JP6000711B2 - プラスチック光学素子用中間体の製造方法、プラスチック光学素子の製造方法およびプラスチック光学素子用中間体の製造装置 - Google Patents

Description

本発明はカメラやビデオ等の光学機器に使用されるプラスチック光学素子用中間体の製造方法およびプラスチック光学素子の製造方法に関するものである。

近年、カメラやビデオなどの光学機器の普及によって、これに使用されるプラスチック光学素子の高性能化や小型化、低コスト化が求められている。

そのため、プラスチック光学素子は、生産性が高く、低コストで製造できる射出成形法によって多く生産されている。射出成形法は、溶融プラスチックを金型のスプルからランナー、ゲートを介して、キャビティー内に流入させて、溶融プラスチックに圧力をかけながら冷却固化させて製造する。しかしながら、キャビティー内のプラスチック全体に圧力を伝えるゲート近傍では圧力が集中するので、成形品の形状精度が低下するという問題がある。

そこで、特許文献１では、このようなゲート近傍の成形品の形状精度を低下させないために、プラスチック中間体を製作して、これを圧縮成形の金型で溶融させた後、加圧・冷却して固化させることにより成形品を得る方法が行われている。

特開２００８−１９０９９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、圧縮成形の金型を加熱して、その金型内に配置したプラスチック中間体の温度をガラス転移点（Ｔｇ）以上にした後、加圧しながら冷却固化させる必要があるため、金型およびプラスチック中間体の加熱と冷却の時間が必要になる。また、プラスチック中間体に脈離やウェルドやしわの外観不良があると、プラスチックの粘度が十分低くなるまで、プラスチック中間体の温度を上げて、脈離やウェルドやしわをなくす必要があり、金型及びプラスチック中間体の加熱、冷却の時間が長くなることで、生産性が低下する。そのために、脈離やウェルドやしわの外観不良がないプラスチック中間体を製造することが、生産性の向上に必要である。

本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、脈離やウェルドやしわの外観不良を防止したプラスチック光学素子用中間体の製造方法を提供するものである。

また、本発明は、上記の脈離やウェルドやしわの外観不良を防止したプラスチック光学素子用中間体を用いて、生産性を向上させたプラスチック光学素子の製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するプラスチック光学素子用中間体の製造方法は、プラスチックを可塑化装置で溶融させたプラスチックをノズルから流出させ、プラスチック光学素子用中間体を製造する方法において、前記可塑化装置で溶融させたプラスチックをノズルから一定量流出させる工程と、前記ノズルから流出させたプラスチックに、前記プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている受け型を接触させて、前記プラスチックを加熱しながら一定時間保持する工程と、前記一定時間保持する工程の後、前記可塑化装置で溶融させたプラスチックを前記ノズルからさらに流出させるとともに前記受け型を前記プラスチックの流出方向に移動させる工程と、を有することを特徴とする。

上記の課題を解決するプラスチック光学素子の製造方法は、上記プラスチック光学素子用中間体の製造方法により得られたプラスチック光学素子用中間体を用いたことを特徴とする。

上記の課題を解決するプラスチック光学素子用中間体の製造装置は、プラスチックを溶融させるための可塑化装置と、前記可塑化装置から前記プラスチックを押出すためのスクリューと、前記スクリューによって押し出された前記プラスチックを前記可塑化装置から流出させるノズルと、前記ノズルに近接する位置から前記プラスチックの流出方向に移動可能な受け型と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、脈離やウェルドやしわの外観不良を防止したプラスチック光学素子用中間体の製造方法を提供することができる。

また、本発明によれば、上記の脈離やウェルドやしわの外観不良を防止したプラスチック光学素子用中間体を用いて、生産性を向上させたプラスチック光学素子の製造方法を提供することができる。

本発明のプラスチック光学素子用中間体の製造方法の一実施態様を示す工程図である。 本発明の方法によって製造されたプラスチック光学素子用中間体の概略図である。 本発明のプラスチック光学素子用中間体の製造方法の他の実施態様を示す工程図である。 本発明のプラスチック光学素子の製造方法の一実施態様を示す工程図である。 本発明の方法によって製造されたプラスチック光学素子の概略図である。 比較例に係わるプラスチック光学素子用中間体の製造工程を示す工程図である。 比較例の方法によって製造されたプラスチック光学素子用中間体の概略図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のプラスチック光学素子用中間体の製造方法は、下記の２つの方法がある。

