JPH07266391A - プラスチックレンズの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度なプラスチックレンズを短い成形サイ
クルタイムで安定して成形することができる成形方法お
よび装置を提供すること。 【構成】 固定型入れ駒および可動型入れ駒にタンク式
冷却孔を設置し、入れ駒の半径をＡ、タンク式冷却孔の
半径をＢ、各入れ駒に設置されたタンク式冷却孔の本数
をＮ、入れ駒に加工されたレンズ曲面の近似平面からタ
ンク式冷却孔の先端までの距離をＬとし、Ｌと（Ａ−Ｂ
×Ｎ^１／２）の比をＫ（Ｋ＝Ｌ／（Ａ−Ｂ×
Ｎ^１／２））とするとき、Ｋが下記の範囲となるように
構成した金型を使用し、射出成形することを特徴とする
プラスチックレンズの製造方法および製造装置。 ０．７５≦Ｋ≦１．２５

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂を成形材
料とした、高精度なプラスチックレンズの製造方法およ
び製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンパクトディスクプレイヤーの
光学ヘッドやビデオカメラなどの光学機器のレンズとし
てプラスチックレンズが使用されるようになってきてい
る。

【０００３】図３は、たとえば、特開平３−２１１０３
０号公報に示された、従来のプラスチックレンズの製造
方法に係る、成形材料がポリカーボネート樹脂のばあい
の、金型温度とレンズの形状誤差の関係を示したグラフ
である。前記従来例では、レンズの最大肉厚Ｈ_maxと最
小肉厚Ｈ_minの比、Ｈ_max／Ｈ_minが２．５以下で、ゲー
トの断面積が３ｍｍ²以上のとき、高精度なレンズの成
形が可能であり、そのとき、成形材料がポリカーボネー
ト樹脂のばあい、金型温度を１３２〜１４０℃の範囲に
制御することにより、金型温度の変動に起因するレンズ
の面形状の変化を低減し、入れ駒の面形状を成形したレ
ンズの面形状が設計形状になるように修正することによ
り、面形状精度が±２μｍの高精度なレンズを安定して
成形している。

【０００４】前記従来例では、レンズの面形状の再現性
に寄与する成形因子を明確化するために、充填速度、シ
リンダ温度、保圧、金型温度の変化が、レンズの面形状
に及ぼす影響を検討した結果、金型温度が最も面形状の
再現性に寄与すること、また、レンズの最大肉厚Ｈ_max
と最小肉厚Ｈ_minの比、Ｈ_max／Ｈ_minと、ゲート部断面
積が金型の温度変化に対するレンズの形状変化の割合を
決定する因子であり、Ｈ_max／Ｈ_minが２．５以下で、ゲ
ート断面積が３ｍｍ²以上のとき、金型温度が、ポリカ
ーボネート樹脂のばあいは１３２〜１４０℃、アクリル
樹脂のばあいは１０６〜１１２℃、一般的には、樹脂の
ガラス転移温度より９〜２１℃低温側の温度範囲のと
き、成形時におけるレンズの面形状の再現性が最も高く
なるとされている。金型温度を上記温度範囲に制御し、
成形したレンズの面形状がレンズの設計形状になるよう
に入れ駒の面形状を修正し、射出成形することにより、
形状精度が±２μｍの高精度なレンズを安定して成形し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のプラスチッ
クレンズの製造方法では、高精度なプラスチックレンズ
を安定して成形できるが、金型温度が成形材料のガラス
転移温度に近いため、溶融樹脂の冷却時間が長く、その
ため成形サイクルタイムが長くなり、生産性が悪いとい
う問題点があった。また、金型から離型されたレンズの
温度が成形材料のガラス転移温度に近いため、離型後に
内部歪の緩和によるレンズの変形が生じ、レンズの対称
性が低下するという問題点があった。また、多数個取り
成形においては、金型の温調性能の低下などにより、各
レンズの形状精度が低下したとき、各レンズの形状を別
々に瞬時に調整する手段がないため、歩留まりが低下す
るという問題点があった。

【０００６】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高精度なプラスチックレンズを
短い成形サイクルタイムで安定して成形し、また、対称
性の良好なプラスチックレンズを短かい成形サイクルタ
イムで成形し、また、多数個取り成形においては、各レ
ンズの形状を別々に瞬時に調整し、歩留まりを向上する
成形方法および製造装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、互いに対向して配置された固定型および可動型
と、前記固定型および可動型のそれぞれに挿入された入
れ駒とを有するレンズ金型において、前記各入れ駒にタ
ンク式冷却孔を設置し、入れ駒の半径をＡ、タンク式冷
却孔の半径をＢ、各入れ駒に設置されたタンク式冷却孔
の本数をＮ、入れ駒に加工されたレンズ曲面の近似平面
からタンク式冷却孔の先端までの距離をＬとし、Ｌと
（Ａ−Ｂ×Ｎ^1/2）の比をＫ（Ｋ＝Ｌ／（Ａ−Ｂ×
Ｎ^1/2））とするとき、Ｋが下記の範囲となるように構
成した金型を使用し、高精度なレンズを短い成形サイク
ルタイムで成形する。

【０００８】０．７５≦Ｋ≦１．２５ また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に係る
発明において、金型温度を成形樹脂のガラス転移温度よ
り３０〜５０℃低い温度に制御し、成形サイクルタイム
を短縮し、レンズの対称性を向上する。

【０００９】また、本発明の請求項３に係る発明は、請
求項１に係る発明において、可動型に挿入された入れ駒
をエジェクタープレートと連結し、レンズの可動型から
の突き出しを、エジェクタープレートを介し、前記入れ
駒を突き出すことにより行い、成形サイクルタイムを短
縮する。

【００１０】また、本発明の請求項４に係る発明は、請
求項３に係る発明において、可動型に挿入された入れ駒
のレンズ曲面をなす部分以外を焼き入れ鋼からなるホル
ダー部品で覆い、入れ駒の耐久性を高め、かつ成形サイ
クルタイムを短縮する。

