JP2003300234A - 樹脂製レンズの成形方法とその成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形樹脂材料の歩留りがよく、均一な特性の
複数個の樹脂製レンズを、内部歪みのない状態で得るこ
とのできる樹脂製レンズの成形金型を提供する。 【解決手段】 つなぎランナー１５により互いに直列に
つながれた複数個のキャビティ１６、１７の内、上流側
のキャビティ１６がランナー１８のゲート部１９を介し
てスプルー２０につながり、前記上流側のキャビティ１
６をスプルー２０につなぐランナー１８に、キャビティ
内への溶融樹脂の樹脂流路を拡げたり、狭めたりする可
動インサートを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種光学機器に用
いる樹脂製レンズの成形方法とその成形金型に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アクリル樹脂等の樹脂をベースと
した樹脂製レンズの成形方法とその成形金型は、例え
ば、８個の樹脂製レンズを成形する場合、図４のキャビ
ティ配置図に示すように、スプルー１から等距離のラン
ナー２によりつながれた８個のキャビティ３がスプルー
１に対して並列に配置され、個々のキャビティ部分の詳
細は図５の金型断面図に示すように、スプルー１が貫通
した固定側金型４と、突出ピン５が貫通した可動側金型
６との間にキャビティ３と、そのキャビティ３にスプル
ー１をつなぐランナー２が形成され、前記突出ピン５の
基部は、ボルト７によって固着された突出上プレート８
と突出下プレート９との間に保持され、ボルト７によっ
て固着された突出上プレート８と突出下プレート９は取
付プレート１０上に設けられ、取付プレート１０を貫通
した突出ロッド１１により成形機側から突出力を得る。

【０００３】上記構成の従来の成形金型により樹脂製レ
ンズを成形するには、図６の成形金型の温度・圧力・時
間関係図の圧力曲線Ａに示すように、溶融樹脂を一定の
射出圧力でもってスプルー１からランナー２、ランナー
２からゲート部を経由してキャビティ３へ流し込むと、
キャビティ３内の圧力が上昇し、溶融樹脂のキャビティ
３への充填工程ａ１が開始する。その間、成形金型の温
度は温度曲線Ｂに示すようにガラス転移点温度に保たれ
ている。溶融樹脂のキャビティ３への充填が完了した後
は、圧力曲線Ａに示すように、キャビティ３内の溶融樹
脂がスプルー１方向へ逆流しない程度の射出圧力による
保圧工程ａ２に入る。次に、キャビティ３内の溶融樹脂
に保圧が加えられている期間の途中で、成形金型の温度
を温度曲線Ｂに示すようにガラス転移点以上に上昇させ
る転写工程ｂ１に入り、溶融樹脂を膨張させてキャビテ
ィ３内の溶融樹脂のレンズ面の転写効率を上げる。

【０００４】なお、上記のように、スプルー１側から射
出圧力でキャビティ３内に溶融樹脂を充填する場合、溶
融樹脂に粘性があるため、キャビティ３内に充填された
溶融樹脂はランナー２のゲート部に近いところと遠いと
ころとでは、射出圧力の受け方が異なり、その圧力差が
キャビティ３内の溶融樹脂に部分的な残留応力として残
り、その残留応力はキャビティ３内の溶融樹脂がガラス
転移点以下になった時に内部歪みとして現われ、レンズ
の性能に著しく悪い影響を与えることになる。

【０００５】その内部歪みを無くするため、上記転写工
程ｂ１の後に、成形金型を１／１００ｍｍオーダーの間
隔の寸開きを行うことにより、キャビティ３内の溶融樹
脂の部分的な残留応力を緩和させ、その後、成形金型の
温度を温度曲線Ｂに示すようにガラス転移点にまで低下
させ、内部歪みのないレンズを得るようにしている。

【０００６】上記図４のキャビティ配置図のように、ス
プルー１から等距離のランナー２により並列につながれ
たキャビティ３がそれぞれ１個だけである場合は、ラン
ナー２のゲート部からキャビティ３の一番奥までの距離
がキャビティ１個分で比較的短いため、溶融樹脂のキャ
ビティ３への充填工程ａ１において発生するキャビティ
３内部のランナー２のゲート部に近いところと遠いとこ
ろとの充填圧力差は比較的小さい。

