WO2011040186A1 - 光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法 - Google Patents

光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2011040186A1
WO2011040186A1 PCT/JP2010/065211 JP2010065211W WO2011040186A1 WO 2011040186 A1 WO2011040186 A1 WO 2011040186A1 JP 2010065211 W JP2010065211 W JP 2010065211W WO 2011040186 A1 WO2011040186 A1 WO 2011040186A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mold
nozzle
cavity
tip
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/065211
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
寛司 ▲高▼木
新一朗 原
安弘 松本
金子　直樹
Original Assignee
コニカミノルタオプト株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタオプト株式会社 filed Critical コニカミノルタオプト株式会社
Priority to US13/498,488 priority Critical patent/US20120187588A1/en
Priority to JP2011534161A priority patent/JP5737181B2/ja
Priority to EP10820306.8A priority patent/EP2484507A4/en
Publication of WO2011040186A1 publication Critical patent/WO2011040186A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/1703—Introducing an auxiliary fluid into the mould
    • B29C45/1704—Introducing an auxiliary fluid into the mould the fluid being introduced into the interior of the injected material which is still in a molten state, e.g. for producing hollow articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/40—Removing or ejecting moulded articles
    • B29C45/4005—Ejector constructions; Ejector operating mechanisms
    • B29C45/401—Ejector pin constructions or mountings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a resin molded product for an optical element, and a method for manufacturing an optical element, and in particular, has an optical surface on a part of the surface of a substrate formed of resin,
  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a resin molded product for an optical element having a hollow portion formed by injecting pressurized fluid from the outside, and a method for manufacturing an optical element.
  • Digital devices represented by copying machines and laser beam printers are required to further increase recording density and the like due to recent demands for high image quality and high definition.
  • high control and accuracy of each component to be used are required, and even when the optical element is one of the components, the light emitted from the light source is transmitted and reflected.
  • higher surface accuracy of the optical surface is required.
  • the present inventor considered the effect of hollow injection molding and considered application to optical components.
  • the tensile stress at the time of volume shrinkage of the resin causing warpage and sink marks of the molded product is released to the hollow part, and expressed in the form of sink marks on the surface of the hollow part, This is because warpage and sink marks generated on the surface of the molded product can be alleviated.
  • a method of providing the hollow portion in the resin molded product there is the following gas assist molding method.
  • a mold provided with a cavity having a mold surface for forming an optical reflecting surface is used, a molten thermoplastic resin is injected into the cavity, and the nozzle tip protruded into the cavity is used.
  • the pressurized fluid is injected into the molten thermoplastic resin in the cavity to form a hollow portion (pressurized fluid injection step), and the pressure in the hollow portion is desired until the thermoplastic resin in the cavity is solidified and cooled. (Pressure holding process), the pressurized fluid in the hollow part is exhausted (pressurized fluid exhausting process), then the mold is opened, and the optical reflecting member that is a resin molded product is taken out from the mold (Mold release process).
  • Patent Document 1 discloses a molding apparatus in which a nozzle is arranged in a movable mold.
  • a configuration causes a release resistance when the molded product is released from the mold.
  • the mold release resistance by such a configuration is the optical surface as it is. It may be adversely affected and it is difficult to adopt as it is.
  • An object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus for a resin molded product for an optical element and an optical element manufacturing method capable of releasing an optical element as a molded product.
  • a first aspect of the present invention is a resin molding for an optical element having an optical surface on a part of the surface of a substrate formed of a resin and having a hollow portion inside the substrate.
  • An apparatus for manufacturing an article wherein a first mold fixedly disposed and movable in a mold clamping and mold opening direction with respect to the first mold are provided, and a cavity is formed by clamping the mold.
  • a second mold including, on the mold surface of the cavity, a transfer surface for transferring the optical surface to the molten resin injected into the cavity, and the transfer surface of the second mold.
  • a second aspect of the present invention is a device for manufacturing a resin molded product for an optical element according to the first aspect, wherein a plurality of the ejector pins are provided around the nozzle.
  • a third aspect of the present invention is the apparatus for manufacturing a resin molded product for an optical element according to the first or second aspect, wherein the nozzle is formed in a shaft shape, and the tip of the nozzle is the nozzle It has a taper shape in which the outer diameter of the shaft is gradually increased from the tip of the nozzle toward the base end side of the nozzle.
  • a fourth aspect of the present invention is a manufacturing apparatus for a resin molded product for an optical element according to any one of the first to third aspects, wherein the tip of the nozzle is coated with a coating film. It is characterized by that.
  • the molten resin is injected into a cavity formed by clamping the second mold movable relative to the fixedly arranged first mold, and An optical element in which a hollow portion is formed by a pressurized fluid injected through a nozzle into a molten resin, an optical element having an optical surface on a part of the surface is injection-molded, and an ejector pin is projected after molding to mold the optical element from a mold.
  • a method of manufacturing an optical element to be released wherein a molten resin injection step of injecting a molten resin into the cavity, and a step in which the molten resin is injected into a part of the cavity in the molten resin injection step, A pressurized fluid injection step of injecting a pressurized fluid through the tip of the nozzle disposed in the two molds, and an optical element formed with a hollow portion formed by the pressurized fluid injection step.
  • Mold side The ejector pin is arranged to project and push between the position of the optical element corresponding to the tip of the nozzle and the end of the optical surface on the side where the tip of the nozzle is arranged.
  • a mold release step of releasing the mold from the two molds.
  • the mold release resistance when releasing the base material is larger in the second mold than in the first mold,
  • the base material can be easily released from the first mold.
  • it is possible to release the base material from the second mold by providing the second mold with an ejector pin and projecting the tip end surface of the ejector pin from the mold surface of the cavity.
  • the tip surface of the ejector pin protrudes from the die surface, which is an intermediate part between the tip portion of the nozzle and the transfer surface. It is easy to release from each surface, and distortion due to release resistance is not generated on the optical surface of the base material, and it is possible to prevent a decrease in accuracy of the optical surface of the base material.
  • FIG. 1 It is a top view of the ftheta mirror concerning one embodiment of the present invention.
  • A is a partial front view of the f ⁇ mirror
  • (b) is a sectional view taken along line IIb-IIb in (a)
  • (c) is a sectional view taken along line IIc-IIc in (a)
  • (d) is a sectional view taken along line (a). It is IId-IId sectional view taken on the line.
  • Resin molded product for optical elements First, a resin molded product for an optical element to be manufactured by an injection molding machine according to an embodiment of the present invention will be described. Resin molded products for optical elements are widely used in electrical products, automotive parts, medical, security, building materials, household products, etc. that are highly required to have specularity, dimensional accuracy, lightness, safety, durability, and economy It is an optical element suitable for use.
  • a scanning that is incorporated in a laser scanning optical device is made to emit light emitted from a light source, is collected on a polygon mirror, and scanned by rotating the polygon mirror at a predetermined speed.
  • FIG. 1 is a plan view of an f ⁇ mirror according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 (a) is a partial front view of the f ⁇ mirror
  • FIG. 2D is a cross-sectional view taken along the line IId-IId in FIG.
  • the length of the hollow portion 14 in the longitudinal direction is longer than the length of the optical surface 13 in the longitudinal direction, and further, both ends of the hollow portion 14 are formed outside the both ends of the optical surface 13 in the longitudinal direction. Since the tensile stress generated by shrinkage due to curing is released to the hollow portion 14, warpage in the longitudinal direction due to resin volume shrinkage is relaxed over the entire optical surface 13, and surface accuracy is improved.
  • the mold is held by the molded product as the volume of the resin shrinks, and the optical surface 13 is distorted due to the release resistance.
  • the optical surface 13 is thicker than the base material over the entire plate surface. By projecting in the vertical direction, it is possible to suppress the occurrence of distortion of the optical surface 13 due to the release resistance.
  • the surface roughness Ra of the optical surface 13 is preferably formed within a range of Ra ⁇ 5 (nm). Thereby, for example, it is possible to achieve surface accuracy used for short wavelengths of 500 nm or less. Moreover, it is more preferable that it is formed within the range of 2 (nm) ⁇ Ra ⁇ 5 (nm).
