WO2014073323A1

WO2014073323A1 - 成形装置及び成形方法

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Publication number: WO2014073323A1
Application number: PCT/JP2013/077728
Authority: WO
Inventors: 知彦田川
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-05-15

Abstract

　工数やコストを抑えつつ、高精度なレンズの成形を可能とすることができる成形装置及び成形方法を提供する。型締め時に、可動側金型１０と固定側金型２０の軸線がほぼ一致しており、且つ型板５０に対して、バネ５１により、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に可動側金型１０が保持されているから、凸ブロック１５のテーパ部１５ｃの斜面１５ａが、無理なく凹ブロック２５の溝部２５ｃの斜面２５ａに接触するようにして嵌合し、固定側金型２０に対して可動側金型１０を所定位置に案内するので、転写面１２，２２の中心が精度良く一致するように型締めを行える。

Description

成形装置及び成形方法

　本発明は、レンズを高精度に成形するのに好適な成形装置及び成形方法に関する。

　近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える光ピックアップ装置が開発され、既に市販されている。高密度光ディスクの一例として、ＮＡ０．８～０．９５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２５ＧＢの情報の記録が可能である。

　ところで、このような光ピックアップ装置に用いる対物レンズを樹脂で成形すると、安価に大量生産が可能になるため好ましいが、かかる対物レンズは本来的に高ＮＡであることから、所望の光学特性を得る為には例えば光学面の位置ズレを精度良く抑える必要がある。なぜならば、ＮＡの大きなＢＤ用の対物レンズの場合、光学面の位置ズレが生じた際に発生するコマ収差の量が、ＤＶＤやＣＤ用の対物レンズの光学面が同じ量だけ位置ズレした際に生じるコマ収差の量よりもはるかに大きくなってしまうからである。そのため、ＮＡの大きなＢＤ用の対物レンズでは特に、光学面の位置ズレを精度良く抑える必要がある。一方、特に高画素の撮像素子を用いた撮像装置用のレンズにおいて、光軸方向に枚数を重ねて使用する場合、偏心に対する許容度が低いので、対向する２つの光学面同士を精度良く位置決めする必要がある。これに対し特許文献１には、固定側金型と可動側金型の位置合わせをテーパブッシュとテーパガイドを使用することで、入子の転写面の位置ずれを抑える成形装置が開示されている。

特開平9-267362号公報特許第4982811号明細書国際特許公開第２０１２／０１４９８７号パンフレット

　特許文献１の技術によれば、固定側金型と可動側金型の位置合わせをテーパブッシュとテーパガイドを２対以上使用することで、入れ子の転写面の位置ずれを抑制しているが、固定側金型と可動側金型の温度差が生じたとき、熱膨張の差が生じ、テーパブッシュとテーパガイドの配置がずれてしまうという問題がある。これにより、２対のテーパブッシュとテーパガイドとも、もしくは片方のテーパブッシュとテーパガイド同士が嵌合できなくなってしまう恐れがある。また、嵌合が可能であったとしても片当たりを招き、嵌合部が擦れ合い削れてしまい、位置合わせの精度が低下してしまう恐れがある。更に、テーパブッシュの様な円筒状または円錐形状の嵌合部材を使用すると、テーパ嵌合部が線当たりとなり、位置決めの為の剛性は面当たりする構成より劣り、位置決め精度が低下するという問題もある。特に、円筒状または円錐形状の嵌合部材の場合、金型へ組み込む時、金型への穴加工の精度が嵌合部材の取り付け精度に直接影響を及ぼすため、取り付け後に嵌合部材の位置を微調整することは非常に困難である。高精度な位置決めを行うには、嵌合部材の組み合わせが重要であり、嵌合の向きをそろえる必要があるが、円筒状または円錐形状の嵌合部材であると、組み込み時に回転方向に注意する必要がある。円筒状または円錐形状の嵌合部材を使用すると、嵌合部材の加工精度と組み立て時間や加工費用の増大を招くこととなる。

　これに対し、特許文献２には、テーパピンを設けた型板を、プラテンに対してフリクション機構で移動可能に保持しつつ、型締め時にテーパピンをテーパ凹部に嵌合させて位置決めを行う構成が開示されている。しかしながら、テーパピンとテーパ凹部の軸線が互いにずれているときに型締めを無理矢理行うと、テーパピンがテーパ凹部に片当たりしやすく、これにより早期摩耗が生じて、高精度な位置決めを確保する為には、比較的短時間でテーパピンとテーパ凹部とを交換しなくてはならず、コスト増を招くこととなる。一方、特許文献３には、係合平面を有する凸部と凹部とを用いて金型の位置決めを行う技術が開示されているが、凸部と凹部の係合平面同士で競り合いが生じると、位置決めが不適切になるので、金型同士の軸線を高精度に合わせる必要があり、手間がかかるという問題がある。

　本発明は、工数やコストを抑えつつ、高精度なレンズの成形を可能とすることができる成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。

