JP2001277323A - Method for manufacturing optical element using flow analysis - Google Patents

Method for manufacturing optical element using flow analysis

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JP2001277323A
JP2001277323A JP2000175346A JP2000175346A JP2001277323A JP 2001277323 A JP2001277323 A JP 2001277323A JP 2000175346 A JP2000175346 A JP 2000175346A JP 2000175346 A JP2000175346 A JP 2000175346A JP 2001277323 A JP2001277323 A JP 2001277323A
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mold
shear stress
optical element
flow analysis
manufacturing
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Japanese (ja)
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Michihisa Onishi
道久 大西
Shinji Matsushima
晋治 松島
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NIPPON HIKYUMEN LENS KK
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/7693Measuring, controlling or regulating using rheological models of the material in the mould, e.g. finite elements method
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0012Optical design, e.g. procedures, algorithms, optimisation routines

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for optimizing a set value and molding conditions by obtaining optical characteristic change after molding occurring by a shearing stress to be applied when molded by numerically inferring or calculating particularly in the case of manufacturing a thick optical component by resin molding. SOLUTION: A method for manufacturing an optical element comprises the steps of injection filling a molten raw material in a mold, dwelling in the mold, cooling in the mold, and then taking out the molding. The method further comprises the steps of dividing the element in the mold into a plurality of three-dimensional finite elements, obtaining a shearing stress when molded at each element by a three-dimensional finite element method with the molding conditions such as a mold temperature, a temperature gradient in the mold or the like as parameters, obtaining characteristics such as an image surface curve, a double refraction, polarizing characteristics, a transmission wavefront and the like due to a residual strain, a refractive index distribution, a refractive index change after molding according to a qualitative relation of a relaxation of the shearing stress, and correcting a designing value and the molding conditions based on the characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、3次元有限要素法を
用いて光学部品成形時の流動解析を行って、光学素子の
成形後の光学特性を求め、これに基づき、設計段階で、
必要な光学特性を得るための設計値および成形条件を決
定する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention performs a flow analysis at the time of molding an optical component by using a three-dimensional finite element method to obtain optical characteristics of an optical element after molding.
The present invention relates to a method for determining design values and molding conditions for obtaining necessary optical characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3に示すようなfθレンズ1は、レー
ザープリンタ、複写機、ファクシミリの印字ユニット等
の走査光学系に組み込まれるもので、ポリゴンミラー等
の光偏光器によって主走査方向(感光ドラムの軸方向)
に振られたビーム光を、fθ補正を行いながら主走査方
向と副走査方向に収束して、感光ドラム上にスポット光
を照射する。このfθレンズ1は、一般に非球面形状に
成形され、主走査方向の長さを大きく取る等のために厚
さが大きいものとなっている。
2. Description of the Related Art An fθ lens 1 as shown in FIG. 3 is incorporated in a scanning optical system such as a laser printer, a copying machine, a facsimile printing unit or the like. Axial direction of drum)
Is converged in the main scanning direction and the sub-scanning direction while performing fθ correction, and irradiates the photosensitive drum with spot light. The fθ lens 1 is generally formed into an aspherical shape, and has a large thickness in order to increase the length in the main scanning direction.

【0003】上記fθレンズ1の樹脂成形は、図4に示
すように、金型2内に溶融樹脂を充填した後、型内で保
圧及び冷却を行った後、成形品であるfθレンズ1を離
型することにより行われる。上記保圧は、充填直後にゲ
ート先端からキャビティ末端に向かって残っている圧力
勾配を均一化すると共に、樹脂の冷却による収縮分を補
填するためにゲートから2次圧を加えるものである。ま
た上記冷却は、ゲート部の樹脂硬化によってゲートシー
ル(保圧終了)がされた後に、成形品を離型できるまで
冷却するものであり、圧力低下に伴う樹脂体積の増加
と、冷却に伴う熱収縮が釣り合った状態で行われる。ま
た、離型時には、成形品は型から取り出されるので、型
に拘束されていた残留歪みがあると、これが変形を伴い
ながら解放される。
As shown in FIG. 4, resin molding of the fθ lens 1 is performed by filling a mold 2 with a molten resin, performing pressure holding and cooling in the mold, and then molding the fθ lens 1 as a molded product. Is performed by releasing the mold. The above-mentioned holding pressure equalizes the pressure gradient remaining from the tip of the gate toward the end of the cavity immediately after filling, and applies a secondary pressure from the gate to compensate for the shrinkage due to cooling of the resin. Further, the above cooling is to cool the molded product until the molded product can be released after the gate is sealed (end of pressure holding) due to the resin curing of the gate portion. The contraction is performed in a balanced state. Further, at the time of mold release, the molded product is taken out of the mold, and if there is residual strain constrained by the mold, it is released with deformation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記fθレンズを樹脂
成形により製作すると、感光ドラム上に照射されるスポ
ット径が設計値よりも増大し、解像度を高くするのが困
難になるという問題があった。
When the above-mentioned fθ lens is manufactured by resin molding, the diameter of the spot irradiated on the photosensitive drum becomes larger than a design value, and there is a problem that it is difficult to increase the resolution. .

【0005】この原因は、樹脂成形後の残留歪みによっ
てfθレンズ内で複屈折が発生し、屈折率が光の振動面
の方向によって異なる異常屈折を起こすからである。樹
脂成形時の樹脂の挙動を解説した研究文献が公表されて
いるので、所定形状の金型と充填樹脂に対して、金型温
度、保圧圧力、冷却時間等の成形条件と、残留歪みとの
関係を考察することはできるが、これらの関係を数値的
に明らかにすることはできない。
[0005] This is because birefringence occurs in the fθ lens due to residual strain after resin molding, and extraordinary refraction occurs in which the refractive index varies depending on the direction of the light vibrating surface. Research literature describing the behavior of the resin during resin molding has been published, so molding conditions such as mold temperature, packing pressure, cooling time, etc. Can be considered, but these relationships cannot be clarified numerically.

【0006】樹脂成形によって製作される光学素子は、
上記fθレンズの他にも多種類ある。各光学素子は、そ
の用途に応じて、性能を向上するための主要な着目点が
異なる。例えば、上記fθレンズのように解像力を高く
するため複屈折を少なくしたい光学素子、偏光特性を重
視する光学素子、屈折率変動による像面湾曲を重視する
光学素子、透過波面を重要視する光学素子がある。これ
らの性質又は特性は、せん断応力の累積結果として決ま
るので、残留歪みと密接な関係がある。したがって、せ
ん断応力の発生ないし変動の過程を数値的に考察するこ
とにより、これらの性質又は特性を推定することがで
き、必要な光学特性に最適化した設計値の決定および成
形条件の決定が可能になる。しかし、従来は、せん断応
力の発生ないし変動の過程を数値的に明らかにすること
ができないので、この手法を採用することはできなかっ
た。
An optical element manufactured by resin molding is:
There are many types other than the fθ lens. Each optical element differs in a main point of interest for improving performance according to its use. For example, an optical element whose birefringence should be reduced in order to increase the resolution, an optical element that emphasizes polarization characteristics, an optical element that emphasizes field curvature due to a change in refractive index, and an optical element that emphasizes a transmitted wavefront, such as the above-mentioned fθ lens There is. These properties or properties are closely related to residual strain, as they are determined as a result of the accumulation of shear stress. Therefore, by numerically examining the process of generation or fluctuation of shear stress, these properties or characteristics can be estimated, and design values and molding conditions optimized for necessary optical characteristics can be determined. become. However, heretofore, the process of generation or fluctuation of shear stress cannot be numerically clarified, so that this method cannot be adopted.

【0007】したがって、必要な光学特性を得るための
設計値および成形条件の決定は、経験側等に従って製作
した試作品に対して光学的に検査するという試行錯誤に
よって行うことになり、最適化のために多大の時間と労
力を必要としていた。
Therefore, the design values and the molding conditions for obtaining the necessary optical characteristics are determined by trial and error of optically inspecting a prototype manufactured according to an experienced person or the like. This required a great deal of time and effort.

【0008】そこで、本発明は、成形条件をパラメータ
として入力することにより、成形後の残留歪み、屈折率
分布、屈折率変動による像面湾曲、複屈折、偏光特性、
透過波面等の特性を、コンピュータシュミレーションに
より数値的に算出ないし推定して成形後の光学特性を求
め、設定値および成形条件を最適化できる方法を提供す
ることを目的とする。
Accordingly, the present invention provides, by inputting molding conditions as parameters, residual distortion after molding, refractive index distribution, field curvature due to refractive index fluctuation, birefringence, polarization characteristics, and the like.
It is an object of the present invention to provide a method capable of calculating or estimating characteristics such as a transmitted wavefront numerically by computer simulation to obtain optical characteristics after molding and optimizing set values and molding conditions.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1にかか
る流動解析を用いた光学素子の製造方法は、溶融素材を
型内に射出注入し、型内での保圧、冷却を行った後に取
出しを行う光学素子の製造方法において、型内の光学素
子を複数の3次元有限要素に分割し、金型温度を含む成
形条件をパラメータとして、3次元の有限要素法を用い
た流動解析により、各要素の成形時のせん断応力を求め
ることにより、せん断応力の累積結果として決まる残留
歪みが少なくなる成形条件を決定することを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element using flow analysis, wherein a molten material is injected and injected into a mold, and pressure holding and cooling are performed in the mold. In a method of manufacturing an optical element to be taken out later, an optical element in a mold is divided into a plurality of three-dimensional finite elements, and a flow analysis using a three-dimensional finite element method is performed using molding conditions including mold temperature as parameters. By determining the shear stress at the time of forming each element, a forming condition for reducing the residual strain determined as the cumulative result of the shear stress is determined.