【００１１】また、本発明の請求項５に係る発明は、請
求項３に係る発明において、可動型に挿入された入れ駒
の外周摺動部に焼き入れ鋼からなるリングを装着し、入
れ駒の耐久性を高め、かつ成形サイクルタイムを短縮す
る。

【００１２】また、本発明の請求項６に係る発明は、互
いに対向して配置された固定型および可動型と、前記固
定型および可動型のそれぞれに挿入された複数の入れ駒
とを有し、前記固定型入れ駒および可動型入れ駒で形成
されるキャビテイ内に溶融樹脂を充填し、加圧シリンダ
ーにより前記入れ駒を加圧することにより、前記溶融樹
脂を圧縮して、賦形を行う、多数個取りレンズ金型にお
いて、前記可動型入れ駒毎に加圧シリンダーを設置し、
成形した多数個取りの各レンズの形状測定結果に基づ
き、前記各加圧シリンダーの加圧力を制御することによ
り、各入れ駒において成形されるレンズの形状精度を高
め、歩留まりを向上する。

【００１３】本発明の請求項７に係る発明は、互いに対
向して配置された固定型および可動型と、前記固定型お
よび可動型のそれぞれに挿入された入れ駒とを有するレ
ンズ金型において、前記各入れ駒にタンク式冷却孔が設
置され、入れ駒の半径をＡ、タンク式冷却孔の半径を
Ｂ、各入れ駒に設置されたタンク式冷却孔の本数をＮ、
入れ駒に加工されたレンズ曲面の近似平面からタンク式
冷却孔の先端までの距離をＬとし、Ｌと（Ａ−Ｂ×Ｎ
^1/2）の比をＫ（Ｋ＝Ｌ／（Ａ−Ｂ×Ｎ^１／２））とす
るとき、Ｋが下記の範囲となるように構成されてなる金
型を使用することにより、高精度なレンズを短かい成形
サイクルタイムで成形することができる。

【００１４】０．７５≦Ｋ≦１．２５ また、本発明の請求項８に係る発明は、請求項７に係る
発明において、可動型に挿入された入れ駒がエジェクタ
ープレートと連結されており、レンズの可動型からの突
き出しを、エジェクタープレートを介し、前記入れ駒を
突き出すことにより行うように構成したことにより、成
形サイクルタイムを短縮する。

【００１５】また、本発明の請求項９に係る発明は、請
求項８に係る発明において、可動型に挿入された入れ駒
のレンズ曲面をなす部分以外が焼き入れ鋼からなるホル
ダー部品で覆われてなることにより、入れ駒の耐久性を
高め、かつ成形サイクルタイムを短縮する。

【００１６】また、本発明の請求項１０に係る発明は、
請求項８に係る発明において、可動型に挿入された入れ
駒の外周摺動部に焼き入れ鋼からなるリングが装着され
てなることにより、入れ駒の耐久性を高め、かつ成形サ
イクルタイムを短縮する。

【００１７】また、本発明の請求項１１に係る発明は、
互いに対向して配置された固定型および可動型と、前記
固定型および可動型のそれぞれに挿入された複数の入れ
駒とを有し、前記固定型入れ駒および可動型入れ駒で形
成されるキャビティ内に溶融樹脂を充填し、加圧シリン
ダーにより前記入れ駒を加圧することにより、前記溶融
樹脂を圧縮して、賦形を行う、多数個取りレンズ金型に
おいて、前記キャビティを形成する可動型入れ駒毎に加
圧シリンダーが設置され、成形した多数個取りの各レン
ズの形状測定結果に基づき、前記各加圧シリンダーの加
圧力を独立に制御するための制御装置が設けられてなる
ことにより、各入れ駒において成形されるレンズの形状
精度を高め、歩留まりを向上する。

【００１８】

【作用】本発明の請求項１および７に係る発明では、入
れ駒にタンク式冷却孔を設け、入れ駒の半径をＡ、タン
ク式冷却孔の半径をＢ、各入れ駒に設置されたタンク式
冷却孔の本数をＮ、入れ駒に加工されたレンズ曲面の近
似平面からタンク式冷却孔の先端までの距離をＬとし、
Ｌと（Ａ−Ｂ×Ｎ^1/2）の比をＫ（Ｋ＝Ｌ／（Ａ−Ｂ×
Ｎ^1/2））とするとき、Ｋが下記の範囲となるように構
成することにより、金型内に射出された溶融樹脂を温度
分布を均一に、かつ短時間で冷却し、高精度なプラスチ
ックレンズを短い成形サイクルタイムで成形する。

【００１９】０．７５≦Ｋ≦１．２５ また、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明に
おいて、金型温度を成形樹脂のガラス転移温度より３０
〜５０℃低い温度に制御することにより、溶融樹脂の冷
却時間を短縮し、成形サイクルタイムを短縮し、また、
レンズの離型時の温度を低くし、離型後の内部歪の緩和
による変形を低減し、レンズの対称性を向上する。

【００２０】また、請求項３および８に係る発明では、
請求項１および７に係る発明において、レンズの可動型
からの突き出しを、エジェクタープレートを介し、入れ
駒を突き出すことにより行い、突き出し時にレンズに加
わる圧力を分散し、レンズが完全に固化する前に変形無
く突き出せるようにし、冷却時間を短縮し、成形サイク
ルタイムを短縮する。

【００２１】また、請求項４および９に係る発明では、
請求項３および８に係る発明において、入れ駒のレンズ
曲面をなす部分以外を焼き入れ鋼からなるホルダー部品
で覆い、レンズの突きだし時における入れ駒の耐久性を
高めることにより、入れ駒の寿命を高め、かつ成形サイ
クルタイムを短縮する。

【００２２】また、請求項５および１０に係る発明で
は、請求項３および８に係る発明において、入れ駒の外
周摺動部にリング状の焼き入れ鋼を装着し、レンズの突
きだし時における入れ駒の耐久性を高めることにより、
入れ駒の寿命を高め、かつ成形サイクルタイムを短縮す
る。

