專利名稱：光學(xué)元件成型裝置及光學(xué)元件成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件成型技術(shù)，尤其涉及通過采用推壓活塞的傳遞成型 成型光學(xué)元件的成型裝置及成型方法。
背景技術(shù)：
一種所謂傳遞成型已為周知，其中是通過推壓活塞，在模具保持腔內(nèi)向 成型腔內(nèi)推進(jìn)被暫且加熱軟化的材料，使之硬化進(jìn)行成型(參照專利文獻(xiàn)1 )。
圖3是用于傳遞成型的模具概略示意圖。圖中，上模UM與下才莫LM對(duì) 著配置，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中央有貫通孔LMc，中介流道LMb及淺口LMd貫 通孔LM c與成型腔LM a連通。推壓活塞P P被配置在貫通孔LM c內(nèi)能 夠上下移動(dòng)。
成型時(shí)，在貫通孔LM c內(nèi)配置成型材料MM，使上才莫UM和下模LM 合模并加熱成型材料MM等使之熔融。然后向上方頂上推壓活塞P P ,經(jīng)由 流道LM b及澆口 LM d將熔融成型材料MM送入成型腔UM a 、 LM a 內(nèi)，進(jìn)一步使之硬化。通過上述操作能夠得到成型品。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2 0 0 6 - 3 4 1 4 2 6號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明欲解決的課題
使用熱硬化性樹脂等作為成型材料時(shí)，成型材料被保持在貫通孔LM c 內(nèi)時(shí)為粉體形態(tài)，或壓縮變硬后呈顆粒狀，或常溫下為液體等各不相同，在 傳遞成型中這些成型材料MM僅適量被保持在加熱后的模具內(nèi)。粉體或顆粒 狀固體材料經(jīng)加熱后暫且成為低粘度的液體狀態(tài)，能夠向各成型腔UM a 、 LMa流送。然后由于沖莫具溫度，成型材料MM在各成型腔UM a 、 LMa 內(nèi)硬化。而使用UV硬化性樹脂等作為成型材料MM時(shí)是將樹脂壓送到各成型 腔UMa、 LMa,在該狀態(tài)下保壓并照射紫外線使樹脂石更化，由此能夠得 到所望形狀的成型品。
但是，為了在模具內(nèi)暫且保持液體狀態(tài)的成型材料MM， 一般取上下為 模具的分割方向，在下才莫LM上設(shè)蓄積成型材料MM的保持腔(圖3中是貫 通孔LM c的上部)。
將被加熱成液體狀態(tài)的成型材料MM壓送到各成型腔UM a 、 LM a 時(shí)，推上被設(shè)在保持腔底面的推壓活塞P P使保持腔的容積減少，成型材料 MM便從保持腔經(jīng)由流道LM b及洗口 LM d流向成型腔UM a 、 LM a 。
此時(shí)，因?yàn)樯夏M和下模LM關(guān)閉(分割面密封)，所以保持腔和作 為樹脂流路的流道LMb以及成型腔UMa、 LMa處于密封狀態(tài)，但成型 材料MM的粘度非常低的話，液體狀態(tài)的成型材料MM則流入上模UM與下 才莫LM的分割面和推壓活塞P P與貫通孔LM c之間的間隙中，發(fā)生成型品 質(zhì)量劣化、動(dòng)作不良導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)停止等問題。
對(duì)于成型材料MM向模具分割面的流入，可以通過增強(qiáng)關(guān);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，進(jìn)行一定程度的抑制。
^旦成型材料MM向推壓活塞P P與貫通孔L M c之間間隔的流入?yún)s難 以抑制。這是因?yàn)闉榱肆鲿车幕瑒?dòng)動(dòng)作和防止動(dòng)作時(shí)卡住等，通常，推壓活 塞P P與貫通孔L M c之間的間隙必須設(shè)在5 ~ 1 0 (i m程度。但是熱硬化 性樹脂和UV (紫外線)硬化樹脂等在液體狀態(tài)時(shí)粘度非常低，通常在l 0 0 p o i s e以下，尤其是粘度4氐的樹脂在1 0 p o i s e程度，幾乎與水 同等狀態(tài)，所以上述間隙量的話液體狀態(tài)的成型材料MM容易流入。
成型材料MM流入推壓活塞P P與貫通孔L M c之間間隔的話，流入的 成型材料受模具熱量被加熱硬化堵塞，頻繁發(fā)生推壓活塞P P不能動(dòng)作之故 障。作為上述故障的對(duì)策，除了拆開推壓活塞P P進(jìn)行清掃去除硬化樹脂之 外沒有其他方法，以往將模具推壓活塞P P周圍設(shè)計(jì)得容易拆開是很重要 的。但是，不管模具結(jié)構(gòu)多么容易拆開，在拆開進(jìn)行清掃期間因?yàn)橹袛喑尚?運(yùn)轉(zhuǎn)，而且即使機(jī)構(gòu)部恢復(fù)可以運(yùn)轉(zhuǎn)，但是要恢復(fù)到熱恒常狀態(tài)則更需要時(shí) 間，所以上述推壓活塞P P的樹脂堵塞導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)效率大幅度下降。
