JP2001047524A - プラスチック光学素子の製造方法、その製造装置、及びその製造方法により製造したプラスチック光学素子 - Google Patents
プラスチック光学素子の製造方法、その製造装置、及びその製造方法により製造したプラスチック光学素子Info
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- B29L2011/0016—Lenses
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高形状精度、低複屈折性、低屈折率分布を同
時に満たし、低コストなプラスチック光学素子及びその
製造装置、製造方法を提供する。 【解決手段】 熱可塑性の非晶質プラスチック材料から
形成されているプラスチック光学素子Ａは、中央部の副
走査方向中央５０％範囲の屈折率分布を２×１０ -5以下
としている。このプラスチック光学素子Ａは、製造過程
の樹脂冷却段階において、使用樹脂材料のガラス転移点
以下の所定温度範囲のうち、少なくとも５℃以上の範囲
で毎分３℃以下の速度の徐冷工程を実施することで作成
される。
時に満たし、低コストなプラスチック光学素子及びその
製造装置、製造方法を提供する。 【解決手段】 熱可塑性の非晶質プラスチック材料から
形成されているプラスチック光学素子Ａは、中央部の副
走査方向中央５０％範囲の屈折率分布を２×１０ -5以下
としている。このプラスチック光学素子Ａは、製造過程
の樹脂冷却段階において、使用樹脂材料のガラス転移点
以下の所定温度範囲のうち、少なくとも５℃以上の範囲
で毎分３℃以下の速度の徐冷工程を実施することで作成
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック光学
素子及びその製造装置、製造方法に関する。
素子及びその製造装置、製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】量産性、軽量性あるいは形状の自由度な
どの点から近年、プラスチック製の光学素子が増加して
いるが、この背景には低吸水性と低複屈折性を同時に満
たす光学樹脂の開発や、形状精度や低複屈折性を同時に
満たす射出圧縮成形法などの成形法の開発などがある。
しかし、より高精度なプラスチック光学素子が求められ
るに連れて、形状精度や低複屈折性の他に、光学素子内
部の屈折率分布が小さいことも要求されてきている。
どの点から近年、プラスチック製の光学素子が増加して
いるが、この背景には低吸水性と低複屈折性を同時に満
たす光学樹脂の開発や、形状精度や低複屈折性を同時に
満たす射出圧縮成形法などの成形法の開発などがある。
しかし、より高精度なプラスチック光学素子が求められ
るに連れて、形状精度や低複屈折性の他に、光学素子内
部の屈折率分布が小さいことも要求されてきている。
【０００３】屈折率分布は、成形品の表面に近いほど大
きく、逆に中心に近づくほど小さくなっており、結像レ
ンズとしては結像位置ずれを起こす原因となる。例えば
光走査レンズの場合、特開平１０−２８８７４９号公報
で説明されているように、屈折率分布は被走査面上に集
光すべき光スポットが設計上の位置よりも光偏向器から
遠ざかるように作用し、その結果、被走査面上における
光スポット径が設計値よりも大きくなり、光走査により
書き込まれる記録画像の像質の低下を生じてしまう。
きく、逆に中心に近づくほど小さくなっており、結像レ
ンズとしては結像位置ずれを起こす原因となる。例えば
光走査レンズの場合、特開平１０−２８８７４９号公報
で説明されているように、屈折率分布は被走査面上に集
光すべき光スポットが設計上の位置よりも光偏向器から
遠ざかるように作用し、その結果、被走査面上における
光スポット径が設計値よりも大きくなり、光走査により
書き込まれる記録画像の像質の低下を生じてしまう。
【０００４】なお、この屈折率分布が生じる原因は、成
形中の樹脂冷却固化過程において、すなわち、材料のガ
ラス転移点以上あるいは熱変形温度以上において、冷却
が速過ぎて樹脂密度が不均一になるためと従来考えられ
てきた。
形中の樹脂冷却固化過程において、すなわち、材料のガ
ラス転移点以上あるいは熱変形温度以上において、冷却
が速過ぎて樹脂密度が不均一になるためと従来考えられ
てきた。
【０００５】この屈折率分布による影響を回避するた
め、従来、以下のような技術が提案されている。例え
ば、特開平８−２０１７１７号公報（第１の従来例）で
は、ビーム進行方向の厚さｔとそれに対して垂直方向の
高さｈの関係がｈ／ｔ＞２とレンズ形状を規定してい
る。高さを大きくすることで樹脂冷却時のビーム透過領
域の温度分布が相対的に小さくなるため、ビーム透過領
域の屈折率分布が低下する。
め、従来、以下のような技術が提案されている。例え
ば、特開平８−２０１７１７号公報（第１の従来例）で
は、ビーム進行方向の厚さｔとそれに対して垂直方向の
高さｈの関係がｈ／ｔ＞２とレンズ形状を規定してい
る。高さを大きくすることで樹脂冷却時のビーム透過領
域の温度分布が相対的に小さくなるため、ビーム透過領
域の屈折率分布が低下する。
【０００６】また、特開平９−４９９７６号公報（第２
の従来例）では、結像レンズの屈折率分布による結像位
置ずれを、結像レンズの被走査面側の屈折力を増して被
走査面上にビームを結像できるようにすることで補正し
ている。
の従来例）では、結像レンズの屈折率分布による結像位
置ずれを、結像レンズの被走査面側の屈折力を増して被
走査面上にビームを結像できるようにすることで補正し
ている。
【０００７】また、特開平９−１０９１６５号公報（第
３の従来例）には、光学樹脂材料のガラス転移点を基準
として、−５５℃〜−２５℃の範囲で２時間以上のアニ
ール工程を射出圧縮成形品に対して実施することで屈折
率分布の低減を行う方法が提案されている。
３の従来例）には、光学樹脂材料のガラス転移点を基準
として、−５５℃〜−２５℃の範囲で２時間以上のアニ
ール工程を射出圧縮成形品に対して実施することで屈折
率分布の低減を行う方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記第１の従来
例では、使用樹脂量の増加及び冷却時間の増加を招くた
め生産コストが大きく増加する。また第２の従来例で
は、成形条件を固定した状態で成形加工したレンズを評
価した後に改めて補正値を決定することになる。従っ
て、成形条件に変更があった場合は再び補正値を変更し
て、再度形状補正を実施することになるし、多数個取り
