JP2011051098A - Method of manufacturing optical element, and the optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エネルギー硬化型樹脂を硬化させて光学素子を製造する光学素子の製造方法、及び光学素子に関する。 The present invention relates to an optical element manufacturing method for manufacturing an optical element by curing an energy curable resin, and an optical element.
従来、光学素子の製造方法においては、金型内で光学面形状を転写された樹脂を、硬化させて離型させる。この離型に要する離型力が大きい場合、離型によって樹脂に応力がかかるため、以下のような問題が生じる。
(1)応力により樹脂が破壊されてしまう。
(2)応力により樹脂に歪みが生じるため、製造後の光学素子の光学性能が低下する。
Conventionally, in a method for manufacturing an optical element, a resin having an optical surface shape transferred in a mold is cured and released. When the mold release force required for the mold release is large, stress is applied to the resin by the mold release, causing the following problems.
(1) Resin is destroyed by stress.
(2) Since the resin is distorted by the stress, the optical performance of the manufactured optical element is deteriorated.
このような樹脂の破壊や歪みを防ぐため、従来から様々な提案がなされている。
例えば、樹脂と金型との間の接着を防ぐ作用を有する離型剤を金型に塗布することで接着力を弱め、離型をしやすくする方法が提案されている（特許文献１参照）。
In order to prevent such destruction and distortion of the resin, various proposals have been conventionally made.
For example, a method has been proposed in which a release agent having an action of preventing adhesion between a resin and a mold is applied to the mold to weaken the adhesive force and facilitate release (see Patent Document 1). .
また、離型する際に離型する力がかかりやすい形状、例えば溝部を樹脂の光学面以外の部分に付与することで、光学面にかかる応力を低減する方法が提案されている（特許文献２参照）。 Further, there has been proposed a method for reducing the stress applied to the optical surface by applying a shape that is easy to apply a releasing force when releasing, for example, a groove to a portion other than the optical surface of the resin (Patent Document 2). reference).
しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、離型剤が金型と樹脂との間の接着界面に存在することにより、樹脂の硬化時に部分的に金型から樹脂が剥離する現象、即ちヒケが発生する。このため、特許文献１に記載の方法では光学素子の持つ光学面を高精度に形成できないという課題があった。 However, in the method described in Patent Document 1, since the release agent is present at the adhesive interface between the mold and the resin, a phenomenon in which the resin partially peels from the mold when the resin is cured, that is, there is a sink. appear. For this reason, the method described in Patent Document 1 has a problem that the optical surface of the optical element cannot be formed with high accuracy.
また、上記特許文献２記載の方法では、樹脂に溝部があることにより、温湿度変化時に溝部と、溝部の無い場所で形状の変化に差が発生してしまい、離型後の形状安定性が低下し光学面を高精度に維持できないという課題があった。
本発明の目的は、光学面の精度を維持したまま、容易にエネルギー硬化型樹脂の離型が可能となる、複合光学素子の製造方法及び複合光学素子を提供することにある。
Moreover, in the method of the said patent document 2, since there exists a groove part in resin, when a temperature / humidity change, a difference arises in a shape change in a groove part and a place without a groove part, and the shape stability after mold release is There was a problem that the optical surface could not be maintained with high accuracy.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a composite optical element and a composite optical element that enable easy release of an energy curable resin while maintaining the accuracy of the optical surface.
本発明の光学素子の製造方法は、エネルギー硬化型樹脂に対してモールドの光学面形状を転写する転写工程と、上記エネルギー硬化型樹脂を硬化させる硬化工程と、上記エネルギー硬化型樹脂を、その表面部分のうち上記モールドとの非接触部の少なくとも一部の膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる膨潤工程と、上記モールドから上記エネルギー硬化型樹脂を離型させる離型工程と、を含むようにする。 The optical element manufacturing method of the present invention includes a transfer step of transferring an optical surface shape of a mold to an energy curable resin, a curing step of curing the energy curable resin, and the energy curable resin on the surface thereof. A swelling step of swelling until the degree of swelling of at least a part of the non-contact portion with the mold becomes 1% or more, and a releasing step of releasing the energy curable resin from the mold. To.
また、上記膨潤工程において、上記エネルギー硬化型樹脂を膨潤させる雰囲気媒体を満たした雰囲気に上記離型工程前の上記エネルギー硬化型樹脂を保持するようにするとよい。
また、上記膨潤工程において、上記硬化工程の途中又は上記硬化工程後に上記非接触部の周囲に上記雰囲気媒体を供給することにより上記エネルギー硬化型樹脂を膨潤させるようにするとよい。
In the swelling step, the energy curable resin before the release step may be held in an atmosphere filled with an atmosphere medium that swells the energy curable resin.
Moreover, in the said swelling process, it is good to make it swell the said energy curable resin by supplying the said atmosphere medium to the circumference | surroundings of the said non-contact part in the middle of the said hardening process or after the said hardening process.
また、上記膨潤工程において、上記エネルギー硬化型樹脂の上記非接触部の膨潤度を１％以上７％以下とした状態で、上記離型工程において上記モールドから上記エネルギー硬化型樹脂を離型させるようにするとよい。 In the swelling step, the energy curable resin is released from the mold in the mold releasing step in a state where the swelling degree of the non-contact portion of the energy curable resin is 1% or more and 7% or less. It is good to.
また、上記雰囲気媒体のＳＰ値と上記エネルギー硬化型樹脂のＳＰ値との差が±１．１［(cal/cm3)1/2］以内であるようにするとよい。
また、光学基材に上記エネルギー硬化型樹脂を供給する樹脂供給工程を更に含み、上記転写工程において、上記光学基材に供給されたエネルギー硬化型樹脂に対して上記モールドの光学面形状が転写されるようにするとよい。
The difference between the SP value of the atmospheric medium and the SP value of the energy curable resin may be within ± 1.1 [(cal / cm 3 ) 1/2 ].
The method further includes a resin supply step of supplying the energy curable resin to the optical substrate, and in the transfer step, the optical surface shape of the mold is transferred to the energy curable resin supplied to the optical substrate. It is good to do so.
本発明の光学素子は、上記いずれかの構成の光学素子の製造方法により製造された構成とする。 The optical element of the present invention has a structure manufactured by the method for manufacturing an optical element having any one of the above structures.
本発明によれば、光学面の精度を維持したまま容易にエネルギー硬化型樹脂の離型が可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily release the energy curable resin while maintaining the accuracy of the optical surface.
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び光学素子について、図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an optical element manufacturing method and an optical element according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
＜一実施の形態＞
図１〜図４は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置１を示す要部断面図である。
本実施の形態では、光学基材（以下、単に「基材」と記す）２と、エネルギー硬化型樹脂としての樹脂３とを備える図６Ａに示す複合光学素子１１を製造する例について説明する。なお、樹脂３は、例えば、エネルギー硬化型樹脂としての紫外線硬化型樹脂である。
<One embodiment>
1-4 is principal part sectional drawing which shows the optical element manufacturing apparatus 1 used for the manufacturing method of the optical element which concerns on one embodiment of this invention.
In the present embodiment, an example in which a composite optical element 11 shown in FIG. 6A including an optical base material (hereinafter simply referred to as “base material”) 2 and a resin 3 as an energy curable resin will be described. The resin 3 is, for example, an ultraviolet curable resin as an energy curable resin.
本実施の形態では、まず光学素子製造装置１の構成及び複合光学素子１１の製造の流れについて説明した後、膨潤度、ＳＰ値（溶解度パラメータ）及び各実施例について説明する。
光学素子製造装置１は、モールド４と、基材保持ヤトイ５と、雰囲気層形成用部材６と、膨潤手段である雰囲気媒体注入・排出ノズル７と、雰囲気層内圧力調整ノズル８と、エネルギー付与手段である紫外線ランプ１０を備える。
In this embodiment, first, the configuration of the optical element manufacturing apparatus 1 and the flow of manufacturing the composite optical element 11 will be described, and then the degree of swelling, SP value (solubility parameter), and each example will be described.
