成形方法
【課題】迅速な成形を可能にし、かつ、形状精度及び屈折率精度の高いレンズを提供することができるレンズの成形方法を提供すること。
【解決手段】第１の射出工程では、成形金型の金型温度Ｔ１を、硬化開始剤の１時間半減期に対応する１時間半減期温度Ｔｈ以上であって、１時間半減期温度Ｔｈに３０℃加算した温度以下とする。射出工程を以上のような温度条件下で行うことにより、熱硬化性樹脂の硬化が起きない程度の比較的低温でキャビティの充填が可能になる。第２の硬化工程では、成形金型の金型温度Ｔ２を、硬化開始剤の１分間半減期に対応する１分間半減期温度Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇの少なくとも一方以上とする。
【解決手段】第１の射出工程では、成形金型の金型温度Ｔ１を、硬化開始剤の１時間半減期に対応する１時間半減期温度Ｔｈ以上であって、１時間半減期温度Ｔｈに３０℃加算した温度以下とする。射出工程を以上のような温度条件下で行うことにより、熱硬化性樹脂の硬化が起きない程度の比較的低温でキャビティの充填が可能になる。第２の硬化工程では、成形金型の金型温度Ｔ２を、硬化開始剤の１分間半減期に対応する１分間半減期温度Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇの少なくとも一方以上とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂を用いたレンズの成形方法、特に、熱硬化性樹脂を成形金型内に射出成形するとともに成形金型内で加熱し硬化させることによって、成形品としてのレンズを得るレンズの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーコンタクトレンズを型から抜き出す方法として、凹型上に液体モノマーを導入した後、液体モノマーを凸型とで挟むことによってレンズ形状とし、その後の熱処理等によってモノマーを重合するものがあり、型分離後に下向きの凹型に付着したポリマーコンタクトレンズを極低温物質等を利用した凹型の冷却によって落下させている（特許文献１）。
【０００３】
その他、熱硬化性樹脂を用いた成形方法として、硬化性組成物の調合時や貯蔵時に−１０℃〜１９℃の範囲に保つとともに、初期重合条件として１０±９℃の温度を５時間以上保つように重合させてゲル化させ、その後高温に昇温して硬化させるものがある（特許文献２）。また、熱硬化性樹脂用の重合炉の温度制御方法として、例えば熱硬化性樹脂を注入した型を重合炉内に設置し、重合炉内を加熱や冷却するものがある（特許文献３）。
【特許文献１】特表２００３−５１２２０６号公報
【特許文献２】特開２００４−２０９９６８号公報
【特許文献３】特開２００５−９７５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、熱硬化性樹脂を用いて成形する際に成形品の加熱や冷却を行う成形方法は公知であるが、いずれも、熱硬化性樹脂を用いて射出成形を行う技術ではない。なお、射出成形は、キャビティ中に樹脂を充填した後に直ちに硬化を進行させ得る点で、迅速な成形を可能にし、成形のサイクルタイムを大幅に短縮できる点で優れる。
【０００５】
また、レンズの成形は、表面形状の精度だけでなく、屈折率も重要な要素となるが、従来の熱硬化性樹脂を用いた成形方法では、成形品の屈折率を精密に制御することが行われていない。特に、射出成形では、硬化の進行が迅速である分だけ、屈折率の均一性等の管理が極めて重要な要素となってくる。
【０００６】
そこで、本発明は、迅速な成形を可能にし、かつ、形状精度及び屈折率精度の高いレンズを提供することができるレンズの成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るレンズの成形方法は、熱硬化性樹脂を使用したレンズの成形方法であって、温度管理の対象として、熱硬化性樹脂を成形金型内に射出する射出工程と、成形金型内に充填された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、成形金型内で硬化した成形品を取り出す準備としての取出工程とを少なくとも備え、射出工程の金型温度よりも硬化工程の金型温度を高くすることを特徴とする。以上において、射出工程は、熱硬化性樹脂が成形金型内に充填され始めてからレンズに対応するキャビティの充填が完了するまでを意味する。硬化工程は、レンズに対応するキャビティ中に充填された熱硬化性樹脂を加熱によって硬化することを意味する。また、取出工程は、レンズを含む成形品を成形金型外に取り出す前準備としての温度制御を意味するが、具体的には成形金型を開放する型開きまでに相当する。
【０００８】
上記レンズの成形方法は、熱硬化性樹脂を成形金型内に射出する射出工程を備えるので、開放された成形金型に熱硬化性樹脂を充填する場合に比較して迅速な成形を可能にし、成形のサイクルタイムを大幅に短縮できる。また、上記成形方法では、射出工程の金型温度よりも硬化工程の金型温度を高くするので、射出工程の金型温度を相対的に下げることができる。これにより、射出工程で金型のキャビティ中に熱硬化性樹脂を充填する際に熱硬化性樹脂の硬化が進行して成形品たるレンズに樹脂流動履歴、具体的には屈折率分布が残ることを防止できる。なお、硬化工程では、射出工程よりも高温で迅速な硬化を行うことができるので、成形のサイクルタイムを短縮できる射出成形の利点を損なうことがない。
【０００９】
本発明の具体的な態様によれば、上記成形方法において、射出工程、硬化工程、及び取出工程にそれぞれ対応させて３段階以上で金型温度を変化させる温度管理を行うことを特徴とする。この場合、射出工程で樹脂流動履歴としての屈折率幅を低減する金型温度を設定し、硬化工程で迅速に硬化を進行させる金型温度を設定し、取出工程以後で成形品のレンズに歪みや変形が発生しにくい金型温度を設定できる。
【００１０】
本発明の別の具体的な態様によれば、硬化工程の金型温度よりも取出工程の金型温度を低くすることを特徴とする。この場合、取出工程の金型温度を低くすることでレンズに内部歪みが発生することを簡易に防止できる。
【００１１】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、硬化工程及び取出工程の金型温度を一致させる温度管理を行うことを特徴とする。この場合、硬化工程及び取出工程の金型温度を一致させるので、成形のサイクルタイムを簡易な手法でさらに短縮できる。
【００１２】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、硬化工程内で金型温度を２段階以上に変化させることを特徴とする。この場合、硬化工程を温度変化を伴う多様な工程にできるので、キャビティ内に充填された熱硬化性樹脂の適切な加熱（例えば急加熱の防止）を実現できる。
【００１３】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、射出工程の金型温度は、硬化開始剤の１時間半減期に対応する１時間半減期温度以上であって、１時間半減期温度に３０℃加算した温度以下であり、硬化工程の金型温度は、硬化開始剤の１分間半減期に対応する１分間半減期温度及びガラス転移点の少なくとも一方以上であり、取出工程の金型温度は、ガラス転移点から２０℃減算した温度以上であって、ガラス転移点以下であることを特徴とする。この場合、射出工程において、熱硬化性樹脂の硬化が起きない程度の低温でキャビティの充填が可能になり、樹脂流動履歴としての屈折率幅を確実に低減できる。また、硬化工程において、キャビティ中の熱硬化性樹脂の硬化を促進することができ、成形のサイクルタイム短縮を実効的なものとすることができる。また、取出工程において、ガラス転移点よりも適度に低い状態として、高温で取り出される成形品の軟化変形を防止つつ成形金型からの離型に際しての応力変形の発生を抑えることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、射出工程及び硬化工程の金型温度に少なくとも対応して、熱硬化性樹脂の射出圧力及び／又は成形金型の型締力を制御することを特徴とする。この場合、キャビティ内の樹脂が徐々に硬化していく際、最適な射出圧力や型締力となるように制御することで、レンズにヒケのような形状不良が発生することを防止できまた、レンズの形状を高精度にすることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、射出工程の金型温度、硬化工程の金型温度、及び取出工程の金型温度は、成形金型、成形機、及び外部装置の少なくとも一つに組み込まれた加熱装置と冷却装置とを動作させることによって達成されることを特徴とする。この場合、成形金型の温度を迅速かつ精密に制御することができ、熱硬化性樹脂に対する熱的な処理工程も効率的で的確なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るレンズの成形方法について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るレンズの成形方法の基本概念を具体的な金型温度の管理工程として説明するグラフである。グラフ中に実線Ｌ１で示すように、本成形方法は、基本的に、熱硬化性樹脂を成形金型（不図示）内に射出する射出工程と、この成形金型内に充填された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、この成形金型内で硬化した成形品を取り出す準備としての取出工程とを備える。
【００１８】
第１の射出工程では、成形金型の金型温度Ｔ１を、硬化開始剤の１時間半減期に対応する１時間半減期温度Ｔｈ以上であって、１時間半減期温度Ｔｈに３０℃加算した温度以下とする。本射出工程において、成形金型は、期間Ｐ１だけ（具体的には例えば１０秒間程度）、上記金型温度Ｔ１に維持される。なお、１時間半減期温度Ｔｈは、後に詳述するが、熱硬化性樹脂中の硬化開始剤を１時間で徐々に半減させる比較的低温を意味し、熱硬化性樹脂、硬化開始剤等の素材的要素のほか、熱硬化性樹脂の体積等の外的要因によっても変動する。また、射出工程の長さ、すなわち金型温度Ｔ１を維持する期間も、熱硬化性樹脂の粘度、成形金型に充填される熱硬化性樹脂の体積等の要因によって適宜調整される。
【００１９】
射出工程を以上のような温度条件下で行うことにより、熱硬化性樹脂の硬化が起きない程度の比較的低温でキャビティの充填が可能になり、得られたレンズにおいて、樹脂流動履歴としての屈折率幅を低減することができる。つまり、波面の乱れの少ない高品位のレンズを提供することができる。
【００２０】
第２の硬化工程では、成形金型の金型温度Ｔ２を、硬化開始剤の１分間半減期に対応する１分間半減期温度Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇの少なくとも一方以上とする。本硬化工程において、成形金型は、期間Ｐ２だけ（具体的には例えば１００〜数１００秒間程度）、上記金型温度Ｔ２に維持される。なお、１分間半減期温度Ｔｍは、後に詳述するが、熱硬化性樹脂中の硬化開始剤を１分で急速に半減させる比較的高温を意味し、熱硬化性樹脂、硬化開始剤等の素材的要素のほか、熱硬化性樹脂の体積等の外的要因によっても変動する。また、ガラス転移点Ｔｇは、熱硬化性樹脂に固有の値であり、例えば応力歪みの計測によって決定される。さらに、硬化工程の長さ、すなわち金型温度Ｔ２を維持する期間は、金型温度Ｔ１と同様に、熱硬化性樹脂、硬化開始剤等の素材的要素と、熱硬化性樹脂の体積等の外的要因とを参酌して設定される。なお、金型温度Ｔ２がガラス転移点Ｔｇよりも５０℃を超えて高いと、熱硬化性樹脂が炭化する現象が生じて、製品すなわちレンズの性能劣化につながるおそれがある。
【００２１】
硬化工程を以上のような温度条件下で行うことにより、キャビティ中に射出及び充填後の熱硬化性樹脂を迅速に硬化させることができ、成形のサイクルタイム短縮を実効的なものとすることができる。つまり、射出成形のスループットの高さを損なわないので、熱硬化性樹脂によっても高品位のレンズの量産が可能になる。
【００２２】
第３の取出工程では、成形金型の金型温度Ｔ３を、ガラス転移点Ｔｇから２０℃減算した温度以上であって、ガラス転移点Ｔｇ以下とする。なお、本取出工程において、成形金型は、期間Ｐ３だけ（具体的には例えば数１０秒間程度）、上記金型温度Ｔ３に維持される。なお、ガラス転移点Ｔｇは、硬化工程で用いた値と同様のものである。また、取出工程の長さ、すなわち金型温度Ｔ３を維持する期間は、熱硬化性樹脂、硬化開始剤等の素材的要素と、熱硬化性樹脂の体積等の外的要因とを参酌して設定される。
【００２３】
取出工程を以上のような温度条件下で行うことにより、取り出される成形品の温度がガラス転移点Ｔｇよりもある程度低い状態となるので、高温で取り出される成形品の軟化変形を防止できる。一方、取り出される成形品の温度がガラス転移点Ｔｇに比較して低くなり過ぎることを防止できるので、成形金型からの離型に際して成形品の特にレンズ部分に応力変形が発生することを防止できる。また、成形のサイクルタイム短縮を実効的なものとすることができる。
【００２４】
