WO2006043537A1

WO2006043537A1 - マイクロ成形加工装置および方法

Info

Publication number: WO2006043537A1
Application number: PCT/JP2005/019100
Authority: WO
Inventors: Hitoshi Omori; Yoshihiro Uehara; Weimin Lin; Hatsuichi Takeyasu; Masao Washio; Keizo Ikegami; Takeya Shoji; Tomoaki Ando; Yukihiro Shirataki
Original assignee: Riken; The Nexsys Corporation; San Seimitsu Kako Lab., Ltd.; Ikegami Mold Engineering Co., Ltd.; Astom R & D
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US20080067704A1; JP2006110920A; DE112005002554T5

Abstract

　成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材３をランナレスで１個取りするプリフォーム成形装置１０と、プリフォーム材３を真空状態で一次圧縮成形を行った後、プリフォーム材をガラス転移点近傍まで冷却し、次いで表面層を再軟化して二次圧縮成形して小型精密光学部品を転写する精密圧縮成形装置４０とを備える。

Description

明細書

マイクロ成形加工装置および方法

発明の技術分野

[0001] 本発明は、偏肉、厚肉形状の光学部品を、微細精密形状転写により、素材の損失なしに量産可能なマイクロ成形加工装置および方法に関する。

関連技術の説明

[0002] レンズ等の精密光学部品を、射出成形でプリフォーム材を成形し、これを圧縮成形して微細精密形状を転写する成形手段が、従来から知られて、る。

[0003] しかし、従来は、射出成形等で複数のプリフォーム材を同時に成形するため、各プリフォーム材に溶融材料 (素材)を供給する部分 (ランナ部と呼ぶ）が、プリフォーム材と一体に成形され、ランナ部に相当する大量の素材をスクラップィ匕またはリサイクルする必要が生じる問題があった。

そこで、このような素材の損失を防止するために、ランナ部を無くした射出成形手段も一部で提案されている（例えば、特許文献 1、 2)。

[0004] また、レンズ等の精密光学部品を金型の間でプリフォーム材を圧縮成形する手段も一部で提案されている（例えば、特許文献 3)。

[0005] 特許文献 1の「ランナレス成形金型」は、図 1に示すように、射出された成形材料をスプルー 54及びランナ 55において溶融状態に保持するマ-ホールド 51及び成形品を形成するキヤビティ 57を有し、マ-ホールド内に滞留する成形材料の容量がキャビティの全容量の 2Z3以下であることを特徴とするものである。

この構成により、 1ショット毎にマ-ホールド内の成形材料のすべてが新しくなるので、連続成形が容易に行えるとともに成形不良の発生がほとんどない特徴を有する。

[0006] 特許文献 2の「スプール射出成形金型」は、高速大量生産のためのホットランナ方式のランナレス金型であり、この金型は図 2に示すように固定ブロック 60が外入子ブロック 64とヒータ 68を内蔵した中入子ブロック 65との二重入子構造で構成されている。ヒータ 68の熱を断熱させるために中入子ブロック 65は熱伝導率の低いステンレス系の材料で形成されており、中入子ブロック 65と外入子ブロック 64との間にはエアー断熱空間 61が設けられている。また、外入子ブロック 64は冷却水孔 66、 67による冷却効果を向上させるために、ベリリウム銅合金等の高熱伝導材料で形成されている。

[0007] 特許文献 3の「レンズ製造装置及びレンズ製造方法」は、小径レンズを高精度で製造することを目的とし、図 3に示すように、一対の成型型 74a, 74bの間にレンズ材料力もなるプリフォーム 75を挟み込むプリフォーム工程と、挟み込まれたプリフォーム 7 5を加熱しながら加圧して所定の形状とする加熱成型工程とを有し、プリフォームェ程及び加熱成型工程の一連の工程を真空下で行うものである。

