JP2006347125A - 光学部品の成形方法および光学部品の成形装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 原料でプリフォームを作成することなく、原料を高精度に成形して光学部品を製造することができる光学部品の成形方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 光学部品の成形方法であって、金型のキャビティ内に投入した粉体の原料40を加熱して溶融する加熱段階と、溶融させた原料40をキャビティ内で圧縮して変形させることにより、所定形状の光学部品を製造する圧縮段階とを含むことを特徴としている。
【選択図】 図5
【解決手段】 光学部品の成形方法であって、金型のキャビティ内に投入した粉体の原料40を加熱して溶融する加熱段階と、溶融させた原料40をキャビティ内で圧縮して変形させることにより、所定形状の光学部品を製造する圧縮段階とを含むことを特徴としている。
【選択図】 図5
Description
本発明は、圧縮成形によって光学部品を製造するための光学部品の成形方法および光学部品の成形装置に関する。
プラスチックレンズのように、厚みや光学面の形状を高精度に成形することが求められる光学部品を製造する成形方法としては、原料を金型に投入する前に予備成形することにより、光学部品の完成形状に近似させたプリフォームを作成し、このプリフォームを金型のキャビティ内で圧縮成形して、所定形状の光学部品を製造する成形方法がある(例えば、特許文献1参照)。
この成形方法では、光学部品の完成形状に近似させたプリフォームを用いることにより、光学部品の成形に必要な量の原料を正確にキャビティ内に投入することができるため、光学部品の厚みを高精度に成形することができる。また、圧縮時にプリフォームの変形量が少なくなり、原料がキャビティの内面に沿ってスムーズに変形するため、光学面を高精度に成形することができるとともに、光学部品の内部に歪みが生じて、光を通過させたときに複屈折が生じてしまうことを防ぐことができる。
特開2005−97099号公報(段落0005)
しかしながら、前記した従来の成形方法では、プリフォームを高精度に成形する必要があるため、光学部品の製造工程が煩雑になってしまうとともに、光学部品の製造コストが高くなってしまうという問題がある。
なお、原料を金型内で圧縮成形して製品を製造する成形方法としては、特開平7−112447号公報に示されているように、熱硬化性プラスチック材料の原料を粉体の状態で金型のキャビティ内に投入し、投入された粉体の原料を加熱溶融して圧縮成形した後に、原料を再度加熱して硬化させることにより製品を製造する成形方法もあるが、この成形方法は、高精度な成形が求められる製品を対象としておらず、光学部品のように高精度な成形が求められる製品には用いられていなかった。特に、光学部品では、成形後の内部に気泡が残存してはならないため、気泡が残存すると思われる上記の成形方法を用いることは全く考えられていなかった。
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、原料でプリフォームを製造することなく、原料を高精度に成形して光学部品を製造することができる光学部品の成形方法および光学部品の成形装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は光学部品の成形方法であって、金型のキャビティ内に投入した粉体の原料を加熱して溶融する加熱段階と、溶融させた原料をキャビティ内で圧縮して変形させることにより、所定形状の光学部品を製造する圧縮段階とを含むことを特徴としている。
ここで、本発明の光学部品の成形方法を実施したところ、成形後の光学部品の内部に気泡が残存することなく、高品質な光学部品を製造することができた。したがって、本発明の光学部品の成形方法によって光学部品を製造可能なことが判明した。
そして、本発明の光学部品の成形方法では、粉体の原料を用いて光学部品を製造しているため、原料を計量するときに微調整が容易となる。これにより、原料を高精度に計量することができるため、光学部品の成形に必要な量の原料を正確にキャビティ内に投入することができ、光学部品の厚みを高精度に成形することができる。
また、流動性が高い粉体の原料を用いることにより、原料をキャビティ内に投入したときに、原料がキャビティの内面に沿って堆積されることになる。これにより、圧縮時に原料の変形量が少なくなり、原料がキャビティの内面に沿ってスムーズに変形するため、光学面を高精度に成形することができるとともに、光学部品の内部に歪みが生じて、光を通過させたときに複屈折が生じてしまうことを防ぐことができる。
そして、本発明の光学部品の成形方法では、粉体の原料を用いて光学部品を製造しているため、原料を計量するときに微調整が容易となる。これにより、原料を高精度に計量することができるため、光学部品の成形に必要な量の原料を正確にキャビティ内に投入することができ、光学部品の厚みを高精度に成形することができる。