の金型の場合、キャビティごとに補正する必要があり、
金型開発コストが非常に高くなる。また、成形条件が安
定せず屈折率分布が若干でも変化した場合、成形品はす
べてＮＧ品となってしまい、大きな歩留り低下を招くこ
とになってしまう。
例では、使用樹脂量の増加及び冷却時間の増加を招くた
め生産コストが大きく増加する。また第２の従来例で
は、成形条件を固定した状態で成形加工したレンズを評
価した後に改めて補正値を決定することになる。従っ
て、成形条件に変更があった場合は再び補正値を変更し
て、再度形状補正を実施することになるし、多数個取り
の金型の場合、キャビティごとに補正する必要があり、
金型開発コストが非常に高くなる。また、成形条件が安
定せず屈折率分布が若干でも変化した場合、成形品はす
べてＮＧ品となってしまい、大きな歩留り低下を招くこ
とになってしまう。
【０００９】また第３の従来例では、屈折率分布を一定
のレベルにまで低減することが可能であるが、より高精
度なレンズに対しては不十分なレベルであり、またアニ
ール時間が数時間と長く、アニール工程に要するコスト
が高い。従って、さらに低コストで高精度な光学素子を
得るためには、大幅に屈折率分布を低減する技術を開発
する必要がある。
のレベルにまで低減することが可能であるが、より高精
度なレンズに対しては不十分なレベルであり、またアニ
ール時間が数時間と長く、アニール工程に要するコスト
が高い。従って、さらに低コストで高精度な光学素子を
得るためには、大幅に屈折率分布を低減する技術を開発
する必要がある。
【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、高精度、即ち、高形状精度、低複屈折性、低屈折率
分布を同時に満たし、低コストなプラスチック光学素子
及びその製造装置、製造方法を提供することを目的とす
るものである。
し、高精度、即ち、高形状精度、低複屈折性、低屈折率
分布を同時に満たし、低コストなプラスチック光学素子
及びその製造装置、製造方法を提供することを目的とす
るものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、プラスチック光学素子を製
造する製造方法であって、プラスチック光学素子製造過
程の樹脂冷却段階において、該樹脂内部の温度下降速度
が、該樹脂材料のガラス転移点以下の所定温度範囲のう
ち、少なくとも５℃以上の範囲で毎分３℃以下となるよ
うに徐冷工程を実施することを特徴とするものである。
に、請求項１記載の発明は、プラスチック光学素子を製
造する製造方法であって、プラスチック光学素子製造過
程の樹脂冷却段階において、該樹脂内部の温度下降速度
が、該樹脂材料のガラス転移点以下の所定温度範囲のう
ち、少なくとも５℃以上の範囲で毎分３℃以下となるよ
うに徐冷工程を実施することを特徴とするものである。
【００１２】また上記目的を達成するために、請求項２
記載の発明は、請求項１記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、 前記樹脂内部の温度を所定温度範
囲内に３分以上保持する工程を前記徐冷工程前に実施す
ることを特徴とするものである。
記載の発明は、請求項１記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、 前記樹脂内部の温度を所定温度範
囲内に３分以上保持する工程を前記徐冷工程前に実施す
ることを特徴とするものである。
【００１３】また上記目的を達成するために、請求項３
記載の発明は、請求項１または請求項２記載のプラスチ
ック光学素子の製造方法において、前記所定温度範囲下
限値以下にあるプラスチック光学素子を加熱して、所定
温度域まで昇温させた後に徐冷工程を実施することを特
徴とするものである。
記載の発明は、請求項１または請求項２記載のプラスチ
ック光学素子の製造方法において、前記所定温度範囲下
限値以下にあるプラスチック光学素子を加熱して、所定
温度域まで昇温させた後に徐冷工程を実施することを特
徴とするものである。
【００１４】また上記目的を達成するために、請求項４
記載の発明は、請求項１または請求項２記載のプラスチ
ック光学素子の製造方法において、成形し離型した直後
のプラスチック光学素子に対し、光学素子が所定温度範
囲下限値以上の高温域にある状態から、温度保持工程及
び徐冷工程、または徐冷工程のみを連続して実施するこ
とを特徴とするものである。
記載の発明は、請求項１または請求項２記載のプラスチ
ック光学素子の製造方法において、成形し離型した直後
のプラスチック光学素子に対し、光学素子が所定温度範
囲下限値以上の高温域にある状態から、温度保持工程及
び徐冷工程、または徐冷工程のみを連続して実施するこ
とを特徴とするものである。
【００１５】また上記目的を達成するために、請求項５
記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載のプラスチック光学素子の製造方法において、前記所
定温度範囲は、使用樹脂材料のガラス転移点を基準とし
て−４０℃から−１０℃の範囲であることを特徴とする
ものである。
記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載のプラスチック光学素子の製造方法において、前記所
定温度範囲は、使用樹脂材料のガラス転移点を基準とし
て−４０℃から−１０℃の範囲であることを特徴とする
ものである。
【００１６】また上記目的を達成するために、請求項６
記載の発明は、請求項１、請求項２、及び請求項５のい
ずれかに記載のプラスチック光学素子の製造方法におい
て、離型前の成形過程内で、徐冷工程を含む温度制御工
程を実施することを特徴とするものである。
記載の発明は、請求項１、請求項２、及び請求項５のい
ずれかに記載のプラスチック光学素子の製造方法におい
て、離型前の成形過程内で、徐冷工程を含む温度制御工
程を実施することを特徴とするものである。
【００１７】また上記目的を達成するために、請求項７
記載の発明は、請求項６記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、キャビティ内に樹脂が充填された
後、一定の段階で金型を成形機から切り離し、その後、
自然空冷あるいは温度制御装置内での温度制御により、
徐冷工程を含む温度制御工程を実施することを特徴とす
るものである。
記載の発明は、請求項６記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、キャビティ内に樹脂が充填された