  • the peripheral wall 12 of the f ⁇ mirror 10 has a draft angle.
  • the draft is set according to the material and thickness of the f ⁇ mirror 10 (the dimension in the thickness direction shown in FIG. 2A), and is preferably 1 ° to 10 °.
  • the f ⁇ mirror 10 has a positioning portion 15 for installing the f ⁇ mirror 10 at a predetermined position of the laser scanning optical device.
  • the positioning unit 15 includes a positioning unit 151 in the long direction, a positioning unit 152 in the short direction, and a positioning unit 153 in the thickness direction (directions orthogonal to the long direction and the short direction).
  • a longitudinal positioning portion 151 formed on the peripheral wall 12 of the f ⁇ mirror 10 is shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
  • the positioning part 152 of the short direction formed in the surrounding wall 12 of the f (theta) mirror 10 is shown to Fig.2 (a) and FIG.2 (c).
  • FIG. 2A and FIG. 2D show a positioning portion 153 in the thickness direction formed on the edge 11 in the longitudinal direction on the surface 11 of the base material.
  • the positioning portion 151 in the longitudinal direction is a projecting portion that protrudes from the peripheral wall 12 by about 2 to 3 mm in the short direction, and the projecting portion has both side surfaces 151a orthogonal to the longitudinal direction.
  • the positioning portion 152 in the short direction is a protruding portion protruding from the peripheral wall 12 by about 0.2 to 0.5 mm in the short direction, and the protruding portion has a tip surface 152a orthogonal to the short direction.
  • the positioning portion 152 in the thickness direction is a protrusion protruding in the thickness direction by about 0.2 to 0.5 mm from the surface 11 (excluding the optical surface 13) of the base material. It has the front end surface 153a orthogonal to the vertical direction.
  • FIG. 1 the peripheral wall 12 of the f ⁇ mirror 10 in which the positioning portions 15 are omitted is shown.
  • the side surface 151a of the positioning member 151 in the long direction, the front end surface 152a of the positioning unit 152 in the short direction, and the front end surface 153a of the positioning unit 153 in the thickness direction are brought into contact with predetermined portions of the laser scanning optical device.
  • the f ⁇ mirror 10 can be installed at a predetermined position of the laser scanning optical device.
  • the f ⁇ mirror 10 has a nozzle trace 16 that is a trace of the tip portion 351 of the gas nozzle 35 and an ejector pin trace 17 that is a trace of the tip surface 361 of the ejector pin 36.
  • the nozzle trace 16 and the ejector pin trace 17 are formed on the surface 11 of the base material and on one side surface (excluding the optical surface 13) where the optical surface 13 is formed from the parting line trace 18.
  • the parting line trace 18 is a trace of the mold mating surfaces of the first mold and the second mold.
  • the nozzle trace 16 is shown in FIG. 2 (d), and the ejector pin trace 17 is shown in FIG.
  • the nozzle mark 16 is provided at one end in the longitudinal direction of the surface 11 of the base material that is one step down from the optical surface 13.
  • the nozzle trace 16 is formed in a groove shape having a substantially circular cross section, and has an opening 161 having a diameter of about 5 mm and a bottom 162 formed to be smaller in diameter than the opening 161.
  • the nozzle trace 16 communicates with one end side of the hollow portion 14.
  • the nozzle trace 16 is formed in a shape obtained by transferring the shape of the tip 351 of the gas nozzle 35.
  • the nozzle trace 16 has a draft angle.
  • the nozzle trace 16 is separated from the tip 351 of the gas nozzle 35. Therefore, it is possible to reduce the mold release resistance of the nozzle trace 16 and prevent distortion and deformation of the nozzle trace 16 and the optical surface in the vicinity of the nozzle trace 16. In addition, it is possible to improve the durability of the mold.
  • the draft here is preferably 1 ° or more considering that the nozzle trace 16 is stuck to the tip 351 of the gas nozzle 35, and considering that the shaft diameter of the gas nozzle 35 is not increased more than necessary. More preferably, the angle is 10 ° or less. The detailed shape and arrangement of the gas nozzle 35 will be described later.
  • the ejector pin marks 17 are a surface 11 of the base material one step down from the optical surface 13, and a plurality of ejector pin marks 17 are provided around the nozzle marks 16 at substantially equal intervals. A plurality are provided at intervals.
  • the ejector pin trace 17 is formed on the surface 11 of the base material between the optical surface 13 and the nozzle trace 16.
  • the ejector pin mark 17 is formed in a circular line shape having a diameter of about 2 mm.
  • the ejector pin mark 17 is formed in a shape obtained by transferring the shape of the tip end surface 361 of the ejector pin 36 (a circular shape having an outer diameter of about 2 mm). The detailed shape and arrangement of the ejector pins 36 will be described later.
  • the f ⁇ mirror 10 is made of the gate-shaped resin 19 formed of the molten resin filled in the gate and the molten resin filled in the runner 322 via the gate-shaped resin 19.
  • the formed runner-shaped resin 19a is connected.
  • the nozzle trace 16 and the ejector pin trace 17 described above may be formed on the surface of the runner-shaped resin 19a.
  • the ejector pin trace 17 is formed on the surface 11 of the base material between the optical surface 13 and the nozzle trace 16. Further, the nozzle trace 16 and the ejector pin trace 17 are formed on the surface on one side where the optical surface 13 is formed from the parting line trace 18.
  • the parting line trace 18 is a trace of a mold mating surface (a mating surface between a first mold 21 and a second mold 22 described later), and is formed in a linear shape.
  • FIG. 2A shows a parting line mark 18 formed on the lower end of the peripheral wall 12 of the f ⁇ mirror 10 (the surface 11 opposite to the surface 11 of the base material on which the optical surface 13 is formed).
  • FIGS. 3 and 4 are front views of the injection molding machine showing the molten resin filled in the cavity 31 sheared in the longitudinal direction
  • FIG. 4 shows the first mold 21, the second mold 22, the gas nozzle 35
  • 2 is a partial front view of an injection molding machine mainly showing an ejector pin 36.
  • the injection molding machine includes a mold having a cavity 31, filling means (not shown) for filling the cavity 31 with molten resin, and gas injection for injecting compressed gas (pressurized fluid) into the filled molten resin.
  • Means 34 and control means for controlling the filling of the molten resin, the filling of the molten resin, the start of the injection of the compressed gas, the stop of the injection of the compressed gas, and the exhaust of the compressed gas from the hollow portion ing.
  • the mold is close to the first mold 21 to clamp the mold between the first mold 21 and the first mold 21 or the first mold 21 to release the base material.
  • a second mold 22 movably provided so as to be separated from each other.
  • a cavity 31, a runner (not shown), and a spool (not shown) are formed in the first mold 21 and the second mold 22 by clamping.
  • a gate, a runner, and a spool are continuously formed.
  • a heater (not shown) is provided along the cavity 31 and the runner and spool (the passage of the mold). By providing the heater, the molten resin in contact with the cavity 31 and the mold passage is prevented from losing the fluidity cooled by heat conduction and solidifying. Instead of the heater, a temperature adjusting water channel may be provided in the mold.
  • the first mold 21 is attached to the first mold mounting plate 211.
  • the second mold is attached to the second mold attachment plate 221 via a receiving plate 222.
  • the second mold 22 has a transfer surface 223 for transferring the optical surface 13 to the molten resin injected into the cavity 31.
  • the transfer surface 223 is formed by cutting so that the surface roughness Ra is 5 nm or less.
  • the second mold 22 is provided with a gas nozzle 35.
  • the gas nozzle 35 has a tip 351 that protrudes into the cavity 31 through a through hole 312 formed in the mold surface 311 of the cavity 31 except for the transfer surface 223.
  • the gas nozzle 35 forms the hollow portion 14 by injecting a compressed gas from the tip portion 351 into the molten resin in the cavity 31.
  • the gas nozzle 35 is formed in a shaft shape.
  • the gas nozzle 35 has a distal end portion 351 formed gradually from an outer diameter of about ⁇ 5 mm, a shaft portion 352 having an outer diameter of about ⁇ 5 mm, and a base end portion 353 having an outer diameter of about ⁇ 18 mm.
  • FIG. 4 shows a distal end portion 351 of the gas nozzle 35 having a tapered shape in which the outer diameter of the shaft is gradually increased from the distal end of the gas nozzle 35 toward the proximal end side of the gas nozzle 35.
  • the tip 351 of the gas nozzle 35 has a draft of 1 ° to 10 °.
  • the mold release resistance of the nozzle trace 16 is reduced, and distortion and deformation of the nozzle trace 16 and the optical surface in the vicinity of the nozzle trace 16 are prevented. It becomes possible. In addition, it is possible to improve the durability of the mold.
  • the tip 351 of the gas nozzle 35 has a coating film that improves the releasability.
  • the coating film include a platinum-based alloy film, a diamond-like carbon film, a titanium nitride film, and a chromium oxide film.
  • the coating film that improves oxidation resistance include a noble metal thin film.
  • metal coating treatment such as electroplating, diffusion plating, vapor deposition plating, electroless plating, and spraying, ceramic coating by CVD, PVD, ion plating, sputtering, vacuum vapor deposition, etc.
  • Non-metal coating treatment or composite coating treatment thereof include electrolytic plating and electroless plating of hard chromium and the like, ceramic coating treatment of titanium nitride (TiN), chromium nitride (CrN), titanium nitride aluminum (TiAlN), and the like.