また、流動性が高い粉体の原料を用いることにより、原料をキャビティ内に投入したときに、原料がキャビティの内面に沿って堆積されることになる。これにより、圧縮時に原料の変形量が少なくなり、原料がキャビティの内面に沿ってスムーズに変形するため、光学面を高精度に成形することができるとともに、光学部品の内部に歪みが生じて、光を通過させたときに複屈折が生じてしまうことを防ぐことができる。
前記した光学部品の成形方法において、原料は、4mmの目開きの篩を通過する粉体であることが望ましい。
ここで、粉体の粒度が小さい程、粉体を計量したときの計量誤差が小さくなるため、原料を4mmの目開きの篩を通過する粉体にすることにより、原料の計量誤差を小さくすることができ、光学部品の成形精度を向上させることができる。
また、2mmの目開きの篩を通過し、0.037mmの目開きの篩は通過しない粉体であることが更に望ましく、1mmの目開きの篩を通過し、0.053mmの目開きの篩を通過しない粉体であることが一層望ましい。
なお、粉体の粒度を非常に小さくすると、粉塵として飛散したり、周囲の装置に付着し易くなるため、過度に粉体を細かくすることは望ましくない。
また、2mmの目開きの篩を通過し、0.037mmの目開きの篩は通過しない粉体であることが更に望ましく、1mmの目開きの篩を通過し、0.053mmの目開きの篩を通過しない粉体であることが一層望ましい。
なお、粉体の粒度を非常に小さくすると、粉塵として飛散したり、周囲の装置に付着し易くなるため、過度に粉体を細かくすることは望ましくない。
前記した光学部品の成形方法において、原料を熱可塑性プラスチック材料によって構成することができる。また、原料をガラス材料によって構成することもできる。
これにより、熱可塑性プラスチック材料やガラス材料を原料として、高精度に成形された光学部品を製造することができる。
前記した光学部品の成形方法において、圧縮段階では、キャビティ内を減圧した状態で原料を圧縮することが望ましい。
このように、原料の圧縮時にキャビティ内を減圧することにより、原料に含まれている気泡が減圧状態のキャビティ内に排出され易くなるため、光学部品の内部に気泡が残存してしまうことを防ぐことができる。
前記した光学部品の成形方法に関連する発明であり、粉体の原料が投入されるキャビティを有しており、キャビティ内に投入された原料を加熱して溶融するとともに、溶融させた原料をキャビティ内で圧縮して変形させることにより、所定形状の光学部品を製造するように構成された金型を備えている光学部品の成形装置であって、粉体の原料を計量するための計量装置と、この計量装置を用いて所定量に計量された原料をキャビティ内に投入する供給装置と、キャビティ内の原料を加熱する加熱装置と、キャビティ内から光学部品を取り出す取り出し装置とを備えているように構成することができる。
このように、原料を圧縮成形する金型と、原料を計量するための計量装置と、原料をキャビティ内に投入する供給装置と、原料を加熱する加熱装置と、キャビティ内から光学部品を取り出す取り出し装置とを備えている成形装置を用いて、粉体の原料から光学部品を製造することにより、高精度に成形された光学部品の製造効率を向上させることができる。
なお、粉体が静電気を帯び易い場合には、前記した光学部品の成形装置に除電装置を設けることが望ましい。この除電装置としては、イオン風、コロナ放電、電磁波照射等の既存の装置を用いることができる。
なお、粉体が静電気を帯び易い場合には、前記した光学部品の成形装置に除電装置を設けることが望ましい。この除電装置としては、イオン風、コロナ放電、電磁波照射等の既存の装置を用いることができる。
このような光学部品の成形方法および光学部品の成形装置では、粉体の原料を用いることにより、原料を高精度に計量することができ、成形に必要な量の原料を正確にキャビティ内に投入することができるため、光学部品の厚みを高精度に成形することができる。
また、粉体の原料がキャビティの内面に沿って堆積されることにより、圧縮時に変形量が少なくなり、原料がキャビティの内面に沿ってスムーズに変形するため、光学面を高精度に成形することができるとともに、光学部品の内部に歪みが生じて、光を通過させたときに複屈折が生じてしまうことを防ぐことができる。
したがって、高精度な成形が求められる光学部品を圧縮成形によって製造するときに、原料でプリフォームを製造する必要がなくなるため、光学部品の製造工程を簡素化することができるとともに、光学部品の製造コストを低減することができる。
また、粉体の原料がキャビティの内面に沿って堆積されることにより、圧縮時に変形量が少なくなり、原料がキャビティの内面に沿ってスムーズに変形するため、光学面を高精度に成形することができるとともに、光学部品の内部に歪みが生じて、光を通過させたときに複屈折が生じてしまうことを防ぐことができる。
