JPS61290024A - プラスチツクレンズ成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラスチックの射出成形用金型に係り、特に
、プラスチックレンズ玉を成形するためのプラスチック
レンズ成形用金型に関する。

〔発明の背景〕

ＶＴＲ用ビデオカメラに用いられるレンズとしては近年
プラスチックレンズ玉が多用されている。それらプラス
チックレンズ玉は、一般に射出成形によって成形されて
おり、そのレンズ玉の精度のほとんどが成形する金型に
よって決定される。

プラスチックレンズ玉の成形平頭を簡単に説明すると、
先ず、プラスチックを流動可能な温度まで加熱し、レン
ズ成形用キャビティに所定体積を充填した後、キャビテ
ィを構成する一部を駆動源によって駆動して、充填した
プラスチックの体積を圧縮する。そして、充填したプラ
スチックが冷却し固化した後、キャビティからそのプラ
スチックをレンズ玉として離壓する。

以上で、成形サイクルの１サイクルが終了するわけであ
る。

さて、プラスチックレンズ玉の成形にはいくつかの方法
が提案されているが、基本的には「温度」、「圧力」を
制御パラメータとして、全型内樹脂を高圧高温領域から
大気圧室温領域まで制御するものである。ここでは本発
明に関連する「温度」について説明する。

一般的な射出成形品、例えば精度がそれほど重要視され
ない意匠部品や機構部品では、成形品の外観や成形サイ
クルに重点が置かれる。このため、第２図に示すように
、金型温度は一定に保持されている。

一方、レンズ玉のように厚肉であり、厚肉部と薄肉部の
肉厚比が大きい成形品では、レンズ内部の温度を正確に
制御することが要求される、第３図及び第４図はそれぞ
れレンズ中心断面に於けφ温度分布の状況を等混線にて
示した模式図である。

即ち、レンズ玉のような成形品では、第３図に示すよう
に、冷却過程に於けるレンズ内の温度分布が、Ｖンズ中
心２１の厚肉部＃など高く、薄肉部２２及び表層部２３
では、温度が低いという、アンバランスを生じやすく、
それゆえレンズ内部の温度を正確に制御しないと、この
アンバランスに伴う体積収縮差によりレンズ表面の面精
度に悪影響を及ぼすからである。例えば、第５図に示す
様な温度差を有したままプラスチックが固化したとする
と、レンズ玉の厚肉表層部にヒケ２４が発生する。即ち
、これは、比較的温度の高い中心部２１が最後に固化す
るため、これに伴う体積収縮代をレンズ表層部から補う
ために起るものである。

又、一方では、第４図に示すように、冷却過程に於ける
何等かの影響により、ホットスポット２５（レンズ内で
最も温度の高い場所）が、レンズ中心からずれる場合も
ある。この場合には前記した表層部のヒケが中心部より
外れ、非対称な部分２６にヒケを発生させることになる
。この欠陥は光学的にはアスと称され、中心部に発生す
るヒケより光学性能への影響が大きい。

以上述べた様に、レンズ内温度分布の不均一性は、レン
ズの成形精度と深い係わりを有する。

この様な不均一性を排除するためには、金型温度を精度
よく制御する必要がある。金型温度の制御方式として（
ｉ、第５図〜第７図に示すような種々の温度パターンが
提案されている。

例えば、第５図は■＠θで１サイクルを表わした図であ
るが、■の金型温度で溶融樹脂（プラスチック）が金型
内に充填され、＠で冷却工程に入いる。■で冷却が終了
し、レンズ成形品が取出される共に、昇温工程のとなり
、■で１サイクルが終了する。該制御方式は、小物レン
ズ等に好適な制御方式である。第６図、第７図は別の制
御方式であるが、第５図同様、各工程（■〜６）を通Ｉ
−で充填、冷却、加熱が行われる。いずれの制御方式に
於いても最も重要な点は、レンズ表面にヒケを発生させ
ないために、各工程に於いて金型温度を正確に１つ非対
称温度分布とならないように制御することである。

特に非対称なレンズ面精度の劣化（アス）は、レンズの
光学性を著しく損うものである。

該アスの発生を押える最も効果的な方法は、制御すべき
金型自体の非対称性を排除することである、 ところで、一般的な従来の射出成形用金型は、キャビテ
ィを構成する入駒部と、該入駒部を保持する架体部と、
からなっている。入駒部の形状は、おおむね製品の形状
によって決まるが、大別して四角柱か円柱で製作される
。該入駒部はキャビティや冷却孔等が加工された後、直
方体の形状をした架体部に嵌込まれて金型を構成するが
、その金型全体重量に占める架体部の割合は極めて大き
い。

