JP2010269532A - 樹脂レンズ成形方法および樹脂レンズ金型 - Google Patents

Abstract

【課題】型締めにより形成した空間内に充填された樹脂が収縮する際、成形品の収縮率を均一にして、形状精度のよい光学レンズを得る。
【解決手段】光学レンズ面の周囲にシボ状の面１０５ａ，１０５ｂをつけ、光学有効範囲１０４ａ，１０４ｂよりも表面粗さを粗くして、樹脂がゲート１１３側に引っ張られる力に対しての抵抗力を発生させることで、光学有効範囲面１０４ａ，１０４ｂ内の樹脂の収縮を均一にし、良好なレンズ面形状精度を得ることができる。また、シボ状の面１０５ａ，１０５ｂは光学有効範囲１０４ａ，１０４ｂよりも樹脂と金型の接触面積が大きく、冷却・固化が早く進み、光学有効範囲１０４ａ，１０４ｂを他の部分からの影響を分離でき、樹脂の収縮を均一にして、良好なレンズ面形状精度を得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂レンズを成形する方法およびその金型に関するものである。

従来、樹脂レンズは金型を用いた射出成形法により成形される。例えば、特許文献１に記載されているように、回転非対称の樹脂レンズの成形では、矩形の光学面の周囲の一辺にシボ状の面を有した金型により成形を行っている。図７は特許文献１に記載された第１金型または第２金型に組み込まれている回転非対称の光学面を有する金型のレンズインサートを示すものである。レンズインサート１２８は上面に光学面を有し、光学有効範囲面１２９の部分をマスキングした後、エッチング・ブラストによりシボ状の面１３０を得ていた。このレンズインサート１２８が組み込まれた金型を用いて、型締めを行い、形成した空間（キャビティ）にゲートから樹脂を充填し、冷却後、型開きを行って、樹脂レンズを成形していた。

特開２００２−２０５３２１号公報

一般に樹脂レンズは側部のゲートより樹脂を充填させるが、第１金型と第２金型の型締めによって形成した空間（キャビティ）内に樹脂が充填され、冷却、収縮する際に、樹脂は厚肉部となるゲート側に引っ張られ、成形品の収縮率が不均一になるため、樹脂レンズの形状精度が悪くなる。最近では商品の小型化、コストダウンの要求から、樹脂レンズの小型化や光学面の傾斜角度が６０度以上のレンズ（以下、高傾斜レンズという）が求められているが、前記の形状精度の悪化は高傾斜レンズになるほど影響が大きく、ゲート側と反ゲート側の高傾斜面では樹脂がゲート側に引っ張られることになり、その点における目標形状との差が大きくなるため、樹脂レンズの形状精度が悪くなる。

さらに、前記図７の金型構造では、光学面の周囲の一辺にシボ状の面を有しているため、収縮で樹脂がゲート側に引っ張られる際、光学面に対して表面粗さの粗いシボ状の面１３０が抵抗となり、成形品の収縮率がさらに不均一になるため、形状精度がさらに悪くなる。また、シボ状の面１３０に接触している樹脂は、光学有効範囲面１２９に接触している樹脂よりも金型との接触面積が大きく、速く冷却、固化を行うため、この要因も前記の形状精度悪化の原因となっている。

本発明は、前記従来技術の問題を解決するものであり、樹脂成形品の収縮率を均一にして、形状精度のよい光学レンズを得ることができる樹脂レンズ成形方法および樹脂レンズ金型を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した樹脂レンズ成形方法は、第１金型と第２金型を型締めして形成した空間に樹脂を注入し、回転対称な形状の樹脂レンズを成形する樹脂レンズ成形方法であって、回転対称な形状の光学レンズ面として、光学レンズの有効範囲面と周囲にシボ状の面とを有する第１金型に、第２金型を型締めして空間を形成し、型締めして形成した、内面に光学レンズの有効範囲面とシボ状の面とを有する空間に樹脂を注入し、第１金型と第２金型とを型開きして、空間から成形した樹脂レンズを取り出すことを特徴とする。

また、請求項２，３に記載した発明は、請求項１の樹脂レンズ成形方法であって、空間を形成する第１金型と第２金型の両方の面にシボ状の面を有すること、さらに、第２金型のシボ状の面が、第１金型のシボ状の面より粗い面を有することを特徴とする。

また、請求項４に記載した樹脂レンズ金型は、第１金型と、第２金型とを備え、型締めした第１金型と第２金型により形成された空間に樹脂が注入され、回転対称な形状の樹脂レンズを成形する樹脂レンズ金型において、第１金型に回転対称な形状の光学レンズ面として、光学レンズの有効範囲面と周囲にシボ状の面とを設けたことを特徴とする。

また、請求項５，６に記載した発明は、請求項４の樹脂レンズ金型であって、空間を形成する第１金型と第２金型の両方の面にシボ状の面を有すること、さらに、第２金型のシボ状の面が、第１金型のシボ状の面より粗い面を有することを特徴とする。

