JPS6157166B2 - - Google Patents

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JPS6157166B2
JPS6157166B2 JP56181216A JP18121681A JPS6157166B2 JP S6157166 B2 JPS6157166 B2 JP S6157166B2 JP 56181216 A JP56181216 A JP 56181216A JP 18121681 A JP18121681 A JP 18121681A JP S6157166 B2 JPS6157166 B2 JP S6157166B2
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JP
Japan
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lens
specific volume
mold
compression
rate
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JP56181216A
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JPS5882725A (ja
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Masao Takagi
Kyoshi Wada
Seiichiro Shimomura
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/58Measuring, controlling or regulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016Lenses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラスチツクレンズの加熱圧縮成形方
法に係り、特に光学性能の向上を志向したプラス
チツクレンズの加熱圧縮成形方法に関するもので
ある。
大型且つ厚肉のプラスチツクレンズ、たとえば
投影型テレビジヨン受信機用投影レンズはその光
学的要求仕様により、加熱圧縮成形方法で製造さ
れている。
従来のプラスチツクレンズの加熱圧縮成形方法
の概略の工程を、第1図を使用して説明する。
第1図は、加熱圧縮成形方法によるプラスチツ
クレンズの成形方法を説明するための断面図であ
る。まず、第1図aに示すように、レンズ仕上が
り体積(肉厚H、外径Dとする)が同じで、圧縮
代として肉厚をΔHだけ大きくし、逆に外径をΔ
Dだけ小さくしたレンズに近似した形状を有する
レンズブランク1を準備する。つぎに加熱工程に
おいて、第1図bに示すように、成形金型2によ
りこのレンズブランク1の表面を加熱し、一定厚
さの流動層を形成させる。ついで圧縮工程および
冷却工程において、第1図cに示すように、レン
ズを加圧成形し、冷却することにより、第1図d
に示すレンズ3を製作する。
レンズ成形の最終工程である前記冷却工程にお
いては、成形金型2に冷却媒体を循環し、成形金
型2を介した熱交換によりレンズを冷却し固化・
賦型している。
ところで、従来技術においては、この冷却工程
の間、成形金型2を介してレンズに一定値の高圧
の圧縮圧力が負荷されていた(詳細後述)。この
結果、冷却工程におけるレンズ体積は、成形金型
2の温度およびレンズの温度の低下に伴い徐々に
減少し、冷却工程完了時において前記圧縮圧力が
開放される時点で急激な体積膨張を発生し、その
後に成形金型2から離型され、取り出されてい
た。このようにレンズの冷却が完了するまで高い
圧縮圧力が負荷された状態で成形されたのちに、
急激な体積膨張を発生するレンズの内部には、複
屈折により観測されるいわゆる内部歪の偏在(ア
ンバランス)が大きく発生し、各種の光学的収差
の発生原因となり、光学的性能の低下の原因にな
つていた。
本発明は、上記した従来技術の欠点を除去し、
光学的性能の優れたプラスチツクレンズを製造す
ることができる、プラスチツクレンズの加熱圧縮
成形方法の提供を、その目的とするもである。
本発明の特徴は、仕上がりレンズよりも肉厚が
大きく外径が小さいレンズブランクを成型金型の
