WO2010095322A1 - 成形型及び成形方法 - Google Patents

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WO2010095322A1
WO2010095322A1 PCT/JP2009/069434 JP2009069434W WO2010095322A1 WO 2010095322 A1 WO2010095322 A1 WO 2010095322A1 JP 2009069434 W JP2009069434 W JP 2009069434W WO 2010095322 A1 WO2010095322 A1 WO 2010095322A1
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molding
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outer peripheral
protruding
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義治 正木
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • B29K2907/04—Carbon
    • 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 a mold and a molding method.
  • a mold for injection molding of an optical element such as a lens has a fixed mold and a movable mold that can be brought into and out of contact with the fixed mold, and the fixed mold and the movable mold are in contact with each other. Thus, a cavity or the like is formed.
  • the movable mold has an outer peripheral mold that forms the outer peripheral portion of the molding surface, and an ejecting mold that is slidably disposed in the hole of the outer peripheral mold to form the central portion of the molding surface. Yes.
  • a diameter difference of about 10 ⁇ m is generally provided between the outer peripheral hole portion and the protruding die.
  • the central axis shift (surface shift) or tilt between the two optical surfaces in the optical element. (Surface tilt) occurs. Therefore, in order to mold an optical element with such a mold with high accuracy, it is preferable to make the central axes coincide as much as possible between the protruding mold in the movable mold and the fixed mold.
  • BD Blu-ray Disc
  • a CD or red laser using an infrared laser is used as much as a blue laser having a short wavelength is used.
  • the optical performance required for optical elements is higher. Therefore, if there is a diameter difference of about 10 ⁇ m between the outer peripheral hole and the protruding mold in the movable mold, it is difficult to match the center axis between the protruding mold and the fixed mold to the accuracy required by the BD. An optical element with optical performance cannot be obtained stably.
  • An object of the present invention is to provide a molding die and a molding method capable of stably molding a high-precision optical element.
  • the mold of the present invention is A molding die for molding an optical element having a first surface and a second surface, A fixed mold for forming the first surface of the optical element; A movable mold provided so as to be able to contact and separate from the fixed mold, and forming the second surface of the optical element,
  • the movable type is An outer peripheral mold having a hole; A protrusion mold that is disposed in the hole in a slidable state with respect to the outer peripheral mold and that forms the second surface; A first coat layer containing DLC as a main component is provided in a sliding region with respect to the outer peripheral mold among the side peripheral surfaces of the protruding mold.
  • the hole portion of the outer peripheral mold and the protruding mold have a diameter difference of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the first coat layer is provided in a region of the side peripheral surface that is separated from the molding surface of the protruding mold.
  • the first coat layer preferably has a thickness of 0.5 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the DLC preferably contains silicon or fluorine.
  • a second coat layer having a hardness different from that of the first coat layer is provided on the inner peripheral surface of the hole.
  • the second coat layer is mainly composed of ENP, TiN, AlCr, TiAlN, CrN, or CrO, or DLC having a hardness different from that of the first coat layer.
  • the mold of the present invention It is preferably applied to molding of an optical element having a numerical aperture NA of 0.6 or more. Furthermore, it is more preferable that the numerical aperture NA is applied to the molding of an optical element having a value of 0.85 or more.
  • NA is applied to the molding of an optical element having a value of 0.85 or more.
  • the numerical aperture NA is thus increased. This is because even a large optical element can be molded stably with high accuracy by reducing the difference in diameter between the outer peripheral mold and the protruding mold to prevent axial misalignment.
  • the molding method of the present invention comprises: An optical element is molded using the molding die of the present invention.
  • the first coat layer is provided in the sliding region with respect to the outer peripheral mold among the side peripheral surfaces of the protruding mold, and this first coat layer is mainly composed of DLC.
  • the friction coefficient is reduced and the slipperiness is improved. Therefore, even when the difference in diameter between the outer peripheral mold and the protruding mold is reduced, the occurrence of “galling” can be prevented, so that a highly accurate optical element can be stably molded.
  • the first coat layer contains DLC as a main component, the hardness becomes equal to or higher than that of the conventional coat layer, and it is difficult to be scratched. Therefore, the optical element can be molded more stably.
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematic structure of the optical pick-up apparatus used by preferable embodiment of this invention. It is a conceptual diagram which shows schematic structure of the shaping
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device 30 according to the present embodiment.
  • the optical pickup device 30 will be described as an optical pickup device for BD (Blu-ray Disc), but may be an optical pickup device for CD or DVD (numerical aperture NA is 0.6 or more). .
  • the optical pickup device 30 is provided with a semiconductor laser oscillator 32 as a light source.
  • the semiconductor laser oscillator 32 emits a blue laser (blue-violet laser) having a specific wavelength (for example, 405 nm) having a wavelength of 380 to 420 nm for BD (Blu-ray Disc).
  • a collimator 33, a beam splitter 34, a 1 ⁇ 4 wavelength plate 35, an aperture 36, and an objective lens 37 are arranged in a direction away from the semiconductor laser oscillator 32. Are sequentially arranged.
  • a sensor lens group 38 and a sensor 39 made up of two sets of lenses are sequentially arranged in a direction close to the beam splitter 34 and perpendicular to the optical axis of the blue-violet light described above.
  • the objective lens 37 is disposed at a position facing the high-density optical disc D (BD optical disc), and collects blue-violet light emitted from the semiconductor laser oscillator 32 on one surface of the optical disc D. Yes.
  • the objective lens 37 is composed of two surfaces, and an optical surface 37b is formed on the optical disc D side and an optical surface 37a is formed on the opposite side (light source side) at the center of these surfaces.
  • an outer peripheral portion 37c called a flange is formed on the outer peripheral portion.
  • the objective lens 37 has an image-side numerical aperture NA of 0.85 or more.
  • the objective lens 37 is provided with a two-dimensional actuator 40, and the objective lens 37 is movable on the optical axis by the operation of the two-dimensional actuator 40.
  • Blue-violet light is emitted from the semiconductor laser oscillator 32 during an operation of recording information on the optical disc D or an operation of reproducing information recorded on the optical disc D.