後、一定の段階で金型を成形機から切り離し、その後、
自然空冷あるいは温度制御装置内での温度制御により、
徐冷工程を含む温度制御工程を実施することを特徴とす
るものである。
【００１８】また上記目的を達成するために、請求項８
記載の発明は、請求項６記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、金型内に、ヒータ、冷却素子、温調
管の少なくともいずれか１つを配置し、これを制御する
ことで徐冷工程を含む温度制御工程を実施することを特
徴とするものである。
記載の発明は、請求項６記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、金型内に、ヒータ、冷却素子、温調
管の少なくともいずれか１つを配置し、これを制御する
ことで徐冷工程を含む温度制御工程を実施することを特
徴とするものである。
【００１９】また上記目的を達成するために、請求項９
記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載のプラスチック光学素子の製造方法において、内部温
度を制御可能な装置内にプラスチック光学素子を収納し
た後、装置内部の温度を制御して徐冷工程を含む温度制
御工程を実施することを特徴とするものである。
記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載のプラスチック光学素子の製造方法において、内部温
度を制御可能な装置内にプラスチック光学素子を収納し
た後、装置内部の温度を制御して徐冷工程を含む温度制
御工程を実施することを特徴とするものである。
【００２０】また上記目的を達成するために、請求項１
０記載の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに
記載のプラスチック光学素子の製造方法において、内部
を移動可能で移動方向に温度分布を制御された装置内
に、光学素子またはキャビティ内に樹脂が充填されてい
る金型を通過させることで、徐冷工程を含む温度制御工
程を実施することを特徴とするものである。
０記載の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに
記載のプラスチック光学素子の製造方法において、内部
を移動可能で移動方向に温度分布を制御された装置内
に、光学素子またはキャビティ内に樹脂が充填されてい
る金型を通過させることで、徐冷工程を含む温度制御工
程を実施することを特徴とするものである。
【００２１】また上記目的を達成するために、請求項１
１記載の発明は、請求項１０記載のプラスチック光学素
子の製造方法によりプラスチック光学素子を製造する製
造装置であって、光学素子またはキャビティ内に樹脂が
充填されている金型が内部を移動可能であり、かつ移動
方向に温度分布を制御されていることを特徴とするもの
である。
１記載の発明は、請求項１０記載のプラスチック光学素
子の製造方法によりプラスチック光学素子を製造する製
造装置であって、光学素子またはキャビティ内に樹脂が
充填されている金型が内部を移動可能であり、かつ移動
方向に温度分布を制御されていることを特徴とするもの
である。
【００２２】また上記目的を達成するために、請求項１
２記載の発明は、請求項１ないし請求項１０のいずれか
に記載のプラスチック光学素子の製造方法により製造
し、内部の屈折率分布を低減したことを特徴とするもの
である。
２記載の発明は、請求項１ないし請求項１０のいずれか
に記載のプラスチック光学素子の製造方法により製造
し、内部の屈折率分布を低減したことを特徴とするもの
である。
【００２３】また上記目的を達成するために、請求項１
３記載の発明は、請求項１２記載のプラスチック光学素
子において、矩形状であり、長手方向の任意の位置で、
光軸及び長手方向と相直交する短手方向の屈折率分布が
板厚の中央部５０％の範囲において、２×１０-5以下で
あることを特徴とするものである。
３記載の発明は、請求項１２記載のプラスチック光学素
子において、矩形状であり、長手方向の任意の位置で、
光軸及び長手方向と相直交する短手方向の屈折率分布が
板厚の中央部５０％の範囲において、２×１０-5以下で
あることを特徴とするものである。
【００２４】また上記目的を達成するために、請求項１
４記載の発明は、請求項１２または請求項１３に記載の
プラスチック光学素子において、熱可塑性の非晶質プラ
スチック材料から形成されていることを特徴とするもの
である。
４記載の発明は、請求項１２または請求項１３に記載の
プラスチック光学素子において、熱可塑性の非晶質プラ
スチック材料から形成されていることを特徴とするもの
である。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。図１は光走査レンズの寸法関係を示
す図である。光走査レンズＡの材質は、熱可塑性非晶質
プラスチック、環状ポリオレフィンである。また、レン
ズ高さ６ｍｍ（中央高さｈC ：６ｍｍ）、中央厚さ
ｔC ：１６ｍｍ、端部厚さ：５ｍｍ、長さ：８０ｍｍの
ものを使用している。但し、以下に示す各実施例におい
て、レンズ高さ１０ｍｍ（中央高さｈc ：１０ｍｍ）の
ものでも同様の効果が得られることを確認している。
に従って説明する。図１は光走査レンズの寸法関係を示
す図である。光走査レンズＡの材質は、熱可塑性非晶質
プラスチック、環状ポリオレフィンである。また、レン
ズ高さ６ｍｍ（中央高さｈC ：６ｍｍ）、中央厚さ
ｔC ：１６ｍｍ、端部厚さ：５ｍｍ、長さ：８０ｍｍの
ものを使用している。但し、以下に示す各実施例におい
て、レンズ高さ１０ｍｍ（中央高さｈc ：１０ｍｍ）の
ものでも同様の効果が得られることを確認している。
【００２６】屈折率分布の測定方法として、本出願人が
提案した特開平８−１２２２１０号公報の請求項１記載
の測定方法を採用し、非破壊で測定を実施する。そし
て、レンズ中央（像高０位置）での副走査方向（Ｚ方
向）の屈折率分布を光路方向（Ｘ方向）について積算さ
れた平均値として求め、さらにその屈折率分布のうち中
央５０％範囲での屈折率の最大値と最小値の差をΔｎ
1/2 として評価する（図２参照）。
提案した特開平８−１２２２１０号公報の請求項１記載
の測定方法を採用し、非破壊で測定を実施する。そし
て、レンズ中央（像高０位置）での副走査方向（Ｚ方
向）の屈折率分布を光路方向（Ｘ方向）について積算さ