【0010】本発明の請求項2にかかる流動解析を用い
た光学素子の製造方法は、溶融素材を型内に射出注入
し、型内での保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学
素子の製造方法において、型内の光学素子を複数の3次
元有限要素に分割し、金型温度を含む成形条件をパラメ
ータとして、3次元の有限要素法を用いた流動解析によ
り、各要素の成形時のせん断応力を求めることにより、
せん断応力の累積結果として決まる密度分布を予測して
屈折率分布の特性を求めることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element using flow analysis, wherein a molten material is injected into a mold, and after holding and cooling in the mold, the optical element is taken out. In the manufacturing method of (1), the optical element in the mold is divided into a plurality of three-dimensional finite elements, and the molding conditions including the mold temperature are used as parameters, and the flow analysis using the three-dimensional finite element method is performed. By calculating the shear stress of
It is characterized in that the density distribution determined as the cumulative result of the shear stress is predicted and the characteristics of the refractive index distribution are obtained.

【0011】本発明の請求項3にかかる発明は、請求項
2に記載した流動解析を用いた光学素子の製造方法にお
いて、求められた屈折率分布に基づき、屈折率変動によ
る像面湾曲の特性を求めることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical element using the flow analysis according to the second aspect, the characteristic of the field curvature due to the change in the refractive index is determined based on the obtained refractive index distribution. Is obtained.

【0012】本発明の請求項4にかかる流動解析を用い
た光学素子の製造方法は、溶融素材を型内に射出注入
し、型内での保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学
素子の製造方法において、型内の光学素子を複数の3次
元有限要素に分割し、金型温度を含む成形条件をパラメ
ータとして、3次元の有限要素法を用いた流動解析によ
り、各要素の成形時のせん断応力を求めることにより、
せん断応力の累積結果として決まる複屈折の特性を求め
ることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical element using flow analysis, wherein a molten material is injected and injected into a mold, and after holding and cooling in the mold, the optical element is taken out. In the manufacturing method of (1), the optical element in the mold is divided into a plurality of three-dimensional finite elements, and the molding conditions including the mold temperature are used as parameters, and the flow analysis using the three-dimensional finite element method is performed. By calculating the shear stress of
It is characterized in that a characteristic of birefringence determined as an accumulation result of shear stress is obtained.

【0013】本発明の請求項5にかかる流動解析を用い
た光学素子の製造方法は、溶融素材を型内に射出注入
し、型内での保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学
素子の製造方法において、型内の光学素子を複数の3次
元有限要素に分割し、金型温度を含む成形条件をパラメ
ータとして、3次元の有限要素法を用いた流動解析によ
り、各要素の成形時のせん断応力を求めることにより、
せん断応力の累積結果として決まる偏光特性を求めるこ
とを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical element using flow analysis, wherein a molten material is injected into a mold, and after holding and cooling in the mold, the optical element is taken out. In the manufacturing method of (1), the optical element in the mold is divided into a plurality of three-dimensional finite elements, and the molding conditions including the mold temperature are used as parameters, and the flow analysis using the three-dimensional finite element method is performed. By calculating the shear stress of
It is characterized in that a polarization characteristic determined as a cumulative result of shear stress is obtained.

【0014】本発明の請求項6にかかる流動解析を用い
た光学素子の製造方法は、溶融素材を型内に射出注入
し、型内での保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学
素子の製造方法において、型内の光学素子を複数の3次
元有限要素に分割し、金型温度を含む成形条件をパラメ
ータとして、3次元の有限要素法を用いた流動解析によ
り、各要素の成形時のせん断応力を求めることにより、
せん断応力の累積結果として決まる透過波面の特性を求
めることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical element using flow analysis, wherein a molten material is injected and injected into a mold, and after holding and cooling in the mold, the optical element is taken out. In the manufacturing method of (1), the optical element in the mold is divided into a plurality of three-dimensional finite elements, and the molding conditions including the mold temperature are used as parameters, and the flow analysis using the three-dimensional finite element method is performed. By calculating the shear stress of
A characteristic of a transmitted wavefront determined as a cumulative result of shear stress is obtained.

【0015】本発明の請求項7にかかる流動解析を用い
た光学素子の製造方法は、請求項2〜6に記載した方法
の少なくとも1つの方法で求められた特性に基づき、必
要な光学特性を得るために、設計段階において、設計値
と成形条件の双方又は一方を修正することを特徴とす
る。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical element using flow analysis, wherein necessary optical characteristics are obtained based on characteristics obtained by at least one of the methods described in the second to sixth aspects. In order to obtain, at the design stage, both or one of the design value and the molding condition is corrected.

【0016】本発明の請求項8にかかる発明は、請求項
1〜7のいずれか1項に記載した流動解析を用いた光学
素子の製造方法において、求められたせん断応力に対す
る緩和の成形条件に対する定性的な関係より、せん断応
力の累積結果を推定することを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element using flow analysis according to any one of the first to seventh aspects, wherein the molding conditions for relaxing the obtained shear stress are determined. It is characterized in that the cumulative result of shear stress is estimated from a qualitative relationship.

【0017】本発明の請求項9にかかる発明は、請求項
1〜7のいずれか1項に記載した流動解析を用いた光学
素子の製造方法において、成形時のせん断応力の演算に
加え、この緩和をも3次元の有限要素法を用いた流動解
析により演算することを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical element using flow analysis according to any one of the first to seventh aspects, in addition to the calculation of the shear stress during molding, It is characterized in that the relaxation is also calculated by a flow analysis using a three-dimensional finite element method.

【0018】本発明の請求項10にかかる発明は、請求
項1〜9のいずれか1項に記載した流動解析を用いた光
学素子の製造方法において、型に温度勾配を与え、この
温度勾配を演算の要素に加えて、3次元の有限要素法を
用いた流動解析を行なうことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical element using the flow analysis according to any one of the first to ninth aspects, a temperature gradient is given to the mold, and the temperature gradient is reduced. It is characterized in that a flow analysis using a three-dimensional finite element method is performed in addition to the calculation elements.

【0019】本発明の請求項11にかかる発明は、請求
項1〜10のいずれか1項に記載した流動解析を用いた
光学素子の製造方法において、溶融素材が合成樹脂であ
り、光学素子がfθレンズであることを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical element using flow analysis according to any one of the first to tenth aspects, the molten material is a synthetic resin, and the optical element is It is an fθ lens.

【0020】[0020]

【実施形態】本発明で問題にしている樹脂成形後の「残
留歪み」は、成形過程の各瞬間に発生している応力であ
る「せん断応力」に、緩和による影響を考慮した重みを
掛けて、時間で積分したもの(たたみ込み積分値[一種
の履歴])である。この「せん断応力」は、樹脂成形時
に樹脂に加わる圧力方向の不均一さによって決まる瞬時
値であり、流路形状、温度変化に伴う圧縮・膨張及び粘
度変化等に従う。「せん断応力」が継続的に加えられる
と、樹脂の残留応力となって増加して行くが、樹脂の流
動及び変形による緩和によって、残留応力が減少し、最
終的な残留応力が複屈折等の原因となる「残留歪み」と
なる。
[Embodiment] The "residual strain" after resin molding, which is a problem in the present invention, is obtained by multiplying "shear stress", which is a stress generated at each moment of the molding process, by a weight in consideration of the effect of relaxation. , Integrated over time (convolution integral value [a kind of history]). This "shear stress" is an instantaneous value determined by the unevenness of the pressure direction applied to the resin during resin molding, and follows the flow path shape, compression / expansion and viscosity change due to temperature change, and the like. When "shear stress" is continuously applied, the residual stress of the resin increases, but the residual stress decreases due to the relaxation due to the flow and deformation of the resin, and the final residual stress decreases due to birefringence etc. It causes "residual distortion".

【0021】型内に射出された直後の樹脂は、流動性が
高いので、残留応力が殆ど累積されず、その緩和も速や
かに行われる。保圧工程に入ると、金型に熱を奪われて
樹脂の粘度が高くなり硬化が進行するので、せん断応力
による残留応力が増加する一方、緩和作用は徐々に小さ
くなって行き、通常、硬化が開始する保圧工程の最終段
階で残留応力は最大となる。冷却工程に入ると、ゲート
からの2次圧の供給が断たれるので残留応力の増加は殆
どなく、圧力減少による樹脂の膨張と冷却による樹脂の
収縮の相殺に伴って残留応力の緩和が行われる。離型時
には、成形品が金型から解放されるので、金型によって
拘束されていた残留応力は、一挙に解放される。
Since the resin immediately after being injected into the mold has high fluidity, the residual stress hardly accumulates, and the resin is quickly relaxed. During the pressure-holding step, the heat is deprived by the mold and the viscosity of the resin increases, and the curing proceeds.As a result, the residual stress due to the shear stress increases, while the relaxation action gradually decreases, and the curing is usually performed. The residual stress is maximized at the final stage of the dwelling process in which is started. In the cooling step, the supply of the secondary pressure from the gate is cut off, so that the residual stress hardly increases, and the residual stress is relaxed as the expansion of the resin due to the pressure decrease and the contraction of the resin due to the cooling are offset. Will be At the time of mold release, the molded product is released from the mold, so that the residual stress restrained by the mold is released at once.