本発明に係る第１のプラスチック光学素子用中間体の製造方法は、プラスチックを可塑化装置で溶融した溶融プラスチックをノズルから流出させ、流出した溶融プラスチックを受け型に保持し、切断して溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を製造する方法において、前記可塑化装置内の溶融プラスチックの一部をノズルから大気中に流出させる工程、前記ノズルから流出した溶融プラスチックの一部に、前記プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている受け型を接触させて、前記受け型で前記溶融プラスチックの一部を加熱しながら保持する工程、前記受け型を移動させながら前記可塑化装置内の溶融プラスチックを加圧して流出させ、切断して受け型内に溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を得る工程を有することを特徴とする。

本発明の第１のプラスチック光学素子用中間体の製造方法によれば、脈離やウェルドやしわの外観不良をなくすことができるので、生産性を向上させることができる。

本発明に係る第２のプラスチック光学素子用中間体の製造方法は、プラスチックを可塑化装置で溶融した溶融プラスチックをノズルから流出させ、流出した溶融プラスチックを受け型に保持し、切断して溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を製造する方法において、前記プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている受け型をノズルに近接するように移動する工程、前記可塑化装置内の溶融プラスチックの一部をノズルから流出し前記受け型に接触させて、前記溶融プラスチックの一部を受け型で加熱しながら保持する工程、前記受け型を移動させながら前記可塑化装置内の溶融プラスチックを加圧して流出させ、切断して受け型内に溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を得る工程を有することを特徴とする。

本発明の第２のプラスチック光学素子用中間体製造方法によれば、第１の方法と同様に脈離やウェルドやしわの外観不良をなくすことができるので、生産性を向上させることができる。

上記のプラスチック光学素子用中間体の製造方法において、前記ノズルは、オープンノズルを用いることが好ましい。前記ノズルとして、オープンノズルを用いることにより、更に溶融プラスチックが滞留することがなくなり、滞留によるプラスチックの劣化を防止することができる。

本発明に係るプラスチック光学素子の製造方法は、プラスチック光学素子用中間体を圧縮成形してプラスチック光学素子を製造する方法において、上記の製造方法により得られた溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体およびそれを保持する受け型を、プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている状態で、圧縮成形機内の圧縮成形金型に搬送し、前記プラスチック光学素子用中間体を圧縮成形すること特徴とする。

本発明に係るプラスチック光学素子製造方法によれば、上記の外観不良がないプラスチック光学素子用中間体を、プラスチックのガラス転移点以上の温度での圧縮成形前に、再加熱するプロセスが不要になり、生産性を向上させることができる。

以下に、本発明の実施例を示す。

（実施例１）
本発明の実施例１は、プラスチックをプラスチック可塑化装置で溶融、計量して、前記可塑化装置の流出ノズルから、計量した溶融プラスチックを流出し、受け型でプラスチック塊を作り、次いでカッターで切断して、プラスチック光学素子用中間体を得る製造工程に於いて、
（１）前記可塑化装置内の溶融プラスチックの一部をノズルから大気中に流出させる工程、
（２）前記ノズルから流出した溶融プラスチックの一部に、前記プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている受け型を接触させて、前記受け型で前記溶融プラスチックの一部を加熱しながら保持する工程、
（３）前記受け型を移動させながら前記可塑化装置内の溶融プラスチックを加圧して流出させ、切断して受け型内に溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を得る工程
を有することを特徴とする。

以下に図面に基づいて本実施例１を説明する。

図１は、本発明のプラスチック光学素子用中間体の製造方法の一実施態様を示す工程図である。

プラスチック光学素子用中間体の製造装置は、プラスチック原料を溶融させる可塑化装置、ノズルからの溶融プラスチックの流出防止用ブロック、溶融プラスチックを切断するカッター、溶融プラスチックを受ける受け型、受け型を移動させる駆動機構により構成される。