  • the emitted blue-violet light is transmitted through the collimator 33 and collimated into infinite parallel light, then transmitted through the beam splitter 34 and transmitted through the quarter wavelength plate 35.
  • Violet light that formed the concentrated light spot is modulated by the information recording surface D 2 of the optical disk D by the information pit is reflected by the information recording surface D 2. Then, the reflected light is sequentially transmitted through the objective lens 37 and the diaphragm 36, the polarization direction is changed by the quarter wavelength plate 35, and the reflected light is reflected by the beam splitter 34. Thereafter, the reflected light passes through the sensor lens group 38 to be given astigmatism, is received by the sensor 39, and finally is photoelectrically converted by the sensor 39 to become an electrical signal.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of the molding apparatus 1 for injection molding the objective lens 37.
  • the molding apparatus 1 includes a hopper 11, a cylinder 12, a nozzle 13, a molding die 10, and the like from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the molding material S.
  • the hopper 11 is a portion to which the molding material S of the objective lens 37 is supplied, and is connected to the cylinder 12.
  • the cylinder 12 includes a screw 120 inside, and is connected to the nozzle 13 at the tip, and pushes the molding material S supplied from the hopper 11 to the nozzle 13 side while kneading with the screw 120.
  • a heater 121 for melting the molding material S inside the cylinder 12 is provided on the side surface of the cylinder 12.
  • the nozzle 13 is a part that injects the molding material S extruded from the cylinder 12 into the molding die 10 and communicates with a sprue 103 of the molding die 10 described later.
  • the mold 10 is an injection mold having a fixed mold 101 fixed to the nozzle 13 and a movable mold 102 provided so as to be able to contact and separate in the X direction with respect to the fixed mold 101.
  • the movable mold 102 abuts, the sprue 103, the runner 104, and the gate 105 as the flow path of the molding material S and the cavity 106 for molding the molding material S into the shape of the objective lens 37 are formed. ing.
  • the fixed mold 101 forms one surface (first surface) of the objective lens 37, specifically, the optical surface 37b (see FIG. 1) and the surface of the outer peripheral portion 37c on the optical surface 37b side.
  • the movable mold 102 forms the other surface (second surface), specifically, the optical surface 37a (see FIG. 1) and the surface of the outer peripheral portion 37c on the optical surface 37a side.
  • the movable mold 102 is inserted into the outer peripheral mold 102 ⁇ / b> A to form a central portion (optical surface portion) and an outer peripheral mold 102 ⁇ / b> A having an annular portion that forms an annular outer peripheral portion 37 c (flange portion) of the objective lens 37. It has a columnar protruding die 102B.
  • the protruding mold 102B is slidable in the X direction while being inserted into the outer peripheral mold 102A, and is pressed by the protruding member 102E to protrude toward the fixed mold 101, thereby forming the objective lens 37 after molding.
  • the mold is released from the mold 10.
  • the protruding die 102B has a columnar protruding die main body 80 having a molding surface 102D at the tip, and a coat layer 81 (first coat layer) formed on the protruding die main body 80. Yes.
  • the protruding die body 80 is formed of a known mold material. Although not shown in FIG. 3, the side peripheral surface of the protrusion-type main body 80 is surface-treated and smoothed by ENP (electroless nickel plating) having a thickness of about 50 to 100 ⁇ m.
  • ENP electroless nickel plating
  • the coat layer 81 is a layer mainly composed of DLC, and preferably contains silicon or fluorine.
  • the coating layer 81 has a smaller coefficient of friction than the surface of the conventional coating layer mainly composed of TiN and TiAlN, and the surface of the protrusion-type main body 80 surface-treated with ENP. Hardness is equivalent or higher.
  • the coat layer 81 is provided in a sliding region with respect to the outer peripheral mold 102A of the side peripheral surface of the protruding die main body 80, and more specifically, the molding surface of the side peripheral surface. It is provided in a region separated from 102D.
  • the thickness of the coat layer 81 is not less than 0.5 ⁇ m and not more than 3 ⁇ m. When the thickness of the coat layer 81 is less than 0.5 ⁇ m, unevenness occurs in the thickness of the coat layer 81 to form a region where the coat layer 81 does not exist locally, or the coat layer 81 is locally peeled off by continuous molding. I will. Further, if the thickness is larger than 3 ⁇ m, the film stress becomes too large.
  • the protruding die 102B is inserted into the outer peripheral die 102A in the assembly of the forming die 10, or when the forming is repeated, the protruding die 102B is moved relative to the outer peripheral die 102A.
  • the coat layer 81 is chipped.
  • the outer peripheral mold 102A has a hole 92 through which the protruding mold 102B is inserted, and the diameter difference in the sliding region between the hole 92 and the protruding mold 102B is 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the outer peripheral mold 102A is provided with two or more holes 92, and the protruding mold 102B is inserted into each hole 92.
  • the diameter when the hole 92 and the protruding mold 102B are in close contact with each other is used as a reference diameter. Is set to be thinner than the reference diameter and the hole 92 is set to be thicker than the reference diameter.
  • the outer peripheral mold 102 ⁇ / b> A has a cylindrical outer peripheral mold main body 90 having a molding surface 102 ⁇ / b> C at the tip, and a coat layer 91 (a first layer formed on the inner peripheral surface of the hole 92 in the outer peripheral mold main body 90. 2 coat layers).
  • the outer peripheral mold body 90 is formed of a known mold material.
  • the inner peripheral surface of the hole 92 in the outer peripheral body 90 is smoothly finished by cutting.
  • the coat layer 91 is different in hardness from the coat layer 81 of the protruding mold 102B, and is mainly composed of ENP (electroless nickel plating), TiN, AlCr, TiAlN, CrN or CrO, or is different from the coat layer 81.
  • the main component is DLC with different hardness.
  • the layer containing DLC as a main component can be formed by a chemical vapor deposition method (CVD method). More specifically, a hydrocarbon gas such as C 6 H 6 is introduced into a vacuum apparatus, and plasma is generated. A film can be formed by ionization by discharge. The film forming temperature is preferably 200 to 250 ° C.
  • the layer mainly composed of TiN, AlCr, TiAlN or the like can be formed by a physical vapor phase method (PVD method).
