JPH08164566A

JPH08164566A - 鏡筒部品の射出成形方法

Info

Publication number: JPH08164566A
Application number: JP31316394A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Hirose; 量哉広瀬
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑な形状の鏡筒部品を精度良く射出成形す
る。【構成】金型に溶融状態の樹脂を射出した後、金型温
度を樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱し、その後、
樹脂のガラス転移点以下に冷却して、成形品を取り出
す。小さな射出圧力で射出でき、樹脂に残留応力が生じ
なく、その後に、ガラス転移点以上に加熱するため、残
留応力が解消し、精度良く成形できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレンズ、プリズム、ミラ
ー等の光学機器の光学素子を保持する鏡筒部品をプラス
チックの射出成形により成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学機器の光学素子を保持する鏡筒部品
をプラスチックで射出成形する技術としては実開平１−
１０６２２１号公報の方法が知られている。図１０はこ
の公報に記載されたヘリコイド鏡筒１０３を示す。ヘリ
コイド鏡筒はヘリコイドねじを有しており、このヘリコ
イド鏡筒の内側面には雌ねじ１０２が３分割位置に設け
られている。雌ねじ１０２は雄ねじ部品（図示省略）の
外側面の雄ねじと螺合するものである。このヘリコイド
鏡筒１０３ではゲート１０１が雌ねじ１０２の配置部分
から最も遠い位置に設けられている。このように配置す
ることで、変形が発生する場合、図１１の様な形状とな
って、分割された雌ねじが内側に位置するため、ねじと
しての機能を確保することができる。

【０００３】この他の従来技術として、鏡筒部品を成形
する金型を若干大きめに作成し、成形された鏡筒部品の
変形を真円度測定機や三次元測定機で測定し、変形した
分だけ金型を削って形状を修正することも行われてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら実開平１
−１０６２２１号の技術では、ヘリコイド鏡筒１０３は
ねじとしての機能を満足することはできるが、雌ねじ１
０２以外の部分では組み合わされる雄ねじ部品（図示省
略）との間に隙間が生じてしまう。これにより、その隙
間から光が漏れるため、光学機器としての性能を満足で
きないという問題がある。また、成形に用いるプラスチ
ック材料がガラスファイバーやカーボンファイバーが充
填された複合材である場合、これらのファイバーが射出
成形時に配向するため、成形品の変形は図１１とは逆の
形状となることがある。すなわち、雌ねじ１０２付近が
突出し、ゲート１０１付近が窪んだ形状となる。

【０００５】さらに図１２に示すカム鏡筒１０４のよう
に内周面にカム溝１０６ａ、１０６ｂを有する場合、カ
ム面が連続的でなければならないため、上述した技術が
適用できない。そのうえ、端面に切り欠き１０７を有し
たカム鏡筒では、成形品は図１３及び図１４に示すよう
に複雑に変形し易く、ゲートの位置で変形を調整するこ
とはほとんど不可能ともなる。

【０００６】一方、変形した分だけ金型を削って形状を
修正する方法の場合には、成形品の変形具合を測定して
金型を修正する工程を何度も繰り返さなければ十分な高
精度を得ることができない。このため、精度を満足する
成形品を得るまでに多大な労力と時間を要する欠点があ
る。

【０００７】本発明はこのような問題を考慮してなされ
たもので、レンズ等の光学素子を保持する鏡筒部品が複
雑な形状であったり、成形するプラスチック材料がガラ
スやカーボンファイバー等との複合材であっても、高精
度な射出成形品を比較的短期間で得ることができる方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】請求項１に記載
の方法は光学機器の鏡筒部品を成形する金型内に溶融状
態の熱可塑性樹脂材料を射出充填した後、金型温度を樹
脂材料のガラス転移点以上の温度に加熱し、その後、金
型温度が樹脂材料のガラス転移以下の温度となるまで冷
却して成形品を取り出すことを特徴とする。

【０００９】この方法では、金型内を樹脂材料のガラス
転移点よりも高い温度に加熱するため、射出時に生じた
残留応力がほとんど解消される。また金型温度がガラス
転移点より低い状態でキャビティから成形品を突き出す
ため、突き出しによる変形が生じにくく、高精度の円筒
形状の射出成形品を成形することが。