  • the second die 22 is provided with an ejector pin 36.
  • the ejector pin 36 is formed in a shaft shape having an outer diameter of about ⁇ 2 mm.
  • Four insertion holes 313 for passing the ejector pins 36 are provided in the mold surface 311 of the cavity 31 of the second mold.
  • the four insertion holes 313 are provided at substantially equal intervals around the base end portion 353 (indicated by imaginary lines in FIG. 1) of the gas nozzle 35.
  • Two insertion holes 313 are provided in the mold surface 311 of the cavity 31 between the tip 351 of the gas nozzle 35 and the transfer surface 223.
  • the other two insertion holes 313 are provided in the mold surface 311 on the opposite side of the transfer surface 223 with the tip 351 of the gas nozzle 35 as the center.
  • four insertion holes 224 are formed in the receiving plate 222 corresponding to the four insertion holes 313.
  • ejector pins 36 are provided at approximately equal intervals around the base end portion 353 (shown in phantom lines in FIG. 1) of the gas nozzle 35, and the two ejector pins 36 therein are provided. , Provided on the mold surface 311 of the cavity 31 between the tip 351 of the gas nozzle 35 and the transfer surface 223.
  • the present invention is not limited to this, and one or more ejector pins 36 may be provided on the mold surface 311 of the cavity 31 between the tip 351 of the gas nozzle 35 and the transfer surface 223.
  • An ejector plate 225 is disposed between the second mold mounting plate 221 and the receiving plate 222.
  • the ejector plate 225 is supported by the urging means so as to maintain a predetermined distance with respect to the receiving plate 222.
  • the proximal end side of the ejector pin 36 passes through the insertion hole 313 and the insertion hole 224, and the proximal end portion 363 of the ejector pin 36 is fixed to the ejector plate 225.
  • the tip surface 361 of the ejector pin 36 is immersed so as to close the insertion hole 313, thereby A part of the mold surface 311 is formed.
  • the receiving plate 222, the ejector plate 225, and the ejector pin 26 are separated from the first mold 21 together with the second mold 22. Further, when the second mold 22 is separated from the first mold 21 by a predetermined amount, the ejector plate 225 comes into contact with the second mold mounting plate 221, and the ejector plate 225 and the ejector pin 36 are connected to the second mold 22.
  • the tip end surface 361 of the ejector pin 36 protrudes into the cavity 31 from the mold surface 311 to release the f ⁇ mirror 10 from the second mold 22.
  • the protruding position of the ejector pin 36 is arranged between a position corresponding to the tip of the gas nozzle 35 and the end of the optical surface of the f ⁇ mirror 10 on the side where the tip of the gas nozzle 35 is arranged.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show the proximal end portion 363 of the ejector pin 36 fixed to the ejector plate 225 and the distal end surface 361 constituting a part of the mold surface 311.
  • FIG. 4A shows the tip surface 361 of the ejector pin 36 when the second mold 22 is separated from the first mold 21.
  • FIG. 4B shows the tip surface 361 of the ejector pin 36 when the second mold 22 is close to the first mold 21.
  • the filling means is preferably arranged in the mold so as to be filled from the short side of the f ⁇ mirror 10 toward the long direction.
  • the short side of the f ⁇ mirror 10 is shown in FIG.
  • the spout (filling passage) of the filling means leads to the spool.
  • the filling means has a screw (not shown) for extruding the molten resin from the ejection port.
  • the screw passes the molten resin from the spout through the spool, runner, and gate and fills the cavity 31.
  • the gas injection means 34 includes a tank (not shown) in which compressed gas is stored, a solenoid valve (not shown), and a gas nozzle 35.
  • the front end 351 of the gas nozzle 35 has an injection port that communicates with the cavity 31.
  • the control means controls opening and closing of a solenoid valve (not shown).
  • the compressed gas to be used may be any gas that does not react or mix with the resin. For example, an inert gas is raised. In view of safety and cost, nitrogen is preferable because it is nonflammable and toxic, and can be obtained by an inexpensive method.
  • Control means When the tip of the molten resin filled in the hollow portion reaches a predetermined position, the control means receives the detection signal and starts injecting compressed gas into the filled molten resin. The control means stops the injection of the compressed gas after a predetermined time has elapsed since the injection of the compressed gas was started.
  • the material of the f ⁇ mirror 10 will be described.
  • the resin material constituting the base material of the f ⁇ mirror 10 include polycarbonate, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, cycloolefin polymer, or a resin composed of two or more of these.
  • materials and the like constituting the optical surface 13 of the f ⁇ mirror 10 will be described.
  • the material constituting the optical surface 13 include silicon monoxide, silicon dioxide, and alumina.
  • a film forming method a known film forming method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or the like can be used.
  • the second mold 22 Before filling the cavity 31 of the mold with the molten resin, the second mold 22 is brought close to the first mold 21, the first mold 21 and the second mold 22 are clamped, and the cavity 31 is closed. Form. At this time, the tip portion 351 of the gas nozzle 35 protrudes into the cavity 31 from the through hole 312 and constitutes a part of the mold surface 311 of the cavity 31, and the tip surface 361 of the ejector pin 36 is immersed in the insertion hole 313. And it continues smoothly with the hole edge of the insertion hole 313, and comprises a part of metal mold
  • control means closes the electromagnetic valve.
  • the control means controls the filling means, rotates the screw, and injects molten resin from the injection port of the filling means (molten resin injection process), passes through the spool, runner, and gate, and fills the cavity 31. .
  • the cavity 31 is filled with molten resin.
  • the control means controls the filling means to stop filling the cavity 31 with the molten resin.
  • the control means controls the gas injection means 34 to release the electromagnetic valve.
  • the compressed gas in the tank (not shown) is ejected from the tip 351 of the gas nozzle 35 into the cavity 31.
  • Compressed gas is injected into the molten resin in the longitudinal direction (compressed gas injection process). Thereby, the hollow part extended in the elongate direction can be formed in resin.
  • the detection signal is received and the filling of the molten resin is stopped.
  • the molten resin is solidified and cooled by heat conduction with the mold.
  • the hollow portion 14 is held at a predetermined pressure until it is solidified and cooled (pressure holding step).
  • pressure holding step By holding the pressure, the surface of the base material is pressed against the transfer surface, so that the surface transfer property of the base material surface can be improved.
  • the optical surface 13 is formed on the surface of the substrate during the compressed gas injection process and the pressure holding process.
  • the compressed gas in the hollow portion 14 is exhausted, the mold is opened, and the f ⁇ mirror (resin molded product) 10 is taken out.
  • the mold opening for separating the second mold 22 from the first mold 21 will be described in detail. Since the transfer surface 223 and the gas nozzle 35 are provided on the second mold 22, when the second mold 22 is separated from the first mold 21, the mold release resistance of the f ⁇ mirror 10 is greater than that of the first mold 21. The second mold 22 becomes larger and the f ⁇ mirror 10 moves together with the second mold 22. The optical surface 13 of the f ⁇ mirror 10 is attached to the transfer surface 223 of the second mold 22, and the nozzle trace 16 of the f ⁇ mirror 10 is attached to the tip 351 of the gas nozzle 35.
  • the ejector plate 225 comes into contact with the second mold mounting plate 221, and a plurality of ejectors arranged at predetermined intervals around the transfer surface 223.
  • the tip surface 361 of the pin 36 protrudes from the mold surface 311 of the cavity 31 of the second mold 22 (mold release process).
  • the front end surfaces 361 of the four ejector pins 36 that are arranged at substantially equal intervals around the base end portion 353 of the gas nozzle 35 protrude. Thereby, the f ⁇ mirror 10 can be released from the second mold 22 (see FIG. 4A).
  • the tip surfaces 361 of the four ejector pins 36 include the tip surfaces 361 of the two ejector pins 36 disposed on the mold surface 311 between the tip portion 351 of the gas nozzle 35 and the transfer surface 223, the f ⁇ mirror 10 is easily released from the tip 351 of the gas nozzle 35 and the transfer surface 223, and distortion due to the release resistance is not generated in the optical surface 13 of the f ⁇ mirror 10 and the accuracy of the optical surface 13 of the f ⁇ mirror 10 is prevented from being lowered. It becomes possible.
  • the distortion due to the release resistance received by the f ⁇ mirror 10 from the tip portion 351 of the gas nozzle 35 is not transmitted to the optical surface 13 side, and from this point, it is possible to prevent the accuracy of the optical surface 13 of the f ⁇ mirror 10 from being lowered. It becomes.
  • the tip portion 351 of the gas nozzle 35 has a tapered shape and has a draft angle of 1 ° to 10 °, the mold release resistance received by the f ⁇ mirror 10 from the tip portion 351 of the gas nozzle 35 can be reduced. It becomes possible. Furthermore, since the tip portion 351 of the gas nozzle 35 is releasable by being coated with a coating film, it is possible to further reduce the mold release resistance received by the f ⁇ mirror 10 from the tip portion 351 of the gas nozzle 35. Become.
  • the positioning portion 15, the nozzle trace 16, and the ejector pin trace 17 are formed on the surface 11 of the base material excluding the optical surface 13. There is no possibility that the accuracy of the optical surface 13 is reduced due to the nozzle marks 16 or the like.