したがって、高精度な成形が求められる光学部品を圧縮成形によって製造するときに、原料でプリフォームを製造する必要がなくなるため、光学部品の製造工程を簡素化することができるとともに、光学部品の製造コストを低減することができる。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態の成形装置を示した全体構成図である。図2は、本実施形態の金型を示した図で、(a)は各主型を離間させた状態の側断面図、(b)は各主型を組み合せた状態の側断面図である。図3は、本実施形態の成形方法に用いられる金型を示した図で、(a)は上方主型の平面図、(b)は下方主型の平面図である。図4は、本実施形態のプラスチック材料の成形方法に用いられる金型を示した図で、各主型の間に集光装置を配置した状態の側断面図である。
本実施形態では、熱可塑性プラスチック材料の原料を圧縮成形して、光学部品であるプラスチックレンズを製造する場合を例として説明する。
図1は、本実施形態の成形装置を示した全体構成図である。図2は、本実施形態の金型を示した図で、(a)は各主型を離間させた状態の側断面図、(b)は各主型を組み合せた状態の側断面図である。図3は、本実施形態の成形方法に用いられる金型を示した図で、(a)は上方主型の平面図、(b)は下方主型の平面図である。図4は、本実施形態のプラスチック材料の成形方法に用いられる金型を示した図で、各主型の間に集光装置を配置した状態の側断面図である。
本実施形態では、熱可塑性プラスチック材料の原料を圧縮成形して、光学部品であるプラスチックレンズを製造する場合を例として説明する。
[成形装置の構成]
成形装置1は、図1に示すように、粉体の原料が投入されるキャビティ30を有する金型2と、粉体の原料を計量する計量装置3と、原料をキャビティ30内に投入する供給装置4と、キャビティ30内の原料を加熱する加熱装置5と、キャビティ30内からプラスチックレンズを取り出す取り出し装置6とを備えている。
成形装置1は、図1に示すように、粉体の原料が投入されるキャビティ30を有する金型2と、粉体の原料を計量する計量装置3と、原料をキャビティ30内に投入する供給装置4と、キャビティ30内の原料を加熱する加熱装置5と、キャビティ30内からプラスチックレンズを取り出す取り出し装置6とを備えている。
(金型の構成)
金型2は、図2に示すように、上下に配置された上方主型10と下方主型20とを組み合せることにより、上方主型10と下方主型20との間に形成される空間であるキャビティ30内に投入された原料を圧縮成形するように構成されている。
金型2は、図2に示すように、上下に配置された上方主型10と下方主型20とを組み合せることにより、上方主型10と下方主型20との間に形成される空間であるキャビティ30内に投入された原料を圧縮成形するように構成されている。
上方主型10は、図2(a)および図3(a)に示すように、鋼製の直方体であり、その下面の中央部には、平断面が円形の凹部11が設けられている。
上方主型10の凹部11には、鋼製の円柱部材である上方入子12の上端部が嵌め込まれており、上方主型10の下面から上方入子12が下方に向けて突出した状態となっている。
この上方入子12の下端面13は、プラスチックレンズの光学面を成形するための成形部であり、凹状の光学面の曲率に対応させた凸状の球面等の湾曲面となっている。
上方主型10の凹部11には、鋼製の円柱部材である上方入子12の上端部が嵌め込まれており、上方主型10の下面から上方入子12が下方に向けて突出した状態となっている。
この上方入子12の下端面13は、プラスチックレンズの光学面を成形するための成形部であり、凹状の光学面の曲率に対応させた凸状の球面等の湾曲面となっている。
下方主型20は、図2(a)および図3(b)に示すように、鋼製の直方体であり、その上面の中央部には、平断面が円形の導入穴21が設けられている。導入穴21は、上方主型10の上方入子12よりも僅かに大きな直径となっており、上方入子12を挿入することができるように構成されている。
導入穴21は、上下方向の略中央部で縮径されることにより段差部21aが形成されており、この段差部21aよりも下方の下端部22には、鋼製の円柱部材である下方入子23が嵌め込まれており、下方入子23の下面が導入穴21の底面に当接した状態となっている。
この下方入子23の上端面24は、プラスチックレンズの光学面を成形するための成形部であり、凸状の光学面の曲率に対応させた凹状の球面等の湾曲面となっている。
また、導入穴21の深さは、上方入子12の突出長さよりも深く形成されており、導入穴21に上方入子12を挿入した際に、上方入子12の下端面13と下方入子23の上端面24との間に隙間が形成されるように設定されている(図2(b)参照)。
この下方入子23の上端面24は、プラスチックレンズの光学面を成形するための成形部であり、凸状の光学面の曲率に対応させた凹状の球面等の湾曲面となっている。
また、導入穴21の深さは、上方入子12の突出長さよりも深く形成されており、導入穴21に上方入子12を挿入した際に、上方入子12の下端面13と下方入子23の上端面24との間に隙間が形成されるように設定されている(図2(b)参照)。
