JP6179522B2 - 成形金型、光学素子の製造方法、及び光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、微小な光学素子を成形するための成形金型、当該成形金型を用いた光学素子の製造方法、及び当該成形金型を用いて製造される光学素子に関する。

製品部である光学素子を含む成形品を成形金型から離型する方法として、金型に付加したエジェクターピン又は製品部を形成するためのコア部を対向する金型側に突き出して、製品部をこの製品部に付随するゲート部やランナー部とともに離型する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の方法では、製品部が微小な場合、エジェクターピンを設けるスペースを確保することが難しい。また、製品部を形成するコア部を突き出す構成にしても、製品部に合わせてコア部を細く又は小さくすることに限界があり加工が難しい。また、このようなコア部を加工できたとしても、コア部の剛性を確保できず、製品部を突き出しつつ再現性良く成形することが難しい。

また、製品部である光学素子のうち光学面以外のフランジ部やゲート部の反対側のフランジ部分に形成された突起部を突き出す方法もある（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２の方法では、製品部が微小な場合、フランジ部も微小であり、突き出し部を設けることが難しい。また、ゲート部の反対側に突出部を設ける場合、微小な製品部では、突起部への樹脂の充填後、この樹脂が瞬時に冷却固化するため、当該突出部の形成が難しくなる。

なお、製品部を突き出さず、ランナー部のみを突き出す方法も考えられる。しかし、突き出し時に製品部に付随するゲート部に応力がかかり、曲げ及び破断が発生する可能性がある。

また、別の観点として、成形品のゲート部にかかる応力を緩和するために、フランジ部の厚さとゲート部の厚さとを同じにし、フランジ部とゲート部とを形成する成形面を同一の平面にすることが考えられる（例えば、特許文献１参照）。また、ゲート部の形状を離型に適するように工夫することも考えられる。例えば、ゲート部の形状を製品部であるレンズの外形からランナー部まで滑らかに繋ぐことが考えられる（例えば、特許文献３参照）。

特許文献１のゲート部の形状では、ゲート部の厚さをフランジ部の厚さと同じにすることでゲート部の剛性を確保できる。また、固定金型側のフランジ部及びゲート部の成形面を同一平面にすることで離型時にクラック（割れ目）が発生するおそれのあるノッチ（切り欠き）形状がない。しかし、微小な製品部の場合、製品部に突き出し機構がなく、ゲート部の手前のランナー部をパーティング面に垂直な方向に突き出す構成とすると、ゲート部からランナー部へ繋げるためにゲート厚みが変わり始めた部分が折れ曲がる。これにより、ゲート部でクラックが発生し、ゲート部の破断が起こり、製品部を取り出すことが難しくなるおそれがある。

特許文献３のゲート部の形状では、製品部に対してゲート部の形状が広くなり、製品部の外形に沿ったゲートカットが困難となる。つまり、ゲートカットをしてもゲート部の一部が大きく残ることが多く、製品部をホルダー等に組み付ける際に、ホルダー側のゲート部の逃げ形状の制約が大きくなる。

また、成形品を突き出す際に、製品部をパーティング面に対して垂直な方向に突き出し、ランナー部をパーティング面に垂直な方向に対して斜め方向に突き出す方法がある（例えば、特許文献４参照）。特許文献４の方法では、傾斜して形成されたゲート部に沿ってランナー部を突き出し、製品部とゲート部とを切断する。

微細な製品部において、例えば型面が深く製品部の外周側面が型合わせ面に対して垂直又は略垂直な面である場合、製品部を突き出す機構を設けずに、ランナー部を斜め方向に突き出しても製品部の外周部が金型に引っ掛かり、ゲート部で曲げ及び破断が発生するおそれがある。

特開２００９−２４１２９７号公報 特開２０１２−５６３２１号公報 特開昭５８−２２４３０３号公報 特公平７−２５１０７号公報

本発明は、成形品のうちランナー部のような流路部のみを突き出す場合でも、光学素子に付随するゲート部の曲げや破断を防止しつつ、面精度が良好な状態で微小な光学素子を容易に離型することができる成形金型を提供することを目的とする。