　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した成形装置は、プラスチック製のレンズを転写成形する成形装置において、
　それぞれレンズの転写面を備え、相対的に可動な第１の金型及び第２の金型と、
　前記第１の金型に設けられ、係合平面を備えた凸部と、
　前記第２の金型に設けられ、係合平面を備えた凹部と、
　前記第１の金型と前記第２の金型とを型開きしたときに、前記凸部が前記第１の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持するか、又は前記凹部が前記第２の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持する浮動構造と、を有し、
　前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めしたときに、前記凸部と前記凹部とは前記係合平面を当接させて嵌合し、型締め方向に直交する方向に延在する前記係合平面に沿って嵌合位置をシフト可能となっている。

　また、本発明の一側面を反映した成形方法は、それぞれレンズの転写面を備え、相対的に可動な第１の金型及び第２の金型と、前記第１の金型に設けられ、係合平面を備えた凸部と、前記第２の金型に設けられ、係合平面を備えた凹部と、前記第１の金型と前記第２の金型とを型開きしたときに、前記凸部が前記第１の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持するか、又は前記凹部が前記第２の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持する浮動構造とを有し、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めしたときに、前記凸部と前記凹部とは前記係合平面を当接させて嵌合し、型締め方向に直交する方向に前記係合平面に沿って嵌合位置をシフト可能となっている成形装置を用いて、プラスチック製のレンズを転写成形する。

第１の実施の形態に係る成形装置の一部の斜視図である。（ａ）は、第１の実施の形態に係る成形装置の一部の軸線方向断面図であり、（ｂ）は付勢手段の断面図である。凸ブロック１５，凹ブロック２５の製造工程の一部を示す図である。凸ブロック１５，凹ブロック２５の寸法関係を示す図である。図２の構成を矢印Ｖ方向に見た図である。凸ブロック１５，凹ブロック２５の寸法関係を示す図である。凸ブロック１５，凹ブロック２５の寸法関係を示す図である。切欠部と逃げ部の関係を示す拡大斜視図であるが、図１とは天地を逆にしている。切欠部と逃げ部の関係を示す拡大斜視図であるが、図１とは天地を逆にしている。第２の実施の形態に係る成形装置の一部の斜視図である。（ａ）（ｂ）は変形例にかかるブロック片を示す斜視図である。凸ブロック，凹ブロック２５の変形例を示す図である。凸ブロック，凹ブロック２５をシフト可能方向に見た組み付け変形例を示す図である。凸ブロック，凹ブロック２５をシフト可能方向に見た組み付け変形例を示す図である。本発明者が行った検討結果を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の成形方法を実行する第１の実施の形態に係る成形装置の一部の斜視図であるが、重力加速度方向は水平（Ｙ方向）である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る成形装置の一部の軸線方向断面図である。図１，２（ａ）において型締め方向はＺ方向であり、型締め直交方向をＸ方向、Ｙ方向とする。図１において、第２の金型である固定側金型２０は、矩形筐体状であって、不図示の固定フレームに固定され、可動側金型１０に対向する対向面２１に４つの転写面２２（図２参照）を形成し、また対向面２１と各側面２３に露出するようにして切欠部２４を形成している。各切欠部２４は、同じ形状の直方体状のくぼみであって、その内部に凹ブロック２５を収容している。凹部を形成する凹ブロック２５の熱膨張係数は、固定側金型２０の熱膨張係数より大きくなっている。尚、各転写面２２は放射状のランナー路２６を介して中央凹部２７に連結されている。

　一方、可動側金型（移動部）１０は、同様に矩形筐体状であって、不図示の可動フレームに固定された型板（基部）５０に対して、バネ（弾性体）５１により移動可能に支持されている。より具体的には、図２（ａ）に示すように、可動側金型１０の裏面に複数個形成された孔１８と、これに対応して型板５０の金型１０側に形成された孔５２内に、バネ５１が配置されている。可動側金型１０と型板５０とで、第１の金型を構成し、バネ５１が浮動構造を構成する。

　更に型板５０は、図２（ａ）で下端側から可動側金型１０に沿って延在する延長部５３を有しており、延長部５３上には、付勢手段５４が設けられている。付勢手段５４は、図２（ｂ）に示すように、延長部５３に固定された円筒部５４ａと、円筒部５４ａ内に配置されたボール５４ｂと、円筒部５４ａ内に配置され延長部５３からボール５４ｂに向かって付勢するバネ５４ｃとを有する。尚、円筒部５４ｂの上端はボール５４ｂの径より縮径しており、ボール５４ｂが飛び出さないようになっている。ボール５４ｂは、可動金型１０の側面１３に当接している。又、可動側金型１０の延長部５３に対向する側面１３には、突起２９が設けられており、型板５０から離れる方向に可動側金型１０が移動したときに、突起２９が円筒部５４ａに当接することで、それ以上の離間を阻止するストッパとして機能する。

