JPH0540984Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はレンズ成形用の射出成形金型装置に係
り、特に、プラスチツクレンズの成形に好適する
射出成形金型装置に関する。

〔従来の技術〕

プラスチツクレンズは高い寸法精度が要求され
るとともに本質的に異なる厚み分布を有している
から、プラスチツク材料で金型成形する際、その
金型内には時間的および場所的に成形圧力や温度
に分布が生じ、プラスチツクレンズ以外の他のプ
ラスチツク部品の成形と比較して成形には大きな
困難さを伴う。

現在、プラスチツクレンズを成形する方法とし
て最も成形精度が良好であると考えられているも
のが射出圧縮成形である。

そして、この種の射出圧縮成形に用いられる金
型装置は、レンズ形状に相当する形状に形成され
た金型のキヤビテイ内に溶解プラスチツク材料を
注入して成形するもので、レンズの厚み分布、キ
ヤビテイ内の時間的および場所的な温度分布に対
してキヤビテイに注入するプラスチツク材料の注
入圧力やキヤビテイ圧縮等を変化制御することに
より、レンズ表面の歪や全体の反りを小さく抑
え、樹脂密度が高く寸法精度の良好なプラスチツ
クレンズを成形することが可能であると考えられ
ている。

ところが、近年、プラスチツクレンズを用いた
機器の小型化および薄型化に伴い、プラスチツク
レンズにおいてレンズ面の外形寸法が有効寸法を
引いた所謂非有効径が小さくなる傾向にあり、な
かには非有効径部分を有しないプラスチツクレン
ズまで要求されるようになつてきた。

さらに、プラスチツクレンズ成形品の特徴であ
る、金型のキヤビテイ形状によつて自由な外形形
状が得られることを利用し、プラスチツクレンズ
の外周に形成するフランジが複雑化しているのが
現状である。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、そのような非有効径が小さいか
もしくは非有効径のないプラスチツクレンズや、
形状の複雑なフランジを有するプラスチツクレン
ズを射出成形で製造する場合には、金型のキヤビ
テイ内の温度が一層不均一になり易く、キヤビテ
イ内へのプラスチツク材料の注入制御やキヤビテ
イ圧縮が非常に困難となる。

そのため、プラスチツクレンズの外周付近の寸
法精度が悪化し、プラスチツクレンズの波面精度
が一般的に要求されている交差±5μmから外れ易
い。

また、金型のキヤビテイへプラスチツク材料を
注入するゲート近傍とゲートから離れた部分の波
面形状が異なり易く、レンズ形状の複雑化に伴つ
て反りや変形が大きくなる問題点がある。

本考案者は射出成形金型について鋭意実験観察
を行つた結果、成形時に金型に生じる不均一な温
度バランスがプラスチツクレンズの寸法精度に極
めて大きく影響する点に着目し、本考案を完成さ
せた。

本考案は上述した従来の欠点を解決するために
なされたもので、プラスチツクレンズの成形に比
較的好適すると言われる射出成形において成形時
の熱バランスを良好に保つことが容易で、非有効
径が小さいかもしくは非有効径のないプラスチツ
クレンズやフランジを有するプラスチツクレンズ
を高精度で簡単に成形できる射出成形金型装置を
提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

そのような課題を解決するために本考案は、円
柱状に形成されこの内部に周方向に沿つて環状に
分散配置された電気的発熱部材およびその周方向
に沿つた環状の冷却孔を有する第１の内金型と、
円筒状に形成され内部に周方向に沿つて環状に分
散配置された電気的発熱部材およびその周方向に
沿つた環状の冷却孔を有しその第１の内金型の外
周にはめられた第１の外金型とを有する第１の金
型と、円柱状に形成されこの内部に周方向に沿つ
て環状に分散配置された電気的発熱部材およびそ
の周方向に沿つた環状の冷却孔を有する第２の内
金型と、円筒状に形成され内部に周方向に沿つて
環状に分散配置された電気的発熱部材およびその
周方向に沿つた環状の冷却孔を有しその第２の内
金型の外周にはめられた第２の外金型とを有する
第２の金型とを組合せて構成されている。

そして、それら第１および第２の金型の先端に
おいて、それらの先端が当接するとき少なくとも
それら第１および第２の内金型の先端間に成形用
キヤビテイを形成するように構成されている。

