合がある。こ
の光学歪は、レンズの品質を低下させるものであ
る。

また、射出成形法によつて、例えば投写型テレ
ビジヨン受像機用の、比較的肉厚で大口径のプラ
スチツク製凸レンズを製造する場合には、一工程
で目的物を製造することが困難であるので、特開
昭57−72822号公報、特開昭57−173136号公報等
に記載されているように、多層成形する方法が提
案されている。これら公報に記載されている方法
によるときは、比較的肉厚で、大口径のプラスチ
ツク製凸レンズを製造することはできるが、積層
された部分に光学歪が生じ、品質の優れたプラス
チツク製凸レンズを製造することは困難であつ
た。

本発明者らは、かかる状況に鑑み、比較的肉厚
で大口径の、光学歪等がなく品質の優れたプラス
チツク製凸レンズを、能率的に製造する方法を提
供することを目的として、鋭意検討した結果、本
発明を完成するに至つたものである。

しかして、本発明の要旨とするところは、直径
が50〜500mm、中心厚さが10〜100mmのプラスチツ
ク製凸レンズを製造するにあたり、 (イ) 第１射出成形金型を用い、射出成形によつ
て、最終的に得られる凸レンズの厚さの約1/2
の厚さの凸レンズ状中芯を製造する第一工程
と、 (ロ) 上記第一工程で製造した凸レンズ状中芯を、
第２射出成形金型のキヤビテイ内に、凸レンズ
状中芯のそれぞれの曲面と第２射出成形金型キ
ヤビテイ表面とで、ほぼ同形の２つのキヤビテ
イ残余部を形成させて挟み、これら２つのキヤ
ビテイ残余部に、ほぼ同時に溶融プラスチツク
を射出して一体化する第二工程とよりなり、 (ハ) 上記第一工程においては、第１射出成形金型
のキヤビテイ表面温度を、これに射出されるプ
ラスチツクの流動温度以上の温度に保ち、溶融
プラスチツク射出後は、第１射出成形金型のキ
ヤビテイ温度を100℃以下に冷却した後、凸レ
ンズ状中芯を取り出し、第２射出成形金型に移
し、 (ニ) 上記第二工程においては、第２射出成形金型
のキヤビテイ表面温度を、２つのキヤビテイ残
余部に射出されるプラスチツクの流動温度以上
の温度に保ち、溶融プラスチツク射出後は、第
２射出成形金型のキヤビテイ温度を約100℃以
下に冷却することを特徴とするプラスチツク製
凸レンズの製造方法に存する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のプラスチツク製凸レンズの製造に使用
されるプラスチツク基材としては、一般に、可視
光線透過性の良好なものがあげられる。このよう
なプラスチツクとしては、例えばポリアクリル酸
エステル、ポリメチルメタクリレート、ポリカー
ボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−ス
チレン共重合体（AS樹脂）、透明ABS樹脂、酢
酸セルローズ、酢酸酪酸セルローズ、ポリアセタ
ール、ポリスルホン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリアリルジグルコールカーボネート等があ
げられる。これらプラスチツクのうち、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリカーボネートは、耐候
性、耐衝撃性などの物理的性質、および透明性、
屈折率などの光学的性質に優れており、特に好ま
しい。

本発明においては、射出成形機を用いて、プラ
スチツク製凸レンズを製造する。この際使用でき
きる射出成形機は、プランジヤー式またはスクリ
ユー式等の、従来公知の射出成形機が制限なしに
使用可能である。

以下、本発明を図面にもとづいて詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
例に限定されるものではない。

第１図は、第１射出成形金型を用いて、凸レン
ズ状中芯を製造している状態を示す縦断面略図、
第２図は、第１工程で製造した凸レンズ状中芯
を、第２射出成形金型のキヤビテイ内に、挾んだ
状態を示す縦断面略図である。

図において、１，２１はそれぞれ固定金型取付
板、２，２２はそれぞれ固定金型ブロツク、３，
２３はそれぞれ固定入子型、４，２４はそれぞれ
移動金型ブロツク、５，２５はそれぞれ移動入子
型、６，２６はそれぞれノズル、７，２７はそれ
ぞれゲート、８は凸レンズ状中芯用キヤビテイ、
９は中芯ツバ形成部、２８は凸レンズ状中芯、２
８′，２８″はキヤビテイ残余部、２９は中芯ツバ
保持部、１０，３０はそれぞれシリンダー板、１
１，３１はそれぞれ移動金型取付板、１２，３２
はそれぞれスペーサーブロツク、１３，３３はそ
れぞれシリンダー、１４，３４はそれぞれピスト
ン棒、１５，３５はそれぞれピストン体、１６，
３６はそれぞれゲートシヤツターピン駆動板、１
７，３７はそれぞれゲートシヤツターピン、１
８，３８はそれぞれ移動入子型押圧板、１９，３
９はそれぞれ電磁切換弁、２０は溶融プラスチツ
ク、Ｐはポンプを示す。

