KR20070084491A

KR20070084491A - 광학 부품의 제조 장치

Info

Publication number: KR20070084491A
Application number: KR1020077011671A
Authority: KR
Inventors: 아쯔시 나이또오; 간지 세끼하라; 요시히로 오꾸무라; 아끼히꼬 마쯔모또
Original assignee: 코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-08-24
Also published as: JP4730307B2; US20060093700A1; KR101243401B1; JPWO2006046437A1; CN1765608A; TW200624245A; WO2006046437A1; CN100439074C; US7914273B2; TWI275482B

Abstract

작으면서 또한 고정밀도인 광학 부품의 제조 장치에 있어서, 양호한 전사성의 확보 및 성형품의 안정성의 확보가 도모된 광학 부품의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 다수개 제작이 가능한 성형기(100)에서는 게이트부(51), 러너부(52) 및 스프루부(53)의 형상을 다음의 (1) 내지 (5)와 같이 규정한다. 즉, (1) (최소 게이트 두께)/(최대 러너 두께)를 0.2 내지 1.0의 범위 내로 한다. 또한, (2) (게이트 길이)/(최대 러너 두께)를 0.4 내지 4.0의 범위 내로 한다. (3) (스프루부의 출구 직경)을 1.0 ㎜ 내지 5.5 ㎜의 범위 내로 한다. 또한, (4) (스프루 길이)를 10 ㎜ 내지 40 ㎜의 범위 내로 한다. 또한 (5) (스프루부의 출구 직경)/(스프루부의 입구 직경)을 1 내지 8의 범위 내로 한다.

고정 플래튼, 가동 플래튼, 제품 전사부, 게이트부, 러너부. 스프루부

Description

광학 부품의 제조 장치{OPTICAL COMPONENT PRODUCTION SYSTEM}

본 발명은, 광학 부품을 성형하는 광학 부품의 제조 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 작고(외경이 2 ㎜ 내지 12 ㎜의 범위 내) 고정밀도(면조도가 Ra 20 ㎚ 이하)인 광학 부품을 성형 대상으로 하는 광학 부품의 제조 장치에 관한 것이다.

최근, 대물 렌즈 등의 광학 부품은 플라스틱 등의 열가소성 수지의 사출 성형에 의해 제조되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1이나 특허문헌 2 참조). 플라스틱을 이용하여 광학 부품을 성형하면, 균일한 형상의 제품을 신속하게 제조할 수 있으므로 대량 생산에 적합하다. 이 플라스틱 렌즈를 이용하는 광학 기기는 해마다 소형화 및 고성능화되고 있고, 그에 수반하여 플라스틱 렌즈에 대한 소형화 및 고정밀도화의 요구도 높아지고 있다.

또한 이 밖에, 광학 부품의 대량 생산에 관한 기술로서, 1회의 형 체결ㆍ수지 충전에 의해 성형 가능한 성형품의 수를 다수개로 하는, 소위 다수개 제작의 기술이 검토되고 있다. 다수개 제작용 금형은, 고정 금형의 중앙에 배치된 1개의 스프루(sprue)부를 구비하고, 그 스프루부를 중심으로 하여 복수개의 러너부가 연장되어 있다. 즉, 스프루부의 주위에 렌즈의 전사부가 대칭으로 구비되어 있다. 이 다수개 제작의 기술에서는, 각 전사부로의 전사성의 변동을 저감하면서, 어떻게 다수개 제작의 개수를 늘릴지가 채산에 크게 영향을 미친다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평11-42685호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2001-272501호 공보

그러나, 작으면서 또한 고정밀도인 광학 부품을 다수개 제작하기 위해서는, 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 광학 부품의 사출 성형에 있어서는, 게이트부 및 러너부의 형상이 성형시의 전사성 및 성형품의 안정성에 영향을 미치는 것이 알려져 있다. 또한, 그들의 형상에 부가하여, 스프루부의 형상이 성형시의 전사성 및 성형품의 안정성에 영향을 미치는 것이 알려져 있다.

