JP2010083025A - 光学素子の製造方法及び光学素子成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】光学面の変形を抑えつつ、成形金型からの離型を確実に行うことができる光学素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】樹脂成形品ＭＰのレンズＯＬの突き出し工程において、圧縮された気体を可動金型４２の先端面先端に設けられた開口７３から流出させることにより、レンズＯＬを可動金型４２から容易に突き出すことができる。気体を収容する気体圧縮室７１が、可動金型４２のコア型６２内部に設けられているため、気体圧縮室７１内の気体の温度と可動金型４２の温度とが正確に等しい状態となり、圧縮した気体とレンズＯＬとの温度差が低減し、温度差に起因するレンズＯＬの変形を防ぐことができる。これにより、可動金型４２からレンズＯＬを精度よく離型することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ等の光学素子の製造方法及びかかる製造方法に用いられる光学素子成形金型に関する。

光学素子の製造方法として、第１の金型と第２の金型とによって形成されたキャビティ内に樹脂を射出し成形した後に、第２の金型を後退させる型開きを行うとともに、第２の金型の外部に設けた空気供給装置から成形品突き出し用の気体を送り出す手法を用い、第２の金型に残った成形品の光学機能部を第１の金型側に押し出すことにより、第２の金型から成形品を離型させるものが存在する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−４４１２４号公報

しかしながら、特許文献１のような方法において、外部から送られる気体の温度は、金型温度と近似的に同じであっても、これを正確に同じにすることは非常に困難である。そのため、金型から流出した気体の温度と成形品の温度との間に温度差があることに起因して成形品が変形するおそれがある。

また、通常、気体が圧縮され、金型から押し出されるとき、気体が流れる部分の体積に応じて突き出しに使用される気体の最小限の量が決まる。特許文献１のように金型外部から気体を送り出す場合、気体が流れる部分の体積は成形品を突き出すのに必要な量以上となると考えられる。そのため、気体を成形品に吹き付け過ぎることとなり、成形品の歪み等の不良を引き出す可能性がある。

また、特許文献１の金型は、光学面に相当する成形面近傍で通気孔を構成する２つの金型部材が一部接している構成となっていることから、成形品の光学面が変形するおそれがある。

そこで、本発明は、光学面の変形を抑えつつ、成形金型からの離型を確実に行うことができる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記光学素子の製造方法の実施に適する光学素子成形金型を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、第１金型と第２金型とで構成される一対の金型で光学素子を成形する第１工程と、第１金型と第２金型とを離間することにより、第１金型から光学素子を離型する第２工程と、第２金型の内部に設けられた気体圧縮室に収容された気体を圧縮し、第２金型内に設けられた流路を介して第２金型の先端に設けられた開口から圧縮された気体を流出させることにより、第２金型から光学素子を突き出し離型する第３工程と、を備える。

上記製造方法によれば、第３工程において、圧縮された気体を第２金型の先端に設けられた開口から流出させることにより、成形した光学素子を第２金型から容易に突き出すことができる。ここで、離型に使用される気体の全容量を少なくとも収容する気体圧縮室が、第２金型内部に設けられているため、気体圧縮室内の気体の温度と第２金型の温度とが正確に等しい状態となり、圧縮した気体と光学素子との温度差が低減し、温度差に起因する光学素子の変形を防ぐことができる。また、転写面に近接する第２金型の内部に気体圧縮室を設けることにより、気体圧縮室を省スペースとすることができ、気体圧縮室内の少ない気体を圧縮することにより光学素子に当たる気体を最小限に抑えることができる。これにより、第２金型から光学素子を精度よく離型することができる。

本発明の具体的な態様又は観点では、第２金型の先端は、光学素子の光学面を形成するための光学面成形面と、光学素子のフランジ面を形成するためのフランジ面成形面とを有し、開口は、フランジ面成形面に設けられている。この場合、フランジ面成形面に開口を設けることにより、成形された光学素子の光学面にバリ等が発生することを防ぐことができる。これにより、高精度な光学面を有する光学素子（例えば、プラスチックレンズ）を作製することができる。

本発明の別の態様では、第２金型は、光学面成形面とフランジ面成形面の少なくとも一部とを有するコア型と、コア型を固定する外周型とを備える。この場合、コア型を外周型に固定することにより、個別に作製された両金型の配置関係を安定して維持することができる。これにより、形状のばらつきの小さい、高精度な光学素子を作製することができる。また、例えば、コマ収差の影響の少ない光学素子を作製することができる。

本発明のさらに別の態様では、コア型は、外周型の内周部と離間して設けられており、開口は、コア型と外周型との隙間として形成されている。この場合、コア型と外周型との隙間を開口とすることにより、金型に穴を開けることなく開口を形成することができる。

本発明のさらに別の態様では、第２金型の先端は、光学素子の光学面を形成するための光学面成形面と、光学素子のフランジ面を形成するためのフランジ面成形面とを有し、開口は、光学素子の中心部に対応する光学面成形面に設けられている。この場合、光学素子の中心部に対応する光学面成形面に開口を設けることにより、光学素子をバランス良く突き出すことができ、光学素子の光学特性への影響を少なくすることができる。