〔作用〕

このような手段を備えた本考案の射出成形金型
装置は、第１および第２の金型が全体として円柱
状又は円筒状であり、これらにおいて周方向に沿
つて電気的発熱部材が環状に分散配置されるとと
もに冷却孔もその周方向に沿つて環状に配置され
ているから、第１および第２の金型全体の温度バ
ランスが良好かつ均一となり易い。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図および第２図は本考案に係るレンズ成形
用の射出成形金型装置の一実施例を示す縦断面図
および横断面図である。

図において、固定側の基台１には円柱状をした
２本の鋼鉄製のオプチカルインサート３，５が互
いに間隔を置いて垂下するように固定されてい
る。

各オプチカルインサート３，５には、基台１側
からその先端に向けて形成された盲孔７が周方向
に沿つて環状に等間隔で分散形成され、各盲孔７
内にはニクロム線等の発熱部材９が絶縁された状
態で収納され、基台１側にて適当な制御電源（図
示せず）に接続されている。

各オプチカルインサート３，５において、環状
に配置された盲孔７の内側にてその盲孔７の先端
と略同位置で環状の水孔１１が形成され、基台１
側に導出されて適当な制御水源（図示せず）によ
つて冷却水がオプチカルインサート３，５内を流
下するようになつている。図中破線は水流を仮想
的に分り易くしたもので、厳密には正確ではな
い。

各オプチカルインサート３，５の外周には円筒
状をした鋼鉄製のキヤビテイブツシユ１３，１５
がはめ込まれており、基台１、オプチカルインサ
ート３およびキヤビテイブツシユ１３または基台
１、オプチカルインサート５およびキヤビテイブ
ツシユ１５にて固定側金型たる第１の金型１７，
１９が形成されている。

各キヤビテイブツシユ１３，１５には、基台１
側からその先端に向けて形成された盲孔２１が周
方向に沿つて環状に等間隔で分散形成され、各盲
孔２１内には発熱部材９と同様な発熱部材２３が
収納され、基台１側にて適当な制御電源（図示せ
ず）に接続されている。

各キヤビテイブツシユ１３，１５おいて環状に
配置された盲孔２１の内側には、その盲孔２１の
先端より下位置で水孔２５がキヤビテイブツシユ
１３，１５を囲むように環状に形成されて基台１
側まで導出され、適当な制御水源（図示せず）に
連結されている。

各オプチカルインサート３，５における先端周
縁部とキヤビテイブツシユ１３，１５の先端は同
じ位置になつており、オプチカルインサート３，
５の先端周縁部で囲まれた部分は突出した突出部
２７となつている。

可動側の基台２９からはオプチカルインサート
３，５と同様にこれらに向けて２本の鋼鉄製のオ
プチカルインサート３１，３３が互いに間隔を置
いて立設されている。

各オプチカルインサート３１，３３にも基台２
９側からその先端に向けて形成された盲孔３５が
周方向に沿つて環状に等間隔で分散形成され、各
盲孔３５内には発熱部材３７が収納され、基台１
側にて適当な制御電源（図示せず）に接続されて
いる。

各オプチカルインサート３１，３３において盲
孔３５の内側には、その盲孔３５の先端と略同位
置で水孔３９が形成され、基台２９側まで導出さ
れて適当な制御水源（図示せず）に連結されてい
る。

各オプチカルインサート３１，３３の外周には
キヤビテイブツシユ１３，１５と同様なキヤビテ
イブツシユ４１，４３がはめ込まれており、基台
２９、オプチカルインサート３１およびキヤビテ
イブツシユ４１または基台２９、オプチカルイン
サート３３およびキヤビテイブツシユ４３にて可
動側金型たる第２の金型４５，４７が形成されて
いる。

各キヤビテイブツシユ４１，４３には、基台２
９側からその先端に向けて形成された盲孔４９が
周方向に沿つて環状に等間隔で分散形成され、各
盲孔４９内には発熱部材９の如き発熱部材５１が
収納され、適当な制御電源（図示せず）に接続さ
れている。

各キヤビテイブツシユ４１，４３おいては、環
状に配置された盲孔７の内側には、その盲孔４９
の先端より高い位置まで水孔５３が環状に形成さ
れ、基台２９まで導出され基台２９側にて適当な
制御水源（図示せず）に連結されている。

