(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ基材の成形面上に光エネルギー硬化型樹脂を供給する工程と、所望の光学面形状を有する金型を用いて該樹脂をレンズ基材の成形面上に所望の厚さに押し広げる工程と、光エネルギーを照射して該樹脂を硬化させる工程を有する複合型光学素子の成形方法において、レンズ基材の成形面上に樹脂を供給した直後に、該樹脂に微量の光エネルギーを照射して該樹脂を僅かにゲル化させることにより該樹脂の過剰な流動を阻止することを特徴とする複合型光学素子の成形方法。
【請求項２】
レンズ基材の成形面上に樹脂を供給し、所望の光学面形状を有する金型を用いて該樹脂をレンズ基材の成形面上に所望の厚さに押し広げて該樹脂の層を形成し、該樹脂の層に光エネルギーを照射して該樹脂を硬化させる複合型光学素子の成形装置において、レンズ基材の成形面を上にしてレンズ基材を載置する載置台と、載置台に載置されたレンズ基材の前記成形面に該樹脂を供給するシリンジ及び温調ブロックとから成るディスペンスユニットと、シリンジから供給された該樹脂の面に低出力の光エネルギーを照射してゲル化するゲル化用光エネルギー出力源と、レンズ基材を成形部に搬送する搬送手段と、成形部に前記搬送されたレンズ基材の軸心を前記金型及び成形部の載置台の軸心に合わせる芯出し部材と、レンズ基材の成形面に供給された該樹脂をレンズ基材の成形面上に押し広げて所望の厚さの樹脂層を形成させる前記金型と、レンズ基材の上方にて前記金型を取り付ける型取付ベースと、型取付ベースを昇降させるボールネジと、ボールネジを回転させるパルスモーターと、該樹脂層を硬化させるための硬化用光エネルギーを出力する硬化用光エネルギー出力源と、硬化用光エネルギー出力源からの硬化用光エネルギーの放射方向を樹脂層に向けて変換するコールドミラーと、樹脂層に向けられた硬化用光エネルギーを硬化用光エネルギー出力源と樹脂層との間で供給または遮断状態にするシャッターとから成ることを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はレンズ基材の成形面に樹脂層を形成する複合型光学素子の成形方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の装置としては特願平０５−０２７４４７として特許出願した技術がある。この技術は、複合型光学素子の製造方法としてレンズ基材の樹脂層を形成する成形面が凸面に形成されている場合に、所望の光学面形状を有する金型成形面が凹面状となっていることに着目し、金型成形面を上向きにしてその凹成形面に光エネルギー硬化型樹脂を供給し、その樹脂にレンズ基材の成形面を押圧して該レンズ基材の成形面に樹脂を押し広げることによりレンズ基材の成形面に樹脂の層を形成させた後、樹脂層に光エネルギーを照射して硬化させて複合型光学素子を完成させるものである。
【０００３】
この技術はレンズ基材の成形面に樹脂層を形成させる際に樹脂が金型の外に流出したり、樹脂層に気泡が混入したりしないようにしたことを特徴とするものであり、また、複数の金型を用いて、その一つの金型でレンズ基材の成形面に樹脂を押し広げるとともに光エネルギーを照射して樹脂層を硬化させている時間帯に、別の金型では次の金型成形面に樹脂を供給して樹脂層成形の前準備をすることにより、金型の遊休時間を削減して成形時間の短縮を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この製造方法では、樹脂層を形成するに際して、樹脂が成形面外へ流出すること及び樹脂層内に気泡が混入することを防止するとともに、成形時間を大幅に短縮することができる点ではそれなりに効果は大であるが、製造に際して複数の金型を用いているので、金型精度のばらつきにより製造された複合型光学素子の光学面精度にばらつきが生じやすく、精度が規格値から外れてしまうこともある。