The optical element manufacturing apparatus 1 includes a mold 4, a substrate holding member 5, an atmosphere layer forming member 6, an atmosphere medium injection / discharge nozzle 7 that is a swelling means, an atmosphere layer pressure adjusting nozzle 8, and energy application. An ultraviolet lamp 10 as means is provided.
モールド４は、樹脂３に転写する光学面形状を有する凸型の転写面４ａが底面に形成され、図示しないモールド駆動源によって上下に移動する。
なお、モールド４は、セラミックス、金属、樹脂、ガラス等を用いてもよく、基材２は、ガラス、樹脂、セラミックス等を用いてもよい。また、モールド４及び基材２の形状は、曲率等に制限がなく、凸型でも凹型でもよく、球面形状、非球面形状、自由曲面形状、フレネル形状、微細構造を有する形状等としてもよい。これは、他の実施例においても同様である。
The mold 4 has a convex transfer surface 4a having an optical surface shape transferred to the resin 3 formed on the bottom surface, and is moved up and down by a mold drive source (not shown).
The mold 4 may use ceramics, metal, resin, glass or the like, and the substrate 2 may use glass, resin, ceramics or the like. Further, the shape of the mold 4 and the substrate 2 is not limited in curvature, and may be convex or concave, and may be a spherical shape, an aspherical shape, a free-form surface shape, a Fresnel shape, a shape having a fine structure, or the like. The same applies to other embodiments.
基材保持ヤトイ５は、図４に示すように例えば左右２つ（５−１，５−２）に分割可能な、上下に開口した略円筒形状を呈する。また、基材保持ヤトイ５は、中央の開口部側に突出し基材２の底面に当接する基材底面側固定治具５ａと、上部に配置され他の部分よりも小径の円形開口部が形成され基材２の上面に当接する基材上面側固定治具５ｂとを有する。 As shown in FIG. 4, the base material holding yatoe 5 has a substantially cylindrical shape that can be divided into, for example, two left and right (5-1, 5-2) openings that are opened up and down. In addition, the base material holding yatoy 5 is formed with a base material bottom side fixing jig 5a that protrudes toward the center opening side and abuts against the bottom surface of the base material 2, and a circular opening portion that is disposed on the upper portion and has a smaller diameter than other parts. And a base material upper surface side fixing jig 5b that contacts the upper surface of the base material 2.
雰囲気層形成用部材６は、基材保持ヤトイ５の上部に配置されている逆凹形の部材である。また、雰囲気層形成用部材６は、基材上面側固定治具５ｂの上面と当接することにより、内部空間６ａを形成する。また、内部空間６ａに連通するモールド用貫通孔６ｂが上面に設けられている。 The atmosphere layer forming member 6 is a reverse concave member disposed on the upper part of the base material holding yato 5. Moreover, the atmosphere layer forming member 6 forms an internal space 6a by contacting the upper surface of the base material upper surface side fixing jig 5b. Further, a mold through hole 6b communicating with the internal space 6a is provided on the upper surface.
雰囲気媒体注入・排出ノズル７は、雰囲気層形成用部材６の側面を貫通して内部空間６ａに連通している。図３に示すように、雰囲気媒体注入・排出ノズル７が、内部空間６ａに雰囲気媒体９を注入することで雰囲気層が形成される。
雰囲気媒体９は、樹脂３を膨潤させるために用いられ、例えば、ヘキサン，ドデカンなどの脂肪族炭化水素や、トルエン，キシレンなどの芳香族炭化水素や、ジクロロメタン，クロロホルムなどの脂肪族塩素系炭化水素や、アセトン，ジアセトンアルコールなどのケトン類や、メチルアルコール，イソブチルアルコールなどのアルコール類や、酢酸エチル，酢酸メチルなどのエステル類や、水や、以上の混合物が挙げられる。なかでも特に、クロロホルム，アセトンなどの揮発性の良好な雰囲気媒体９を用いた場合、樹脂３の内部へ膨潤した溶剤を後述するアニール工程において、揮発性が良好な気体は、樹脂３の内部から蒸発除去することが容易になる。このため、揮発性が良好な気体は製造の際、好適に使用できる。
The atmosphere medium injection / discharge nozzle 7 penetrates the side surface of the atmosphere layer forming member 6 and communicates with the internal space 6a. As shown in FIG. 3, the atmosphere medium injection / discharge nozzle 7 injects the atmosphere medium 9 into the internal space 6a to form an atmosphere layer.
The atmosphere medium 9 is used to swell the resin 3, and for example, aliphatic hydrocarbons such as hexane and dodecane, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and aliphatic chlorine hydrocarbons such as dichloromethane and chloroform. And ketones such as acetone and diacetone alcohol, alcohols such as methyl alcohol and isobutyl alcohol, esters such as ethyl acetate and methyl acetate, water, and mixtures thereof. In particular, when an atmosphere medium 9 with good volatility such as chloroform and acetone is used, in the annealing step described later, the solvent having swollen inside the resin 3 is gas having good volatility from the inside of the resin 3. It is easy to remove by evaporation. For this reason, gas with favorable volatility can be used conveniently in the case of manufacture.
雰囲気層内圧力調整ノズル８は、雰囲気層形成用部材６の上面端部を貫通して内部空間６ａに連通している。ここで雰囲気層内圧力調整ノズル８が、エア又は雰囲気媒体の吸引・吐出を行うことにより、雰囲気層形成用部材６の内部空間６ａ（雰囲気層）内の圧力を調整する。 The atmospheric layer pressure adjusting nozzle 8 penetrates through the upper surface end of the atmospheric layer forming member 6 and communicates with the internal space 6a. Here, the atmospheric layer internal pressure adjusting nozzle 8 adjusts the pressure in the internal space 6a (atmospheric layer) of the atmospheric layer forming member 6 by sucking and discharging air or the atmospheric medium.
以下、光学素子製造装置１を用いた光学素子の製造の流れについて説明する。
まず、図１に示すように、基材保持ヤトイ５により基材２を保持した状態で、図示しない樹脂供給装置は、基材２の凹部２ａに樹脂３を供給する（樹脂供給工程）。
Hereinafter, the flow of manufacturing an optical element using the optical element manufacturing apparatus 1 will be described.
First, as shown in FIG. 1, a resin supply device (not shown) supplies the resin 3 to the recess 2 a of the base material 2 in a state where the base material 2 is held by the base material holding goat 5 (resin supply process).
なお、樹脂３との貼り合わせ面である基材２の凹部２ａ及びその周囲には、予め、シランカップリング剤の塗布や大気圧プラズマ処理などの公知となっている種々の表面改質処理を前処理として施すようにする。この表面改質処理により、樹脂３と基材２とは強固な化学結合力を有するため、雰囲気媒体９による後述する膨潤作用が、密着界面には働きにくくなる。 Various known surface modification treatments such as application of a silane coupling agent or atmospheric pressure plasma treatment are performed in advance on the concave portion 2a of the substrate 2 which is a bonding surface with the resin 3 and the periphery thereof. Apply as pre-processing. By this surface modification treatment, the resin 3 and the base material 2 have a strong chemical bonding force, so that a swelling action described later by the atmosphere medium 9 hardly works on the adhesion interface.
次に、図２に示すように、モールド４を、図示しないモールド駆動源により下降させて樹脂３を押延しながら、所望の中心肉厚になるまで基材２に接近させる。この押延によって、モールド４の転写面４ａの光学面形状を、樹脂３に転写する（転写工程）。なお、基材２をモールド４に対し接近させる構成としてもよい。また、射出成形によって転写工程を行ってもよい。 Next, as shown in FIG. 2, the mold 4 is lowered by a mold drive source (not shown) to push the resin 3, and is brought close to the base material 2 until a desired center thickness is obtained. By this stretching, the optical surface shape of the transfer surface 4a of the mold 4 is transferred to the resin 3 (transfer process). In addition, it is good also as a structure which makes the base material 2 approach with respect to the mold 4. FIG. Further, the transfer process may be performed by injection molding.