Abstract

　固定配置された第１金型と、キャビティ内に射出される溶融樹脂に光学面を転写するための転写面をキャビティの金型面に含む第２金型と、第２金型の転写面を除くキャビティの金型面に設けられ、キャビティ内に射出される溶融樹脂中に加圧流体を注入することにより中空部を形成するためのノズルであって、金型面からキャビティ内に突設するように形成された先端部を有するノズルと、第２金型に設けられ、第２金型の金型面から突出して基材を金型面から離型させるように構成されたエジェクターピンと、を備え、エジェクターピンの突出位置は、基材のノズルの先端部に対応する位置とノズルの先端部が配置される側の前記光学面の端部との間に配置されている。

Description

光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法
　本発明は、光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法に関し、特に、樹脂により形成された基材の表面の一部に光学面を有し、基材の内部に加圧流体を外部から注入することによって形成された中空部を有する光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法に関する。
　複写機やレーザービームプリンタに代表されるデジタル機器は、近年の高画質、高精細化の要求により記録密度等の更なる増大が求められてきている。しかしながら、高精細化等のためにはおのずと使用する部品各々の高い制御、精度が求められ、その一部品である光学素子にいたっても、光源から照射された光を透過、反射等を行って集光や偏向、変形させるため、光学面のより一層の高面精度が求められている。特に最近では、長寿命、安定出力が得られる短波長の青色レーザが注目され、これによりさらに微少なスポットが形成できるため、それに対応した高面精度な光学素子が要求されてきている。
　ところが要求される面精度が高まってくるに従い、従来それほど気にしていなかった点が大きな技術課題として顕在化してきている。その最たる課題としては、樹脂射出成形での樹脂硬化時の収縮に伴い発生する反りやヒケによる光学面の変形の影響がある。特に、ｆθ特性を持たせるような光学素子においては、走査方向に対して発生する反りの影響がより顕在化し、従来の射出成形ではこのような高精度な光学部品の品質を確保することが困難な状況となってきている。また、上述したようにレーザビームに短波長、例えば、青色レーザでの適用の場合、樹脂製レンズの耐候性が高面精度を維持するのに更なる障害となる。
　この問題に対し、本発明者は、中空射出成形の効果に着目し光学部品への適用を考えた。中空射出成形により中空を形成することで、成形品の反りやヒケの原因となる樹脂の体積収縮時の引張応力が中空部に解放され、中空部の表面にヒケという形で発現することで、成形品の表面に発生する反りやヒケが緩和できるからである。
　ここで、樹脂成形品に中空部を設ける方法としては、以下のガスアシスト成形法がある。例えば、光学的反射面を形成するための金型面を有するキャビティが設けられた金型を使用し、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出し、キャビティ内に突設させたノズルの先端部からキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂中に加圧流体を注入し、中空部を形成し（加圧流体注入工程）、キャビティ内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間、中空部内の圧力を所望の圧力範囲に保持し（保圧工程）、中空部内の加圧流体を排気し（加圧流体排気工程）、その後、金型を開き、金型から樹脂成形品である光学的反射部材を取り出している（離型工程）。
　上記の加圧流体注入工程、保圧工程、加圧流体排気工程を設けることにより、成形品の表面に発生する反り等を緩和し、成形品の光学面の精度を向上させることができる（例えば、特許文献１）。
特開２００１－１０５４４９号公報
　ところでこのような加圧流体を注入させる成形装置として特許文献１に記載の技術では、可動側の金型にノズルが配置された成形装置が開示されている。しかしながら係る構成は、成形品を金型から離型する際の離型抵抗を生じさせる。この点、特許文献１に記載された成形装置では特に考慮されていないが、本発明のような高い光学面の面精度が要求される光学素子においては、係る構成による離型抵抗はそのまま光学面に悪影響を生じかねず、そのまま採用する事は困難である。
　本発明は、上記の問題を解決するものであり、ノズルといった異形な形状を金型に備える場合であっても、金型から成形品を離型する際に光学性能に悪影響を与えず、効率的に成形品としての光学素子を離型する事ができる光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の第１の形態は、樹脂により形成された基材の表面の一部に光学面を有し、前記基材の内部に中空部を有する光学素子用樹脂成形品の製造装置であって、固定配置された第１金型と、前記第１金型に対して型締め及び型開き方向に移動可能に設けられ、前記型締めすることによりキャビティを形成するように設けられた、前記キャビティ内に射出される溶融樹脂に前記光学面を転写するための転写面を前記キャビティの金型面に含む第２金型と、前記第２金型の前記転写面を除く前記キャビティの金型面に設けられ、前記キャビティ内に射出される前記溶融樹脂中に加圧流体を注入することにより前記中空部を形成するためのノズルであって、前記金型面から前記キャビティ内に突設するように形成された先端部を有するノズルと、前記第２金型に設けられ、前記第２金型の前記金型面から突出して前記基材を前記金型面から離型させるように構成されたエジェクターピンと、を備え、前記エジェクターピンの突出位置は、前記基材の前記ノズルの先端部に対応する位置と前記ノズルの先端部が配置される側の前記光学面の端部との間に配置されていることを特徴とする光学素子用樹脂成形品の製造装置である。
　また、本発明の第２の形態は、第１の形態に係る光学素子用樹脂成形品の製造装置であって、前記エジェクターピンは、前記ノズルの周囲に複数設けられたことを特徴とする。
　さらに、本発明の第３の形態は、第１又は２の形態に係る光学素子用樹脂成形品の製造装置であって、前記ノズルは軸状に形成され、前記ノズルの先端部は、前記ノズルの先端から前記ノズルの基端側に向かって前記軸の外径を徐々に大きくさせたテーパー形状を有していることを特徴とする。
　さらに、本発明の第４の形態は、第１から第３のいずれかの形態に係る光学素子用樹脂成形品の製造装置であって、前記ノズルの先端部は、コーティング膜で被膜されていることを特徴とする。
　さらに、本発明の第５の形態は、固定配置された第１金型に対して移動可能な前記第２金型を型締めすることによって形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出すると共に、当該溶融樹脂中にノズルを通して注入される加圧流体により中空部を形成した、表面の一部に光学面を有する光学素子を射出成形し、成形後にエジェクターピンを突出して金型から成形した光学素子を離型する光学素子の製造方法であって、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する溶融樹脂射出工程と、前記溶融樹脂射出工程でキャビティ内の一部に溶融樹脂が注入された段階で、前記第２金型に配置された前記ノズルの先端部と通して加圧流体を注入する加圧流体注入工程と、前記加圧流体注入工程により成形された中空部を形成した光学素子を、前記第２金型側に配置された前記エジェクターピンにより、前記光学素子の前記ノズルの先端部に対応する位置と前記ノズルの先端部が配置される側の前記光学面の端部との間に突出して押し出す事により前記第２金型から離型する離型工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法である。
