JP6264113B2 - 光学素子用の成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子等を射出成形するための光学素子用の成形金型に関する。

射出成形装置により光学素子等の成形品を製造することが行われている。一般的に、射出成形装置では、固定側の金型と可動側の金型とによって構成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出し、金型内で冷却固化させて光学素子を成形する。ここで、金型内に温度分布があると、成形品の光学性能にばらつきが生じるおそれがある。

金型内の温度調整を図る成形装置として、型空間としてのキャビティを形成する型部分に電熱変換素子を有する装置がある（特許文献１参照）。

また、金型内の温度調整を図る別の成形装置として、金型内に形成したスプルー、ランナー、ゲート、及びキャビティ（冷却部位）の周りに配設した温調配管の内径を、スプルー、ランナー、ゲート、及びキャビティのそれぞれの断面積に応じて異ならせた装置がある（特許文献２参照）。

また、金属板からカップ体を成形する技術ではあるが、冷水又は温水を循環させることによってシームレス缶製造装置の金型（ダイス、皺押え具及びポンチ）の温度制御を行う方法において、冷却水調整槽に戻す前の導管の冷却水の温度を検出し、この検出値に基づいて供給する冷水又は温水の水量を調整する方法がある（特許文献３参照）。

しかしながら、特許文献１の装置では、キャビティ毎に電熱変換素子を設ける必要があるため、コストが高くなる。また、特許文献２の装置では、冷却部位の断面積に対応させて温調配管の内径を変化させており、同じ断面積を有するキャビティ間の温度調整については言及していない。そのため、キャビティ間で温度差が生じた場合に、その温度差を解消することが難しい。また、特許文献３の方法についても、循環させる冷水又は温水の水量を調整し熱媒体の温度を変化させるだけでは、キャビティ間の温度差を解消することが難しい。

国際公開公報０８／２６４５６号 特開平１１−１０４７６５号公報 特開２００９−６１６７７号公報

本発明は、成形金型内の温度調整用配管の温度分布に起因するキャビティ間の温度差を解消することができ、高精度な光学素子を成形することができる光学素子用の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用の成形金型は、第１金型と第２金型とを備え、第１及び第２金型の少なくとも一方は、第１金型と第２金型とが対向する面に複数の光学素子を成形する複数の光学転写面と、第１及び第２金型の内部に熱媒体が通る温度調整用配管とを有し、温度調整用配管は、第１及び第２金型の少なくとも一方の型板と受板との間に対向するように設けられた一対の溝の組み合わせによって形成され、温度調整用配管は、連結口を介して隣接する配管を繋いだ分割型の流路であり、流路内には隔壁は設けられており、第１及び第２金型の型面に沿って流路内の熱媒体の流れが対称的であり、温度調整用配管は、複数の光学転写面のうち成形時に温度が相対的に低くなる傾向にある部分に対応する第１の配管部分の断面積が、温度が相対的に高くなる傾向にある部分に対応する第２の配管部分の断面積よりも小さい。

上記光学素子用の成形金型では、温度調整用配管の断面積が、断面積が略一定とした場合における成形時の各光学転写面の温度分布に応じて、かかる温度分布を補償するように異なることにより、光学転写面間の温度差を低減することができる。例えば、温度調整用配管の断面積が略一定の場合において、複数の光学転写面のうち成形時に温度が相対的に低くなる傾向にある部分が生じる。この温度が相対的に低くなる傾向にある部分を第１の配管部分として、この第１の配管部分の断面積を小さくすることで、小さくしない場合よりも第１の配管部分の温度が高くなる。これにより、第１及び第２金型の光学転写面間で形成されるキャビティ間の温度差を解消することができる。そのため、多数個取りの光学素子の製造においても高精度な光学素子を成形することができる。また、温度調整用配管の断面積を調整することにより成形金型の温度調整をすることができるため、別途ヒーターや追加の配管を設ける必要がない。
また、温度調整用配管が連結口を介して隣接する配管を繋いだ分割型の流路であることにより、温度調整用配管を簡易な構造とすることができる。

本発明の別の側面では、第１の配管部分は、熱媒体の流れを制限する阻止部材を有する。この場合、第１の配管部分の断面積を阻止部材の大きさに応じて所望の面積に調整することができ、成形金型の温度を簡単に調整することができる。

本発明のさらに別の側面では、阻止部材は、第１の配管部分の横断面においてダム状又は環状に突起する。

本発明のさらに別の側面では、阻止部材は、着脱可能である。

本発明のさらに別の側面では、第２の配管部分における熱媒体の流れは層流であり、第１の配管部分における熱媒体の流れは乱流である。第１の配管部分で乱流が発生することにより、温度が相対的に高かった層流との温度差が解消する。

本発明のさらに別の側面では、温度調整用配管に設けられる熱媒体の注入口の数は、光学転写面の数よりも少ない。このように、温度調整用配管の構造を単純にするため注入口の数を減らしたときにもキャビティ間の温度差を解消することができる。

本発明のさらに別の側面では、温度調整用配管は、複数の光学転写面を結ぶ線の周辺に沿って配置されている。この場合、光学転写面を効率良くかつ均一に加熱することができる。

本発明のさらに別の側面では、温度調整用配管は、第１金型と第２金型とが対向する面から見て円環形状を有する。
本発明のさらに別の側面では、流路内の熱媒体の流れは、温度調整用配管に設けられる熱媒体の注入口を結ぶ線のまわりに対称である。

