JPH1081526A

JPH1081526A - 光学部品成形装置

Info

Publication number: JPH1081526A
Application number: JP25088196A
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

Abstract

(57)【要約】【目的】スプルとキャビティとの間に、このスプルよ
り通路断面積が小さくなったゲートを設け、射出成形後
のガラスのうち、このゲートに位置する部位を他の部位
より脆弱化させて、ゲートカットがより容易に行えるよ
うにする。【構成】溶融ガラスの射出成形により成形型１０のキ
ャビティ１３内でレンズが成形されるが、キャビティ１
３のレンズの部分と、スプル１４及びゲート１５の余剰
部分が一体的に成形される。ゲート１５は通路断面積が
最も小さく、最も脆弱な部位であり、またこのゲート１
５に極めて近い位置に設けた流路１６に冷媒を流すこと
により、ゲート１５の部分のガラスを他の部位より早く
冷却して固形化させて、レンズ成形品の部分と余剰部分
との間を切断するゲートカットを容易に行える。

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。従っ
て、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分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、加熱状態になって
いる部材を摺動変位させるための駆動機構を設ける必要
があり、このために成形装置の構成が複雑になる等の問
題点がある。また、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、可動部材を設けること
なく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
る注入口からのスプルを前記キャビティに連通させるた
めに、このスプルより通路断面積が小さくなったゲート
を設け、射出成形後のガラスのうち、このゲートに位置
する部位を他の部位より脆弱化させる構成としたことを
その特徴とするものである。

【００１０】例えば、レンズ等の光学部品は、その全面
が有効面として用いられるのではなく、外周側の一部に
レンズとして機能しない部分がある。そこで、射出成形
を行うには、レンズの外径を完全な円形状とするのでは
なく、外周縁の一部が直線状となった、所謂Ｄカット部
を形成して、このＤカットの部位にゲートを形成する。
これによって、光学部品の成形を行った後、ゲートカッ
トを行った部位の形状に多少の誤差が生じても、光学機
器に装着する際に格別の不都合はない。

【００１１】成形後において、ゲートに位置するガラス
を急速に冷却すると、その部分が局部的に熱収縮を起こ
す。ゲートはスプルの部位より通路断面積が小さく、脆
弱な状態になっているから、局部的な熱収縮に起因する
応力がこのゲートの部位に集中して、さらに脆弱化が進
み、格別の外力を加えなくても切断されることになる。
このためには、ゲートの近傍には、このゲート内に位置
するガラスを急速に冷却するための冷媒を供給する冷媒
供給流路を設ける構成とすれば良い。また、特に、ゲー
トの形状として、スプル側からキャビティ側に向けて通
路断面積が連続的に縮小するテーパ状の通路となし、キ
ャビティへの連通部分のガラスの形状としては、略Ｖ字
状の切り込みが入った状態になる。従って、冷却時に、
この部位における応力の集中が極めて大きくなり、さら
に容易に、しかも円滑にゲートカットが行われる。

【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に射出成形に
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、るつぼを用いたガラス供給部１から溶融したガ
ラスを成形型１０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。ただし、ガラス供給部として
は、これ以外にも、前述した自己消耗型ガラスロッドを
用いる方式も採用できる。また、成形型としては、１個
のレンズを成形するように構成したものを示すが、２個
以上のレンズ等の光学部品を同時に成形できるように、
２以上のキャビティを持った成形型も用いることができ
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。ここで、ゲート１５は、スプル１４
より通路断面積が小さく、しかも成形されるレンズの厚
みより小さな開口径を有する。

【００１５】射出ノズル７はスプル１４の注入口１４ａ
に接続される。そして、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１
２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。ここで、成形
物全体のうち、ゲート１５に相当する部位は最も断面積
が小さい。従って、ガラスが完全に固形化した後には、
ゲート１５の部位が最も脆弱な部分であり、この部位に
衝撃を加えると、この脆弱部分が容易に切断されて、レ
ンズ成形品の部位と余剰部分とが切り離される。このよ
うに、ゲートカットをより容易に行うには、成形物のう
ちのゲート１５をより脆弱なものとすれば良く、このた
めにはゲート１５の通路断面積をできるだけ絞れば良
い。ただし、ゲート１５の開口径を小さくしすぎると、
成形品の表面に流線模様が生じる等といった不都合があ
るので、成形品の品質が保持できることを条件として、
できるだけゲート１５を絞るのが好ましい。