そして、エネルギー付与手段である紫外線ランプ１０により、基材２の下方から基材２を通して樹脂３に紫外線が照射されることで、樹脂３が、硬化する（硬化工程）。例えば、１５±２ｍＷ／ｃｍ２のほぼ均一な照度分布で紫外線を２分間照射することで、樹脂３が、硬化する。なお、紫外線照射中のエネルギー硬化を促進する目的で、モールド４を、３０〜５０℃程度に加温してもよい。なお、樹脂３が熱硬化型樹脂等の他のエネルギー硬化型樹脂である場合、ヒータ等のエネルギー付与手段が、用いられることになる。 Then, the resin 3 is cured by irradiating the resin 3 with ultraviolet rays from the lower side of the base material 2 through the base material 2 by the ultraviolet lamp 10 which is an energy application means (curing process). For example, the resin 3 is cured by irradiating ultraviolet rays for 2 minutes with a substantially uniform illuminance distribution of 15 ± 2 mW / cm 2 . In addition, you may heat the mold 4 at about 30-50 degreeC in order to accelerate | stimulate energy hardening during ultraviolet irradiation. When the resin 3 is another energy curable resin such as a thermosetting resin, an energy applying means such as a heater is used.
この後、樹脂３の表面部分のうちモールド４との非接触部である、光学有効径外の樹脂の周辺（例えば、表面との距離が１ｍｍ程度の領域）において、樹脂３を、後述する膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる（膨潤工程）。 Thereafter, in the periphery of the resin outside the optical effective diameter (for example, a region having a distance from the surface of about 1 mm), which is a non-contact portion with the mold 4 in the surface portion of the resin 3, the resin 3 is swollen as described later. Swell until the degree becomes 1% or more (swelling step).
具体的には、図３に示すように、雰囲気媒体注入・排出ノズル７により雰囲気媒体９を雰囲気層形成用部材６の内部空間６ａに注入することで雰囲気層を形成させる。この雰囲気媒体９を満たした雰囲気層が樹脂３の膨潤度を所望の値にするまで、樹脂３の光学有効径外の樹脂を雰囲気層内に保持する。 Specifically, as shown in FIG. 3, the atmosphere layer is formed by injecting the atmosphere medium 9 into the internal space 6 a of the atmosphere layer forming member 6 by the atmosphere medium injection / discharge nozzle 7. The resin outside the optically effective diameter of the resin 3 is held in the atmosphere layer until the atmosphere layer filled with the atmosphere medium 9 sets the swelling degree of the resin 3 to a desired value.
この結果、図５に示すように、樹脂３の光学有効径外の樹脂が、膨潤領域３ａとなる。なお、雰囲気媒体９の供給時において、雰囲気層内圧力調整ノズル８が、エア又は雰囲気媒体の吸引・吐出を行い、雰囲気層形成用部材６の内部空間６ａ（雰囲気層）内の圧力を調整する。 As a result, as shown in FIG. 5, the resin outside the optically effective diameter of the resin 3 becomes the swollen region 3a. At the time of supplying the atmospheric medium 9, the atmospheric layer internal pressure adjusting nozzle 8 performs suction or discharge of air or the atmospheric medium to adjust the pressure in the internal space 6 a (atmospheric layer) of the atmospheric layer forming member 6. .
なお、光学素子製造装置１では、樹脂３を膨潤させるのをモールド４との非接触部である光学有効径外の樹脂の全体としているが、装置構成によっては光学有効径外の樹脂の一部のみに雰囲気媒体９を接触させるようにして光学有効径外の樹脂の一部のみ膨潤度を１％以上とするようにしてもよい。また、雰囲気媒体９を注入するタイミングは、硬化工程の後ではなく硬化工程の途中に行ってもよい。また、膨潤工程は、雰囲気媒体９の注入に限らず、例えば、雰囲気媒体９の環境下に離型前の樹脂３や基材２を移動させることにより行ってもよい。また、雰囲気媒体９は、液体状であってもガス状であってもよい。例えば、クロロホルムの飽和蒸気状態を作り、樹脂３の光学有効径外の樹脂に接触するように当該蒸気を吹き付けることで、樹脂３の光学有効径外の樹脂を、膨潤させてもよい。 In the optical element manufacturing apparatus 1, the resin 3 is swollen as a whole of the resin outside the optical effective diameter that is a non-contact portion with the mold 4, but depending on the apparatus configuration, a part of the resin outside the optical effective diameter is used. Alternatively, the degree of swelling may be set to 1% or more for only a part of the resin outside the optical effective diameter by contacting the atmosphere medium 9 only. Moreover, you may perform the timing which inject | pours the atmosphere medium 9 in the middle of a hardening process instead of after a hardening process. Further, the swelling step is not limited to the injection of the atmosphere medium 9, and may be performed by moving the resin 3 and the base material 2 before being released into the environment of the atmosphere medium 9, for example. The atmosphere medium 9 may be liquid or gaseous. For example, the resin outside the optical effective diameter of the resin 3 may be swollen by creating a saturated vapor state of chloroform and spraying the vapor so as to contact the resin outside the optical effective diameter of the resin 3.
また、更なる膨潤度の進行促進を目的として、雰囲気媒体９並びに、基材２及び樹脂３からなる複合素子に対して、加温、加圧、超音波振動等が、行われてもよい。 Further, for the purpose of further promoting the degree of swelling, heating, pressurization, ultrasonic vibration, and the like may be performed on the atmosphere medium 9 and the composite element composed of the base material 2 and the resin 3.
その後、雰囲気媒体注入・排出ノズル７により、雰囲気媒体９が、排出される。そして、基材２を基材保持ヤトイ５により保持し、且つ、樹脂３の光学有効径外の樹脂の膨潤度が１％以上の状態で、モールド４を図示しないモールド駆動源により上昇させて、モールド４から樹脂３を、離型させる（離型工程）。 Thereafter, the atmosphere medium 9 is discharged by the atmosphere medium injection / discharge nozzle 7. Then, the base material 2 is held by the base material holding ring 5 and the mold 4 is raised by a mold drive source (not shown) in a state where the swelling degree of the resin outside the optical effective diameter of the resin 3 is 1% or more. The resin 3 is released from the mold 4 (release process).
そして、図４に示すように、基板保持ヤトイ５を例えば２つに分割して左右に退避させることで、基材２及び樹脂３からなる、図６Ａに示す複合光学素子１１が、得られる。
（膨潤度の測定について）
Then, as shown in FIG. 4, the composite holding element 5 shown in FIG. 6A composed of the base material 2 and the resin 3 is obtained by dividing the substrate holding yatoy 5 into two parts and retracting them left and right, for example.
(About measurement of swelling degree)
図６Ｂに示すように、互いに平行に配置された２枚の平面部材１２，１２の間に、上述の樹脂３と同一材料の樹脂が積層されるようにし、当該樹脂の樹脂量の制御及び平面部材１２，１２の隙間間隔の制御をしたうえで、当該樹脂を、硬化させる。 As shown in FIG. 6B, a resin of the same material as that of the above-described resin 3 is laminated between two planar members 12 and 12 arranged in parallel to each other, and the control of the resin amount of the resin and the plane The resin is cured after the gap between the members 12 and 12 is controlled.
これにより、複合光学素子１１の樹脂３の外径Ｄ２及び複合光学素子１１の光学有効径外の樹脂の肉厚ｔ２に近似した樹脂試験片１３を、作製する。この樹脂試験片１３は、平面部材１２，１２の間に配置されるため、平面部材１２，１２との非接触部となる側面を有する樹脂硬化物である。 Thus, the outer diameter D 2 and a resin test piece 13 which approximates the thickness t 2 of the resin of the optical effective diameter of the composite optical element 11 of the resin 3 of the composite optical element 11, to produce. Since the resin test piece 13 is disposed between the planar members 12 and 12, the resin test piece 13 is a cured resin having a side surface that is a non-contact portion with the planar members 12 and 12.
