JP3092964B2 - 複合型光学素子の離型方法および複合型光学素子成形用金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合型光学素子の離型
方法および複合型光学素子成形用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複合型光学素子の成形において、
金型を樹脂から離型する際に離型を容易にする方法とし
ては、離型剤等の非粘着層を金型に設けることが一般的
である。例えば、特開昭６０−７３８１６号公報には、
金型に離型剤を浸漬法、スプレー法、スピン法およびハ
ケ塗り法等により塗布する方法が提案されている。

【０００３】また、非粘着層を形成する方法と異なる方
法としては、以下のような方法がある。例えば、特開昭
５４−６００６号公報には、樹脂と型材とに温度差を与
え、その熱膨張率の違いを利用して離型させる方法が提
案されている。さらに、特開昭６０−７６３１９号公報
には、成形品と金型との密着体に超音波振動子を当接さ
せて超音波振動を密着体に与えることにより離型させる
方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６０−
７３８１６号公報記載の離型剤を成形面全体に塗布する
方法では、塗布層の厚さの制御が困難なため塗布ムラが
発生していた。また、非粘着質のために硬化中に樹脂が
ヒケてしまうことで、金型から樹脂が剥離してしまい、
光学的に必要な表面が形成できない問題点を有してい
た。さらに、ゴミの付着防止や、離型剤を有機剤を用い
て希釈しているため作業環境およびその取り扱いに注意
を要する等の問題点を有していた。

【０００５】一方、特開昭５４−６００６号公報記載の
方法は、樹脂と型材とに温度変化を与えるための時間が
長くかかり、成形サイクルタイムが長くなるという問題
点を有しており、特開昭６０−７６３１９号公報記載の
方法でも、成形サイクルタイムが長くなるという問題点
を有していた。さらに、上記の２つの方法は、成形装置
に複雑な機構を備えなければならないという問題を有し
ていた。

【０００６】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、コストを掛けず、加工精度を悪化させ
ず、しかも多数個を連続して複合型光学素子を成形する
場合に、連続して離型が容易にできる複合型光学素子の
離型方法および複合型光学素子成形用金型の提供を目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の複合型光学素子の離型方法は、ガラス基材
の少なくとも一方の表面にエネルギー硬化型の樹脂を配
置し、所望形状の成形面を有する金型を前記樹脂に圧着
して、ガラス基材の表面に樹脂を押し拡げつつ、前記成
形面の形状を反転させた樹脂層を形成し、ついでエネル
ギーを照射して樹脂を硬化させ、その後金型と樹脂層と
を離型する複合型光学素子の離型方法において、前記樹
脂層の光学有効径外部を押圧する成形面にのみ凹凸部を
設けた金型により前記ガラス基材の表面に樹脂層を形成
し、前記金型とガラス基材とを離型する方向へ相対的に
移動して金型と樹脂層とを離型することとした。

【０００８】また、本発明の複合型光学素子成形用金型
は、ガラス基材の少なくとも一方の表面にエネルギー硬
化型の樹脂を配置し、成形面で圧着することにより、ガ
ラス基材の表面に樹脂を押し拡げつつ、前記成形面の形
状を反転させた樹脂層を形成する複合型光学素子成形用
金型において、前記樹脂層の光学有効径外部を押圧する
成形面にのみ凹凸部を設けた。

【０００９】

【作用】すなわち、本発明は、樹脂層の光学有効径外部
を押圧する成形面にのみ凹凸部を設けた金型によりガラ
ス基材の表面に樹脂層を形成した後、金型と樹脂層とを
離型する。