  • the molding material S of the objective lens 37 is put into the hopper 11, kneaded by the screw 120 while being melted by the heater 121, and conveyed toward the nozzle 13.
  • conventionally well-known resin materials such as a cycloolefin polymer, can be used, for example.
  • the melted molding material S is injected from the nozzle 13 into the sprue 103, the runner 104, the gate 105, and the cavity 106 of the molding die 10, pressurized in the cavity 106, and the molding material is cooled and solidified, whereby the objective is obtained.
  • a lens 37 is molded.
  • the projecting mold 102B is projected from the outer mold 102A by the projecting member 102E, and the objective lens 37 is moved from the outer mold 102A.
  • the objective lens 37 is manufactured through the above steps.
  • the coat layer 81 is provided in the sliding region with respect to the outer peripheral mold 102A on the side peripheral surface of the protruding mold 102B, and the coat layer 81 is mainly composed of DLC.
  • the friction coefficient is reduced and the slipperiness is improved. Accordingly, even when the difference in diameter between the hole 92 of the outer peripheral mold 102A and the protruding mold 102B is reduced, the occurrence of “galling” can be prevented, so that the highly accurate objective lens 37 can be stably molded. can do.
  • the coating layer 81 has DLC as a main component, the hardness is equal to or higher than that of the conventional coating layer, and scratches are hardly scratched. Therefore, the objective lens 37 can be molded more stably.
  • the hole 92 of the outer peripheral mold 102A and the protruding mold 102B have a diameter difference of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, the objective lens 37 with higher accuracy can be formed.
  • the coat layer 81 is provided in a region separated from the molding surface 102D on the side peripheral surface of the extrusion die 102B, the distal end side (molding surface 102D side) of the extrusion die 102B is thinner than the proximal end side. . Therefore, when the protrusion mold 102B is inserted into the outer peripheral mold 102A in the assembly of the mold 10, it is possible to prevent the tip of the protrusion mold 102B from being caught, so that the assembly of the mold 10 can be facilitated.
  • the formation of the coat layer 81 on the molding surface 102D can be easily prevented by masking.
  • the formation of the coat layer 81 can be facilitated.
  • the coat layer 81 has a thickness of 0.5 ⁇ m or more, the thickness of the coat layer 81 is uneven as compared with the case where a layer of less than 0.5 ⁇ m is formed, and the coat layer 81 does not exist locally. It is possible to prevent a region from being formed or the coat layer 81 from being locally peeled off by continuous molding. Therefore, even when the difference in diameter between the hole 92 of the outer peripheral mold 102A and the protruding mold 102B is reduced, the occurrence of “galling” is surely prevented, and the high-precision objective lens 37 is more stably molded. can do.
  • the coat layer 81 has a thickness of 3 ⁇ m or less, it is possible to prevent the film stress from becoming too large as compared with the case where a layer larger than 3 ⁇ m is formed. Therefore, when the protruding die 102B is inserted into the outer peripheral die 102A in the assembly of the molding die 10 or when the protruding die 102B is repeatedly slid with respect to the outer peripheral die 102A by repeating the molding, the coat layer 81 is chipped. Can be prevented.
  • DLC as the main component of the coat layer 81 contains silicon or fluorine, the slipperiness of the surface of the coat layer 81 is improved as compared with the case where it is not contained. Therefore, even when the difference in diameter between the hole 92 of the outer peripheral mold 102A and the protruding mold 102B is reduced, the occurrence of “galling” is reliably prevented, and the high-precision objective lens 37 can be stably molded. Can do.
  • the coat layer 91 is provided on the inner peripheral surface of the hole 92 in the outer peripheral mold 102A, even if the diameter difference between the hole 92 of the outer peripheral mold 102A and the protruding mold 102B is reduced, The occurrence of “galling” can be further prevented. Further, since the coat layer 91 is different in hardness from the coat layer 81, the occurrence of “galling” can be further prevented. Therefore, the highly accurate objective lens 37 can be stably molded.
  • the protruding mold 102B of the movable mold 102 forms the optical surface 37a of the other surface (second surface) of the objective lens 37, and the outer peripheral mold 102A is the outer peripheral portion 37c of the other surface.
  • the optical surface 37a and the outer peripheral portion 37c may be formed only by the protruding mold 102B.
  • a mold having a total of 12 types of protruding molds 102B was manufactured and used as a mold sample.
  • an ENP layer is provided on the surface of the protruding mold body 80 in the protruding mold 102B. More specifically, in a mold sample provided with a coating layer of DLC and TiN. A coat layer is provided on the surface of the ENP layer.
  • galling occurs about 0 to 1% ⁇ : galling occurs about 1 to 10% ⁇ : galling occurs about 10 to 50% ⁇ : galling occurs 50% or more Specifically, there is no coating layer In the mold sample of (ENP only), “galling” occurred in about 80% of the whole when the diameter difference was 1-2 ⁇ m and about 50% of the whole when the diameter difference was 3-5 ⁇ m. Further, in the mold sample of the coating layer of TiN, “galling” occurred at 10% or more when the diameter difference was 1 to 2 ⁇ m. On the other hand, in the mold sample of the DLC coating layer, even when the diameter difference is 1 to 2 ⁇ m, “galling” occurs rarely, and when it is 3 to 5 ⁇ m, no “galling” occurs. Met.
  • two protruding molds 102B having a coating layer mainly composed of DLC on the ENP layer and two protruding molds 102B having only the ENP layer were manufactured. Further, an outer peripheral mold 102A having four holes 92 was manufactured. Then, the four protruding molds 102B were inserted through the same outer peripheral mold 102A to produce a molding die.
  • the portion formed by the protruding mold 102B provided with the DLC coating layer and the outer peripheral mold 102A corresponds to the embodiment of the present invention, and the protruding mold 102B provided with only ENP and the outer peripheral mold 102A.
  • the part formed by corresponds to a comparative example of the present invention.
  • the hole 92 of the outer peripheral mold 102A and the protruding mold 102B are formed on the basis of the experimental result of “presence / absence of galling” so that the generation ratio of “galling” is less than 10%.
