JPH1081525A

JPH1081525A - 光学部品成形装置

Info

Publication number: JPH1081525A
Application number: JP8250879A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Fukuda; 正明福田
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1996-09-03
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: JP3817789B2; US5851254A

Abstract

(57)【要約】【目的】成形型におけるキャビティ内に位置する状態
で、しかもガラスが固形化した後に、成形された光学部
品とゲートの部分とのガラスとの間のゲートカットを正
確かつ確実に、しかも精度良く行う。【構成】成形型１０の上型１１にその上端面から貫通
する開口部２０にゲート形成部材２１が挿入され、この
ゲート形成部材２１の下型１２への対向面には溝２２が
形成され、この溝２２はスプル１４の一部を構成し、か
つ少なくともゲート１５を含む。成形型１０の上型１１
の上面に振動発生手段２３が載置されて、その加振部２
３ａがゲート形成部材２１に当接して、ゲート形成部材
２１に振動を加えることにより、レンズ成形品の部位と
ゲートの部位を含む余剰部分とを分離するゲートカット
が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス素材を加熱
・溶融させて、成形型に所定の圧力で注入することによ
って、レンズ等の光学部品を射出成形するようにした光
学部品成形装置に関するものであり、特に射出成形後に
ゲートカットを円滑かつ確実に行えるようにした光学部
品成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズ等の光学部品の製造方式として
は、研磨方式が古くから用いられているが、加工が極め
て面倒であり、また非球面レンズを形成するのが困難で
ある等のことから、近年においては、ガラス素材をプリ
フォームした状態で成形型に装着し、このプリフォーム
を加熱して軟化させた上で上下からプレスすることによ
り製造するプレス方式も使用されている。プレス成形に
よる光学部品の成形は、研磨方式との比較では製造が容
易かつ効率的になるが、成形を行う前の段階でプリフォ
ームを製造しなければならないことから、その製造工数
が多くなるという難点がある。

【０００３】そこで、ガラスを溶融させて、射出ノズル
から成形型内に注入する射出成形方式による光学部品の
製造方式も開発されている。ガラスを溶融させるため
に、るつぼを用い、このるつぼ内で溶融したガラスをシ
リンダ等の圧送手段によって射出ノズルから成形型内に
ガラスを供給する方式が一般的であるが、ロッド状に形
成したガラスロッドを用い、このガラスロッドの先端部
分を加熱して溶融させ、かつガラスロッドの基端側を押
動することによって、射出ノズルから成形型に溶融ガラ
スを供給する自己消耗型ガラスロッドで射出成形を行う
方式も開発されている。

【０００４】いずれの方式にしろ、射出成形によりレン
ズ等の光学部品を製造するには、成形型に所定の形状の
転写面を有するキャビティを形成するが、このキャビテ
ィ内に溶融ガラスを送り込むための流路が必要となり、
成形型の周胴部に注入口を形成し、この注入口からキャ
ビティに至るスプルが形成される。溶融ガラスがキャビ
ティ内に供給されると、スプル内にもガラスが滞留する
ことになり、この部分に滞留するガラスは光学部品とな
るキャビティ内のガラスに連なった状態になる。このた
めに、成形型を冷却して製品を取り出した時に、スプル
内に位置する余剰のガラスはゲートの部分から切り離さ
なければ光学部品とならない。従って、キャビティへの
ガラスの通路における入口に当るゲートの部分をカット
する、所謂ゲートカットが行われる。ゲートカットは、
成形型から取り出した後に行うが、ゲートを切断した後
に、切断部分の形状の安定性を図るために、研磨等の仕
上げ加工を行わなければならない。