以下に、それぞれの装置の構成の詳細を説明する。

プラスチック原料を溶融させる可塑化装置３０にはインラインスクリュー式可塑化装置が用いるのが好ましい。インラインスクリュー式可塑化装置は、シリンダ５、ノズル２０、スクリュー４、駆動装置、圧力測定機、加熱装置により構成される。シリンダ５内に配置したスクリュー４は、図示しない駆動機構により、シリンダ５内を回転及び、スクリュー回転軸に沿って移動可能である。また、スクリュー４に図示しない圧力測定機を配置することで、スクリュー４にかかる圧力を検知することができる。シリンダ５は、プラスチックを溶融させるために、図示しない加熱装置によって任意の温度に加熱可能である。

溶融プラスチック６の流出防止用ブロックの構成を説明する。溶融プラスチック６の流出防止用ブロックは、ノズル２０に突き当てて溶融プラスチック６の流出を防止するブロック７、ブロック７をノズル２０に突き当てる、およびノズル２０から退避するように移動する駆動機構８により構成される。

カッターの構成を説明する。カッター９は、左右方向に開閉可能な２枚刃と、カッター９がノズル２０に近接したり、ノズル２０から退避するように移動する図示しない駆動機構により構成される。

受け型１および受け型１の駆動機構２の構成を説明する。受け型１は、任意の球面もしくは非球面、自由曲面形状よりなる鏡面３を有する。この受け型１は、駆動機構２によりノズル２０からのプラスチック流出方向に移動することができる。

次に、プラスチック光学素子用中間体の製造工程を、図１を参照しながら詳細に説明する。

（１）まず、前記可塑化装置内の溶融プラスチックの一部をノズルから大気中に流出させる工程について説明する。

本実施例では、光学素子用プラスチック原料としてＺＥＯＮＥＸ（登録商標）を使用した場合について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、プラスチック光学素子用中間体の製造装置に、受け型１を図示しない搬送装置によってノズル２０の流出口の中心軸と受け型１の鏡面３の中心軸が一致するように、駆動機構２に配置する。このときの受け型１は、駆動機構２に配置前にＺＥＯＮＥＸ（登録商標）のガラス転移点（Ｔｇ）１３７℃以上の温度に加熱しておく。

本実施例では、受け型１の温度を２７０℃に予備加熱した。受け型１の鏡面３は、プラスチック光学素子用中間体から製造する光学素子の形状に対して冷却収縮を考慮して製作した。

ノズル２０は、ブロック７を突き当てることによって、溶融プラスチック６の流出を防止する。

本実施例では、ブロック７の駆動機構８にエアシリンダを使用して、ノズル２０からの溶融プラスチック６の流出方向に対して直交方向に移動させて、ノズル２０の開閉を行った。ブロック７は、ノズル２０からの溶融プラスチック６の流出方向と同じ方向から、ノズル２０にブロック７を突き当てるなど、装置配置を任意に決定してよい。

射出成形法のインラインスクリュー式可塑化装置では、ニードルバルブが溶融プラスチック流出防止機構として使用されている。ニードルバルブは、ノズル内にピンを配置して、プラスチックの流出を防止するときに、ノズル流出口にピンを挿入するものである。しかしながら、ノズル内の流路構造が複雑になり、プラスチックの流動を阻害するため、プラチックが滞留して劣化してしまう。本発明では、これを防止するため、ノズル２０の内部にプラスチック流出防止機構を持たないオープンノズルを使用した。

また、ブロック７は、ノズル２０の溶融プラスチック６と接触するため、ブロック７と溶融プラスチック６が粘着しないように、ブロック７を冷却する必要がある。

本実施例では、ブロック７は、熱伝導が良いアルミニウム材料を使い、ノズル２０と溶融プラスチック６からの熱を自然放熱により冷却しながら使用した。ブロック７を冷却する構成であれば、その方法は任意に決定してよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、プラスチックペレット原料をインラインスクリュー式可塑化装置３０に供給して溶融させる。プラスチックペレット原料をシリンダ５で加熱しつつ、スクリュー４を移動方向に加圧しながら回転させる。スクリュー４の回転によって、プラスチック原料が溶融しながら搬送されるため、ノズル２０の中の溶融プラスチック６の圧力が上がり、その圧力によってスクリュー４が反樹脂流出方向に移動して、ノズル２０とシリンダ５内の溶融プラスチック６が計量される。プラスチック光学素子用中間体の製造に必要な溶融プラスチック６が、計量された時点でスクリュー４の回転を停止させる。

