WO2010061728A1 - 光学素子の製造方法及び成形金型 - Google Patents

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WO2010061728A1
WO2010061728A1 PCT/JP2009/069177 JP2009069177W WO2010061728A1 WO 2010061728 A1 WO2010061728 A1 WO 2010061728A1 JP 2009069177 W JP2009069177 W JP 2009069177W WO 2010061728 A1 WO2010061728 A1 WO 2010061728A1
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mold
resin
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gate portion
molding
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泰宏 齊木
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0025—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/27—Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles
    • B29C45/2701—Details not specific to hot or cold runner channels
    • B29C45/2708—Gates
    • B29C45/2711—Gate inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/38—Cutting-off equipment for sprues or ingates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to an optical element manufacturing method and a molding die.
  • a lens with a high NA with an image-side numerical aperture NA of 0.8 or more such as an objective lens for an optical pickup device or an imaging lens for a mobile phone
  • NA numerical aperture
  • the optical performance of the lens must be molded accurately. It is desirable not to provide a stress concentration mold member that narrows the flow path.
  • an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical element such as a lens capable of forming a stress concentration portion while preventing deterioration of the fluidity of the resin at the gate portion.
  • Another object of the present invention is to provide a molding die suitable for carrying out the above-described optical element manufacturing method.
  • an optical element manufacturing method is an optical element corresponding to an optical element among molded products formed in a mold part composed of a first mold and a second mold.
  • the stress concentration portion refers to a notch-shaped portion formed near the gate portion of the molded product. That is, it refers to a portion (dent) where stress is concentrated to break.
  • the shape of the gate portion is a cylindrical shape. In this case, stable resin fluidity in the gate portion can be ensured.
  • the notch molding member is advanced and retracted into the resin circulation space at the gate portion by a variable mechanism.
  • the notch molding member is retracted by the variable mechanism, so that the resin can be filled without hindering the resin fluidity.
  • the stress concentration portion of a desired size can be formed in a part of the gate portion by advancing the notch forming member by a variable mechanism.
  • the notch forming member is advanced and retracted from a pair of opposing side surface portions of the gate portion.
  • the stress concentration part which made the flow-path cross-section narrower can be formed by providing the notch forming member in a pair of opposing side surface parts of the gate part.
  • the notch molding member is inserted before the gate seal after the resin is filled in the resin molding space and the resin circulation space.
  • the resin in the gate portion is not cured, the resin deformation load in the gate portion is reduced, and the notch molding member can be easily inserted.
  • the inserted notch forming member reduces the cross-sectional area of the gate portion, so that the gate seal can be formed earlier than usual.
  • the notch molding member is inserted after the gate seal after the resin is filled in the resin molding space and the resin circulation space.
  • inserting the notch molding member after the gate seal makes it difficult for the pressure at the time of insertion of the notch molding member to be transmitted to the resin molding space side, thereby minimizing the effect of pressure on the optical element. it can.
  • the notched molding member is held in a state where it is inserted into the resin flow space side until the molded product is released from the first mold, and the molded product is removed from the first mold. It is also used as an ejector pin for projecting a molded product when releasing the mold. In this case, by combining the notch molding member and the ejector pin, the notch molding member is not pushed forward and backward until it is released, so that the notch molding member is not easily removed from the mold part. And deformation of the optical element can be prevented.
  • the notch forming member is formed of a heat insulating material.
  • the heat of the resin is difficult to escape due to the heat insulating material, it does not lead to rapid curing, so that the resin can be cured while relaxing the stress even if a notch molding member is inserted.
  • the notch forming member may be partially formed of a heat insulating material.
  • the molding die according to the present invention can be connected to an injection nozzle of an injection molding machine and corresponds to a sprue portion corresponding to a sprue portion of a molded product, and extends radially from the sprue portion and corresponds to a plurality of runner portions of the molded product.
  • a runner portion, a gate portion provided at the tip of the runner portion and corresponding to the gate portion of the molded product, an optical element portion provided at the tip of the gate portion and corresponding to the optical element of the molded product, and a resin in the gate portion A notch molding member that can be advanced and retracted toward the flow space side, and a convex portion is formed on a part of the gate portion when the notch molding member enters the resin flow space side at the gate portion.
  • the resin fluidity is prevented by the notch molding member during resin filling by inserting the notch molding member into the resin flow path space after filling the resin molding space with the resin. Can be prevented.
  • a stress concentration part can be formed in a part of gate part, preventing the deterioration of the performance of an optical element.
  • FIG. 1st Embodiment It is a sectional side view explaining the structure of the shaping die of 1st Embodiment.
  • (A), (B) is an expanded sectional view of the molding die of FIG. (A) is sectional drawing of a molded article, (B) is a sectional side view of a lens. It is a front view explaining a shaping
  • (A) to (C) are views for explaining an optical element molding die according to a third embodiment.
  • (A), (B) is a figure explaining the optical element shaping die of 4th Embodiment. It is a figure which shows the modification of operation
  • FIG. 1 is a side sectional view for explaining the structure of the molding die 40
  • FIG. 2A is an enlarged sectional view of a P1 portion of FIG. 1
  • FIG. It is an expanded sectional view of the gate part GP.
  • 3A is a cross-sectional view of a molded product MP molded by the molding die 40 shown in FIG. 1
  • FIG. 3B is a diagram of the lens OL cut from the molded product MP of FIG. It is a sectional side view.
  • the molding die 40 of this embodiment includes a fixed die 41 and a movable die 42.
  • the fixed mold 41 and the movable mold 42 can be opened and closed with the parting line PL as a boundary.
  • a resin for molding the lens OL shown in FIG. 3 (B) is obtained by mold-clamping the fixed mold 41 and the movable mold 42 together.
  • a mold space CV that is a molding space is formed, and a flow path portion FC that is a resin distribution space for supplying resin to each mold space CV is formed.
  • the mold space CV includes a main body space CV1 sandwiched between a pair of optical transfer surfaces S1 and S2, and a flange space CV2 surrounded by a pair of peripheral transfer surfaces S3 and S4.
  • the flow path portion FC is configured by a sprue portion SN, a runner portion RN, and a gate portion GN of the molded product MP, a runner portion RP, and a gate portion GP.
  • the molded product MP injection-molded by the molding die 40 includes a plurality of lenses OL, and the resin filling space corresponding to the molded product MP is formed from the sprue portion SP.
  • the runner portion RP is branched into a plurality of portions, and the mold space CV communicates with the leading end portion of each branched runner portion RP via the gate portion GP.
  • Each runner portion RP, each gate portion GP, and each mold space CV are arranged at equal distances from the center of each sprue portion SP.
  • An extended sprue portion SS corresponding to an extended sprue SQ described later is formed on the runner portion RP facing the sprue portion SP.
  • a mold space CV which is a space between both molds 41 and 42, corresponds to the shape of a lens OL (see FIG. 3 and the like) as an optical element of the molded product MP.
  • the lens OL is made of plastic and includes a center portion OLa as an optical function portion having an optical function, and an annular flange portion OLb extending from the center portion OLa in the outer diameter direction.
  • the center portion OLa corresponds to the main body space CV1
  • the flange portion OLb corresponds to the flange space CV2.
  • This lens OL is an objective lens for an optical pickup device, for example, has a high thickness deviation ratio (a state in which the thickness of the optical element has changed abruptly), is compatible with BD, DVD and CD, and is used for BD. It is a lens that satisfies NA 0.85 with respect to a light flux having a wavelength.
  • the fixed mold 41 has a circular optical transfer surface S1 corresponding to the optical surface OS1 of the lens OL on the mold surface facing the movable mold 42, and the lens OL.
  • a grooved runner recess S7 A sprue portion SP for injecting resin is formed at the center of the fixed mold 41 (see FIG. 1).
  • the movable mold 42 has a circular optical transfer surface S2 that is a portion corresponding to the optical surface OS2 of the lens OL on the mold surface facing the fixed mold 41, and the lens OL.
  • An extension sprue portion SS is formed at the center of the fixed mold 41 (see FIG. 1).
  • the movable mold 42 further includes an insertion hole 44 and a notch forming member 45.
