JP3590108B2 - 複合型光学素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、光学素子基材表面に樹脂層を載置した複合型光学素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複合型光学素子を製造した後に金型と樹脂層を剥離する方法に関しては種々の方法が提案されており、例えば特開平4−244819号公報および特開平4−5010号公報記載の発明が挙げられる。
特開平4−244819号公報記載の発明は、剥離開始時に基材の一部へ集中荷重をかけ、そこから次第に荷重を分散させて金型と樹脂層との剥離を行う方法である。
また、特開平4−5010号公報記載の発明は、金型と硬化した樹脂層との間に挿入された気体噴出ノズルから気体を噴出させる方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記各従来技術には以下のような問題点があった。
すなわち、大気圧下(1013±200hpa程度、標高,気候および室内の空調等に影響される)において、金型と樹脂層とを剥離させるためには、密着または接着している金型と樹脂層とを剥し、次に金型と樹脂層との間に空気を流入させなければならないが、特開平4−244819号公報記載の発明ではこの工程をすべて機械的な力で行っている。このため、金型に密着または接着している樹脂層を剥し、真空だった金型と樹脂層との空間に空気を流入させるには、樹脂層または基材を変形させなければならず、金型と樹脂層との剥離に必要な力が大きくなるのは避けられない。
【0004】
特に、複合型光学素子の金型と樹脂層との密着する面積が大きい,樹脂層が薄い,または基材の剛性が高いと、金型と樹脂層との間にかかる力が大きくなるために剥離が不可能であったり、剥離の際に基材を破損する率が高くなったり、樹脂層の変形により光学面精度が低下したりする。また、高い精度が必要とされる複合型光学素子の製造装置に力がかかるため、頻繁に調整が必要だったり、製造装置の剛性が必要とされるため高価になる等の問題が生じ、製品のコストが高くなるという不具合が生じてしまう。
【0005】
また、特開平4−5010号公報のように、大気圧下において金型と成形された複合型光学素子との間に挿入された気体噴出ノズルから気体を噴出させる方法では、金型と密着している樹脂層の界面を除く複合型光学素子の表面に接している気体が複合型光学素子を金型に押しつけている圧力に逆らい、金型と樹脂層との密着または接着を剥し、金型と樹脂層との界面に空間を形成する事が可能な圧力で気体を噴出させなければならないが、気体が噴出されても樹脂層と金型の界面には広がり難い。また、金型の有効光学面の精度を確保する理由で、周辺部に気体の噴出口があるため、噴出した気体が均等に広がった場合でも、光学面の中心部に噴出した気体が到達する前に、金型または樹脂層の外周部に流出してしまう。
【0006】
つまり、噴出された気体の圧力がいくら高くても、金型と樹脂層とを剥離させる効果があるのは噴出した気体が金型と樹脂層との間に広がった部分だけであり、金型から気体を噴出させるだけで金型と樹脂層とを完全に剥離させる事は難しい。また、あまりにも高い圧力を持った気体を噴出させると、気体の圧力による樹脂層の変形や気体の体積変化による急激な温度変化により、有効径光学面の外側から噴出された気体であっても有効光学面に悪影響を及ぼす恐れがある。さらに、高圧の気体を瞬時に噴出させるために製造装置の構造が複雑となるため高価になり、製品のコストが高くなるという不具合が生じてしまう。
【0007】
請求項1の目的は、金型と樹脂層とを容易に剥離できる方法の提供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、複合型光学素子を製造するため、光学素子のガラス基材表面にエネルギー硬化型の樹脂を供給し、所望の光学面を有する金型と上記ガラス基材とを相対的に接近させて所望の樹脂層を形成した後、エネルギーを照射することにより硬化した樹脂層と上記金型とを剥離するにあたり、上記金型と密着している上記樹脂層の界面を除いた上記複合型光学素子に接している気体を大気圧よりも低くし、上記ガラス基材をベル受けに載置したまま上記金型を剥離することを特徴とする複合型光学素子の製造方法である。
【0009】
【作用】
請求項1の作用は、複合型光学素子の製造工程において、従来の金型と密着している樹脂層の界面を除く複合型光学素子の表面は、大気圧(1013±200hpa程度、標高,気候および室内の空調等に影響される)またはそれ以上の圧力による気体(嫌気性樹脂表面を硬化するための窒素噴出等)により押されている。しかし、金型に密着または接着している樹脂層を剥すには、真空である金型と樹脂層との界面に空気を流入させなければならなかった。
【0010】
そこで、樹脂硬化後の金型と樹脂層とを剥離する際に、金型と密着している樹脂層の界面を除く複合型光学素子の表面に接している気体の圧力を大気圧よりも低くすることにより、真空である金型と樹脂層の界面と、それ以外の複合型光学素子表面との気体圧力差が減少する。
