專利名稱：光學部件制造裝置及光學部件制造方法
技術領域：
本發明涉及用于將樹脂注射到金屬模內注射成形光學部件的光學 部件制造裝置及光學部件制造方法。更為詳細地說，涉及用于一邊調 整金屬模的溫度一邊成形的光學部件制造裝置及光學部件制造方法。
背景技術：
以往，由使用了金屬模的注射成形裝置制造各種成形品。在注射 成形裝置中， 一般將熔融樹脂注射到由固定側金屬模和可動側金屬模 構成的型腔中，在模具內使其冷卻固化而成形。在這里，若存在模具 模溫變動、模具內的溫度分布，則存在成形品性能發生偏差的危險。 以往，多利用外部溫度調節機進行油溫調節，但這容易受到環境溫度
的影響，特別是在連續成形時發生土rc左右的模溫的偏差。另一方面， 為了達到光學系透鏡等的光學部件的成形中所要求的質量，需要將模
溫的偏差抑制在± 0.3。C以下。
對此，例如在專利文獻l中公開了用于降低成形長尺寸形狀的光 學元件時的溫度分布的各種各樣的方法。例如，在本文獻中，作為實
施例13，公開了這樣的成形金屬模，該成形金屬模在金屬模的型腔近 旁具有多個加熱器和對其進行控制的控制器。這樣，可實現任意的溫 度分布，防止光學變形。
專利文獻1:日本特開平11-42682號公報
發明內容
然而，在如上述現有技術那樣采用由加熱器和其控制部進行的閉 環控制的場合，需要考慮金屬模的熱容量進行控制。特別是在形成多 個的光學部件用金屬模等中， 一般金屬模尺寸大。因此，金屬模的溫
5度分布也大，環境溫度的影響也大，因此，存在控制復雜這樣的問題。 另夕卜，為了使金屬模整體升溫到成形溫度，需要多個大容量的加熱器， 從節能的觀點考慮不理想。
本發明就是為了解決上述現有技術的問題而提出的。即，其目的 在于提供一種能夠抑制環境溫度的影響，可獲得容易控制、穩定的模 溫的光學部件制造裝置及光學部件制造方法。
用于解決該問題的本發明的光學部件制造裝置， 一邊對固定側金 屬模和可動側金屬模進行溫度調整一邊合模，將成形材料注入到其間
的型腔中，制造光學部件；其特征在于具有電熱變換元件和介質溫 度調節部；該電熱變換元件配置于裝置內、接受電輸入，通過電熱變 換進行溫度調整；該介質溫度調節部從裝置外使熱介質循環到裝置內 的介質流路中，通過熱交換進行溫度調整。
根據本發明的光學部件制造裝置， 一邊對固定側金屬模和可動側 金屬模進行溫度調整一邊合模。此時，具有介質溫度調節部和電熱變 換元件。在這里，介質溫度調節部從裝置外使熱介質循環，通過熱交 換進行溫度調整，所以，響應性較低。另一方的電熱變換元件接受電 輸入，通過電熱變換進行溫度調整，所以，相對于電輸入的響應性良 好。因此，由介質溫度調節部對金屬模整體進行溫度調節，同時，例 如型腔附近可由電熱變換元件精密地進行溫度調整。因此，成為能夠 抑制環境溫度的影響，可獲得容易控制、穩定的模溫的光學部件制造 裝置。
另外，在本發明中，最好電熱變換元件在從與合模方向垂直的方 向觀看時，配置在介質溫度調節部的介質流路與型腔之間。這樣，型 腔的附近由電熱變換元件精密地進行溫度調整。
另外，在本發明中，最好具有保持固定側金屬模或可動側金屬模 的基座構件，電熱變換元件設于固定側金屬模或可動側金屬模上，介 質溫度調節部的介質流路設于基座構件上。這樣，配置容易，可獲得 穩定的模溫。
另外，在本發明中，最好固定側金屬模或可動側金屬模包含模板和具有成形面的多個型腔，在電熱變換元件中含有進行型腔的溫度調 整的型腔電熱變換元件、和進行模板的溫度調整的模板電熱變換元件， 具有控制部，該控制部一邊監視型腔的溫度和模板的溫度， 一邊由閉 環控制對型腔電熱變換元件和模板電熱變換元件進行控制，從而進行 溫度調整。這樣，可更精密地進行型腔的溫度調整。在這里，型腔電 熱變換元件配置在更接近型腔的位置，模板電熱變換元件與型腔電熱 變換元件相比，配置在遠離型腔的位置。在這里，閉環控制為反復進 行這樣的循環的控制方法，在該循環中，直接測定希望控制的部分近 旁的溫度，將測量結果與目標值相比較，控制向電熱變換元件的輸出。