예를 들어, 게이트부의 두께(이하,「게이트 두께」라 함)가 얇으면, 게이트부에서 수지의 유로가 급격히 교축된다. 그로 인해, 양호한 전사성을 확보하기 위해서는 수지를 고속으로 사출할 필요가 있고, 그 영향으로 전단 발열이 커진다. 그리고, 결과적으로 수지가 고온 상태가 되어, 수지의 열화를 조장하게 된다. 또한, 게이트부의 근방에 응력이 집중하게 되어 복굴절이 현저해진다. 또한, 이형 변형이 생기기 쉬워 성형품의 안정성이 결여되게 된다.

또한, 예를 들어 스프루부의 출구 직경이 작으면, 수지의 온도의 저하가 빠르다. 그로 인해, 전사부로의 충전이 불충분해져 결과적으로 양호한 전사성을 확보할 수 없다. 또한, 고정 잔류물이나 이형 불량 등의 문제점이 불가피적으로 발생한다. 한편, 출구 직경이 크면, 스프루부가 냉각ㆍ고화될 때까지 시간이 걸린다. 즉, 스프루부가 고화되는 시간으로 냉각 시간이 결정되어, 제조 사이클의 단 축화가 곤란해진다. 또한, 수지의 사출압이나 속도가 안정되지 않아 성형품의 안정성이 결여된다.

본 발명은, 상기한 종래의 광학 부품의 제조 장치가 갖는 문제점을 적어도 하나 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉 그 과제로 하는 것은, 작으면서 또한 고정밀도인 광학 부품의 제조 장치에 있어서, 양호한 전사성의 확보 및 성형품의 안정성의 확보가 도모된 광학 부품의 제조 장치를 제공하는 데 있다.

이 과제의 해결을 목적으로 하여 이루어진 광학 부품의 제조 장치는, 고정측 금형과, 그 고정측 금형에 대해 접촉 분리 가능하게 설치된 가동측 금형을 갖고, 고정측 금형과 가동측 금형을 압접시킨 상태에서, 스프루부, 러너부로부터 게이트부를 통해 제품 전사부에 수지 재료를 충전함으로써, 외경이 2 ㎜ 내지 12 ㎜의 범위 내인 동시에 광학면의 면조도(面粗度)가 Ra 20 ㎚ 이하인 광학 부품을 복수개 동시에 성형하는 광학 부품의 제조 장치이며, 다음의 조건 (1)을 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다.

0.2 ＜ (최소 게이트 두께)/(최대 러너 두께) ＜ 1 (1)

즉, 본 발명의 광학 부품의 제조 장치는, 게이트부의 치수와 러너부의 치수를 상기한 조건 (1)을 충족시키도록 규정하고 있다. 즉, 조건 (1)을 충족시킴으로써, 게이트부에서의 교축이 완화되어 양호한 수지의 유동성이 확보된다. 그로 인해, 결과적으로 양호한 전사성이 확보된다. 또한, 게이트부의 근방의 응력이 약해지기 때문에 복굴절이 완화된다.

또한, 다음의 조건 (2)를 충족시키는 것으로 하면 더욱 좋다.

0.4 ＜ (게이트 길이)/(최대 러너 두께) ＜ 4 (2)

즉, 조건 (2)를 충족시킴으로써, 형 개방시 혹은 밀어냄시의 이형 변형 등을 회피할 수 있다. 그로 인해, 성형품의 안정성이 확보된다.

또한, 본 발명의 광학 부품의 제조 장치는 스프루부의 형상이 다음의 조건 (3) 내지 (5)를 충족시키는 것으로 하면 더욱 좋다.

1.0 ㎜＜ (스프루부의 출구 직경) ＜ 5.5 ㎜ (3)

10 ㎜＜ (스프루 길이) ＜ 40 ㎜ (4)

1 ＜ (스프루부의 출구 직경)/(스프루부의 입구 직경) ＜ 8 (5)

즉, 본 발명의 광학 부품의 제조 장치는 스프루부의 치수를 상기한 조건 (3), (4), (5)를 충족시키도록 규정하고 있다. 즉, 조건 (3)을 충족시킴으로써, 스프루부에 있어서의 양호한 수지의 유동성이 확보된다. 그로 인해, 양호한 전사성이 확보된다. 또한, 조건 (4)를 충족시킴으로써, 더욱 수지의 유동성이 향상되어 양호한 전사성이 확보된다. 또한, 고정 잔류물이나 이형 불량이 해소되어, 성형 안정성이 확보된다. 또한, 조건 (5)를 충족시킴으로써, 보다 고정 잔류물이나 이형 불량이 해소되어 성형 안정성이 확보된다. 또한, 실같이 늘어짐도 억제된다.