キヤビテイ内へ投入し、加熱工程、圧縮工程を経
てプラスチツクレンズに成形し、冷却工程で前記
レンズに圧縮圧力を負荷した状態で冷却するよう
にしたプラスチツクレンズの加熱圧縮成形方法に
おいて、了め金型温度の低下率、レンズ比容積の
変化率を設定しておき、冷却工程開始時の金型温
度、レンズ比容積に対して前記低下率、変化率を
使用して演算した標準金型温度、標準レンズ比容
積と、金型温度、レンズ比容積の現在値とに基づ
いてレンズ比容積の偏差を演算し、前記偏差が0
になるようにレンズに負荷する圧縮圧力を可変的
に制御することより、金型パーテイング面の開き
量を徐々に変化させ、冷却工程の開始から離型時
までへのレンズ比容積が滑らかに変化するように
したプラスチツクレンズの加熱圧縮成形方法にあ
る。
実施例の説明に入る前に、本発明の基本的事項
を説明する。
本発明者等は、この発明を完成するに際して、
プラスチツクレンズの成形過程におけるレンズブ
ランクの体積、成形金型の冷却速度、成形金型の
温度(以下、金型温度という)、前記レンズブラ
ンクに負荷する圧縮圧力などの成形条件を種々に
変化させ、それに伴うレンズ比容積に係る金型パ
ーテイング面の開き量、レンズの光学的特性の観
測を行ない、前記成形条件とレンズの光学的特性
との相関性について詳細な検討を加えた。
その結果、予め金型温度の低下率、レンズ比容
積の変化率を設定しておき、冷却工程開始時の金
型温度、レンズ比容積に対し前記低下率、変化率
を使用して演算した標準金型温度、標準レンズ比
容積と、金型温度、レンズ比容積の現在値とに基
づいてレンズ比容積の偏差を演算し、前記偏差が
0になるようにレンズに負荷する圧縮圧力を可変
的に制御することにより、金型パーテインダ面の
開き量を徐々に変化させ、金型温度の低下に伴う
レンズ比容積が、前記冷却工程完了後の離型時ま
で滑らかに変化するように、制御することによ
り、光学的に優れたプラスチツクレンズを成形で
きることが把握された。
この検討結果を、第2図を使用してさらに詳細
に説明する。
第2図は、本発明の基本的事項を説明するため
の図であり、プラスチツクレンズの成形過程にお
ける状態量の変化を示すPVT線図である。
この第2図において、横軸はレンズ温度を、縦
軸はレンズ比容積とをそれぞれ目盛つたものであ
り、p(レンズ負荷する圧縮圧力、以下単に圧縮
圧力という)はパラメータである。またp=p1
大気圧を示し、p0,p1,p2,p3,p4の間には次の
間係がある。
p0<p1<p2<p3<p4 まず従来の成形過程を説明すると、レンズブラ
ンクは、加熱工程4において一定の圧縮圧力p1
(大気圧)の状態で加熱され、レンズ温度の上昇
に伴いレンズ比容積が増大する。つぎに圧縮工程
5においてレンズ温度一定の状態で加圧され、圧
縮圧力pの上昇に伴いレンズ比容積が減少し、圧
縮工程完了時点6に至る。さらに冷却工程7にお
いて圧縮圧力p3一定の状態で冷却され、レンズ温
度の低下に伴いレンズ比容積が減少し、冷却工程
完了時点8で急激な体積膨張を伴つて圧縮圧力は
大気圧p1に開放され、離型時点9に至る。
これに対して本発明の方法は、冷却工程の開始
時点すなわち圧縮工程完了時点6から離型時点9
までのレンズ比容積が、冷却工程7Aに沿つて滑
らかに変化するように、レンズに負荷する圧縮圧
力pを制御するようにしたものである。
この方法を実施する手段の一例を示すと、予め
所定の金型温度の低下率(=単位時間当りの温度
差)とレンズ比容積の変化率(=単位時間当りの
レンズ比容積)とを設定しておく。これら低下
率、変化率の大きさは、たとえば、一成形サイク
ルの所要時間を短くするために、離型時点の温度
が常温よりも高くなるように設定する。そして、
冷却工程開始時の金型温度、レンズ比容積と前記
低下率、変化率とを使用して演算した標準金型温
度、標準レンズ比容積と、金型温度、レンズ比容
積の現在値とに基づいて演算した“レンズ比容積
の偏差”が0になるように圧縮圧力pを制御する
ことにより、冷却工程時の金型パーテイング面の
開き量が徐々に変化し、その結果、レンズ比容積
が前記冷却工程7Aに沿つて滑らかに変化するも
のである。
本発明は、上記した基本的事項の解明に基づい
てなされたものである。
以下本発明の実施例を、この実施に供せられる
加熱圧縮成形装置の一例と併せて説明する。
第3図は、本発明の一実施例に係るプラスチツ
クレンズの加熱圧縮成形方法の実施に供せられる