【０００７】また、転写工程ｂ１において成形金型の温
度をガラス転移点以上に上昇させた場合、キャビティ３
内部で溶融樹脂が膨張するために生じるランナー２のゲ
ート部の逆流は、射出圧力による保圧を加え続けても完
全に止めることはできず、一部逆流が起こりキャビティ
３内部のランナー２のゲート部に近いところと遠いとこ
ろとで逆流による圧力差が生じるが、これも１個のキャ
ビティ内部であるため、比較的小さく、結局、スプルー
１から等距離のランナー２により並列につながれたキャ
ビティ３がそれぞれ１個だけである場合は、その１個の
キャビティ３内の溶融樹脂に発生する圧力差が最終レン
ズの内部歪みとして与える影響は比較的少ない。

【０００８】しかしながら、図４のキャビティ配置図に
示すように、スプルー１から等距離のランナー２により
つながれた８個のキャビティ３が並列に配置された場合
は、各キャビティ３毎に独立したランナー２を必要とす
るため、５０００円／ｋｇ程度という高価なアクリル樹
脂材料等の成形樹脂材料の歩留りが悪く、また、図４の
キャビティ配置図に示すように、キャビティ３が上下方
向に広く配置された金型を図７の横型成形機金型取付面
図に示す横型成形機に取り付けた場合、横型成形機のタ
イバー１２によって支持されたダイプレート１３の金型
取付面間の上下方向の平行度は重力の影響を受け、傾き
が大きくなり、いくら調整しても高い平行度を量産レベ
ルで維持することが難しく、ダイプレート１３の金型取
付面に取り付けられたキャビティ並列配置金型１４の各
キャビティ３が成形機から受ける圧力はキャビティ３の
上下方向の位置によって異なり、成形される複数のレン
ズに均一性を欠くことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
樹脂製レンズの成形方法とその成形金型によると、スプ
ルーから等距離のランナーにより並列につながれたキャ
ビティがそれぞれ１個だけである場合は、その１個のキ
ャビティ内の溶融樹脂に成形時に発生する圧力差が最終
レンズの内部歪みとして現われる度合は比較的少ない
が、横型成形機に、スプルーから等距離のランナーによ
り１個ずつ上下方向に広く配置された複数個のキャビテ
ィを取り付ける場合は、横型成形機のダイプレートの上
下方向の平行度が得られにくいため、各キャビティに均
一な成形圧力を加えることができず、成形される最終レ
ンズに均一性を欠き、また、１個のキャビティ毎にラン
ナーを要するため、高価なアクリル樹脂材料等の成形樹
脂材料の歩留りが悪くなるという問題があった。

【００１０】本発明は上記の課題を解決するもので、成
形樹脂材料の歩留りがよく、均一な特性の複数個の樹脂
製レンズを、内部歪みのない状態で得ることのできる樹
脂製レンズの成形方法とその成形金型を提供することを
目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、つなぎランナーにより互いに直列につ
ながれた複数個のキャビティよりなるキャビティ直列配
置金型を横型成形機に取り付け、複数個のキャビティへ
の溶融樹脂の充填工程の後、複数個のキャビティをシー
ル状態にしてガラス転移点温度以上に加熱して、キャビ
ティ内の溶融樹脂のレンズ面への転写を行うとともに内
部圧力差を緩和し、溶融樹脂のレンズ面への転写工程
後、金型の寸開きを行うことによりキャビティ内の溶融
樹脂の残留応力を緩和させる樹脂製レンズの成形方法で
あり、成形樹脂材料の歩留りがよく、均一な特性の複数
個の樹脂製レンズを、内部歪みのない状態で得ることの
できるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、つなぎランナーにより互いに直列につながれた複数
個のキャビティよりなるキャビティ直列配置金型を横型
成形機に取り付け、複数個のキャビティへの溶融樹脂の
充填工程の後、複数個のキャビティをシール状態にして
ガラス転移点温度以上に加熱して、キャビティ内の溶融
樹脂のレンズ面への転写を行うとともに内部圧力差を緩
和し、溶融樹脂のレンズ面への転写工程後、金型の寸開
きを行うことによりキャビティ内の溶融樹脂の残留応力
を緩和させる樹脂製レンズの成形方法であり、キャビテ
ィ直列配置金型を横型成形機に取り付けることにより、
成形樹脂材料の歩留りが上がるとともに、横型成形機の
ダイプレートの上下方向の不平行度の影響を回避でき、
複数個のキャビティをシール状態にしてガラス転移点温
度以上に加熱することにより、高い溶融状態となった溶
融樹脂がつなぎランナーを経由して流通し、複数個のキ
ャビティ内の充填樹脂の圧力差緩和の方向に働き、同時
に、溶融樹脂が膨張して溶融樹脂のレンズ面の転写効率
を上げるという作用がある。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、つなぎ
ランナーにより互いに直列につながれた複数個のキャビ
ティの内、上流側キャビティがランナーのゲート部を介
してスプルーにつながり、前記上流側キャビティをスプ
ルーにつなぐランナーに、キャビティ内への溶融樹脂の
充填工程では樹脂流路を拡げ、充填が完了した保圧工程
では樹脂流路を狭める可動インサートを設けた樹脂製レ
ンズの成形金型であり、複数個のキャビティがつなぎラ
ンナーにより互いに直列につながれていることにより、
その複数個のキャビティは上下方向に広がることなく横
方向に広く分布し、上流側キャビティをスプルーにつな
ぐランナーに可動インサートを設けることにより、充填
が完了した保圧工程において、上流側キャビティからス
プルー側へ溶融樹脂が逆流しないレベルにランナーを塞
ぐという作用を有する。