【０００５】
また、この精度のばらつきを少なくするためには、前記完成した複合型光学素子である製品を加工して精度を高めたりする必要がでてくるために製造時間が増加する。さらに、複数の金型を用いることは設備費が嵩むことになり、製品コストが上昇するという問題がある。
【０００６】
よって本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、レンズ基材の成形面が凸面に形成されている場合でも樹脂層を形成する前に樹脂が成形面の周縁から流出することがないようにするとともに、複合型光学素子製造のタクトタイムを短縮させ、製品の精度を向上させることができる複合型光学素子の成形方法及び装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明はレンズ基材の成形面上に光エネルギー硬化型樹脂を供給する工程と、所望の光学面形状を有する金型を用いて該樹脂をレンズ基材の成形面上に所望の厚さに押し広げる工程と、光エネルギーを照射して該樹脂を硬化させる工程を有する複合型光学素子の成形方法において、レンズ基材の成形面上に樹脂を供給した直後に、該樹脂に微量の光エネルギーを照射して該樹脂を僅かにゲル化させることにより該樹脂の過剰な流動を阻止することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る手段としては、レンズ基材の成形面上に樹脂を供給し、所望の光学面形状を有する金型を用いて該樹脂をレンズ基材の成形面上に所望の厚さに押し広げて該樹脂の層を形成し、該樹脂の層に光エネルギーを照射して該樹脂を硬化させる複合型光学素子の成形装置において、レンズ基材の成形面を上にしてレンズ基材を載置する載置台と、載置台に載置されたレンズ基材の前記成形面に該樹脂を供給するシリンジ及び温調ブロックとから成るディスペンスユニットと、シリンジから該樹脂を供給した直後に該樹脂の面に低出力の光エネルギーを照射してゲル化することが可能なゲル化用光エネルギー出力源と、ディスペンスユニットとは別の位置に設けられた成形部の載置台にレンズ基材を搬送する搬送手段と、成形部にて前記搬送されたレンズ基材の軸心を前記金型及び成形部の載置台の軸心に合わせる芯出し部材と、レンズ基材の成形面に供給された該樹脂をレンズ基材の成形面上に押し広げて所望の厚さの樹脂層を形成させる前記金型と、レンズ基材の上方にて前記金型を取り付ける型取付ベースと、型取付ベースを昇降させるボールネジと、ボールネジを回転させるパルスモーターと、該樹脂層を硬化させるための硬化用光エネルギーを出力する硬化用光エネルギー出力源と、硬化用光エネルギー出力源からの硬化用光エネルギーの放射方向を樹脂層に向けて変換するコールドミラーと、樹脂層に向けられた硬化用光エネルギーを硬化用光エネルギー出力源と樹脂層との間で供給または遮断状態にするシャッターとから成ることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る作用としては、レンズ基材の成形面上に樹脂を供給した直後に樹脂を僅かにゲル化させることにより、時間が経過して樹脂に室温が伝達しても粘度の変化が少なく樹脂に金型が接触する前に樹脂がレンズ基材周縁から流出することがない。
【００１４】
請求項２に係る作用としては、レンズ基材の成形面上に光エネルギー硬化型樹脂の層を形成させる複合型光学素子の製造装置として、レンズ基材の成形面上に樹脂を供給した直後に、微量の光エネルギーを樹脂に照射することができるように構成したことにより、樹脂を僅かにゲル化させて樹脂の過剰な流動を阻止することができる。
【００１５】
また、本発明の複合型光学素子の製造装置において使用する金型は１個だけであり、従来のように複数個を用いないために金型の光学面形状精度のばらつきによる製品精度のばらつきを無くすることができる。またレンズ基材の成形面に樹脂を供給する工程と供給された樹脂を金型にてレンズ基材の成形面に押し広げる工程とを別々に行うので金型の稼働率が高まる。
