專利名稱：塑料透鏡成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料透鏡成型方法，并且具體涉及一種塑料透鏡成型 方法，其中，通過注射成型制備的透鏡預(yù)型件被壓力成型從而模制塑料 透鏡。
背景技術(shù)：
迄今為止，作為塑料透鏡成型方法，從生產(chǎn)率的角度，將熔融的
樹脂從澆口 (gate)供應(yīng)到由固定側(cè)模具和活動側(cè)模具形成的腔中的成 型方法已經(jīng)被充分使用。根據(jù)這種成型方法，為了補償由于腔中熔融樹 脂冷卻造成的模具收縮，熔融樹脂在承受壓力從澆口被供應(yīng)的同時冷 卻。結(jié)果，殘余應(yīng)力產(chǎn)生在澆口的附近，并且光學應(yīng)變保留，這成為了 降低透鏡光學性能的一個因素。
作為避免這種殘余應(yīng)力發(fā)生從而模制具有高精度和低雙折射 (birefringence)的塑料透鏡的方法，已知一種模制透鏡預(yù)型件的方 法，該預(yù)型件與通過注射成型的透鏡產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)具有幾乎相同的結(jié)構(gòu)， 并且之后將透鏡預(yù)型件填充在時效(aging)模具中用于壓力成型(例 如參考JP-A-4-163119(術(shù)語"JP-A"這里用于表示"未審
公開日本專 利申請"))。
另外，己知一種模制透鏡預(yù)型件的方法，其中，通過注射成型獲 得的透鏡預(yù)型件被輸送到壓力釋放室中，壓力釋放室已經(jīng)被減壓，并且 保持在預(yù)定溫度持續(xù)至少三個小時，從而去除殘余應(yīng)力(例如參考 JP-A-8-336833)。
根據(jù)JP-A-4-163119公開的制造塑料模制件的方法，通過注射成 型獲得的模制物品被放入時效模具中，模具的溫度等于或者低于熱變形 溫度，時效模具被加熱到等于或者高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的溫度，并且維持預(yù)定時間。之后，時效模具逐漸冷卻，以將模制物品形成為塑料成型 物品。因此，因為時效模具必須被加熱到等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的 溫度并且進一步冷卻，模制周期延長，從而存在生產(chǎn)率較低的問題。
另外，根據(jù)JP-A-8-336833中公開的透鏡坯料(blank)的模制方 法，通過注射成型獲得的透鏡坯料(透鏡預(yù)型件)在壓力釋放室中保持 至少三個小時，該壓力釋放室已經(jīng)被減壓到76cmHg，并且保持在80°C 的恒定溫度，從而釋放應(yīng)力。因此，需要長時間來成型透鏡坯料，從而 存在生產(chǎn)率較低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述情況而做出的，目的是提供一種塑料透鏡成 型方法，其中幾乎不存在由于注射成型時間中殘余應(yīng)力造成的光學應(yīng) 變，并且一種透鏡，具有極好的光學透鏡，可以在短時間的模制循環(huán)中 被有效成型。
本發(fā)明上述目的通過下列的塑料透鏡成型方法實現(xiàn)。
(1) 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，塑料透鏡成型方法包括制備 透鏡預(yù)型件，該預(yù)型件的溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫 度；通過擠壓該透鏡預(yù)型件，成型透鏡，其溫度等于或 高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，透鏡預(yù)型件的擠壓是通過一模具 進行的，該模具在恒定的溫度下提供完成的透鏡尺寸， 該溫度等于或低于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度。
根據(jù)上述塑料透鏡成型方法，因為溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫 度的透鏡預(yù)型件通過具有恒定溫度的模具被擠壓，該恒定溫度等于或低 于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，從而提供完成的透鏡尺寸，因此不需要重新加熱步 驟，即將透鏡預(yù)型件再次加熱到等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的溫度。結(jié) 果，可以縮短塑料透鏡的成型時間。從而，塑料透鏡可以以高度生產(chǎn)效 率被成型。另外，在壓縮的初始階段，因為透鏡預(yù)型件的溫度等于或高 于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，可以模制出不具有光學應(yīng)變并具有極好光學特性的 塑料透鏡。
(2) 上面(1)中描述的塑料透鏡成型方法，其中透鏡預(yù)型