본 발명의 광학 부품의 제조 장치에 따르면, 게이트부, 러너부, 및 스프루부의 치수에 대해 상기 조건 (1) 내지 (5)를 충족시키도록 규정함으로써, 양호한 수지의 유동성을 확보하고 있다. 또한, 형 개방시 혹은 밀어냄시의 이형 변형 등을 회피하고 있다. 따라서, 작으면서 또한 고정밀도인 광학 부품의 제조 장치에 있어서, 양호한 전사성의 확보 및 성형품의 안정성의 확보가 도모된 광학 부품의 제조 장치가 제공되고 있다.

도1은 실시 형태에 관한 플라스틱 렌즈의 성형기의 개략 구성(금형 이격)을 도시하는 도면이다.

도2는 실시 형태에 관한 플라스틱 렌즈의 성형기의 개략 구성(금형 압접)을 도시하는 도면이다.

도3은 플라스틱 렌즈의 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.

도4는 플라스틱 렌즈의 성형 금형의 압접면을 도시하는 도면이다.

도5A는 직사각형 게이트부의 단면(게이트 높이 ＜ 게이트 폭)을 도시하는 도면이다.

도5B는 라운딩형 게이트부의 단면(게이트 높이 ＜ 게이트 폭)을 도시하는 도면이다.

도6A는 직사각형 게이트부의 단면(게이트 높이 ＞ 게이트 폭)을 도시하는 도면이다.

도6B은 라운딩형 게이트부의 단면(게이트 높이 ＞ 게이트 폭)을 도시하는 도면이다.

도7A는 직사각형 러너부의 단면(가로로 김)을 도시하는 도면이다.

도7B는 라운딩형 러너부의 단면(가로로 김)을 도시하는 도면이다.

도8A는 직사각형 러너부의 단면(세로로 김)을 도시하는 도면이다.

도8B는 라운딩형 러너부의 단면(세로로 김)을 도시하는 도면이다.

도9는 스프루부의 형상을 도시하는 도면이다.

도10은 성형 금형의 전체 구성을 도시하는 단면도이다.

[부호의 설명]

1 : 고정 금형(고정측 금형)

10 : 고정 플래튼

11 : 캐비티(전사 부재)

12 : 코어(전사 부재)

13 : 베이스 금형

2 : 가동 금형(가동측 금형)

20 : 가동 플래튼

21 : 캐비티(전사 부재)

22 : 코어

23 : 베이스 금형

50 : 제품 전사부

51 : 게이트부

52 : 러너부(러너부)

53 : 스프루부

100 : 성형기(광학 부품의 제조 장치)

이하, 본 발명을 구체화한 실시 형태에 대해 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태는 플라스틱 렌즈의 성형기에 본 발명을 적용한 것이다. 성형품인 플라스틱 렌즈는 외경이 2 ㎜ 내지 12 ㎜의 범위 내이고, 그 광학면의 면조도가 Ra 20 ㎚ 이하인 것을 대상으로 하고 있다. 또한, 플라스틱 렌즈는 렌즈부와 그 외주에 형성된 플랜지부로 구성된다. 플랜지부는 렌즈 홀더 등에 지지되는 부분이다. 이 플라스틱 렌즈는, 예를 들어 광 픽업 장치 등의 광 픽업 광학계나 카메라 기능이 있는 휴대 전화 등의 촬상 광학계에 이용된다.

도1 및 도2는 본 형태의 성형기(100)의 개략 구성을 도시하고 있다. 또한, 도1은 금형을 이격시킨 상태를 도시하고 있고, 도2는 금형을 압접시킨 상태를 도시하고 있다. 또한, 도3, 도4 및 도10은 본 형태의 금형의 개략 구성을 도시하고 있다. 또한, 도3 및 도10은 압접시킨 상태의 측면 단면을, 도4는 고정 금형의 압접면을 각각 도시하고 있다. 도3은 도10의 파선 부분을 확대한 도면이다.