第１実施形態に係る光学素子用の成形金型を組み込んだ成形装置を説明する概念図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、成形金型を説明する側方断面図である。 （Ａ）は、第１金型のうち受板の端面から見た温度調整用配管及びその周辺を説明する図であり、（Ｂ）は、第２金型のうち受板の端面から見た温度調整用配管及びその周辺を説明する図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、温度調整用配管の断面構造を説明する図であり、（Ｅ）及び（Ｆ）は、温度調整用配管内の熱媒体の流れを説明する図である。 （Ａ）は、斜め方向から見た温度調整用配管を説明する概念図であり、（Ｂ）は、温度調整用配管の熱媒体の流れに垂直な方向における部分拡大斜視断面図であり、（Ｃ）は、温度調整用配管の熱媒体の流れに平行な方向における部分拡大断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第３実施形態の成形金型を説明する図であり、（Ａ）は、第１金型のうち受板の端面から見た温度調整用配管及びその周辺を説明する図であり、（Ｂ）は、第２金型のうち受板の端面から見た温度調整用配管及びその周辺を説明する図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、温度調整用配管の断面構造を説明する図であり、（Ｅ）及び（Ｆ）は、温度調整用配管内の熱媒体の流れを説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施例及び比較例における温度測定位置を説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施例及び比較例における温度測定位置と温度差との関係を説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、別の比較例における温度測定位置と温度差との関係を説明する図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る光学素子用の成形金型について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、成形装置１００は、射出成形を行って成形品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から成形品ＭＰを取り出す付属部分である取出装置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、主に横型の成形機であり、成形金型４０と、固定盤１１と、可動盤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には、これに付随して金型温度調節機４７、減圧装置（不図示）等も設けられている。射出成形機１０は、固定盤１１と可動盤１２との間に成形金型４０を構成する第１金型４１と第２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成形を可能にする。

固定盤１１は、可動盤１２に対向して支持フレーム１４の略中央に固定され、取出装置２０をその上部に支持する。固定盤１１の内側１１ａは、可動盤１２の内側１２ａに対向しており、第１金型４１を着脱可能に支持している。固定盤１１には、後述するノズル１６ｄを通す開口１１ｂが形成されている。なお、固定盤１１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。

可動盤１２は、リニアガイド１５ａによって固定盤１１に対して進退移動可能に支持されている。可動盤１２の内側１２ａは、固定盤１１の内側１１ａに対向しており、第２金型４２を着脱可能に支持している。なお、可動盤１２には、エジェクター駆動部４５が組み込まれている。このエジェクター駆動部４５は、第２金型４２内の成形品ＭＰを離型するために第１金型４１側に押し出すためのものである。

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１２をその背後から支持する。

開閉駆動装置１５は、リニアガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエーター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、制御装置３０の制御下で動作するアクチュエーター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１２が近接したり離間したり自在に進退移動する。結果的に、固定盤１１と可動盤１２とを互いに近接又は離間させることができ、第１金型４１と第２金型４２との型締め又は型開きを行うことができる。

射出装置１６は、シリンダー１６ａ、原料貯留部１６ｂ、スクリュー駆動部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、樹脂射出用のノズル１６ｄから温度制御された状態で溶融樹脂（被射出溶融物）を射出することができる。射出装置１６は、第１金型４１と第２金型４２とを型締めした状態において、固定盤１１の開口１１ｂを介して後述するスプルー口部６５（図２（Ｂ）参照）にノズル１６ｄを接触させることにより、後述する流路空間ＦＣ（図２（Ｂ）参照）に対してシリンダー１６ａ中の溶融樹脂を所望のタイミング及び圧力で射出・供給することができる。

射出成形機１０に付随して設けられた金型温度調節機４７は、両金型４１，４２中に設けた流路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。

取出装置２０は、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、第１金型４１と第２金型４２とを離間させて型開きした後に、第２金型４２に残る成形品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、エジェクター制御部３３と、取出装置制御部３４とを備える。開閉制御部３１は、アクチュエーター１５ｅを動作させることによって両金型４１，４２の型閉じ、型締め、型開き等を可能にする。射出装置制御部３２は、スクリュー駆動部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中に所望の圧力で溶融樹脂を注入させる。エジェクター制御部３３は、エジェクター駆動部４５を動作させることによって型開き時に第２金型４２に残る成形品ＭＰを第２金型４２内から押し出させて離型を行わせる。取出装置制御部３４は、取出装置２０を動作させることによって型開き及び離型後に第２金型４２に残る成形品ＭＰを把持して射出成形機１０外に搬出させる。

以下、成形金型４０について詳しく説明する。図２（Ａ）等に示すように、成形金型４０のうち可動側の第２金型４２は、ＡＢ方向に往復移動可能になっている。この第２金型４２を固定側の第１金型４１に向けて移動させ、両金型４１，４２を型合わせ面すなわちパーティング面ＰＳ１，ＰＳ２で型合わせして型締めすることにより、図２（Ｂ）に示すように、光学素子を成形するためのキャビティＣＶと、これに溶融樹脂を供給するための流路である流路空間ＦＣとが形成される。

第１金型４１は、固定金型であり、内側すなわちパーティング面ＰＳ１側に配置される金型部分６０と、外側すなわち図１の固定盤１１側に配置される取付板６４とを備える。このうち、金型部分６０は、複数の部分に分割された分割構造を有するものとなっている。金型部分６０は、型板６０ａと受板６０ｂとを有する。金型部分６０において、型板６０ａ及び受板６０ｂはボルト等で互いに固定されている。