　可動側金型１０は、固定側金型２０に対向する対向面１１に４つの転写面１２（図２参照）を形成し、また対向面１１と各側面１３に露出するようにして切欠部１４を形成している。各切欠部１４は、同じ形状の直方体状のくぼみであって、その内部に凸ブロック１５を収容している。凸部を形成する凸ブロック１５の熱膨張係数は、可動側金型１０の熱膨張係数より大きくなっている。尚、各転写面１２は放射状のランナー路１６を介して、中央凹部１７に対向するように、不図示のスプルーに連結されている。

　図３は、凸ブロック１５，凹ブロック２５の製造工程の一部を示す図である。凸ブロック１５を製造する場合、長手方向の断面が一様な凸棒材Ｍ１５を形成し、これを所定寸法で切断することで製造できる。凸ブロック１５は、直方体上に、互いに逆方向に傾いた一対の斜面（係合平面）１５ａと頂面１５ｂとを有するテーパ部１５ｃを設けている。

　一方、凹ブロック２５を製造する場合、長手方向の断面が一様な凹棒材Ｍ２５を形成し、これを所定寸法で切断することで製造できる。凹ブロック２５は、直方体に、互いに逆方向に傾いた一対の斜面（係合平面）２５ａと底面２５ｂとを有する溝部２５ｃを形成している。溝部２５ｃの内形状は、テーパ部１５ｃの外形状に略一致する。

　可動側金型１０の切欠部１４の内寸法は、凸ブロック１５の外寸法よりも若干大きくなっている。従って、適切な薄さを有する調整機構としての薄板材であるシムＳＭを、切欠部１４の底面といずれかの側面とに介在させるようにして、凸ブロック１５を切欠部１４に組み付けることで、テーパ部１５ｃの型締め方向（Ｚ方向）の位置と、型締め方向に直交する方向（Ｘ方向又はＹ方向のいずれか）の位置決めを行える。組み付けた状態で、転写面１２を挟んで対向する２つの凸ブロック１５（ここでは第１凸ブロック）の軸線Ｌ１（テーパ部１５ｃの中央線）は一致してＹ方向に延在し、且つ別の２つの凸ブロック１５（ここでは第２凸ブロック）の軸線Ｌ２は、軸線Ｌ１に直交してＸ方向に延在する。

　又、固定側金型２０の切欠部２４の内寸法は、凹ブロック２５の外寸法よりも若干大きくなっている。従って、適切な薄さを有する調整機構としての薄板材であるシムＳＭを、切欠部２４の底面といずれかの側面とに介在させるようにして、凹ブロック２５を切欠部２４に組み付けることで、溝部２５ｃの型締め方向（Ｚ方向）の位置と型締め方向に直交する方向（Ｘ方向又はＹ方向のいずれか）の位置決めを行える。組み付けた状態で、転写面２２を挟んで対向する２つの凹ブロック２５の軸線Ｌ３（溝部２５ｃの中央線）は一致してＹ方向に延在し、且つ別の２つの凹ブロック２５の軸線Ｌ４は、軸線Ｌ３に直交してＸ方向に延在する。

　上述のように、凸部（凸ブロック１５）と凹部（凹ブロック２５）の金型への取り付け部に位置調整機構（シム等）を用いることで、凸部と凹部の嵌合時の高さ位置等のズレを排除するように調整することができる。また、そのときシフト可能方向はラフな位置決めでよいので、調整しやすいという利点もある。更に、調整機構があるため、凸部と凹部の金型への取り付け部の加工精度は高精度を求めなくてもよい。したがって、加工精度と組み立て時間の削減が可能となる。

　ここで、凸ブロック１５と凹ブロック２５の寸法関係であるが、図４を参照して、凹ブロック２５の溝部２５ｃの長手方向（軸線Ｌ１，Ｌ２方向）の寸法をａ１とし、同方向における凸ブロック１５の寸法をｂ１とし、同方向におけるテーパ部１５ｃの寸法をｃ１とすると、以下の式を満たすと好ましい。
ａ１＞ｂ１＝ｃ１

　尚、切欠部１４，２４に対して、凸ブロック１５、凹ブロック２５を組み付ける際に、シムを用いることなく、ボルト固定することもできる。かかる場合、凸ブロック１５、凹ブロック２５を仮止めした状態で、可動側金型１０の対向面１１と固定側金型２０の対向面２１が密着するようにし、凸ブロック１５のテーパ部１５ｃの斜面１５ａが、凹ブロック２５の溝部２５ｃの斜面２５ａに接触するように調整してボルト止めすればよい。尚、凸ブロック１５の斜面１５ａと、凹ブロック２５の斜面２５ａとが接触しても、頂面１５ｂと底面２５ｂとは接触しない。

