JP2009178919A - 成形金型及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置決め部材の磨耗を防止して位置決め部材の寿命を長くすることができる成形金型を提供すること。
【解決手段】固定金型４１側に設けた潤滑剤の供給部６１が位置決め凹部５２に潤滑剤を供給するので、位置決め凹部５２，５３や位置決めピン３２，３３からなる位置決め部材５６，５７の磨耗を防止して位置決め部材５６，５７の寿命を長くすることができる。よって、このような成形金型を用いて射出成形等を行えば、レンズ等の成形品の精度を長期間にわたって維持することができる。この際、潤滑剤の排出部６２が位置決め部材５６，５７に供給された余剰の潤滑剤を排出するので、位置決め部材５６，５７に溜まった余剰の潤滑剤によって位置決め精度が下がることを防止できるとともに、潤滑剤が型面２１ａ，４１ａや転写面３１，５１に広がって成形不良が発生することを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形に用いられる成形金型及びかかる成形金型を用いた光学素子の成形方法に関し、特に一対の金型を型締めする際にこれらを位置決めするための位置決め部材を備える成形金型及びこれを用いた光学素子の成形方法に関する。

プレス用の金型であるが、一方の金型にテーパピンを凸設し、他方の金型にブッシュを穿設し、プレス成形時にテーパピンとブッシュとを嵌合させて金型同士の位置決めを行うものが開示されている（特許文献１参照）。
実開平７−９９４５号公報

射出成形用の金型においても、固定金型と可動金型とを位置決めすることが望ましく、上記のような位置決め部材を用いることが考えられるが、固定金型と可動金型との間には大きな力が加わるため、位置決め部材が磨耗してその寿命が短くなってしまう傾向があり、金型の交換等を含む頻繁なメンテナンスが必要となる。

そこで、本発明は、位置決め部材の磨耗を防止して位置決め部材の寿命を長くすることができる成形金型及びこれを用いた光学素子の成形方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る成形金型は、（ａ）第１金型と、（ｂ）第２金型と、（ｃ）第１金型と第２金型とを型締めする際に第１金型と第２金型との位置決めを行う位置決め部材と、（ｄ）位置決め部材に潤滑剤を供給する供給部と、（ｅ）位置決め部材に供給された余剰の潤滑剤を排出する排出部とを備える。

上記成形金型では、供給部が位置決め部材に潤滑剤を供給するので、位置決め部材の磨耗を防止して位置決め部材の寿命を長くすることができ、レンズ等の成形品の精度を長期間にわたって維持することができる。この際、排出部が位置決め部材に供給された余剰の潤滑剤を排出するので、位置決め部材に溜まった余剰の潤滑剤によって位置決め精度が下がることを防止できるとともに、潤滑剤が転写面等に広がって成形不良が発生することを防止できる。

本発明の具体的な態様又は観点では、上記成形金型において、位置決め部材が、第１及び第２金型の一方に固定される凸状部材と、第１及び第２金型の他方に固定される凹状部材とを有し、凸状部材と凹状部材とが、第１及び第２金型を型締めする際に互いに嵌合し、供給部が、凸状部材と凹状部材との当接面に潤滑剤を供給する。この場合、位置決め部材が凸状部材と凹状部材とを嵌合させる簡単な構造とすることができる。

本発明の別の態様では、排出部が、型締め時に凸状部材と凹状部材とに挟まれて潤滑剤が送り込まれる部分（例えば凸状部材と凹状部材と嵌合によって形成される空間）に配置される排出口を有する。この場合、型締め時に潤滑剤が送り込まれて溜まる部分から潤滑剤を逃がすことができ、溜まった潤滑剤によって凸状部材と凹状部材との密着が不十分になることを防止しつつ、潤滑剤の排出効率を高めることができる。

本発明のさらに別の態様では、排出口が、凹状部材の底部に形成される。凹状部材の底部は、凸状部材との干渉を避けつつ排出口を設ける箇所を確保しやすい部分である。

本発明のさらに別の態様では、凹状部材が、凸状部材と嵌合する内面に潤滑剤を案内する溝を有する。この場合、凹状部材のうち凸状部材と嵌合する内面から潤滑剤が外部に流出することを抑えることができる。