つまり、金型と密着している樹脂層の界面を除く複合型光学素子の表面に接している気体の圧力が減少すれば、、基材と密着している樹脂層が金型に押しつけられる力も同時に減少し、金型と樹脂層との剥離に必要な力も減少する。
このため、従来の様々な剥離手段による金型と樹脂層との剥離が、さらに容易かつスムーズに、小さな力で金型と樹脂層とを剥離することが可能となる。
【0012】
【実施例1】
図1および図2は本実施例で用いる装置を示す概略構成図である。
図1に示すように、樹脂を載置する成形面側が凹面で曲率半径60mm、その裏側の反成形面側が凸面で曲率半径80mm、中心基材厚3mmで直径25mmのメニス形状をしたガラス製の基材3には紫外線硬化型樹脂が必要量吐出され、下軸ベース4に固定されたベル受け5の上に載置されている。この時、基材3の中心軸を、金型1の中心軸と同一になるように調整する。金型1の直径は24mmで、そのうち有効光学面の直径は23mm、凸面形状で曲率半径50mmの光学面を持っている。
【0013】
この金型1を下降し、紫外線硬化型樹脂を押圧して中心軸上の金型1と基材3との距離が0.1mmになるように近付ける。この時、樹脂は最外周部が金型1の有効光学面(φ23mm)に達し、金型1の直径(φ24mm)からはみ出ないように押圧されて広がり樹脂層2となる。
なお、金型1と結合されている気密漏れの無い部材により形成された減圧室6の下端部6aは、金型1が下降すると同時に下軸ベース4の溝へ取り付けられたOリング11と気密漏れ無く接触する。
【0014】
次に、紫外線照射装置7により均一な光束の紫外線を基材3下部より照射して樹脂層2を硬化する。ここで紫外線の光路である下軸ベース4には紫外線の透過率に優れた石英板9が気密漏れの無いように挿入されているため、金型1,樹脂層2および基材3を包含する減圧室6の空間は外気から遮断された状態となり、さらに大気圧だった減圧室6の中の気体を下軸ベース4に取り付けられた排気口8から不図示の真空ポンプにより100hpa以下になるまで減圧する。この時、通気口12により反成形面側も同時に減圧される。
【0015】
つづいて図2に示すように、金型1と樹脂層2とを機械的に剥離させるための剥離爪10をモーター13によりスライドし、基材3の成形面側の金型1の直径よりも外側の位置に剥離爪10を当接させて基材3を固定した後、金型1を8mm/minのスピードで上昇させることにより、金型1と樹脂層2とを剥離する。
なお、減圧室6の下端部6aが嵌合している下軸ベース4の溝の気密性は、樹脂層2を押圧して成形を行う金型1の位置より上方に10mmの範囲にわたって確保されている構造であるため、金型1を剥離の為に上昇させる程度のストロークであれば減圧室6の気密は保たれる。金型1と樹脂層2との剥離後、さらに金型1の移動スピードを早めて上昇を続ける事により、自動的に減圧室6中に空気が流入して大気圧となり、複合型光学素子の製造工程が完了する。
【0016】
実験によれば、大気圧下での金型1と樹脂層2との剥離では金型1と基材3との間に180Nの力をかけなければ剥離しなかったが、通常の大気圧の1/10以下に減圧された状態では、金型1と樹脂層2との界面に働く力が減少し、金型1と樹脂層2との剥離に必要な力も減少するため、金型1と樹脂層2との間に働く力は100Nに減少した。
【0017】
本実施例によれば、従来の剥離爪を用いる複合型光学素子の製造方法に比較し、金型と樹脂層との剥離に必要な力が減少するため、従来では剥離が不可能だった複合型光学素子でも剥離が可能になった。また、剥離の際に基材を破損する率が低くなった。さらに、樹脂層の変形により光学面精度が低下する可能性が減少した。
また、高い精度を必要とする複合型光学素子の製造装置にかかる力が減少するため、調整回数が減少し、製造装置の強化が必要なくなり、製品のコストが低くなる等の効果が生まれる。
【0018】
【実施例2】
図3〜図5は本実施例で用いる装置を示す概略構成図である。
図3に示すように、樹脂を載置して成形を行う成形面側が凹面で曲率半径150mm、その裏側の反成形面側も凹面で曲率半径80mm、中心基材厚は7mmで直径43mmのガラス製の基材23には紫外線硬化型樹脂が必要量吐出され、下軸ベース24に固定された平面受け25の上に、中心軸が金型21の中心軸と同一になるように調整されて載置してある。金型21は所望の樹脂層形状を反転させた凸面の光学面を持ち、直径42mm、光学面の有効直径は34mm、曲率半径125mmである。また、金型21には、直径2mmの気体噴出ピストン30が6個挿入され、有効光学径外に開口部を持つ。この金型21をシリンダーとする。圧縮上死点で光学面と段差の無い形状の気体噴出ピストン30は、不図示の駆動ユニットにより駆動可能である。またシリンダーの内壁には、光学面から5mmの位置に流入口31が空けられている。
【0019】
この金型21を下降し、紫外線硬化型樹脂を押圧して中心軸上の金型21と基材23との距離が0.05mmになるように付近ける。