れた平均値として求め、さらにその屈折率分布のうち中
央５０％範囲での屈折率の最大値と最小値の差をΔｎ
1/2 として評価する（図２参照）。
【００２７】以下、各実施例について説明する。 （実施例１）プラスチック光学素子Ａを射出圧縮成形に
て成形し、成形過程内で徐冷工程を含む温度制御を実施
する。また、キャビティ近傍にヒータを設置し、自動温
度制御可能な金型を使用する。射出成形時型温設定はガ
ラス転移点（Ｔｇ）−５℃である。射出後４分間型温保
持した後、離型温度（Ｔ1 ）まで毎分ｘ℃の速度で徐冷
し、その後、離型温度で３０秒保持して成形品を取り出
す（図３参照）。
て成形し、成形過程内で徐冷工程を含む温度制御を実施
する。また、キャビティ近傍にヒータを設置し、自動温
度制御可能な金型を使用する。射出成形時型温設定はガ
ラス転移点（Ｔｇ）−５℃である。射出後４分間型温保
持した後、離型温度（Ｔ1 ）まで毎分ｘ℃の速度で徐冷
し、その後、離型温度で３０秒保持して成形品を取り出
す（図３参照）。
【００２８】徐冷速度を３段階、離型温度を４段階振っ
て成形を行い、各成形品について上述の方法で屈折率分
布を測定する。測定結果を図４（ａ）に示す。比較用と
して、型温一定で６分間または１５分間冷却したものに
ついても、成形及び測定を実施する。その結果は図４
（ｂ）に示す通りである。
て成形を行い、各成形品について上述の方法で屈折率分
布を測定する。測定結果を図４（ａ）に示す。比較用と
して、型温一定で６分間または１５分間冷却したものに
ついても、成形及び測定を実施する。その結果は図４
（ｂ）に示す通りである。
【００２９】次に実施例１についての結果を考察する。
型温一定の場合、冷却時間６分以上では屈折率分布の差
は生じない。一方、徐冷工程を実施した場合の結果を見
ると、実施しない場合に比べ明らかに屈折率分布が低減
でき、徐冷する温度幅が大きいほど、また冷却速度が遅
いほど、大きく屈折率分布を低減できることが判る。例
えば、Ｔｇ−４０℃まで毎分１℃の速度で冷却したもの
の屈折率分布Δｎ1/2 は０．７×１０-5であり、徐冷し
ないものに対して１／２０以下に大幅に低減できてい
る。
型温一定の場合、冷却時間６分以上では屈折率分布の差
は生じない。一方、徐冷工程を実施した場合の結果を見
ると、実施しない場合に比べ明らかに屈折率分布が低減
でき、徐冷する温度幅が大きいほど、また冷却速度が遅
いほど、大きく屈折率分布を低減できることが判る。例
えば、Ｔｇ−４０℃まで毎分１℃の速度で冷却したもの
の屈折率分布Δｎ1/2 は０．７×１０-5であり、徐冷し
ないものに対して１／２０以下に大幅に低減できてい
る。
【００３０】特開平９−１０９１６５号公報記載等の通
常のアニール工程では、屈折率分布Δｎ1/2 は最小でも
３．０×１０-5程度にしか低減できないので、Ｔｇ−４
０℃〜Ｔｇ−５℃の温度域で徐冷工程を実施することが
通常アニール工程を実施するよりも非常に有効であると
いえる。なお、ここでは成形工程内で徐冷工程を実施し
ているため、成形時間が長くなるものの、アニール等の
別工程の必要がなく、１工程のみで高精度な成形品を得
ることができるため、低コストで高精度なプラスチック
光学素子を作製できる。
常のアニール工程では、屈折率分布Δｎ1/2 は最小でも
３．０×１０-5程度にしか低減できないので、Ｔｇ−４
０℃〜Ｔｇ−５℃の温度域で徐冷工程を実施することが
通常アニール工程を実施するよりも非常に有効であると
いえる。なお、ここでは成形工程内で徐冷工程を実施し
ているため、成形時間が長くなるものの、アニール等の
別工程の必要がなく、１工程のみで高精度な成形品を得
ることができるため、低コストで高精度なプラスチック
光学素子を作製できる。
【００３１】これまで射出成形の常識では、高精度な成
形品を得るためには熱変形温度（Ｔｇ−１０℃程度）ま
では徐冷した方がよいが、熱変形温度以下ではサイクル
短縮のためにも徐冷の必要は全くないとされていた。し
かし、Ｔｇ−４０℃程度までは出来るだけ離型温度を低
くして徐冷した方が屈折率分布低減のためによいことを
本実施例の結果は示している。
形品を得るためには熱変形温度（Ｔｇ−１０℃程度）ま
では徐冷した方がよいが、熱変形温度以下ではサイクル
短縮のためにも徐冷の必要は全くないとされていた。し
かし、Ｔｇ−４０℃程度までは出来るだけ離型温度を低
くして徐冷した方が屈折率分布低減のためによいことを
本実施例の結果は示している。
【００３２】（実施例２）プラスチック光学素子Ａを射
出圧縮成形にて成形し、離型した成形品は室温下に２４
時間自然放置する（図５参照）。その後、温度制御可能
なオーブンに収納して、徐冷工程を含むアニール工程を
実施する。射出成形時型温設定はガラス転移点（Ｔｇ）
−１０℃、冷却時間６分である。
出圧縮成形にて成形し、離型した成形品は室温下に２４
時間自然放置する（図５参照）。その後、温度制御可能
なオーブンに収納して、徐冷工程を含むアニール工程を
実施する。射出成形時型温設定はガラス転移点（Ｔｇ）
−１０℃、冷却時間６分である。
【００３３】アニール工程では、温度Ｔ1 （Ｔｇ−１５
℃）で一定時間（１時間）保温過程を実施し、その後、
取り出し温度（Ｔ2 ）まで毎分ｘ℃の速度で徐冷過程を
実施し、さらに取り出し温度にて５分間保持する（図６
参照）。成形品にとっては、室温からＴｇ近傍の所定温
度域への昇温過程、所定温度域内での温度保持過程、徐
冷過程を順に経ることになる。
℃）で一定時間（１時間）保温過程を実施し、その後、
取り出し温度（Ｔ2 ）まで毎分ｘ℃の速度で徐冷過程を
実施し、さらに取り出し温度にて５分間保持する（図６
参照）。成形品にとっては、室温からＴｇ近傍の所定温
度域への昇温過程、所定温度域内での温度保持過程、徐
冷過程を順に経ることになる。
【００３４】そして、徐冷速度を３段階、取り出し温度
を４段階振ってアニールを行い、各成形品について上記
の方法で屈折率分布を測定した。測定結果は図７（ａ）
に示す通りである。比較用として、徐冷工程なしの温度
一定設定でアニールを実施した。その結果は図７（ｂ）
に示す通りである。
を４段階振ってアニールを行い、各成形品について上記
の方法で屈折率分布を測定した。測定結果は図７（ａ）
に示す通りである。比較用として、徐冷工程なしの温度
一定設定でアニールを実施した。その結果は図７（ｂ）
に示す通りである。
【００３５】次に実施例２についての結果を考察する。
徐冷工程なしの温度一定でのアニールの場合、屈折率分
布Δｎ1/2 は３．８×１０-5程度にしかならない。一
