JP2006248108A - 光学部品の成形型及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成又は手順により、キャビティ内に充填した樹脂材料の液漏れを阻止して、バリの発生を有効に防止することができる光学部品の成形型及び成形方法を提供する。
【解決手段】 液体の樹脂材料をキャビティＣ内に充填して光学部品を成形する成形型１において、可動側型板１０と固定側型板２０の各パーティング面１１，２１、入子１５及びその収容部１４、樹脂注入孔１６の、成形面１２，１３，２２との境界を包囲するように、樹脂材料の付着防止材１１ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，２１ａからなる被膜又は層を形成して、光学部品を成形することとしている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、光学部品を液体の樹脂材料により型成形する成形型及び成形方法に関する。

レンズ，ミラー又はプリズムといった光学部品を成形する成形型や成形方法は、これまでに数多く提案されている。従来の光学部品の成形型は、一般に複数の構成部材でキャビティを形成している。また、従来の光学部品の成形方法の一つとして、紫外線硬化樹脂等の液体の樹脂材料により光学部品を成形する方法がある。この場合、キャビティを形成する構成部材どうしの接触面間に樹脂材料が漏れ、最終的な成形品にバリが発生することがあった。このようなバリの発生を防止するため、従来から種々の光学部品の成形方法が提案されている。

例えば、特許文献１では、次のような光学部品の成形方法が提案されている。成形型は、固定金型と可動金型とを備え、固定金型（固定側型板又はその入子に相当）に第１のパーティング面が設けてあるとともに、可動金型（可動側型板又はその入子に相当）第２のパーティング面が設けてある。まず、第１のパーティング面に第２のパーティング面を当接させてキャビティを画成する。そして、キャビティ内に、エネルギー硬化型樹脂を注入する。次いで、第１及び第２のパーティング面近傍部に位置するエネルギー硬化型樹脂のみを硬化させる。最後に、キャビティ内のエネルギー硬化型樹脂全体を硬化させる。

このような光学部品の成形方法によれば、キャビティ内の、第１及び第２のパーティング面近傍に位置するエネルギー硬化型樹脂を先に硬化させることになる。これにより、硬化したエネルギー硬化型樹脂を、第１及び第２のパーティング面近傍のシール材として機能させることができる。その結果、第１及び第２のパーティング面からの樹脂の漏れを防止できるので、バリのない成形品が製造可能となる。
特許第３３４７８３９号公報

しかし、上述した従来の光学部品の成形方法では、パーティング面近傍のエネルギー硬化型樹脂を硬化させてから、エネルギー硬化型樹脂全体を硬化させる２工程を要し、製造タクトタイムが長くなってしまうという問題があった。また、１回目の硬化から２回目の硬化に移る際に、遮光板の挿脱が必要となる。この場合、遮光板を所定位置に所定タイミングで移動させるための構成及び制御が必要となる。よって、成形装置の構成が複雑化してしまうという問題があった。

さらに、樹脂材料の外周側のみを先に硬化させると、樹脂材料の全体を硬化させる際に、樹脂材料が収縮することができず、その結果として中心部に引張応力が発生してしまう。そのため、環境試験において、成形品たる光学部品が破損しやすくなるという問題もあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成又は手順により一回の工程で光学部品を成形することができ、製造タクトタイムの短縮を図り、成形後の破損が少ない光学部品の成形型及び成形方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光学部品の成形型は、液体の樹脂材料をキャビティ内に充填して光学部品を成形する成形型において、前記キャビティを形成する成形面に連続する面に、前記樹脂材料の付着を防止する被膜又は層を形成した構成としてある。

好ましくは、可動側型板と固定側型板を有し、前記キャビティを形成する成形面に連続する面が、前記可動側型板と前記固定側型板の少なくとも一方のパーティング面である構成とする。又は、前記可動側型板に組み込まれた可動側入子を有し、前記キャビティを形成する成形面に連続する面が、前記可動側型板と前記可動側入子とが互いに接触する面である構成としてもよい。

好ましくは、前記固定側型板に組み込まれた固定側入子を有し、前記キャビティを形成する成形面に連続する面が、前記固定側型板と前記固定側入子との互いに接触する面である構成とする。又は、前記可動側型板又は固定側型板の少なくとも一方に穿設された孔を有し、前記キャビティを形成する成形面に連続する面が、該孔の内周面である構成としてもよい。

より好ましくは、前記被膜又は層の材料が、撥水性コート剤又は離型剤である構成、又は、前記可動側入子と前記固定側入子の少なくとも一方に、遮光手段を設けた構成としてもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明の光学部品の成形方法は、液体の樹脂材料を成形型のキャビティ内に充填して光学部品を成形する成形方法において、前記キャビティを形成する成形面に連続する面に、前記樹脂材料の付着を防止する被膜又は層を形成してから前記光学部品の成形を行うようにしてある。