本発明のさらに別の態様では、第３工程において、気体圧縮室内の気体の温度は、第２金型の温度に等しい。この場合、気体圧縮室内の気体の温度と成形した光学素子の温度との差が低減し、光学素子が変形し、歪みが発生することを防ぐことができる。

本発明のさらに別の態様では、第２金型は、気体圧縮室内の気体を圧縮する気体圧縮機構の少なくとも一部を内蔵する。この場合、第２金型内に気体圧縮機構の少なくとも一部を内蔵させることにより、気体圧縮機構をコンパクトにすることができる。

本発明のさらに別の態様では、気体圧縮機構は、気体圧縮室内で移動する可動部材と、気体圧縮室内で可動部材と気体圧縮室の内壁の一部との間に挟持されて伸縮可能なバネとを有する。この場合、可動部材をバネに抗して動作させることにより、気体圧縮室内の気体を効率よく圧縮することができる。なお、可動部材を放すと、可動部材はバネによって元の位置に復帰する。

本発明のさらに別の態様では、第３工程において、気体圧縮機構は、電気制御により動作する。この場合、気体の圧縮に対する突き出しの時間差と、第２金型から光学素子を取り出すタイミングとを調整することができる。

本発明のさらに別の態様では、気体圧縮機構は、エジェクトピンをさらに有し、エジェクトピンは、第３工程において、前進した状態で可動部材に設けた通気孔をシールする。この場合、通気孔を設けた可動部材をエジェクトピンでシールすることにより、気体圧縮室内の気体を簡易に効率よく圧縮することができる。また、エジェクトピンを後退させてエジェクトピンと可動部材とを離間させることにより、容易に気体圧縮室を開放することができる。

本発明のさらに別の態様では、第３工程において、気体圧縮機構は、エジェクトピンの進退駆動により動作し、エジェクトピンが前進したときに気体を押し出す。この場合、エジェクトピンを駆動することにより、気体圧縮室内を圧縮又は開放することができる。

本発明のさらに別の態様では、第１工程において、一対の金型で形成されるキャビティ内に樹脂を注入することにより、光学素子の成形を行う。

本発明のさらに別の態様では、第１金型は、固定金型であり、第２金型は、可動金型であることを特徴とする。この場合、可動金型側にコア型や気体圧縮機構等が組み込まれることになる。

本発明のさらに別の態様では、光学素子は、光ピックアップ装置用の対物レンズであることを特徴とする。この場合、本発明の光学素子の製造方法により、レンズ形状の変形及びコマ収差の発生や変動を抑えた高性能のレンズを提供することができる。特に、高性能の光ピックアップ用の対物レンズ、具体的には３８０〜４２０ｎｍのレーザ光を用い像側開口数ＮＡ０．７５以上の高ＮＡレンズ（具体的には、例えばブルーレイディスク（ＢＤ；Ｂｌｕ‐Ｒａｙ Ｄｉｓｃ）の記録又は再生に少なくとも使用される対物レンズ）において、従来型の可動によりコア金型等を突き出す方法では光学性能劣化が生じ易いという問題があるが、これを効果的に防止することが可能となる。

本発明に係る光学素子成形金型は、一対の金型により光学素子を成形する光学素子成形金型であって、一方の金型内に、気体を収容及び圧縮するための気体圧縮室と、圧縮させた気体を流出させるための開口と、気体圧縮室と開口とを連通させる流路と、を有する。

上記光学素子成形金型によれば、圧縮された気体を開口から流出させることにより、成形した光学素子を第２金型から容易に突き出すことができる。気体を収容する気体圧縮室が、第２金型内部に設けられているため、気体圧縮室内の気体の温度と第２金型の温度とが簡易な手法で正確に等しい状態となり、圧縮した気体と光学素子との温度差が低減し、温度差に起因する光学素子の変形を防ぐことができる。以上のように、本発明の光学素子成形金型を用いることにより、高ＮＡの対物レンズ等を効率よく製造することができる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態である光学素子成形金型と光学素子の製造方法とについて、図面を参照しつつ説明する。

図１は、固定金型と可動金型とで構成される光学素子成形金型の構造を説明する側断面図であり、図２は、図１のＰ１部分の拡大断面図である。また、図３は、図１の金型によって射出成形されるレンズの側面図である。

固定金型４１と可動金型４２とは、パーティングラインＰＬを境として開閉可能になっている。両金型４１，４２に挟まれた空間であるキャビティＣＶは、成形品である光学素子としてのレンズＯＬ（図３等参照）の形状に対応するものとなっている。レンズＯＬは、プラスチック製で、光学的機能を有する光学的機能部としての中心部ＯＬａと、中心部ＯＬａから外径方向に延在する環状のフランジ部ＯＬｂとを備える。このレンズＯＬは、光ピックアップ装置用の対物レンズであり、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤに対して互換可能で、ＢＤ用の波長の光束に対してＮＡ０．８５を満たすレンズである。