キヤビテイブツシユ４１，４３の先端内周縁に
は環状の空隙５４が形成されており、オプチカル
インサート３１，３３の先端はその空隙５４を形
成する内壁から連続して凹設された凹部５５とな
つている。

そのため、第１の金型１７，１９の先端と第２
の金型４５，４７の先端が当接した状態で、第１
の金型１７，１９のオプチカルインサート３，５
およびキヤビテイブツシユ１３，１５と第２の金
型４５，４７のオプチカルインサート３１，３３
およびキヤビテイブツシユ４１，４３の間には、
成形するプラスチツクレンズの外形形状に相当す
るキヤビテイ５７，５９が形成されるようになつ
ている。

図中符号６１，６３は各キヤビテイ５７，５９
内に溶解樹脂を注入するランナーおよび注入ゲー
トである。

このように構成された本考案の射出成形金型装
置は、第３図に示すように、固定側の第１の金型
１７，１９に対して可動側の第２の金型４５，４
７を上昇させて先端どうしを当接させ、発熱部材
９，２３，３７，５１に電流を流して第１および
第２の金型１７，１９，４５，４７を所定の温度
に加熱し、約220℃の溶解プラスチツク材料を注
入ゲート６３からキヤビテイ５７，５９内に所定
の圧力制御の下に注入する。

なお、プラスチツク材料としてはポリメチルメ
タクリメート（PMMA）、ポリ塩化ビニル
（PVC）、ポリスチレン（PS）、ポリカーボネート
（PC）等が好適する。

その後、水孔１１，２５，３９，５３に水を流
して冷却しながら固化させると、第４図および第
５図に示すようなプラスチツクレンズ６５が成形
される。

第５図中の符号６７はプラスチツクレンズ６５
の外周に一体的に形成されたフランジであり、符
号Ａはプラスチツクレンズ６５の有効径、符号Ｂ
は後述する測定径、符号Ｚはプラスチツクレンズ
６５の中央部とこれからＢだけ離れた表面部分間
の高さ寸法である。

本考案の射出成形金型装置では、各発熱部材
９，２３，３７，５１および水孔１１，２５，３
９，５３に流す水は各々単独に制御させることが
好ましいし、キヤビテイブツシユ１３，１５，４
１，４３は機械的強度を確保する観点からある程
度の厚みをもつて形成する方がよい。

このように本考案のレンズ成形用の射出成形金
型装置は、全体として円柱状の第１の金型１７，
１９や第２の金型４５，４７を用いてプラスチツ
クレンズ６５を成形するものであるから、各発熱
部材９，２３，３７，５１および水孔１１，２
５，３９，５３に流す水を適当に制御すれば、金
型の熱バランスが均一になるし、微調整も容易で
ある。

そのため、非有効径が小さく、もしくは非有効
径のないプラスチツクレンズや複雑なフランジを
有するプラスチツクレンズであつても、レンズの
波面精度が正確で、反りや変形を抑えることがで
きる。

本考案者は、第４図および第５図に示すプラス
チツクレンズ６５においてＡ＝120mm、Ｂ＝59mm
としたサンプル100個にて測定値Ｚについて設計
値との公差を＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｙ、−Ｙ方向で測定し
たところ、第６図〜第９図に示すようになつた。
なお、図中二点鎖線は公差±5μm範囲である。

これによると、−Ｘ方向は若干公差外のものが
あつたが略満足する範囲のものとなり、＋Ｘ方向
では下限側に寸法が寄つているが公差外のものは
なかつた。さらに、Ｙ方向については良好な結果
が得られた。

これに対して、例えば外形が角形のキヤビテイ
ブツシユを有する金型やキヤビテイブツシユの外
側に角形の型板を配置した金型によつて第５図の
ようなプラスチツクレンズを成形すると、第１０
図〜第１３図のような結果となつた。

すなわち、−Ｘ、＋Ｘ方向に関しては公差外とな
つてプラスチツクレンズの表面に大きな傾きが生
じていることが分り、Ｙ方向では公差外のものが
あるが、そのばらつきの幅が大きく公差外に出る
ものが存在した。

Ｘ方向において大きく公差を外れるのは溶解樹
脂の注入ゲートがＸ方向に位置するからと考えら
れる。

上述した本考案の実施例では、第１の金型１７
と第２の金型４５または第１の金型１９と第２の
金型４７を一組として二組の構成としたが、本考
案は第１の金型１７と第２の金型４５または第１
の金型１９と第２の金型４７のいずれか一方のみ
の構成でもよいことは言うまでもない。