【００２３】また、請求項６および１１に係る発明で
は、互いに対向して配置された固定型および可動型と、
前記固定型および可動型のそれぞれに挿入された複数の
入れ駒とを有し、前記固定型入れ駒および可動型入れ駒
で形成されるキャビテイ内に溶融樹脂を充填し、加圧シ
リンダーにより前記入れ駒を加圧することにより、前記
溶融樹脂を圧縮して、賦形を行う、多数個取りレンズ金
型において、前記可動型入れ駒毎に加圧シリンダーを設
置し、成形した多数個取りの各レンズの形状測定結果に
基づき、前記各加圧シリンダーの加圧力を制御し、各レ
ンズの形状を別々に瞬時に調整し、各レンズの形状精度
を高め、歩留まりを向上する。

【００２４】

【実施例】以下、実施例をあげて本発明を説明する。

【００２５】［実施例１］図１および図２はそれぞれ請
求項１および７に係る発明の金型の断面図および可動型
の平面図である。図１〜２において、１は固定型入れ
駒、２は入れ駒に設置したタンク式冷却孔、３はバッフ
ル板、４はレンズ（キャビティ）、５は可動型入れ駒、
６はエジェクターピン、７はエジェクタープレートであ
る。２０は固定型、２１は可動型、２２はスプル、２３
はランナ、２４はゲートである。

【００２６】請求項１および７に係る発明の実施例１で
は、入れ駒の半径をＡ、タンク式冷却孔の半径をＢ、各
入れ駒に設置したタンク式冷却孔の本数をＮ、入れ駒に
加工されたレンズ曲面の近似平面からタンク式冷却孔の
先端までの距離をＬとするとき、固定型入れ駒および可
動型入れ駒において、Ａ＝３５ｍｍ、Ｂ＝７．５ｍｍ、
Ｎ＝４、Ｌ＝２０ｍｍとし、入れ駒に加工されたレンズ
曲面の近似平面からタンク式冷却孔の先端までの距離Ｌ
と入れ駒内のタンク式冷却孔間の距離に関するパラメー
ター（Ａ−Ｂ×Ｎ^1/2）の比で定義されるＫ（Ｋ＝Ｌ／
（Ａ−Ｂ×Ｎ^1/2））を１．０とした。ここで、入れ駒
に加工されたレンズ曲面の近似平面とは、入れ駒に加工
されたレンズ曲面の光軸と直交し、レンズ曲面上の各点
からの光軸方向の距離の２乗平均が最小となる面であ
る。

【００２７】この金型を使用し、図４に示した形状のレ
ンズを、三菱レイヨン（株）製アクリル樹脂アクリペッ
トＶＨ００１を成形材料とし、水媒体金型温調機を使用
し、樹脂温度を２５０℃、金型温度を１１０℃、充填時
間を１０秒、保圧を１０００ｋｇ／ｃｍ² 、保圧時間
を６０秒に設定し、冷却時間をレンズを変形なく突き出
せる最短時間とし、成形したレンズの面形状がレンズの
設計形状になるように固定型入れ駒１および可動型入れ
駒５の面形状を修正し、成形した結果、２８０秒の成形
サイクルタイムで形状精度±２．１μｍのレンズを成形
できた。ここで形状精度とは、被測定レンズ面を、レン
ズの有効径内において被測定レンズ面と同じ光軸を有す
る２つの設計曲面ではさんだとき、両曲面の間隔が最小
となるばあいの両曲面の光軸方向の変位の１／２の値に
±をつけて表したものである。

【００２８】つぎに請求項１および７の発明の効果につ
いて説明する。レンズ金型において、溶融樹脂の冷却時
間を短縮するには、入れ駒にタンク式冷却孔を設け、タ
ンク式冷却孔の先端を入れ駒のキャビティ面に近づけ、
キャビティ面からタンク式冷却孔までの伝熱距離を短く
すればよいが、伝熱距離を短くし過ぎると、冷却時にお
ける成形品内の温度分布が大きくなり、成形品の内部歪
が大きくなるため、形状精度が低下する。

【００２９】そこで、キャビティ面からタンク式冷却孔
までの伝熱距離の最適値を知るために、入れ駒の半径
Ａ、タンク式冷却孔の半径Ｂ、各入れ駒に設置されたタ
ンク式冷却孔の本数Ｎ、入れ駒に加工されたレンズ曲面
の近似平面からタンク式冷却孔の先端までの距離Ｌを変
化させて、図４に示した形状のレンズを、三菱レイヨン
（株）製アクリル樹脂アクリペットＶＨ００１を成形材
料とし、水媒体金型温調機を使用し、樹脂温度を２５０
℃、金型温度を１１０℃、充填時間を１０秒、保圧を１
０００ｋｇ／ｃｍ² 、保圧時間を６０秒に設定し、冷
却時間を各金型においてレンズを変形なく突き出せる最
短時間とし、成形したレンズの面形状がレンズの設計形
状になるように固定型入れ駒１および可動型入れ駒５の
面形状を修正し、成形し、成形したレンズの形状を評価
した。その結果を表１に示す（実施例１〜７および比較
例１〜６）。表１に示したように、タンク式冷却孔２の
本数、寸法により、レンズの形状精度および成形サイク
ルタイムが変化することがわかった。

【００３０】表１に示した結果を、レンズの形状精度
と、入れ駒に加工されたレンズ曲面の近似平面からタン
ク式冷却孔の先端までの距離Ｌと入れ駒内のタンク式冷
却孔間の距離に関するパラメーター（Ａ−Ｂ×Ｎ^1/2）
の比で定義されるＫ（Ｋ＝Ｌ／（Ａ−Ｂ×Ｎ^1/2））の
関係について図示したものが図５、図６、図７である。
図５〜７に示されるように、レンズの形状精度は前記Ｋ
の大きさに依存しており、Ｋが下記に示す範囲にあると
き、高精度なレンズを短いサイクルタイムで成形できる
ことがわかった。

【００３１】０．７５≦Ｋ≦１．２５ 前記実施例１では、固定型入れ駒および可動型入れ駒に
おいて、Ａ＝３５ｍｍ、Ｂ＝７．５ｍｍ、Ｎ＝４、Ｌ＝
２０ｍｍとし、Ｋ＝１．０とすることにより、高精度な
レンズを短いサイクルタイムで成形できるようにした。