本発明の光学部品の成形型及び成形方法によれば、キャビティを形成する成形面に連続する面に、樹脂材料の付着を防止する被膜又は層を形成するといった簡単な構成又は手順により、キャビティ内に樹脂材料を充填した状態で、樹脂材料の液漏れを阻止することができる。これにより、一回の工程で光学部品の成形ができる。また、充填した樹脂材料を均等に硬化させることができるので、成形後の破損を防ぐことができる。さらに、樹脂材料の液漏れがないので、バリの発生を有効に防止することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係る光学部品の成形型及び成形方法について、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る成形型の概略構成図である。図２は上記成形型を構成する可動側型板の正面図である。

これら図面において、本実施形態に係る光学部品の成形型１は、紫外線硬化型の樹脂材料を用いて、光学部品である両凸レンズを成形するためのものである。この成形型１は、パーティング面１１を有する可動側型板１０と、パーティング面２１を有する固定側型板２０とを備えた構成となっている。これらパーティング面１１，２１を突き合わせることにより、両凸レンズを成形するキャビティＣが形成される。

可動側型板１０は、鋳鋼製の金型であり、その中央に設けた収容部１４に入子１５を組み込んだ構成としてある。収容部１４の内周面と入子１５の凹面とは、鏡面仕上げの成形面１３，１２となっている。この成形面１３，１２は、両凸レンズの外周側部及び片側凸面形状（光学機能面）を精密転写した面である。また、可動側型板１０の上部には、成形面１３に連通する樹脂注入孔（孔）１６が穿設してある。このような可動側型板１０は、図示しない油圧シリンダ等の駆動源と接続してあり、固定側型板２０と接離可能としてある。

一方、固定側型板２０は、全体が石英ガラスからなる。そして、パーティング面２１の中央には、鏡面仕上げの成形面２２が形成してある。成形面２２は、両凸レンズの他の片側凸面形状（光学機能面）を精密転写した面である。

ここで、本実施形態では、可動側型板１０において、成形面１３に連続する面であるパーティング面１１に、それぞれ被膜又は層（以下、単に被膜という）１１ａを形成した構成としてある。なお、本実施形態において「成形面に連続する面」とは、少なくとも一端がキャビティＣ（キャビティＣの外周）と接する面をいう。

図２に示すように、被膜１１ａは、成形面１３との境界を包囲するように形成してある。具体的に、被膜１１ａは、可動側型板１０におけるパーティング面１１の一部の面に形成してある。パーティング面１１は、形成面１３の一端と接しているので、「成形面に連続する面」である。

このような被膜１１ａとしては、樹脂材料の付着を防止する性質（特性）を有する材料（付着防止材）を用いる。付着防止材としては、市販されているフッ素系等の撥水性コート剤又は離型剤、例えば、住友スリーエム(株)製のノベックEGC-1720、デュポン(株)製のゾニールTC-20といった撥水性コート剤、又は山一化学工業(株)製のセパラックPF-300Aといった離型剤を用いることができる。

また、撥水性コート剤又は離型剤からなる被膜１１ａの形成方法としては、成形面１２，１３をマスキングして、パーティング面１１を、撥水性コート剤又は離型剤に浸漬して乾燥及び放置する方法、又はスプレーにより吹き付ける方法等がある。さらに、被膜１１ａは、パーティング面１１の全体に形成してもよく、又は、本実施形態の如く成形面１３との境界近傍のみに形成してもよい。

なお、成形型１による光学部品の成形を繰り返すと、付着防止材の効果が低下することが考えられるが、このような場合には、上述した浸漬又はスプレーによる吹き付けといった方法により再度、被膜１１ａを形成する。

上記構成からなる成形型１により、光学部品を成形する過程について説明する。まず、可動側型板１０と固定側型板２０とを突き合わせてキャビティＣを形成する。次いで、可動側型板１０の上部に穿設した樹脂注入孔１６に、図示しないシリンジのノズルを挿入して、シリンジ内の紫外線硬化型の樹脂材料をキャビティＣ内に充填する。

次いで、固定側型板２０の背面２３から紫外線２５を照射して、キャビティＣ内の樹脂材料を硬化させる。その後、可動側型板１０を駆動源により後退させる。これにより、成形品たる光学部品を、可動側型板１０及び固定側型板２０の各成形面１２，１３，２２から離型させる。

このような本実施形態の光学部品の成形型及び成形方法によれば、成形面１３に連続するパーティング面１１に、樹脂材料の付着を防止する被膜１１ａを形成するといった簡単な構成又は手順を行うだけでよい。このとき、パーティング面１１は、形成面１３に連続する面であるので、被膜１１ａにより、各成形面１３，２２との境界を包囲することができる。