  • the insertion hole 44 has a structure for inserting the notch forming member 45, and the rear end surface side (A side in FIG. 1) of the movable mold 42 from the vicinity of the boundary between the mold space CV and the gate portion GP. It is a columnar space formed so as to penetrate through. As shown in FIG. 2A, the insertion hole 44 includes a small-diameter insertion hole 44a on the gate recess S6 side and a large-diameter insertion hole 44b on the rear end surface side of the movable mold 42, and the gate recess S6. The side is getting thinner step by step. Further, the length in the AB direction of the small-diameter insertion hole 44 a of the insertion hole 44 is set so that the notch-forming member 45 can advance and retreat in the insertion hole 44. It is shorter than the length of.
  • the notch forming member 45 is provided in the gate recess S6 of the movable mold 42, that is, a part of the gate portion GP, and is for forming the stress concentration portion CN in the gate portion GN of the molded product MP. .
  • the notch molding member 45 is composed of a small diameter portion 45a on the gate recess S6 side and a large diameter portion 45b on the rear end face side of the movable mold 42, and the gate recess S6 side is stepwise. It has a cylindrical shape that becomes thinner.
  • the notch forming member 45 enters the gate portion GP and forms a cylindrical convex portion on the gate portion GP.
  • the notch molding member 45 described later is formed of a heat insulating material so that the resin in the vicinity of the notch molding member 45 is not rapidly cured.
  • the heat insulating material is a low heat conductive material having a lower thermal conductivity than this.
  • a metal material such as 6-4Ti
  • a resin material such as polyimide
  • a ceramic such as zirconia or alumina
  • the notch forming member 45 is inserted into the insertion hole 44 as described above, and can advance and retreat within the insertion hole 44.
  • the outer diameter of the small diameter portion 45 a substantially matches the inner diameter of the small diameter insertion hole portion 44 a of the insertion hole portion 44
  • the outer diameter of the large diameter portion 45 b is the inner diameter of the large diameter insertion hole portion 44 b of the insertion hole portion 44. Is approximately the same.
  • the boundary K between the notch forming member 45 and the insertion hole 44 in the vicinity of the gate portion GP is a gap that does not allow the resin injected into the mold space CV or the like to enter.
  • the base of the notch forming member 45 is connected to a variable mechanism 50 provided outside the movable mold 42, and the notch forming member 45 can be moved back and forth by the variable mechanism 50. It is possible.
  • the variable mechanism 50 advances and retracts the notch molding member 45 in accordance with the timing of resin inflow into the mold space CV. Specifically, during resin filling, as shown in FIG. 2 (A), the movable die is moved by retracting the small-diameter portion 45a of the notch molding member 45 until the tip surface thereof coincides with the surface position of the gate portion GP. 42. On the other hand, after filling the resin, as shown in FIG. 2B, the small-diameter portion 45a is advanced into the gate portion GP so that the tip surface protrudes from the surface position of the gate portion GP, and cut into the molded product MP. A notch, that is, a convex portion F1 for forming the stress concentration portion CN is formed.
  • the length in the diameter direction perpendicular to the parting line PL of the gate portion GP of the convex portion F1 is, for example, not more than half of the diameter of the gate portion GP (preferably not less than 1/10 and not more than 1/3 of the diameter of the gate portion GP). ). If the length is longer than that, a difference in friction occurs between the lens OL and the runner portion RN when the molded product MP is taken out, and stress concentrates on the stress concentration portion CN. If it does so, a deformation
  • the notch forming member 45 has a function as an eject pin.
  • the notch forming member 45 as an eject pin is operated by a variable mechanism 50 in FIG. 4 described later, and advances to the fixed mold 41 side (B side in FIG. 1) or on the opposite side (A side in FIG. 1). It can be retreated.
  • FIG. 4 is a front view illustrating a molding apparatus for carrying out the manufacturing method of the present embodiment.
  • the illustrated molding apparatus 100 includes an injection molding machine 10 that is a main body part that performs injection molding to produce a molded product MP, a take-out device 20 that is an accessory part that takes out the molded product MP from the injection molding machine 10, and a molding apparatus 100. And a control device 30 for comprehensively controlling the operation of each unit constituting the.
  • the injection molding machine 10 includes a fixed platen 11, a movable platen 12, a mold clamping plate 13, an opening / closing drive device 15, and an injection device 16.
  • the injection molding machine 10 enables molding by sandwiching a movable mold 42 and a fixed mold 41 between the movable platen 12 and the fixed platen 11 and clamping both molds 41 and 42.
  • mold opening and mold closing are in the horizontal direction.
  • An injection molding machine that opens and closes the mold in the vertical direction may be used.
  • the fixed platen 11 is fixed to the center of the support frame 14 so as to face the movable platen 12, and supports the take-out device 20 on the upper part thereof.
  • the stationary platen 11 detachably supports the stationary mold 41. Note that the fixed platen 11 is fixed to the mold clamping plate 13 via a tie bar so that it can withstand the pressure of mold clamping during molding.
  • the movable platen 12 is supported by a slide guide 15a so as to be movable back and forth with respect to the fixed platen 11.
  • the movable platen 12 detachably supports the movable mold 42.
  • a variable mechanism 50 is incorporated in the movable platen 12.
  • the notch forming member 45 as the eject pin shown in FIG. 1 is operated from the variable mechanism 50 to push the lens OL of the molded product MP in the movable die 42 toward the fixed die 41, and the take-out device 20 Enable transfer.
  • the variable mechanism 50 is configured to fix the runner portion (not shown) of the molded product MP in the movable mold 42 by an eject pin (not shown) that mechanically operates in conjunction with a notch forming member 45 as an eject pin. Extrude to the mold 41 side.
  • the mold clamping machine 13 is fixed to the end of the support frame 14.
  • the mold clamping machine 13 supports the movable board 12 from the back via the power transmission part 15d of the opening / closing drive device 15 at the time of mold clamping.
  • the opening / closing drive device 15 includes a slide guide 15a, a power transmission unit 15d, and an actuator 15e.
  • the slide guide 15a supports the movable platen 12 and enables a smooth reciprocating movement in the advancing / retreating direction of the movable platen 12 with respect to the fixed platen 11.
  • the power transmission unit 15 d expands and contracts by receiving a driving force from an actuator 15 e that operates under the control of the control device 30.
  • the movable platen 12 moves toward and away from the fixed platen 11 and moves freely.
  • the fixed platen 11 and the movable platen 12 move toward and away from each other, and the fixed die 41 is movable. Mold clamping and mold opening with the mold 42 are performed.
  • the injection device 16 includes a cylinder 16a, a raw material reservoir 16b, a screw 16c, and a resin injection end 16d.
  • the injection device 16 operates at an appropriate timing under the control of the control device 30, and can discharge the molten resin from the resin injection end 16d in a temperature-controlled state.
  • the injection device 16 can detachably connect the resin injection end 16d of the cylinder 16a to the sprue portion SP (see FIG. 1) of the fixed platen 11, and is movable with the fixed mold 41 via the fixed platen 11.
  • the molten resin can be supplied at a desired timing to the flow path portion FC communicating with the mold space CV (see FIG. 1) formed in a state where the mold 42 is clamped.
  • the temperature adjusting device 17 is a part that adjusts the temperature of the molds 41 and 42 of the injection molding machine 10.
  • the temperature adjustment device 17 has a temperature adjustment circuit, and the temperature of the fixed mold 41 and the movable mold 42 can be adjusted. Specifically, for example, the fixed mold 41 and the movable mold 42 are heated to a necessary temperature by supplying a temperature adjusting medium to a fluid circulation path provided in the fixed platen 11 and the movable platen 12. The temperature may be adjusted using a heater or the like without using a medium.
  • the take-out device 20 includes a hand 21 that can hold the molded product MP and a three-dimensional drive device 22 that moves the hand 21 three-dimensionally.
  • the take-out device 20 operates at an appropriate timing under the control of the control device 30.
  • the molded product MP remaining in the movable die 42 after the fixed die 41 and the movable die 42 are separated from each other and opened. It has a role of gripping and carrying it out.
  • the control device 30 includes an opening / closing control unit 31, an injection device control unit 32, an ejector control unit 33, and a take-out device control unit 34.
  • the opening / closing control unit 31 enables the molds 41 and 42 to be clamped and opened by operating the actuator 15e.
  • the injection device controller 32 causes the resin to be injected at a desired pressure into the mold space CV formed between the molds 41 and 42 by operating the screw 16c and the like.
  • the ejector control unit 33 operates the variable mechanism 50 to push out the molded product MP remaining on the movable mold 42 from the movable mold 42 when the mold is opened.