　図１１（ａ）（ｂ）は、本実施の形態の変形例にかかるブロック片を示す斜視図である。図１１（ａ）に示すように、ブロック片１２５は各面が直交した略四角柱状であって、高上面１２５ａと、高上面１２５ａに平行で且つ低い位置に設けられた低上面１２５ｂと、高上面１２５ａと低上面１２５ｂとを連結する傾いた斜面１２５ｃとを有する。ここで、高上面１２５ａの幅αと、低上面１２５ｂの幅βは、等しく（α＝β）なっている。尚、高上面１２５ａは長側面１２５ｄと直交し、低上面１２５ｂは、長側面１２５ｄと平行する短側面１２５ｅに直交する。

　図１１（ｂ）に示すように、同じブロック片１２５を、長側面１２５ｄ同士を対面させて組み合わせれば、凸ブロック１５が形成されることとなる。一方、同じブロック片１２５を、短側面１２５ｅ同士を対面させて組み合わせれば、凹ブロック２５が形成されることとなる。同じ形状のブロック片１２５は高精度なものを容易に生産できる。従って、このブロック片１２５を組み合わせて、凸ブロック１５と凹ブロック２５とを形成すれば、斜面１２５ｃの高上面１２５ａに対する傾き角が、狙いの角度（例えば４５度）から多少ずれていたとしても、ブロック片１２５間で斜面１２５ｃの傾き角に差がない限り、組み合わせた状態でも斜面１２５ｃの傾き角が一様になり、凸ブロック１５の斜面と凹ブロック２５の斜面とが均一に当接するようになるので、余計な競り合いが生じることなく、高精度な位置決めを行うことができる。

　次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、図１、２に示すごとく、固定側金型２０に対して可動側金型１０を型開きした状態では、型板５０に対して、バネ５１により、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に可動側金型１０が保持されている。但し、重力加速度方向下方側にある延長部５３に設けられた付勢手段５４のボール５４ｂが、可動側金型１０の側面１３に当接し、ボール５４ｂを介してバネ５４ｃにより重力加速度方向上方に向かって付勢しているので、可動側金型１０と固定側金型２０の軸線がほぼ一致している。

　ここで、予め不図示のヒータで固定側金型２０及び可動側金型１０を加熱しておくと、常温組み付け時に、切欠部１４と凸ブロック１５、切欠部２４と凹ブロック２５との間に所定のクリアランスを設けた場合でも、凸ブロック１５と凹ブロック２５がより大きく膨張して、かかるクリアランスをなくすことができ、これにより高精度な位置決めを行える。

　まず、図１、２に示すごとく、固定側金型２０に対して可動側金型１０を離間した状態から、不図示の駆動装置により可動側金型１０を接近させる。可動側金型１０と固定側金型２０の軸線がほぼ一致しており、且つ型板５０に対して、バネ５１により、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に可動側金型１０が保持されているから、凸ブロック１５のテーパ部１５ｃの斜面１５ａが、無理なく凹ブロック２５の溝部２５ｃの斜面２５ａに接触するようにして嵌合し、固定側金型２０に対して可動側金型１０を所定位置に案内するので、転写面１２，２２の中心が精度良く一致するように型締めを行える。尚、型締め時にテーパ部１５ｃに予圧がかかるようにしても良い。テーパ部１５ｃの剛性を上げて、位置ズレを抑制することができる。通常、固定側金型２０と可動側金型１０を型締めした位置でテーパ部１５ｃが溝部２５ｃに嵌合するように調整するが、型締め力でテーパ部１５ｃが数μｍ弾性変形するように、予め嵌合位置を調整しておくと好ましい。

　型締め後に、軸線Ｌ１は軸線Ｌ３と重なり、軸線Ｌ２は軸線Ｌ４と重なり、これに斜面１５ａ，２５ａはそれぞれ平行に延在する。この重なった軸線の方向をシフト可能方向とする。成形のために固定側金型２０と可動側金型１０とが加熱され、異なる膨張が生じた場合には、図５に示すように、シフト可能方向（つまりＸ方向又はＹ方向）に、凸ブロック１５と凹ブロック２５とは嵌合した状態を維持しつつ相対シフト可能である。但し、熱膨張差は一般的に小さいので、転写面１２，２２の中心変位は無視できる。

　なお、凸ブロック１５と凹ブロック２５とのシフト可能方向と、固定側金型２０または可動側金型１０の熱膨張中心からの放射状線とが平行となることが好ましい。つまり、凸ブロック１５及び凹ブロック２５の可動側金型１０や固定側金型２０への配置のさせ方としては、図１だけに限らず、シフト可能方向と熱膨張中心からの放射状線とが平行になるように、凸ブロックと凹ブロックを配置させれば良い。ここで、熱膨張中心とは、中央凹部１７の中心を熱膨張中心として考えることができる。