【００１０】請求項２に記載の方法は、光学機器の鏡筒
部品を成形する金型の温度を熱可塑性樹脂材料のガラス
転移点温度以上の温度に保持した状態で溶融状態の樹脂
材料を金型内に射出充填し、金型温度が樹脂材料のガラ
ス転移点温度以下の温度となるまで冷却した後、成形品
を取り出すことを特徴とする。

【００１１】この方法では、金型内を樹脂材料のガラス
転移点よりも高い温度に加熱してから樹脂材料を射出す
るため、射出時に内部応力が生じにくい。また金型温度
がガラス転移点より低い状態で成形品をキャビティから
突き出すため、突き出しによる変形が生じにくく、高精
度の筒形状の射出成形品を成形できる。

【００１２】

【実施例１】図１〜図４は本発明の実施例１を示し、図
１は本実施例の金型１で成形されるカメラの鏡筒２であ
る。この鏡筒２の外周部にはヘリコイド３が形成されて
いる。鏡筒２は段付き状の筒体形状となっており、いず
れの筒部の内面もレンズ挿入部４及び５となっている。
６はゲートである。この鏡筒２においてはヘリコイド
３、レンズ挿入部４及び５のいずれもが真円であること
が望まれる。

【００１３】図２は本実施例に用いられる射出成形機７
を示す。この射出成形機７は成形用の金型１を備えてい
る。金型１には低温用温調機９と高温用温調機１０がホ
ース８を介して接続されて油等の温調媒体が供給され
る。各ホース８にはバルブ１４が設けられている。この
バルブ１４の開閉は制御装置１２による制御信号１３に
より制御されるものである。また金型１には温度センサ
ー１１が取り付けられ、このセンサー１１によって検出
された金型１の温度が制御装置１２に送られる。１５は
信号ケーブルであり、射出成形機７の型開き・型締め・
射出等の信号のアクセスが制御装置１２との間でおこな
われる。

【００１４】なお、本実施例では、金型温度が１４５℃
以下の状態で型開きから型締めされた場合に高温用温調
機１０の温調媒体が金型１に循環する一方、金型温度が
１４５℃に昇温した時点で低温用温調機９の温調媒体が
金型１に循環するようにバルブ１４の開閉が制御装置に
より制御されている。この場合、低温用温調機９から送
り出される温調媒体の温度は１１５℃、高温用温調機１
０から送り出される温調媒体の温度は１８０℃である。

【００１５】図３は金型１の内部構造を示す。可動側取
り付け板２４と、固定側取り付け板２７とが対向配置さ
れている。可動側取り付け板２４にはスペーサブロック
３２を介して可動側受け板３１が取り付けられ、この可
動側受け板３１に可動型板３０が取り付けられている。
一方、固定側取り付け板２７にはストリッパープレート
２８を介して固定側受け板１９が取り付けられ、この固
定側受け板１９に固定側型板２９が取り付けられてい
る。この固定側にはスプルブッシュ４０及びロケートリ
ング４１が取り付けられるものである。

【００１６】１６は固定側型板２９の内部に取り付けら
れた固定入子であり、仕切り板１７により仕切られた穴
１６ａが背面側の中央部分に形成されている。この穴１
６ａは温調路１８ａに接続されている。この場合、温調
媒体が漏れないように、固定入子１６と固定側受け板１
９との間にはＯリング２０ａが設けられている。また、
温調路１８ａは口金２１を介してホース８に接続され
る。３５は固定入子１６の周囲に位置するように可動側
型板３０に摺動自在に取り付けられたスライド入子であ
り、固定入子１６とスライド入子３５との間にキャビテ
ィ３９を形成する。このスライド入子３５は、型締め時
には固定側型板２９に取り付けられたアンギュラピン３
３を介して固定入子１６側に摺動し、バックアップ３４
と係合することにより、型締め方向と直交する方向にス
ライドする。

【００１７】これに対して可動側型板３０には第１の可
動入子２２が取り付けられている。この第１の可動入子
２２の外周には温調路１８ｂに接続されて温調媒体が通
る溝２２ａが形成されている。この第１の可動入子２２
の外周にはＯリング２０ｂが取り付けられて、温調媒体
の漏れを防いでいる。