加熱圧縮成形装置の一例を示す構成図、第4図
は、第3図に係る加熱圧縮成形装置によるレンズ
成形過程における金型温度、圧縮ラム変位、圧縮
シリンダ油圧および圧縮ラム速度の一例を示す特
性図である。
第3図において、2は成形金型、10は、成形
金型2に形成されているキヤビテイ、11は、キ
ヤビテイ10内へ投入されたレンズブランク1の
加熱および冷却に供せられる加熱媒体および冷却
媒体を通す金型温調流路である。12は、加熱圧
縮成形装置の固定型であり、この固定型12上に
前記成形金型2が載置されている。13は可動
盤、15は、その内部に圧縮ラム14を摺動自在
に収納し、この圧縮ラム14を駆動し、前記可動
盤13を介してレンズブランク1に圧縮圧力を負
荷する圧縮シリンダ、16は、電気油圧制御弁2
5を介して前記圧縮シリンダ15に圧油を供給す
る油圧発生源である。
19は、成形金型2のレンズ比容積に係る金型
パーテイング面の開き量を検出する変位センサ、
20は、この変位センサ19によつて検出された
信号を増幅する変位変換器、17は、レンズ温度
に係る金型温度を計測する温度センサ、18は、
この温度センサ17によつて検出された信号を増
幅する温度変換器、21は、冷却工程を3区間に
区分し、それぞれの区間における金型温度の低下
率を予め設定する標準金型温度設定器、22は冷
却工程の前記3区間におけるレンズ比容積の変化
率に係る金型パーテイング面の開き量の変化率を
予設定する標準レンズ容積設定器、23は、温度
センサ17で検出した冷却工程の開始時点の金型
温度をメモリし、この温度と、標準金型温度設定
器21で設定した金型温度の低下率とから現時点
の標準金型温度を計算し、、この標準金型温度と
温度センサ17で検出した現時点の金型温度との
偏差ΔTを計算し、この偏差ΔTを、レンズ比容
積に対する圧縮効果が等価となる金型パーテイン
グ面の開き量に係るレンズ比容積ΔVtに変換し
(第2図参照)、さらに、変位センサ19で検出し
た冷却工程開始時点の金型パーテイング面の開き
量をメモリし、このパーテイング面の開き量と、
標準レンズ容積設定器22で設定した金型パーテ
イング面の開き量の変化率とから現時点の標準レ
ンズ比容積を計算し、この標準レンズ比容積と変
位センサ19で検出した現時点の金型パーテイン
グ面の開き量に係るレンズ比容積との偏差ΔVv
を計算し、前記ΔVtとΔVvとの和(=レンズ比
容積の偏差)すなわち制御信号を発するコントロ
ーラ、24は、コントローラ23からの制御信号
を増幅するパワー増幅器、25は、パワー増幅器
24からの制御信号を作動油の状態量に変換し、
前記レンズ比容積の偏差=ΔVt+ΔVvが0にな
るように、油圧発生源16から圧縮シリンダ15
への供給油の圧力および流量を制御する電気油圧
制御弁である。
このように構成した加熱圧縮成形装置の動作
を、第3,4図を使用して説明する。
まず成形金型2は、第4図に示すように、金型
加熱工程26において、金型温調流路11に供給
される加熱媒体により昇温される。形成金型2が
所定の温度まで昇温した時点aで、レンズブラン
ク1がキヤビテイ10に投入され、b時点で可動
盤13のキヤビテイ面がレンズブランク1の表面
に当接し、加熱工程27において流動層が形成さ
れる。その後、圧縮工程28において加圧、成形
され、冷却工程29を経由してプラスチツクレン
ズが製作され、c時点で離型される。
レンズの冷却工程29において、レンズの冷却
源である金型温度を温度センサ17で計測し、こ
れを温度変換器18で増幅し、コントローラ23
で、その値と、標準金型温度設定器21で設定し
た金型温度の低下率と冷却工程の開始時点の金型
温度とから計算した標準金型温度との偏差ΔTを
求め、これをレンズ比容積に対する圧縮効果が等
価となる金型パーテイング面の開き量に係るレン
ズ比容積ΔVtに変換し、一方、金型パーテイン
グ面の開き量を変位センサ19で計測し、これを
変位変換器20で増幅し、前記コントローラ23
で、その値と、標準レンズ容積設定器22で設定
した金型パーテイング面の開き量の変化率と冷却
工程の開始時点の金型パーテイング面の開き量と
から計算した標準レンズ比容積との偏差ΔVvを
計算し、前記ΔVt+ΔVvが0になるように、油
圧発生源16から圧縮シリンダ15へ供給する圧
油の圧力および流量を制御することにより、冷却
工程の開始から離型時までのレンズ比容積が滑ら