金型部分６０のうち型板６０ａは、分割された部分として、型本体としてのコア部６２と、型本体を囲む周辺部６３とを有する。型板６０ａのうち周辺部６３は、金属製の板状の部材であり、複数のコア部６２を挿入する複数のコア保持口６１ａと、外部からの溶融樹脂を内部に供給するためのスプルー連結口６１ｂとを備える。各コア保持口６１ａには、コア部６２が挿入されており、コア部６２の先端面は、光学素子の光学機能部を形成するための光学転写面６１ｅとなっている。

受板６０ｂは、金属製の板状の部材であり、型板６０ａと取付板６４との間に配置され、型板６０ａを背後から支持している。受板６０ｂは、型板６０ａと同様に、外部からの溶融樹脂を内部に供給するためのスプルー連結口６１ｃを備える。

金型部分６０の内部には、成形時に成形金型４０の温度を適切な温度に保つため、熱媒体を流通させる温度調整用配管６６ａ、温度監視用の温度計（不図示）等が形成されている。温度調整用配管６６ａ等は、金型温度調節機４７に接続される。熱媒体には、例えば油や水が用いられる。

温度調整用配管６６ａは、型板６０ａと受板６０ｂとの間に対向するように設けられた一対の溝の組み合わせによって形成されている。図３（Ａ）に示すように、温度調整用配管６６ａは、複数の光学転写面６１ｅを結ぶ閉じた線ＳＴの周辺に沿って光学転写面６１ｅを囲むように配置されている。そのため、温度調整用配管６６ａは、光学転写面６１ｅを効率良くかつ均一に加熱するようになっている。温度調整用配管６６ａは、第１金型４１と第２金型４２とが対向する面（図２（Ａ）等に示すパーティング面ＰＳ１）から見て円環形状を有する。本実施形態の温度調整用配管６６ａは、分割二重型の流路となっている。具体的には、図４（Ａ）〜４（Ｃ）に示すように、型板６０ａと受板６０ｂとの間であって温度調整用配管６６ａとその周囲とに亘って延び、温度調整用配管６６ａを流路に沿って２分する仕切りＢＫが設けられている。温度調整用配管６６ａは、隣接する表側配管ＨＰ１と奥側配管ＨＰ２とを連結口６６ｅ，６６ｇ（図３（Ａ）等参照）を介して繋いだ２重構造となっている。つまり、温度調整用配管６６ａは、型板６０ａ側の第１流路ＦＰ１に対応する表側配管ＨＰ１と、受板６０ｂ側の第２流路ＦＰ２に対応する奥側配管ＨＰ２とで構成されている。図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、温度調整用配管６６ａは、第１金型４１の型板６０ａ側の上方及び下方であって連結口６６ｅ，６６ｇに隣接して、熱媒体を流路内に流入させる注入口６６ｃ，６６ｄをそれぞれ有している。また、温度調整用配管６６ａは、第１金型４１の受板６０ｂ側の上方及び下方であって連結口６６ｅ，６６ｇに隣接して、熱媒体を流路内から流出させる出口６６ｆ，６６ｈをそれぞれ有している。注入口６６ｃ，６６ｄ及び出口６６ｆ，６６ｈと、これらにそれぞれ隣接する連結口６６ｅ，６６ｇとの間には、第１及び第２流路ＦＰ１，ＦＰ２内を隔てる隔壁ＷＡが設けられている。このように隔壁ＷＡによって第１及び第２流路ＦＰ１，ＦＰ２を２分することで、温度調整用配管６６ａには２つの循環路が形成される。隣接する表側配管ＨＰ１及び奥側配管ＨＰ２を連結口６６ｅ，６６ｇで繋いで隔壁ＷＡで仕切るだけであるため、温度調整用配管６６ａは簡易な構造となっている。注入口６６ｃ，６６ｄの数は、光学転写面６１ｅの数よりも少なくなっている。つまり、熱媒体の注入口６６ｃ，６６ｄは、光学転写面６１ｅ毎に設けられていなくてもよい。このように、温度調整用配管６６ａの構造を単純にするため注入口６６ｃ，６６ｄの数を減らしたときにもキャビティＣＶ間の温度差を解消することができる。