次に、シリンダ５内の溶融プラスチック６の圧力を調整するため、スクリュー４にかかる圧力を計測しながら、スクリュー４を移動させる。このとき、圧力測定機をノズル２０に設置して計測しても同等の効果が得られる。

本実施例では、シリンダ５の温度を２７０℃として、スクリュー４に１０Ｍｐａの圧力をかけながら５０ｒｐｍで回転させて、スクリュー４を回転前位置より２０ｍｍ移動させて回転を停止した。次に、スクリュー４にかかる圧力が、３ＭＰａになるまでスクリュー４を移動させた。

次に、図１（ｃ）に示すように、スクリュー４を矢印の方向に移動させて、ノズル２０内の溶融プラスチック６を昇圧させる。

本実施例では、プラスチック光学素子用中間体の製作に必要なスクリュー４の移動量２０ｍｍに対して、スクリュー４を２ｍｍ移動させて、溶融プラスチック６の圧力を昇圧した。ここでは、スクリュー４の移動量を位置制御しているが、スクリュー４に配置した圧力測定機や、ノズル２０に圧力測定機を配置して、ノズル２０内の溶融プラスチック６の圧力が任意の圧力になるように、スクリュー４を移動させても良い。

次に、図１（ｄ）に示すように、可塑化装置内の溶融プラスチック６の一部をノズルから大気中に流出させる。溶融プラスチック６の流出を防止するブロック７を、ノズル２０から駆動機構８で移動させて、ノズル２０の流出口を開放させる。ノズル２０内の溶融プラスチック６は、加圧されているため、ノズル２０の流出口より流出する。ノズル２０内の溶融プラスチック６は流出による圧力低下と、流出した溶融プラスチック６の表面が大気によって冷却されてスキン層ができることにより、一定量の溶融プラスチック６が流出した時点で、流出は停止する。

ノズル２０より流出した溶融プラスチック６の流出量は、ノズルの先端部から０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下流出することが好ましい。

（２）次に、前記ノズルから流出した溶融プラスチックの一部に、前記プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている受け型を接触させて、前記受け型で前記溶融プラスチックの一部を加熱しながら保持する工程について説明する。

次に、図１（ｅ）に示すように、受け型１を駆動機構２によって、矢印の方向にノズルに近接するように移動させる。受け型１は、プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されているため、流出した溶融プラスチック６を加熱しながら粘着する。そのまま保持して、流出した溶融プラスチック６をノズル２０と受け型１で加熱して、溶融プラスチック６の粘度を低下させる。

本実施例では、受け型１をノズル２０と干渉しないで、かつ流出した溶融プラスチック６がノズル２０の非流出口と接触しない範囲で、もっとも近接させて２秒間保持した。受け型１とノズル２０の距離が小さいと、ノズル２０から流出した溶融プラスチック６が、受け型１とノズル２０から熱伝導により加熱される。また、高温の受け型１やノズル２０に囲まれることで、大気による流出した溶融プラスチック６の冷却を阻止することができる。さらに、受け型１をこの位置で保持することにより、流出した溶融プラスチック６の温度を上げて、粘度を下げることができる。これにより、流出した溶融プラスチック６の粘度が高いことによって、脈離やウェルドやしわの外観劣化の発生を防止することができる。

（３）次に、前記受け型を移動させながら前記可塑化装置内の溶融プラスチックを加圧して流出させ、切断して受け型内に溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を得る工程について説明する。

次に、図１（ｆ）に示すように、スクリュー４を移動させて、ノズル２０とシリンダ５内の溶融プラスチック６を受け型１に流出する。同時に、受け型１を、溶融プラスチック６の流出量に応じて、矢印の方向に移動させる。スクリュー４の移動速度と受け型１の移動速度を調整して、受け型１に粘着させた溶融プラスチック６を膨らませるように広げる。スクリュー４の移動速度に対して受け型１の移動速度が遅いと、ノズル２０と受け型１の距離が小さくなり、流出させた溶融プラスチック６がノズル２０に接触して、そのまま粘着してしまう。逆に、スクリュー４の移動速度に対して受け型１の移動速度が速いと、ノズル２０と受け型１の距離が大きくなり、ノズル２０から螺旋状に流出した溶融プラスチック６が積層することによって、輪帯状の外観劣化が発生する。