  • the diameter difference was set, specifically, the diameter difference was 2 ⁇ m in the mold sample of the example, and the diameter difference was 6 to 7 ⁇ m in the mold sample of the comparative example.
  • a molding die in which a coating layer containing DLC as a main component is formed as a protruding die can stably mold a highly accurate optical element as compared with a molding die having only an ENP layer.
  • (3) Adhesion of DLC Coat Layer (3.1) Production of Mold Sample As shown in Table 3 below, a plurality of types of coat layers having different thicknesses with DLC as the main component are protruded. A mold sample was provided. It should be noted that the side peripheral surface of the protruding die body 80 in the protruding die 102B is surface-treated with ENP in advance.
  • the coat layer 81 may peel locally by continuous molding.
  • chipping may occur in the coating layer 81 when the protruding die 102B is inserted into the outer peripheral die 102A in assembling the molding die 10. Further, when the extrusion mold 102B is repeatedly slid with respect to the outer peripheral mold 102A by repeating the molding, the coat layer 81 may be chipped.
  • the occurrence of “galling” is ensured by setting the thickness of the coating layer 81 to 0.5 ⁇ m to 3 ⁇ m. It can be seen that a highly accurate optical element can be more stably molded. Further, when the protruding die 102B is inserted into the outer peripheral die 102A in the assembly of the molding die 10, or when the protruding die 102B is repeatedly slid with respect to the outer peripheral die 102A by repeating the molding, the coat layer 81 is chipped. It turns out that it can prevent.

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Abstract

　対物レンズ３７を成形するための成形型１０は、対物レンズ３７の第１面を形成する固定型１０１と、固定型１０１に対して接離可能に設けられ、対物レンズ３７の第２面を形成する可動型１０２と、を備え、可動型１０２は、孔部９２を有する外周型１０２Ａと、外周型１０２Ａに対して摺動可能な状態で孔部９２内に配設されるとともに、前記第２面を形成する突き出し型１０２Ｂと、を有し、突き出し型１０２Ｂの側周面のうち、外周型１０２Ａに対する摺動領域には、ＤＬＣを主成分とするコート層８１が設けられている。

Description

成形型及び成形方法
　本発明は、成形型及び成形方法に関する。
　従来、レンズ等の光学素子を射出成形するための成形型は、固定型と、当該固定型に対して接離可能な可動型とを有しており、これら固定型及び可動型が当接することによってキャビティ等を形成するようになっている。
　より詳細には、可動型は、成形面の外周部分を形成する外周型と、外周型の孔部内に摺動可能に配設されて成形面の中央部分を形成する突き出し型とを有している。
　そして、このような可動型においては、外周型と突き出し型との間の隙間が狭いと、突き出し型の動きが遅くなったり、突き出し型の先端部や側周面が外周型の内周面に引っ掛かる「かじり」を生じて成形ができなくなったりしてしまう。このような問題を解消するため、一般に、外周型の孔部と突き出し型には、１０μｍ程度の直径差が設けられている。
　但し、以上のような成形型においては、可動型における突き出し型と固定型との間で中心軸が一致しないと、光学素子における２つの光学面の間で光軸のずれ（面シフト）や傾き（面チルト）が生じてしまう。そのため、このような成形型によって光学素子を精度良く成形するには、可動型における突き出し型と、固定型との間で中心軸を極力一致させることが好ましい。
　ところで、近年では、光学的な情報記録媒体としてＢＤ（ブルーレイディスク）が用いられており、このＢＤでは、短波長の青色レーザーを使用する分、赤外レーザーを使用するＣＤや赤色レーザーを使用するＤＶＤに比べ、光学素子に求められる光学性能の精度が高くなっている。そのため、可動型において外周型の孔部と突き出し型に１０μｍ程度の直径差があると、ＢＤで要求される精度まで突き出し型と固定型との間で中心軸を一致させることが難しく、所望の光学性能の光学素子を安定して得ることができない。
　上述した「かじり」を防止する技術として、例えば、外周型と突き出し型で材質を変えて両者に硬度差を設ける技術（例えば、特許文献１参照）や、突き出し型の表面にTiAlNやTiN、CrNからなるコート層を設ける技術などが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５－２８８９４０号公報 特開２００８－１７９００５号公報
