专利名称：注射成型装置、成型方法、成型品及光学元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学元件成型技术，尤其涉及用能量固化型树脂成型光学元件时所使
用的注射成型装置及成型方法，并同由此得到的成型品及光学元件。
背景技术：
作为注射成型装置，有在固定板和可动板之间夹持定模和动模进行锁模的装置(例如参照专利文献1)。该注射成型装置备有用来使可动板进退的肘杆机构，通过肘杆机构的动作锁紧固定板和可动板，进行两模具的锁模。此时，由两模具形成的腔，随着树脂的注射，内部的空气能够从例如模具的间隙排出。
专利文献1 :特开平7-68610号公报
发明内容
发明欲解决的课题 上述注射成型装置中，一般来说浇口被设在成型品的中央，在成型品的浇口上侧和浇口下侧，充填时材料的流动方式上下不同，所以在成型品内容易产生内部变形。尤其是材料最初被充填的浇口下侧的铅直线上和材料最后被充填的浇口上侧的铅直线上容易产生变形。另外，注射到模具内的材料，在充填到浇口位置之前，在空气中注射时有空气混入。因此，材料的固化受到障碍，固化不均匀，存在问题。 本发明的目的在于，提供一种注射成型装置，其中能够防止成型时成型品的变形等。 本发明的目的还在于，提供一种采用了上述注射成型装置的成型方法。 本发明的目的还在于，提供一种采用了上述注射成型装置及成型方法制成的成型
品及光学元件。 用来解决课题的手段 本发明涉及的注射成型装置是下述注射成型装置备有横向开模、关模的第1模
具和第2模具，经由浇口向由所述第1及第2模具形成的腔内注射树脂，由此成型包括光学
元件的成型品，注射成型装置的特征在于，将所述浇口配置在所述腔的中心下侧。 上述成型装置中，通过把浇口配置在成型品的下侧，这样树脂的主要充填方向是
向浇口上方，能够防止浇口下侧的变形。另外，从浇口供给的树脂处于被注射到已先被注射
的树脂中之状态，能够抑制发生空气混入，所以降低因氧化引起的固化障碍，能够短时间固
化。这样，成型品均匀固化，所以能够成型高精度的光学元件，还能够提高反射防止层的贴紧性。 据根本发明的具体实施方式
，其特征在于，腔是圆板状的。此时，可以从浇口使树脂薄薄地蔓延地供给树脂，可以得到作为光学元件阵列的成型品。 根据本发明的另一方式，其特征在于，在腔内避开浇口的下侧地配置与光学元件相应的部分。此时，通过避开容易发生局部性劣化的浇口下侧，可以防止成型品上发生变形，成型高精度的光学元件。 根据本发明的又一方式，其特征在于，树脂是能量固化型树脂。此时，作为能量固化型树脂，有例如热固化型树脂、紫外线固化型树脂等。热固化型树脂是加热固化，所以，通过向加热了的模具内供给常温下为液体状的热固化型树脂，可以使之固化。而紫外线固化型树脂是照射紫外线固化，所以，通过向透明的模具内供给常温下为液体状的紫外线固化型树脂，然后可以从外部照射紫外线使之固化。 根据本发明的又一方式，其特征在于，备有对腔内进行减压的减压装置。此时，可以在减压下进行树脂供给、树脂固化，由于树脂在一定方向上蔓延，浇口上侧也不发生变形，可以成型变形少的成型品。 根据本发明的又一方式，其特征在于，成型品含有多个光学元件。此时，通过防止
成型品整体的变形，能够实现各个光学元件的高精度，同时实现正确的相互配置。 本发明涉及的成型方法是下述成型方法采用横向开模、关模的注射成型装置，成
型包括光学元件的成型品，成型方法的特征在于，从被设在成型品的中心下侧的浇口注入
树脂，成型成型品。 上述成型方法中，通过将浇口配置在成型品的下侧，这样树脂的主要充填方向是
向浇口上方，能够防止浇口下侧的变形。另外，从浇口供给的树脂处于被注射到已先被注射
的树脂中之状态，不发生空气混入，所以氧化引起的固化障碍少，能够短时间固化。这样，成
型品均匀固化，所以能够成型高精度的光学元件，还能够提高反射防止层的贴紧性。 根据本发明的具体实施方式