また、本発明は、当該成形金型を用いた光学素子の製造方法及び当該成形金型を用いて製造される光学素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る成形金型は、光学素子の第１光学面と、第１光学面の周囲に延びる第１外周面とを形成する固定金型と、光学素子の第２光学面と、第２光学面の周囲に延びる第２外周面と、第１外周面と第２外周面とを繋ぐ外周側面とを形成する可動金型とを備える成形金型であって、固定金型は、第１光学面を形成する第１光学転写面と、第１外周面を形成する第１外周転写面と、ゲート部を形成する第１ゲート形成面と、流路部を形成する第１流路形成面と有し、可動金型は、第２光学面を形成する第２光学転写面と、第２外周面を形成する第２外周転写面と、外周側面を形成する側面転写面と、ゲート部を形成する第２ゲート形成面と、流路部を形成する第２流路形成面と有し、第１及び第２外周転写面は、固定金型と可動金型との型合わせ面に平行な一対の面であり、第１外周転写面と第１ゲート形成面とが同一の平面上にあり、固定金型と可動金型とは、第１及び第２外周転写面と側面転写面とで構成される外周形成部と、第１及び第２ゲート形成面で構成されるゲート形成部とを有し、外周形成部とゲート形成部とを繋ぐ部分が型合わせ面に平行な断面においてＲ形状を有し、側面転写面は、第２外周転写面側で狭まるテーパー角を有し、可動金型は、光学素子の流路部を突き出す突き出し機構を有し、突き出し機構は、側面転写面のうち第２ゲート形成面側の面のテーパー角と同じ角度で可動金型の第１流路形成面側に突き出る突き出しピンを有する。ここで、流路部とは、光学素子を形成する型空間内にゲート形成部を介して樹脂を供給する部分によって形成される光学素子の根本のゲート部を除く成形部であり、ランナー部の他にランナー部とゲート部との間に設けられる支軸部等も含む。

上記成形金型によれば、固定金型の第１外周転写面と第１ゲート形成面とを同一の平面とすることにより、成形品の固定金型側の外周部及びゲート部間にノッチ形状又は段差が形成されない。また、外周形成部とゲート形成部とを繋ぐ部分がＲ形状であることにより、成形品の離型時に外周部とゲート部とを繋ぐ部分で応力が集中することを防ぐことができる。これにより、離型時に成形品のゲート部が曲がったり破断が発生したりすることを防ぐことができる。また、側面転写面の第２ゲート形成面側のテーパー角と同じ角度で流路部を突き出すことにより、型合わせ面に垂直な方向に突き出す場合に生じ得るゲート部の曲げ変形等を防ぐことができる。これにより、特に離型阻害が生じやすい、ゲート形成部の反対側（反ゲート側）の外周形成部のうち固定金型側の部分で光学素子の外周部が引っかかることを防ぐことができる。特に、側面転写面がテーパー角を有することにより、流路部のみを斜め方向に突き出しても、外周側面がより金型に引っかからず、金型から容易に光学素子を離型することができる。

本発明の具体的な態様又は側面では、第２外周転写面と、第２ゲート形成面とは、少なくとも第１外周転写面と第１ゲート形成面とを繋ぐ部分の型合わせ面に垂直な延長線又は平面上まで同一の平面上にあり、外周形成部の深さとゲート形成部のうち少なくとも繋ぐ部分における深さとが同じである。この場合、少なくとも当該繋ぐ部分の箇所において、成形される外周部とゲート部とが同じ厚さとなり、ゲート部の剛性を確保することができる。これにより、製品部である光学素子を直接突き出さなくても光学素子の面精度が良好な状態で光学素子を金型から離型することができる。また、第１外周転写面と第１ゲート形成面とを繋ぐ部分の箇所を光軸に平行にカットしても、第２ゲート形成面で形成されるゲート面が第２外周転写面で形成される外周面の延長上からはみ出すことを防ぐことができる。

本発明の別の側面では、ゲート形成部は、可動金型において外周形成部側から流路形成面で構成される流路形成部側に向かうにつれ深さ及び幅の少なくともいずれか一方が増加し、ゲート形成部と流路形成部とを繋ぐ部分が型合わせ面に垂直な断面においてＲ形状を有する。この場合、成形されるゲート部の厚みを確保し、ゲート部の剛性を向上させることができる。