　また、本実施の形態では、図１に示すように４つの凸ブロック１５と４つの凹ブロック２５を使用しているが、凸ブロックと凹ブロックの数は４つに限られず、それぞれのブロックのシフト可能方向が同一直線上とならなければ、２つ以上のブロックとすることもできる。互いに嵌合する凸部と凹部を複数配置することで、位置合わせ方向を強制できると共に、嵌合部の剛性を高める効果があり、可動側金型と固定側金型の位置合わせ精度を高めることができる。ここで、ブロックの数を多くした場合、１つのブロックにかかる負荷が低減できるため、ブロックの長寿命化に効果がある。一方、ブロックの数を少なくした場合、凸ブロックと凹ブロックとの嵌合をよりスムーズに行うことが可能になる。

　ここで、凸ブロック１５と凹ブロック２５とは、図４を参照してａ１＞ｂ１＝ｃ１なるような寸法関係を有するので、シフト可能方向に凸ブロック１５と凹ブロック２５とが相対移動した場合でも、テーパ部１５ｃが溝部２５ｃからはみ出すことを回避できる。

　可動側金型１０の対向面１１が固定側金型２０の対向面２１と密着するまで移動して、型締めを行った後、不図示の供給源から、スプルー，中央凹部２７，ランナー路１６，２６を介して、転写面１２，２２とで形成されるキャビティ内に樹脂を充填し、固化させた後、図１に示すように、可動側金型１０を固定側金型２０から離間することで、ＮＡ＝０．８５～０．９５である光ピックアップ装置用の対物レンズ、又は光軸方向に複数枚重ねて用いられる撮像レンズを成形することができる。

　本実施の形態によれば、固定側金型２０及び可動側金型１０の位置合わせを凸ブロック１５と凹ブロック２５を嵌合させて行う為、位置合わせの繰り返し精度が良く、両金型１０，２０のレンズ成形面同士の偏心を有効に抑制することができる。更に、凸ブロック１５と凹ブロック２５が、嵌合したままＸ方向又はＹ方向にシフト可能な為、金型１０，２０の熱膨張する方向とシフト可能方向とを揃えることで、金型１０，２０の温度差が生じることによるズレ、すなわち、熱膨張差によるズレを金型への負荷無く、抑制することができる。

　又、本実施の形態によれば、凸ブロック１５の斜面１５ａと凹ブロック２５の斜面２５ａが面当たりとなり、これにより嵌合部の剛性が高くなり、位置決め精度が向上する。また、嵌合部への負荷が低減できるため、嵌合部材の長寿命化にも効果がある。更に、浮動構造（バネ５１）が、第１の金型と第２の金型とを型開きしたときに、凸ブロックが第１の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持するか、又は凹ブロックが第２の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持するので、第１の金型と第２の金型とを型締めしたときに、一方が浮動状態で支持された凸ブロックと凹部ブロックとは係合平面を当接させて嵌合しやすくなり、これにより嵌合部への負荷が軽減される為、安定性、耐久性の良い型合わせを行う事ができる。

　凸ブロック１５のシフト範囲（ａ１－ｂ１）は熱膨張差よりも広く取っているので、凸ブロック１５のシフト可能方向の部品長さは高精度を求めなくてよいから、低コスト化を図れる。また、嵌合する凹ブロック２５も同様にシフト可能方向の部品長さは高精度を求めなくてよいから、低コスト化を図れる。即ち、図４を参照してａ１＞ｂ１＝ｃ１なるように、凸ブロック１５と凹ブロック２５を加工すれば良く、シフト可能方向へは金型１０，２０と凸ブロック１５と凹ブロック２５を組み立てる時の遊びをつくることが可能となり、その分組み立てが容易に行える。したがって、加工精度と組み立て時間の削減が可能となる。

　図６は、本実施の形態の変形例にかかる凸ブロック１５と凹ブロック２５の寸法関係を示す図である。変形例にかかる凸ブロック１５と凹ブロック２５の寸法関係であるが、凹ブロック２５の溝部２５ｃの長手方向の寸法をａ２とし、同方向における凸ブロック１５の寸法をｂ２とし、同方向におけるテーパ部１５ｃの寸法をｃ２とすると、以下の式を満たすと好ましい。
ａ２＝ｂ２＞ｃ２

　図７は、別な変形例にかかる凸ブロック１５と凹ブロック２５の寸法関係を示す図である。変形例にかかる凸ブロック１５と凹ブロック２５の寸法関係であるが、凹ブロック２５の溝部２５ｃの長手方向の寸法をａ３とし、同方向における凸ブロック１５の寸法をｂ３とし、同方向におけるテーパ部１５ｃの寸法をｃ３とすると、以下の式を満たすと好ましい。
ａ３＞ｂ３＞ｃ３

