JPH11207788A - 成形金型と複合レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学機器に用いられるガラスレンズとプラス
チックレンズとを一体化した精密な光学特性を備えた複
合レンズを製作する為の金型と、その金型によって製作
された複合レンズに関する。 【解決手段】 複合レンズを製造するに際して、下型１
のガラスレンズ９を載置するキャビティ３に直交方向か
らスライドする一対のスライドコア６ｘ、６ｙを設け
て、このスライドコア６ｘ、６ｙによってガラスレンズ
９を位置決めするようにしたので、複数のレンズが精密
な位置関係で合体された高精度の光学特性をもった複合
レンズを得ることが出来るようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばデジタル電
子複写機等の光学機器に用いられるガラスレンズとプラ
スチックレンズとを一体化した複合レンズを製作する為
の金型と、その金型によって製作された複合レンズに関
する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル電子複写機等の光学機器では、
高精度の複雑な屈折率が求められたり、色収差や温度変
化への対応等で複合レンズが用いられれことが多い。

【０００３】この複合レンズは、複合レンズを構成する
個々のガラスレンズとプラスチックレンズとが精密な形
状で所定の光学特性を備えていると共に、当然のことな
がら精密に接合・合体された接合体としても高精度の光
学特性が要求されている。そのためには、複合レンズを
構成するガラスレンズとプラスチックレンズとの接合位
置関係も極めて重要である。

【０００４】ガラスレンズとプラスチックレンズとの複
合レンズは、通常、成形金型を用いて射出成形によって
製作される。つまり、金型はガラスレンズの周囲をプラ
スチックレンズが挟み込んで保持するような形状に設計
されたており、予め金型のキャビティ内に載置されたガ
ラスレンズをプラスチックレンズがインサートモールド
するように成形される。

【０００５】それらを図面に基づいて説明すると、図４
（ａ）は金型キャビティ部分の詳細断面側面図であり、
また、図４（ｂ）は金型キャビティ部分の詳細断面正面
図である。

【０００６】すなわち、成形型はパーティングラインＰ
Ｌに沿って上型２と下型１とが面接触する構造で形成さ
れている。そして、パーティングラインＰＬを境に上型
２のプラスチックレンズ形成部５と下型１のキャビティ
３が精密な位置関係を保って空間的に連通する関係が形
成されている。

【０００７】また、プラスチックレンズ形成部５にはパ
ーティングラインＰＬに沿って上型２と下型１の双方に
跨るスプル・ランナ４が接続して設けられている。この
キャビティ３の寸法はガラスレンズ９が挿入された場合
に、内周の各辺との間に２０μｍづつのクリアランスが
出来るように設定されている。

【０００８】これらの構造の金型で、複合レンズを製造
する際は、まず、下型１と上型２とを分離した状態で下
型１のキャビティ３にガラスレンズ９を挿入する。この
場合、ガラスレンズ９はキャビティ３の底部には密接し
キャビティ３の各側壁には２０μｍ程度のクリアランス
ンで載置固定される。この状態で型を閉じて上型２と下
型１がパーティングラインＰＬで密接する。そして、図
示しないインジェクションマシンが作動してプラスチッ
クレンズ用の樹脂であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリ
レート）樹脂やポリカーボネイト、エポキシ等の樹脂を
所定の圧力と温度でスプル・ランナ４からプラスチック
レンズ形成部５へ送り込み、プラスチックレンズを成形
する。

【０００９】前述のように、プラスチックレンズとガラ
スレンズ９とは外周部で、プラスチックレンズが外側か
らガラスレンズ９を抱込む段付き構造に形成されている
ので、成形後に常温に冷却されるとプラスチックレンズ
が収縮してガラスレンズ９を保持し複合レンズが形成さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の技
術では、ガラスレンズ９を下型１のキャビティ３に挿入
する際に、ガラスレンズ９とキャビティ３側壁とのクリ
アランスが２０μｍと非常に小さいのでガラスレンズ９
を傷つけずにキャビティ３内に挿入する作業を行うのは
かなり困難で、また、作業性も極めて悪い。

【００１１】作業性を向上させる為には、ガラスレンズ
９とキャビティ３側壁とのクリアランスを大きくとれば
よいが、その場合は、成形時にクリアランス内に樹脂に
よる「ばり」が発生するため部品の光学性能にも悪影響
を及ぼし好ましくない。

【００１２】つまり、ガラスレンズ９とキャビティ３側
壁とのクリアランスが２０μｍという値は、クリアラン
ス内に樹脂による「ばり」の発生を極力防ぐと共に、ガ
ラスレンズ９をキャビティ３に挿入する作業の為に必要
な最低限の空隙を勘案して決定した値である。つまり、
作業性向上の目的の為にクリアランスを単純に大きく設
定することは出来ず、そのため作業性の向上は困難であ
る。

