JPH072542A

JPH072542A - 複合型光学素子成形用金型

Info

Publication number: JPH072542A
Application number: JP22525992A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Matsuo; 大介松尾
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】光学素子成形面が光学的に良好で、成形サイ
クルタイムが短く、成形装置が複雑にならず、低コスト
にして、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も、安全に連続して容易な離型を実
現する。【構成】所望の形状を反転させた成形面２ａを有する
金型２を設ける。この金型２の外周にスリーブ４を備
え、スリーブ４の成形面側の端面４ａに、フッ化物また
はケイ素化合物を単体または組み合わせて分散させた金
属メッキを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合型光学素子成形用
金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複合型光学素子の成形において、
金型を樹脂から離型する際に離型を容易にする方法とし
ては、離型剤等の非粘着層を金型に設けることが一般的
である。例えば、特開昭６０−７３８１６号公報には、
金型に離型剤を浸漬法、スプレー法、スピン法またはハ
ケ塗り法等により塗布する方法が開示されている。

【０００３】また、非粘着層を形成する方法と異なる方
法としては、以下のような方法がある。例えば、特開昭
５４−６００６号公報には、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開
示されている。また、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
法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の技
術には、次のような欠点があった。すなわち、特開昭６
０−７３８１６号公報記載の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
ムラが発生してしまった。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
するとともに、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。さらに、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
に再処理しなければならず、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った。

【０００５】また、特開昭５４−６００６号公報記載の
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かかるという欠点を有してお
り、特開昭６０−７６３１９号公報記載の方法でも、成
形サイクルタイムが長くかかるという欠点を有してい
た。さらに、これら二つの方法は、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も有していた。

【０００６】本発明は、前記従来技術の欠点に鑑みてな
されたもので、光学素子成形面が光学的に良好で、成形
サイクルタイムが短く、成形装置が複雑にならず、低コ
ストにして、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も、安全に連続して容易な離型
を実現できる複合型光学素子成形用金型を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、所望の形状を反転させた成形面を有する
金型を有し、この金型の外周にスリーブを備え、スリー
ブの成形面側端面に、フッ化物またはケイ素化合物を単
体または組み合わせて分散させた金属メッキを施して複
合型光学素子成形用金型を構成した。

【０００８】

【作用】前記従来技術では、図７に示すように、ガラス
基材（レンズ）１の外周部の一箇所に、金型２から樹脂
３を剥す外力Ｆを加えると、樹脂３と金型２との界面
（Ａ−Ｂ）には、図８に示すように、広い範囲にわたっ
て分散された剥離力が生じる。このため、ガラス基材１
に加える外力Ｆに対し、剥離に効果的に作用する樹脂３
外周部（界面Ｂ側）での力は極めて小さくなり、剥離が
起こりにくい。一方、完全に剥離させるために外力Ｆを
大きくしていくと、ガラス基材１が破損してしまい、離
型ができないことになる。さらに、図７に示すように、
樹脂３の外周部は、樹脂３の表面張力により断面が弓状
になり、弓状部３ａを形成する。この弓状部３ａは、樹
脂３の硬化収縮に伴ってその端部が薄肉となり、薄肉部
３ｂを形成し、他の部分に比べて比較的破損し易くな
る。

【０００９】これに対し、本発明では、図１に示すよう
に、金型２の外周にスリーブ４を設けることにより、金
型２における成形面２ａの有効径内形状を変形させるこ
となく、有効径外外周部のみを摺動させることができ
る。

【００１０】スリーブ４を設けた場合、図２に示すよう
に、まずスリーブ４に外力Ｆｃを与えると、樹脂３の外
周部に剥離が生じる。このとき、外力Ｆｃは、スリーブ
４の端面４ａと樹脂３との界面にのみ集中するため、部
分剥離が生じることになる。また、スリーブ４の端面４
ａに施されたフッ化物分散金属メッキまたはケイ素化合
物分散金属メッキの表面エネルギーは低いため、前記弓
状部３ａの薄肉部３ｂ自体を小さくすることができると
ともに、樹脂３の表面張力および収縮固化にて形成され
た弓状部３ａの薄肉部３ｂを破損せずに、スリーブ４の
みを容易に部分剥離することができる。

【００１１】部分剥離が発生することにより、金型２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、ガラス基材１に外力Ｆｂを与えると極めて容易
に金型２と樹脂３との剥離が起こる。スリーブ４は、摺
動させているだけのため、スリーブ４の端面４ａと樹脂
３が完全に剥離し、離型が終了すれば再び元の位置に戻
し、何度でも繰り返し同じ作用を起こすことができ、原
理的には半永久的に安定して容易な離型を行うことがで
きる。