4件的制備制備出具有與透鏡相同重量的透鏡預(yù)型件。 根據(jù)上述塑料透鏡成型方法，因為與最終尺寸中透鏡重量相同的 透鏡預(yù)型件在制備步驟被制備，因此完成的透鏡尺寸可以在壓力成型步 驟被可靠地提供。從而，可以模制出具有極好光學特性的塑料透鏡。另 外，在重量的精度因此很高的情況中，光學表面的形狀的精度以及結(jié)構(gòu) 的精度例如透鏡的外徑或厚度的精度變得很高，從而通過多個透鏡的組 合形成的透鏡單元的光學性能整體上變高。
(3) 上面(2)中描述的塑料透鏡成型方法，其中透鏡的模 制包括進行透鏡預(yù)型件的注射成型。
根據(jù)上述塑料透鏡成型方法，因為透鏡預(yù)型件通過注射成型制備， 可以模制出與所需要透鏡具有相同重量和幾乎相同結(jié)構(gòu)的透鏡預(yù)型件。 另外，因為透鏡預(yù)型件被壓力成型從而獲得最終尺寸的塑料透鏡，因此 透鏡預(yù)型件中的澆口痕跡和光學應(yīng)變可以幾乎消除，從而可以成型出具 有極好光學特性的塑料透鏡。
(4) 上面(3)中描述的塑料透鏡成型方法，其中透鏡的成
型包括在與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或者更高的溫度從注 射成型機取出透鏡預(yù)型件；并立刻將從注射成型機取出
的透鏡預(yù)型件放入壓力模具中。 根據(jù)上述塑料透鏡成型方法，通過縮短從透鏡預(yù)型件的注射成型 轉(zhuǎn)移到其壓力成型的時間，該注射成型是制備步驟，可以防止透鏡預(yù)型 件的溫度下降，并且縮短轉(zhuǎn)移時間，并且壓力成型步驟中的時間也可縮 短。
(5) 上面(2)中描述的塑料透鏡成型方法，其中透鏡預(yù)型 件的制備包括將恒定量的熔融塑料擠出；并且切割擠 出的熔融塑料。
根據(jù)上述塑料透鏡成型方法，考慮到冷卻之后的透鏡結(jié)構(gòu)和尺寸， 所需量的塑料從熔融的塑料被切掉，從而制備透鏡預(yù)型件。因此，可以 通過簡單和廉價的設(shè)備來制備透鏡預(yù)型件。
(6) 上面(1)中描述的塑料透鏡成型方法，其中透鏡預(yù)型 件的制備包括將透鏡預(yù)型件從具有板形的模制物品上沖下。
根據(jù)上述塑料透鏡成型方法，因為透鏡預(yù)型件通過壓力成型步驟 中使用的模具從板狀模制物品上以透鏡的形狀被沖掉，通過注射成型模 制的的透鏡預(yù)型件中不能消除的澆口痕跡可以被消除，從而可以方便地 模制具有極好光學特性的塑料透鏡。另外，因為一次下料的透鏡預(yù)型件 的數(shù)目可以方便地增加，可以方便地滿足大規(guī)模的透鏡預(yù)型件制造。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種塑料透鏡成型方法，其中，幾乎不存 在由于注射成型時間中殘余應(yīng)力造成的光學應(yīng)變，并且具有極好光學特 性的透鏡可以在短的模制循環(huán)時間中被有效制造。


下面參考附圖能夠更好地理解本發(fā)明，附圖中
圖1是本發(fā)明實施例中的塑料透鏡成型方法應(yīng)用于其上的塑料透 鏡成型設(shè)備的示意圖2是熱流道類型透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)的主要部分的縱向剖視圖， 適用于應(yīng)用本發(fā)明的塑料透鏡成型方法；
圖3A-3C是壓力成型機構(gòu)的主要部分的縱向剖視圖，該機構(gòu)在最 終尺寸擠壓由透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)模制的透鏡預(yù)型件，從而模制最終形 狀的塑料透鏡；
圖4的示意性剖視圖示出了另一個實施例的透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)，
其供應(yīng)具有所需體積的壓力成型預(yù)型件；
圖5是活塞和排出孔的附近的部分放大剖視圖；和
圖6A-6C的透視圖示出了通過切割器進行的樹脂材料的切割操作
的具體實例。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的塑料透鏡成型方法。根據(jù)本 發(fā)明的塑料透鏡成型方法包括制備透鏡預(yù)型件的制備步驟，以及壓力成 型步驟，即通過模具擠壓所述透鏡預(yù)型件，并提供最終透鏡尺寸，從而 模制塑料透鏡。
6制備步驟是這樣的步驟，通過透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)制備一透鏡預(yù) 型件，其溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度。壓力成型步驟是這樣的步驟， 即通過壓力成型機構(gòu)擠壓所述的溫度等于或者高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的 透鏡預(yù)型件，該機構(gòu)的溫度等于或低于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，并且提供最終 的透鏡尺寸，從而成型塑料透鏡。
圖1是塑料透鏡成型設(shè)備的示意圖，根據(jù)本發(fā)明實施例的塑料透 鏡成型方法應(yīng)用于該設(shè)備。