次に、樹脂試験片１３に対し、上述の膨潤工程と同様の処理を行う。そして、膨潤処理の直後に平面部材１２，１２を、樹脂試験片１３から剥がし、更に、樹脂試験片１３の側面の表面に付着した媒体を、素早く拭き取る。その後に樹脂試験片１３の内、平面部材１２、１２との非接触部、例えば非接触部の内、表面からの距離が１ｍｍ程度までの部分を、所定の形状に切り出す。この切り出した部分を、非接触部樹脂試験片１３ａとする。切り出し方は、例えば、パンチプレスやダイシングなどの種々の切り取り方法により素早く行うことができる。また、この非接触部樹脂試験片１３ａは、複合光学素子１１の光学有効径外の樹脂と同様の条件で膨潤されている。このため、この非接触部樹脂試験片１３ａの膨潤から、複合光学素子１１の光学有効径外の樹脂の膨潤の度合いを予測することが出来る。 Next, the resin test piece 13 is processed in the same manner as in the swelling step described above. Then, immediately after the swelling treatment, the planar members 12, 12 are peeled off from the resin test piece 13, and the medium attached to the side surface of the resin test piece 13 is quickly wiped off. Thereafter, a portion of the resin test piece 13 that is not in contact with the planar members 12 and 12, for example, a portion of the non-contact portion that is up to about 1 mm away from the surface, is cut into a predetermined shape. This cut out portion is referred to as a non-contact portion resin test piece 13a. The cutting method can be quickly performed by various cutting methods such as punch press and dicing. Further, the non-contact part resin test piece 13 a is swollen under the same conditions as the resin outside the optical effective diameter of the composite optical element 11. For this reason, the degree of swelling of the resin outside the optical effective diameter of the composite optical element 11 can be predicted from the swelling of the non-contact portion resin test piece 13a.
そして、切り出した非接触部樹脂試験片１３ａの重量を精秤し、これを「膨潤処理後の重量」とする。その後に、非接触部樹脂試験片１３ａの重量を乾燥させた後に精秤し、これを「乾燥処理後の重量」とする。 Then, the weight of the cut non-contact part resin test piece 13a is precisely weighed, and this is defined as “weight after swelling treatment”. Thereafter, the weight of the non-contact part resin test piece 13a is dried and then precisely weighed, and this is defined as “weight after drying treatment”.
次に、下記の式（１）により、上述の雰囲気媒体９や処理時間に起因する膨潤度が求まる。
詳しくは後述するが、この膨潤度は、１％以上とし、好ましくは１％以上７％以下とする。この膨潤度において、金型と樹脂は、光学面の精度を維持したまま容易に離型が可能となる。 Although mentioned later in detail, this swelling degree shall be 1% or more, Preferably you may be 1% or more and 7% or less. In this degree of swelling, the mold and the resin can be easily released while maintaining the accuracy of the optical surface.
（ＳＰ値について）
雰囲気媒体９のＳＰ値δ１と、樹脂層３のＳＰ値δ２との差であるΔδを±１．１［(cal/cm3)1/2］以内とすることで、離型力を下げるための膨潤処理時間を短くすることができる。なお、Δδは、より好ましくは、±０．８［(cal/cm3)1/2］以内とするとよい。
(About SP value)
The SP value [delta] 1 atmosphere medium 9, the Δδ is the difference between the SP values [delta] 2 of the resin layer 3 by within ± 1.1 [(cal / cm 3 ) 1/2], the release force The swelling treatment time for lowering can be shortened. Δδ is more preferably within ± 0.8 [(cal / cm 3 ) 1/2 ].
樹脂３のＳＰ値δ２は、例えば以下の公知の方法により求められる。すなわち、重合物である硬化樹脂物の試験片を既知の異なる数種類の溶剤中に浸漬して、溶解度或いは膨潤度が最大値を示す溶剤のＳＰ値を樹脂３のＳＰ値として定めるものである。 The SP value δ 2 of the resin 3 is obtained, for example, by the following known method. That is, a test piece of a cured resin product which is a polymer is immersed in several different types of known solvents, and the SP value of the solvent having the maximum solubility or swelling degree is determined as the SP value of the resin 3.
また、雰囲気媒体のＳＰ値は、既知のデータ集や下記（２）のｆｅｄｏｒｓ法により得ることができる。
ＳＰ値 δ＝（ΔＥＶ／Ｖｍ）１／２［（Ｊ／ｃｍ３）１／２］ ・・・式（２）
The SP value of the atmosphere medium can be obtained by a known data collection or the fedors method (2) below.
SP value δ = (ΔE V / V m ) 1/2 [(J / cm 3 ) 1/2 ] (2)
なお、式中のΔＥＶは、液体１モル当たりの蒸発エネルギー［kJ/mol］である。また、Ｖｍは、液体のモル体積［cm3/mol］）である。
本実施の形態に係る膨潤処理を行った後に、従来から行われている引張り・せん断などの離型荷重をかけることで、離型された複合光学素子１１の樹脂３の膨潤領域３ａには、クレイズと呼ばれるヒビ状の欠陥が発生することがある。これは、膨潤した樹脂３に対して外部から力がかかると、樹脂３の凝集力の低下に伴い樹脂３にひずみができやすくなるためである。
Incidentally, Delta] E V in the formula is a liquid 1 per molar vaporization energy [kJ / mol]. V m is the molar volume of the liquid [cm 3 / mol]).
After performing the swelling treatment according to the present embodiment, by applying a conventional release load such as tension and shear, the swollen region 3a of the resin 3 of the released composite optical element 11 is subjected to Cracked defects called crazes may occur. This is because, when a force is applied to the swollen resin 3 from the outside, the resin 3 is easily distorted as the cohesive force of the resin 3 decreases.
しかし、上述のとおり、膨潤領域３ａを樹脂３の光学有効径外の樹脂とすることにより、仮にクレイズが発生してもその発生箇所は樹脂３の光学有効径外の樹脂の周辺に限定される。そして、この光学有効径外の樹脂の周辺は光学的に影響のない部分であるため、クレイズが光学品質上に影響を与えることはない。 However, as described above, if the swelling region 3a is a resin outside the optical effective diameter of the resin 3, even if crazing occurs, the occurrence location is limited to the periphery of the resin outside the optical effective diameter of the resin 3. . And since the periphery of the resin outside the optical effective diameter is a portion that is not optically affected, Craze does not affect the optical quality.
ところで、離型後の成型品においては、後工程で残留応力除去や材料物質の安定化を目的として、従来からアニーリングが行われる。このアニーリング工程は８０℃〜１２０℃の高温乾燥に保持されたオーブン層となっているため、その高温乾燥により、本実施の形態の製造方法による樹脂３内部及び基材２表面に付着した膨潤媒体を蒸発除去することができる。これにより、離型後の樹脂３の物性は、膨潤前の状態に回復するため、複合光学素子１１は、本来の光学性能を発揮することができる。 By the way, in the molded product after mold release, annealing is conventionally performed for the purpose of removing the residual stress and stabilizing the material substance in a subsequent process. Since this annealing process is an oven layer maintained at a high temperature drying of 80 ° C. to 120 ° C., the swelling medium adhered to the inside of the resin 3 and the surface of the substrate 2 by the manufacturing method of the present embodiment due to the high temperature drying. Can be removed by evaporation. Thereby, since the physical property of the resin 3 after mold release is restored to the state before swelling, the composite optical element 11 can exhibit the original optical performance.
以下、実施例１〜３について説明する。
［実施例１］
樹脂３として、ビニルカルバゾール６０％，ポリエステルアクリレート３９％と、ベンゾイルラジカル類を発生する反応開始剤として、ビス（2,4,6-トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（商品名：イルガキュア８１９、長瀬産業社製）１％と、から構成される樹脂を使用した。上述の最大膨潤度の測定により、樹脂硬化物のＳＰ値は９．２であった。
Examples 1 to 3 will be described below.
[Example 1]
As resin 3, 60% vinyl carbazole, 39% polyester acrylate, and bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide (trade name: Irgacure 819, Nagase) as a reaction initiator generating benzoyl radicals (Made by an industrial company) 1% and resin comprised. The SP value of the cured resin product was 9.2 according to the measurement of the maximum degree of swelling described above.