　しかしながら、例えば、ＢＤで要求される光学性能の光学素子を成形するためには、上記特許文献１，２記載の技術では、依然として「かじり」が生じてしまうため、高精度の光学素子を安定して成形することができない。
　本発明の課題は、高精度の光学素子を安定して成形することのできる成形型及び成形方法を提供することである。
　本発明の成型型は、
　第１面と第２面とを有する光学素子を成形するための成形型であって、
　前記光学素子の前記第１面を形成する固定型と、
　前記固定型に対して接離可能に設けられ、前記光学素子の前記第２面を形成する可動型と、を備え、
　前記可動型は、
　孔部を有する外周型と、
　前記外周型に対して摺動可能な状態で前記孔部内に配設されるとともに、前記第２面を形成する突き出し型と、を有し、
　前記突き出し型の側周面のうち、前記外周型に対する摺動領域には、ＤＬＣを主成分とする第１コート層が設けられていることを特徴とする。
　本発明の成形型においては、
　前記外周型の前記孔部と、前記突き出し型とは、１μｍ以上、５μｍ以下の直径差を有することが好ましい。
　また、本発明の成形型においては、
　前記第１コート層は、前記側周面のうち、前記突き出し型の成形面から離間した領域に設けられていることが好ましい。
　また、本発明の成形型においては、
　前記第１コート層は、０．５μｍ以上、３μｍ以下の厚みを有することが好ましい。
　また、本発明の成形型においては、
　前記ＤＬＣは、シリコンまたはフッ素を含有することが好ましい。
　また、本発明の成形型においては、
　前記孔部の内周面には、前記第１コート層とは硬度の異なる第２コート層が設けられていることが好ましい。
　この成形型においては、
　前記第２コート層は、ＥＮＰ、TiN、AlCr、TiAlN、CrNまたはCrOを主成分とするか、或いは前記第１コート層とは硬度の異なるＤＬＣを主成分とすることが好ましい。
　また、本発明の成形型においては、
　開口数ＮＡが０．６以上の光学素子の成形に適用されることが好ましい。さらに、開口数ＮＡが０．８５以上に光学素子の成形に適用されることがより好ましい。ここで、成形される光学素子の２つの光学面で軸ズレが生じると、光学素子がレンズである場合には、コマ収差が悪化してしまう。そして、一般にコマ収差の値は開口数ＮＡの２乗に比例するので、開口数ＮＡが大きいほどコマ収差の影響が大きくなるところ、本発明の成形型によれば、このように開口数ＮＡの大きい光学素子でも、外周型と突き出し型との直径差を小さくして軸ズレを防止し、高精度に安定して成形を行うことができるためである。
　本発明の成形方法は、
　本発明の成形型を用いて光学素子を成形することを特徴とする。
　本発明によれば、突き出し型の側周面のうち、外周型に対する摺動領域には、第１コート層が設けられており、この第１コート層はＤＬＣを主成分とするので、従来のコート層と比較して摩擦係数が小さくなり、滑り性が良くなる。従って、外周型と突き出し型との直径差を小さくした場合であっても、「かじり」の発生を防止することができるため、高精度の光学素子を安定して成形することができる。
　また、第１コート層はＤＬＣを主成分とするので、従来のコート層と比較して硬度が同等以上に高くなり、キズが付き難くなる。従って、より安定して光学素子を成形することができる。
本発明の好ましい実施形態で使用される光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。 対物レンズを射出成形するための成形装置の概略構成を示す概念図である。 可動型の断面構成を示す模式図である。 コート層の物性を示す図である。 外周型の孔部と突き出し型との直径差の設計例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
　図１は、本実施形態に係る光ピックアップ装置３０の概略構成を示す概念図である。なお、以下の実施形態では、光ピックアップ装置３０を、ＢＤ（Blu-ray Disc）用の光ピックアップ装置として説明するが、ＣＤまたはＤＶＤ用（開口数ＮＡが0.6以上）の光ピックアップ装置としても良い。
　図１に示す通り、光ピックアップ装置３０には、光源としての半導体レーザー発振器３２が具備されている。半導体レーザー発振器３２は、ＢＤ（Blu-ray Disc）用として波長３８０～４２０ｎｍの特定波長（例えば４０５ｎｍ）のブルーレーザー（青紫色レーザー）を出射するようになっている。半導体レーザー発振器３２から出射される青紫色光の光軸上には、半導体レーザー発振器３２から離間する方向に向かって、コリメータ３３、ビームスプリッタ３４、１／４波長板３５、絞り３６、対物レンズ３７が順次配設されている。
　ビームスプリッタ３４と近接した位置であって、上述した青紫色光の光軸と直交する方向には、２組のレンズからなるセンサーレンズ群３８、センサー３９が順次配設されている。
　対物レンズ３７は、高密度な光ディスクＤ（ＢＤ用光ディスク）に対向した位置に配置されており、半導体レーザー発振器３２から出射された青紫色光を光ディスクＤの一面上に集光するようになっている。対物レンズ３７は、２面で構成され、これらの面の中央部分には、光ディスクＤ側に光学面３７ｂ、反対側（光源側）に光学面３７ａが形成されている。一方、外周部分には、フランジとよばれる外周部３７ｃが形成されている。対物レンズ３７は、像側開口数ＮＡが０．８５以上となっている。対物レンズ３７には、２次元アクチュエータ４０が具備されており、２次元アクチュエータ４０の動作により、対物レンズ３７は光軸上を移動自在となっている。
　続いて、光ピックアップ装置３０の動作について説明する。
　光ディスクＤへの情報の記録動作時や光ディスクＤに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザー発振器３２から青紫色光が出射される。出射された青紫色光は、コリメータ３３を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ３４を透過して、１／４波長板３５を透過する。さらに、当該青紫色光は絞り３６及び対物レンズ３７を透過した後、光ディスクＤの保護基板Ｄ１を介して情報記録面Ｄ２に集光スポットを形成する。
　集光スポットを形成した青紫色光は、光ディスクＤの情報記録面Ｄ２で情報ピットによって変調され、情報記録面Ｄ２によって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ３７及び絞り３６を順次透過した後、１／４波長板３５によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ３４で反射する。その後、当該反射光は、センサーレンズ群３８を透過して非点収差が与えられ、センサー３９で受光されて、最終的には、センサー３９によって光電変換されることによって電気的な信号となる。