【００１４】本発明の請求項３に記載の発明は、上流側
キャビティをスプルーにつなぐランナーの樹脂流路を、
充填が完了した保圧工程では可動インサートにより完全
に塞ぐ請求項２に記載の樹脂製レンズの成形金型であ
り、ランナーの樹脂流路を充填が完了した保圧工程では
可動インサートにより完全に塞ぐことにより、保圧に関
係なく、つなぎランナーにより互いに直列につながれた
複数個のキャビティを完全にシールするという作用を有
する。

【００１５】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。

【００１６】（実施の形態）図１は本発明の実施の形態
における樹脂製レンズの成形金型のキャビティ配置図、
図２は同樹脂製レンズの成形金型の金型断面図であり、
図１のキャビティ配置図においては、つなぎランナー１
５により互いに直列につながれた２個のキャビティ１
６、１７の上流側のキャビティ１６がランナー１８のゲ
ート部１９を介してスプルー２０につながり、同様に、
つなぎランナー２１により互いに直列につながれた２個
のキャビティ２２、２３の上流側のキャビティ２２がラ
ンナー２４のゲート部２５を介して、つなぎランナー２
６により互いに直列につながれた２個のキャビティ２
７、２８の上流側のキャビティ２７がランナー２９のゲ
ート部３０を介して、つなぎランナー３１により互いに
直列につながれた２個のキャビティ３２、３３の上流側
のキャビティ３２がランナー３４のゲート部３５を介し
て、それぞれスプルー２０に対して並列につながってい
る。

【００１７】個々のキャビティ部分の詳細を示す図２の
金型断面図においては、スプルー２０が貫通した固定側
金型３６と、突出ピン３７が摺動自在に貫通した可動側
金型３８との間に、つなぎランナー１５により直列につ
ながれた２個のキャビティ１６、１７と、その上流側の
キャビティ１６にスプルー２０をつなぐランナー１８と
ゲート部１９とが形成され、前記突出ピン３７の基部
は、ボルト３９によって固着された突出上プレート４０
と突出下プレート４１との間に保持され、ボルト３９に
よって固着された突出上プレート４０と突出下プレート
４１は取付プレート４２上に設けられ、取付プレート４
２を摺動自在に貫通した突出ロッド４３を介して成形機
側から突出力を得ている。可動インサート４４は前記可
動側金型３８および突出上プレート４０と突出下プレー
ト４１を摺動自在に貫通し、その先端がランナー１８内
に突出してランナー１８の樹脂流路を遮蔽可能とし、そ
の基部が、前記取付プレート４２の凹部内を摺動自在に
動き得るシリンダ４５に固着された２枚の可動プレート
４６、４７の間に保持されている。