[0008] 特許文献 1 :特開平 6— 339954号公報、「ランナレス成形金型」

特許文献 2 :特開平 8— 103929号公報、「スプール射出成形金型」

特許文献 3：特開 2002— 114524号公報、「レンズ製造装置及びレンズ製造方法」

[0009] モパイル用の光ピックアップレンズやレンズアレイ、導光板のような榭脂製の微細な光学部品（以下、「小型精密光学部品」又は単に「小型部品」と呼ぶ）は、近年、小型ィ匕、微細精密化によりその体積は飛躍的に小容量ィ匕へ進んでいる。しかし、これに対して射出成形装置はこのような小型部品への対応が遅れており、小型部品に対して大容量の可塑ィ匕能力を持つ射出成形機で射出成形を行うことになり、以下のような問題点がある。

[0010] (1)射出成形機のワンショットの成形容量が小型部品の容量に比べて遥かに大きい

。そのため、ワンショットで多数の小型部品を成形する「多数個取り」が行われるが、その結果、スプール、ランナー部が占める割合が高くなり、廃棄又はリサイクルされる榭脂の割合が非常に高くなる。例えば、一般的に採用される 8〜12個取りの金型の場合、成形総体積に対する製品体積は 1Z13〜： LZ9にすぎず、エネルギーロスも本来必要とするエネルギーの約 10倍を消費している。

(2)これに対して、特許文献 1、 2に示したように、部品をランナレスで 1個取りする射出成形手段も開示されているが、圧力によるオーバーパックなどの問題により大きな歪みが発生するため、より細密な小型精密光学部品を成型することは困難である。すなわち偏肉、厚肉の小型精密光学部品を成形するとき、榭脂材料は高温で加熱され流動状態となる。このとき榭脂材料は膨張しており、キヤビティ内に射出充填後、ゲートシールされ、その表面層から急速に固化を始め、内部の固化は大幅に遅れる。このとき厚肉、偏肉の成形部品は総体収縮と共に偏肉分の不均一収縮をするため、その収縮差以下の微細形状転写は困難である。

(3)また、特許文献 3に示したように、プリフォーム工程と加熱成型工程を真空下で行うレンズ製造手段も開示されている力この手段では、プリフォームを予め別工程で製造しておく必要があるため、エネルギーロスが大きい。また、加熱成型工程では挟み込まれたプリフォームを高温に加熱しながら加圧して所定の形状とするため、加熱により榭脂材料全体が膨張しており、その表面層から急速に冷却されるため、内部の冷却が大幅に遅れる。このとき厚肉、偏肉の成形部品は総体収縮と共に偏肉分の不均一収縮をするため、その収縮差以下の微細形状転写は困難である。

[0011] 本発明はカゝかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、圧力によるオーバーパック等による大きな内部歪みを発生させることなぐプリフォーム材をランナレスで 1個取りすることができ、偏肉、厚肉の成形部品の不均一収縮を回避して微細精密形状の転写が可能であり、かつエネルギーロスが少なヽマイクロ成形加工装置および方法を提供することにある。

発明の要約

[0012] 本発明によれば、成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材をランナレスで 1個取りするプリフォーム成形装置と、

該プリフォーム材を真空状態で一次圧縮成形を行った後、プリフォーム材をガラス転移点近傍まで冷却し、次ヽで表面層を再軟化して二次圧縮成形して小型精密光学部品を転写する精密圧縮成形装置と、を備えたことを特徴とするマイクロ成形加工装置が提供される。

[0013] 本発明の好ましい実施形態によれば、前記プリフォーム成形装置は、榭脂を加熱し可塑化し、可塑化した溶融榭脂を混練し、所定量の溶融榭脂を射出する精密定量射出装置と、

射出された溶融榭脂をランナレスで凝固して前記プリフォーム材に成形する分割可能な金型を有し、かつ成形したプリフォーム材を自動取り出し可能なプリフォーム金型装置と、からなる。