【０００５】ゲートカットは成形時に行うこともでき
る。例えば、特開平６−３０５７４５号公報及び特開平
６−３０５７４６号公報には、成形時にゲートカットを
行う構成としたものが示されている。特開平６−３０５
７４５号公報に開示されているゲートカット方式は、成
形型のスプルと直交する方向に通路を設けて、この通路
に先端が鋭利な刃となったゲートカットピンを設ける構
成としたものである。また、特開平６−３０５７４６号
公報のゲートカット方式は、成形型を２つの胴型と、転
写面を備えた一対のコア型とから構成し、コア型を胴型
に対して摺動変位させることによって、両コア型により
形成されるキャビティを胴型に対して擦り切るようにし
てゲートカットを行うようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
技術においては、ゲートカットピンを用いる場合であ
れ、コア型をゲートに対して擦り切る場合であれ、ガラ
スが溶融状態乃至少なくともある程度流動性を持った状
態で、所定の部材を移動させることによりゲートカット
が行われる。ガラスが固形状態になった後では、ゲート
カットピンをキャビティとゲートとの境界部に挿入して
も、カットを行うことができず、またガラスが固形状態
になった後にコア型を摺動させると、キャビティ内のゲ
ート近傍の部位に割れや欠けが生じる可能性もある。

【０００７】以上のように、ゲートカットを部材と部材
との間の摺動により行うように構成し、かつガラスが溶
融乃至軟化状態で行う構成とすると、ゲートカットを行
う際における可動側の部材と固定側の部材との間に僅か
でも隙間があると、低い粘度状態のガラスがこの隙間に
巻き込まれるようにして入り込むおそれがある。しか
も、ゲートカットピンを移動させる場合でも、またコア
型を移動させる場合でも、ガラスが冷却されて、実質的
に固形状態になるまで、ゲートカット状態に維持しなけ
ればならない。そうすると、摺動部内に入り込んだガラ
スも固形化してしまう。このために、成形型本体が冷却
された後に、ゲートカットピンを抜き出そうとしても、
このゲートカットピンがスティック状態になり抜き出せ
なくなるおそれがあるし、またコア型と胴型との間の分
離が不能になることにもなる。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、キャビティ内に供給さ
れたガラスが完全に固形化した後に、しかも光学部品成
形品が成形型内に配置された状態でゲートカットを行え
るようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、成形型に、転写面を有するキャビテ
ィを設けると共に、溶融ガラスの射出ノズルが接離され
る注入口に通じるスプルを形成したものであって、前記
成形型には、前記スプルと前記キャビティとを接続部を
含み、少なくともこのスプルの一部を構成し、一端が成
形型の端面に臨むゲート形成部材を装着し、このゲート
形成部材の端面に振動発生手段に当接させて、この振動
発生手段により加振する構成としたことをその特徴とす
るものである。

【００１０】ゲート形成部材の作動によるゲートカット
は、キャビティ内に供給されたガラスが溶融状態の時に
行うのではなく、冷却されて固形化した後に行う。この
ために、レンズ成形装置においては、成形ステージと冷
却ステージとを分けている場合には、冷却ステージに振
動発生手段を設ける。また、冷却ステージから取り出し
た後にゲートカットを行うことも可能である。

【００１１】成形型には、単一のキャビティを設ける場
合と、複数のキャビティを設ける場合とがある。複数の
キャビティを有する成形型にあっても、単一の注入口が
設けられ、この注入口から各キャビティのゲートとスプ
ルとの間にはランナが設けられて、このランナを介して
キャビティとスプルとが連通される。この場合には、ゲ
ート形成部材は、全てのキャビティのゲートと、少なく
ともランナの全部または一部とを含む位置に設ける。ま
た、成形型にはキャビティが設けられる関係から、複数
の部材で構成される。例えば、上型と下型とから構成す
ることが可能であるが、このように構成した場合には、
上型または下型に貫通する開口部を形成して、この開口
部にゲート形成部材を装着する。そして、ゲート形成部
材の端面にスプルやランナの一部を構成する溝を設ける
構成とすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態について説明する。まず、図１に押出成形に
よるレンズの成形装置の概略構成を示す。この図１にお
いては、ガラス供給部１から溶融したガラスを成形型１
０に供給してレンズを成形する構成としたものが示され
ている。