【００３２】表１には比較例として、Ｋ＝０．５あるい
はＫ＝１．５となるように、入れ駒にタンク式冷却孔を
設置し、前記実施例１と同様に成形し、形状を測定した
結果が併せて示されている（比較例１〜６）。えられた
レンズの形状精度は±４．０〜７．７μｍであり、前記
実施例１に比べてレンズの形状精度が劣っていた。ま
た、比較例として、入れ駒にタンク式冷却孔を設置しな
いばあいについて、前記実施例１と同様に成形し、形状
を測定した結果が表１に併せて示されている（比較例
７）。えられたレンズの形状精度は±４．６μｍ、成形
サイクルタイムが３１２秒であり、前記実施例１に比べ
てレンズの形状精度が劣っており、成形サイクルタイム
も長かった。

【００３３】［実施例２］表１に示した請求項１および
７に係る発明の実施例２では、固定型入れ駒および可動
型入れ駒において、Ａ＝３５ｍｍ、Ｂ＝７．５ｍｍ、Ｌ
＝２５ｍｍ、Ｎ＝４とし、Ｋ＝１．２５であり、２８３
秒の成形サイクルタイムで、形状精度±２．３μｍのレ
ンズを成形できた。

【００３４】［実施例３］表１に示した請求項１および
７に係る発明の実施例３では、固定型入れ駒および可動
型入れ駒において、Ａ＝３５ｍｍ、Ｂ＝７．５ｍｍ、Ｌ
＝１５ｍｍ、Ｎ＝４とし、Ｋ＝０．７５であり、２７８
秒の成形サイクルタイムで形状精度±２．７μｍのレン
ズを成形できた。

【００３５】［実施例４］表１に示した請求項１および
７に係る発明の実施例４では、固定型入れ駒および可動
型入れ駒において、Ａ＝３０ｍｍ、Ｂ＝５．０ｍｍ、Ｌ
＝２５ｍｍ、Ｎ＝４とし、Ｋ＝１．２５であり、２８９
秒の成形サイクルタイムで形状精度±３．３μｍのレン
ズを成形できた。

【００３６】［実施例５］表１に示した請求項１および
７に係る発明の実施例５では、固定型入れ駒および可動
型入れ駒において、Ａ＝３０ｍｍ、Ｂ＝５．０ｍｍ、Ｌ
＝２０ｍｍ、Ｎ＝４とし、Ｋ＝１．０であり、２８６秒
の成形サイクルタイムで形状精度±２．８μｍのレンズ
を成形できた。

【００３７】「実施例６］表１に示した請求項１および
７に係る発明の実施例６では、固定型入れ駒および可動
型入れ駒において、Ａ＝３０ｍｍ、Ｂ＝５．０ｍｍ、Ｌ
＝１５ｍｍ、Ｎ＝４とし、Ｋ＝０．７５であり、２８４
秒の成形サイクルタイムで形状精度±３．２μｍのレン
ズを成形できた。

【００３８】［実施例７］表１に示した請求項１および
７に係る発明の実施例７では、固定型入れ駒および可動
型入れ駒において、Ａ＝３０ｍｍ、Ｂ＝７．５ｍｍ、Ｌ
＝１８．７５ｍｍ、Ｎ＝１とし、Ｋ＝１．２５であり、
２９１秒の成形サイクルタイムで形状精度±３．７μｍ
のレンズを成形できた。

【００３９】［実施例８］表１に示した請求項１および
７に係る発明の実施例８では、固定型入れ駒および可動
型入れ駒において、Ａ＝３０ｍｍ、Ｂ＝７．５ｍｍ、Ｌ
＝１５ｍｍ、Ｎ＝１とし、Ｋ＝１．０であり、２８９秒
の成形サイクルタイムで形状精度±３．９μｍのレンズ
を成形できた。

【００４０】［実施例９］表１に示した請求項１および
７に係る発明の実施例９では、固定型入れ駒および可動
型入れ駒において、Ａ＝３０ｍｍ、Ｂ＝７．５ｍｍ、Ｌ
＝１１．２５ｍｍ、Ｎ＝１とし、Ｋ＝０．７５であり、
２８７秒の成形サイクルタイムで形状精度±３．２μｍ
のレンズを成形できた。

【００４１】

【表１】 前記実施例１〜９では、固定型入れ駒、可動型入れ駒お
よびタンク式冷却孔の断面形状が円形であるばあいにつ
いて説明したが、固定型入れ駒、可動型入れ駒およびタ
ンク式冷却孔の断面形状は他の形状でもよく、そのばあ
いは、固定型入れ駒、可動型入れ駒の半径Ａとしておよ
びタンク式冷却孔の半径Ｂとして、それらと断面積が等
しい円の半径を使用する。また、上記実施例では、固定
型入れ駒の半径と可動型入れ駒の半径が等しいばあいに
ついて説明したが、固定型入れ駒の半径と可動型入れ駒
の半径は異なっていてもよい。そのばあいは、固定型お
よび可動型ごとにＫの値が上記範囲となるようにする。
また、上記実施例では、固定型入れ駒および可動型の各
入れ駒に設置されたタンク式冷却孔の半径がすべて等し
いばあいについて説明したが、異なる半径のタンク式冷
却孔を複合してもよく、そのばあいは、タンク式冷却孔
の半径Ｂとして、それらタンク式冷却孔の断面積の平均
値と断面積が等しい円の半径を使用する。また、上記実
施例では、入れ駒に加工されたレンズ曲面の近似平面か
らタンク式冷却孔の先端までの距離Ｌが固定型入れ駒お
よび可動型入れ駒で等しいばあいについて説明したが、
異なっていてもよく、そのばあいは、固定型および可動
型ごとにＫの値が上記範囲となるようにする。