固定金型４１は、固定側の入れ子としてのコア型５２と、固定側の入れ子を支持して一体に固定することを可能とした構造を有する外周型５１と、外周型５１及びコア型５２を一体に固定する取付板５３とを備える。

外周型５１は、パーティングラインＰＬを形成する端面５１ａを有する。また、外周型５１の先端には、キャビティＣＶを画成するためのフランジ面成形面５６ｂが形成されている（図２参照）。このフランジ面成形面５６ｂは、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂのフランジ面Ｆ１、すなわち一方の環状端面を成形する転写面である。また、外周型５１内部には、コア型５２を挿入支持する円柱状の貫通孔であるコア挿通孔５５が形成されている。

コア型５２は、コア挿通孔５５に嵌合可能な円筒状の外周側面を有しており、コア型５２の先端には、キャビティＣＶを画成するための光学面成形面５６ａが設けられている。この光学面成形面５６ａは、凹面であり、レンズＯＬの中心部ＯＬａの一方の光学面Ｓａを成形する転写面である。

可動金型４２は、可動側の入れ子としてのコア型６２と、可動側の入れ子を支持し、かつ一体に固定することを可能とした構造を有する外周型６１と、外周型６１及びコア型６２を一体に固定する取付板６３と、コア型６２内に設けた気体圧縮室７１中の気体を圧縮させるための気体圧縮機構７２と、気体圧縮機構７２で圧縮させた気体圧縮室７１中の気体をキャビティＣＶ側へ流出させるための開口７３とを備える（図１及び図２参照）。この可動金型４２は、軸ＡＸに沿って移動可能になっており、固定金型４１に対して開閉動作する。

外周型６１は、パーティングラインＰＬを形成する端面６１ａを有する。また、外周型６１内部には、コア型６２を挿入支持するためのコア挿通孔６５が形成されている。ここで、コア挿通孔６５は、同軸で径を変化させた段差を有し、可動金型４２の先端側で先細りに加工された貫通孔である。外周型６１の先端には、キャビティＣＶを画成するためのフランジ面成形面６６ｂ及びフランジ側面成形面６６ｃが形成されている（図２参照）。フランジ面成形面６６ｂは、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂのフランジ面Ｆ２の外縁、すなわち一方の環状端面の外縁を成形する転写面である。また、フランジ側面成形面６６ｃは、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂのフランジ側面Ｆ３、すなわち環状外周面を成形する転写面である。

コア型６２は、コア挿通孔６５に根元側で嵌合するように挿入可能であり、同軸で径を変化させた段差を有し、コア型６２の先端側で先細りの外周側面を有しており、コア型６２の先端には、キャビティＣＶを画成するための光学面成形面６６ａとフランジ面成形面６６ｄとが設けられている（図２参照）。光学面成形面６６ａは、凹面であり、レンズＯＬの中心部ＯＬａの一方の光学面Ｓｂを成形する転写面である。また、フランジ面成形面６６ｄは、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂのフランジ面Ｆ２の内縁側、すなわち一方の環状端面の内縁側を成形する転写面である。

コア型６２の先端側の外周側面６２ｃは、外周型６１の先端側の内周側面６１ｃと微小な一定間隔をおいて離間して設けられており、この離間した部分の先端部は、後述する気体圧縮室７１から圧縮された気体が流出する環状のスリットである開口７３となっている。この開口７３は、コア型６２の周囲に一様に延在する環状のスリットとして形成されている。開口７３は、気体よりも粘度の高い樹脂が外周型６１とコア型６２との間（後述する流路７４ａ）内に入り込まない程度のスリット幅（例えば、３〜２５μｍ）となっている。

可動金型４２の先端付近では、外周型６１とコア型６２とを組み込んだ際に流路７４ａに相当する筒状の空間が形成される。流路７４ａは、開口７３から軸ＡＸ方向に一定距離、開口７３と同じ形状及び大きさ、つまり同じスリット幅で延びており、その後、気体圧縮室７１側に向かって半径方向の隙間幅が除々に広くなっている。

コア型６２の中心部には、気体圧縮室７１と、この気体圧縮室７１から延びる流路７４ｂとが同軸上に連結して形成されている。また、コア型６２の先端側の小径部には、軸心の流路７４ｂと周囲の流路７４ａとを連結するため、軸ＡＸに直交する方向に延びる２つの通路７４ｃが形成されている。

コア型６２の段差部とコア挿通孔６５の段差部との間には、環状のＯ−リング６７が設けられており、可動金型４２内部においてコア型６２と外周型６１とが密閉された状態となっている。つまり、Ｏ−リング６７を用いたシールにより、流路７４ａの気体が可動金型４２の裏面側に漏れ出すことを防止している。Ｏ−リング６７は、例えばゴム等の弾性部材で形成されている。

なお、図面では省略しているが、コア型６２の根元側端面と取付板６３前面との間にはスペーサを介在させることができる。これにより、コア型６２の光学面成形面６６ａと、これに対向するコア型５２の光学面成形面５６ａとの間隔を精密に調整できるようになっている。