なお、以上において、射出工程と硬化工程との間には、第１遷移期間ＰＴ１を設けている。第１遷移期間ＰＴ１は、通常短いことが望ましいが、成形金型に組み込んだ温調装置の加熱性能に依存して短縮に限界がある。一方で、成形金型のキャビティ内に充填された熱硬化性樹脂内に極端な温度分布が形成されることを回避する観点から、第１遷移期間ＰＴ１をある程度の長さに確保することが望ましい場合もあり、使用する樹脂や成形品仕様に応じて適宜選択することが好ましい。
【００２５】
また、硬化工程と取出工程との間には、第２遷移期間ＰＴ２を設けている。第２遷移期間ＰＴ２も、通常短いことが望ましいが、成形金型に組み込んだ温調装置の冷却性能に依存して短縮に限界がある。一方で、成形金型のキャビティ内に充填された熱硬化性樹脂内に極端な温度分布が形成されることを回避する観点から、第２遷移期間ＰＴ２をある程度の長さに確保することが望ましい場合もあり、使用する樹脂や成形品仕様に応じて適宜選択することが好ましい。
【００２６】
また、取出工程は、グラフ中に点線Ｌ２で示すように射出工程と同一金型温度とすることもできる。つまり、取出工程において、金型温度Ｔ３を硬化工程の金型温度Ｔ２に保つことができる。この場合、第２遷移期間ＰＴ２を省略できるので、通常は、成形のサイクルタイムを簡易な手法でさらに短縮できる。
【００２７】
さらに、射出工程は、原則として熱硬化性樹脂を成形金型内に充填するためのものであるが、準備としての事前の待機期間や予備としての事後の保持期間を付随的に設けることができる。つまり、期間Ｐ１を必要最小限以上に延長することもできる。
【００２８】
また、取出工程は、成形金型内で硬化した成形品を取り出すためのものであるが、準備としての事前の待機期間や予備としての事後の保持期間を付随的に設けることができる。つまり、期間Ｐ３を必要最小限以上に延長することもできる。
【００２９】
その他、硬化工程を複数の段階に分けることもでき、この場合、熱硬化性樹脂の温度管理が細やかになって、熱硬化性樹脂の特性に適合した硬化を実現できる。
【００３０】
以下、１時間半減期温度Ｔｈや１分間半減期温度Ｔｍの意義について説明する。本発明者は、実験等の研究を重ねた結果、熱硬化性樹脂の射出成形で金型温度を経時的に変化させるヒートサイクル型の加熱が高品位のレンズ成形に不可欠であることを見出した。そして、ヒートサイクル型の加熱に際しての温度設定では、上記の１時間半減期温度Ｔｈや１分間半減期温度Ｔｍが基準として重要になることを見出した。ここで、半減期とは、もとの硬化開始剤（有機過酸化物）が分解して活性酸素量が１／２になるまでに要する時間のことである。１時間の半減期とは、ある一定温度の硬化開始剤（有機過酸化物）を熱分解させたときに１時間で半減することを指し、Ｔｈは、１時間の半減期を得るための分解温度である。これを１時間半減期温度と定義する。また、１分間の半減期とは、ある一定温度の硬化開始剤（有機過酸化物）を熱分解させたときに１分間で半減することを指し、Ｔｍは、１分間の半減期を得るための分解温度である。これを１分間半減期温度と定義する。下記の表１は、各種熱硬化性樹脂について、その１時間半減期温度Ｔｈ及び１分間半減期温度Ｔｍを一覧にしたものである。
【表１】
熱硬化性樹脂の射出成形では、結果的に成形金型の温度制御によって熱硬化性樹脂の温度制御を行うことになり、成形金型の温度管理に１時間半減期温度Ｔｈや１分間半減期温度Ｔｍを利用することになる。一般的な傾向としては、成形金型の金型温度が１時間半減期温度Ｔｈよりも低い場合、熱硬化性樹脂の材料の反応速度が遅くなってレンズ形状の形成に１時間以上必要になることを意味する。一方、成形金型の金型温度が１分間半減期温度Ｔｍ程度に高い場合、熱硬化性樹脂の材料の反応速度が迅速なものとなるが、成形金型内に熱硬化性樹脂を充填する最中に硬化が進行し、或いは硬化開始剤（具体的には有機過酸化物）が十分に機能する前に失活して熱硬化性樹脂の硬化が不完全となる。特に、金型温度が１分間半減期温度Ｔｍ付近で成形金型内に熱硬化性樹脂を充填する最中に硬化が進行する場合、成形金型と流動している樹脂との温度差が大きくなって硬化の分布が生じてしまう。結果的に、製品としてのレンズに屈折率分布が生じてレンズの性能を劣化させるおそれがある。
【００３１】
以下の図２（Ａ）は、ヒートサイクル型の加熱により、成形金型への充填中に樹脂が硬化することを防止しつつ、成形金型に充填後に金型温度を上げて樹脂の硬化を図った結果の屈折率を示す。また、以下の図２（Ｂ）〜２（Ｄ）は、成形金型の充填中に樹脂の硬化が進行した比較例の成形品の屈折率を示す。図２（Ａ）に示す屈折率プロファイルは鋭い単一のピークを示すが、図２（Ｂ）に示す比較例の屈折率プロファイルはブロードで、図２（Ｃ）及び２（Ｄ）に示す比較例の屈折率プロファイルは２つのピークに分岐している。以下では、成形品としてのレンズの屈折率を評価するため、評価の基準として上記のような屈折率プロファイルの曲線を用い、この曲線上のピークの麓の平坦部にベースラインをひくとともに、ピークの両下端部の延長線とベースラインとの一対の交点の間隔を屈折率幅とした（図２（Ｃ）参照）。また、この屈折率幅を規格化するため、２ｍｍ厚のレンズ等に換算することを行うこととする。たとえば、携帯電話に付属するカメラ用の撮像レンズや光ピックアップ用の対物レンズでは、屈折率幅が０．００３以内であれば実用上の問題が発生しないことを実験的に確認しており、屈折率幅が０．００３を超える場合、屈折率の不均一が無視できないものとなって要求されるレンズ性能を満たさなくなる傾向が強まることを実験的に確認している。
【００３２】
以下、上記成形方法を実施するための成形金型及びこれを組み込んだ射出成形機について、図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図３は、射出成形機１０を説明する正面図である。この射出成形機１０は、第１金型である固定金型４１と第２金型である可動金型４２とで構成される成形金型４０を備えており、この成形金型４０中に射出装置１６からの熱硬化性樹脂を充填して硬化させる射出成形を行う。
【００３４】
射出成形機１０は、固定盤１１と、可動盤１２と、開閉駆動装置１５と、射出装置１６と、温度調節装置１８と、減圧装置１９と、制御装置２０とを備える。射出成形機１０は、可動盤１２と固定盤１１との間に固定金型４１と可動金型４２とを挟持して両金型４１，４２を型締めすることにより型空間すなわちキャビティＣＶ（図４（Ａ）参照）を形成し、かかるキャビティＣＶを利用した射出成形を可能にする。ここで、射出成形機１０は、成形金型４０の型開き及び型閉じが横方向すなわち水平方向となっている。なお、縦方向に型開き及び型閉じするタイプの射出成形機に上記成形金型４０を組み込むこともできる。
【００３５】
固定盤１１は、支持フレーム１４の中央側上面に固定された厚板状の取付盤であり、固定盤１１の内側は、固定金型４１を着脱可能に支持している。可動盤１２は、後述する開閉駆動装置１５によって固定盤１１に対して進退移動可能に支持された厚板状の取付盤である。可動盤１２の内側は、可動金型４２を着脱可能に支持している。なお、可動盤１２には、エジェクタ４５が組み込まれている。このエジェクタ４５は、型開き時に可動金型４２に残される成形品を可動金型４２内から固定金型４１側に押し出して離型するためのものである。
【００３６】
開閉駆動装置１５は、リニアガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエータ１５ｅとを備える。リニアガイド１５ａは、可動盤１２を支持しつつ、固定盤１１に対する進退方向に関して可動盤１２の滑らかな往復移動を可能にしている。動力伝達部１５ｄは、アクチュエータ１５ｅからの駆動力を受けて伸縮する。これにより、支持フレーム１４上に固定された型締め盤１３に対して可動盤１２が近接したり離間したりと自在に変位し、結果的に、可動盤１２と固定盤１１とを互いに近接するように型閉じすることができ、所望の型締め力で両者を締め付けることができる。
【００３７】
射出装置１６は、シリンダ１６ａ、原料貯留部１６ｂ、射出ノズル１６ｄ、及び駆動部１６ｅを備える。射出装置１６は、先細りの射出ノズル１６ｄから温度制御された硬化前の液体状の樹脂を吐出することができる。射出装置１６は、シリンダ１６ａの射出ノズル１６ｄを、固定盤１１に設けた開口を介して固定金型４１のスプル部分ＳＰ（図４（Ａ）参照）に対して分離可能に接続することができ、固定金型４１と可動金型４２とを型締めした状態で形成されるキャビティＣＶ（図４（Ａ）参照）中に溶融樹脂を所望のタイミングで供給することができる。なお、シリンダ１６ａは、原料貯留部１６ｂに接続されており、この原料貯留部１６ｂから適当なタイミング及び量で樹脂の供給を受ける。また、図示を省略するが、駆動部１６ｅは、シリンダ１６ａ内に組み込まれたスクリュ１６ｆを回転させる回転駆動機構と、スクリュ１６ｆを軸方向に進退させる直動駆動機構とを有する。スクリュ１６ｆを回転させることで、シリンダ１６ａ内の液体状の樹脂を撹拌等することができ、スクリュ１６ｆを前進させることで、シリンダ１６ａ内の液体状の樹脂を射出ノズル１６ｄから所望の圧力及び流量で射出させることができる。
【００３８】
温度調節装置１８は、樹脂成形金型４０を構成する両金型４１，４２中においてキャビティに隣接して内蔵されたヒータ７２ｄ（図４（Ａ）参照）等に接続されており、成形に際して両金型４１，４２の内部温度を適切に保つ。この際、ヒータ７２ｄに適当な電力を供給すれば、両金型４１，４２の昇温や温度保持が可能になり、ヒータ７２ｄへの通電を停止し或いは減少させれば、放熱すなわち自然冷却によって両金型４１，４２の降温が可能になる。なお、両金型４１，４２の温度調節は、ヒータ７２ｄを用いる方法に限らず、様々な方法を用いることができる。たとえば、両金型４１，４２中においてキャビティに隣接して形成されている流路に熱媒体を循環させることにより、両金型４１，４２の成形時（射出時、硬化時、及び取出時を含む）に両金型４１，４２の金型温度を適切に保つことができる。温調のため循環させる熱媒体は、油系、水系、気体系等の各種物質とすることができる。なお、熱媒体等を供給する加熱装置は、樹脂成形金型４０外の適所に配置することができる。つまり、射出成形機１０の本体部分や外部装置として加熱装置を設けることができる。また、また、熱媒体等を供給する冷却装置も、樹脂成形金型４０外の適所に配置することができる。つまり、射出成形機１０の本体部分や外部装置として冷却装置を設けることができる。さらに、ヒータ７２ｄとともに冷却素子を樹脂成形金型４０内に埋め込むこともできる。
【００３９】
減圧装置１９は、成形金型４０の可動金型４２（又は固定金型４１）側に連結されており、型締め状態の成形金型４０中に形成されるキャビティＣＶ（図４（Ａ）参照）内を大気に比較して所望の程度に減圧することができる。
【００４０】
制御装置２０は、射出装置制御部２２と、型温度制御部２４と、開閉制御部２５と、減圧制御部２６と、エジェクタ制御部２７とを備える。射出装置制御部２２は、駆動部１６ｅ等を動作させることによって、原料貯留部１６ｂからシリンダ１６ａに導入された樹脂を撹拌等するとともに、両金型４１，４２間に形成されたキャビティＣＶ（図４（Ａ）参照）中に所望の射出率で液状の樹脂を供給する。つまり、射出装置制御部２２の制御下で駆動部１６ｅによる樹脂の押し出し量や温度を調整することができる。型温度制御部２４は、温度調節装置１８の動作を制御しており、、成形に際して両金型４１，４２の内部温度を適切に保つ。具体的には、図１に示す熱的工程、すなわち射出工程と硬化工程と取出工程とを実行する。開閉制御部２５は、開閉駆動装置１５の動作を制御しており、両金型４１，４２の開閉タイミングや型閉じの圧力を調整する。減圧制御部２６は、減圧装置１９を適宜動作させることにより、成形に際して両金型４１，４２間に形成されたキャビティＣＶ内の圧力を調整する。具体的には、減圧制御部２６の制御下で、成形時、例えば成形金型４０のキャビティＣＶの充填開始前に、キャビティＣＶ内を大気圧よりも０．０５ＭＰａ以上低い状態に維持することで、キャビティＣＶ内への樹脂の充填を迅速に行わせる。エジェクタ制御部２７は、可動盤１２に組み込まれたエジェクタ４５の動作を制御しており、型開き時に一方の可動金型４２に残る成形品を可動金型４２内から押し出して離型し、レンズアレイからなる成形品の射出成形機１０外への搬出を可能にする。レンズアレイ成形では、一度に多数の光学面成形を行うため、レンズ間の屈折率をなくす上でも、本手法が有効となる。
【００４１】
図４（Ａ）及び４（Ｂ）は、成形金型４０の構造を概念的に説明する拡大断面図である。なお、図４（Ａ）は、型閉じ又は型締め状態の成形金型４０を示し、図４（Ｂ）は、型開き状態の成形金型４０を示す。
【００４２】