前記の樹脂レンズ成形方法および樹脂レンズ金型によれば、回転対称な形状の光学レンズ面と、光学レンズの有効範囲面と周囲にシボ状の面とを有した第１金型に第２金型を型締めして、形成した空間に樹脂を注入し、冷却後、型開きを行うことによって、成形品の収縮率を均一にすることを可能として、形状精度のよい光学レンズを得ることができる。

本発明によれば、回転対称な形状の光学レンズ面の周囲にシボ状の面を形成し、光学的に有効範囲である部分をシボ状の面で囲むことで、光学有効範囲面とシボ状の面の表面粗さの違いによる樹脂の流動抵抗と、光学有効範囲面とシボ状の面との接触面積の大きさの違いから、光学有効範囲面よりもシボ状の面を速く冷却、固化させることによって、樹脂を充填するゲート側に樹脂が引っ張られることを防止し、形状精度のよい樹脂レンズを得ることができるという効果を奏する。

本発明の１実施形態におけるレンズを示す斜視図 本実施形態におけるレンズ金型の断面図 本実施形態における金型空間の拡大描写を示す図 本実施形態における型開き状態を示す図 本実施形態における製品を離型したときの状態を示す図 本実施形態における金型により製造されるレンズを示す図 従来の回転非対称の光学素子における金型のレンズインサートを示す図

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の１実施形態におけるレンズを示す斜視図である。図１において、レンズ１０１は回転軸１０２に回転対称な形状であり、回転対称な形状の光学レンズ面１０３を有している。回転対称な形状の光学レンズ面１０３は光学有効範囲面１０４と、その周囲にシボ状の面１０５を有する。

図２は本実施形態におけるレンズ金型の断面図である。第１金型１０６、第２金型１０７にそれぞれ、第１レンズインサート１０８、第２レンズインサート１０９が組み込まれており、図１の光学レンズ面１０３は第１，第２レンズインサート１０８，１０９に形成されている。第１金型１０６、第２金型１０７を型締めすることにより、空間１１０が形成される。空間１１０までの樹脂の流路として、スプルー１１１、ランナー１１２、ゲート１１３を有している。

図３は本実施形態における金型空間の拡大描写を示す図である。第１レンズインサート１０８は光学レンズ面の光学有効範囲面１０４ａと、その周囲にシボ状の面１０５ａを有したレンズインサートであり、第１インサート１１６には非球面部はない。同様に、第２レンズインサート１０９は光学レンズ面の光学有効範囲面１０４ｂと、その周囲にシボ状の面１０５ｂを有したレンズインサートであり、第２インサート１１７には非球面部はない。

図４は本実施形態における型開き状態を示す図、図５は本実施形態における製品を離型したときの状態を示す図である。空間１１０内に樹脂が充填され、十分な冷却時間が経過した後、第２金型１０７を型開き方向１２０へ移動し、ランナーを含めた製品１２１を離型させる。離型の方法は、まず第２レンズインサート１０９を突き出すインサート突出ピン１２２と、ランナー１１２部分を突き出すエジェクタピン１２３がエジェクタプレート１２４を駆動させることにより、ランナーを含めた製品１２１を突き出し、その後、レンズインサート突出ピン１２２を固定し、ランナー１１２の部分をさらにエジェクタピン１２３で突き出すことによって、第２レンズインサート１０９から製品を離型させる。

以上の説明では、一つのレンズに対して説明したが通常は複数個のレンズを一度に得るために複数個が一つの金型により作られる。

本実施形態による成形方法では、以下の工程を行うことにより実施される。
（１）図２に示すように、第１金型１０６と第２金型１０７を型締めの手段により駆動させ、金型内に空間１１０を形成する。その状態で、溶融した樹脂をスプルー１１１、ランナー１１２、ゲート１１３を通過させて空間１１０（キャビティ）内に樹脂を圧入する。
（２）図４に示すように、ランナーを含めた製品１２１が十分冷却、固化した後、第２金型１０７を型開きの駆動により型開き方向１２０に開く。このとき、第１金型１０６と第２金型１０７の樹脂との付着力の差により、ランナーを含めた製品１２１は第２金型１０７に残る。
（３）図５に示すように、型開きの後、エジェクタプレート１２４を突き出しロッドにより駆動させ、レンズインサート突出ピン１２２とエジェクタピン１２３によりランナーを含めた製品１２１を突き出す。その後、レンズインサート突出ピン１２２を固定し、エジェクタピン１２３のみ突き出すことにより、第２レンズインサート１０９に付着しているレンズ面を離型させる。
（４）図５に示すように、ランナーを含めた製品１２１のゲート１１３の部分をカットすることにより、レンズ１０１を得る。

前述した（２）の工程の際、空間１１０内に充填された樹脂は金型の接触面から熱を奪われ、取り出し可能温度になるまで冷却されるが、そのとき空間１１０内の樹脂には収縮が起こっている。その収縮は反ゲート側と比べて厚肉部となるランナー１１２、ゲート１１３の方向に樹脂が引っ張られるため、金型の光学有効範囲面１０４ａ，１０４ｂでは収縮が不均一になり、レンズ１０１の形状精度が悪くなる課題があった。