【００１０】

【実施例１】まず、本発明の具体的な実施例を説明する
前に、本発明の概要を説明する。本発明の離型方法の概
要は、ガラス基材の少なくとも一方の表面にエネルギー
硬化型の樹脂を配置し、所望形状の成形面を有する金型
を前記樹脂に圧着して、ガラス基材の表面に樹脂を押し
拡げつつ、前記成形面の形状を反転させた樹脂層を形成
し、ついでエネルギーを照射して樹脂を硬化させ、その
後金型と樹脂層とを離型する複合型光学素子の離型方法
において、前記樹脂層の光学有効径外部を押圧する前記
金型の成形面に凹凸部を設けた金型により前記ガラス基
材の表面に樹脂層を形成し、前記硬化を行った後、ガラ
ス基材の表面外周部にストッパを当接させつつ、前記金
型とガラス基材とを離反する方向へ相対的に移動して金
型と樹脂層とを離型することとした。また、本発明の複
合型光学素子成形用金型の概要は、ガラス基材の少なく
とも一方の表面にエネルギー硬化型の樹脂を配置し、所
望形状の成形面を有する金型を前記樹脂に圧着して、ガ
ラス基材の表面に樹脂を押し拡げつつ、前記成形面の形
状を反転させた樹脂層を形成する複合型光学素子成形用
金型において、前記樹脂層の光学有効径外部を押圧する
前記金型の成形面部位に凹凸部を設けて構成した。従来
では、図８に示すように、ガラス基材１の外周部に金型
２から樹脂層３を剥がす力Ｆを加えると、力Ｆに最も近
い樹脂外周部３ａには力４が加わる。力Ｆは、一般に金
型成形面が曲率を持っているため垂直抗力５と摩擦力６
とに分けられる。そして樹脂を金型２から剥がす力は垂
直抗力５である。しかし、金型２の成形面は曲率を有し
ているため、垂直抗力５は力４より小さくなり、基材１
の外周部に加えた力Ｆは剥離のために効果的な作用をし
ない。これに対し、本発明の複合型光学素子成形用金型
の成形面に形成した凹凸形状の中に、例えば図６に示す
Ａ部，Ｂ部およびＣ部のような形状が存在したと仮定す
る。金型７と樹脂８とを剥す力を加えるとモーメント荷
重が働く。そこで、Ａ部，Ｂ部，Ｃ部の各部分に均等な
力９，１２，１５が働いた場合、この均等な力９，１
２，１５をそれぞれ垂直抗力１０，１３，１６と摩擦力
１１，１４，１７とに分けることができる。そして、剥
離に直接関係する垂直抗力１０，１３，１６の大きさを
Ａ部，Ｂ部，Ｃ部において比較すると、垂直抗力１０よ
り１３が、１３より１６が大きな力となる。つまり垂直
抗力１６は均等な力１５を効果的に剥離する力として用
いており、当然従来技術である図８の垂直抗力５よりも
大きい。また、垂直抗力１０の大きさの力の場合は、あ
る面積では剥離できないものの、それよりも小さい面積
ならば剥離できる場合もある。このように微少面積なが
ら剥離した部分が何点かあり、そのような部分に空気が
進入し、オプティカル・コンタクト状態から開放されれ
ば離型がなされる。

【００１１】また、図７に示すように、樹脂８が金型７
の成形面に設けられた凹凸形状１８の谷部に樹脂８が完
全に充填されていない未充填部分１９が何点かある場
合、そのような未充填部分１９は初めからオプティカル
・コンタクト状態になっていないため密着力が弱い。し
たがって、その未充填部分１９をきっかけにして離型が
なされる。

【００１２】さらに、図６のＡ部に示すように、均等な
力９が効果的に剥離する力になっていない場合でも、金
型７の成形面に金型７よりも密着性の悪い物質が設けら
れており、樹脂８との濡れ姓が悪く密着力も弱いため
に、モーメント荷重が加わると容易に剥がれ、そこがき
っかけとなり光学有効面に空気が侵入して離型される。

【００１３】そして、以上のような３つの離型につなが
る部分の相乗効果により容易な離型が実現できる。

【００１４】次に、本発明の具体的な実施例を図面に基
づいて説明する。図１は、本発明に係る複合型光学素子
成形用金型の実施例１を示す断面図、図２は、成形面に
形成したＶ形溝を示す複合型光学素子成形用金型の底面
図である。

【００１５】複合型成形用金型（以下、金型という）２
０の成形面２０ａの光学有効径外周部（複合型光学素子
の光学有効径外の押圧部位）には、ガラス基材（以下、
基材という）２１上に押圧成形する樹脂層２２との密着
力を成形面２０ａの光学有効径部（複合型光学素子の光
学有効径部の押圧部位）より悪くし、樹脂層２２と金型
２０との離型を容易にするための微細な凹凸部２３が形
成されている。

【００１６】凹凸部２３は、成形面２０ａの有効径外周
部に形成した複数本の輪帯状のＶ形溝部２４に、一液Ｒ
ＴＶゴムＫＥ４０２（商品名、信越科学工業株式会社
製）とモリコートマイクロサイズパウダー（商品名、ダ
ウコーニング株式会社製）とを混練した物質２５を塗布
して形成されている。したがって、凹凸部２３は、輪帯
状のＶ形溝部２４に塗布した、パウダーを有する物質２
５により、輪帯状になっている。

【００１７】Ｖ形溝部２５には、精密旋盤によりバイト
角６０度のバイトを用いて、１本の溝幅を０．１mmとし
たＶ形溝２４ａが、金型２０の外周よりピッチ０．１mm
で同心状に２０本形成されている。

【００１８】次に、上記金型２０を用いた成形装置を概
略的に説明すると、金型２０は、この金型２０と同一軸
線上で成形面２０ａに対向配置される球面研磨された基
材２１上に吐出したウレタンアクリレート系紫外線硬化
型樹脂（以下、樹脂という）２２ａを成形面２０ａで押
し拡げ、基材２１上に樹脂層２２を形成し得るように、
上下動自在に配置されている。さらに、基材２１の外周
部２１ａ上方には、基材２１上に樹脂層２２を形成した
後、金型２０を上動させ、金型２０と樹脂層２２が密着
した状態で複合型光学素子が上昇した時、基材２１の外
周部２１ａと当接して金型２０と複合型光学素子を離型
させるためのストッパ２６が１個設けられている。