【００１３】ガラス供給部１を構成するるつぼ２にはヒ
ータ３が装着されており、このヒータ３でるつぼ２を加
熱することより、るつぼ２内のガラスは溶融状態になる
ように調整されている。そして、るつぼ２内におけるガ
ラスの温度を均一化するために攪拌部材４が装着されて
いる。るつぼ２は連通路５によりシリンダ６と連通して
おり、このシリンダ６の先端には射出ノズル７が設けら
れている。ヒータ３は、るつぼ２から連通路５及びシリ
ンダ６、さらに射出ノズル７に至るまで設けられてお
り、これによって射出に至るまでガラスの粘度が厳格に
管理されるようになっている。シリンダ６にはプランジ
ャ８が摺動可能に装着されており、このプランジャ８を
シリンダ６内に押し込むことによって、溶融ガラスを所
定の圧力で所定量供給できるようになっている。

【００１４】成形型１０は、図２及び図３に示したよう
に、上型１１と下型１２とから構成され、上型１１と下
型１２とは接合させて、所定の型締めを行うようにして
アセンブルされる。上型１１と下型１２との接合部には
キャビティ１３が形成され、これら上型１１及び下型１
２のキャビティ１３を構成する面は所定の曲面形状とな
った転写面１１ａ，１２ａとなっている。従って、キャ
ビティ１３は成形されるレンズ形状に対応する形状とな
り、このキャビティ１３内に溶融ガラスを供給して冷却
すると、転写面１１ａ，１２ａが転写された表面形状を
有するレンズが成形される。ただし、キャビティ１３の
外周は完全な円形状ではなく、一部が直線状となったＤ
カット部１３ａが設けられる。キャビティ１３に溶融ガ
ラスを導入するために、上型１１と下型１２との接合部
にスプル１４が形成される。スプル１４の一端は成形型
１０の側面に開口した注入口１４ａとなり、また他端は
キャビティ１３のＤカット部１３ａに接続されたゲート
１５となっている。

【００１５】射出ノズル７はスプル１４の注入口１４ａ
に対して接離可能となっている。射出ノズル７を注入口
１４ａに接続して、プランジャ８をシリンダ６内に押し
込むことによって、るつぼ２から供給される溶融ガラス
がスプル１４からゲート１５を経てキャビティ１３内に
注入される。キャビティ１３全体に隈なく溶融ガラスが
供給され、隙間や気泡等が生じないようにするために、
ガラスは成形型１０内に円滑に流入するように十分な流
動性を持たせ、かつプランジャ８によりキャビティ１３
内に供給される溶融ガラスに所定の圧力を加える。ここ
で、射出成形を行うのに必要な粘度状態はガラスの作業
点の粘度であり、具体的には１０² 〜１０⁴ poise 程度
の低い粘度である。キャビティ１３内のガラスを冷却し
て固形化した後に、成形型１０の上型１１と下型１２と
を分離することによって、レンズ成形品が取り出され
る。なお、キャビティ１３には溶融ガラスの供給時に内
部の空気を円滑に排出するために、空気抜き用の通路が
形成されるが、その図示は省略する。

【００１６】以上のようにして射出成形が行われると、
上型１１と下型１２の各転写面１１ａ，１２ａの形状が
転写されたレンズが成形されるが、スプル１４及びゲー
ト１５内のガラスは除去されないことから、キャビティ
１３におけるレンズの部分と、スプル１４及びゲート１
５が転写された形状の余剰部分が一体的に成形された成
形物が得られる。従って、レンズ成形品とするには、こ
の余剰部分を切断除去しなければならない。余剰部分は
ゲート１５のキャビティ１３への接続部分から切断する
ことであり、これがゲートカットである。

【００１７】ゲートカットを行うために、成形型１０の
上型１１には、その上端面から貫通する開口部２０が穿
設されており、この開口部２０にはゲート形成部材２１
が挿入されている。ゲート形成部材２１の下型１２への
対向面には溝２２が形成されている。この溝２２はスプ
ル１４の一部を構成するものであって、しかもスプル１
４のうちのキャビティ１３への接続部であるゲート１５
の部位を含むものである。ここで、ゲート１５はキャビ
ティ１３への開口部となる。ここで、このゲート１５の
通路断面積は、スプル１４の通路断面積と同じであって
も良いが、ゲート１５の通路断面積の方をある程度小さ
くする方がゲートカットを行う上で有利である。