本発明のさらに別の態様では、溝が、型締め方向に垂直な面に沿って延びる。この場合、凹状部材の内面で潤滑剤をより広げることができ、潤滑剤のより均一な塗布が可能になる。

本発明のさらに別の態様では、溝が、型締め時に凸状部材の側面側の周囲を囲むように形成されている。この場合、凸状部材の側面側の周囲の各所に潤滑剤を広げることができる。

本発明のさらに別の態様では、前記供給部が、前記第１金型と前記第２金型とを開閉動作させる回数に応じて前記位置決め部材に潤滑剤を供給する。この場合、前記位置決め部材に使用頻度に応じて潤滑剤を供給することができる。

本発明のさらに別の態様では、供給部が、第１金型と第２金型とが離間する型開状態となった場合における所定のタイミングで、位置決め部材に潤滑剤を供給する。この場合、位置決め部材に潤滑剤を供給しやすく、その後の型締めの動作を利用して潤滑剤を各部に行き渡らせることができる。

本発明に係る光学素子の成形方法は、上述の成形金型を用いて射出成形を行うことを特徴とする。この光学素子の成形方法によれば、成形金型に設けた供給部が位置決め部材に潤滑剤を供給するので、位置決め部材の磨耗を防止して位置決め部材の寿命を長くすることができる。よって、レンズ等の光学素子を長期間にわたって高精度で製造することができる。

〔第１実施形態〕
図１（Ａ）は、本実施形態の成形金型のうち可動金型の型面側を説明する図であり、図１（Ｂ）は、成形金型のうち固定金型の型面側を説明する図である。また、図２（Ａ）は、可動金型２１の側面図であり、図２（Ｂ）は、固定金型４１の側方断面図であり、図２（Ｃ）は、可動金型２１と固定金型４１とを型締めした状態を示す側面図である。

図１（Ａ）及び２（Ａ）に示すように、可動金型２１は、板状の部材であり、型面２１ａ側に光学部品用の転写面３１と２つの位置決めピン３２，３３とを備える。ここで、２つの位置決めピン３２，３３は、可動金型２１の対角位置に配置されている。各位置決めピン３２，３３は、截頭円錐状の外形を有する凸状部材であり、略円筒状の側面である外周面３２ａ，３３ａと、先端側の平坦な頂面３２ｂ，３３ｂとを有する。外周面３２ａ，３３ａは、後述する位置決め凹部５２，５３の内面と当接することによって位置決めを可能にする部分あり、高精度に加工されている。なお、各位置決めピン３２，３３は、可動金型２１に対して着脱可能に固定されており、劣化した場合は交換することができる。

図１（Ｂ）及び２（Ｂ）に示すように、固定金型４１は、板状の部材であり、型面４１ａ側に光学部品用の転写面５１と２つの位置決め凹部５２，５３とを備える。ここで、２つの位置決め凹部５２，５３は、可動金型２１に設けた２つの位置決めピン３２，３３にそれぞれ対応して配置されている。各位置決め凹部５２，５３は、すり鉢型の凹状部材であり、筒状の内側面である内周面５２ａ，５３ａと、平坦な底面５２ｂ，５３ｂとを有する。内周面５２ａ，５３ａは、位置決めピン３２，３３の外周面３２ａ，３３ａとそれぞれ当接することによって位置決めを可能にする部分あり、外周面３２ａ，３３ａと同じ傾斜角となるように高精度に加工されている。なお、各位置決め凹部５２，５３は、位置決め凹部５２，５３に対して着脱可能に固定されており、劣化した場合は交換することができる。

以上において、一方の位置決め凹部５２は、型締め時に一方の位置決めピン３２と嵌合し、当該位置決めピン３２とともに位置決め部材５６を構成し、他方の位置決め凹部５３は、型締め時に他方の位置決めピン３３と嵌合し、当該位置決めピン３３とともに位置決め部材５７を構成する。

