专利名称：光学元件成型装置及光学元件成型方法
技术领域：
本发明涉及光学元件成型技术，尤其涉及通过采用推压活塞的传递成型 成型光学元件的成型装置及成型方法。
背景技术：
一种所谓传递成型已为周知，其中是通过推压活塞，在模具保持腔内向 成型腔内推进被暂且加热软化的材料，使之硬化进行成型(参照专利文献1 )。
图3是用于传递成型的模具概略示意图。图中，上模UM与下才莫LM对 着配置，上才莫UM下面的面上有成型腔UM a ,下模LM上面的面上有成型 腔LMa。下模LM中央有贯通孔LMc，中介流道LMb及淺口LMd贯 通孔LM c与成型腔LM a连通。推压活塞P P被配置在贯通孔LM c内能 够上下移动。
成型时，在贯通孔LM c内配置成型材料MM，使上才莫UM和下模LM 合模并加热成型材料MM等使之熔融。然后向上方顶上推压活塞P P ,经由 流道LM b及浇口 LM d将熔融成型材料MM送入成型腔UM a 、 LM a 内，进一步使之硬化。通过上述操作能够得到成型品。
专利文献l:日本特开2 0 0 6 - 3 4 1 4 2 6号公报
发明内容
发明欲解决的课题
使用热硬化性树脂等作为成型材料时，成型材料被保持在贯通孔LM c 内时为粉体形态，或压缩变硬后呈颗粒状，或常温下为液体等各不相同，在 传递成型中这些成型材料MM仅适量被保持在加热后的模具内。粉体或颗粒 状固体材料经加热后暂且成为低粘度的液体状态，能够向各成型腔UM a 、 LMa流送。然后由于冲莫具温度，成型材料MM在各成型腔UM a 、 LMa 内硬化。而使用UV硬化性树脂等作为成型材料MM时是将树脂压送到各成型 腔UMa、 LMa,在该状态下保压并照射紫外线使树脂石更化，由此能够得 到所望形状的成型品。
但是，为了在模具内暂且保持液体状态的成型材料MM， 一般取上下为 模具的分割方向，在下才莫LM上设蓄积成型材料MM的保持腔(图3中是贯 通孔LM c的上部)。
将被加热成液体状态的成型材料MM压送到各成型腔UM a 、 LM a 时，推上被设在保持腔底面的推压活塞P P使保持腔的容积减少，成型材料 MM便从保持腔经由流道LM b及洗口 LM d流向成型腔UM a 、 LM a 。
此时，因为上模UM和下模LM关闭(分割面密封)，所以保持腔和作 为树脂流路的流道LMb以及成型腔UMa、 LMa处于密封状态，但成型 材料MM的粘度非常低的话，液体状态的成型材料MM则流入上模UM与下 才莫LM的分割面和推压活塞P P与贯通孔LM c之间的间隙中，发生成型品 质量劣化、动作不良导致运转停止等问题。
对于成型材料MM向模具分割面的流入，可以通过增强关;f莫力、添加密 封部件、提高分割面的平面度和表面粗糙度等，进行一定程度的抑制。
^旦成型材料MM向推压活塞P P与贯通孔L M c之间间隔的流入却难 以抑制。这是因为为了流畅的滑动动作和防止动作时卡住等，通常，推压活 塞P P与贯通孔L M c之间的间隙必须设在5 ~ 1 0 (i m程度。但是热硬化 性树脂和UV (紫外线)硬化树脂等在液体状态时粘度非常低，通常在l 0 0 p o i s e以下，尤其是粘度4氐的树脂在1 0 p o i s e程度，几乎与水 同等状态，所以上述间隙量的话液体状态的成型材料MM容易流入。
成型材料MM流入推压活塞P P与贯通孔L M c之间间隔的话，流入的 成型材料受模具热量被加热硬化堵塞，频繁发生推压活塞P P不能动作之故 障。作为上述故障的对策，除了拆开推压活塞P P进行清扫去除硬化树脂之 外没有其他方法，以往将模具推压活塞P P周围设计得容易拆开是很重要 的。但是，不管模具结构多么容易拆开，在拆开进行清扫期间因为中断成型 运转，而且即使机构部恢复可以运转，但是要恢复到热恒常状态则更需要时 间，所以上述推压活塞P P的树脂堵塞导致运转效率大幅度下降。