【００１９】次に、本発明に係る複合型光学素子の離型
方法の実施例を図３から図５を用いて、複合型光学素子
の作用とともに説明する。

【００２０】まず、光学硝材ＢＫ７からなる基材２１の
上面に樹脂２２ａを必要量吐出する（図３参照）。この
基材２１の上面は、樹脂２２ａとの密着性を向上させる
ために、予めシランカップリング剤ＫＢＭ−５０３（商
品名、信越化学工業株式会社製）をエタノールにて３重
量％に希釈した液でカップリング処理され、８０℃で２
０分間乾燥されている。

【００２１】次に、金型２０を下降させて基材２１に近
づけ、成形面２０ａで樹脂２２ａを押し拡げる。そし
て、樹脂２２ａが、所望の厚さになった位置で金型２０
の下降を停止し、成形面２０ａの形状を転写した所望の
光学面２７形状を有する樹脂層２２を基材２１の上面に
形成する。この時、樹脂２２ａは、成形面２０ａの光学
有効径外周部に形成された凹凸部２３にも押圧される。
すなわち、樹脂層２２は、その最外周部２２ｂが凹凸部
２３と接した状態で形成され、樹脂３の吐出量は、かか
る状態となるように決定されている。

【００２２】次に、金型２０で樹脂層２２を押圧形成し
た状態で、基材２１の下方より紫外線を樹脂２２ａに照
射して樹脂層２２を硬化させる。これにより、金型２
０，基材２１および樹脂層２２が互いに密着した密着体
を形成する（図４参照）。

【００２３】その後、金型２０を上昇して、金型２０と
ともに基材２１と樹脂層２２を上昇させ、基材２１外周
部の上方に設けたストッパ２６と基材２１の外周部上面
とを当接させる（図５参照）。そして、さらに金型２０
を上昇させるとともに、基材２１の上昇をストッパ２６
により規制して、金型２０と樹脂層２２間で離型する。
すなわち、樹脂層２２の最外周部２２ｂのストッパ２６
に最も近い部分２２ｃに応力集中が生じ、樹脂層２２と
の密着力が弱い凹凸部２３を介して容易かつ瞬時に金型
２０より、基材２１と樹脂層２２とが密着形成された複
合型光学素子が離型される。

【００２４】本実施例によれば、従来のように、金型の
成形面の全面に離型処理を施すことなく容易に離型でき
る。さらに、樹脂層２２との密着力が弱い凹凸部２３を
Ｖ形溝部２４に物質２５を塗布して形成しているので、
物質２５と金型２０との接触面積が大きくなり、凹凸部
２３の耐久性が向上し、連続して数千個以上の複合型光
学素子の成形と離型を良好に行うことができる。

【００２５】

【実施例２】本実施例の金型は、前記実施例１の金型２
０の設けたＶ形溝部２４の溝形状と物質を代えて構成し
たもので、他の構成は実施例と同様である。

【００２６】すなわち、本実施例の金型は、成形面の光
学有効径外周部に、ピッチ０．１mmのＶ形溝部に代え
て、ピッチ０．２mmのＵ形溝部を実施例１と同様に形成
するととともに、このＵ形溝部に、モリコートマイクロ
サイズパウダーに代えて、アルミニウム粉末を一液型Ｒ
ＴＶゴムＫＥ４０２に混練した物質を塗布して凹凸部が
形成されている。

【００２７】本実施例の金型を用いた離型方法は、上記
実施例１と同様であり、また、本実施例の作用、効果も
同様である。

【００２８】なお、前記各実施例においては、紫外線硬
化型樹脂２２を用いた例を示したが、熱硬化型樹脂や電
子線硬化型樹脂等の他のエネルギー硬化型樹脂を用いる
ことができ、かかる樹脂を用いても各実施例と同様な効
果が得られる。

【００２９】また、前記実施例では金型と樹脂の密着性
を悪くするために一液型ＲＴＶゴムを用いたが、樹脂と
濡れ性の悪い他の物質を用いて実施することができ、前
記各実施例と同様な作用、効果を得ることができる。

【００３０】さらに、前記実施例では金型の成形面の光
学有効径外周部に凹凸形状を設けるために一液型ＲＴＶ
ゴムにモリコートマイクロサイズパウダーやアルミニウ
ム粉末を混練した物質を用いたが、他の金属粉末、種々
のガラス粉末等を用いて実施することができ、前記各実
施例と同様な作用、効果を得ることができる。