구체적으로, 본 형태의 플라스틱 렌즈의 성형기(100)는 도1 혹은 도2에 도시한 바와 같이 고정 금형(1)을 구비한 고정 플래튼(10)과, 고정 금형(1)에 대해 압접ㆍ이격 가능하게 설치된 가동 금형(2)을 구비한 가동 플래튼(20)을 갖고 있다. 본 형태의 성형기(100)는 형 체결력이 15톤(150 kN) 정도인 소형 성형기이다.

고정 플래튼(10)에는 용융 수지의 주입구가 설치되어 있고, 사출부(80)에 의해 금형 내에 수지가 사출된다. 사출부(80)에 대해서는, 예비 성형 방식의 것이라도 좋고 인라인 스크류 방식의 것이라도 좋다.

또한, 성형기(100)는 도3에 도시한 바와 같이 고정 금형(1)의 베이스 금 형(13)에는 캐비티(11)가 삽입되어 있고, 또한 그 캐비티(11)에는 코어(12)가 삽입되어 있다. 또한 마찬가지로, 가동 금형(2)의 베이스 금형(23)에는 캐비티(21)가 삽입되어 있고, 또한 그 캐비티(21)에는 코어(22)가 삽입되어 있다. 즉, 캐비티 및 코어는, 베이스 금형의 인서트로서 구성되어 있다. 본 명세서에서는, 플라스틱 렌즈의 렌즈부를 형성하는 전사부가 형성된 부재를「코어」라 하고, 렌즈부의 외주에 위치하는 플랜지부를 형성하는 전사부가 형성된 부재를「캐비티」라 한다.

또한, 베이스 금형(13)은 압접면으로부터 본 외형 형상이 직사각형이다. 또한, 캐비티(11)에 대해서도, 도4에 도시한 바와 같이 압접면으로부터 본 외형 형상이 직사각형이다. 또한, 코어(12)에 대해서는 압접면으로부터 본 외형 형상이 원형이다. 가동 금형(2)의 구성도 마찬가지이다.

구체적으로 베이스 금형(13)에는 캐비티(11)를 수용하기 위한 포켓(오목부)이 마련되어 있고, 그 포켓의 폭이 캐비티(11)의 폭보다도 약간 넓다. 그리고, 캐비티(11)를 수용하였을 때에 발생하는 캐비티(11)와 베이스 금형(13)과의 간극을 스페이서 블록에 의해 충전하고 있다. 이 스페이서 블록에 의해 캐비티(11)의 위치를 조절하는 동시에 캐비티(11)를 고정하고 있다.

또한, 고정 금형(1)과 가동 금형(2)이 압접됨으로써, 일체로 된 금형 내부에 공극이 형성된다(도3 및 도10 참조). 이 공극은 제품 전사부(50), 게이트부(51), 러너부(52), 및 용융 수지의 주입구로부터 러너부(52)까지의 용융 수지의 유로가 되는 스프루부(53)에 의해 구성된다.

또한, 전사 부재의 전사부의 표면에는 금속 도금을 실시하는 것이 바람직하 다. 금속 도금층은 10 내지 100 ㎛의 범위에서 적절한 두께를 결정한다. 또한, 전사면에 광로차 부여 구조(예를 들어, 회절 렌즈)를 설치하는 경우에는, 이 도금층을 절삭 가공하여 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 이형성(離型性) 향상이나 형 보호를 위해, 질화크롬, 질화티탄, 다이아몬드상 카본(DLC) 등에 의한 표면 처리를 행해도 좋다. 이에 의해, 성형ㆍ전사할 때, 금형 내에 있어서의 수지의 유동성이나, 형으로부터 성형품을 취출할 때의 박리성(이형성) 등이 향상된다.