膨潤度を求めるための図６Ｂに示す樹脂試験片１３は、これを挟み込む２枚の平面部材１２，１２をガラス平板とし、樹脂外径Ｄ２＝１３ｍｍ、樹脂肉厚ｔ２＝０．３ｍｍとなるように作製した。 The resin test piece 13 shown in FIG. 6B for determining the degree of swelling has two flat members 12 and 12 sandwiching this as a glass plate, a resin outer diameter D 2 = 13 mm, and a resin wall thickness t 2 = 0.3 mm. It produced so that it might become.
次に、ヘキサン（ＳＰ７．３）、キシレン（ＳＰ８．８）、クロロホルム（ＳＰ９．３）、アセトン（ＳＰ１０）、メタノール（ＳＰ１４．５）、水（ＳＰ２３）をいずれも３０℃の液体状態で使用し、各雰囲気媒体をガラス瓶に入れた後に、樹脂試験片１３を、後述する任意の浸漬時間で液体中に浸漬させた。これにより、モールド４との非接触部分である樹脂３の光学有効径外の樹脂に対する膨潤処理を行った。 Next, hexane (SP7.3), xylene (SP8.8), chloroform (SP9.3), acetone (SP10), methanol (SP14.5), and water (SP23) are all used in a liquid state at 30 ° C. And after putting each atmospheric medium in the glass bottle, the resin test piece 13 was immersed in the liquid for the arbitrary immersion time mentioned later. Thereby, the swelling process with respect to resin outside the optical effective diameter of resin 3 which is a non-contact part with the mold 4 was performed.
膨潤処理後は、平面部材１２，１２を素早く剥がし、その後、樹脂試験片１３から非接触部樹脂試験片１３ａを縦横１ｍｍ×厚さ０．３ｍｍに切り出し、上述の求め方により非接触部樹脂試験片１３ａの膨潤度を求めた。各雰囲気媒体について膨潤処理時間を１分，１５分，１時間とした場合における膨潤結果を、図７Ａに示す。 After the swelling treatment, the planar members 12 and 12 are quickly peeled off, and then the non-contact portion resin test piece 13a is cut out from the resin test piece 13 to 1 mm in length and width of 0.3 mm, and the non-contact portion resin test is performed according to the above-described method. The degree of swelling of the piece 13a was determined. FIG. 7A shows the swelling results when the swelling treatment time is 1 minute, 15 minutes, and 1 hour for each atmosphere medium.
この結果、雰囲気媒体のＳＰ値δ１と樹脂３のＳＰ値δ２との差が、膨潤を短時間で進めることのできる±１．１［(cal/cm3)1/2］よりも小さい±０．８［(cal/cm3)1/2］以内であるとき、膨潤がより短時間で進むことが、確認できた。 As a result, the difference between the SP values [delta] 2 of the SP value [delta] 1 and the resin 3 atmosphere medium is less than ± 1.1 capable of advancing the swelling in a short time [(cal / cm 3) 1/2 ] When it was within ± 0.8 [(cal / cm 3 ) 1/2 ], it was confirmed that the swelling proceeded in a shorter time.
離型力の測定においては、図６Ａに示す複合光学素子１１は、基材２の直径Ｄ１＝１８ｍｍ、樹脂３の直径Ｄ２＝１３ｍｍ、樹脂３の中心肉厚ｔ１＝０．７ｍｍ、樹脂３の外周肉厚ｔ２＝０．３ｍｍとなるもの、として作製された。 In the measurement of the release force, the composite optical element 11 shown in FIG. 6A has a diameter D 1 = 18 mm of the substrate 2, a diameter D 2 = 13 mm of the resin 3, a center thickness t 1 = 0.7 mm of the resin 3, The outer peripheral wall thickness t 2 of the resin 3 was produced as 0.3 mm.
なお、基材２と樹脂３との間の密着力を向上させるため、予め基材２の表面にはシランカップリング処理を行っている。
離型工程前に雰囲気媒体注入・排出ノズル７から雰囲気媒体９を注入し、上記の既知となった光学有効径外の樹脂の膨潤度（予測値）が得られるまで保持した後に、雰囲気媒体注入・排出ノズル７により雰囲気媒体９を排出し、離型力の測定を行った。光学有効径外の樹脂の膨潤度（予測値）と離型力との関係を図７Ｂに示す。
In addition, in order to improve the adhesive force between the base material 2 and the resin 3, the surface of the base material 2 is previously subjected to silane coupling treatment.
Before the mold release step, the atmosphere medium 9 is injected from the atmosphere medium injection / discharge nozzle 7 and held until the above-mentioned known swelling degree (predicted value) of the resin outside the optical effective diameter is obtained. -The atmosphere medium 9 was discharged by the discharge nozzle 7 and the release force was measured. FIG. 7B shows the relationship between the degree of swelling (predicted value) of the resin outside the optical effective diameter and the release force.
なお、離型力の測定方法は、基材２を基材保持ヤトイ５により保持した後にモールド４を樹脂３から離間させる方向へ移動させて、この離型を行うときのモールド４の引き上げ最大荷重を離型力として、測定を行った。 The mold release force is measured by moving the mold 4 in the direction of separating the resin 4 from the resin 3 after the substrate 2 is held by the substrate holding yatoy 5, and lifting the mold 4 at the maximum load when performing the mold release. Was measured using as a mold release force.
この結果、膨潤度１％未満のときの離型力は、膨潤させないときと変化しておらず、離型においては、７５Ｎの離型力が、必要であった。また、膨潤度１％未満のものは、基材２が割れることがあったが、膨潤度が１％以上のものは、基材２が割れなかった。 As a result, the release force when the degree of swelling was less than 1% was not changed from that when the swelling was not performed, and a release force of 75 N was necessary for release. Moreover, although the base material 2 sometimes cracked when the degree of swelling was less than 1%, the base material 2 did not crack when the degree of swelling was 1% or more.
そして、膨潤度の進行に比例して、離型力が低減していることがわかった。但し、膨潤度が７％を超える場合には、離型力は低減したものの樹脂３が離型工程中に破壊されるため、所望の光学品質を得ることができなかった。過度の膨潤は、離型工程において樹脂３の凝集による破壊を誘発してしまうと考えられる。また、膨潤度６％を超えるものにおいては、樹脂３の光学有効径外のうち、面の縁側にクレイズが生じた。但し、上述のように、クレイズは光学的に影響のない光学有効径外で生じているため、光学品質上の問題はない。 And it turned out that the mold release force is reducing in proportion to progress of swelling degree. However, when the degree of swelling exceeded 7%, although the release force was reduced, the resin 3 was destroyed during the release process, so that the desired optical quality could not be obtained. Excessive swelling is considered to induce destruction due to aggregation of the resin 3 in the mold release process. In addition, when the degree of swelling exceeded 6%, crazing occurred on the edge side of the surface out of the optically effective diameter of the resin 3. However, as described above, crazing occurs outside the optically effective diameter that is not optically affected, so there is no problem in optical quality.
［実施例２］
樹脂３として、ＨＤＯＤＡ（ダイセル化学社製）５０％，アロニックスＭ１２１０（東亜合成社製）４９．５％と、実施例１と同一の反応開始剤である、ビス（2,4,6-トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（商品名：イルガキュア８１９、長瀬産業社製）０．５％と、から構成される樹脂を使用した。上述の最大膨潤度の測定により、樹脂硬化物のＳＰ値は８．９であった。
[Example 2]
As resin 3, HDODA (manufactured by Daicel Chemical Industries) 50%, Aronix M1210 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) 49.5%, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) which is the same reaction initiator as in Example 1 ) -Phenylphosphine oxide (trade name: Irgacure 819, manufactured by Nagase Sangyo Co., Ltd.) 0.5% was used. The SP value of the cured resin was 8.9 by measuring the maximum swelling degree described above.
