CN101980847A - 光学元件成形模具及光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高效抽出型腔内的空气、能够防止产生光学元件成形后的飞边的光学元件成形模具。在光学元件的注射模塑成形中，通过在光学元件成形模具(40)的浇口部分(GP)的一部分上设置用于抽出型腔(CV)内的空气的空气吸引口(44o)，能够经由空气吸引口(44o)高效地抽出型腔(CV)内的空气，将型腔(CV)内减压到所希望的程度。因此，能够防止气眼并能够将树脂填充到型腔(CV)内，能够成形高精度的透镜(OL)。另外，能够防止在成形的透镜(OL)上产生多余的飞边，并能够防止与其它部件干涉或因脱落而产生废品。

Description

光学元件成形模具及光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及光学元件成形模具及使用其的光学元件的制造方法。

背景技术

作为光学元件的制造方法，具有向由第1模具和第2模具形成的型腔(腔室)内注射树脂而成形的方法。作为用于该光学元件的制造方法的光学元件成形模具，具有设置有用于抽出型腔内的空气的孔或槽(气孔)的装置(例如，参照专利文献1)。另外，具有在与光学元件的光学功能部的光轴相对应的位置或者其近傍设置脱气孔、在注射树脂时对型腔内的空气进行脱气的装置(例如，专利文献2)。由此，在即将向型腔中填充树脂之前对型腔内进行减压，可以减少残留气泡的产生。

专利文献1：日本特开2004-264538号公报

专利文献2：日本特开2004-130703号公报

发明内容

但是，对于专利文献1那样的光学元件成形模具，在光拾取用物镜中，在NA0.6以上、尤其是NA0.8以上的BD(蓝光光盘)用的曲率大的物镜的情况下，由于型腔内的空气抽出性差、在曲率大的一侧的面顶点上能够产生气眼，所以存在光学元件的光学面不能够转印或产生外观不良而导致光学元件的光学功能降低这样的问题。另外，由于树脂少量进入该孔或槽而产生凸形状的飞边，所以存在飞边与其它部件接触、或者脱落而成为废品这样的问题。在如专利文献2那样的光学元件成形模具中，虽然也与上述光学元件成形模具同样地在空气容易积存的镜面芯中心部设置有空气抽出用孔，但是由于因树脂进入该空气抽出用孔而形成凸形状的飞边，因此存在飞边与其它部件接触、或者脱落而成为废品这样的问题。

因此，本发明的目的是提供一种能够高效地抽出型腔内的空气并能够防止产生光学元件成形后的飞边的光学元件成形模具。

另外，本发明的目的是提供一种使用上述那样的光学元件成形模具的光学元件的制造方法。

本发明的光学元件成形模具，通过第1模具和第2模具成形光学元件，其特征在于，以面对树脂流入用流路的一部分的方式设有用于抽出型腔内的空气的构造，所述树脂流入用流路与由第1模具及第2模具的闭模形成的型腔连通。

对于上述光学元件成形模具，在光学元件的注射模塑成形中，由于在树脂流入用流路的一部分中具有用于抽出型腔内的空气的构造，因此能够经由该构造高效抽出型腔内的空气、将型腔内减压到所希望的程度。因此，能够防止气眼并能够将树脂填充到型腔内，能够成形高精度的光学元件。另外，能够防止在成形的光学元件上产生多余的飞边，并能够防止与其它部件干涉或因脱落而产生废品。

在本发明的具体的形态或观点中，其特征在于，第1模具为固定模具，第2模具为可动模具。另外，通常从固定模具侧注入树脂，将其导入流路。

在本发明的其它的形态中，其特征在于，上述构造设置在第1模具或者第2模具中的至少任意一方上。在该情况下，能够形成为装入一方的模具中的类型。

在本发明的其它的形态中，其特征在于，流路为浇口、直浇道或者横浇道中的任意一个。另外，注入的树脂通常经由直浇道、横浇道以及浇口到达型腔。

在本发明的其它的形态中，其特征在于，上述构造为开口于流路的空气吸引口。在该情况下，能够从空气吸引口高效地抽出空气。

在本发明的其它的形态中，其特征在于，还具有开闭空气吸引口的开闭装置。在该情况下，能够与制造工序相对应地控制空气吸引口的开闭。另外，能够防止因树脂向空气吸引口流入而形成飞边。

