JPH05229837A - 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形面形状の悪化や外観ムラの発生がなく、
成形品の低コスト化が実現でき、容易な離型が連続して
行なえる複合型光学素子成形用金型を得る。 【構成】 金型１は上下動自在に保持され、その外周部
には弾性変形可能な弾性部分２ａを有する弾性部材２が
挿入保持されている。

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、図１０に示す様に、成形された複
合型光学素子を離型しようとしてガラスレンズ基材５１
の外周部に、金型５２から樹脂５３を剥す外力Ｆを加え
ると、樹脂５３と金型５２との界面（Ａ−Ｂ）には図１
１に示すような広い面にわたって分散された剥離力が生
じる。このため、ガラスレンズ基材５１に加える外力Ｆ
にたいし、剥離に効果的な作用をする樹脂５３外周部で
の力は極めて小さくなり剥離が起こりにくい。また、外
力Ｆを大きくして行くとガラスレンズ基材５１が破損し
てしまい離型が出来ない欠点があった。

【０００３】因って、上記欠点を解決すべく以下の様な
方法が提案されている。すなわち、浸漬法，スプレー
法，スピン法およびハケ塗り法等により金型へ離型剤等
の非粘着層を設ける方法が提案されている。また、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、例えば、
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】しかるに、前記各従来
技術には以下の様な欠点がある。すなわち、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する。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欠点
を有する。さらに、ゴミの付着や離型剤を希釈するため
に用いる有機溶剤による作業環境およびその取り扱いに
注意を要する等の欠点を有していた。また、離型を繰り
返すことにより、離型剤が樹脂に移行したり、表面の非
粘着性が経時的に劣化するため、その都度または定期的
に再処理しなればならず、生産効率が低下したり、高価
な金型を多数用意する必要がある。

【０００５】また、樹脂と型材とに温度差を与える方法
では、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欠点を有している。さ
らに、特開昭６０−７６３１９号公報記載の発明でも、
成形サイクルタイムが長くなるという欠点を有してい
た。また、上記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欠点をも有している。

【０００６】因って、本発明は前記各従来技術に鑑みて
開発されたもので、サイクルタイムが長くならず、コス
トをかけず、加工精度を悪化させず、しかも数千個以上
連続して成形する場合に、連続して容易な離型を実現で
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および作用】本発明は、球
面ガラスレンズの少なくとも１つの表面と、所望の形状
を反転させた形状を有する金型との間にエネルギー硬化
型の樹脂を介在させて圧着した状態でエネルギーを照射
して樹脂を硬化させ、硬化させた樹脂を前記金型から離
型する複合型光学素子の製造方法において、前記金型の
成形面の光学有効径外外周部に着脱可能な弾性部材を設
け、該弾性部材へ前記樹脂の光学有効径外外周部を接触
させて樹脂を硬化させた後、前記弾性部材を変形させて
樹脂と金型とを剥離する方法である。

【０００８】また、球面ガラスレンズの少なくとも１つ
の表面と、所望の形状を反転させた形状を有する金型と
の間にエネルギー硬化型の樹脂を介在させて圧着した状
態でエネルギーを照射して樹脂を硬化させ、硬化させた
樹脂を前記金型から離型して複合型光学素子を成形する
複合型光学素子成形用金型において、前記金型の成形面
の光学有効径外外周部に着脱可能な弾性部材を設けて構
成したものである。

【０００９】図１および図２は本発明の概念図である。
本発明では、図１に示す様に、金型１の外周に弾性部材
２を設ける事により、金型１における成形面の有効径内
形状を変形させる事なく、有効径外外周部のみを弾性変
形させる事ができる。弾性部材２を設けた場合、まず弾
性部材２に外力Ｆｃを与えると弾性部分２ａは金型１の
成形面の有効径外外周部の曲率を変化させるように変形
し、図２に示す様に樹脂３端部に剥離が生ずる。

【００１０】このとき外力Ｆｃは、弾性部分２ａと樹脂
３との界面のみに集中し、更に樹脂３端部で最大となる
ため、容易に部分剥離が生じることになる。ここで、弾
性部分２ａの樹脂３との接触面に離型処理（離型層の形
成）がされていれば剥離が起こり、比較的破損し易い樹
脂３外周部の薄肉部３ａの破損を防げ、さらに低い表面
エネルギー（水に対する接触角が７０°以上）のため薄
肉部３ａ自体を減少させることが出来る。

【００１１】部分剥離が発生することにより、金型１と
樹脂３とはオプティカル・コンタクトから開放されてい
るため、基材４に外力Ｆｂを与えると極めて容易に金型
１と樹脂３との剥離が起こるのである。弾性部分２ａは
弾性変形させているため、弾性部分２ａと樹脂３とが完
全に剥離すると再び元の形状に戻り、何度でも繰り返し
同じ作用を起こすことが出来、原理的には半永久的に安
定して容易な離型を行なう事が出来る。