かに変化するように、レンズに負荷する圧縮圧力
の大きさを逐次制御しながら冷却工程を継続し、
金型温度が予め設定した温度(第4図におけるc
点)になつたとき冷却工程を完了し、離型を行な
い、成形金型2内に成形されているレンズを取出
す。
以上述べたように本実施例によれば、光学的特
性に重要な影響を及ぼす冷却工程時のレンズ比容
積が、冷却工程の開始から離型時まで滑らかに変
化するように、レンズに負荷する圧縮圧力を制御
するようにしたので、次の効果がある。
(イ) 内部歪みの偏差がほとんどなく、光学的性能
の優れたプラスチツクレンズを成形することが
できる。
(ロ) 冷却工程完了時点において急激な体積膨張を
生ずることなく、寸法精度の優れたプラスチツ
クレンズが得られる。
(ハ) 金型温度の低下率、レンズ比容積の変化率を
選択することにより、一成形サイクルの所要時
間を短くすることができるので、プラスチツク
レンズの生産性が向上する。
なお、本実施例においては、予め金型温度の
低下率、レンズ比容積の変化率を設定してお
き、冷却工程開始時の金型温度、レンズ比容積
に対して前記低下率、変化率を使用して演算し
た標準金型温度、標準レンズ比容積と、金型温
度、レンズ比容積の現在値とに基づいてレンズ
比容積の偏差を演算し、この偏差が0になるよ
うにレンズに負荷する圧縮圧力を可変的に制御
するようにしたが、予め現在時にいたる時間経
過後の推定標準金型温度、推定標準レンズ比容
積を設定しておき、これら推定標準金型温度、
推定標準レンズ比容積と、金型温度、レンズ比
容積の現在値とに基づいてレンズ比容積の偏差
を演算し、この偏差が0になるようにレンズに
負荷する圧縮圧力を可変的に制御するようにし
てもよい。
以上詳細に説明したように本発明によれば、光
学的性能、寸法精度の優れたたプラスチツクレン
ズを製造することができる、生産性の高い、プラ
スチツクレンズの加熱圧縮成形方法を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、加熱圧縮成形法によるプラスチツク
レンズの成形方法を説明するための断面図、第2
図は、本発明の基本的事項を説明するための図で
あり、プラスチツクレンズの成形過程における状
態量の変化を示すPVT線図、第3図は、本発明
の一実施例に係るプラスチツクレンズの加熱圧縮
成形方法の実施に供せられる加熱圧縮成形装置の
一例を示す構成図、第4図は、第3図に係る加熱
圧縮成形装置によるレンズ成形過程における金型
温度、圧縮ラム変位、圧縮シリンダ油圧および圧
縮ラム速度の一例を示す特性図である。 1……レンズブランク、2……成形金型、3…
…レンズ、4,27……加熱工程、5,28……
圧縮工程、7A,29……冷却工程、10……キ
ヤビテイ、15……圧縮シリンダ、17……温度
センサ、19……変位センサ、21……標準金型
温度設定器、22……標準レンズ容積設定器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 仕上がりレンズよりも肉厚が大きく外径が小
    さいレンズブランクを成形金型のキヤビテイ内へ
    投入し、加熱工程、圧縮工程を経てプラスチツク
    レンズに成形し、冷却工程で前記レンズに圧縮圧
    力を負荷した状態で冷却するようにしたプラスチ
    ツクレンズの加熱圧縮成形方法において、予め金
    型温度の低下率、レンズ比容積の変化率を設定し
    ておき、冷却工程開始時の金型温度、レンズ比容
    積に対して前記低下率、変化率を使用して演算し
    た標準金型温度、標準レンズ比容積と、金型温
    度、レンズ比容積の現在値とに基づいてレンズ比
    容積の偏差を演算し、前記偏差が0になるように
    レンズに負荷する圧縮圧力を可変的に制御するこ
    とにより、金型パーテイング面の開き量を徐々に
    変化させ、冷却工程の開始から離型時までのレン
    ズ比容積が滑らかに変化するようにしたことを特
    徴とするプラスチツクレンズの加熱圧縮成形方
    法。
JP18121681A 1981-11-13 1981-11-13 プラスチツクレンズの加熱圧縮成形方法 Granted JPS5882725A (ja)

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