図１（Ｂ）等に示すように、各位置決め凹部５２，５３には、潤滑剤を供給する供給部６１と、余剰の潤滑剤を排出する排出部６２とが連結されている。

潤滑剤の供給部６１は、潤滑剤供給装置６１ａを備え、潤滑剤供給装置６１ａは、図示を省略するが、グリス等の潤滑剤を保持する容器部分と容器部分から潤滑剤を必要な圧力で送り出す駆動部とを有する給脂部である。潤滑剤供給装置６１ａからは、配管６１ｂが延びて固定金型４１に接続されており、この配管６１ｂは、固定金型４１内に設けた管路６１ｑを介して、位置決め凹部５２，５３の内面である内周面５２ａ，５３ａに設けた吐出口６１ｒに連通している。潤滑剤供給装置６１ａを適当なタイミングで動作させることにより、配管６１ｂ及び管路６１ｑを介して潤滑剤が送り出され、吐出口６１ｒから所望量の潤滑剤が吐出される。なお、潤滑剤の吐出口６１ｒは、内周面５２ａ，５３ａに形成された環状の誘導溝７１の窪み位置に開口されている。

位置決め凹部５２，５３の内周面５２ａ，５３ａに設けた誘導溝７１は、型締め方向であるＺ方向に垂直なＸＹ面に平行な平面に沿って切れ目なく延びている。つまり、誘導溝７１は、内周面５２ａ，５３ａに沿って一定の深さ位置に環状に形成されている。この結果、位置決め凹部５２，５３の窪み形状は、中心軸ＡＸ１のまわりに回転対称となり、同様に中心軸ＡＸ２のまわりに回転対称な位置決めピン３２，３３との嵌合が安定し、位置決めが高精度となる。

潤滑剤の排出部６２は、位置決め凹部５２，５３の内周面５２ａ，５３ａのうち底面５２ｂ，５３ｂ側に形成された排出口６２ｃと、固定金型４１等の内部に設けた管路６２ｄと、固定金型４１に接続された配管６２ｅとを備える。排出部６２は、位置決め凹部５２，５３に位置決めピン３２，３３を所定圧力で嵌合させる型締めの際に、底面５２ｂ，５３ｂと頂面３２ｂ，３３ｂとの間に溜まる余剰の潤滑剤を、排出口６２ｃ、管路６２ｄ、及び配管６２ｅを介して外部に排出するためのものである。なお、配管６２ｅの先端は、余剰の潤滑剤を受け止めるだけであり大気に開放されているが、積極的に負圧を付与して位置決め凹部５２，５３の底部の潤滑剤を積極的に外部に吸引排出する構造とすることもできる。

図３（Ａ）及び３（Ｂ）は、型締め時における位置決めピン３２と位置決め凹部５２との動作を説明する断面図である。図３（Ａ）は、型締めが完了する前の状態を示し、位置決めピン３２が位置決め凹部５２内に部分的に入り込んでいる。図３（Ｂ）は、型締めが完了した後の状態を示し、位置決めピン３２が位置決め凹部５２内に完全に入り込んでいる。この際、位置決め凹部５２の底面５２ｂと位置決めピン３２の頂面３２ｂとの間には、遊びの空間ＳＰが残っており、この空間ＳＰには、空気や余剰の潤滑剤が溜まるが、余剰の潤滑剤は、位置決め凹部５２の底部４２ｆに設けた排出口６２ｃを介して外部に排出される。これにより、余剰の潤滑剤が位置決め凹部５２の底部４２ｆに溜まって固定金型４１の型面４１ａ側に溢れ出すことを防止でき、余剰の潤滑剤が位置決め凹部５２と位置決めピン３２との精密な嵌合を妨げることを防止できる。