【００１８】ゲート形成部材２１は上型１１の一部を構
成するものであり、しかもこのゲート１５及びスプル１
４の一部に振動を加えることによって、レンズ成形品の
部位と余剰部位とを分離する。このために、成形型１０
の上型１１の上面に振動発生手段２３が載置されて、そ
の加振部２３ａがゲート形成部材２１に当接して、この
加振部２３ａによりゲート形成部材２１を加振させるよ
うになっている。

【００１９】レンズ成形を行うに当っては、図４に示し
たように、予熱ステージＰ，成形ステージＭ及び２つの
冷却ステージ、即ち徐冷ステージＣ₁ と冷却ステージＣ
₂ を設け、成形ステージＭにはガラス供給部１が配置さ
れている。徐冷ステージＣ₁，Ｃ₂ のうち、徐冷ステー
ジＣ₁ は、キャビティ１３内のガラスが固形化するま
で、即ち転移点から歪み点の粘度状態となるまで、即ち
１０¹²ｐｏｉｓｅ〜１０^14.5ｐｏｉｓｅの粘度状態とな
るまで徐冷を行うものであり、また冷却ステージＣ₂ は
取り出し温度にまで成形型１０を冷却するものである。
振動発生手段２３は、冷却ステージＣ₂ に設けられる。
なお、冷却ステージＣ₂ の後に、ゲートカットステージ
を設けて、このゲートカットステージに振動発生手段２
３を配置しても良い。

【００２０】以上の構成において、まず、成形型１０を
予熱ステージＰに搬入して、溶融ガラスを供給する前の
段階で成形型１０を予熱する。この予熱はガラスの作業
温度、即ちガラスが１０² 〜１０⁴ poise の粘度状態と
なる温度乃至その近傍の温度とする。そして、予熱され
た成形型１０を成形ステージＭに移行させて、その側面
に開口している注入口１４ａを射出ノズル７に接続す
る。この状態で、プランジャ８を作動させることによっ
て、るつぼ２内の作業点の粘度となるまで溶融ガラスが
射出ノズル７を介して成形型１０のスプル１４からキャ
ビティ１３内に供給される。ここで、成形型１０をガラ
ス供給部１の射出ノズル７に接続する際に、この成形型
１０を安定的に保持するために、図示しないクランプ部
材によりクランプされ、かつこのクランプ部材にはヒー
タが内蔵されて加熱されるようになっている。従って、
溶融ガラスが所定の圧力で供給されても、ゲート形成部
材２１がその圧力で浮き上がるようなことはない。

【００２１】キャビティ１３内に完全に溶融ガラスが注
入された後、成形型１０は成形ステージＭから徐冷ステ
ージＣ₁ に移行させて、キャビティ１３内の溶融ガラス
の冷却を行う。この冷却を急速に行うと、ガラスが固形
化する際における収縮によるヒケ等が発生するおそれが
あるために、ガラス固形化するまでの間は徐冷ステージ
Ｃ₁ で徐冷を行い、レンズ成形品の形状安定性を図る。
さらに、ガラスが固形化した後に、冷却ステージＣ₂ で
取り出し温度にまで冷却する。

【００２２】冷却ステージＣ₂ に成形型１０が搬入され
て、この成形型１０が実質的に常温乃至常温近傍の温度
状態になるまで冷却されるが、この冷却を行っている間
に、振動発生手段２３を成形型１０の上型１１上に当接
させる。そして、この振動発生手段２３の加振部２３ａ
を、例えば２０Ｈｚ〜３０Ｈｚ程度の周波数の振動を加
える。そして、加振時間は例えば１〜３秒程度というよ
うに、極短いもので良い。固形化した成形物は、そのレ
ンズ成形部と余剰部との境界部が最も断面積が小さいた
めに、この部位に応力の集中するから、振動が加わるこ
とによって、この境界部の部位で切断されるようにして
分離される。これにより、ゲートカットが行われて、レ
ンズ成形品が形成される。

