WO2002102570A1 - Procede de production de lentille plastique et presse a injecter - Google Patents

Description

明 細 書 プラスチックレンズの製造方法及び射出成形金型 技術分野

光学機器等に用いられるプラスチックレンズの製造方法及び射出成形金 型に関する。 背景技術

射出成形によって成形するプラスチックレンズの光学面にヒケを発生さ せないようにする従来の方法は、 射出成形の際に、 一旦、 射出成形金型の キヤビティに樹脂を充填させた後、 樹脂の収縮を補正するように外部より 圧力を加える種々の方法がある。

それらを大別すると、 プラスチックレンズの光学面を直接加圧する直接 加圧方法と、 プラスチックレンズの光学面の外部周縁部に圧力を加えて間 接的に加圧する間接加圧方法等がある。

直接加圧方法には、 二段階型締め機能を有する射出圧縮成形機を利用す る方法や、 別置きの油圧ユニッ ト等の動力を利用して、 射出成形金型内で レンズ光学面を形成する可動側コアや固定側コアを動作させ、 それらの間 に充填された樹脂を直接加圧する方法等がある。

間接加圧方法には、 射出成形金型内にプラスチックレンズの光学面の外 部周縁部に樹脂溜りを設けて、 レンズの光学面を形成する可動側コアや固 定側コアは固定したままで、 樹脂溜りを加圧することによって、 プラスチ ックレンズを間接的に加圧する方法がある。

しかしながら、 直接加圧方法では、 レンズ光学面の転写精度は良いが、 射出成形機の樹脂計量のバラツキ等により、 レンズ厚み方向の寸法精度に バラツキが生じ、 高精度のプラスチックレンズを安定的に得られない。 また、 間接加圧方法では、 加圧ポイントが光学面の外部になるが故に、 樹脂の冷却固化が最も遅れて進行しヒケの発生し易いレンズの肉厚部への 充分な圧力補給が得られず、 可動側コアや固定側コアのレンズ光学面の正 確な転写面が形成され難い。

更に、 前記従来のいずれの方法においても、 樹脂の冷却収縮にともなう ヒズミを緩和するため、 射出成形金型の金型温度を樹脂の熱変形温度前後 に設定して、 徐々に冷却固化させる必要がある。 金型温度の設定を成形加 ェの限界近くまで上げて射出成形を行うことにより、 成形サイクルが大幅 に長くなるばかりでなく、 離型時にプラスチックレンズの変形や変形によ る残留ヒズミにも配慮する必要がある。

したがって、 本発明は、 レンズ厚み方向の寸法精度のバラツキを無くし、 射出成形金型を構成する可動側コアや固定側コアのレンズ光学面の正確な 転写を可能にし、 金型温度をより低く設定して成形サイクルを短縮してコ スト低減を図ることができる高精度で安価なプラスチックレンズの製造方 法及び射出成形金型を提供することにある。 発明の開示

本発明者は、 前記課題を解決すべく検討した結果、 射出工程を多段制御 し得る射出成形機を使用して、 前期射出と後期射出に時間差を設けられる ように成形条件を設定し、 前記射出成形機に同期する射出成形金型におい て、 冷却固化が最も遅れて進行するスプル一に着目し、 前期射出時には後 期射出の溶融樹脂通路を遮蔽してプラスチックレンズの前期射出成形部を 形成し、 後期射出時にはスプルーの中心部の溶融樹脂を再流動させて後期 射出の溶融樹脂通路を開放しつつ、 前期射出成形部の下に後期射出成形部 となる空隙を生じさせて後期射出を行う同一ショット内時間差二重成形方 法を見出し、 第 1の本発明に達した。

すなわち、 第 1の本発明は、 光学機器等に用いられるプラスチックレン ズの製造方法であって、 該製造方法は、 射出工程を多段制御し得る射出成 形機を使用して、 前期射出と後期射出に時間差を設けられるように成形条 件を設定し、 前記射出成形機に同期する射出成形金型において、 前期射出 時には、 後期射出の溶融樹脂通路を遮蔽できるように、 レンズ光学面を形 成する可動側コアとスプル一下部のェジェクタピンを連動して浮上させ、 前期射出を施してプラスチックレンズの前期射出成形部を形成し、 後期射 出時には、 前記浮上を解除すると共に、 後期射出を施してスプルーの中心 部の溶融樹脂を再流動させて、 スプルー下部を破断させながら前記可動側 コアとスプルー下部のェジェクタピンを下降させ、 後期射出の溶融樹脂通 路を開放しつつ前期射出成形部の下にプラスチックレンズの後期射出成形 部となる空隙を生じさせ、 後期射出成形部を前期射出成形部と一体化して プラスチックレンズに形成することを特徴とするプラスチックレンズの製 造方法にある。