  • the take-out device control unit 34 operates the take-out device 20 to grip the molded product MP remaining in the movable mold 42 after mold opening and mold release and carry it out of the injection molding machine 10.
  • FIG. 5 is a front view for explaining the structure of the ultrasonic breaking device 70.
  • the ultrasonic breaking device 70 includes a fixed table 71, an ultrasonic vibration horn 72, an elevating mechanism 73, an ultrasonic vibration device 74, and an ultrasonic vibration control device 75.
  • the fixed table 71 is a cylindrical table on which the molded product MP molded by the molding apparatus 100 is placed.
  • a mounting plate 76 formed of an elastic member such as rubber is provided on the upper end surface of the fixed table 71.
  • a clearance hole 76a for inserting an extension sprue SQ formed below the molded product MP is formed in the center of the fixed table 71 and the mounting plate 76.
  • the ultrasonic vibration horn 72 is a bottomed cylindrical ultrasonic vibration transmission portion provided coaxially with the fixed table 71.
  • the lower end surface 72 b of the ultrasonic vibration horn 72 is an annular contact plane orthogonal to the long axis PX of the ultrasonic vibration horn 72.
  • a sprue insertion hole 72 a into which the sprue SN of the molded product MP can be inserted is provided at the lower central portion of the ultrasonic vibration horn 72.
  • the center of the sprue insertion hole 72a of the ultrasonic vibration horn 72 and the center of the escape hole 76a of the fixed table 71 are coincident.
  • the ultrasonic vibration horn 72 is connected to the lifting mechanism 73 and the ultrasonic vibration device 74, and is lifted and lowered on the fixed table 71 by the lifting mechanism 73, and ultrasonic vibration is given by the ultrasonic vibration device 74.
  • the amplitude of the ultrasonic vibration by the ultrasonic vibration device 74 is controlled by the ultrasonic vibration control device 75.
  • FIG. 6 is a flowchart conceptually illustrating the operation of the molding apparatus 100 shown in FIG. 4 and the operation of the ultrasonic breaking apparatus 70 shown in FIG.
  • the temperature adjusting device 17 of the molding apparatus 100 is operated to heat both molds 41 and 42 to a temperature suitable for molding (step S10).
  • the opening / closing drive device 15 is operated to advance the movable platen 12 to start mold closing (step S11).
  • the movable platen 12 moves to the fixed platen 11 side to the die contact position where the fixed die 41 and the movable die 42 are in contact with each other, and the die closing is completed.
  • mold clamping is performed to clamp the fixed mold 41 and the movable mold 42 with necessary pressure (step S12).
  • step S13 first step.
  • a filling process is performed in which the mold space CV between the clamped fixed mold 41 and the movable mold 42 is filled with resin.
  • the injection molding machine 10 keeps the resin pressure in the mold space CV at a required level.
  • the variable mechanism 50 is operated to insert the notch forming member 45 into the gate part GP and form the convex part F1 on the gate part GP. (See FIG. 2B).
  • the stress concentration part CN is formed in the gate part GN of the molded product MP (step S14: second step).
  • the notch forming member 45 inserted into the gate portion GP is held as it is until it functions as an ejector pin when the molded product MP is released.
  • the mold space CV and the flow path portion FC are appropriately heated by the temperature adjusting device 17, and the molten resin supplied from the injection device 16 is gradually cooled. It waits for solidification to be completed (step S15).
  • the mold clamping is finished, and the opening / closing drive device 15 is operated to perform mold opening for retracting the movable platen 12 (step S16).
  • the movable mold 42 moves backward, and the fixed mold 41 and the movable mold 42 are separated.
  • the molded product MP that is, the lens OL is released from the fixed mold 41 while being held by the movable mold 42.
  • variable mechanism 50 is operated to eject the molded product MP (step S17). Specifically, the notch forming member 45 as an eject pin is advanced to the B side in FIG. 1, and the gate portion GN is pushed out along the AB direction with good balance. Further, the sprue portion SN and the like of the molded product MP are released from the movable mold 42 by mechanical protrusion by other eject pins (not shown) performed in conjunction with each other.
  • the take-out device 20 is operated, and a proper position of the projected molded product MP is gripped by the hand 21 and carried out to the outside (step S18). At this time, the lens OL is not separated from the molded product MP.
  • the removed molded product MP is carried into the ultrasonic breaking device 70 and set in the ultrasonic breaking device 70 as shown in FIG. 5 (step S19). That is, the molded product MP is placed on the fixed table 71 of the ultrasonic breaking device 70 and fixed by the ultrasonic vibration horn 72 lowered by the operation of the lifting mechanism 73. As a result, the runner portion RN of the molded product MP is sandwiched between the lower end surface 72 b of the ultrasonic vibration horn 72 and the mounting plate 76. In this state, the lower end surface 72b is in contact with the plurality of runner portions RN at equidistant positions from the center of the sprue portion SN of the molded product MP.
  • step S20 third step.
  • the lens OL is separated from the molded product MP almost simultaneously.
  • the notch molding member 45 is inserted into the gate portion GP after the mold space CV is filled with the resin. It is possible to prevent the stress strain from remaining in the lens OL without disturbing the flow of the lens. Thereby, deterioration of the performance of the lens OL can be prevented.
  • the gate portion GP In the case of the conventional manufacturing method, in order to form the stress concentration portion CN for breaking by ultrasonic waves, the gate portion GP needs to be tapered at a certain angle or more (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-240108). See the official gazette). However, in order to maintain the angle of the gate portion GP to the optical element, the optical element must be minimized or the runner portion must be made large and thick. In this case, minimizing the optical element is a restriction on the size of the optical element. Further, increasing the gate portion affects the deterioration of the cycle time.
  • a high NA lens for example, NA 0.7 or more
  • a lens with a high thickness ratio a lens in which the thickness of the molded part has changed abruptly
  • the molded product MP is removed from the molding die 40 with the lens OL attached to the molded product MP in order to ensure the accuracy of the lens and efficiently collect a plurality of lenses. It is necessary to release the mold. Therefore, since the lens OL falls if the gate is cut in the molding die as in the prior art, it is not preferable to completely block the gate portion with the notch molding member 45, for example.
  • the notch molding member 45 provided near the gate part GP is changed and inserted into the gate part GP side. Is done.
  • the resin is pushed by that amount, and a molded product MP having a stress concentration portion CN is formed. Due to such a configuration, the gate portion GP is not narrowed at the time of resin injection, and the width of the gate portion GP can be ensured. Since the injected resin enters without any obstacle, the lens OL has characteristics.
  • the stress concentration portion CN is formed after the resin is filled, the stress concentration portion CN can be provided only in the vicinity of the gate portion GP. Therefore, an optical element having a high deviation ratio such as an objective lens for an optical pickup device and an imaging lens for a mobile phone can be manufactured with high accuracy.
  • the shape of the gate portion GN can be freely designed.
  • the notch molding member 45 can variably adjust the cross section of the gate portion GP. Therefore, by inserting the convex portion F1 before the gate seal, the gate seal can be performed by rapid cooling.
  • the molding die according to the second embodiment is a modification of the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view around the mold space CV of the molding die 140 composed of the fixed die 41 and the movable die 42, and FIG. 7B shows the gate when the stress concentration portion is formed. It is sectional drawing of the part GP.
  • the fixed mold 41 is provided with an insertion hole 44A and a notch forming member 45A.
  • the movable mold 42 is provided with an insertion hole 44B and a notch forming member 45B.
  • the insertion holes 44A and 44B and the notch forming members 45A and 45B of the molds 41 and 42 are arranged at positions facing each other.
  • the insertion hole 44B and the notch forming member 45B of the movable mold 42 correspond to the insertion hole 44 and the notch forming member 45 of the first embodiment.
  • the insertion hole 44A and the notch forming member 45A of the fixed mold 41 have the same structure as the insertion hole 44 and the notch forming member 45 of the first embodiment.
  • a separate variable mechanism is also connected to the notch forming member 45A, and the notch forming member 45A can advance and retreat in the insertion hole 44A.
  • the notch forming members 45A and 45B enter the gate portion GP, and form a pair of opposed convex portions F1 on the gate portion GP as shown in FIG. 7B. Thereby, the stress concentration part which made the flow path cross-section thinner can be formed.
