光学部件制造装置及光学部件制造方法

专利名称：光学部件制造装置及光学部件制造方法
技术领域：
本发明涉及用于将树脂注射到金属模内注射成形光学部件的光学 部件制造装置及光学部件制造方法。更为详细地说，涉及用于一边调 整金属模的温度一边成形的光学部件制造装置及光学部件制造方法。
背景技术：
以往，由使用了金属模的注射成形装置制造各种成形品。在注射 成形装置中， 一般将熔融树脂注射到由固定侧金属模和可动侧金属模 构成的型腔中，在模具内使其冷却固化而成形。在这里，若存在模具 模温变动、模具内的温度分布，则存在成形品性能发生偏差的危险。 以往，多利用外部温度调节机进行油温调节，但这容易受到环境温度
的影响，特别是在连续成形时发生土rc左右的模温的偏差。另一方面， 为了达到光学系透镜等的光学部件的成形中所要求的质量，需要将模
温的偏差抑制在± 0.3。C以下。
对此，例如在专利文献l中公开了用于降低成形长尺寸形状的光 学元件时的温度分布的各种各样的方法。例如，在本文献中，作为实
施例13，公开了这样的成形金属模，该成形金属模在金属模的型腔近 旁具有多个加热器和对其进行控制的控制器。这样，可实现任意的温 度分布，防止光学变形。
专利文献1:日本特开平11-42682号公报

发明内容
然而，在如上述现有技术那样采用由加热器和其控制部进行的闭 环控制的场合，需要考虑金属模的热容量进行控制。特别是在形成多 个的光学部件用金属模等中， 一般金属模尺寸大。因此，金属模的温
5度分布也大，环境温度的影响也大，因此，存在控制复杂这样的问题。 另夕卜，为了使金属模整体升温到成形温度，需要多个大容量的加热器， 从节能的观点考虑不理想。
本发明就是为了解决上述现有技术的问题而提出的。即，其目的 在于提供一种能够抑制环境温度的影响，可获得容易控制、稳定的模 温的光学部件制造装置及光学部件制造方法。
用于解决该问题的本发明的光学部件制造装置， 一边对固定侧金 属模和可动侧金属模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间
的型腔中，制造光学部件；其特征在于具有电热变换元件和介质温 度调节部；该电热变换元件配置于装置内、接受电输入，通过电热变 换进行温度调整；该介质温度调节部从装置外使热介质循环到装置内 的介质流路中，通过热交换进行温度调整。
根据本发明的光学部件制造装置， 一边对固定侧金属模和可动侧 金属模进行温度调整一边合模。此时，具有介质温度调节部和电热变 换元件。在这里，介质温度调节部从装置外使热介质循环，通过热交 换进行温度调整，所以，响应性较低。另一方的电热变换元件接受电 输入，通过电热变换进行温度调整，所以，相对于电输入的响应性良 好。因此，由介质温度调节部对金属模整体进行温度调节，同时，例 如型腔附近可由电热变换元件精密地进行温度调整。因此，成为能够 抑制环境温度的影响，可获得容易控制、稳定的模温的光学部件制造 装置。
另外，在本发明中，最好电热变换元件在从与合模方向垂直的方 向观看时，配置在介质温度调节部的介质流路与型腔之间。这样，型 腔的附近由电热变换元件精密地进行温度调整。
另外，在本发明中，最好具有保持固定侧金属模或可动侧金属模 的基座构件，电热变换元件设于固定侧金属模或可动侧金属模上，介 质温度调节部的介质流路设于基座构件上。这样，配置容易，可获得 稳定的模温。
另外，在本发明中，最好固定侧金属模或可动侧金属模包含模板和具有成形面的多个型腔，在电热变换元件中含有进行型腔的温度调 整的型腔电热变换元件、和进行模板的温度调整的模板电热变换元件， 具有控制部，该控制部一边监视型腔的温度和模板的温度， 一边由闭 环控制对型腔电热变换元件和模板电热变换元件进行控制，从而进行 温度调整。这样，可更精密地进行型腔的温度调整。在这里，型腔电 热变换元件配置在更接近型腔的位置，模板电热变换元件与型腔电热 变换元件相比，配置在远离型腔的位置。在这里，闭环控制为反复进 行这样的循环的控制方法，在该循环中，直接测定希望控制的部分近 旁的温度，将测量结果与目标值相比较，控制向电热变换元件的输出。
另外，在本发明中，最好型腔电热变换元件配置在型腔中。这样， 可更可靠地进行型腔的温度调整。
另外，在本发明中，最好固定侧金属模或可动侧金属模具有位于 型腔与基座构件间、内置型腔电热变换元件的加热板。这样，即使为 型腔与基座构件分离的结构的金属模，电热变换元件的更换作业等也 不麻烦。