并且，在从^f莫具脱取硬化了的成型品时，因为圓筒形状的保持腔容积大 所以其内壁面积也大，与硬化树脂之间有较大的摩擦力作用。因此，从模具脱出成型品时需要较大的力，有时会因为非成型品的其他部分先从^^具脱出
而成型品受流道LMb等应力遭受破损。上述问题在生产中用自动机械取出 时成为障碍，不得不依靠人力，成为运转效率大幅度下降的原因。
本发明鉴于上述以往技术的问题点，目的在于提供一种光学元件成型装 置及成型方法，其中无论成型材料性质如何，能够提高运转效率。
用来解决课题的手段
第一方面发明的光学元件成型装置，其特征在于，包括 上模；
下模，被配置在所述上模的重力方向下方，与所述上模一起形成成型腔， 并备有保持腔，蓄积,皮移送到所述成型腔的光学元件成型用树脂材料；
推压活塞，穿通所述上模地延伸着，能够在从所述保持腔退避的退避位 置与进入所述保持腔内的进入位置之间往复动作；
其中，所述保持腔的内周面形状是向所述上才莫展开的锥形。
第二方面发明的光学元件成型装置是权利要求第l项中记载的发明，其 特征在于，所述推压活塞的外周面与所述保持腔的内周面相对应，相对所述 上模与所述推压活塞的相对移动方向倾斜3 ~ 5度。
第三方面发明的光学元件成型装置是第一或第二方面的发明，其特征在 于，所述光学元件成型用树脂材料是热硬化性树脂。
热硬化性树脂与热可塑性树脂相比熔融时的粘度低，所以尤其能够期待 本发明的效果。
第四方面发明的光学元件成型装置是第一或第二方面的发明，其特征在 于，所述光学元件成型用树脂材料是UV硬化性树脂。
U V硬化性树脂与热可塑性树脂相比熔融时的粘度低，所以尤其能够期
待本发明的效果。
第五方面发明的光学元件成型方法，其特征在于，包括下述工序
使上模、下模合模，其中所述下模被配置在所述上才莫的重力方向下方， 并备有蓄积光学元件成型用树脂材料的保持腔，通过上述合模，在所述上模 和所述下模之间形成成型腔；
通过向所述保持腔内的熔融的所述光学元件成型用树脂材料顶出穿通 所述上模的推压活塞，把所述光学元件成型用树脂材料送往所述成型腔；述光学元件成型用树脂材料硬化后，使所述推压活塞及所述上模与所述下模向互相离开的方向相对移动；
从所述上模顶出所述推压活塞，然后拉回所述推压活塞。 根据本发明，光学元件成型用树脂硬化后，在使推压活塞及上模与下模 向互相离开的方向相对移动时，成型品贴在上模上被一体离模的话，通过从 上模顶出推压活塞，便使成型品脱离上模，同时，即使此时成型品贴到推压 活塞上，通过向上模拉回推压活塞，成型品便碰到上才莫，能够从推压活塞分 离成型品。本发明尤其对实现成型自动化有效。 发明效果
根据本发明，能够提供一种与成型材料性质无关能够提高运转效率的光 学元件成型装置及成型方法。
图i:构成本实施方式成型装置的模具截面图。
图2:推压活塞P P变形例示意图。
图3:以往的传递成型模具的截面图。
符号说明
LM 下模
LMa 成型腔
L M b 保持腔
L M c 流道
L M d免口
MM 成型材冲牛
P P 下端部
P P 推压活塞
P P a 下端部
P P b 周槽
UM 上模
UMa 成型腔
UMc 贯通孔
U M c 1 大径部
UMc 2 小径部发明
具体实施例方式
以下参照附图，对本发明的实施方式作说明。图l是构成本实施方式成 型装置的模具截面图，如各成型工序所示，图的上方为重力方向上方。
