JP2015120310A - 成形金型及び成形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学面の位置ずれを抑えて高精度の光学素子を成形することができ、金型の破損を防止しやすい光学素子用の成形金型及び成形方法を提供すること。【解決手段】支持部材20が、固定金型41及び可動金型42の型開き後に可動金型42に残る光学素子としてのレンズLPの離型に際して、レンズLPの側面LPsに当接することによってレンズLPを支持して離型を行うので光学面を形成する金型の可動固定間の位置関係が高精度に維持されたまま連続成形を行うことが可能となる。また、支持部材20がレンズLPの側面LPsに当接するので、レンズLPの形状を側面LPsぎりぎりまで高精度に維持することができる。【選択図】図1
Description
本発明は、光ピックアップ装置等に組み込まれる対物レンズその他の光学素子用の成形金型及び成形方法に関し、特に型開き後の光学素子を離型するための機構を有する成形金型等に関する。
光学素子の製造方法として、光学面が形成された入れ子が摺動可能であり、型開き後に入れ子がパーティングライン面より突出することで、成形品の金型からの離型を行うものがある(特許文献1参照)。この場合、光学面が先端に形成された入れ子と、レンズ周辺部に対応する周辺転写部とで金型が分割されている。
なお、光ディスクの製造方法として、下側の可動型の周辺部に段差構造を持つ環状の摺動部を設け、型開き後に周辺の摺動部を型面から突出させることで、光ディスクを離型させるものがある(特許文献2参照)。
なお、光ディスクの製造方法として、下側の可動型の周辺部に段差構造を持つ環状の摺動部を設け、型開き後に周辺の摺動部を型面から突出させることで、光ディスクを離型させるものがある(特許文献2参照)。
入れ子を摺動させる特許文献1の場合、光学面が形成された入れ子が摺動するため、可動側の光学面と固定側の光学面との間で位置ずれが生じやすい。また、入れ子が摺動する際にカジリが発生しやすく、カジリが発生した場合、入れ子が突出したままとなって型締め時に入れ子が対向する金型と衝突して高価な入れ子等に破損が生じる。
なお、周辺部に段差構造付きの摺動部を設ける特許文献2の場合、摺動部の内側に隙間が形成され、隙間に樹脂が入り込んで形状精度に影響するため、光学面を周辺まで形成することができない。また、一方の金型を構成する中央部と周辺部との位置関係を高精度に調整しなければ高精度の成形品が得られない。
なお、周辺部に段差構造付きの摺動部を設ける特許文献2の場合、摺動部の内側に隙間が形成され、隙間に樹脂が入り込んで形状精度に影響するため、光学面を周辺まで形成することができない。また、一方の金型を構成する中央部と周辺部との位置関係を高精度に調整しなければ高精度の成形品が得られない。
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、光学面の位置ずれを抑えて高精度の光学素子を成形することができ、金型の破損を防止しやすい光学素子用の成形金型及び成形方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る光学素子用の成形金型は、中央部と当該中央部の周囲に配置される周辺部とを有する光学素子の第1の光学面を含む第1の表面を成形するための成形面を有する第1の金型と、光学素子の第1の表面に対向する第2の表面を成形するための成形面を有する第2の金型と、第1及び第2の金型の型開き後に第1の金型に残る光学素子の離型に際して光学素子の第1及び第2の表面間に配置された側面に当接することによって当該光学素子を支持する支持部材とを備える。
上記成形金型では、支持部材が、第1及び第2の金型の型開き後に第1の金型に残る光学素子の離型に際して、光学素子の第1及び第2の表面間に配置された側面に当接することによって当該光学素子を支持するので、光学素子の第1の表面を成形するための成形面を有する部分(具体的にはコアロッド等)を進退させる必要がない。このため、固定側の転写部分と可動側の転写部分との位置関係が変動しにくく、光学面の位置ずれや金型の破損を防止した連続成形が可能になる。また、支持部材が光学素子の側面に当接するので、光学素子の形状を側面ぎりぎりまで高精度に維持することができる。