【００１３】従って、このクリアランスでガラスレンズ
９をキャビティ３への挿入作業を行なうと、場合によっ
ては、ガラスレンズ９がキャビティ３の入口等の下型１
に接触して破損することもある。

【００１４】本発明はこれらの事情に基づいてなされた
もので、複合レンズを製造する際のキャビティ３にガラ
スレンズ９を挿入する場合、ガラスレンズ９を破損する
ことなく正確迅速に行える技術を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上型と
下型とで構成されている複合レンズ成形金型において、
前記下型には射出以前に予め下型の所定位置に配置され
固定形状の第１部材を複数方向から位置決めするための
スライドコアを有し、この下型と対向する上型にはスプ
ル・ランナを有することを特徴とする成形金型にある。

【００１６】また本発明によれば、前記スライドコアは
先端部に突出自在に弾性的に支持されたピンを有するこ
とを特徴とする成型金型にある。

【００１７】また本発明によれば、形状が固定され成形
下型の中に位置決めされて配置される第１部材と、この
第１部材が前記成形下型の所定位置に配置された後に成
形上型内に射出されて前記第１部材と密接合体して所定
形状を形成する第２部材とを有することを特徴とする複
合レンズにある。

【００１８】また本発明によれば、前記第１部材がガラ
スレンズであることを特徴とする複合レンズにある。

【００１９】また本発明によれば、前記第２部材がレン
ズであることを特徴とする複合レンズにある。

【００２０】また本発明によれば、前記第２部材がミラ
ーであることを特徴とする複合レンズにある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００２２】図１は本発明の実施の形態を示す金型の構
成を示す一部断面側面図ある。図２は金型の下型の一部
断面平面図である。また、図３は下型の開閉状態の説明
図で、（ａ）は開状態（ｂ）は閉状態を示している。

【００２３】複合レンズの成形金型は下型１と上型２と
で構成されている。

【００２４】下型１には、予めガラスレンズ９を収納保
持するキャビティ３とこのキャビティ３の所定位置に正
確にガラスレンズ９を送り込むためのスライドコア６
ｘ、６ｙ等が設けられている。

【００２５】一方、上型２には、ガラスレンズ９に接合
するプラスチックレンズを成形するプラスチックレンズ
形成部５とこのプラスチックレンズ形成部５にプラスチ
ック樹脂を供給するスプル・ランナ４等が設けられてい
る。

【００２６】下型１と上型２はパーティングラインＰＬ
で開閉自在に形成され、金型が閉じた状態で密閉構造に
なる。

【００２７】これらについて図３（ａ）、（ｂ）も参照
して細部を説明すると、上型２は図示しないインジェク
ションマシンンの樹脂吐出部に一端が接続したスプル・
ランナ４が設けられている。このスプル・ランナ４は入
口が上型２上方でインジェクションマシンの樹脂吐出部
に接続し、パーティングラインＰＬ迄下方に延在し、そ
の後パーティングラインＰＬに沿って溝部を形成しプラ
スチックレンズ形成部５へ接続している。このパーティ
ングラインＰＬに沿った溝部１８ａは下型１に設けられ
た溝部１８ｂと合体して密閉したプラスチック樹脂導入
路１０を形成している。

【００２８】なお、プラスチックレンズ形成部５の形状
は製作する複合レンズのプラスチックレンズの形状に対
応し、内壁は鏡面状に仕上げられている。

【００２９】一方、下型１は上型２のスプル・ランナ４
の溝部１８ａに対応してスプル・ランナ４の溝部１８ｂ
設けられ、また、上型２のプラスチックレンズ形成部５
に対応する位置にガラスレンズ９を収納保持するキャビ
ティ３が設けられている。このキャビティ３の側壁は鏡
面加工が施され、ＸＹ方向の各１つには摺動溝１１ｘ、
１１ｙが形成されている。従って、キャビティ３と摺動
溝１１ｘ、１１ｙは平面図で見るとＬ字状の凹部が形成
されていることになる。

【００３０】摺動溝１１ｘ、１１ｙの中には密接して摺
動自在にスライドコア６ｘ、６ｙが設けられている。こ
のスライドコア６ｘ、６ｙも材質は下型１と同様に工具
鋼が用いられている。また、このスライドコア６ｘ、６
ｙは略円筒構造で円筒内部の直径はキャビティ３の側の
出口が径小の段付き穴に形成され、この段付き穴に径大
の頭付き可動ピン７ｘ、７ｙがスライド自在に係合して
いる。

【００３１】つまり、スライドコア６ｘ、６ｙの円筒内
部には可動ピン７ｘ、７ｙの頭部がスライド自在に内在
し、キャビティ３の側の出口には可動ピン７ｘ、７ｙの
ピン部が摺動自在に密接している。もちろん、可動ピン
７ｘ、７ｙの先端部は鏡面状に仕上げられている。

