(57)【要約】【課題】  二以上に分割した成形型を順に離型するときの時間間隔を制御することにより、大量生産される成形品の面精度を均一化することができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】  二以上に分割した成形型により光学素子を成形する光学素子の製造方法及び製造装置において、二以上の成形型を順に離型するときに、第ｎ番目（例えば第１番目）の成形型の離型完了時点を基準として、所定時間ｔ1を経過した時点Ｓ2で第ｎ＋１番目（例えば第２番目）の成形型の離型を開始するようにしてある。また、第ｎ番目の成形型の離型工程中に発生した引張応力がほぼ最大となった時点Ｐ1を、前記離型完了時点とする。【選択図】      図２
2006015587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二以上に分割した成形型により光学素子を成形する光学素子の製造方法において、前記二以上の成形型を順に離型するときに、第ｎ番目の前記成形型の離型完了時点を基準として、所定時間の経過後に第ｎ＋１番目の前記成形型の離型を開始することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
第ｎ番目の前記成形型の離型工程中に発生した引張応力がほぼ最大となった時点を、前記離型完了時点としたことを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記光学素子の材料を紫外線硬化樹脂とし、該紫外線硬化樹脂をキャビティに充填した後、少なくとも第ｎ番目の前記成形型の離型完了時点まで、前記紫外線硬化樹脂に紫外線照射を継続して行うことを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
二以上に分割した成形型により光学素子を成形する光学素子の製造装置において、前記二以上の成形型を順に離型するときに、第ｎ番目の前記成形型の離型完了時点を基準として、所定時間の経過後に第ｎ＋１番目の前記成形型の離型を開始することを特徴とする光学素子の製造装置。
【請求項５】
第ｎ番目の前記成形型の離型工程中に発生した引張応力を検出器によって検出し、該引張応力がほぼ最大となった時点を、前記離型完了時点としたことを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記光学素子の材料を紫外線硬化樹脂とし、該紫外線硬化樹脂をキャビティに充填した後、少なくとも第ｎ番目の前記成形型の離型完了時点まで、前記紫外線硬化樹脂に紫外線照射を継続して行うことを特徴とする請求項４又は５記載の光学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高い面精度を要求されるレンズやミラー，プリズム等の光学素子の製造方法及び製造装置に関し、特に、二以上に分割した成形型を順に離型するときのタイミングを時間制御することにより、大量生産される成形品の面精度を均一化することができる光学素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックやガラス等の成形品を型成形する場合には、例えば、可動側及び固定側に分割した二以上の成形型から成形品を取り出すための離型工程が不可避であり、離型直後の成形品には物理的又は化学的な種々の影響が及ぶので、離型工程の管理は、成形品たる光学素子の面精度の向上や均一化を図るうえで重要となる。
【０００３】
例えば、特開２００２−１１３７２６号では、一対の成形型により形成されるキャビティに原料モノマーを充填してプラスチックレンズを得た後に、該プラスチックレンズを加熱した状態にして一対の成形型を離型するプラスチックレンズの製造方法が提案されている。このような製造方法によれば、プラスチックレンズから成形型を離型するときの剥離放電を抑制して、染色ムラを可及的に防止することができる。
【特許文献１】特開２００２−１１３７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
成形型を離型すると、成形品の離型した部分の内部応力が解放され、該部分が自由に変形可能となる。通常は二以上の成形型が用いられるので、これら成形型を順に離型すると、成形品の内部応力も一部分ずつ順に解放され、全ての成形型を離型するまでに、部分毎の内部応力が互いに影響を及ぼし合いながら最終的な成形品の形状が定まることになる。したがって、レンズ，ミラー及びプリズム等の極めて高い面精度を要求される光学素子を成形型で大量生産する場合には、成形サイクル毎に、二以上の成形型の各離型タイミング（時間間隔）を可能な限り一定に行って、大量生産される成形品の面精度のばらつきを防止する必要がある。