【００４２】［実施例１０］表２は、請求項２に係る発
明の実施例の実験結果を示すものである。実施例１０で
は、請求項１に係る発明の実施例１の金型を使用し、図
４に示した形状のレンズを、三菱レイヨン（株）製アク
リル樹脂アクリペットＶＨ００１を成形材料とし、水媒
体金型温調機を使用し、樹脂温度を２５０℃、充填時間
を１０秒、保圧を１０００ｋｇ／ｃｍ²、保圧時間を６
０秒、金型温度を７５℃に設定し、冷却時間を金型温度
においてレンズを変形なく突き出せる最短時間として成
形し、成形したレンズの非対称性を調べた。その結果、
１４７秒の成形サイクルタイムで、非対称性が１．５μ
ｍのレンズを成形することができた。ここで、レンズの
非対称性とは、被測定レンズ面を光軸のまわりに１回転
して形成される立体の、光軸方向の厚さの最大値であ
る。

【００４３】次に、請求項２の発明の効果について説明
する。レンズ成形においては、金型温度が高いと、溶融
樹脂の冷却速度が遅くなるため、成形サイクルタイムが
長くなり、また金型から離型されたレンズの温度が高い
ため、離型後に内部歪の緩和によるレンズの変形が生
じ、レンズの対称性が低下する。一方、金型温度が低い
と、成形サイクルタイムは短くなるが、金型内に射出さ
れた溶融樹脂が固化しながら流動するため、レンズ内の
圧力分布が大きくなり、レンズの対称性が低下する。

【００４４】そこで、対称性の良好なレンズを短いサイ
クルタイムで成形するために、金型温度の最適範囲を調
べた。請求項１および７に係る発明の実施例１の金型を
使用し、図４に示した形状のレンズを、三菱レイヨン
（株）製アクリル樹脂アクリペットＶＨ００１を成形材
料とし、水媒体金型温調機を使用し、樹脂温度を２５０
℃、充填時間を１０秒、保圧を１０００ｋｇ／ｃｍ²、
保圧時間を６０秒に設定し、金型温度を６５〜１１５℃
の範囲で変化させ、冷却時間を各金型温度においてレン
ズを変形なく突き出せる最短時間として成形し、成形し
たレンズの非対称性を調べた。その結果を表２に示す
（実施例１０〜１２および比較例８〜１０）。表２に示
したように、金型温度が７５〜９５℃のとき、対称性の
良好なレンズを短いサイクルタイムで成形できることが
わかった。三菱レイヨン（株）製アクリル樹脂アクリペ
ットＶＨ００１のガラス転移温度を粘弾性特性の温度依
存性より求めたところ１２５℃であり、上記金型温度範
囲はアクリペットＶＨ００１のガラス転移温度に対し３
０〜５０℃低温側の温度範囲である。

【００４５】前記実施例１０では、請求項１および７に
係る発明の実施例１の金型を使用し、金型温度を成形材
料のガラス転移温度より５０℃低い温度に設定すること
により、１４７秒の成形サイクルタイムで非対称性が
１．５μｍのレンズを成形することができた。

【００４６】表２には比較例として、金型温度を６５
℃、１０５℃、１１５℃に設定し、前記実施例１０と同
様に成形し、非対称性を測定した結果が示されている
（比較例８〜１０）。比較例８では、金型温度を６５
℃、すなわち、アクリペットＶＨ００１のガラス転移温
度１２５℃より６０℃低い温度に設定した。その結果、
成形サイクルタイムは１３７秒、レンズ形状の非対称性
は３．６μｍであり、前記実施例１０と比べて成形サイ
クルタイムは短かったが、非対称性が増大した。比較例
９では、金型温度を１０５℃、すなわち、アクリペット
ＶＨ００１のガラス転移温度１２５℃より２０℃低い温
度に設定した。その結果、成形サイクルタイムは２１４
秒、レンズ形状の非対称性は１．９μｍであり、前記実
施例１０と比べて成形サイクルタイムが長く、かつ非対
称性が増大した。比較例１０では、金型温度を１１５
℃、すなわち、アクリペットＶＨ００１のガラス転移温
度１２５℃より１０℃低い温度に設定した。その結果、
成形サイクルタイムは２９５秒で、レンズ形状の非対称
性は４．４μｍであり、前記実施例１０と比べて成形サ
イクルタイムが長く、かつ非対称性が増大した。

【００４７】［実施例１１］表２に示した請求項２に係
る発明の実施例１１は、金型温度を８５℃、すなわちア
クリペットＶＨ００１のガラス転移温度１２５℃より４
０℃低い温度に設定することにより、１５９秒の成形サ
イクルタイムで非対称性が０．９μｍのレンズを成形す
ることができた。

【００４８】［実施例１２］表２に示した請求項２に係
る発明の実施例１２は、金型温度を９５℃、すなわち、
アクリペットＶＨ００１のガラス転移温度１２５℃より
３０℃低い温度に設定することにより、１８２秒の成形
サイクルタイムで非対称性が０．８μｍのレンズを成形
することができた。

【００４９】

【表２】 ［実施例１３］図８は、本発明の請求項３および８に係
る発明の金型の断面図である。図８において、前記図１
で説明したものと同一もしくは同等な部材については、
同一符号を付し詳細な説明は省略する。図８において、
可動型入れ駒５はエジェクタープレート７と連結されて
おり、エジェクタープレート７を介して可動型入れ駒５
を突き出すことにより、レンズ４を可動型から離型でき
る。

【００５０】図８に示した構成の金型を使用し、図４に
示した形状のレンズを、三菱レイヨン（株）製アクリル
樹脂アクリペットＶＨ００１を成形材料とし、水媒体金
型温調機を使用し、金型温度を１１０℃、樹脂温度を２
５０℃、充填時間を１０秒、保圧を１０００ｋｇ／ｃｍ
²、保圧時間を６０秒に設定し、冷却時間をレンズを変
形なく突き出せる最短時間とし、成形したレンズの形状
がレンズの設計形状になるように固定型入れ駒１および
可動型入れ駒５のレンズ面形状を修正し、可動型からの
突き出しを可動型入れ駒５を突き出すことにより成形し
た結果、形状精度が±２．５μｍのレンズを、冷却時間
１９０秒、成形サイクルタイム２７０秒で成形すること
ができた。エジェクターピンで突き出すことにより、同
様に成形したばあいは、同様の形状精度のレンズを成形
するために、冷却時間が１９３秒、成形サイクルタイム
が２７３秒であり、この実施例では、エジェクターピン
で突き出して成形したときと比べて、冷却時間を３秒短
縮し、成形サイクルタイムを３秒短縮できた。