[0014] また、前記精密圧縮成形装置は、成形する小型精密光学部品に対応するキヤビティを有する複数対の精密圧縮金型と、該複数対の精密圧縮金型を順次所定量移動させる金型インデックス装置と、精密圧縮金型内を真空状態に減圧する真空装置と、精密圧縮金型を加熱する加熱装置と、精密圧縮金型を圧縮して圧縮成形を行う圧縮成形装置と、精密圧縮金型をガラス転移点近傍まで冷却する冷却装置と、を備え真空状態で精密圧縮金型を加熱して一次圧縮成形を行!ヽ、次!ヽで精密圧縮金型を再加熱し金型に密着している面の必要最小限の厚み分のみ軟化させ、微細精密形状を転写する二次圧縮成形を行う。

[0015] また本発明によれば、成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材をランナレスで 1個取りするプリフォーム成形工程と、

該プリフォーム材を真空状態で一次圧縮成形を行った後、プリフォーム材をガラス転移点近傍まで冷却し、次ヽで表面層を再軟化して二次圧縮成形して小型精密光学部品を転写する精密圧縮成形工程と、を備えたことを特徴とするマイクロ成形加工方法が提供される。

[0016] 本発明の好ましい実施形態によれば、前記プリフォーム成形工程は、榭脂を加熱し可塑化し、可塑化した溶融榭脂を混練し、所定量の溶融榭脂を射出する精密定量射出工程と、

射出された溶融榭脂をランナレスで凝固して前記プリフォーム材に成形するプリフオーム成形工程と、

成形したプリフォーム材を取り出すプリフォーム取出し工程と、力なる。

[0017] また、前記精密圧縮成形工程は、成形する小型精密光学部品に対応するキヤビティを有する複数対の精密圧縮金型を順次所定量移動させる金型インデックス工程と、精密圧縮金型内を真空状態に減圧する真空工程と、真空状態で精密圧縮金型を加熱して一次圧縮成形を行う一次圧縮成形工程と、次!ヽで精密圧縮金型をガラス転移点近傍まで冷却する冷却工程と、次!ヽで精密圧縮金型を再加熱し金型に密着して、る面の必要最小限の厚み分のみ軟ィ匕させ、微細精密形状を転写する二次圧縮成形工程と、力なる、

また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記精密圧縮成形工程の成形条件を決める際に、材料物性値、型構造形状データ、型温度や型圧縮条件などを入力することにより有限要素法シミュレーションにより最適条件を出す事ができる。

[0018] 本発明の装置および方法によれば、成形する小型精密光学部品に対応するプリフオーム材をランナレスで 1個取りするので、圧力によるオーバーパック等による大きな内部歪みを発生させることなぐプリフォーム材をランナレスで 1個取りすることができる。

また、プリフォーム材を真空状態で一次圧縮成形を行った後、表面層を再軟化して二次圧縮成形して小型精密光学部品を転写するので、偏肉、厚肉の成形部品の不均一収縮を回避して微細精密形状の転写が可能である。

さらに、プリフォーム材をランナレスで 1個取りし、このプリフォーム材を精密圧縮成形するので、「多数個取り」やプリフォームを別工程で製造する場合に比較し、ェネルギーロスを大幅に低減することができる。図面の簡単な説明

[0019] [図 1]特許文献 1の「ランナレス成形金型」の構成図である。

[図 2]特許文献 2の「スプール射出成形金型」の構成図である。

[図 3]特許文献 3の「レンズ製造装置及びレンズ製造方法」の構成図である。

[図 4]本発明によるマイクロ成形加工装置の全体構成図である。

[図 5]図 4のプリフォーム金型装置の構成図である。

[図 6]A〜Dは、図 4のプリフォーム金型装置の作動説明図である。

[図 7]図 4の精密定量射出装置の全体斜視図である。

[図 8]本発明のマイクロ成形加工方法の作動説明図である。

好ましい実施例の説明

[0020] 以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

[0021] 図 4は、本発明によるマイクロ成形カ卩ェ装置の全体構成図である。この図に示すように本発明のマイクロ成形加工装置は、プリフォーム成形装置 10と精密圧縮成形装置 40とを備える。