  • the total length in the diameter direction perpendicular to the parting line PL of the gate portion GP of the pair of convex portions F1 is, for example, less than half the diameter of the gate portion GP (preferably 1 / diameter of the diameter of the gate portion GP). 10 to 1/3).
  • the molding die according to the third embodiment is a modification of the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 8A is a view of the movable mold 42 around the mold space CV of the molding mold 240 constituted by the fixed mold 41 and the movable mold 42 as seen from the fixed mold 41 side.
  • FIG. 8B is a CC cross-sectional view of the gate portion GP before the stress concentration portion is formed
  • FIG. 8C is a CC cross-sectional view of the gate portion GP when the stress concentration portion is formed.
  • the movable mold 42 is provided with two insertion holes 44C and 44D and two notch forming members 45C and 45D perpendicular to the parting line PL with the gate portion GP interposed therebetween.
  • the insertion holes 44C and 44D and the notch forming members 45C and 45D are arranged at positions facing each other with the gate portion GP interposed therebetween.
  • the shapes of the insertion hole portions 44C and 44D and the notch forming members 45C and 45D are triangular prisms, and the flat surface portion E1 substantially coincides with the tangent line of the gate recess portion S6 of the gate portion GP. Further, the shapes of the insertion holes 44C and 44D and the notch forming members 45C and 45D are triangular on the center side of the gate portion GP when viewed from the fixed mold 41 side (see FIG. 8A). ). In the present embodiment, the shape of the gate portion GP is such that the side portions of the gate portion GP are notched forming members 45C so that the notched members 45C and 45D are inserted into the gate portion GP when the stress concentration portion is formed. , 45D (see FIG. 8B, etc.).
  • the notch forming members 45C and 45D enter the gate portion GP, and form a pair of opposed convex portions F1 on the gate portion GP as shown in FIG. 8C. Thereby, the stress concentration part which made the flow path cross-section thinner can be formed.
  • the total length of the pair of convex portions F1 in the diametrical direction parallel to the parting line PL of the gate portion GP is, for example, not more than half of the diameter of the gate portion GP (preferably 1 / diameter of the diameter of the gate portion GP). 10 to 1/3).
  • the molding die according to the fourth embodiment will be described below. Note that the molding die according to the fourth embodiment is a modification of the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 9A is a view of the movable mold 42 around the mold space CV of the molding mold 340 composed of the fixed mold 41 and the movable mold 42 as seen from the fixed mold 41 side.
  • (B) is CC sectional drawing of the gate part GP at the time of stress concentration part formation.
  • the movable mold 42 is provided with one insertion hole 44 and a notch forming member 45.
  • the center axis QX of the insertion hole 44 and the notch forming member 45 is perpendicular to the parting line PL and is orthogonal to the center axis TX of the gate portion GP.
  • the diameters of the insertion hole 44 and the notch molding member 45 are smaller than the diameter of the gate portion GP so that the lens OL is not cut when the molded product MP is released.
  • the notch forming member 45 enters the gate portion GP and forms a convex portion F1 that connects the pair of side surfaces of the gate portion GP as shown in FIG. 9B.
  • the length of the convex portion F1 in the diametrical direction parallel to the parting line PL of the gate portion GP is, for example, not more than half the diameter of the gate portion GP (preferably not less than 1/10 of the diameter of the gate portion GP and 1 / 3 or less).
  • the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
  • the notch forming member 45 is inserted into the gate part GP before the gate seal, but as shown in FIG. 10, the notch forming member 45 is inserted into the gate part GP after the gate seal.
  • the gate seal standby (step S21) is performed after the resin injection (step S13), and the stress concentration portion is formed after the resin of the gate portion GP is cured to some extent (step S14).
  • the gate portion GN is hardened to some extent, even if pressure is applied to the notch forming member 45, the influence of the pressure on the lens OL can be reduced.