本発明においては、まず、第１射出成形金型に
よつて、凸レンズ状中芯を製造し、ついで、この
凸レンズ状中芯を第２射出成形金型のキヤビテイ
内に、凸レンズ状中芯の上下に２つのキヤビテイ
残余部を形成して挾み、双方にレンズ曲面上にプ
ラスチツクを射出して一体化し、目的とするプラ
スチツク製凸レンズを製造するものである。

本発明方法は、直径が50〜500mm、中心厚さが
10〜100mmのプラスチツク製凸レンズを、能率的
に製造するのに好適である。直径が50mmに満たな
い凸レンズは、本発明方法以外の簡便な方法で、
製造するのが容易であり、直径が500mmを越える
凸レンズは、射出成形法によつて製造するのは困
難である。中心厚さが10mmに満たない凸レンズ
は、直径が50mmに満たないものと同様、本発明方
法以外の簡便な方法で製造可能であり、本発明方
法は好ましくない。中心厚さが100mmを超える凸
レンズは、射出成形法によつて製造するのは困難
である。本発明方法で製造が特に容易なプラスチ
ツク製凸レンズは、直径が100〜300mm、中心厚さ
が15〜70mmの範囲のものである。

本発明においては、まず、第１射出成形金型に
よつて凸レンズ状中芯を製造する。第１射出成形
金型は、第１図に縦断面略図として示したよう
に、固定入子型３と移動入子型５とによつて、凸
レンズ状中芯用キヤビテイ８を形成する。このキ
ヤビテイ８には、ノズルル６から、溶融プラスチ
ツク２０を注入可能な構造としておく。

凸レンズ状中芯用キヤビテイ８は、最終的に得
られる凸レンズの厚さの約1/2の厚さとする。こ
れが余り厚すぎたり薄すぎると、第１成形金型で
の凸レンズ状中芯製造のためのサイクルが次の第
２成形金型でのサイクルと均衡しなくなり、好ま
しくないからである。

凸レンズ状中芯用キヤビテイ８には、固定入子
型３と移動入子型５との分割面にそつて、入子型
のいずれか一方または双方にかかるように、ツバ
形成部９を刻設しておく。このツバ形成部９によ
つて、凸レンズ状中芯の周囲に形成されるツバ
は、凸レンズ中芯を、第２射出金型のツバ保持部
で保持させる機能を果すものである。

第１射出成形金型には、ゲートシヤツターピン
１７を設け、このゲートシヤツターピン１７は、
ゲートシヤツターピン駆動板１６によつて前進、
後退可能な構造に設け、移動入子型５を固定入子
型３側に接近、後退可能な構造に設けておくのが
好ましい。固定入子型３および移動入子型５に
は、これらを外部から加熱媒体、冷却媒体を送れ
るように、媒体通路を刻設しておくのが好まし
い。

第１射出成形金型によつて、凸レンズ状中芯を
製造するには、第１射出成形金型に設けた媒体通
路に加熱媒体を通して、または他の加熱方式を併
用して、第１射出成形金型のキヤビテイ表面温度
を、これに射出されるプラスチツクの流動温度以
上の温度にしておく。ここで、プラスチツクの流
動温度とは、ASTM（American Society for
Testing Materials）D569−59に規定されてお
り、ロツシ・ピークス流れ試験機を用いて、
1500psiで1/8インチ径のチユーブが、２分間に１
インチ流れる温度をいう。流動温度は、プラスチ
ツクの種類、同種のプラスチツクの場合には、分
子量等によつて変化する。例えば、射出成形用と
して使用されているポリメチルメタクリレートで
は150〜250℃程度、射出成形用として使用されて
いるポリカーボネートでは200〜330℃程度であ
る。