この様ｌこして構成されている金型の金型温度を制御す
る場合、本来、製品に＠着した入駒部だけを行えば良く
、架体部の温度制御は不必要である６、シかしながら、
製品精度を向上するためには、金型全体の温度均一化が
不可欠であるので、架体部についても何らかの温度制御
を行わなければならない。

しかし、フ゛ラスチックレンズ玉のように、金型温度を
時間と共（こ制御しなければならない場合には、架体部
とキャビティ部とを同時に精度よく制御することＦｉａ
しい。何故なら、架体部は前述した様に金型全体重量に
占める割合が大きいので、その分架体部の熱容量も大き
いからである。しかも、この様に架体部の熱容量が大き
い為に、金型全体の温度均一性を保持しながら金型温度
の制御をしようとすると、必然的に成形サイクルを長く
せざるを得ない。レンズ玉成形時の成形サイクルは、そ
のレンズ玉コストとの係わりにおいて、重要なウェイト
を占めており、成形サイクルが長くなるということはそ
の分コストも高くなるということである０又、前述した
様に、プラスチックレンズ玉の成形においては、金型温
度の温度分布が対称性を有することが重要であり、金型
温度の制御は軸対称で付与することが望ましいわけであ
るが、その際、架体部の形状が直方体であるということ
が、極めて不利な条件となっている。即ち、直方体の角
部とそうでない部分とでは、例えば外気への熱放散率な
どが異なる為、加熱後に自然放置したとしても、その金
型の温度分布は軸対称とはならないからである。

以上の様な問題は多数個取りの際に更に顕著となる。即
ち、個々のキャビティの温度が互いに干渉したり、多数
個の入駒部を保持する為に架体部の体積も増加したりし
て、サイクル短縮等の多大な障害となっていた。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば、
特開昭５９−５４５３１号公報が挙げられる０ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決し、金型
の温度制御を軸対称的に高精度に行い、且つ成形サイク
ルを飛躍的に短縮するプラスチックレンズ成形用金型を
提供することにある０ 〔発明の概要〕 上記目的を達成するためｌこ、本発明では温度均一性や
成形サイクル短縮の阻害要因となっている架体部を排除
し、入駒部だけで金型機能を持たせると共に、その入駒
部の温度分布を軸対称分布とするためｌこ、入駒部から
構成される金型の全体の形状を円柱形状とし、金型温度
制御手段を軸対称に配置するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第８図を用いて説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第８図は第１
図のＡ−Ａ方向断面図、である。

第１図及び第８図に於いて、１はキャビティ。

２は固定型、３は可動型、３ａは入駒、４は鳳５．６は
固定及び可動の取付板である。又、７゜８，９は断熱材
、　１０．１１はヒートパイプ、１２はホットランナ−
ノズル、１２ａはホットランナ−ブツシュ、ノズル先端
１２ｂ　、　１３は入駒３ａを摺動加圧するための油圧
シリンダー、１４は固定型２と可動型３の位置合せを行
う案内ビン、１５はＺピンである。又、１６．１７はそ
れぞれ固定型２と可動型３の外周に構成したバンドヒー
タ、１８はランナー、１９はパーティング、２０は押出
板。

であるう 以上の構成からなる本実施例の射出成形金型の成形手順
を説明する。

成形機ノズル（図示せず）をホットランナ−ブツシュ１
２ａにタッチさせ、溶融プラスチックを射出すれば、そ
の射出と同期した電気信号を受けたホットランナ−ノズ
ル１２は、内蔵ヒータ（図示せず）で加熱され、該ノズ
ル先端１２ｂより、ランナー１８に溶融プラスチックが
射出さね、キャビティ１に至る。この後、油圧シリンダ
ー１６が作動し、入駒３ａをキャビティ１方向に前進さ
せ、所穴圧力によりキャビティ１内の溶融プラスチック
を押圧する。そのプラスチックが冷却し固化したのち、
固定型２と可動型５をノく一ティング１９より分離し、
エジェクト装置（図示せず）により押出板２０を前進さ
せ、キャビティ１内のプラスチックをレンズ玉としてキ
ャビティ１より離型する０これで、１サイクルが終了し
、又、次のサイクルに入いる。以下、同様の動作が行わ
れる。