【0022】以上の現象に着目して、樹脂成形時のせん
断応力の累積と、その緩和の最終的な結果を求めれば、
複屈折等の原因となる樹脂成形後の残留歪みの大きさを
求めることができる。この場合、せん断応力の履歴と、
その緩和を、成形の全工程に追従して演算して行くこと
も可能であるが、本発明者の3次元要素法を用いた流動
解析の結果として、図1(a)(b)及び図2(a)
(b)に示すように、樹脂の硬化が開始される時点(保
圧完了時等)のせん断応力の発生パターンは、複屈折の
発生パターンと略一致していることが確認された(後に
詳述する)。すなわち、複屈折の原因となる樹脂成形後
の残留歪みは、樹脂の硬化が開始される時点のせん断応
力の大きさが支配的であり、3次元要素法を用いた流動
解析によって、この時点のせん断応力の大きさを求め、
これ以降の緩和の大きさで補正すれば、樹脂成形後の残
留歪みの大きさを推定できるということになる。
Focusing on the above phenomena, if the accumulation of shear stress during resin molding and the final result of its relaxation are obtained,
The magnitude of residual strain after resin molding that causes birefringence or the like can be determined. In this case, the shear stress history and
Although it is possible to calculate the relaxation following all the steps of molding, as a result of the flow analysis using the three-dimensional element method of the present inventor, FIGS. 1A and 1B and FIG. 2 (a)
As shown in (b), it was confirmed that the generation pattern of the shear stress at the time when the curing of the resin was started (at the completion of the pressure holding, etc.) substantially coincided with the generation pattern of the birefringence (described later in detail). Described). That is, the residual strain after resin molding that causes birefringence is dominated by the magnitude of the shear stress at the time when the curing of the resin is started, and the flow analysis using the three-dimensional element method reveals that Find the magnitude of the shear stress,
By correcting with the magnitude of the relaxation after this, the magnitude of the residual strain after resin molding can be estimated.

【0023】上記樹脂成形時のせん断応力を求める3次
元有限要素法を用いた流動解析は、図5、図6に示すよ
うに、成形される光学部品を複数の3時限要素に区切
り、各要素について、樹脂成形の各工程における樹脂の
物理的挙動を、流速、温度、温度に伴う粘性の変化につ
いて、微分方程式を解いて求めるものである。
In the flow analysis using the three-dimensional finite element method for obtaining the shear stress at the time of resin molding, as shown in FIGS. 5 and 6, an optical component to be molded is divided into a plurality of three-time elements, and Is to determine the physical behavior of the resin in each step of resin molding by solving a differential equation with respect to flow velocity, temperature, and change in viscosity with temperature.

【0024】また、上記補正に用いる緩和の大きさは、
せん断応力に対して、成形条件である金型温度、冷
却時間、 保圧時間に対して、次のような定性的な関
係にある。
The magnitude of the relaxation used for the above correction is
The following qualitative relationship exists between the shear stress and the molding conditions: mold temperature, cooling time, and dwell time.

【0025】金型温度が低いほど、せん断応力が大き
く、残留応力の緩和がされ難く、残留歪みが大きくなり
易い。
The lower the mold temperature, the greater the shear stress, the more difficult it is to alleviate the residual stress, and the greater the residual strain.

【0026】冷却時間が短いほど残留歪みを小さくで
きるが、冷却時間を短くし過ぎると「そり」と「変形」
の量が大きくなる。
The shorter the cooling time, the smaller the residual strain, but if the cooling time is too short, the "warp" and "deformation" will occur.
The amount of becomes large.

【0027】保圧圧力の増減、「せん断応力」と「緩
和」は、「残留歪み」に対して逆方向に作用するので、
保圧圧力の変化が残留歪みに与える影響は少ない。
Since the increase and decrease of the holding pressure, "shear stress" and "relaxation" act in the opposite direction to "residual strain",
The change in the holding pressure has little effect on the residual strain.

【0028】上記より、「複屈折」の検討は「温
度」との相関を主に行い、「保圧」との相関は2次的な
ものとして扱い、「冷却時間」については、「そり」と
「変形」について考慮すればよいことになる。
From the above, the study of "birefringence" is mainly based on the correlation with "temperature", the correlation with "holding pressure" is treated as secondary, and the "cooling time" is considered as "warpage". And "deformation".

【0029】上述した本発明方法を裏付ける解析例につ
いて説明する。
An analysis example supporting the above-described method of the present invention will be described.

【0030】以下の解析例は、図3に示す形状のfθレ
ンズ1を、図4に示す金型2で、4つ同時に樹脂成形す
る場合の解析例である。この金型2は、固定側金型2a
と可動側金型2bを組み合わせるもので、ゲート、ラン
ナー、キャビティを形成してある。以下に述べる3次元
の有限要素法による流動解析では、Timonの流動解
析を用いる。この流動解析では、fθレンズの有限要素
への区分を、図5及び図6に示すように行なっている。
The following analysis example is an analysis example in which four pieces of the fθ lens 1 having the shape shown in FIG. 3 are resin-molded simultaneously with the mold 2 shown in FIG. The mold 2 includes a fixed mold 2a.
And the movable mold 2b, and a gate, a runner, and a cavity are formed. The flow analysis by the three-dimensional finite element method described below uses the flow analysis of Timon. In this flow analysis, the fθ lens is divided into finite elements as shown in FIGS.

【0031】この解析では、使用樹脂として、Zeon
ex E48R1を用いるものとし、成形条件として、
以下の値(基礎条件)を用いる。
In this analysis, the resin used was Zeon
ex E48R1 is used, and the molding conditions are as follows:
The following values (basic conditions) are used.

【0032】サイクルタイム 440sec 室温 23℃ 射出樹脂温度 290℃ 金型温度 142.5℃ 充填時間 12sec 充填率 100% 射出速度 10mm/sec 射出圧力 200MPa 保圧時間(一次) 10sec 保圧時間(二次) 5sec 保圧(一次) 100MPa 保圧(二次) 80MPa 保圧後冷却時間 400sec なお、金型温度の調節は、図7に示すように、金型内に
水等の冷却媒体を通す配管3を設け、この冷却媒体の温
度を金型温度の設定値より5℃高い温度に管理すること
により行なっている。
Cycle time 440 sec Room temperature 23 ° C. Injection resin temperature 290 ° C. Mold temperature 142.5 ° C. Filling time 12 sec Filling rate 100% Injection speed 10 mm / sec Injection pressure 200 MPa Holding time (primary) 10 sec Holding time (secondary) 5 seconds Holding pressure (primary) 100 MPa Holding pressure (secondary) 80 MPa Cooling time after holding 400 seconds In addition, as shown in FIG. 7, the temperature of the mold is adjusted by connecting a pipe 3 for passing a cooling medium such as water into the mold. This is performed by controlling the temperature of the cooling medium to a temperature higher by 5 ° C. than the set value of the mold temperature.

【0033】上記基礎条件で、保圧終了時のfθレンズ
の縦断面について、流動解析を行って、せん断応力を求
めると、図1(a)に示すような解析結果が得られた、
この図は、せん断応力の大きさを、右側に示す棒状の凡
例(併記した数字は単位をPMaとする。以下同じ)に
従って色分け表示したものである。この図には、レンズ
の中心部のせん断応力が最も小さく、レンズの両端の外
表面部分にせん断応力の最も大きい部分が表われている
こと等が示されている。
Under the above-mentioned basic conditions, a flow analysis was performed on the longitudinal section of the fθ lens at the end of the pressure holding, and a shear stress was obtained. As a result, an analysis result as shown in FIG.
In this figure, the magnitude of the shear stress is color-coded according to a rod-shaped legend shown on the right side (the numbers also indicate the unit is PMa; the same applies hereinafter). This figure shows that the central portion of the lens has the smallest shear stress, and the outer surface portions at both ends of the lens show portions having the largest shear stress.

【0034】この成形条件で実際に成形されたfθレン
ズに対して、複屈折分布を調べた結果は、図1(b)の
ようになった。なお、この複屈折は、自然光を偏光板を
通して照射し、fθレンズから出る光を、前記偏光板と
偏光方向が90°異なる偏光板を通して撮影することに
より得られたものである。
FIG. 1B shows the result of examining the birefringence distribution of the fθ lens actually molded under the molding conditions. The birefringence was obtained by irradiating natural light through a polarizing plate and photographing light emitted from the fθ lens through a polarizing plate having a polarization direction different from that of the polarizing plate by 90 °.

【0035】図1(a)(b)の比較より、せん断応力
と複屈折のパターンは、密接な関係があり、せん断応力
の大きさを調べることにより、複屈折の発生の状況を数
値的に捉えられることが解る。
From the comparison of FIGS. 1 (a) and 1 (b), the pattern of the shear stress and the birefringence are closely related, and by examining the magnitude of the shear stress, the state of the occurrence of the birefringence can be numerically evaluated. It is understood that it can be caught.

【0036】図2(a)(b)は、図1と同一のfθレ
ンズの横断面について、同一条件で、せん断応力と複屈
折の発生状況を調べたもので同様の傾向が表われてい
る。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the same tendency as the cross section of the fθ lens shown in FIG. 1 under the same conditions. .