【００１８】上記構成の成形金型により樹脂製レンズを
成形するには、まず、図１のキャビティ配置図に示すよ
うに、つなぎランナー１５により互いに直列につなが
れ、横方向に広く配置された２個のキャビティ１６、１
７よりなるキャビティ直列配置金型４８を図７の横型成
形機金型取付面図に示す横型成形機に取り付けるのであ
るが、その場合、横型成形機のタイバー１２によって支
持されたダイプレート１３の金型取付面間の上下方向の
平行度が得られにくくても、２個のキャビティ１６、１
７は横方向に広く配置されているので、ダイプレート１
３の金型取付面に取り付けられたキャビティ直列配置金
型４８の各キャビティが成形機から受ける圧力はほぼ同
じ圧力となり、均一な成形が得られる。

【００１９】また、上記状態の樹脂製レンズの成形金型
の加熱、加圧工程は、図３の成形金型の温度・圧力・時
間関係図の圧力曲線Ａに示すように、溶融樹脂を一定の
射出圧力でもってスプルー２０からランナー１８、ラン
ナー１８からゲート部を経由してキャビティ１６、つな
ぎランナー１５を経てキャビティ１７へ流し込むと、キ
ャビティ１６、１７内の圧力が上昇し、溶融樹脂のキャ
ビティ１６、１７への充填工程ａ１が開始する。その
間、成形金型の温度は温度曲線Ｂに示すようにガラス転
移点温度に保たれている。

【００２０】この場合、つなぎランナー１５により直列
につながれた２個のキャビティ１６、１７内に充填され
た溶融樹脂は、前記従来の１個のキャビティの場合と異
なり、ランナー１８のゲート部１９に近いキャビティ１
６と遠いキャビティ１７とでは充填圧力が大きく異なる
ため、キャビティ１６とキャビティ１７とでは充填され
た溶融樹脂の内部圧力が異なる。

【００２１】しかし、キャビティ１６、１７への充填が
完了した後、射出圧力による保圧工程ａ２の途中で、可
動インサート４４の先端をランナー１８の樹脂流路から
引っ込んでいた状態から樹脂流路に突出した状態に変え
樹脂流路を遮蔽することによりキャビティ１６、１７を
シール状態とし、次いで、成形金型の温度を温度曲線Ｂ
に示すようにガラス転移点以上に上昇させる転写工程ｂ
１に入ると、シール状態となったキャビティ１６、１７
内の樹脂圧力は、ガラス転移点以上の高い温度により高
い溶融状態となった溶融樹脂がつなぎランナー１５によ
りつながれているため、キャビティ１６、１７内の充填
樹脂の圧力差緩和の方向に働き、同時に、溶融樹脂が膨
張してキャビティ１６、１７内の溶融樹脂のレンズ面の
転写効率を上げることになる。

【００２２】なお、この場合、可動インサート４４によ
りランナー１８の樹脂流路を遮蔽しているので、ランナ
ー１８の樹脂流路が開いている場合に起こる逆流の影響
がランナー１８のゲート部１９に近いキャビティ１６と
遠いキャビティ１７とで違っておよび逆流により内部圧
力が異なってしまうということがなく、また、金型の加
熱条件がキャビティ１６とキャビティ１７とで異なって
も、高い溶融状態となった溶融樹脂がつなぎランナー１
５によりつながれているため、加熱温度差は緩和される
方向に働く。

【００２３】結局、つなぎランナー１５により直列につ
ながれた２個のキャビティ１６、１７内に充填された溶
融樹脂の内部圧力はランナー１８のゲート部１９からキ
ャビティ１７の先端まで距離があるため、１個のキャビ
ティの場合よりも部分的圧力差ができやすいというとい
う問題点を、可動インサート４４によりランナー１８の
樹脂流路を遮蔽し、２個のキャビティ１６、１７をシー
ル状態として加熱することにより解決している。

【００２４】次に、転写工程ｂ１が終わった後、成形金
型を１／１００ｍｍオーダーの間隔の寸開きを行うこと
により、転写工程ｂ１におけるガラス転移点以上の高い
温度での高い溶融状態でも緩和できなかったキャビティ
１６、１７内の溶融樹脂の残留応力をさらに緩和させ、
その後、成形金型の温度を温度曲線Ｂに示すようにガラ
ス転移点にまで低下させ、内部歪みのないレンズを得る
ようにしている。