方、徐冷工程を実施した場合、徐冷速度が遅いほど、ま
た徐冷温度幅が大きいほど屈折率分布が低減されること
が判る。徐冷速度３℃／分以下ではその傾向が顕著であ
り、徐冷温度幅が５℃だけでも明らかに通常アニール工
程の場合より低減できている。
徐冷工程なしの温度一定でのアニールの場合、屈折率分
布Δｎ1/2 は３．８×１０-5程度にしかならない。一
方、徐冷工程を実施した場合、徐冷速度が遅いほど、ま
た徐冷温度幅が大きいほど屈折率分布が低減されること
が判る。徐冷速度３℃／分以下ではその傾向が顕著であ
り、徐冷温度幅が５℃だけでも明らかに通常アニール工
程の場合より低減できている。
【００３６】そして例えば、毎分１℃の速度でＴｇ−４
０℃まで徐冷した場合、アニール時間は９０分と短いに
も係わらず、屈折率分布Δｎ1/2 は０．６×１０-5と大
幅に低減できている。なお、温度保持工程は１時間以上
伸ばしても屈折率分布に変化はなかったが、それより短
くした場合は若干屈折率分布が大きくなったので、温度
保持過程は樹脂内の温度均一化のためにも重要であると
いえる。
０℃まで徐冷した場合、アニール時間は９０分と短いに
も係わらず、屈折率分布Δｎ1/2 は０．６×１０-5と大
幅に低減できている。なお、温度保持工程は１時間以上
伸ばしても屈折率分布に変化はなかったが、それより短
くした場合は若干屈折率分布が大きくなったので、温度
保持過程は樹脂内の温度均一化のためにも重要であると
いえる。
【００３７】本方法は成形工程とアニール工程と２工程
にはなるが、アニール時間は数十分程度と短くて済み、
また汎用オーブンにて大量の成形品を一括して処理でき
る利点があるので、低コストにて高精度なプスラチック
光学素子を製造できる。
にはなるが、アニール時間は数十分程度と短くて済み、
また汎用オーブンにて大量の成形品を一括して処理でき
る利点があるので、低コストにて高精度なプスラチック
光学素子を製造できる。
【００３８】（実施例３）プラスチック光学素子Ａを射
出圧縮成形にて成形し、離型した成形品をすぐに自動ア
ニール装置に移動し、徐冷工程を含むアニール工程を実
施する。射出成形における成形条件は実施例２と同様で
ある。
出圧縮成形にて成形し、離型した成形品をすぐに自動ア
ニール装置に移動し、徐冷工程を含むアニール工程を実
施する。射出成形における成形条件は実施例２と同様で
ある。
【００３９】図８はアニール装置の外観図、図９はアニ
ール工程の第２の例を示す温度特性図、図１０は成形品
の成形・冷却工程からアニール装置における徐冷工程を
示す模式図である。図８に示す自動アニール装置１は、
内部が温度分布制御され、ベルトコンベヤ２が内部を移
動することにより、光学素子Ａに対して徐冷工程を含む
アニールを実施できるようになっている。
ール工程の第２の例を示す温度特性図、図１０は成形品
の成形・冷却工程からアニール装置における徐冷工程を
示す模式図である。図８に示す自動アニール装置１は、
内部が温度分布制御され、ベルトコンベヤ２が内部を移
動することにより、光学素子Ａに対して徐冷工程を含む
アニールを実施できるようになっている。
【００４０】アニール工程では、温度Ｔ1 （Ｔｇ−１５
℃）で一定時間（１０分）保温過程を実施し、その後、
取り出し温度（Ｔ２）まで毎分ｘ℃の速度で徐冷を実施
し、さらに取り出し温度にて５分間保持する（図９参
照）。そして、徐冷速度、取り出し温度を３条件ずつ振
ってアニール実施する。
℃）で一定時間（１０分）保温過程を実施し、その後、
取り出し温度（Ｔ２）まで毎分ｘ℃の速度で徐冷を実施
し、さらに取り出し温度にて５分間保持する（図９参
照）。そして、徐冷速度、取り出し温度を３条件ずつ振
ってアニール実施する。
【００４１】次に実施例３についての結果を考察する。
実施例３でも、図７（ａ）と同様の結果が得られ、通常
アニール工程の場合よりも大幅に屈折率分布を低減でき
ることが判った。なお、温度保持工程は１０分以上に伸
ばしても屈折率分布に変化は無かったが、それより短く
した場合は若干屈折率分布が大きくなり、特に３分以下
にした場合は顕著に増加した。
実施例３でも、図７（ａ）と同様の結果が得られ、通常
アニール工程の場合よりも大幅に屈折率分布を低減でき
ることが判った。なお、温度保持工程は１０分以上に伸
ばしても屈折率分布に変化は無かったが、それより短く
した場合は若干屈折率分布が大きくなり、特に３分以下
にした場合は顕著に増加した。
【００４２】このように、実施例２の場合よりも温度保
持工程の時間を大幅に短縮しても同様の結果が得られた
のは、アニール開始時に既に成形品がＴｇ近傍の高温で
あり、実施例２において成形品の昇温及び温度均一化に
要した時間分を短縮できたためと考えられる。
持工程の時間を大幅に短縮しても同様の結果が得られた
のは、アニール開始時に既に成形品がＴｇ近傍の高温で
あり、実施例２において成形品の昇温及び温度均一化に
要した時間分を短縮できたためと考えられる。
【００４３】本方法は２工程にはなるが、射出成形工程
からアニール工程までの全自動化による人件コスト削
減、アニール時間を短縮できるための生産コスト削減に
より、低コストにて高精度なプラスチック光学素子を製
造できる。
からアニール工程までの全自動化による人件コスト削
減、アニール時間を短縮できるための生産コスト削減に
より、低コストにて高精度なプラスチック光学素子を製
造できる。
【００４４】（実施例４）プラスチックス光学素子Ａを
特許２５５００８６号記載のゲートシール射出成形方法
により成形する。樹脂がキャビティ内に充填されて一定
時間経過した段階で、金型ユニットを成形機から外して
移動し、その後、Ｔｇ−２０℃以下まで徐冷を実施す
る。ここで上下にヒータを内蔵し温度制御可能なプレー
トで金型を挟んで、そのプレートを温度制御する方法で
徐冷工程を実施した。
特許２５５００８６号記載のゲートシール射出成形方法
により成形する。樹脂がキャビティ内に充填されて一定
時間経過した段階で、金型ユニットを成形機から外して
移動し、その後、Ｔｇ−２０℃以下まで徐冷を実施す
る。ここで上下にヒータを内蔵し温度制御可能なプレー
トで金型を挟んで、そのプレートを温度制御する方法で
徐冷工程を実施した。
【００４５】次に実施例４についての結果を考察する。
実施例１と同様に、Ｔｇ以下での徐冷速度が遅いほど、
または離型温度が低いほど屈折率分布が低減された。値
も実施例１と同様であった。実施例１でも述べたが、熱
変形温度以下ではサイクル短縮のためにも徐冷の必要は
全くないという射出成形の常識のもと、これまでゲート
シール成形方法においても熱変形温度（Ｔｇ−１０℃程