第１射出成形金型のキヤビテイ表面を、上記プ
ラスチツクの流動温度以上に加熱する際に、加熱
媒体による加熱方式と併用できる、他の加熱方式
としては、赤外線、ニクロム線、高周波誘導加熱
コイル等によつてキヤビテイ表面を直接焙る方
式、熱風吹付け方式等があげられる。

第１射出成形金型は、上の温度範囲に加熱し、
型締めし、凸レンズ中芯形成用キヤビテイ８に、
溶融プラスチツクを射出し、射出後は、速やか
に、第１射出成形金型のキヤビテイ表面温度を、
100℃以下に冷却する。この第一工程において、
第１射出成形金型のキヤビテイ表面を100℃以下
に冷却するのは、この第一工程で得られる凸レン
ズ状中芯を、第２射出成形金型のキヤビテイ内に
挾む際の作業が、100℃より高い温度の場合より
やり易いこと、凸レンズ状中芯の周囲に形成した
ツバが適度に硬くなり、第２射出成形金型のツバ
保持部で保持し易い等のためである。この際、第
１射出成形金型のキヤビテイ表面温度を、余り低
くしすぎると、最終的に得られるプラスチツク製
凸レンズに光学歪が生ずることがあるので、好ま
しくは50℃以上、特に好ましくは70℃以上とする
のがよい。

第１射出成形金型のキヤビテイ表面温度を、速
やかに冷却するには、この金型の媒体通路内に圧
縮空気を通過させて残留する加熱媒体を排出し、
しかるのち冷却水等の冷却媒体を通過させる方式
を採用するのが好ましい。

第１射出成形金型のキヤビテイ表面温度を速や
かに冷却すると、溶融プラスチツクは成形収縮を
おこし、均一な曲面の凸レンズ状中芯が得られな
い。これを防止するため、溶融プラスチツク射出
後に、キヤビテイを圧縮すればよい。この際、ま
ずゲートシヤツターピ１７を前進させてゲート７
を完全に閉鎖し、しかるのち、移動入子型５を固
定入子型３側に接近させ、溶融プラスチツクを圧
縮するのがよい。

この操作を、第１図にもとづいて説明する。溶
融プラスチツク２０を凸レンズ中芯用キヤビテイ
８に射出完了したとき、適宜の検出装置（図示さ
れていない。）によつて電磁切換弁１９を切替え
て、油圧ポンプＰよりの圧油を、油圧シリンダー
１３のヘツド側に送入し、ピストン棒１４を上昇
させる。この上昇により、ゲートシヤツターピン
駆動板１６が上昇せしめられ、ゲートシヤツター
ピン１７がゲート７を閉鎖する。ピストン棒１４
を更に上昇させると、ゲートシヤツターピン駆動
板１６が移動入子型押圧板１８に当接し、これを
上昇させ、移動入子型５を上昇させ、これより凸
レンズ中芯用キヤビテイ８内の溶融プラスチツク
を圧縮することになる。

上記方法によつて凸レンズ状中芯を製造したの
ち、第１射出成形金型の型開きをし、ピストン棒
１４を元の位置に後退させ、ゲートシヤツターピ
ン１７をも元の位置に後退させる。移動入子型５
は、型開きする際に、第１図に示した位置に戻さ
れる。

凸レンズ状中芯を離型したあとの第１射出成形
金型は、キヤビテイ表面温度を所定の温度に上昇
させ、次の成形のために待機させる。

第１射出成形金型で製造された凸レンズ状中芯
２８を、第２射出成形金型のキヤビテイ内に挾ん
で保持し、第二工程を遂行する。凸レンズ状中芯
２８を、第２射出成形金型のキヤビテイ内に移送
するには、入力による方法、ロボツトによる方法
等、いずれの方法によつてもよい。

第２射出成形金型のキヤビテイは、凸レンズ状
中芯２８のツバを、金型分割面に沿つて刻設した
ツバ保持部２９に嵌合し、型締めして保持し、凸
レンズ状中芯２８のそれぞれの曲面と第２射出成
形金型表面とで、ほぼ同形の２つのキヤビテイ残
余部２８′，２８″を形成するような構造とする。
２つのキヤビテイ残余部２８′，２８″には、ノズ
ル２６から溶融プラスチツクを注入可能な構造と
しておく。

２つのキヤビテイ残余部２８′，２８″は、ほぼ
同形で、ほぼ同体積とするのが好ましい。これら
キヤビテイ残余部には、ノズル２６から注入され
る溶融プラスチツクを、ほぼ均等に注入できるよ
うに、ゲート２７を設けるのがよい。