【０００５】
しかし、上述した特開２００２−１１３７２６号をはじめとする従来の光学素子の製造方法及び製造装置では、駆動系等の動作をセンサやリミットスイッチで検出してタイミング制御することにより、二以上の成形型を順に離型するに過ぎなかったために、各成形型を離型するときの時間間隔が一定でなく、成形品の応力解放の状態が成形サイクル毎に区々で、大量生産される成形品の面精度にばらつきが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
なお、成形型の離型は複雑なメカニズムを有しており、時々刻々と変化する成形型の表面状態等と密接な関係があると考えられ、どこからが離型開始で、どこまでが離型完了なのか不明確である。したがって、上記問題を解決するため、成形サイクル毎に、二以上の成形型の各離型タイミングを可能な限り一定に行うことが理想的であるとしても、各離型工程の始まりと終わりがどの時点か曖昧さが残る。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二以上に分割した成形型を順に離型するときの時間間隔を制御することにより、大量生産される成形品の面精度を均一化することができる光学素子の製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の光学素子の製造方法は、二以上に分割した成形型により光学素子を成形する光学素子の製造方法において、前記二以上の成形型を順に離型するときに、第ｎ番目の前記成形型の離型完了時点を基準として、所定時間の経過後に第ｎ＋１番目の前記成形型の離型を開始するようにしてある。
【０００９】
好ましくは、第ｎ番目の前記成形型の離型工程中に発生した引張応力がほぼ最大となった時点を、前記離型完了時点とした方法、また、前記光学素子の材料を紫外線硬化樹脂とし、該紫外線硬化樹脂をキャビティに充填した後、少なくとも第ｎ番目の前記成形型の離型完了時点まで、前記紫外線硬化樹脂に紫外線照射を継続して行う方法とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の光学素子の製造装置は、二以上に分割した成形型により光学素子を成形する光学素子の製造装置において、前記二以上の成形型を順に離型するときに、第ｎ番目の前記成形型の離型完了時点を基準として、所定時間の経過後に第ｎ＋１番目の前記成形型の離型を開始する構成としてある。好ましくは、第ｎ番目の前記成形型の離型工程中に発生した引張応力を検出器によって検出し、該引張応力がほぼ最大となった時点を前記離型完了時点とした構成、また、前記光学素子の材料を紫外線硬化樹脂とし、該紫外線硬化樹脂をキャビティに充填した後、少なくとも第ｎ番目の前記成形型の離型完了時点まで、前記紫外線硬化樹脂に紫外線照射を継続して行う構成としてある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学素子の製造方法及び製造装置によれば、二以上に分割した成形型を順に離型するときの時間間隔を制御することにより、大量生産される成形品の面精度を均一化することができる。
【００１２】
例えば、レンズを成形するための成形型を固定側と可動側の二つに分割した場合は、第１番目（＝第ｎ番目）の固定側成形型の離型完了時点を基準として、所定時間の経過後に第２番目（＝第ｎ＋１番目）の可動側成形型の離型を開始すれば、成形サイクル毎に、これら成形型の離型タイミングが一定となり、これによって、大量生産される成形品の応力解放の状態のばらつきを防止して、成形品の面精度の向上と均一化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態に係る光学素子の製造装置について、図１を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施形態に係る光学素子の製造装置の主要部を示す断面図である。
【００１４】
同図において、１は本実施形態に係る光学素子の製造装置であり、直径約１２mmの凸レンズを型成形するものである。該光学素子の製造装置１は、固定側成形型であるガラス型１１及び胴型１２と、可動側成形型である金属型２１と、該金属型２１から成形品を離型するためのイジェクト手段であるスリーブ２２とを有している。
【００１５】
ガラス型１１は、例えば、石英ガラス製の円柱状入駒に成形面となる凹面を鏡面加工で形成した構成としてあり、図示しないＵＶ光源から照射される紫外線の透過が可能となっている。胴型１２は、円筒状の鋼材からなり、後述するキャビティＣに連通する樹脂注入口１２ａが穿設してある。これらガラス型１１と胴型１２は、図示しない固定側プラテンに取り付けてある。
【００１６】