【００５１】［実施例１４］図９は、本発明の請求項４
および９に係る発明の入れ駒の断面図である。図９にお
いて、５は可動型入れ駒、５ａは可動型入れ駒のメッキ
層、８は焼き入れ鋼よりなるホルダー部品、８ａはホル
ダー部品の摺動面、９は入れ駒を固定するネジである。

【００５２】可動型入れ駒５とホルダー８のつなぎ目に
おいて、レンズ成形品にバリが発生しないようにするた
めに、可動型入れ駒５の外径とホルダー８の内径の寸法
差を２０μｍ以下、すなわち、間隙を２０μｍ以下にす
る必要がある。通常、可動型入れ駒５のレンズ曲面部お
よび外周部には、ダイヤモンド切削で鏡面加工をするた
めに、アモルファスニッケルのメッキ層５ａを設けてお
り、外周部の摺動に対する耐久性が低かったが、この実
施例では、可動型入れ駒のレンズ曲面をなす部分以外を
焼き入れ鋼からなるホルダー部品８で覆ったので、摺動
部の耐久性が向上した。

【００５３】図９に示した構成の可動型入れ駒を有する
請求項３および８に係る発明の実施例１３の金型（図
８）を使用し、図４に示した形状のレンズを、三菱レイ
ヨン（株）製アクリル樹脂アクリペットＶＨ００１を成
形材料とし、水媒体金型温調機を使用し、金型温度を１
１０℃、樹脂温度を２５０℃、充填時間を１０秒、保圧
を１０００ｋｇ／ｃｍ²、保圧時間を６０秒に設定し、
冷却時間をレンズを変形なく突き出せる最短時間とし、
成形したレンズの形状がレンズの設計形状になるように
固定型入れ駒１および可動型入れ駒５のレンズ面形状を
修正し、可動型からの突き出しを可動型入れ駒５を突き
出すことにより成形した結果、２７０秒の成形サイクル
タイムで±２．５μｍの形状精度のレンズを成形するこ
とができた。また、５００００ショットの成形後におい
て、キャビティの外周部の破損はなかった。

【００５４】［実施例１５］図１０は、本発明の請求項
５および１０に係る発明の入れ駒の断面図である。図１
０において、１０はリング、１０ａはリングの摺動面で
ある。レンズの曲面部を形成する可動型入れ駒５の曲面
部の直径を入れ駒摺動部の直径より小さくし、その小さ
くした円筒部にリング１０をはめることにより、メッキ
層５ａが摺動部にならず、リング外周部１０ａが摺動面
となる。可動型入れ駒５へリング１０を取り付けるに
は、まずリング内径をリング取り付け部の入れ駒外径よ
り小さく加工しておき、次にリング１０を温めることに
よりリング内径部をリング取り付け部の外形より大きく
してはめ込めばよい。通常、可動型入れ駒５のレンズ曲
面部および外周部には、ダイヤモンド切削で鏡面加工を
するために、アモルファスニッケルのメッキ層５ａを設
けており、外周部の摺動に対する耐久性が低かったが、
この実施例では、入れ駒の外周摺動部にリング状の焼き
入れ鋼１０を装着したので、摺動部の耐久性が向上し
た。

【００５５】図１０に示した構成の可動型入れ駒を有す
る請求項３および８に係る発明の実施例１３の金型（図
８）を使用し、図４に示した形状のレンズを、三菱レイ
ヨン（株）製アクリル樹脂アクリペットＶＨ００１を成
形材料とし、水媒体金型温調機を使用し、金型温度を１
１０℃、樹脂温度を２５０℃、充填時間を１０秒、保圧
を１０００ｋｇ／ｃｍ²、保圧時間を６０秒に設定し、
冷却時間をレンズを変形なく突き出せる最短時間とし、
成形したレンズの形状がレンズの設計形状になるように
固定型入れ駒１および可動型入れ駒５のレンズ面形状を
修正し、可動型からの突き出しを可動型入れ駒５を突き
出すことにより成形した結果、２７０秒の成形サイクル
タイムで±２．５μｍの形状精度のレンズを成形するこ
とができた。また、５００００ショットの成形後におい
て、キャビティの外周部の破損はなかった。

【００５６】［実施例１６］図１１は、本発明の請求項
６および１１に係る発明の金型の断面図である。図１１
において、前記図１で説明したものと同一もしくは同等
な部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略す
る。図１１において、１１は可動型入れ駒５を加圧する
ための加圧シリンダーを示す。図１１に示される金型は
４個取り金型であり、固定型入れ駒１と可動型入れ駒５
の対が４組あり、４個のキャビティがある。４個の可動
型入れ駒５のそれぞれに加圧シリンダー１１が設置され
ている。１２は加圧シリンダー１１の制御装置であり、
各キャビティで成形された各レンズの形状測定結果に基
づき、各加圧シリンダー１１の加圧力を独立に制御する
ように構成されている。

【００５７】本発明に係る４個取り金型において、図４
に示した形状のレンズを、三菱レイヨン（株）製アクリ
ル樹脂アクリペットＶＨ００１を成形材料とし、水媒体
金型温調機を使用し、金型温度を８５℃、樹脂温度を２
５０℃、充填時間を１０秒、冷却時間を１００秒、保圧
を１０００ｋｇ／ｃｍ²、保圧時間を５０秒、冷却時間
を９５秒に設定し、保圧完了後に加圧シリンダー１１に
より可動型入れ駒５を押出して溶融樹脂を６６０ｋｇ／
ｃｍ²で４０秒間圧縮し、成形したレンズの形状がレン
ズの設計形状に近づくように固定型入れ駒１および可動
型入れ駒５の面形状を修正し、成形したところ、４個取
りの各レンズの形状精度はそれぞれ±２．２μｍ、±
３．３μｍ、±３．６μｍ、±２．５μｍであった。レ
ンズの要求精度を±４μｍとすると１００％の歩留まり
であった。