，其特征在于，树脂是能量固化型树脂。 本发明涉及的成型品，其特征在于，用上述成型方法成型。该成型品是例如集聚了
透镜等光学元件的光学元件阵列。 本发明涉及的光学元件，其特征在于，是切断上述成型品而制成的。也就是说，各光学元件是经过同一成型工序得到的。
图1 :注射成型装置构造的概略性说明正面图。
图2 :(A)是成型用模具中定模的内面侧说明图，(B)是成型用模具中动模的内面
侧说明图，(C)是定模及动模的周边说明图。
图3 :围绕定模、动模的境界对模具动作的说明图。 图4 : (A)是成型品的平面图，(B)是成型品的侧面图，(C)是从成型品切出的光学元件的侧面图。 图5 :图2(C)中所示的定模及动模的周边的变形例说明图。 图6 :图3中所示的模具动作的变形例说明图。 符号说明 10 注射成型机 11 固定板 12 可动板 13 锁模板 15 模开关/锁模装置
4
20取出装置51温度调节装置53减压装置16注射装置16d注射端61定模62动模63ao-环63b树脂密封部件100注射成型装置CV腔GA浇口V阀门MP成型品
具体实施例方式
参照附图，对本发明一实施方式的注射成型装置及成型方法作说明。图1是本实施方式注射成型装置构造的概念性说明正面图。 本实施方式的注射成型装置100备有注射成型机10、取出装置20、温度调节装置51、减压装置53。注射成型机10是进行注射成型、制作成型品MP的部分，取出装置20是从注射成型机10取出成型品MP的部分，温度调节装置51是调节注射成型机10模具61、62温度的部分，减压装置53是对注射成型机10的模具内抽真空的部分。注射成型装置100是横向开模、关模的。 注射成型机10备有固定板11、可动板12、锁模板13、开闭驱动装置15、注射装置16。注射成型机10在固定板11和可动板12之间夹持为第1模具的定模61和为第2模具的动模62，通过锁模两模具61 、62，能够进行成型。 固定板11被固定在支撑框架14中央上面的面上，其上部支承取出装置20。固定板11的内侧上能够脱卸地支撑着定模61，固定板11的内侧对着可动板12的内侧。固定板11经由拉杆64a、64b固定在锁模板13上，能够耐成型时锁模(上锁)的压力。
上侧拉杆64a和下侧拉杆64b分别被架设在固定板11和锁模板13之间。上侧拉杆64a和下侧拉杆64b实际上各有2根，被支撑在固定板11和锁模板13的四个角上，相互平行地延伸着。可动板12的四个角上形成了使拉杆64a、64b贯通的贯通孔，可动板12能够相对拉杆64a、64b滑动。 可动板12被支撑着，通过后述滑动导向15a能够相对固定板11进退移动。可动板12的内侧上能够脱卸地支撑着动模62，可动板12的内侧对着固定板11的内侧。可动板12上装有顶出器81。该顶出器81在脱模时将留在动模62内的成型品MP从动模62内推出，以便使得能够由取出装置20进行移送。 锁模板13被固定在支撑框架14端部上面的面上。可动板12能够在拉杆64a、64b延伸的方向上作位置调整，使固定板11和可动板12之间能够进行间隔调整。锁模时，锁模板13通过开闭驱动装置15的动力传达部15d，从可动板12的背后支撑可动板12。
开闭驱动装置15备有滑动导向15a、动力传达部15d、传动器15e。滑动导向15a被设在支撑框架14上可动板12的正下方，支撑可动板12并使可动板12能够在相对固定板ll进退的方向上作顺畅的往复移动。动力传达部15d分别由肘连杆等构成，受来自于传动器15e的驱动力而伸縮。于是可动板12接近或离开锁模板13地自在变位，最终能够使可动板12和固定板11相互接近、锁紧。 通过上述开闭驱动装置15，可以关闭由固定板11和可动板12夹持的定模61和动模62，或可以使可动板12和固定板11相互离间，打开由它们夹持的定模61和动模62。