第１図及び第８図に示す様に、本実施例における金型で
は、固定型２及び可動型６をそれぞれキャビティ１の中
心軸に対し同心円となる円柱形状とし、軸対称になるよ
うにしたために、温度分布が非対称となりにくい。

例えば、今、第１図に示す金型に溶融樹脂を充填し、金
型温度の制御を行わずに、単に自然放置したとしても、
溶融樹脂からの熱移動は、第８図において矢印で示す如
く放射状に伝熱され、該移動熱量は金型中心から等距離
の点に於いては等しくなる。すなわち、温度分布はその
等製線が同心円となる。ま九、金型の外周部から空気中
への熱放散率は、どの外周点に於いても等しくなる。従
来の直方体形状の金型では、この点において、前述した
様ζこ角部とそうでない部分との熱放散率が異るため、
自然放置状態でも温度は軸対称とならない。

従って、以上の様な構造となっているから、第８図に示
す如く、金型湿灰を制御するヒートパイプ１０を軸対称
に配置し、固定型２及び可動型ろを加熱するようにした
程合に於いても、該熱動は金型形状による影響を受ける
ことはない。

又、本男施偽：では、この様に軸対称金型（円柱金型）
となっているために、その外周にバンドヒータ１６．１
７をそれぞれ第８図に示す如くレンズそヤビデイ１の中
心軸に対し軸対称となるように配置することができる。

これにより、ヒータ１６．１７の加熱による熱伝過は同
心状に行われる。又、第１図及び第８図では図示してい
なりが、これらバンドヒータ１６゜１７の外周に更に断
熱材を軸対称となるように配置することもできる。この
様に断熱材を配置したとすれば、金型と外気との熱の授
受は極めて小さくなり、金型温度は、外気温の変動によ
る影響を受けずに、ヒートパイプ１０や、パン。ドヒー
タ１６．１７のみの制御に依存するようになる０尚、本
実施例では、金型の外周にノくンドヒータ１６．１７を
配したが、バンドヒータの代りにカートリッジヒータを
用い、そのカートリッジヒータの外周に同様の断熱材を
配するようにしたとしても、前記と同様の効果が得られ
る。

次に、本発明による多数個取り金型について第９図及び
第１０図を用いて説明する。

第９図は本発明の他の実施例を示す断面図、第１０図は
第９図のＢ−Ｂ方向断面図、である。

尚、本実施例では、４個取り金型の場合を例としている
。

第９図及び第１０図に示す様に、本実施例は、・第１図
に示した金型を４個、固定板５１の所定位置にそれぞれ
配置し固定したものである。本実施例では、従来の多数
個取り金型と異り、固定型２．可動型３を保持するため
の型板、受板を削除している。このため、各金型Ｃ，Ｄ
、Ｅ。

２間の熱伝導要素がなく、互い（こ温度的干渉を受けな
い。又、これにより、各金型を個々（こ精度良く制御で
きるばかりでなく、従来の多数個取りのように温度分布
が非対称とならない１゜又、本実施例のもう一つの特徴
としては、ホットランナ−５２を適用した点にある。第
９図に示す様に、ホットランナ−６２は、各金型のホッ
トランナ−ノズル１２５こ連動しており、射出時の信号
を受けて、ホットランナ−ノズル１２に内蔵されたヒー
タが加熱さｔｔｌ　ノズル１２の同日にある樹脂は瞬時
ｌこ浴解さｎ１ノズル先端１２ｂよりキーＸ′ビテイ１
内へ射出される。通常、ホットランナ−５２はヒータ；
こより力ｎ熱されており、ホットランナ−ノズル１２に
至る樹脂は常に溶融状態にある。したがって、各金型Ｃ
，Ｄ、Ｅ、Ｆにだ融樹脂が充填される際、その樹脂重債
及び射出圧はそれそ九等しくなり、従来よく用いられる
コールドランナーの欠点でめった流動アンバランスも発
生することがない０ 以上述べたように、本発明による金型は、軸対称性の温
度分布セ１ｊ御に威力を発揮するだけでなく、成形サイ
クル短縮に際してもその効果が大きい。これは、従来入
駒部の加熱に用いられていたヒータを、入駒部周囲に構
成できるようになったため、入駒部をそれほど大きくせ
ずに、入駒部だけで金型としての機能を持たせることが
可能となったためであり、又、これに伴い従来の架体部
を排除したため、力ｎ熱すべき金型重責が小さくなった
からである。特ｌこ多数個取りの際の架体部の目減り分
が大きく、〕・イサイクルかり能となった。