另外，在本發明中，最好型腔電熱變換元件配置在型腔中。這樣， 可更可靠地進行型腔的溫度調整。
另外，在本發明中，最好固定側金屬模或可動側金屬模具有位于 型腔與基座構件間、內置型腔電熱變換元件的加熱板。這樣，即使為 型腔與基座構件分離的結構的金屬模，電熱變換元件的更換作業等也 不麻煩。
另外，在本發明中，最好當從合模方向觀看時，所有型腔配置在 由模板電熱變換元件和連接其兩端的線段圍住的區域內。這樣，可更 可靠地抑制環境溫度的影響，同時，可使連續形成時的型腔彼此的溫
差在2。C以內。在電熱變換元件為環狀的場合，與其圍住的區域相當。 另外，在本發明中，最好固定側金屬模或可動側金屬模具有多個 型腔，該多個型腔具有成形面，電熱變換元件進行型腔的溫度調整， 介質溫度調節部對固定側金屬模或可動側金屬模中的型腔以外的部分 的溫度進行調整。這樣，型腔以外的部分由介質溫度調節部進行較緩 慢的控制。另一方面，型腔由電熱變換元件精密地進行控制。因此，
例如在由介質溫度調節部控制在目標溫度± rc的范圍內的金屬模內， 可進行僅型腔部分的精密的溫度調整。
另外，本發明也可為這樣的光學部件制造裝置， 一邊對固定側金 屬模和可動側金屬模進行溫度調整一邊合模，將成形材料注入到其間
的型腔中，制造光學部件；其特征在于具有電熱變換元件和介質溫度調節部；該電熱變換元件配置于裝置內、接受電輸入，通過電熱變 換進行溫度調整；該介質溫度調節部從裝置外使熱介質循環到裝置內 的介質流路中，通過熱交換進行溫度調整；固定側金屬模或可動側金 屬模包含具有成形面的多個型腔，介質溫度調節部進行型腔的溫度調 整，電熱變換元件對固定側金屬模或可動側金屬模中的型腔以外的部 分的溫度進行調整。這樣，也可抑制環境溫度的影響，獲得容易控制、 穩定的模溫。
另外，本發明還涉及一種光學部件制造方法， 一邊對固定側金屬 模和可動側金屬模進行溫度調整一邊合模，將成形材料注入到其間的 型腔，制造光學部件；其中使用電熱變換元件和介質溫度調節部； 該電熱變換元件配置于裝置內、接受電輸入，通過電熱變換進行溫度 調整；該介質溫度調節部從裝置外使熱介質循環到裝置內的介質流路 中，通過熱交換進行溫度調整； 一邊監視固定側金屬模或可動側金屬 模中的受到電熱變換元件加熱的位置的溫度， 一邊由閉環控制對電熱 變換元件進行控制。
另外，在本發明中，最好電熱變換元件從與合模方向垂直的方向 觀看時，配置在介質溫度調節部的介質流路與型腔之間。
根據本發明的光學部件制造裝置和光學部件制造方法，可抑制環 境溫度的影響，獲得容易控制、穩定的模溫。
圖1為示出本方式的注射成形裝置的主要部分的側視圖。 圖2為示出模板用電熱變換元件和型腔用電熱變換元件的配置例 的說明圖。
圖3為示出模板用電熱變換元件和型腔用電熱變換元件的配置例 的說明圖。
圖4為示出由外部溫度調節機進行的溫度調節的構成的說明圖。
圖5為示出加熱板的結構的剖視圖。
圖6為示出模板用的電熱變換元件的配置例的說明圖。圖7為示出模板用的電熱變換元件的配置例的說明圖。 圖8為示出模板用的電熱變換元件的配置例的說明圖。 圖9為示出模板用的電熱變換元件的配置例的說明圖。 圖10為示出模板用的電熱變換元件的配置例的說明圖。 圖11為示出型腔用的電熱變換元件的配置例的說明圖。 圖12為示出型腔用的電熱變換元件的配置例的說明圖。 圖13為示出型腔用的電熱變換元件的配置例的說明圖。 圖14為示出型腔用的電熱變換元件的配置例的說明圖。 附號說明