【００３２】また、スライドコア６ｘ、６ｙの内部の可
動ピン７ｘ、７ｙの頭部は圧縮ばね８ｘ、８ｙの一端が
係合し、可動ピン７ｘ、７ｙに所定の押圧力を付与して
いる。この押圧力は圧縮ばね８ｘ、８ｙの他端がスライ
ドコア６ｘ、６ｙ内部に螺着された調整ねじ１２ｘ、１
２ｙを微調整することで所望の押圧力を得ることが出来
る。可動ピン７ｘ、７ｙの突出（ストローク）は２ｍｍ
程度に設定され、ストロークが０になるとスライドコア
６ｘ、６ｙの前面と面一になるように設定されている。

【００３３】また、スライドコア６ｘ、６ｙの外周には
それぞれ対称位置に２対の突起２２ａ〜２２ｄ、２２ｅ
〜２２ｈが設けられている。この各突起２２ａ〜２２
ｄ、２２ｅ〜２２ｈの間にはアンギュラピン２１ｘ、２
１ｙの一端で二股に分岐した袴状部が係合している。こ
のアンギュラピン２１ｘ、２１ｙは支点２４が上型２の
内部に設けられ他端は上型２の空間部を貫通して外部へ
延在しハンドル部を形成している。

【００３４】さらに、スライドコア６ｘ、６ｙの調整ね
じ１２ｘ、１２ｙの側の端部は斜面１３ｘ、１３ｙが形
成され斜面１３ｘ、１３ｙの下部にはスライドコア６
ｘ、６ｙをキャビティ３と反対方向へ付勢する引張ばね
１４ｘ、１４ｙが掛けられている。また、この斜面１３
はロッキングブロック１５ｘ、１５ｙの斜面１６ｘ、１
６ｙと直角方向に相互の面が係合している。

【００３５】つまり、ロッキングブロック１５ｘ、１５
ｙが下方に所定量作動すると、その先端部の斜面１６
ｘ、１６ｙがスライドコア６ｘ、６ｙの斜面１３ｘ、１
３ｙを押圧し、スライドコア６ｘ、６ｙが引張りばね１
４ｘ、１４ｙの付勢力に抗してキャビティ３方向へ移動
する構造を形成している。

【００３６】これらのスライドコア６ｘ、６ｙをロッキ
ングブロック１５ｘ、１５ｙで駆動させる構造の基本構
造は、ＸＹ方向の一対の構造が同一構造であるが、スラ
イドコア６ｘ、６ｙのいずれか一方の他方側の側壁がキ
ャビティ３内に進入時に、他方のスライドコア６ｘ、６
ｙの前面のストッパーとして機能する構造に形成されて
おり、また、このストッパー機能を有するスライドコア
６ｙは、ピンの頭部にポテンションメータの役割を果た
す差動トランス２０が設けられている。この作動トラン
ス２０は圧縮ばね８ｙの内径内と調整ねじ１２ｙの中央
部に設けられた穴を経由して図示しない制御部に接続し
ている。

【００３７】これらの構成に基づく作用を説明すると、
図３（ａ）に示すように下型１と上型２とが開いてい
て、かつ、下型１の一対のスライドコア６ｘ、６ｙがキ
ャビティ３から後退している状態でキャビティ３内にガ
ラスレンズ９を載置する。

【００３８】そして、図示しない制御部からに信号によ
り、可動ピン７ｙに差動トランス２０が設けられたスラ
イドコア６ｙがロッキングブロック１５ｙによって斜面
１３ｙが押圧されてキャビティ３内に徐々に進入する。
可動ピン７ｙの先端がキャビティ３内に少しずつ進入し
ていくと、ガラスレンズ９に接触してガラスレンズ９を
押してキャビティ３の奥に静かに移動させる。ガラスレ
ンズ９がキャビティ３の側壁に密接して移動が停止する
と、なおも作動しているロッキングブロック１５ｙから
の駆動力によって可動ピン７ｙはスライドコア６ｙ内に
少しづつ後退する。後退が進み可動ピン７ｙの先端がス
ライドコア６ｙ前面と面一になったときに差動トランス
２０からの信号でロッキングブロック１５ｙは停止し可
動ピン７ｙも停止する。この状態でガラスレンズ９はキ
ャビティ３内壁とスライドコア６ｙによって所定方向が
密接状態で固定される。

【００３９】次に、もう一方のスライドコア６ｘが図示
しない制御部からに信号によってロッキングブロック１
５ｘの駆動力により徐々にキャビティ３内に進入する。
まず、可動ピン７ｘがガラスレンズ９を押圧しガラスレ
ンズ９をキャビティ３側壁に密接させる。可動ピン７
ｘ、７ｙはスライドコア６ｘ、６ｙ内に後退し先端がス
ライドコア６ｘの前面と面一になると共に、スライドコ
ア６ｘの前面は他方のスライドコア６ｘの側面に密接し
て停止する。