在本发明的其它的形态中，其特征在于，空气吸引口是间隙状的槽。在该情况下，能够防止树脂向空气吸引口流入，并能够高效地排出空气。

本发明的光学元件的制造方法，使用光学元件成形模具进行成形，光学元件成形模具通过第1模具及第2模具的闭模而形成树脂流入用流路和光学元件用型腔，其特征在于，具有：在通过闭模形成型腔后经由流路的一部分抽出型腔内的空气的第1工序；经由流路在由第1工序进行减压的状态下的型腔内填充树脂的第2工序。

对于上述的光学元件的制造方法，在光学元件的注射模塑成形中，在填充树脂前经由树脂流入用流路的一部分抽出空气，由此能够防止气眼并向型腔内填充树脂，能够成形高精度的光学元件。另外，能够防止在成形的光学元件上产生多余的飞边，并能够防止与其它部件干涉或者因脱落而产生废品。

在本发明的具体的形态中，其特征在于，光学元件成形模具在第1模具以及第2模具中的至少一方上具有用于抽出型腔内的空气的构造。

在本发明的其它的形态中，其特征在于，在第1工序中，在树脂向流路流入之前，通过抽出型腔内的空气而将型腔内形成为减压状态。在该情况下，在树脂开始向流路流入前，通过对型腔内进行减压，能够防止气眼并能够将树脂填充到型腔内。

在本发明的其它的形态中，其特征在于，在第1工序中，在向流路中的到构造为止的空间中填充树脂之前，通过抽出型腔内的空气而将型腔内形成为减压状态。在该情况下，通过在到树脂填充到上述构造之前为止对型腔内进行减压，能够防止气眼并能够将树脂填充到型腔内。

在本发明的其它的形态中，其特征在于，在第1工序以及第2工序中，总是进行型腔内的空气抽出。在该情况下，通过总是进行型腔内的减压，能够防止气眼并能够将树脂填充到型腔内。

附图说明

图1是用于说明第1实施方式的光学元件成形模具的构造的剖视图。

图2是图1的光学元件成形模具的放大剖视图。

图3是由图1的光学元件成形模具成形的透镜的剖视图。

图4是概念性说明注塑成型机的构造的主视图。

图5(A)～(C)是用于说明第1实施方式的注塑成型机的减压工序及填充工序的时刻的图。

图6是用于说明第2实施方式的光学元件成形模具的图。

图7(A)～(C)是用于说明第2实施方式的注塑成型机的减压工序及填充工序的时刻的图。

图8是用于表示图6的光学元件成形模具的变形例的图。

图9是表示图6的光学元件成形模具的其它的变形例的图。

图10是表示图1等的光学元件成形模具的变形例的图。

图11是表示图1等的光学元件成形模具的其它变形例的图。

图12(A)～(C)是表示图5等的减压工序及填充工序的时刻的变形例的图。

符号说明

10...注塑成型机

11...固定盘

12...可动盘

15...开闭驱动装置

16...注射装置

17...温度调节装置

18...减压装置

41...固定模具

42...可动模具

44o、144o、244o、344o...空气吸引口

45...吸引口开闭机构

CV...型腔

GP...浇口部分

RP...横浇道部分

SP...直浇道部分

OL...透镜

具体实施方式

〔第1实施方式〕

以下，参照附图说明本发明的第1实施方式、即光学元件成形模具及光学元件的制造方法。

图1是用于说明由固定模具41和可动模具42构成的光学元件成形模具40的构造的剖视图，图2是图1的P1部分的放大剖视图。图3是由图1所示的光学元件成形模具40成形的透镜OL的剖视图。