この本発明に係るプラスチックレンズの製造方法によれば、 前期射出に よって形成された前期射出成形部が冷却固化に向かって内部収縮しつつあ る適切な夕イミングに後期射出を施して、 後期射出成形部を適正にオーバ ーパキングさせることにより、 前期射出成形部の収縮ヒズミを開放させた 上にその後の冷却固化による収縮分を見込んで蓄圧することができ、 レン ズ光学面のヒケの発生を著しく抑えることができる。

また、 本発明者は、 プラスチックレンズを射出成形する、 射出工程を多 段制御する射出成形機に使用される射出成形金型において、後期射出時に、 スプルー下部を破断させ易くすると共に、 前期射出のスプルーロック部の 冷えた樹脂を後期射出の溶融樹脂通路に持ち込まないようにするために、 先端が Z溝加工されたェジェク夕ピンが効果的であることを見出し、 第 2 の本発明に達した。

すなわち、 第 2の本発明は、 前述したプラスチックレンズの製造方法に 用いられる射出成形金型であって、 該射出成形金型は、 スプルー下部のェ ジェク夕ピンが、 先端が Z溝加工されたェジェクタピンで形成されている ことを特徴とする射出成形金型にある。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明に係るプラスチックレンズの製造方法によって得られる プラスチックレンズの一例を示す斜視図である。 図 2 A及び図 2 Bは， 本発明に係る射出成形金型の一例を説明するため のパーティング面から見た正面図 （図 2 A) と、 図 2 A における X— X断 面における断面図 （図 2 B〕 である。

図 3は、 図 2 Aにおける A— B— C—D— A断面の断面図である。

図 4は、 前期射出の状態での図 2 Aにおける A—B— C一 D—A断面の 部分断面図である。

図 5は、 後期射出の状態での第 2 Aにおける A— B— C一 D— A断面の 断面図である。

図 6は、 成形品がェジェク卜された状態での図 2 Aにおける A— B— C 一 D— A断面の断面図である。

図 7は、 本発明に係る射出成形金型に用いられるスプルー下部のェジェ クタピンの一例を説明するための斜視図である。

図 8は、 本発明に係る射出成形金型に用いられるスプルー下部のェジェ クタピンの他の例を示す斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

図 1は、 本発明に係るプラスチックレンズの製造方法によって得られる プラスチックレンズの一例を示す斜視図である。 図 1において、 プラスチ ックレンズ 1 0の破線 1 5より上部が前期射出成形部 1 1を示し、 下部が 後期射出成形部 1 2を示す。

すなわち、 プラスチックレンズ 1 0は、 前期射出成形部 1 1と後期射出 成形部 1 2との二つの層が一体化されて形成される。 二つの層の境界は、 光学的に支障をきたさないように溶融一体化する必要がある。

前期射出では、 スプル一 1 6、 前期射出ランナー 1 3、 前期射出成形部 1 1の順に形成される。 前期射出のゲートシールが完了し、 前期射出成形 部 1 1が冷却固化に向かって内部収縮しつつある適切な夕イミングに後期 射出を施す。後期射出では、 スプルー 1 6中心部の溶融樹脂を再流動させ、 スプルー 1 6下部の破断した後、 後期射出ランナー 1 4、 後期射出成形部 1 2の順に形成される。 図 2 Aは、 本発明に係るプラスチックレンズの射出成形金型の一例であ る射出成形金型 2 0のパーティング面から見た正面図を示し、 左側が可動 側、 右側が固定側である。

図 2 B は、 図 2 A における X— X断面の断面図を示し、 図 3は、 図 2 A における A— B— C一 D— A断面の断面図を示す。

図 2 A〜図 3に示す射出成形金型 2 0には、 固定側コア 2 1と可動側コ ァ 2 2の向かい合う各々の面がレンズ光学面で、 ポリメタァクリ酸メチル ( P M M A ) やポリカーボネート等の透光性の樹脂が充填されてプラスチ ックレンズ 1 0を形成する。

この可動側コア 2 2とスプル一下部のェジェクタピン 2 4とは、 油圧ジ ャツキ 3 0によって駆動可能に設けられており、 油圧ジャッキ 3 0は、 射 出成形機 （図示せず） に同期する油圧ユニッ ト （図示せず） と接続可能に 載置されている。