5 固定側金屬模
6 可動側金屬模
8 介質溫度調節部 11 固定側模板 14 型腔
15、 17、 18、 19、 25 電熱變換元件
16、 26 配管
21 可動側模板
22 可動側支承板
31電熱變換元件用控制器 32 外部溫度調節機 39 加熱板
41、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 51、 52 電熱變換元件
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細說明將本發明具體化了的最佳方式。本方式 將本發明應用到適合小型光學部件、特別是掃描光學系用透鏡等長尺 寸光學部件、便攜終端搭載的照相機用透鏡等的制造的注射成形裝置 以及光學部件制造方法。
本方式的的注射成形裝置的主要部分如圖l所示那樣，具有固定于基座的固定側壓板1 、和可相對于固定側壓板1進退的可動側壓板2。 設有貫通可動側壓板2、相互平行的多個連接桿3，各連接桿3的一端 固定于固定側壓板l。另外，在可動側壓板2的圖中左方，設有使可 動側壓板2在圖中左右方向進退的驅動部4。另外，在固定側壓板l 上安裝固定側金屬模5，在可動側壓板2上安裝可動側金屬模6。
固定側金屬模5如圖1所示那樣具有固定側模板11和固定側安裝 板12。可動側金屬模6如圖l所示那樣，具有可動側模板21、可動側 支承板22、間隔塊23、及可動側安裝板24。在合模時，由驅動部4 使可動側壓板2朝圖中右方向移動，固定側模板ll與可動側模板21 合模，在它們之間形成型腔。
在本方式中，對固定側模板11和可動側模板21通過電熱變換進 行溫度調整，同時，使熱介質循環到固定側安裝板12和可動側支承板 22、進行溫度調整。因此，如圖l所示，在固定側模板ll的內部具有 電熱變換元件15，在可動側模板21的內部具有電熱變換元件25，同 時，它們都連接到電熱變換元件用控制器31。由該電熱變換元件用控 制器31，使電熱變換元件15、 25接受電輸入，進行電熱變換。在圖 中用虛線7圍住而示出的部分為通過該電熱變換進行溫度調整的部 分。
另外，在固定側安裝板12內部形成配管16，在可動側支承板22 內部配置配管26，同時，它們都連接到外部溫度調節機32。外部溫度 調節機32具有加熱器功能和泵功能，使適當地調整了溫度的熱介質 (油、水等)循環到配管16、 26、進行溫度調整。在這里，包含配管 16、 26和外部溫度調節機32的部分相當于介質溫度調節部8。如圖1 所示，電熱變換元件15、 25配置在配管16、 26與型腔之間。
下面，說明固定側模板11的電熱變換元件15。例如，如圖2或 圖3所示，固定側模板11在1個模板內具有8個型腔14，用于形成8 個，在該固定側模板ll中，設有大范圍地圍住模板的外周部、進行模 板的溫度調整的電熱變換元件17、和集中地對型腔部進行溫度調整的 電熱變換元件18、 19。電熱變換元件17配置在比所有的型腔14更處
10于外周側的位置。即，從合模方向觀看，在由電熱變換元件17和連接 其兩端的線段圍住的區域內配置所有的型腔14。所有的型腔14由任 一個電熱變換元件18、 19進行溫度調整。這樣，可使連續成形時的型 腔14彼此的溫差在2°C以內。
另外，在固定側模板11上設有對從型腔14稍離開的模板部分的 溫度進行監視的溫度傳感器33、和對型腔14的溫度進行監視的溫度 傳感器34、 35。電熱變換元件用控制器31接收溫度傳感器33的結果， 對電熱變換元件17進行閉環控制。另外，電熱變換元件用控制器M 接收溫度傳感器34的結果，對電熱變換元件18進行閉環控制，并接 收溫度傳感器35的結果，對電熱變換元件19進行閉環控制。