温度調整用配管６６ａは、全体としては一様な流路断面を有しているが、複数の光学転写面６１ｅのうち成形時に温度が相対的に低くなる傾向にある部分に対応する第１の配管部分Ｐ１の断面積が、温度が相対的に高くなる傾向にある部分に対応する第２の配管部分Ｐ２の断面積よりも局所的に小さくなっている。すなわち、複数の光学転写面６１ｅに沿って配置された温度調整用配管６６ａにおいて、第２の配管部分Ｐ２で断面積は一様ではあるが、例えば光学転写面６１ｅに近い位置にある第１の配管部分Ｐ１では断面積の大きさが一定又は同一ではない。具体的には、図４（Ｂ）及び４（Ｃ）等に示すように、第１の配管部分Ｐ１は、熱媒体の流れを制限する阻止部材６７を有しており、第２の配管部分Ｐ２よりも内径が細くなっている。阻止部材６７は、着脱可能であり、第１の配管部分Ｐ１の断面積を阻止部材６７の大きさに応じて所望の面積に調整することができる。これにより、成形金型４０の温度を簡単に調整することができる。ここで、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す領域ＡＲの部分拡大斜視断面図である。図４（Ｂ）に示すように、阻止部材６７は、第１の配管部分Ｐ１の横断面においてダム状に突起している。阻止部材６７は、第１の配管部分Ｐ１の流路に垂直な方向（熱媒体の流れに垂直な方向）の断面において四角形状を有する。本実施形態において、阻止部材６７は、環状に配置された第１流路ＦＰ１において対向する２か所に埋め込むように固定されている。阻止部材６７は、第１流路ＦＰ１の断面積の約２５％を塞ぐ程度の大きさを有する。型板６０ａには、阻止部材６７を嵌め込む溝（不図示）が形成されている。阻止部材６７は、この溝に圧入されて型板６０ａに取り付けられる。溝は、型板６０ａの温度調整用配管６６ａに沿った適所に形成することができ、阻止部材６７の位置や数を適宜変更することができる。図３（Ａ）等に示すように、本実施形態において、阻止部材６７は、第１金型４１の上方（Ｃ方向）にある天側と下方（Ｄ方向）にある地側との中間部分であって第１の配管部分Ｐ１に配置されている。阻止部材６７の位置は、光学転写面６１ｅの温度差によって決まる。阻止部材６７を取り付ける前において、温度調整用配管６６ａの断面積は、略一定となっている。断面積が略一定な状態において、第１金型４１を加熱すると、光学転写面６１ｅ間において、温度差が生じる傾向にある。第１の配管部分Ｐ１の位置は、阻止部材６７を取り付ける前の各光学転写面６１ｅの温度が相対的に低くなる部分となる。本実施形態のような円環構造の温度調整用配管６６ａでは、２つの注入口６６ｃ，６６ｄの中間部分（ＣＤ方向に垂直な方向）が相対的に温度が低くなる傾向にある。よって、注入口６６ｃ，６６ｄの中間部分を第１の配管部分Ｐ１として、阻止部材６７が配置される。内径が相対的に細い第１の配管部分Ｐ１における熱媒体の流れは乱流となり、第２の配管部分Ｐ２における熱媒体の流れは層流となる。第１の配管部分Ｐ１における乱流の発生により、第１の配管部分Ｐ１の温度を効率的に上昇させることができ、温度が相対的に高かった第２の配管部分Ｐ２との温度差が解消する。

以下、温度調整用配管６６ａ内の熱媒体の流れについて説明する。図３（Ｅ）において、模式的に第２流路ＦＰ２を第１流路ＦＰ１の外側に記載しているが、実際には対向している。図３（Ｃ）〜３（Ｅ）に示すように、熱媒体は、第１金型４１の上方（Ｃ方向）にある天側（鉛直上方）の注入口６６ｃと、下方（Ｄ方向）にある地側（鉛直下方）の注入口６６ｄとから流入する。第１金型４１の天側の注入口６６ｃから流入した熱媒体は、第１流路ＦＰ１内を時計回りに流れて、第１金型４１の地側の連結口６６ｅを通過し、第２流路ＦＰ２に流入する（実線）。その後、熱媒体は、第２流路ＦＰ２内を時計回りに流れて、第１金型４１の天側の出口６６ｆから流出する（破線）。他方、第１金型４１の地側の注入口６６ｄから流入した熱媒体は、第１流路ＦＰ１内を時計回りに流れて、第１金型４１の天側の連結口６６ｇを通過し、第２流路ＦＰ２に流入する（一点鎖線）。その後、熱媒体は、第２流路ＦＰ２内を時計回りに流れて、第１金型４１の地側の出口６６ｈから流出する（二点鎖線）。

図２（Ａ）に戻って、取付板６４は、金属製の板状の部材であり、金型部分６０を背後から支持している。取付板６４は、金型部分６０の周辺部６３及び受板６０ｂに設けたスプルー連結口６１ｂ，６１ｃを延長するように接続されたスプルー連結口６４ｂを有する。スプルー連結口６４ｂの根元側には、射出装置１６のノズル１６ｄの先端部を接触させるスプルー口部６５が形成されている。

第２金型４２は、可動金型であり、内側すなわちパーティング面ＰＳ２側に配置される金型部分７０と、外側すなわち図１の可動盤１２側に配置される取付板７４と、取付板７４に埋め込むように形成されたエジェクター部材７５とを備える。このうち、金型部分７０は、複数の部分に分割された分割構造を有するものとなっている。金型部分７０は、型板７０ａと受板７０ｂとを有する。金型部分７０において、型板７０ａ及び受板７０ｂはボルト等で互いに固定されている。

金型部分７０のうち型板７０ａは、分割された部分として、型本体としてのコア部７２と、型本体を囲む周辺部７３とを有する。型板７０ａのうち周辺部７３は、金属製の板状の部材であり、複数のコア部７２を挿入する複数のコア保持口７１ａと、スプルー連結口６１ｂに対向するコールドスラグ７１ｂとを備える。各コア保持口７１ａには、コア部７２が挿入されており、コア部７２の先端面は、光学素子の光学機能部を形成するための光学転写面７１ｅとなっている。周辺部７３には、エジェクター部材７５を構成するエジェクターピン７５ａを通すピン挿通口７１ｇも形成されている。

受板７０ｂは、金属製の板状の部材であり、型板７０ａと取付板７４との間に配置され、型板７０ａを背後から支持している。受板７０ｂは、エジェクター部材７５を構成するエジェクターピン７５ａを通すピン挿通口７１ｈ，７１ｉを備える。

金型部分７０の内部には、第１金型４１と同様に、成形時に成形金型４０の温度を適切な温度に保つため、熱媒体を流通させる温度調整用配管７６ａ、温度監視用の温度計（不図示）等が形成されている。温度調整用配管７６ａ等は、金型温度調節機４７に接続される。以下、金型部分７０は、第１金型４１の金型部分６０と同様の構成であるため、適宜説明を省略する。