  • the shape of the tip of the notch forming member 45 is not limited to that shown in the above embodiment, and the cross-sectional shape can be a triangle, a circle, or the like, or the tip can be a pointed shape, a bulb, or the like.
  • the shape of the mold space CV provided in the molding die 40 or the like composed of the fixed die 41 and the movable die 42 is not limited to the illustrated shape, and can be various shapes. That is, the shape of the mold space CV is merely an example, and can be appropriately changed according to the use of the lens OL.
  • the injection molding machine 10 may be, for example, a hydraulic type or an electric type as long as it can open and close the molding die 40 and the like.
  • the lens OL is not limited to plastic, and a glass lens can be manufactured by the molding apparatus 100 incorporating the same molds 41 and 42 and the like.

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Abstract

　型空間ＣＶに樹脂を充填後に切欠き成形用部材４５をゲート部分ＧＰに挿入することにより、成形品ＭＰのゲート部ＧＮの一部に応力集中部ＣＮを形成することができる。この際、型空間ＣＶに樹脂を充填後に切欠き成形用部材４５がゲート部分ＧＰに設けられるため、樹脂充填中に切欠き成形用部材４５が樹脂の流動を妨げることを防ぐことができる。そのため、レンズＯＬ内に応力歪みが残ることを抑えることができ、レンズＯＬの性能の悪化を防ぐことができる。

Description

光学素子の製造方法及び成形金型
　本発明は、光学素子の製造方法及び成形金型に関する。
　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（金型部）内に樹脂を射出して成形を行い、金型部から成形品を離型した後に、超音波ゲート破断法により応力が集中する成形品のゲート部を破断するものが存在する（例えば、特許文献１参照）。この方法は、複数の光学素子を同時カットできる点で優れている。
特開２００２－２４０１０８号公報
　しかしながら、特許文献１のような方法では、ゲート部に対応する金型部のゲート部分に応力集中部を形成する必要があり、例えばゲート部形状を光学素子に向かって小さくした先細り形状となる金型部材を予め金型部に設ける必要がある。そのため、この金型部材によりゲート部分を流れる樹脂の流動性が悪化するという問題がある。また、応力集中部のための金型部材を金型部に設けると、成形した際に光学素子側に応力が残るため光学素子の性能が悪化するという問題がある。特に、例えば光ピックアップ装置用の対物レンズや携帯電話用の撮像レンズ等の像側開口数ＮＡが０．８以上の高ＮＡのレンズの成形においては、レンズを精度よく成形しないとレンズの光学性能に顕著に影響するという問題があり、流路を狭める応力集中用の金型部材を設けないことが望ましい。
　そこで、本発明は、ゲート部分の樹脂の流動性悪化を防ぎつつ、応力集中部を形成することができるレンズ等の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金型部内に形成された成形品のうち光学素子に対応する光学素子部分の樹脂成形空間に、溶融させた樹脂を射出する第１工程と、樹脂を光学素子部分の樹脂成形空間に充填した後であって、第１金型と第２金型との型開きまでの間に、光学素子部分に連通するとともに金型部内に形成された成形品のゲート部に対応するゲート部分の一部において凸部を有する切欠き成形用部材を、ゲート部分において樹脂流通空間側に挿入し成形を行う第２工程と、第１金型と第２金型とを離間し、第１金型及び第２金型から成形品を取り出した後、超音波破断装置により成形品から光学素子を切断する第３工程と、を備える。
　上記光学素子の製造方法によれば、第２工程において、樹脂成形空間に樹脂を充填後に切欠き成形用部材を樹脂流路空間に挿入することにより、成形品のゲート部の一部に応力集中部を形成することができる。この際、樹脂成形空間に樹脂を充填後に切欠き成形用部材が樹脂流路空間に設けられるため、樹脂充填中に切欠き成形用部材が樹脂の流動を妨げることを防ぐことができる。そのため、光学素子内に応力歪みが残ることを抑えることができ、光学素子の性能の悪化を防ぐことができる。ここで、応力集中部とは、成形品のゲート部付近にできる切欠き状の部分のことをいう。すなわち、破断をさせるために応力を集中させる部分（凹み）をいう。
　本発明の具体的な態様又は観点では、ゲート部分の形状は、円柱状であることを特徴とする。この場合、ゲート部分における安定した樹脂流動性を確保することができる。
　本発明の別の態様では、切欠き成形用部材は、可変機構によってゲート部分において樹脂流通空間に進退することを特徴とする。この場合、樹脂成形空間及び樹脂流通空間内に樹脂が充填されるまで、可変機構によって切欠き成形用部材を後退させることで、樹脂流動性を妨げることなく樹脂を充填することができる。また、樹脂を充填後は可変機構によって切欠き成形用部材を前進させることで、ゲート部の一部に所望のサイズの応力集中部を形成することができる。
　本発明のさらに別の態様では、切欠き成形用部材は、ゲート部分の一対の対向する側面部分から進退することを特徴とする。この場合、ゲート部分の一対の対向する側面部分に切欠き成形用部材を設けることにより、より流路断面を細くした応力集中部を形成することができる。
　本発明のさらに別の態様では、切欠き成形用部材は、樹脂が樹脂成形空間及び樹脂流通空間内に充填された後、ゲートシール前に挿入されることを特徴とする。この場合、ゲート部分の樹脂が硬化していないため、ゲート部分における樹脂変形の負荷が少なくなり切欠き成形用部材を容易に挿入することができる。また、挿入した切欠き成形用部材によりゲート部分の断面積が小さくなりゲートシールを通常よりも早く形成することができる。
　本発明のさらに別の態様では、切欠き成形用部材は、樹脂が樹脂成形空間及び樹脂流通空間内に充填された後、ゲートシール後に挿入されることを特徴とする。この場合、ゲートシール後に切欠き成形用部材を挿入することにより、切欠き成形用部材の挿入時の圧力が樹脂成形空間側に伝わりにくくなり、光学素子への圧力の影響を極力少なくすることができる。
　本発明のさらに別の態様では、切欠き成形用部材は、第１金型から成形品が離型されるまで樹脂流通空間側に挿入された状態で保持され、成形品を第１金型から離型させる際に成形品を突き出すエジェクタピンとして兼用されることを特徴とする。この場合、切欠き成形用部材とエジェクタピンとを兼用にすることにより、離型まで切欠き成形用部材を押し込んだまま進退させないことで、切欠き成形用部材の金型部からの抜けが悪くなることや光学素子の変形を防止することができる。
　本発明のさらに別の態様では、切欠き成形用部材は、断熱材で形成されていることを特徴とする。この場合、断熱材により樹脂の熱が逃げにくく急激な硬化に至らないため、切欠き成形用部材を挿入しても応力を緩和しつつ樹脂を硬化させることができる。なお、切欠き成形用部材は部分的に断熱材で形成されていてもよい。
　本発明に係る成形金型は、射出成形機の射出ノズルに接続可能であるとともに成形品のスプル部に対応するスプル部分と、スプル部分から放射線状に延びるとともに成形品の複数のランナ部に対応するランナ部分と、ランナ部分の先に設けられるとともに成形品のゲート部に対応するゲート部分と、ゲート部分の先に設けられるとともに成形品の光学素子に対応する光学素子部分と、ゲート部分において樹脂流通空間側に進退可能な切欠き成形用部材と、を備え、切欠き成形用部材がゲート部分において樹脂流通空間側に進入した状態においてゲート部分の一部に凸部が形成される。
　上記成形金型によれば、樹脂成形空間に樹脂を充填後に切欠き成形用部材を樹脂流路空間に挿入することにより、樹脂充填中に切欠き成形用部材によって樹脂流動性が妨げられるのを防ぐことができる。これにより、光学素子の性能の悪化を防ぎつつ、ゲート部の一部に応力集中部を形成することができる。
第１実施形態の成形金型の構造を説明する側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、図１の成形金型の拡大断面図である。 （Ａ）は、成形品の断面図であり、（Ｂ）は、レンズの側断面図である。 成形装置を説明する正面図である。 超音波破断装置を説明する正面図である。 図４の成形装置及び図５の超音波破断装置の動作を説明するフローチャートである。 （Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態の光学素子成形金型を説明する図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、第３実施形態の光学素子成形金型を説明する図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、第４実施形態の光学素子成形金型を説明する図である。 図６の成形装置及び超音波破断装置の動作の変形例を示す図である。
　〔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の製造方法及び成形金型について、図面を参照しつつ説明する。
　図１は、成形金型４０の構造を説明する側断面図であり、図２（Ａ）は、図１のＰ１部分の拡大断面図であり、図２（Ｂ）は、応力集中部形成時のゲート部分ＧＰの拡大断面図である。図３（Ａ）は、図１に示す成形金型４０によって成形される成形品ＭＰの断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の成形品ＭＰから切断したレンズＯＬの側断面図である。