また、導入穴21の下端部22の周囲には、3本のイジェクタピン25・・・が均等間隔に配置されている。このイジェクタピン25は、上下方向に移動可能となっており、成形時にはイジェクタピン25の上端面が段差部21aの上面と同一な高さになる位置に配置され、成形後にプラスチックレンズを取り出すときには、イジェクタピン25の上端面が下方主型20の上面と同一な高さになる位置まで上昇することにより、プラスチックレンズを押し上げるように構成されている。
キャビティ30は、図2(b)に示すように、成形対象の原料を圧縮成形するための空間であり、上方主型10の上方入子12を下方主型20の導入穴21に挿入して、上方主型10と下方主型20とを組み合せたときに、上方入子12の下端面13と下方入子23の上端面24との間に形成される隙間である。すなわち、キャビティ30の内部上面は、上方入子12の下端面13によって構成され、キャビティ30の内部下面は、下方入子23の上端面24によって構成されている。
(計量装置の構成)
計量装置3は、図1に示すように、粉体の原料を計量するための秤であり、本実施形態では、既存の電子式ロードセル方式の秤を用いているが、その構成は限定されるものではない。
計量装置3は、図1に示すように、粉体の原料を計量するための秤であり、本実施形態では、既存の電子式ロードセル方式の秤を用いているが、その構成は限定されるものではない。
(供給装置の構成)
供給装置4は、図1に示すように、計量装置3を用いて所定量に計量された粉体の原料を金型2のキャビティ30内に投入する搬送手段であり、既存の振動式コンベヤやスクリュ式コンベヤを用いることができ、その構成は限定されるものではない。
供給装置4は、図1に示すように、計量装置3を用いて所定量に計量された粉体の原料を金型2のキャビティ30内に投入する搬送手段であり、既存の振動式コンベヤやスクリュ式コンベヤを用いることができ、その構成は限定されるものではない。
(加熱装置の構成)
加熱装置5は、図4に示すように、遠赤外線であるレーザを発振する既存の炭酸ガスレーザ装置(図示せず)を光源としており、この光源から発振された遠赤外線であるレーザを中空ファイバ5aによって照射部5bに伝送し、この照射部5bからレーザLを下方に向けて照射するように構成されている。
そして、上方主型10と下方主型20とを離間させた状態で、各主型10,20の間に照射部5bを挿入することにより、レーザLを下方主型20の下方入子23の上端面24に照射することができるように構成されている。
加熱装置5は、図4に示すように、遠赤外線であるレーザを発振する既存の炭酸ガスレーザ装置(図示せず)を光源としており、この光源から発振された遠赤外線であるレーザを中空ファイバ5aによって照射部5bに伝送し、この照射部5bからレーザLを下方に向けて照射するように構成されている。
そして、上方主型10と下方主型20とを離間させた状態で、各主型10,20の間に照射部5bを挿入することにより、レーザLを下方主型20の下方入子23の上端面24に照射することができるように構成されている。
(取り出し装置の構成)
取り出し装置6は、図1に示すように、キャビティ30内からプラスチックレンズを取り出す装置であり、本実施形態では、図2(a)に示すように、プラスチックレンズの成形後に、下方主型20に設けられた各イジェクタピン25・・・が上昇することにより、下方金型20の導入穴21から突出する位置まで押し上げられたプラスチックレンズを払って金型2の外に取り出すように構成されている。このようにして取り出されたプラスチックレンズは、搬送ロボット等によって次工程に搬送することができる。なお、取り出し装置の構成は、前記した本実施形態の構成に限定されるものではない。
取り出し装置6は、図1に示すように、キャビティ30内からプラスチックレンズを取り出す装置であり、本実施形態では、図2(a)に示すように、プラスチックレンズの成形後に、下方主型20に設けられた各イジェクタピン25・・・が上昇することにより、下方金型20の導入穴21から突出する位置まで押し上げられたプラスチックレンズを払って金型2の外に取り出すように構成されている。このようにして取り出されたプラスチックレンズは、搬送ロボット等によって次工程に搬送することができる。なお、取り出し装置の構成は、前記した本実施形態の構成に限定されるものではない。
[光学部品の成形方法]
次に、本実施形態の成形装置を用いた光学部品の形成方法について説明する。
図5は、本実施形態の成形方法を示した図で、(a)は粉体の原料を下方主型に投入した状態の側断面図、(b)は原料にレーザを照射している態様の側断面図である。図6は、本実施形態の成形方法を示した図で、(a)は上方主型を下方主型に向けて下降させた態様の側断面図、(b)は上方主型と下方主型とを組み合せた状態の側断面図である。
次に、本実施形態の成形装置を用いた光学部品の形成方法について説明する。
図5は、本実施形態の成形方法を示した図で、(a)は粉体の原料を下方主型に投入した状態の側断面図、(b)は原料にレーザを照射している態様の側断面図である。図6は、本実施形態の成形方法を示した図で、(a)は上方主型を下方主型に向けて下降させた態様の側断面図、(b)は上方主型と下方主型とを組み合せた状態の側断面図である。