かかる可動側コア 2 2とスプル一下部のェジェクタピン 2 4との各々は、 コアホールドプレー卜 2 5 ( 2枚セッ ト） によって適正に保持されている。 この適正とは、 各々の動作量が異なるため、 各々の保持部の遊び 2 6を適 正に設けて動作量の補正を行うことを意味する。

ェジェクタプレート 2 7 ( 2枚セッ ト） は、 その他のェジェクタピン 2 3とコアホールドプレートェジェク夕 2 8と可動側コアェジェクタ 2 9を 保持する。 可動側コアェジェクタ 2 9は、 後期射出時には可動側コア 2 2 のレンズ光学面が受ける樹脂圧を射出成形機の型締め機構に伝達して、 プ ラスチックレンズ 1 0のレンズ厚み方向の寸法を決定すると共に、 成形品 の離型時には可動側コ 7 2 2をその他のェジェクタピン 2 3と同行させ、 プラスチックレンズ 1 0の離型による変形や変形による残留ヒズミを抑え る役割を担う。

本発明に係るプラスチックレンズの製造方法を更に詳細に説明する。 現 行のほとんどの射出成形機は、 マイコンにより射出工程を多段制御するこ とができ、 スクリュウの切り替え位置までは速度優先で制御し、 切り替え 位置を過ぎると圧力優先の制御に切り替わる。 この切り替え位置を過ぎた 射出圧力を特に保持圧力と言い、 保持圧力は時間で多段制御できるのが一 般的である。

射出工程を前期射出と後期射出に時間差を設ける成形条件は、 速度優先 から圧力優先に切り替えるまでを前期射出とし、 切り替え後は前期射出を 保持しつつ後期射出までの時間差を設ける保持圧力を設定する。

その後、 後期射出を施す設定を行えばよい。 時間差は、 スプルー 1 6の 中心部が流動性を充分維持していて、 且つ前期射出成形部 1 1が、 可動側 コア 2 2が下降しても、 ほぼ形状を保てる程度の冷却固化層を形成してい る範囲に設定する。 この時、 前期射出成形部 1 1の外形を後期射出成形部 1 2の外径より若干大きめにすると、 前期射出成形部 1 1の形状が保ち易 い。

油圧ユニッ トは、 射出成形機の型締め完了信号を受け、 設定された時間 のみに射出成形金型 2 0の油圧ジャッキ 3 0に油圧を供給する。 可動側コ ァ 2 2とスプル一下部のェジェクタピン 2 4の浮上力は、 油圧ジャツキ 3 0により得られ、 浮上量は、 浮上ストツバ 3 1により正確に制限される。 油圧ジャツキ 3 0は、 前期射出時の可動側コア 2 2ゃスプル一下部のェ ジェク夕ピン 2 4が受ける樹脂圧に打ち勝つ浮上能力を有するものを選択 する。

設定された時間が経過 （タイムアップ） すると、 油圧の供給停止と共に 油がリ リースされ、 油圧ジャツキ 3 0は内臓するリターンスプリングで元 に戻る。 タイムアップのタイミングは、 後期射出開始に合わせる。

図 4に、 前期射出における射出成形金型 2 0の状態を示す。 図 4は、 図 2 Aにおける A— B— C一 D— A断面の断面図である。前期射出の際には、 射出成形金型 2 0の可動側コア 2 2とスプル一下部のェジェクタピン 2 4 が浮上し、 後期射出の溶融樹脂通路 3 3が遮蔽され、 溶融樹脂が前期射出 の溶融樹脂通路 3 2を通って前期射出成形部 1 1が形成される。

尚、 図 4図に示す射出成形金型 2 0では、 可動側コア 2 2は後期射出の ゲート遮蔽部と一体化しているが、 駒を分割してもよい。

かかる前記射出が終了した後、 後期射出を行う。 図 5に、 後期射出にお ける射出成形金型 2 0の状態を示す。 図 5は、 図 2 Aにおける A— B— C 一 D— A断面の断面図である。 後期射出では、 後期射出圧力がまだ溶融し ているスプルー 1 6中心部を再流動させ、 スプル一 1 6下部を破断させて 押し下げると、 すでに油圧ジャッキ 3 0は元に戻っており、 可動側コア 2 2とスプル一下部のェジェクタピン 2 4も容易に下降し、 溶融樹脂が後期 射出の溶融樹脂通路 3 3を通って後期射出成形部 1 2が形成される。 後期射出において、 後期射出成形部 1 2を適正にオーバ一パキングさせ ることにより、 前期射出成形部 1 1の収縮ヒズミを開放させた上に、 その 後の冷却固化による収縮分を見込んで蓄圧することができ、 レンズ光学面 のヒケの発生を著しく抑えることができる。 前期射出成形部 1 1の厚肉の 内部は、 まだ溶融状態で熱変形温度以上の温度を有しており、 樹脂が熱変 形温度以上では弾性率が著しく低下することからも、 蓄圧することが可能 である。