【0037】図1,図2のように算出されるせん断応力
は、その算出時点を、残留応力に対して最も影響が大き
い時点(例えば、硬化が開始する保圧終了時)とすれ
ば、その時点の残留応力と略等価なものと考えることが
できる。このせん断応力(残留応力)が、それ以降の工
程で緩和される大きさが、成形条件である金型温度、
冷却時間、保圧時間に対して、どのような関係にあ
るかを調べた解析例について説明する。
The shear stress calculated as shown in FIG. 1 and FIG. 2 can be obtained by setting the calculation time point to the time point at which the residual stress has the greatest effect (for example, at the end of the holding pressure at which hardening starts). This can be considered to be substantially equivalent to the residual stress at the time. The magnitude at which this shear stress (residual stress) is relaxed in the subsequent steps depends on the molding conditions such as mold temperature,
An analysis example in which the relationship between the cooling time and the dwell time is examined will be described.

【0038】金型温度についての解析例及びその考察 上記基礎条件で、冷却媒体の温度を132.5°〜16
2.5°の範囲で5段階に設定(金型温度はこれより5
℃低い値に保たれる。)して行った解析結果を図8〜図
11に示す。金型温度(冷却媒体温度)の変化に対し
て、保圧後及び冷却後のせん弾応力の最大値と最小値
は、図8のように変化する。これらの図は、せん断応力
の大きさが金型温度が低いほど大きくなることを示して
いる。これは、金型温度が低いほど複屈折の発生が大き
くなるという既知の事実と一致する。
Analysis Example of Mold Temperature and Consideration Under the above basic conditions, the temperature of the cooling medium was set to 132.5 ° to 162.5 ° C.
Set in 5 steps in the range of 2.5 ° (the mold temperature is 5
C is kept low. 8) to 11 show the results of the analysis performed. With respect to the change in the mold temperature (cooling medium temperature), the maximum value and the minimum value of the ballistic stress after the holding pressure and after the cooling change as shown in FIG. These figures show that the magnitude of the shear stress increases as the mold temperature decreases. This is consistent with the known fact that the lower the mold temperature, the greater the occurrence of birefringence.

【0039】図9(充填後),図10(保圧後),図1
1(冷却後)は、上記条件で金型温度(冷却媒体温度)
を変化させて行った流動解析の結果であるせん断応力
を、斜視図とX−Y断面図で色分け表示したもので、図
8は、これらの解析結果から得たものである。図9(充
填後)を見ると、注入された樹脂に、ゲートからキャビ
ティの末端に向かう圧力勾配が残っているが、図10
(保圧後)を見ると、これが解消されている。充填開始
時から保圧の最終段階までは、流動性が高く保たれ緩和
が十分に行われるので、この期間のせん断応力が残留応
力として残る割合は小さく、保圧終了時点のせん断応力
を基にして、残留応力を推定すればよいことが推察でき
る。
FIG. 9 (after filling), FIG. 10 (after holding pressure), FIG.
1 (after cooling) is the mold temperature (cooling medium temperature) under the above conditions
The shear stress as a result of the flow analysis performed while changing the color is displayed in different colors in a perspective view and an XY cross-sectional view, and FIG. 8 is obtained from these analysis results. Looking at FIG. 9 (after filling), a pressure gradient from the gate toward the end of the cavity remains in the injected resin.
Looking at (after holding pressure), this has been resolved. From the start of filling to the final stage of packing pressure, the fluidity is kept high and relaxation is sufficiently performed, so the ratio of shear stress remaining as residual stress during this period is small, and it is based on the shear stress at the end of packing pressure. Therefore, it can be inferred that the residual stress should be estimated.

【0040】一般的に、金型温度が低いほど樹脂温度も
低く、緩和に必要な時間も長くなる傾向がある。すなわ
ち、せん断応力によって発生した歪みが緩和されにく
く、残留歪みとして残る度合が大きい。
In general, the lower the mold temperature, the lower the resin temperature, and the longer the time required for relaxation tends to be. That is, the strain generated due to the shear stress is hard to be alleviated, and the degree of remaining as a residual strain is large.

【0041】上記流動解析結果においては、金型温度が
低いほどせん断応力の発生も大きく、このせん断応力の
緩和に必要な時間も長くなり、残留応力として残り易い
傾向にあるため、両方の効果が合わさった結果として
「複屈折」の大きさが顕著に変化するものと考えられ
る。
According to the results of the above flow analysis, the lower the mold temperature, the greater the occurrence of shear stress, the longer the time required to relax the shear stress, and the more likely it is for residual stress to remain. It is considered that the magnitude of the “birefringence” changes significantly as a result of the combination.

【0042】すなわち、金型温度が低いほど、せん断
応力が大きく、残留応力の緩和がされ難く、残留歪みが
大きくなり易い。この関係は、定性的であり、一定の成
形品と成形条件について、いくつかの試作実験を行え
ば、それらの関係について数値的な比率を求めることも
可能である。
That is, as the mold temperature is lower, the shear stress is larger, the residual stress is less likely to be relaxed, and the residual strain is more likely to be increased. This relationship is qualitative, and it is possible to obtain a numerical ratio of the relationship by performing some trial production experiments on a fixed molded product and molding conditions.

【0043】冷却時間についての解析例及びその考察 上記基礎条件で、冷却時間のみを400秒〜500秒の
範囲で3段階に変化させて行った解析結果を図12〜図
13に示す。図12は、冷却時間に対して、冷却後のせ
ん弾応力の最大値と最小値が変化する状態を示すもので
あり、図13は図13のグラフを作成するのに用いた解
析の結果であるせん弾力を、斜視図、X−Y断面図及び
X−Z断面図として色分け表示したものである。
Examples of Analysis and Considerations on Cooling Time FIGS. 12 and 13 show analysis results obtained by changing only the cooling time in three stages within the range of 400 to 500 seconds under the above basic conditions. FIG. 12 shows a state in which the maximum value and the minimum value of the ballistic stress after cooling change with respect to the cooling time, and FIG. 13 shows the result of the analysis used to create the graph of FIG. A certain elasticity is displayed in a different color as a perspective view, an XY sectional view, and an XZ sectional view.

【0044】この解析結果においては、冷却時間が短い
ほうが「せん断応力」は大きくなる傾向にある。一方、
この成形条件で実際に試作した成形品について複屈折を
調べると、冷却時間が短いうちに取り出したほうが、
「複屈折」の大きさは小さくなる傾向にあり、反対の関
係になっている。この冷却時間と残留歪みとの関係は、
冷却後の型からの「取出し」との関係を考察することに
よって説明される。
According to the analysis results, the "shear stress" tends to increase as the cooling time is shorter. on the other hand,
Examining the birefringence of a molded product actually prototyped under these molding conditions, it is better to remove it during a short cooling time,
The magnitude of “birefringence” tends to be smaller, and has the opposite relationship. The relationship between this cooling time and residual strain is
This will be explained by considering the relationship with "extraction" from the mold after cooling.

【0045】冷却期間中は、樹脂の硬化を伴いながら、
保圧完了時の残留応力の緩和が進行する。但し、型に拘
束されているので、その残留応力の緩和は緩やかであ
る。一方、冷却後の取出しを行なうと、型から解放され
るため変形は自由となり、成形品の内部にたまっている
歪みは(全部ではないが)急速に開放される。このた
め、冷却時間が長いと、最終的なせん断応力は小さくな
るが、型の拘束によって残留応力が十分に解放されない
で硬化が進行し、取出しを行っても、この残留応力が解
放できず、残留歪みとして残る割合が大きくなる。一方
冷却時間が短いと、最終的なせん断応力は大きいが、こ
の期間のせん断応力の累積時間が短く、その後の取出し
によって型の拘束から解かれた状態で残留応力の解放が
行われるので、残留歪みは小さくなる。
During the cooling period, while the resin is being cured,
Relaxation of the residual stress at the completion of the pressure holding progresses. However, since it is restricted by the mold, the relaxation of the residual stress is moderate. On the other hand, when taking out after cooling, since the mold is released from the mold, the deformation is free, and the distortion accumulated inside the molded article is rapidly (though not completely) released. Therefore, if the cooling time is long, the final shear stress will be small, but the residual stress will not be released sufficiently due to the constraint of the mold and the curing will proceed, and even if it is taken out, this residual stress will not be released, The ratio that remains as residual strain increases. On the other hand, if the cooling time is short, the final shear stress is large, but the cumulative time of the shear stress during this period is short, and the residual stress is released in a state where the mold is released from the constraint by the subsequent removal, so the residual stress is released. The distortion is smaller.

【0046】以上のように、冷却時間は短い方が、残留
歪みを小さくできるが、冷却時間を短くし過ぎると、取
出し時の残留応力の急速な解放により、「そり」と「変
形」の量は大きくなり、この面での光学特性の劣化が問
題になる。これは、実験例によっても確認されている。
As described above, the shorter the cooling time, the smaller the residual strain can be. However, if the cooling time is too short, the amount of “warpage” and “deformation” will be increased due to the rapid release of residual stress upon removal. Becomes large, and deterioration of optical characteristics on this surface becomes a problem. This has been confirmed by experimental examples.

【0047】保圧圧力についての解析例及びその考察 上記基礎条件で保圧を60MPa,100MPa,14
0MPaの3段階に設定して行った解析結果を図14〜
図17に示す。保圧圧力に対して、保圧後及び冷却後の
せん弾応力の最大値と最小値は、図14のように変化す
る。図14は、図15(充填後),図16(保圧後),
図17(冷却後)のせん断応力についての流動解析の結
果をまとめたもので、図15(充填後)は、保圧に入る
前の状態であり、せん断応力は同一の分布となってい
る。
An example of analysis of the holding pressure and its consideration Under the above basic conditions, the holding pressure was increased to 60 MPa, 100 MPa,
The results of analysis performed at three levels of 0 MPa are shown in FIGS.
As shown in FIG. With respect to the holding pressure, the maximum value and the minimum value of the ballistic stress after the pressure holding and after the cooling change as shown in FIG. FIGS. 14 (after filling), FIG. 16 (after holding pressure),
FIG. 17 (after cooling) summarizes the results of the flow analysis of the shear stress. FIG. 15 (after filling) shows the state before the dwelling, and the shear stress has the same distribution.