在這里，閉環控制為反復進行這樣的循環的控制方法，在該循環 中，直接測定希望控制的部分近旁的溫度，將測量結果與目標值相比 較，控制向電熱變換元件的輸出。這樣，分別根據其它的部位的溫度 分別進行閉環控制，所以，可進行高精度的溫度控制。或者，相對于 l個電熱變換元件17、 18、 19分別設置兩個溫度傳感器，實施級聯控 制，這樣可進行偏差更小的高精度的溫度控制。
另外，對于可動側模板21最好也與固定側模板11同樣地并用大 范圍地圍住模板的外周部的模板用電熱變換元件、和集中地對型腔部 進行溫度調整的型腔部用電熱變換元件。可與固定側模板11的電熱變 換元件的配置相同，也可多少不同地配置。這樣，可由模板用的電熱 變換元件緩和環境溫度的影響，所以，可使模板內的溫度分布均勻化。 由此，可抑制型腔間的性能差，提高成形穩定性。
另外，在本方式的注射成形裝置中，固定側安裝板12和可動側支 承板22如圖4所示那樣連接于外部溫度調節機32。在外部溫度調節 機32的介質送出口和介質返回口連接有用于連接的溫度調節軟管37、 38。溫度調節軟管37、 38連接于固定側安裝板12內部的配管16，通 過固定側安裝板12的內部使熱介質循環。同樣，在可動側支承板22 的配管26上也連接溫度調節軟管37、 38，通過可動側支承板22的內 部使熱介質循環。在這里，外部溫度調節機32通過介質的流通進行溫度調節，所以， 一般容易受到環境溫度的影響。特別是在連續成形時，可以得知，即
使在受到空氣調節的室內，也存在土rc左右的變動。另一方面，即使 在對熱容量大的構件進行溫度調整的場合，成本也不那樣大，另外， 控制也比較容易。
相對于此，電熱變換元件17、 19對于電力輸入的追隨性良好，可 進行精密的控制。另一方面，為了將熱容量大的構件作為整體進行溫 度調整，成本大，控制也復雜。因此，在本方式中，通過并用它們， 可排除環境溫度的影響，同時，可精密地控制型腔14的溫度。
型腔14用的電熱變換元件18、 19也可如上述那樣以通過型腔14 的方式配置。然而，若考慮電熱變換元件18、 19的更換作業等的作業 性，則也可在非常靠近型腔14的位置配置于固定側模板11內。或者 例如也可如圖5所示那樣在固定側模板11與固定側安裝板12之間配 置加熱板39，以通過其中的方式配置電熱變換元件18、 19。這樣，作 業變得容易。另外，在圖2的例子中，并用模板用的電熱變換元件和 型腔用的電熱變換元件，但也可僅為任一方。
另外，也可采用圖6~圖IO所示那樣的配置，代替圖2所示的模 板用的電熱變換元件的配置。例如也可如圖6所示那樣沿圖中上下的 外周配置兩個電熱變換元件41、 42。或者也可如圖7所示那樣形成圍 住固定側模板11的全周的電熱變換元件43。或者也可如圖8所示那 樣形成朝與圖2相反的方向開口的電熱變換元件44。另外，也可如圖 9、圖IO所示那樣形成為使用2根電熱變換元件的模板用的電熱變換 元件。在圖9中，例示出在圖中上下分成2部分地配置電熱變換元件 45、 46的情形，在圖10中例示出在圖中左右分成2部分地分別配置 電熱變換元件47、 48的情形。在圖7~圖10中還存在這樣的場合， 即，雖然省略了型腔用的電熱變換元件的圖示，但實際上也設置了型 腔用的電熱變換元件。
另外，也可形成圖11 ~圖14所示那樣的電熱變換元件的配置， 代替圖2所示的型腔用的電熱變換元件18、 19。例如，也可如圖11