よって、両パーティング面１１，２１の境界面において、キャビティＣ内に充填した樹脂材料の液漏れを阻止することができる。これにより、光学部品の成形に際しては、一回の充填と一回の硬化を行えばよい。すなわち、一回の工程で光学部品を成形することができる。また、充填した樹脂材料を均等に硬化させることができるので引張応力が発生することがなく、成形後における成形品の破損を防ぐことができる。また、樹脂材料の液漏れがないので、バリの発生を有効に防止することができる。

なお、本実施形態では、可動側金型１０のパーティング面１１のみに、被膜１１ａを形成したが、これに限定されるものではない。例えば、固定側金型２０のパーティング面２１にも、被膜１１ａと同様の被膜２１ａを形成してもよい。固定側金型２０のパーティング面２１は形成面２２の一端と接しているので、「形成面に連続する面」である。よって、被膜２１ａにより、各成形面１３，２２との境界を包囲することができる。その結果、パーティング面１１とパーティング面２１の境界面において、樹脂材料の液漏れをより確実に防止することができる。

また、被膜２１ａは、パーティング面２１の全体に形成してもよく、成形面２２との境界近傍のみに形成してもよい。さらに、固定側型板２０をガラス製としてあるので、付着防止材等からなる被膜２１ａの効果が低下した場合には、固定側型板２０を交換することとしてもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る光学部品の成形型及び成形方法について、図面を参照しつつ説明する。図３は本発明の第２の実施形態に係る成形型の概略構成図である。図４は上記成形型を構成する可動側型板のＡ−Ａ断面図である。なお、上述した第１の実施形態と同様の箇所については同一番号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態では、収容部１４と入子（可動側入子）１５が接触する面に、被膜１４ａ，１５ａを形成した構成としてある。被膜１４ａは収容部１４側に形成してあり、被膜１５ａは入子１５側に形成してある。

被膜１４ａ，１５ａを形成した各接触面は、キャビティＣの形成面１２，１３の一端と接している。すなわち、各接触面は「形成面に連続する面」である。よって、これら被膜１４ａ，１５ａにより、各成形面１２，１３との境界を包囲することができる。この結果、収容部１４と入子１５が接触する境界において、樹脂材料の液漏れを確実に防止することができる。また、それぞれの被膜１４ａ，１５ａは、各接触面の全体に形成してもよく、又は、各接触面のうちの成形面１２，１３との境界近傍のみに形成してもよい。

ここで、本実施形態では、金属製の型板１０を可動側とし、ガラス製の型板２０を固定側としてある。このため、入子１５は可動側入子となるが、これに限らず、金属製の型板１０を固定側とし、ガラス製の型板２０を可動側としてもよい。この場合、入子１５は固定側入子になるので、被膜１４ａは固定側入子に形成されていることになる。

このような本実施形態の光学部品の成形型及び成形方法によれば、第１の実施形態と同様に、被膜１４ａ，１５ａを形成したことによって、一回の工程で光学部品を成形することができるとともに、成形後における成形品の破損を防ぐことができ、また、樹脂材料の液漏れがないので、バリの発生を有効に防止することができる。

なお、図３には、上述した第１実施形態の被膜１１ａ，２１ａが示されていないが、これら被膜１１ａ，２１ａをパーティング面１１，２１に形成してもよい。このような構成とした場合は、樹脂材料の液漏れをより確実に防止することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る光学部品の成形型及び成形方法について、図面を参照しつつ説明する。図５は本発明の第３の実施形態に係る成形型の概略構成図である。図６は上記成形型を構成する可動側型板のＢ−Ｂ断面図である。なお、上述した第１及び第２の実施形態と同様の箇所については同一番号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態では、樹脂注入孔（孔）１６の内周面に被膜１６ａを形成した構成としてある。樹脂注入孔１６の内周面は、キャビティＣの形成面１３の一端と接している。すなわち、内周面は「形成面に連続する面」である。そこで、被膜１６ａにより成形面１３との境界を包囲し、キャビティＣ側の開口部の境界における樹脂材料の付着を防止している。なお、被膜１６ａは、樹脂注入孔１６の内周面の全体に形成してもよく、又は、樹脂注入孔１６の内周面のうち、キャビティＣ側の開口部近傍のみに形成してもよい。

ここで、被膜１６ａとしての付着防止材は、紫外線により劣化してしまう場合がある。そこで、被膜１６ａの劣化を防止するために、本実施形態では、固定側型板２０の背面２３に遮光手段２４を設けてある。遮光手段２４は、紫外線硬化型の樹脂材料を硬化させるための紫外線を一部遮蔽する形状となっている。すなわち、遮光手段２４の中央には、成形面２２よりも直径の小さい円形の紫外線照射窓２４ａが形成してある。遮光手段２４としては、例えば、紫外線照射窓２４ａを除いて固定側型板２０の背面を非透光の塗料で塗装した構成とすることができる。又は、薄板状部材の中央に紫外線照射窓２４ａを穿設し、薄板状部材を固定側型板２０の背面に貼付した構成としてもよい。