まず、固定盤１１に支持された固定金型４１は、金型ユニット６１と、断熱板６３とを備える。金型ユニット６１は、成形面を有するキャビティ部７１と、キャビティ部７１の温度すなわち金型温度を調整する温調部７２と、キャビティ部７１と温調部７２との間に介在して配置される型板７３とで構成される。この際、キャビティ部７１と型板７３とは平坦面ＦＳ１を介して密着し、温調部７２と型板７３とは平坦面ＦＳ２を介して密着する。キャビティ部７１は、型板７３上に固定される胴型７１ａと、胴型７１ａに埋め込まれた多数のレンズ面形成用のコア型７８とを備える。つまり、コア型７８は、胴型７１ａの適所に形成された多数のコア挿通孔７１ｄに裏側から埋め込むようにして固定されている。この際、コア型７８の裏面は、平坦面ＦＳ１において型板７３に密着して支持されている。胴型７１ａと型板７３には、樹脂充填用のスプル部分ＳＰが形成されており、スプル部分ＳＰの入り口は、射出装置１６に設けた射出ノズル１６ｄの先端が嵌合するような形状を有する。断熱板６３と温調部７２には、射出ノズル１６ｄを通すための貫通孔６３ａ，７２ａが形成されており、この貫通孔６３ａ，７２ａは、固定盤１１に形成された開口１１ａに接続されて外部に開放されている。温調部７２の適所に形成された挿入孔には、複数のヒータ７２ｄと、複数の温度センサ７２ｅとが挿入されて固定されている。ヒータ７２ｄや温度センサ７２ｅは、図３の型温度制御部２４の制御下で動作しており、温調部７２を所望の温度に略均一な状態で保持する。つまり、熱電対等で構成される温度センサ７２ｅからの検出出力に基づいてヒータ７２ｄに対する通電量が調整され、温調部７２の基材が定常的に加熱され、略一様な温度に維持される。温調部７２で発生した熱は、型板７３を介してキャビティ部７１に伝搬し、キャビティ部７１を対応する温度に加熱する。この際、型板７３が高い熱伝導度を有するので、型板７３が熱的な緩衝材となってキャビティ部７１に温度ムラが発生することを効率的に防止する。また、このため、本手法のように金型温度を意図的に上下させても、レンズ間の温度差を小さくすることができる。また、型板７３が高い剛性を有するので、型締めの応力によってキャビティ部７１が変形することを防止する。
【００４３】
なお、温調部７２は、締結具４１ｃにより、断熱板６３とともに固定盤１１に締め付けられて固定される。また、キャビティ部７１は、締結具４１ｄにより、型板７３とともに温調部７２に締め付けられて固定される。
【００４４】
次に、可動盤１２に支持された可動金型４２は、金型ユニット８１と、断熱板８３とを備える。金型ユニット８１は、成形面を有するキャビティ部９１と、キャビティ部９１の温度すなわち金型温度を調整する温調部９２と、キャビティ部９１と温調部９２との間に介在して配置される型板９３とで構成される。この際、キャビティ部９１と型板９３とは平坦面ＦＳ１を介して密着し、温調部９２と型板９３とは平坦面ＦＳ２を介して密着する。キャビティ部９１は、型板９３上に固定される胴型９１ａと、胴型９１ａに埋め込まれた多数のレンズ面形成用のコア型９８とを備える。つまり、コア型９８は、胴型９１ａの適所に形成された多数のコア挿通孔９１ｄに裏側から埋め込むようにして固定されている。この際、コア型９８の裏面は、平坦面ＦＳ１において型板９３に密着して支持されている。型板９３からは、固定金型４１に向けて突起部ＰＰが形成されている。この突起部ＰＰは、型板７３等に形成されたスプル部分ＳＰに挿入されてスプル部分ＳＰの容積を調整する。温調部９２の適所に形成された挿入孔には、複数のヒータ７２ｄと、複数の温度センサ７２ｅとが挿入されて固定されている。ヒータ７２ｄや温度センサ７２ｅは、図３の型温度制御部２４の制御下で動作しており、温調部９２を所望の温度に略均一な状態で保持する。温調部９２で発生した熱は、型板９３を介してキャビティ部９１に伝搬し、キャビティ部９１を対応する温度に加熱する。この際、型板９３が高い熱伝導度を有するので、型板９３が熱的な緩衝材となってキャビティ部９１に温度ムラが発生することを効率的に防止する。また、このため、本手法のように金型温度を意図的に上下させても、レンズ間の温度差を小さくすることができる。また、型板９３が高い剛性を有するので、型締めの応力によってキャビティ部９１が変形することを防止する。
【００４５】
なお、温調部９２は、締結具４２ｃにより、断熱板８３とともに可動盤１２に締め付けられて固定される。また、キャビティ部９１は、締結具４２ｄにより、型板９３とともに温調部９２に締め付けられて固定される。
【００４６】
以上のキャビティ部９１において、型面側の外周には、樹脂製のシールリングＳＲが埋め込まれており、固定金型４１と可動金型４２とを型締めした状態で形成されるキャビティＣＶを周囲から気密に保って、キャビティＣＶ内に高圧で保持されている液状の樹脂が成形金型４０外に漏れ出すことを防止する。
【００４７】
図５は、図３等に示す射出成形機１０を用いた光学成形品の製造方法の概要を説明するフローチャートである。まず、温度調節装置１８及び型温度制御部２４により、可動金型４２と固定金型４１とを射出温度まで加熱する（ステップＳ１０）。これにより、両金型４１，４２においてキャビティＣＶを形成する金型部分の表面やその近傍の温度を射出工程に適する温度まで上昇させる。
【００４８】
これと並行して、開閉駆動装置１５を動作させ、可動金型４２を固定金型４１側に前進させて型閉じを開始させる（ステップＳ１１）。開閉駆動装置１５の閉動作を継続することにより、可動金型４２と固定金型４１とが接触する型閉じ状態となる。この型閉じ後、減圧装置１９を適宜動作させて、キャビティＣＶ内を予め大気に比較して所望の程度に減圧する。その後、開閉駆動装置１５の閉動作を更に継続することにより、可動金型４２と固定金型４１とを必要な圧力で締め付ける型締めが行われる（ステップＳ１２）。
【００４９】
次に、射出装置１６を動作させて、型締めされた可動金型４２と固定金型４１との間に形成されたキャビティＣＶ中に、熱硬化性樹脂をゲート部ＧＰ等を介して必要な圧力及び射出率で充填する射出を行わせる（ステップＳ１３）。この際、温度調節装置１８の動作の制御により、可動金型４２と固定金型４１とは、図１に示すように、期間Ｐ１だけ（例えば１０秒間程度）、金型温度Ｔ１＝Ｔｈ〜Ｔｈ＋３０℃に維持される。
【００５０】
熱硬化性樹脂をキャビティＣＶに充填した後は、温度調節装置１８及び型温度制御部２４により、可動金型４２と固定金型４１とを硬化温度まで加熱する。これによって、キャビティＣＶ中の熱硬化性樹脂が適宜加熱されるので、熱硬化性樹脂が硬化する（ステップＳ１４）。この際、温度調節装置１８の動作の制御により、可動金型４２と固定金型４１とは、図１に示すように、期間Ｐ２だけ（例えば１００〜数１００秒間程度）、金型温度Ｔ２＝Ｔｍ又はＴｇ以上（例えばＴｇ＋３０℃）に維持される。
【００５１】
以上の硬化工程（ステップＳ１４）の初期段階において、射出装置１６からの熱硬化性樹脂の射出圧力を制御することができる。例えばシリンダ１６ａ内の樹脂圧力を保持し或いは高めることで、射出ノズル１６ｄからキャビティＣＶに射出される射出圧力を維持・増加させることができ、キャビティＣＶの内圧を確保することができ光学成形品の形状転写精度を高めることができる。
【００５２】
また、以上の硬化工程（ステップＳ１４）において、成形金型４０の型締力を制御することができる。つまり、例えば開閉駆動装置１５による締め付け力を増加させることで、可動金型４２と固定金型４１との型締力を高めることができ、キャビティＣＶの内圧を増加させて光学成形品の表面にヒケ等が発生する現象を抑えることができる。
【００５３】
なお、射出装置１６からの熱硬化性樹脂の射出圧力を高めることや、金型４１，４２の型締力を高めることは、一括して行う必要はなく、いずれか一方のみを実施することもできる。
【００５４】
次に、開閉駆動装置１５を動作させて、可動金型４２を後退させ、可動金型４２を固定金型４１から離間させる型開きを行わせる（ステップＳ１５）。この結果、光学成形品は、可動金型４２に保持された状態で固定金型４１から離型される。以上の型開きの工程（ステップＳ１５）に際しては、事前に成形金型４０を少し冷却して光学成形品の形状を安定化する取出工程を実施する。つまり、実際の型開き動作を開始する前に、温度調節装置１８及び型温度制御部２４により可動金型４２と固定金型４１とを取出温度に保持する。具体的には、温度調節装置１８の動作の制御により、可動金型４２と固定金型４１とは、図１に示すように、期間Ｐ３だけ（例えば数１０秒間程度）、金型温度Ｔ３＝Ｔｇ−２０℃〜Ｔｇに維持される。
【００５５】
次に、エジェクタ４５を動作させて、突き出しピン（不図示）による光学成形品の突き出しを行わせる（ステップＳ１６）。この結果、光学成形品が突き出しピン（不図示）の先端面に付勢されて固定金型４１側に押し出されて、光学成形品が可動金型４２から離型される。
【００５６】
なお、両金型４１，４２から離型された光学成形品は、この光学成形品から延びるスプル部等を把持することによって、射出成形機１０の外部に搬出される（ステップＳ１７）。さらに、搬出後の光学成形品は、スプル部の除去、個別のレンズへの分割等の加工を施されて出荷用の製品とされる。
【００５７】
以下、図３等に示す射出成形機１０を用いて、図１に示す温度制御を行うレンズ成形方法の具体的な実施例について説明する。
【００５８】
〔実施例１〕
レンズ成形方法の実施例１について説明する。図６（Ａ）に示すグラフは、実施例１における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表２は、金型温度の変化パターンを数値化したものであり、射出工程と、硬化工程と、取出工程とを設け、それらの間に、第１遷移期間としての昇温時間と、第２遷移期間としての冷却時間とを付加している。
【表２】
実施例１では、熱硬化性樹脂として、新中村化学製のＤＣＰ（トリシクロデカンジメターノールジメタクリレート）に重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加し、硬化用の液体樹脂とした。なお、この液体樹脂は、後述する硬化試験によって、ガラス転移点Ｔｇが１７０℃であることが分かっている。また、パーブチルＯの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃とし、この硬化温度にて１７０秒保持した。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３８０秒であった。
【００５９】
なお、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用い、冷却はカートリッジヒータをＯＦＦすることで実現した。
【００６０】
〔実施例２〕
レンズ成形方法の実施例２について説明する。図６（Ｂ）に示すグラフは、実施例２における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表３は、金型温度の変化パターンを数値化したものであり、射出工程と、硬化工程と、取出工程とを設け、それらの間に、第１遷移期間としての昇温時間と、第２遷移期間としての冷却時間とを付加している。
【表３】
実施例２では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じ新中村化学製のＤＣＰを用いるが、重合開始剤を日油製のパーヘキサ２２に変更し、これを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂も、後述する硬化試験によって、ガラス転移点Ｔｇが１７０℃であることが分かっている。また、パーヘキサ２２の１時間半減期温度Ｔｈは１２１．７℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１５９．９℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１５０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃とし、この硬化温度にて１７０秒保持した。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３２０秒であった。つまり、実施例１よりもサイクルタイムを６０秒短縮できた。
【００６１】
なお、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用い、冷却はカートリッジヒータをＯＦＦすることで実現した。
【００６２】
〔比較例１〕
比較例１は、実施例１に対応するものである。この場合、新中村化学製のＤＣＰに重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した試料を準備した。この試料を射出成形機にて加熱硬化させた。加熱硬化時の温度条件は、１８０℃一定で１８０秒維持した。この場合、計測を考慮して２ｍｍ厚の平行平板試料等を作製した。なお、実施例１の試料も、条件を一致させるため、同様の射出成形機にて成形し２ｍｍ厚の平行平板試料等とした。
【００６３】
比較例１の試料については、セイコー電子（株）製のＴＭＡ／ＳＳ１２０型熱応力歪み測定装置を用いて、ガラス転移点Ｔｇを求めた。この際、窒素ガス雰囲気下、１分間に５℃の割合で金型温度を３０℃から２８０℃まで上昇させて、変曲点からガラス転移点Ｔｇを決定した。得られたガラス転移点は、実施例１の欄でも説明したように１７０℃であった。
【００６４】
比較例１の試料については、島津製作所製の屈折率測定装置ＫＰＲ２００を用いてＶブロック法によってｄ線における屈折率を測定した。図８（Ａ）は、比較例１の屈折率プロファイルであり、図８（Ｂ）は、実施例１の屈折率プロファイルである。両グラフからも明らかなように、比較例１の成形品では２つ以上の屈折率ピークが現れるのに対し、実施例１の成形品では単一の屈折率ピークのみが現れる。
【００６５】
〔比較例２〕