　但し、凹ブロック２５の溝部２５ｃの長手方向の寸法と、同方向における凸ブロック１５の寸法とを等しくしても良い。この場合、凹ブロック２５を設けた金型には、図８、９に示すような逃げ部を設けることが望ましい。より具体的には、図８の例では、凹ブロック２５を取り付ける切欠部の代わりに直方体状の開口２４’をくぼみとして下面（対向面）２１に形成し、更に開口２４’と側面２３との間の壁を矩形状に切り欠いて逃げ部２８を形成している。逃げ部２８の底面は、凹ブロック２５の溝部２５ｃの底面２５ｂに面一又はより深くなっている（下面２１より遠い）と好ましい。この例では、金型間の熱膨張により、同寸法の凸ブロック（不図示）が凹ブロック２５に対して外側にシフトする場合に有効である。

　一方、図９の例では、凹ブロック２５を取り付ける切欠部の代わりに直方体状の開口２４’をくぼみとして下面２１に形成し、更に開口２４’を挟んで側面２３と反対側の下面２１を矩形状に切り欠いて逃げ部２８を形成している。逃げ部２８の底面は、凹ブロック２５の溝部２５ｃの底面２５ｂに面一又はより深くなっている（下面２１より遠い）と好ましい。この例では、金型間の熱膨張により、同寸法の凸ブロック（不図示）が凹ブロック２５に対して内側にシフトする場合に有効である。尚、逃げ部２８は、開口２４’に対して両側に設けても良い。尚、可動側金型と固定側金型の熱膨張差を予測するのが困難な場合などは、図８と図９を合わせた形状である、凹部の両端に逃げ部２８を設けても良い。

　図１０は、第２の実施の形態にかかる図１と同様な斜視図である。本実施の形態においては、可動側金型１０’は、凸部としてのテーパ部１５ｃを一体的に成形しており、固定側金型２０’は、凹部としての溝部２５ｃを一体的に成形している。尚、本実施の形態では、転写面２２は、入れ子Ｃ１の端面に形成され、入れ子Ｃ１は、可動側金型１０’の開口１０ａ’内に挿入されている。また転写面２２に対向する転写面（不図示）は、入れ子Ｃ２の端面に形成され、入れ子Ｃ２は、固定側金型２０’の開口２０ａ’内に挿入されている。

　尚、入れ子Ｃ１，Ｃ２は、金型１０’，２０’の開口に直接挿入してねじ等による締結部材で固定する以外に、例えば、特開２００４－１６８００９号公報に記載されているような、球を嵌めこんだ転がり軸受を介して、入れ子を開口内に挿入させても良い。ころがり軸受の球数を多くすることで、安定性、耐久性が向上するので、できるだけ多く配置するのが良い。

　また、図１０に示すように、転写面２２をすべて囲むような円形の入れ子Ｃ３を、可動側金型１０’の円形開口３０ａ’に設けても良い。同様に、転写面２２に対向する転写面（不図示）をすべて囲むような円形の入れ子Ｃ４を、固定側金型２０’の開口４０ａ’に設けても良い。さらに、円形の入れ子Ｃ３，Ｃ４は、金型１０’，２０’の円形開口に直接挿入する以外に、例えば、特開２００４－１６８００９号公報に記載されているような、球を嵌めこんだ転がり軸受を介して、円形の入れ子を円形開口内に挿入させても良い。

　図１２は、上述した実施の形態の変形例にかかる凸ブロック１５”と凹ブロック２５”を示す斜視図である。本実施の形態においては、凹ブロック２５”は、互いに平行な側面２５ａ”と底面２５ｂ”とを有する矩形断面溝２５ｃ”を有する。すなわち、シフト可能方向に直交する断面は矩形状である。一方、凸ブロック１５”は、互いに平行な側面１５ａ”と頂面１５ｂ”とを有する突起１５ｃ”を有する。すなわち、シフト可能方向に直交する断面は矩形状である。かかる凸ブロック１５”と凹ブロック２５”は、上述した実施の形態の金型で同様に用いることができる。

　成形時には、凸ブロック１５”の側面１５ａ”が、凹ブロック２５”の側面２５ａ”に対して摺動しながら、突起１５ｃ”が矩形断面溝２５ｃ”に嵌合する。これにより金型同士の位置決めを行える。成形後に金型を型開きする際には、側面１５ａ”、２５”が案内することで、金型を、成形したレンズの光軸方向に沿って精度良く型開きさせることができる。これは特にレンズに回折構造を形成する場合に有効である。

　尚、例えば図１３に示すように、凹ブロック２５を固定側金型２０の下面２１から突き出すように配置しても良く、或いは図１４に示すように、凹ブロック２５を固定側金型２０の下面２１から奥側に引き込むように配置しても良い。尚、可動側金型に凹ブロックを設け、固定側金型に凸ブロックを設けても良い。