図１（Ｂ）等に戻って、潤滑剤の供給部６１において、潤滑剤供給装置６１ａを動作させるタイミングは、可動金型２１と固定金型４１とを開閉動作させる回数に応じたものとすることができる。具体的には、グリス等の潤滑剤が枯渇しない程度の開閉動作回数（例えば数１０回）の範囲内において１回以上のタイミングで潤滑剤供給装置６１ａを動作させ、吐出口６１ｒから適量の潤滑剤を吐出させることができる。また、潤滑剤供給装置６１ａを動作させるタイミングは、図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示すように、可動金型２１と固定金型４１とが離間する型開状態となった場合とする。これにより、吐出口６１ｒから吐出させる潤滑剤の量を簡易に調整することができ、吐出された潤滑剤を誘導溝７１に沿って確実に流動させることができるので、位置決め凹部５２，５３の内周面５２ａ，５３ａに沿って潤滑剤を一様に広げることができる。よって、位置決め凹部５２，５３に位置決めピン３２，３３を嵌合させた後は、内周面５２ａ，５３ａと外周面３２ａ，３３ａとの当接面間に潤滑剤を均一に広げることができ、潤滑剤を均一な厚さに塗布する効果を高めることができる。

以上の説明では各位置決め凹部５２，５３に１つの吐出口６１ｒを設けているが、各位置決め凹部５２，５３に２つ以上の吐出口６１ｒ又は供給部６１を設けることもできる。この場合、位置決め凹部５２，５３に平行に配置される複数の誘導溝７１を設け、各誘導溝７１に吐出口６１ｒを設けることができる。

また、以上の説明では各位置決め凹部５２，５３に１つの排出口６２ｃを設けているが、各位置決め凹部５２，５３に２つ以上の排出口６２ｃ又は排出部６２を設けることもできる。また、排出口６２ｃは、位置決め凹部５２の底部４２ｆすなわち空間ＳＰに臨む位置に存在すればよく、内周面５２ａ，５３ａに限らず、底面５２ｂ，５３ｂ側に形成されたものとできる。さらに、潤滑剤の排出口を位置決めピン３２，３３の頂面３２ｂ，３３ｂに配置することもでき、この場合、当該排出口からの潤滑剤を可動金型２１内に設けた管路に沿って外部に排出することになる。

以上の説明では、位置決めピン３２，３３や位置決め凹部５２，５３を回転対称な形状としたが、その他の形状とすることもできる。例えば、位置決めピン３２，３３と位置決め凹部５２，５３とを円錐側面で嵌合させる代わりに、角錐側面で嵌合させることもできる。

また、位置決め部材５６，５７の設置数も、２つに限らず、位置決め精度、強度等の要求に応じて適宜増減することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の成形金型では、固定金型４１側に設けた潤滑剤の供給部６１が位置決め凹部５２，５３に潤滑剤を供給するので、位置決め凹部５２，５３や位置決めピン３２，３３からなる位置決め部材５６，５７の磨耗を防止して位置決め部材５６，５７の寿命を長くすることができる。よって、このような成形金型を用いて射出成形等を行えば、レンズ等の成形品の精度を長期間にわたって維持することができる。この際、潤滑剤の排出部６２が位置決め部材５６，５７に供給された余剰の潤滑剤を排出するので、位置決め部材５６，５７に溜まった余剰の潤滑剤によって位置決め精度が下がることを防止できるとともに、潤滑剤が型面２１ａ，４１ａや転写面３１，５１に広がって成形不良が発生することを防止できる。

なお、以上のような成形金型を用いることにより、かかる成形金型によって得られる成形品が例えばＮＡ０．６５以上の光ピックアップ用の対物レンズ（具体例として、ＮＡ０．６５のＨＤ ＤＶＤ用対物レンズを含む）であって、特にＮＡ０．７５以上の用対物レンズ（具体例として、ＮＡ０．８５のＢＤ用対物レンズ等を含む）である場合に、両金型２１，４１の位置ずれを低減でき、コマ収差等に関する製品仕様を満たす対物レンズを少ないメンテナンスで長期間にわたって連続的に生産することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る成形金型及び成形方法について説明する。なお、第２実施形態に係る成形金型及び成形方法は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図４（Ａ）は、本実施形態の成形金型のうち可動金型２１の側面図であり、図４（Ｂ）は、固定金型４１の側方断面図であり、図５は、固定金型４１の型面側を説明する図である。