プリフォーム成形装置 10は、成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材 1をランナレスで 1個取りする装置である。

また、精密圧縮成形装置 40は、プリフォーム材 3を真空状態で一次圧縮成形を行つた後、プリフォーム材をガラス転移点近傍まで冷却し、次いで表面層を再軟ィ匕して二次圧縮成形して小型精密光学部品を転写する装置である。

[0022] プリフォーム成形装置 10は、精密定量射出装置 12とプリフォーム金型装置 20とからなる。

[0023] 精密定量射出装置 12は、光学素子用の榭脂 1を収容するホッパー 13、榭脂 1を加熱する加熱シリンダー 14、駆動モータ 15aで回転駆動され可塑ィ匕した溶融榭脂 2を混練する混練スクリュー 15、所定量の溶融榭脂 2を計量し内部に保有する計量シリンダー 16、溶融榭脂 2を圧力で射出する射出プランジャー 17からなり、榭脂 1を加熱し可塑化し、可塑化した溶融榭脂 2を混練し、所定量の溶融榭脂 2を射出ノズル 18 力もプリフォーム金型装置 20内に射出するようになって、る。

[0024] この構成により、ホッパー 13力も加熱シリンダー 14内の混鍊スクリュー 15により榭脂を可塑化、混練し、計量シリンダー 16に溶融榭脂を圧送充填することができる。また射出プランジャー 17が榭脂の充填と共に上昇し、所定位置で停止し、この射出シリンダー 17により、プリフォーム金型装置 20に溶融榭脂 2を射出充填することができる。

[0025] プリフォーム金型装置 20は、射出された溶融榭脂 2をランナレスで凝固してプリフォーム材 3に成形する分割可能な金型 22を有し、かつ成形したプリフォーム材 3を自動取り出し可能な自動取出し機構 26を有する。

[0026] 図 5は、図 4のプリフォーム金型装置 20の構成図である。

分割可能な金型 22は、金型本体 23、前部コア 24、及び後部コア 25からなる。金型本体 23は、金型部分 23a, 23b, 23cがー体に連結され相互に移動しないように図示しない固定位置に固定され、図で Z-Z軸を中心とする中空円筒形の貫通孔を有している。

前部コア 24は、この中空円筒形の貫通孔に嵌合する円筒形部材 24aとその右端部近傍に固定されたフランジ部材 24bとからなり、フランジ部材 24bが金型部分 23b, 2 3cの間で Z-Z軸方向に移動できるようになって、る。後部コア 25は、中空円筒形の貫通孔に嵌合する円筒形部材であり、その左端部は連結部材 29に一体的に固定されている。

[0027] 金型本体 23に対して、前部コア 24がフランジ部材 24bが金型部分 23cに当接する位置まで右方向に移動し、後部コア 25も連結部材 29が金型本体 23に当接する位置まで右方向に移動しているとき、図 5に示すように、それらの間に成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材に相当する空洞 A (キヤビティ）が形成されるようになつている。

このキヤビティ Aの形状は、この例では円筒形であり、その形状及び大きさは、成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材をランナレスで 1個取りし、かつ圧力によるオーバーパック等による大きな内部歪みを発生させな、ように設定されてヽる。

また、金型本体 23の下方には、後部コア 25と後部コア 25を固定する後部連結部材 29aが左方に後退した際に形成される空間に連通する開口 Bが設けられ、プリフォ一ム材をこの開口 Bを通して下方に落下させるようになって、る。