如圖1所示，本實施例中的塑料透鏡成型設(shè)備包括透鏡預(yù)型件成
型機構(gòu)IO、搬運機構(gòu)40和壓力成型機構(gòu)30。
透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)IO基本包括固定側(cè)模具11和活動側(cè)模具12。 通過供應(yīng)熔融樹脂的固定側(cè)模具11和活動側(cè)模具12，透鏡預(yù)型件15 被模制，并且溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的這個模制的透鏡預(yù)型件 15通過頂桿(ejector pin) 16從活動側(cè)模具12頂開，與活動側(cè)模具 12脫離，并且暴露出來。下面詳細描述透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)10。
接下來，在暴露的模制透鏡預(yù)型件15的溫度達到等于或者低于玻 璃轉(zhuǎn)化點溫度的溫度之前，搬運機構(gòu)40運送并且將透鏡預(yù)型件15放置 在壓力成型機構(gòu)30上，機構(gòu)30確定最終透鏡形狀。這個搬運機構(gòu)40 中，位于臂41前端處的搬運部分42進行氟基(fluorine-based)樹脂 的涂覆或者粗糙化表面處理，從而它與柔軟透鏡預(yù)型件15的接觸表面 保持在非粘結(jié)狀態(tài)，從而搬運機構(gòu)40可以平穩(wěn)地將透鏡預(yù)型件輸送到 壓力成型機構(gòu)30。
壓力成型機構(gòu)30主要包括上部模具31、下部模具32和本體模具 33。由搬運機構(gòu)40承載的透鏡預(yù)型件15被放置在下部模具32上，并 且在壓力成型機構(gòu)30的腔37中接受壓力成型，從而形成為最終形狀的 塑料透鏡。之后，透鏡預(yù)型件15從腔37被取出，同時被下部模具32 保持。
圖2是熱流道(runner)類型透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)(注射成型機 構(gòu))的主要部分縱向剖視圖，適于將本發(fā)明的塑料透鏡成型方法應(yīng)用于 其上，圖3是壓力成型機構(gòu)的主要部分的縱向剖視圖，其擠壓通過透鏡 預(yù)型件成型機構(gòu)成型的透鏡預(yù)型件，從而模制出最終形狀的塑料透鏡。如圖2所示，本實施例中，透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)IO包括固定側(cè)模 具ll、活動側(cè)模具12、熱流道20、以及頂桿16，所述熱流道將熔融的 樹脂供應(yīng)到腔14中，腔14由固定側(cè)模具11的靜止保持板13和活動側(cè) 模具12的活動保持板15限定，頂桿16穿入活動保持板15b，保持板 15b形成透鏡預(yù)型件15的凸緣部分15a，頂桿16將凸緣部分15a從活 動側(cè)模具12脫開，并且將凸緣部分15a從活動側(cè)模具12間隔開。
固定側(cè)模具11和活動側(cè)模具12分別連接到未示出的注射成型設(shè) 備的固定側(cè)和活動側(cè)?；顒觽?cè)模具12相對于固定側(cè)模具11可接觸和可 分離地設(shè)置(沿著軸向方向)。
當固定側(cè)模具11和活動側(cè)模具12被夾持時，用于形成透鏡預(yù)型 件15的腔14形成在內(nèi)部。腔14的容量和形狀被分別形成為考慮了熱 膨脹的體積，從而與最終產(chǎn)品塑料透鏡35具有相同重量的樹脂被放入 腔14中，并且與塑料透鏡35的形狀幾乎相同。透鏡預(yù)型件15的光學 軸線L和模具開啟方向基本平行。
對于活動側(cè)模具12，由起模板17支撐的頂桿16設(shè)置成可回退。 當熔融的樹脂填充在腔14中并且固定側(cè)模具11和活動側(cè)模具12開啟 時，頂桿16擠壓所述透鏡預(yù)型件15的凸緣部分15a，從而將透鏡預(yù)型 件15從活動側(cè)模具12間隔開。
熱流道20是所謂的外部加熱類型熱流道，其設(shè)置在固定側(cè)模具11 中。在設(shè)置有用于供應(yīng)熔融樹脂的路徑18的柱體29周圍，設(shè)置有加熱 器23，以及溫度傳感器21，從而熔融樹脂的溫度被控制在最佳溫度從 而調(diào)節(jié)熔融樹脂的粘度，并且防止由于過熱造成的灼傷印跡的發(fā)生。
熱流道20的噴嘴(澆口) 22在固定側(cè)模具11中的腔14的中間部 分上開口，也就是，在通過擠壓成型獲得的透鏡35的光學表面35a上 的光學軸線L上。
噴嘴2 2通過閥銷2 4開啟和閉合，該閥銷由針引導(dǎo)裝置2 3可滑動 地保持。也就是，當熔融的樹脂被供應(yīng)時，閥銷24被抬高從而開啟噴 嘴22，如圖2所示；在供應(yīng)時間之外的其它時間，噴嘴22被閉合從而 停止供應(yīng)熔融樹脂。因為噴嘴22的孔徑和閥銷24的外徑之間的直徑差 例如大約5-7 um，當噴嘴22閉合時，熔融樹脂不能從噴嘴22泄露。