并且在关模时，可以通过传动器15e的驱动，用极其大的压力将可动板12推到固定板11侧，可以用足够的力对定模61和动模62进行锁模。 注射装置16备有汽缸16a、原料存放部16b、螺杆驱动部16c等，能够从注射端16d以温度被控制的状态吐出液状树脂。注射装置16中，可以相对固定板11的浇口 (后述)能够分离地连接汽缸16a的注射端16d，中介固定板ll，可以以所望的时机，向定模61、动模62锁模状态下形成的腔CV(参照图2)中供给熔融树脂。 取出装置20备有可以把持成型品MP的把手21以及使把手21作3维移动的3维驱动装置22。取出装置20具有下述作用在使定模61和动模62离间的开模时，把持留在定模61、动模62中的成型品MP，向外部搬出。成型品MP是光学元件时，把手21则把持成型时付随形成的为不要部分的主流道部等，以便使得不碰伤有光学面的成型品本体。
温度调节装置51进行定模61和动模62的温度调节。具体是通过向设在定模61和动模62上的流体循环路中供给温度调节媒体，将定模61和动模62加热到必需的温度，使被注射到定模61、动模62之间形成的腔CV中的透明树脂固化。 减压装置53备有真空泵53a和阀门V，真空泵53a能够对定模61、动模62形成的腔C V内抽真空，阀门V开关真空泵53a的排气经路。真空泵53a介过阀门V与被设在定模61上的后述抽真空用的孔52(参照图2)连通，可以从该孔52抽出腔CV内的空气。
下面参照附图，对本发明第1实施方式涉及的成型用模具作说明。图2(A)是成型用模具中动模62的内面侧说明图，图2(B)是成型用模具中定模61的内面侧说明图，图2(C)是定模61及动模62的周边说明正面剖面图。图2(C)中省略了成型品的图案。
通过定模61、动模62的合模和锁模，两模具61、62之间形成腔CV，向该腔CV中充填为能量固化型树脂的热固化型树脂、紫外线固化型树脂等后，通过热处理、紫外线处理、冷却处理等处理，能够成型成型品。作为热固化型树脂，有例如硅树脂、烯丙酯、丙烯类树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、尿烷类树脂等。作为紫外线固化型树脂，有例如硅树脂、丙烯类树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、尿烷类树脂等。 如图2(B)所示，定模61具有圆柱形外形，内侧模面61s上备有2维配列的多个元件转印部61a和连在这些元件转印部61a之间的支撑体转印部61b。各元件转印部61a是与构成成型品MP、例如透镜等光学元件相应的部分，具有圆形外周，备有中央的圆形光学转印面61d和周边的环状边缘转印面61e。 定模61并备有抽真空用的孔52。在定模61的下侧形成了用来注入树脂的主流道部61g。主流道部61g的腔CV侧先端部是树脂注入口的浇口 GA。浇口 GA被设在成型品MP中心下侧对应的位置上。
如图2 (A)所示，动模62具有圆柱形外形，内侧模面62s上备有2维配列的多个元 件转印部62a和连在这些元件转印部62a之间的支撑体转印部62b 。各元件转印部62a必 须对着定模61的元件转印部61a配置，并且各元件转印部62a具有圆形外周，备有中央的 圆形光学转印面62d和周边的环状边缘转印面62e。 对定模61、动模62进行关模及锁模形成腔CV时，元件转印部61a、62a形成相应于 光学元件的部分。 动模62在模面62s的外侧进一步备有为第1密封圈部件的0_环63a， 0_环63a 呈环状，被镶嵌在动模62上设有的圆周槽64a中。0-环63a能够保持腔CV内的气体密封 性，采用不产生气体的材料。例如采用氟树脂等。 动模62在模面62s和0_环63a之间进一步备有为第2密封圈部件的树脂密封部 件63b，树脂密封部件63b呈环状，被镶嵌在动模62上设有的圆周槽64b中。树脂密封部 件63b采用具有密封部件必须不被能量固化型树脂侵蚀等特性的材料。