【００１６】
【実施例１】
以下、本発明の実施例を図面とともに具体的に説明する。
図１から図３は本発明の実施例１を示し、図１は複合型光学素子製造装置の要部を一部断面にした図、図２は樹脂層を形成する工程の説明図、図３はレンズ基材面に樹脂を供給する工程の説明図である。
【００１７】
載置台２ａ，２ｂは円筒形をなし、載置台２ａの軸心は金型１の軸心に一致するように調整されている。さらに載置台２ａにはレンズ基材９が載置された際にレンズ基材９の軸心を金型１及び載置台２ａの軸心に合わせるための芯出し部材１０がその周囲を取り囲むように３個以上で等間隔に配設されている。
【００１８】
この載置台の載置面に対向して金型１が設けられ、金型１は装置ベース８のガイド部３を介してスライドする型取付ベース４の下面に固設されている。型取付ベース４の上方には図示しない装置ベース８側にパルスモーター６が設けられており、パルスモーター６の回転はギヤー５ａ，５ｂを介してボールネジ７に伝えられ、ボールネジ７は型取付ベース４の内部に設けられたメネジ（図示せず）に螺合して、装置ベース８のガイド部３を介して型取付ベース４を金型１とともに昇降させ、金型１が下降した際に金型１の凹の光学面形状を有する成形面（金型の光学面に相当する）にて樹脂をレンズ基材９の面（レンズ基材の成形面に相当する）に押し広げて樹脂１５の層を形成することができるように構成している。
【００１９】
一方、載置台２ａの下方には、傾斜したコールドミラー１２が、その左側には光エネルギーとしての紫外線を出力する硬化用光エネルギー出力源としての超高圧メタルハライドランプ１４が設けられ、コールドミラー１２と超高圧メタルハライドランプ１４との間にはシャッター１３が設けられていて、シャッター１３を開閉することによりメタルハライドランプ１４から出力する紫外線をコールドミラー１２に向かって供給、遮断をすることができるように構成している。
【００２０】
コールドミラー１２の面に向かって放射された紫外線１４ａはコールドミラー１２にて反射することにより上方向の紫外線１４ａに変換され、載置台２ａの内部及びレンズ基材９を通過して樹脂１５の層に照射される。
【００２１】
また、図３に示すように、金型１とは別の位置にて、レンズ基材９の面に樹脂１５を供給するディスペンスユニット１６が設けられている。ディスペンスユニット１６はシリンジ１７とその周りに設けられた温調ブロック１８とから成り、シリンジ１７内の樹脂１５は温調ブロック１８にて所望の温度に保持され、その樹脂１５は載置台２ｂの上面に載置されたレンズ基材９の面に供給することができるように構成している。
【００２２】
この構成の製造装置を用いて複合型光学素子を成形する方法は、まずレンズ基材９を不図示の搬送手段によりディスペンスユニット１６の位置に搬送して載置台２ｂの面に載置する。ここではディスペンスユニット１６に設けられた温調ブロック１８にて１５℃に温調された樹脂１５をシリンジ１７からレンズ基材９の面に供給する。
【００２３】
なお、本実施例で用いる樹脂１５はウレタン・アクリレート系紫外線硬化型樹脂であり、２４℃において約３０００ｃｐｓ程度の粘度を有する。また１５℃に温調すると約３００００ｃｐｓ程度の粘度を有するようになるので、レンズ成形面９ａの曲率半径にもよるが、レンズ成形面に供給された樹脂がその面から流れ出してその周縁に到達するまでにかなりの時間を稼ぐことができる。
【００２４】
本実施例の場合は、レンズ基材９の成形面９ａの形状は曲率半径が約２０ｍｍ、供給樹脂量は約０．０８ｇである。レンズ基材９上に供給された樹脂１５にはその後室温が伝達するが約３０ｓｅｃ間はほぼ供給されたままの状態を維持することができる。さらに室温が伝達し続けることにより樹脂は流れ始めて約５０ｓｅｃ後にレンズ基材９の周縁に達する。
