JP3203915B2 - 光学素子の製造方法及び成形金型並びに成形体の洗浄方法 - Google Patents
光学素子の製造方法及び成形金型並びに成形体の洗浄方法Info
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学機器（例えば、コン
パクトディスク等）光学機器に使用される光学素子の製
造方法、成形する際に用いられる成形金型、成形素材の
洗浄方法等に関するものである。
パクトディスク等）光学機器に使用される光学素子の製
造方法、成形する際に用いられる成形金型、成形素材の
洗浄方法等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光学素子を研磨工程なしの成形工
法により形成する試みがなされ、現在、各社ではすでに
量産段階にある。さらに、生産性の向上、素子の小型
化、さらにコスト低減を狙いとして、ガラスを用いた光
学素子を、同時に多数個を成形する提案が多くなされて
いる。
法により形成する試みがなされ、現在、各社ではすでに
量産段階にある。さらに、生産性の向上、素子の小型
化、さらにコスト低減を狙いとして、ガラスを用いた光
学素子を、同時に多数個を成形する提案が多くなされて
いる。
【０００３】例えば、特開昭６２−２７８１３６号公報
では、予備成形に工夫をこらし、複数の光学素子相当部
を有し、かつそれらが一体となった成形素材を用いて多
数個同時に光学素子の成形を行う製造方法が提案されて
いる。
では、予備成形に工夫をこらし、複数の光学素子相当部
を有し、かつそれらが一体となった成形素材を用いて多
数個同時に光学素子の成形を行う製造方法が提案されて
いる。
【０００４】しかしながらこの方法では、光学素子の成
形完了後に、個々の素子に分離切断する分断工程が採用
されているため、高精度に得られた光学機能面を劣化さ
せるおそれがある。
形完了後に、個々の素子に分離切断する分断工程が採用
されているため、高精度に得られた光学機能面を劣化さ
せるおそれがある。
【０００５】例えば、レーザーを用いた分断工程では、
ガラスからの飛散物が光学機能面に付着したり、発熱の
ため素子の変形を抑える配慮を必要とする。
ガラスからの飛散物が光学機能面に付着したり、発熱の
ため素子の変形を抑える配慮を必要とする。
【０００６】また上記課題を回避するためには分離切断
の位置を光学機能面から遠ざけた位置で行なえばよい
が、かかる場合は素子全体が大きくなる。
の位置を光学機能面から遠ざけた位置で行なえばよい
が、かかる場合は素子全体が大きくなる。
【０００７】一方、樹脂材料を利用した光学素子は、一
般的に射出成形法を用いて行なわれ、可塑化される温度
が高いために、発生するひけを精密に制御する必要性
と、素子の外周にタブを設けて素子性能の安定性を図ら
なければならない。
般的に射出成形法を用いて行なわれ、可塑化される温度
が高いために、発生するひけを精密に制御する必要性
と、素子の外周にタブを設けて素子性能の安定性を図ら
なければならない。
【０００８】また米国特許第２、４３２、６６８号公報
に記載の発明では、図２（Ｄ）に示すような、成形され
る光学素子に近似した形状のプリフォームを切削加工
し、このプリフォームを上型、下型、胴型で構成された
金型内にセットし、金型全体を加熱して成形する方法が
開示されている。
に記載の発明では、図２（Ｄ）に示すような、成形され
る光学素子に近似した形状のプリフォームを切削加工
し、このプリフォームを上型、下型、胴型で構成された
金型内にセットし、金型全体を加熱して成形する方法が
開示されている。
【０００９】この方法ではプリフォームの製作自体が生
産性に乏しく、また求められる光学素子の形状が小型に
なればなるほどプリフォームの加工が難しくなる等の課
題を有している。
産性に乏しく、また求められる光学素子の形状が小型に
なればなるほどプリフォームの加工が難しくなる等の課
題を有している。
【００１０】上記何れの方法も、素子の小型化を図る上
で障害となり、ひいては光学機器の小型、軽量化に寄与
できないなどの課題を有するものである。
で障害となり、ひいては光学機器の小型、軽量化に寄与
できないなどの課題を有するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題に
鑑みなされたもので得ようとする光学素子の小型化と性
能の安定性と生産性の向上、およびコスト低減を図るも
のである。
鑑みなされたもので得ようとする光学素子の小型化と性
能の安定性と生産性の向上、およびコスト低減を図るも