度）にて成形品が取り出されていた。しかし、本成形方
法においても、Ｔｇ−４０℃程度までは出来るだけ離型
温度を低くして徐冷した方が屈折率分布低減のためにも
よいことが本実施例の結果より明らかとなった。
実施例１と同様に、Ｔｇ以下での徐冷速度が遅いほど、
または離型温度が低いほど屈折率分布が低減された。値
も実施例１と同様であった。実施例１でも述べたが、熱
変形温度以下ではサイクル短縮のためにも徐冷の必要は
全くないという射出成形の常識のもと、これまでゲート
シール成形方法においても熱変形温度（Ｔｇ−１０℃程
度）にて成形品が取り出されていた。しかし、本成形方
法においても、Ｔｇ−４０℃程度までは出来るだけ離型
温度を低くして徐冷した方が屈折率分布低減のためにも
よいことが本実施例の結果より明らかとなった。
【００４６】なお、ここでは温度制御可能なプレートで
金型ユニットを挟むことで徐冷工程を実施したが、この
方法に限らず、徐冷さえ実施できればどんな方法でもよ
い。例えば、金型ユニットを数点の点接触で支えて空冷
する方法、あるいは実施例３に示したようなライン移動
により自動で温度制御できる装置内に金型ユニットごと
通過させる方法なども同様の結果を得ることができる。
金型ユニットを挟むことで徐冷工程を実施したが、この
方法に限らず、徐冷さえ実施できればどんな方法でもよ
い。例えば、金型ユニットを数点の点接触で支えて空冷
する方法、あるいは実施例３に示したようなライン移動
により自動で温度制御できる装置内に金型ユニットごと
通過させる方法なども同様の結果を得ることができる。
【００４７】図７（ｂ）に示すように、温度一定で実施
する通常のアニール工程や、通常の成形工程のみ（型温
一定あるいは熱変形温度程度までしか徐冷しない成形方
法）では、屈折率分布Δｎ1/2 は最小でも３．０×１０
-5程度にしかならないが、徐冷工程を実施する本発明に
おいては、２．０×１０-5以下と大幅に低減する。
する通常のアニール工程や、通常の成形工程のみ（型温
一定あるいは熱変形温度程度までしか徐冷しない成形方
法）では、屈折率分布Δｎ1/2 は最小でも３．０×１０
-5程度にしかならないが、徐冷工程を実施する本発明に
おいては、２．０×１０-5以下と大幅に低減する。
【００４８】なお、実施例１ないし実施例４で述べた方
法及び装置以外でも、請求項１記載の徐冷工程を実施で
きるならば、どのような手段でも構わない。また、成形
工程も射出成形に限らず、所望の形状精度及び低複屈折
性を得られるならばどんな成形方法及び成形条件を使用
しても構わない。また、最終冷却過程において、請求項
１記載の徐冷過程が含まれていれば、屈折率分布を低減
することができるので、徐冷以前にはどのような温度過
程を経ても構わない。
法及び装置以外でも、請求項１記載の徐冷工程を実施で
きるならば、どのような手段でも構わない。また、成形
工程も射出成形に限らず、所望の形状精度及び低複屈折
性を得られるならばどんな成形方法及び成形条件を使用
しても構わない。また、最終冷却過程において、請求項
１記載の徐冷過程が含まれていれば、屈折率分布を低減
することができるので、徐冷以前にはどのような温度過
程を経ても構わない。
【００４９】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光学素子
内部の屈折率分布を大幅に低減させることができる。請
求項２記載の発明によれば、樹脂内の温度分布が均一化
されてから徐冷工程を経るので、確実に屈折率分布を低
減することができる。請求項３記載の発明によれば、一
度冷却され大きな屈折率分布を持った光学素子について
も屈折率分布を大幅に低減できる。請求項４記載の発明
によれば、より短い時間で屈折率分布低減効果を得るこ
とができる。
内部の屈折率分布を大幅に低減させることができる。請
求項２記載の発明によれば、樹脂内の温度分布が均一化
されてから徐冷工程を経るので、確実に屈折率分布を低
減することができる。請求項３記載の発明によれば、一
度冷却され大きな屈折率分布を持った光学素子について
も屈折率分布を大幅に低減できる。請求項４記載の発明
によれば、より短い時間で屈折率分布低減効果を得るこ
とができる。
【００５０】請求項５記載の発明によれば、使用樹脂材
料のガラス転移点を基準として確実に屈折率分布低減効
果を得ることができる。請求項６，７，８記載の発明に
よれば、成形工程１工程のみで低屈折率分布のプラスチ
ック光学素子を低コストで得ることができる。請求項９
記載の発明によれば、汎用的な装置を利用して大量の光
学素子を一括して処理し、屈折率分布を大幅に低減する
ことができる。請求項１０記載の発明によれば、全工程
を全自動で行い、低コストで低屈折率分布のプラスチッ
ク光学素子を得ることができる。
料のガラス転移点を基準として確実に屈折率分布低減効
果を得ることができる。請求項６，７，８記載の発明に
よれば、成形工程１工程のみで低屈折率分布のプラスチ
ック光学素子を低コストで得ることができる。請求項９
記載の発明によれば、汎用的な装置を利用して大量の光
学素子を一括して処理し、屈折率分布を大幅に低減する
ことができる。請求項１０記載の発明によれば、全工程
を全自動で行い、低コストで低屈折率分布のプラスチッ
ク光学素子を得ることができる。
【００５１】請求項１１記載の発明によれば、低コスト
で低屈折率分布のプラスチック光学素子を得ることがで
きる。請求項１２，１３記載の発明によれば、結像位置
ずれを低減できるため、より高精度な光学系を作製でき
る。請求項１４記載の発明によれば、高精度なプラスチ
ック光学素子を得ることができる。
で低屈折率分布のプラスチック光学素子を得ることがで
きる。請求項１２，１３記載の発明によれば、結像位置
ずれを低減できるため、より高精度な光学系を作製でき
る。請求項１４記載の発明によれば、高精度なプラスチ
ック光学素子を得ることができる。
【図１】光走査レンズの寸法関係を示す図である。
【図２】屈折率分布を示す特性図である。
【図３】成形品の徐冷過程を示す特性図である。
【図４】（ａ）は本発明による屈折率分布の測定結果の
第１の例を示す図である。（ｂ）は比較例を示す図であ
る。
第１の例を示す図である。（ｂ）は比較例を示す図であ
る。
【図５】成形品を室温化で自然放置する様子を示す外観
図である。
図である。
【図６】本発明によるアニール工程の第１の例を示す温
度特性図である。
度特性図である。
【図７】（ａ）は本発明による屈折率分布の測定結果の
第２の例を示す図である。（ｂ）は比較例を示す図であ
