JP5161525B2 - 光学素子の成形方法 - Google Patents
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Description
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、成形素材に存する部分的な欠陥を光学有効径外に位置させるようにした光学素子の成形方法を提供することを目的とする。
部分的な欠陥を有する成形素材を上型及び下型を有する成形型間に配置し加熱加圧して光学素子を成形する光学素子の成形方法において、
前記欠陥が前記下型の成形面の外周側に位置するように、前記成形型間に前記成形素材を配置する工程と、
前記成形素材を軟化点よりも低く転移点以上の温度において加圧して変形させ、前記欠陥を光学有効径外へ押し出すよう前記光学素子を成形する工程と、とを有することを特徴とする。
前記成形素材は、少なくとも前記光学素子の光学有効径を含む部分の体積及び前記欠陥を含む部分の体積を加えた体積を有することを特徴とする。
前記成形素材を前記成形型間に配置した際に前記光学素子の光学有効径よりも内側に位置していた前記欠陥が、成形後に前記光学有効径外に押し出されることを特徴とする。
前記成形素材は、少なくとも一方の光学機能面側に形成された球面部と、該球面部の外周に連続して形成された平面部とを備え、前記平面部に前記欠陥を有することを特徴とする。
前記欠陥が、表面欠陥、又は、内部欠陥であることを特徴とする。
前記成形素材は、樹脂材料からなる射出成形品であり、前記欠陥が、ゲートカット部及びその近傍に存在する内部欠陥であることを特徴とする。
前記成形素材を配置する工程は、
前記成形素材を前記成形型とは別体の載置皿にランダムに載置する工程と、
該載置された前記成形素材を特定方向に位置合わせする工程と、
該位置合わせされた前記成形素材をその位置関係を保持したまま前記載置皿から取り出して前記成形型間に配置する工程と、を有することを特徴とする。
[成形装置の構成]
図1は、本実施形態に係る光学素子の成形装置の全体構成を示す図である。
加熱工程部14は、上下に対向配置された一対の上ヒータブロック301及び下ヒータブロック302と、上ヒータブロック301を上下方向に加圧する加圧手段としての加圧部材(シリンダロッド)32と、を備えている。上ヒータブロック301及び下ヒータブロック302には、それぞれ通電により加熱される加熱手段としてのヒータ331、332が内蔵されている。
この急冷却工程部20において、加圧部材62を介して上ブロック601が上下移動することにより、型セット22の挟持、解放の動作が行われる。そして、上ブロック601及び下ブロック602間に型セット22が挟持されると、型セット22は上ブロック601、および下ブロック602から熱を奪われる。これにより、型セット22は、成形室12から取り出し可能な所定温度に冷却される。
[型セットの構成]
次に、図2は、型セット22の全体構成を示している。
成形装置10によるプリフォーム38の成形時には、加熱工程部14、成形工程部16、及び徐冷却工程部18における全ての上下ヒータブロック30、40、50のヒータ33、43、53に通電される。これにより、夫々の上下ヒータブロック30、40、50は、夫々の工程に応じて予め設定された温度に加熱される。この加熱後、加圧部材32、42、52が、夫々の工程で設定された距離(寸法)だけ加圧方向に移動される。
図3及び図4に基づき、第1の実施の形態の光学素子の成形方法を説明する。図3は、プリフォーム38を上型23及び下型24間にセットした状態を示し、図4は、プリフォーム38を成形完了した後の状態を示している。
図5(a)は、球状のプリフォーム38であり外周面に部分的な欠陥138が存在している場合を示している。また、図5(b)は、プリフォーム38がコバなしで光学機能面側に両凸部(球面状)64,64を有し、外周面に部分的な欠陥138が存在している場合を示している。さらに、図5(c)は、プリフォーム38がコバ部65と光学機能面側に両凸部(球面状)66,66を有し、コバ部65の外周面に部分的な欠陥138が存在している場合を示している。また、図5(d)は、円柱状のプリフォーム38の一方の面に球面状の凹部65を有し、かつ円柱面に部分的な欠陥138がある場合を示している。
なお、当然のことながら、成形前のガラスのプリフォーム38の体積は、成形後の光学素子39の体積に等しい。
成形の際には、下型24の成形面24aにプリフォーム38を載置する。この際、プリフォーム38にある部分的な欠陥138が下型24の軸中心Oからできるだけ離れた位置(金型の外周位置)にくるように位置決めする。
成形工程部16では、Tg+20℃に加熱されたプリフォーム38を、所望の中心肉厚まで押圧変形させる。
最後に、光学素子39を含む型セット22を成形室12から搬出する。
こうして得られた光学素子39は、元々の欠陥138に相当する欠陥139が光学素子39の光学有効径外に押し出されたもので、光学性能上の問題は存在しない。さらに、成形後の欠陥139を含む部分は、成形後は例えば鏡枠への取付け基準面として使うことができる。
[第2の実施の形態]