比較例２は、実施例２に対応するものである。この場合、新中村化学製のＤＣＰを用いるが、重合開始剤を日油製のパーヘキサ２２に変更し、これを１ｗｔ％添加した。この試料を射出成形機にて加熱硬化させた。加熱硬化時の温度条件は、表３に示すとおりであり、１８０℃一定で１８０秒維持した。この場合、計測を考慮して２ｍｍ厚の平行平板試料等を作製した。なお、実施例２の試料も、条件を一致させるため、同様の射出成形機にて成形し２ｍｍ厚の平行平板試料等とした。
【００６６】
比較例２の試料についても、比較例１と同様の熱応力歪み測定装置を用いて、ガラス転移点Ｔｇを求めた。得られたガラス転移点は、実施例２の欄でも説明したように１７０℃であった。
【００６７】
比較例２の試料についても、比較例１と同様の屈折率測定装置を用いて、屈折率を測定した。この場合も、比較例２の成形品では２つの屈折率ピークが現れるのに対し、実施例２の成形品では単一の屈折率ピークのみが現れる。
【００６８】
〔比較例３〕
比較例３は、実施例１に対応するものである。この場合、新中村化学製のＤＣＰに重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した試料を準備した。この場合、試料をガラス転移点Ｔｇよりも低温で加熱硬化させた。つまり、加熱硬化時の金型温度は、１４７℃であり、この金型温度で６００秒維持した。維持時間６００秒以下では樹脂を完全に硬化させることができなかった。この場合、計測を考慮して２ｍｍ厚の平行平板試料等を作製した。
【００６９】
比較例３の試料についても、比較例１と同様の熱応力歪み測定装置を用いて、ガラス転移点Ｔｇを求めた。得られたガラス転移点は、１７０℃であった。また、比較例３の試料についても、比較例１と同様の屈折率測定装置を用いて、屈折率を測定した。この場合、比較例３の成形品でも単一の屈折率ピークのみであった。
【００７０】
以下の表４は、実施例１，２と、比較例１〜３について得られた特性を一覧にしたものである。
【表４】
この表４からも明らかなように、実施例１，２では屈折率幅が少なく変形の少ない光学成形品が得られるのに対し、比較例１，２では屈折率幅が多く変形の多い光学成形品が得られる。また、比較例３は、屈折率幅や変形に関しては優れるが、サイクルタイムが極めて長くなってしまう。
【００７１】
〔実施例３〕
レンズ成形方法の実施例３について説明する。図６（Ｃ）に示すグラフは、実施例３における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表５は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表５】
実施例３では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃とし、この硬化温度にて１７０秒保持した。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３５０秒であった。つまり、実施例１よりもサイクルタイムを３０秒短縮できた。
【００７２】
なお、以上において、加熱には１８０℃の油を用い、冷却には１６５℃の油を用いた。つまり、冷却油を用いることで、サイクルタイムの短縮を達成している。
【００７３】
〔実施例４〕
レンズ成形方法の実施例４について説明する。図６（Ｄ）に示すグラフは、実施例４における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表６は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表６】
実施例４では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を２段階で昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１５０℃（Ｔｍ＋１６℃）にて１１５秒保持し、硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃（Ｔｍ＋４６℃）にて１００秒保持した。最初の段階で架橋反応を９０％程度終了させ、次の段階で残りの反応を終了させつつ内部歪みを緩和する。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３８０秒であった。
【００７４】
なお、以上において、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用い、冷却はカートリッジヒータをＯＦＦすることで実現した。
【００７５】
本実施例の場合、実施例１の硬化温度よりも低い金型温度で硬化させる事前工程を付け加えており、内部歪みの少ない光学成形品を成形することができた。
【００７６】
〔実施例５〕
レンズ成形方法の実施例５について説明する。図７（Ａ）に示すグラフは、実施例５における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表７は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表７】
実施例５では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃（Ｔｍ＋４６℃）にし、この硬化温度にて１２０秒保持した。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは４５０秒であった。
【００７７】
なお、以上において、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用い、冷却はカートリッジヒータをＯＦＦすることで実現した。
【００７８】
本実施例の場合、実施例１に比較して昇温速度が遅く、硬化温度硬化温度に達するまでにゆっくりと硬化反応が進むので、実施例１よりも安定した形状バラツキの小さい光学成形品を成形することができた。
【００７９】
〔実施例６〕
レンズ成形方法の実施例６について説明する。図７（Ｂ）に示すグラフは、実施例６における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表８は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表８】
実施例６では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１７０℃（Ｔｍ＋３６℃）にし、この硬化温度にて２６０秒保持した。その後、成形金型４０を冷却することなく光学成形品の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３７０秒であった。つまり、実施例１よりもサイクルタイムを１０秒短縮できた。なお、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用いた。
【００８０】
本実施例の場合、実施例１に比較して取出し時に多少軟化しているが、成形時間を短縮しても良品を得ることができた。
【００８１】
〔実施例７〕
レンズ成形方法の実施例７について説明する。図７（Ｃ）に示すグラフは、実施例７における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表９は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表９】
実施例７では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１４０℃（Ｔｍ＋６℃）にし、この硬化温度にて２７０秒保持した。その後、成形金型４０を冷却することなく光学成形品の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３２０秒であった。つまり、実施例１よりもサイクルタイムを６０秒短縮できた。なお、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用いた。
【００８２】
本実施例の場合、実施例１、６に比較して多少形状のバラツキが大きくなるが、成形時間を短縮することができた。
【００８３】
以下の表１０は、以上の実施例１−７の結果を一覧にしたものである。なお、判定は、成形品の屈折率分布や変形程度に基づいた総合的なもので、○印は、一定の品質要件を満たしていることを意味する。
【表１０】
【００８４】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、固定金型４１及び可動金型４２で構成される射出成形金型に設けるキャビティＣＶの形状は、図示のものに限らず、様々な形状とすることができる。すなわち、成形金型４０によって射出成形する光学成形品は、レンズアレイに限らず、様々な単品又はアレイ状の製品とできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施形態に係るレンズの成形方法の基本概念を具体的な温度管理工程として説明する図である。
【図２】（Ａ）は、成形金型に充填後に金型温度を上げて樹脂の硬化を図った実施形態の屈折率を示し、（Ｂ）〜（Ｄ）は、充填中に樹脂の硬化が進行した比較例の成形品の屈折率を示す。
【図３】第１実施形態の射出成形機を説明する正面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、図３の射出成形機に組み込まれる成形金型の構造を説明する拡大断面図である。
【図５】図３の装置を用いた射出成形の全体を説明するフローチャートである。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例１〜４の温度パターンを説明するグラブである。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例５〜７の温度パターンを説明するグラブである。
【図８】（Ａ）は、比較例の屈折率の実験値を示し、（Ｂ）は、実施例の屈折率の実験値を示す。
【符号の説明】
【００８６】
１０…射出成形機、 １１…固定盤、 １２…可動盤、 １５…開閉駆動装置、 １６…射出装置、 １６ａ…シリンダ、 １６ｂ…原料貯留部、 １６ｄ…射出ノズル、 １６ｅ…駆動部、、 １８…温度制御装置、 １８…減圧装置、２０…制御装置、 ２２…射出装置制御部、 ２４…型温度制御部、 ２５…開閉制御部、 ２７…エジェクタ制御部、 ４０…樹脂成形金型、 ４１…固定金型、 ４１ｃ，４１ｄ…締結具、 ４２…可動金型、 ４５…エジェクタ、 ７１…キャビティ部、 ７１ａ…胴型、 ７２…温調部、 ７２ｄ…ヒータ、 ７２ｅ…温度センサ、 ７３…型板、 ７８…コア型、 ９１…キャビティ部、 ９１ａ…胴型、 ９２…温調部、 ９３…型板、 ９８…コア型、 ＣＶ…キャビティ、 ＰＰ…突起部、 ＳＰ…スプル部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂を用いたレンズの成形方法、特に、熱硬化性樹脂を成形金型内に射出成形するとともに成形金型内で加熱し硬化させることによって、成形品としてのレンズを得るレンズの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーコンタクトレンズを型から抜き出す方法として、凹型上に液体モノマーを導入した後、液体モノマーを凸型とで挟むことによってレンズ形状とし、その後の熱処理等によってモノマーを重合するものがあり、型分離後に下向きの凹型に付着したポリマーコンタクトレンズを極低温物質等を利用した凹型の冷却によって落下させている（特許文献１）。
【０００３】
その他、熱硬化性樹脂を用いた成形方法として、硬化性組成物の調合時や貯蔵時に−１０℃〜１９℃の範囲に保つとともに、初期重合条件として１０±９℃の温度を５時間以上保つように重合させてゲル化させ、その後高温に昇温して硬化させるものがある（特許文献２）。また、熱硬化性樹脂用の重合炉の温度制御方法として、例えば熱硬化性樹脂を注入した型を重合炉内に設置し、重合炉内を加熱や冷却するものがある（特許文献３）。
【特許文献１】特表２００３−５１２２０６号公報
【特許文献２】特開２００４−２０９９６８号公報
【特許文献３】特開２００５−９７５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、熱硬化性樹脂を用いて成形する際に成形品の加熱や冷却を行う成形方法は公知であるが、いずれも、熱硬化性樹脂を用いて射出成形を行う技術ではない。なお、射出成形は、キャビティ中に樹脂を充填した後に直ちに硬化を進行させ得る点で、迅速な成形を可能にし、成形のサイクルタイムを大幅に短縮できる点で優れる。
【０００５】
また、レンズの成形は、表面形状の精度だけでなく、屈折率も重要な要素となるが、従来の熱硬化性樹脂を用いた成形方法では、成形品の屈折率を精密に制御することが行われていない。特に、射出成形では、硬化の進行が迅速である分だけ、屈折率の均一性等の管理が極めて重要な要素となってくる。
【０００６】