8當噴嘴22閉合時，閥銷24的前端面24a被調(diào)節(jié)從而稍微位于噴 嘴22的前端內(nèi)(稍微位于圖2中噴嘴22的前端上方)。因此，當透鏡 預(yù)型件15成型時，澆口痕跡形成為微微突出的形狀。這個突出的澆口 痕跡在下面的步驟即壓力成型中可以方便地去掉，雖然難以去掉凹陷的 澆口痕跡。另外，閥銷24的前表面24a的形狀基本與塑料透鏡35的對應(yīng)于 閥銷前表面24a的部分相同。因此，因為成型的透鏡預(yù)型件15的澆口 痕跡形成為很小，因此通過在下面的步驟中略微壓力成型就基本可以去 掉該痕跡，并且塑料透鏡35可以模制為最終的形狀。通過將熔融的樹脂從熱流道20的噴嘴22供應(yīng)和填充到腔14中， 并且在腔表面的溫度達到與樹脂的熔點溫度相等或更低的溫度并且達 到與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或更高的溫度之后移動活動側(cè)模具12以進行 模具開啟，從而成型透鏡預(yù)型件15。接下來，透鏡預(yù)型件15的凸緣部 分15a被頂桿16擠壓從而將透鏡預(yù)型件15從活動側(cè)模具12間隔開。 這時，透鏡預(yù)型件15被未示出的搬運機構(gòu)40在凸緣部分15a處保持， 并且承載并供應(yīng)到下一個步驟的壓力成型機30，同時保持溫度等于或 高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度。另外，腔14中的成型表面經(jīng)受對于樹脂非粘附 的涂覆，從而透鏡預(yù)型件15可以從模具釋放而不會部分地粘附到模具。因為將熔融樹脂供應(yīng)到腔14中是從固定側(cè)模具11的腔14的中間 部分進行的，也就是從待成型的透鏡預(yù)型件15的光學軸線L，熔融樹 脂的流動相對于光學軸線L變得同心。從而，澆口部分中發(fā)生的光學應(yīng) 變圍繞光學軸線L對稱地形成。當腔14中填充的熔融樹脂的溫度達到與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或者 更高的溫度時，通過透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)10成型的透鏡預(yù)型件15被搬 運機構(gòu)40在凸緣部分15a處保持，機構(gòu)40的溫度類似地變?yōu)榕c玻璃轉(zhuǎn) 化點溫度相等或者更高的溫度，并且從透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)IO取出。 在這個注射成型步驟中，透鏡預(yù)型件15被取出的溫度優(yōu)選在Tg+30。C 到Tg+80T的范圍中(Tg:玻璃轉(zhuǎn)化點溫度)。在保持溫度等于或者高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的同時，透鏡預(yù)型件15 被放入到保持在接觸(恒定)溫度的壓力成型機構(gòu)30的腔37中，該溫度等于或者低于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，并且在接受壓力成型的同時冷卻到與 玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或者更低的溫度，從而被壓力成型為最終形狀的塑料透鏡35。如圖3A所示，壓力成型機構(gòu)30包括上部模具31、下部模具32和 本體模具33，用于成型塑料透鏡35的腔37由這些部件形成。腔37的形狀與塑料透鏡35的最終形狀相同，并且至少用于成型 透鏡光學表面35a、 35b的形成表面31a、 32a進行鏡面處理。因此，形 成表面31a、 32a的形狀將轉(zhuǎn)移到其上的塑料透鏡35的透鏡光學表面 35a、 35b的表面粗糙度非常小，并且形成為具有極好光學特性的光學 表面。壓力成型機構(gòu)30消除了透鏡預(yù)型件15中在通過透鏡預(yù)型件成型 機構(gòu)10注射成型時產(chǎn)生的澆口痕跡和應(yīng)力，并且保持在最適合的恒定 溫度以在短時間內(nèi)冷卻透鏡預(yù)型件，其處于與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或者 更低的溫度，例如在Tg到Tg-10°C的范圍內(nèi)的溫度(Tg:玻璃轉(zhuǎn)化點 溫度)。在這樣構(gòu)造的壓力成型機構(gòu)30中，如圖3A所示，透鏡預(yù)型件成 型機構(gòu)10成型的透鏡預(yù)型件15在其凸緣部分15a處由搬運機構(gòu)保持， 放置在下部模具32上，并且放入壓力成型機構(gòu)30的腔37中。下面， 如圖3B所示，在壓力成型步驟中，在與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或者更高 的溫度，開始通過上部模具31和下部模具32以預(yù)設(shè)的壓力擠壓本體模 具33中的透鏡預(yù)型件15。當透鏡預(yù)型件15逐漸冷卻時，它的溫度變 得等于或低于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，并且透鏡預(yù)型件15將被模制成預(yù)定形 狀的預(yù)設(shè)時間經(jīng)過。然后如圖3C，透鏡預(yù)型件15被模制為最終形狀的 塑料透鏡35，模具開啟，塑料透鏡35從腔37取出。