[0028] 自動取出し機構 26は、前部コア作動シリンダ 27、後部コアロックシリンダ 28、連結部材 29からなる。前部コア作動シリンダ 27は、そのロッド 27aが Z-Z軸方向に伸縮し、前部コア 24の右端面に当接してこれを図で左方に移動させるようになつている。後部コアロックシリンダ 28は、後部コア 25が取り付けられた連結部材 29の溝 29cに嵌合する伸縮可能なロッド 28aを有する。

連結部材 29は、後部コア 25を固定する後部連結部材 29aと、前部コア作動シリンダ 27のロッド 27aに固定された前部連結部材 29bとからなり、この 2つの連結部材 29 a、 29bは、図示しない連結バーで常に同期して Z-Z軸方向に移動できるようになつている。

[0029] 図 6A〜図 6Dは、図 4のプリフォーム金型装置の作動説明図である。

この図において工程（図 6A)は、射出ノズル 18内に溶融榭脂 2が充填され、キヤビティ A内は未充填の状態である。また、後部コアロックシリンダ 28のロッド 28aが溝 29 cに嵌合し、後部コア 25が移動しな、ようになって、る。

工程（図 6B)では、工程（図 6A)の状態のままキヤビティ A内に溶融榭脂 2を射出充填し、射出された溶融榭脂を凝固してプリフォーム材 3を成形する。このとき前部コア 24は射出ノズル 18の先端に接する位置に配置されており、射出ノズル先端を直角方向に移動させることにより、ランナーレス成形が実現する。

工程（図 6C)では、ロッド 28aを溝 29cから外し、前部コア作動シリンダ 27のロッド 2 7aを図で左方に伸ばし、前部コア 24の右端面に当接するまで移動する。これと同時にロッド 27aに固定された前部連結部材 29bと後部連結部材 29aが同期して左に移動し、後部コア 25が左に後退移動する。これにより、成形されたプリフォーム材 3の左側に後部コア 25と後部連結部材 29aが左方に後退した空間が形成される。

工程（図 6D)では、前部コア作動シリンダ 27のロッド 27aを更に図で左方に伸ばし、前部コア 24を図で左に移動させて、左にプリフォーム材 3を突き出し、プリフォーム 3は開口 Bを通して下方に落下し、金型外部に排出される。

工程（図 6D)の後、前部コア作動シリンダ 27のロッド 27aを図で右方に縮め、後部コアロックシリンダ 28のロッド 28aを溝 29cに嵌合させて、工程（図 6A)に戻る。

[0030] この構成により、プリフォーム金型装置 20により、成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材 3をランナレスで 1個取りし、次に、プリフォーム金型装置 20の型を開き、排出動作によりプリフォーム材 3は移載装置 30上に排出落下させることができる。

[0031] 図 4にお、て、移載装置 30は、プリフォーム金型装置 20から落下したプリフォーム 3を下方で受け取り、これを精密圧縮成形装置 40の所定の供給位置に挿入するようになっている。

[0032] 図 7は、図 4の精密定量射出装置の全体斜視図である。

図 7において、微細精密圧縮成形金型の配置数は、成形部品のサイズにより生産タクトが異なるため、必要成形生産量に合わせ金型配置数を設定する。

[0033] 図 4および図 7において、精密圧縮成形装置 40は、複数対の精密圧縮金型 41、金型インデックス装置 42、真空装置 43、加熱装置 44、冷却装置 45、圧縮成形装置 46 を備える。

[0034] 複数対の精密圧縮金型 41は、それぞれ対になった上下の金型 41a, 41bを有し、その間に成形する小型精密光学部品に対応するキヤビティを有する。金型インデックス装置 42は、この例ではロータリーインデックス装置であり、一定の角速度で回転する回転板 42aを有し、この回転板 42aに複数対の精密圧縮金型 41 を円形状に配置し、回転しながら精密圧縮金型 41を順次所定量移動させるようになつている。上金型 41aと下金型 41bは、その軸心に沿って上下動できるように構成されている。