本実施形態の原料は、4mmの目開きである5メッシュ(ASTM規格)の篩を通過する粉体に砕かれた熱可塑性プラスチック材料であり、加熱装置5(図4参照)からレーザLが照射されたときに、遠赤外線を吸収して発熱することにより溶融するものである。
この原料は、熱可塑性プラスチックを既存の乾式や湿式の粉砕装置によって粉砕したものである。なお、原料を液体窒素によって冷却した状態で粉砕した場合には、細かい粉体を容易に作成することができる。
また、プラスチックレンズの原料としては、透明度が高い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、環状ポリオレフィン、アクリル、脂環式アクリル樹脂、オレフィン・マレイミド交互共重合体等の材料を用いることができる。
この原料は、熱可塑性プラスチックを既存の乾式や湿式の粉砕装置によって粉砕したものである。なお、原料を液体窒素によって冷却した状態で粉砕した場合には、細かい粉体を容易に作成することができる。
また、プラスチックレンズの原料としては、透明度が高い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、環状ポリオレフィン、アクリル、脂環式アクリル樹脂、オレフィン・マレイミド交互共重合体等の材料を用いることができる。
次に、前記した粉体の原料からプラスチックレンズを製造する手順について、具体的に説明する。
(計量段階)
まず、図1に示すように、粉体の原料を貯留している貯留槽7から、粉体の原料を適量取り出し、計量装置3を用いてプラスチックレンズの成形に必要な量の原料を計量する。このとき、原料は粉体であるため、原料の量を容易に微調整することができ、原料を高精度に計量することができる。なお、計量された原料は、プラスチックレンズの成形に必要な所定量に対して±5%以内の誤差となる量にする。なお、この誤差は±2%以内であることが好ましく、更に好ましくは±1%以内である。
(計量段階)
まず、図1に示すように、粉体の原料を貯留している貯留槽7から、粉体の原料を適量取り出し、計量装置3を用いてプラスチックレンズの成形に必要な量の原料を計量する。このとき、原料は粉体であるため、原料の量を容易に微調整することができ、原料を高精度に計量することができる。なお、計量された原料は、プラスチックレンズの成形に必要な所定量に対して±5%以内の誤差となる量にする。なお、この誤差は±2%以内であることが好ましく、更に好ましくは±1%以内である。
(投入段階)
続いて、図2(a)に示すように、上方主型10と下方主型20とを上下に離間させ、供給装置4(図1参照)の排出口4aを下方主型20の導入穴21の上方に配置する。
そして、所定量に計量された粉体の原料40を供給装置4の投入口4bに投入して排出口4bまで搬送し、図5(a)に示すように、供給装置4(図1参照)の排出口4aから粉体の原料40を下方主型20の導入穴21内に投入する。これにより、粉体の原料40が下方入子23の上端面24に堆積することになる。
このとき、粉体の原料40は流動性が高いため、粉体の原料40が下方入子23の上端面24に沿って堆積されることになる。
続いて、図2(a)に示すように、上方主型10と下方主型20とを上下に離間させ、供給装置4(図1参照)の排出口4aを下方主型20の導入穴21の上方に配置する。
そして、所定量に計量された粉体の原料40を供給装置4の投入口4bに投入して排出口4bまで搬送し、図5(a)に示すように、供給装置4(図1参照)の排出口4aから粉体の原料40を下方主型20の導入穴21内に投入する。これにより、粉体の原料40が下方入子23の上端面24に堆積することになる。
このとき、粉体の原料40は流動性が高いため、粉体の原料40が下方入子23の上端面24に沿って堆積されることになる。
なお、粉体の原料40を下方主型20の導入穴21内に投入するときに、静電気によって粉体の原料40が金型2の外面などに付着してしまうことを防ぐため、原料40を下方主型20の導入穴21内に投入する前に、原料40や金型2を除電する除電装置を設けてもよい。この除電装置としては、イオン風、コロナ放電、電磁波照射等の既存の装置を用いることができる。
さらに、粉体の原料40を下方主型20の導入穴21内に投入した後に、下方主型20に振動を与えた場合には、原料40が下方入子23の上端面24に偏って堆積されることなく、均等に分散されて堆積することになる。下方主型20に振動を与える構成は限定されるものではなく、既存のバイブレータ機構を用いることができる。
さらに、粉体の原料40を下方主型20の導入穴21内に投入した後に、下方主型20に振動を与えた場合には、原料40が下方入子23の上端面24に偏って堆積されることなく、均等に分散されて堆積することになる。下方主型20に振動を与える構成は限定されるものではなく、既存のバイブレータ機構を用いることができる。
(加熱段階)