本発明の具体的な態様又は側面によれば、支持部材は、光学素子の側面に当接する当接部材と、当該当接部材を光学素子の側面側に付勢する弾性部材と、当接部材及び弾性部材を収容する保持部材とを有する。この場合、弾性部材によって押圧力を与えられた当接部材によって光学素子を支持することができる。
本発明の別の側面によれば、保持部材には、当接部材と弾性部材とをそれぞれ有する複数の付勢部が組付けられている。この場合、複数の付勢部によって光学素子を側面において挟むように安定した状態で支持することができる。
本発明のさらに別の側面によれば、保持部材は、第1の表面を転写によって形成するためのコア部材の周囲に配置されるとともに内面に当接部材を露出させた筒状の部材であり、型開き後にエジェクターピンによって成形面側に押し出される。この場合、エジェクターピンによって保持部材を型面の外側に向けて進退させることができ、保持部材の進退に伴って保持部材に保持された光学素子が転写面から離型される。
本発明のさらに別の側面によれば、複数の付勢部は、コア部材の周囲に一様な間隔で配置されている。これにより、光学素子の支持が均等となって、離型が容易となる。
上記目的を達成するため、本発明に係る成形方法は、中央部と当該中央部の周囲に配置される周辺部とを有する光学素子の第1の光学面を含む第1の表面を成形するための成形面を有する第1の金型と、光学素子の第1の表面に対向する第2表面を成形するための成形面を有する第2の金型とを備える光学素子用の成形金型を用いた成形方法であって、第1及び第2の金型の型開き後に第1の金型に残る光学素子の離型に際して、支持部材によって光学素子の第1及び第2の表面間に配置された側面に当接することによって当該光学素子を支持する。
上記成形方法では、第1の金型に残る光学素子の離型に際して、光学素子の第1及び第2の表面間に配置された側面に支持部材を当接させることによって当該光学素子を支持するので、光学素子の離型が確実になる。また、支持部材が光学素子の側面に当接するので、光学素子の形状を側面ぎりぎりまで高精度に維持することができる。
〔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用の成形金型とこれを用いた成形方法とについて、図面を参照しつつ説明する。
以下、本発明の第1実施形態である光学素子用の成形金型とこれを用いた成形方法とについて、図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、成形金型40は、固定金型41と可動金型42とを備える。固定金型41と可動金型42とをパーティング面PS1,PS2で型合わせして型締めを行うことにより、樹脂成形品MPのうち製品部分であるレンズLPを成形するための複数の型空間(不図示)と、これらに樹脂を供給するための流路空間(不図示)とが形成される。
固定金型41は、パーティング面PS1を有するとともに型空間及び流路空間を形成する型板51と、型板51を背後から支持する取付板53とを備える。
固定金型41の型板51は、スプルー部51aと、ランナー凹部58bと、ゲート凹部58cと、レンズ凹部58dとを備える。スプルー部51aは、溶融樹脂の入り口であり、ランナー凹部58bやゲート凹部58cは、溶融樹脂の流路空間を片側から形成する。レンズ凹部58d及びゲート凹部58cは、型板51に形成された転写部材孔51bに挿入されて固定された円柱状の転写部材55の先端に形成されている。レンズ凹部58dは、レンズLPの第1表面である光学面OS1やフランジ面F1(後に詳述する図2(B)参照)を一体的に成形するための成形面T1を有する。
可動金型42は、パーティング面PS2を有するとともに固定金型41と協働して型空間及び流路空間を形成する型板61と、型板61を背後から支持する受板62と、受板62を背後から支持する取付板63とを備える。
可動金型42の型板61は、コールドスラグ凹部68aと、ランナー凹部68bと、ゲート凹部68cと、レンズ凹部68dとを備える。ランナー凹部68bやゲート凹部68cは、溶融樹脂の流路空間を片側から形成する。レンズ凹部68dは、レンズLPの第2表面である光学面OS2やフランジ面F2(後に詳述する図2(B)参照)を一体的に成形するための成形面T2を有する。