另外，在本发明中，最好当从合模方向观看时，所有型腔配置在 由模板电热变换元件和连接其两端的线段围住的区域内。这样，可更 可靠地抑制环境温度的影响，同时，可使连续形成时的型腔彼此的温
差在2。C以内。在电热变换元件为环状的场合，与其围住的区域相当。 另外，在本发明中，最好固定侧金属模或可动侧金属模具有多个 型腔，该多个型腔具有成形面，电热变换元件进行型腔的温度调整， 介质温度调节部对固定侧金属模或可动侧金属模中的型腔以外的部分 的温度进行调整。这样，型腔以外的部分由介质温度调节部进行较緩 慢的控制。另一方面，型腔由电热变换元件精密地进行控制。因此，
例如在由介质温度调节部控制在目标温度± rc的范围内的金属模内， 可进行仅型腔部分的精密的温度调整。
另外，本发明也可为这样的光学部件制造装置， 一边对固定侧金 属模和可动侧金属模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间
的型腔中，制造光学部件；其特征在于具有电热变换元件和介质温度调节部；该电热变换元件配置于装置内、接受电输入，通过电热变 换进行温度调整；该介质温度调节部从装置外使热介质循环到装置内 的介质流路中，通过热交换进行温度调整；固定侧金属模或可动侧金 属模包含具有成形面的多个型腔，介质温度调节部进行型腔的温度调 整，电热变换元件对固定侧金属模或可动侧金属模中的型腔以外的部 分的温度进行调整。这样，也可抑制环境温度的影响，获得容易控制、 稳定的模温。
另外，本发明还涉及一种光学部件制造方法， 一边对固定侧金属 模和可动侧金属模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的 型腔，制造光学部件；其中使用电热变换元件和介质温度调节部； 该电热变换元件配置于装置内、接受电输入，通过电热变换进行温度 调整；该介质温度调节部从装置外使热介质循环到装置内的介质流路 中，通过热交换进行温度调整； 一边监视固定侧金属模或可动侧金属 模中的受到电热变换元件加热的位置的温度， 一边由闭环控制对电热 变换元件进行控制。
另外，在本发明中，最好电热变换元件从与合模方向垂直的方向 观看时，配置在介质温度调节部的介质流路与型腔之间。
根据本发明的光学部件制造装置和光学部件制造方法，可抑制环 境温度的影响，获得容易控制、稳定的模温。


图1为示出本方式的注射成形装置的主要部分的侧视图。 图2为示出模板用电热变换元件和型腔用电热变换元件的配置例 的说明图。
图3为示出模板用电热变换元件和型腔用电热变换元件的配置例 的说明图。
图4为示出由外部温度调节机进行的温度调节的构成的说明图。
图5为示出加热板的结构的剖视图。
图6为示出模板用的电热变换元件的配置例的说明图。图7为示出模板用的电热变换元件的配置例的说明图。 图8为示出模板用的电热变换元件的配置例的说明图。 图9为示出模板用的电热变换元件的配置例的说明图。 图10为示出模板用的电热变换元件的配置例的说明图。 图11为示出型腔用的电热变换元件的配置例的说明图。 图12为示出型腔用的电热变换元件的配置例的说明图。 图13为示出型腔用的电热变换元件的配置例的说明图。 图14为示出型腔用的电热变换元件的配置例的说明图。 附号说明
5 固定侧金属模
6 可动侧金属模
8 介质温度调节部 11 固定侧模板 14 型腔
15、 17、 18、 19、 25 电热变换元件
16、 26 配管
21 可动侧模板
22 可动侧支承板
31电热变换元件用控制器 32 外部温度调节机 39 加热板
41、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 51、 52 电热变换元件
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明将本发明具体化了的最佳方式。本方式 将本发明应用到适合小型光学部件、特别是扫描光学系用透镜等长尺 寸光学部件、便携终端搭载的照相机用透镜等的制造的注射成形装置 以及光学部件制造方法。
本方式的的注射成形装置的主要部分如图l所示那样，具有固定于基座的固定侧压板1 、和可相对于固定侧压板1进退的可动侧压板2。 设有贯通可动侧压板2、相互平行的多个连接杆3，各连接杆3的一端 固定于固定侧压板l。另外，在可动侧压板2的图中左方，设有使可 动侧压板2在图中左右方向进退的驱动部4。另外，在固定侧压板l 上安装固定側金属模5，在可动侧压板2上安装可动侧金属模6。