第２射出成形金型には、ゲートシヤツターピン
３７を、ゲートシヤツターピン駆動軸３６によつ
て前進、後退可能な構造に設け、移動入子型２５
を固定入子型２３側に接近、後退可能な構造に設
けておくのが好ましい。固定入子型２３および移
動入子型２５には、これらを外部から加熱媒体、
冷却媒体を送れるように、媒体通路を刻設してお
くのが好ましい。

第２射出成形金型によつて、目的とする凸レン
ズを製造するには、第２射出成形金型に設けた媒
体通路に加熱媒体を通して、または他の加熱方式
を併用して、第１射出成形金型の場合と同様、キ
ヤビテイ表面温度を、これに射出されるプラスチ
ツクの流動温度以上の温度にしておく。ここで、
プラスチツクの流動温度は、先きに記述したと同
じ意味である。

第２射出成形金型のキヤビテイ表面温度を、上
記プラスチツクの流動温度以上に加熱する際に、
加熱媒体による加熱方式と併用できる他の加熱方
式は、第１射出成形金型の場合と同様である。

第２射出成形金型は、上の温度範囲に加熱し、
凸レンズ状中芯を挾んで型締めし、２つのキヤビ
テイ残余部２８′，２８″に溶融プラスチツクを射
出し、射出後は、速やかに、第２射出成形金型の
キヤビテイ表面温度を、100℃以下に冷却する。
この第二工程において、第２射出成形金型のキヤ
ビテイ表面を100℃以下に冷却するのは、この第
二工程で得られる凸レンズを第２射出成形金型か
ら取り出したのちに、取り扱いが容易であるから
である。この際、第２射出成形金型のキヤビテイ
表面温度は、余り低すぎると冷却時間が長くなり
すぎるので、70℃程度まででよい。この温度で第
２射出成形金型から取り出した凸レンズは、保持
具によつて保持して、温水〜冷水に浸漬して、徐
冷するのが好ましい。

第２射出成形金型のキヤビテイ表面温度を速や
かに冷却すると、溶融プラスチツクは成形収縮を
おこし、均一な曲面の凸レンズが得難い。これを
防止するため、溶融プラスチツク射出後に、キヤ
ビテイを圧縮すればよい。この際、まずゲートシ
ヤツターピン３７を前進させてゲート２７を完全
に閉鎖し、しかるのち、移動入子型２５を固定入
子型２３側に接近させ、溶融プラスチツクを圧縮
するのがよい。

この操作を、第２図にもとづいて説明する。溶
融プラスチツクを２つのキヤビテイ残余部２８′，
２８″に射出完了したとき、適宜の検出装置（図
示されていない。）によつて電磁切換弁３９を切
替えて、油圧ポンプＰよりの圧油を、油圧シリン
ダー３３のヘツド側に送入し、ピストン棒３４を
上昇させる。この上昇により、ゲートシヤツター
ピン駆動板３６が上昇せしめられ、ゲートシヤツ
ターピン３７がゲート２７を閉鎖する。ピストン
棒３４を更に上昇させると、ゲートシヤツターピ
ン駆動板３６が移動入子型押圧板３８に当接し、
これを上昇させ、移動入子型２５を上昇させ、、
これにより凸レンズ状に成形された溶融プラスチ
ツクが圧縮されることになる。

上記方法によつて製造した凸レンズは、第２射
出成形金型の型開きをし、ピストン棒３４を元の
位置に後退させ、ゲートシヤツターピン３７も元
の位置に後退させる。移動入子型２５は、型開き
する際に、第２図に示した位置に戻される。

製造した凸レンズを離型したあとの第２射出成
形金型は、キヤビテイ表面温度を所定の温度に上
昇させ、次の成形のために待機させる。

本発明方法では、上記の第一工程と第二工程と
を、連続して遂行することより目的とするプラス
チツク製凸レンズを製造することができる。第一
工程、第二工程で使用するプラスチツクは、同種
であつてもよく、異なる種類の組み合せであつて
もよい。後者の場合には、相互に相溶性のある種
類の組み合せとするのが、好ましい。

本発明は以上のとおりであり、次のように特別
に顕著な効果を奏し、その工業上の利用価値は、、
極めて大である。

(1) 本発明方法によるときは、第一工程で凸レン
ズ状中芯を製造し、ついで第二工程で凸レンズ
状中芯の双方の曲面上にプラスチツクを注入一
体化するので、比較的に肉厚で大口径のプラス
チツク製凸レンズを能率的に製造することがで
きる。