型板61において、コールドスラグ凹部68aは、型板61に形成されたエジェクター孔61aに挿入されて軸AX方向に変位可能な円筒状のスプルーエジェクター65の先端面によって形成されている。レンズ凹部68dは、型板61に埋め込まれたコア部材であるコアロッド67の先端面と、そのまわりに設けられた環状の支持部材20の内面とによって形成される。また、ゲート凹部68cは、型板61においてコアロッド(コア部材)67のまわりに埋め込まれた筒状の周辺部材66の先端側における一部分によって形成されている。コアロッド67は、周辺部材66の中心に形成されたコア孔61cに挿入されて固定され、周辺部材66は、型板61に形成された周辺部材孔61bに挿入されて固定されている。
受板62の本体部分62aは、スプルーエジェクター65を軸AX方向に進退させるための複数のスプルー用ロッド72を挿通させるロッド孔62dと、複数のランナーエジェクターピン73をそれぞれ軸AX方向に進退させるための複数のピン孔62eと、支持部材20を軸AX方向に進退させるための複数の離型用ロッド74を挿通させる複数のロッド孔62fと有する。これらのうち、ピン孔62eやロッド孔62fは、型板61やその周辺部材66まで延びている。
受板62は、本体部分62aの背後に不図示のエジェクタープレートを収納しており、スプルー用ロッド72とランナーエジェクターピン73と離型用ロッド74とを根元側から押して軸AX方向に進退させることができる。これにより、型開き後にこれらのスプルー用ロッド72とランナーエジェクターピン73と離型用ロッド74とを固定金型41側に突き出させることで、樹脂成形品MPの各部をコールドスラグ凹部68a、ランナー凹部68b、レンズ凹部68d等から確実に離型させることができる。
図2(A)及び2(B)を参照して、可動金型42の成形面T2周辺の構造を詳細に説明する。可動金型42の型板61において、周辺部材66の先端部66aとコアロッド67の先端部67aとの間に埋め込むように、筒状の支持部材20が配置されている。支持部材20の先端側内面20qは、コアロッド67の先端面と協働してレンズ凹部68dの成形面T2を形成する。支持部材20は、固定された周辺部材66及びコアロッド67に対してコアロッド67等が延びる中心軸AX1方向(図1の軸AXに平行な方向)に相対的に変位可能となっている。このため、支持部材20の後方(紙面上では下側)には、環状の待避空間S1が形成されており、支持部材20の根元部分28の後方に広がっている。支持部材20の円筒状の内周面20fは、コアロッド67の外周面67fに近接して配置されており、支持部材20の円筒状の外周面20gは、周辺部材66の内周面66gに近接して配置されている。この結果、支持部材20は、コアロッド67と周辺部材66とに挟まれるように案内されて、中心軸AX1方向に滑らかに進退移動可能となっている。
周辺部材66は、先端部66aと本体部66bとを有し、環状の先端部66aは、筒状の本体部66bに中心を一致させて固定されている。先端部66aを外すことで、周辺部材66及びコアロッド67間に埋め込まれた支持部材20を外すこともできる。
支持部材20は、周辺部材66の本体部66bに形成されたロッド孔62fにそれぞれ通された複数の離型用ロッド74に突き押されて、周辺部材66内で摺動し先端側(つまり固定金型41側)に移動する。周辺部材66の先端部66aの内側に形成された段差66sは、支持部材20のツバ部20sを反転したような形状になっており、支持部材20の先端方向への移動が許容量以上となることを防止している。
支持部材20は、離型後にレンズLPの側面LPsを周囲からそれぞれ押圧して支持する複数の付勢部21と、これら付勢部21を保持して中心軸AX1方向に進退移動する保持部材23とを備える。付勢部21は、図示の例では保持部材23内に合計7個組み込まれている。各付勢部21は、レンズLPの側面LPsに当接する当接部材21aと、当接部材21aをレンズLPの側面LPsに付勢する弾性部材21bとを有する。当接部材21aは、例えば金属製の球体で形成され、弾性部材21bは、金属製のコイルバネで形成されている。保持部材23は、内周面20fに略均等な間隔で付勢部21の当接部材21aを露出させた筒状の部材である。保持部材23は、複数の付勢部21を収納するため、複数の円柱状の収納空間S2を有する。これらの収納空間S2は、中心軸AX1に垂直に延びており、中心軸AX1のまわりに放射状に形成されている。これにより、付勢部21の弾性部材21bを中心軸AX1に向けて付勢することができ、レンズLPの側面LPsを周に沿った各点で垂直方向から押圧することができる。なお、保持部材23の周囲には、コイルバネ等である戻しバネ66jが配置されており、支持部材20を根元側に付勢している。