在這個擠壓狀態(tài)，透鏡預(yù)型件15的溫度逐漸減低，透鏡預(yù)型件15 隨著溫度降低而收縮，并且對于它的收縮，執(zhí)行擠壓。因此，透鏡預(yù)型 件15被形成表面31a、 32a擠壓到收縮，該表面經(jīng)過鏡面處理，并且模 具形狀被良好地轉(zhuǎn)移到透鏡預(yù)型件15，從而形成了具有非常小表面粗 糙度的透鏡光學表面35a、 35b。這個實施例中，形狀非常接近于塑料透鏡35最終形狀的透鏡預(yù)型件15利用作為透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)10的熱流道類型注射成型設(shè)備被注射成型的原因在于溫度等于或者高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的透鏡預(yù)型件 15通過熱流道類型高效地獲得。雖然通過冷流道類型的預(yù)型件成型產(chǎn)生了非常多的材料損失，但 是也可以使用冷流道類型。另外，即使在制備步驟中的形狀不同于上述最終形狀的情況中， 制備步驟中的形狀在壓力成型步驟調(diào)節(jié)。然而，在制備步驟中的形狀較 接近最終形狀的情況中，變形量在壓力成型步驟中變得較小。因此，因 為成型條件的范圍變寬，因此這種情況是優(yōu)選的。另外，在壓力成型步驟，需要重量與塑料透鏡35相同的透鏡預(yù)型 件15的供應(yīng)。然而，在形狀接近最終形狀的透鏡預(yù)型件15通過注射成 型制備的情況中，重量測量不專門需要。這是因為可以方便地供應(yīng)經(jīng)過 高精度重量測量的與透鏡預(yù)型件基本相同的透鏡預(yù)型件15。適合的是，保持著透鏡預(yù)型件15的搬運機構(gòu)40的搬運部分40進 行非粘附處理，從而防止透鏡預(yù)型件15粘附到其上，預(yù)型件15的溫度 等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度。作為非粘附處理，存在氟基樹脂例如 Teflon的覆層，在保持部分的表面上形成不規(guī)則的方法，從而減少與 透鏡預(yù)型件15的接觸面積等。更有效的是在保持部分的表面上形成不 規(guī)則，并且另外在其上施加氟基樹脂覆層。如上所述，透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)IO進行的注射成型步驟，以及壓 力成型步驟中通過壓力成型機構(gòu)30進行的初始步驟(轉(zhuǎn)移塑料透鏡35 的最終形狀的步驟)，在透鏡預(yù)型件15的溫度等于或者高于玻璃轉(zhuǎn)化點 溫度的狀態(tài)下進行。因此，不需要加熱和冷卻透鏡預(yù)型件，連同時效模 具，如普通成型方法中，也不需要將透鏡預(yù)型件長時間保留在應(yīng)力釋放 室，該釋放室已經(jīng)減壓并且保持在預(yù)定溫度，從而塑料透鏡35可以在 短成型循環(huán)時間內(nèi)有效模制。因此，因為壓力成型機構(gòu)30的腔37中放入的透鏡預(yù)型件15保持 在與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或更高的溫度，在注射成型時幾乎不需要保持 壓力，并且澆口附近的應(yīng)力幾乎不會產(chǎn)生。另外，保留在透鏡預(yù)型件 15中的凸出的澆口痕跡通過壓力成型而消除，并且同樣，澆口附近的ii光學應(yīng)變幾乎被消除。另外，因為透鏡預(yù)型件15在被形成表面31a、 32a擠壓的同時被 冷卻，該表面進行了鏡面處理，形成了具有非常小表面粗糙度的透鏡光 學表面35a、 35b。另外，即使在光學應(yīng)變?nèi)匀槐Ａ粢恍┑那闆r中，因為熔融樹脂已 經(jīng)從塑料透鏡35 (透鏡預(yù)型件15)的光學軸線L被徑向注入，因此防止了由于熔融樹脂轉(zhuǎn)移速度和收縮速度之間的偏差造成的慧差或者偏 差的發(fā)生，并且成型了圍繞光學軸線L軸線對稱的塑料透鏡35。從而， 獲得了具有極好光學特性的塑料透鏡35。根據(jù)上述塑料透鏡成型方法，溫度與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或更高 的透鏡預(yù)型件15被壓力成型機構(gòu)(模具)30擠壓，該機構(gòu)30具有恒 定溫度，等于或低于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，從而提供最終的透鏡尺寸。因此， 不需要透鏡預(yù)型件15的重新加熱，并且塑料透鏡35的成型時間可以被 減少，從而高效地成型塑料透鏡35。另外，因為壓力成型在與玻璃轉(zhuǎn) 化點溫度相等或者更高的溫度進行，可以模制不具有光學應(yīng)變并具有極 好光學特性的塑料透鏡35。另外，因為在制備步驟中制備了重量與最終尺寸的透鏡35相同的 透鏡預(yù)型件15，因此最終透鏡尺寸可以在壓力成型步驟中確保被提供。 從而，可以模制具有極好光學特性的塑料透鏡35。另外，因為透鏡預(yù)型件15通過注射成型而模制，因此可以模制與 所需要透鏡35重量相同并且形狀幾乎相同的透鏡預(yù)型件15。