気体圧縮室７１は、可動金型４２の内部、具体的には、コア型６２の内部に設けられて軸ＡＸに沿って延びる円筒状の空間である。気体圧縮室７１の内部には、成形されたレンズＯＬを突き出すための気体が収納されている。気体圧縮室７１内に一定時間以上保持された気体の温度は、可動金型４２、特にコア型６２の温度と略等しくなっている。

気体圧縮室７１の後方端には入口７１ｂが設けられ、前方端には出口７１ｃが設けられている。後方の入口７１ｂは、非圧縮時において開口しており、圧縮時にエジェクトピン７２ｄにより塞がれ、密閉状態となる。なお、気体圧縮室７１内の体積（気体が流れる部分の体積に相当）は、レンズＯＬを可動金型４２から離型可能な量であり、例えばキャビティＣＶのうちパーティングラインＰＬから可動金型４２側の空間の体積の３００〜４００倍程度が好ましい。

気体圧縮機構７２は、可動部材７２ａとバネ７２ｂとバネ支持部材７２ｃとエジェクトピン７２ｄとで構成される。上記構成のうち可動部材７２ａとバネ７２ｂとバネ支持部材７２ｃは、気体圧縮室７１内に設けられており、エジェクトピン７２ｄは、軸ＡＸに沿って気体圧縮室７１の内外に進退可能に設置されている。

可動部材７２ａは、気体圧縮室７１の入口７１ｂを部分的に封止する部材であり、バネ７２ｂ及びエジェクトピン７２ｄの動作に伴って気体圧縮室７１内を摺動可能となっている。可動部材７２ａは、円筒形の弾性部材であり、その外周が気体圧縮室７１の内壁と密着して略同径となっている。可動部材７２ａの中心部には軸ＡＸに沿って延びる通気孔ａ１が形成されており、通気孔ａ１の直径はエジェクトピン７２ｄの直径より小さくなっている。

バネ７２ｂは、一方の端部が気体圧縮室７１の出口７１ｃの周囲に固定され、他方の端部がバネ支持部材７２ｃに固定されている。バネ７２ｂは、気体圧縮室７１の内径よりも小さいコイル径を有しており、可動部材７２ａのストロークに対応させて気体圧縮室７１内で伸縮可能な程度の長さとなっている。つまり、バネ７２ｂは、エジェクトピン７２ｄの前進駆動により、軸ＡＸに沿って必要距離だけ収縮する。一方、バネ７２ｂは、エジェクトピン７２ｄの後退により、除々に伸長し、定常状態（図１に示す状態）に戻る。なお、可動部材７２ａのストロークは、気体圧縮室７１内の気体の圧縮率を与え、開口７３から流出させる気体の量を与える。

バネ支持部材７２ｃは、図１のＢ側の凹部ｂ１でバネ７２ｂを保持し、図１のＡ側で可動部材７２ａの凹部ｂ２に固定されている。バネ支持部材７２ｃの中心部には通気孔ａ２が軸ＡＸに沿って可動部材７２ａと同心に形成されている。なお、バネ支持部材７２ｃは、Ｏ−リング６７よりも硬い材料で形成されている。

エジェクトピン７２ｄは、気体圧縮室７１の入口７１ｂ付近に設けられている。エジェクトピン７２ｄの直径は、気体圧縮室７１の内径より小さく、可動部材７２ａの通気孔ａ１の直径よりも大きいものとなっている。

エジェクトピン７２ｄは、後述する図４のエジェクタ４５により動作され、固定金型４１側（Ｂ側）に前進したり反対側（Ａ側）に後退させたりすることができる。エジェクトピン７２ｄは、気体圧縮時において軸ＡＸに沿って前進し、定常状態の可動部材７２ａの表面にエジェクトピン７２ｄの先端面ｃ１が密着して通気孔ａ１を塞ぎ、気体圧縮室７１内を密閉状態にする。一方、エジェクトピン７２ｄは、開放時において軸ＡＸに沿って後退し、定常状態で後退を停止した可動部材７２ａの表面から先端面ｃ１が離れて通気孔ａ１を開放し、気体圧縮室７１内を開放状態にする。

図４は、本実施形態の製造方法を実施するための成形装置を説明する正面図である。図示の成形装置１００は、射出成形を行って樹脂成形品ＭＰを作製する本体部分である射出成形機１０と、射出成形機１０から樹脂成形品ＭＰを取り出す付属部分である取出し装置２０と、成形装置１００を構成する各部の動作を統括的に制御する制御装置３０とを備える。

射出成形機１０は、可動盤１１と、固定盤１２と、型締め盤１３と、開閉駆動装置１５と、射出装置１６とを備える。射出成形機１０は、可動盤１１と固定盤１２との間に可動金型４２と固定金型４１とを挟持して両金型４１，４２を型締めすることにより成形を可能にする。