例如采用硅树脂、 氟树脂、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、66尼龙、全氟橡胶等。 动模62上在树脂密封部件63b的相应位置上设有多个顶出针82。这些顶出针82 连结在图1中所示的顶出器81上。顶出针82在动模62模面62s外侧环带面RS的垂直方 向上贯通，能够进退。 图3是围绕定模61、动模62的境界附近一部分对模具动作的说明图。图3(A)表 示第1锁模位置状态，图3 (B)表示第2锁模位置状态，图3 (C)表示第3锁模位置。
如图3(A)所示，由图1的注射成型机10进行第l锁模，0-环63a与定模61接触 的部分处于贴紧状态。也就是说在第1锁模位置状态下，腔CV内侧是保持气体密封性的状 态。在该状态下，使图1注射装置16的注射端16d保持不漏气地碰到定模61的树脂注入 孔61h，打开阀门V。由真空泵53a从孔52排出腔CV内的空气，进行腔CV的减压。减压中 定模61的合模面与动模62的合模面之间的距离a为例如0. 8mm。 如图3(B)所示，抽真空后，由注射成型机10进行第2锁模，树脂密封部件63b与 定模61环带面RS接触的部分处于贴紧状态。也就是说在第2锁模位置状态下，腔CV内是 密封状态。然后，从注射装置16向腔CV内注射能量固化型树脂、例如热固化型树脂。注射 中定模61的合模面与动模62的合模面之间的距离b为例如0. lmm。 如图3(C)所示，热固化型树脂充填到腔CV内之后，在热固化型树脂完成固化之 前，注射成型机10进行第3锁模，定模61的合模面与动模62的合模面为完全贴紧状态。也 就是说在第3锁模位置状态下，进行压縮成型。 热固化型树脂固化完成之后，开模，把手21把持主流道部等，由顶出针82推出树 脂密封部件63b，从动模62取出成型品MP。 图4是由图1的注射成装置100形成的成型品MP、即光学元件阵列的说明图。图 4(A)是光学元件阵列71的平面图，图4(B)是光学元件阵列71的侧面图，图4(C)是从光学 元件阵列71切出的光学元件单品的侧面图。 图4(A)、图4(B)中所示的光学元件阵列71具有圆板状外形，备有2维配列的多 个光学元件71a部分和连在这些元件部分71a之间的支撑体71b。光学元件71a部分对应 于图2(B)及2(A)中模具61、62上设有的元件转印部61a、62a，支撑体71b对应于模具61、 62上设有的支撑体转印部61b、62b。前者光学元件71a部分包括由模具61、62的光学转印面61d、62d夹着形成的光学元件本体71d ;由模具61、62的边缘转印面61e、62e夹着形 成的轮缘部71e。 图4(C)中所示的光学元件、即透镜中，光学元件本体71d的上侧面为第l光学面 71j，光学元件本体71d的下侧面为第2光学面71k，此时由两光学面71j、71k形成透镜。光 学元件阵列71的边端附近上形成了三角锥形的主流道部71g。 以上说明的注射成型装置100，注射中的树脂在腔CV中主要是被充填到浇口 GA(主流道部61g先端的浇口 GA)上方，这样，能够防止光学元件阵列71中浇口 GA下侧发 生变形。另外，在注射中，从浇口 GA供给的树脂是被注射到已经积在腔CV内的树脂中之状 态，不发生空气的混入，所以没有氧化引起的固化障碍，能够以短时间固化。因此，成型品MP 均匀固化，能够成型高精度的光学元件，还能够提高对成型品光学元件阵列71的反射防止 层的贴紧性。 通过进行上述真空成型，在腔CV中树脂在一定方向上蔓延，在浇口 GA上侧也不发 生变形，可以成型变形少的成型品MP。另外，通过避开容易产生局部性劣化的浇口 GA下方 地设元件转印部61a、62a，这样能够防止光学元件阵列71中发生变形，成型高精度的光学 元件71a。如上所述，通过防止光学元件阵列71、即整个成型品MP的变形，能够使各个光学 元件71a实现高精度。 图5是图2中所示的模具61、62的变形例说明图。抽真空用孔52被设在定模61 的上侧。这样能够防止万一产生树脂漏出时堵塞孔52。