この課題に対し、図３に示すように、本実施形態では光学レンズ面の周囲にシボ状の面１０５ａ，１０５ｂをつけることにより、光学有効範囲面１０４ａ，１０４ｂよりも表面粗さを粗くし、樹脂がゲート１１３側に引っ張られる力に対しての抵抗力を発生させることによって、光学有効範囲面１０４ａ，１０４ｂ内の樹脂の収縮を均一にし、良好なレンズ面形状精度を得ることができる。

また、シボ状の面１０５は光学有効範囲面１０４よりも樹脂と金型の接触面積が大きいため、冷却・固化が早く進み、光学有効範囲面１０４を他の部分からの影響を分離することにより、樹脂の収縮を均一にし、良好なレンズ面形状精度を得ることができる。

このシボによる効果は、第１レンズインサート１０８、第２レンズインサート１０９の両方に有することによって光学有効範囲面１０４ａ，１０４ｂのレンズ面形状精度をよくすることができるため有効である。

（２）の工程の型開きの際、第２レンズインサート１０９上のシボ状の面１０５ｂの表面粗さを、第１レンズインサート１０８上のシボ状の面１０５ａの表面粗さよりも粗くすることにより、第２金型１０７の方が、第１金型１０６よりも金型面への付着力を大きくし、ランナーを含めた製品１２１を確実に第２金型１０７に残す。

また、シボ状の面１０５ａ，１０５ｂの表面粗さは光学レンズ面に対して小さすぎると前記の効果が得られず、大きすぎると金型からの離型時に、離型抵抗が大きすぎるために光学レンズ面の形状をくずしてしまう恐れがあることから０．５μｍＲａ〜１０μｍＲａであることが望ましい。

図６は本実施形態における金型により製造されるレンズを示す図である。レンズ１０１における光学レンズ面１０３上には、金型上につけたシボ状の面による粗いシボ状の面（遮光部）１０５が転写されていることが特徴である。このように、光学有効範囲面１０４の極めて近くまで非球面に沿った周囲にシボ状の面（遮光部）１０５有することによって、レンズ１０１への入光，出光時に余計な光の進入を防ぎ、ゴースト・フレアを良化させることが可能となる。

以上の説明では上下光学レンズ面が凸形状として説明したが、どちらか一方が凹形状であっても、両面が凹形状であってもよい。

本発明に係る樹脂レンズ成形方法および樹脂レンズ金型は、小型で高傾斜を有する樹脂レンズにかかわらず大型の樹脂レンズあるいは部分的な遮光を必要とする光学品にも適用可能である。

１０１ レンズ
１０２ 回転軸
１０３ 光学レンズ面
１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１２９ 光学有効範囲面
１０５，１０５ａ，１０５ｂ，１３０ シボ状の面
１０６ 第１金型
１０７ 第２金型
１０８ 第１レンズインサート
１０９ 第２レンズインサート
１１０ 空間
１１１ スプルー
１１２ ランナー
１１３ ゲート
１１６ 第１インサート
１１７ 第２インサート
１２０ 型開き方向
１２１ ランナーを含めた製品
１２２ レンズインサート突出ピン
１２３ エジェクタピン
１２４ エジェクタプレート
１２８ レンズインサート

Claims (6)

1. 第１金型と第２金型を型締めして形成した空間に樹脂を注入し、回転対称な形状の樹脂レンズを成形する樹脂レンズ成形方法であって、
   回転対称な形状の光学レンズ面として、光学レンズの有効範囲面と周囲にシボ状の面とを有する前記第１金型に、前記第２金型を型締めして前記空間を形成し、前記型締めして形成した、内面に前記光学レンズの有効範囲面と前記シボ状の面とを有する前記空間に樹脂を注入し、前記第１金型と前記第２金型とを型開きして、前記空間から成形した前記樹脂レンズを取り出すことを特徴とする樹脂レンズ成形方法。
2. 前記空間を形成する前記第１金型と前記第２金型の両方の面にシボ状の面を有することを特徴とする請求項１記載の樹脂レンズ成形方法。
3. 前記第２金型のシボ状の面が、前記第１金型のシボ状の面より粗い面を有することを特徴とする請求項２記載の樹脂レンズ成形方法。
4. 第１金型と、第２金型とを備え、型締めした前記第１金型と前記第２金型により形成された空間に樹脂が注入され、回転対称な形状の樹脂レンズを成形する樹脂レンズ金型において、
   前記第１金型に回転対称な形状の光学レンズ面として、光学レンズの有効範囲面と周囲にシボ状の面とを設けたことを特徴とする樹脂レンズ金型。
5. 前記空間を形成する前記第１金型と前記第２金型の両方の面にシボ状の面を有することを特徴とする請求項４記載の樹脂レンズ金型。
6. 前記第２金型のシボ状の面が、前記第１金型のシボ状の面より粗い面を有することを特徴とする請求項５記載の樹脂レンズ金型。

Images