【００３１】また、前記実施例では、金型の光学有効径
外周部にピッチ０．１mmのＶ溝やピッチ０．２mmのＵ溝
を設けているが、任意のピッチの任意の形状の溝を設け
て実施することができ、前記各実施例と同様な作用、効
果を得ることができる。

【００３２】さらに、前記実施例では、樹脂と金型を剥
離させるためにストッパを１ケ所だけに設けているが、
ストッパを２ケ所、３ケ所あるいは基材の外周部全体に
設けて実施することができ、前記各実施例と同様な作
用、効果を得ることができる。

【００３３】

【比較例１】実施例の比較例として、金型の光学有効径
外周部に光学面と同様に鏡面加工を施こすとともに、離
型処理が施されていない金型を用いて、実施例と同様な
金型、基材および樹脂の密着体を形成し、実施例と同様
なストッパを用いて離型を実施例したところ、金型と樹
脂との密着力が大きく、基材がストッパ部より破損して
しまい、離型ができなかった。

【００３４】なお、金型の光学有効径外周部に＃１００
の砂摺り面を形成した金型を用いて、実施例と同様な金
型、基材および樹脂の密着体を形成し、実施れと同様な
ストッパを用いた離型を実施したところ、数百個前後ま
では離型が容易にできた。しかしその後は、比較例１と
同様に基材が破損してしまい、離型ができなくなった。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載した複合型光学素子の離
型方法によれば、従来のように離型毎に樹脂と金型に温
度変化や超音波等の外的負荷を与える必要がないので、
離型時間が短くなる。そのため、複合光学素子の成形サ
イクルタイムを短縮することができ成形品の低コスト化
を図ることができる。また、複合光学素子の表面外周部
にストッパを当接して離型が行えるので、成形設備が簡
単な構造となり、成形品の低コスト化を図ることができ
る。

【００３６】一方、請求項２に記載した複合光学素子成
形用金型によれば、成形面の光学有効径外周に凹凸部を
設けて金型を形成しているので、低コストに金型を得る
ことができる。また、従来のように、成形面全体に離型
総を設けていないので、複合型光学素子の成形中に樹脂
のヒケによる光学面形状の悪化や離型層の処理ムラによ
る光学面の外観ムラの発生を防止できる。さらに、成形
面の凹凸部は、成形面に形成した溝部に接着剤とパウダ
ーで混練した物質を塗布して形成される場合には、凹凸
部が強固に形成され、数千個以上の複合型光学素子を連
続して離型することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の複合型光学素子成形用金型
でガラス基材上に樹脂層を形成した状態を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の実施例１の複合型光学素子成形用金型
の成形面に形成したＶ形溝部を示す複合型光学素子成形
用金型の底面図である。

【図３】ガラス基材の表面に樹脂を吐出した状態を示す
断面図である。

【図４】ガラス基材の表面に樹脂層を形成した状態を示
す断面図である。

【図５】本発明の実施例１の複合型光学素子の離型方法
における離型の直前を示す断面図である。

【図６】本発明の作用を説明するために複合型光学素子
成形用金型の成形面に形成した凹凸形状を示す断面図で
ある。

【図７】図６に示した凹凸形状とは別の凹凸形状を示す
断面図である。

【図８】従来の複合型光学素子成形用金型の離型時にお
ける作用を説明するための複合型光学素子成形用金型と
ガラス基材を重ねた状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２０ 複合型光学素子成形用金型 ２０ａ 成形面 ２１ ガラス基材 ２２ 樹脂層 ２２ａ 樹脂 ２３ 凹凸部 ２６ ストッパ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｌ 11:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 40/02 C03B 11/00 C03B 11/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基材の少なくとも一方の表面にエ
   ネルギー硬化型の樹脂を配置し、所望形状の成形面を有
   する金型を前記樹脂に圧着して、ガラス基材の表面に樹
   脂を押し拡げつつ、前記成形面の形状を反転させた樹脂
   層を形成し、ついでエネルギーを照射して樹脂を硬化さ
   せ、その後金型と樹脂層とを離型する複合型光学素子の
   離型方法において、 前記樹脂層の光学有効径外部を押圧する成形面にのみ凹
   凸部を設けた金型により前記ガラス基材の表面に樹脂層
   を形成し、前記金型とガラス基材とを離型する方向へ相
   対的に移動して金型と樹脂層とを離型することを特徴と
   する複合型光学素子の離型方法。
2. 【請求項２】 ガラス基材の少なくとも一方の表面にエ
   ネルギー硬化型の樹脂を配置し、成形面で圧着すること
   により、ガラス基材の表面に樹脂を押し拡げつつ、前記
   成形面の形状を反転させた樹脂層を形成する複合型光学
   素子成形用金型において、 前記樹脂層の光学有効径外部を押圧する成形面にのみ凹
   凸部を設けたことを特徴とする複合型光学素子成形用金
   型。