并且，在從^f莫具脫取硬化了的成型品時(shí)，因?yàn)閳A筒形狀的保持腔容積大 所以其內(nèi)壁面積也大，與硬化樹脂之間有較大的摩擦力作用。因此，從模具脫出成型品時(shí)需要較大的力，有時(shí)會(huì)因?yàn)榉浅尚推返钠渌糠窒葟腲^具脫出
而成型品受流道LMb等應(yīng)力遭受破損。上述問題在生產(chǎn)中用自動(dòng)機(jī)械取出 時(shí)成為障礙，不得不依靠人力，成為運(yùn)轉(zhuǎn)效率大幅度下降的原因。
本發(fā)明鑒于上述以往技術(shù)的問題點(diǎn)，目的在于提供一種光學(xué)元件成型裝 置及成型方法，其中無論成型材料性質(zhì)如何，能夠提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
用來解決課題的手段
第一方面發(fā)明的光學(xué)元件成型裝置，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，與所述上模一起形成成型腔， 并備有保持腔，蓄積,皮移送到所述成型腔的光學(xué)元件成型用樹脂材料；
推壓活塞，穿通所述上模地延伸著，能夠在從所述保持腔退避的退避位 置與進(jìn)入所述保持腔內(nèi)的進(jìn)入位置之間往復(fù)動(dòng)作；
其中，所述保持腔的內(nèi)周面形狀是向所述上才莫展開的錐形。
第二方面發(fā)明的光學(xué)元件成型裝置是權(quán)利要求第l項(xiàng)中記載的發(fā)明，其 特征在于，所述推壓活塞的外周面與所述保持腔的內(nèi)周面相對(duì)應(yīng)，相對(duì)所述 上模與所述推壓活塞的相對(duì)移動(dòng)方向傾斜3 ~ 5度。
第三方面發(fā)明的光學(xué)元件成型裝置是第一或第二方面的發(fā)明，其特征在 于，所述光學(xué)元件成型用樹脂材料是熱硬化性樹脂。
熱硬化性樹脂與熱可塑性樹脂相比熔融時(shí)的粘度低，所以尤其能夠期待 本發(fā)明的效果。
第四方面發(fā)明的光學(xué)元件成型裝置是第一或第二方面的發(fā)明，其特征在 于，所述光學(xué)元件成型用樹脂材料是UV硬化性樹脂。
U V硬化性樹脂與熱可塑性樹脂相比熔融時(shí)的粘度低，所以尤其能夠期
待本發(fā)明的效果。
第五方面發(fā)明的光學(xué)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， 并備有蓄積光學(xué)元件成型用樹脂材料的保持腔，通過上述合模，在所述上模 和所述下模之間形成成型腔；
通過向所述保持腔內(nèi)的熔融的所述光學(xué)元件成型用樹脂材料頂出穿通 所述上模的推壓活塞，把所述光學(xué)元件成型用樹脂材料送往所述成型腔；述光學(xué)元件成型用樹脂材料硬化后，使所述推壓活塞及所述上模與所述下模向互相離開的方向相對(duì)移動(dòng)；
從所述上模頂出所述推壓活塞，然后拉回所述推壓活塞。 根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)元件成型用樹脂硬化后，在使推壓活塞及上模與下模 向互相離開的方向相對(duì)移動(dòng)時(shí)，成型品貼在上模上被一體離模的話，通過從 上模頂出推壓活塞，便使成型品脫離上模，同時(shí)，即使此時(shí)成型品貼到推壓 活塞上，通過向上模拉回推壓活塞，成型品便碰到上才莫，能夠從推壓活塞分 離成型品。本發(fā)明尤其對(duì)實(shí)現(xiàn)成型自動(dòng)化有效。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種與成型材料性質(zhì)無關(guān)能夠提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率的光 學(xué)元件成型裝置及成型方法。


圖i:構(gòu)成本實(shí)施方式成型裝置的模具截面圖。
圖2:推壓活塞P P變形例示意圖。
圖3:以往的傳遞成型模具的截面圖。
符號(hào)說明
LM 下模
LMa 成型腔
L M b 保持腔
L M c 流道
L M d免口
MM 成型材沖牛
P P 下端部
P P 推壓活塞
P P a 下端部
P P b 周槽
UM 上模
UMa 成型腔
UMc 貫通孔
U M c 1 大徑部
UMc 2 小徑部發(fā)明