계속해서, 본 형태의 성형기(100)에 있어서의 플라스틱 렌즈의 제작 과정에 대해 설명한다. 또한, 본 형태의 성형기(100)는 다수개 제작용의 성형기이지만, 설명의 편의를 도모하기 위해, 이하의 설명에서는 하나의 플라스틱 렌즈의 제작 과정으로서 설명한다. 본 형태의 성형기(100)에서는, 양 금형이 압접된 상태에서, 용융 수지가 스프루부, 러너부(52) 및 게이트부(51)를 차례로 거쳐서 제품 전사부(50)에 유입한다. 금형 내에 유입된 수지가 제품 전사부(50)까지 널리 퍼져 냉각ㆍ고화된 후, 가동 금형(2)을 고정 금형(1)으로부터 이격시킨다. 그리고, 이젝터 등에 의해 성형품이 취출된다. 취출된 성형품은 플라스틱 렌즈 본체 외에, 플라스틱 렌즈의 광학면의 외주에 위치하는 플랜지부와, 스프루부, 러너부(52) 및 게이트부(51)에 대응하는 부분이 일체적으로 형성되어 있다. 그리고, 이후의 컷트 공정에서 게이트부(51)에 대응하는 부분이 분리됨으로써 플라스틱 렌즈가 추출된다.

플라스틱 렌즈의 성형 조건으로서는, 예를 들어 용융 수지로서 비정질 폴리올레핀계 수지를 이용하는 경우, 금형의 온도를 120 ℃로 하고, 수지 온도를 280 ℃로 하고, 사출 속도를 50 ㎜/초로 하고, 유지 압력을 100 ㎫로 한다. 비정질 폴리올레핀계 수지로서는, 예를 들어 Zeonex(등록상표 : 니혼 제온), Apel(등록상표 : 미쯔이 가가꾸)을 들 수 있다.

또한, 본 형태의 성형기(100)에 사용되는 플라스틱 수지로서는, 광학 재료로서 일반적으로 이용되는 투명 수지 재료이면 좋다. 예를 들어 일본 특허 출원 제2004-144951호 공보, 일본 특허 출원 제2004-144953호 공보, 일본 특허 출원 제2004-144954호 공보 등에 기재되어 있는 수지를 적절하고 바람직하게 채용할 수 있다. 구체적으로는 아크릴 수지, 환형 올레핀 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다.

또한, 플라스틱 수지는 온도가 상승함으로써 굴절률이 저하되어 버리지만, 대부분의 무기 입자는 온도가 상승하면 굴절률이 상승한다. 그래서 이들 성질을 함께 서로 상쇄하도록 작용시킴으로써, 굴절률 변화가 생기지 않도록 하는 기술이 알려져 있다. 그러기 위해서는, 모재가 되는 수지에 30 ㎚ 이하, 바람직하게는 20 ㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 10 내지 15 ㎚의 범위 내의 무기 입자를 분산시키면 좋다.

계속해서, 게이트부(51), 러너부(52) 및 스프루부(53)의 형상에 대해 설명한다. 본 형태의 성형기(100)에서는, 단면 직사각형 형상의 게이트부(51)와, 단면 원형 형상의 러너부(52)를 구비하고 있다. 그리고, 게이트부(51)의 높이 방향의 치수(도3 중 치수 a)를「게이트 높이」라 하고, 게이트부(51)의 폭 방향의 치수(도 4 중 치수 b)를「게이트 폭」이라 하고, 게이트부(51)의 길이(도3 중 치수 L1)를「게이트 길이」라 한다. 또, 러너부(52)의 높이 방향의 치수(도3 폭 치수 A)를「러너 높이」라 하고, 러너부(52)의 폭 방향의 치수(도4 중의 치수 B)를「러너 폭」이라 한다.

또한, 본 명세서에서는, 게이트 높이와 게이트 폭 중 작은 쪽의 치수를「게이트 두께」라 한다. 구체적으로는, 도5A 및 도5B에 도시한 바와 같이 게이트 높이가 게이트 폭보다도 작은 경우, 게이트 높이가 게이트 두께가 된다. 한편, 도6A 및 도6B에 도시한 바와 같이 게이트 높이가 게이트 폭보다도 큰 경우, 게이트 폭이 게이트 두께가 된다. 또, 광학 렌즈의 성형기에서는, 대부분의 게이트부가 게이트 높이가 작은 형태(도5A, 도5B)이고, 이하의 설명에서도 게이트 높이가 게이트 두께인 것으로서 설명한다. 또한, 게이트는 게이트의 유로의 도중에 두께가 변하는 것(예를 들어, 팬 게이트)이 있다. 그로 인해, 게이트의 유로 중, 최소의 게이트 두께를「최소 게이트 두께」라 한다.