温度調整用配管７６ａは、型板７０ａと受板７０ｂとの間に対向するように設けられた一対の溝の組み合わせによって形成されている。図３（Ｂ）に示すように、温度調整用配管７６ａは、複数の光学転写面７１ｅを結ぶ閉じた線ＳＴの周辺に沿って光学転写面７１ｅを囲むように配置されている。温度調整用配管７６ａは、第１金型４１と第２金型４２とが対向する面（図２（Ａ）等に示すパーティング面ＰＳ２）から見て円環形状を有する。本実施形態の温度調整用配管７６ａは、第１金型４１の温度調整用配管６６ａと同様に、分割二重型の流路となっている。具体的には、温度調整用配管７６ａは、隣接する表側配管ＨＰ１と奥側配管ＨＰ２とを連結口７６ｅ，７６ｇ（図３（Ｆ）等参照）を介して繋いだ２重構造となっている。つまり、温度調整用配管７６ａは、型板７０ａ側の第１流路ＦＰ１に対応する表側配管ＨＰ１と、受板７０ｂ側の第２流路ＦＰ２に対応する奥側配管ＨＰ２とで構成されている。図３（Ｂ）に示すように、温度調整用配管７６ａは、第２金型４２の型板７０ａ側の上方及び下方であって連結口７６ｅ，７６ｇに隣接して、熱媒体を流路内に流入させる注入口７６ｃ，７６ｄをそれぞれ有している。また、温度調整用配管７６ａは、第２金型４２の受板７０ｂ側の上方及び下方であって連結口７６ｅ，７６ｇに隣接して、熱媒体を流路内から流出させる出口７６ｆ，７６ｈをそれぞれ有している。注入口７６ｃ，７６ｄ及び出口７６ｆ，７６ｈと、これらにそれぞれ隣接する連結口７６ｅ，７６ｇとの間には、第１及び第２流路ＦＰ１，ＦＰ２内を隔てる隔壁ＷＡが設けられている。このように隔壁ＷＡによって第１及び第２流路ＦＰ１，ＦＰ２を２分することで、第１金型４１又は金型部分６０の場合と同様に、温度調整用配管７６ａには２つの循環路が形成される。

温度調整用配管７６ａは、全体としては一様な流路断面を有しているが、複数の光学転写面７１ｅのうち成形時に温度が相対的に低くなる傾向にある部分に対応する第１の配管部分Ｐ１の断面積が、温度が相対的に高くなる傾向にある部分に対応する第２の配管部分Ｐ２の断面積よりも局所的に小さくなっている。具体的には、第１の配管部分Ｐ１は、熱媒体の流れを制限する阻止部材７７を有しており、第２の配管部分Ｐ２よりも内径が細くなっている。本実施形態において、阻止部材７７は、環状に配置された第１流路ＦＰ１において対向する２か所に埋め込むように固定されている。型板７０ａには、阻止部材７７を嵌め込む溝（不図示）が形成されている。阻止部材７７は、この溝に圧入されて型板７０ａに取り付けられる。図３（Ｂ）等に示すように、本実施形態において、阻止部材７７は、第２金型４２の上方（Ｃ方向）にある天側と下方（Ｄ方向）にある地側との中間部分の第１の配管部分Ｐ１に配置されている。第１の配管部分Ｐ１における乱流の発生により、第１の配管部分Ｐ１の温度を効率的に上昇させることができ、温度が相対的に高かった第２の配管部分Ｐ２との温度差が解消する。

以下、温度調整用配管７６ａ内の熱媒体の流れについて説明する。図３（Ｆ）に示すように、熱媒体は、第２金型４２の上方（Ｃ方向）にある天側（鉛直上方）の注入口７６ｃと、下方（Ｄ方向）にある地側（鉛直下方）の注入口７６ｄとから流入する。第２金型４２の天側の注入口７６ｃから流入した熱媒体は、第１流路ＦＰ１内を反時計回りに流れて、第２金型４２の地側の連結口７６ｅを通過し、第２流路ＦＰ２に流入する（実線）。その後、熱媒体は、第２流路ＦＰ２内を反時計回りに流れて、第２金型４２の天側の出口７６ｆから流出する（破線）。他方、第２金型４２の地側の注入口７６ｄから流入した熱媒体は、第１流路ＦＰ１内を反時計回りに流れて、第２金型４２の天側の連結口７６ｇを通過し、第２流路ＦＰ２に流入する（一点鎖線）。その後、熱媒体は、第２流路ＦＰ２内を反時計回りに流れて、第２金型４２の地側の出口７６ｈから流出する（二点鎖線）。

図２（Ａ）に戻って、取付板７４は、金属製の板状の部材であり、金型部分７０を背後から支持している。取付板７４は、エジェクター部材７５を構成するエジェクターピン７５ａ，７５ｂを通すピン挿通口７４ｇ，７４ｈを備える。