【００１２】なお、弾性部分および弾性部材は弾性変形
するものであれば、金属，樹脂等の様々な材料を用いる
事ができ、特に金属等の一般には剛体と考えられている
ものでも薄肉の形状をもたせる事で弾性変形を可能にす
る事ができるのである。また、樹脂を用いる場合、樹脂
自体に低表面エネルギーの樹脂例えば４フッ化エチレ
ン，ポリアセタール等を用いれば、表面処理をしたのと
同等の効果を得ることが出来る。

【００１３】さらに、離型を繰り返し行なううちに、弾
性部材が塑性変形により元の形状に十分戻らなくなった
り、弾性部材の離型処理面が劣化したり、離型剤が成形
品に僅かずつ移行して十分な離型効果がなくなった場合
には、弾性部材ごと交換したり、再度離型処理したりす
る事で対応することが出来る。

【００１４】

【実施例１】図３〜図５は本実施例を示し、図３は断面
図、図４および図５は成形工程を示す断面図である。材
質ＰＤ５５５（商品名：大同特殊鋼株式会社製）から成
る金型１１は上下動自在に保持され、その外周部には弾
性変形可能な薄肉部１２ａが一体に形成された真鍮製の
スリーブ１２が挿入されており、金型１１の成形面１１
ａの光学有効径外外周縁部と薄肉部１２ａとが連続した
成形面となる様に保持されている。

【００１５】金型２の下方には同一軸線上に球面研磨さ
れたガラス基材１３（以下、基材と言う）が配設されて
いる。金型１１と基材１３との間にウレタンアクリレー
ト系紫外線硬化型樹脂１４（以下、樹脂と言う）を介在
させ金型１１，基材１３および樹脂１４は密着してい
る。基材１３の外周部上方には該外周部の当接するスト
ッパ１５が設けられている。

【００１６】以上の構成から成る金型を用いての離型方
法は、まず、光学硝材ＢＫ７により形成された基材１３
の上面に供給装置１６より樹脂１４を必要量吐出する
（図４参照）。基材１３の上面は予め樹脂１４との密着
性を向上させるためにシランカップリング剤ＫＢＭ−５
０３（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％に希釈した液で処理し、８０℃で２０分間
乾燥されている。

【００１７】次に、金型１１を下降させ基材１３に近づ
けることにより樹脂１４を広げ、樹脂１４が所望の厚さ
になった位置で停止する。この時、樹脂１４の最外周部
１４ａは金型１１の成形面１１ａの光学有効径外外周縁
部に設けられたスリーブ１２の弾性部材１２ａと接する
ように樹脂１４の吐出量を決定する。

【００１８】この状態で基材１３の下方より紫外線を照
射して樹脂１４を硬化させる。これにより、金型１１，
基材１３および樹脂１４が密着した密着体が形成される
（図３参照）。次に、スリーブ１２を金型１１に沿って
上方へスライドさせる。スリーブ１２の弾性部分１２ａ
は最外周でのみスリーブ１２とつながっている為、樹脂
最外周１４ａに剥離力が集中し、弾性部分１２ａは上方
にたわむように変形する。これにより樹脂１４の端部と
弾性部分１２ａとの界面に剥離が生じる（図３および図
２参照）。

【００１９】次に金型１１を上昇させると、基材１３の
外周部がストッパ１５に当接する。そして、樹脂１４の
最外周１４ａのストッパ１５に最も近い部分に応力集中
が生じ、この部分はすでに剥離が生じているため、容易
かつ瞬時に金型１１より基材１３と樹脂１４との密着体
である複合型光学素子が離型される（図５参照）。

【００２０】本実施例によれば、金型１１の成形面１１
ａに離型処理を施さずに、連続して数千個以上の離型が
容易に実施できる。

【００２１】尚、本実施例では弾性部分にスリーブ全周
に薄肉の形状を用いたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、ストッパー付近のみ薄肉部を形成すること
も可能である。また、材質も弾性を有する材料ならば、
樹脂でも金属でも同様の効果が得られる。さらに、金型
の構成によっては、金型の上に樹脂をたらし、その上に
基材を載せる様にしてもよい。

【００２２】

【実施例２】本実施例は、前記実施例１における金型１
１に挿入保持される真鍮製のスリーブ１２を廃止し、代
わりにテフロン繊維含有のデルリン（商品面：Ｄｕｐｏ
ｎｔ社製、水に対する接触角がほぼ９０°）を材質とし
て同一形状に形成したスリーブを用いた点が異なり、他
の構成は同一な構成であり、構成の説明を省略する。

【００２３】本実施例の作用は、前記実施例１と同様な
作用であり、作用の説明を省略する。

【００２４】本実施例によれば、前記実施例１と同様な
効果が得られるとともに、デルリン等の表面エネルギー
の小さい材質を用いる事で、更に離型の効果が向上す
る。

【００２５】尚、本実施例ではスリーブの材質にデルリ
ンを用いたが、表面エネルギーの小さな材質であれば、
デルリン以外のポリアセタール樹脂（ポリアセタール樹
脂のグレードにより水に対しての接触角は異なるが、ほ
ぼ７０°以上のものが選択される）や４フッ化エチレン
（水に対しての接触角が１１０°）等を用いることがで
きる。