る。
第２の例を示す図である。（ｂ）は比較例を示す図であ
る。
【図８】アニール装置の外観図である。
【図９】本発明によるアニール工程の第２の例を示す温
度特性図である。
度特性図である。
【図１０】成形品の成形・冷却工程からアニール装置に
おける徐冷工程を示す模式図である。
おける徐冷工程を示す模式図である。
Ａ 光走査レンズ １ 自動アニール装置 ２ ベルトコンベア
フロントページの続き (72)発明者 渡部 順 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 沢田 清孝 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 4F213 AR06 WA05 WA53 WA84 WB01 WC01
Claims (14)
- 【請求項１】 プラスチック光学素子を製造する製造方
法であって、プラスチック光学素子製造過程の樹脂冷却
段階において、 該樹脂内部の温度下降速度が、該樹脂材料のガラス転移
点以下の所定温度範囲のうち、少なくとも５℃以上の範
囲で毎分３℃以下となるように徐冷工程を実施すること
を特徴とするプラスチック光学素子の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、前記樹脂内部の温度を所定温度範囲
内に３分以上保持する工程を前記徐冷工程前に実施する
ことを特徴とするプラスチック光学素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のプラスチ
ック光学素子の製造方法において、 前記所定温度範囲下限値以下にあるプラスチック光学素
子を加熱して、所定温度域まで昇温させた後に徐冷工程
を実施することを特徴とするプラスチック光学素子の製
造方法。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２記載のプラスチ
ック光学素子の製造方法において、 成形し離型した直後のプラスチック光学素子に対し、光
学素子が所定温度範囲下限値以上の高温域にある状態か
ら、温度保持工程及び徐冷工程、または徐冷工程のみを
連続して実施することを特徴とするプラスチック光学素
子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載のプラスチック光学素子の製造方法において、 前記所定温度範囲は、使用樹脂材料のガラス転移点を基
準として−４０℃から−１０℃の範囲であることを特徴
とするプラスチック光学素子の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１、請求項２、及び請求項５のい
ずれかに記載のプラスチック光学素子の製造方法におい
て、 離型前の成形過程内で、徐冷工程を含む温度制御工程を
実施することを特徴とするプラスチック光学素子の製造
方法。 - 【請求項７】 請求項６記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、 キャビティ内に樹脂が充填された後、一定の段階で金型
を成形機から切り離し、その後、自然空冷あるいは温度
制御装置内での温度制御により、徐冷工程を含む温度制
御工程を実施することを特徴とするプラスチック光学素
子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項６記載のプラスチック光学素子の
製造方法において、 金型内に、ヒータ、冷却素子、温調管の少なくともいず
れか１つを配置し、これを制御することで徐冷工程を含
む温度制御工程を実施することを特徴とするプラスチッ
ク光学素子の製造方法。 - 【請求項９】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載のプラスチック光学素子の製造方法において、 内部温度を制御可能な装置内にプラスチック光学素子を
収納した後、装置内部の温度を制御して徐冷工程を含む
温度制御工程を実施することを特徴とするプラスチック
光学素子の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれかに
記載のプラスチック光学素子の製造方法において、 内部を移動可能で移動方向に温度分布を制御された装置
内に、光学素子またはキャビティ内に樹脂が充填されて
いる金型を通過させることで、徐冷工程を含む温度制御
工程を実施することを特徴とするプラスチック光学素子
の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載のプラスチック光学素
子の製造方法によりプラスチック光学素子を製造する製
造装置であって、光学素子またはキャビティ内に樹脂が
充填されている金型が内部を移動可能であり、かつ移動
方向に温度分布を制御されていることを特徴とするプラ
スチック光学素子の製造装置。 - 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１０のいずれか
に記載のプラスチック光学素子の製造方法により製造
し、内部の屈折率分布を低減したことを特徴とするプラ
スチック光学素子。 - 【請求項１３】 請求項１２記載のプラスチック光学素
子において、 矩形状であり、長手方向の任意の位置で、光軸及び長手
方向と相直交する短手方向の屈折率分布が板厚の中央部
５０％の範囲において、２×１０-5以下であることを特
徴とするプラスチック光学素子。 - 【請求項１４】 請求項１２または請求項１３に記載の
プラスチック光学素子において、 熱可塑性の非晶質プラスチック材料から形成されている
ことを特徴とするプラスチック光学素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11345992A JP2001047524A (ja) | 1999-06-03 | 1999-12-06 | プラスチック光学素子の製造方法、その製造装置、及びその製造方法により製造したプラスチック光学素子 |
| US09/586,773 US6465610B1 (en) | 1999-06-03 | 2000-06-05 | Method and apparatus for manufacturing plastic optical element and plastic optical element |
