JPH0647757A

JPH0647757A - 複合型光学素子の製造方法及び装置

Info

Publication number: JPH0647757A
Application number: JP4225254A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Nagayama; 典光永山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1994-02-22

Abstract

(57)【要約】【目的】樹脂への金型の接触を気泡発生がなく、高速
で行う。【構成】光学基材１上に紫外線硬化型樹脂２を吐出
し、パルスモーター１２の駆動で金型４を樹脂２に接近
させ、その後、樹脂を押圧し、押圧状態でＵＶ照射ラン
プ９により樹脂を硬化させる。投光部７ａ，受光部７ｂ
が樹脂２の高さを検出し、検出値に基づいてコントロー
ラ８がパルスモーター１２を高速で下降させて金型４を
樹脂２に臨ませ、その後、低速で金型４を下降し、気泡
混入のない押圧成形を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガラスまたはプラスチッ
ク材料にて形成された光学素子の基材と、この基材表面
に積層された合成樹脂層からなる複合型光学素子の製造
方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスまたはプラスチックからなる光学
基材の表面に、合成樹脂層からなる非球面形状を形成し
た複合型光学素子が開発され、使用されている。図９は
この複合型光学素子を製造するため、特開平３−２０８
６１５号公報に記載された装置を示す。その嵌合部内径
中心とベル部１０１の径中心が一致するように胴型１０
０とベル部１０１とが同時加工により作製されると共
に、ベル部１０１の端部は胴型１００の嵌合部内径中心
軸と垂直に加工されている。そして胴型１００は胴型支
持部１０２を介して、ガイド１０３，１０４によって左
右に移動可能で摺動可能な摺動台１０５に固定されてい
る。この摺動台１０５の左右移動はシリンダー１０６に
より行われる。一方、胴型１００内に嵌合するベルホル
ダー１１０と金型１２０はそれぞれシリンダー１１１，
１２１により上下動する。このシリンダー１１１，１２
１はそれぞれシリンダー支持部１１２，１２２を介して
支持板１３０に取り付けられている。また、ベルホルダ
ー１１０、金型１２０と胴型１００との嵌合のクリアラ
ンスは１０μｍ前後に調整されていると共に、ベルホル
ダー１１０と金型１２０の胴型１００への挿入を円滑に
行うため、胴型１００とベルホルダー１１０の同軸度お
よび胴型１００と金型１２０の同軸度は可能な限り抑え
込まれている。

【０００３】図９は、以上のような構成の初期状態を示
し、胴型１００はベルホルダー１１０の下部で同軸上に
対向し、シリンダー１１１が上昇しているため胴型１０
０とベルホルダー１１０は嵌合していない。この状態で
光硬化型樹脂１４０が中心部に吐出されているガラス基
材１４１を胴型１００内部のベル部１０１に載せる。次
にシリンダー１１１を駆動し、ベルホルダー１１０を下
降させて胴型１００と嵌合させる。そして、ベル部１０
１および１１３にガラス基材１４１が挟まれると求芯作
用によりガラス基材１４１の光学芯と胴型１００の嵌合
部内径中心軸が一致する。その後、シリンダー１２１を
駆動し、金型１２０を胴型１００内に下降させることに
より金型１２０を胴型１００内に嵌合させる。このシリ
ンダー１２１は金型１２０の成形面によって所望の樹脂
層を形成した時点で停止する。この後、ガラス基材１４
１側から紫外線照射装置からの紫外線を照射し樹脂１４
０を硬化させた後、シリンダー１２１を逆駆動させるこ
とで金型１２０を胴型１００から外し、さらに金型１２
０からガラス基材１４１と樹脂１４０の密着体を離型す
ることでガラス基材１４１と樹脂層１４０からなる複合
型光学素子を製造する。

【０００４】この場合、金型１２０の上下動の駆動をパ
ルスモータにより行うことが成されている（特願平３−
１７０６６５号明細書）。これらの一連の工程中の樹脂
と金型１２０が接触する時点での金型１２０の降下速度
と気泡混入率との相関関係は、特公昭６２−２０２３４
号公報に記載されている。表１は同公報に記載された表
である。この表はレンズ接合に関するものであるが、樹
脂に接触する部材が、ある曲率を持ったレンズなのか金
型なのかの単なる選択事項であり、このため、複合型光
学素子の製法にも適用できる。表１から判るように、接
触する際の金型の移動速度が早い程、気泡混入率が高
く、この値を２％程度に抑え込むためには接触時の移動
速度を０．０５ｍｍ／ｓｅｃ．以下にする必要がある。

【０００５】

【表１】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した特開平３−２
０８６１５号公報は金型の上下動をシリンダーにより行
っており、このシリンダーは空気圧若しくは油圧を用い
た圧力制御装置の一種である。ところで金型と樹脂とが
接触する過程においては、接触時の気泡の発生を抑制す
る必要がある。気泡は光学性能を劣化させるためであ
り、この気泡の発生を防止するには基材表面に吐出され
た樹脂と金型との接触速度が重要な要素になる（表１参
照）。しかしながら、特開平３−２０８６１５号公報の
装置に使用されているシリンダーでは、適正な接触速度
を満足できる設定はできないものとなっている。