(2) 本発明方法によるときは、第一工程、第二工
程ともに、射出成形金型キヤビテイの表面温度
を、特定の範囲に昇温しておき、溶融プラスチ
ツクを射出するので、溶融プラスチツクがキヤ
ビテイに射出される時にプラスチツクに配向が
残留しにくく、最終的に得られる凸レンズに光
学歪が生じず、品質の優れたものとすることが
できる。

(3) 第１射出成形金型、第２射出成形金型とも
に、キヤビテイに溶融プラスチツクを射出した
のちに、キヤビテイ体積を圧縮可能にしておく
と、溶融プラスチツクの冷却に伴なう体積収縮
をおこしても、これを全く目立たなくすること
ができ、研摩ガラスに匹敵するる高精度のプラ
スチツク製凸レンズを得ることがでる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１射出成形金型を用いて、凸レン
ズ状中芯を製造している状態を示す縦断面略図、
第２図は、第一工程で製造した凸レンズ状中芯
を、第２射出成形金型のキヤビテイ内に、挾んだ
状態を示す縦断面略図である。図において、１，２１はそれぞれ固定金型取付
板、２，２２はそれぞれ固定金型ブロツク、３，
２３はそれぞれ固定入子型、４，２４はそれぞれ
移動金型ブロツク、５，２５はそれぞれ移動入子
型、６，２６はそれぞれノズル、７，２７はそれ
ぞれゲート、８は凸レンズ状中芯用キヤビテイ、
９は中芯ツバ形成部、２８は凸レンズ状中芯、２
８′，２８″はキヤビテイ残余部、２９は中芯ツバ
保持部、１０，３０はそれぞれシリンダー板、１
１，３１はそれぞれ移動金型取付板、１２，３２
はそれぞれスペーサーブロツク、１３，３３はそ
れぞれシリンダー、１４，３４はそれぞれピスト
ン棒、１５，３５はそれぞれピストン体、１６，
３６はそれぞれゲートシヤツターピン駆動板、１
７，３７はそれぞれゲートシヤツターピン、１
８，３８はそれぞれ移動入子型押圧板、１９，３
９はそれぞれ電磁切換弁、２０は溶融プラスチツ
ク、Ｐはポンプを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１直径が50〜500mm、中心厚さが10〜100mmのプ
ラスチツク製凸レンズを製造するにあたり、 (イ) 第１射出成形金型を用い、射出成形によつ
て、最終的に得られる凸レンズの厚さの約1/2
の厚さの凸レンズ状中芯を製造する第一工程
と、 (ロ) 上記第一工程で製造した凸レンズ状中芯を、
第２射出成形金型のキヤビテイ内に、凸レンズ
状中芯のそれぞれの曲面と第２射出成形金型キ
ヤビテイ表面とで、ほぼ同形の２つのキヤビテ
イ残余部を形成させて挟み、これら２つのキヤ
ビテイ残余部に、ほぼ同時に溶融プラスチツク
を射出して一体化する第二工程とよりなり、 (ハ) 上記第一工程においては、第１射出成形金型
のキヤビテイ表面温度を、これに射出されるプ
ラスチツクの流動温度以上の温度に保ち、溶融
プラスチツク射出後は、第１射出成形金型のキ
ヤビテイ温度を100℃以下に冷却した後、凸レ
ンズ状中芯を取り出し、第２射出成形金型に移
し、 (ニ) 上記第二工程においては、第２射出成形金型
のキヤビテイ表面温度を、２つのキヤビテイ残
余部に射出されるプラスチツクの流動温度以上
の温度に保ち、溶融プラスチツク射出後は、第
２射出成形金型のキヤビテイ温度を約100℃以
下に冷却することを特徴とするプラスチツク製
凸レンズの製造方法。２第一工程において、第１射出成形金型のキヤ
ビテイに溶融プラスチツクを射出したのちに、キ
ヤビテイ体積を圧縮することを特徴とする、特許
請求の範囲第１項記載のプラスチツク製凸レンズ
の製造方法。３第二工程において、第２射出成形金型の２つ
のキヤビテイ残余部に溶融プラスチツクを射出し
たのちに、キヤビテイ体積を圧縮することを特徴
とする、特許請求の範囲第１項記載のプラスチツ
ク製凸レンズの製造方法。