图3中说明的模具动作也可以作如下变形。 图6是围绕定模61、动模62的境界附近一部分对模具动作的变形例说明图。图 6(A)表示第1锁模位置的状态，图6(B)表示第2锁模位置的状态。 如图6 (A)所示，由注射成型机10进行第1锁模，0-环63a与定模61接触的部分 处于贴紧状态。也就是说在第1锁模位置状态下，腔CV内侧是保持气体密封性的状态。在 该状态下，使注射端16d碰到定模61打开阀门V，由真空泵71从孔52抽出腔CV内的空气。 定模61与动模62之间的距离a为例如0. 8mm。 如图6(B)所示，抽真空后，由注射成型机10进行第2锁模，树脂密封部件63b与 定模61接触的部分处于贴紧状态，且定模61和动模62处于完全贴紧状态。也就是说在第 2锁模位置状态下，腔CV内是密封状态。然后，能量固化型树脂、例如热固化型树脂被供给 到腔CV内。 以上通过实施方式对本发明作了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，可以 作各种变形。例如，能量固化型树脂是采用热固化型树脂，通过加热模具61、62使树脂固 化，但是，在采用紫外线固化型树脂等时，也可以在成型时照射紫外线等，按照树脂性质进 行处理，使之固化。具体则是，在采用紫外线固化型树脂进行注射成型时，将动模62做成透 明的，以便使紫外线照射到腔CV内。 另外，上述实施方式中，在注射成型时也可以不进行抽真空，而是采用边充填树脂 边使腔CV内的空气排出的方法。
权利要求
一种注射成型装置，备有横向开模、关模的第1模具和第2模具，经由浇口向由所述第1及第2模具形成的腔内注射树脂，由此成型包括光学元件的成型品，注射成型装置的特征在于，将所述浇口配置在所述腔的中心下侧。
2. 如权利要求l中记载的注射成型装置，其特征在于，所述腔是圆板状的。
3. 如权利要求1或2中记载的注射成型装置，其特征在于，在所述腔内避开所述浇口的 下侧地配置与所述光学元件相应的部分。
4. 如权利要求1至3的任何一项中记载的注射成型装置，其特征在于，所述树脂是能量 固化型树脂。
5. 如权利要求1至4的任何一项中记载的注射成型装置，其特征在于，备有对所述腔内 进行减压的减压装置。
6. 如权利要求1至5的任何一项中记载的注射成型装置，其特征在于，所述成型品含有 多个光学元件。
7. —种成型方法，采用横向开模、关模的注射成型装置，成型包括光学元件的成型品， 成型方法的特征在于，从被设在成型品的中心下侧的浇口注入树脂，成型成型品。
8. 如权利要求7中记载的成型方法，其特征在于，树脂是能量固化型树脂。
9. 一种成型品，其特征在于，用如权利要求7或8的任何一项中记载的成型方法成型。
10. 光学元件，其特征在于，是切断如权利要求9中记载的成型品而制成的。
全文摘要
为了提供一种能够防止成型时成型品变形等的注射成型装置，一种经过浇口GA向由定模(61)、动模(62)型成的腔CV内注射树脂从而成型光学元件的注射成型装置(100)，其特征在于，将浇口GA配置在腔CV的中心下侧。通过这样将浇口GA配置在成型品MP的下侧，树脂的主要充填方向是向浇口GA上方，能够防止浇口GA下侧发生变形。另外，从浇口GA供给的树脂处于被注射到已先被注射的树脂中之状态，能够抑制发生空气混入，所以降低因氧化引起的固化障碍，能够短时间固化。
文档编号B29L11/00GK101765492SQ20088010113
公开日2010年6月30日 申请日期2008年7月22日 优先权日2007年8月1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