そこで、本発明は、迅速な成形を可能にし、かつ、形状精度及び屈折率精度の高いレンズを提供することができるレンズの成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るレンズの成形方法は、熱硬化性樹脂を使用したレンズの成形方法であって、温度管理の対象として、熱硬化性樹脂を成形金型内に射出する射出工程と、成形金型内に充填された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、成形金型内で硬化した成形品を取り出す準備としての取出工程とを少なくとも備え、射出工程の金型温度よりも硬化工程の金型温度を高くすることを特徴とする。以上において、射出工程は、熱硬化性樹脂が成形金型内に充填され始めてからレンズに対応するキャビティの充填が完了するまでを意味する。硬化工程は、レンズに対応するキャビティ中に充填された熱硬化性樹脂を加熱によって硬化することを意味する。また、取出工程は、レンズを含む成形品を成形金型外に取り出す前準備としての温度制御を意味するが、具体的には成形金型を開放する型開きまでに相当する。
【０００８】
上記レンズの成形方法は、熱硬化性樹脂を成形金型内に射出する射出工程を備えるので、開放された成形金型に熱硬化性樹脂を充填する場合に比較して迅速な成形を可能にし、成形のサイクルタイムを大幅に短縮できる。また、上記成形方法では、射出工程の金型温度よりも硬化工程の金型温度を高くするので、射出工程の金型温度を相対的に下げることができる。これにより、射出工程で金型のキャビティ中に熱硬化性樹脂を充填する際に熱硬化性樹脂の硬化が進行して成形品たるレンズに樹脂流動履歴、具体的には屈折率分布が残ることを防止できる。なお、硬化工程では、射出工程よりも高温で迅速な硬化を行うことができるので、成形のサイクルタイムを短縮できる射出成形の利点を損なうことがない。
【０００９】
本発明の具体的な態様によれば、上記成形方法において、射出工程、硬化工程、及び取出工程にそれぞれ対応させて３段階以上で金型温度を変化させる温度管理を行うことを特徴とする。この場合、射出工程で樹脂流動履歴としての屈折率幅を低減する金型温度を設定し、硬化工程で迅速に硬化を進行させる金型温度を設定し、取出工程以後で成形品のレンズに歪みや変形が発生しにくい金型温度を設定できる。
【００１０】
本発明の別の具体的な態様によれば、硬化工程の金型温度よりも取出工程の金型温度を低くすることを特徴とする。この場合、取出工程の金型温度を低くすることでレンズに内部歪みが発生することを簡易に防止できる。
【００１１】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、硬化工程及び取出工程の金型温度を一致させる温度管理を行うことを特徴とする。この場合、硬化工程及び取出工程の金型温度を一致させるので、成形のサイクルタイムを簡易な手法でさらに短縮できる。
【００１２】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、硬化工程内で金型温度を２段階以上に変化させることを特徴とする。この場合、硬化工程を温度変化を伴う多様な工程にできるので、キャビティ内に充填された熱硬化性樹脂の適切な加熱（例えば急加熱の防止）を実現できる。
【００１３】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、射出工程の金型温度は、硬化開始剤の１時間半減期に対応する１時間半減期温度以上であって、１時間半減期温度に３０℃加算した温度以下であり、硬化工程の金型温度は、硬化開始剤の１分間半減期に対応する１分間半減期温度及びガラス転移点の少なくとも一方以上であり、取出工程の金型温度は、ガラス転移点から２０℃減算した温度以上であって、ガラス転移点以下であることを特徴とする。この場合、射出工程において、熱硬化性樹脂の硬化が起きない程度の低温でキャビティの充填が可能になり、樹脂流動履歴としての屈折率幅を確実に低減できる。また、硬化工程において、キャビティ中の熱硬化性樹脂の硬化を促進することができ、成形のサイクルタイム短縮を実効的なものとすることができる。また、取出工程において、ガラス転移点よりも適度に低い状態として、高温で取り出される成形品の軟化変形を防止つつ成形金型からの離型に際しての応力変形の発生を抑えることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、射出工程及び硬化工程の金型温度に少なくとも対応して、熱硬化性樹脂の射出圧力及び／又は成形金型の型締力を制御することを特徴とする。この場合、キャビティ内の樹脂が徐々に硬化していく際、最適な射出圧力や型締力となるように制御することで、レンズにヒケのような形状不良が発生することを防止できまた、レンズの形状を高精度にすることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の具体的な態様によれば、射出工程の金型温度、硬化工程の金型温度、及び取出工程の金型温度は、成形金型、成形機、及び外部装置の少なくとも一つに組み込まれた加熱装置と冷却装置とを動作させることによって達成されることを特徴とする。この場合、成形金型の温度を迅速かつ精密に制御することができ、熱硬化性樹脂に対する熱的な処理工程も効率的で的確なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るレンズの成形方法について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るレンズの成形方法の基本概念を具体的な金型温度の管理工程として説明するグラフである。グラフ中に実線Ｌ１で示すように、本成形方法は、基本的に、熱硬化性樹脂を成形金型（不図示）内に射出する射出工程と、この成形金型内に充填された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、この成形金型内で硬化した成形品を取り出す準備としての取出工程とを備える。
【００１８】
第１の射出工程では、成形金型の金型温度Ｔ１を、硬化開始剤の１時間半減期に対応する１時間半減期温度Ｔｈ以上であって、１時間半減期温度Ｔｈに３０℃加算した温度以下とする。本射出工程において、成形金型は、期間Ｐ１だけ（具体的には例えば１０秒間程度）、上記金型温度Ｔ１に維持される。なお、１時間半減期温度Ｔｈは、後に詳述するが、熱硬化性樹脂中の硬化開始剤を１時間で徐々に半減させる比較的低温を意味し、熱硬化性樹脂、硬化開始剤等の素材的要素のほか、熱硬化性樹脂の体積等の外的要因によっても変動する。また、射出工程の長さ、すなわち金型温度Ｔ１を維持する期間も、熱硬化性樹脂の粘度、成形金型に充填される熱硬化性樹脂の体積等の要因によって適宜調整される。
【００１９】
射出工程を以上のような温度条件下で行うことにより、熱硬化性樹脂の硬化が起きない程度の比較的低温でキャビティの充填が可能になり、得られたレンズにおいて、樹脂流動履歴としての屈折率幅を低減することができる。つまり、波面の乱れの少ない高品位のレンズを提供することができる。
【００２０】
第２の硬化工程では、成形金型の金型温度Ｔ２を、硬化開始剤の１分間半減期に対応する１分間半減期温度Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇの少なくとも一方以上とする。本硬化工程において、成形金型は、期間Ｐ２だけ（具体的には例えば１００〜数１００秒間程度）、上記金型温度Ｔ２に維持される。なお、１分間半減期温度Ｔｍは、後に詳述するが、熱硬化性樹脂中の硬化開始剤を１分で急速に半減させる比較的高温を意味し、熱硬化性樹脂、硬化開始剤等の素材的要素のほか、熱硬化性樹脂の体積等の外的要因によっても変動する。また、ガラス転移点Ｔｇは、熱硬化性樹脂に固有の値であり、例えば応力歪みの計測によって決定される。さらに、硬化工程の長さ、すなわち金型温度Ｔ２を維持する期間は、金型温度Ｔ１と同様に、熱硬化性樹脂、硬化開始剤等の素材的要素と、熱硬化性樹脂の体積等の外的要因とを参酌して設定される。なお、金型温度Ｔ２がガラス転移点Ｔｇよりも５０℃を超えて高いと、熱硬化性樹脂が炭化する現象が生じて、製品すなわちレンズの性能劣化につながるおそれがある。
【００２１】
硬化工程を以上のような温度条件下で行うことにより、キャビティ中に射出及び充填後の熱硬化性樹脂を迅速に硬化させることができ、成形のサイクルタイム短縮を実効的なものとすることができる。つまり、射出成形のスループットの高さを損なわないので、熱硬化性樹脂によっても高品位のレンズの量産が可能になる。
【００２２】
第３の取出工程では、成形金型の金型温度Ｔ３を、ガラス転移点Ｔｇから２０℃減算した温度以上であって、ガラス転移点Ｔｇ以下とする。なお、本取出工程において、成形金型は、期間Ｐ３だけ（具体的には例えば数１０秒間程度）、上記金型温度Ｔ３に維持される。なお、ガラス転移点Ｔｇは、硬化工程で用いた値と同様のものである。また、取出工程の長さ、すなわち金型温度Ｔ３を維持する期間は、熱硬化性樹脂、硬化開始剤等の素材的要素と、熱硬化性樹脂の体積等の外的要因とを参酌して設定される。
【００２３】
取出工程を以上のような温度条件下で行うことにより、取り出される成形品の温度がガラス転移点Ｔｇよりもある程度低い状態となるので、高温で取り出される成形品の軟化変形を防止できる。一方、取り出される成形品の温度がガラス転移点Ｔｇに比較して低くなり過ぎることを防止できるので、成形金型からの離型に際して成形品の特にレンズ部分に応力変形が発生することを防止できる。また、成形のサイクルタイム短縮を実効的なものとすることができる。
【００２４】
なお、以上において、射出工程と硬化工程との間には、第１遷移期間ＰＴ１を設けている。第１遷移期間ＰＴ１は、通常短いことが望ましいが、成形金型に組み込んだ温調装置の加熱性能に依存して短縮に限界がある。一方で、成形金型のキャビティ内に充填された熱硬化性樹脂内に極端な温度分布が形成されることを回避する観点から、第１遷移期間ＰＴ１をある程度の長さに確保することが望ましい場合もあり、使用する樹脂や成形品仕様に応じて適宜選択することが好ましい。
【００２５】
また、硬化工程と取出工程との間には、第２遷移期間ＰＴ２を設けている。第２遷移期間ＰＴ２も、通常短いことが望ましいが、成形金型に組み込んだ温調装置の冷却性能に依存して短縮に限界がある。一方で、成形金型のキャビティ内に充填された熱硬化性樹脂内に極端な温度分布が形成されることを回避する観点から、第２遷移期間ＰＴ２をある程度の長さに確保することが望ましい場合もあり、使用する樹脂や成形品仕様に応じて適宜選択することが好ましい。
【００２６】
また、取出工程は、グラフ中に点線Ｌ２で示すように射出工程と同一金型温度とすることもできる。つまり、取出工程において、金型温度Ｔ３を硬化工程の金型温度Ｔ２に保つことができる。この場合、第２遷移期間ＰＴ２を省略できるので、通常は、成形のサイクルタイムを簡易な手法でさらに短縮できる。
【００２７】
さらに、射出工程は、原則として熱硬化性樹脂を成形金型内に充填するためのものであるが、準備としての事前の待機期間や予備としての事後の保持期間を付随的に設けることができる。つまり、期間Ｐ１を必要最小限以上に延長することもできる。
【００２８】
また、取出工程は、成形金型内で硬化した成形品を取り出すためのものであるが、準備としての事前の待機期間や予備としての事後の保持期間を付随的に設けることができる。つまり、期間Ｐ３を必要最小限以上に延長することもできる。
【００２９】
その他、硬化工程を複数の段階に分けることもでき、この場合、熱硬化性樹脂の温度管理が細やかになって、熱硬化性樹脂の特性に適合した硬化を実現できる。
【００３０】
以下、１時間半減期温度Ｔｈや１分間半減期温度Ｔｍの意義について説明する。本発明者は、実験等の研究を重ねた結果、熱硬化性樹脂の射出成形で金型温度を経時的に変化させるヒートサイクル型の加熱が高品位のレンズ成形に不可欠であることを見出した。そして、ヒートサイクル型の加熱に際しての温度設定では、上記の１時間半減期温度Ｔｈや１分間半減期温度Ｔｍが基準として重要になることを見出した。ここで、半減期とは、もとの硬化開始剤（有機過酸化物）が分解して活性酸素量が１／２になるまでに要する時間のことである。１時間の半減期とは、ある一定温度の硬化開始剤（有機過酸化物）を熱分解させたときに１時間で半減することを指し、Ｔｈは、１時間の半減期を得るための分解温度である。これを１時間半減期温度と定義する。また、１分間の半減期とは、ある一定温度の硬化開始剤（有機過酸化物）を熱分解させたときに１分間で半減することを指し、Ｔｍは、１分間の半減期を得るための分解温度である。これを１分間半減期温度と定義する。下記の表１は、各種熱硬化性樹脂について、その１時間半減期温度Ｔｈ及び１分間半減期温度Ｔｍを一覧にしたものである。
【表１】
熱硬化性樹脂の射出成形では、結果的に成形金型の温度制御によって熱硬化性樹脂の温度制御を行うことになり、成形金型の温度管理に１時間半減期温度Ｔｈや１分間半減期温度Ｔｍを利用することになる。一般的な傾向としては、成形金型の金型温度が１時間半減期温度Ｔｈよりも低い場合、熱硬化性樹脂の材料の反応速度が遅くなってレンズ形状の形成に１時間以上必要になることを意味する。一方、成形金型の金型温度が１分間半減期温度Ｔｍ程度に高い場合、熱硬化性樹脂の材料の反応速度が迅速なものとなるが、成形金型内に熱硬化性樹脂を充填する最中に硬化が進行し、或いは硬化開始剤（具体的には有機過酸化物）が十分に機能する前に失活して熱硬化性樹脂の硬化が不完全となる。特に、金型温度が１分間半減期温度Ｔｍ付近で成形金型内に熱硬化性樹脂を充填する最中に硬化が進行する場合、成形金型と流動している樹脂との温度差が大きくなって硬化の分布が生じてしまう。結果的に、製品としてのレンズに屈折率分布が生じてレンズの性能を劣化させるおそれがある。