本実施例では、プラスチック光学素子用中間体の作製に必要なスクリュー４の移動量が２０ｍｍである。図１（ｄ）の工程で、スクリュー４を２ｍｍ動かしているので、ここでは５ｍｍ／ｓで１８ｍｍ移動させた。同時に、受け型１を溶融プラスチック６の流出方向に１ｍｍ／ｓで４ｍｍ移動させた。

スクリュー４を移動させると、シリンダ５の内径に対して、ノズル２０の流出口径が小さいので、シリンダ５とノズル２０内のプラスチックの圧力が上昇しながら、ノズル２０から溶融プラスチック６を流出する。十分に時間を置き、ノズル２０内の圧力が低下して、溶融プラスチック６の流出が停止したのち次工程に移る。本実施例では、スクリュー４の移動完了後、２秒間保持して流出が停止するのを確認した。

次に、図１（ｇ）に示すように、カッター９をノズルに向けて侵入させて溶融プラスチック６の切断を行い、受け型内に溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を得る。二枚刃のカッター９は、ノズル先端が平面であるため、平刃を使用した。

次に、図１（ｈ）に示すように、受け型１とプラスチック光学素子用中間体１０を受け型１の駆動機構２で下方に移動させて、図１（ｉ）に示すように、カッター９を開放して、ノズル２０より退避させた。

次いで、図１（ｊ）に示すように、受け型１を図示しない搬送機構によって、プラスチック光学素子用中間体の製造装置から取りだし、ノズル２０にブロック７を突き当てることによって、ノズル２０から溶融プラスチック６の流出を防止した。

取りだした受け型１を、プラスチック光学素子用中間体の製造装置外でＴｇ以下の温度に冷却して、図２に示すように、脈離やウェルドやしわがないプラスチック光学素子用中間体１０を得ることができた。

（実施例２）
本発明の実施例２は、プラスチックを可塑化装置で溶融した溶融プラスチックをノズルから流出させ、流出した溶融プラスチックを受け型に保持し、切断して溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を製造する方法において、
（ｉ）前記プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている受け型をノズルに近接するように移動する工程、
（ｉｉ）前記可塑化装置内の溶融プラスチックの一部をノズルから流出し前記受け型に接触させて、前記溶融プラスチックの一部を受け型で加熱しながら保持する工程、
（ｉｉｉ）前記受け型を移動させながら前記可塑化装置内の溶融プラスチックを加圧して流出させ、切断して受け型内に溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を得る工程
を有することを特徴とする。

以下に図面に基づいて本実施例２を説明する。

図３は、本発明のプラスチック光学素子用中間体の製造方法の他の実施態様を示す工程図である。

プラスチック光学素子用中間体の製造装置は、実施例１に示した製造装置と同様のものを使用する。本実施例２の製造方法においては、工程（ｉ）と（ｉｉ）が、実施例１の製造方法の工程と相違する。

（ｉ）前記プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている受け型をノズルに近接するように移動する工程について説明する。

本実施例では、光学素子用プラスチック原料としてＺＥＯＮＥＸ（登録商標）を使用する。

まず、図３（ａ）に示すように、実施例１と同様に、プラスチック光学素子用中間体の製造装置に、受け型１を図示しない搬送装置によってノズル２０の流出口中心軸と受け型１の鏡面３の中心軸が一致するように、駆動機構２に配置する。このときの受け型１は、駆動機構２に配置前にＺＥＯＮＥＸ（登録商標）のガラス転移点（Ｔｇ）１３７℃以上の温度に加熱しておく。

次に、図３（ｂ）に示すように、実施例１と同様に、プラスチックペレット原料をインラインスクリュー式可塑化装置３０に供給して溶融させる。プラスチックペレット原料をシリンダ５で加熱しつつ、スクリュー４を移動方向に加圧しながら回転させ、ノズル２０とシリンダ５内の溶融プラスチック６を計量する。