【0048】図14は保圧圧力が高くなるほどせん断応
力が小さくなることを示している。一方、実験結果で
は、保圧圧力が高いほど複屈折が出やすいという傾向が
得られた。
FIG. 14 shows that as the holding pressure increases, the shear stress decreases. On the other hand, according to the experimental results, it was found that the higher the holding pressure, the more easily birefringence appears.

【0049】これは、一般に言われているように、保圧
圧力が高いほど「緩和」に要する時間が長くなるためと
考えられる。すなわち、保圧圧力が高いほど、「せん断
応力」の値は小さいが、その発生した「せん断応力」を
「緩和」するための時間が長くなるため、「残留応力」
として残りやすくなる。上記実験結果において、保圧圧
力が高いほど複屈折が大きくなったのは、この条件の保
圧圧力の変化に対しては、「せん断応力」の要因よりも
「緩和」による要因のほうが大きいためであると考えら
れる。
This is probably because, as generally known, the higher the dwell pressure, the longer the time required for "relaxation". In other words, the higher the dwell pressure, the smaller the value of the “shear stress”, but the longer the “relaxation” of the generated “shear stress”, the longer the “residual stress”.
It is easy to remain as. In the above experimental results, the higher the packing pressure, the larger the birefringence.The reason for the change in the packing pressure under this condition is that the factor of "relaxation" is larger than that of "shear stress". It is considered to be.

【0050】以上の金型温度、冷却時間、保圧圧
力についての解析結果と、その考察をまとめると、次の
ようになる。
The following summarizes the analysis results of the above-described mold temperature, cooling time, and holding pressure, and their considerations.

【0051】上記の「金型温度」との関係において
は、「せん断応力」と「緩和」の傾向が同じであるた
め、求められた「せん断応力」の傾向に対して、「緩
和」の傾向も同じであるとして、「せん断応力」の結果
を元に「複屈折」傾向を判断できる。
In relation to the above-mentioned "mold temperature", the tendency of "shear stress" and "relaxation" are the same, so that the tendency of "relaxation" is smaller than the tendency of "shear stress" obtained. Is the same, the “birefringence” tendency can be determined based on the result of the “shear stress”.

【0052】上記の結果より、冷却時間との関係にお
いても、「せん断応力」を元に考察を進められる。冷却
時間に関する検討は一意的でよい。
From the above results, consideration can be made on the relationship with the cooling time based on the “shear stress”. The considerations for cooling time may be unique.

【0053】上記の結果より、保圧との関係において
は「せん断応力」と「緩和」の傾向が逆であるため、単
純に「せん断応力」のみで判断することはできない。し
かしながら、傾向が逆であるということは、感度が鈍い
ということであり(複屈折の測定においても同じ傾向が
得られる。)、2次的に考慮すれば充分である。
From the above results, the tendency of "shear stress" and "relaxation" are opposite in relation to the dwelling pressure, so that it cannot be determined simply by only "shear stress". However, the fact that the tendency is reversed means that the sensitivity is low (the same tendency is obtained in the measurement of birefringence), and it is sufficient to consider it secondarily.

【0054】上記より、「複屈折」の検討は、「温度」
との相関を主とし、「保圧」との相関は2次的なものと
して扱い、「冷却時間」については、「そり」と「変
形」について考慮すればよいことになる。
From the above, the study of “birefringence” is based on the “temperature”
The correlation with "holding pressure" is treated as a secondary one, and the "cooling time" may be considered with respect to "sledding" and "deformation".

【0055】上記検討は複屈折について行なっている
が、「密度の変化」を原因とする屈折率分布も、前記同
様に保圧、冷却過程での樹脂の挙動に深く関わっている
と考えられる。すなわち、流動による「残留応力」の影
響が「複屈折」に、「密度の変化」が「屈折率分布」
に、それぞれ深く関わっていると推定できる。したがっ
て、複屈折の原因となる残留歪みを減少させれば、それ
に伴って「密度分布」も減少するであろう事が、容易に
推察できる。
Although the above study is conducted on birefringence, it is considered that the refractive index distribution caused by "change in density" is also deeply related to the behavior of the resin in the process of holding pressure and cooling, as described above. In other words, the effect of "residual stress" due to flow is "birefringence", and "density change" is "refractive index distribution".
Can be presumed to be deeply involved. Therefore, it can be easily inferred that if the residual strain that causes birefringence is reduced, the “density distribution” will be reduced accordingly.

【0056】上記検討結果によれば、残留応力に与える
影響は金型温度によるものが大きい。また、夫々の解析
結果を見ると、せん断応力の偏りは、fθレンズの厚み
の大きい中央部と厚さの小さい周辺部に、特に大きく表
われている。したがって、金型に温度勾配を付ければ、
さらに残留歪みを小さくできることが推察される。そこ
で、金型の温度分布がせん断応力に与える影響を調べる
実験を行った結果として、次の結論を得ることができ
た。
According to the results of the above examination, the influence on the residual stress is largely due to the mold temperature. Looking at each analysis result, the bias of the shear stress is particularly large in the central portion where the thickness of the fθ lens is large and in the peripheral portion where the thickness is small. Therefore, if a temperature gradient is given to the mold,
It is presumed that the residual strain can be further reduced. Therefore, the following conclusions were obtained as a result of an experiment for examining the influence of the temperature distribution of the mold on the shear stress.

【0057】1:金型内に温度勾配(温度分布)を設け
れば、「複屈折」を、さらに低減することができる。
1: If a temperature gradient (temperature distribution) is provided in the mold, "birefringence" can be further reduced.

【0058】2:温度勾配は、肉厚の薄い部分で温度を
高く、肉厚の厚い部分で温度を低くするのが効果的であ
る。
2: As for the temperature gradient, it is effective to increase the temperature in a thin portion and lower the temperature in a thick portion.

【0059】3:上記温度勾配を実際の金型に設ける際
には、全体の金型温度が低下しないように注意する必要
がある。
3: When providing the above-mentioned temperature gradient in an actual mold, it is necessary to take care not to lower the temperature of the whole mold.

【0060】上記結論を得ることができた実験について
説明する。この実験は、図18に示すように、冷却媒体
用の配管4をfθレンズの長手方向と直交する方向に設
けた金型2を用い、図19に示すように、fθレンズ1
を厚さ方向に挟むように、上下に3本づつの配管4を配
置し、冷却媒体の温度を変化させることにより、せん断
応力の変化を調べることにより行った。
An experiment in which the above conclusion was obtained will be described. In this experiment, as shown in FIG. 18, a mold 2 in which a cooling medium pipe 4 was provided in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the fθ lens was used, and as shown in FIG.
Was arranged by vertically arranging three pipes 4 so as to sandwich them in the thickness direction, and changing the temperature of the cooling medium to check the change in shear stress.

【0061】この解析の第1の実験は、前記基礎条件に
おいて、中央部の配管4の温度のみを次に示すように変
化させることにより行った。次の表1で、固等は配管
を示し(図19参照)、a〜eは各実験の単位を表わ
す。
The first experiment of this analysis was carried out by changing only the temperature of the pipe 4 at the center under the above-mentioned basic conditions as follows. In the following Table 1, solid and the like indicate pipes (see FIG. 19), and a to e indicate units of each experiment.

【0062】 表1 固 固 固 可 可 可 a 147.5℃ 250℃ 147.5℃ 147.5℃ 250℃ 147.5℃ b 147.5℃ 200℃ 147.5℃ 147.5℃ 200℃ 147.5℃ c 147.5℃ 147.5℃ 147.5℃ 147.5℃ 147.5℃ 147.5℃ d 147.5℃ 100℃ 147.5℃ 147.5℃ 100℃ 147.5℃ e 147.5℃ 50℃ 147.5℃ 147.5℃ 50℃ 147.5℃ この結果は、図20〜図23に示すようになり、保圧完
了後の「せん断応力」の分布に、若干の改善傾向が見ら
れるが、冷却完了後の分布には、改善傾向が見られず、
むしろ悪化した。これは、中央部の温度を大きく上下さ
せたため、金型全体の温度が上下してしまったためで、
温度勾配による改善効果が、金型温度の差による効果に
隠れ、見えなくなっていると考えられる。
Table 1 Solidified Solidified Available Available Available a 147.5 ° C 250 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C 250 ° 147.5 ° C b 147.5 ° C 200 ° 147.5 ° C 147.5 ° C 200 ° C 147.5 ° C c 147.5 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C d 147.5 ℃ 100 ℃ 147.5 ℃ 147.5 ℃ 100 ℃ 147.5 ℃ e 147.5 ℃ 50 ℃ 147.5 ℃ 147.5 ℃ 50 ℃ 147.5 ℃ This result is shown in FIG. 20 to FIG. Shows a slight improvement in the distribution, but the distribution after cooling has not improved.
Rather worse. This is because the temperature of the whole mold has fluctuated because the temperature of the central part has been raised and lowered greatly.
It is considered that the improvement effect due to the temperature gradient is hidden by the effect due to the difference in the mold temperature and is invisible.