【００１２】なお、図３に示すように、スリーブ４の端
面４ａには、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ化
物（またはケイ素化合物）５を分散させた金属メッキ６
が施されており、ランダムにフッ化物（またはケイ素化
合物）５が露出している。

【００１３】フッ化物（またはケイ素化合物）５は金属
により物理的に固定されているため、外力が働いてもフ
ッ化物（またはケイ素化合物）５が脱落することはほと
んどなく、長い期間にわたって安定して良好な離型性を
得ることができる。また、長期的に使用したとき、表面
に露出するフッ化物（またはケイ素化合物）５の量が、
脱落等により減少しても、フッ化物（またはケイ素化合
物）５は金属中にほぼ均一に分散しているため、金属メ
ッキ６表面を微少量研磨することにより、初期と同等の
良離型性表面を得ることができる。ここで、スリーブ４
を金型２から取り外すことは容易なため、スリーブ４ご
と交換することができ、生産性を低下させることがな
い。さらに、金型２の成形面にはメッキを施す必要がな
いため、光学有効面の表面粗さを増大させることもな
い。

【００１４】

【実施例１】（構成）図４、図５および図６は、それぞれ本発明の実
施例１の成形用金型を用いた複合型光学素子の成形工程
を示す縦断面図である。

【００１５】金型２（商品名；ＰＤ５５５、大同特殊鋼
（株）製）は上下動自在に保持されており、その外周部
には、成形面２ａの光学有効径外で、金型２に沿って上
下に摺動可能な真鍮製のスリーブ４が外嵌されている。
スリーブ４の端面４ａには、ＰＴＦＥ分散燐ニッケルメ
ッキとして、カニフロンメッキ（日本カニゼン（株）の
商品名）の高撥水グレードが処理されている。

【００１６】（作用）このような構成の複合型光学素子
成形用金型を用いて成形を行うには、まず、図４に示す
ように、光学硝材ＢＫ７により形成され球面研磨された
ガラス基材１の上面に、ウレタンアクリレート系紫外線
硬化型の樹脂３をディスペンサー７から必要量吐出す
る。ガラス基材１の上面は、予め樹脂３との密着性を向
上させるためにシランカップリング剤（商品名；ＫＢＭ
−５０３、信越化学工業（株）製）をエタノールにて１
重量％に希釈した液で処理し、１００℃で５分間乾燥さ
れている。

【００１７】次に、図５に示すように、ガラス基材１と
同一軸線状に配設した金型２を下降させ、ガラス基材１
に近付けることにより樹脂３を押し広げ、樹脂３が所望
の厚さになった位置で停止する。このとき、樹脂３の吐
出量は、樹脂３の最外周部がスリーブ４の端面４ａと接
するような量に決定する。この状態で、ガラス基材１の
下方より紫外線を照射して樹脂３を硬化させる。これに
より、金型２、樹脂３およびガラス基材１が密着した密
着体が形成される。

【００１８】その後、スリーブ４を金型２に沿って上方
へスライドさせる。前記密着体自身は、金型２により固
定されたままのため、樹脂３の最外周部にのみ剥離力が
かかり、スリーブ４の端面４ａは良好な非粘着性を持つ
ため、樹脂３の最外周部とスリーブ４の端面４ａとの界
面に容易に剥離が生じる。

【００１９】次に、図６に示すように、金型２を上昇さ
せると、ガラス基材１の外周部上方に設けたストッパ８
にガラス基材１の外周部が当接する。そして、樹脂３の
最外周部のストッパ８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
瞬時にして金型２よりガラス基材１と樹脂３との密着体
である複合型光学素子が離型される。

【００２０】（効果）本実施例によれば、金型２の成形
面２ａに離型処理を施さずに、連続して数千以上の離型
が容易に実施できる。

【００２１】

【実施例２】（構成）本実施例では、スリーブ４の端面４ａに、フッ
化グラファイト分散電解燐ニッケルメッキ（商品名；メ
タフロンＣＷ、上村工業（株）製）を施した。その他の
構成は実施例１と同様である。

【００２２】（作用）実施例１と同様である。

【００２３】（効果）実施例１と同様の効果に加え、フ
ッ化グラファイトは、ＰＴＦＥよりも撥水性が高く少量
の添加量でも同等の効果があり、無機材料のため耐熱性
が高い。よって、熱硬化型の樹脂を用いる場合などは特
に有効である。また、理論的には極めて高い撥水性を持
たせることが可能であり、ＰＴＦＥの水に対する接触角
が１１０度であるのに対し、本実施例の場合、１７５度
程度まで可能である。したがって、極めて高い粘着性を
示す樹脂においても適用が可能である。