【００３１】
以下の図２（Ａ）は、ヒートサイクル型の加熱により、成形金型への充填中に樹脂が硬化することを防止しつつ、成形金型に充填後に金型温度を上げて樹脂の硬化を図った結果の屈折率を示す。また、以下の図２（Ｂ）〜２（Ｄ）は、成形金型の充填中に樹脂の硬化が進行した比較例の成形品の屈折率を示す。図２（Ａ）に示す屈折率プロファイルは鋭い単一のピークを示すが、図２（Ｂ）に示す比較例の屈折率プロファイルはブロードで、図２（Ｃ）及び２（Ｄ）に示す比較例の屈折率プロファイルは２つのピークに分岐している。以下では、成形品としてのレンズの屈折率を評価するため、評価の基準として上記のような屈折率プロファイルの曲線を用い、この曲線上のピークの麓の平坦部にベースラインをひくとともに、ピークの両下端部の延長線とベースラインとの一対の交点の間隔を屈折率幅とした（図２（Ｃ）参照）。また、この屈折率幅を規格化するため、２ｍｍ厚のレンズ等に換算することを行うこととする。たとえば、携帯電話に付属するカメラ用の撮像レンズや光ピックアップ用の対物レンズでは、屈折率幅が０．００３以内であれば実用上の問題が発生しないことを実験的に確認しており、屈折率幅が０．００３を超える場合、屈折率の不均一が無視できないものとなって要求されるレンズ性能を満たさなくなる傾向が強まることを実験的に確認している。
【００３２】
以下、上記成形方法を実施するための成形金型及びこれを組み込んだ射出成形機について、図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図３は、射出成形機１０を説明する正面図である。この射出成形機１０は、第１金型である固定金型４１と第２金型である可動金型４２とで構成される成形金型４０を備えており、この成形金型４０中に射出装置１６からの熱硬化性樹脂を充填して硬化させる射出成形を行う。
【００３４】
射出成形機１０は、固定盤１１と、可動盤１２と、開閉駆動装置１５と、射出装置１６と、温度調節装置１８と、減圧装置１９と、制御装置２０とを備える。射出成形機１０は、可動盤１２と固定盤１１との間に固定金型４１と可動金型４２とを挟持して両金型４１，４２を型締めすることにより型空間すなわちキャビティＣＶ（図４（Ａ）参照）を形成し、かかるキャビティＣＶを利用した射出成形を可能にする。ここで、射出成形機１０は、成形金型４０の型開き及び型閉じが横方向すなわち水平方向となっている。なお、縦方向に型開き及び型閉じするタイプの射出成形機に上記成形金型４０を組み込むこともできる。
【００３５】
固定盤１１は、支持フレーム１４の中央側上面に固定された厚板状の取付盤であり、固定盤１１の内側は、固定金型４１を着脱可能に支持している。可動盤１２は、後述する開閉駆動装置１５によって固定盤１１に対して進退移動可能に支持された厚板状の取付盤である。可動盤１２の内側は、可動金型４２を着脱可能に支持している。なお、可動盤１２には、エジェクタ４５が組み込まれている。このエジェクタ４５は、型開き時に可動金型４２に残される成形品を可動金型４２内から固定金型４１側に押し出して離型するためのものである。
【００３６】
開閉駆動装置１５は、リニアガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエータ１５ｅとを備える。リニアガイド１５ａは、可動盤１２を支持しつつ、固定盤１１に対する進退方向に関して可動盤１２の滑らかな往復移動を可能にしている。動力伝達部１５ｄは、アクチュエータ１５ｅからの駆動力を受けて伸縮する。これにより、支持フレーム１４上に固定された型締め盤１３に対して可動盤１２が近接したり離間したりと自在に変位し、結果的に、可動盤１２と固定盤１１とを互いに近接するように型閉じすることができ、所望の型締め力で両者を締め付けることができる。
【００３７】
射出装置１６は、シリンダ１６ａ、原料貯留部１６ｂ、射出ノズル１６ｄ、及び駆動部１６ｅを備える。射出装置１６は、先細りの射出ノズル１６ｄから温度制御された硬化前の液体状の樹脂を吐出することができる。射出装置１６は、シリンダ１６ａの射出ノズル１６ｄを、固定盤１１に設けた開口を介して固定金型４１のスプル部分ＳＰ（図４（Ａ）参照）に対して分離可能に接続することができ、固定金型４１と可動金型４２とを型締めした状態で形成されるキャビティＣＶ（図４（Ａ）参照）中に溶融樹脂を所望のタイミングで供給することができる。なお、シリンダ１６ａは、原料貯留部１６ｂに接続されており、この原料貯留部１６ｂから適当なタイミング及び量で樹脂の供給を受ける。また、図示を省略するが、駆動部１６ｅは、シリンダ１６ａ内に組み込まれたスクリュ１６ｆを回転させる回転駆動機構と、スクリュ１６ｆを軸方向に進退させる直動駆動機構とを有する。スクリュ１６ｆを回転させることで、シリンダ１６ａ内の液体状の樹脂を撹拌等することができ、スクリュ１６ｆを前進させることで、シリンダ１６ａ内の液体状の樹脂を射出ノズル１６ｄから所望の圧力及び流量で射出させることができる。
【００３８】
温度調節装置１８は、樹脂成形金型４０を構成する両金型４１，４２中においてキャビティに隣接して内蔵されたヒータ７２ｄ（図４（Ａ）参照）等に接続されており、成形に際して両金型４１，４２の内部温度を適切に保つ。この際、ヒータ７２ｄに適当な電力を供給すれば、両金型４１，４２の昇温や温度保持が可能になり、ヒータ７２ｄへの通電を停止し或いは減少させれば、放熱すなわち自然冷却によって両金型４１，４２の降温が可能になる。なお、両金型４１，４２の温度調節は、ヒータ７２ｄを用いる方法に限らず、様々な方法を用いることができる。たとえば、両金型４１，４２中においてキャビティに隣接して形成されている流路に熱媒体を循環させることにより、両金型４１，４２の成形時（射出時、硬化時、及び取出時を含む）に両金型４１，４２の金型温度を適切に保つことができる。温調のため循環させる熱媒体は、油系、水系、気体系等の各種物質とすることができる。なお、熱媒体等を供給する加熱装置は、樹脂成形金型４０外の適所に配置することができる。つまり、射出成形機１０の本体部分や外部装置として加熱装置を設けることができる。また、また、熱媒体等を供給する冷却装置も、樹脂成形金型４０外の適所に配置することができる。つまり、射出成形機１０の本体部分や外部装置として冷却装置を設けることができる。さらに、ヒータ７２ｄとともに冷却素子を樹脂成形金型４０内に埋め込むこともできる。
【００３９】
減圧装置１９は、成形金型４０の可動金型４２（又は固定金型４１）側に連結されており、型締め状態の成形金型４０中に形成されるキャビティＣＶ（図４（Ａ）参照）内を大気に比較して所望の程度に減圧することができる。
【００４０】
制御装置２０は、射出装置制御部２２と、型温度制御部２４と、開閉制御部２５と、減圧制御部２６と、エジェクタ制御部２７とを備える。射出装置制御部２２は、駆動部１６ｅ等を動作させることによって、原料貯留部１６ｂからシリンダ１６ａに導入された樹脂を撹拌等するとともに、両金型４１，４２間に形成されたキャビティＣＶ（図４（Ａ）参照）中に所望の射出率で液状の樹脂を供給する。つまり、射出装置制御部２２の制御下で駆動部１６ｅによる樹脂の押し出し量や温度を調整することができる。型温度制御部２４は、温度調節装置１８の動作を制御しており、、成形に際して両金型４１，４２の内部温度を適切に保つ。具体的には、図１に示す熱的工程、すなわち射出工程と硬化工程と取出工程とを実行する。開閉制御部２５は、開閉駆動装置１５の動作を制御しており、両金型４１，４２の開閉タイミングや型閉じの圧力を調整する。減圧制御部２６は、減圧装置１９を適宜動作させることにより、成形に際して両金型４１，４２間に形成されたキャビティＣＶ内の圧力を調整する。具体的には、減圧制御部２６の制御下で、成形時、例えば成形金型４０のキャビティＣＶの充填開始前に、キャビティＣＶ内を大気圧よりも０．０５ＭＰａ以上低い状態に維持することで、キャビティＣＶ内への樹脂の充填を迅速に行わせる。エジェクタ制御部２７は、可動盤１２に組み込まれたエジェクタ４５の動作を制御しており、型開き時に一方の可動金型４２に残る成形品を可動金型４２内から押し出して離型し、レンズアレイからなる成形品の射出成形機１０外への搬出を可能にする。レンズアレイ成形では、一度に多数の光学面成形を行うため、レンズ間の屈折率をなくす上でも、本手法が有効となる。
【００４１】
図４（Ａ）及び４（Ｂ）は、成形金型４０の構造を概念的に説明する拡大断面図である。なお、図４（Ａ）は、型閉じ又は型締め状態の成形金型４０を示し、図４（Ｂ）は、型開き状態の成形金型４０を示す。
【００４２】
まず、固定盤１１に支持された固定金型４１は、金型ユニット６１と、断熱板６３とを備える。金型ユニット６１は、成形面を有するキャビティ部７１と、キャビティ部７１の温度すなわち金型温度を調整する温調部７２と、キャビティ部７１と温調部７２との間に介在して配置される型板７３とで構成される。この際、キャビティ部７１と型板７３とは平坦面ＦＳ１を介して密着し、温調部７２と型板７３とは平坦面ＦＳ２を介して密着する。キャビティ部７１は、型板７３上に固定される胴型７１ａと、胴型７１ａに埋め込まれた多数のレンズ面形成用のコア型７８とを備える。つまり、コア型７８は、胴型７１ａの適所に形成された多数のコア挿通孔７１ｄに裏側から埋め込むようにして固定されている。この際、コア型７８の裏面は、平坦面ＦＳ１において型板７３に密着して支持されている。胴型７１ａと型板７３には、樹脂充填用のスプル部分ＳＰが形成されており、スプル部分ＳＰの入り口は、射出装置１６に設けた射出ノズル１６ｄの先端が嵌合するような形状を有する。断熱板６３と温調部７２には、射出ノズル１６ｄを通すための貫通孔６３ａ，７２ａが形成されており、この貫通孔６３ａ，７２ａは、固定盤１１に形成された開口１１ａに接続されて外部に開放されている。温調部７２の適所に形成された挿入孔には、複数のヒータ７２ｄと、複数の温度センサ７２ｅとが挿入されて固定されている。ヒータ７２ｄや温度センサ７２ｅは、図３の型温度制御部２４の制御下で動作しており、温調部７２を所望の温度に略均一な状態で保持する。つまり、熱電対等で構成される温度センサ７２ｅからの検出出力に基づいてヒータ７２ｄに対する通電量が調整され、温調部７２の基材が定常的に加熱され、略一様な温度に維持される。温調部７２で発生した熱は、型板７３を介してキャビティ部７１に伝搬し、キャビティ部７１を対応する温度に加熱する。この際、型板７３が高い熱伝導度を有するので、型板７３が熱的な緩衝材となってキャビティ部７１に温度ムラが発生することを効率的に防止する。また、このため、本手法のように金型温度を意図的に上下させても、レンズ間の温度差を小さくすることができる。また、型板７３が高い剛性を有するので、型締めの応力によってキャビティ部７１が変形することを防止する。
【００４３】
なお、温調部７２は、締結具４１ｃにより、断熱板６３とともに固定盤１１に締め付けられて固定される。また、キャビティ部７１は、締結具４１ｄにより、型板７３とともに温調部７２に締め付けられて固定される。
【００４４】
次に、可動盤１２に支持された可動金型４２は、金型ユニット８１と、断熱板８３とを備える。金型ユニット８１は、成形面を有するキャビティ部９１と、キャビティ部９１の温度すなわち金型温度を調整する温調部９２と、キャビティ部９１と温調部９２との間に介在して配置される型板９３とで構成される。この際、キャビティ部９１と型板９３とは平坦面ＦＳ１を介して密着し、温調部９２と型板９３とは平坦面ＦＳ２を介して密着する。キャビティ部９１は、型板９３上に固定される胴型９１ａと、胴型９１ａに埋め込まれた多数のレンズ面形成用のコア型９８とを備える。つまり、コア型９８は、胴型９１ａの適所に形成された多数のコア挿通孔９１ｄに裏側から埋め込むようにして固定されている。この際、コア型９８の裏面は、平坦面ＦＳ１において型板９３に密着して支持されている。型板９３からは、固定金型４１に向けて突起部ＰＰが形成されている。この突起部ＰＰは、型板７３等に形成されたスプル部分ＳＰに挿入されてスプル部分ＳＰの容積を調整する。温調部９２の適所に形成された挿入孔には、複数のヒータ７２ｄと、複数の温度センサ７２ｅとが挿入されて固定されている。ヒータ７２ｄや温度センサ７２ｅは、図３の型温度制御部２４の制御下で動作しており、温調部９２を所望の温度に略均一な状態で保持する。温調部９２で発生した熱は、型板９３を介してキャビティ部９１に伝搬し、キャビティ部９１を対応する温度に加熱する。この際、型板９３が高い熱伝導度を有するので、型板９３が熱的な緩衝材となってキャビティ部９１に温度ムラが発生することを効率的に防止する。また、このため、本手法のように金型温度を意図的に上下させても、レンズ間の温度差を小さくすることができる。また、型板９３が高い剛性を有するので、型締めの応力によってキャビティ部９１が変形することを防止する。
【００４５】
なお、温調部９２は、締結具４２ｃにより、断熱板８３とともに可動盤１２に締め付けられて固定される。また、キャビティ部９１は、締結具４２ｄにより、型板９３とともに温調部９２に締め付けられて固定される。
【００４６】