【0063】但し、それでも保圧完了後の「せん断応
力」には若干の改善傾向が現れている。これより、「複
屈折」の発生には、保圧段階から冷却初期段階の「せん
断応力」の分布が主に支配的であると推察できる。
However, the "shear stress" after the completion of the dwelling still shows a slight improvement tendency. From this, it can be inferred that the distribution of "shear stress" from the dwelling stage to the initial stage of cooling is mainly dominant in the occurrence of "birefringence".

【0064】そこで、金型全体の温度が変化させないた
め、中央部、及び両端部の温度を次の表2のように変化
させて、第2の実験を行った。
Therefore, in order to keep the temperature of the entire mold unchanged, a second experiment was conducted by changing the temperatures at the center and both ends as shown in Table 2 below.

【0065】 表2 固 固 固 可 可 可 a 117.5℃ 220℃ 117.5℃ 117.5℃ 220℃ 117.5℃ b 132.5℃ 185℃ 132.5℃ 132.5℃ 185℃ 132.5℃ c 147.5℃ 147.5℃ 147.5℃ 147.5℃ 147.5℃ 147.5℃ d 162.5℃ 115℃ 162.5℃ 162.5℃ 115℃ 162.5℃ e 177.5℃ 80℃ 177.5℃ 177.5℃ 80℃ 177.5℃ この結果は、図24〜図27に示すようになり、保圧完
了後の「せん断応力」の分布に、明らかな改善傾向が見
られる。上記の考察で述べたように、保圧完了後から冷
却初期の段階での「せん断応力」が支配的であると考え
られるので、実際の成形品での「複屈折」の改善効果が
期待できる。
Table 2 Solidification Solidification Possible Possible Possible a 117.5 ° C 220 ° C 117.5 ° C 117.5 ° C 220 ° C 117.5 ° C b 132.5 ° C 185 ° C 132.5 ° C 132.5 ° C 185 ° C 132.5 ° C c 147.5 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C 147.5 ° C d 162.5 ℃ 115 ℃ 162.5 ℃ 162.5 ℃ 115 ℃ 162.5 ℃ e 177.5 ℃ 80 ℃ 177.5 ℃ 177.5 ℃ 80 ℃ 177.5 ℃ This result is as shown in FIG. Has a clear improvement tendency. As described in the above discussion, since "shear stress" is considered to be dominant in the initial stage of cooling after completion of pressure holding, an effect of improving "birefringence" in actual molded products can be expected. .

【0066】また、冷却完了後では、明らかな改善効果
は見られないが、「せん断応力」の発生形状の傾向が変
化してきており、何らかの形で、樹脂の挙動に変化が現
れていることが推察される。
After cooling is completed, no clear improvement effect is observed, but the tendency of the shape of the generation of “shear stress” is changing, and the behavior of the resin is changed in some way. Inferred.

【0067】上記実験2について、次のように考察する
ことができる。金型全体の温度が変化しないようにしな
がら、金型内に温度分布を設けることで、特に保圧完了
後における「せん断応力」の分布が改善できる。これは
温度勾配によって、保圧、冷却過程での樹脂の挙動が変
化する為であると考えられる。冷却完了後の「せん断応
力」の分布には、明らかな改善傾向は見られないが、分
布の形状が変化してきており、「せん断応力」のピーク
位置が中央に寄ってきている。
The experiment 2 can be considered as follows. By providing a temperature distribution in the mold while keeping the temperature of the entire mold unchanged, the distribution of “shear stress” especially after the completion of the pressure holding can be improved. It is considered that this is because the behavior of the resin during the dwelling and cooling processes changes due to the temperature gradient. The distribution of “shear stress” after the completion of cooling does not show a clear improvement tendency, but the shape of the distribution is changing, and the peak position of “shear stress” is approaching the center.

【0068】上記を総合すると、保圧完了後では「せん
断応力」に明らかな改善傾向が見られるが、発生形状に
変化はなく、また、冷却完了後では「せん断応力」に改
善傾向は見られないが、発生形状に変化が起こってきて
いるといった点で対比できる。
From the above, when the holding pressure is completed, a clear improvement tendency is observed in the “shear stress”, but there is no change in the generated shape, and after the completion of cooling, the “shear stress” is improved. Although there is no change, it can be compared in that the shape of occurrence is changing.

【0069】「複屈折」が「せん断応力」に「緩和」の
影響を考慮しての履歴をとったものであることを考える
と、上記の結果は、明らかに「複屈折」を改善する傾向
にあると判断できる。
Considering that “birefringence” is obtained by considering the effect of “relaxation” on “shear stress”, the above result clearly indicates a tendency to improve “birefringence”. It can be determined that there is.

【0070】これらにより上記1、2、3のように結論
づけることができ、これを利用して金型に温度勾配を設
けることにより複屈折をさらに小さくできる。
From these, it can be concluded as in the above 1, 2 and 3, and by using this to provide a temperature gradient in the mold, the birefringence can be further reduced.

【0071】なお、上記1,2,3の成形条件を決定す
るには、全体の金型温度、及び温度分布の状況を把握し
ながら最適な温度条件を決定するため、金型の温度分布
を測定できるようにしておく必要がある。
In order to determine the molding conditions 1, 2, and 3, the temperature distribution of the mold is determined in order to determine the optimum temperature condition while grasping the overall mold temperature and the state of the temperature distribution. Need to be able to measure.

【0072】本発明の流動解析で3次元要素法を採用し
ているのは、fθレンズのような厚肉の光学部品の成形
条件を決定するためであり、2次元要素法で、先に説明
したfθレンズに対する流動解析を行なうと、図28
(a)(b)に示すような結果となり、上述したような
「せん断応力」の分布の傾向が得られない。2次元解析
では、側面からの冷却を演算要素とすることができず、
厚さ方向にのみ冷却されるとして扱うため解析結果が実
際の現象から離れたものになってしまうのである。
The reason why the three-dimensional element method is employed in the flow analysis of the present invention is to determine the molding conditions of a thick optical part such as an fθ lens. When the flow analysis for the fθ lens is performed, FIG.
(A) As shown in (b), the distribution of the "shear stress" as described above cannot be obtained. In two-dimensional analysis, cooling from the side cannot be used as a calculation element.
Since it is treated as being cooled only in the thickness direction, the analysis result deviates from the actual phenomenon.

【0073】また、以上の解析は、緩和についての演算
を排除したTIMONの3次元有限要素法による流動解
析を行った場合について述べているが、粘弾性構成方程
式を用いてダッシュポットで表されるような粘性の効果
を導入する等により残留応力の緩和についても流動解析
を行うことも可能であり、この場合は、緩和の大きさの
推定による補正をしないで、直接に残留歪みを求めるこ
とができる。
The above analysis describes the case where the flow analysis is performed by the three-dimensional finite element method of TIMON excluding the calculation for relaxation, but is represented by a dashpot using a viscoelastic constitutive equation. It is also possible to perform flow analysis on the relaxation of residual stress by introducing such a viscous effect.In this case, it is necessary to directly calculate the residual strain without correcting by estimating the magnitude of the relaxation. it can.

【0074】以上に述べた実施形態は、残留歪みについ
て考察しているが、この考察は、製造対象の光学素子の
種類に応じ、それが重視する光学特性について行うこと
ができる。この光学素子の種類は、例えば、複屈折によ
る解像力低下を重視する光学素子、偏光特性を重視する
光学素子、屈折率変動による像面湾曲を重視する光学素
子、透過波面を重要視するレーザを用いた光学素子等が
ある。これらの光学特性は、残留歪みと同様に、せん断
応力の累積結果として決まるものであり、せん断応力の
発生過程等を要素として加えて考察することにより、そ
の光学特性を直接求めることができる。
In the above-described embodiment, the residual strain is considered, but this consideration can be made for the optical characteristics which are important according to the type of the optical element to be manufactured. Types of this optical element include, for example, an optical element that emphasizes a decrease in resolution due to birefringence, an optical element that emphasizes polarization characteristics, an optical element that emphasizes field curvature due to a change in refractive index, and a laser that emphasizes a transmitted wavefront. Optical elements. These optical characteristics are determined as a result of the accumulation of the shear stress, similarly to the residual strain, and the optical characteristics can be directly obtained by considering the process of generating the shear stress and the like as factors.

【0075】また、上記実施形態は、成形条件のみを考
察しているが、求められた成形後の光学特性に応じて成
形条件を修正する他に、光学素子の設計値(金型形状)
の修正を行うことができる。この場合に、光学特性は複
数種類を同時に求めて行うことができる。
In the above embodiment, only the molding conditions are considered. In addition to correcting the molding conditions in accordance with the determined optical characteristics after molding, the design values of the optical element (the mold shape)
Can be modified. In this case, the optical characteristics can be obtained by simultaneously obtaining a plurality of types.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明の請求項1にかかる発明は、樹脂
成形時のせん断応力と残留歪みが密接に関係しているこ
と、及び、流動解析に3次元有限要素法を用いれば、樹
脂成形される光学部品が厚肉であっても、せん断応力の
分布が求められることに着目して、光学特性を大きな影
響を与える残留歪みを少なくするための成形条件を数値
的に評価・決定するので、成形条件の最適化を的確に行
うことができる。
The invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that the shear stress and the residual strain at the time of resin molding are closely related to each other. Focusing on the fact that the distribution of shear stress is required even if the optical component to be formed is thick, the molding conditions are numerically evaluated and determined to reduce the residual strain that greatly affects the optical characteristics. In addition, optimization of molding conditions can be performed accurately.