樹脂３の材料以外は上記実施例１と同様の場合において、樹脂３の光学有効径外の樹脂の膨潤度を求めたところ、結果は、図８Ａのようになった。
この結果、雰囲気媒体９のＳＰ値δ１と樹脂３のＳＰ値δ２との差が±１．１［(cal/cm3)1/2］以内であるとき、膨潤が短時間で進むことが、確認できた。
When the swelling degree of the resin outside the optical effective diameter of the resin 3 was determined in the same manner as in Example 1 except for the material of the resin 3, the result was as shown in FIG. 8A.
As a result, when the difference between the SP values [delta] 2 of the SP value [delta] 1 and the resin 3 in the atmosphere medium 9 ± 1.1 [(cal / cm 3 ) 1/2] is within, the swelling proceeds in a short time However, I was able to confirm.
また、上記実施例１と同様に測定した、光学有効径外の樹脂の膨潤度（予測値）と離型力との関係を、図８Ｂに示す。
この結果、膨潤度１％未満のときの離型力は膨潤させないときと変化しておらず、離型においては、６８Ｎの離型力が、必要であった。また、膨潤度１％未満のものは、基材２が割れることがあったが、膨潤度が１％以上のものは、基材２が割れなかった。
Further, FIG. 8B shows the relationship between the degree of swelling (predicted value) of the resin outside the optical effective diameter and the releasing force, measured in the same manner as in Example 1 above.
As a result, the release force when the degree of swelling was less than 1% was not changed from that when the swelling was not swollen, and a release force of 68 N was necessary for release. Moreover, although the base material 2 sometimes cracked when the degree of swelling was less than 1%, the base material 2 did not crack when the degree of swelling was 1% or more.
そして、膨潤度の進行に比例して、離型力が低減していることがわかった。但し、膨潤度が７％を超える場合には離型力は低減したものの、樹脂３が離型工程中に破壊されるため、所望の光学品質を得ることができなかった。また、膨潤度４％を超えるものにおいては、樹脂３の光学有効径外のうち、面の縁側にクレイズが生じた。但し、上述のように、クレイズは光学的に影響のない光学有効径外で生じているため、光学品質上の問題はない。 And it turned out that the mold release force is reducing in proportion to progress of swelling degree. However, when the degree of swelling exceeds 7%, the mold release force is reduced, but the resin 3 is destroyed during the mold release process, so that a desired optical quality cannot be obtained. In addition, when the degree of swelling exceeded 4%, out of the optically effective diameter of the resin 3, craze occurred on the edge side of the surface. However, as described above, crazing occurs outside the optically effective diameter that is not optically affected, so there is no problem in optical quality.
［実施例３］
上記実施例１と同一の樹脂３を使用した。樹脂硬化物のＳＰ値は実施例１と同様に９．２である。
[Example 3]
The same resin 3 as in Example 1 was used. The SP value of the cured resin is 9.2 as in Example 1.
本実施例では、雰囲気媒体９として、ヘキサン（ＳＰ７．３）、キシレン（ＳＰ８．８）、クロロホルム（ＳＰ９．３）、アセトン（ＳＰ１０）、メタノール（ＳＰ１４．５）、水（ＳＰ２３）のいずれも３０℃１気圧下における飽和蒸気を作製した。この飽和蒸気を封入したガラス瓶の中に樹脂試験片１３を入れて、樹脂３の膨潤処理を行った。膨潤処理時間を１分，１５分，１時間とした場合における、非接触部樹脂試験片１３ａの膨潤結果を、図９Ａに示す。 In this example, as the atmosphere medium 9, all of hexane (SP7.3), xylene (SP8.8), chloroform (SP9.3), acetone (SP10), methanol (SP14.5), and water (SP23) are used. Saturated steam at 30 ° C. and 1 atm was produced. The resin test piece 13 was put in the glass bottle filled with the saturated vapor, and the swelling treatment of the resin 3 was performed. The swelling result of the non-contact part resin test piece 13a when the swelling treatment time is 1 minute, 15 minutes, and 1 hour is shown in FIG. 9A.
この結果、実施例１と同様に、雰囲気媒体のＳＰ値δ１と、樹脂３のＳＰ値δ２との差が、膨潤を短時間で進めることのできる±１．１［(cal/cm3)1/2］よりも小さい、±０．８［(cal/cm3)1/2］以内であるときに、膨潤がより短時間で進むことが確認できた。更には、ガス状の雰囲気媒体であることに起因して、上記実施例１と比べて膨潤の進行が早いことがわかった。 Consequently, as with Example 1, the SP value [delta] 1 atmosphere medium, the difference between the SP values [delta] 2 of the resin 3, ± 1.1 [(cal / cm 3 which can be advanced swelling in a short time It was confirmed that the swelling proceeded in a shorter time when it was within ± 0.8 [(cal / cm 3 ) 1/2 ], which was smaller than) 1/2 ]. Furthermore, it was found that the progress of swelling was faster than that in Example 1 due to the gaseous atmosphere medium.
上記実施例１と同様に、測定した光学有効径外の樹脂の膨潤度（予測値）と離型力との関係を図９Ｂに示す。
この結果、膨潤度１％未満のときの離型力は膨潤させないときの離型力と比較して変化しておらず、離型をする際には、７５Ｎの離型力が、必要であった。また、膨潤度１％未満のものは、基材２が割れることがあったが、膨潤度が１％以上のものは、基材２が割れなかった。
Similarly to Example 1 above, the relationship between the measured swelling degree (predicted value) of the resin outside the effective optical diameter and the release force is shown in FIG. 9B.
As a result, the release force when the degree of swelling is less than 1% is not changed compared with the release force when the swelling is not swollen, and a release force of 75 N is necessary when releasing the mold. It was. Moreover, although the base material 2 sometimes cracked when the degree of swelling was less than 1%, the base material 2 did not crack when the degree of swelling was 1% or more.
そして、膨潤度の進行に比例して、離型力が低減していることがわかった。但し、膨潤度が７％を超える場合、離型力は低減したものの、樹脂３が離型工程中に破壊されるため、所望の光学品質を得ることができなかった。また、膨潤度４％を超えるものにおいては、樹脂３の光学有効径外の内、面の縁側にクレイズが生じた。但し、上述のように、クレイズは光学的に影響のない光学有効径外で生じているため、光学品質上の問題はない。 And it turned out that the mold release force is reducing in proportion to progress of swelling degree. However, when the degree of swelling exceeded 7%, the release force was reduced, but the resin 3 was destroyed during the release process, so that the desired optical quality could not be obtained. In addition, when the degree of swelling exceeded 4%, crazing occurred on the edge side of the surface within the optically effective diameter of the resin 3. However, as described above, crazing occurs outside the optically effective diameter that is not optically affected, so there is no problem in optical quality.
ところで、一般に、モールド４と樹脂３との間の離型性の悪さは、樹脂３の接着の均一性に起因する。これは、接着力の解除が、外部から荷重を加えた際に、最も接着力の弱い所から開始されるためだと考えられる。
しかしながら、従来の光学素子の製造工程では、光学品質を得るために均質な樹脂硬化を行っているため、モールド４と樹脂３との間の接着力は、密着界面において均一となっている。
By the way, generally, the poor releasability between the mold 4 and the resin 3 is caused by the uniformity of adhesion of the resin 3. This is considered to be because the release of the adhesive force starts from the place where the adhesive force is weakest when a load is applied from the outside.
However, in the conventional manufacturing process of the optical element, since the resin is homogeneously cured in order to obtain optical quality, the adhesive force between the mold 4 and the resin 3 is uniform at the adhesion interface.