另外，因 為透鏡預(yù)型件15被壓力成型為最終尺寸的塑料透鏡35，因此透鏡預(yù)型 件15中保留的澆口痕跡和光學應(yīng)變可以幾乎消除，從而可以模制具有 極好光學特性的塑料透鏡35。雖然本實施例中澆口設(shè)置在透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)10中的透鏡預(yù)型 件15的光學表面的中間部分中，因為澆口痕跡和光學應(yīng)變通過壓力成 型機構(gòu)30施加的壓力而幾乎去除，因此澆口位置可以是透鏡的任何位 置。另外，因為透鏡預(yù)型件的形狀可以不與透鏡形狀接近，因此提出了 關(guān)于預(yù)型件的下列實施例。雖然上面實施例中已經(jīng)描述了透鏡預(yù)型件通 過注射成型制備的實例，但是透鏡預(yù)型件可以通過其它方法制備。下面描述制備步驟中透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)的另一個實例。
圖4的示意性剖視圖示出了另一個實施例中的透鏡預(yù)型件成型機 構(gòu)，其供應(yīng)具有適當體積的壓力成型預(yù)型件。
壓力成型預(yù)型件制造設(shè)備100，是透鏡預(yù)型件成型機構(gòu)，結(jié)構(gòu)與預(yù) 塑化注射成型機相同。本實施例中，特別的，成型一壓力成型預(yù)型件的
實例(固定量的樹脂塊)將被描述。本實施例中，假設(shè)用在具有照相 機的移動電話終端中的照相機塑料透鏡被制造。該塑料透鏡的尺寸非常
小，例如大約2mm直徑，并且圖4所示的壓力成型預(yù)型件制造設(shè)備100 構(gòu)造成使得適于成型由非常少量材料形成的預(yù)型件。
首先，描述本實施例的壓力成型預(yù)型件制造設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。 在設(shè)備框架125上，設(shè)置有活塞上下運動機構(gòu)103以及樹脂排出 機構(gòu)105，其將固定量的樹脂沿著向上方向吐出。樹脂注射機構(gòu)105設(shè) 置在活塞上下運動機構(gòu)103中，活塞豎直地插入到其中。樹脂排出機構(gòu) 105的缸110具有通孔110a，該孔從下端110b沿著上下方向延伸到上 端110c (沿著與圖中Al方向平行的豎直方向)，并且該通孔110a形成 了伸長的內(nèi)部空間。這個通孔(內(nèi)部空間)110a的橫截面形狀是圓形 的，并且通孔110a形成為使得它的橫截面的直徑和橫截面積貫穿整 個通孔110a都是均勻的。通孔110a的橫截面直徑適當?shù)氐扔诨蛘咝∮?llOmra。實際上，它的直徑大約0. 5-5mm為好。在通孔110a的橫截面直 徑較小的情況中，可以進行更精確的測量。然而，在直徑過小的情況中， 因為一次射出的排出體積減小，因此需要過多的測量時間。另外，在通 孔110a的橫截面積太小的情況中，缸變長，從而不僅難以加工所述缸， 而且使得排出時間中樹脂壓力過于高，從而產(chǎn)生了活塞彎曲(buckling) 的問題，或者需要時間降低排出時間中的樹脂壓力的問題。
一部分活塞111從下端110b插入到缸110的通孔110a中?；钊?111形成為伸長的形狀，具有與通孔110a內(nèi)部形狀類似的圓形橫截面。 缸110的橫截面的直徑和橫截面積與活塞111的直徑相同?；钊?11可 以在缸110的通孔110a中沿著上下方向滑動。從樹脂產(chǎn)品的形狀精度 為0. 2-0. 5%的角度來看，并且優(yōu)選±0. 1，活塞111的行程要求lmm或 者更大，并且考慮到伺服電動機的精度，活塞的位置精度變?yōu)榇蠹slum。
13活塞111的底端側(cè)固定到活塞上下運動機構(gòu)103的支撐板116，并 且支撐板116的上下運動可以使活塞111在缸110中滑動。上下運動機 構(gòu)103包括引導(dǎo)裝置117、 118，沿著上下方向延伸(箭頭Al的方向)， 并且這些引導(dǎo)裝置117、118配合到其中的引導(dǎo)孔形成在支撐板116中。 在引導(dǎo)裝置117、 118插入到這些引導(dǎo)孔中的狀態(tài)，支撐板116上下移 動，從而實現(xiàn)活塞111的上下運動。另外，在支撐板116和引導(dǎo)裝置 117、 118之間，球軸承等被設(shè)置以防止傾斜或者不穩(wěn)定。
另外，活塞上下運動機構(gòu)103在設(shè)備框架125上具有線性致動器， 用于沿著箭頭Al的方向驅(qū)動支撐板116和活塞111。具體的，活塞上 下運動機構(gòu)103具有電動機119，牢固安裝在設(shè)備框架125上作為驅(qū) 動源；以及未示出的齒輪，連接到電動機119的驅(qū)動軸；滾珠絲杠120 固定到支撐板116，被旋到齒輪上。因此，當電動機119被驅(qū)動時，連 接到電動機119的齒輪旋轉(zhuǎn)運動，從而滾柱絲杠120運動，并且連接到 滾柱絲杠120的支撐板116同樣沿著箭頭Al的方向上下移動。另外， 作為電動機119，可以使用伺服電動機或者步進電動機。
為了檢測活塞111的行程方向(支撐板116的箭頭Al的方向)上 運動的位置信息，位移傳感器121設(shè)置在支撐板116附近。位移傳感器 121檢測支撐板116和設(shè)備框架125的圖中的上部板之間的相對位置關(guān) 系。