本实施方式的光学元件成形模具40具有固定模具41和可动模具42。固定模具41和可动模具42，以分型线PL为边界能够开闭。通过对齐固定模具41和可动模具42进行合模，能够形成用于成形图3所示的作为光学元件的透镜OL的型腔CV，并且能够形成用于向各型腔CV供给树脂的流路部分FC。型腔CV，具有由后述的一对光学转印面S1，S2夹持的本体空间CV1，和由一对周缘转印面S3，S4包围的凸缘空间CV2。另外，流路部分FC由直浇道部分SP、横浇道部分RP、浇口部分GP构成。虽然在附图中省略图示，但是由该光学元件成形模具40注射模塑成形的成形品是包含多个透镜OL的结构，与成形品对应的树脂填充用的空间是从直浇道部分SP分支多个横浇道部分RP、在分支的各横浇道部分RP的先端部经由浇口部分GP连通型腔CV的构造。

如图2所示那样，固定模具41在与可动模具42相向的型面上具有：作为与透镜OL的光学面OS1相对应的部分的圆形的光学转印面S1；与透镜OL的凸缘部FL1相对应的部分，即，包围光学转印面S1的外周那样的环状的周缘转印面S3；作为与浇口部分GP相对应的部分的浇口凹部S5；作为与横浇道部分RP相对应的部分的横浇道凹部S7。另外，在固定模具41的中央形成有用于注入树脂的直浇道部分SP(参照图1)。

可动模具42与固定模具41的情况同样地，在与固定模具41相向的型面上具有：作为与透镜OL的光学面OS2相对应的部分的圆形的光学转印面S2；与透镜OL的凸缘部FL2相对应的部分，即，包围光学转印面S2的外周那样的环状的周缘转印面S4；作为与浇口部分GP相对应的部分的浇口凹部S6；作为与横浇道部分RP相对应的部分的横浇道凹部S8。

另外，如图1所示那样，可动模具42还具有O形圈43、空气吸引口44o、吸引口开闭机构45。

O形圈43以包围光学转印面S2等的方式设置在可动模具42的型面的外侧。O形圈43为大致环状、嵌入设置于可动模具42的周槽42a中。在此，O形圈43能够保持型腔CV内的气密性，使用不产生气体的材料。作为O形圈43，例如适合使用氟树脂等。

空气吸引口44o是用于从型腔CV内抽出空气的构造，设置于作为树脂流入用流路的浇口部分GP的一部分处。如图2所示那样，空气吸引口44o是将浇口部分GP与通气管44b连通的部分。通气管44b从与空气吸引口44o邻接的开口部44a延伸到设置于可动模具42的外部的开口部44c。在外侧的开口部44c上连接有后述的减压装置18，通过使减压装置18动作，吸引型腔CV内的空气。

吸引口开闭机构45是用于使空气吸引口44o开闭的机构，具有吸引口开闭部45a和开闭驱动部45b。吸引口开闭部45a是具有小径部45t的栓状的部材，由开闭驱动部45b驱动而能够进退，所述小径部45t的外径与空气吸引口44o的浇口部分GP侧的端部、即开口部44a的内径一致。开闭驱动部45b与树脂向型腔CV内流入的时刻相对应地使吸引口开闭部45a进退，使小径部45t如阀那样发挥作用，由此开闭开口部44a。另外，吸引口开闭部45a在通过开闭驱动部45b而形成为闭状态的情况下，由树脂压力以上的力被向先端侧加压、吸引口开闭部45a的小径部45t与开口部44a紧贴，由此遮断浇口部分GP和通气管44b。

图4是说明用于实施本实施方式的光学元件的制造方法的注塑成型机10的一部分的主视图。注塑成型机10具有图1等所示的光学元件成形模具40，通过向该光学元件成形模具40中注入树脂而进行注射模塑成形、制造成形品。

注塑成型机10具有固定盘11、可动盘12、开闭驱动装置15、注射装置16、温度调节装置17、减压装置18。注塑成型机10在可动盘12与固定盘11之间夹持作为第1模具的固定模具41和作为第2模具的可动模具42，通过将两个模具41，42进行合模而能够成形。在此，注塑成型机10的开模及闭模为横向。另外，也可以使用在纵向开模及闭模的类型的注塑成型机。