固定側金属模5如图1所示那样具有固定侧模板11和固定侧安装 板12。可动侧金属模6如图l所示那样，具有可动侧模板21、可动侧 支承板22、间隔块23、及可动侧安装板24。在合模时，由驱动部4 使可动侧压板2朝图中右方向移动，固定侧模板ll与可动侧模板21 合模，在它们之间形成型腔。
在本方式中，对固定侧模板11和可动侧模板21通过电热变换进 行温度调整，同时，使热介质循环到固定侧安装板12和可动侧支承板 22、进行温度调整。因此，如图l所示，在固定侧模板ll的内部具有 电热变换元件15，在可动侧模板21的内部具有电热变换元件25，同 时，它们都连接到电热变换元件用控制器31。由该电热变换元件用控 制器31，使电热变换元件15、 25接受电输入，进行电热变换。在图 中用虛线7围住而示出的部分为通过该电热变换进行温度调整的部 分。
另外，在固定侧安装板12内部形成配管16，在可动侧支承板22 内部配置配管26，同时，它们都连接到外部温度调节机32。外部温度 调节机32具有加热器功能和泵功能，使适当地调整了温度的热介质 (油、水等)循环到配管16、 26、进行温度调整。在这里，包含配管 16、 26和外部温度调节机32的部分相当于介质温度调节部8。如图1 所示，电热变换元件15、 25配置在配管16、 26与型腔之间。
下面，说明固定侧模板11的电热变换元件15。例如，如图2或 图3所示，固定侧模板11在1个模板内具有8个型腔14，用于形成8 个，在该固定侧模板ll中，设有大范围地围住模板的外周部、进行模 板的温度调整的电热变换元件17、和集中地对型腔部进行温度调整的 电热变换元件18、 19。电热变换元件17配置在比所有的型腔14更处
10于外周侧的位置。即，从合模方向观看，在由电热变换元件17和连接 其两端的线段围住的区域内配置所有的型腔14。所有的型腔14由任 一个电热变换元件18、 19进行温度调整。这样，可使连续成形时的型 腔14彼此的温差在2°C以内。
另外，在固定侧模板11上设有对从型腔14稍离开的模板部分的 温度进行监视的温度传感器33、和对型腔14的温度进行监视的温度 传感器34、 35。电热变换元件用控制器31接收温度传感器33的结果， 对电热变换元件17进行闭环控制。另外，电热变换元件用控制器M 接收温度传感器34的结果，对电热变换元件18进行闭环控制，并接 收温度传感器35的结果，对电热变换元件19进行闭环控制。
在这里，闭环控制为反复进行这样的循环的控制方法，在该循环 中，直接测定希望控制的部分近旁的温度，将测量结果与目标值相比 较，控制向电热变换元件的输出。这样，分别根据其它的部位的温度 分别进行闭环控制，所以，可进行高精度的温度控制。或者，相对于 l个电热变换元件17、 18、 19分别设置两个温度传感器，实施级联控 制，这样可进行偏差更小的高精度的温度控制。
另外，对于可动侧模板21最好也与固定侧模板11同样地并用大 范围地围住模板的外周部的模板用电热变换元件、和集中地对型腔部 进行温度调整的型腔部用电热变换元件。可与固定侧模板11的电热变 换元件的配置相同，也可多少不同地配置。这样，可由模板用的电热 变换元件緩和环境温度的影响，所以，可使模板内的温度分布均匀化。 由此，可抑制型腔间的性能差，提高成形稳定性。
另外，在本方式的注射成形装置中，固定侧安装板12和可动侧支 承板22如图4所示那样连接于外部温度调节机32。在外部温度调节 机32的介质送出口和介质返回口连接有用于连接的温度调节软管37、 38。温度调节软管37、 38连接于固定侧安装板12内部的配管16，通 过固定侧安装板12的内部使热介质循环。同样，在可动侧支承板22 的配管26上也连接温度调节软管37、 38，通过可动侧支承板22的内 部使热介质循环。在这里，外部温度调节机32通过介质的流通进行温度调节，所以， 一般容易受到环境温度的影响。特别是在连续成形时，可以得知，即
使在受到空气调节的室内，也存在土rc左右的变动。另一方面，即使 在对热容量大的构件进行温度调整的场合，成本也不那样大，另外， 控制也比较容易。
相对于此，电热变换元件17、 19对于电力输入的追随性良好，可 进行精密的控制。另一方面，为了将热容量大的构件作为整体进行温 度调整，成本大，控制也复杂。因此，在本方式中，通过并用它们， 可排除环境温度的影响，同时，可精密地控制型腔14的温度。