　図１に示すように、本実施形態の成形金型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。
　図１及び図２（Ａ）に示すように、固定金型４１と可動金型４２とを型合わせして型締めを行うことにより、図３（Ｂ）に示すレンズＯＬを成形するための樹脂成形空間である型空間ＣＶが形成されるとともに、各型空間ＣＶに樹脂を供給するための樹脂流通空間である流路部分ＦＣが形成される。型空間ＣＶは、一対の光学転写面Ｓ１，Ｓ２に挟まれた本体空間ＣＶ１と、一対の周縁転写面Ｓ３，Ｓ４に囲まれたフランジ空間ＣＶ２とを備える。また、流路部分ＦＣは、成形品ＭＰのスプル部ＳＮと、ランナ部ＲＮと、ゲート部ＧＮとにそれぞれ対応するスプル部分ＳＰと、ランナ部分ＲＰと、ゲート部分ＧＰとで構成される。図面では省略しているが、この成形金型４０によって射出成形される成形品ＭＰは、複数のレンズＯＬを含むものであり、成形品ＭＰに対応する樹脂充填用の空間は、スプル部分ＳＰからランナ部分ＲＰが複数に分岐し、分岐した各ランナ部分ＲＰの先端部にゲート部分ＧＰを介して型空間ＣＶが連通する構造となっている。各ランナ部分ＲＰと、各ゲート部分ＧＰと、各型空間ＣＶとは、各スプル部分ＳＰの中心から等距離に配置されている。なお、スプル部分ＳＰに対向するランナ部分ＲＰには後述する延長スプルＳＱに対応する延長スプル部分ＳＳが形成されている。
　両金型４１，４２に挟まれた空間である型空間ＣＶは、成形品ＭＰの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。中心部ＯＬａは、本体空間ＣＶ１に対応し、フランジ部ＯＬｂは、フランジ空間ＣＶ２に対応する。このレンズＯＬは、例えば光ピックアップ装置用の対物レンズであり、偏肉比（光学素子の肉厚が急激に変化した状態）が高く、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。
　図２（Ａ）に示すように、固定金型４１は、可動金型４２に対向する型面に、レンズＯＬの光学面ＯＳ１に対応する部分である円形の光学転写面Ｓ１と、レンズＯＬのフランジ部ＦＬ１に対応する部分であり光学転写面Ｓ１の外周を囲うような環状の周縁転写面Ｓ３と、ゲート部分ＧＰに対応する部分であるゲート凹部Ｓ５と、ランナ部分ＲＰに対応する部分である溝状のランナ凹部Ｓ７とを備える。また、固定金型４１の中央には、樹脂を注入するためのスプル部分ＳＰが形成されている（図１参照）。
　可動金型４２は、固定金型４１の場合と同様に、固定金型４１に対向する型面に、レンズＯＬの光学面ＯＳ２に対応する部分である円形の光学転写面Ｓ２と、レンズＯＬのフランジ部ＦＬ２に対応する部分であり光学転写面Ｓ２の外周を囲うような環状の周縁転写面Ｓ４と、ゲート部分ＧＰに対応する部分であるゲート凹部Ｓ６と、ランナ部分ＲＰに対応する部分である溝状のランナ凹部Ｓ８とを備える。また、固定金型４１の中央には、延長スプル部分ＳＳが形成されている（図１参照）。
　また、図１に示すように、可動金型４２は、挿入孔部４４と、切欠き成形用部材４５とをさらに備える。
　挿入孔部４４は、切欠き成形用部材４５を挿入するための構造となっており、型空間ＣＶとゲート部分ＧＰとの境界付近から可動金型４２の後端面側（図１のＡ側）に貫通して形成された円柱状の空間である。図２（Ａ）に示すように、挿入孔部４４は、ゲート凹部Ｓ６側の小径挿入孔部４４ａと可動金型４２の後端面側の大径挿入孔部４４ｂとで構成され、ゲート凹部Ｓ６側が段階的に細くなっている。また、切欠き成形用部材４５が挿入孔部４４内を進退可能となるように、挿入孔部４４の小径挿入孔部４４ａのＡＢ方向の長さは、切欠き成形用部材４５の小径部４５ａの長さより短くなっている。
　切欠き成形用部材４５は、可動金型４２のゲート凹部Ｓ６、すなわちゲート部分ＧＰの一部に設けられており、成形品ＭＰのゲート部ＧＮに応力集中部ＣＮを形成するためのものである。図２（Ａ）に示すように、切欠き成形用部材４５は、ゲート凹部Ｓ６側の小径部４５ａと可動金型４２後端面側の大径部４５ｂとで構成され、ゲート凹部Ｓ６側が段階的に細くなる円柱状の形状となっている。切欠き成形用部材４５は、応力集中部ＣＮを形成する際に、ゲート部分ＧＰに進入し、ゲート部分ＧＰに円柱状の凸部を形成する。なお、後述する切欠き成形用部材４５は、切欠き成形用部材４５付近の樹脂が急激に硬化しないようにするため、断熱材で形成されている。断熱材は、例えば、周囲の可動金型４２が低炭素鋼やステンレス鋼等で形成されている場合、これよりも熱伝導率の低い低熱伝導材料である。低熱伝導材料には、例えば６－４Ｔｉ等の金属材料、ポリイミド等の樹脂材料、ジルコニアやアルミナ等のセラミックスが用いられる。
　切欠き成形用部材４５は、上述のように挿入孔部４４に挿入されており、挿入孔部４４内で進退可能となっている。ここで、小径部４５ａの外径は、挿入孔部４４の小径挿入孔部４４ａの内径と略一致し、大径部４５ｂの外径は、挿入孔部４４の大径挿入孔部４４ｂの内径と略一致する。また、ゲート部分ＧＰ付近における切欠き成形用部材４５と挿入孔部４４との境界Ｋは、型空間ＣＶ等に注入した樹脂が入り込まない程度の隙間となっている。
　図１に示すように、切欠き成形用部材４５の根元は、可動金型４２の外部に設けられた可変機構５０に連結されており、可変機構５０によって切欠き成形用部材４５の進退動作が可能となっている。
　可変機構５０は、型空間ＣＶ内への樹脂流入のタイミングに合わせて、切欠き成形用部材４５を進退させる。具体的には、樹脂充填中は、図２（Ａ）に示すように、切欠き成形用部材４５の小径部４５ａをその先端面がゲート部分ＧＰの面位置と一致するまで退避させ可動金型４２内に配置する。一方、樹脂充填後は、図２（Ｂ）に示すように、小径部４５ａをその先端面がゲート部分ＧＰの面位置よりも突起するようにゲート部分ＧＰ内に進入させ、成形品ＭＰに切欠き、すなわち応力集中部ＣＮを形成するための凸部Ｆ１を形成する。この凸部Ｆ１のゲート部分ＧＰのパーティングラインＰＬに垂直な直径方向の長さは、例えば、ゲート部分ＧＰの直径の半分以下（好ましくはゲート部分ＧＰの直径の１／１０以上１／３以下）となっている。それ以上の長さとなると、成形品ＭＰの取り出し時にレンズＯＬとランナ部ＲＮ等に摩擦の差が生じ、応力集中部ＣＮに応力が集中することとなる。そうすると、レンズＯＬやその周辺に変形や破損が生じてしまい、レンズＯＬを成形品ＭＰとともに取り出せなくなったり、レンズ性能に影響が生じてしまったりする可能性が高まる。
　また、切欠き成形用部材４５は、エジェクトピンとしての機能を有する。エジェクトピンとしての切欠き成形用部材４５は、後述する図４の可変機構５０により動作され、固定金型４１側（図１のＢ側）に前進したり反対側（図１のＡ側）に後退させたりすることができる。
　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、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は、可動盤１２と固定盤１１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。ここで、射出成形機１０は、型開き及び型閉じが横方向となっている。なお、縦方向に型開き及び型閉じするタイプの射出成形機を用いてもよい。
　固定盤１１は、可動盤１２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１１は、固定金型４１を着脱可能に支持している。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、スライドガイド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は、可動金型４２を着脱可能に支持している。可動盤１２には、可変機構５０が組み込まれている。この可変機構５０より図１のエジェクトピンとしての切欠き成形用部材４５を動作させ、可動金型４２内の成形品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、可変機構５０は、可動金型４２内の成形品ＭＰの不図示のランナ部を、エジェクトピンとしての切欠き成形用部材４５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。
　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、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１２を支持するとともに可動盤１２の固定盤１１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、固定盤１１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し、結果的に、固定盤１１と可動盤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１６ｃ、樹脂射出端１６ｄ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、樹脂射出端１６ｄから温度制御された状態で溶融樹脂を吐出することができる。射出装置１６は、シリンダ１６ａの樹脂射出端１６ｄを固定盤１１のスプル部分ＳＰ（図１参照）に対して分離可能に接続することができ、固定盤１１を介して、固定金型４１と可動金型４２とを型締めした状態で形成される型空間ＣＶ（図１参照）に連通する流路部分ＦＣに対して溶融樹脂を所望のタイミングで供給することができる。
　温度調節装置１７は、射出成形機１０の金型４１，４２の温度を調節する部分である。温度調節装置１７は、温調回路を有しており、固定金型４１と可動金型４２との温度調節が可能になっている。具体的には、例えば固定盤１１と可動盤１２とに設けた流体循環路に温度調節媒体を供給することにより、固定金型４１と可動金型４２とを必要な温度まで加熱する。なお、媒体を用いずにヒータ等を用いて温度調節をしてもよい。