图1 ( a )中，上模UM与下模LM对着配置，上模UM下面的面上有 成型腔UMa,下模LM上面的面上有成型腔LMa。上才莫UM中央有贯通 孔UMc。贯通孔UMc有上侧大径部UMc l和下侧小径部UMc 2。成 型腔U M a和成型腔L M a合起来便形成权利要求项中所述的成型用成型腔。
沿贯通孔UM c内，推压活塞P P由没有图示的驱动源驱动，能够在图 1(a)中所示的退避位置和图1(c)中所示的进入位置之间上下移动。 推压活塞P P除下端部P P a之外呈圆柱状，相对小径部UMc 2空开樣i小 间隙，下端部P P a呈锥形形状，头部细。下端部P P a相对贯通孔UMc 轴线的倾角e为3 ~ 5度。也就是说，推压活塞P P的外周面相对上模和推 压活塞P P的相对移动方向倾斜3 ~ 5度。
树脂受热和紫外线发生硬化时，通常发生1 0 ~ 1 5 %体积收缩。因此， 在保持腔LM b那样比较大的容积中树脂的收缩量也大，用很大的力关紧推 压活塞P P时推压活塞P P周边的树脂产生应力，有时造成成型品脱模困 难。在此，在推压活塞PP上设3 ~ 5度的脱模斜面，这样能够用较少的力 分离成型品。
另外，对着贯通孔UMc在下模LM上面的面上形成了保持腔LMb ， 保持腔LMb的内周面是向上模UM展开的锥形形状。
关于推压活塞P P与贯通孔UMc之间的间隙，为了保证通畅的动作， 间隙量的减少存在限度，但是只要减少该间隙向液态树脂露出的时间，便能 够降低树脂的流入量，能够延长因堵塞发生动作不良以及拆开清扫的间隔。
如图l所示，本发明中是在下模LM上面的面上设保持腔LMb ,推压 活塞P P是穿通上模UM进入保持腔LMb ,所以推压活塞P P直至将要推 压光学元件成型用树脂材料为止，可以不接触保持腔LMb内的液态树脂， 所以抑制树脂流入推压活塞P P与贯通孔UM c之间的间隙发生硬化，由此 能够抑制清扫作业造成成型工作中断。
并且，通过使保持腔LMb的内周面为向上模UM展开的锥形形状，能够容易地从保持腔LM b取出硬化后的树脂。保持腔LM b因为不是推压活 塞P P滑动孔的一部分，所以形状可以任意设定。
中介流道LM c及截面积小于流道LM c的浇口 LM d保持腔LM b 与成型腔LM a相连。流道LM c及浇口 LMd也可以形成在上模UM上。 接下去说明本实施方式中的成型方法。如图1 ( a )所示，首先在上模 UM和下模LM打开状态下，把按照所定体积的粉状或颗粒状热硬化性树脂 (或U V硬化性树脂)成型材料MM放入保持腔L M b内。作为热硬化性树 脂、UV硬化性树脂，有硅树脂、烯丙酯、丙烯酸类树脂、环氧树脂、聚酰 亚胺、聚氨酯类树脂等。至于成型材料MM的体积，考虑成型腔UMa、 L M a 、流道LM c 、浇口 LM d的容积等定为适量。推压活塞P P在退避位 置。
接下去如图1 ( b )所示，使上模UM下模LM相对移动使分割面与分 割面对合，加热成型材料MM^f吏熔融到液体状态。此时先通过没有图示的加 热器，加热成型腔UM a 、 LM a到硬化温度以上(UV硬化性树脂的情况
则不需要)。
在上述状态下如图1 ( c )所示，4吏推压活塞P P下降，^使下端部P P a移动到保持腔L M b内的进入位置。由此保持腔L M b内的熔融成型材料 MM^皮压出，流过^皮上冲莫UM下面的面密闭的流道LM c 、浇口LMd，充 填到成型腔UMa、 LMa内。此时，因为成型腔UMa、 LMa^皮加热在 硬化温度以上，所以成型材料MM开始硬化(UV硬化性树脂的情况时，由 透明原料构成上模UM或下模LM,通过从外部照射紫外线开始硬化)。