なお、曲率半径が１５ｍｍ以下の小さい凸レンズでは粘度が約３０００ｃｐｓ程度になると樹脂１５がレンズ周縁に流出してしまう。
【００２５】
このように樹脂がレンズ基材９の周縁に達しない間に、樹脂１５が供給されたレンズ基材９を不図示の搬送手段にて金型１の下方の成形部２０（図２）に搬送して芯出し部材１０により金型１及び載置台２ａの軸心を合わせるべく芯出しを行って載置台２ａの面に固定する。
【００２６】
つぎに、パルスモーター６を駆動することによりギャー５ａ，５ｂ、ボールネジ７を介して型取り付けベース４を金型１とともに矢印方向に下降させ、金型１の成形面にて樹脂１５をレンズ基材９の面に押し広げ始める。下降は樹脂１５の層が所望の厚さになるまで続ける。
【００２７】
樹脂１５の層が所望の厚さになった時点で金型の位置を固定しつつシャッター１３を開いて超高圧メタルハライドランプ１４から出力する紫外線１４ａをコールドミラー１２に向かって瞬時に放射し、コールドミラー１２にて紫外線１４ａを上方向に変換して、載置台２ａ内部及びレンズ基材９を通過して樹脂１５の層に照射する。
【００２８】
前記の超高圧メタルハライドランプ１４は、電源をＯＮにしてから照度が安定するまでに時間がかかるので電源は常時ＯＮにしておき、シャッター１３を開いたときに光エネルギーを瞬時に供給できるようにしてある。この場合の照射エネルギーは３５ｍＷ／ｃｍ2 にて３０ｓｅｃ間である。
【００２９】
樹脂１５に紫外線照射をして硬化させ、樹脂１５の層とレンズ基材９からなる複合型光学素子を完成させた後は、この素子を型１から離型させて他のポイントに搬出させることにより１サイクルの工程を終了する。
【００３０】
また、前記の紫外線照射工程と同時に別に位置に設けられた載置台２ｂにはつぎのサイクルのレンズ基材９が載置され、ディスペンスユニット１６にてレンズ基材９の面に樹脂１５が供給されているので、直ちにこのレンズ基材９を成形部２０に位置する載置台２ａの面に搬送してつぎのサイクルを継続させる。
以上の操作を繰り返すことにより連続的に複合型光学素子を製造することができる。
【００３１】
本実施例によれば、凸面形状のレンズ基材９の成形面に樹脂１５の層を形成させる場合でも、凸面上に供給した樹脂１５がレンズ基材９の周縁から流出しない。また、樹脂１５の層を形成する工程とレンズ基材９面に樹脂１５を供給する工程とを別々の位置でしかも同時に行うことができる。即ち、一連の工程において一つのレンズ基材９に型を専有させないことにより、金型１の遊休時間を削減し、凸面状の成形面上に樹脂１５を供給する工程を見掛け上ゼロにすることができる。
【００３２】
なお、本実施例ではレンズ基材９の面に供給する樹脂１５の温度を１５℃としたが、これはレンズ基材９の曲率半径や樹脂１５の粘度特性等から決定されるべきものであり、１５℃に限定されるものではない。また、室温が２５℃以上の環境においては室温が樹脂１５に伝達して樹脂１５の温度が上昇するので樹脂１５の粘度が下がることになる。従って、樹脂１５の温度は好ましくは２４℃以下にし、特に、結露させずに最も高い粘度を有する１５℃にすることが好適である。
【００３３】
また樹脂１５の粘度については、樹脂１５をシリンジから吐出させる際の粘度が１０００ｃｐｓ以下では粘性抵抗が小さ過ぎるので吐出量の精度が不正確になりやすい。逆に、粘度が５００００ｃｐｓ以上では粘性抵抗が大き過ぎて金型１の成形面にて樹脂１５をレンズ基材９面に押し広げる際に金型１の成形面が樹脂１５面に正しく転写されない恐れがあり、製品の品質を低下させる要因になる。
【００３４】
【実施例２】