【０００７】これに対し、特願平３−１７０６６５号明
細書記載のパルスモータは適正な接触速度を満足できる
特性を有している。すなわち金型と樹脂とが接触する直
前までは高速度で移動した後、０．０５ｍｍ／ｓｅｃ．
などの超低速で移動することができる。ところが、この
速度の切り替えポイントを樹脂の頂の直前までに設定し
たとしても、樹脂は粘性流体であるので、その頂は経時
的に低くなり速度が切り替わるポイントでの金型と樹脂
との間隔が広がってしまう。この間隔が広がれば広がる
程、サイクルタイムが長くなって生産性の観点から非常
に不利である。

【０００８】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みて開発されたもので、適正な金型の移動速度の設定に
より接触時の気泡の発生が防止できると共に、必要のな
い部分における金型の超低速移動をなくし、サイクルタ
イムの短縮化が可能な複合型光学素子の製造方法とその
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の複合
型光学素子の製造方法は、光学基材の表面または金型の
成形面にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、光学軸に沿っ
て移動した金型の成形面により前記樹脂を押圧した後、
樹脂を硬化させて基材と樹脂層からなる複合型光学素子
を製造する方法において、前記吐出された樹脂の高さを
検出し、この検出値に基づいて前記金型の移動速度を制
御することを特徴とする。この製造方法に実施される本
発明の製造装置は、光学基材と金型とを光学軸を一致さ
せた状態で対向保持する保持手段と、この保持手段で保
持された基材または金型の少なくともいずれか一方を対
向方向に移動させる移動手段と、基材または金型上に吐
出された樹脂の外形を検出する検出手段と、この検出手
段の検出に基づいて前記移動手段の速度制御を行う制御
手段とを具備することを特徴とする。

【００１０】上記構成では、樹脂の高さを検出した検出
値に基づいて、金型を樹脂に高速で接近させ、その後、
気泡が発生しない程度の速度に切り替えるため、サイク
ルタイムを短縮化できる。

【００１１】

【実施例１】図１は本発明の実施例１を示し、ガラス、
プラスチックなどからなる光学基材１上には紫外線硬化
型樹脂２が塗布されており、この基材１が芯出し機構
（図示省略）により芯出しが行われた状態で保持台３上
に保持されている。金型４は保持台３に対向すると共
に、保持台３と中心軸が一致した状態でＬアングル６に
固定されている。１２はモータースピードコントローラ
８により速度制御されるパルスモーターであり、このパ
ルスモータ１２の回転軸１２ａにカップリング１４を介
してボールネジ１３が接続されている。ボールネジ１３
には回転力を直進力に変換するナット１５が螺合されて
おり、このナット１５に前記Ｌアングル６が取り付けら
れており、ボールネジ１３の回転により金型４が上下動
する。基材１の外周近傍にはレーザー形センサ７が投光
部７ａと受光部７ｂに分離した形態で配置され、モータ
ースピードコントローラ８に接続されている。また、保
持台３の下方にはＵＶ照射ランプ９が配置されている。

【００１２】以上のような構成で複合型光学素子を製造
する工程を図２ないし図４により説明する。まず、金型
４が下降する直前にレーザー形センサ７により樹脂２の
高さを検出する（図２参照）。この検出によりモータス
ピードコントローラ８がパルスモーター１２を高速駆動
し、検出した高さよりも上方の位置（例えば０．０５ｍ
ｍ上方）まで金型４を高速（例えば１５０ｍｍ／ｓｅ
ｃ．）で降下させる（図３参照）。そして、この位置ま
で金型４が降下した後、モータースピードコントローラ
８は金型４が樹脂２と接触したときに気泡が樹脂２中に
混入しない速度（例えば０．０５ｍｍ／ｓｅｃ．）とな
るようにパルスモーター１２の駆動を切り替える。そし
て、例えば金型４が１秒間下降して樹脂２と接触する。
接触した後は金型４と基材１面頂との間隔が所望の値に
なるまで適当な速度（例えば０．５ｍｍ／ｓｅｃ．）で
降下させ、樹脂２を径方向に広げ、樹脂層１０を形成す
る（図４参照）。その後、基材１の下方からＵＶ照射ラ
ンプ９により紫外線を照射し、樹脂２を硬化させる。こ
の硬化完了後、金型４を基材１と樹脂２とが密着した成
形品１１から離型し、金型４が初期の位置に復帰して、
一連の製造の工程を終了する。

【００１３】このような本実施例では金型が低速で作動
する部分が極めて少なくなるため、短いサイクルタイム
での製造が可能となると共に、樹脂に気泡が混入するこ
ともなくなる。