　図１５は、本発明者が行った検討結果を示す図であり、縦軸に目標値に対する変動量、横軸に稼働日数をとって示している。図１、２に示す成形装置において、凸部をテーパピン、凹部を円錐孔とし、且つ可動側金型を型板に固定して浮動支持しない場合、図中○印に示すように６０日稼働することで、テーパピンと円錐孔にカジリや摩耗が生じ、それにより位置変動量が１５μｍに達し、早期に交換が必要とされた。又、図１，２に示す成形装置において、凸部と凹部とを係合平面で形成するが可動側金型を型板に固定して浮動支持しない場合、図中□印に示すように９０日稼働することで、係合平面に摩耗が生じ、位置変動量が１５μｍに達し、早期に交換が必要とされた。これに対し、図１、２に示す成形装置のように、凸部と凹部とを係合平面で形成するとともに浮動支持とした場合、カジリや摩耗等が少なく、図中△印に示すように１８０日稼働するまで、位置変動量が１５μｍに達せず、長期間安定した位置決めを行うことができることがわかった。

　本実施形態の成形装置・成形方法によれば、工数やコストを抑えつつ、高精度なレンズの成形を可能とすることができる。以下、好ましい実施形態をまとめて説明する。

　第１の金型、第２の金型のいずれかが、凸部又は凹部を設けた移動部と、基部と、基部と移動部との間に設けた弾性体とからなり、基部に対して移動部が移動可能に支持されていることにより、簡素な構成で、基部に対して移動部を移動可能に支持できる。

　第１の金型と第２の金型の型締め方向は、重力加速度方向と交差しており、基部に対して移動部を重力加速度方向上方に付勢する付勢手段が設けられることが好ましい。第１の金型と第２の金型の型締め方向は、重力加速度方向と交差していると、基部に対して移動部が重力加速度方向下方に向かって変位することとなり、型締め時に、凸部と凹部とが嵌合しにくくなる。そこで、弾性体等により、基部に対して移動部を重力加速度方向上方に付勢することで、凸部と凹部とが嵌合し易くしている。

　成形されるレンズのＮＡは、０．８～０．９５であることが可能である。Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ用光ピックアップ装置に用いる対物レンズなどは一般的にＮＡ０．８～０．９５程度であり、特に３互換ディスク対応レンズなどの比較的口径の大きいレンズにおいては、光学面の偏心が光学性能を劣化させる影響が非常に大きい。このため、レンズ形成のため安定した金型の位置合わせが要求されるので、本実施形態が有効である。

　成形されるレンズは、光軸方向に複数枚並べて配置されるレンズであることが好ましい。複数枚使用する撮像レンズ等において、一つ一つのレンズの偏芯性能の劣化が全体の性能を劣化させることに繋がる為、安定した高精度な位置合わせをする必要がある。特に携帯電話やスマートフォンに搭載される様な小型で高性能な撮像装置で複数枚使用されるレンズにおいては、高精度な位置決めが要求されるので、本実施形態が有効である。

　凸部及び凹部における少なくとも嵌合する部位は、シフト可能方向に直交する断面が、シフト可能方向に沿って一様な形状を有することにより、シフト位置に関わらず安定した嵌合を得ることができる。

　例えば、凸部と凹部の製造工程において、断面が均一で凸部のシフトする方向に長い凸棒材と、断面が均一で凹部のシフトする方向に長い凹棒材を作製し、必要長さ毎に切り分けることで、複数の凸部と凹部を製造できる、これにより嵌合形状が同じ凸部と凹部を加工することができる。このため、安定した嵌合を実現することができる。

　前記一様な形状とは矩形状であることが好ましい。例えば、成形しようとするレンズが、ミクロンオーダーの微細形状である回折構造を有する場合、成形後に第１の金型と第２の金型とを型開きする際に、レンズの光軸直交方向に僅かでも相対変位すると、レンズの光学面に形成された回折構造を損傷する恐れがある。これに対し、凸部及び凹部の、シフト可能方向に直交する断面が矩形状であると、その側面で案内を行うことで、第１の金型と第２の金型とを、レンズの光軸方向に沿って精度良く型開きさせることができる。

　また、前記一様な形状とは台形状であることが好ましい。このような形状であれば、型締め時に凸部と凹部が嵌合しやすい。尚、台形状とは、一方の面が型締め方向に平行となるものも含む。

　凸部は第１の金型と別体であって、第１の金型のくぼみに取り付けられており、且つ同一形状のブロック片を組み合わせて形成されており、及び／又は凹部は第２の金型と別体であって、第２の金型のくぼみに取り付けられており、且つ同一形状のブロック片を組み合わせて形成されていることにより凸部と凹部とを同じブロック片を用いて形成できるので、低コストながら、相性の良い高精度の凸部と凹部と形成できる。

　凸部は第１の金型と別体であって、第１の金型のくぼみに圧入されており、及び／又は凹部は第２の金型と別体であって、第２の金型のくぼみに圧入されていることが好ましい。凸部及び／又は凹部を金型に配置する際に圧入することで、ガタがなく高精度に位置決めすることができる。