このような構成によれば、固定側型板２０の背面２３から紫外線２５を照射して、キャビティＣ内に充填した樹脂材料を硬化させる際に、紫外線２５の一部が遮光手段２４により遮蔽され、被膜１６ａの紫外線による劣化を防止することができる。

このような本実施形態の光学部品の成形型及び成形方法によれば、第１及び第２の実施形態と同様に、被膜１６ａを形成したことによって、一回の工程で光学部品を成形することができるとともに、成形後における成形品の破損を防ぐことができ、また、樹脂材料の液漏れがないので、バリの発生を有効に防止することができる。

なお、図７に示すように、被膜１６ａとともに、上述した第１及び第２実施形態の被膜１１ａ，２１ａ，１４ａ，１５ａをパーティング面１１，２１、及び収容部１４と入子１５の接触面にそれぞれに形成してもよい。このような構成とした場合は、樹脂材料の液漏れをより確実に防止することができる。

なお、本発明の光学部品の成形型及び成形方法は、上述した第１〜第３の実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態で述べたように、固定側型板２０をガラス製としてあるので、鋳鉄製の金型と比較して製造が容易でコストが安い。よって、第２及び第３実施形態においても、被膜１４ａ，１５ａ，１６ａとしての付着防止材の効果が低下した場合には、付着防止材からなる被膜を形成した新たな固定側型板２０と交換すれば、容易に付着防止材の効果を維持することができる。

また、第３の実施形態における遮光手段２４は、本発明の光学部品の成形型及び成形方法を実施するうえで必須のものではない。逆に、第１及び第２の実施形態における固定側型板２０に遮光手段２４を設けてもよい。

その他、本発明の光学部品の成形型及び成形方法は、可動側型板と固定側型板とに限らず、成形型の構成部材のうち、成形面に連続する面を有するものに適用することができる。また、樹脂材料は、紫外線硬化型樹脂に限らず、粘性の低いエネルギー硬化型樹脂、熱硬化型樹脂等であっても、本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る成形型の概略構成図である。 上記成形型を構成する可動側型板の正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る成形型の概略構成図である。 上記成形型を構成する可動側型板のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る成形型の概略構成図である。 上記成形型を構成する可動側型板のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る成形型に、第１及び第２の実施形態の被膜を形成した形成型の概略構成図である。

符号の説明

１ 成形型
１０ 可動側型板
１１ パーティング面
１１ａ 被膜又は層（付着防止材）
１２，１３ 成形面
１４ 収容部
１４ａ 被膜又は層（付着防止部材）
１５ 入子
１５ａ 被膜又は層（付着防止部材）
１６ 樹脂注入孔（孔）
１６ａ 被膜又は層（付着防止部材）
２０ 固定側金型
２１ パーティング面
２１ａ 被膜又は層（付着防止部材）
２２ 成形面
２３ 背面
２４ 遮光手段
２４ａ 紫外線照射窓
２５ 紫外線
Ｃ キャビティ

Claims (8)

1. 液体の樹脂材料をキャビティ内に充填して光学部品を成形する成形型において、前記キャビティを形成する成形面に連続する面に、前記樹脂材料の付着を防止する被膜又は層を形成したことを特徴とする光学部品の成形型。
2. 可動側型板と固定側型板を有し、前記キャビティを形成する成形面に連続する面が、前記可動側型板と前記固定側型板の少なくとも一方のパーティング面であることを特徴とする請求項１記載の光学部品の成形型。
3. 前記可動側型板に組み込まれた可動側入子を有し、前記キャビティを形成する成形面に連続する面が、前記可動側型板と前記可動側入子とが互いに接触する面であることを特徴とする請求項２記載の光学部品の成形型。
4. 前記固定側型板に組み込まれた固定側入子を有し、前記キャビティを形成する成形面に連続する面が、前記固定側型板と前記固定側入子との互いに接触する面であることを特徴とする請求項２又は３記載の光学部品の成形型。
5. 前記可動側型板又は固定側型板の少なくとも一方に穿設された孔を有し、前記キャビティを形成する成形面に連続する面が、該孔の内周面であることを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の光学部品の成形型。
6. 前記被膜又は層の材料が、撥水性コート剤又は離型剤であることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の光学部品の成形型。
7. 前記可動側入子と前記固定側入子の少なくとも一方に、遮光手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の光学部品の成形型。
8. 液体の樹脂材料を成形型のキャビティ内に充填して光学部品を成形する成形方法において、前記キャビティを形成する成形面に連続する面に、前記樹脂材料の付着を防止する被膜又は層を形成してから前記光学部品の成形を行うことを特徴とする光学部品の成形方法。