次に、図３（ｃ）に示すように、実施例１と同様に、スクリュー４を矢印の方向に移動させて、ノズル２０内の溶融プラスチック６を昇圧させる。

本実施例では、プラスチック光学素子用中間体の製作に必要なスクリュー４の移動量２０ｍｍに対して、スクリュー４を２ｍｍ移動させて、溶融プラスチック６の圧力を昇圧した。ここでは、スクリュー４の移動量を位置制御しているが、スクリュー４に配置した圧力測定機や、ノズル２０に圧力測定機を配置して、ノズル２０内の溶融プラスチック６の圧力が任意の圧力になるように、スクリュー４を移動させても良い。

次に、図３（ｄ）に示すように、溶融プラスチック６の流出を防止するブロック７は閉じた状態で、受け型１を駆動機構２によって、矢印の方向にノズル２０に近接するように移動させる。受け型１は、プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている。

本実施例では、受け型１とノズル２０の近接状態は、溶融プラスチック６の流出を防止するブロック７が、駆動機構８で移動したときに受け型１やノズル２０と接触しない範囲で最も近接するのが好ましい。また、工程（ｉｉ）で、ノズル２０より流出した溶融プラスチック６と受け型１が接触する範囲内で近接する必要がある。

（ｉｉ）次に、前記可塑化装置内の溶融プラスチックの一部をノズルから流出し前記受け型に接触させて、前記溶融プラスチックの一部を受け型で加熱しながら保持する工程について説明する。

次に、図３（ｅ）に示すように、可塑化装置内の溶融プラスチック６の一部をノズルから受け型１に流出させる。溶融プラスチック６の流出を防止するブロック７を、ノズル２０から駆動機構８で移動させて、ノズル２０の流出口を開放させる。ノズル２０内の溶融プラスチック６は、加圧されているため、ノズル２０流出口より流出する。ノズル２０より流出した溶融プラスチック６の流出量は、ノズルの先端部から０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下流出することが好ましい。

受け型１は、プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されているため、流出した溶融プラスチック６を加熱しながら保持する。これにより、流出した溶融プラスチック６の粘度が高いことによって、脈離やウェルドやしわの外観劣化の発生を防止することができる。

（ｉｉｉ）前記受け型を移動させながら前記可塑化装置内の溶融プラスチックを加圧して流出させ、切断して受け型内に溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を得る工程について説明する。

次に、図３（ｆ）に示すように、実施例１と同様に、スクリュー４を移動させて、ノズル２０とシリンダ５内の溶融プラスチック６を受け型１に流出する。同時に、受け型１を、溶融プラスチック６の流出量に応じて、矢印の方向に移動させる。

本実施例では、プラスチック光学素子用中間体の製作に必要なスクリュー４の移動量は１８ｍｍである。同時に、受け型１を溶融プラスチック６の流出方向に４ｍｍ移動させた。

次に、図３（ｇ）に示すように、実施例１と同様に、カッター９をノズルに向けて侵入させて溶融プラスチック６の切断を行い、受け型内に溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体を得る。

次に、図３（ｈ）に示すように、実施例１と同様に、受け型１とプラスチック光学素子用中間体１０を受け型１の駆動機構２で下方に移動させて、図３（ｉ）に示すように、カッター９を開放して、ノズル２０より退避させた。

次いで、図３（ｊ）に示すように、実施例１と同様に、受け型１を図示しない搬送機構によって、プラスチック光学素子用中間体の製造装置から取り出す。取りだした受け型１を、プラスチック光学素子用中間体の製造装置外でＴｇ以下の温度に冷却して、図２に示すように、脈離やウェルドやしわがないプラスチック光学素子用中間体１０を得ることができた。

（実施例３）
本実施例では、本発明のプラスチック光学素子の製造方法について説明する。

本実施例のプラスチック光学素子の製造方法は、実施例１および実施例２の製造方法により得られた溶融プラスチック塊からなるプラスチック光学素子用中間体およびそれを保持する受け型を、プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている状態で、圧縮成形機内の圧縮成形金型に搬送し、前記プラスチック光学素子用中間体を圧縮成形する方法である。