図2(A)、3等に示すように、保持部材23は、全体として筒状であるが、中心軸AX1に沿って延びるスリット状の隙間23gを有している。隙間23gには、周辺部材66のうちゲート凹部68cを形成する突起66hが嵌合する。突起66hによって保持部材23の中心軸AX1のまわりの回転が防止される。保持部材23は、内側部分23aと外側部分23bとを備える。内側部分23aには、収納空間S2に対応する貫通孔23jが形成されている。各貫通孔23jには、付勢部21として、当接部材21a及び弾性部材21bが一組で挿入される。外側部分23bは、内側部分23aの外周を囲むものであり、付勢部21を収納した貫通孔23jを外側から覆う。内側部分23aと外側部分23bとは、不図示の締結具によって互いに固定されている。
成形金型40によって形成されるレンズLPは、中央部1aと当該中央部1aの周囲に配置される周辺部1bとを有する。中央部1aは光学面OS1,OS2を有し、周辺部1bはフランジ面F1,F2を有する。レンズLPは、例えば光ピックアップ装置用の対物レンズであり、具体的にはBD(blu-ray disc)、DVD(digital versatile disc)等用の波長の光束に対してNA0.85等の規格を満たすレンズである。レンズLPは、上記対物レンズに限らず、撮像装置用の撮像レンズを構成する1枚以上のレンズのうち1つとすることができる。
以下、図1等に示す成形金型40を用いた成形方法について説明する。成形金型40を構成する金型41,42は、予め成形に適する温度まで加熱されている。
まず、図4(A)に示すように、固定金型41と可動金型42とをパーティング面PS1,PS2で接触するまで互いに近接させて両金型41,42を必要な圧力で締め付ける型締めを行う。次に、不図示の射出装置を動作させて、型締めされた両金型41,42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。この際、不図示の金型温度調節機により、キャビティCV等に供給された溶融樹脂が緩やかに冷却され、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。これにより、レンズLPのうち成形面T1を反転した第1表面(具体的には、光学面OS1及びフランジ面F1)と側面LPsとが形成され、成形面T2を反転した第2表面(具体的には、光学面OS2及びフランジ面F2)が形成される。
次に、可動金型42を後退させて、固定金型41と可動金型42とを離間させる型開きを行う。この結果、樹脂成形品MPすなわちレンズLP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、可動金型42に付随して設けたエジェクター駆動機構(不図示)を動作させ、離型用ロッド74のほか、スプルー用ロッド72とランナーエジェクターピン73とを固定金型41側に前進させる。
このような前進によって、図4(B)に示すように、レンズLP等を含む樹脂成形品MPの突き出しが行われる。つまり、樹脂成形品MPのうちレンズLPは、離型用ロッド74に押されて前進する支持部材20に付随して固定金型41側に押され、可動金型42からレンズLPが離型される。この際、レンズLPは、その側面LPsを支持部材20に支持されているだけであり、コアロッド67側に多少ずれて相対的に後退する。この結果、レンズLPの側面LPsは、複数の付勢部21によって周囲から支持された状態となる。なお、ランナーエジェクターピン73の長さと離型用ロッド74の長さとを適宜調節することによって、レンズLPの側面LPsを支持部材20の付勢部21に支持させることが容易となる。
このような前進によって、図4(B)に示すように、レンズLP等を含む樹脂成形品MPの突き出しが行われる。つまり、樹脂成形品MPのうちレンズLPは、離型用ロッド74に押されて前進する支持部材20に付随して固定金型41側に押され、可動金型42からレンズLPが離型される。この際、レンズLPは、その側面LPsを支持部材20に支持されているだけであり、コアロッド67側に多少ずれて相対的に後退する。この結果、レンズLPの側面LPsは、複数の付勢部21によって周囲から支持された状態となる。なお、ランナーエジェクターピン73の長さと離型用ロッド74の長さとを適宜調節することによって、レンズLPの側面LPsを支持部材20の付勢部21に支持させることが容易となる。