【００２５】なお、可動インサート４４によりランナー
１８の樹脂流路を遮蔽する度合は、射出圧力による保圧
の強さにより、溶融樹脂がランナー１８の樹脂流路を逆
流しないレベルに樹脂流路を狭めるだけでよい場合もあ
るし、完全に遮蔽して逆流を完全になくする場合もあ
る。

【００２６】以上のように、本実施の形態における樹脂
製レンズの成形金型によれば、２個のキャビティ１６、
１７がつなぎランナー１５により互いに直列につながれ
ているので、２個のキャビティ１６、１７は１個の共通
のランナー１８で済み、成形樹脂材料の歩留りがよくな
り、また、金型を横型成形機に取り付けた場合でも、キ
ャビティ１６、１７が横方向に広く配置された形とな
り、横型成形機のダイプレート１３における上下方向の
平行度の問題もなくなるものである。

【００２７】さらに、キャビティ１６、１７内へ溶融樹
脂の充填後、可動インサート４４によりキャビティ１
６、１７をシールすることができるので、転写工程ｂ１
で溶融樹脂をガラス転移点以上の高い温度で高い溶融状
態としてもランナー１８から逆流することがなく、キャ
ビティ１６、１７内の充填樹脂の圧力差を緩和すること
ができるとともに、高い転写効率を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明の樹脂製レンズの
成形方法とその成形金型によれば、内部歪みが少なく、
かつ、均一な特性の複数の樹脂製レンズを成形樹脂材料
の歩留りがよい状態で得ることができるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における樹脂製レンズの成
形金型のキャビティ配置図

【図２】本発明の実施の形態における樹脂製レンズの成
形金型の金型断面図

【図３】本発明の実施の形態における樹脂製レンズの成
形金型の温度・圧力・時間関係図

【図４】従来の樹脂製レンズの成形金型のキャビティ配
置図

【図５】従来の樹脂製レンズの成形金型の金型断面図

【図６】従来の樹脂製レンズの成形金型の温度・圧力・
時間関係図

【図７】横型成形機金型取付面図

【符号の説明】

１，２０ スプルー ２，１８，２４，２９，３４ ランナー ３，１６，１７，２２，２３，２７，２８，３２，３３
キャビティ ４，３６ 固定側金型 ５，３７ 突出ピン ６，３８ 可動側金型 ７，３９ ボルト ８，４０ 突出上プレート ９，４１ 突出下プレート １０，４２ 取付プレート １１，４３ 突出ロッド １２ タイバー １３ ダイプレート １４ キャビティ並列配置金型 １５，２１，２６，３１ つなぎランナー １９，２５，３０，３５ ゲート部 ４４ 可動インサート ４５ シリンダ ４６，４７ 可動プレート ４８ キャビティ直列配置金型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美馬 英行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山田 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AH73 AH74 CA01 CB01 CK02 CK06 CK07 CN01 4F206 AH73 AH74 JA07 JM05 JN14 JN17 JN22 JN25 JN35 JN43

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 つなぎランナーにより互いに直列につな
   がれた複数個のキャビティよりなるキャビティ直列配置
   金型を横型成形機に取り付け、複数個のキャビティへの
   溶融樹脂の充填工程の後、複数個のキャビティをシール
   状態にしてガラス転移点温度以上に加熱して、キャビテ
   ィ内の溶融樹脂のレンズ面への転写を行うとともに内部
   圧力差を緩和し、溶融樹脂のレンズ面への転写工程後、
   金型の寸開きを行うことによりキャビティ内の溶融樹脂
   の残留応力を緩和させる樹脂製レンズの成形方法。
2. 【請求項２】 つなぎランナーにより互いに直列につな
   がれた複数個のキャビティの内、上流側キャビティがラ
   ンナーのゲート部を介してスプルーにつながり、前記上
   流側キャビティをスプルーにつなぐランナーに、キャビ
   ティ内への溶融樹脂の充填工程では樹脂流路を拡げ、充
   填が完了した保圧工程では樹脂流路を狭める可動インサ
   ートを設けた樹脂製レンズの成形金型。
3. 【請求項３】 上流側キャビティをスプルーにつなぐラ
   ンナーの樹脂流路を、充填が完了した保圧工程では可動
   インサートにより完全に塞ぐ請求項２に記載の樹脂製レ
   ンズの成形金型。