　以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクＤに対する情報の記録動作や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作が完了する。
　続いて、対物レンズ３７の成形装置について説明する。
　図２は、対物レンズ３７を射出成形するための成形装置１の概略構成を示す概念図である。
　図２に示すように、成形装置１は、成形材料Ｓの搬送方向における上流側から下流側に向かって、ホッパ１１と、シリンダ１２と、ノズル１３と、成形型１０等とを備えている。
　ホッパ１１は、対物レンズ３７の成形材料Ｓが供給される部分であり、シリンダ１２に連結されている。シリンダ１２は、内部にスクリュー１２０を備えるとともに、先端部でノズル１３に連結されており、ホッパ１１から供給された成形材料Ｓをスクリュー１２０によって混練しつつノズル１３側に押し出すようになっている。また、シリンダ１２の側面には、シリンダ１２内部の成形材料Ｓを溶融させるためのヒータ１２１が設けられている。
　ノズル１３は、シリンダ１２から押し出された成形材料Ｓを成形型１０に射出する部分であり、後述する成形型１０のスプルー１０３に連通している。
　成形型１０は、ノズル１３に対して固定された固定型１０１と、当該固定型１０１に対してＸ方向に接離可能に設けられた可動型１０２とを有する射出成形型であり、固定型１０１及び可動型１０２が当接することによって成形材料Ｓの流路としてのスプルー１０３、ランナー１０４及びゲート１０５と、成形材料Ｓを対物レンズ３７の形状に成形するためのキャビティ１０６とを形成するようになっている。
　ここで、固定型１０１は対物レンズ３７の一方の面（第１面）、具体的には光学面３７ｂ（図１参照）と当該光学面３７ｂ側の外周部３７ｃの面とを形成するものであり、可動型１０２は他方の面（第２面）、具体的には光学面３７ａ（図１参照）と当該光学面３７ａ側の外周部３７ｃの面とを形成するものである。
　このうち、可動型１０２は、対物レンズ３７における環状の外周部３７ｃ（フランジ部分）を形成する環状部を有する外周型１０２Ａと、外周型１０２Ａに挿通されて中央部分（光学面部分）を形成する柱状の突き出し型１０２Ｂとを有している。なお、本実施の形態においては、図２に示すように、突き出し型１０２Ｂが２つ存在しており、いわゆる「２個取り」の成形型構造を例にして説明しているが、突き出し型１０２Ｂが１つのみの「１個取り」や、３個以上の「多数個取り」としても良い。
　突き出し型１０２Ｂは、外周型１０２Ａに挿通された状態でＸ方向に摺動可能となっており、突き出し部材１０２Ｅに押圧されて固定型１０１側に突出することにより、成形後の対物レンズ３７を成形型１０から離型させるようになっている。
　突き出し型１０２Ｂは、図３に示すように、先端部に成形面１０２Ｄを有する柱状の突き出し型本体８０と、突き出し型本体８０に形成されたコート層８１（第１コート層）とを有している。
　突き出し型本体８０は、公知の金型材料によって形成されている。なお、図３では図示していないが、突き出し型本体８０の側周面は、厚み５０～１００μｍ程度のＥＮＰ（無電解ニッケルメッキ）によって表面処理されて平滑化されている。
　コート層８１は、ＤＬＣを主成分とする層であり、好ましくはシリコンまたはフッ素を含有している。なお、コート層８１は、図４に示すように、TiN、TiAlNを主成分とする従来のコート層や、ENPで表面処理された突き出し型本体８０の表面よりも摩擦係数が小さくなっており、硬度が同等以上に高くなっている。
　コート層８１は、上述の図３に示すように、突き出し型本体８０の側周面のうち、外周型１０２Ａに対する摺動領域に設けられており、より詳細には、側周面のうち成形面１０２Ｄから離間した領域に設けられている。また、本実施の形態においては、コート層８１の厚みは、０．５μｍ以上、３μｍ以下となっている。コート層８１の厚みが０．５μｍ未満であると、コート層８１の厚みにムラが生じて局所的にコート層８１の存在しない領域ができたり、連続成形によって局所的にコート層８１が剥離したりしてしまう。また、厚みが３μｍより大きいと、膜応力が大きくなり過ぎるため、成形型１０の組み立てにおいて外周型１０２Ａに突き出し型１０２Ｂを挿入するときや、成形を繰り返して突き出し型１０２Ｂを外周型１０２Ａに対して繰り返し摺動させるときに、コート層８１に欠けが生じてしまう。
　外周型１０２Ａは、突き出し型１０２Ｂを挿通させる孔部９２を有しており、孔部９２と突き出し型１０２Ｂとの摺動領域での直径差は、１μｍ以上、５μｍ以下となっている。なお、本実施の形態においては、外周型１０２Ａには２つ以上の孔部９２が設けられており、それぞれの孔部９２に突き出し型１０２Ｂを挿通させている。また、孔部９２と突き出し型１０２Ｂとの間に直径差を設けるには、図５に示すように、孔部９２と突き出し型１０２Ｂとが密着する場合での直径を基準径として、突き出し型１０２Ｂを基準径より細く、孔部９２を基準径より太く設定すれば良い。
　外周型１０２Ａは、図３に示すように、先端部に成形面１０２Ｃを有する筒状の外周型本体９０と、外周型本体９０における孔部９２の内周面に形成されたコート層９１（第２コート層）とを有している。
　外周型本体９０は、公知の金型材料によって形成されている。なお、外周型本体９０における孔部９２の内周面は切削加工によって平滑に仕上げ加工がされている。
　コート層９１は、突き出し型１０２Ｂのコート層８１とは硬度が異なっており、ＥＮＰ（無電解ニッケルメッキ）、TiN、AlCr、TiAlN、CrNまたはCrOを主成分とするか、或いはコート層８１とは硬度の異なるＤＬＣを主成分としている。
　なお、ＤＬＣを主成分とする層は、化学的気相法（ＣＶＤ法）によって形成することができ、より詳細には、Ｃ６Ｈ６等の炭化水素ガスを真空装置内に導入し、プラズマ放電によってイオン化することにより、成膜することができる。成膜温度は２００～２５０℃とするのが好ましい。一方、TiN、AlCr、TiAlN等を主成分とする層は、物理的気相法（ＰＶＤ法）によって形成することができる。
　続いて、一例として図１の対物レンズ３７の製造方法について、図２を使用して説明する。
　まず、対物レンズ３７の成形材料Ｓをホッパ１１に入れ、ヒータ１２１で溶融させつつスクリュー１２０によって混練し、ノズル１３の方向に搬送する。なお、成形材料Ｓとしては、例えばシクロオレフィンポリマー等、従来より公知の樹脂材料を用いることができる。