　本発明によれば、第２金型に転写面、及び、ノズルを設けたことにより、基材を離型するときの離型抵抗が第１金型より第２金型の方が大きくなり、基材を第１金型から容易に離型することが可能となる。また、第２金型にエジェクターピンを設け、エジェクターピンの先端面をキャビティの金型面から突出させて、基材を第２金型から離型することが可能となる。さらに、基材を離型させるとき、エジェクターピンの先端面により、ノズルの先端部と転写面との間の中間部である金型面から突出させたので、基材をノズルの先端部及び転写面からそれぞれ離型させ易く、離型抵抗による歪みを基材の光学面に生じさせず、基材の光学面の精度低下を防止することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るｆθミラーの平面図である。 （ａ）はｆθミラーの部分正面図、（ｂ）は（ａ）のIIｂ－IIｂ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のIIｃ－IIｃ線断面図、（ｄ）は（ａ）のIIｄ－IIｄ線断面図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形機の正面図である。 射出成形機の部分正面図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１から図４は、本発明の一実施形態を示している。
　（光学素子用樹脂成形品）
　先ず、本発明の一実施形態に係る射出成形機により製造すべき光学素子用樹脂成形品について説明する。光学素子用樹脂成形品は、鏡面性、寸法精度、軽量性、安全性、耐久性、経済性が強く要求される電気製品、自動車部品、医療用、保安用、建材用、家庭用品など多くの用途に好適な光学素子である。
　本発明に係る光学素子の一例としては、レーザ走査光学装置に組み込まれ、光源から出射した出射光を入射し、ポリゴンミラーに集光させ、ポリゴンミラーが所定速度で回転することによって走査された走査光に対してｆθ特性を持たせるｆθミラー１０である。
　次に、ｆθミラー１０について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るｆθミラーの平面図、図２（ａ）はｆθミラーの部分正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のIIｂ－IIｂ線断面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）のIIｃ－IIｃ線断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）のIIｄ－IIｄ線断面図である。
　ｆθミラー１０においては、長尺の板状の基材と、基材の一つの表面１１に位置する光学面（鏡面部）１３と、光学面１３の裏面の基材内部に位置する中空部１４とを有する。中空部１４の長尺方向の長さは光学面１３の長尺方向の長さより長く、さらに、中空部１４の両端を光学面１３の長尺方向の両端より外側に形成することで、樹脂の硬化に伴う収縮により発生する引張応力が中空部１４に解放されるため、樹脂の体積収縮に伴う長尺方向の反りが光学面１３全体にわたり緩和され面精度が向上する。
　従来技術では、樹脂の体積収縮に伴って成形品による金型の抱え込みが発生し、離型抵抗による光学面１３の歪みが発生していたが、光学面１３を板面全体にわたり基材より厚さ方向で突出させることで、離型抵抗による光学面１３の歪みの発生を抑制することが可能となる。光学面１３の表面粗さＲａは、Ｒａ≦５（ｎｍ）の範囲内で形成されていることが好ましい。それにより、例えば、波長５００ｎｍ以下の短波長用で用いられる面精度を達成することが可能となる。また、２（ｎｍ）＜Ｒａ≦５（ｎｍ）の範囲内で形成されていることがより好ましい。
　ｆθミラー１０の周壁１２は抜き勾配を有している。第２金型２２（図３、図４参照）のキャビティ３１の金型面３１１に抜き勾配を付けることにより、第２金型２２からｆθミラー１０を離型するときの離型抵抗を減少させ、ｆθミラー１０の光学面１３のひずみや変形を防止することが可能となる。また、金型の耐久性を向上することも可能となる。ここでの抜き勾配は、ｆθミラー１０の材料及び厚み（図２（ａ）に示す厚さ方向の寸法）等に応じて設定され、１°～１０°であることが好ましい。
　ｆθミラー１０においては、ｆθミラー１０をレーザ走査光学装置の所定位置に設置するための位置決め部１５を有している。位置決め部１５は、長尺方向の位置決め部１５１、短尺方向の位置決め部１５２、及び、厚さ方向（長尺方向及び短尺方向にそれぞれ直交する方向）の位置決め部１５３を有している。ｆθミラー１０の周壁１２に形成された長尺方向の位置決め部１５１を図２（ａ）、図２（ｂ）に示す。また、ｆθミラー１０の周壁１２に形成された短尺方向の位置決め部１５２を図２（ａ）、図２（ｃ）に示す。さらに、基材の表面１１であって、長尺方向の端縁部に形成された厚さ方向の位置決め部１５３を図２（ａ）、図２（ｄ）に示す。
　長尺方向の位置決め部１５１は、周壁１２から２～３ｍｍ程度、短尺方向に突出させた突起部であり、突起部は、長尺方向に対して直交する両側面１５１ａを有している。また、短尺方向の位置決め部１５２は、周壁１２から０．２～０．５ｍｍ程度、短尺方向に突出させた突起部であり、突起部は、短尺方向に対して直交する先端面１５２ａを有している。さらに、厚さ方向の位置決め部１５２は、基材の表面１１（光学面１３を除く）から０．２～０．５ｍｍ程度、厚さ方向に突出させた突起部であり、突起部は、厚さ方向に対して直交する先端面１５３ａを有している。なお、図１においては、各位置決め部１５を省略したｆθミラー１０の周壁１２を示している。
　長尺方向の位置決め部１５１の側面１５１ａ、短尺方向の位置決め部１５２の先端面１５２ａ、及び、厚さ方向の位置決め部１５３の先端面１５３ａを、レーザ走査光学装置の予め定められた各所に当接させることにより、ｆθミラー１０をレーザ走査光学装置の所定位置に設置することが可能となる。
　また、ｆθミラー１０においては、ガスノズル３５の先端部３５１の跡であるノズル跡１６、及び、エジェクターピン３６の先端面３６１の跡であるエジェクターピン跡１７を有している。ノズル跡１６、及び、エジェクターピン跡１７は、基材の表面１１であって、パーティングライン跡１８から光学面１３が形成された片側の表面（光学面１３を除く）に形成されている。ここで、パーティングライン跡１８とは、第１金型と第２金型の型合わせ面の跡である。ノズル跡１６を図２（ｄ）に示し、また、エジェクターピン跡１７を図１に示す。
　ノズル跡１６は、光学面１３から一段下がった基材の表面１１の長尺方向の一端部に設けられている。ノズル跡１６は、略円形断面の溝形状に形成され、口径約５ｍｍの開口部１６１と、開口部１６１より小径に形成された底部１６２を有している。ノズル跡１６は中空部１４の一端側に通じている。ノズル跡１６は、ガスノズル３５の先端部３５１の形状を転写した形状に形成されている。ノズル跡１６は抜き勾配を有している。ガスノズル３５の先端部３５１には抜き勾配を付けることにより、ガスノズル３５の先端部３５１とｆθミラー１０のノズル跡１６とを少しでも相互に離間させると、ノズル跡１６がガスノズル３５の先端部３５１から離れるため、ノズル跡１６の離型抵抗を減少させ、ノズル跡１６及び、ノズル跡１６近傍の光学面のひずみや変形を防止することが可能となる。また、金型の耐久性を向上することも可能となる。ここでの抜き勾配は、ノズル跡１６がガスノズル３５の先端部３５１に抱き付くことを考慮すれば、１°以上であることが好ましく、ガスノズル３５の軸径を必要以上に大きくさせないことを考慮すれば１０°以下であることがさらに好ましい。なお、ガスノズル３５の詳細な形状及び配置については後述する。