固定盘11固定在支承框架14的中央侧上面，固定盘11的内侧可拆装地支承固定模具41。可动盘12通过后述的开闭驱动装置15相对于固定盘11能够进退移动地被支承。可动盘12的内侧可拆装地支承可动模具42。开闭驱动装置15支承可动盘12，并且能够在可动盘12相对于固定盘11的进退方向进行平滑的往复移动。由此，可动盘12相对于固定盘11近接或离开而自由地进行位移，其结果是，可以以相互接近的方式对可动盘12和固定盘11进行闭模，能够以所希望的合模力将两者合模。

注射装置16具有缸部16a、原料储存部16b、螺旋件16c、树脂注射端16d。注射装置16能够以控制成比模具温度高的温度的状态从树脂注射端16d排出熔融树脂。注射装置16相对于固定盘11的直浇道部分SP(参照图1)能够分离地连接缸部16a的树脂注射端16d，能够经由固定盘11在所希望的时刻向将固定模具41和可动模具42合模的状态下形成的型腔CV(参照图1)中供给熔融树脂。

温度调节装置17是用于调节注塑成型机10的模具41，42的温度的部分。温度调节装置17具有调温回路，能够调节固定模具41和可动模具42的温度。具体来说，通过向例如设置在固定盘11和可动盘12上的流体循环路供给温度调节介质，将固定模具41和可动模具42加热到必要的温度。另外，也可以不使用介质而使用加热器等来进行温度调节。

减压装置18是用于对注塑成型机10的型腔CV内抽真空的部分。减压装置18具有能够对由固定模具41和可动模具42形成的型腔CV内进行减压的真空泵18a。真空泵18a与设置于可动模具42的开口部44c相连，能够从该开口部44c抽出型腔CV内的空气(参照图1)。

以下，对本实施方式的光学元件的制造方法进行说明。图5是说明注塑成型机10的合模动作时的减压工序及填充工序的时刻的图。图5(A)是表示合模动作的时刻的图，图5(B)是表示型腔CV内的空气抽出的时刻的图，图5(C)是表示向流路部分FC注入树脂的时刻的图。

首先，使温度调节装置17动作、将两个模具41，42加热到适合于成形的温度。

接着，使开闭驱动装置15动作，使可动盘12前进、开始闭模。通过继续开闭驱动装置15的闭模动作，可动盘12向固定盘11侧移动到固定模具41与可动模具42接触的模接触位置、闭模完成，通过进一步继续开闭驱动装置15的闭模动作，如图5(A)所示那样，进行由必要的压力使固定模具41和可动模具42合模的合模。

在合模后，如图5(B)所示那样进行经由空气吸引口44o从型腔CV抽出空气的减压工序。即，吸引口开闭部45a经由开闭驱动部45b后退、前端的小径部45t从开口部44a离开，开口部44a成为通气状态，经由通气管44b及开口部44c利用真空泵18a吸引流路部分FC及型腔CV内的空气，将流路部分FC和型腔CV减压到所希望的真空度。此时，在图1的流路部分FC的右侧的端部FCa上，事先在熔融树脂进入到了注射装置16的树脂注射端16d的内部的状态下、以规定的压力抵接着树脂注射端16d而保持为气密状态。由此，与真空泵18a相连的流路部分FC、型腔CV以及空气吸引口44o整体形成为闭空间，因此能够进行这些空间FC、CV、44o的减压。这样，在将型腔CV内减压一定量后，流路部分FC的里侧、即图1的上侧和下侧的吸引口开闭部45a的小径部45t嵌入开口部44a并紧密接触，由此关闭开口部44a而结束减压工序。

在减压工序后，如图5(C)所示那样使注射装置16动作，经由流路部分FC以必要的压力注射注入熔融树脂。由此，进行向合模的固定模具41和可动模具42之间的型腔CV中填充树脂的填充工序。

在填充工序后，注塑成型机10将型腔CV中的树脂压力保持为必要的水平。此时，通过温度调节装置17适度地加热型腔CV、流路部分FC，并缓缓冷却从注射装置16供给的熔融树脂，伴随该冷却等待熔融树脂固化、成形完成。