【００２４】

【実施例３】（構成）本実施例では、スリーブ４の端面４ａに、ＰＴ
ＦＥ分散燐ニッケルメッキ（商品名；クリーンＳ，ルー
ブ仕様、昭和電工（株）製）を１０μｍ厚で施した後、
表面粗さが約４μｍ（ＰＶ）になるように研磨した。そ
の他の構成は実施例１と同様である。

【００２５】（作用）実施例１と同様の作用に加え、ス
リーブ４の端面４ａの砂目状の模様が樹脂３に転写され
る。この砂目模様により、有効径外の部分による反射光
を散乱させ、フレアやゴーストを防ぐことができる。

【００２６】（効果）実施例１と同様の効果に加え、メ
ッキ面に研磨、ラッピングまたは切削加工が施され、所
望の表面形状を得ることが可能であり、樹脂３が食い付
き易く、密着性が高まる表面形状においても容易に離型
を行うことができる。

【００２７】

【実施例４】（構成）本実施例では、スリーブ４の端面４ａにＳｉＣ
分散燐ニッケルメッキを施した。その他の構成は実施例
１と同様である。

【００２８】（作用）実施例１と同様である。

【００２９】（効果）実施例１と同様の効果に加え、Ｓ
ｉＣは耐熱性が高いため、樹脂として熱硬化型の樹脂を
用いる場合において有効である。

【００３０】なお、上記各実施例では、分散させる材料
にＰＴＦＥ、フッ化グラファイト、ＳｉＣを用い、マト
リクスとなる材料に燐ニッケルを用いたが、本発明はか
かる実施例に限定されるものではなく、分散材料として
ＦＥＰ（フロロエチレンポリピレン）、六フッ素型樹
脂、シリコーン系樹脂、ＭｇＦ₂、ＣａＦ₂、ＣＦ、Ｃ
Ｆ₂、ＣＦ₃等、樹脂に対する非粘着性を示す材料を単
体で、またはこれらを組み合わせて用いることが可能で
あり、またマトリクス材料もメッキが可能である材料で
あれば適用可能である。

【００３１】また、樹脂３として紫外線硬化型樹脂を用
いたが、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。さらに、前記各実施例では、金型２と樹脂３と
を剥離させるためにストッパ８を１箇所だけ設けたが、
２箇所、３箇所またはガラス基材１の外周部全体にスト
ッパを設けても良く、同様な効果が得られる。また、ス
リーブ４の形状も本発明の所定の作用、効果を有するも
のであれば、前記各実施例の形状に限定されるものでは
ない。

【００３２】（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、スリーブ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、前記実施例と同様
な金型、ガラス基材および樹脂の密着体を形成し、同様
に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、ガラス基材がストッパ当接部から
破損してしまい、離型ができなかった。

【００３３】（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フッ素系離型剤処理した金型を
用いて、前記実施例と同様な金型、ガラス基材および樹
脂の密着体を形成し、同様に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と同様にガラス基材が破損してしまい、離
型ができなかった。

【００３４】（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、前記実施例と同
様な金型、ガラス基材および樹脂の密着体を形成し、同
様に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こ
とができなかった。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明の複合型光学素子
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、成形ごと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
成形する場合にも、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】本発明の複合型光学素子成形用金型の概念図で
ある。

【図２】本発明の複合型光学素子成形用金型の要部縦断
面図である。

【図３】本発明の複合型光学素子成形用金型の要部拡大
縦断面図である。

【図４】本発明の実施例１の成形用金型を用いた成形工
程を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例１の成形用金型を用いた成形工
程を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例１の成形用金型を用いた成形工
程を示す断面図である。

【図７】従来の成形用金型を用いた成形工程を示す断面
図である。

【図８】金型と樹脂との界面における剥離力を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ガラス基材２金型２ａ成形面３樹脂４スリーブ４ａ端面５フッ化物（またはケイ素化合物）６金属メッキ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】なお、上記各実施例では、分散させる材料
にＰＴＦＥ、フッ化グラファイト、ＳｉＣを用い、マト
リクスとなる材料に燐ニッケルを用いたが、本発明はか
かる実施例に限定されるものではなく、分散材料として
ＦＥＰ（フロロエチレンポリピレン）、フッ素樹脂、シ
リコーン系樹脂、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、に加え、Ｃ−Ｆ
結合（ＣＦ、ＣＦ_２、ＣＦ_３）を含む材料等、樹脂に対
する非粘着性を示す材料を単体で、またはこれらを組み
合わせて用いることが可能であり、またマトリクス材料
もメッキが可能である材料であれば適用可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所望の形状を反転させた成形面を有する
金型を有し、この金型の外周にスリーブを備え、スリー
ブの成形面側端面に、フッ化物またはケイ素化合物を単
体または組み合わせて分散させた金属メッキを施したこ
とを特徴とする複合型光学素子成形用金型。