可動盤１１は、スライドガイド１５ａによって固定盤１２に対して進退移動可能に支持されている。可動盤１１は、可動金型４２を着脱可能に支持している。可動盤１１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より図１のエジェクトピン７２ｄを動作させ、気体圧縮室７１内の気体を圧縮させ、圧縮されて適度の圧力状態の気体を開口７３から流出させる。これにより、可動金型４２内の樹脂成形品ＭＰのレンズＯＬを固定金型４１側に押し出すことができ、取出し装置２０による移送を可能にする。また、エジェクタ４５は、可動金型４２内の樹脂成形品ＭＰの不図示のランナを、エジェクトピン７２ｄに連動してメカニカルに動作する不図示のエジェクトピンによって固定金型４１側に押し出す。なお、樹脂成形品ＭＰは、図３に示すレンズＯＬを複数備えるものであり、これら複数のレンズＯＬは、成形時に付随して形成されるスプルやランナ（不図示）を介して互いに連結されている。

固定盤１２は、可動盤１１に対向して支持フレーム１４の中央に固定されており、取出し装置２０をその上部に支持する。固定盤１２は、固定金型４１を着脱可能に支持している。なお、固定盤１２は、タイバーを介して型締め盤１３に固定されており、成形時の型締めの圧力に耐え得るようになっている。

型締め盤１３は、支持フレーム１４の端部に固定されている。型締め盤１３は、型締めに際して、開閉駆動装置１５の動力伝達部１５ｄを介して可動盤１１をその背後から支持する。

開閉駆動装置１５は、スライドガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエータ１５ｅとを備える。スライドガイド１５ａは、可動盤１１を支持して固定盤１２に対する進退方向に関する滑らかな往復移動を可能にしている。動力伝達部１５ｄは、制御装置３０の制御下で動作するアクチュエータ１５ｅからの駆動力を受けて伸縮する。これにより、型締め盤１３に対して可動盤１１が近接したり離間したり自在に進退移動し、結果的に、可動盤１１と固定盤１２とを互いに近接・離間して固定金型４１と可動金型４２との型締め及び型開きを行う。

射出装置１６は、シリンダ１６ａ、原料貯留部１６ｂ、スクリュ駆動部１６ｃ等を備える。射出装置１６は、制御装置３０の制御下で適当なタイミングで動作するものであり、樹脂射出ノズル１６ｄから温度制御された状態で溶融樹脂を射出することができる。射出装置１６は、固定金型４１と可動金型４２とを型締めした状態で、固定金型４１に設けたスプルの開口に樹脂射出ノズル１６ｄを接触させ、キャビティＣＶ（図１参照）に連通する流路空間に対してシリンダ１６ａ中の溶融樹脂を所望のタイミングで供給することができる。

取出し装置２０は、樹脂成形品ＭＰを把持することができるハンド２１と、ハンド２１を３次元的に移動させる３次元駆動装置２２とを備える。取出し装置２０は、制御装置３０の制御下で適当なタイミングで動作するものであり、固定金型４１と可動金型４２とを離間させて型開きした後に、可動金型４２に残る樹脂成形品ＭＰを把持して外部に搬出する役割を有する。

制御装置３０は、開閉制御部３１と、射出装置制御部３２と、エジェクタ制御部３３と、取出し装置制御部３４とを備える。開閉制御部３１は、アクチュエータ１５ｅを動作させることによって両金型４１，４２の型締めや型開きを可能にする。射出装置制御部３２は、スクリュ駆動部１６ｃ等を動作させることによって両金型４１，４２間に形成されたキャビティＣＶ中に所望の圧力で樹脂を注入させる。エジェクタ制御部３３は、エジェクタ４５を動作させることによって型開き時に可動金型４２に残る樹脂成形品ＭＰを、圧縮気体と機械機構とによって可動金型４２内から押し出させる。取出し装置制御部３４は、取出し装置２０を動作させることによって型開き及び離型後に可動金型４２に残る樹脂成形品ＭＰを把持して射出成形機１０外に搬出させる。

金型温度調節機４６は、両金型４１，４２中に形成されているジャケット（不図示）に温度制御された熱媒体を循環させる。これにより、成形時に両金型４１，４２の温度を適切な温度に保つことができる。この際、両金型４１，４２に埋め込まれた温度センサ（不図示）によって両金型４１，４２の温度を監視することもできる。

図５は、図４に示す成形装置１００の動作を概念的に説明するフローチャートである。まず、金型温度調節機４６により、両金型４１，４２を成形に適する温度まで加熱する（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、例えば射出装置１６から供給される溶融樹脂のガラス転移温度よりも５０℃低い温度以上であって同ガラス転移温度よりも１０℃高い温度以下に加熱保持した状態とする。

次に、開閉駆動装置１５を動作させ、可動盤１１を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、固定金型４１と可動金型４２とが接触する型当たり位置まで可動盤１１が固定盤１２側に移動して型閉じが完了し、開閉駆動装置１５の閉動作を更に継続することにより、固定金型４１と可動金型４２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）。

次に、射出成形機１０において、射出装置１６を動作させて、型締めされた固定金型４１と可動金型４２との間のキャビティＣＶ中に、必要な圧力で溶融樹脂を注入する射出を行わせる（ステップＳ１３）。そして、射出成形機１０は、キャビティＣＶ中の樹脂圧を保つ。