또한, 본 명세서에서는, 러너 높이와 러너 폭 중 큰 쪽의 치수를「러너 두께」라 한다. 구체적으로는, 도7A 및 도7B에 도시한 바와 같이 러너부(52)의 단면이 가로로 긴 경우, 가로 방향의 치수가 러너 두께가 된다. 한편, 도8A 및 도8B에 도시한 바와 같이 러너부(52)의 단면이 세로로 긴 경우, 세로 방향의 치수가 러너 두께가 된다. 또, 러너부(52)는 수지의 리드 방향에 있어서, 모두가 동일한 러너 두께라고는 할 수 없다. 그로 인해, 스프루부(53)로부터 게이트부(51)에 도달할 때까지의 유로 중 최대의 러너 두께를「최대 러너 두께」라 한다.

또한, 도9에 도시한 바와 같이, 스프루부(53)의 용융 수지의 주입구로부터 러너부(52)와의 이음매까지의 길이(도9 중 치수 L2)를「스프루 길이」라 하고, 용융 수지의 주입구가 되는 부분의 직경(도9 중 치수 Rin)을「입구 직경」이라 하고, 러너부(52)와의 이음매가 되는 부분의 직경(도9 중 치수 Rout)을「출구 직경」이라 한다.

본 출원인은, 실험 등에 의해 최소 게이트 두께와 최대 러너 두께와의 사이, 및 게이트 길이와 최대 러너 두께와의 사이에 관련이 있는 것을 발견하고, 양호한 전사성을 유지하기 위한 비율을 규정하였다.

우선, 본 형태의 성형기(100)에서는, 최소 게이트 두께와 최대 러너 두께와의 비율을, 다음의 조건 (1)을 충족시키는 범위 내로 한다.

0.2 ＜ (최소 게이트 두께)/(최대 러너 두께) ＜ 1 (1)

이 비율이 0.2 이하이면, 수지의 흐름이 게이트부(51)에서 급격히 교축되므로 충전성이 악화된다. 그래서 결과적으로 전사성이 나빠진다. 또한, 게이트부(51)의 근방에 응력이 집중하므로, 복굴절이 현저해진다. 또한, 이 비율이 1.0 이상이면, 게이트부(51)가 게이트로서의 역할을 다하지 않게 되어 제품 전사부(50)만의 전사성을 제어하는 것이 곤란해진다.

또한, 본 형태의 성형기(100)에서는, 게이트 길이와 최대 러너 두께와의 비율을, 다음의 조건 (2)를 충족시키는 범위 내로 한다.

0.4 ＜ (게이트 길이)/(최대 러너 두께) ＜ 4 (2)

이 비율이 0.4 이하이면, 2차 공정에 영향을 미친다. 즉, 게이트 길이가 지 나치게 짧아지기 때문에 게이트부(51)와 성형품과의 분리가 곤란해진다. 혹은, 러너 두께가 지나치게 커지기 때문에 제조 사이클이 길어진다. 또한, 이 비율이 4 이상이면, 게이트 길이가 길어지므로 이형 변형이 발생한다.

또한, 본 출원인은 실험 등에 의해 스프루부(53)의 출구 직경의 크기, 스프루 길이, 및 스프루부(53)의 출구 직경과 스프루부(53)의 입구 직경과의 사이에 관련이 있는 것을 발견하여 양호한 전사성을 유지하기 위한 치수 및 비율을 규정하였다.

우선, 본 형태의 성형기(100)에서는, 스프루부(53)의 출구 직경의 크기를 다음의 조건 (3)을 충족시키는 범위 내로 한다.

1.0 ㎜＜ (스프루부의 출구 직경) ＜ 5.5 ㎜ (3)

스프루부(53)의 출구 직경이 1.0 ㎜ 이하이면, 수지의 온도 저하가 빨라지고, 제품 전사부(50)에의 수지의 충전이 불충분해진다. 한편, 출구 직경이 5.5 ㎜ 이상이면, 스프루부(53)의 냉각ㆍ고화 시간이 길어져 제조 사이클이 길어진다.