型腔14用的电热变换元件18、 19也可如上述那样以通过型腔14 的方式配置。然而，若考虑电热变换元件18、 19的更换作业等的作业 性，则也可在非常靠近型腔14的位置配置于固定侧模板11内。或者 例如也可如图5所示那样在固定侧模板11与固定侧安装板12之间配 置加热板39，以通过其中的方式配置电热变换元件18、 19。这样，作 业变得容易。另外，在图2的例子中，并用模板用的电热变换元件和 型腔用的电热变换元件，但也可仅为任一方。
另外，也可采用图6~图IO所示那样的配置，代替图2所示的模 板用的电热变换元件的配置。例如也可如图6所示那样沿图中上下的 外周配置两个电热变换元件41、 42。或者也可如图7所示那样形成围 住固定侧模板11的全周的电热变换元件43。或者也可如图8所示那 样形成朝与图2相反的方向开口的电热变换元件44。另外，也可如图 9、图IO所示那样形成为使用2根电热变换元件的模板用的电热变换 元件。在图9中，例示出在图中上下分成2部分地配置电热变换元件 45、 46的情形，在图10中例示出在图中左右分成2部分地分别配置 电热变换元件47、 48的情形。在图7~图10中还存在这样的场合， 即，虽然省略了型腔用的电热变换元件的图示，但实际上也设置了型 腔用的电热变换元件。
另外，也可形成图11 ~图14所示那样的电热变换元件的配置， 代替图2所示的型腔用的电热变换元件18、 19。例如，也可如图11
12所示那样将8个型腔14在图中左右分成2部分，分别配置电热变换元 件51和52。另外，不限于在1个模板内设置2个型腔用的电热变换 元件的2通道配置，也可为4通道、8通道。在这里，图12和图13 表示型腔用的电热变换元件为4通道的例子，图14表示8通道的例子。 若通道数大，则控制相应变得复杂，但有时也可进行更精密的温度控 制。相应于型腔14的大小、要求精度等选择适当方案。在图11~图 14中，省略了模板用的电热变换元件的图示，但实际上最好也设置模 板用的电热变换元件。
另外，也可相应于产品的大小、形成数量等条件如以下那样进行。 即，也可由电热变换元件仅对型腔进行温度调整。另外，在上述说明 中，也可在由模板用的电热变换元件进行温度调整的部位设置配管， 使热介质循环，作为介质温度调节部的一部分。这样，也可抑制环境 温度的影响，进行容易控制的温度调整。
或者，也可在与图11~图14所示的型腔用的电热变换元件的配 置同样的位置形成配管，通过利用了外部温度调节机32的介质流通来 进行型腔14的温度调整。在该场合，最好模板的温度调节由模板用的 电热变换元件进行。
下面，说明使用本方式的注射成形装置的光学部件制造方法。首 先，使电热变换元件用控制器31和外部温度调节机32工作，将固定 侧金属模5和可动侧金属模6加热到规定的温度。然后，由驱动部4 使可动侧压板2移动，进行合模。在合模了的状态下，从固定侧压板 1的外部注入熔融树脂。注入的树脂通过形成的流路侵入到型腔内的 型腔。注入了的树脂在型腔13内冷却固化后被取出。这样，制造光学 部件。此时，各型腔由介质温度调节部和电热变换元件适当地进行温 度调整，所以，型腔的温度偏差、环境温度的影响被排除。在这里， 作为用于成形的树脂的种类，聚烯烃类、聚碳酸酯、聚酯类、丙烯酸、 降冰片烯类、硅酮类等较适当。
如以上详细说明的那样，根据本方式的注射成形装置，在固定侧 模板11和可动側模板21上设置使用了电热变换元件的模板电热变换元件和型腔电热变换元件，在固定侧安装板12和可动侧支承板22上 设置有利用了外部温度调节机32的介质温度调节部。电热变换元件虽 然不适合于热容量大的构件的温度调节，但可进行精密的控制。另一 方面，介质温度调节部容易受到环境温度的影响，但适合于热容量大 的构件的温度调整。通过对其进行组合，成为可抑制环境温度的影响， 可获得容易控制、稳定的模温的注射成形用金属模。
本方式不过是简单的例示，不对本发明进行任何限定。因此，本 发明当然能够在不脱离其要旨的范围内进行各种改良、变形。
例如，在本方式中，虽然对固定侧模板11和可动侧模板21进行 同样的温度调整，但根据金属模的结构、产品的形状等，也可为任一 方。另外，在能够由模板电热变换元件进行足够精密的温度调整的场 合，也可省略型腔电热变换元件。另外，在上述方式中，示出在形成 8个的金属模中适用本发明的例子，但也可适用到形成4个、形成16 个等形成8个以外的金属模。另外，制造的光学部件不限于长尺寸状 的光学部件。
权利要求