本発明のさらに別の側面では、外周形成部の外径をｄとし、ゲート形成部の幅をＷとし、Ｒ形状のＲ半径をｒとしたときに、以下の条件式を満足する。
ｄ≦２．０ｍｍ
Ｗ≦ｄ／２
ｒ≦ｄ／４
この場合、成形金型が上記範囲の寸法を満たすことにより、成形品延いては光学素子を金型から容易に離型することができる。

本発明のさらに別の側面では、外周形成部の第２外周面側の稜部は、型合わせ面（樹脂の流れ方向に沿った面）に垂直な断面においてＲ形状を有する。この場合、離型時に光学素子の外周部が可動金型に引っかかることをより防ぐことができる。

本発明のさらに別の側面では、ゲート形成部は、第２外周転写面から外側に延び型合わせ面に対して平行な第１転写面と、第１転写面から外側に延び第１転写面に対して傾斜する第２転写面とを有し、第１転写面と第２転写面とを繋ぐ部分が、型合わせ面に垂直な断面においてＲ形状を有する。この場合、成形されるゲート部が流路部側に広がるように傾斜するため、離型時にゲート部が可動金型に引っかかることを防ぐことができる。

本発明のさらに別の側面では、側面転写面のテーパー角をαとしたときに、以下の条件式を満足する。
０．１°≦α≦１０°

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、上述の成形金型を用いて成形品を成形する成形工程と、突き出し機構を用いて側面転写面のうちゲート形成面側の面のテーパー角と同じ角度で成形品のうち流路部を突き出す突き出し工程と、を備える。

上記光学素子の製造方法によれば、上述の成形金型を用いて成形することにより、ゲート部の曲げや破断を生じずに光学素子の面形状が良好な状態で成形品延いては光学素子を容易に離型することができる。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子は、上述の成形金型を用いて製造する。

上記光学素子によれば、第１外周面とゲート面とを同一の平面とすることにより、当該繋ぐ部分にノッチ形状が形成されない。また、外周部とゲート部とを繋ぐ部分がＲ形状であることにより、離型時に当該繋ぐ部分で応力が集中することを防ぐことができる。これにより、離型時にゲート部が曲がったり破断が生じたりすることを防ぐことができる。また、外周側面がテーパー角を有することにより、流路部のみを斜め方向に突き出しても、外周側面が金型に引っかからず、金型から容易に離型可能な光学素子とすることができる。

図１Ａは、第１実施形態に係る光学素子の側面図であり、図１Ｂは、図１Ａの光学素子の第１光学面側の平面図であり、図１Ｃは、図１Ａの光学素子の第２光学面側の平面図であり、図１Ｄは、ゲート部側の端面を示す図である。 図２Ａは、第１実施形態に係る成形金型によって成形される成形品の拡大側面図であり、図２Ｂは、図２Ａの成形品の第１光学面側の平面図であり、図２Ｃは、図２Ａの成形品の第２光学面側の平面図である。 第１実施形態に係る成形金型を備える射出成形装置を説明する部分側方断面図である。 図４Ａは、図３の成形金型の部分拡大断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの成形金型の第１光学転写面側の平面図であり、図４Ｃは、図４Ａの成形金型の第２光学転写面側の平面図である。 図５Ａは、固定金型から成形品を離型した状態を説明する概念図であり、図５Ｂは、可動金型から成形品を離型しつつある状態を説明する概念図である。 図６Ａ及び６Ｂは、第２実施形態に係る光学素子を成形するための成形金型を説明する図であり、図６Ｃは、図６Ａ及び６Ｂの成形金型を用いて成形される成形品を説明する図である。 図７Ａ及び７Ｂは、第３実施形態に係る光学素子を成形するための成形金型を説明する図であり、図７Ｃは、図７Ａ及び７Ｂの成形金型を用いて成形される成形品を説明する図である。 図８Ａ及び８Ｂは、第４実施形態に係る光学素子を含む成形品を説明する図であり、図８Ｃは、図８Ａ及び８Ｂの光学素子を成形するための成形金型を説明する図である。 図９Ａ及び９Ｂは、光学素子の変形例を説明する図である。