のである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明の光学素子の成形方法は、連接された複数
個の成形素材を有した成形体をあらかじめ形成し、成形
素材のみが精密成形できる成形型内に成形体を投入し、
その後成形素材を成形体から分離して成形型全体を、前
記成形素材の変形可能な温度まで均一加熱し、成形素材
を変形、冷却をして光学素子を得る製造方法である。
に、本願発明の光学素子の成形方法は、連接された複数
個の成形素材を有した成形体をあらかじめ形成し、成形
素材のみが精密成形できる成形型内に成形体を投入し、
その後成形素材を成形体から分離して成形型全体を、前
記成形素材の変形可能な温度まで均一加熱し、成形素材
を変形、冷却をして光学素子を得る製造方法である。
【００１３】またこの製造方法に用いる成形型は、複数
の上下型と、該上下型を案内する複数の貫通孔を有する
胴型とを備え、前記貫通孔の両端開口部のうちどちらか
一方に切り欠き部を設け、該切り欠き部の先端に切れ刃
を備えたものである。
の上下型と、該上下型を案内する複数の貫通孔を有する
胴型とを備え、前記貫通孔の両端開口部のうちどちらか
一方に切り欠き部を設け、該切り欠き部の先端に切れ刃
を備えたものである。
【００１４】
【作用】例えば射出成形法などで得られる成形体は比較
的簡単に得られるが、一方、金型の分割面に相当するパ
ーティングラインやゲート部などの欠陥が成形素材には
存在する。
的簡単に得られるが、一方、金型の分割面に相当するパ
ーティングラインやゲート部などの欠陥が成形素材には
存在する。
【００１５】上記手段によれば、上記の欠陥部が、得よ
うとする光学素子の光学機能面に相当しないように正確
に位置決めされ、その結果、得られる光学素子の成形歩
留まり、信頼性が向上する。
うとする光学素子の光学機能面に相当しないように正確
に位置決めされ、その結果、得られる光学素子の成形歩
留まり、信頼性が向上する。
【００１６】また、成形型を構成する胴型には切れ刃が
設けられているため、成形体と成形素材とを金型内で分
離させることが可能となり、上記課題を解決できる。
設けられているため、成形体と成形素材とを金型内で分
離させることが可能となり、上記課題を解決できる。
【００１７】さらに上記の洗浄方法では、複数個の成形
素材を有する成形体に回転を与えながら洗浄するため、
洗浄剤の乾燥が容易となり洗浄装置の小型化が達成され
る。
素材を有する成形体に回転を与えながら洗浄するため、
洗浄剤の乾燥が容易となり洗浄装置の小型化が達成され
る。
【００１８】
（実施例１）図１は、本発明の概要を説明するための図
であり、図２は、本発明の光学素子の製造方法の一実施
例の工程図を示すものである。図１（Ａ）は、成形体を
形成する工程で得られたものの縦断面を示し、成形体１
は、複数個でかつ球形状の成形素材２がゲ−ト３、ラン
ナ−４、スプル−５と連接され一体となっている。
であり、図２は、本発明の光学素子の製造方法の一実施
例の工程図を示すものである。図１（Ａ）は、成形体を
形成する工程で得られたものの縦断面を示し、成形体１
は、複数個でかつ球形状の成形素材２がゲ−ト３、ラン
ナ−４、スプル−５と連接され一体となっている。
【００１９】成形体１は、一般的な射出成形法により得
られるもので成形金型の分割面に相当するパ−ティング
ライン６が存在する。
られるもので成形金型の分割面に相当するパ−ティング
ライン６が存在する。
【００２０】この成形体１を得る方法については、一般
的なので詳しくは説明を省略する。成形素材２は本製造
方法で得ようとする光学素子の体積と等しく計量されて
いる。本実施例では光学用に利用されるＰＭＭＡ樹脂を
用いて成形体１を得た。
的なので詳しくは説明を省略する。成形素材２は本製造
方法で得ようとする光学素子の体積と等しく計量されて
いる。本実施例では光学用に利用されるＰＭＭＡ樹脂を
用いて成形体１を得た。
【００２１】図１（Ｂ）は、成形体１の成形型１０内へ
の投入状態を示したものであり、同図（Ｃ）は金型（胴
型）の斜視図である。
の投入状態を示したものであり、同図（Ｃ）は金型（胴
型）の斜視図である。
【００２２】成形型１０は、光学機能面１１を有する上
型１３、光学機能面１２を有する下型１４が複数個と、
上下型をガイドする貫通孔１５と、成形体１のスプル−
５が収容可能なように、中心にすて孔１６とを有し、貫
通孔１５とすて孔１６とはゲ−ト３、ランナ−４が収容
できるスリット１７が設けられた胴型１８が準備されて
いる。
型１３、光学機能面１２を有する下型１４が複数個と、
上下型をガイドする貫通孔１５と、成形体１のスプル−