1. 一种光学部件制造装置，一边对固定侧金属模和可动侧金属模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的型腔中，制造光学部件；其特征在于具有电热变换元件和介质温度调节部；该电热变换元件配置于装置内、接受电输入，通过电热变换进行温度调整；该介质温度调节部从装置外使热介质循环到装置内的介质流路中，通过热交换进行温度调整。
2. 根据权利要求l所述的光学部件制造装置，其特征在于 上述电热变换元件在从与合模方向垂直的方向观看时，配置在上述介质温度调节部的介质流路与型腔之间。
3. 根据权利要求1所述的光学部件制造装置，其特征在于 具有保持上述固定侧金属模或上述可动侧金属模的基座构件， 上述电热变换元件设于上述固定侧金属模或上述可动侧金属模上，上述介质温度调节部的介质流路设于上述基座构件上。
4. 根据权利要求3所述的光学部件制造装置，其特征在于 上述固定侧金属模或上述可动侧金属模包含模板和具有成形面的多个型腔，在上述电热变换元件中含有进行上述型腔的温度调整的型腔电热 变换元件、和进行上述模板的温度调整的模板电热变换元件，具有控制部，该控制部 一边监视上述型腔的温度和上述模板的温度， 一边由闭环控制对上述型腔电热变换元件和上述模板电热变换元 件进行控制，从而进行温度调整。
5. 根据权利要求4所述的光学部件制造装置，其特征在于上述 型腔电热变换元件配置在上述型腔中。
6. 根据权利要求4所述的光学部件制造装置，其特征在于上述 固定侧金属模或上述可动侧金属模具有位于上述型腔与上述基座构件之间、内置上述型腔电热变换元件 的加热板。
7. 根据权利要求4所述的光学部件制造装置，其特征在于 当从合模方向观看时，所有的上述型腔配置在由上述模板电热变换元件和连接其两端的线段围住的区域内。
8. 根据权利要求l所述的光学部件制造装置，其特征在于 上述固定侧金属模或上述可动侧金属模具有多个型腔，该多个型腔具有成形面，上述电热变换元件进行上述型腔的温度调整，上述介质温度调节部对上述固定侧金属模或上述可动侧金属模中 的上述型腔以外的部分的温度进行调整。
9. 一种光学部件制造装置， 一边对固定侧金属模和可动侧金属模 进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的型腔中，制造光学 部件；其特征在于具有电热变换元件和介质温度调节部；该电热变换元件配置于装置内、接受电输入，通过电热变换进行 温度调整；该介质温度调节部从装置外使热介质循环到装置内的介质流路 中，通过热交换进行温度调整；上述固定侧金属模或上述可动侧金属模包含具有成形面的多个型腔，上述介质温度调节部进行上述型腔的温度调整， 上述电热变换元件对上述固定侧金属模或上述可动侧金属模中的 上述型腔以外的部分的温度进行调整。
10. —种光学部件制造方法， 一边对固定侧金属模和可动侧金属 模进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的型腔，制造光学 部件；其特征在于使用电热变换元件和介质温度调节部；该电热变换元件配置于装置内、接受电输入，通过电热变换进行 温度调整；该介质温度调节部从装置外使热介质循环到装置内的介质流路中，通过热交换进行温度调整；一边监视上述固定侧金属模或上述可动侧金属模中的受到上述电热变换元件加热的位置的温度， 一边由闭环控制对上述电热变换元件进行控制。
11.根据权利要求IO所述的光学部件制造方法，其特征在于上述电热变换元件在从与合模方向垂直的方向观看时，配置在上述介质温度调节部的介质流路与型腔之间。
全文摘要
本发明的光学部件制造装置一边对固定侧金属模(5)和可动侧金属模(6)进行温度调整一边合模，将成形材料注入到其间的型腔，制造光学部件；其中具有电热变换元件(15、25)和介质温度调节部(8)；该电热变换元件(15、25)配置于装置内、接受电输入，通过电热变换进行温度调整；该介质温度调节部(8)从装置外使热介质循环到装置内的介质流路(16、26)中，通过热交换进行温度调整。
文档编号B29L11/00GK101505943SQ20078003157
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月17日 优先权日2006年8月30日
发明者关原干司, 原新一朗, 松本朗彦, 金子直树 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社