溶融樹脂をキャビティＣＶに導入した後は、図６（Ａ）に示すように、キャビティＣＶ中の溶融樹脂が放熱によって徐々に冷却されるので、かかる冷却にともなって溶融樹脂が固化し成形が完了するのを待つ（ステップＳ１４）。

次に、射出成形機１０において、図６（Ｂ）に示すように、開閉駆動装置１５を動作させて、可動盤１１を後退させる型開きが行われる（ステップＳ１５）。これに伴って、可動金型４２が後退し、固定金型４１と可動金型４２とが離間する。この結果、樹脂成形品ＭＰすなわちレンズＯＬ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。

次に、射出成形機１０において、図６（Ｃ）に示すように、エジェクタ４５を動作させて、気体圧縮機構７２による樹脂成形品ＭＰの突き出しを行わせる（ステップＳ１６）。具体的には、エジェクトピン７２ｄの前進により気体圧縮室７１内の気体を圧縮させ、圧縮させた気体を流路７４ｂと通路７４ｃと流路７４ａとを介し開口７３から流出させて、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂを軸ＡＸに沿ってバランス良く押し出す。この結果、樹脂成形品ＭＰのうちレンズＯＬが、圧縮された気体により固定金型４１側に押し出されて、レンズＯＬ延いては樹脂成形品ＭＰが可動金型４２から離型される。この際、レンズＯＬのフランジ面Ｆ２に圧縮された気体がバランス良く当たるため、レンズＯＬが軸ＡＸに沿って傾かないで押し出され、レンズＯＬの光学面Ｓｂが変形されることなく精密な形状に維持される。なお、樹脂成形品ＭＰのスプル部分等は、連動して行われるメカニカルな突き出しによって可動金型４２から離型される。

最後に、取出し装置２０を動作させて、圧縮された気体によって突き出された樹脂成形品ＭＰの適所をハンド２１で把持して外部に搬出する（ステップＳ１７）。

以上説明した第１実施形態の光学素子成形金型及び製造方法によれば、樹脂成形品ＭＰのレンズＯＬの突き出し工程において、圧縮された気体を可動金型４２の先端に設けられた開口７３から流出させることにより、レンズＯＬを可動金型４２から容易に突き出すことができる。気体を収容する気体圧縮室７１が、可動金型４２のコア型６２内部に設けられているため、気体圧縮室７１内の気体の温度と可動金型４２の温度とが正確に等しい状態となり、圧縮した気体とレンズＯＬとの温度差が低減し、温度差に起因するレンズＯＬの変形を防ぐことができる。また、転写面に近接するコア型６２の内部に気体圧縮室７１を設けることにより、気体圧縮室７１を省スペースとすることができ、気体圧縮室７１内の少ない気体を圧縮することによりレンズＯＬに当たる気体を最小限に抑えることができる。これにより、可動金型４２からレンズＯＬを精度よく離型することができる。

また、フランジ面成形面６６ｄ上に開口７３を設けることにより、レンズＯＬの光学面Ｓｂにバリ等が発生することを防ぐことができる。これにより、高精度な光学面Ｓｂを有するレンズＯＬを作製することができる。

また、コア型６２を外周型６１に固定することにより、個別に作製された両金型６１，６２の配置関係を安定して維持することができる。これにより、形状のばらつきの小さい、高精度なレンズＯＬを作製することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る光学素子成形金型と光学素子の製造方法とについて説明する。なお、第２実施形態に係る成形金型や製造方法は、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７は、本実施形態における固定金型４１及び可動金型４２の部分拡大断面図であり、型閉じ及び型締め状態を示している。

可動金型４２は、可動側の入れ子としてのコア型６２と、可動側の入れ子を支持し、かつ一体に固定することを可能とした構造を有する外周型６１と、外周型６１及びコア型６２を一体に固定する取付板（不図示）と、コア型６２内に設けた気体圧縮室（不図示）中の気体を圧縮させるための気体圧縮機構（不図示）と、気体圧縮機構で圧縮させた気体圧縮室中の気体をキャビティＣＶ側へ流出させるための開口７３とを備える。なお、コア型６２の先端側の外周側面６２ｃは、外周型６１の先端側の内周側面６１ｃと密着しており、樹脂が外周型６１とコア型６２との間に入り込まないようになっている。

外周型６１の先端には、キャビティＣＶを画成するためのフランジ側面成形面６６ｃが形成されている。フランジ側面成形面６６ｃは、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂのフランジ側面Ｆ３、すなわち環状外周面を成形する転写面である（図３参照）。

一方、コア型６２の先端には、キャビティＣＶを画成するための光学面成形面６６ａとフランジ面成形面１６６ｄとが設けられている。光学面成形面６６ａは、凹面であり、レンズＯＬの中心部ＯＬａの一方の光学面Ｓｂを成形する転写面である（図３参照）。また、フランジ面成形面１６６ｄは、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂのフランジ面Ｆ２、すなわち一方の環状端面を成形する転写面である（図３参照）。