ここで、本実施の形態のように、樹脂３の硬化後において樹脂３を部分的に膨潤させた場合、樹脂３の凝集力が低下することにより、樹脂３の光学有効径外の樹脂と、モールド４との間の接着力が弱くなる。この後に、外部から樹脂３を離型させる荷重、即ち離型力をかけると、モールド４と樹脂３との離型の起点を小さい荷重でつくることができる。このように離型のきっかけとなる部分が得られさえすれば、剥離せん断力の進展により、離型工程を小さな離型力の付与で行うことができる。 Here, as in the present embodiment, when the resin 3 is partially swollen after the resin 3 is cured, the cohesive force of the resin 3 is reduced, thereby reducing the resin outside the optical effective diameter of the resin 3, The adhesive force with the mold 4 is weakened. Thereafter, when a load for releasing the resin 3 from the outside, that is, a release force is applied, the starting point of the release of the mold 4 and the resin 3 can be made with a small load. As long as the part that triggers the mold release is obtained in this way, the mold release process can be performed with a small mold release force due to the progress of the peeling shear force.
以上説明した本実施の形態の光学素子（複合光学素子１１）の製造方法は、樹脂３を、その表面部分のうちモールド４との非接触部である、光学有効径外の樹脂の膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる膨潤工程を含む。この膨潤工程により、樹脂３の凝集力が低下するため、膨潤した部分とモールド４との間の接着力が弱くなる。 In the manufacturing method of the optical element (composite optical element 11) of the present embodiment described above, the resin 3 has a degree of swelling of the resin outside the optical effective diameter which is a non-contact part with the mold 4 in the surface part. It includes a swelling step that swells to 1% or more. Since the cohesive force of the resin 3 is reduced by this swelling process, the adhesive force between the swollen portion and the mold 4 is weakened.
この上記膨潤した部分を離型のきっかけとすることで、モールド４と樹脂３の離型が、容易に可能となる。また、樹脂３に離型する際に、離型力がかかりやすい形状（例えば、外周側面の溝部）を設けることで離型をより容易にしてもよい。しかしながら、本実施の形態では樹脂３を膨潤させて離型しているため、光学素子は、溝部等を設けなくとも離型が容易となり、溝部等の存在により、光学面精度が悪化したり、離型後の形状安定性が悪化するのを防いでいる。また、樹脂３の形状に制約を受けるのを防ぐことができるため、光学素子の回転対称性を維持することもできる。 By using the swollen portion as a trigger for mold release, the mold 4 and the resin 3 can be easily released. Further, when the resin 3 is released from the mold, the release may be made easier by providing a shape (for example, a groove on the outer peripheral side surface) where a release force is easily applied. However, in this embodiment, since the resin 3 is swollen and released, the optical element can be easily released without providing a groove or the like, and the presence of the groove or the like deteriorates the optical surface accuracy. It prevents the shape stability after mold release from deteriorating. Moreover, since it can prevent that the shape of the resin 3 receives restrictions, the rotational symmetry of an optical element can also be maintained.
更には、本実施の形態では、離型剤を用いなくとも離型を容易にすることができるため、離型剤の使用に起因して樹脂３の硬化時に部分的にモールド４から樹脂３が剥離する現象、即ちヒケの発生を防ぐことができる。これにより、本実施の形態によって製造される光学素子は、光学面精度を維持することができる。 Furthermore, in the present embodiment, the mold release can be facilitated without using a mold release agent. Therefore, the resin 3 is partially removed from the mold 4 when the resin 3 is cured due to the use of the mold release agent. The phenomenon of peeling, that is, the occurrence of sink marks can be prevented. Thereby, the optical element manufactured by this Embodiment can maintain an optical surface precision.
以上のように、本実施の形態によれば、樹脂３の光学面精度を維持したまま容易に離型が可能となる。
また、本実施の形態では、雰囲気媒体９が樹脂３の光学有効径外の樹脂全体に触れるため、樹脂３の光学有効径外の樹脂を均一に膨潤させることができる。これにより、樹脂３の光学有効径外の樹脂において全周から均一に離型が始まるため、離型起点を広範囲とすることができ、離型力を更に低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, mold release can be easily performed while maintaining the optical surface accuracy of the resin 3.
In the present embodiment, since the atmosphere medium 9 touches the entire resin outside the optical effective diameter of the resin 3, the resin outside the optical effective diameter of the resin 3 can be uniformly swollen. Thereby, in the resin outside the optical effective diameter of the resin 3, the mold release starts uniformly from the entire circumference, so that the mold release starting point can be widened, and the mold release force can be further reduced.
また、本実施の形態では、膨潤工程において、硬化工程の途中又は硬化工程後に、樹脂３の光学有効径外の樹脂の周囲に雰囲気媒体９を供給しているため、膨潤工程を容易に行うことができる。
また、本実施の形態では、膨潤工程において樹脂３の光学有効径外の樹脂の膨潤度を１％以上７％以下とした状態で、離型工程においてモールド４から樹脂３を離型させることで、膨潤度を高くした場合に発生しやすい樹脂３の凝集破壊による光学的品質の悪化を防ぐことができる。
Further, in the present embodiment, in the swelling process, since the atmosphere medium 9 is supplied around the resin outside the optically effective diameter of the resin 3 during or after the curing process, the swelling process is easily performed. Can do.
In the present embodiment, the resin 3 is released from the mold 4 in the mold release step in a state where the swelling degree of the resin outside the optical effective diameter of the resin 3 is 1% or more and 7% or less in the swelling step. Further, it is possible to prevent deterioration in optical quality due to cohesive failure of the resin 3 that is likely to occur when the degree of swelling is increased.
また、膨潤工程において樹脂３の光学有効径外の樹脂の膨潤度を１％以上４％以下とした状態で、離型工程においてモールド４から樹脂３を離型させることで、クレイズの発生を有効に防ぐことができる。 In addition, in the swelling step, the resin 3 outside the optical effective diameter of the resin 3 has a swelling degree of 1% or more and 4% or less. Can be prevented.
また、本実施の形態では、雰囲気媒体９のＳＰ値δ１と樹脂３のＳＰ値δ２との差が±１．１［(cal/cm3)1/2］以内、より好ましくは０．８［(cal/cm3)1/2］以内とすることで、膨潤の進行を早めることができ、生産性の悪化を防ぐことができる。 Further, in this embodiment, ± the difference between the SP values [delta] 2 of the SP value [delta] 1 and the resin 3 atmospheres medium 9 1.1 [(cal / cm 3 ) 1/2] , more preferably within 0. By making it within 8 [(cal / cm 3 ) 1/2 ], the progress of swelling can be accelerated and the deterioration of productivity can be prevented.
＜他の実施の形態＞
図１０〜図１２は、本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置２１を示す要部断面図である。
<Other embodiments>
FIGS. 10-12 is principal part sectional drawing which shows the optical element manufacturing apparatus 21 used for the manufacturing method of the optical element which concerns on other embodiment of this invention.
本実施の形態では、基材２上で樹脂３に膨潤工程を行う上記一実施の形態とは相違し、単体で光学素子として機能するか、或いは複合光学素子の基材となる樹脂２２に膨潤工程を行う例について説明する。なお、樹脂２２は、例えば、上述の樹脂３と同様にエネルギー硬化型樹脂としての紫外線硬化型樹脂である。 In the present embodiment, unlike the above-described embodiment in which the resin 3 is subjected to the swelling process on the base material 2, the resin 22 functions as a single optical element or swells in the resin 22 serving as the base material of the composite optical element. An example of performing the process will be described. The resin 22 is, for example, an ultraviolet curable resin as an energy curable resin, similar to the resin 3 described above.
光学素子製造装置２１は、光学面形状を有する凸型の転写面２３ａ，２４ａが形成された、モールドとしての上型２３及び下型２４と、これら型２３，２４の周囲を覆う円筒形状のスリーブ２５と、雰囲気媒体注入・排出ノズル２６と、雰囲気層内圧力調整ノズル２７とを備え、上型２３、下型２４及びスリーブ２５で区画されるキャビティ２８において樹脂２２を成形して光学素子を製造する。 The optical element manufacturing apparatus 21 includes an upper mold 23 and a lower mold 24 as molds on which convex transfer surfaces 23 a and 24 a having an optical surface shape are formed, and a cylindrical sleeve that covers the periphery of the molds 23 and 24. 25, an atmosphere medium injection / discharge nozzle 26, and an atmosphere layer pressure adjusting nozzle 27, and an optical element is manufactured by molding a resin 22 in a cavity 28 defined by an upper mold 23, a lower mold 24 and a sleeve 25. To do.