　第１の金型が多角形状をなしており、凸部は、その角部近傍に設けられ、及び／又は、第２の金型が多角形状をなしており、凹部は、その角部近傍に設けられていることが好ましい。金型の合わせ面が多角形の場合、角部が未使用スペースとなる事が良くあるため、凸部又は凹部を角部付近に配置することがスペースの有効利用となる。これにより金型の省スペース化がはかれ、金型の省材料によるコスト削減と軽量化による型締め安定性向上や取り扱いがし易くなる。

　本発明は、明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、他の変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態・技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。

１０、１０’ 可動側金型
１１　　　　対向面
１２　　　　転写面
１３　　　　側面
１４　　　　切欠部
１５　　　　凸ブロック
１５ａ” 　　側面
１５ａ　　　斜面
１５ｂ　　　頂面
１５ｃ　　　テーパ部
１５ｃ” 　　突起
１６　　　　ランナー路
１７　　　　中央凹部
１６　　　　孔
２０、２０’ 固定側金型
２１　　　　対向面
２２　　　　転写面
２３　　　　側面
２４　　　　切欠部
２４’ 　　　開口
２５　　　　凹ブロック
２５ａ” 　　側面
２５ａ　　　斜面
２５ｂ　　　底面
２５ｃ　　　溝部
２５ｃ” 　　矩形断面溝
２６　　　　ランナー路
２８　　　　逃げ部
５０　　　　型板
５１　　　　孔
５２　　　　バネ
５３　　　　延長部
５４　　　　付勢手段
１２５　　　　ブロック片
Ｃ１，Ｃ２　　入れ子
Ｍ１５　　　　凸棒材
Ｍ２５　　　　凹棒材
ＳＭ　　　　　シム

Claims

　プラスチック製のレンズを転写成形する成形装置において、
　それぞれレンズの転写面を備え、相対的に可動な第１の金型及び第２の金型と、
　前記第１の金型に設けられ、係合平面を備えた凸部と、
　前記第２の金型に設けられ、係合平面を備えた凹部と、
　前記第１の金型と前記第２の金型とを型開きしたときに、前記凸部が前記第１の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持するか、又は前記凹部が前記第２の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持する浮動構造と、を有し、
　前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めしたときに、前記凸部と前記凹部とは前記係合平面を当接させて嵌合し、型締め方向に直交する方向に延在する前記係合平面に沿って嵌合位置をシフト可能となっている成形装置。
　前記金型のいずれかが、前記凸部又は前記凹部を設けた移動部と、基部と、前記基部と前記移動部との間に設けた弾性体とからなり、前記基部に対して前記移動部が移動可能に支持されている請求項１に記載の成形装置。
　前記第１の金型と前記第２の金型の型締め方向は、重力加速度方向と交差しており、前記基部に対して前記移動部を重力加速度方向上方に付勢する付勢手段が設けられている請求項２に記載の成形装置。
　前記レンズのＮＡは、０．８～０．９５である請求項１～３のいずれかに記載の成形装置。
　前記レンズは、光軸方向に複数枚並べて配置されるレンズである請求項１～４のいずれかに記載の成形装置。
　前記凸部及び前記凹部における少なくとも嵌合する部位は、シフト可能方向に直交する断面が、前記シフト可能方向に沿って一様な形状を有する請求項１～５のいずれかに記載の成形装置。
　前記一様な形状とは矩形状である請求項６に記載の成形装置。
　前記一様な形状とは台形状である請求項６に記載の成形装置。
　前記凸部は前記第１の金型と別体であって、前記第１の金型のくぼみに取り付けられており、且つ同一形状のブロック片を組み合わせて形成されており、及び／又は、前記凹部は前記第２の金型と別体であって、前記第２の金型のくぼみに取り付けられており、且つ前記同一形状のブロック片を組み合わせて形成されている請求項１～８のいずれかに記載の成形装置。
　前記凸部は前記第１の金型と別体であって、前記第１の金型のくぼみに圧入されており、及び／又は、前記凹部は前記第２の金型と別体であって、前記第２の金型のくぼみに圧入されている請求項１～９のいずれかに記載の成形装置。
　前記第１の金型が多角形状をなしており、前記凸部は、その角部近傍に設けられ、及び／又は、前記第２の金型が多角形状をなしており、前記凹部は、その角部近傍に設けられている請求項１～１０のいずれかに記載の成形装置。
　それぞれレンズの転写面を備え、相対的に可動な第１の金型及び第２の金型と、前記第１の金型に設けられ、係合平面を備えた凸部と、前記第２の金型に設けられ、係合平面を備えた凹部と、前記第１の金型と前記第２の金型とを型開きしたときに、前記凸部が前記第１の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持するか、又は前記凹部が前記第２の金型に対して、型締め方向と直交する方向に移動可能となるように支持する浮動構造とを有し、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めしたときに、前記凸部と前記凹部とは前記係合平面を当接させて嵌合し、型締め方向に直交する方向に前記係合平面に沿って嵌合位置をシフト可能となっている成形装置を用いて、プラスチック製のレンズを転写成形する成形方法。