　エジェクターピン跡１７は、光学面１３から一段下がった基材の表面１１であって、ノズル跡１６の周囲にほぼ等間隔をおいて複数設けられていると共に、光学面１３の周囲に互いに所定の間隔をおいて複数設けられている。この場合において、エジェクターピン跡１７は、光学面１３とノズル跡１６との間の基材の表面１１に形成されている。エジェクターピン跡１７は、直径約２ｍｍの円形の線状に形成されている。エジェクターピン跡１７は、エジェクターピン３６の先端面３６１の形状（約２ｍｍの外径を有する円形形状）を転写した形状に形成されている。なお、エジェクターピン３６の詳細な形状及び配置については後述する。
　ｆθミラー１０を離型したとき、ｆθミラー１０には、ゲートに充填された溶融樹脂により形成されたゲート形状樹脂１９、及び、ゲート形状樹脂１９を介して、ランナー３２２に充填された溶融樹脂により形成されたランナー形状樹脂１９ａが連結されている。上記したノズル跡１６、及び、エジェクターピン跡１７はランナー形状樹脂１９ａの表面に形成されても良い。この場合においても、エジェクターピン跡１７は、光学面１３とノズル跡１６との間の基材の表面１１に形成されている。また、ノズル跡１６、及び、エジェクターピン跡１７は、パーティングライン跡１８から光学面１３が形成された片側の表面に形成されている。
　パーティングライン跡１８は、型合わせ面（後述する第１金型２１と第２金型２２との合わせ面）の跡であり、線状に形成される。ｆθミラー１０の周壁１２の下端（光学面１３が形成された基材の表面１１とは、反対側の表面１１）に形成されたパーティングライン跡１８を図２（ａ）に示す。
　（射出成形機）
　次に、ｆθミラー１０の基材を製造するための射出成形機（光学素子用樹脂成形品の製造装置）について図３及び図４を参照して説明する。図３は、キャビティ３１に充填された溶融樹脂を長尺方向で剪断して示した射出成形機の正面図、図４は、第１金型２１、第２金型２２、ガスノズル３５、及び、エジェクターピン３６を主に示した射出成形機の部分正面図である。
　射出成形機は、キャビティ３１を有する金型と、キャビティ３１に溶融樹脂を充填させる充填手段（図示省略）と、充填された溶融樹脂中に圧縮ガス（加圧流体）を注入するためのガス注入手段３４と、溶融樹脂の充填、溶融樹脂の充填停止、及び、圧縮ガスの注入開始、圧縮ガスの注入停止、中空部からの圧縮ガスの排気をそれぞれ制御する制御手段（図示省略）を有している。
　（金型）
　金型は、第１金型２１と、第１金型２１との間で型締めをすべく第１金型２１に対して近接し、又は、基材を離型すべく第１金型２１に対して離間するように移動可能に設けられた第２金型２２とを有する。第１金型２１及び第２金型２２には、型締めすることによりキャビティ３１、ランナー（図示省略）、及び、スプール（図示省略）が形成される。
　キャビティ３１には、ゲート、ランナー、及び、スプールが連続して形成されている。キャビティ３１、並びに、ランナー及びスプール（金型の通路）に沿ってヒータ（図示省略）が設けられている。ヒータを設けたことにより、キャビティ３１及び金型の通路に接触した溶融樹脂が熱伝導によって冷却された流動性を失って固化するのを防止している。ヒータに代えて、金型に温度調節用の水路を設けても良い。
　第１金型２１は、第１金型取付板２１１に取り付けられている。また、第２金型は、第２金型取付板に２２１に受け板２２２を介して取り付けられている。第２金型２２には、キャビティ３１内に射出される溶融樹脂に光学面１３を転写するための転写面２２３を有している。光学面１３の表面粗さＲａ≦５（ｎｍ）を達成するため、転写面２２３は、表面粗さＲａが５ｎｍ以下に切削加工で形成されている。
　第２金型２２には、ガスノズル３５が設けられている。ガスノズル３５は、転写面２２３を除くキャビティ３１の金型面３１１に形成された貫通穴３１２を通って、キャビティ３１内に突設させた先端部３５１を有している。ガスノズル３５は、キャビティ３１内の溶融樹脂中に先端部３５１から圧縮ガスを注入することにより中空部１４を形成する。
　ガスノズル３５は軸状に形成されている。ガスノズル３５は、外径約φ５ｍｍから徐々に先細に形成された先端部３５１、外径約φ５ｍｍの軸部３５２、及び、外径約φ１８ｍｍの基端部３５３を有している。ガスノズル３５の先端からガスノズル３５の基端側に向かって軸の外径を徐々に大きくさせたテーパー形状を有するガスノズル３５の先端部３５１を図４に示す。ガスノズル３５の先端部３５１は、１°～１０°の抜き勾配が付けられている。ガスノズル３５の先端部３５１に抜き勾配を付けたことにより、前述したように、ノズル跡１６の離型抵抗を減少させ、ノズル跡１６及び、ノズル跡１６近傍の光学面のひずみや変形を防止することが可能となる。また、金型の耐久性を向上することも可能となる。
　また、ガスノズル３５の先端部３５１は、離型性を向上させるコーティング膜を有している。コーティング膜としては、例えば、白金系合金膜、ダイヤモンド状炭素膜、窒化チタン膜、酸化クロム膜等が挙げられ、耐酸化性を向上させるコーティング膜としては、例えば、貴金属薄膜等が挙げられる。
　ガスノズル３５の先端部３５１の被膜処理としては、電気メッキ、拡散メッキ、蒸着メッキ、無電解メッキ、容射等の金属被膜処理、ＣＶＤ、ＰＶＤ、イオンプレーティング、スパッタリング、真空蒸着などによるセラミックコーティング等の非金属被膜処理、又は、それらの複合被膜処理が挙げられる。具体的には、硬質クロム等の電解メッキ及び無電解メッキ、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）等のセラミックコーティング処理等が挙げられる。
　第２金型２２にはエジェクターピン３６が設けられている。エジェクターピン３６は、外径約φ２ｍｍの軸状に形成されている。エジェクターピン３６を通すための挿通穴３１３が、第２金型のキャビティ３１の金型面３１１に４箇所設けられている。４箇所の挿通穴３１３は、ガスノズル３５の基端部３５３（図１に想像線で示す）の周囲にほぼ等間隔で設けられている。その中の２つの挿通穴３１３は、ガスノズル３５の先端部３５１と転写面２２３との間のキャビティ３１の金型面３１１に設けられている。他の２つの挿通穴３１３は、ガスノズル３５の先端部３５１を中心として転写面２２３とは反対側の金型面３１１に設けられている。また、４つの挿通穴３１３に対応して４つの挿通穴２２４が受け板２２２に形成されている。
　以上の挿通穴３１３の配置により、ガスノズル３５の基端部３５３（図１に想像線で示す）の周囲にほぼ等間隔で４つのエジェクターピン３６が設けられ、その中の２つのエジェクターピン３６が、ガスノズル３５の先端部３５１と転写面２２３との間のキャビティ３１の金型面３１１に設けられている。これに限らず、ガスノズル３５の先端部３５１と転写面２２３との間のキャビティ３１の金型面３１１には、１以上のエジェクターピン３６が設けられていれば良い。
　第２金型取付板２２１と受け板２２２との間には、エジェクタープレート２２５が配置されている。エジェクタープレート２２５は、付勢手段により受け板２２２に対し所定距離を保持するように支持されている。
　エジェクターピン３６の基端側は、挿通穴３１３、及び、挿通穴２２４を通り抜け、エジェクターピン３６の基端部３６３が、エジェクタープレート２２５に固定されている。第２金型２２が第１金型２１との間で型締めすべく近接したとき、エジェクターピン３６の先端面３６１は、挿通穴３１３を塞ぐように没入していて、それにより、キャビティ３１の金型面３１１の一部を構成する。
　第２金型２２を第１金型２１に対し離間させると、第２金型２２と共に、受け板２２２、エジェクタープレート２２５、及び、エジェクターピン２６が第１金型２１から離間する。さらに、第２金型２２を第１金型２１に対し所定量離間させると、エジェクタープレート２２５が第２金型取付板２２１に当接し、エジェクタープレート２２５及びエジェクターピン３６が第２金型２２と相対的に移動し、エジェクターピン３６の先端面３６１が、金型面３１１からキャビティ３１内に突出して、ｆθミラー１０を第２金型２２から離型させる。エジェクターピン３６の突出位置は、ガスノズル３５の先端部に対応する位置とガスノズル３５の先端部が配置される側のｆθミラー１０の光学面の端部との間に配置されている。