その後、図5(b)に示すように、下方主型20の上方に加熱装置5の照射部5bを挿入し、レーザLを照射部5bから導入穴21内の原料40に照射する。これにより、粉体の原料40が遠赤外線を吸収して発熱し、原料40が加熱された状態となる。このとき、遠赤外線であるレーザLの照射によって下方主型20は加熱されることなく、原料40のみが加熱された状態となる。
その後、図5(b)に示すように、下方主型20の上方に加熱装置5の照射部5bを挿入し、レーザLを照射部5bから導入穴21内の原料40に照射する。これにより、粉体の原料40が遠赤外線を吸収して発熱し、原料40が加熱された状態となる。このとき、遠赤外線であるレーザLの照射によって下方主型20は加熱されることなく、原料40のみが加熱された状態となる。
(圧縮段階)
そして、図6(a)に示すように、粉体の原料40をガラス転移温度以上に加熱して溶融させ、下方主型20の上方から照射部5bを退避させた後に、上方主型10を下方主型20に対して下降させ、上方主型10の上方入子12を下方主型20の導入穴21に挿入することにより、上方主型10と下方主型20とを組み合せる。
これにより、図6(b)に示すように、原料40は、上方入子12の下端面13と下方入子23の上端面24との間に形成されたキャビティ30内に投入された状態となり、原料40が上方入子12によって加圧されることにより、溶融された原料40が変形してキャビティ30内で飽和状態となる。
そして、図6(a)に示すように、粉体の原料40をガラス転移温度以上に加熱して溶融させ、下方主型20の上方から照射部5bを退避させた後に、上方主型10を下方主型20に対して下降させ、上方主型10の上方入子12を下方主型20の導入穴21に挿入することにより、上方主型10と下方主型20とを組み合せる。
これにより、図6(b)に示すように、原料40は、上方入子12の下端面13と下方入子23の上端面24との間に形成されたキャビティ30内に投入された状態となり、原料40が上方入子12によって加圧されることにより、溶融された原料40が変形してキャビティ30内で飽和状態となる。
ここで、上方入子12の下端面13は、凹状の光学面の形状に対応しており、下方入子23の上端面24は、凸状の光学面の形状に対応している。そのため、キャビティ30内で飽和状態となった原料40は、上方入子12の下端面13から下方入子23の上端面24までの高さに対応する厚みで、凹凸両側の光学面が形成されたプラスチックレンズの形状を成すことになる。
このとき、プラスチックレンズは、その内部に気泡が残存することなく成形される。
また、キャビティ30内に投入された粉体の原料40は、高精度に計量されており、成形に必要な量の原料40が正確にキャビティ30内に投入されているため、プラスチックレンズの厚みが高精度に成形されることになる。
さらに、流動性が高い粉体の原料40は、下方入子23の上端面24の内面に沿って堆積されており、圧縮時に原料40の変形量が少なくなり、原料40がキャビティ30の内面に沿ってスムーズに変形するため、光学面を高精度に成形することができるとともに、プラスチックレンズの内部に歪みが生じて、光を通過させたときに複屈折が生じてしまうことを防ぐことができる。
また、キャビティ30内に投入された粉体の原料40は、高精度に計量されており、成形に必要な量の原料40が正確にキャビティ30内に投入されているため、プラスチックレンズの厚みが高精度に成形されることになる。
さらに、流動性が高い粉体の原料40は、下方入子23の上端面24の内面に沿って堆積されており、圧縮時に原料40の変形量が少なくなり、原料40がキャビティ30の内面に沿ってスムーズに変形するため、光学面を高精度に成形することができるとともに、プラスチックレンズの内部に歪みが生じて、光を通過させたときに複屈折が生じてしまうことを防ぐことができる。
(取り出し段階)
圧縮成形後は、プラスチックレンズを金型2から取り出すときの変形を防ぐために、プラスチックレンズをキャビティ30内でガラス転移温度以下まで冷却して硬化させる。なお、原料40をレーザL(図4(b)参照)によって加熱したときには、原料40のみが加熱されており、金型2は加熱されていないため、金型2を冷却するための時間を除くことができ、プラスチックレンズを短時間で冷却することができる。
圧縮成形後は、プラスチックレンズを金型2から取り出すときの変形を防ぐために、プラスチックレンズをキャビティ30内でガラス転移温度以下まで冷却して硬化させる。なお、原料40をレーザL(図4(b)参照)によって加熱したときには、原料40のみが加熱されており、金型2は加熱されていないため、金型2を冷却するための時間を除くことができ、プラスチックレンズを短時間で冷却することができる。
そして、プラスチックレンズをキャビティ30内で冷却した後に、上方主型10と下方主型20を離間させ、下方主型20に設けられた各イジェクタピン25・・・を上昇させて、プラスチックレンズを下方金型20の導入穴21から突出する位置まで押し上げた後に、取り出し装置6(図1参照)によってプラスチックレンズを払って金型2の外に取り出す。このプラスチックレンズを搬送ロボット等によって次工程に搬送し、プラスチックレンズの円周部を加工して完成させる。