ここで、 後期射出成形部 1 2は、 前期射出成形部 1 1を形成する可動側 コアが下降して生じた空隙に後期射出を施して形成されることから、 必然 的に肉厚がおよそ均一になる。 したがって、 後期射出成形部 1 2自体は、 収縮ヒズミがアンバランスに成り難く、 本発明がヒケの発生を著しく抑え ることができる理由の一部をなす。

図 6は、 成形品 5がェジェク 卜された射出成形金型 2 0の状態を示す。 この図 6は、 図 2 Aにおける A— B— C— D— A断面の断面図である （固 定側は表示せず）。

成形品 5が可動側コア 2 2とスプル一下部のェジェクタピン 2 4とその 他のェジェクタピン 2 3によって金型の可動側から離型されている。 可動 側コァ 2 2をその他のェジェクタピン 2 3と同行させることによって、 プ ラスチックレンズ 1 0の離型による変形や変形による残留ヒズミを抑える ことができる。

図 7は、 射出成形金型 2 0に用いられるスプルー下部のェジェクタピン 2 4を斜視図である。 このェジェクタピン 2 4の先端は、 Z溝加工されて いると共に、 ェジェクタピン 2 4の外径は、 後期射出の溶融樹脂通路 3 3 を確実に遮蔽するために、 スプルー 1 6底部の外径より少し大きく し、 Z 溝を挟んで並行力ッ ト 4 0されている。

ェジェクタピン 2 4の先端が Z溝形状であることによって、 後期射出時 に、 スプルー 1 6下部を破断させ易くすると共に、 前期射出のスプル一口 ック部 1 7の冷えた樹脂を後期射出の溶融樹脂通路 3 3に持ち込まないよ うにすることができる。

並行カッ ト 4 0は、 回り止めのためであると共に、 カッ ト幅をスプル一 1 6底部の外径より小さくすることによって、 後期射出がスプル一 1 6下 部を破断させるとき、 スプルー 1 6外表層部の冷却固化層を保持し、 中心 部だけを再流動化させる役割を果たす。

ここで、 先端が Z溝加工されたェジェクタピン 2 4は、 軸心をスプル一 1 6の中心軸より後期射出の溶融樹脂通路 3 3の入り口側へ適正に偏心さ せてもよい。 ェジェクタピン 2 4の外径は、 後期射出の溶融樹脂通路 3 3 を確実に遮蔽するためにスプル一底部の外径より大きくする必要がなくな り、 したがって、 ェジェクタピン 2 4先端の並行カッ トを施す必要もなく なる。 回り止めはェジェクタピン 2 4のホルダー部 3 4に施せばよい。 か かるェジェクタピン 2 4を図 8に斜視図で示す。 発明の効果

本発明により、 プラスチックレンズ 1 0は、 レンズ厚み方向の寸法精度 のパラツキを無くなり、 可動側コァゃ固定側コアのレンズ光学面の正確な 転写を可能になり、 金型温度をより低く設定して成形サイクルを短縮して コスト低減を図ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 光学機器等に用いられるプラスチックレンズの製造方法であって， 該製造方法は、 射出工程を多段制御し得る射出成形機を使用して、 前期 射出と後期射出に時間差を設けられるように成形条件を設定し、

'前記射出成形機に同期する射出成形金型において、 前期射出時には、 後 期射出の溶融樹脂通路を遮蔽できるように、 レンズ光学面を形成する可動 側コアとスプルー下部のェジェクタピンを連動して浮上させ、 前期射出を 施してプラスチックレンズの前期射出成形部を形成し、

後期射出時には、 前記浮上を解除すると共に、 後期射出を施してスプル —の中心部の溶融樹脂を再流動させて、 スプルー下部を破断させながら前 記可動側コアとスプルー下部のェジェクタピンを下降させ、 後期射出の溶 融樹脂通路を開放しつつ前期射出成形部の下にプラスチックレンズの後期 射出成形部となる空隙を生じさせ、 後期射出成形部を前期射出成形部と一 体化してプラスチックレンズに形成することを特徴とするプラスチックレ ンズの製造方法。

2 . 請求項 1記載の製造方法に用いられる射出成形金型であって、 該射 出成形金型は、 スプル一下部のェジェクタピンが、 先端が Z溝加工された ェジェクタピンで形成されていることを特徴とする射出成形金型。