另一方面，作為樹脂材料填充裝置的塑化機構(gòu)112連接到缸110 的周面的一部分。在通過螺桿112a攪動產(chǎn)品原材料的樹脂材料時，塑 化機構(gòu)112將樹脂材料向前擠出排出，產(chǎn)生液體樹脂130，該液體樹脂 通過加熱以及樹脂之間的摩擦生熱而熔融，從而具有可流動性，并且將 樹脂排出到缸110的通孔110a中。將樹脂排出到通孔110a中是通過流 動路徑112b進行的，該路徑用于連通塑化機構(gòu)112的內(nèi)部空間和缸110 的通孔110a。流動路徑112b的中間，設(shè)置有單向閥126，用于防止樹 脂130的回流。另外，螺桿112a被塑化機構(gòu)驅(qū)動部123驅(qū)動。
在缸110內(nèi)，嵌有加熱器128。這個加熱器128對澆灌到缸110的 通孔110a中的樹脂130加熱，從而樹脂130的溫度保持等于或者高于 玻璃轉(zhuǎn)化點溫度。另外在缸110的邊緣處，隔離材料107設(shè)置在適當?shù)姆胖梦恢?。另外，同樣在設(shè)備框架125的缸110附近，設(shè)置有未示出的 加熱器，并且加熱器構(gòu)造成使得它與加熱器的缸110隔離的一側(cè)被冷卻 水冷卻。
在缸110的通孔110a和塑化機構(gòu)112的流動路徑112b之間的結(jié) 合處與缸110的上端部110c之間，并且靠近排出孔115，形成有與通 孔110a連通的開口部分，并且壓力傳感器113安裝在這個開口部分處。 壓力傳感器113檢測在排出孔115附近施加到樹脂130的壓力。
另外，在排出孔115周圍，安裝有切割器114，作為樹脂材料切割 裝置，該裝置切斷排出的樹脂。在圖4所示的結(jié)構(gòu)性實例中，切割器 114包括一對刀片114a、 114b，它們設(shè)置在排出孔115的左右。這些刀 片114a、 114b被切割器驅(qū)動部122驅(qū)動。當?shù)镀?14a、 114b被切割器 驅(qū)動部122驅(qū)動時，它們沿著彼此接近的方向以及彼此遠離的方向被驅(qū) 動。刀片14a、 114b往復(fù)運動，從而從排出孔115排出的樹脂130被切 斷。在圖4的結(jié)構(gòu)實例中，雖然切割器114安裝在板127上，但是它可 以設(shè)置在任何位置，只要在排出之后它能夠切割樹脂。另外，切割器 114提前以略微高于樹脂材料玻璃轉(zhuǎn)化點溫度Tg的溫度(大約Tg+50°C) 的溫度被加熱。這是因為在切割器溫度處于正常溫度的情況下，樹脂 從刀片部分硬化，并且樹脂材料在切割時會散射；并且在切割器溫度過 高情況下，樹脂材料粘到切割器14的刀片。
控制部分124控制著圖4設(shè)備中每個部件的工作。也就是，至少 壓力傳感器113、切割器驅(qū)動部122、塑化機構(gòu)驅(qū)動部123、位移傳感 器121以及電動機119連接到控制部124?？刂撇?24可以由專用的控 制電路構(gòu)成，包括微處理器等，或者由通用的可編程控制器或者個人電 腦構(gòu)成。
接下來描述擠壓成型預(yù)型件制造設(shè)備100的實際操作。 通過加熱而處于流動狀態(tài)的樹脂130從塑化機構(gòu)112的內(nèi)部空間 被擠出，并通過流動路徑112b被澆灌到缸110的通孔110a中。同時， 為了澆灌所需量的樹脂材料130，電動機119被驅(qū)動，同時參考由位移 傳感器121檢測的位置信息，并且活塞111被向下運動預(yù)定距離，通孔 110a中的體積增大該預(yù)定距離。通過這個操作，在活塞111不存在的
15空白區(qū)域，缸110的通孔110a被流動狀態(tài)的樹脂材料130填充。另外， 當這個樹脂材料被澆灌時，優(yōu)選的是排出孔115被切割器114閉合。
圖5是活塞和排出孔附近的部分放大剖視圖。
當預(yù)定量的樹脂材料130被填充到通孔110a中時，控制部124驅(qū) 動所述電動機119，并且使得活塞111再次向上。從而，如圖5，澆灌 到缸110中的內(nèi)部空間110a中的樹脂材料130被活塞111向上推動， 并且逐漸從排出孔115排出。
將從排出孔115排出的樹脂材料130在缸110內(nèi)提前被加熱裝置 加熱器128加熱到與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或者更高的溫度。
通過停止驅(qū)動電動機119，活塞111的運動停止。從排出孔115排 出的樹脂材料130積聚在排出孔115上方，并且如圖5所示沉積的樹脂 材料130B形成。
當活塞111通過預(yù)定行程而停止運動時，施加到樹脂材料130的 壓力逐漸釋放，并且待檢測的壓力同樣隨著時間而減低。降低壓力的穩(wěn) 定時間被作為閾值。在這個閾值壓力，切割器14被驅(qū)動，并且沉積的 樹脂材料130B被切割。壓力傳感器113重復(fù)地檢測施加到樹脂材料130 的壓力，并且將檢測的壓力值與之前設(shè)定的閾值(接近普通壓力)相比 較。當識別出檢測壓力已經(jīng)降低到預(yù)定值時，樹脂材料130被切割器驅(qū) 動部22驅(qū)動的切割器114切斷，并且沉積在排出孔115上方的樹脂材 料130B從缸110內(nèi)的樹脂材料130被切掉。切掉的樹脂材料130B被用 作壓力成型預(yù)型件15。
