JP2008107490A - 厚肉型樹脂レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】成形時の寸法精度の低下を抑制することができるとともに、耐熱性を向上させることのできる厚肉型樹脂レンズを得る。
【解決手段】厚さ方向の一方の面１ａが形成された第１の成形品６と他方の面１ｂが形成された第２の成形品７とを厚さ方向に一体に積層成形した厚肉型樹脂レンズ１において、前記第１の成形品６を第１の耐熱性樹脂材を用いて成形するとともに、前記第２の成形品７を前記第１の耐熱性樹脂材よりも耐熱性が高い第２の耐熱性樹脂材を用いて成形した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドランプの投影レンズなどの厚肉型樹脂レンズに関する。

従来、ヘッドランプの投影レンズなどの厚肉型樹脂レンズとして、凸面部と平面部とを有する厚肉型樹脂レンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、厚肉型樹脂レンズは、凸面部の大半が成形される１次成形品と、凸面部の残部と平面部とが形成される２次成形品と、を厚さ方向で一体に積層成形した構造をしている。

そして、かかる厚肉型樹脂レンズの成形材料として、溶融粘度が比較的低く流動性が高いポリカーボネート樹脂が用いられている。
特開２０００−１１３７０１号公報

しかしながら、ポリカーボネート樹脂を用いると寸法精度の高い射出成形品を得ることはできるが、耐熱性があまり高くないため、光源から発生する熱の影響により厚肉型樹脂レンズが高温になってしまうと、厚肉型樹脂レンズが溶融変形するおそれがあった。

そのため、ヘッドランプ用の厚肉型樹脂レンズを高耐熱性ポリカーボネート樹脂を用いて成形することが考えられるが、この高耐熱性ポリカーボネート樹脂はポリカーボネート樹脂と比べて流動性が低く、射出成形する際に材料の注入圧力が金型内に伝わりにくい。したがって、肉厚が比較的厚い厚肉型樹脂レンズを成形する場合に高耐熱性ポリカーボネート樹脂を用いると、ヒケが生じてしまい、精度良く成形することが難しいという問題がある。

そこで、本発明は成形時の寸法精度の低下を抑制することができるとともに、耐熱性を向上させることのできる厚肉型樹脂レンズを得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、厚さ方向の一方の面が形成された第１の成形品と他方の面が形成された第２の成形品とを厚さ方向に一体に積層成形した厚肉型樹脂レンズにおいて、前記第１の成形品を第１の耐熱性樹脂材を用いて成形するとともに、前記第２の成形品を前記第１の耐熱性樹脂材よりも耐熱性が高い第２の耐熱性樹脂材を用いて成形したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の厚肉型樹脂レンズにおいて、前記第１の耐熱性樹脂材がポリカーボネート樹脂であり、前記第２の耐熱性樹脂材が高耐熱性ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第一の耐熱性樹脂材を用いて成形された第１の成形品と当該第一の耐熱性樹脂材よりも耐熱性が高い第二の耐熱性樹脂材を用いて成形された第２の成形品とを厚さ方向に一体に積層成形することで、厚肉型樹脂レンズを形成しているため、厚肉型樹脂レンズの耐熱性を高めることができる上、射出成形時の流動性が低い樹脂材を使用したとしても、その使用範囲を狭くすることができるため、厚肉型樹脂レンズの寸法精度の低下を極力抑制することができる。すなわち、耐熱性が高められた厚肉型樹脂レンズの成形性の向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、高耐熱性ポリカーボネート樹脂を第２の耐熱性樹脂材として用いるとともに、高耐熱性ポリカーボネート樹脂と比べて成形性が良いポリカーボネート樹脂を第１の耐熱性樹脂材として用いているため、高耐熱性ポリカーボネート樹脂によって厚肉型樹脂レンズの耐熱性を高めつつ、ポリカーボネート樹脂によって厚肉型樹脂レンズの寸法精度の低下を極力抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、「厚肉型樹脂レンズ」としてプロジェクタ型樹脂レンズを例示する。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかるプロジェクタ型樹脂レンズの金型を示す断面図、図２は、プロジェクタ型樹脂レンズの断面図である。

本実施形態にかかるプロジェクタ型樹脂レンズ１は、図２に示すように、中央部に向けて肉厚が厚くなる略半球状の凸レンズであり、厚さ方向の一方の面である凸球面１ａと厚さ方向の他方の面である平面１ｂとを備えている。