以上のキャビティ部９１において、型面側の外周には、樹脂製のシールリングＳＲが埋め込まれており、固定金型４１と可動金型４２とを型締めした状態で形成されるキャビティＣＶを周囲から気密に保って、キャビティＣＶ内に高圧で保持されている液状の樹脂が成形金型４０外に漏れ出すことを防止する。
【００４７】
図５は、図３等に示す射出成形機１０を用いた光学成形品の製造方法の概要を説明するフローチャートである。まず、温度調節装置１８及び型温度制御部２４により、可動金型４２と固定金型４１とを射出温度まで加熱する（ステップＳ１０）。これにより、両金型４１，４２においてキャビティＣＶを形成する金型部分の表面やその近傍の温度を射出工程に適する温度まで上昇させる。
【００４８】
これと並行して、開閉駆動装置１５を動作させ、可動金型４２を固定金型４１側に前進させて型閉じを開始させる（ステップＳ１１）。開閉駆動装置１５の閉動作を継続することにより、可動金型４２と固定金型４１とが接触する型閉じ状態となる。この型閉じ後、減圧装置１９を適宜動作させて、キャビティＣＶ内を予め大気に比較して所望の程度に減圧する。その後、開閉駆動装置１５の閉動作を更に継続することにより、可動金型４２と固定金型４１とを必要な圧力で締め付ける型締めが行われる（ステップＳ１２）。
【００４９】
次に、射出装置１６を動作させて、型締めされた可動金型４２と固定金型４１との間に形成されたキャビティＣＶ中に、熱硬化性樹脂をゲート部ＧＰ等を介して必要な圧力及び射出率で充填する射出を行わせる（ステップＳ１３）。この際、温度調節装置１８の動作の制御により、可動金型４２と固定金型４１とは、図１に示すように、期間Ｐ１だけ（例えば１０秒間程度）、金型温度Ｔ１＝Ｔｈ〜Ｔｈ＋３０℃に維持される。
【００５０】
熱硬化性樹脂をキャビティＣＶに充填した後は、温度調節装置１８及び型温度制御部２４により、可動金型４２と固定金型４１とを硬化温度まで加熱する。これによって、キャビティＣＶ中の熱硬化性樹脂が適宜加熱されるので、熱硬化性樹脂が硬化する（ステップＳ１４）。この際、温度調節装置１８の動作の制御により、可動金型４２と固定金型４１とは、図１に示すように、期間Ｐ２だけ（例えば１００〜数１００秒間程度）、金型温度Ｔ２＝Ｔｍ又はＴｇ以上（例えばＴｇ＋３０℃）に維持される。
【００５１】
以上の硬化工程（ステップＳ１４）の初期段階において、射出装置１６からの熱硬化性樹脂の射出圧力を制御することができる。例えばシリンダ１６ａ内の樹脂圧力を保持し或いは高めることで、射出ノズル１６ｄからキャビティＣＶに射出される射出圧力を維持・増加させることができ、キャビティＣＶの内圧を確保することができ光学成形品の形状転写精度を高めることができる。
【００５２】
また、以上の硬化工程（ステップＳ１４）において、成形金型４０の型締力を制御することができる。つまり、例えば開閉駆動装置１５による締め付け力を増加させることで、可動金型４２と固定金型４１との型締力を高めることができ、キャビティＣＶの内圧を増加させて光学成形品の表面にヒケ等が発生する現象を抑えることができる。
【００５３】
なお、射出装置１６からの熱硬化性樹脂の射出圧力を高めることや、金型４１，４２の型締力を高めることは、一括して行う必要はなく、いずれか一方のみを実施することもできる。
【００５４】
次に、開閉駆動装置１５を動作させて、可動金型４２を後退させ、可動金型４２を固定金型４１から離間させる型開きを行わせる（ステップＳ１５）。この結果、光学成形品は、可動金型４２に保持された状態で固定金型４１から離型される。以上の型開きの工程（ステップＳ１５）に際しては、事前に成形金型４０を少し冷却して光学成形品の形状を安定化する取出工程を実施する。つまり、実際の型開き動作を開始する前に、温度調節装置１８及び型温度制御部２４により可動金型４２と固定金型４１とを取出温度に保持する。具体的には、温度調節装置１８の動作の制御により、可動金型４２と固定金型４１とは、図１に示すように、期間Ｐ３だけ（例えば数１０秒間程度）、金型温度Ｔ３＝Ｔｇ−２０℃〜Ｔｇに維持される。
【００５５】
次に、エジェクタ４５を動作させて、突き出しピン（不図示）による光学成形品の突き出しを行わせる（ステップＳ１６）。この結果、光学成形品が突き出しピン（不図示）の先端面に付勢されて固定金型４１側に押し出されて、光学成形品が可動金型４２から離型される。
【００５６】
なお、両金型４１，４２から離型された光学成形品は、この光学成形品から延びるスプル部等を把持することによって、射出成形機１０の外部に搬出される（ステップＳ１７）。さらに、搬出後の光学成形品は、スプル部の除去、個別のレンズへの分割等の加工を施されて出荷用の製品とされる。
【００５７】
以下、図３等に示す射出成形機１０を用いて、図１に示す温度制御を行うレンズ成形方法の具体的な実施例について説明する。
【００５８】
〔実施例１〕
レンズ成形方法の実施例１について説明する。図６（Ａ）に示すグラフは、実施例１における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表２は、金型温度の変化パターンを数値化したものであり、射出工程と、硬化工程と、取出工程とを設け、それらの間に、第１遷移期間としての昇温時間と、第２遷移期間としての冷却時間とを付加している。
【表２】
実施例１では、熱硬化性樹脂として、新中村化学製のＤＣＰ（トリシクロデカンジメターノールジメタクリレート）に重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加し、硬化用の液体樹脂とした。なお、この液体樹脂は、後述する硬化試験によって、ガラス転移点Ｔｇが１７０℃であることが分かっている。また、パーブチルＯの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃とし、この硬化温度にて１７０秒保持した。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３８０秒であった。
【００５９】
なお、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用い、冷却はカートリッジヒータをＯＦＦすることで実現した。
【００６０】
〔実施例２〕
レンズ成形方法の実施例２について説明する。図６（Ｂ）に示すグラフは、実施例２における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表３は、金型温度の変化パターンを数値化したものであり、射出工程と、硬化工程と、取出工程とを設け、それらの間に、第１遷移期間としての昇温時間と、第２遷移期間としての冷却時間とを付加している。
【表３】
実施例２では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じ新中村化学製のＤＣＰを用いるが、重合開始剤を日油製のパーヘキサ２２に変更し、これを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂も、後述する硬化試験によって、ガラス転移点Ｔｇが１７０℃であることが分かっている。また、パーヘキサ２２の１時間半減期温度Ｔｈは１２１．７℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１５９．９℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１５０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃とし、この硬化温度にて１７０秒保持した。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３２０秒であった。つまり、実施例１よりもサイクルタイムを６０秒短縮できた。
【００６１】
なお、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用い、冷却はカートリッジヒータをＯＦＦすることで実現した。
【００６２】
〔比較例１〕
比較例１は、実施例１に対応するものである。この場合、新中村化学製のＤＣＰに重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した試料を準備した。この試料を射出成形機にて加熱硬化させた。加熱硬化時の温度条件は、１８０℃一定で１８０秒維持した。この場合、計測を考慮して２ｍｍ厚の平行平板試料等を作製した。なお、実施例１の試料も、条件を一致させるため、同様の射出成形機にて成形し２ｍｍ厚の平行平板試料等とした。
【００６３】
比較例１の試料については、セイコー電子（株）製のＴＭＡ／ＳＳ１２０型熱応力歪み測定装置を用いて、ガラス転移点Ｔｇを求めた。この際、窒素ガス雰囲気下、１分間に５℃の割合で金型温度を３０℃から２８０℃まで上昇させて、変曲点からガラス転移点Ｔｇを決定した。得られたガラス転移点は、実施例１の欄でも説明したように１７０℃であった。
【００６４】
比較例１の試料については、島津製作所製の屈折率測定装置ＫＰＲ２００を用いてＶブロック法によってｄ線における屈折率を測定した。図８（Ａ）は、比較例１の屈折率プロファイルであり、図８（Ｂ）は、実施例１の屈折率プロファイルである。両グラフからも明らかなように、比較例１の成形品では２つ以上の屈折率ピークが現れるのに対し、実施例１の成形品では単一の屈折率ピークのみが現れる。
【００６５】
〔比較例２〕
比較例２は、実施例２に対応するものである。この場合、新中村化学製のＤＣＰを用いるが、重合開始剤を日油製のパーヘキサ２２に変更し、これを１ｗｔ％添加した。この試料を射出成形機にて加熱硬化させた。加熱硬化時の温度条件は、表３に示すとおりであり、１８０℃一定で１８０秒維持した。この場合、計測を考慮して２ｍｍ厚の平行平板試料等を作製した。なお、実施例２の試料も、条件を一致させるため、同様の射出成形機にて成形し２ｍｍ厚の平行平板試料等とした。
【００６６】
比較例２の試料についても、比較例１と同様の熱応力歪み測定装置を用いて、ガラス転移点Ｔｇを求めた。得られたガラス転移点は、実施例２の欄でも説明したように１７０℃であった。
【００６７】
比較例２の試料についても、比較例１と同様の屈折率測定装置を用いて、屈折率を測定した。この場合も、比較例２の成形品では２つの屈折率ピークが現れるのに対し、実施例２の成形品では単一の屈折率ピークのみが現れる。
【００６８】
〔比較例３〕
比較例３は、実施例１に対応するものである。この場合、新中村化学製のＤＣＰに重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した試料を準備した。この場合、試料をガラス転移点Ｔｇよりも低温で加熱硬化させた。つまり、加熱硬化時の金型温度は、１４７℃であり、この金型温度で６００秒維持した。維持時間６００秒以下では樹脂を完全に硬化させることができなかった。この場合、計測を考慮して２ｍｍ厚の平行平板試料等を作製した。
【００６９】
比較例３の試料についても、比較例１と同様の熱応力歪み測定装置を用いて、ガラス転移点Ｔｇを求めた。得られたガラス転移点は、１７０℃であった。また、比較例３の試料についても、比較例１と同様の屈折率測定装置を用いて、屈折率を測定した。この場合、比較例３の成形品でも単一の屈折率ピークのみであった。
【００７０】
以下の表４は、実施例１，２と、比較例１〜３について得られた特性を一覧にしたものである。
【表４】
この表４からも明らかなように、実施例１，２では屈折率幅が少なく変形の少ない光学成形品が得られるのに対し、比較例１，２では屈折率幅が多く変形の多い光学成形品が得られる。また、比較例３は、屈折率幅や変形に関しては優れるが、サイクルタイムが極めて長くなってしまう。
【００７１】
〔実施例３〕
レンズ成形方法の実施例３について説明する。図６（Ｃ）に示すグラフは、実施例３における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表５は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表５】
実施例３では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃とし、この硬化温度にて１７０秒保持した。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３５０秒であった。つまり、実施例１よりもサイクルタイムを３０秒短縮できた。
【００７２】
なお、以上において、加熱には１８０℃の油を用い、冷却には１６５℃の油を用いた。つまり、冷却油を用いることで、サイクルタイムの短縮を達成している。
【００７３】
〔実施例４〕
レンズ成形方法の実施例４について説明する。図６（Ｄ）に示すグラフは、実施例４における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表６は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表６】