一方、金属型２１は、鋼材からなる円柱状入駒に成形面となる凸面を鏡面加工で形成した構成としてあり、後述する第１可動板２３に後端部を螺合してある。スリーブ２２は、円筒状の鋼材からなり、金属型２１の外周に摺動自在に装着してある。金属型２１は、後述する固定板２４を介して図示しない可動側プラテンに取り付けてあり、該可動側プラテンによってスリーブ２２と共に両者一体で水平方向に進退可能な構成となっている。また、スリーブ２２は、図示しない駆動機構により金属型２１の外周に沿って進退可能な構成としてあり、該金属型２１を成形品から離型するイジェクト手段としての役割を果たしている。
【００１７】
なお、固定側成形型である胴型１２の内周面を、可動側成形型側が若干大径となるテーパー面とすること等の構成によって、金属型２１及びスリーブ２２を後退させ、金属型２１の成形面に固着した成形品をガラス型１１及び胴型１２から離型することができる。
【００１８】
ここで、本実施形態では、前記ガラス型１１の離型工程中に発生する引張応力を検出するための手段としての荷重検出器を、可動側成形型である金属型２１に設けた構成としてある。上述のように金属型２１の後端部には、前記第１可動板２３が螺合してあり、該第１可動板２３は、前記固定板２４を貫通するボルト２６及びナット２７によって第２可動板２５に連結してある。また、上述のように固定板２４は、前記可動側プラテンに取り付けてあり、該固定板２４と第２可動板２５の間には、荷重検出器であるロードセル２８が配設してある。
【００１９】
このような構成により、金属型２１及びスリーブ２２を後退させて成形品をガラス型１１及び胴型１２から離型しようとすると、ガラス型１１及び胴型１２の成形面にも成形品が固着しているので、図中太矢印の如き引張応力が金属型２１に働くこととなる。この引張応力は、金属型２１→第１可動板２３→ボルト２６及びナット２７→第２可動板２５を通じてロードセル２８の検出素子に加わり、該ロードセル２８によって力の大きさに応じた電気信号に変換される。
【００２０】
また、前記ロードセル２８は図示しない制御部に接続してあり、該制御部の動作について図１及び図２を参照して詳述する。図２は各成形型の離型工程における時間と離型力の関係を示すグラフである。これら図面において、前記金属型２１及びスリーブ２２を後退させ、第１番目であるガラス型１１及び胴型１２の離型工程を開始する（図中のＳ1参照）。その後、前記制御部が、ロードセル２８からの電気信号を入力し、可動側に加わる前記引張応力がほぼ最大となった時点Ｐ1から所定時間ｔ1を経過した時点Ｓ2で、第２番目である金属型２１の離型工程を開始させる。
【００２１】
前記制御部における引張応力の最大値の判断ないし設定方法として、例えば、成形品の試験的な製造を行って引張応力の最大値を予め測定し、この値を前記制御部に設定すること、又は、ロードセル２８から順に入力した電気信号の値を前後で比較して、引張応力が減少する一つ手前の値を引張応力の最大値とすることなどが考えられる。
【００２２】
次に、上述した光学素子の製造装置１を用いた本実施形態に係る光学素子の製造方法について、図３〜図８を参照しつつ説明する。図３〜図８は本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法の各工程を説明するためのものであり、図３は型閉め工程，図４は材料の充填工程，図５は成形品の硬化工程，図６〜図８は離型工程を示す断面図である。
【００２３】
図３に示すように、まず、固定側のガラス型１１及び胴型１２と、可動側の金属型２１及びスリーブ２２とを型閉めして、成形品の形成空間である前記キャビティＣを形成する。次いで、図４に示すように、胴型１２の樹脂注入口１２ａに、図示しない樹脂供給装置のシリンジ３１のノズルをセットして、液状の紫外線硬化樹脂３０をキャビティＣ内に充填する。その後、図５に示すように、ガラス型１１を介して、キャビティＣ内に前記ＵＶ光源からの紫外線を照射し（図中の細矢印を参照）、液状の紫外線硬化樹脂３０を硬化させる。
【００２４】
次いで、図６に示すように、前記ＵＶ光源からの紫外線照射を継続しつつ、金属型２１及びスリーブ２２を図中の太矢印方向に後退させ（図２のＳ1参照）、固定側のガラス型１１と胴型１２を成形品３０’から離型する。その後、可動側に加わる引張応力が最大となったとき（図２のＰ1参照）、この時点から所定時間（図２のｔ1参照）を経過した時点で金属型２１の離型工程を開始する（図２のＳ2参照）。
【００２５】