このように、金型2、計量装置3、供給装置4、加熱装置5および取り出し装置6を備えている成形装置1を用いて、粉体の原料40からプラスチックレンズを製造することにより、高精度に成形されたプラスチックレンズの製造効率を向上させることができる。
このように、金型2、計量装置3、供給装置4、加熱装置5および取り出し装置6を備えている成形装置1を用いて、粉体の原料40からプラスチックレンズを製造することにより、高精度に成形されたプラスチックレンズの製造効率を向上させることができる。
このように、本発明では、高精度な成形が求められるプラスチックレンズを圧縮成形によって製造するときに、原料40でプリフォームを製造する必要がなくなるため、プラスチックレンズの製造工程を簡素化することができるとともに、プラスチックレンズの製造コストを低減することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。本実施形態では、4mmの目開きである5メッシュの篩を通過する粉体の原料を用いているおり、粉体の粒度が小さい程、計量誤差は小さくなるが、粉体が粒度が非常に小さくなると、粉塵として飛散したり、周囲の装置に付着し易くなるため、過度に粉体を細かくすることは望ましくない。そこで、例えば、2mmの目開きである10メッシュの篩を通過し、0.037mmの目開きである400メッシュの篩は通過しない粉体であることが望ましく、さらには、1mmの目開きの篩を通過し、0.053mmの目開きの篩を通過しない粉体であることが一層望ましい。このように、粉体の粒度を適宜に設定して、プラスチックレンズの成形精度を向上させることが望ましい。
また、本実施形態では、熱可塑性プラスチック材料からなる原料を用いているが、ガラス材料を用いてもよく、その材質は限定されるものではない。
さらに、熱硬化性プラスチック材料を用いてもよく、この場合には、加熱溶融した原料を圧縮して所定形状に変形させた後に、原料を再度加熱して硬化させる必要がある。
さらに、熱硬化性プラスチック材料を用いてもよく、この場合には、加熱溶融した原料を圧縮して所定形状に変形させた後に、原料を再度加熱して硬化させる必要がある。
また、原料を加熱溶融したときに、原料に含まれる水分等の影響によって、溶融後の原料に気泡が含まれてしまう場合がある。そこで、キャビティ内を減圧した状態で原料を圧縮することにより、原料に含まれている気泡が減圧状態のキャビティ内に排出され易くなるため、プラスチックレンズの内部に気泡が残存してしまうことを防ぐことができる。
なお、キャビティ内を減圧する構成としては、キャビティ内に連通する吸引通路を金型に設け、この吸引通路を通じてキャビティ内の空気を吸い出して減圧させる構成や、金型全体を減圧室内に設置する構成などがある。
なお、キャビティ内を減圧する構成としては、キャビティ内に連通する吸引通路を金型に設け、この吸引通路を通じてキャビティ内の空気を吸い出して減圧させる構成や、金型全体を減圧室内に設置する構成などがある。
さらに、原料の含水量が少ない程、加熱溶融後の原料に気泡が生じ難くなるため、原料の含水量としては、例えば、1000ppm以下であることが望ましい。
また、本実施形態では、図5(b)に示すように、炭酸ガスレーザ装置を光源とする加熱装置5を用いているが、その光源は限定されるものではなく、半導体レーザ装置やYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザ装置等を光源として、近赤外線や中赤外線であるレーザを照射してもよく、さらには、ハロゲンランプやカーボンヒータから照射された赤外線を反射型レンズにより集光して照射してもよい。
なお、透明材料は近赤外線や中赤外線を吸収することができないが、透明材料に赤外線吸収材料を添加することによって、透明材料からなる原料に近赤外線や中赤外線であるレーザを照射して加熱することができるようになる。赤外線吸収材料としては、既存の顔料や染料等の赤外線を吸収する材料を用いることができる。
なお、透明材料は近赤外線や中赤外線を吸収することができないが、透明材料に赤外線吸収材料を添加することによって、透明材料からなる原料に近赤外線や中赤外線であるレーザを照射して加熱することができるようになる。赤外線吸収材料としては、既存の顔料や染料等の赤外線を吸収する材料を用いることができる。
また、本実施形態の加熱装置5のように、赤外線を用いて原料40を加熱することなく、下方主型20内にヒータを設け、下方主型20自体を加熱することによって原料40を加熱してもよい。この場合には、下方主型20に温度制御装置を取り付けて、原料40を効率良く加熱溶融することが望ましい。
また、本実施形態では、図2(a)に示すように、下方主型20からプラスチックレンズを取り出すときに、下方主型20に設けられた各イジェクタピン25・・・を上昇させて、プラスチックレンズを下方金型20の導入穴21から突出する位置まで押し上げているが、下方入子23を上昇させることにより、プラスチックレンズを押し上げるように構成してもよい。この構成では、プラスチックレンズの円周部に、各イジェクタピン25・・・を押し当てるためのフランジ部を形成する必要がなくなり、圧縮成形後のプラスチックレンズの加工が容易となる。