本実施形態において、開口７３及び流路１７４ａは、コア型６２の先端側内部に形成されている。具体的には、開口７３は、光学面成形面６６ａの中心部分に形成されており、流路１７４ａは、開口７３から延びて気体圧縮室の出口に連通している。

開口７３の形状は、円形であり、樹脂がコア型６２内に入り込まない程度の大きさとなっている。

流路１７４ａは、筒状の空間であり、開口７３から軸ＡＸ方向に一定距離、開口７３と同じ形状及び大きさ、つまり同じ径で延びており、その後、気体圧縮室側に向かって半径方向の隙間径が除々に広くなっている。

以上説明した第２実施形態の光学素子成形金型及び製造方法によれば、レンズＯＬの中心部に対応する光学面成形面６６ａに開口７３を設けることにより、レンズＯＬをバランス良く突き出すことができ、レンズＯＬの光学特性への影響を少なくすることができる。

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、図２等に示す流路７４ａ，７４ｂ，１７４ａ、通路７４ｃの形状は、単なる例示であり、樹脂が入り込まない形状であればよく、図８に示すような形状でもよい。

また、上記実施形態において、開口７３は、コア型６２の周囲に環状に形成されているとしたが、図９に示すように、フランジ面成形面６６ｄ上にその円周に沿って複数の孔状の開口７３を設けるようにしてもよい。なお、開口７３の形状及び大きさは、気体圧縮室７１の体積や気体の必要圧力等により決まるものであり、図２、図７、図９等に示す開口７３の形状及び大きさは単なる例示である。

また、上記実施形態において、エジェクトピン７２ｄの動作は進退速度や時間等が一様である必要はなく、開口７３の形状等やレンズＯＬの離型のタイミングや圧力のかけ方等に応じて適宜変則的な動作をさせてもよい。例えば、モータの動作タイミングや速度を変える等の電気制御によりエジェクトピン７２ｄの動作を例えば段階的に変化させる。これにより、気体の圧縮に対する突き出しの時間差と、可動金型４２からレンズＯＬを取り出すタイミングとを調整することができる。また、加圧工程の圧力変動パターンを変化させることもできる。

また、上記実施形態において、気体圧縮機構７２は、バネ７２ｂの伸縮による動作機構としたが、バネ７２ｂを用いずに弁等を進退させる動作機構としたり、Ｔ字のピンを用いたりしてもよい。

また、上記実施形態において、外周型６１とコア型６２との間にO−リング６７を設けたが、気体の漏れを防止するものであれば、ゴム等の弾性部材に限らず、グリス等を用いてもよい。

また、上記実施形態において、固定金型４１及び可動金型４２で構成される金型に設けるキャビティＣＶは１つに限らず、複数とすることができる。つまり、例えば外周型５１中にコア型５２を複数埋め込むことができ、これに対応させて、可動金型４２中にコア型６２を複数埋め込むことができる。この場合、両金型４１，４２を利用した１ショットの成形によって複数個のレンズＯＬを得ることができる。

また、上記実施形態において、図１等に示すコア型５２の先端側の光学面成形面５６ａの形状や、コア型６２の先端側の光学面成形面６６ａの形状は、単なる例示であり、レンズＯＬの用途等に応じて適宜変更することができる。例えば両光学面成形面５６ａ，６６ａの形状を入れ替えて可動金型４２側に曲率が大きい面が形成されたレンズを成形することもできる。

また、上記実施形態において、レンズＯＬは、プラスチック製に限らず、同様の金型４１，４２等を組み込んだ成形装置１００によってガラスレンズを製造することができる。

第１実施形態の固定金型及び可動金型の構造を説明する側断面図である。 図１の金型の一部拡大端面図である。 図１の金型によって成形されるレンズの側面図である。 図１に示す光学素子成形金型を組み込んだ成形装置を説明する正面図である。 図４の成形装置の動作を説明するフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示す光学素子成形金型における離型を説明する概念図である。 第２実施形態の固定金型及び可動金型の構造を説明する側断面図である。 図１の開口の変形例である。 図１の開口の別の変形例である。

符号の説明

１０…射出成形機、 １１…可動盤、 １２…固定盤、 １５…開閉駆動装置、 １６…射出装置、 ３０…制御装置、 ４１…固定金型、 ４２…可動金型、 ４５…エジェクタ、 ４６…金型温度調節機、 ５１，６１…外周型、 ５２，６２…コア型、 ５６ｂ，６６ｂ，６６ｄ，１６６ｄ…フランジ面成形面、 ６６ｃ…フランジ側面成形面、 ５６ａ，６６ａ…光学面成形面、 ７１…気体圧縮室、 ７２…気体圧縮機構、 ７２ａ…可動部材、 ７２ｂ…バネ、 ７２ｃ…バネ支持部材、 ７２ｄ…エジェクトピン、 ７３…開口、 ７４ａ，７４ｂ，１７４ａ…流路、 ７４ｃ…通路、 １００…成形装置、 ＡＸ…軸、 ＣＶ…キャビティ、 Ｆ１，Ｆ２…フランジ面、 Ｆ３…フランジ側面、 Ｓａ，Ｓｂ…光学面、 ＭＰ…樹脂成形品、 ＯＬ…レンズ、 ＰＬ…パーティングライン