【００４０】この状態で、ガラスレンズ９はキャビティ
３内で４つの側面をキャビティ３の直交する２壁面とＸ
Ｙ方向の一対のスライドコア６ｘ、６ｙの前面によって
精密に位置決めされ密接固定される。

【００４１】次に、上型２が下降して下型１とパーティ
ングラインＰＬで合体して型が閉じられる。図示しない
インジェクションマシンが作動してＰＭＭＡ（アクリル
樹脂）を所定圧力（１０００Ｋｇ／ｃｍ２）で上型２の
スプル・ランナ４に吐出する。スプル・ランナ４を流動
したＰＭＭＡは上型２のプラスチックレンズ形成部５に
充満して所定形状に形成される。

【００４２】プラスチックレンズが成型された後に、ロ
ッキングブロック１５ｘ、１５ｙが後退すると、アンギ
ュラピン２１ｘ、２１ｙの外部に延在したハンドル部を
更にキャビティ３側に傾ければ、スライドコア６ｘ、６
ｙはキャビティ３から後退してキャビティ３は開いた状
態となる。この状態で上型２を移動させて成型したプラ
スチックレンズを取出す。

【００４３】プラスチックレンズは形状的にガラスレン
ズ９の周囲を挟み込む形状に設計されているので、成形
後の冷却により常温時にはプラスチックレンズが収縮し
て十分な力で強固にガラスレンズ９を保持し複合レンズ
が形成される。

【００４４】なお、ガラスレンズ９とキャビティ３及び
スライドコア６ｘ、６ｙとの間には空隙が存在しないの
で、成形時にプラスチックのバリが生じることはない。

【００４５】また、上記実施の態様ではスライドコア６
ｘ、６ｙは直交する２方向に設置したが、３方向又は４
方向でも同様な効果が得られる。

【００４６】また、上記実施の態様では一例としてガラ
スレンズとプラスチックレンズとの組合わせによる複合
レンズを示したが、組合わせはこれに限るものではな
く、図５に示すようにガラスレンズ９とハーフミラー２
１や図６に示すようにガラスレンズ９と回折格子２２や
その他にもプリズム、マイクロ光学素子等様々な組合わ
せが可能であることは言うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は複合レ
ンズを製造するに際して、下型のガラスレンズを載置す
るキャビティに直交方向からスライドする一対のスライ
ドコアを設けて、このスライドコアによってガラスレン
ズを位置決めするようにしたので、複数のレンズが精密
な位置関係で合体されるため、高精度で複雑な光学特性
の要求に十分対応できる複合レンズを得ることが出来る
ようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す金型の一部断面側
面図。

【図２】本発明の一実施例の形態を示す下型の一部断面
平面図。

【図３】（ａ）本発明の一実施の形態を示す下型で、ス
ライドコアが開いた状態を示す一部断面平面図。（ｂ）
本発明の一実施の形態を示す下型で、スライドコアが閉
じた状態を示す一部断面平面図。

【図４】（ａ）従来の金型のキャビティ部分の詳細断面
側面図。（ｂ）従来の金型のキャビティ部分の詳細断面
正面図。

【図５】本発明による他の複合レンズの例。

【図６】本発明による更に他の複合レンズの例。

【符号の説明】

１…下型、２…上型、３…キャビティ、４…スプル・ラ
ンナ、５…プラスチックレンズ形成部、６ｘ、６ｙ…ス
ライドコア、７ｘ、７ｙ…可動ピン、９…ガラスレン
ズ、１５ｘ、１５ｙ…ロッキングブロック、２１ｘ、２
１ｙ…アンギュラピン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上型と下型とで構成されている複合レン
   ズ成形金型において、前記下型には射出以前に予め下型
   の所定位置に配置され固定形状の第１部材を複数方向か
   ら位置決めするためのスライドコアを有し、この下型と
   対向する上型にはスプル・ランナを有することを特徴と
   する成形金型。
2. 【請求項２】 前記スライドコアは先端部に突出自在に
   弾性的に支持されたピンを有することを特徴とする請求
   項１記載の成型金型。
3. 【請求項３】 形状が固定され成形下型の中に位置決め
   されて配置される第１部材と、この第１部材が前記成形
   下型の所定位置に配置された後に成形上型内に射出され
   て前記第１部材と密接合体して所定形状を形成する第２
   部材とを有することを特徴とする複合レンズ。
4. 【請求項４】 前記第１部材がガラスレンズであること
   を特徴とする請求項３記載の複合レンズ。
5. 【請求項５】 前記第２部材がレンズであることを特徴
   とする請求項３記載の複合レンズ。
6. 【請求項６】 前記第２部材がミラーであることを特徴
   とする請求項３記載の複合レンズ。