その後は、樹脂成形品MPの中央から固定金型41側に突起するスプルー部を不図示の取出し装置に把持させ、離型用ロッド74を後退させることで、これに押し出されていた支持部材20は、戻しバネ66jの反発力によって周辺部材66の先端部66a内に引っ込むように後退し定位置に戻る。この結果、樹脂成形品MPのレンズLPを支持部材20から取り外すことができる。その後は、可動金型42から完全に分離した樹脂成形品MPを上述した取出し装置によって成形金型40外に搬出することができる。
上記実施形態成形金型では、支持部材20が、固定金型41及び可動金型42の型開き後に可動金型42に残る光学素子としてのレンズLPの離型に際して、レンズLPの側面LPsに当接することによってレンズLPを支持するので、コアロッド67を進退させる必要がない。このため、固定側の成形面T1と可動側の成形面T2との位置関係が変動しにくく、光学面OS1,OS2の位置ずれや金型の破損を防止した連続成形が可能になる。また、支持部材20がレンズLPの側面LPsに当接するので、レンズLPの形状を側面LPsぎりぎりまで高精度に維持することができる。なお、レンズLPの光学面OS2やフランジ面F2が一体的に成形されるため、転写面の配置関係の調整作業が容易となり、設計上の制約も少なくすることができる。さらに、レンズLPの側面LPsを支持してコアロッド67からの離型が可能なため、レンズLPにエジェクター突出用のスペースを設ける必要が無く、レンズLPの小径化が可能である。
〔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。第2実施形態に係る成形金型等は、第1実施形態の成形金型等を支持部材の形状に関して変形したものであり、特に説明しない事項は、第1実施形態と同様であるものとする。
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。第2実施形態に係る成形金型等は、第1実施形態の成形金型等を支持部材の形状に関して変形したものであり、特に説明しない事項は、第1実施形態と同様であるものとする。
図5に示すように、第2実施形態に係る成形金型では、支持部材220の根元部分28に設けられたツバ部220sの下側にテーパー面220tが設けられている。周辺部材66の本体部66bには、ツバ部220sを受ける突起261uが設けられている。ツバ部220sのテーパー面220tは、突起261uのテーパー面261tに当接し、支持部材220の中心軸をコアロッド67等の中心軸AX1に簡易かつ精密に一致させることができる。
〔第3実施形態〕
以下、第3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。第3実施形態に係る成形金型等は、第1実施形態の成形金型等を支持部材の形状に関して変形したものであり、特に説明しない事項は、第1実施形態と同様であるものとする。
以下、第3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。第3実施形態に係る成形金型等は、第1実施形態の成形金型等を支持部材の形状に関して変形したものであり、特に説明しない事項は、第1実施形態と同様であるものとする。
図6に示すように、第3実施形態に係る成形金型では、支持部材320の保持部材323に設けられて付勢部21を収容する貫通孔323jが、中心軸AX1に垂直ではなく、中心軸AX1に垂直な方向に対して後端側で下側に角度θだけ傾斜して延びている。弾性部材21bの根元側は、貫通孔323jの底に固定された断面三角の部材23mによって支持されている。本実施形態の場合、レンズLPの側面LPsを周に沿った各点で斜め下方向から中央上向きに押圧することができる。本実施形態の場合、支持部材320からのレンズLPの離型が比較的容易になる。
〔第4実施形態〕
以下、第4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。第4実施形態に係る成形金型等は、第1実施形態の成形金型等を支持部材の形状に関して変形したものであり、特に説明しない事項は、第1実施形態と同様であるものとする。
以下、第4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。第4実施形態に係る成形金型等は、第1実施形態の成形金型等を支持部材の形状に関して変形したものであり、特に説明しない事項は、第1実施形態と同様であるものとする。