５が収容可能なように、中心にすて孔１６とを有し、貫
通孔１５とすて孔１６とはゲ−ト３、ランナ−４が収容
できるスリット１７が設けられた胴型１８が準備されて
いる。
【００２３】スリット１７は、下型１４の光学機能面１
２の近傍まで切りこまれ、かつ、その先端には切れ刃４
０が設けられている。スリット１７の巾は成形体のゲ−
ト３、ランナ−４の寸法よりも所定量だけ大きく設定さ
れ接触しないように配慮されている。また成形体１が投
入された状態では胴型１８の高さより上型１３が突きで
ており図中ｈで示す変形量を残したものとなっている。
２の近傍まで切りこまれ、かつ、その先端には切れ刃４
０が設けられている。スリット１７の巾は成形体のゲ−
ト３、ランナ−４の寸法よりも所定量だけ大きく設定さ
れ接触しないように配慮されている。また成形体１が投
入された状態では胴型１８の高さより上型１３が突きで
ており図中ｈで示す変形量を残したものとなっている。
【００２４】したがって、成形型を構成する胴型は成形
される光学素子の厚みと外径寸法を規制し、上下型の光
軸を合致させ、さらに成形素材を成形体から分離させる
機能と、成形型内のガスがスリット通り型外に排出され
るような機能とが具備されている。ちなみに上下型は光
学素子の光学機能面を形成する機能を有するものであ
る。
される光学素子の厚みと外径寸法を規制し、上下型の光
軸を合致させ、さらに成形素材を成形体から分離させる
機能と、成形型内のガスがスリット通り型外に排出され
るような機能とが具備されている。ちなみに上下型は光
学素子の光学機能面を形成する機能を有するものであ
る。
【００２５】投入の工程は、まず胴型１８の貫通孔１５
に複数の下型１４をセットし、成形体１の成形素材２が
胴型１８の貫通孔１５に合致するように成形体をセット
する。その後、複数個の上型１３を貫通孔１５にセット
して図１（Ｂ）に示す状態とする。
に複数の下型１４をセットし、成形体１の成形素材２が
胴型１８の貫通孔１５に合致するように成形体をセット
する。その後、複数個の上型１３を貫通孔１５にセット
して図１（Ｂ）に示す状態とする。
【００２６】上記のように成形体を成形型にセットした
状態では、成形素材は上下型の中心に正確に置かれ、ゲ
ート３は切れ刃４０に載置され投入工程を完了する。成
形体の欠陥部であるパ−ティングライン６やゲ−ト３
は、上下型の光学機能面１１、１２以外に位置し、成形
して得られる光学素子の性能には影響しない。
状態では、成形素材は上下型の中心に正確に置かれ、ゲ
ート３は切れ刃４０に載置され投入工程を完了する。成
形体の欠陥部であるパ−ティングライン６やゲ−ト３
は、上下型の光学機能面１１、１２以外に位置し、成形
して得られる光学素子の性能には影響しない。
【００２７】図２（Ａ）は成形素材２を成形体１から分
離する工程で、押え板４１で上型１３を介し成形素材２
が動かないように固定した後、さらにシリンダー４２に
よって成形体の一部を図中Ｚ方向に押し下げることによ
って切れ刃４０にゲート３が食い込んで成形素材２を成
形体１から分離され本工程を完了する。
離する工程で、押え板４１で上型１３を介し成形素材２
が動かないように固定した後、さらにシリンダー４２に
よって成形体の一部を図中Ｚ方向に押し下げることによ
って切れ刃４０にゲート３が食い込んで成形素材２を成
形体１から分離され本工程を完了する。
【００２８】図２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は成形工程を
示すもので成形素材２をセットした成形型１０は、ヒ−
タ−２１を埋設した上下の加熱板２２と加圧シリンダ−
２３を備えた成形装置２３に投入して成形を開始する。
上下の加熱板２２には熱電対が埋設され所定の温度制御
が行えるものである。
示すもので成形素材２をセットした成形型１０は、ヒ−
タ−２１を埋設した上下の加熱板２２と加圧シリンダ−
２３を備えた成形装置２３に投入して成形を開始する。
上下の加熱板２２には熱電対が埋設され所定の温度制御
が行えるものである。
【００２９】本実施例では、成形素材２がＰＭＭＡ（ア
クリル樹脂）の関係で成形温度１３０〜１５０℃の範囲
を選び２００Ｋｇｆの加圧力で変形させた。
クリル樹脂）の関係で成形温度１３０〜１５０℃の範囲
を選び２００Ｋｇｆの加圧力で変形させた。
【００３０】図２（Ｃ）は成形が完了された状態を示
し、上加熱板２２が胴型１８の上端面に当接して光学素
子の厚み寸法を規制する。
し、上加熱板２２が胴型１８の上端面に当接して光学素
子の厚み寸法を規制する。
【００３１】その後、上下のヒ−タ電源をＯＦＦにして