雰囲気媒体注入・排出ノズル２６は、スリーブ２５をその径方向に貫通して、キャビティ２８に連通し、図１２に示すように、キャビティ２８に上述の雰囲気媒体９を注入して雰囲気層を形成する。 The atmosphere medium injection / discharge nozzle 26 penetrates the sleeve 25 in the radial direction, communicates with the cavity 28, and forms the atmosphere layer by injecting the atmosphere medium 9 into the cavity 28 as shown in FIG. .
雰囲気層内圧力調整ノズル２７は、スリーブ２５をその径方向に貫通して、キャビティ２８に連通し、エア又は雰囲気媒体の吸引・吐出によりキャビティ２８内の圧力を調整する。 The atmospheric layer pressure adjusting nozzle 27 penetrates the sleeve 25 in the radial direction, communicates with the cavity 28, and adjusts the pressure in the cavity 28 by suction or discharge of air or an atmospheric medium.
以下、光学素子製造装置２１を用いた光学素子の製造方法について、上述の一実施の形態と相違する点について説明する。
まず、図１０に示すように、図示しない樹脂供給装置によって、キャビティ２８内に樹脂２２が供給される。
Hereinafter, the difference between the optical element manufacturing method using the optical element manufacturing apparatus 21 and the above-described embodiment will be described.
First, as shown in FIG. 10, the resin 22 is supplied into the cavity 28 by a resin supply device (not shown).
次に、図１１に示すように、上型２３が、図示しないモールド駆動源により下型２４方面に下降する。上型２３は、樹脂を押延しながら、所望の中心肉厚になるまで下型２４に接近させることで、上型２３及び下型２４の転写面２３ａ，２４ａの光学面形状を樹脂２２に転写する（転写工程）。なお、下型２４を上型２３に対し接近させる構成としてもよい。 Next, as shown in FIG. 11, the upper die 23 is lowered toward the lower die 24 by a mold driving source (not shown). The upper mold 23 is made to approach the lower mold 24 until it reaches a desired center thickness while stretching the resin, so that the optical surface shapes of the transfer surfaces 23a and 24a of the upper mold 23 and the lower mold 24 are changed to the resin 22. Transfer (transfer process). The lower mold 24 may be configured to approach the upper mold 23.
そして、紫外線ランプ等のエネルギー付与手段により、樹脂２２に例えば紫外線を付与して樹脂２２を硬化させる（硬化工程）。
この後、図１２に示すように、雰囲気媒体注入・排出ノズル２６により、樹脂２２の光学有効径外の樹脂に接触するようにキャビティ２８に雰囲気媒体９を注入することで、雰囲気層が、形成される。そして上述の膨潤度が所望の値になるまで、樹脂２２を、雰囲気媒体９に接触した状態に保持する（膨潤工程）。なお、雰囲気媒体９の供給時には、雰囲気層内圧力調整ノズル２７により、雰囲気層内の圧力を適宜調整する。
Then, the resin 22 is cured by applying, for example, ultraviolet rays to the resin 22 by an energy applying means such as an ultraviolet lamp (curing step).
Thereafter, as shown in FIG. 12, the atmosphere medium 9 is formed by injecting the atmosphere medium 9 into the cavity 28 so as to come into contact with the resin outside the optical effective diameter of the resin 22 by the atmosphere medium injection / discharge nozzle 26. Is done. The resin 22 is held in contact with the atmosphere medium 9 until the above-described swelling degree reaches a desired value (swelling step). At the time of supplying the atmosphere medium 9, the pressure in the atmosphere layer is appropriately adjusted by the atmosphere layer pressure adjusting nozzle 27.
その後、雰囲気媒体注入・排出ノズル２６により、雰囲気媒体９を排出する。そして、上型２３を図示しないモールド駆動源により上昇させて、上型２３から樹脂２２を離型させる（離型工程）。そして離型後は、下型２４上の樹脂２２を、図示しない樹脂取出しロボット等により、光学素子製造装置２１から取り出す。 Thereafter, the atmosphere medium 9 is discharged by the atmosphere medium injection / discharge nozzle 26. And the upper mold | type 23 is raised with the mold drive source which is not shown in figure, and the resin 22 is released from the upper mold | type 23 (mold release process). After the mold release, the resin 22 on the lower mold 24 is taken out from the optical element manufacturing apparatus 21 by a resin take-out robot or the like (not shown).
以上により、樹脂２２からなる光学素子が得られる。
なお、膨潤度、ＳＰ値及び離型力並びに各実施例については、上述の一実施の形態と同様のことがいえるため説明を省略する。
Thus, an optical element made of the resin 22 is obtained.
In addition, about swelling degree, SP value, mold release force, and each Example, since it can say that it is the same as that of the above-mentioned one Embodiment, description is abbreviate | omitted.
本実施の形態の光学素子の製造方法においても、樹脂２２を、その表面部分のうちモールド４との非接触部である光学有効径外の樹脂の膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる膨潤工程を含む。よって、本実施の形態によっても、上記一実施の形態と同様に、樹脂２２の光学面精度を維持したまま容易に離型が可能となる。 Also in the manufacturing method of the optical element of the present embodiment, the swelling that causes the resin 22 to swell until the swelling degree of the resin outside the optical effective diameter that is a non-contact portion with the mold 4 is 1% or more. Process. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to easily release the mold while maintaining the optical surface accuracy of the resin 22 as in the above-described embodiment.
１ 光学素子製造装置
２ 光学基材
２ａ 凹部
３ 樹脂
３ａ 膨潤領域
４ モールド
４ａ 転写面
５ 基材保持ヤトイ
５ａ 基材底面側固定治具
５ｂ 基材上面側固定治具
６ 雰囲気層形成用部材
６ａ 内部空間
６ｂ モールド用貫通孔
７ 雰囲気媒体注入・排出ノズル
８ 雰囲気層内圧力調整ノズル
９ 雰囲気媒体
１０ 紫外線ランプ
２１ 光学素子製造装置
２２ 樹脂
２３ 上型
２４ 下型
２５ スリーブ
２６ 雰囲気媒体注入・排出ノズル
２７ 雰囲気層内圧力調整ノズル
２８ キャビティ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical element manufacturing apparatus 2 Optical base material 2a Recessed part 3 Resin 3a Swelling area | region 4 Mold 4a Transfer surface 5 Base material holding yato 5a Base material bottom side fixing jig 5b Base material upper surface side fixing jig 6 Atmosphere layer forming member 6a Inside Space 6b Mold through-hole 7 Atmosphere medium injection / discharge nozzle 8 Atmosphere layer pressure adjusting nozzle 9 Atmosphere medium 10 UV lamp 21 Optical element manufacturing apparatus 22 Resin 23 Upper mold 24 Lower mold 25 Sleeve 26 Atmosphere medium injection / discharge nozzle 27 Atmosphere In-layer pressure adjustment nozzle 28 cavity
Claims (7)
前記エネルギー硬化型樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記エネルギー硬化型樹脂を、その表面部分のうち前記モールドとの非接触部の少なくとも一部の膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる膨潤工程と、
前記モールドから前記エネルギー硬化型樹脂を離型させる離型工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。 A transfer step of transferring the optical surface shape of the mold to the energy curable resin;
A curing step of curing the energy curable resin;
A swelling step of swelling the energy curable resin until the degree of swelling of at least a portion of the non-contact portion with the mold of the surface portion is 1% or more;
A mold release step of releasing the energy curable resin from the mold;
The manufacturing method of the optical element characterized by the above-mentioned.
前記転写工程において、前記光学基材に供給されたエネルギー硬化型樹脂に対して前記モールドの光学面形状を転写する、
請求項１記載の光学素子の製造方法。 A resin supply step of supplying the energy curable resin to the optical substrate;
In the transfer step, the optical surface shape of the mold is transferred to the energy curable resin supplied to the optical substrate.
The manufacturing method of the optical element of Claim 1.
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