エジェクター部材７５は、エジェクターピン７５ａ，７５ｂと、エジェクター板７５ｄとを有する機械的な機構であり、図１のエジェクター駆動部４５に駆動されて動作する。エジェクターピン７５ａ，７５ｂは、エジェクター板７５ｄに連結されており、金型部分７０のピン挿通口７１ｇ，７１ｈ，７１ｉ及び取付板７４のピン挿通口７４ｇ，７４ｈ内で一括して進退移動させることができる。エジェクター部材７５を前進状態とした場合、エジェクターピン７５ａ，７５ｂが前進し、このうち中央のエジェクターピン７５ａが金型部分７０の周辺部７３に設けたコールドスラグ７１ｂの底部に突起し、他のエジェクターピン７５ｂがコア部７２を押してパーティング面ＰＳ２から突出させる。逆に、エジェクター部材７５を後退状態とした場合、エジェクターピン７５ａ，７５ｂが後退し、このうち中央のエジェクターピン７５ａが金型部分７０の周辺部７３に設けたコールドスラグ７１ｂの底部に引っ込み、エジェクターピン７５ｂが引っ込んでコア部７２の後退を許容する。なお、コア部７２は、不図示のバネ等を付随させた構造を有しており、エジェクターピン７５ａから前進させる付勢力を受けなくなった場合、後退してコア保持口７１ａの奥に収納される。

なお、第１金型４１と第２金型４２とを型締めしたとき、第１金型４１に組み込んだコア部６２の光学転写面６１ｅと、第２金型４２に組み込んだコア部７２の光学転写面７１ｅとの間に光学素子を成形するためのキャビティＣＶが形成されている。第１金型４１の金型部分６０の型面に設けた型面部分６１ｒと、第２金型４２の金型部分７０の型面に設けた型面部分７１ｒとの間にランナー空間ＲＵが形成される。ランナー空間ＲＵは、図２（Ｂ）に示す流路空間ＦＣの一部となっており、スプルー連結口６１ｂ（図２（Ａ）参照）に連通している。

以下、図１等に示す成形装置１００を用いた成形品ＭＰすなわち光学素子の製造方法について説明する。まず、成形サイクルの前段階における初期状態において、成形金型４０の温度分布を測定する。成形サイクルの前段階において、金型部分６０，７０内の温度調整用配管６６ａ，７６ａの断面積は、調整されておらず、略一定になっている。この状態で、加熱した成形金型４０の温度を測定し、光学転写面６１ｅ，７１ｅ間の温度差を測定する。得られた温度から光学転写面６１ｅ，７１ｅ間の温度差を算出し、温度が相対的に低くなる傾向にある部分に対応する配管部分を第１の配管部分Ｐ１とする。この第１の配管部分Ｐ１に阻止部材６７，７７を取り付け、第１の配管部分Ｐ１の断面積を初期状態よりも小さくする（温度調整工程）。本実施形態では、温度が比較的低くなる横方向（具体的には、天側と地側の中間部分）の断面積を小さくする。その後、成形サイクルの本段階において、金型温度調節機４７により、両金型４１，４２を成形に適する温度まで加熱する。第１の配管部分Ｐ１の断面積を狭めることにより、両金型４１，４２を加熱すると、温度調整用配管６６ａ，７６ａにおいて、熱の抵抗や圧力（乱流）が生じ、第１の配管部分Ｐ１及びその周辺の温度が上昇する。結果として、金型部分６０，７０内の温度調整用配管６６ａ，７６ａの温度分布が均一になる。

成形金型４０の温度が均一かつ安定した後、開閉駆動装置１５を動作させ、可動盤１２を前進させて型閉じを開始させる（型閉じ工程）。開閉駆動装置１５の閉動作を継続することにより、図２（Ｂ）に示すように、第１金型４１と第２金型４２とを必要な圧力で締め付ける型締めが行われる。この状態で、射出成形機１０において、射出装置１６を動作させて、型締めされた第１金型４１と第２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（射出工程）。そして、射出成形機１０は、キャビティＣＶ中の樹脂圧を保つ。なお、溶融樹脂をキャビティＣＶに導入した後は、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。次に、射出成形機１０において、開閉駆動装置１５を動作させて、可動盤１２を後退させる型開きが行われる（型開き工程）。これに伴って、第２金型４２が後退し、第１金型４１と第２金型４２とが離間する。次に、射出成形機１０において、エジェクター駆動部４５を動作させ、エジェクターピン７５ａ，７５ｂ等の前進によって、光学素子を含む成形品ＭＰの突き出しを行わせる。この結果、成形品ＭＰのうち光学素子は、第１金型４１側に押し出されて第２金型４２から離型される（離型工程）。最後に、取出装置２０を動作させて、突き出された成形品ＭＰの適所をハンド２１で把持して外部に搬出する（取出し工程）。

以上説明した光学素子用の成形金型では、温度調整用配管６６ａ，７６ａの断面積が、断面積が略一定とした場合における成形時の各光学転写面６１ｅ，７１ｅの温度分布に応じて、かかる温度分布を補償するように異なることにより、光学転写面６１ｅ，７１ｅ間の温度差を低減することができる。例えば、複数の光学転写面６１ｅ，７１ｅのうち成形時に温度が相対的に低くなる傾向にある部分に対応する第１の配管部分Ｐ１の断面積を小さくすることで、小さくしない場合よりも第１の配管部分Ｐ１の温度が高くなる。これにより、第１及び第２金型４１，４２の光学転写面６１ｅ，７１ｅ間で形成されるキャビティＣＶ間の温度差を解消することができる。そのため、多数個取りの光学素子の製造においても高精度な光学素子を成形することができる。また、温度調整用配管６６ａ，７６ａの断面積を調整することにより比較的簡易に成形金型の温度調整をすることができるため、別途ヒーターや追加の配管を設ける必要がない。