　次に、融けた成形材料Ｓをノズル１３から成形型１０のスプルー１０３、ランナー１０４、ゲート１０５、キャビティ１０６に注入し、キャビティ１０６内で加圧し、成形材料が冷却されて固化することで、対物レンズ３７が成形される。
　次に、可動型１０２を固定型１０１から離間させて対物レンズ３７を可動型１０２側に残した後、突き出し部材１０２Ｅによって突き出し型１０２Ｂを外周型１０２Ａから突出させて、外周型１０２Ａから対物レンズ３７を押し出す。
　以上の工程により、対物レンズ３７が製造される。
　以上の本実施形態によれば、突き出し型１０２Ｂの側周面のうち、外周型１０２Ａに対する摺動領域には、コート層８１が設けられており、コート層８１はＤＬＣを主成分とするので、従来のコート層と比較して摩擦係数が小さくなり、滑り性が良くなる。従って、外周型１０２Ａの孔部９２と突き出し型１０２Ｂとの直径差を小さくした場合であっても、「かじり」の発生を防止することができるため、高精度の対物レンズ３７を安定して成形することができる。また、コート層８１はＤＬＣを主成分とするので、従来のコート層と比較して硬度が同等以上に高くなり、キズが付き難くなる。従って、より安定して対物レンズ３７を成形することができる。
　また、外周型１０２Ａの孔部９２と、突き出し型１０２Ｂとは１μｍ以上、５μｍ以下の直径差を有するので、より高精度の対物レンズ３７を成形することができる。
　また、コート層８１は突き出し型１０２Ｂの側周面のうち、成形面１０２Ｄから離間した領域に設けられているので、突き出し型１０２Ｂの先端側（成形面１０２Ｄ側）が基端側よりも細くなる。従って、成形型１０の組み立てにおいて外周型１０２Ａに突き出し型１０２Ｂを挿入する際に、突き出し型１０２Ｂの先端が引っ掛かってしまうことを防止できるため、成形型１０の組み立てを容易化することができる。
　また、突き出し型１０２Ｂの側周面における成形面１０２Ｄとの境界部分までコート層８１を設ける場合と比較して、成形面１０２Ｄにコート層８１が形成されてしまうことをマスキングによって容易に防止できるため、コート層８１の形成を容易化することができる。
　また、コート層８１は０．５μｍ以上の厚みを有するので、０．５μｍ未満の層を形成する場合と比較して、コート層８１の厚みにムラが生じて局所的にコート層８１の存在しない領域ができたり、連続成形によって局所的にコート層８１が剥離したりすることを防止できる。従って、外周型１０２Ａの孔部９２と突き出し型１０２Ｂとの直径差を小さくした場合であっても、「かじり」の発生を確実に防止し、高精度の対物レンズ３７を、より安定して成形することができる。
　また、コート層８１は３μｍ以下の厚みを有するので、３μｍより大きい層を形成する場合と比較して、膜応力が大きくなり過ぎることを防止できる。従って、成形型１０の組み立てにおいて外周型１０２Ａに突き出し型１０２Ｂを挿入するときや、成形を繰り返して突き出し型１０２Ｂを外周型１０２Ａに対して繰り返し摺動させるときに、コート層８１に欠けが生じてしまうことを防止できる。
　また、コート層８１の主成分としてのＤＬＣがシリコンまたはフッ素を含有するので、含有しない場合と比較して、コート層８１表面の滑り性が向上する。従って、外周型１０２Ａの孔部９２と突き出し型１０２Ｂとの直径差を小さくした場合であっても、「かじり」の発生を確実に防止し、高精度の対物レンズ３７を安定して成形することができる。
　また、外周型１０２Ａにおける孔部９２の内周面には、コート層９１が設けられているので、外周型１０２Ａの孔部９２と突き出し型１０２Ｂとの直径差を小さくした場合であっても、「かじり」の発生を一層防止することができる。また、コート層９１はコート層８１とは硬度が異なるので、「かじり」の発生を更に防止することができる。従って、高精度の対物レンズ３７を安定して成形することができる。
　なお、本発明は上記の実施形態及び変形例に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
　例えば、上記実施の形態においては、可動型１０２における突き出し型１０２Ｂが対物レンズ３７の他方の面（第２面）のうち光学面３７ａを形成し、外周型１０２Ａが当該他方の面における外周部３７ｃを形成することとして説明したが、突き出し型１０２Ｂのみで光学面３７ａと外周部３７ｃとを形成することとしても良い。
　以下、実施例および比較例を挙げることにより、本発明に係る成形型の製造方法をさらに具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。
（１）かじり発生の有無
（１．１）金型サンプルの作製
　以下の表１に示すように、主成分や厚みの異なる複数種類のコート層を突き出し型１０２Ｂの側周面に設けて成形型を１０個ずつ製作し、本発明に係る成形型の実施例，比較例の金型サンプルとした。
　具体的には、コート層が３種類（主成分がＤＬＣ，ＴｉＮ，コート無し）、突き出し型１０２Ｂと外周型１０２Ａとの直径差が４種類（１～２μｍ，３～５μｍ，６～１０μｍ，１１μｍ以上）、計１２種類の突き出し型１０２Ｂを有する成形型を製作し、金型サンプルとした。なお、何れの金型サンプルにおいても、突き出し型１０２Ｂにおける突き出し型本体８０の表面には、ＥＮＰ層が設けられており、より詳細には、ＤＬＣ，ＴｉＮのコート層が設けられた金型サンプルでは、当該ＥＮＰ層の表面にコート層が設けられている。
（１．２）かじり発生の評価
　１２種類×１０個の金型サンプルの成形型によって対物レンズ３７を１０万ショット×１０回、繰り返して成形し、「かじり」の発生を以下の基準に従って評価したところ、上述の表１に示す通りとなった。
　　◎：かじりが０～１％程度発生する
　　○：かじりが１～１０％程度発生する
　　△：かじりが１０～５０％程度発生する
　　×：かじりが５０％以上発生する
　具体的には、コート層無し（ＥＮＰのみ）の金型サンプルでは、直径差が１～２μｍの場合に全体の約８割、３～５μｍの場合に全体の約５割で「かじり」が生じていた。また、ＴｉＮのコート層の金型サンプルでは、直径差が１～２μｍの場合に１割以上で「かじり」が生じていた。一方、ＤＬＣのコート層の金型サンプルでは、直径差が１～２μｍの場合であっても稀にしか「かじり」が生じておらず、３～５μｍの場合には「かじり」の発生は皆無であった。
　なお、上記の評価基準において、例えば「かじり」の発生率が１％であるとは、１０万ショットの連続形成を計１００回（＝同種の成形型の個数×１０万ショットの連続成形を行った回数）行ったうち、「かじり」の発生により１０万ショットの連続成形が行えなかった場合が１回生じたことを意味する。
　以上の結果から、ＤＬＣを主成分とするコート層を突き出し型に形成した成形型の金型サンプルでは、他の主成分のコート層を形成した成形型と比較して、突き出し型と外周型の孔部との直径差を小さくしても、「かじり」の発生を防止できることが分かる。