【0077】本発明の請求項2〜6にかかる発明は、成
形後の光学特性を、その種類別に求める方法を提供して
いる。これらは、せん断応力の累積結果として求まるも
のであるが、求めようとする光学特性に応じて、せん断
応力の発生過程を考察条件に加えることにより、密度分
布による屈折率の分布特性、屈折率変動による像面湾曲
の特性、複屈折の特性、偏光特性、および透過波面の特
性を求めることができる。
The invention according to claims 2 to 6 of the present invention provides a method for determining the optical characteristics after molding for each type. These are obtained as the cumulative result of the shear stress, but by adding the generation process of the shear stress to the consideration conditions according to the optical characteristics to be obtained, the distribution characteristics of the refractive index due to the density distribution, the refractive index fluctuation , The birefringence characteristic, the polarization characteristic, and the transmitted wavefront characteristic can be obtained.

【0078】本発明の請求項7にかかる発明は、請求項
2〜6に記載した方法で求められた特性に基づき、設計
段階において、必要な光学特性を得るために、設計値と
成形条件の双方又は一方を修正する。これによって、必
要な光学特性を得るための設計値および設計条件の決定
作業を容易化することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, a design value and a molding condition are obtained in a design stage based on the characteristics obtained by the methods described in the second to sixth aspects, in order to obtain necessary optical characteristics. Modify both or one. As a result, the work of determining the design values and design conditions for obtaining the necessary optical characteristics can be facilitated.

【0079】本発明の請求項8にかかる発明は、請求項
1〜7に記載した方法において、求められたせん断応力
に対する緩和の定性的な関係より残留歪みを推定する。
この方法では緩和を考慮しないで流動解析を行えばよ
く、解析作業を簡素化できる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the method described in the first to seventh aspects, the residual strain is estimated from the qualitative relationship of relaxation with respect to the determined shear stress.
In this method, the flow analysis may be performed without considering the relaxation, and the analysis operation can be simplified.

【0080】本発明の請求項9にかかる発明は、請求項
1〜7に記載した方法において、成形時のせん断応力の
演算に加え、その緩和をも3次元の有限要素法により演
算して残留歪みを求め、残留歪みを直接求めることがで
きる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to seventh aspects, in addition to the calculation of the shear stress at the time of molding, the relaxation is also calculated by a three-dimensional finite element method. The strain can be determined and the residual strain can be determined directly.

【0081】本発明の請求項10にかかる発明は、型に
温度勾配を与え、この温度勾配を演算の要素に加えて、
3次元の有限要素法により流動解析を行なうので、残留
歪みをさらに小さくすることができる。
According to a tenth aspect of the present invention, a mold is provided with a temperature gradient, and this temperature gradient is added to an operation element,
Since the flow analysis is performed by the three-dimensional finite element method, the residual strain can be further reduced.

【0082】本発明の請求項11にかかる発明により、
設計値通りの性能を持つfθレンズを実際に提供するこ
とが可能になる。
According to the eleventh aspect of the present invention,
It is possible to actually provide an fθ lens having performance as designed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の3次元有限要素法によって解析した
樹脂成形されたfθレンズのせん断応力の分布図(a)
と、これを実際の試作品の複屈折の発生状況(b)を対
比して示す縦断面図。
FIG. 1 is a distribution diagram of shear stress of a resin-molded fθ lens analyzed by a three-dimensional finite element method of the present invention (a).
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a state in which birefringence of an actual prototype is generated (b).

【図2】 図1に示した解析結果を横断面図として示
す、fθレンズのせん断応力の分布図(a)と、これを
実際の試作品の複屈折の発生状況(b)の対比図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the analysis results shown in FIG. 1 as a cross-sectional view of a shear stress distribution diagram of an fθ lens, and a comparison diagram of a birefringence occurrence state of an actual prototype (b).

【図3】 本発明の解析対象とする光学部品の一例であ
るfθレンズの斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of an fθ lens which is an example of an optical component to be analyzed according to the present invention.

【図4】 図3のfθレンズを製作する金型の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a mold for producing the fθ lens of FIG. 3;

【図5】 図3の金型内で成形されるfθレンズの3時
限要素分割図。
FIG. 5 is a three-period element division diagram of an fθ lens formed in the mold of FIG. 3;

【図6】 図5の3時限要素分割図を、1つのfθレン
ズについて示す斜視図。
FIG. 6 is a perspective view showing a three-period element division diagram of FIG. 5 for one fθ lens.

【図7】 図4の金型内の冷却媒体配管の配置を示す斜
視図。
FIG. 7 is a perspective view showing an arrangement of a cooling medium pipe in the mold of FIG. 4;

【図8】 金型温度に対するせん断応力の最大値と最小
値の変化を、保圧後(a)と冷却後(b)について示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing changes in the maximum value and the minimum value of the shear stress with respect to the mold temperature after the pressure holding (a) and after the cooling (b).

【図9】 金型温度(冷却媒体温度)を変化させたとき
の、充填後のせん断応力の分布を、各温度について示す
斜視図、縦断面図及び横断面図。
FIG. 9 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the distribution of shear stress after filling when the mold temperature (cooling medium temperature) is changed at each temperature.

【図10】 金型温度(冷却媒体温度)を変化させたと
きの、保圧後のせん断応力の分布を、各温度について示
す斜視図、縦断面図及び横断面図。
FIG. 10 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing distribution of shear stress after holding pressure when the mold temperature (cooling medium temperature) is changed at each temperature.

【図11】 金型温度(冷却媒体温度)を変化させたと
きの、冷却後のせん断応力の分布を、各温度について示
す斜視図、縦断面図及び横断面図。
FIG. 11 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the distribution of shear stress after cooling when the mold temperature (cooling medium temperature) is changed at each temperature.

【図12】 冷却時間の変動に対する冷却後のせん断応
力の3時限要素法による解析値の最大値と最小値を示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing the maximum value and the minimum value of the analysis value of the shear stress after cooling with respect to the fluctuation of the cooling time by the three-time element method.

【図13】 図12のデータを取るのに算出した、冷却
後のせん断応力の分布を、各冷却時間について示す斜視
図、縦断面図及び横断面図。
13 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the distribution of shear stress after cooling calculated for obtaining the data of FIG. 12 for each cooling time.

【図14】 3時限要素法により求めた保圧圧力の変化
に対するせん断応力を、の最大値と最小値を保圧後
(a)と冷却後(b)について示す図。
FIG. 14 is a diagram showing the maximum value and the minimum value of the shear stress with respect to the change in the holding pressure obtained by the three time element method, after the holding pressure (a) and after the cooling (b).

【図15】 保圧圧力を変化させたときの、充填後のせ
ん断応力の分布を、各保圧圧力について示す斜視図、縦
断面図及び横断面図。
FIG. 15 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing distribution of shear stress after filling when the holding pressure is changed, for each holding pressure.

【図16】 保圧圧力を変化させたときの、保圧後のせ
ん断応力の分布を、各保圧圧力について示す斜視図、縦
断面図及び横断面図。
FIG. 16 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing distribution of shear stress after the holding pressure when the holding pressure is changed, for each holding pressure;

【図17】 保圧圧力を変化させたときの、冷却後のせ
ん断応力の分布を、各保圧圧力について示す斜視図、縦
断面図及び横断面図。
FIG. 17 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing distribution of shear stress after cooling when the holding pressure is changed, for each holding pressure.

【図18】 金型内に温度勾配を持たせる場合の金型内
の冷却媒体用の配管の配置例を示す斜視図。
FIG. 18 is a perspective view showing an example of the arrangement of piping for a cooling medium in a mold when a temperature gradient is provided in the mold.

【図19】 図18に示した配管とfθレンズの位置関
係を示す正面図。
19 is a front view showing the positional relationship between the pipe shown in FIG. 18 and the fθ lens.

【図20】 fθレンズの中央部に対応する金型温度の
みを変化させたとき、保圧完了時のレンズ中央部のせん
断応力の分布を、変化させた各温度について示す部分断
面斜視図。
FIG. 20 is a partial cross-sectional perspective view showing the distribution of shear stress at the center of the lens at the time of completion of pressure holding when only the mold temperature corresponding to the center of the fθ lens is changed, for each changed temperature.

【図21】 図20の解析条件で、充填後におけるfθ
レンズ全体のせん断応力分布を、変化させた各温度につ
いて示す斜視図、縦断面図及び横断面図。
21 shows fθ after filling under the analysis conditions of FIG. 20.
FIG. 3 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the shear stress distribution of the entire lens at each changed temperature.

【図22】 図20の解析条件で、保圧後におけるfθ
レンズ全体のせん断応力分布を、変化させた各温度につ
いて示す斜視図、縦断面図及び横断面図。
22 shows fθ after holding pressure under the analysis conditions of FIG. 20.
FIG. 3 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the shear stress distribution of the entire lens at each changed temperature.

【図23】 図20の解析条件で、冷却後におけるfθ
レンズ全体のせん断応力分布を、変化させた各温度につ
いて示す斜視図、縦断面図及び横断面図。
23 shows fθ after cooling under the analysis conditions of FIG. 20.
FIG. 3 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the shear stress distribution of the entire lens at each changed temperature.