〔第１実施形態〕
図１Ａ〜１Ｄを参照しつつ、本発明に係る第１実施形態の光学素子について説明する。光学素子であるレンズＯＰは、樹脂製の小型レンズであり、例えば光ピックアップ装置の対物レンズ（具体的には、ＢＤ（Blu-ray Disc：商標）専用レンズ）や内視鏡用のレンズとして用いられる。レンズＯＰは、図２Ａ〜２Ｃに示す成形品ＭＰのうちゲート部ＧＰを切断することによって得られる。

レンズＯＰは、光学的機能を有する光学部ＯＬと、光学部ＯＬから外径方向に延在する環状の外周部ＦＬとを有する。レンズＯＰのうち、光学部ＯＬは、凸の第１光学面ＯＬ１と、凸の第２光学面ＯＬ２とを有する。すなわち、光学部ＯＬは、中心側で肉厚となっている。第１光学面ＯＬ１と第２光学面ＯＬ２とは、全体として滑らかであり、光透過性を有する本体（レンズＯＰの中心）を挟んで対向する。

外周部ＦＬは、第１光学面ＯＬ１側に第１外周面ＦＬ１と、第２光学面ＯＬ２側に第２外周面ＦＬ２と、第１及び第２外周面ＦＬ１，ＦＬ２を繋ぐ外周側面ＦＬ３とを有する。図１Ａ〜１Ｃに示すように、第１及び第２外周面ＦＬ１，ＦＬ２は、それぞれ光軸ＯＡに垂直に延びる互いに平行な環状面である。つまり、第１及び第２外周面ＦＬ１，ＦＬ２は、光軸ＯＡに垂直な一対の対向する面である。外周部ＦＬは、例えば第１外周面ＦＬ１により、レンズＯＰの組み付け等に際して基準となる。外周側面ＦＬ３は、全体的に光軸ＯＡに対して第２外周面ＦＬ２側で狭まるテーパー角αを有する円筒状面ＦＬ３ａとなっているが、Ｂ方向（ＡＢ方向の右側）又はＸ方向端において光軸ＯＡに平行で平坦な矩形の端面ＥＦを有する。外周側面ＦＬ３の円筒状面ＦＬ３ａのテーパー角αは、０．１°≦α≦１０°の範囲内にある。外周部ＦＬのうち第２外周面ＦＬ２側の稜部Ｒ１は、光軸ＯＡに平行な断面（より詳細には光軸ＯＡを通る断面）においてＲ形状を有する。ここで、外周部ＦＬの稜部Ｒ１とは、第２外周面ＦＬ２と外周側面ＦＬ３との境界部分である。また、Ｒ形状は、断面視において、角部が円弧形状を有することを意味する。稜部Ｒ１にＲ形状を設けることにより、離型時に外周部ＦＬが可動金型１０に引っかかりにくくなる。なお、稜部Ｒ１のうち端面ＥＦの第２光学面ＯＬ２側の辺部分、すなわち成形品ＭＰの切断前の外周部ＦＬとゲート部ＧＰとの連結部分に対応する角部ＣＯ１には、Ｒ形状が形成されていないが、ゲートカット時にＲ形状を併せて形成することもできる。同様に、第１光学面ＯＬ１側の角部ＣＯ２にも、ゲートカット時にＲ形状を形成することができる。

本実施形態において、レンズＯＰは、第２外周面ＦＬ２の外径を基準にゲート部ＧＰを実質的に残さない状態で光軸ＯＡに平行に切断されている。なお、端面ＥＦの第２光学面ＯＬ２側に付随する角部ＣＯ１等の部分は、ゲート部ＧＰの除去跡と見ることもできる。

図２Ａ〜２Ｃに示すように、１つの成形品ＭＰは、レンズＯＰの個数に対応する１つ以上（図面では、簡単のため１つのみを示す。）の流路部であるランナー部ＲＰと、１つ以上のゲート部ＧＰと、１つ以上のレンズＯＰとを有する。ゲート部ＧＰは、ランナー部ＲＰに繋がっており、製品部であるレンズＯＰは、成形品ＭＰの切断前にゲート部ＧＰに繋がっている。なお、図１Ａ〜１Ｃに示す製品としてのレンズＯＰでは、仕上げ加工によってゲート部ＧＰ等が除去されている。