또한, 본 형태의 성형기(100)에서는, 스프루 길이를 다음의 조건 (4)를 충족시키는 범위 내로 한다.

10 ㎜＜ (스프루 길이) ＜ 40 ㎜ (4)

스프루 길이가 10 ㎜ 이하이면, 고정 금형(1)의 베이스 금형(13)에 사출부(80)의 노즐의 삽입을 위한 함몰부가 필요해져, 금형의 강성이 저하된다. 그로 인해, 형 체결 및 노즐 터치로 금형에 왜곡이 발생한다. 한편, 스프루 길이가 40 ㎜ 이상이면, 러너부(52)에 이르기까지의 수지의 온도의 저하가 크고, 제품 전사 부(50)에의 수지의 충전이 불충분해진다. 또한, 형 개방시의 저항이 크고, 고정 잔류물의 원인으로 된다.

또한, 본 형태의 성형기(100)에서는, 스프루부(53)의 출구 직경과 스프루부(53)의 입구 직경의 비율을, 다음의 조건 (5)를 충족시키는 범위 내로 한다.

1 ＜ (스프루부의 출구 직경)/(스프루부의 입구 직경) ＜ 8 (5)

이 비율이 1 이하이면, 스프루부(53)의 형상이 역테이퍼가 되고, 고정 잔류물이 반드시 발생한다. 한편, 이 비율이 8 이상이면, 용융 수지가 스프루부(53)에 도달한 후의 급격한 유로의 확대에 의해 수지의 사출압 및 속도가 불안정해진다. 그로 인해, 결과적으로 성형 안정성이 저하된다. 또한, 늘어짐부(54)(도9 참조)가 커진다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 형태의 성형기(100)에서는, 게이트부(51), 러너부(52) 및 스프루부(53)의 형상을 규정하는 것으로 하고 있다. 즉, 최소 게이트 두께/최대 러너 두께를 0.2 내지 1.0의 범위 내로 함으로써[조건 (1)], 수지의 흐름의 급격한 교축을 회피하여 수지의 온도를 안정되게 하고 있다. 그로 인해, 양호한 전사성을 확보할 수 있다. 또한, 게이트부(51)의 근방에서의 응력 집중이 회피되기 때문에, 게이트부(51)의 근방의 복굴절이 완화된다. 또한, 게이트 길이/최대 러너 두께를 0.4 내지 4.0의 범위 내로 함으로써[조건 (2)], 이형 변형을 회피하면서 제조 사이클의 단축화를 도모할 수 있다. 따라서, 게이트부(51)의 치수 및 러너부(52)의 치수가 조건 (1) 및 조건 (2)를 충족시킴으로써, 작으면서 또한 고정밀도인 광학 부품의 제조 장치에 있어서, 양호한 전사성의 확보 및 성형품의 안정성의 확보가 도모된다.

또한, 스프루부(53)의 출구 직경을 1.0 ㎜를 초과하여 5.5 ㎜ 미만의 범위 내로 함으로써[조건 (3)], 수지의 유동성이 향상되어 양호한 전사성이 확보된다. 또한, 스프루 길이를 10 ㎜를 초과하고 40 ㎜ 미만의 범위 내로 함으로써[조건 (4)], 더욱 수지의 유동성이 향상되어 양호한 전사성이 확보된다. 또한, 고정 잔류물이나 이형 불량이 해소되어 성형 안정성이 확보된다. 또한, 스프루부(53)의 출구 직경/스프루부(53)의 입구 직경을 1 내지 8의 범위 내로 함으로써[조건 (5)], 더욱 고정 잔류물이나 이형 불량이 해소되어 성형 안정성이 확보된다. 또한, 실 당김부(54)도 억제된다. 따라서, 스프루부(53)의 치수가 조건 (3), 조건 (4) 및 조건 (5)를 모두 충족시킴으로써, 양호한 전사성의 확보 및 성형품의 안정성의 확보가 도모된다.

또한, 본 실시 형태는 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 당연히 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 사출부에 대해서는, 예비 성형 방식이나 인라인 스크류 방식에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 인라인 플런저 방식의 것이라도 좋다.