【００５８】同じ条件で約半年間成形を続けたところ、
冷却孔に水垢などが付着し、金型の冷却性能が低下し、
４個取りの各レンズの形状精度がそれぞれ±２．６μ
ｍ、±５．６μｍ、±３．５μｍ、±４．８μｍにな
り、歩留まりが５０％に低下した。歩留まりをあげるた
めには、従来ならば、金型を分解、清掃し、金型の冷却
性能をあげることが必要であるが、この実施例において
は、各加圧シリンダーによる圧縮圧力を調整することに
より、各レンズの形状精度を別々に調整した。すなわ
ち、あらかじめ、加圧シリンダー１１による圧縮圧力と
レンズの形状精度の関係を調べたところ、図１２に示す
ように、圧縮圧力を１０ｋｇ／ｃｍ²変化することによ
り、レンズの形状精度をおよそ１．０μｍ調整できるこ
とが分かった。そこで、形状精度が±５．６μｍおよび
±４．８μｍであったレンズについて、対応する入れ駒
の加圧シリンダーによる圧縮圧力を初期値の６６０ｋｇ
／ｃｍ²に対して、それぞれ±５６ｋｇ／ｃｍ²および±
４８ｋｇ／ｃｍ²変化させて成形したところ、前者につ
いては、圧縮圧力を＋５６ｋｇ／ｃｍ²変化させたとき
形状精度が２．２μｍ、後者については圧縮圧力−４８
ｋｇ／ｃｍ²変化させたとき形状精度が２．４μｍとな
り、歩留まりが１００％に向上した。

【００５９】この実施例では、成形したレンズの形状を
測定し、その結果に基づいて入れ駒毎の圧縮圧力を制御
したが、レンズの形状測定装置と圧縮圧力の制御装置を
接続し、１ショット毎あるいは一定ショット毎に、レン
ズ形状の測定結果に基づいて、圧縮圧力をフィードバッ
ク制御してもよい。

【００６０】以上の説明では、本発明をレンズ用成形樹
脂としてアクリル樹脂を用いるばあいについて説明をし
たが、本発明はその他の成形樹脂、たとえばポリカーボ
ネート、ポリスチレン、ポリオレフィン系各種透明樹
脂、ノルボルネン系各種透明樹脂、フッ素系各種透明樹
脂、スチレン−アクリロニトリル系共重合樹脂などを用
いるばあいにも好適に適用できるものである。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１および
７に係る発明によれば、互いに対向して配置された固定
型および可動型と、前記固定型および可動型に挿入され
た入れ駒を有するレンズ金型において、前記入れ駒にタ
ンク式冷却孔を設置し、入れ駒の半径をＡ、タンク式冷
却孔の半径をＢ、各入れ駒に設置されたタンク式冷却孔
の数をＮ、入れ駒に加工されたレンズ曲面の近似平面か
らタンク式冷却孔の先端までの距離をＬ、Ｌと（Ａ−Ｂ
×Ｎ^1/2）の比をＫ（Ｋ＝Ｌ／（Ａ−Ｂ×Ｎ^1/2））とす
るとき、Ｋが下記の範囲となるように構成したので、高
精度のレンズを短かい成形サイクルタイムで成形する効
果がある。

【００６２】０．７５≦Ｋ≦１．２５ また、本発明の請求項２に係る発明によれば、請求項１
に係る発明において、金型温度を成形樹脂のガラス転移
温度より３０〜５０℃低い温度に制御したので、成形サ
イクルタイムをさらに短縮し、かつレンズの非対称性を
低減する効果がある。

【００６３】また、本発明の請求項３および８に係る発
明によれば、請求項１および７に係る発明において、可
動型入れ駒をエジェクタープレートと連結し、レンズの
可動型からの突き出しを、エジェクタープレートを介
し、可動型入れ駒を突き出すことにより行ったので、成
形サイクルタイムをさらに短縮する効果がある。

【００６４】また、本発明の請求項４および９に係る発
明によれば、請求項３および８に係る発明において、入
れ駒のレンズ曲面をなす部分以外を焼き入れ鋼からなる
ホルダー部品で覆って構成したので、入れ駒の耐久性を
高め、かつ成形サイクルタイムを短縮する効果がある。

【００６５】また、本発明の請求項５および１０に係る
発明によれば、請求項３および８に係る発明において、
入れ駒の外周部にリング状の焼き入れ鋼を装着して構成
したので、入れ駒の耐久性を高め、かつ成形サイクルタ
イムを短縮する効果がある。

【００６６】また、本発明の請求項６および１１に係る
発明によれば、互いに対向して配置された固定型および
可動型と、前記固定型および可動型のそれぞれに挿入さ
れた複数の入れ駒を有し、前記固定型入れ駒および可動
型入れ駒で形成されるキャビティ内に溶融樹脂を充填
し、加圧シリンダーにより前記入れ駒を加圧することに
より、前記溶融樹脂を圧縮して、賦形をおこなう、多数
個取りレンズ金型において、前記キャビティを形成する
可動型入れ駒毎に加圧シリンダーを設置し、成形した多
数個取りの各レンズの形状測定結果に基づき、前記各加
圧シリンダーの加圧力を制御したので、各レンズの形状
を別々に瞬時に調整し、各レンズの形状精度を高め、歩
留まりを向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１および７に係る発明の実施例
の金型の断面図である。