　エジェクタープレート２２５に固定されたエジェクターピン３６の基端部３６３、及び、金型面３１１の一部を構成した先端面３６１を図３、図４に示す。第２金型２２が第１金型２１に対して離間したときのエジェクターピン３６の先端面３６１を図４（ａ）に示す。また、第２金型２２が第１金型２１に対して近接したときのエジェクターピン３６の先端面３６１を図４（ｂ）に示す。
　次に、金型のキャビティ３１に溶融樹脂を充填するための手段、及び、充填された溶融樹脂中に圧縮ガスを注入するための手段について説明する。
　（充填手段）
　充填手段は、ｆθミラー１０の短尺側から長尺方向に向かって充填させるように金型に配置されることが望ましい。ｆθミラー１０の短尺側をキャビティ３１の下端側として図１に示す。
　スプール（金型の通路）には、図外の充填手段の噴出口が通じている。充填手段は、溶融樹脂を噴出口から押し出すためのスクリュー（図示省略）を有している。スクリューは、溶融樹脂を噴出口からスプール、ランナー、ゲートに通し、キャビティ３１に充填させる。
　（ガス注入手段）
　ガス注入手段３４は、圧縮ガスが貯留されるタンク（図示省略）、電磁弁（図示省略）、及び、ガスノズル３５を有している。ガスノズル３５の先端部３５１はキャビティ３１に通じる射出口部を有している。制御手段は、電磁弁（図示省略）の開閉を制御する。使用する圧縮ガスは、樹脂と反応や混合しないものであれば良い。例えば、不活性ガスが上げられる。安全面及びコスト面を鑑みた場合、不燃性と中毒性、また安価な方法で得られることから、好ましくは、窒素が良い。
　（制御手段）
　制御手段は、中空部に充填される溶融樹脂の先端部が所定位置に達したとき、その検出信号を受けて、充填された溶融樹脂中に圧縮ガスの注入を開始させる。また、制御手段は、圧縮ガスの注入を開始してから所定時間経過後に、圧縮ガスの注入を停止させる。
　（光学素子用樹脂成形品の材料）
　次に、ｆθミラー１０の材料について説明する。ｆθミラー１０の基材を構成する樹脂材料は、例えば、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィンポリマー、又は、これらの２種以上からなる樹脂を挙げることができる。ｆθミラー１０においては、中でも、ポリカーボネイト、シクロオレフィンポリマーを使用することが好ましい。
　次に、ｆθミラー１０の光学面１３を構成する材料等について説明する。光学面１３を構成する材料として、例えば、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、アルミナを挙げることができる。成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の公知の成膜方法を用いることができる。
　（製造方法）
　次に、ｆθミラー１０の製造方法について説明する。
　金型のキャビティ３１に溶融樹脂を充填する前において、第１金型２１に対して第２金型２２を近接させ、第１金型２１と第２金型２２とを型締めし、キャビティ３１を形成する。このとき、ガスノズル３５の先端部３５１は貫通穴３１２からキャビティ３１内に突出し、キャビティ３１の金型面３１１の一部を構成し、また、エジェクターピン３６の先端面３６１は、挿通穴３１３に没入し、挿通穴３１３の穴縁と滑らかに連続し、キャビティ３１の金型面３１１の一部を構成する（図４（ｂ）参照）。また、充填手段のシリンダー（図示省略）は、所定の溶融温度になるように設定されている。又、制御手段は、電磁弁を閉じさせている。制御手段が、充填手段を制御し、スクリューを回転させて、溶融樹脂を充填手段の噴出口から射出させ（溶融樹脂射出工程）、スプール、ランナー、及び、ゲートに通させ、キャビティ３１に充填させる。
　さらに、溶融樹脂をキャビティ３１に充填させる。充填された溶融樹脂の先端部が所定位置に達し、その検出信号を受けて、制御手段は、充填手段を制御し、キャビティ３１への溶融樹脂の充填を停止させる。次に、制御手段は、ガス注入手段３４を制御して、電磁弁を解放させる。それにより、タンク（図示省略）内の圧縮ガスをガスノズル３５の先端部３５１からキャビティ３１内に噴出させる。
　充填された溶融樹脂中に長尺方向へ圧縮ガスを注入させる（圧縮ガスの注入工程）。それにより、樹脂中に長尺方向へ延びた中空部を形成させることができる。また、溶融樹脂の先端部が所定位置に到達したとき、その検出信号を受けて、溶融樹脂の充填を停止させる。
　次に、金型との熱伝導により、溶融樹脂を固化、冷却させる。固化、冷却させるまでの間、中空部１４を所定圧力に保圧する（保圧工程）。保圧することにより、基材表面を転写面に押し付けるので、基材表面の面転写性を向上させることが可能となる。圧縮ガスの注入工程から保圧工程の中で、基材表面に光学面１３が形成される。次に、中空部１４内の圧縮ガスを排気し、金型を開き、ｆθミラー（樹脂成形品）１０を取り出す。
　第２金型２２を第１金型２１に対して離間させる型開きについて、詳細に説明する。第２金型２２に転写面２２３、及び、ガスノズル３５を設けたため、第２金型２２を第１金型２１に対して離間させるとき、ｆθミラー１０の離型抵抗が第１金型２１より第２金型２２の方が大きくなり、ｆθミラー１０が第２金型２２と共に移動する。ｆθミラー１０の光学面１３が第２金型２２の転写面２２３に付着し、ｆθミラー１０のノズル跡１６がガスノズル３５の先端部３５１に付着している。
　さらに、第２金型２２を第１金型２１に対して離間させると、エジェクタープレート２２５が第２金型取付板２２１に当接し、転写面２２３の周囲に所定間隔で配された複数のエジェクターピン３６の先端面３６１が第２金型２２のキャビティ３１の金型面３１１から突出する（離型工程）。また、ガスノズル３５の基端部３５３の周囲にほぼ等間隔で配された４つのエジェクターピン３６の先端面３６１が突出する。それにより、ｆθミラー１０を第２金型２２から離型させることができる（図４（ａ）参照）。
　４つのエジェクターピン３６の先端面３６１の中には、ガスノズル３５の先端部３５１と転写面２２３との間の金型面３１１に配した２つのエジェクターピン３６の先端面３６１を含むため、ｆθミラー１０をガスノズル３５の先端部３５１及び転写面２２３からそれぞれ離型させ易く、離型抵抗による歪みをｆθミラー１０の光学面１３に生じさせず、ｆθミラー１０の光学面１３の精度低下を防止することが可能となる。また、ガスノズル３５の先端部３５１からｆθミラー１０が受けた離型抵抗による歪みを光学面１３側に伝えず、この点からも、ｆθミラー１０の光学面１３の精度低下を防止することが可能となる。
　また、ガスノズル３５の先端部３５１がテーパー形状を有し、１°～１０°の抜き勾配が付けられているので、ガスノズル３５の先端部３５１からｆθミラー１０が受ける離型抵抗を減少させることが可能となる。さらに、ガスノズル３５の先端部３５１はコーティング膜で被覆されることにより離型性を有しているので、ガスノズル３５の先端部３５１からｆθミラー１０が受ける離型抵抗をさらに減少させることが可能となる。
　第２金型２２から離型されたｆθミラー１０においては、光学面１３を除いた基材の表面１１に、位置決め部１５、ノズル跡１６、及び、エジェクターピン跡１７が形成されているので、ノズル跡１６等により、光学面１３の精度低下を招くおそれがない。
　１０　ｆθミラー
　１１　基材の表面
　１２　周壁
　１３　光学面
１４　中空部
　１５　位置決め部　１５１　長尺方向の位置決め部
　１５１ａ　両側面
　１５２　短尺方向の位置決め部
　１５２ａ　先端面
　１５３　厚さ方向の位置決め部
　１５３ａ　先端面
　１６　ノズル跡
　１６１　開口部
　１６２　底部
　１７　エジェクターピン跡
　１８　パーティングライン跡
　１９　ゲート形状樹脂
　１９ａ　ランナー形状樹脂
　２１　第１金型
　２１１　第１金型取付板
　２２　第２金型
　２２１　第２金型取付板
　２２２　受け板
　２２３　転写面
　２２４　挿通穴
　２２５　エジェクタープレート
　３１　キャビティ
　３１１　キャビティの金型面
　３１２　貫通穴
　３１３　挿通穴
　３４　ガス注入手段
　３５　ガスノズル
　３５１　ガスノズルの先端部
　３５２　ガスノズルの軸部
　３５３　ガスノズルの基端部
　３６　エジェクターピン
　３６１　エジェクターピンの先端面