應(yīng)當希望增加描述，活塞沒有從樹脂填充部分向上，并且在開始 通過活塞計量之前，樹脂被填充直到排出孔。
接下來，參考圖6描述樹脂材料130B的切割時間中切割器的操作 具體實例。
也就是，在樹脂材料130從排出孔115排出之前，樹脂材料130 不存在于排出孔115附近，如圖6A。如圖6B，通過排出樹脂材料130， 產(chǎn)生樹脂材料130B，其積聚在排出孔115的位置，并且在排出孔115 周圍。當切割器114被驅(qū)動時，樹脂材料130B處于塊狀，其中樹脂材 料130B保持在與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度Tg相等或者更高的溫度。接下來，兩個刀片114a和114b分別從排出孔115的左右沿著水平方向移動，接近 排出孔115，并且進入樹脂材料130B的下側(cè)，從而彼此接觸，如圖6C。 從而樹脂材料130B被切斷。
在圖6的結(jié)構(gòu)實例中，雖然切割器114安裝在排出孔115附近的 板上，但它可以設(shè)置在任何位置，只要可以切斷排出的樹脂。另外切割 器的類型可以是任何類型，例如具有三個或多個刀片的切割器，或者利 用激光的切割器。
一個一個計量并且每個實施例中通過上述透鏡預(yù)型件形成機構(gòu)制 備的預(yù)型件通過如圖1所示的搬運機構(gòu)40保持，被輸送到下一個步驟， 壓力成型步驟30，同時保持溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，并且通 過恒定溫度的狀態(tài)成型為產(chǎn)品，該恒定溫度等于或者低于玻璃轉(zhuǎn)化點溫 度。
作為上述裝置以外的透鏡預(yù)型件提供裝置，還存在一種結(jié)構(gòu)，其 中透鏡預(yù)型件是從板狀樹脂材料沖切下來(blanked)的，該材料以等 于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的溫度被加熱，并且從擠出器(未示出)被供 送出來，并且保持這個溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的透鏡預(yù)型件通 過壓力成型步驟中的模具被形成為產(chǎn)品透鏡，該模具的溫度等于或低于 玻璃轉(zhuǎn)化點溫度。
本發(fā)明不限于上述實施例，可以適當?shù)刈龀鲎冃魏透倪M。 本發(fā)明基于2007年3月20日提交的日本專利申請 (JP2007-072253)要求外國優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容引為參考。
1權(quán)利要求
1.一種塑料透鏡成型方法，包括制備透鏡預(yù)型件，該透鏡預(yù)型件的溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度；和通過擠壓溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度的所述透鏡預(yù)型件，成型透鏡，透鏡預(yù)型件的擠壓通過一模具進行，該模具在恒定的溫度提供最終的透鏡尺寸，該恒定溫度等于或低于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度。
2. 如權(quán)利要求l所述的塑料透鏡成型方法，其特征在于，其中制備透鏡預(yù)型件制備了與透鏡重量相同的透鏡預(yù)型件。
3. 如權(quán)利要求2所述的塑料透鏡成型方法，其特征在于，其中透鏡的成型包括進行透鏡預(yù)型件的注射成型。
4. 如權(quán)利要求3所述的塑料透鏡成型方法，其特征在于，其中，透鏡的成型包括在與玻璃轉(zhuǎn)化點溫度相等或更高的溫度將透鏡預(yù)型件從注射成型機取出；和將所述從注射成型機取出的透鏡預(yù)型件立刻放入壓力模具中。
5. 如權(quán)利要求2所述的塑料透鏡成型方法，其特征在于，其中透鏡預(yù)型件的制備包括擠出恒定體積的熔融塑料；和切掉擠出的熔融塑料。
6. 如權(quán)利要求l所述的塑料透鏡成型方法，其特征在于，其中，透鏡預(yù)型件的制備包括將透鏡預(yù)型件從具有板形的模制物品上沖切下來。
全文摘要
一種塑料透鏡成型方法，包括制備透鏡預(yù)型件，該透鏡預(yù)型件的溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度；和通過擠壓所述透鏡預(yù)型件，成型透鏡，所述透鏡預(yù)型件的溫度等于或高于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度，透鏡預(yù)型件的擠壓是通過一模具進行，該模具在恒定的溫度提供最終的透鏡尺寸，該恒定溫度等于或低于玻璃轉(zhuǎn)化點溫度。
文檔編號B29D11/00GK101636259SQ20088000892
公開日2010年1月27日 申請日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者榮羽范子 申請人:富士膠片株式會社