【００１８】２３は第２の可動入子である。この第２の
可動入子２３は可動側取り付け板２４、スペーサブロッ
ク３２、可動側受け板３１及び可動側型板３０を貫通し
ている。この入子２３は基端部が可動側取り付け板２４
と入子押さえ２５に挟まれて固定される。第２の可動入
子２３の内部にはサーモパイプ２６が軸方向に挿入され
ている。サーモパイプ２６としては密閉された金属パイ
プの中に熱媒体が減圧封入されたものを使用することが
できる。サーモパイプ２６の後端は可動側取り付け板２
４及び入子押さえ２５に設けられた温調路１８ｃを通る
温調媒体に触れるようになっている。なお、可動側取り
付け板２４と入子押さえ２５の間にはＯリング２０ｃ，
２０ｄが設けられて、温調媒体の漏れを防止している。
温度センサー１１の先端は第２の可動入子２２に設けた
穴に埋め込まれて、キャビティ付近の実温度を測定する
ようになっている。第２の可動入子２２には、基端部が
突き出し板上３６と突き出し板下３７に挟まれたスリー
ブ３８が外嵌されるとともに、スリーブ３８の先端部が
キャビティ３９の一部を兼ねている。

【００１９】図４は成形工程の特性図を示す。金型１に
対して高温用温調機１０で１８０℃に加熱された温調媒
体を循環させる。そしてキャビティ温度が１３０℃に達
した時点で、制御装置１２から信号ケーブル１５を通じ
て射出許可信号が射出成形機７に送られる。これにより
射出成形機７は３００℃に加熱溶融されたガラスファイ
バー２０ｗｔ％充填ポリカーボネートを金型１に射出す
る。この射出の後、キャビティ温度がポリカーボネート
のガラス転移点（１４０℃）以上の１４５℃に達するま
で加熱する。

【００２０】キャビティ温度が１４５℃に達した時点
で、制御装置１２がバルブ１４へ制御信号１３を送出
し、温調媒体の循環を高温用温調機１０から低温用温調
機９へ切り替える。この低温の温調媒体によってキャビ
ティ（金型）が冷却され、その温度が１２０℃に達した
とき、制御装置１２から信号ケーブル１５を通じて型開
き信号が射出成形機７に送られる。これにより金型１が
開き、キャビティ３９内で成形された成形品である鏡筒
２が取り出される。

【００２１】以上のようにして得られた鏡筒２の真円度
は、レンズ挿入部４部分が０．０５２ｍｍ、レンズ挿入
部５部分が０．０２３０ｍｍであった。これに対して、
金型温度をガラス転移点以下で一定（例えば１１０℃）
にする一般の成形法で成形した場合、真円度はそれぞれ
０．１１２ｍｍ、０．０４２４ｍｍであり、この一般の
成形法で成形した場合に比べて真円度が大幅に向上し
た。

【００２２】このような本実施例では、ある程度キャビ
ティが高温になった時点で溶融樹脂を射出するため、一
般の成形法では射出圧力が１３１０ｋｇｆ／ｃｍ²必要
であるのに対して、これが９０４ｋｇｆ／ｃｍ²という
比較的低い射出圧力で樹脂をキャビティ内に充填するこ
とができる。これにより、残留応力が樹脂に生じにくく
なる。またその後、キャビティ内でポリカーボネートの
ガラス転移点よりも高い温度に加熱するため、射出時に
生じた残留応力をほとんど解消できる。そして、キャビ
ティ温度が十分低いため、成形された鏡筒２の温度がそ
の熱変形温度よりも十分低くなり、これによりキャビテ
ィから突き出されるとき、変形を生じにくくなる。以上
により、高精度の円筒形状の射出成形品を得ることがで
きる。

【００２３】

【実施例２】図５は本発明の実施例２で用いる金型５０
を示し、実施例１と同一の部材には同一の符号を付して
ある。固定入子１６の背面側の中央部分にはヒーター５
１が挿入されている。また、第１の可動入子２２の外周
付近にもヒーター５２が複数挿入されて、第２の可動入
子２３の中央部分にもヒーター５３が挿入されている。
これらのヒーター５１、５２、５３は金型５０の外部に
設けられた制御装置（図示省略）により制御される。固
定側受け板１９、固定側型板２９、可動側型板３０、可
動側受け板３１のそれぞれの内部には温調路５４が設け
られ、この温調路５４の内部に油等の温調媒体が供給さ
れる。本実施例において、温調媒体の温度は１１５℃で
ある。