図４は、本発明のプラスチック光学素子の製造方法の一実施態様を示す工程図である。

本発明によれば、図４に示すように、実施例１および実施例２で取りだした受け型１とプラスチック光学素子用中間体１０を冷却しないで、圧縮成形を行い、プラスチック光学素子を得る方法である。

図４を参照しながら詳細な製造プロセスを説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、受け型１とプラスチック光学素子用中間体１０を、プラスチック光学素子用中間体の製造装置から、図示しない搬送装置によって、受け型保持具１１に設置する。

次に、図４（ｂ）に示すように、胴型１４と上型１２を図示しない駆動装置で受け型に向けて移動させる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、上型１２を加圧装置１５によって移動させて、プラスチック光学素子用中間体１０を塑性変形させながら、加圧・冷却することで、図５に示すプラスチック光学素子１６を得ることができる。

本実施例では、図１または図３より取りだした受け型１とプラスチック光学素子用中間体１０は、大気により冷却されるが、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）のガラス転移点１３７℃より高温で２２０℃以上であった。

また、胴型１４と上型１２は、図示しない予備加熱装置によって、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）のガラス転移点１３７℃より低い温度で１２０℃に保温した。胴型１４と上型１２を移動させた後、上型１２を１０ＭＰａで加圧しながら冷却固化して、図４（ｄ）のように胴型１４と上型１２と受け型１を移動、解放して、図５に示すプラスチック光学素子１６を得ることができた。

このとき、プラスチック光学素子用中間体１０の温度をプラスチックのＴｇ以下に冷却していないため、圧縮成形前に再加熱する必要がなく、生産性を向上させることができる。

また、胴型１４と上型１２の圧縮成形前の温度をプラスチックのＴｇ以上に上げて圧縮成形することで、プラスチックの粘度が低いまま塑性変形可能であり、高い転写性のプラスチック光学素子１６を得ることができる。

（比較例１）
次に、本発明の比較例を図６を参照しながら説明する。

図６（ａ）は、実施例１の 図１（ｂ）と同様に、プラスチックペレット原料をインラインスクリュー式可塑化装置に供給して溶融させた状態である。

本比較例では、実施例１と同じく、受け型１の温度を２７０℃、シリンダ５の温度を２７０℃として、スクリュー４に１０Ｍｐａの圧力をかけながら５０ｒｐｍで回転させて、スクリュー４を移動させたときにノズル２０に突きあたる位置から２０ｍｍ移動した時点で回転を停止させた。その後、ノズル２０内の溶融プラスチック６の圧力を下げるため、スクリュー４にかかる圧力が、３ＭＰａになるまで移動させた。

次に、図６（ｂ）に示すように、溶融プラスチック６の流出を防止するブロック７をノズル２０から駆動機構８で移動させて、ノズル２０の流出口を開放させる。このとき、ノズル２０内の溶融プラスチック６の圧力は事前に下げているため、ノズル２０より溶融プラスチック６の流出は、目視により見られなかった。

次に、図６（ｃ）に示すように、スクリュー４を移動させて、ノズル２０とシリンダ５内の溶融プラスチック６を受け型１に流出する。本比較例では、実施例１と同じく、プラスチック光学素子用中間体の製作に必要なスクリュー４の移動量は２０ｍｍであり、５ｍｍ／ｓで移動させた。

次に、図６（ｄ）に示すように、カッター９をノズル２０に向けて侵入させて溶融プラスチック６の切断を行う。

その後、実施例１と同様に、受け型１とプラスチック光学素子用中間体６を受け型１の駆動機構２で下方に移動させて、カッター９を開放して、ノズル２０より退避させた。ついで受け型１を図示しない搬送機構によって、プラスチック光学素子用中間体の製造装置より取りだし、ノズル２０にブロック７を突き当てることによって、ノズル２０から溶融プラスチック６の流出を防止した。