【図２】本発明の請求項１および７に係る発明の実施例
の可動型の平面図である。

【図３】従来例の効果を示すグラフである。

【図４】本発明の実施例のレンズ形状を示す断面図およ
び平面図である。

【図５】本発明の請求項１および７に係る発明の実施例
の効果を示すグラフである。

【図６】本発明の請求項１および７に係る発明の実施例
の効果を示すグラフである。

【図７】本発明の請求項１および７に係る発明の実施例
の効果を示すグラフである。

【図８】本発明の請求項３および８に係る発明の実施例
の金型の断面図である。

【図９】本発明の請求項４および９に係る発明の実施例
の入れ駒の断面図である。

【図１０】本発明の請求項５および１０に係る発明の実
施例の入れ駒の断面図である。

【図１１】本発明の請求項６および１１に係る発明の実
施例の金型の断面図である。

【図１２】本発明の請求項６に係る発明の実施例の効果
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 固定型入れ駒 ２ タンク式冷却孔 ３ バッフル板 ４ レンズ ５ 可動型入れ駒 ６ エジェクターピン ７ エジェクタープレート ８ ホルダー部品 ９ ネジ １０ リング １１ 加圧シリンダー ２０ 固定型 ２１ 可動型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜飼 義一 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 永野 均 長岡京市馬場図所１番地 三菱電機株式会 社京都製作所内 (72)発明者 塚越 和夫 長岡京市馬場図所１番地 三菱電機株式会 社京都製作所内 (72)発明者 椋田 宗明 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者 鈴木 渉 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向して配置された固定型および
   可動型と、前記固定型および可動型のそれぞれに挿入さ
   れた入れ駒とを有するレンズ金型において、前記各入れ
   駒にタンク式冷却孔を設置し、入れ駒の半径をＡ、タン
   ク式冷却孔の半径をＢ、各入れ駒に設置されたタンク式
   冷却孔の本数をＮ、入れ駒に加工されたレンズ曲面の近
   似平面からタンク式冷却孔の先端までの距離をＬとし、
   Ｌと（Ａ−Ｂ×Ｎ^1/2）の比をＫ（Ｋ＝Ｌ／（Ａ−Ｂ×
   Ｎ^1/2））とするとき、Ｋが下記の範囲となるように構
   成した金型を使用し、射出成形することを特徴とするプ
   ラスチックレンズの製造方法。 ０．７５≦Ｋ≦１．２５
2. 【請求項２】 金型温度を成形樹脂のガラス転移温度よ
   り３０〜５０℃低い温度に制御して射出成形することを
   特徴とする請求項１記載のプラスチックレンズの製造方
   法。
3. 【請求項３】 可動型に挿入された入れ駒をエジェクタ
   ープレートと連結し、レンズの可動型からの突き出し
   を、エジェクタープレートを介し、前記入れ駒を突き出
   すことにより行うことを特徴とする請求項１記載のプラ
   スチックレンズの製造方法。
4. 【請求項４】 可動型に挿入された入れ駒のレンズ曲面
   をなす部分以外を焼き入れ鋼からなるホルダー部品で覆
   ったことを特徴とする請求項３記載のプラスチックレン
   ズの製造方法。
5. 【請求項５】 可動型に挿入された入れ駒の外周摺動部
   に焼き入れ鋼からなるリングを装着したことを特徴とす
   る請求項３記載のプラスチックレンズの製造方法。
6. 【請求項６】 互いに対向して配置された固定型および
   可動型と、前記固定型および可動型のそれぞれに挿入さ
   れた複数の入れ駒とを有し、前記固定型入れ駒および可
   動型入れ駒で形成されるキャビティ内に溶融樹脂を充填
   し、加圧シリンダーにより前記入れ駒を加圧することに
   より、前記溶融樹脂を圧縮して、賦形を行う、多数個取
   りレンズ金型において、前記キャビティを形成する可動
   型入れ駒毎に加圧シリンダーを設置し、成形した多数個
   取りの各レンズの形状測定結果に基づき、前記各加圧シ
   リンダーの加圧力を制御することを特徴とするプラスチ
   ックレンズの製造方法。
7. 【請求項７】 互いに対向して配置された固定型および
   可動型と、前記固定型および可動型のそれぞれに挿入さ
   れた入れ駒とを有するレンズ金型において、前記各入れ
   駒にタンク式冷却孔が設置され、入れ駒の半径をＡ、タ
   ンク式冷却孔の半径をＢ、各入れ駒に設置されたタンク
   式冷却孔の本数をＮ、入れ駒に加工されたレンズ曲面の
   近似平面からタンク式冷却孔の先端までの距離をＬと
   し、Ｌと（Ａ−Ｂ×Ｎ^１／２）の比をＫ（Ｋ＝Ｌ／（Ａ
   −Ｂ×Ｎ^１／２））とするとき、Ｋが下記の範囲となる
   ように構成されてなることを特徴とするプラスチックレ
   ンズの製造装置。 ０．７５≦Ｋ≦１．２５
8. 【請求項８】 可動型に挿入された入れ駒がエジェクタ
   ープレートと連結されており、レンズの可動型からの突
   き出しを、エジェクタープレートを介し、前記入れ駒を
   突き出すことにより行うように構成されてなることを特
   徴とする請求項７記載のプラスチックレンズの製造装
   置。
9. 【請求項９】 可動型に挿入された入れ駒のレンズ曲面
   をなす部分以外が焼き入れ鋼からなるホルダー部品で覆
   われてなることを特徴とする請求項８記載のプラスチッ
   クレンズの製造装置。
10. 【請求項１０】 可動型に挿入された入れ駒の外周摺動
    部に焼き入れ鋼からなるリングが装着されてなることを
    特徴とする請求項８記載のプラスチックレンズの製造装
    置。
11. 【請求項１１】 互いに対向して配置された固定型およ
    び可動型と、前記固定型および可動型のそれぞれに挿入
    された複数の入れ駒とを有し、前記固定型入れ駒および
    可動型入れ駒で形成されるキャビティ内に溶融樹脂を充
    填し、加圧シリンダーにより前記入れ駒を加圧すること
    により、前記溶融樹脂を圧縮して、賦形を行う、多数個
    取りレンズ金型において、前記キャビティを形成する可
    動型入れ駒毎に加圧シリンダーが設置され、成形した多
    数個取りの各レンズの形状測定結果に基づき、前記各加
    圧シリンダーの加圧力を独立に制御するための制御装置
    が設けられてなることを特徴とするプラスチックレンズ
    の製造装置。