なお、キャビティＣＶ間に温度差がある場合、光学性能の差（例えば１℃≒ニュートン環（干渉縞）１本）が生じて、高精度な光学素子の多数個取りが難しくなる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の光学素子用の成形金型について説明する。第２実施形態の光学素子用の成形金型は、第１実施形態の光学素子用の成形金型を変形したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態の光学素子用の成形金型と同様である。

図５（Ａ）に示すように、本実施形態において、温度調整用配管６６ａには、第１金型４１の上方にある天側と下側にある地側との中間部分において第１及び第２流路ＦＰ１，ＦＰ２内を隔てる隔壁ＷＡが設けられている。また、この隔壁ＷＡを挟んだ上下に、第１流路ＦＰ１と第２流路ＦＰ２とを連結する連結口６６ｅ，６６ｇが設けられている。これにより、熱媒体は、天側と地側とですなわち鉛直方向の上下で、温度調整用配管６６ａ内の半分を分岐して流れる。本実施形態のような分岐構造の温度調整用配管６６ａでは、２つの連結口６６ｅ間の中間部分である注入口６６ｃの周囲と、２つの連結口６６ｇ間の中間部分である注入口６６ｄの周囲とが相対的に温度が低くなる傾向にある。よって、阻止部材６７は、熱媒体の注入口６６ｃ，６６ｄに対応する第１の配管部分Ｐ１に配置されて、上下（ＣＤ方向）の頂点にある配管部分の断面積を小さくして、第１の配管部分Ｐ１の温度を上げる。

以下、温度調整用配管６６ａ内の熱媒体の流れについて説明する。天側の注入口６６ｃから流入した熱媒体は、図５（Ｃ）〜５（Ｅ）に示すように、第１流路ＦＰ１内を２方向に分かれて流れ、連結口６６ｅから第２流路ＦＰ２に流入する（実線）。その後、第２流路ＦＰ２に流入した熱媒体は、天側に戻るように流れ、注入口６６ｃの反対側に設けられた出口６６ｆから流出する（破線）。他方、地側の注入口６６ｄから流入した熱媒体についても同様に、第１流路ＦＰ１内を２方向に分かれて流れ、連結口６６ｇから第２流路ＦＰ２に流入する（一点鎖線）。その後、第２流路ＦＰ２に流入した熱媒体は、地側に戻るように流れ、注入口６６ｄの反対側に設けられた出口６６ｈから流出する（二点鎖線）。

なお、第２金型４２内の温度調整用配管７６ａについても、図５（Ｂ）及び５（Ｆ）に示すように、第１金型４１内の温度調整用配管６６ａと同様の構造及び熱媒体の流れであり、説明を省略する。

（実施例）
以下、具体的な実施例について説明する。
実施例として、図３（Ａ）等に示す温度調整用配管６６ａ，７６ａ（円環構造）を用いた。本実施例において、温度調整用配管６６ａ，７６ａの温度が相対的に低くなる第１の配管部分Ｐ１には、図４（Ｂ）等に示すような四角形状の阻止部材６７，７７を設けた。阻止部材６７，７７は、注入口６６ｃ，６６ｄ間の中間部分の２か所に配置した。阻止部材６７，７７は、第１流路ＦＰ１の断面積の約２５％を塞ぐ程度の大きさとなっている。温度の測定は、分解能の高い水晶温度センサーを用いて行った。得られた温度から光学転写面６１ｅ，７１ｅ間の温度差を算出した。第１金型４１において、温度測定位置は、図６（Ａ）に示すように、時計回りに配置した（１）〜（８）の測定位置のうち、太線で示す天側の測定位置（７）、地側の測定位置（４）、及び横方向の測定位置（２）、（５）である。また、第２金型４２において、温度測定位置は、図６（Ｂ）に示すように、反時計回りに配置した（１）〜（８）の測定位置のうち、太線で示す天側の測定位置（７）、地側の測定位置（４）、及び横方向の測定位置（２）、（５）である。図中の温度差は、天側の測定位置（７）を基準として算出した。

比較例として、阻止部材６７，７７が設けられていない図３（Ａ）等に示す温度調整用配管（円環構造）、及び図５（Ａ）等に示す温度調整用配管（分岐構造）を用いた。比較例における測定方法及び測定位置は、実施例と同様である。

図７（Ａ）及び図８（Ａ）は、第１金型４１における実施例及び比較例の温度測定位置と温度差との関係を説明する図である。図７（Ａ）において、実線Ｌ１は、実施例の阻止部材６７を有する温度調整用配管６６ａ（円環構造）を示し、破線Ｌ２は、比較例の阻止部材を有しない温度調整用配管（円環構造）を示す。図８（Ａ）において、一点鎖線Ｌ３は、比較例の阻止部材を有しない温度調整用配管（分岐構造）を示す。図７（Ａ）に示すように、実施例の各光学転写面６１ｅ間の温度差は、いずれの測定位置間においても０．３℃以下（点線で囲った範囲）であり、温度差が極めて小さい。他方、比較例の温度差は、特に、阻止部材を有しない温度調整用配管（円環構造）では、最大１．２２℃になる場合もあり、温度差が大きくなった。温度差が１．２２℃の場合、多数個同時成形で得られる光学素子の光学性能にばらつきが生じるが、温度調整用配管６６ａの温度が低い光学転写面６１ｅ（本実施例の場合、測定位置（２）及び（５）の光学転写面）付近の配管部分に阻止部材６７を設けることにより温度差が０．３℃以下と小さくなり、光学素子の光学性能を均一にする効果があることがわかる。