在成形完成后，结束合模，使开闭驱动装置15动作，进行使可动盘12后退的开模。与此相伴，可动模具42后退，固定模具41和可动模具42分离。其结果是，成形品、即透镜OL在保持于可动模具42中的状态下从固定模具41脱模。

最后，使未图示的顶出器等动作，将透镜OL进行脱模，并且使未图示的取出装置动作，将包含透镜OL的成形品送出到成形装置外。

根据以上说明的光学元件成形模具及光学元件的制造方法，在光学元件成形模具40的浇口部分GP的一部分上具有用于抽出型腔CV内的空气的空气吸引口44o，由此能够经由空气吸引口44o高效抽出型腔CV内的空气。能够在树脂流入前对型腔CV内进行高效的减压，因此能够防止气眼并将树脂填充到型腔CV内，能够成形高精度的透镜OL。另外，由于从不影响透镜OL的光学功能的部分抽出空气，因此能够防止在成形的透镜OL上产生多余的飞边，并能够防止与其它部件干涉或因脱落而产生废品。

另外，由于通过吸引口开闭机构45能够开闭空气吸引口44o，因此能够与制造工序相对应地控制空气吸引口44o的开闭。并且，由于吸引口开闭部45a的小径部的外径与空气吸引口44o的开口部44a的内径嵌合，因此能够防止在开口部44a和浇口部分GP之间产生大的间隙，能够抑制大的飞边的产生。

通过以上结构，在制造例如BD用透镜、HD-DVD用透镜那样的曲率大的透镜的情况下能够提高光学面的转印性。另外，对于具有光程差付与构造的光学元件、小径的光学元件的制造也是同样的。

〔第2实施方式〕

下面，对第2实施方式的光学元件成形模具及光学元件的制造方法进行说明。第2实施方式的光学元件成形模具及光学元件的制造方法是由第1实施方式变形而来的，尤其是未说明的部分与第1实施方式相同。

图6(A)是从可动模具42的分型线PL面侧观察由固定模具41和可动模具42构成的光学元件成形模具140的型腔CV周边的放大剖视图，图6(B)是A-A剖视图。

在第2实施方式中，可动模具42，代替具有图1及图2所示的吸引口开闭机构45而在空气吸引口144o中设置有间隙状的槽144d。槽144d通过在可动模具42中设置微小深度的凹部并将固定模具41和可动模具42合模而形成。在槽144d与通气管144b之间设置有空间144e，能够将压力损失的影响保持在最低限度并能够高效地吸引空气。该槽144d成为例如5～100μm左右的间隙，能够防止树脂从空气吸引口144o向空间144e流入，并能够吸引空气。另外，在图中虽然在浇口部分GP上设置有槽144d，但是也可以设置在横浇道部分RP上。

以下，对本实施方式的光学元件的制造方法进行说明。图7是说明注塑成型机10的合模动作时的减压工序及树脂填充工序的时刻的图。

如图7(B)所示那样，从合模开始到结束，进行经由空气吸引口144o从型腔CV抽出空气的减压工序。即，从开口部144a经由槽144d、通气管144b、开口部144c通过真空泵18a吸引流路部分FC及型腔CV内的空气，将流路部分FC和型腔CV减压到所希望的真空度。

在将型腔CV内减压一定量后，如图7(C)所示那样，进行向合模的固定模具41和可动模具42之间的型腔CV中填充树脂的填充工序。在填充工序中也进行减压工序，吸引流路部分FC及型腔CV内的空气。

根据以上说明的光学元件成形模具及光学元件的制造方法，由于在空气吸引口144o中具有间隙状的槽144d，因此能够防止树脂向空气吸引口144o流入并能够高效排出型腔CV内的空气。另外，由于在填充工序中也进行减压工序，因此能够防止气眼并能够向型腔CV内填充树脂，能够成形高精度的透镜OL。另外，由于从不对透镜OL的光学功能造成影响的部分排出空气，因此能够防止在成形的透镜OL上产生多余的飞边，能够防止与其它部件相干涉或因脱落而产生废品。