そして、プロジェクタ型樹脂レンズ１の平面１ｂ側には光源（図示せず）が配置されており、光源（図示せず）から出射された光がプロジェクタ型樹脂レンズ１を透過することで外部が照射される。

本実施形態では、プロジェクタ型樹脂レンズ１は、凸球面１ａの大半が形成される１次成形品（第１の成形品）６と、凸球面１ａの残部と平面１ｂとが形成され、１次成形品６よりも耐熱性が高い２次成形品（第１の成形品）７と、を厚さ方向で一体に積層成形した構造をしている。

本実施形態では、１次成形品６をポリカーボネート（ＰＣ）樹脂（第一の耐熱性樹脂材）を用いて成形するとともに、２次成形品７を、ＰＣ樹脂よりも耐熱性が高い高耐熱性ポリカーボネート樹脂（第二の耐熱性樹脂材）を用いて成形している。

このプロジェクタ型樹脂レンズ１は、金型２内に図示しない樹脂成型機により溶融状態の樹脂を注入することで形成されるものである。

金型２は、プロジェクタ型樹脂レンズ１の凸球面１ａ側の外形を形成するための凸球金型面３ａが２個形成されている可動金型３と、プロジェクタ型樹脂レンズ１の平面１ｂ側より凸球金型面３ａ側に突出させて１次成形品６の裏面１ｃを形成するための１次金型面４ａ及びプロジェクタ型樹脂レンズ１の平面１ｂを形成するための２次金型面４ｂを有する固定金型４と、を備えている。すなわち、固定金型４の１次金型面４ａ側を上記２次成形品７の形状に対応するように突出させるとともに、固定金型４の２次金型面４ｂ側を略平坦に形成している。

ここで、固定金型４の１次金型面４ａ及び２次金型面４ｂの基部面５（該基部面５は２次金型面４ｂと同一）からの突出高さ、すなわち、プロジェクタ型樹脂レンズ１の２次成形品７の厚さは、プロジェクタ型樹脂レンズ１使用時の１次成形品６の裏面１ｃにおける温度を約１３０℃以下にして、ＰＣ樹脂で成形された１次成形品６の溶融変化を抑制することができるとともに、高耐熱性ポリカーボネート樹脂を用いて射出成形した場合に所定の寸法精度以上の精度が得られる範囲に限定している。

本実施形態では、プロジェクタ型樹脂レンズ１の２次成形品７の厚さは、約５ｍｍから１０ｍｍに設定される。なお、この２次成形品７の厚さは、成形材料、レンズが受ける熱量、レンズの大きさなどを考慮して適宜設定されるものである。

また、固定金型４には、当該固定金型４の下面からそれぞれ１次金型面４ａ及び２次金型面４ｂに向けて挿通した材料注入口８が設けられている。

以上の構成による金型２を用いて、先ず、固定金型４の１次金型面４ａ側の材料注入口８から溶融状態のＰＣ樹脂を注入して冷却することで１次成形品６を形成する。

次に、可動金型３を１次成形品６を凸球金型面３ａ内に残したまま１８０度回転させる。このとき、固定金型４の１次金型面４ａ側には、凸球金型面３ａと１次金型面４ａとの間に１次成形品６を形成する空間が、固定金型４の２次金型面４ｂ側には、１次成形品６の裏面１ｃと２次金型面４ｂとの間に２次成形品７を形成する空間が、それぞれ設けられる。

そして、１次金型面４ａ側の材料注入口８から溶融状態のＰＣ樹脂を注入するとともに、２次金型面４ｂ側の材料注入口８から溶融状態の高耐熱性ポリカーボネート樹脂を注入し、それぞれを冷却することで、１次成形品６と、２次成形品７すなわちプロジェクタ型樹脂レンズ１と、を同時に形成することができる。

その後、プロジェクタ型樹脂レンズ１を一方の凸球金型面３ａ内から取り出し、他方の凸球金型面３ａ内には１次成形品６を残したまま可動金型３を１８０度回転させて樹脂注入及び冷却を行う。

この可動金型３の回転、樹脂注入及び冷却作業を繰り返すことで、効率的にプロジェクタ型樹脂レンズ１を形成することができる。なお、このとき、１次成形品６と２次成形品７の冷却時間がほぼ同一となるように２次成形品７の厚さを設定すれば、より効率的にプロジェクタ型樹脂レンズ１を形成することが可能となる。さらに、冷却時間がほぼ同一となる時の２次成形品７の厚さが、上記耐熱性及び成形性を損なわない範囲内にあれば好適である。ただし、冷却時間がほぼ同一となる時の２次成形品７の厚さが、上記耐熱性及び成形性を損なわない範囲内にない場合は、かかる範囲内でより効率よく形成できる厚さを設定するのが好ましい。