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作說明。圖l是構(gòu)成本實(shí)施方式成 型裝置的模具截面圖，如各成型工序所示，圖的上方為重力方向上方。
圖1 ( a )中，上模UM與下模LM對(duì)著配置，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中央有貫通 孔UMc。貫通孔UMc有上側(cè)大徑部UMc l和下側(cè)小徑部UMc 2。成 型腔U M a和成型腔L M a合起來便形成權(quán)利要求項(xiàng)中所述的成型用成型腔。
沿貫通孔UM c內(nèi)，推壓活塞P P由沒有圖示的驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)，能夠在圖 1(a)中所示的退避位置和圖1(c)中所示的進(jìn)入位置之間上下移動(dòng)。 推壓活塞P P除下端部P P a之外呈圓柱狀，相對(duì)小徑部UMc 2空開樣i小 間隙，下端部P P a呈錐形形狀，頭部細(xì)。下端部P P a相對(duì)貫通孔UMc 軸線的傾角e為3 ~ 5度。也就是說，推壓活塞P P的外周面相對(duì)上模和推 壓活塞P P的相對(duì)移動(dòng)方向傾斜3 ~ 5度。
樹脂受熱和紫外線發(fā)生硬化時(shí)，通常發(fā)生1 0 ~ 1 5 %體積收縮。因此， 在保持腔LM b那樣比較大的容積中樹脂的收縮量也大，用很大的力關(guān)緊推 壓活塞P P時(shí)推壓活塞P P周邊的樹脂產(chǎn)生應(yīng)力，有時(shí)造成成型品脫模困 難。在此，在推壓活塞PP上設(shè)3 ~ 5度的脫模斜面，這樣能夠用較少的力 分離成型品。
另外，對(duì)著貫通孔UMc在下模LM上面的面上形成了保持腔LMb ， 保持腔LMb的內(nèi)周面是向上模UM展開的錐形形狀。
關(guān)于推壓活塞P P與貫通孔UMc之間的間隙，為了保證通暢的動(dòng)作， 間隙量的減少存在限度，但是只要減少該間隙向液態(tài)樹脂露出的時(shí)間，便能 夠降低樹脂的流入量，能夠延長(zhǎng)因堵塞發(fā)生動(dòng)作不良以及拆開清掃的間隔。
如圖l所示，本發(fā)明中是在下模LM上面的面上設(shè)保持腔LMb ,推壓 活塞P P是穿通上模UM進(jìn)入保持腔LMb ,所以推壓活塞P P直至將要推 壓光學(xué)元件成型用樹脂材料為止，可以不接觸保持腔LMb內(nèi)的液態(tài)樹脂， 所以抑制樹脂流入推壓活塞P P與貫通孔UM c之間的間隙發(fā)生硬化，由此 能夠抑制清掃作業(yè)造成成型工作中斷。
并且，通過使保持腔LMb的內(nèi)周面為向上模UM展開的錐形形狀，能夠容易地從保持腔LM b取出硬化后的樹脂。保持腔LM b因?yàn)椴皇峭茐夯?塞P P滑動(dòng)孔的一部分，所以形狀可以任意設(shè)定。
中介流道LM c及截面積小于流道LM c的澆口 LM d保持腔LM b 與成型腔LM a相連。流道LM c及澆口 LMd也可以形成在上模UM上。 接下去說明本實(shí)施方式中的成型方法。如圖1 ( a )所示，首先在上模 UM和下模LM打開狀態(tài)下，把按照所定體積的粉狀或顆粒狀熱硬化性樹脂 (或U V硬化性樹脂)成型材料MM放入保持腔L M b內(nèi)。作為熱硬化性樹 脂、UV硬化性樹脂，有硅樹脂、烯丙酯、丙烯酸類樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰 亞胺、聚氨酯類樹脂等。至于成型材料MM的體積，考慮成型腔UMa、 L M a 、流道LM c 、澆口 LM d的容積等定為適量。推壓活塞P P在退避位 置。
接下去如圖1 ( b )所示，使上模UM下模LM相對(duì)移動(dòng)使分割面與分 割面對(duì)合，加熱成型材料MM^f吏熔融到液體狀態(tài)。此時(shí)先通過沒有圖示的加 熱器，加熱成型腔UM a 、 LM a到硬化溫度以上(UV硬化性樹脂的情況
則不需要)。
在上述狀態(tài)下如圖1 ( c )所示，4吏推壓活塞P P下降，^使下端部P P a移動(dòng)到保持腔L M b內(nèi)的進(jìn)入位置。由此保持腔L M b內(nèi)的熔融成型材料 MM^皮壓出，流過^皮上沖莫UM下面的面密閉的流道LM c 、澆口LMd，充 填到成型腔UMa、 LMa內(nèi)。此時(shí)，因?yàn)槌尚颓籙Ma、 LMa^皮加熱在 硬化溫度以上，所以成型材料MM開始硬化(UV硬化性樹脂的情況時(shí)，由 透明原料構(gòu)成上模UM或下模LM,通過從外部照射紫外線開始硬化)。