図４（Ａ）に示すように、可動金型２１は、複数組の位置決めブロック１３２，１３３を備える。このうち、上下一対の位置決めブロック１３２は、これらを一組として上下方向に関する位置決め機能を発揮する。各位置決めブロック１３２は、凸状部材として、可動金型２１の外周に向かう外側面１３２ａと、その他の外側面１３２ｂと、平坦な頂面１３２ｃとを有する。このうち、僅かに傾斜した外向きの外側面１３２ａは、後述する上下の位置決め凹部１５２の内面と当接することによって位置決めを可能にする部分ある。一方、左右一対の位置決めブロック１３３も、これらを一組として左右方向に関する位置決め機能を発揮する。位置決めブロック１３３は、凸状部材として、外向きの外側面１３３ａと、その他の外側面１３３ｂと、平坦な頂面１３３ｃとを有する。このうち、僅かに傾斜した外側面１３３ａは、後述する左右の位置決め凹部１５３の内面と当接することによって位置決めを可能にする部分ある。なお、以上の位置決めブロック１３２，１３３は、可動金型２１に対して着脱可能に固定されており、劣化した場合は交換することができる。

図４（Ｂ）に示すように、固定金型４１は、複数組の位置決め凹部１５２，１５３を備える。このうち、上下一対の位置決め凹部１５２は、可動金型２１に設けられた上下一対の位置決めブロック１３２と協働して上下方向用の位置決め部材を構成する。各位置決め凹部１５２は、凹状部材として、固定金型４１の中心に向かう内側面１５２ａと、その他の内側面１５２ｂと、平坦な底面１５２ｃとを有する。このうち、僅かに傾斜した内向きの内側面１５２ａは、位置決めブロック１３２の外側面１３２ａと当接することによって位置決めを可能にする部分ある。この際、＋Ｙ側の位置決め凹部１５２は、これと嵌合する＋Ｙ側の位置決めブロック１３２に−Ｙ方向の力を与え、−Ｙ側の位置決め凹部１５２は、これと嵌合する−Ｙ側の位置決めブロック１３２に＋Ｙ方向の力を与える。一方、左右一対の位置決め凹部１５３も、可動金型２１に設けられた左右一対の位置決めブロック１３３と協働して左右方向用の位置決め部材を構成する。各位置決め凹部１５３は、凸状部材として、内向きの内側面１５３ａと、その他の内側面１５３ｂと、平坦な底面１５３ｃとを有する。このうち、僅かに傾斜した内向きの内側面１５３ａは、位置決めブロック１３３の外側面１３３ａと当接することによって位置決めを可能にする部分ある。この際、＋Ｘ側の位置決め凹部１５３は、これと嵌合する＋Ｘ側の位置決めブロック１３３に−Ｘ方向の力を与え、−Ｘ側の位置決め凹部１５３は、これと嵌合する−Ｘ側の位置決めブロック１３３に＋Ｘ方向の力を与える。なお、以上の位置決め凹部１５２，１５３は、固定金型４１に対して着脱可能に固定されており、劣化した場合は交換することができる。

位置決め凹部１５２，１５３に形成された位置決め用の内側面１５２ａ，１５３ａには、直線状に延びる誘導溝７１が形成されている。各誘導溝７１の中央には、潤滑剤の供給部６１を構成する吐出口６１ｒが形成されている。なお、誘導溝７１は、内側面１５２ａ，１５３ａに限らず、位置決め凹部１５２，１５３の内面全周にわたって例えば同じ深さ位置に環状に形成することができ、吐出口６１ｒは、誘導溝７１に沿った複数箇所に形成することができる。