또한, 본 실시 형태의 성형기(100)에서는, 플라스틱 렌즈의 성형 금형이 코어와 캐비티로 나누어져 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 코어와 캐비티가 일체화된 것(렌즈부의 전사부와 플랜지부의 전사부로 일체가 되어 있는 것)이라도 좋다.

또한, 본 실시 형태의 성형기(100)에서는, 게이트부(51)의 단면을 직사각형으로 하고 있지만, 원형이라도 좋다. 또한, 러너부(52)의 단면을 원형으로 하고 있지만, 직사각형이라도 좋다.

또한, 성형품인 광학 부품은, 모재가 되는 플라스틱 수지에 미립자를 혼합하는 경우, 그 혼합 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 즉, 플라스틱 수지와 미립자를 각각 독립하여 작성하고, 그 후에 양자를 혼합시키는 방법, 미리 작성한 미립자가 존재하는 조건에서 플라스틱 수지를 작성하는 방법, 미리 작성한 플라스틱 수지가 존재하는 조건에서 미립자를 작성하는 방법, 플라스틱 수지와 미립자의 양자를 동시에 작성시키는 방법 등, 어떠한 방법도 채용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 플라스틱 수지가 용해된 용액과, 미립자가 균일하게 분산된 분산액의 2액을 균일하게 혼합하여, 플라스틱 수지에 대해 용해성이 부족한 용액 중에 혼합함으로써, 목적으로 하는 재료 조성물을 얻는 방법을 적합하게 예를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 광학 부품에 있어서, 플라스틱 수지와 미립자의 혼합 정도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 균일하게 혼합하고 있는 것으로 한다. 혼합의 정도가 불충분한 경우에는, 특히 굴절률이나 아베수, 광선 투과율 등의 광학 특성에 영향을 미치는 것이 우려되고, 또한 열가소성이나 용융 성형성 등의 수지 가공성에도 영향을 미치는 것이 우려된다. 혼합의 정도는, 그 작성 방법에 영향을 받는 것이 고려되어, 플라스틱 수지 및 미립자의 특성을 충분히 감안하여 방법을 선택하는 것이 중요하다. 플라스틱 수지와 미립자의 양자를 균일하게 혼합하기 위 해, 플라스틱 수지와 미립자를 직접 결합시키는 방법 등도 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

고정측 금형과, 그 고정측 금형에 대해 접촉 분리 가능하게 설치된 가동측 금형을 갖고,

상기 고정측 금형과 상기 가동측 금형을 압접시킨 상태에서, 스프루부, 러너부로부터 게이트부를 통해 제품 전사부에 수지 재료를 충전함으로써, 외경이 2 ㎜ 내지 12 ㎜의 범위 내인 동시에 광학면의 면조도가 Ra 20 ㎚ 이하인 광학 부품을 복수개 동시에 성형하는 광학 부품의 제조 장치에 있어서,

다음의 조건 (1)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광학 부품의 제조 장치.

0.2 ＜ (최소 게이트 두께)/(최대 러너 두께) ＜ 1 (1)
제1항에 있어서, 다음의 조건 (2)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광학 부품의 제조 장치.

0.4 ＜ (게이트 길이)/(최대 러너 두께) ＜ 4 (2)
제1항 또는 제2항에 있어서, 다음의 조건 (3)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광학 부품의 제조 장치.

1.0 ㎜＜ (스프루부의 출구 직경) ＜ 5.5 ㎜ (3)
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 조건 (4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광학 부품의 제조 장치.

10 ㎜＜ (스프루 길이) ＜ 40 ㎜ (4)
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 조건 (4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광학 부품의 제조 장치.

1 ＜ (스프루부의 출구 직경)/(스프루부의 입구 직경) ＜ 8 (5)
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동측 금형과 상기 고정측 금형을 압접시킬 때의 형 체결력이 150 kN 이하인 것을 특징으로 하는 광학 부품의 제조 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동측 금형과 상기 고정측 금형 중 적어도 한쪽의 금형에 삽입 가능한 전사 부재를 갖고,

그 전사 부재에 제품 전사부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 부품의 제조 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 1회의 형 체결에 의해 적어도 4개의 다수개 제작이 가능한 것을 특징으로 하는 광학 부품의 제조 장치.