　取出し装置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間に形成された型空間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、可変機構５０を動作させることによって型開き時に可動金型４２に残る成形品ＭＰを可動金型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に残る成形品ＭＰを把持して射出成形機１０外に搬出させる。
　図５は、超音波破断装置７０の構造を説明する正面図である。
　超音波破断装置７０は、固定テーブル７１と、超音波振動ホーン７２と、昇降機構７３と、超音波振動装置７４と、超音波振動制御装置７５とを備える。
　固定テーブル７１は、成形装置１００によって成形された成形品ＭＰを載置する円筒状の台である。固定テーブル７１の上端面には、ゴム等の弾性部材で形成された載置板７６が設けられている。固定テーブル７１と載置板７６と中心部には、成形品ＭＰの下方に形成された延長スプルＳＱを挿入する逃げ穴７６ａが形成されている。この延長スプルＳＱを逃げ穴７６ａに挿入することにより、成形品ＭＰのスプル部ＳＮが上方に向いた状態で載置された状態となる。
　超音波振動ホーン７２は、固定テーブル７１の同軸上に設けられた有底円筒形状の超音波振動伝達部である。超音波振動ホーン７２の下端面７２ｂは、超音波振動ホーン７２の長軸ＰＸに直交する環状の当接平面となっている。超音波振動ホーン７２の下方中心部には、成形品ＭＰのスプル部ＳＮを挿入可能なスプル挿入穴７２ａが設けられている。なお、超音波振動ホーン７２のスプル挿入穴７２ａの中心と固定テーブル７１の逃げ穴７６ａの中心は一致している。
　超音波振動ホーン７２は、昇降機構７３と超音波振動装置７４に接続されており、昇降機構７３により固定テーブル７１上で昇降し、超音波振動装置７４により超音波振動が与えられる。この超音波振動装置７４による超音波振動の振幅等は超音波振動制御装置７５によって制御されている。
　図６は、図４に示す成形装置１００の動作及び図５に示す超音波破断装置７０の動作を概念的に説明するフローチャートである。
　まず、成形装置１００の温度調節装置１７を動作させ、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）。
　次に、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（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１２が固定盤１１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）。
　型締め後、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との間の型空間ＣＶ中に、加熱された溶融樹脂を必要な圧力で注入する射出を行わせる（ステップＳ１３：第１工程）。これにより、型締めされた固定金型４１と可動金型４２との間の型空間ＣＶ中に樹脂が充填される充填工程が行われる。
　充填工程後、射出成形機１０は、型空間ＣＶ中の樹脂圧を必要なレベルに保つ。この際、ゲート部分ＧＰの樹脂が硬化する前、すなわちゲートシール前に、可変機構５０を動作させ、ゲート部分ＧＰ内に切欠き成形用部材４５を挿入し、ゲート部分ＧＰに凸部Ｆ１を形成する（図２（Ｂ）参照）。これにより、成形品ＭＰのゲート部ＧＮに応力集中部ＣＮが形成される（ステップＳ１４：第２工程）。なお、ゲート部分ＧＰに挿入した切欠き成形用部材４５は、成形品ＭＰの離型時にエジェエクタピンとして機能するまで、そのままの状態で保持される。
　成形金型４０は、温度調節装置１７により、型空間ＣＶや流路部分ＦＣが適度に加熱されており、射出装置１６から供給される溶融樹脂が緩やかに冷却され、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Ｓ１５）。
　成形完了後、型締めを終了し、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（ステップＳ１６）。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、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、可変機構５０を動作させて、成形品ＭＰの突き出しを行わせる（ステップＳ１７）。具体的には、エジェクトピンとしての切欠き成形用部材４５を図１のＢ側に前進させ、ゲート部ＧＮをＡＢ方向に沿ってバランス良く押し出す。また、成形品ＭＰのスプル部ＳＮ等は、連動して行われる他のエジェクトピン（不図示）によ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。
　成形品ＭＰを可動金型４２から離型した後、取出し装置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（ステップＳ１８）。この際、レンズＯＬは成形品ＭＰから切り離されていない状態である。
　次に、取り出された成形品ＭＰは、超音波破断装置７０に搬入され、図５に示すように超音波破断装置７０にセットされる（ステップＳ１９）。すなわち、成形品ＭＰは、超音波破断装置７０の固定テーブル７１上に載置され、昇降機構７３の動作により降下した超音波振動ホーン７２により固定される。これにより、超音波振動ホーン７２の下端面７２ｂと載置板７６との間に成形品ＭＰのランナ部ＲＮが挟着される。この状態において、下端面７２ｂは、成形品ＭＰのスプル部ＳＮの中心からの等距離位置で複数のランナ部ＲＮに接触している。
　成形品ＭＰを超音波破断装置７０にセットした後、超音波振動装置７４を介して超音波振動ホーン７２に超音波振動を与え、応力集中部ＣＮを形成した成形品ＭＰのゲート部ＧＮを応力集中部ＣＮの位置で破断する（ステップＳ２０：第３工程）。この際、複数のランナ部ＲＮがスプル部ＳＮから等距離に下端面７２ｂに接触しているため、レンズＯＬは、ほとんど同時に成形品ＭＰから分離される。
　以上説明した光学素子成形金型及び光学素子の製造方法によれば、型空間ＣＶに樹脂を充填後に切欠き成形用部材４５をゲート部分ＧＰに挿入することにより、切欠き成形用部材４５が樹脂の流動を妨げず、レンズＯＬ内に応力歪みが残ることを抑えることができる。これにより、レンズＯＬの性能の悪化を防ぐことができる。
　なお、従来型の製造方法の場合、超音波による破断のための応力集中部ＣＮを形成させるためには、ゲート部分ＧＰが一定以上の角度で先細りになる必要がある（特開２００２－２４０１０８号公報参照）。しかし、ゲート部分ＧＰの光学素子への角度を維持しようとするためには、光学素子を極小とするか、もしくはランナ部分を大きく太くしなくてはならない。この場合、光学素子を極小とすることは光学素子のサイズの制約となる。また、ゲート部分を大きくすることはサイクルタイムの悪化に影響する。すなわち、ゲート部分を大きくするとゲートシールに影響し、樹脂が冷えないと成形品が成形金型から取り出せないためサイクルタイムが悪くなる。また、別の従来型の製造方法のように、金型内でゲート部分に切れ目を入れる等しても（特開平６－３０５７４５号公報参照）、樹脂流動性が悪くなり光学素子の性能が悪化する。そのため、特に例えば光ピックアップ装置用対物レンズや携帯電話用撮像レンズといった偏肉比の高いレンズ（成形部品の肉厚が急激に変化したレンズ）である高ＮＡレンズ（例えば、ＮＡ０．７以上）等が作製できない。高ＮＡレンズを成形する場合、応力集中部の流動性が悪くなり、樹脂が応力集中部の一点に集中するため歪みが生じやすくなる。ゲート部付近の歪みや変形は、非点収差に影響を与えるため、レンズの性能が悪くなる。
　また、レンズＯＬのような光学レンズの場合、レンズの精度の確保や複数のレンズの効率のよい回収といった理由から、成形品ＭＰにレンズＯＬがついた状態で成形品ＭＰを成形金型４０から離型する必要がある。そのため、従来のように成形金型内でゲートカットしてしまうとレンズＯＬが落下してしまうため、例えば切欠き成形用部材４５でゲート部分を完全に塞いでしまうのは好ましくない。
　一方、本発明に係る光学素子の製造方法において、型空間ＣＶ及びゲート部分ＧＰに樹脂を充填した後、ゲート部分ＧＰ付近に設けられた切欠き成形用部材４５が可変しゲート部分ＧＰ側に挿入される。樹脂はその分押しのけられ、応力集中部ＣＮを有する成形品ＭＰが成形される。このような構成となっているため、樹脂射出時にはゲート部分ＧＰが狭くなることがなくゲート部分ＧＰの広さを確保することができ、障害がなく射出された樹脂が入り込むためレンズＯＬには特性を劣化させるような影響が生じにくくなる。また、樹脂充填後に応力集中部ＣＮができるため、ゲート部分ＧＰ付近のみ応力集中部ＣＮを設けることができる。そのため、光ピックアップ装置用対物レンズや携帯電話用撮像レンズ等の偏肉比の高い光学素子を精度よく作製することができる。
　また、本発明では、切欠き成形用部材４５を樹脂充填後に挿入するため、ゲート部ＧＮの形状を自由に設計することができる。
　また、切欠き成形用部材４５は、可変にゲート部分ＧＰの断面を調節することができる。そのため、ゲートシール前に凸部Ｆ１を挿入することにより急冷させゲートシールさせることができる。
　以上のことにより、例えばＢＤ用レンズやＨＤ－ＤＶＤ用レンズといった曲率が大きいレンズを製造する場合に光学面の転写性を向上することができる。また、光路差付与構造を有する光学素子や小径の光学素子の製造についても同様である。
　〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態に係る成形金型について説明する。なお、第２実施形態に係る成形金型は、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（Ａ）は、固定金型４１と可動金型４２とで構成される成形金型１４０の型空間ＣＶ周辺の断面図であり、図７（Ｂ）は、応力集中部形成時のゲート部分ＧＰの断面図である。
　第２実施形態において、固定金型４１には、挿入孔部４４Ａと切欠き成形用部材４５Ａとが設けられている。また、可動金型４２には、挿入孔部４４Ｂと切欠き成形用部材４５Ｂとが設けられている。両金型４１，４２の挿入孔部４４Ａ，４４Ｂと切欠き成形用部材４５Ａ，４５Ｂは互いに対向する位置に配置されている。ここで、可動金型４２の挿入孔部４４Ｂと切欠き成形用部材４５Ｂは、第１実施形態の挿入孔部４４と切欠き成形用部材４５に対応する。一方、固定金型４１の挿入孔部４４Ａと切欠き成形用部材４５Ａは、第１実施形態の挿入孔部４４と切欠き成形用部材４５と同様の構造となっている。本実施形態では、切欠き成形用部材４５Ａにも別途可変機構が連結され、切欠き成形用部材４５Ａは挿入孔部４４Ａ内を進退可能となっている。