さらに、本考案において成形用のキヤビテイ５
７，５９は第１および第２の金型１７，１９，４
５，４７のオプチカルインサート３，５，３１，
３３およびキヤビテイブツシユ１３，１５，４
１，４３で形成したが、本考案ではこれに限定さ
れない。

例えば、オプチカルインサート３，５，３１，
３３間のみによつてキヤビテイを形成し、一方の
オプチカルインサート３，５を平坦にしてもよ
く、第１および第２の金型１７，１９，４５，４
７の先端において、それらの先端が当接するとき
少なくともそれらオプチカルインサート３，５，
３１，３３の先端間に成形用キヤビテイを形成し
て構成することも可能である。もつとも、上述し
たようにキヤビテイブツシユ１３，１５，４１，
４３と組合せ構成した方が金型の製造が容易であ
るし、フランジを有するプラスチツクレンズも成
形し易い。

なお、上述した第１図および第３図は垂直方向
に第１および第２の金型を配置する例を示した。
しかし、図示はしないが本考案では水平方向に配
置する構成でも実施可能である。

〔考案の効果〕

以上説明した本考案の射出成形金型装置は、周
方向に沿つて環状に分散配置した電気的発熱部材
およびやはり周方向に沿つて環状に配置された冷
却孔を有し外形が円形の第１および第２の金型を
用いて構成され、それら第１および第２の金型の
先端間に成形用キヤビテイを形成するようにした
から、円形の射出成形金型において成形時の熱バ
ランスを良好な状態に保つことが容易で、非有効
径が小さいかもしくは非有効径のないプラスチツ
クレンズやフランジを有するプラスチツクレンズ
を高い精度で簡単に成形できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案に係るレンズ成形
用の射出成形金型装置の一実施例を示す縦断面図
および横断面図（−間断面）、第３図は第１
図の射出成形金型装置によつてプラスチツクレン
ズを成形する工程を示す縦断面図、第４図および
第５図は第１図の射出成形金型装置によつて成形
されたプラスチツクレンズの一例を示す平面図お
よび断面図、第６図〜第９図は第１図の射出成形
金型装置によつてプラスチツクレンズを成形した
ときの公差ばらつき測定結果を示す図、第１０図
〜第１３図は従来の射出成形金型装置によつてプ
ラスチツクレンズを成形した場合の公差ばらつき
測定結果を示す図である。 １，２９……基台、３，５……第１の内金型
（オプチカルインサート）、７，２１，３５，４９
……盲孔、９，２３，３７，５１……発熱部材、
１１，２５，３９……冷却孔（水孔）、１３，１
５……第１の外金型（キヤビテイブツシユ）、１
７，１９……第１の金型、２７……突出部、３
１，３３……第２の内金型（オプチカルインサー
ト）、４１，４３……第２の外金型（キヤビテイ
ブツシユ）、４５，４７……第２の金型、５３…
…凹部、５７，５９……キヤビテイ、６３……注
入ゲート、６５……プラスチツクレンズ、６７…
…フランジ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 円柱状に形成されこの内部に周方向に沿つて環
   状に分散配置された電気的発熱部材および前記周
   方向に沿つた環状の冷却孔を有する第１の内金型
   と、円筒状に形成され内部に周方向に沿つて環状
   に分散配置された電気的発熱部材および前記周方
   向に沿つた環状の冷却孔を有し前記第１の内金型
   の外周にはめられた第１の外金型とを有する第１
   の金型と、 円柱状に形成されこの内部に周方向に沿つて環
   状に分散配置された電気的発熱部材および前記周
   方向に沿つた環状の冷却孔を有する第２の内金型
   と、円筒状に形成され内部に周方向に沿つて環状
   に分散配置された電気的発熱部材および前記周方
   向に沿つた環状の冷却孔を有し前記第２の内金型
   の外周にはめられた第２の外金型とを有する第２
   の金型と、 前記第１および第２の金型の先端どうしが当接
   するとき少なくとも前記第１および第２の内金型
   の先端間に形成される成形用キヤビテイと、 を具備してなることを特徴とするレンズ成形用の
   射出成形金型装置。