ゲート部ＧＰは、第１外周面ＦＬ１側の第１ゲート面ＧＬ１と、第２外周面ＦＬ２側の第２ゲート面ＧＬ２と、外周側面ＦＬ３側の一対のゲート側面ＧＬ３，ＧＬ４とを有する。図２Ｂに示すように、第１外周面ＦＬ１と第１ゲート面ＧＬ１とは、同一の平面上にある。図２Ｃに示すように、第２外周面ＦＬ２と第２ゲート面ＧＬ２とは、少なくとも第１外周面ＦＬ１と第１ゲート面ＧＬ１とを繋ぐ部分Ｍ１を基点として光軸ＯＡに平行に延びる延長線又は延長平面（図２Ａの破線）上までにおいて、すなわちこの延長線から光軸ＯＡ側又は図１ＡのＡ方向側（ＡＢ方向の左側）において、同一の平面上にある。つまり、外周部ＦＬの厚さとゲート部ＧＰのうち少なくとも繋ぐ部分Ｍ１（線状又は帯状の部分）における製品厚さは同じである。図２Ｂ及び２Ｃに示すように、外周側面ＦＬ３とゲート側面ＧＬ３，ＧＬ４とを繋ぐ部分Ｍ２（線状又は帯状の部分）は、光軸ＯＡに垂直な断面においてＲ形状を有する。後者の繋ぐ部分Ｍ２は、図１Ａ、１Ｃ等にも示すように、円筒状面ＦＬ３ａのうち端面ＥＦに隣接して形成される浅い窪み状の部分に対応している。

図２Ａ及び２Ｃに示すように、ゲート部ＧＰの第２ゲート面ＧＬ２は、第２外周面ＦＬ２から半径方向外側に延び光軸ＯＡに対して垂直な第１面ＧＬ２ａと、第１面ＧＬ２ａからさらに外側に延び第１面ＧＬ２ａに対して傾斜する第２面ＧＬ２ｂとを有する。つまり、ゲート部ＧＰは、外周部ＦＬ側からランナー部ＲＰ側に向かうにつれ厚みが増加する。第１面ＧＬ２ａと第２面ＧＬ２ｂとを繋ぐ部分Ｍ３（線状又は帯状の部分）は、光軸ＯＡに平行な断面（より詳細には光軸ＯＡ及び成形軸ＰＸに平行な断面）においてＲ形状を有する。

ランナー部ＲＰは、第１ゲート面ＧＬ１側の第１ランナー面ＲＬ１と、第２ゲート面ＧＬ２側の第２ランナー面ＲＬ２と、外周側面ＦＬ３側の一対のランナー側面ＲＬ３，ＲＬ４とを有する。ランナー部ＲＰは、ゲート部ＧＰ側で狭まる四角柱状又は半円柱状の部材である。図２Ａに示すように、第１ランナー面ＲＬ１は、第１ゲート面ＧＬ１と同一の平面上にあり、或いは第１ゲート面ＧＬ１の延長上にある面を有する。第２ランナー面ＲＬ２は、第１ランナー面ＲＬ１と略平行な面を有し、第２ゲート面ＧＬ２の第２面ＧＬ２ｂと繋がっている。ゲート部ＧＰとランナー部ＲＰとを繋ぐ部分Ｍ４，Ｍ５（線状又は帯状の部分）は、光軸ＯＡに平行又は垂直な断面において、Ｒ形状を有する。具体的には、第２ゲート面ＧＬ２の第２面ＧＬ２ｂと第２ランナー面ＲＬ２とを繋ぐ部分Ｍ４が、光軸ＯＡに平行な断面（より詳細には光軸ＯＡ及び成形軸ＰＸに平行な断面）においてＲ形状を有する。また、ゲート側面ＧＬ３，ＧＬ４とランナー側面ＲＬ３，ＲＬ４とを繋ぐ部分Ｍ５が、光軸ＯＡに垂直な断面においてＲ形状を有する。