【００２３】とりわけ、スプル１４のゲート１５の開口
面積を絞ることによって、ゲート１５に相当する部位と
レンズ成形品との移行部に脆弱部ができるので、振動発
生手段２３により加振すると、より迅速に、しかも正確
にゲートカットを行うことができる。特に、キャビティ
１３には直線形状となったＤカット部１３ａが設けら
れ、ゲート１５はこのＤカット部１３ａの位置に開口し
ているから、この部位の外形形状の変化が大きく、しか
も形状の変化は直線的であるから、切断面は実質的に平
面形状となる。

【００２４】以上のように、ゲートカットをキャビティ
１３内に供給された溶融ガラスが固形化して、レンズ成
形品が形成された後に、しかも上型１１及び下型１２の
両転写面１１ａ，１２ａに規制された状態で加振を行
い、この加振による応力の集中部を切断するようにして
いるので、カット面の精度が極めて高くなる。また、ゲ
ート形成部材２１は、成形型１０に供給された溶融ガラ
スが完全に固形化する前の段階では静止状態に保持され
るから、ゲート形成部材２１と上型１１の開口部２０内
面との間に多少の隙間があっても、この隙間に溶融ガラ
スが入り込んでゲート形成部材２１がロックしてしまう
おそれはない。

【００２５】次に、図５及び図６は、本発明の第２の実
施の形態を示すものであって、この第２の実施の形態に
おいては、ガラス素材としては、完全に加熱溶融したも
のではなく、ガラスをロッド状に成形して、このロッド
ガラス３０の先端部分を溶融させて、キャビティに供給
するように構成したものを示す。また、成形型４０は同
時に複数個のレンズを成形できるようにしたものとす
る、なお、この実施の形態では２個のレンズを同時に成
形できるように構成したが、成形型により成形されるレ
ンズの数はこれに限らず、例えば３個，４個等というよ
うに、さらに多くすることもできる。

【００２６】図５に示したように、ロッドガラス３０は
ガラス供給ユニット３１に装着されるようになってい
る。ガラス供給ユニット３１は、ロッドガラス３０が収
納されるシリンダ部３１ａと、流体圧等の作用によりロ
ッドガラス３０を押動する加圧部３１ｂと、射出ノズル
３１ｃとから構成される。シリンダ部３１ａの先端側の
部位と、射出ノズル３１ｃの部位とにはヒータ３２が設
けられており、このヒータ３２によりロッドガラス３０
を加熱して溶融させるものである。ただし、ロッドガラ
ス３０が溶融するのは先端側の一部分であり、その基端
側の部位は固形状態に保たれている。

【００２７】成形型４０は、図６から明らかように、上
型４１及び下型４２とから構成され、これら上型４１と
下型４２との接合部には２箇所のキャビティ４３，４３
を形成する転写面４１ａ，４２ａが２箇所設けられてお
り、またこれら両キャビティ４３，４３にはスプル４４
が接続されている。スプル４４は、成形型４０の側面に
開口する単一の注入口４４ａから所定の長さ分の通路を
構成し、このスプル４４と、２つのキャビティ４３，４
３に通じるゲート４５との間はランナ４６により連通さ
せている。

【００２８】成形型４０の下型４２に開口部５０が設け
られており、この開口部５０にゲート形成部材５１が装
着されている。ゲート形成部材５１の上面部には略Ｔ字
状の溝５２が形成されており、この溝５２はスプル４４
の一部と、ランナ４６の全長部及びゲート４５を含むも
のである。また、開口部５０の下端部は拡径部５０ａと
なっており、またゲート形成部材５１の下端部は、この
拡径部５０ａの幅及び内径より厚み及び外径が小さい大
径部５１ａとなっている。これによって、ゲート形成部
材５１の大径部５１ａは開口部５０の拡径部５０ａの内
面とは非接触状態に保たれる。そして、下型４２の下部
側には振動発生手段５３が配置され、この振動発生手段
５３の加振部５３ａはゲート形成部材５１の下端面に当
接している。従って、振動発生手段５３を作動させた時
に、加振部５３ａと当接しているゲート形成部材５１の
大径部５１ａに振動が伝達されるが、この大径部５１ａ
は開口部５０の拡径部５０ａ内において、下型４２の内
壁に規制されることなく振動することになる。