本実施例においては、図３におけるシリンジ１７からレンズ基材９の面に必要量の樹脂１５を供給した直後に、レンズ基材９の面に対して極弱い紫外線１９ａを照射して樹脂を僅かにゲル化することを可能にするために、ゲル化用光エネルギー出力源として図４に示すような低出力紫外線ランプ１９を設け、シリンジ１７を他に移動させてそのランプ１９を直ちにレンズ基材９の上方に移動するか、またはレンズ基材９をランプ１９の下方に移動できるように構成した点を実施例１と異にするもので、その他の構成については前記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。
【００３５】
本実施例ではこの構成の低出力紫外線ランプ１９から出力する５ｍＷ／ｃｍ2 の微弱な紫外線を樹脂１５の面に１ｓｅｃ間照射することにより樹脂１５を僅かにゲル化させて過剰な流動を防止している。また、この程度の微弱な紫外線の照射では樹脂１５を押し広げる前に硬化させるまでには至らず（約８％程度の硬化）、その後の樹脂層の成形に支障を生じることがない。
【００３６】
本実施例によれば、レンズ基材９の面に供給された直後の樹脂１５に微弱な紫外線を照射してゲル化させているので、前記実施例１のように樹脂１５を低温に保持し、樹脂１５の粘度を流れにくい状態に温調してレンズ基材９上に供給する必要がない。本実施例では樹脂１５をレンズ基材９上に供給する量のばらつきを抑える目的で所要の粘度に保つべく温調は行うが、この温調は樹脂供給量のばらつきが余り問題にならない場合は必ずしも温調する必要がないものである。
【００３７】
また、このようにゲル化された樹脂１５は、時間が経過することにより室温が樹脂１５に伝達しても粘度の変化が余りなく、流れ出すようなことがない。従って、曲率半径の小さな凸レンズ基材９の場合に、樹脂１５がレンズ基材９の面に供給されてから金型１が樹脂１５に接触するまでに時間がかかった場合でも、樹脂１５がレンズ周縁から流出することを完全に防止することができる。
【００３８】
請求項１に係る効果は、レンズ基材の成形面に樹脂を供給した直後に、樹脂に微量の光エネルギーを照射して樹脂をゲル化させることにより、樹脂の過剰な流動を防止することができる。従って、時間が経過することにより室温が樹脂に伝達しても殆ど粘度が低下しないため、樹脂がレンズ基材の周縁から流出することがない。
【００４１】
請求項２に係る効果は、本発明の複合型光学素子の成形装置において、本発明の成形方法を実施することにより、小さい曲率半径を有する凸面形状のレンズ基材に対しても、供給された樹脂がレンズ基材の周縁に流出することがなく、しかも複数の金型を用いないので完成した複合型光学素子である製品の光学面精度のばらつきをなくして品質を向上させることができる。
【００４２】
また、本発明の装置にはゲル化用光エネルギー出力源が設けられているので、この出力源から出力する微弱な光エネルギーを樹脂に照射して樹脂をゲル化させることにより樹脂の過剰な流動を防止することができる。さらに、樹脂層成形工程とレンズ基材の成形面に樹脂を供給する工程とを別々な位置でしかも同時に行うことにより、前記成形面上に樹脂を供給する工程を見掛け上ゼロにして生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合型光学素子製造装置の要部を一部断面にした図。
【図２】レンズ基材面に樹脂を供給する工程の説明図。
【図３】樹脂層を成形する工程の説明図。
【図４】樹脂に微弱な紫外線を照射する工程の説明図。
【符号の説明】
１  金型
２  載置台
３  ガイド部
４  取付ベース
５  ギャー
６  パルスモーター
７  ボールネジ
８  装置ベース
９  レンズ基材
１０  芯出し部材
１２  コールドミラー
１３  シャッター
１４  高圧メタルハライドランプ
１５  紫外線硬化型樹脂
１６  ディスペンスユニット
１７  シリンジ
１８  温調ブロック
１９  低出力紫外線ランプ
【図１】
0003676395.tif 000002
【図２】
0003676395.tif 000003
【図３】
0003676395.tif 000004
【図４】
0003676395.tif 000005