【図24】 fθレンズの中央部と周辺部に対応する金
型温度を、夫々、変化させたとき、保圧完了時のレンズ
中央部のせん断応力の分布を、変化させた各温度につい
て示す部分断面斜視図。
FIG. 24 is a diagram showing the distribution of the shear stress in the center of the lens at the time of completion of the pressure holding when the mold temperatures corresponding to the center and the periphery of the fθ lens are changed, respectively. Sectional perspective view.

【図25】 図24の解析条件で、充填後におけるfθ
レンズ全体のせん断応力分布を、変化させた各温度につ
いて示す斜視図、縦断面図及び横断面図。
25 shows fθ after filling under the analysis conditions of FIG. 24.
FIG. 3 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the shear stress distribution of the entire lens at each changed temperature.

【図26】 図24の解析条件で、保圧後におけるfθ
レンズ全体のせん断応力分布を、変化させた各温度につ
いて示す斜視図、縦断面図及び横断面図。
26 shows fθ after holding pressure under the analysis conditions of FIG. 24.
FIG. 3 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the shear stress distribution of the entire lens at each changed temperature.

【図27】 図24の解析条件で、冷却後におけるfθ
レンズ全体のせん断応力分布を、変化させた各温度につ
いて示す斜視図、縦断面図及び横断面図。
27 shows fθ after cooling under the analysis conditions of FIG. 24.
FIG. 3 is a perspective view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the shear stress distribution of the entire lens at each changed temperature.

【図28】図3のfθレンズについて、2次元有限要素
解析を行った場合のせん断応力の分布図。
FIG. 28 is a distribution diagram of shear stress when a two-dimensional finite element analysis is performed on the fθ lens of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 fθレンズ 2 温度分布を一様とした金型 3 温度勾配を持たせた金型 4 冷却媒体の配管 1 fθ lens 2 Mold with uniform temperature distribution 3 Mold with temperature gradient 4 Coolant piping

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G06F 17/50 680 G06F 17/50 680A // B29L 11:00 B29L 11:00 Fターム(参考) 4F202 AE10 AH73 AM23 AR14 AR15 CA11 CB01 CD03 CK06 CS10 4F206 AE10 AH73 AM23 AR014 AR064 AR14 AR15 JA07 JL09 JN25 JP13 JP17 JP30 5B046 AA05 DA08 GA01 JA07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G06F 17/50 680 G06F 17/50 680A // B29L 11:00 B29L 11:00 F term (reference) 4F202 AE10 AH73 AM23 AR14 AR15 CA11 CB01 CD03 CK06 CS10 4F206 AE10 AH73 AM23 AR014 AR064 AR14 AR15 JA07 JL09 JN25 JP13 JP17 JP30 5B046 AA05 DA08 GA01 JA07

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融素材を型内に射出注入し、型内での
保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学素子の製造方
法において、型内の光学素子を複数の3次元有限要素に
分割し、金型温度を含む成形条件をパラメータとして、
3次元の有限要素法を用いた流動解析により、各要素の
成形時のせん断応力を求めることにより、せん断応力の
累積結果として決まる残留歪みが少なくなる成形条件を
決定することを特徴とする流動解析を用いた光学素子の
製造方法。
1. A method for manufacturing an optical element in which a molten material is injected and injected into a mold, and after taking out pressure after holding and cooling in the mold, the optical element in the mold is converted into a plurality of three-dimensional finite elements. Divide and use molding conditions including mold temperature as parameters,
A flow analysis characterized by determining the shear stress at the time of forming each element by flow analysis using a three-dimensional finite element method to determine the forming conditions under which residual strain determined by the cumulative result of shear stress is reduced. A method for manufacturing an optical element using the method.
【請求項2】 溶融素材を型内に射出注入し、型内での
保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学素子の製造方
法において、型内の光学素子を複数の3次元有限要素に
分割し、金型温度を含む成形条件をパラメータとして、
3次元の有限要素法を用いた流動解析により、各要素の
成形時のせん断応力を求めることにより、せん断応力の
累積結果として決まる密度分布を予測して屈折率の分布
特性を求めることを特徴とする流動解析を用いた光学素
子の製造方法。
2. A method of manufacturing an optical element in which a molten material is injected and injected into a mold, and after taking out pressure after holding and cooling in the mold, the optical element in the mold is converted into a plurality of three-dimensional finite elements. Divide and use molding conditions including mold temperature as parameters,
The flow analysis using the three-dimensional finite element method determines the shear stress at the time of forming each element, predicts the density distribution determined as the cumulative result of the shear stress, and obtains the refractive index distribution characteristics. Of manufacturing optical elements using flow analysis.
【請求項3】 求められた屈折率分布に基づき、屈折率
変動による像面湾曲の特性を求めることを特徴とする請
求項2に記載した流動解析を用いた光学素子の製造方
法。
3. The method for manufacturing an optical element using flow analysis according to claim 2, wherein a characteristic of a curvature of field due to a change in refractive index is obtained based on the obtained refractive index distribution.
【請求項4】 溶融素材を型内に射出注入し、型内での
保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学素子の製造方
法において、型内の光学素子を複数の3次元有限要素に
分割し、金型温度を含む成形条件をパラメータとして、
3次元の有限要素法を用いた流動解析により、各要素の
成形時のせん断応力を求めることにより、せん断応力の
累積結果として決まる複屈折の特性を求めることを特徴
とする流動解析を用いた光学素子の製造方法。
4. A method for manufacturing an optical element in which a molten material is injected and injected into a mold, and after taking out pressure after holding and cooling in the mold, the optical element in the mold is converted into a plurality of three-dimensional finite elements. Divide and use molding conditions including mold temperature as parameters,
The flow analysis using the three-dimensional finite element method determines the shear stress at the time of forming each element, thereby obtaining the birefringence characteristics determined as the cumulative result of the shear stress. Device manufacturing method.
【請求項5】 溶融素材を型内に射出注入し、型内での
保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学素子の製造方
法において、型内の光学素子を複数の3次元有限要素に
分割し、金型温度を含む成形条件をパラメータとして、
3次元の有限要素法を用いた流動解析により、各要素の
成形時のせん断応力を求めることにより、せん断応力の
累積結果として決まる偏光特性を求めることを特徴とす
る流動解析を用いた光学素子の製造方法。
5. A method for manufacturing an optical element in which a molten material is injected and injected into a mold, and after taking out pressure after holding and cooling in the mold, the optical element in the mold is converted into a plurality of three-dimensional finite elements. Divide and use molding conditions including mold temperature as parameters,
The flow analysis using the three-dimensional finite element method determines the shear stress at the time of forming each element, and determines the polarization characteristics determined as the cumulative result of the shear stress. Production method.
【請求項6】 溶融素材を型内に射出注入し、型内での
保圧、冷却を行った後に取出しを行う光学素子の製造方
法において、型内の光学素子を複数の3次元有限要素に
分割し、金型温度を含む成形条件をパラメータとして、
3次元の有限要素法を用いた流動解析により、各要素の
成形時のせん断応力を求めることにより、せん断応力の
累積結果として決まる透過波面の特性を求めることを特
徴とする流動解析を用いた光学素子の製造方法。
6. A method of manufacturing an optical element in which a molten material is injected and injected into a mold, and after taking out pressure after holding and cooling in the mold, the optical element in the mold is converted into a plurality of three-dimensional finite elements. Divide and use molding conditions including mold temperature as parameters,
Optical analysis using flow analysis characterized by finding the shear stress at the time of forming each element by flow analysis using the three-dimensional finite element method, and obtaining the characteristics of the transmitted wavefront determined as the cumulative result of shear stress. Device manufacturing method.
【請求項7】 請求項2〜6に記載した方法の少なくと
も1つの方法で求められた特性に基づき、設計段階にお
いて、必要な光学特性を得るため、設計値と成形条件の
双方又は一方を修正することを特徴とする流動解析を用
いた光学素子の製造方法。
7. A design value and / or a molding condition are modified in a design stage based on characteristics obtained by at least one of the methods according to claim 2 to obtain necessary optical characteristics. A method for manufacturing an optical element using flow analysis.
【請求項8】 求められたせん断応力に対する緩和の成
形条件に対する定性的な関係よりせん断応力の累積結果
を推定することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1
項に記載した流動解析を用いた光学素子の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein a cumulative result of the shear stress is estimated from a qualitative relationship with respect to a molding condition for relaxation of the determined shear stress.
A method for manufacturing an optical element using the flow analysis described in the paragraph.
【請求項9】 成形時のせん断応力の演算に加え、この
緩和をも3次元の有限要素法を用いた流動解析により演
算することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に
記載した流動解析を用いた光学素子の製造方法。
9. The method according to claim 1, wherein, in addition to the calculation of the shear stress at the time of forming, the relaxation is also calculated by a flow analysis using a three-dimensional finite element method. Of manufacturing optical element using flow analysis.
【請求項10】 型に温度勾配を与え、この温度勾配を
演算の要素に加えて、3次元の有限要素法を用いた流動
解析を行なうことを特徴とする請求項1〜9のいずれか
1項に記載した流動解析を用いた光学素子の製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein a temperature gradient is given to the mold, and the temperature gradient is added to a calculation element to perform flow analysis using a three-dimensional finite element method. A method for manufacturing an optical element using the flow analysis described in the paragraph.
【請求項11】 溶融素材が合成樹脂であり、光学素子
がfθレンズであることを特徴とする請求項1〜10の
いずれか1項に記載した流動解析を用いた光学素子の製
造方法。
11. The method for manufacturing an optical element using flow analysis according to claim 1, wherein the molten material is a synthetic resin, and the optical element is an fθ lens.
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