本比較例によって、得られたプラスチック光学素子用中間体１０は、図７（ａ）に示すように、表面にしわ１７が見られた。これは、溶融プラスチック６が受け型１に流出中に、大気によって冷やされ、表面にスキン層ができることが原因である。流出先端は、受け型１に接触した瞬間に接着せず、その一部が受け型１の鏡面３を移動しながら加熱されて、スキン層の一部が温度上昇によって粘度が下がった時点で接着する。そののち、流出した溶融プラスチック６が積層されていくため、プラスチック光学素子用中間体１０の表面に、流出先端が円弧状にしわ１７として現れる。この外観不良は、プラスチックの粘度が十分低くなければ消えないため、圧縮成形前に、プラスチック中間体１０をＴｇ以上の非常に高い温度に加熱する必要がある。このため、加熱と冷却時間が非常に長くなり、生産性を低下させる。

図６では、ノズル２０と受け型１を近接させない状態で、溶融プラスチック６を受け型１に一度に流出した場合について説明した。

次に、ノズル２０と受け型１を近接させた状態で、溶融プラスチック６を受け型１に一度に流出した場合について説明する。この場合、図６よりノズル２０や受け型１の周囲温度は高くなるが、プラスチック表面にスキン層が形成される。したがって、図６と同様に、図７（ｂ）のように円状のしわ１７がプラスチック光学素子用中間体６の表面に現れる。しわ１７が円状に現れるのは、周囲温度が高いので、スキン層が薄くなり、溶融プラスチック６が受け型１に接着しやすくなったためである。

本発明のプラスチック光学素子用中間体の製造方法は、脈離やウェルドやしわの外観不良を防止したプラスチック光学素子用中間体が得られるので、生産性を向上させたプラスチック光学素子の製造方法に利用することができる。

１ 受け型
３ 鏡面
４ スクリュー
５ シリンダ
６ 溶融プラスチック
７ ブロック
９ カッター
１０ プラスチック光学素子用中間体
１２ 上型
１３ 鏡面
１４ 胴型
１６ プラスチック光学素子
１７ しわ
２０ ノズル
３０ 可塑化装置

Claims (9)

1. プラスチックを可塑化装置で溶融させたプラスチックをノズルから流出させ、プラスチック光学素子用中間体を製造する方法において、
   前記可塑化装置で溶融させたプラスチックをノズルから一定量流出させる工程と、
   前記ノズルから一定量流出させたプラスチックに、前記プラスチックのガラス転移点以上の温度に加熱されている受け型を接触させて、前記プラスチックを加熱しながら一定時間保持する工程と、
   前記一定時間保持する工程の後、前記可塑化装置で溶融させたプラスチックを前記ノズルからさらに流出させるとともに前記受け型を前記プラスチックの流出方向に移動させる工程と、
   を有することを特徴とするプラスチック光学素子用中間体の製造方法。
2. 前記受け型は、前記流出させる工程の前に前記ノズルに近接するように移動させておくことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学素子用中間体の製造方法。
3. 前記ノズルはオープンノズルであって、前記ノズルに突き当てられたブロックを移動させて前記プラスチックを流出させることを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチック光学素子用中間体の製造方法。
4. 前記ノズルから一定量流出させる工程は、前記ノズルから０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下プラスチックを流出させることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のプラスチック光学素子用中間体の製造方法。
5. 前記プラスチックは、前記可塑化装置のスクリューを移動させることにより流出させ、前記プラスチックの流出方向に移動させる工程における前記受け型の移動速度は、前記スクリューの移動速度により調整されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のプラスチック光学素子用中間体の製造方法。
6. 請求項１乃至５いずれか１項記載のプラスチック光学素子用中間体の製造方法により得られたプラスチック光学素子用中間体を用いたことを特徴とするプラスチック光学素子の製造方法。
7. プラスチックを溶融させるための可塑化装置と、
   前記可塑化装置から前記プラスチックを押出すためのスクリューと、
   前記スクリューによって押し出された前記プラスチックを前記可塑化装置から流出させるノズルと、
   前記ノズルに近接する位置から前記プラスチックの流出方向に移動可能な受け型と、を有することを特徴とするプラスチック光学素子用中間体の製造装置。
8. 前記ノズルはオープンノズルであって、前記ノズルに突き当て可能なブロックを有することを特徴とする請求項７記載のプラスチック光学素子用中間体の製造装置。
9. 前記受け型は、前記スクリューの移動速度に応じた移動速度で移動されることを特徴とする請求項７または８記載のプラスチック光学素子用中間体の製造装置。

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