【００２４】図６は本実施例における成形加工の特性図
を示す。型締めが完了した後、金型５０へ溶融したガラ
スファイバー２０ｗｔ％充填のポリカーボネートを射出
する。そして、ヒータ５１、５２、５３によって金型を
加熱し、キャビティ温度が１４０℃に達した時点で制御
装置１２により、ヒータ５１、５２、５３への通電をス
トップする。これにより、温調路５４を通る温調媒体に
よって金型５０が冷却される。これにより金型の温度が
１２０℃に達したとき、制御装置からの信号によって金
型５０が開き、成形品である鏡筒２を取り出す。

【００２５】このような本実施例では、実施例１と同様
な作用を有するが、これに加え、金型の加熱に際してヒ
ーターを使うため、金型の昇温速度が速くなり、成形の
サイクルタイムを短くすることが可能となる。

【００２６】なお、本実施例においては、ヒーターによ
って金型を加熱し、キャビティ内の温度が上昇して１４
０℃に達した時点で溶融樹脂を射出しても良い。この場
合には射出圧力が低くなるため、射出時に内部応力が生
じにくく、より高精度の成形品を得ることができる。ま
た、キャビティ内に射出された溶融樹脂が固化しにくい
ため、薄肉成形品の成形も可能となる。

【００２７】

【実施例３】図７〜図９は本発明の実施例３に用いる装
置を示し、実施例１及び２と同一の部材は同一の符号を
付し、その説明を省略する。この実施例においては、図
７に示すように、金型５５がホース６３を介して送風機
６８に連結されている。この送風機６８は内部にヒータ
ー６６と、ファン６５とが取り付けられており、金型５
５に熱風を送り出すようになっている。また、この送風
機６８は制御装置１２からの制御信号１３により、その
作動が制御される。

【００２８】金型５５においては図８に示すように、固
定入子１６と固定側受け板２９の間に断熱材５６が配置
されており、スライド入子５８とスライド６０の間に
も、断熱材５９が配置されている。また、第１の可動入
子２２と可動側型板３０との間にも、断熱材５７が配置
されている。

【００２９】可動側受け板３１、第１の可動入子２２及
び断熱材５７の内部には、熱風が通ることができる通風
路６１が設けられている。この通風路６１には送風機６
８からのホース６３が連結されている。さらに、第１の
可動入子２２とスリーブ３８との間には、空気は通るが
溶融樹脂が通らない様に０．０２ｍｍ程度の隙間６２が
設けられており、可動側受け板３１とスリーブ３８との
間から熱風が逃げないようにＯリング６４が設けられて
いる。固定側受け板１９には、空気は通るが溶融樹脂が
通らない様に０．０２ｍｍ程度の隙間を付けたエアベン
ト６７が設けられている。

【００３０】射出成形機７のノズル（図示省略）は、金
型５５のスプルブシュ４０から離れている。すなわちノ
ズルタッチしていない。この状態で、送風機６８からホ
ース６３を通じて熱風を金型５５に送る。金型５５内に
送り込まれた熱風は、通風路６１、隙間６２を通って、
キャビティ３９内に入り、エアベント６７及びスプルブ
シュ４０から外部へ排出される。そしてキャビティ温度
が１５５℃に達した時点で、制御装置１２からの射出許
可信号が信号ケーブル１５を通じて射出成形機７に送ら
れる。これにより、射出成形機７のノズルがスプルブシ
ュ４０に接し（ノズルタッチし）、射出成形機７から金
型１へ溶融状態のガラスファイバー２０ｗｔ％充填ポリ
カーボネートが射出される。

【００３１】キャビティ温度が１２０℃に達したとき、
制御装置からの信号によって金型５５が開き、成形され
た鏡筒２を取り出す。以上のようにして、高精度の円筒
形状の射出成形品を得ることができる。