【００２６】

【実施例３】図６〜図８は本実施例を示し、図６は斜視
図、図７は断面図、図８は半截断面図である。２１はア
ルミ板のプレス加工により作成された弾性部分で、この
弾性部分２１は略円筒形状をしており、その下部は先細
りに形成されている。弾性部分２１は金型に挿入保持さ
れる適宜な材質（アルミや真鍮等の金属および樹脂等）
のスリーブ２２へ接着されている。弾性部分２１の樹脂
と接する面にはテフロン処理（表面にフッ素樹脂を焼き
付ける処理）が施されている。以下、前記実施例１と同
様な構成・作用であり、構成・作用の説明を省略する。

【００２７】本実施例によれば、前記実施例２と同様な
効果が得られるとともに、スリーブの加工がより容易に
できる。

【００２８】尚、本実施例では弾性部分２１をアルミで
作成したが、これに限定されるものではなく、他の金属
や樹脂材料を用いてもよい。また、弾性部分２１とスリ
ーブ２２との結合は、接着に限定するものではなく、カ
シメ，ネジ止めおよびその他の機械的な結合方法でもよ
い。

【００２９】さらに、前記各実施例においては紫外線硬
化型樹脂を用いたが、本発明はこれに限定するものでは
なく、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、同様な効果が得ら
れる。また、前記各実施例では樹脂と金型とを剥離させ
るためにストッパを１ケ所だけに設けているのが、本発
明はこれに限定するものではなく、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ることができ、
同様な効果が得られる。 さらに、図９に示す様に、弾
性部分２ａ（２１）および金型１１の形状を工夫し、金
型１１とスリーブ１２（２２）との隙間に樹脂が侵入す
るのを防ぐ対策等は本発明に対して有効であり、特許請
求の範囲を限定するものではない。

【００３０】

【比較例１】本発明の比較例として、金型の光学有効径
外外周部が光学有効面と同様に鏡面加工を施されるとと
もに、弾性部材および弾性部分が設けられておらず、離
型処理が施されていない金型を用いて、本発明と同様な
金型，基材および樹脂の密着体を形成し、本発明と同様
なストッパを用いた離型を実施したところ、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。

【００３１】

【比較例２】本発明の比較例として、金型の光学有効径
外外周部に離型剤処理した金型を用いて本発明と同様な
金型，基材および樹脂の密着体を形成し、本発明と同様
なストッパを用いた離型を実施したところ、数十個前後
で容易な離型ができなくなり、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。

【００３２】

【比較例３】本発明の比較例として、金型の全面に離型
剤処理した金型を用いて本発明と同様な金型，基材およ
び樹脂の密着体を形成し、本発明と同様なストッパを用
いた離型を実施したところ、成形品の光学面にヒケが生
じてしまい、所望の表面形状を得る事が出来なかった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る複合型
光学素子の離型方法および複合型光学素子成形用金型に
よれば、成形中の樹脂のヒケによる成形面形状の悪化
や、離型処理ムラによる成形面の外観ムラの発生がな
い。また、成形毎に温度変化や超音波等の長時間の外的
負荷を与える必要がないので、成形サイクルタイムが短
くなり、成形設備も簡単な構造であるため、成形品の低
コスト化が実現できる。さらに、数千個以上成形する場
合には、容易な離型が連続して可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念図である。

【図２】本発明の概念図である。

【図３】実施例１を示す断面図である。

【図４】実施例１の成形工程を示す断面図である。

【図５】実施例１の成形工程を示す断面図である。

【図６】実施例３を示す斜視図である。

【図７】実施例３を示す断面図である。

【図８】実施例３を示す半截断面図である。

【図９】本発明の変形例を示す部分断面図である。

【図１０】従来例を示す断面図である。

【図１１】従来例を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 金型 ２ 弾性部材 ２ａ 弾性部分 ３ 樹脂 ４ 基材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球面ガラスレンズの少なくとも１つの表
   面と、所望の形状を反転させた形状を有する金型との間
   にエネルギー硬化型の樹脂を介在させて圧着した状態で
   エネルギーを照射して樹脂を硬化させ、硬化させた樹脂
   を前記金型から離型する複合型光学素子の製造方法にお
   いて、前記金型の成形面の光学有効径外外周部に着脱可
   能な弾性部材を設け、該弾性部材へ前記樹脂の光学有効
   径外外周部を接触させて樹脂を硬化させた後、前記弾性
   部材を変形させて樹脂と金型とを剥離することを特徴と
   する複合型光学素子の離型方法。
2. 【請求項２】 球面ガラスレンズの少なくとも１つの表
   面と、所望の形状を反転させた形状を有する金型との間
   にエネルギー硬化型の樹脂を介在させて圧着した状態で
   エネルギーを照射して樹脂を硬化させ、硬化させた樹脂
   を前記金型から離型して複合型光学素子を成形する複合
   型光学素子成形用金型において、前記金型の成形面の光
   学有効径外外周部に着脱可能な弾性部材を設けて構成し
   たことを特徴とする複合型光学素子成形用金型。