　応力集中部形成時において、切欠き成形用部材４５Ａ，４５Ｂはゲート部分ＧＰに進入し、図７（Ｂ）に示すように、ゲート部分ＧＰに一対の対向する凸部Ｆ１を形成する。これにより、より流路断面を細くした応力集中部を形成することができる。なお、この一対の凸部Ｆ１のゲート部分ＧＰのパーティングラインＰＬに垂直な直径方向の合計の長さは、例えば、ゲート部分ＧＰの直径の半分以下（好ましくはゲート部分ＧＰの直径の１／１０以上１／３以下）となっている。
　〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態に係る成形金型について説明する。なお、第３実施形態に係る成形金型は、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８（Ａ）は、固定金型４１と可動金型４２とで構成される成形金型２４０の型空間ＣＶ周辺の可動金型４２を固定金型４１側から見た図であり、図８（Ｂ）は、応力集中部形成前のゲート部分ＧＰのＣＣ断面図であり、図８（Ｃ）は、応力集中部形成時のゲート部分ＧＰのＣＣ断面図である。
　第３実施形態において、可動金型４２には、ゲート部分ＧＰを挟んで２つの挿入孔部４４Ｃ，４４Ｄと２つの切欠き成形用部材４５Ｃ，４５ＤとがパーティングラインＰＬに垂直に設けられている。言い換えると、挿入孔部４４Ｃ，４４Ｄと切欠き成形用部材４５Ｃ，４５Ｄとは、ゲート部分ＧＰを挟んで互いに対向する位置に配置されている。
　挿入孔部４４Ｃ，４４Ｄと切欠き成形用部材４５Ｃ，４５Ｄの形状は、三角柱であり、その平面部Ｅ１はゲート部分ＧＰのゲート凹部Ｓ６の接線と略一致する。また、挿入孔部４４Ｃ，４４Ｄと切欠き成形用部材４５Ｃ，４５Ｄの形状は、固定金型４１側から見ると、ゲート部分ＧＰの中心側で三角形状となっている（図８（Ａ）参照）。なお、本実施形態において、ゲート部分ＧＰの形状は、応力集中部形成時に切欠き成形用部材４５Ｃ，４５Ｄがゲート部分ＧＰに挿入されるよう、ゲート部分ＧＰの側面部分が切欠き成形用部材４５Ｃ，４５Ｄの形状に沿ったものとなっている（図８（Ｂ）等参照）。
　応力集中部形成時において、切欠き成形用部材４５Ｃ，４５Ｄはゲート部分ＧＰに進入し、図８（Ｃ）に示すようにゲート部分ＧＰに一対の対向する凸部Ｆ１を形成する。これにより、より流路断面を細くした応力集中部を形成することができる。なお、この一対の凸部Ｆ１のゲート部分ＧＰのパーティングラインＰＬに平行な直径方向の合計の長さは、例えば、ゲート部分ＧＰの直径の半分以下（好ましくはゲート部分ＧＰの直径の１／１０以上１／３以下）となっている。
　〔第４実施形態〕
　以下、第４実施形態に係る成形金型について説明する。なお、第４実施形態に係る成形金型は、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９（Ａ）は、固定金型４１と可動金型４２とで構成される成形金型３４０の型空間ＣＶ周辺の可動金型４２を固定金型４１側から見た図であり、図９（Ｂ）は、応力集中部形成時のゲート部分ＧＰのＣＣ断面図である。第４実施形態において、可動金型４２には、１つの挿入孔部４４と切欠き成形用部材４５とが設けられている。挿入孔部４４と切欠き成形用部材４５の中心軸ＱＸは、パーティングラインＰＬに垂直であり、ゲート部分ＧＰの中心軸ＴＸと直交する。挿入孔部４４と切欠き成形用部材４５の直径は、成形品ＭＰの離型時にレンズＯＬが切断されないようにゲート部分ＧＰの直径よりも小さいものとなっている。
　応力集中部形成時において、切欠き成形用部材４５はゲート部分ＧＰに進入し、図９（Ｂ）に示すようにゲート部分ＧＰの一対の側面を結ぶような凸部Ｆ１を形成する。なお、この凸部Ｆ１のゲート部分ＧＰのパーティングラインＰＬに平行な直径方向の長さは、例えば、ゲート部分ＧＰの直径の半分以下（好ましくはゲート部分ＧＰの直径の１／１０以上１／３以下）となっている。
　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、ゲートシール前に切欠き成形用部材４５をゲート部分ＧＰに挿入したが、図１０に示すように、ゲートシール後に切欠き成形用部材４５をゲート部分ＧＰに挿入してもよい。具体的には、樹脂注入（ステップＳ１３）後にゲートシール待機（ステップＳ２１）を行い、ゲート部分ＧＰの樹脂がある程度硬化した後に応力集中部を形成する（ステップＳ１４）。この場合、ゲート部ＧＮがある程度固まっているため、切欠き成形用部材４５に圧力をかけてもレンズＯＬへの圧力の影響を低減することができる。
　また、切欠き成形用部材４５の先端の形状は、上記実施形態に示したものに限らず、断面形状を三角形や円形等としたり、先端部分を尖状や球状等にしたりすることができる。
　また、上記実施形態において、固定金型４１及び可動金型４２で構成される成形金型４０等に設ける型空間ＣＶの形状は、図示のものに限らず、様々な形状とすることができる。すなわち、型空間ＣＶ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。
　また、上記実施形態において、射出成形機１０は、成形金型４０等を開閉できるものであれば、例えば油圧式でも電動式でもよい。
　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。
　１０　射出成形機
　１１　固定盤
　１２　可動盤
　１５　開閉駆動装置
　１６　射出装置
　１７　温度調節装置
　２０　取出し装置
　３０　制御装置
　４０，１４０，２４０，３４０　成形金型
　４１　固定金型
　４２　可動金型
　４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ　挿入孔部
　４５，４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ　切欠き成形用部材
　５０　可変機構
　７０　超音波破断装置
　１００　成形装置
　ＣＶ　型空間
　ＦＣ　流路部分
　ＧＰ　ゲート部分
　ＲＰ　ランナ部分
　ＳＰ　スプル部分
　ＯＬ　レンズ
　ＭＰ　成形品
　ＧＮ　ゲート部
　ＲＮ　ランナ部
　ＳＮ　スプル部
　ＣＮ　応力集中部
　ＰＬ　パーティングライン

Claims (13)

  1. 　第１金型と第２金型とで構成される金型部内に形成された成形品のうち光学素子に対応する光学素子部分の樹脂成形空間に、溶融させた樹脂を射出する第１工程と、
    　樹脂を前記光学素子部分の樹脂成形空間に充填した後であって、前記第１金型と前記第２金型との型開きまでの間に、前記光学素子部分に連通するとともに前記金型部内に形成された前記成形品のゲート部に対応するゲート部分の一部において凸部を有する切欠き成形用部材を、前記ゲート部分において樹脂流通空間側に挿入し成形を行う第２工程と、
    　前記第１金型と前記第２金型とを離間し、前記第１金型及び前記第２金型から前記成形品を取り出した後、超音波破断装置により前記成形品から前記光学素子を切断する第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. 　前記ゲート部分の形状は、円柱状であ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. 　前記切欠き成形用部材は、可変機構によって前記ゲート部分において前記樹脂流通空間に進退することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子の製造方法。
  4. 　前記切欠き成形用部材は、前記ゲート部分の一対の対向する側面部分から進退することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  5. 　前記切欠き成形用部材は、樹脂が前記樹脂成形空間及び前記樹脂流通空間内に充填された後、ゲートシール前に挿入されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  6. 　前記切欠き成形用部材は、樹脂が前記樹脂成形空間及び前記樹脂流通空間内に充填された後、ゲートシール後に挿入されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  7. 　前記切欠き成形用部材は、前記第１金型から前記成形品が離型されるまで前記樹脂流通空間側に挿入された状態で保持され、前記成形品を前記第１金型から離型させる際に前記成形品を突き出すエジェクタピンとして兼用され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. 　前記切欠き成形用部材は、断熱材で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  9. 　射出成形機の射出ノズルに接続可能であるとともに成形品のスプル部に対応するスプル部分と、
    　前記スプル部分から放射線状に延びるとともに前記成形品の複数のランナ部に対応するランナ部分と、
    　前記ランナ部分の先に設けられるとともに前記成形品のゲート部に対応するゲート部分と、
    　前記ゲート部分の先に設けられるとともに前記成形品の光学素子に対応する光学素子部分と、
    　前記ゲート部分において樹脂流通空間側に進退可能な切欠き成形用部材と、
    を備え、
    　前記切欠き成形用部材が前記ゲート部分において樹脂流通空間側に進入した状態において前記ゲート部分の一部に凸部が形成されることを特徴とする成形金型。
  10. 　前記ゲート部分の形状は、円柱状であることを特徴とする請求項９に記載の成形金型。
  11. 　前記切欠き成形用部材は、可変機構によって前記ゲート部分において樹脂流通空間側に進退することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の成形金型。
  12. 　前記切欠き成形用部材は、前記ゲート部分の一対の対向する側面部分から進退することを特徴とする請求項９から請求項１１までのいずれか一項に記載の成形金型。
  13. 　前記切欠き成形用部材は、断熱材で形成されていることを特徴とする請求項９から請求項１２までのいずれか一項に記載の成形金型。
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