待成型材料MM完全硬化后，如圖1 ( d )所示，不使上模UM與推壓 活塞PP相對(duì)移動(dòng)，而是使下沖莫LM下降。此時(shí)成型材料MM貼在上模UM 和推壓活塞P P側(cè)。在此如圖1 ( e )所示，使推壓活塞P P相對(duì)下降從上 模UM下面的面頂出。這可以通過^f吏推壓活塞P P向進(jìn)入位置移動(dòng)來進(jìn)行， 這樣成型材料MM便從上模UM脫離，只貼在推壓活塞P P下端部P P a 上。
進(jìn)一步如圖1 ( f )所示，使推壓活塞P P相對(duì)上升，下端部P P a被 拉進(jìn)上模UM的貫通孔UM c內(nèi)(向退避位置)。這樣成型材料MM在虛線 所示位置碰撞到上模UM下面的面上，脫離下端部PPa落下。然后在澆口 位置切開成型材料MM,能夠得到轉(zhuǎn)印了成型腔UMa、 LMa形狀的光學(xué)元件。
打開上模UM和下模LM時(shí)，有時(shí)成型材料MM會(huì)留在下模側(cè)。為了防 止這種情況，也可以如圖2所示在推壓活塞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周圍的成型材料MM與周槽P P b之間產(chǎn)生 的保持力，大于保持腔的付著力。
以上參照實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作了說明，但本發(fā)明并不被解釋為局限于上 述實(shí)施方式，可以適當(dāng)變更和改良。作為本發(fā)明中的"光學(xué)元件"，可以舉出 例如透鏡、棱鏡、衍射光柵元件(衍射透鏡、衍射棱鏡、衍射片)、濾波器 (空間低通濾器、波長(zhǎng)帶通濾器、波長(zhǎng)低通濾器、波長(zhǎng)高通濾器等)、偏振 濾器(檢偏振儀、旋光子、偏振分光棱鏡等)、相位濾器(相位片、全息圖 等)，但并不局限于上述。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件成型裝置，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，與所述上模一起形成成型腔，同時(shí)備有保持腔，蓄積被移送到所述成型腔的光學(xué)元件成型用樹脂材料；推壓活塞，穿通所述上模地延伸著，能夠在從所述保持腔退避的退避位置和進(jìn)入所述保持腔內(nèi)的進(jìn)入位置之間往復(fù)動(dòng)作；其中，所述保持腔的內(nèi)周面是向所述上模展開的錐形。
2. 權(quán)利要求第1項(xiàng)中記載的光學(xué)元件成型裝置，其特征在于，所述推 壓活塞的外周面與所述保持腔的內(nèi)周面相對(duì)應(yīng)，相對(duì)所述上模和所述推壓活 塞的相對(duì)移動(dòng)方向傾斜3 ~ 5度。
3. 權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)中記載的光學(xué)元件成型裝置，其特征在于， 所述光學(xué)元件成型用樹脂材料是熱硬化性樹脂。
4. 權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)中記載的光學(xué)元件成型裝置，其特征在于， 所述光學(xué)元件成型用樹脂材料是U V硬化性樹脂。
5. —種光學(xué)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， 并備有蓄積光學(xué)元件成型用樹脂材料的保持腔，通過上述合模，在所述上模和所述下模之間形成成型腔；通過向所述保持腔內(nèi)的熔融的所述光學(xué)元件成型用樹脂材料頂出穿通 所述上模的推壓活塞，把所述光學(xué)元件成型用樹脂材料送往所述成型腔；在所述光學(xué)元件成型用樹脂材料硬化后，使所述推壓活塞及所述上模與所述下4莫向互相離開的方向相對(duì)移動(dòng)；從所述上模頂出所述推壓活塞，然后拉回所述推壓活塞。
全文摘要
提供一種光學(xué)元件成型裝置及成型方法，其中無論成型材料性質(zhì)如何，能夠提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。構(gòu)成在下模上設(shè)保持腔LMb，并且推壓活塞PP穿通上模UM進(jìn)入保持腔LMb之結(jié)構(gòu)，通過上述結(jié)構(gòu)，推壓活塞PP直至推壓成型材料MM為止不接觸液態(tài)樹脂，所以抑制樹脂流入推壓活塞PP和貫通孔UMc之間的間隙發(fā)生硬化，由此能夠抑制由于清掃作業(yè)而中斷成型動(dòng)作。
文檔編號(hào)B29K101/10GK101600555SQ20088000319
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
發(fā)明者宮崎岳美, 細(xì)江秀, 藤井雄一 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會(huì)社