位置決め凹部１５２，１５３の底面１５２ｃ，１５３ｃ近傍の底部には、潤滑剤の排出部６２を構成する排出口６２ｃが形成されている。なお、この排出口６２ｃは、一箇所に限らず複数箇所に形成することができ、例えば底面１５２ｃ，１５３ｃ等の別の位置に形成することもできる。

なお、以上の第２実施形態では、位置決めブロック１３２，１３３の外側と、位置決め凹部１５２，１５３の外側とで位置決めを行っているが、位置決めブロック１３２，１３３の内側と、位置決め凹部１５２，１５３の内側とで位置決めを行うこともできる。

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、可動金型２１と固定金型４１とは、入れ替え可能であり、固定金型４１に位置決めピン３２，３３や位置決めブロック１３２，１３３を設けることができ、可動金型２１に位置決め凹部５２，５３，１５２，１５３を設けることもできる。

また、可動金型２１と固定金型４１とは、横置きの成形装置に限らず竪型の成形装置に組み込むことができる。

（Ａ）は、第１実施形態の成形金型のうち可動金型を説明する図であり、（Ｂ）は、固定金型を説明する図である。 （Ａ）は、可動金型の側面図であり、（Ｂ）は、固定金型の側方断面図であり、（Ｃ）は、可動金型と固定金型とを型締めした状態を示す側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、型締め時における位置決めピンと位置決め凹部との動作を説明する断面図である。 （Ａ）は、第２実施形態の成形金型のうち可動金型の側面図であり、（Ｂ）は、固定金型の側方断面図である。 固定金型の型面側を説明する図である。

符号の説明

２１…可動金型、 ３１，５１…転写面、 ３２，３３…位置決めピン、 ３２ａ，３３ａ…外周面、 ４１…固定金型、 ４２ｆ…底部、 ５２，５３…位置決め凹部、 ５２ａ，５３ａ…内周面、 ５６，５７…位置決め部材、 ６１…供給部、 ６１ａ…潤滑剤供給装置、 ６１ｒ…吐出口、 ６２…排出部、 ６２ｃ…排出口、 ７１…誘導溝、 ＡＸ１…中心軸、 ＡＸ２…中心軸、 ＳＰ…空間

Claims (10)

1. 第１金型と、
   第２金型と、
   前記第１金型と前記第２金型とを型締めする際に前記第１金型と前記第２金型との位置決めを行う位置決め部材と、
   前記位置決め部材に潤滑剤を供給する供給部と、
   前記位置決め部材に供給された余剰の潤滑剤を排出する排出部と、
   を備える成形金型。
2. 前記位置決め部材は、前記第１及び第２金型の一方に固定される凸状部材と、前記第１及び第２金型の他方に固定される凹状部材とを有し、前記凸状部材と前記凹状部材とは、前記第１及び第２金型を型締めする際に互いに嵌合し、前記供給部は、前記凸状部材と前記凹状部材との当接面に潤滑剤を供給することを特徴とする請求項１記載の成形金型。
3. 前記排出部は、型締め時に前記凸状部材と前記凹状部材とに挟まれて潤滑剤が送り込まれる部分に配置される排出口を有することを特徴とする請求項２記載の成形金型。
4. 前記排出口は、前記凹状部材の底部に形成されることを特徴とする請求項３記載の成形金型。
5. 前記凹状部材は、前記凸状部材と嵌合する内面に潤滑剤を案内する溝を有することを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の成形金型。
6. 前記溝は、型締め方向に垂直な面に沿って延びることを特徴とする請求項５記載の成形金型。
7. 前記溝は、型締め時に前記凸状部材の側面側の周囲を囲むように形成されていることを特徴とする請求項６記載の成形金型。
8. 前記供給部は、前記第１金型と前記第２金型とを開閉動作させる回数に応じて前記位置決め部材に潤滑剤を供給する請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の成形金型。
9. 前記供給部は、前記第１金型と前記第２金型とが離間する型開状態となった場合における所定のタイミングで、前記位置決め部材に潤滑剤を供給する請求項８に記載の成形金型。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の成形金型を用いて、射出成形を行うことを特徴とする光学素子の成形方法。

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