図7に示すように、第4実施形態に係る成形金型では、支持部材20の先端側内面20qは、コアロッド67の根元側(紙面下側)に狭まるようなテーパー面となっている。先端側内面20qの傾きは、中心軸AX1に対して数°程度であり、小さなものとなっている。この場合、支持部材20によるレンズLPの支持を安定化させることができる。
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、上記実施形態において、固定金型41及び可動金型42で構成される射出成形金型に設けるキャビティCVの形状は、様々な形状とすることができる。すなわち、図示の成形面T1,T2等によって形成されるキャビティCVの形状は、単なる例示であり、レンズLPその他の光学素子の用途等に応じて適宜変更することができる。
また、付勢部21を構成する当接部材21aや弾性部材21bの形状等は単なる例示であり、同様の機能の代替物に置き換えることができ、当接部材21aの突出量や突出力を適宜調整することもできる。
20…支持部材、 20q…先端側内面、 21…付勢部、 21a…当接部材、 21b…弾性部材、 23…保持部材、 23a…内側部分、 23b…外側部分、 23g…隙間、 23j…貫通孔、 40…成形金型、 41…固定金型、 42…可動金型、 51…型板、 53…取付板、 58d…レンズ凹部、 61…型板、 61a…エジェクター孔、 61b…周辺部材孔、 61c…コア孔、 62…受板、 62f…ロッド孔、 63…取付板、 66…周辺部材、 66a…先端部、 66b…本体部、 66g…内周面、 66h…突起、 67…コアロッド、 67a…先端部、 67f…外周面、 68c…ゲート凹部、 68d…レンズ凹部、 73…ランナーエジェクターピン、 74…離型用ロッド、 AX…軸、 AX1…中心軸、 CV…キャビティ、 LP…レンズ、 LPs…側面、 MP…樹脂成形品、 OS1…表面、 PS1,PS2…パーティング面、 S1…待避空間、 S2…収納空間、 T1,T2…成形面
Claims (6)
- 中央部と当該中央部の周囲に配置される周辺部とを有する光学素子の第1の光学面を含む第1の表面を成形するための成形面を有する第1の金型と、
前記光学素子の前記第1の表面に対向する第2の表面を成形するための成形面を有する第2の金型と、
前記第1及び第2の金型の型開き後に前記第1の金型に残る前記光学素子の離型に際して前記光学素子の前記第1及び第2の表面間に配置された側面に当接することによって当該光学素子を支持する支持部材と
を備えることを特徴とする光学素子用の成形金型。 - 前記支持部材は、前記光学素子の前記側面に当接する当接部材と、当該当接部材を前記光学素子の前記側面側に付勢する弾性部材と、前記当接部材及び前記弾性部材を収容する保持部材とを有することを特徴とする請求項1に記載の光学素子用の成形金型。
- 前記保持部材には、前記当接部材と前記弾性部材とをそれぞれ有する複数の付勢部が組付けられていることを特徴とする請求項2に記載の光学素子用の成形金型。
- 前記保持部材は、前記第1の表面を転写によって形成するためのコア部材の周囲に配置されるとともに内面に前記当接部材を露出させた筒状の部材であり、型開き後にエジェクターピンによって前記成形面側に押し出されることを特徴とする請求項2及び3のいずれか一項に記載の光学素子用の成形金型。
- 前記複数の付勢部は、前記コア部材の周囲に一様な間隔で配置されていることを特徴とする請求項4に記載の光学素子用の成形金型。
- 中央部と当該中央部の周囲に配置される周辺部とを有する光学素子の第1の光学面を含む第1の表面を成形するための成形面を有する第1の金型と、前記光学素子の前記第1の表面に対向する第2表面を成形するための成形面を有する第2の金型とを備える光学素子用の成形金型を用いた成形方法であって、
前記第1及び第2の金型の型開き後に前記第1の金型に残る前記光学素子の離型に際して、支持部材によって前記光学素子の前記第1及び第2の表面間に配置された側面に当接することによって当該光学素子を支持することを特徴とする成形方法。
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2013
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