成形品ＭＰは、外周部ＦＬの最大外径をｄとし、ゲート部ＧＰの平面視での幅をＷとし、繋ぐ部分Ｍ２のＲ形状のＲ半径をｒとしたときに、以下の条件式を満足する。
ｄ≦２．０ｍｍ
Ｗ≦ｄ／２
ｒ≦ｄ／４

以下、図３及び図４Ａ〜４Ｃを参照しつつ、本発明の光学素子を成形するための成形金型について説明する。図３に示す成形金型１００は、可動金型１０と固定金型２０とを型締めすることによって図４Ａに示す型空間ＣＶを形成して、光学素子であるレンズＯＰ（図１Ａ〜１Ｃ参照）の成形を行うものである。成形金型１００は、温度調節部３０、可動金型駆動部４０、樹脂射出部（不図示）等を備える射出成形装置４００に組み込まれる。

図３に示すように、成形金型１００は、可動金型１０と固定金型２０とを備える。可動金型１０は、可動金型駆動部４０に駆動されてＣＤ方向に進退移動可能になっており、固定金型２０との間で開閉動作が可能になっている。固定金型２０に対して可動金型１０を突き合わせることにより、図４Ａに示す両金型１０，２０間に型空間ＣＶ及び流路空間ＦＣが形成される。型空間ＣＶは、図１Ａ〜１Ｃに示すレンズＯＰを形成するためのものであり、レンズＯＰの形状に対応している。流路空間ＦＣは、型空間ＣＶに樹脂を供給するためのものであり、図２Ａ〜２Ｃに示す成形品ＭＰのうちゲート部ＧＰ及びランナー部ＲＰとなる。この型空間ＣＶの内部には、流路空間ＦＣを介して樹脂射出部によって溶融樹脂が供給され、充填される。

図４Ａ及び４Ｂに示すように、型空間ＣＶは、本体形成部ＣＶ１と外周形成部ＣＶ２とを有する。本体形成部ＣＶ１は、第１光学転写面１１Ａと第２光学転写面１２Ａとで形成される。外周形成部ＣＶ２は、第１外周転写面２１Ａと、第２外周転写面２２Ａと、側面転写面２３Ａとで形成される。第１及び第２外周転写面２１Ａ，２２Ａは、可動金型１０と固定金型２０との型合わせ面ＰＬ１，ＰＬ２に平行な一対の面である。外周形成部ＣＶ２の第２外周転写面２１Ａ側の稜部４１ｂは、型合わせ面ＰＬ１（樹脂の流れ方向に沿った面）に垂直な断面においてＲ形状を有する。

図４Ａ及び４Ｂに示すように、流路空間ＦＣは、ゲート部ＧＰを形成するゲート形成部ＧＣとランナー部ＲＰを形成するランナー形成部ＲＣとを有する。ゲート形成部ＧＣは、型空間ＣＶの周囲の一部と連通している。ゲート形成部ＧＣは、第１ゲート形成面３１Ａと、第２ゲート形成面３２Ａと、一対のゲート側面形成面３３Ａ，３４Ａとで形成される。ランナー形成部ＲＣは、第１流路形成面である第１ランナー形成面４１Ａと、第２流路形成面である第２ランナー形成面４２Ａと、一対のランナー側面形成面４３Ａ，４４Ａとで形成される。

成形金型１００は、外周形成部ＣＶ２の最大外径をｄとし、ゲート形成部ＧＣの平面視での幅をＷとし、繋ぐ部分４１ｄのＲ形状のＲ半径をｒとしたときに、以下の条件式を満足する。
ｄ≦２．０ｍｍ
Ｗ≦ｄ／２
ｒ≦ｄ／４

図３に示すように、成形金型１００のうち、可動金型１０は、コア型６１と、型板６２と、受板６３と、取付板６４と、突き出し機構６５とを有する。コア型６１と型板６２とは、例えば同一の鋼材で形成されており、相互に一体的に固定されている。すなわち、可動金型１０のコア型６１は、型板６２に設けられた孔６２ａ中に挿入され固定されている。型板６２には、後述する突き出し機構６５の突き出しピン６５ａを挿入する孔６２ｂが形成されている。突き出しピン６５ａは、型板６２が可動金型駆動部４０に駆動されてＣＤ方向に進退移動する動作に同期して適当なタイミングで進退する。