この時、樹脂量の調整された樹脂層22の最外周部は、直径41mm±0.5mmの範囲に広がる。ここで紫外線照射装置27により紫外線を基材23下部より照射して樹脂層22を硬化する。
【0020】
ここで、図4に示すように、紫外線の光路である下軸ベース24には紫外線の透過率の高い石英板29が気密漏れなく取り付けられている。基材23の載置面と石英板29との間には排気口28が設けられている。この排気口28から不図示の真空ポンプにより、平面受け25と基材23と石英板29とで囲まれた空間の気体を流出させ、20hpaに減圧する。この後、金型21に取り付けられた気体噴出ピストン30を5mm以上上昇させて流入口31から大気圧の空気を流入させ、再度気体噴出ピストン30を10Nの力で金型21の光学面方向に押し出すと、気体は約50N/cm2 となり、圧縮された気体は金型21と樹脂層22との界面に噴出される。
【0021】
図5に示すように、基材23は両凹面形状により中心部の基材厚が最も薄いため変形し易く、さらに基材23の反成形面側は減圧されているため、気体噴出ピストン30から噴出された気体は、瞬時のうちに金型21と樹脂層22との界面の中心部へ向かって広がり、その後周辺部に到達して金型21と樹脂層22とは完全に剥離する。万一、金型21と樹脂層22との界面が部分的に剥離していない場合でも、基材23は反成形面側と成形面側の圧力差により平面受け25に吸いつけられているため、金型21を上昇させる事により金型21と樹脂層22とは完全に剥離する。
【0022】
平面受け25内部を減圧しない従来の方法では、気体を噴出させるために気体噴出ピストンを20Nで押し、約100N/cm2 の圧力にしないと気体が噴出しなかった。また、噴出された気体が樹脂と金型とを完全に剥離する前に金型と樹脂層との外周部に流出してしまい、金型と樹脂層との中心軸付近の剥離を行う事が出来なかったため、最終的に基材を機械的に掴んで金型を上昇させて剥離を完了させていた。
しかしながら、本実施例によればその必要が無くなり、スムーズかつ容易に複合型光学素子の成形が可能となった。このため、剥離に必要だった工程が減り、製造装置が簡略化出来、成形時間が短縮され、製品のコストが低減された。また、基材や樹脂層変形の恐れが少なくなり、精度向上や不良率を減少させる事が可能となった。
【0023】
【実施例3】
図6および図7は本実施例で用いる装置を示す概略構成図である。
図6に示すように、樹脂を載置する成形面側が凸面で曲率半径200mm、裏側である反成形面側も凸面で曲率半径120mm、中心基材厚3mm、直径36mmのガラス製の基材43は、紫外線硬化型樹脂が必要量吐出されて下軸ベース44に取り付けられたベル受け45の上に載置されている。紫外線の光路となる下軸ベース44には紫外線の透過率の高い石英板49が気密漏れなく取り付けられている。さらに、所望形状の樹脂層42を形成するための光学面を有する金型は、中心軸が基材43の中心軸と同一で、樹脂層42の表面(金型で押圧した面)の有効直径より外側を押圧する位置で分割され、有効径内を押圧する凹面形状の内型41a(直径30mm,曲率半径230mm)と、中心軸に垂直な鏡面の光学面をもつ外型41b(内径30mm,外径35mm)とで構成され、互いに上下動自在に嵌合している。
【0024】
この金型41a,41bを下降し、紫外線硬化型樹脂を押圧して中心軸上の内型41aと基材43との距離が0.025mmになるように近付け、外型41bと内型41aとの光学面に段差が無いように設定する。
この時、下軸ベース44に取り付けられた気密漏れの無い円筒型の減圧室46の上部と外型41bの一体となっている平面とがOリング51により密着される。さらにこの時、樹脂層42の最外周部が外型41bの光学面に達するように樹脂量を調整しておく。
次に、樹脂の収縮率が一定となるような照度分布を持った紫外線を紫外線照射装置47により照射して樹脂層42を硬化する。
【0025】
ここで、図7に示すように、下軸ベース44にある排気口48より気体を吸引し、50hpa以下となるように減圧室46内の圧力を下げ、同時に通気口52により反成形面側の圧力も減圧した後、内型41aを外型41bに対して樹脂層42から離反する方向に2.0mm移動し、内型41aの光学面と樹脂層42とを剥離する。次に、減圧室46の中にある外型41bと樹脂層42とを機械的に剥離させるための剥離爪50を、気密漏れの無いように連結された減圧室46の外にある油圧シリンダー53によりスライドさせ、基材43の成形面側の外型41bの直径よりも外側に当接させて基材43を固定する。
【0026】
この後、外型41bを10mm/minのスピードで上昇し、外型41bと樹脂層42とを剥離する。この時、外型41bと樹脂層42とが剥離するまでには約0.3mmの移動が必要であるが、減圧室46と外型41bと一体になっている平面は、Oリング51の弾性変形により0.9mmまで密閉されているため、外型41bと樹脂層42との剥離が完了する前に空気が流入する事は無く、外型41bと樹脂層42とが完全に剥離した後に減圧室46内は自動的に大気圧に戻り、剥離工程は完了する。