12所示那樣將8個型腔14在圖中左右分成2部分，分別配置電熱變換元 件51和52。另外，不限于在1個模板內設置2個型腔用的電熱變換 元件的2通道配置，也可為4通道、8通道。在這里，圖12和圖13 表示型腔用的電熱變換元件為4通道的例子，圖14表示8通道的例子。 若通道數大，則控制相應變得復雜，但有時也可進行更精密的溫度控 制。相應于型腔14的大小、要求精度等選擇適當方案。在圖11~圖 14中，省略了模板用的電熱變換元件的圖示，但實際上最好也設置模 板用的電熱變換元件。
另外，也可相應于產品的大小、形成數量等條件如以下那樣進行。 即，也可由電熱變換元件僅對型腔進行溫度調整。另外，在上述說明 中，也可在由模板用的電熱變換元件進行溫度調整的部位設置配管， 使熱介質循環，作為介質溫度調節部的一部分。這樣，也可抑制環境 溫度的影響，進行容易控制的溫度調整。
或者，也可在與圖11~圖14所示的型腔用的電熱變換元件的配 置同樣的位置形成配管，通過利用了外部溫度調節機32的介質流通來 進行型腔14的溫度調整。在該場合，最好模板的溫度調節由模板用的 電熱變換元件進行。
下面，說明使用本方式的注射成形裝置的光學部件制造方法。首 先，使電熱變換元件用控制器31和外部溫度調節機32工作，將固定 側金屬模5和可動側金屬模6加熱到規定的溫度。然后，由驅動部4 使可動側壓板2移動，進行合模。在合模了的狀態下，從固定側壓板 1的外部注入熔融樹脂。注入的樹脂通過形成的流路侵入到型腔內的 型腔。注入了的樹脂在型腔13內冷卻固化后被取出。這樣，制造光學 部件。此時，各型腔由介質溫度調節部和電熱變換元件適當地進行溫 度調整，所以，型腔的溫度偏差、環境溫度的影響被排除。在這里， 作為用于成形的樹脂的種類，聚烯烴類、聚碳酸酯、聚酯類、丙烯酸、 降冰片烯類、硅酮類等較適當。
如以上詳細說明的那樣，根據本方式的注射成形裝置，在固定側 模板11和可動側模板21上設置使用了電熱變換元件的模板電熱變換元件和型腔電熱變換元件，在固定側安裝板12和可動側支承板22上 設置有利用了外部溫度調節機32的介質溫度調節部。電熱變換元件雖 然不適合于熱容量大的構件的溫度調節，但可進行精密的控制。另一 方面，介質溫度調節部容易受到環境溫度的影響，但適合于熱容量大 的構件的溫度調整。通過對其進行組合，成為可抑制環境溫度的影響， 可獲得容易控制、穩定的模溫的注射成形用金屬模。
本方式不過是簡單的例示，不對本發明進行任何限定。因此，本 發明當然能夠在不脫離其要旨的范圍內進行各種改良、變形。
例如，在本方式中，雖然對固定側模板11和可動側模板21進行 同樣的溫度調整，但根據金屬模的結構、產品的形狀等，也可為任一 方。另外，在能夠由模板電熱變換元件進行足夠精密的溫度調整的場 合，也可省略型腔電熱變換元件。另外，在上述方式中，示出在形成 8個的金屬模中適用本發明的例子，但也可適用到形成4個、形成16 個等形成8個以外的金屬模。另外，制造的光學部件不限于長尺寸狀 的光學部件。
權利要求
1. 一種光學部件制造裝置，一邊對固定側金屬模和可動側金屬模進行溫度調整一邊合模，將成形材料注入到其間的型腔中，制造光學部件；其特征在于具有電熱變換元件和介質溫度調節部；該電熱變換元件配置于裝置內、接受電輸入，通過電熱變換進行溫度調整；該介質溫度調節部從裝置外使熱介質循環到裝置內的介質流路中，通過熱交換進行溫度調整。
2. 根據權利要求l所述的光學部件制造裝置，其特征在于 上述電熱變換元件在從與合模方向垂直的方向觀看時，配置在上述介質溫度調節部的介質流路與型腔之間。