待成型材料MM完全硬化后，如图1 ( d )所示，不使上模UM与推压 活塞PP相对移动，而是使下冲莫LM下降。此时成型材料MM贴在上模UM 和推压活塞P P侧。在此如图1 ( e )所示，使推压活塞P P相对下降从上 模UM下面的面顶出。这可以通过^f吏推压活塞P P向进入位置移动来进行， 这样成型材料MM便从上模UM脱离，只贴在推压活塞P P下端部P P a 上。
进一步如图1 ( f )所示，使推压活塞P P相对上升，下端部P P a被 拉进上模UM的贯通孔UM c内(向退避位置)。这样成型材料MM在虚线 所示位置碰撞到上模UM下面的面上，脱离下端部PPa落下。然后在浇口 位置切开成型材料MM,能够得到转印了成型腔UMa、 LMa形状的光学元件。
打开上模UM和下模LM时，有时成型材料MM会留在下模侧。为了防 止这种情况，也可以如图2所示在推压活塞P P下端部P P a形成周槽P P b,使得已硬化在下端部P P a周围的成型材料MM与周槽P P b之间产生 的保持力，大于保持腔的付着力。
以上参照实施方式对本发明作了说明，但本发明并不被解释为局限于上 述实施方式，可以适当变更和改良。作为本发明中的"光学元件"，可以举出 例如透镜、棱镜、衍射光栅元件(衍射透镜、衍射棱镜、衍射片)、滤波器 (空间低通滤器、波长带通滤器、波长低通滤器、波长高通滤器等)、偏振 滤器(检偏振仪、旋光子、偏振分光棱镜等)、相位滤器(相位片、全息图 等)，但并不局限于上述。
权利要求
1.一种光学元件成型装置，其特征在于，包括上模；下模，被配置在所述上模的重力方向下方，与所述上模一起形成成型腔，同时备有保持腔，蓄积被移送到所述成型腔的光学元件成型用树脂材料；推压活塞，穿通所述上模地延伸着，能够在从所述保持腔退避的退避位置和进入所述保持腔内的进入位置之间往复动作；其中，所述保持腔的内周面是向所述上模展开的锥形。
2. 权利要求第1项中记载的光学元件成型装置，其特征在于，所述推 压活塞的外周面与所述保持腔的内周面相对应，相对所述上模和所述推压活 塞的相对移动方向倾斜3 ~ 5度。
3. 权利要求第1项或第2项中记载的光学元件成型装置，其特征在于， 所述光学元件成型用树脂材料是热硬化性树脂。
4. 权利要求第1项或第2项中记载的光学元件成型装置，其特征在于， 所述光学元件成型用树脂材料是U V硬化性树脂。
5. —种光学元件成型方法，其特征在于，包括下述工序使上模、下模合模，其中所述下模被配置在所述上模的重力方向下方， 并备有蓄积光学元件成型用树脂材料的保持腔，通过上述合模，在所述上模和所述下模之间形成成型腔；通过向所述保持腔内的熔融的所述光学元件成型用树脂材料顶出穿通 所述上模的推压活塞，把所述光学元件成型用树脂材料送往所述成型腔；在所述光学元件成型用树脂材料硬化后，使所述推压活塞及所述上模与所述下4莫向互相离开的方向相对移动；从所述上模顶出所述推压活塞，然后拉回所述推压活塞。
全文摘要
提供一种光学元件成型装置及成型方法，其中无论成型材料性质如何，能够提高运转效率。构成在下模上设保持腔LMb，并且推压活塞PP穿通上模UM进入保持腔LMb之结构，通过上述结构，推压活塞PP直至推压成型材料MM为止不接触液态树脂，所以抑制树脂流入推压活塞PP和贯通孔UMc之间的间隙发生硬化，由此能够抑制由于清扫作业而中断成型动作。
文档编号B29K101/10GK101600555SQ20088000319
公开日2009年12月9日 申请日期2008年1月8日 优先权日2007年1月30日
发明者宫崎岳美, 细江秀, 藤井雄一 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社