【0027】
従来の、金型41a,41bと樹脂層42との剥離時に減圧行われなかった場合では、内型41aを上昇させるために、樹脂層42と密着している外型41bに対して105Nの力が必要だった。
ここで、内型41aと樹脂層42との界面の剥離により真空の空間が発生すると同時に、内型41aに対応した基材43の反成形面側の表面は大気圧により約10N/cm2 の力を受ける。つまり、内型41aに対応する基材43の面積全体では約70Nになり、剛性の低い基材43はこの瞬間に割れてしまい、樹脂層42と内型41aとの剥離は不可能であった。
【0028】
しかし本実施例によれば、内型41aを剥離するときに必要な力は内型41aと樹脂層42との接着力だけであるため、内型41aと樹脂層42との剥離に必要な力は40Nに減少して剥離が可能となり、さらに外型41bと樹脂層42との剥離に必要な力は12Nであった。
【0029】
因って、剥離の際に基材を破損する事が無くなり、また樹脂層の変形により光学面精度が低下する可能性が減少した。
さらに、高い精度が必要とされる複合型光学素子の製造装置にかかるが減少するため、調整回数が減少し、製造装置の強化が必要なくなり、製品のコストが低くなる等の効果が生まれる。
【0030】
【発明の効果】
請求項1の効果は、従来の剥離方法を用いて、さらに小さな力で金型と光学素子との剥離が可能になることである。つまり、複合型光学素子の剥離時に樹脂層または基材の形状や外観に影響を与える可能性が本発明の効果により減少し、精度のより高い成形を行うことができる。同時に、不良率も減少し、複合型光学素子の製造装置にかかる負担も軽減され、製造装置の頻繁な調整や、製造装置の強化が不必要となったりするため、製品のコストも低減できる。
また、従来では剥離が不可能あるいは困難だった複合型光学素子の形状や剥離方法であっても、容易に金型と樹脂層との剥離が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す概略構成図である。
【図2】実施例1を示す概略構成図である。
【図3】実施例2を示す概略構成図である。
【図4】実施例2を示す概略構成図である。
【図5】実施例2を示す概略構成図である。
【図6】実施例3を示す概略構成図である。
【図7】実施例3を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 金型
2 樹脂層
3 基材
4 下軸ベース
5 ベル受け
6 減圧室
7 紫外線照射装置
8 排気口
9 石英板
10 剥離爪
11 Oリング
12 通気孔
13 モーター
Claims (1)
- 複合型光学素子を製造するため、光学素子のガラス基材表面にエネルギー硬化型の樹脂を供給し、所望の光学面を有する金型と上記ガラス基材とを相対的に接近させて所望の樹脂層を形成した後、エネルギーを照射することにより硬化した樹脂層と上記金型とを剥離するにあたり、上記金型と密着している上記樹脂層の界面を除いた上記複合型光学素子に接している気体を大気圧よりも低くし、上記ガラス基材をベル受けに載置したまま上記金型を剥離することを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26972594A JP3590108B2 (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 複合型光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP26972594A JP3590108B2 (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 複合型光学素子の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08132452A JPH08132452A (ja) | 1996-05-28 |
JP3590108B2 true JP3590108B2 (ja) | 2004-11-17 |
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JP26972594A Expired - Fee Related JP3590108B2 (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 複合型光学素子の製造方法 |
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1994
- 1994-11-02 JP JP26972594A patent/JP3590108B2/ja not_active Expired - Fee Related
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