【００１４】ところで、使用する紫外線硬化型樹脂がさ
らに粘度が低い材料あるいは雰囲気温度が高い等の理由
により基材１上に吐出された樹脂の高さの変化が早い場
合は上述のように金型４を降下させる直前にレーザー形
センサ７で樹脂高さを測定しても、金型が降下する間に
樹脂高さが低くなって、低速で動作する時間が長くな
る。この場合には、実際の各種条件における樹脂高さの
低下速度を予め測定し、センサ７で検出した位置（例え
ば−０．０５ｍｍ）までの距離と低下分を加えた位置を
コンピュータで算出し、その位置で速度を切り替えて降
下させる。そして低速で下降して１秒後に樹脂と接触さ
せることにより、上述と同様な製造が可能となる。

【００１５】

【実施例２】図５は本発明の実施例２を示し、実施例１
と同一の要素は同一の符号で対応させてある。本実施例
では、金型４上に紫外線硬化型樹脂２が吐出され、その
上方には基材１が保持台３に芯出しされた状態で吸着さ
れている。金型４は保持台３に対向すると共に、保持台
３と中心軸を一致した状態でＬアングル６に固定されて
いる。パルスモータ１２はモータースピードコントロー
ラ８により速度制御されており、このパルスモーター１
２の回転軸１２ａにはカップリング１４を介してボール
ネジ１３が接続されている。ボールネジ１３には回転力
を直進力に変換するナット１５が螺合されており、この
ナット１５にはＬアングル６が固定されて、ボールネジ
１３の回転により金型４が上下動する。基材１の外周近
傍にはレーザー形センサ７が投光部７ａと受光部７ｂに
分離した形で配置されており、このセンサ７はスピード
コントローラ８に接続されている。本実施例において、
このセンサ７は上下方向に微動できるようになってい
る。

【００１６】以上のような構成で複合型光学素子を製造
する工程を図６ないし図８により説明する。まず、基材
１が芯出され、吸着された状態で、センサ７を上下動さ
せ、センサ光が基材１により遮光される位置を検出し
（図７参照）、この位置から、例えば０．０５ｍｍ下方
にセンサ７を下降させる（図８参照）。次に紫外線硬化
型樹脂２が吐出されている金型４を高速で上昇させ、金
型４上の樹脂２によりセンサ光が遮られる点で停止させ
る（図９参照）。こうすることにより、樹脂面頂と金型
面頂との間隔が０．０５ｍｍに保つことができる。その
後、基材１と樹脂２とが接触する際に気泡が樹脂２中に
混入しない速度（０．０５ｍｍ／ｓｅｃ．）にパルスモ
ータ１２を切り替え、１秒間上昇して基材１と樹脂２と
を接触させる。接触した後は金型４と基材１面頂との間
隔が所望の値になるまで、適当な速度でさらに上昇さ
せ、樹脂２を径方向に広げ、樹脂層を形成する。

【００１７】その後基材１上方からＵＶ照射ランプ９に
より紫外線を照射し、樹脂２を硬化させる。硬化完了
後、基材１と樹脂２とが密着した成形品から金型４を離
型し、金型４が初期の位置に復帰して一連の工程を終了
する。このような本実施例によれば、実施例１と同様な
効果を有するのに加えて、凸面の成形においても適用す
ることできる効果がある。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、金型が樹脂と接触した
ときに気泡が樹脂中に混入しない速度に切り替えること
により、気泡の混入を防止するため、複合型光学素子の
光学性能の劣化を防止することができる。また、基材、
金型の曲率が変動して樹脂高さが変化しても、常に最適
なサイクルタイムで金型を下降させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の側面図。

【図２】実施例１の作動を示す側面図。

【図３】実施例１の作動を示す側面図。

【図４】実施例１の作動を示す側面図。

【図５】本発明の実施例２の側面図。

【図６】実施例２の作動を示す側面図。

【図７】実施例２の作動を示す側面図。

【図８】実施例２の作動を示す側面図。

【図９】従来装置の側面図。

【符号の説明】

１基材２紫外線硬化型樹脂４金型７センサ８モータースピードコントローラ９ＵＶ照射ランプ１２パルスモータ１３ボールネジ１５ナット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学基材の表面または金型の成形面にエ
ネルギー硬化型樹脂を吐出し、光学軸に沿って移動した
金型の成形面により前記樹脂を押圧した後、樹脂を硬化
させて基材と樹脂層からなる複合型光学素子を製造する
方法において、前記吐出された樹脂の高さを検出し、こ
の検出値に基づいて前記金型の移動速度を制御すること
を特徴とする複合型光学素子の製造方法。
【請求項２】光学基材と金型とを光学軸を一致させた
状態で対向保持する保持手段と、この保持手段で保持さ
れた基材または金型の少なくともいずれか一方を対向方
向に移動させる移動手段と、基材または金型上に吐出さ
れた樹脂の外形を検出する検出手段と、この検出手段の
検出に基づいて前記移動手段の速度制御を行う制御手段
とを具備することを特徴とする複合型光学素子の製造装
置。