以上の本実施形態によれば、ＰＣ樹脂を用いて成形された１次成形品６とＰＣ樹脂よりも耐熱性が高い高耐熱性ポリカーボネート樹脂を用いて成形された２次成形品７とを厚さ方向に一体に積層成形することで、プロジェクタ型樹脂レンズ１を形成しているため、プロジェクタ型樹脂レンズ１の耐熱性を高めることができる上、射出成形時の流動性が低い高耐熱性ポリカーボネート樹脂を使用したとしても、その使用範囲を２次成形品７の部位に限定することができるため、プロジェクタ型樹脂レンズ１の寸法精度の低下を極力抑制することができる。すなわち、耐熱性が高められたプロジェクタ型樹脂レンズ１の成形性の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、透明度の低い高耐熱性ポリカーボネート樹脂を２次成形品７の部位に限定して使用しているため、プロジェクタ型樹脂レンズ１の意匠性や透光性の低下を極力抑制しつつ、当該プロジェクタ型樹脂レンズ１の耐熱性を高めることができる。

（第２実施形態）図３は、本実施形態にかかるプロジェクタ型樹脂レンズの断面図である。なお、本実施形態にかかるプロジェクタ型樹脂レンズは、上記第１実施形態にかかるプロジェクタ型樹脂レンズと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態におけるプロジェクタ型樹脂レンズ１Ａは、凸球面１ａの大半が形成されるとともに、裏面１Ａｃ側中央部に凹部６Ａａが形成されたＰＣ樹脂製の１次成形品６Ａと、凸球面１ａの残部と平面１ｂとが形成され、上記凹部６Ａａに対応する凸部７Ａａが形成された高耐熱性ポリカーボネート樹脂製の２次成形品７Ａと、を厚さ方向で一体に積層成形した構造をしている。

そして、このプロジェクタ型樹脂レンズ１Ａは、上記第１実施形態と同様の方法で形成している。

以上の構成による本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、２次成形品７Ａの厚さを、光源からの熱の影響を受けやすい中央部のみ厚くすることで、プロジェクタ型樹脂レンズ１Ａの耐熱性を損なうことなくプロジェクタ型樹脂レンズ１Ａの成形性の向上を図ることができるという利点もある。

本発明のプロジェクタ型樹脂レンズは、上記実施形態を例にして説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

例えば、上記第１及び第２実施形態においては、厚肉型樹脂レンズとして凸レンズ状のプロジェクタ型樹脂レンズを例示したが、平板型樹脂レンズでも本発明を実施できる。

また、上記第１及び第２実施形態においては、２種類の樹脂として、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂と、高耐熱性ポリカーボネート樹脂とを用いているが、耐熱性の異なる２つの樹脂であれば他の組み合わせであってもよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、可動金型は、何れも凸球金型面が２個あるものとして説明しているが、３個でも４個でも良い。

本発明の第１実施例に係るプロジェクタ型樹脂レンズの金型を示す断面図。 本発明の第１実施例に係るにかかるプロジェクタ型樹脂レンズの断面図。 本発明の第２実施例に係るにかかるプロジェクタ型樹脂レンズの断面図。

符号の説明

１ プロジェクタ型樹脂レンズ（厚肉型樹脂レンズ）
１ａ 凸球面（一方の面）
１ｂ 平面（他方の面）
６ １次成形品（第１の成形品）
７ ２次成形品（第２の成形品）

Claims (2)

1. 厚さ方向の一方の面が形成された第１の成形品と他方の面が形成された第２の成形品とを厚さ方向に一体に積層成形した厚肉型樹脂レンズにおいて、
   前記第１の成形品を第１の耐熱性樹脂材を用いて成形するとともに、
   前記第２の成形品を前記第１の耐熱性樹脂材よりも耐熱性が高い第２の耐熱性樹脂材を用いて成形したことを特徴とする厚肉型樹脂レンズ。
2. 前記第１の耐熱性樹脂材がポリカーボネート樹脂であり、前記第２の耐熱性樹脂材が高耐熱性ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の厚肉型樹脂レンズ。

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