図４Ａ及び図４Ｃに示すように、可動金型１０のうち、コア型６１は、全体として滑らかな凹面の第２光学転写面１２Ａを有する。第２光学転写面１２Ａは、成形品ＭＰのうちレンズＯＰの第２光学面ＯＬ２（図１Ａ〜１Ｃ参照）に対応する。一方、型板６２によって形成される周囲側の第２外周転写面２２Ａ及び側面転写面２３Ａは、レンズＯＰの周囲側の第２外周面ＦＬ２及び外周側面ＦＬ３（図１Ａ〜１Ｃ参照）にそれぞれ対応する。第２外周転写面２２Ａと、可動金型１０の第２ゲート形成面３２Ａとは、少なくとも固定金型２０側の第１外周転写面２１Ａと第１ゲート形成面３１Ａとを繋ぐ部分４１ｃの型合わせ面ＰＬ１に垂直な延長線又は延長平面（図４Ａ中の破線）上まで同一の平面上にある。つまり、外周形成部ＣＶ２の深さとゲート形成部ＧＣのうち少なくとも繋ぐ部分４１ｃの深さとが同じである。可動金型１０において、外周形成部ＣＶ２の側面転写面２３Ａとゲート形成部ＧＣのゲート側面形成面３３Ａ，３４Ａとを繋ぐ部分４１ｄが型合わせ面ＰＬ１に平行な断面においてＲ形状を有する。側面転写面２３Ａは、型合わせ面ＰＬ１に垂直な軸ＡＸ（図３）に対して第２外周転写面２２Ａ側で狭まるテーパー角αを有する。テーパー角αは、０．１°≦α≦１０°の範囲内にある。ゲート形成部ＧＣの第２ゲート形成面３２Ａは、第２外周転写面２２Ａから外側に延び型合わせ面ＰＬ１に対して平行な第１転写面３２Ａａと、第１転写面３２Ａａから外側に延び第１転写面３２Ａａに対して傾斜する第２転写面３２Ａｂとを有する。つまり、可動金型１０において、ゲート形成部ＧＣは、外周形成部ＣＶ２側からランナー形成部ＲＣ側に向かうにつれ深さが増加する。第１転写面３２Ａａと第２転写面３２Ａｂとを繋ぐ部分４１ｅは、型合わせ面ＰＬ１に垂直な断面（より詳細には型合わせ面ＰＬ１に垂直で流動方向ＣＵに沿った断面）においてＲ形状を有する。

ゲート形成部ＧＣとランナー形成部ＲＣとを繋ぐ部分は、型合わせ面ＰＬ１に垂直又は平行な断面において、Ｒ形状を有する。具体的には、第２ゲート形成面３２Ａの第２転写面３２Ａｂと第２ランナー形成面４２Ａとを繋ぐ部分４１ｆが、型合わせ面ＰＬ１に垂直な断面（より詳細には型合わせ面ＰＬ１に垂直で流動方向ＣＵに沿った断面）においてＲ形状を有する。また、ゲート側面形成面３３Ａ，３４Ａとランナー側面形成面４３Ａ，４４Ａとを繋ぐ部分４１ｇが、型合わせ面ＰＬ１に平行な断面においてＲ形状を有する。

図３に示すように、受板６３は、型板６２を背後から支持する。取付板６４は、受板６３を背後から支持する。受板６３には、後述する突き出し機構６５の突き出しピン６５ａを挿入する孔６３ｂが形成されている。

突き出し機構６５は、可動金型１０から成形品ＭＰのランナー部ＲＰを突き出すためのものである。図３、図４Ａ及び４Ｃに示すように、突き出し機構６５は、ランナー部ＲＰを型合わせ面ＰＬ１又は軸ＡＸに対して斜め方向から突き出す突き出しピン６５ａと、突き出しピン６５ａを進退移動させる進退部材６５ｂとを備える。突き出しピン６５ａは、型板６２及び受板６３にそれぞれ形成された孔６２ｂ，６３ｂに進退可能に挿入されている。突き出しピン６５ａの先端は、第２ランナー形成面４２Ａ、好ましくは第２ランナー形成面４２Ａの第２ゲート形成面３２Ａ寄りに配置される。突き出しピン６５ａは、前進する進退部材６５ｂに駆動されて固定金型２０側に前進し、進退部材６５ｂの後退に伴って自動的に後退して元の位置に復帰する。進退部材６５ｂは、不図示の進退駆動装置に駆動され、適当なタイミング及び量で軸ＡＸに平行なＣＤ方向に進退動作する。レンズＯＰの離型時において、突き出し機構６５の突き出しピン６５ａは、側面転写面２３Ａのうち第２ゲート形成面３２Ａ側の面のテーパー角αと同じ角度で可動金型１０の第２ランナー形成面４２Ａから突き出る。