また、金型自体のコストも安価に製作することができ、
レンズコストの低減に顕著な効果を示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の金型における無駄な架体部を開
院し、金型全体の形状を直方体から円柱形状にすること
により、キャビティ部の温度分布を常に軸対称とするこ
とが可能となり、レンズ表面に発生していたアスを低減
することができる。まな、架体部の削除ｔこよりその分
の加熱冷却が不要となり、入駒部だけの加熱冷却となる
ため、成形サイクルが大幅に短縮することができる。更
に、多数個取り金型にした場合においては、各キャビテ
ィ間の伝熱干渉がないため、各キャビティ間の精度バラ
ツキも軽減でき、又、これと共に、各キャピテイのゲー
ト部にホットランナ−ノズルを配した場合は、ランナー
による流動アンバランスが軽減され、精度バラツキの少
ないレンズ玉を得ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は一般
的な射出成形品を成形する際の金型温度の変化を示すグ
ラフ、第３図及び第４図はそれぞれプラスチックレンズ
玉における温度分布と面精度との関係を説明するための
説明図、第５図乃至第７図はそれぞれレンズ玉を成形す
る際の金型温度の変化を示すグラフ、第８図は第１図の
Ａ−Ａ方向断面図、第９図は本発明の他の実施例を示す
断面図、第１０図は第９図のＢ−Ｂ方向断面図、である
。 符号説明 １・・・キャビティ　　　２・・・固定型６・・・可動
型　　　　　３ａ・・・入駒４・・・脚　　　　　　　
５．６・・・取付板１０、１１・・・ヒートパイプ １２・・・ホットライナーノズル １３・・・油圧シリンダー １６、１７・・・バンドヒータ １党δ図 梵２図 閉５図 力４図 兜５図 鍔間Ｃ＃〕 カフ図 時間（介） 児！３図 柴１０図 一イ１ １＆と−ツ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）プラスチックを流動可能な温度まで加熱し、レンズ
   成形用キャビティに所定体積を充填した後、該キャビテ
   ィを構成する一部を油圧等の駆動源により駆動して、充
   填された前記プラスチックの体積を圧縮し、プラスチッ
   クレンズを作成するプラスチックレンズ成形用金型に於
   いて、 該金型全体の形状を前記レンズ成形用キャ ビティの中心軸に対し同心円となる円柱形状としたこと
   を特徴とするプラスチックレンズ成形用金型。 ２）特許請求の範囲第１項に記載のプラスチックレンズ
   成形用金型に於いて、該金型の周囲に、金型温度制御の
   ためのヒータまたは、外気若しくは他部材との断熱を目
   的とした断熱部材を、それぞれ独立または併合して、連
   続的に設けたことを特徴とするプラスチックレンズ成形
   用金型。 ３）特許請求の範囲第２項に記載のプラスチックレンズ
   成形用金型に於いて、該金型の周囲に設けたヒータまた
   は断熱材の内側に、前記キャビティの温度を制御する熱
   媒体流路とヒータの両方、またはいずれか一方を設けた
   ことを特徴とするプラスチックレンズ成形用金型。 ４）特許請求の範囲第２項に記載のプラスチックレンズ
   成形用金型に於いて、固定側キャビティと可動側キャビ
   ティの中心軸を一致させる案内ピンと、ゲート突出し用
   Ｚピンと、キャビティ加圧機構及びＺピンを複起させる
   リターンピンとホットランナーノズルとを、前記ヒータ
   または断熱部材より内側に、一個又は複数個配したこと
   を特徴とするプラスチックレンズ成形用金型。 ５）特許請求の範囲第４項に記載のプラスチックレンズ
   成形用金型を、同一取付板に複数個配したことを特徴と
   するプラスチックレンズ成形用金型。 ６）特許請求の範囲第５項に記載のプラスチックレンズ
   成形用金型に於いて、配された複数個の金型への加熱し
   たプラスチックの供給は、同一のホットランナーにより
   行うことを特徴とするプラスチックレンズ成形用金型。