成形型１０全体を徐冷する。その後成形装置２３から成
形型１０を取り出し、上型１３を抜き取り、図２（Ｄ）
に示すフランジ５８と両面に光学機能面５９をもつ光学
素子６０を胴型１８より取り出す。
成形型１０全体を徐冷する。その後成形装置２３から成
形型１０を取り出し、上型１３を抜き取り、図２（Ｄ）
に示すフランジ５８と両面に光学機能面５９をもつ光学
素子６０を胴型１８より取り出す。
【００３２】本実施例の場合、１回の成形で６個の光学
素子６０を得ることができた。本実施例のように成形温
度は従来の射出成形法などよりも格段に低い温度（約１
００℃）で成形が可能なため、粘性の制御が容易でひけ
の量が少なく、また光学素子の外周にはタブを設ける必
要がなく小型化に対応できる光学素子を得ることが出来
る。
素子６０を得ることができた。本実施例のように成形温
度は従来の射出成形法などよりも格段に低い温度（約１
００℃）で成形が可能なため、粘性の制御が容易でひけ
の量が少なく、また光学素子の外周にはタブを設ける必
要がなく小型化に対応できる光学素子を得ることが出来
る。
【００３３】この様にして成形が終了した後、更に、図
２（Ｅ）で示すように成形体１を回転機構をもつ保持具
３１で保持し溶剤３２に浸した状態で成形体を回転させ
ながら洗浄を行った。条件は回転数が毎分６００回転、
溶剤３２にはＩＰＡ（イソプロピルアルコ−ル）を用い
て１０秒間行った結果、特に汚れやごみの付着はなく光
学素子の成形に支障のない洗浄ができた。
２（Ｅ）で示すように成形体１を回転機構をもつ保持具
３１で保持し溶剤３２に浸した状態で成形体を回転させ
ながら洗浄を行った。条件は回転数が毎分６００回転、
溶剤３２にはＩＰＡ（イソプロピルアルコ−ル）を用い
て１０秒間行った結果、特に汚れやごみの付着はなく光
学素子の成形に支障のない洗浄ができた。
【００３４】得られた光学素子６０は直径５ｍｍ、中心
厚み４．２ｍｍで光学機能面には軸対称非球面形状を採
用した。光学素子の特性は、フィゾー型干渉計を用いて
透過波面収差を確認したところ０．０４λ以下の特性が
えられ、コンパクトディスク装置で評価したところ充分
実用に供される光学素子であった。また素子の複屈折の
量をセナルモン法で観察したところ、従来２００ｎｍ／
ｃｍに対し１００ｎｍ／ｃｍ前後のものが得られた。
厚み４．２ｍｍで光学機能面には軸対称非球面形状を採
用した。光学素子の特性は、フィゾー型干渉計を用いて
透過波面収差を確認したところ０．０４λ以下の特性が
えられ、コンパクトディスク装置で評価したところ充分
実用に供される光学素子であった。また素子の複屈折の
量をセナルモン法で観察したところ、従来２００ｎｍ／
ｃｍに対し１００ｎｍ／ｃｍ前後のものが得られた。
【００３５】（実施例２）本実施例では図３に示すよう
に成形素材２の形状を円柱形状でかつ、その回りにツバ
部７を設け実施例１と同じ体積とした成形体を得た。か
つその後の工程を実施例１と同様の製造方法で光学素子
を得て特性評価したところ、球形状のものと較べほぼ同
程度の性能が得られることを確認した。ツバ部７は貫通
孔１５の内径寸法とほぼ合致しており成形素材の位置決
めをより確実に行えるものである。
に成形素材２の形状を円柱形状でかつ、その回りにツバ
部７を設け実施例１と同じ体積とした成形体を得た。か
つその後の工程を実施例１と同様の製造方法で光学素子
を得て特性評価したところ、球形状のものと較べほぼ同
程度の性能が得られることを確認した。ツバ部７は貫通
孔１５の内径寸法とほぼ合致しており成形素材の位置決
めをより確実に行えるものである。
【００３６】尚、実施例１、２において、成形素材の形
状としては球形状、円柱形状のものを用いたが、成形素
材の形状は、原理的な制限はなく、円板形状、倣物球形
状などの形状でも勿論構わない。
状としては球形状、円柱形状のものを用いたが、成形素
材の形状は、原理的な制限はなく、円板形状、倣物球形
状などの形状でも勿論構わない。
【００３７】また、洗浄工程では成形体に回転を加えて
行ったが、必要に応じて超音波と組み合わせて行っても
同様の効果を得ることができる。
行ったが、必要に応じて超音波と組み合わせて行っても
同様の効果を得ることができる。
【００３８】更に、上記実施例では、成形体の作製を樹
脂材料を用いて射出成形法で行ったが、成形体の材料お
よび成形方法についても別段限定を加えない。また成形
型を複数個準備して連続した成形を行ってもよい。
脂材料を用いて射出成形法で行ったが、成形体の材料お
よび成形方法についても別段限定を加えない。また成形