Claims (24)

1. 第１金型と第２金型とで構成される一対の金型で光学素子を成形する第１工程と、
   前記第１金型と前記第２金型とを離間することにより、前記第１金型から前記光学素子を離型する第２工程と、
   前記第２金型の内部に設けられた気体圧縮室に収容された気体を圧縮し、前記第２金型内に設けられた流路を介して前記第２金型の先端に設けられた開口から圧縮された気体を流出させることにより、前記第２金型から前記光学素子を突き出し離型する第３工程と、
   を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記第２金型の先端は、前記光学素子の光学面を形成するための光学面成形面と、前記光学素子のフランジ面を形成するためのフランジ面成形面とを有し、
   前記開口は、前記フランジ面成形面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記第２金型は、前記光学面成形面と前記フランジ面成形面の少なくとも一部とを有するコア型と、前記コア型を固定する外周型とを備えることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記コア型は、前記外周型の内周部と離間して設けられており、
   前記開口は、前記コア型と前記外周型との隙間として形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記第２金型の先端は、前記光学素子の光学面を形成するための光学面成形面と、前記光学素子のフランジ面を形成するためのフランジ面成形面とを有し、
   前記開口は、前記光学素子の中心部に対応する前記光学面成形面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記第３工程において、前記気体圧縮室内の気体の温度は、前記第２金型の温度に等しい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光学素子の製造方法。
7. 前記第２金型は、前記気体圧縮室内の気体を圧縮する気体圧縮機構の少なくとも一部を内蔵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光学素子の製造方法。
8. 前記気体圧縮機構は、前記気体圧縮室内で移動する可動部材と、前記気体圧縮室内で前記可動部材と前記気体圧縮室の内壁の一部との間に挟持されて伸縮可能なバネとを有することを特徴とする請求項７に記載の光学素子の製造方法。
9. 前記第３工程において、前記気体圧縮機構は、電気制御により動作することを特徴とする請求項７及び請求項８のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
10. 前記気体圧縮機構は、エジェクトピンをさらに有し、
    前記エジェクトピンは、前記第３工程において、前進した状態で前記可動部材に設けた通気孔をシールすることを特徴とする請求項８及び請求項９のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
11. 前記第３工程において、前記気体圧縮機構は、前記エジェクトピンの進退駆動により動作し、前記エジェクトピンが前進したときに気体を押し出すことを特徴とする請求項１０に記載の光学素子の製造方法。
12. 前記第１工程において、前記一対の金型で形成されるキャビティ内に樹脂を注入することにより、前記光学素子の成形を行うことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
13. 前記第１金型は、固定金型であり、前記第２金型は、可動金型であることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
14. 前記光学素子は、光ピックアップ装置用の対物レンズであることを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
15. 一対の金型により光学素子を成形する光学素子成形金型であって、
    一方の金型内に、気体を収容及び圧縮するための気体圧縮室と、圧縮させた気体を流出させるための開口と、前記気体圧縮室と前記開口とを連通させる流路と、を有することを特徴とする光学素子成形金型。
16. 前記第２金型の先端は、前記光学素子の光学面を形成するための光学面成形面と、前記光学素子のフランジ面を形成するためのフランジ面成形面とを有し、
    前記開口は、前記フランジ面成形面に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の光学素子成形金型。
17. 前記第２金型は、前記光学面成形面と前記フランジ面成形面の少なくとも一部とを有するコア型と、前記コア型を固定する外周型とを備えることを特徴とする請求項１６に記載の光学素子成形金型。
18. 前記コア型は、前記外周型の内周部と離間して設けられており、
    前記開口は、前記コア型と前記外周型との隙間として形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の光学素子成形金型。
19. 前記第２金型の先端は、前記光学素子の光学面を形成するための光学面成形面と、前記光学素子のフランジ面を形成するためのフランジ面成形面とを有し、
    前記開口は、前記光学素子の中心部に対応する前記光学面成形面に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の光学素子成形金型。
20. 前記気体圧縮室内の気体の温度は、前記第２金型の温度に等しいことを特徴とする請求項１５から請求項１９までのいずれか一項に記載の光学素子成形金型。
21. 前記第２金型は、前記気体圧縮室内の気体を圧縮する気体圧縮機構の少なくとも一部を内蔵することを特徴とする請求項１５から請求項２０までのいずれか一項に記載の光学素子成形金型。
22. 前記気体圧縮機構は、前記気体圧縮室内で移動する可動部材と、前記気体圧縮室内で前記可動部材と前記気体圧縮室の内壁の一部との間に挟持されて伸縮可能なバネとを有することを特徴とする請求項２１に記載の光学素子成形金型。
23. 前記第１金型は、固定金型であり、前記第２金型は、可動金型であることを特徴とする請求項１５から請求項２２までのいずれか一項に記載の光学素子成形金型。
24. 前記光学素子は、光ピックアップ装置用の対物レンズであることを特徴とする請求項１５から請求項２３までのいずれか一項に記載の光学素子成形金型。

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