3. 根據權利要求1所述的光學部件制造裝置，其特征在于 具有保持上述固定側金屬模或上述可動側金屬模的基座構件， 上述電熱變換元件設于上述固定側金屬模或上述可動側金屬模上，上述介質溫度調節部的介質流路設于上述基座構件上。
4. 根據權利要求3所述的光學部件制造裝置，其特征在于 上述固定側金屬模或上述可動側金屬模包含模板和具有成形面的多個型腔，在上述電熱變換元件中含有進行上述型腔的溫度調整的型腔電熱 變換元件、和進行上述模板的溫度調整的模板電熱變換元件，具有控制部，該控制部 一邊監視上述型腔的溫度和上述模板的溫度， 一邊由閉環控制對上述型腔電熱變換元件和上述模板電熱變換元 件進行控制，從而進行溫度調整。
5. 根據權利要求4所述的光學部件制造裝置，其特征在于上述 型腔電熱變換元件配置在上述型腔中。
6. 根據權利要求4所述的光學部件制造裝置，其特征在于上述 固定側金屬模或上述可動側金屬模具有位于上述型腔與上述基座構件之間、內置上述型腔電熱變換元件 的加熱板。
7. 根據權利要求4所述的光學部件制造裝置，其特征在于 當從合模方向觀看時，所有的上述型腔配置在由上述模板電熱變換元件和連接其兩端的線段圍住的區域內。
8. 根據權利要求l所述的光學部件制造裝置，其特征在于 上述固定側金屬模或上述可動側金屬模具有多個型腔，該多個型腔具有成形面，上述電熱變換元件進行上述型腔的溫度調整，上述介質溫度調節部對上述固定側金屬模或上述可動側金屬模中 的上述型腔以外的部分的溫度進行調整。
9. 一種光學部件制造裝置， 一邊對固定側金屬模和可動側金屬模 進行溫度調整一邊合模，將成形材料注入到其間的型腔中，制造光學 部件；其特征在于具有電熱變換元件和介質溫度調節部；該電熱變換元件配置于裝置內、接受電輸入，通過電熱變換進行 溫度調整；該介質溫度調節部從裝置外使熱介質循環到裝置內的介質流路 中，通過熱交換進行溫度調整；上述固定側金屬模或上述可動側金屬模包含具有成形面的多個型腔，上述介質溫度調節部進行上述型腔的溫度調整， 上述電熱變換元件對上述固定側金屬模或上述可動側金屬模中的 上述型腔以外的部分的溫度進行調整。
10. —種光學部件制造方法， 一邊對固定側金屬模和可動側金屬 模進行溫度調整一邊合模，將成形材料注入到其間的型腔，制造光學 部件；其特征在于使用電熱變換元件和介質溫度調節部；該電熱變換元件配置于裝置內、接受電輸入，通過電熱變換進行 溫度調整；該介質溫度調節部從裝置外使熱介質循環到裝置內的介質流路中，通過熱交換進行溫度調整；一邊監視上述固定側金屬模或上述可動側金屬模中的受到上述電熱變換元件加熱的位置的溫度， 一邊由閉環控制對上述電熱變換元件進行控制。
11.根據權利要求IO所述的光學部件制造方法，其特征在于上述電熱變換元件在從與合模方向垂直的方向觀看時，配置在上述介質溫度調節部的介質流路與型腔之間。
全文摘要
本發明的光學部件制造裝置一邊對固定側金屬模(5)和可動側金屬模(6)進行溫度調整一邊合模，將成形材料注入到其間的型腔，制造光學部件；其中具有電熱變換元件(15、25)和介質溫度調節部(8)；該電熱變換元件(15、25)配置于裝置內、接受電輸入，通過電熱變換進行溫度調整；該介質溫度調節部(8)從裝置外使熱介質循環到裝置內的介質流路(16、26)中，通過熱交換進行溫度調整。
文檔編號B29L11/00GK101505943SQ20078003157
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月17日 優先權日2006年8月30日
發明者關原干司, 原新一朗, 松本朗彥, 金子直樹 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社