[0035] 真空装置 43は、精密圧縮金型 41のキヤビティに連通する真空排気口 43aとこれと中空管を介して連通する真空排気装置（図示せず)と力もなり、上下の金型 41a, 41 bの間に形成されるキヤビティ内を排気して真空状態を形成するようになっている。加熱装置 44は、上下の金型 41a, 41bに取り付けられた加熱ヒーターであり、上下の金型 41a, 41bを外部から加熱するようになって!/、る。

冷却装置 45は、上下の金型 41a, 41bに取り付けられた水冷環であり、精密圧縮金型をガラス転移点近傍まで冷却するようになって!/ヽる。

圧縮成形装置 46は、上金型 41 aを下金型 4 lbに向けて押し付けるプレス装置である。

[0036] 上述したように、金型インデックス装置 42 (この例ではロータリーインデックス圧縮成形装置）の外周に精密圧縮金型 41、冷却装置 45、加熱装置 44、可動スリーブ 47、固定スリーブ 48、真空排気口 43aが 1組として構成され円形状に複数個配置されている。

このとき上金型 41 a、可動スリーブ 47に必要回転位置で外部駆動により上下加圧動作、加熱、冷却をコントロールできる構造とする。また真空排気口 43aも同様に必要回転位置で真空排気及び真空状態を維持できるようになって!/、る。

[0037] 図 8は、本発明のマイクロ成形カ卩ェ方法の作動説明図である。

本発明のマイクロ成形加工方法は、プリフォーム成形工程 Sと精密圧縮成形工程 G からなる。

プリフォーム成形工程 Sは、榭脂 1を加熱し可塑化し、可塑化した溶融榭脂 2を混練し、所定量の溶融榭脂 2を射出する精密定量射出工程 S 1と、射出された溶融榭脂をランナレスで凝固してプリフォーム材 3に成形するプリフォーム成形工程 S2と、成形したプリフォーム材 3を取り出すプリフォーム取出し工程 S3とからなり、成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材 3をランナレスで 1個取りする。

プリフォーム金型装置 20から落下したプリフォーム 3は、移載装置 30で下方で受け取られ、これを精密圧縮成形装置 40の所定の供給位置に挿入される。

[0038] 精密圧縮成形工程 Gは、プリフォーム材 3を真空状態で一次圧縮成形を行った後、プリフォーム材 3をガラス転移点近傍まで冷却し、次、で表面層を再軟ィ匕して二次圧縮成形して小型精密光学部品を転写する工程であり、金型インデックス工程 Gl、真空工程 G2、一次圧縮成形工程 G3、冷却工程 G4、及び二次圧縮成形工程 G5からなる。

金型インデックス工程 G1では、金型インデックス装置 42により成形する小型精密光学部品に対応するキヤビティを有する複数対の精密圧縮金型 41を順次所定量移動させる。この例では 8対の精密圧縮金型 41を順次一定の速度、又はステップ状に 45 度づっ回転させ、各金型 41をプリフォーム材 3の供給位置 T1からその取出位置 T8 まで、 Tl, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8の jl匿で送るよう【こなって!/ヽる。

真空工程 G2では、精密圧縮金型 14内を真空状態に減圧する。この工程は、例えば T2〜T7の間で行う。

一次圧縮成形工程 G3では、加熱装置 44と圧縮成形装置 46を併用し、真空状態で精密圧縮金型 41を加熱して一次圧縮成形を行う。

次!、で冷却工程 G4では、冷却装置 45により精密圧縮金型 14をガラス転移点近傍まで冷却する。

次いで二次圧縮成形工程 G5では、加熱装置 44と圧縮成形装置 46を併用し、精密圧縮金型 14を再加熱し金型に密着している面の必要最小限の厚み分のみ軟ィ匕させ、微細精密形状を転写する。

[0039] 図 8において、プリフォーム金型装置 20により成形されたプリフォーム材 3は移載装置 30により精密圧縮成形装置 40に円形状に複数配置された精密圧縮金型 41に移載挿入される。