次に、図7及び図8に基づき、第2の実施の形態の光学素子の成形方法を説明する。図7は、プリフォーム38を上型23及び下型24間にセットした状態を示し、図8は、プリフォーム38を成形完了した後の状態を示している。なお、第1の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
本実施形態で使用した樹脂のプリフォーム38(図7参照)は、中心肉厚が3.55mm、外径φが10mmでコバ付の両凸の樹脂であって、ガラス転移点Tgは139℃である。また、図8に示すように、成形される光学素子39は、中心肉厚が2.5mm、光学有効径φが8.5mm、外径φが12mmのコバ付の両凸レンズである。
[第3の実施の形態]
次に、図9〜図16に基づき、第3の実施の形態の光学素子の成形方法を説明する。本実施形態では、射出成形により得られた樹脂製の球状のプリフォームを用いる。
次に、図12〜図16に基づき成形方法について説明する。
次に、図12に示すように、ゲートカットされたプリフォーム38を、パレット70上にランダムに配置する。すなわち、この時点ではプリフォーム38の位置決めは行われていない。
パレット70上でプリフォーム38の姿勢は一定であるため、金型に配置したときに、必ずゲートカット部を外周に向けて位置決め配置することができる。
また、射出成形機から取り出される成形品の姿勢は一緒である。
本実施形態によれば、射出成形により得られた球状のプリフォーム38の場合、欠陥138がゲート部分にあるので、オートハンド(真空吸着部)73等を用いて人手を介さずに自動によりパレット70への配置、下型24への位置決めを行うことができる。
11 入口シャッタ
12 成形室
13 出口シャッタ
14 加熱工程部
16 成形工程部
18 冷却工程部
20 急冷却工程部
22 型セット
23 上型
23a 成形面
24 下型
24a 成形面
25 スリーブ
301 上ヒータブロック
302 下ヒータブロック
32 加圧部材
331 ヒータ
332 ヒータ
341 断熱板
342 断熱板
361 冷却板
362 冷却板
38 プリフォーム
39 光学素子
391 有効径部分
392 余裕部分
392’ 余裕部分
393 欠陥部分
393’ 欠陥部分
401 上ヒータブロック
402 下ヒータブロック
42 加圧部材
431 ヒータ
432 ヒータ
441 断熱板
442 断熱板
461 冷却板
462 冷却板
501 上ヒータブロック
502 下ヒータブロック
52 加圧部材
531 ヒータ
532 ヒータ
541 断熱板
542 断熱板
561 冷却板
562 冷却板
601 上ヒータブロック
602 下ヒータブロック
62 加圧部材
64 凸部
65 コバ部
66 凸部
67 凹部
68 球面部
69 平面部
70 パレット
71 受け穴
72 くぼみ
73 オートハンド
138 欠陥
139 欠陥
D1 光学有効径
D2 光学有効径
Claims (7)
- 部分的な欠陥を有する成形素材を上型及び下型を有する成形型間に配置し加熱加圧して光学素子を成形する光学素子の成形方法において、
前記欠陥が前記下型の成形面の外周側に位置するように、前記成形型間に前記成形素材を配置する工程と、
前記成形素材を軟化点よりも低く転移点以上の温度において加圧して変形させ、前記欠陥を光学有効径外へ押し出すよう前記光学素子を成形する工程と、を有する
ことを特徴とする光学素子の成形方法。 - 前記成形素材は、少なくとも前記光学素子の光学有効径を含む部分の体積及び前記欠陥を含む部分の体積を加えた体積を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光学素子の成形方法。 - 前記成形素材を前記成形型間に配置した際に前記光学素子の光学有効径よりも内側に位置していた前記欠陥が、成形後に前記光学有効径外に押し出される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子の成形方法。 - 前記成形素材は、少なくとも一方の光学機能面側に形成された球面部と、該球面部の外周に連続して形成された平面部とを備え、前記平面部に前記欠陥を有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学素子の成形方法。 - 前記欠陥が、表面欠陥、又は、内部欠陥である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光学素子の成形方法。 - 前記成形素材は、樹脂材料からなる射出成形品であり、
前記欠陥が、ゲートカット部及びその近傍に存在する内部欠陥である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光学素子の成形方法。 - 前記成形素材を配置する工程は、
前記成形素材を前記成形型とは別体の載置皿にランダムに載置する工程と、
該載置された前記成形素材を特定方向に位置合わせする工程と、
該位置合わせされた前記成形素材をその位置関係を保持したまま前記載置皿から取り出して前記成形型間に配置する工程と、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光学素子の成形方法。
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