【００３２】このような本実施例では、キャビティが成
形材料のガラス転移点以上の高温になった時点で溶融樹
脂を射出するため、比較的低い射出圧力で樹脂をキャビ
ティ内に充填することができ、樹脂に残留応力が生じに
くい。また、固定入子１６、第１の可動入子２２、スラ
イド入子５８の各入子が断熱材５６、５７、５９で囲ま
れているため、キャビティ内に射出された樹脂が徐冷さ
れる。このためキャビティ内に射出された樹脂が徐冷さ
れて、残留応力が更に生じにくい。また、熱風でキャビ
ティ内を加熱するため、外スライドや内スライドを用い
て成形する部品、例えば図１２に示すカム鏡筒１０４の
様な複雑な形状の部品でも成形が可能である。

【００３３】上記実施例１、２及び３は成形樹脂材料が
ガラスファイバー２０ｗｔ％充填ポリカーボネートであ
ったが、本発明はこれに限定するものではなく、カーボ
ンファイバー充填ポリカーボネート、無充填ポリカーボ
ネート、ガラスファイバー充填ＡＢＳ、ポリカーボネー
ト・ＡＢＳアロイ、等の種々の熱可塑性樹脂を使用でき
る。また、温調媒体の温度、金型（キャビティ）の温度
や隙間６２等の各数値は、実施例に示した値に限定され
ない。成形する鏡筒部品も、図１に示す鏡筒２のような
形状に限定するものではなく、例えば図１２のカム鏡筒
１０４のように内周にカムを有する形状等の様々な形状
に対応することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明では光学機器のレンズを保持する
鏡筒が複雑な形状であったり、成形するプラスチック材
料がガラスやカーボンファイバー等との複合材であって
も、高精度な射出成形品を比較的短期間で成形すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鏡筒部品の一例を示す図。

【図２】実施例１に使用される射出成形機の正面図。

【図３】実施例１に使用される金型の断面図。

【図４】実施例１の成形を示す特性図。

【図５】実施例２に使用される金型の断面図。

【図６】実施例２の成形を示す特性図。

【図７】実施例３に使用される射出成形機の正面図。

【図８】実施例３に使用される金型の断面図。

【図９】図８におけるＡ部の拡大図。

【図１０】従来方法で成形される鏡筒の断面図。

【図１１】鏡筒の変形を示す断面図。

【図１２】別の鏡筒の斜視図。

【図１３】鏡筒の断面図。

【図１４】鏡筒の別の部分の断面図。

【符号の説明】

１金型２鏡筒９低温用温調機１０高温用温調機

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】以上のようにして得られた鏡筒２の真円度
は、レンズ挿入部４部分が０．０５２ｍｍ、レンズ挿入
部５部分が０．０２３ｍｍであった。これに対して、金
型温度をガラス転移点以下で一定（例えば１１０℃）に
する一般の成形法で成形した場合、真円度はそれぞれ
０．１１２ｍｍ、０．０４２ｍｍであり、この一般の成
形法で成形した場合に比べて真円度が大幅に向上した。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｌ 11:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学機器の鏡筒部品を成形する金型内に
溶融状態の熱可塑性樹脂材料を射出充填した後、金型温
度を樹脂材料のガラス転移点以上の温度に加熱し、その
後、金型温度が樹脂材料のガラス転移以下の温度となる
まで冷却して成形品を取り出すことを特徴とする鏡筒部
品の射出成形方法。
【請求項２】光学機器の鏡筒部品を成形する金型の温
度を熱可塑性樹脂材料のガラス転移点温度以上の温度に
保持した状態で溶融状態の樹脂材料を金型内に射出充填
し、金型温度が樹脂材料のガラス転移点温度以下の温度
となるまで冷却した後、成形品を取り出すことを特徴と
する鏡筒部品の射出成形方法。
【請求項３】前記熱可塑性樹脂材料はポリカーボネー
トを５０重量％以上有する複合材であることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の鏡筒部品の射出成形方法。
【請求項４】前記熱可塑性樹脂材料はポリカーボネー
トを５０重量％以上有する複合材であり、そのガラス転
移点以上の温度は１４０℃以上であることを特徴とする
請求項１又は２に記載の鏡筒部品の射出成形方法。