実施例４では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を２段階で昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１５０℃（Ｔｍ＋１６℃）にて１１５秒保持し、硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃（Ｔｍ＋４６℃）にて１００秒保持した。最初の段階で架橋反応を９０％程度終了させ、次の段階で残りの反応を終了させつつ内部歪みを緩和する。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３８０秒であった。
【００７４】
なお、以上において、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用い、冷却はカートリッジヒータをＯＦＦすることで実現した。
【００７５】
本実施例の場合、実施例１の硬化温度よりも低い金型温度で硬化させる事前工程を付け加えており、内部歪みの少ない光学成形品を成形することができた。
【００７６】
〔実施例５〕
レンズ成形方法の実施例５について説明する。図７（Ａ）に示すグラフは、実施例５における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表７は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表７】
実施例５では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１８０℃（Ｔｍ＋４６℃）にし、この硬化温度にて１２０秒保持した。最後に、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を冷却してＴｇ＝１７０℃よりも低い取出温度（すなわち金型温度Ｔ３）１６５℃とし、この取出温度にて２０秒保持後に光学成形品の実際の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは４５０秒であった。
【００７７】
なお、以上において、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用い、冷却はカートリッジヒータをＯＦＦすることで実現した。
【００７８】
本実施例の場合、実施例１に比較して昇温速度が遅く、硬化温度硬化温度に達するまでにゆっくりと硬化反応が進むので、実施例１よりも安定した形状バラツキの小さい光学成形品を成形することができた。
【００７９】
〔実施例６〕
レンズ成形方法の実施例６について説明する。図７（Ｂ）に示すグラフは、実施例６における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表８は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表８】
実施例６では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１７０℃（Ｔｍ＋３６℃）にし、この硬化温度にて２６０秒保持した。その後、成形金型４０を冷却することなく光学成形品の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３７０秒であった。つまり、実施例１よりもサイクルタイムを１０秒短縮できた。なお、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用いた。
【００８０】
本実施例の場合、実施例１に比較して取出し時に多少軟化しているが、成形時間を短縮しても良品を得ることができた。
【００８１】
〔実施例７〕
レンズ成形方法の実施例７について説明する。図７（Ｃ）に示すグラフは、実施例７における温度管理すなわち射出、硬化、及び取出の各工程における温度変化のパターンを概念的に説明するものである。また、以下の表９は、金型温度の変化パターンを数値化したものである。
【表９】
実施例７では、熱硬化性樹脂として、実施例１と同じく、新中村化学製のＤＣＰを用い、重合開始剤として日油製のパーブチルＯを１ｗｔ％添加した。なお、この液体樹脂は、既述のようにガラス転移点Ｔｇが１７０℃である。また、パーブチルの１時間半減期温度Ｔｈは９２．１℃であり、その１分間半減期温度Ｔｍは１３４℃である。この液体樹脂を図３等に例示する射出成形機１０で成形する実験を行った。つまり、実施例の熱硬化性樹脂を射出温度（すなわち金型温度Ｔ１）１２０℃に保持された成形金型４０中のキャビティＣＶに１０秒間の射出工程で充填した。その後、成形金型４０とともに熱硬化性樹脂を昇温して硬化温度（すなわち金型温度Ｔ２）１４０℃（Ｔｍ＋６℃）にし、この硬化温度にて２７０秒保持した。その後、成形金型４０を冷却することなく光学成形品の取り出しを行った。以上の成形工程のサイクルタイムは３２０秒であった。つまり、実施例１よりもサイクルタイムを６０秒短縮できた。なお、以上において、加熱にはカートリッジヒータを用いた。
【００８２】
本実施例の場合、実施例１、６に比較して多少形状のバラツキが大きくなるが、成形時間を短縮することができた。
【００８３】
以下の表１０は、以上の実施例１−７の結果を一覧にしたものである。なお、判定は、成形品の屈折率分布や変形程度に基づいた総合的なもので、○印は、一定の品質要件を満たしていることを意味する。
【表１０】
【００８４】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、固定金型４１及び可動金型４２で構成される射出成形金型に設けるキャビティＣＶの形状は、図示のものに限らず、様々な形状とすることができる。すなわち、成形金型４０によって射出成形する光学成形品は、レンズアレイに限らず、様々な単品又はアレイ状の製品とできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施形態に係るレンズの成形方法の基本概念を具体的な温度管理工程として説明する図である。
【図２】（Ａ）は、成形金型に充填後に金型温度を上げて樹脂の硬化を図った実施形態の屈折率を示し、（Ｂ）〜（Ｄ）は、充填中に樹脂の硬化が進行した比較例の成形品の屈折率を示す。
【図３】第１実施形態の射出成形機を説明する正面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、図３の射出成形機に組み込まれる成形金型の構造を説明する拡大断面図である。
【図５】図３の装置を用いた射出成形の全体を説明するフローチャートである。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例１〜４の温度パターンを説明するグラブである。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例５〜７の温度パターンを説明するグラブである。
【図８】（Ａ）は、比較例の屈折率の実験値を示し、（Ｂ）は、実施例の屈折率の実験値を示す。
【符号の説明】
【００８６】
１０…射出成形機、 １１…固定盤、 １２…可動盤、 １５…開閉駆動装置、 １６…射出装置、 １６ａ…シリンダ、 １６ｂ…原料貯留部、 １６ｄ…射出ノズル、 １６ｅ…駆動部、、 １８…温度制御装置、 １８…減圧装置、２０…制御装置、 ２２…射出装置制御部、 ２４…型温度制御部、 ２５…開閉制御部、 ２７…エジェクタ制御部、 ４０…樹脂成形金型、 ４１…固定金型、 ４１ｃ，４１ｄ…締結具、 ４２…可動金型、 ４５…エジェクタ、 ７１…キャビティ部、 ７１ａ…胴型、 ７２…温調部、 ７２ｄ…ヒータ、 ７２ｅ…温度センサ、 ７３…型板、 ７８…コア型、 ９１…キャビティ部、 ９１ａ…胴型、 ９２…温調部、 ９３…型板、 ９８…コア型、 ＣＶ…キャビティ、 ＰＰ…突起部、 ＳＰ…スプル部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を使用したレンズの成形方法であって、
温度管理の対象として、熱硬化性樹脂を成形金型内に射出する射出工程と、成形金型内に充填された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、成形金型内で硬化した成形品を取り出す準備としての取出工程とを少なくとも備え、
前記射出工程の金型温度よりも前記硬化工程の金型温度を高くすることを特徴とするレンズの成形方法。
【請求項２】
前記射出工程、前記硬化工程、及び前記取出工程にそれぞれ対応させて３段階以上で金型温度を変化させる温度管理を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズの成形方法。
【請求項３】
前記硬化工程の金型温度よりも前記取出工程の金型温度を低くすることを特徴とする請求項２に記載のレンズの成形方法。
【請求項４】
前記硬化工程及び前記取出工程の金型温度を一致させる温度管理を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズの成形方法。
【請求項５】
前記硬化工程内で金型温度を２段階以上に変化させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の成形方法。
【請求項６】
前記射出工程の金型温度は、硬化開始剤の１時間半減期に対応する１時間半減期温度以上であって、前記１時間半減期温度に３０℃加算した温度以下であり、
前記硬化工程の金型温度は、硬化開始剤の１分間半減期に対応する１分間半減期温度及びガラス転移点の少なくとも一方以上であり、
前記取出工程の金型温度は、ガラス転移点から２０℃減算した温度以上であって、ガラス転移点以下であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のレンズの成形方法。
【請求項７】
前記射出工程及び前記硬化工程の金型温度に少なくとも対応して、熱硬化性樹脂の射出圧力及び／又は前記成形金型の型締力を制御することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のレンズの成形方法。
【請求項８】
前記射出工程の金型温度、前記硬化工程の金型温度、及び前記取出工程の金型温度は、前記成形金型、成形機、及び外部装置の少なくとも一つに組み込まれた加熱装置と冷却装置とを動作させることによって達成されることを特徴とする請求項２に記載のレンズの成形方法。
【請求項１】
熱硬化性樹脂を使用したレンズの成形方法であって、
温度管理の対象として、熱硬化性樹脂を成形金型内に射出する射出工程と、成形金型内に充填された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、成形金型内で硬化した成形品を取り出す準備としての取出工程とを少なくとも備え、
前記射出工程の金型温度よりも前記硬化工程の金型温度を高くすることを特徴とするレンズの成形方法。
【請求項２】
前記射出工程、前記硬化工程、及び前記取出工程にそれぞれ対応させて３段階以上で金型温度を変化させる温度管理を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズの成形方法。
【請求項３】
前記硬化工程の金型温度よりも前記取出工程の金型温度を低くすることを特徴とする請求項２に記載のレンズの成形方法。
【請求項４】
前記硬化工程及び前記取出工程の金型温度を一致させる温度管理を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズの成形方法。
【請求項５】
前記硬化工程内で金型温度を２段階以上に変化させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の成形方法。
【請求項６】
前記射出工程の金型温度は、硬化開始剤の１時間半減期に対応する１時間半減期温度以上であって、前記１時間半減期温度に３０℃加算した温度以下であり、
前記硬化工程の金型温度は、硬化開始剤の１分間半減期に対応する１分間半減期温度及びガラス転移点の少なくとも一方以上であり、
前記取出工程の金型温度は、ガラス転移点から２０℃減算した温度以上であって、ガラス転移点以下であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のレンズの成形方法。
【請求項７】
前記射出工程及び前記硬化工程の金型温度に少なくとも対応して、熱硬化性樹脂の射出圧力及び／又は前記成形金型の型締力を制御することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のレンズの成形方法。
【請求項８】
前記射出工程の金型温度、前記硬化工程の金型温度、及び前記取出工程の金型温度は、前記成形金型、成形機、及び外部装置の少なくとも一つに組み込まれた加熱装置と冷却装置とを動作させることによって達成されることを特徴とする請求項２に記載のレンズの成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８９２９３（Ｐ２０１０−８９２９３Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５９１２６（Ｐ２００８−２５９１２６）
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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