【００２９】以上のように構成することにより、まずガ
ラス供給ユニット３１のヒータ３２を作動させて、ロッ
ドガラス３０の先端部分を加熱して溶融させた状態で、
射出ノズル３１ｃを成形型４０のスプル４４における注
入口４４ａと接続して、加圧部３１ｂによりロッドガラ
ス３０を押動する。これによって、溶融ガラスが射出ノ
ズル３１ｃから射出されて、スプル４４からランナ４６
及びゲート４５を介して両キャビティ４３内に溶融ガラ
スが供給されて、２個のレンズが同時に成形される。

【００３０】そして、冷却ステージにおいて、溶融ガラ
スを冷却することによって、レンズ成形品が固形化す
る。その後に、前述した第１の実施の形態で説明したと
同様に、振動発生手段５３を作動させて、加振部５３ａ
によりゲート形成部材５１を加振することによって、レ
ンズ成形部とＴ字状の棒状となった余剰部とが分離する
ようにゲートカットが行われる。ここで、成形型４０に
は２箇所のキャビティ４３，４３が形成されているが、
これら各キャビティ４３により形成されるレンズ成形品
は同時にゲートカットがなされることになる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、成形型
において、スプルとキャビティとを接続部を含み、少な
くともこのスプルの一部を構成する部位に開口部を形成
して、この開口部にゲート形成部材を設けて、振動発生
手段で加振する構成としたので、成形型におけるキャビ
ティ内に供給されたガラスが完全に固形化した後に、し
かも光学部品成形品が成形型内に配置された状態で、キ
ャビティ内において成形された光学部品と、スプルから
ゲートの内部におけるガラスとの間のゲートカットを確
実に行うことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す光学部品成形
装置の全体構成図である。

【図２】成形型の一例を示す縦断面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】光学部品成形装置により光学部品を形成する工
程を示す説明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す光学部品成形
装置の全体構成図である。

【図６】ゲートカットを行う機構の構成説明図である。

【符号の説明】

１ガラス供給部１０，４０成形型１１，４１上型１２，４２下型１１ａ，１２ａ，４１ａ，４２ａ転写面１３，４３キャビティ１４，４４スプル１４ａ，４４ａ注入口１５，４５ゲート２０，５０開口部２１，５１ゲート形成部材２２，５２溝２３，５３超音波加振装置３０ロッドガラス３１ガラス供給ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形型に、転写面を有するキャビティを
設けると共に、溶融ガラスの射出ノズルが接離される注
入口に通じるスプルを形成したものにおいて、前記成形
型には、前記スプルと前記キャビティとを接続部を含
み、少なくともこのスプルの一部を構成し、一端が成形
型の端面に臨むゲート形成部材を装着し、このゲート形
成部材の端面に振動発生手段に当接させて、この振動発
生手段により加振する構成としたことを特徴とする光学
部品成形装置。
【請求項２】前記振動発生手段は、前記成形型の冷却
ステージに配置されて、前記キャビティ内に供給された
ガラスが固形化した後に前記ゲート形成部材を加振する
構成としたことを特徴とする請求項１記載の光学部品成
形装置。
【請求項３】前記成形型には複数のキャビティが設け
られ、前記注入口は１箇所設けて、この注入口を備えた
スプルを各キャビティに連通させるランナを設け、前記
ゲート形成部材は、これらランナの各キャビティへの接
続部を含む位置に設ける構成としたことを特徴とする請
求項１記載の光学部品成形装置。
【請求項４】前記成形型は上型と下型とから構成し、
前記ゲート形成部材は、上型または下型を貫通するよう
に設けた開口部に装着され、その端面に前記スプルの一
部を構成する溝を形成したことを特徴とする請求項１記
載の光学部品成形装置。