また、本実施形態では、一台の金型2を用いてプラスチックレンズを製造しているが、金型2を複数設けることにより、同時に複数個のプラスチックレンズを製造するように構成してもよい。
1 成形装置
2 金型
3 計量装置
4 供給装置
5 加熱装置
6 取り出し装置
10 上方主型
20 下方主型
30 キャビティ
40 原料
L レーザ
2 金型
3 計量装置
4 供給装置
5 加熱装置
6 取り出し装置
10 上方主型
20 下方主型
30 キャビティ
40 原料
L レーザ
Claims (6)
- 金型のキャビティ内に投入した粉体の原料を加熱して溶融する加熱段階と、
溶融させた前記原料を前記キャビティ内で圧縮して変形させることにより、所定形状の光学部品を製造する圧縮段階と、を含むことを特徴とする光学部品の成形方法。 - 前記原料は、4mmの目開きの篩を通過する粉体であることを特徴とする請求項1に記載の光学部品の成形方法。
- 前記原料は、熱可塑性プラスチック材料であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学部品の成形方法。
- 前記原料は、ガラス材料であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学部品の成形方法。
- 前記圧縮段階において、前記キャビティ内を減圧した状態で前記原料を圧縮することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光学部品の成形方法。
- 粉体の原料が投入されるキャビティを有しており、前記キャビティ内に投入された前記原料を加熱して溶融するとともに、溶融させた前記原料を前記キャビティ内で圧縮して変形させることにより、所定形状の光学部品を製造するように構成された金型を備えている光学部品の成形装置であって、
粉体の前記原料を計量するための計量装置と、
前記計量装置を用いて所定量に計量された前記原料を前記キャビティ内に投入する供給装置と、
前記キャビティ内の前記原料を加熱する加熱装置と、
前記キャビティ内から前記光学部品を取り出す取り出し装置と、を備えていることを特徴とする光学部品の成形装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005179454A JP2006347125A (ja) | 2005-06-20 | 2005-06-20 | 光学部品の成形方法および光学部品の成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006347125A true JP2006347125A (ja) | 2006-12-28 |
Family
ID=37643453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005179454A Pending JP2006347125A (ja) | 2005-06-20 | 2005-06-20 | 光学部品の成形方法および光学部品の成形装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006347125A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009241531A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujifilm Corp | 加圧成形装置及び加圧成形方法ならびに成形品 |
JP2010249154A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Bridgestone Corp | 免震装置用の免震プラグの製造方法及びその製造装置 |
KR20160060256A (ko) * | 2014-11-19 | 2016-05-30 | 한국광기술원 | 광학 렌즈용 성형장치 및 이를 이용한 렌즈 성형 방법 |
JP2018016507A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 日本電気硝子株式会社 | ガラスの加工方法及び加工装置 |
CN114603762A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-06-10 | 北京理工大学 | 光学镜片模压成形装置及成形方法 |
-
2005
- 2005-06-20 JP JP2005179454A patent/JP2006347125A/ja active Pending
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