（２）成形性
（２．１）金型サンプルの作製
　以下の表２に示すように、主成分や厚みの異なる複数種類のコート層を突き出し型１０２Ｂの側周面に設けて成形型を製作し、本発明に係る成形型の実施例、比較例の金型サンプルとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　具体的には、ＥＮＰ層の上にＤＬＣを主成分とするコート層を設けた２つの突き出し型１０２Ｂと、ＥＮＰ層のみを設けた２つの突き出し型１０２Ｂとを製作した。また、外周型１０２Ａとして、４つの孔部９２を有するものを製作した。そして、４つの突き出し型１０２Ｂを同一の外周型１０２Ａに挿通させ、成形型を製作した。
　ここで、この成形型においては、ＤＬＣのコート層を設けた突き出し型１０２Ｂと外周型１０２Ａによって形成される部分が本発明の実施例に相当し、ＥＮＰのみを設けた突き出し型１０２Ｂと外周型１０２Ａによって形成される部分が本発明の比較例に相当している。そして、これら実施例，比較例では、「かじり」の発生割合が１割未満となるよう、上記「かじり発生の有無」の実験結果に基づいて外周型１０２Ａの孔部９２と突き出し型１０２Ｂとの直径差を設定しており、具体的には、実施例の金型サンプルでは直径差を２μｍとし、比較例の金型サンプルでは直径差を６～７μｍとした。
（２．２）成形性の評価
　上記の成形型によって対物レンズ３７を１０万ショット成形し、レンズ性能を測定したところ、上述の表２に示すように、突き出し型１０２ＢにＤＬＣのコート層を設けた成形型で成形した対物レンズ３７は、１０万ショットの中で光学性能が僅かに変動するものの、１０万ショット目の対物レンズ３７でも光軸のズレに起因する性能劣化は小さく、要求性能を満たしていた。
　一方、突き出し型１０２ＢのＥＮＰ層だけを設けた２つの成形型では、４万ショット付近で要求性能をギリギリ満たす程度まで対物レンズ３７の性能劣化が進み、１０万ショット目の対物レンズ３７では大きく性能が劣化していた。
　以上の結果から、ＤＬＣを主成分とするコート層を突き出し型に形成した成形型では、ＥＮＰ層のみの成形型と比較して、高精度の光学素子を安定して成形できることが分かる。
（３）ＤＬＣのコート層の密着性
（３．１）金型サンプルの作製
　以下の表３に示すように、ＤＬＣを主成分として厚みの異なる複数種類のコート層を突き出し型１０２Ｂの側周面に設けて金型サンプルとした。なお、突き出し型１０２Ｂにおける突き出し型本体８０の側周面は、予めＥＮＰで表面処理している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
（３．２）コート層の密着性の評価
　各金型サンプルの突き出し型１０２Ｂを用いて対物レンズ３７を約１万ショット成形した。成形前後でのコート層の状態によってコート層の密着性を評価したところ、上述の表３に示す通りとなった。
　具体的には、コート層８１の厚みが０．１μｍの金型サンプルでは、コート層８１の成膜時に当該コート層８１の厚みにムラが生じて局所的にコート層８１の存在しない領域ができる場合があった。また、連続成形によって局所的にコート層８１が剥離する場合があった。
　また、コート層の厚みが５μｍの金型サンプルでは、成形型１０の組み立てにおいて外周型１０２Ａに突き出し型１０２Ｂを挿入するときにコート層８１に欠けが生じる場合があった。また、成形を繰り返して突き出し型１０２Ｂを外周型１０２Ａに対して繰り返し摺動させるときに、コート層８１に欠けが生じる場合があった。
　一方、コート層の厚みが０．５～３μｍの金型サンプルでは、これらの問題が生じず、良好に成形を行うことができた。
　以上の結果から、ＤＬＣを主成分とするコート層８１を突き出し型１０２Ｂに形成した金型サンプルでは、当該コート層８１の厚みを０．５μｍ～３μｍとすることで「かじり」の発生を確実に防止し、高精度の光学素子をより安定して成形できることが分かる。また、成形型１０の組み立てにおいて外周型１０２Ａに突き出し型１０２Ｂを挿入するときや、成形を繰り返して突き出し型１０２Ｂを外周型１０２Ａに対して繰り返し摺動させるときに、コート層８１に欠けが生じてしまうことを防止できることが分かる。
　１０　成形型
　３７　対物レンズ（光学素子）
　８１　コート層（第１コート層）
　９１　コート層（第２コート層）
　９２　孔部
　１０１　固定型
　１０２　可動型
　１０２Ａ　外周型
　１０２Ｂ　突き出し型
　１０２Ｄ　突き出し型の成形面

Claims (9)

  1. 　第１面と第２面とを有する光学素子を成形するための成形型であって、
    　前記光学素子の前記第１面を形成する固定型と、
    　前記固定型に対して接離可能に設けられ、前記光学素子の前記第２面を形成する可動型と、を備え、
    　前記可動型は、
    　孔部を有する外周型と、
    　前記外周型に対して摺動可能な状態で前記孔部内に配設されるとともに、前記第２面を形成する突き出し型と、を有し、
    　前記突き出し型の側周面のうち、前記外周型に対する摺動領域には、ＤＬＣを主成分とする第１コート層が設けられていることを特徴とする成形型。
  2. 　前記外周型の前記孔部と、前記突き出し型とは、１μｍ以上、５μｍ以下の直径差を有することを特徴とする請求項１に記載の成形型。
  3. 　前記第１コート層は、前記側周面のうち、前記突き出し型の成形面から離間した領域に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形型。
  4. 　前記第１コート層は、０．５μｍ以上、３μｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の成形型。
  5. 　前記ＤＬＣは、シリコンまたはフッ素を含有することを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の成形型。
  6. 　前記孔部の内周面には、前記第１コート層とは硬度の異なる第２コート層が設けられていることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の成形型。
  7. 　前記第２コート層は、ＥＮＰ、TiN、AlCr、TiAlN、CrNまたはCrOを主成分とするか、或いは前記第１コート層とは硬度の異なるＤＬＣを主成分とすることを特徴とする請求項６に記載の成形型。
  8. 　開口数ＮＡが０．６以上の光学素子の成形に適用されることを特徴とする請求項１から７までの何れか１項に記載の成形型。
  9. 　請求項１から８までの何れか１項に記載の成形型を用いて光学素子を成形することを特徴とする成形方法。
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