【００１７】ところで、ゲートカットは必ずしも成形型
１０から取り出した後に行わなくとも、成形型１０内で
ガラスを冷却する間に実質的なゲートカット状態を作り
出すことも可能である。このガラスの冷却中にゲートカ
ットを行うためには、成形型１０を図４に示したように
構成すれば良い。即ち、成形型１０におけるゲート１５
に極めて近い位置に、上型１１から下型１２に貫通する
流路１６を設け、この流路１６には冷媒供給ノズル（図
示せず）が着脱可能に接続されるように構成する。ここ
で、成形型１０に溶融ガラスを注入する際には、成形型
１０及びるつぼ１は窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気下
に置かれる。従って、供給される冷媒としては、窒素ガ
ス（Ｎ₂ ガス）またはフォーミングガス（９８％のＮ₂
と２％のＨ₂ との混合ガス）を用いる。また、この冷媒
の温度としては、ガラスの歪み点（約１０^14.5ｐｏｉｓ
ｅ）の温度より２０℃低い温度とする。ここで、ガラス
の歪み点の温度は用いられるガラスの組成により異な
る。

【００１８】以上のように構成することによって、成形
型１０に溶融ガラスが注入された直後または遅くともガ
ラスが転移点（約１０¹²ｐｏｉｓｅ）に冷却されるまで
の間に、成形型１０に形成した流路１６内に冷媒を流通
させて、成形型１０内に注入されたガラスのうち、最も
通路断面積の小さなゲート１５の部分のガラスが他の部
位より早く冷却して固形化することになる。この結果、
ゲート１５内のガラスとキャビティ１３内のガラスとの
間に熱収縮の度合いに差異が生じることになって、この
熱収縮時における応力がゲート１５に集中することにな
り、キャビティ１３内のガラス、即ちレンズ成形品の部
位と、ゲート１５の部位のガラス、即ち余剰部分との間
に亀裂が生じて、両者が分離するか、または僅かな外力
を加えただけで、レンズ成形品の部分と余剰部分との間
が容易に切断される。ここで、レンズ成形品の部位とゲ
ートの１５の部位との断面積の差は極端に大きく、しか
もゲート１５は直線状のＤカット部１３ａに連なるもの
であるから、確実にＤカット部１３ａとゲート１５との
境界部分に相当する位置に亀裂が生じる。

【００１９】また、前述したゲート１５を急速冷却する
ことによりゲートカットを行うに当っては、キャビティ
とゲートとの境界部が最も脆弱になるように構成するの
が好ましい。このためには、図５に示したように、スプ
ル１４側からキャビティ１３側に向けて連続的に通路断
面積が縮小するようにテーパ状となったゲート１５′を
形成する。これによって、ゲート１５′のキャビティ１
３への接続部分は、略Ｖ字状の切り込みが入った形状と
なる。従って、冷媒を流路１６に流して、キャビティ１
３の部分とゲート１５′の部分との間で、熱収縮に差異
が生じるようにした時に生じる応力は、ゲート１５′か
らキャビティ１３への移行部分に極端に集中し、少なく
とも成形型１０から成形品を取り出す時に僅かな外力を
加えただけで、キャビティ１３内におけるレンズ成形品
の部分と余剰部分との間が、確実に、しかも正確に切断
された状態になる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、スプル
とキャビティとの間に、このスプルより通路断面積が小
さくなったゲートを設け、射出成形後のガラスのうち、
このゲートに位置する部位を他の部位より脆弱化させる
構成としたので、ゲートカットがより容易に行えるよう
になり、特に成形型におけるゲートの近傍に、このゲー
ト内に位置するガラスを急速に冷却する冷媒供給流路を
設ける構成とすることにより、ガラスが冷却されていく
間に、自動的にゲートカットが行われる等の効果を奏す
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】成形型の縦断面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】他の形態の成形型を示す図３と同様の断面図で
ある。

【図５】成形型に設けられるゲートの他の形態を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ガラス供給部１０成形型１１上型１２下型１１ａ，１２ａ転写面１３キャビティ１４スプル１５，１５′ ゲート１６流路

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
入口からのスプルを前記キャビティに連通させるため
に、このスプルより通路断面積が小さくなったゲートを
設け、射出成形後のガラスのうち、このゲートに位置す
る部位を他の部位より脆弱化させ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】前記ゲートは光学部品のうちのＤカット
部に開口させ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】前記ゲートの近傍には、このゲート内に
位置するガラスを急速に冷却する冷媒供給流路を設ける
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】前記ゲートは、前記スプル側からキャビ
ティ側に向けて通路断面積が連続的に縮小するテーパ状
の通路で構成したことを特徴とする請求項３記載の光学
部品成形装置。