T1から Τ2に精密圧縮金型 41がロータリーインデックスされたとき、可動スリーブ 47 が外部駆動により下降して型閉めし、真空排気口 43aより、キヤビティ内を排気する。 T3の位置で加熱装置 44により精密圧縮金型 41を加熱し、圧縮する。 T4で冷却し、 T5、 T6で再加熱し、微細精密圧縮する。 Τ7で冷却し、 Τ8の位置で可動スリーブ 4 7と上金型 41aを上昇させ、次に下金型 41bを外部駆動により上昇させ、小型精密光学部品 4 (微細精密圧縮成形品）を取り出す。

[0040] 一般的に、偏肉、厚肉の成形品を成形するとき、榭脂材料は高温で加熱され流動状態となる、このとき榭脂材料は膨張しており、キヤビティ内に射出充填後、ゲートシールされ、その表面層から急速に固化を始め、内部の固化は大幅に遅れる。このとき厚肉、偏肉の成形部品は総体収縮と共に偏肉分の不均一収縮をするため、その収縮差以下の微細形状転写は困難である。通常の圧縮成形でも同様のことが発生する。

[0041] これに対して、本発明では微細精密形状転写が必要な偏肉、厚肉の成形部品において、プリフォーム成形装置 10にてプリフォーム材 3を作り、連続的に圧縮成形を行うため複数の金型を備えたロータリーインデックス形圧縮成形装置 (精密圧縮成形装置 40)で微細精密圧縮成形を行うことを特徴として!/ヽる。

[0042] 本発明では、まず榭脂材料の無駄を省くためと、精密な圧縮成形を行うためランナ一レス成形によりプリフォーム材 3を成形し、連続的に圧縮成形を行うため複数の金型 41を備えたロータリーインデックス形圧縮成形装置 40にプリフォーム材 3を移載装置 30により移載して、キヤビティ内に挿入し、金型を閉じ、キヤビティ内を真空環境にした後、金型を加熱し、一次圧縮成形を行う。次にいったん金型冷却を行った後、微細精密転写を必要とする面を形成する金型コアのみを再加熱し、コアに密接してヽる微細精密転写を必要とする表面層のみを再軟化させる。

この時軟化する面は均一な薄肉厚となり、且つ精密転写に必要な最小限の肉厚を軟ィ匕させるようコントロールされる。またこのとき内部は固化状態にある。所定の表面層軟化後二次圧縮成形を行い、金型コアを冷却し、圧縮成形品 4を取り出す。

[0043] 上述した本発明の装置および方法によれば、成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材 3をランナレスで 1個取りするので、圧力によるオーバーパック等による大きな内部歪みを発生させることなぐプリフォーム材 3をランナレスで 1個取りすることができる。

また、プリフォーム材 3を真空状態で一次圧縮成形を行った後、ガラス転移点近傍まで一旦冷却し、表面層を再軟化して二次圧縮成形して小型精密光学部品 4を転写するので、内部が固化した状態で表面のみ再成形するので、偏肉、厚肉の成形部品であってもその不均一収縮を回避して微細精密形状の転写が可能である。

さらに、プリフォーム材 3をランナレスで 1個取りし、このプリフォーム材を精密圧縮成形するので、「多数個取り」やプリフォームを別工程で製造する場合に比較し、ェネルギーロスを大幅に低減することができる。

[0044] また、微細精密圧縮形状を必要とする光デバイスなどの高精度、高機能デバイスの多くは射出成形法により製作されている。このとき形状、寸法精度及び光学性能を要求仕様で生産するまでに、金型試作、成形テストのトライ &エラーを何度も繰り返すことが避けられない。又巿販されているコンピューターシミュレーションソフトは、光デバイスなどの高精度、高機能デバイスの微細構造解析は不可である。