| US10/175,363 US6875380B2 (en) | 1999-06-03 | 2002-06-20 | Method and apparatus for manufacturing plastic optical element and plastic optical element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15630599 | 1999-06-03 | ||
| JP11-156305 | 1999-06-03 | ||
| JP11345992A JP2001047524A (ja) | 1999-06-03 | 1999-12-06 | プラスチック光学素子の製造方法、その製造装置、及びその製造方法により製造したプラスチック光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001047524A true JP2001047524A (ja) | 2001-02-20 |
Family
ID=26484114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11345992A Pending JP2001047524A (ja) | 1999-06-03 | 1999-12-06 | プラスチック光学素子の製造方法、その製造装置、及びその製造方法により製造したプラスチック光学素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6465610B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001047524A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005234174A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Konica Minolta Opto Inc | 光学用樹脂レンズ及び光学用樹脂レンズの作製方法 |
| JP2005234175A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Konica Minolta Opto Inc | 光学用樹脂レンズ及び光学用樹脂レンズの製造方法 |
| JP2006276721A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Fujinon Corp | プラスチックレンズの製造方法 |
| JP2008044282A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Sabic Innovative Plastics Japan Kk | 多層成形品を製造する成形法 |
| JP2020185742A (ja) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | 三井化学株式会社 | 光学部品の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001245995A1 (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-08 | Provar Inc. | System and method for georeferencing digital raster maps |
| JP4332016B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2009-09-16 | 株式会社リコー | プラスチック積層体の製造方法 |
| SG156686A1 (en) * | 2004-10-28 | 2009-11-26 | Nypro Inc | System, device, and method for producing thin plastic lenses |
| JP5111809B2 (ja) * | 2006-08-14 | 2013-01-09 | 株式会社リコー | 光学素子、光学走査デバイス、及び画像形成装置 |
| WO2017159443A1 (ja) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 株式会社リコー | スクリーン部材及び画像表示装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119327A (ja) | 1984-07-07 | 1986-01-28 | Hitachi Ltd | 射出圧縮成形方法および装置 |
| JPS63139720A (ja) * | 1986-12-02 | 1988-06-11 | Aida Eng Ltd | 射出圧縮成形方法 |
| JPH06102365B2 (ja) * | 1991-02-27 | 1994-12-14 | 豊田合成株式会社 | 長尺成形品の製造方法 |
| US5603871A (en) * | 1992-10-23 | 1997-02-18 | Ricoh Company, Ltd. | Method for manufacturing molded resin product and plastic mirror |
| JPH07205239A (ja) | 1994-01-26 | 1995-08-08 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | プラスチックレンズの製造方法 |
| DE69722573T2 (de) * | 1996-12-26 | 2003-12-11 | Idemitsu Petrochemical Co | Verfahren zur Herstellung von syndiotaktisches Polystyrol enthaltendem Granulat |
| JPH1177842A (ja) | 1997-09-03 | 1999-03-23 | Ricoh Co Ltd | プラスチック光学素子及びその製造方法 |
-
1999
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2000
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2002
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