另外，如图8所示那样，作为空气吸引口244o的一部分可以在可动模具42内设置小的孔244d。另外，如图9所示那样，也可以通过在空气吸引口344o中插入具有微小的孔的多孔质部材344f而防止树脂流入空气吸引口344o。

虽然通过以上实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不局限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，虽然将空气吸引口44o等设置在浇口部分GP上，但是也可以如图10那样设置在直浇道部分SP上，或者如图11那样设置在横浇道部分RP上。另外，空气吸引口44o等可以设置在固定模具41及可动模具42中的任一个上。

另外，在本实施方式中说明的注塑成型机10的合模动作时的减压工序及树脂填充工序的时刻，如图12所示那样可以在将树脂填充到与空气吸引口44o邻接的开口部44a附近之前进行减压工序。另外，在第2实施方式中，可以进行图5中说明的减压工序。

另外，在上述实施方式中，也可以在注射模塑成形时不进行抽真空而使用如下的方法，即，一边经由空气吸引口44o、144o、244o排出型腔CV内的空气一边填充树脂。

另外，在上述实施方式中，空气吸引口44o等的位置若为型腔CV以外的部分，则能够在适当的位置上设置适当的数量。另外，用于将空气吸引口44o等与模具的外部连通的通气管44b等的形状能够自由地变形。

另外，在上述实施方式中，空气吸引口44o、144o、244o、344o的构造并不局限于在上述实施方式中说明的结构，只要为树脂不流入空气吸引口44o、144o、244o、344o内的构造即可。

另外，在上述实施方式中，设置于由固定模具41及可动模具42构成的光学元件成形模具40、140、240、340中的型腔CV的形状并不局限于图示的形状，可以形成为各种形状。即，型腔CV的形状只是简单的例示，能够与透镜OL的用途等相对应地进行适当改变。

另外，在上述实施方式中，注塑成型机10只要是能够开闭光学元件成形模具40、140、240、340的结构，则例如也可以为液压式还可以为电动式。

Claims (12)

1.一种光学元件成形模具，通过第1模具和第2模具成形光学元件，其特征在于，以面对树脂流入用流路的一部分的方式设有用于抽出上述型腔内的空气的构造，所述树脂流入用流路与由上述第1模具及上述第2模具的闭模形成的型腔连通。

2.如权利要求1所述的光学元件成形模具，其特征在于，上述第1模具为固定模具，上述第2模具为可动模具。

3.如权利要求1或2所述的光学元件成形模具，其特征在于，上述构造设置在上述第1模具或者上述第2模具中的至少任意一方上。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的光学元件成形模具，其特征在于，上述流路为浇口、直浇道或者横浇道中的任意一个。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的光学元件成形模具，其特征在于，上述构造为开口于上述流路的空气吸引口。

6.如权利要求5所述的光学元件成形模具，其特征在于，还具有开闭上述空气吸引口的开闭装置。

7.如权利要求5所述的光学元件成形模具，其特征在于，上述空气吸引口是间隙状的槽。

8.一种光学元件的制造方法，使用光学元件成形模具进行成形，上述光学元件成形模具通过第1模具及第2模具的闭模而形成树脂流入用流路和光学元件用型腔，其特征在于，具有：

在通过上述闭模形成上述型腔后经由上述流路的一部分抽出上述型腔内的空气的第1工序；

经由上述流路在由上述第1工序进行减压的状态下的上述型腔内填充树脂的第2工序。

9.如权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，上述光学元件成形模具在上述第1模具以及上述第2模具中的至少一方上具有用于抽出上述型腔内的空气的构造。

10.如权利要求8或9所述的光学元件的制造方法，其特征在于，在上述第1工序中，在树脂向上述流路流入之前，通过抽出上述型腔内的空气而将上述型腔内形成为减压状态。

11.如权利要求8或9所述的光学元件的制造方法，其特征在于，在上述第1工序中，在向上述流路中的到上述构造为止的空间中填充树脂之前，通过抽出上述型腔内的空气而将上述型腔内形成为减压状态。

12.如权利要求8或9所述的光学元件的制造方法，其特征在于，在上述第1工序以及上述第2工序中，总是进行上述型腔内的空气抽出。

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