そこで、光デバイスなどの高精度、高機能デバイスにおいて、従来の射出成形法では困難な微細精密形状の光デバイス等を成形する手段として、精密圧縮成形法によることとし、光デバイスのデザイン、金型設計製作、成形条件をコンピューター解析により事前に圧縮成形シミュレーション解析し、微細精密光デバイス等の微細圧縮成形力もトライ &エラー作業を削除することが望ましい。

[0045] なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しな、範囲で種々変更できることは勿論である。

Claims

請求の範囲

[1] 成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材をランナレスで 1個取りするプリフォーム成形装置と、

該プリフォーム材を真空状態で一次圧縮成形を行った後、プリフォーム材をガラス転移点近傍まで冷却し、次ヽで表面層を再軟化して二次圧縮成形して小型精密光学部品を転写する精密圧縮成形装置と、を備えたことを特徴とするマイクロ成形加工装置。

[2] 前記プリフォーム成形装置は、榭脂を加熱し可塑化し、可塑化した溶融榭脂を混練し、所定量の溶融榭脂を射出する精密定量射出装置と、

射出された溶融榭脂をランナレスで凝固して前記プリフォーム材に成形する分割可能な金型を有し、かつ成形したプリフォーム材を自動取り出し可能なプリフォーム金型装置と、力なることを特徴とする請求項 1に記載のマイクロ成形加工装置。

[3] 前記精密圧縮成形装置は、成形する小型精密光学部品に対応するキヤビティを有する複数対の精密圧縮金型と、該複数対の精密圧縮金型を順次所定量移動させる金型インデックス装置と、精密圧縮金型内を真空状態に減圧する真空装置と、精密圧縮金型を加熱する加熱装置と、精密圧縮金型を圧縮して圧縮成形を行う圧縮成形装置と、精密圧縮金型をガラス転移点近傍まで冷却する冷却装置と、を備え、真空状態で精密圧縮金型を加熱して一次圧縮成形を行!ゝ、次!ゝで精密圧縮金型を再加熱し金型に密着して、る面の必要最小限の厚み分のみ軟ィ匕させ、微細精密形状を転写する二次圧縮成形を行うことを特徴とする請求項 1に記載のマイクロ成形加工装置。

[4] 成形する小型精密光学部品に対応するプリフォーム材をランナレスで 1個取りするプリフォーム成形工程と、

該プリフォーム材を真空状態で一次圧縮成形を行った後、プリフォーム材をガラス転移点近傍まで冷却し、次ヽで表面層を再軟化して二次圧縮成形して小型精密光学部品を転写する精密圧縮成形工程と、を備えたことを特徴とするマイクロ成形加工方法。

[5] 前記プリフォーム成形工程は、榭脂を加熱し可塑化し、可塑化した溶融榭脂を混練し、所定量の溶融榭脂を射出する精密定量射出工程と、

成形したプリフォーム材を取り出すプリフォーム取出し工程と、力なることを特徴とする請求項 4に記載のマイクロ成形加工方法。

[6] 前記精密圧縮成形工程は、成形する小型精密光学部品に対応するキヤビティを有する複数対の精密圧縮金型を順次所定量移動させる金型インデックス工程と、精密圧縮金型内を真空状態に減圧する真空工程と、真空状態で精密圧縮金型を加熱して一次圧縮成形を行う一次圧縮成形工程と、次ヽで精密圧縮金型をガラス転移点近傍まで冷却する冷却工程と、次ヽで精密圧縮金型を再加熱し金型に密着してヽる面の必要最小限の厚み分のみ軟化させ、微細精密形状を転写する二次圧縮成形ェ程と、力なることを特徴とする請求項 4に記載のマイクロ成形加工方法。

[7] 前記精密圧縮成形工程の成形条件を、せん断発熱を伴う熱伝導解析と接触および幾何学的非線形解析を含む圧縮成形解析を連成して行う数値解析によりシミュレーシヨンする、ことを特徴とする請求項 6に記載の精密圧縮成形加工法。