型を複数個準備して連続した成形を行ってもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の効果は、複
数の光学素子を得るために連接された複数個の成形素材
を有する成形体で取り扱える利点と、低い温度で成形で
きる利点を有するため、光学素子の小型化、作業性の向
上と、特性の安定性、さらに成形温度が低く冷却温度曲
線が自由に選べるリヒート成形のため光学素子に無理な
収縮が発生せず残留歪みが少ないなどの効果があり産業
上利用価値の高いものである。
数の光学素子を得るために連接された複数個の成形素材
を有する成形体で取り扱える利点と、低い温度で成形で
きる利点を有するため、光学素子の小型化、作業性の向
上と、特性の安定性、さらに成形温度が低く冷却温度曲
線が自由に選べるリヒート成形のため光学素子に無理な
収縮が発生せず残留歪みが少ないなどの効果があり産業
上利用価値の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概要説明図
【図２】同実施例の工程説明図
【図３】本発明の他の実施例の説明図
１ 成形体 ２ 成形素子 ３ ゲート ４ ランナー ５ スプルー ６ パーティングライン １０ 成形型 １１、１２ 光学機能面 １３ 上型 １４ 下型 １５ 貫通孔 １６ すて孔 １７ スリット １８ 胴型 ２１ ヒータ ２２ 加熱板 ２３ 加圧シリンダー ２４ 成形装置 ３１ 保持具 ３２ 溶剤 ４０ 切れ刃 ４１ 押え板 ４２ シリンダー ５８ フランジ ５９ 光学機能面 ６０ 光学素子
フロントページの続き (72)発明者 村田 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−196038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−278136（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 9/00 - 17/06
Claims (5)
- 【請求項１】連結された複数個の成形素材を有した成形
体を形成する工程、所望する光学素子の形状に準備され
た成形型内に前記成形体を投入する工程、前記成形型内
で前記複数個の成形素材を成形体から分離する工程とを
具備し、前記成形型全体を加熱した後、前記成形素材を
変形、冷却して得ることを特徴とする光学素子の製造方
法。 - 【請求項２】複数個からなる成形素材は、個々の光学素
子に必要な体積を有し、望ましくは球、倣物球、円柱、
円板、などの形状で、かつ、等配置されてそれぞれが連
結されたことを特徴とする請求項１記載の光学素子の製
造方法。 - 【請求項３】複数個の成形素材の外周には、成形型内で
の位置ずれ防止のツバ部を設けたことを特徴とする請求
項１または２記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項４】連結された複数個の成形素材を有する成形
体の一部を保持し、前記成形体を回転させながら所定の
洗浄剤中で洗浄することを特徴とする成形体の洗浄方
法。 - 【請求項５】複数の上下型と、該上下型を案内する複数
の貫通孔を有する胴型とを備え、前記貫通孔の両端開口
部のうちどちらか一方から成形体の一部が収容可能なよ
うにスリットを設け、前記スリットの先端に切れ刃が備
えられたことを特徴とする光学素子の成形金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32167493A JP3203915B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 光学素子の製造方法及び成形金型並びに成形体の洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32167493A JP3203915B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 光学素子の製造方法及び成形金型並びに成形体の洗浄方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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1993
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| JPH07172846A (ja) | 1995-07-11 |
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