図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）は、第２金型４２における実施例及び比較例の温度測定位置と温度差との関係を説明する図である。第２金型４２においても第１金型４１と同様に、比較例、特に阻止部材を有しない温度調整用配管（円環構造）の温度差は、最大０．７９℃であったが、阻止部材７７を設けることで実施例の温度差が０．３℃以下と小さくなった。

なお、図８（Ｂ）に示すように、図５（Ａ）に示す分岐構造の温度調整用配管においても、温度差が最大０．６４℃となる部分があるが、この場合、温度が低い光学転写面７１ｅ（本比較例の場合、測定位置（４）及び（７）の光学転写面）付近の配管部分に阻止部材を設ければ、温度差を解消することができる。

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、上記実施形態において、第１金型４１及び第２金型４２で構成される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、光学転写面６１ｅ，７１ｅ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、各種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。

上記実施形態において、温度調整用配管６６ａ，７６ａに設ける阻止部材６７，７７の位置、数、面積、厚さ等は適宜変更することができる。

上記実施形態において、阻止部材６７，７７は、第１の配管部分Ｐ１の横断面においてダム状に突起するものとしたが、環状に突起するものとしてもよい。

上記実施形態において、温度調整用配管６６ａ，７６ａに設けた阻止部材６７，７７は、熱媒体の流れを乱すものであればよい。また、阻止部材の表面が粗く加工されていてもよい。

上記実施形態において、熱媒体の注入口６６ｃ，６６ｄの数は、適宜変更することができる。

上記実施形態において、温度調整用配管６６ａ，７６ａに隔壁ＷＡを設けたが、型板６０ａ，７０ａ及び受板６０ｂ，７０ｂに配管用の溝を形成しないことで隔壁ＷＡの代わりとしてもよい。

上記実施形態において、温度調整用配管６６ａ，７６ａは、線ＳＴの周辺に沿って、キャビティＣＶに近い位置に配置していれば、第１金型４１と第２金型４２とが対向する面（パーティング面ＰＳ１，ＰＳ２）から見て円環形状でなくてもよい。

上記実施形態において、温度調整用配管６６ａ，７６ａを第１及び第２金型４１，４２にそれぞれ設けたが、第１及び第２金型４１，４２のいずれか一方の金型にのみ設けてもよい。

上記実施形態において、キャビティＣＶに充填する樹脂は、熱可塑性樹脂に限らず、熱硬化性樹脂その他の各種材料とすることができる。

上記実施形態において、射出成形機１０は、横型に限らず、第１金型４１と第２金型４２とを上下に配置する竪型の成形機とすることができる。

１０…射出成形機、 １１…固定盤、 １２…可動盤、 ４０…成形金型、 ４１…第１金型、 ４２…第２金型、 ６０，７０…金型部分、 ６０ａ，７０ａ…型板、 ６０ｂ，７０ｂ…受板、 ６１ｅ，７１ｅ…光学転写面、 ６６ａ，７６ａ…温度調整用配管、 ６６ｃ，６６ｄ，７６ｃ，７６ｄ…注入口、 ６６ｅ，６６ｇ，７６ｅ，７６ｇ…連結口、 ６６ｆ，６６ｈ，７６ｆ，７６ｈ…出口、 ６７，７７…阻止部材、 １００…成形装置、 ＣＶ…キャビティ、 ＦＰ１…第１流路、 ＦＰ２…第２流路、 ＭＰ…成形品、 Ｐ１…第１の配管部分、 Ｐ２…第２の配管部分、 ＰＳ１，ＰＳ２…パーティング面、 ＷＡ…隔壁

Claims (9)

1. 第１金型と第２金型とを備え、
   前記第１及び第２金型の少なくとも一方は、前記第１金型と前記第２金型とが対向する面に複数の光学素子を成形する複数の光学転写面と、前記第１及び第２金型の内部に熱媒体が通る温度調整用配管とを有し、
   前記温度調整用配管は、前記第１及び第２金型の少なくとも一方の型板と受板との間に対向するように設けられた一対の溝の組み合わせによって形成され、
   前記温度調整用配管は、連結口を介して隣接する配管を繋いだ分割型の流路であり、
   前記流路内には隔壁が設けられており、
   前記第１及び第２金型の型面に沿って前記流路内の前記熱媒体の流れが対称的であり、
   前記温度調整用配管は、前記複数の光学転写面のうち成形時に温度が相対的に低くなる傾向にある部分に対応する第１の配管部分の断面積が、温度が相対的に高くなる傾向にある部分に対応する第２の配管部分の断面積よりも小さいことを特徴とする光学素子用の成形金型。
2. 前記第１の配管部分は、前記熱媒体の流れを制限する阻止部材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。
3. 前記阻止部材は、前記第１の配管部分の横断面においてダム状又は環状に突起す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。
4. 前記阻止部材は、着脱可能であ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。
5. 前記第２の配管部分における前記熱媒体の流れは層流であり、前記第１の配管部分における前記熱媒体の流れは乱流であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学素子用の成形金型。
6. 前記温度調整用配管に設けられる前記熱媒体の注入口の数は、前記光学転写面の数よりも少ないことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学素子用の成形金型。
7. 前記温度調整用配管は、前記複数の光学転写面を結ぶ線の周辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の光学素子用の成形金型。
8. 前記温度調整用配管は、前記第１金型と前記第２金型とが対向する面から見て円環形状を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の光学素子用の成形金型。
9. 前記流路内の前記熱媒体の流れは、前記温度調整用配管に設けられる前記熱媒体の注入口を結ぶ線のまわりに対称であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の光学素子用の成形金型。

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