金属型２１の離型工程は、まず、図７に示すように、スリーブ２２を図中の太矢印方向に後退させる。該スリーブ２２は成形品３０’との接触面積が小さいため、比較的容易に剥離することが可能である。次いで、図８に示すように、スリーブ２２を図中の太矢印方向に突き出し、金属型２１に固着した成形品３０’を離型する。なお、スリーブ２２を移動させる代わりに金属型２１を後退させて離型を行うようにしてもよい。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の光学素子の製造方法及び製造装置によれば、第１番目の離型工程であるガラス型１１及び胴型１２の離型完了時点Ｐ1を基準として、第２番目の離型工程である金属型２１の離型開始Ｓ2までの時間間隔ｔ1を、成形サイクル毎に常に一定とすることができ、大量生産される光学素子の応力解放の状態のばらつきを防止することができる。したがって、製造の対象となる光学素子に応じて、高い面精度を得られる時間間隔ｔ1を模索し特定することにより、大量生産される光学素子の面精度の向上と均一化を図ることができる。
【００２７】
また、第１番目の離型工程であるガラス型１１及び胴型１２の離型完了時点Ｐ1を、該離型工程中に発生した引張応力がほぼ最大となった時点と定義したことによって、時間制御の基準点が明確となり、第１番目の離型完了時点Ｐ1から第２番目の離型開始Ｓ2までの時間間隔ｔ1を常に一定に制御することが可能となる。
【００２８】
さらに、成形品３０’の材料が紫外線硬化樹脂３０である場合に、該紫外線硬化樹脂３０をキャビティＣに充填した後、第１番目の離型完了時点Ｐ1まで、紫外線硬化樹脂３０に紫外線照射を継続して行うことにより、紫外線硬化樹脂３０の硬化工程と、第１番目の離型工程とを重複して行うことができ、タクトタイムを短縮化することができる。
【００２９】
なお、本発明の光学素子の製造方法及び製造装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図２において、上述した実施形態では凸レンズの型成形を具体例に説明したので、成形型は概ね固定側と可動側の二分割であったが、これに限らず、例えば、プリズムの成形に用いられる三分割以上の成形型にも本発明を適用することが可能である。すなわち、本発明は、第ｎ番目の離型完了時点Ｐnを基準として、所定時間ｔnの経過後に第ｎ＋１番目の成形型の離型工程を開始することを特徴とするものであり、三つ以上離型工程の少なくとも一つ（第１番目に限らない）の離型工程、好ましくは、第１番目から最後までの全ての離型工程の各時間間隔を一定にすることによって、大量生産される光学素子の面精度の向上と均一化を図ることができる。
【００３０】
また、第ｎ番目の離型完了時点Ｐnは、上述した実施形態の如き「引張応力」が最大となった時点に限定されるものではない。重要なことは第ｎ番目の離型完了時点をどう定義するかということであり、例えば、第ｎ番目の離型に要する成形型の「剥離力」が最大となった時点を基準にして、所定時間ｔnの経過後に第ｎ＋１番目の剥離工程を開始したとしても、上記実施形態と同様に、大量生産される光学素子の面精度の向上と均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学素子の製造装置の主要部を示す断面図である。
【図２】各成形型の離型工程における時間と離型力の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法における型閉め工程を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法における材料の充填工程を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法における成形品の硬化工程を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法における第１番目の離型工程を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法における第２番目の離型工程を示す断面図である。
【図８】同じく第２番目の離型工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  光学素子の製造装置
１１  ガラス型（可動側成形型）
１２  胴型（可動側成形型）
１２ａ  樹脂注入口
２１  金属型（可動側成形型）
２２  スリーブ
２３  第１可動板
２４  固定板
２５  第２可動板
２６  ボルト
２７  ナット
２８  ロードセル（荷重変換器）
３０  紫外線硬化樹脂
Ｃ  キャビティ
【図１】
2006015587.tif 000003
【図２】
2006015587.tif 000004
【図３】
2006015587.tif 000005
【図４】
2006015587.tif 000006
【図５】
2006015587.tif 000007
【図６】
2006015587.tif 000008
【図７】
2006015587.tif 000009
【図８】
2006015587.tif 000010