Claims (5)

  1. 　樹脂により形成された基材の表面の一部に光学面を有し、前記基材の内部に中空部を有する光学素子用樹脂成形品の製造装置であって、
    　固定配置された第１金型と、
    　前記第１金型に対して型締め及び型開き方向に移動可能に設けられ、前記型締めすることによりキャビティを形成するように設けられた、前記キャビティ内に射出される溶融樹脂に前記光学面を転写するための転写面を前記キャビティの金型面に含む第２金型と、
    　前記第２金型の前記転写面を除く前記キャビティの金型面に設けられ、前記キャビティ内に射出される前記溶融樹脂中に加圧流体を注入することにより前記中空部を形成するためのノズルであって、前記金型面から前記キャビティ内に突設するように形成された先端部を有するノズルと、
    　前記第２金型に設けられ、前記第２金型の前記金型面から突出して前記基材を前記金型面から離型させるように構成されたエジェクターピンと、を備え、
    　前記エジェクターピンの突出位置は、前記基材の前記ノズルの先端部に対応する位置と前記ノズルの先端部が配置される側の前記光学面の端部との間に配置されていることを特徴とする光学素子用樹脂成形品の製造装置。
  2. 　前記エジェクターピンは、前記ノズルの周囲に複数設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光学素子用樹脂成形品の製造装置。
  3. 　前記ノズルは軸状に形成され、
    　前記ノズルの先端部は、前記ノズルの先端から前記ノズルの基端側に向かって前記軸の外径を徐々に大きくさせたテーパー形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子用樹脂成形品の製造装置。
  4. 　前記ノズルの先端部は、コーティング膜で被覆されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の光学素子用樹脂成形品の製造装置。
  5. 　固定配置された第１金型に対して移動可能な第２金型を型締めすることによって形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出すると共に、当該溶融樹脂中にノズルを通して注入される加圧流体により中空部を形成した、表面の一部に光学面を有する光学素子を射出成形し、成形後にエジェクターピンを突出して金型から成形した光学素子を離型する光学素子の製造方法であって、
    　前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する溶融樹脂射出工程と、
    　前記溶融樹脂射出工程でキャビティ内の一部に溶融樹脂が注入された段階で、前記第２金型に配置された前記ノズルの先端部と通して加圧流体を注入する加圧流体注入工程と、
    　前記加圧流体注入工程により成形された中空部を形成した光学素子を、前記第２金型側に配置された前記エジェクターピンにより、前記光学素子の前記ノズルの先端部に対応する位置と前記ノズルの先端部が配置される側の前記光学面の端部との間に突出して押し出す事により前記第２金型から離型する離型工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
PCT/JP2010/065211 2009-09-30 2010-09-06 光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法 WO2011040186A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/498,488 US20120187588A1 (en) 2009-09-30 2010-09-06 Device and Manufacturing Resin Molded Articles for Use in Optical Elements, and Method for Manufacturing Optical Elements
JP2011534161A JP5737181B2 (ja) 2009-09-30 2010-09-06 光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法
EP10820306.8A EP2484507A4 (en) 2009-09-30 2010-09-06 DEVICE FOR PREPARING RESIN FORMATS FOR USE IN OPTICAL ELEMENTS AND METHOD FOR PRODUCING RESIN FORMED ITEMS FOR USE IN OPTICAL ELEMENTS

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009226197 2009-09-30
JP2009-226197 2009-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011040186A1 true WO2011040186A1 (ja) 2011-04-07

Family

ID=43826014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/065211 WO2011040186A1 (ja) 2009-09-30 2010-09-06 光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120187588A1 (ja)
EP (1) EP2484507A4 (ja)
JP (1) JP5737181B2 (ja)
WO (1) WO2011040186A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013041274A (ja) * 2011-07-19 2013-02-28 Canon Inc シクロオレフィン樹脂組成物、その成形体およびミラー

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016189361A1 (en) * 2015-05-25 2016-12-01 Bosch Car Multimedia Portugal, S.A. Head-up display reflective mirror and support part, production method thereof
US10220559B2 (en) * 2016-05-18 2019-03-05 Axel Werner Van Briesen Method and apparatus for making form-in-place gaskets
EP4282615A3 (en) * 2018-09-21 2024-02-28 NIKE Innovate C.V. Molding system and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10296800A (ja) * 1997-04-23 1998-11-10 Mitsubishi Eng Plast Kk 射出成形品の成形方法及び射出成形用の金型
JP2001105449A (ja) 1999-07-30 2001-04-17 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 熱可塑性樹脂製の光学的反射部材及びその製造方法
JP2001188113A (ja) * 2000-01-05 2001-07-10 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 熱可塑性樹脂製光学的反射部材
JP2004160783A (ja) * 2002-11-12 2004-06-10 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 薄肉部を有する成形品の射出成形方法
JP2005066823A (ja) * 2003-04-25 2005-03-17 Suzuka Fuji Xerox Co Ltd ガス注入ピン及び中空成形用金型
JP2008241817A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Konica Minolta Opto Inc 光学レンズ及びレンズ製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5282730A (en) * 1991-06-12 1994-02-01 Automotive Plastic Technologies Retractable gas injection pin for an injection mold
EP2484508A4 (en) * 2009-09-29 2013-12-04 Konica Minolta Opto Inc DEVICE FOR PRODUCING A RESIN MOLD FOR AN OPTICAL ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING A RESIN MOLD FOR AN OPTICAL ELEMENT

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10296800A (ja) * 1997-04-23 1998-11-10 Mitsubishi Eng Plast Kk 射出成形品の成形方法及び射出成形用の金型
JP2001105449A (ja) 1999-07-30 2001-04-17 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 熱可塑性樹脂製の光学的反射部材及びその製造方法
JP2001188113A (ja) * 2000-01-05 2001-07-10 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 熱可塑性樹脂製光学的反射部材
JP2004160783A (ja) * 2002-11-12 2004-06-10 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 薄肉部を有する成形品の射出成形方法
JP2005066823A (ja) * 2003-04-25 2005-03-17 Suzuka Fuji Xerox Co Ltd ガス注入ピン及び中空成形用金型
JP2008241817A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Konica Minolta Opto Inc 光学レンズ及びレンズ製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2484507A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013041274A (ja) * 2011-07-19 2013-02-28 Canon Inc シクロオレフィン樹脂組成物、その成形体およびミラー
JP2017129874A (ja) * 2011-07-19 2017-07-27 キヤノン株式会社 射出成形体およびミラー

Also Published As

Publication number Publication date
EP2484507A1 (en) 2012-08-08
EP2484507A4 (en) 2014-06-11
JP5737181B2 (ja) 2015-06-17
US20120187588A1 (en) 2012-07-26
JPWO2011040186A1 (ja) 2013-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5664546B2 (ja) 光学素子用樹脂成形品の製造方法及び光学素子用樹脂成形品の製造装置
JP2009149005A (ja) 導光板の成形金型および導光板の成形方法
KR100979665B1 (ko) 박판의 사출압축 성형 금형
JP4335266B2 (ja) 導光板の射出圧縮成形金型および導光板の射出圧縮成形方法
JP5737181B2 (ja) 光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子の製造方法
US20150084216A1 (en) Injection mold, injection-molded product, optical element, optical prism, ink tank, recording device, and injection molding method
JP2009034894A (ja) 導光板の射出圧縮成形金型
JP2008173951A (ja) 小型導光板の射出圧縮成形方法および小型導光板
WO2011040158A1 (ja) 光学素子用樹脂成形品の製造装置、及び、光学素子用樹脂成形品の製造方法
JP2017213683A (ja) フィルムインモールド射出成形金型装置および射出成形方法
JP2000127175A (ja) 成形装置
JP4869990B2 (ja) 射出成形用金型およびこれを用いた射出成形方法
JP2010058461A (ja) 光学部品製造装置
JP7094912B2 (ja) 射出成形品の製造方法、射出成形品成形用の金型装置
JP5416401B2 (ja) 射出成形用金型及び樹脂成形品の製造方法
JP4666523B2 (ja) サイドライト型導光板の射出圧縮成形金型およびサイドライト型導光板
JP2008221597A (ja) 導光板の射出成形金型および射出成形方法
JP2005007713A (ja) プラスチック成形品の離型方法及び金型
JP2001188113A (ja) 熱可塑性樹脂製光学的反射部材
JP2011131468A (ja) 射出成形金型、射出成形品の製造方法および射出成形装置
JP2009241567A (ja) 光学薄板の射出圧縮成形金型および光学薄板の射出圧縮成形方法
JP2009149107A (ja) 導光板の射出圧縮成形金型および導光板の射出圧縮成形方法
JP2007090582A (ja) 箔バリを防止する射出成形同時転写装置用金型及び当該金型を用いる射出成形同時転写成形品の製造方法。
JP2001124912A (ja) 熱可塑性樹脂製の光学的反射部材
JP2008030326A (ja) 表皮付き樹脂成形品及びその成形方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10820306

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011534161

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010820306

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13498488

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE