JP2001158033A - Manufacturing method of resin optical component and injection mold - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク、レンズ
などの樹脂製光学部品の製造方法と、それに用いる射出
成形用金型に関し、詳しくは光学特性に優れた樹脂製光
学部品を製造するための製造方法とそれに用いる射出成
形用金型に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a resin optical component such as an optical disk and a lens, and a mold for injection molding used therefor, and more particularly to a method for producing a resin optical component having excellent optical characteristics. The present invention relates to a method and an injection mold used for the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年のデジタル技術及びレーザー技術の
進歩により、各種情報の記録媒体としてコンパクトディ
スク(CD)、レーザーディスク(LD)、デジタルビ
デオディスク(DVD)あるいはミニディスク(MD)
などの光ディスクが広く用いられている。また成形技術
及び材料技術の進歩により、ガラス製のレンズに代わっ
て樹脂製のフレネルレンズなども多用されている。2. Description of the Related Art Recent advances in digital technology and laser technology have resulted in compact discs (CD), laser discs (LD), digital video discs (DVD) or mini discs (MD) as recording media for various types of information.
Such optical disks are widely used. Also, due to advances in molding technology and material technology, resin-made Fresnel lenses and the like have been widely used in place of glass-made lenses.
【0003】これらの光ディスクやフレネルレンズなど
の光学部品は、光の透過性に優れ、かつ表面の精細な凹
凸形状が必要である。したがってこれらの光学部品に
は、透光性に優れたポリカーボネートなどの透明樹脂が
用いられ、高圧によって型面に押圧することで型面形状
を正確に転写できる射出成形によって製造されるのが一
般的である。[0003] Optical components such as optical disks and Fresnel lenses are required to have excellent light transmission and to have fine irregularities on the surface. Therefore, these optical components are generally manufactured by injection molding, which uses a transparent resin such as polycarbonate with excellent translucency and can accurately transfer the mold surface shape by pressing the mold surface with high pressure. It is.
【0004】例えば光学式のディスク材は、ポリカーボ
ネートなどの透明樹脂から射出成形によって表面に0.
1μm程度の深さの精細なピットをもつ基材を形成し、
その表面にアルミ蒸着によって反射膜を形成し、さらに
その表面に透明な保護膜を形成している。[0004] For example, an optical disk material is formed on a surface thereof by injection molding from a transparent resin such as polycarbonate.
Forming a base material with fine pits with a depth of about 1 μm,
A reflective film is formed on the surface by aluminum evaporation, and a transparent protective film is further formed on the surface.
【0005】ところが射出成形により形成された樹脂成
形品には、射出時の高圧の作用によって内部応力が発生
し、それによって歪みが残留している。そしてこのよう
な残留歪みを有する成形品を光学部品として用いると、
高精度の光学特性が得られないという不具合があった。
例えばDVDの情報を読み取ろうとしてレーザー光を照
射した場合、ディスクに歪みが存在すると光が複屈折す
るため情報が正確に読み取れないという不具合がある。However, in a resin molded product formed by injection molding, internal stress is generated by the action of high pressure at the time of injection, so that distortion remains. And when a molded product having such residual strain is used as an optical component,
There was a problem that high-precision optical characteristics could not be obtained.
For example, when irradiating a laser beam in an attempt to read information from a DVD, if the disc has distortion, the light is birefringent, so that information cannot be read accurately.
【0006】そこで従来の樹脂製光学部品の製造方法で
は、射出成形後の成形品を例えば融点より5〜10℃低
い温度で、数十分〜数時間保持した後除冷するアニール
処理が行われている。このアニール処理により成形品の
内部応力が除去されるため残留歪みが少なくなり、光学
特性が向上した樹脂製光学部品を製造することができ
る。Therefore, in a conventional method of manufacturing a resin optical component, an annealing process is performed in which a molded product after injection molding is held at a temperature lower than the melting point by 5 to 10 ° C. for several tens to several hours and then cooled. ing. Since the internal stress of the molded product is removed by this annealing treatment, residual distortion is reduced, and a resin optical component with improved optical characteristics can be manufactured.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが従来のアニー
ル処理においては、数時間もの処理時間が必要となる場
合があるため、処理時間が長くなり生産性が低いという
問題がある。また処理時間が短いと、歪みが残留して高
精度の光学特性が得られない。さらに、処理温度を高く
すると処理時間を短くすることはできるものの、変形を
防止するために治具が必要となる場合があり、工数が多
大となる。また変形によって表面の精細な凹凸形状が変
形してしまい、光学特性が低下するという不具合もあっ
た。However, in the conventional annealing process, a processing time of several hours is required in some cases, so that there is a problem that the processing time is long and the productivity is low. If the processing time is short, distortion remains and high-precision optical characteristics cannot be obtained. Further, although the processing time can be shortened by increasing the processing temperature, a jig may be required to prevent deformation, and the number of steps is increased. Further, there is also a disadvantage that the fine irregularities on the surface are deformed by the deformation, and the optical characteristics are deteriorated.
【0008】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、短時間の処理で歪みを解消するとともに、
光学特性に優れた樹脂製光学部品を安定して製造できる
ようにすることを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and eliminates distortion with a short processing time.
It is an object of the present invention to stably produce a resin optical component having excellent optical characteristics.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の樹脂製光学部品の製造方法の特徴は、溶融状態にあ
る樹脂に圧力を加えて所定形状の溶融樹脂成形品とし、
溶融樹脂成形品を金型内にてその形状を維持しながら溶
融状態で所定時間保持し、その後冷却固化させることに
ある。A feature of the method of manufacturing a resin optical component of the present invention that solves the above-mentioned problems is that a pressure is applied to a resin in a molten state to form a molten resin molded article having a predetermined shape.
It is an object of the present invention to hold a molten resin molded product in a molten state for a predetermined time while maintaining its shape in a mold, and then to cool and solidify it.
【0010】また上記発明をさらに具体化する本発明の
樹脂製光学部品の製造方法の特徴は、樹脂を溶融状態で
金型内に注入充填して溶融樹脂成形品とする射出工程
と、溶融樹脂成形品を金型内にて加熱して溶融状態で所
定時間保持する保持工程と、溶融樹脂成形品が冷却固化
後に金型から離型する離型工程と、からなることにあ
る。The method of manufacturing a resin optical component according to the present invention, which further embodies the above invention, is characterized by an injection step of injecting and filling a resin in a molten state into a mold to obtain a molten resin molded article; It comprises a holding step of heating the molded article in the mold and holding it in a molten state for a predetermined time, and a releasing step of releasing the molten resin molded article from the mold after cooling and solidifying.
【0011】そして上記製造方法を実施できる本発明の
射出成形用金型の特徴は、樹脂製光学部品を成形する射
出成形用金型であって、キャビティ内に射出充填された
樹脂をその融点以上に加熱する加熱手段をもつことにあ
る。A feature of the injection mold of the present invention that can carry out the above-mentioned manufacturing method is an injection mold for molding a resin optical component, wherein the resin injected and filled in the cavity has a melting point or higher. It is to have a heating means for heating at a high temperature.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、溶融樹脂
成形品を金型内にてその形状を維持しながら溶融状態で
所定時間保持している。このように溶融状態で保持する
ことにより内部応力を皆無とすることができ、歪みを解
消することができる。さらに金型内で溶融状態に保持し
ているので、型面形状を正確に転写することができる。
したがって本発明によって得られる樹脂製光学部品は、
優れた光学特性を発現する。また溶融状態で保持する時
間は、樹脂種によっても異なるが数秒程度で充分である
ので、アニール処理に比べてきわめて短時間ですみ生産
性が向上する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the manufacturing method of the present invention, a molten resin molded product is held in a molten state for a predetermined time while maintaining its shape in a mold. By maintaining the molten state in this manner, the internal stress can be completely eliminated, and the distortion can be eliminated. Furthermore, since it is held in a molten state in the mold, the mold surface shape can be accurately transferred.
Therefore, the resin optical component obtained by the present invention is:
Exhibits excellent optical properties. The time for maintaining the molten state varies depending on the type of resin, but about several seconds is sufficient. Therefore, the productivity is improved in a very short time as compared with the annealing.
【0013】本発明の製造方法では、先ず溶融状態にあ
る樹脂に圧力を加えて所定形状の溶融樹脂成形品とす
る。このようにするには、プレス成形、押出成形、射出
成形など各種の成形方法を利用することができる。In the production method of the present invention, first, a pressure is applied to a resin in a molten state to obtain a molten resin molded article having a predetermined shape. For this purpose, various molding methods such as press molding, extrusion molding and injection molding can be used.
【0014】そして得られた溶融樹脂成形品は、金型内
に配置され加熱されて溶融状態で所定時間保持される。
この工程は、上記成形方法で形成された溶融樹脂成形品
をいったん冷却してから金型内に配置しそれを加熱して
溶融してもよいし、形成された溶融樹脂成形品を冷却固
化させることなく溶融状態のまま金型内で溶融保持する
こともできる。途中に冷却固化を行うと熱エネルギーの
損失が大きいので、形成された溶融樹脂成形品を冷却固
化させることなく溶融状態のまま金型内で溶融保持する
ことが望ましい。The obtained molten resin molded product is placed in a mold, heated, and held in a molten state for a predetermined time.
In this step, the molten resin molded product formed by the above-described molding method may be cooled once and then placed in a mold and heated to be melted, or the formed molten resin molded product is cooled and solidified. It is also possible to keep the molten state in the mold without melting. If cooling and solidifying is performed halfway, the loss of thermal energy is large. Therefore, it is desirable that the formed molten resin molded product be melted and held in a mold in a molten state without being cooled and solidified.
【0015】例えば射出成形により樹脂製光学部品を製
造する場合には、先ず金型内に溶融樹脂を射出する。射
出された溶融樹脂は、金型と接触する表面から冷却され
るので、射出充填後直ちに加熱して溶融状態を保持する
ことが好ましい。このようにするには、金型を加熱可能
に形成しておき、射出前に予め金型を加熱しておいても
よいし、射出充填後直ちに金型を加熱してもよい。For example, when manufacturing a resin optical component by injection molding, first, a molten resin is injected into a mold. Since the injected molten resin is cooled from the surface in contact with the mold, it is preferable that the molten resin be heated immediately after injection and filled to maintain the molten state. To do so, the mold may be formed so as to be heatable, and the mold may be heated in advance before injection, or the mold may be heated immediately after injection and filling.
【0016】溶融樹脂成形品を加熱して溶融状態で保持
するには、金型を加熱して溶融樹脂成形品を間接的に加
熱することで行うことができる。金型を加熱するには、
金型内にヒータを配置してそのヒータに通電して加熱す
る方法、金型内に導体を配置し高周波の照射により導体
を誘電加熱することで加熱する方法などの加熱手段を採
用することができる。なお溶融樹脂成形品を効率よく加
熱するためには、ヒータや導体を型面近傍に配置するこ
とが望ましい。In order to heat the molten resin molded article and hold it in a molten state, the mold can be heated to indirectly heat the molten resin molded article. To heat the mold,
Heating means such as a method of arranging a heater in a mold and energizing the heater to heat it, and a method of arranging a conductor in the mold and heating the conductor by dielectric heating by irradiating a high frequency wave can be adopted. it can. In order to efficiently heat the molten resin molded product, it is desirable to arrange a heater and a conductor near the mold surface.
【0017】ヒータとしては薄膜面ヒータ、埋め込みヒ
ータ、ニクロム線などが例示され、導体としては鉄など
高周波の照射により渦電流が発生するものであればよ
い。なお金型には冷却水通路などの冷却手段を配設する
ことが望ましい。これにより溶融状態で所定時間保持し
た後に冷却手段を駆動することで、冷却固化に要する時
間を短縮することができ、生産性が一層向上する。Examples of the heater include a thin-film surface heater, an embedded heater, a nichrome wire, and the like, and any conductor such as iron that generates an eddy current by high-frequency irradiation can be used. It is desirable to provide a cooling means such as a cooling water passage in the mold. By driving the cooling means after holding the molten state for a predetermined time, the time required for cooling and solidifying can be reduced, and the productivity is further improved.
【0018】溶融樹脂成形品を溶融状態で保持するとき
の保持温度と歪みの消失に要する保持時間との間には関
係があり、保持温度が高いほど保持時間を短くすること
ができる。しかしその差は、保持温度を溶融樹脂成形品
の融点近傍としても分解温度近傍としても高々1秒程度
のものである。したがって融点から分解温度までの範囲
で任意に保持温度を選択すれば、長くても数秒間保持す
ることにより残留歪みを解消することができる。There is a relationship between the holding temperature when the molten resin molded article is held in a molten state and the holding time required for eliminating distortion, and the holding time can be shortened as the holding temperature increases. However, the difference is about 1 second at most when the holding temperature is near the melting point of the molten resin molded article or near the decomposition temperature. Therefore, if the holding temperature is arbitrarily selected within the range from the melting point to the decomposition temperature, the residual strain can be eliminated by holding for a few seconds at most.
【0019】[0019]
【実施例】以下、試験例及び実施例により本発明を具体
的に説明する。The present invention will be specifically described below with reference to Test Examples and Examples.
【0020】(試験例)図1に示す金型を用い、射出成
形に際して金型内へ充填された溶融樹脂成形品を溶融状
態で保持している間に、金型内の溶融樹脂にレーザー光
を照射し、溶融樹脂を透過した透過光の光強度を測定し
た。試料としてはポリスチレン(PS)を用いた。(Test Example) Using the mold shown in FIG. 1, a laser beam was applied to the molten resin in the mold while the molten resin molded product filled in the mold was held in a molten state during injection molding. And the light intensity of the transmitted light transmitted through the molten resin was measured. Polystyrene (PS) was used as a sample.
【0021】固定型100と可動型101の間には、厚
さ3mm、幅20mmのスリット状のキャビティ200
が形成され、固定型100にはキャビティ200と注入
口102とを連通するランナ103が形成されている。
またキャビティ200の下端はキャビティ200の断面
形状で外部に開口している。そして固定型100と可動
型101の分割面近傍には、図2に示すように8個のヒ
ータ104が埋設され、通電により型面を所定温度に加
熱できるように構成されている。A slit-shaped cavity 200 having a thickness of 3 mm and a width of 20 mm is provided between the fixed mold 100 and the movable mold 101.
Is formed, and a runner 103 that connects the cavity 200 and the injection port 102 is formed in the fixed mold 100.
The lower end of the cavity 200 is open to the outside in the cross-sectional shape of the cavity 200. As shown in FIG. 2, eight heaters 104 are buried in the vicinity of the divided surface of the fixed die 100 and the movable die 101, and the die surface is heated to a predetermined temperature by energization.
【0022】また固定型100及び可動型101にはそ
れぞれ90度正角プリズム105が配置され、90度正
角プリズム105はそれぞれ型面に配置されたサファイ
ア窓106を介して対向している。サファイア窓106
は、それぞれキャビティ200のほぼ中央部分に設けら
れている。そして固定型100には、90度正角プリズ
ム105にレーザー光を照射するための図示しない光通
路が形成されている。The fixed mold 100 and the movable mold 101 are each provided with a 90-degree regular-angle prism 105, and the 90-degree regular-angle prism 105 is opposed to each other via a sapphire window 106 arranged on the mold surface. Sapphire window 106
Are provided at substantially the center of the cavity 200. The fixed mold 100 has an optical path (not shown) for irradiating the 90-degree regular-angle prism 105 with laser light.
【0023】この金型を射出成形機に装着し、図2に示
す試験装置にて透過光の光強度を測定した。この試験装
置では、光源300から照射されたHe−Neレーザー
光は偏光子301を通過して固定型100に設けられた
図示しない光通路に入射される。光通路に入射されたレ
ーザー光は、固定型100において90度正角プリズム
105で曲折され、サファイア窓106からキャビティ
200内の溶融樹脂を透過して、可動型101のサファ
イア窓106を透過した後90度正角プリズム105で
再び曲折されてピンホール302を通過する。そして検
光子303を通過した透過光は、検出器304で特定波
長の光強度が検出される。その検出信号はOPアンプ3
05で増幅され、A−Dコンバータ306を介してコン
ピュータ307に入力され演算処理される。This mold was mounted on an injection molding machine, and the light intensity of transmitted light was measured by a test device shown in FIG. In this test apparatus, the He-Ne laser light emitted from the light source 300 passes through the polarizer 301 and enters an optical path (not shown) provided in the fixed mold 100. The laser light incident on the optical path is bent by a 90-degree regular-angle prism 105 in the fixed mold 100, passes through the molten resin in the cavity 200 from the sapphire window 106, and passes through the sapphire window 106 of the movable mold 101. The beam is bent again by the 90-degree regular-angle prism 105 and passes through the pinhole 302. The transmitted light that has passed through the analyzer 303 is detected by a detector 304 at a light intensity of a specific wavelength. The detection signal is the OP amplifier 3
The signal is amplified at 05 and input to the computer 307 via the A / D converter 306 to be processed.
【0024】この試験において、注入口102から射出
された溶融樹脂はランナ103を通過してキャビティ2
00内に入り、下端開口から流れ出る。そして射出を停
止すると、溶融樹脂の粘性及び大気圧により溶融樹脂は
キャビティ200内に留まり、流動が停止する。したが
って光強度の測定は、溶融樹脂がキャビティ200内を
充填している初期段階と、キャビティ200内を充填し
た後下端開口から定常流となって流出している中期段
階、及び射出停止後の流動が停止した後期段階のそれぞ
れにおいて測定した。得られた測定値の一例を図3に示
す。In this test, the molten resin injected from the injection port 102 passes through the runner 103 and passes through the cavity 2.
00, and flows out from the lower end opening. When the injection is stopped, the molten resin stays in the cavity 200 due to the viscosity and the atmospheric pressure of the molten resin, and the flow stops. Therefore, the light intensity is measured in the initial stage in which the molten resin fills the cavity 200, the middle stage in which the molten resin flows out of the lower end opening as a steady flow after filling the cavity 200, and the flow after the injection is stopped. Was measured at each of the later stages when the test stopped. FIG. 3 shows an example of the obtained measured values.
【0025】図3では、横軸に射出直後からの経過時間
を取り、縦軸に検出された光の相対光強度を取ってい
る。相対光強度は、最大光強度を1.0とした場合の相
対値である。予め溶融樹脂を充填させておいて、射出開
始前の静止状態では透過光強度は検出されないが、射出
を開始すると透過光強度が観察される。これは樹脂が流
動して異方性が発生し複屈折を示すからである。溶融樹
脂への透過光は互いに垂直な二方向に振動する二つ平面
偏光に分かれ、それぞれの速度で試料を通過し、位相差
が発生する。検光子303を介して光の強度を検出すれ
ば、相対速度と二主応力方向の光の位相差には(1)式
の関係がある。In FIG. 3, the horizontal axis represents the elapsed time immediately after the emission, and the vertical axis represents the relative light intensity of the detected light. The relative light intensity is a relative value when the maximum light intensity is set to 1.0. Although the molten resin is filled in advance and the transmitted light intensity is not detected in a stationary state before the start of the injection, the transmitted light intensity is observed when the injection is started. This is because the resin flows to generate anisotropy and exhibit birefringence. The light transmitted through the molten resin is split into two plane polarized lights that vibrate in two directions perpendicular to each other, pass through the sample at each speed, and a phase difference is generated. If the light intensity is detected via the analyzer 303, the relative speed and the phase difference of the light in the two principal stress directions have the relationship of the expression (1).
【0026】 相対強度=sin2 (位相差(δ)/2)・・・(1) 相対速度は2nπ(n=0,1,2,・・・)の時最
小、(2n+1)π(n=0,1,2,・・・)の時最
大をとり、真の位相差は極大、極小の繰り返しnを読み
n×πを加えたものである。この位相差から複屈折を
(2)式から計算できる。Relative intensity = sin 2 (phase difference (δ) / 2) (1) The relative velocity is minimum when 2nπ (n = 0, 1, 2,...), And (2n + 1) π (n = 0, 1, 2,...), And the true phase difference is obtained by reading the maximum and minimum repetition n and adding n × π. From this phase difference, birefringence can be calculated from equation (2).
【0027】複屈折=(位相差(δ)×光の波長)/
(2π×スリットの厚み)・・(2)図3からわかるよ
うに、初期段階(A)では光強度が大きく変化し、複雑
であるが、中期段階(B)の定常流状態ではほぼ安定し
た光強度を示している。そして後期段階(C)では光強
度は極大、極小を繰り返して急激に相対光強度が低下
し、流動停止後2秒以内に相対光強度はほとんどゼロと
なり、複屈折率もほとんどゼロとなる。したがって流動
停止後に2秒程度溶融状態で保持するだけで、溶融樹脂
の歪みをほとんどゼロとすることができることが明らか
である。Birefringence = (phase difference (δ) × wavelength of light) /
(2π × thickness of slit) (2) As can be seen from FIG. 3, the light intensity greatly changes in the initial stage (A) and is complicated, but is almost stable in the steady flow state in the middle stage (B). The light intensity is shown. Then, in the latter stage (C), the relative light intensity decreases rapidly by repeating the maximum and the minimum of the light intensity, becomes almost zero within two seconds after the flow stops, and the birefringence becomes almost zero. Therefore, it is clear that the distortion of the molten resin can be reduced to almost zero only by maintaining the molten state for about 2 seconds after the flow stops.
【0028】上記した試験装置を用い、射出成形機から
の溶融樹脂温度と金型温度がそれぞれ同一温度となるよ
うに制御しながら試験を行った。試験温度は185℃、
200℃、215℃及び225℃の4水準とし、中期段
階における定常流の流速は3.30cm3 /秒一定とし
た。それぞれの水準の上記した後期段階(C)の結果を
図4〜7にそれぞれ示す。またそれぞれの結果から後期
段階(C)における複屈折率の変化量を求め、結果をま
とめて図8に示す。Using the test apparatus described above, a test was performed while controlling the temperature of the molten resin from the injection molding machine and the temperature of the mold to be the same. The test temperature is 185 ° C,
Four levels of 200 ° C., 215 ° C. and 225 ° C. were used, and the flow rate of the steady flow in the middle stage was constant at 3.30 cm 3 / sec. The results of the latter stage (C) at each level are shown in FIGS. Further, the amount of change in the birefringence in the latter stage (C) was determined from each result, and the results are shown in FIG.
【0029】図4〜7より、溶融温度に関わらず、流動
停止後に2秒程度溶融状態で保持するだけで相対光強度
がゼロになっていることがわかる。また図8より、溶融
温度に関わらず、流動停止後に2秒程度溶融状態で保持
するだけで複屈折率がゼロとなっている。すなわち溶融
温度に関わらず、流動停止後に2秒程度溶融状態で保持
するだけで、溶融樹脂の歪みをほとんどゼロとすること
ができることが明らかである。From FIGS. 4 to 7, it can be seen that the relative light intensity becomes zero only by maintaining the molten state for about 2 seconds after stopping the flow, regardless of the melting temperature. Further, from FIG. 8, regardless of the melting temperature, the birefringence is zero only by maintaining the molten state for about 2 seconds after the flow stops. That is, it is apparent that the distortion of the molten resin can be reduced to almost zero simply by maintaining the molten state for about 2 seconds after the flow stops, regardless of the melting temperature.
【0030】次に、試験温度を200℃一定とし、中期
段階(B)における定常流の流速を0.70cm3 /
秒、1.43cm3 /秒、3.30cm3 /秒及び5.
45cm3 /秒の4水準選んで、それぞれ同様に相対光
強度を測定した。そしてそれぞれの結果から後期段階
(C)における複屈折率の変化量を求め、結果をまとめ
て図9に示す。Next, the test temperature was fixed at 200 ° C., and the flow rate of the steady flow in the middle stage (B) was 0.70 cm 3 /
Seconds, 1.43 cm 3 / sec, 3.30 cm 3 / sec and 5.
Four levels of 45 cm 3 / sec were selected and the relative light intensity was measured in the same manner. Then, the amount of change in the birefringence in the latter stage (C) was obtained from each result, and the results are shown in FIG.
【0031】図9より、定常流の流速に関わらず、流動
停止後に2秒程度溶融状態で保持するだけで複屈折率が
ゼロとなっている。これは、射出圧力に関わらず流動停
止後に2秒程度溶融状態で保持するだけで複屈折率がゼ
ロとなることを意味し、各種圧力が作用する成形方法で
も本発明が成立することを意味している。つまり射出成
形ばかりでなく、プレス成形や押出成形などの低圧成形
法で形成された成形品であっても、溶融状態で2秒程度
保持するだけで複屈折率をゼロとすることができ、歪み
を解消することができる。FIG. 9 shows that the birefringence is zero only by maintaining the molten state for about 2 seconds after the flow stops, regardless of the flow velocity of the steady flow. This means that the birefringence becomes zero just by maintaining the molten state for about 2 seconds after the flow is stopped regardless of the injection pressure, and that the present invention is satisfied even by a molding method in which various pressures act. ing. In other words, not only injection molding, but also molded products formed by low-pressure molding methods such as press molding and extrusion molding, the birefringence can be reduced to zero by holding the molten state for about 2 seconds, and the distortion can be reduced. Can be eliminated.
【0032】すなわち上記試験例の結果より、溶融状態
にある樹脂に圧力を加えて所定形状の溶融樹脂成形品と
し、溶融樹脂成形品を金型内にてその形状を維持しなが
ら溶融状態で所定時間保持することにより、歪みを解消
することができることが明らかである。そして溶融状態
で既に歪みが解消されているのであるから、冷却固化後
にも残留歪みのない成形品を製造することができる。That is, according to the results of the above test examples, a pressure is applied to the resin in the molten state to form a molten resin molded article having a predetermined shape. It is clear that distortion can be eliminated by holding the time. Since the distortion has already been eliminated in the molten state, it is possible to produce a molded article having no residual distortion even after cooling and solidification.
【0033】(実施例1)図10に本実施例で用いた射
出成形用金型の断面図を示す。この金型は、固定型1と
可動型2及びスペーサ20からなり、固定型1と可動型
2の型面の間にキャビティ10が形成されている。また
固定型1には、キャビティ10に連通するランナ部11
が形成されている。そして固定型1及び可動型2の型面
近傍には薄膜状の面ヒータ3がそれぞれ埋設されてい
る。面ヒータ3の背面にはアスベストなどの断熱材から
なる断熱層4が配置され、面ヒータ3の熱は主として型
面側に供給されるように構成されている。さらに固定型
1と可動型2の内部には、図示しない冷却水通路が形成
され、冷却水の流通により型面を冷却可能となってい
る。(Example 1) FIG. 10 is a sectional view of an injection molding die used in this example. This mold includes a fixed mold 1, a movable mold 2 and a spacer 20, and a cavity 10 is formed between the mold surfaces of the fixed mold 1 and the movable mold 2. The fixed mold 1 has a runner portion 11 communicating with the cavity 10.
Are formed. In the vicinity of the mold surfaces of the fixed mold 1 and the movable mold 2, thin-film surface heaters 3 are respectively embedded. A heat insulating layer 4 made of a heat insulating material such as asbestos is arranged on the back surface of the surface heater 3, and the heat of the surface heater 3 is mainly supplied to the mold surface side. Further, a cooling water passage (not shown) is formed inside the fixed mold 1 and the movable mold 2 so that the mold surface can be cooled by flowing the cooling water.
【0034】この金型を用い、ポリスチレン樹脂からフ
レネルレンズを成形した。射出時の溶融樹脂の温度は2
00℃とし、射出圧力は約4MPaである。そしてキャ
ビティ10内に溶融樹脂が充填された直後の補圧状態の
ときに面ヒータ3に通電して型面温度を200℃とし、
その状態で2秒間保持した。これによりキャビティ10
内の溶融樹脂成形品は加熱されて200℃となり、全体
が溶融状態となって約1秒間保持される。その後面ヒー
タ3への通電を停止し、図示しない冷却水通路に冷却水
を流通させて金型を冷却するとともに溶融樹脂成形品を
冷却した。Using this mold, a Fresnel lens was molded from a polystyrene resin. The temperature of the molten resin at the time of injection is 2
The temperature was set to 00 ° C., and the injection pressure was about 4 MPa. Then, in the pressure-compressed state immediately after the cavity 10 is filled with the molten resin, the surface heater 3 is energized to set the mold surface temperature to 200 ° C.
This state was maintained for 2 seconds. Thereby, the cavity 10
The molten resin molded article in the inside is heated to 200 ° C., and the whole becomes a molten state and is held for about 1 second. Thereafter, the power supply to the surface heater 3 was stopped, and cooling water was circulated through a cooling water passage (not shown) to cool the mold and cool the molten resin molded product.
【0035】得られたフレネルレンズでは、従来のアニ
ール処理したフレネルレンズと同等以上の優れた光学特
性を示し、歪みの存在は認められなかった。そして表面
の微細な溝形状は、型面の形状が確実に転写された精細
なものであった。The obtained Fresnel lens exhibited excellent optical properties equal to or better than those of the conventional annealed Fresnel lens, and no distortion was observed. The fine groove shape on the surface was a fine one to which the shape of the mold surface was reliably transferred.
【0036】(実施例2)なお上記金型では、加熱手段
として面ヒータ3を用いたが、図11に示すような構造
の金型を用いても上記実施例と同様に優れた光学特性を
もつフレネルレンズを成形することができる。(Embodiment 2) In the above-described mold, the surface heater 3 was used as a heating means. However, even if a mold having a structure as shown in FIG. Can be molded.
【0037】この金型は、面ヒータ3の代わりに鉄板5
が埋設され、鉄板5の背面には実施例1と同様の断熱層
4がそれぞれ配置されている。そして断熱層4の背面に
は、冷却水通路6と高周波発振機7がそれぞれ配置され
ている。This mold uses an iron plate 5 instead of the surface heater 3.
Are embedded, and on the back surface of the iron plate 5, the same heat insulating layers 4 as in the first embodiment are respectively arranged. A cooling water passage 6 and a high-frequency oscillator 7 are arranged on the back of the heat insulating layer 4.
【0038】この金型では、キャビティ10内に溶融樹
脂が充填された直後の補圧状態のときに、高周波発振機
7を0.5KHz〜数MHzの周波数で駆動する。これ
により鉄板5に渦電流が発生して鉄板5が誘電加熱さ
れ、その熱によってキャビティ10内の溶融樹脂成形品
を加熱することができ、その状態で1秒程度保持するこ
とによって溶融樹脂成形品の歪みを解消することができ
る。In this mold, the high-frequency oscillator 7 is driven at a frequency of 0.5 KHz to several MHz in a pressure-compressed state immediately after the cavity 10 is filled with the molten resin. As a result, an eddy current is generated in the iron plate 5 and the iron plate 5 is dielectrically heated, and the heat can heat the molten resin molded product in the cavity 10. By maintaining the state for about one second, the molten resin molded product is maintained. Can be eliminated.
【0039】[0039]
【発明の効果】すなわち本発明の樹脂製光学部品の製造
方法及び射出成形用金型によれば、残留歪みの無い樹脂
製光学部品を容易にかつ確実に製造することができる。
したがって従来のアニール処理が不要となり、工数を格
段に低減することができる。According to the method for manufacturing a resin optical component and the injection mold of the present invention, a resin optical component having no residual distortion can be easily and reliably manufactured.
Therefore, the conventional annealing treatment is not required, and the number of steps can be significantly reduced.
【図1】試験例に用いた金型を一部破断して示す斜視図
である。FIG. 1 is a perspective view showing a metal mold used in a test example, partially cut away.
【図2】試験例に用いた試験装置の構成を示す説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a test apparatus used in a test example.
【図3】試験例で測定された射出後の経過時間と相対光
強度の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between elapsed time after injection and relative light intensity measured in a test example.
【図4】185℃における流動停止後の経過時間と相対
光強度の関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the elapsed time after stopping the flow at 185 ° C. and the relative light intensity.
【図5】200℃における流動停止後の経過時間と相対
光強度の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the elapsed time after stopping the flow at 200 ° C. and the relative light intensity.
【図6】215℃における流動停止後の経過時間と相対
光強度の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the elapsed time after stopping the flow at 215 ° C. and the relative light intensity.
【図7】225℃における流動停止後の経過時間と相対
光強度の関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the elapsed time after stopping the flow at 225 ° C. and the relative light intensity.
【図8】流速を一定とした場合の各温度における流動停
止後の経過時間と複屈折率の関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the elapsed time after stopping the flow and the birefringence at each temperature when the flow velocity is constant.
【図9】温度を一定とした場合、各流速で流動した溶融
樹脂の流動停止後の経過時間と複屈折率の関係を示すグ
ラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the birefringence and the elapsed time after stopping the flow of the molten resin flowing at each flow rate when the temperature is constant.
【図10】実施例1で用いた射出成形用金型の断面図で
ある。FIG. 10 is a sectional view of an injection mold used in Example 1.
【図11】実施例2で用いた射出成形用金型の断面図で
ある。FIG. 11 is a sectional view of an injection mold used in Example 2.
1:固定型 2:可動型 3:面
ヒータ 4:断熱層 10:キャビティ1: fixed type 2: movable type 3: surface heater 4: heat insulating layer 10: cavity
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成11年12月3日(1999.12.
3)[Submission date] December 3, 1999 (1999.12.
3)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図1】 FIG.
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図2】 FIG. 2
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図3】 FIG. 3
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図4】 FIG. 4
【手続補正5】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図5】 FIG. 5
【手続補正6】[Procedure amendment 6]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図6】 FIG. 6
【手続補正7】[Procedure amendment 7]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図7[Correction target item name] Fig. 7
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図7】 FIG. 7
【手続補正8】[Procedure amendment 8]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図8】 FIG. 8
【手続補正9】[Procedure amendment 9]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図9[Correction target item name] Fig. 9
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図9】 FIG. 9
【手続補正10】[Procedure amendment 10]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図10[Correction target item name] FIG.
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図10】 FIG. 10
【手続補正11】[Procedure amendment 11]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図11[Correction target item name] FIG.
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図11】 FIG. 11
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 駒田 稔 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 永澤 満 愛知県名古屋市天白区久方二丁目12番地1 学校法人トヨタ学園 豊田工業大学内 Fターム(参考) 4F202 AH73 AR06 CA11 CB01 CN01 CN21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Minoru Komada 1 Nagahata, Ochiai, Kasuga-cho, Nishikasugai-gun, Aichi Prefecture Inside Toyoda Gosei Co., Ltd. 1 Toyota Gakuen Toyota Technical University F-term (reference) 4F202 AH73 AR06 CA11 CB01 CN01 CN21
Claims (3)
形状の溶融樹脂成形品とし、該溶融樹脂成形品を金型内
にてその形状を維持しながら溶融状態で所定時間保持
し、その後冷却固化させることを特徴とする樹脂製光学
部品の製造方法。1. A pressure-applied pressure is applied to a resin in a molten state to form a molten resin molded article having a predetermined shape, and the molten resin molded article is held in a molten state for a predetermined time while maintaining its shape in a mold. A method for producing a resin optical component, comprising cooling and solidifying.
溶融樹脂成形品とする射出工程と、該溶融樹脂成形品を
該金型内にて加熱して溶融状態で所定時間保持する保持
工程と、該溶融樹脂成形品が冷却固化後に該金型から離
型する離型工程と、からなることを特徴とする樹脂製光
学部品の製造方法。2. An injection step of injecting and filling a resin in a molten state into a mold to form a molten resin molded article, and heating the molten resin molded article in the mold to hold the molten state in a molten state for a predetermined time. A method for producing a resin optical component, comprising: a holding step; and a release step of releasing the molten resin molded product from the mold after cooling and solidifying.
型であって、キャビティ内に射出充填された樹脂をその
融点以上に加熱する加熱手段をもつことを特徴とする射
出成形用金型。3. An injection molding die for molding a resin optical component, comprising a heating means for heating the resin injected into the cavity to a temperature equal to or higher than its melting point. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34285099A JP2001158033A (en) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Manufacturing method of resin optical component and injection mold |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34285099A JP2001158033A (en) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Manufacturing method of resin optical component and injection mold |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001158033A true JP2001158033A (en) | 2001-06-12 |
Family
ID=18356987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34285099A Pending JP2001158033A (en) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Manufacturing method of resin optical component and injection mold |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001158033A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007058240A (en) * | 2006-11-10 | 2007-03-08 | Hitachi Ltd | Prism, prism manufacturing method, optical unit, and projection display device |
| JP2011183581A (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Fujifilm Corp | Method and apparatus for molding optical element |
| CN113423553A (en) * | 2019-03-26 | 2021-09-21 | 株式会社Lg化学 | Injection molding apparatus and injection molding method |
-
1999
- 1999-12-02 JP JP34285099A patent/JP2001158033A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN113423553A (en) * | 2019-03-26 | 2021-09-21 | 株式会社Lg化学 | Injection molding apparatus and injection molding method |
| CN113423553B (en) * | 2019-03-26 | 2023-09-12 | 株式会社Lg化学 | Injection molding device and injection molding method |
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