図３に示すように、固定金型２０は、コア型７１と、型板７２と、取付板７４とを有する。コア型７１と型板７２とは、例えば同一の鋼材で形成されており、相互に一体的に固定されている。すなわち、固定金型２０のコア型７１は、型板７２に設けられた孔７２ａ中に挿入され固定されている。

図４Ａ及び４Ｂに示すように、固定金型２０のうち、コア型７１は、可動金型１０に対向する側に滑らかな凹面の第１光学転写面１１Ａを有する。第１光学転写面１１Ａは、成形品ＭＰのうちレンズＯＰの第１光学面ＯＬ１（図１Ａ〜１Ｃ参照）に対応する。一方、型板７２によって形成される周囲側の第１外周転写面２１Ａは、レンズＯＰの周囲側の第１外周面ＦＬ１（図１Ａ〜１Ｃ参照）に対応する。第１外周転写面２１Ａと固定金型２０の第１ゲート形成面３１Ａとは、同一の平面上にある。また、第１ゲート形成面３１Ａと第１ランナー形成面４１Ａとは、同一の平面上にある。

取付板７４は、型板７２を背後から支持する。取付板７４に支持された型板７２は、可動金型１０の型板６２とは異なり、固定状態に維持される。なお、取付板７４の外側には、溶融樹脂の供給源側にスプルーブッシュ（不図示）等が取り付けられている。

以下、レンズＯＰの製造方法について説明する。
まず、不図示の温度調節部３０により、可動金型１０と固定金型２０とを適宜加熱する。これにより、両金型１０，２０において、型空間ＣＶ及び流路空間ＦＣを形成する金型部分の温度を成形に適する温度状態とする。次に、可動金型駆動部４０を動作させ、可動金型１０を固定金型２０側に前進させて型閉じ状態とする。可動金型駆動部４０の閉状態をさらに継続することにより、可動金型１０と固定金型２０とを必要な圧力で締め付ける型締めが行われる。次に、不図示の樹脂射出部を動作させて、流路空間ＦＣを介して型空間ＣＶに溶融樹脂を充填させる。その後、型空間ＣＶ内の保圧を保った状態で溶融樹脂を放熱によって徐々に冷却させ、固化させる。次に、可動金型駆動部４０を動作させ、型締めされた可動金型１０を後退させ、可動金型１０を固定金型２０から離間させる型開きを行わせる。この結果、成形品ＭＰは、図５Ａに示すように、可動金型１０に保持された状態で固定金型２０から離型される。次に、不図示の進退駆動装置を動作させて、ランナー部ＲＰの突き出しを行わせる。この際、図５Ｂに示すように、突き出し機構６５の進退部材６５ｂを介して突き出しピン６５ａを可動金型１０の側面転写面２３Ａのうち第２ゲート形成面３２Ａ側の面のテーパー角αと同じ角度で第２ランナー形成面４２Ａから突き出す。この結果、レンズＯＰが可動金型１０から離型される。なお、両金型１０，２０から離型されたレンズＯＰは、ランナー部ＲＰから延びる不図示のスプルー部等を把持することによって、射出成形装置４００の外部に搬出される。さらに、搬出後のレンズＯＰは、ゲート部ＧＰの除去等の外形加工を施されて出荷用の製品とされる。

以上説明した成形金型１００等によれば、固定金型２０の第１外周転写面２１Ａと第１ゲート形成面３１Ａとを同一の平面とすることにより、成形品ＭＰの固定金型２０側の外周部ＦＬ及びゲート部ＧＰとを繋ぐ部分Ｍ１にノッチ形状が形成されない。また、少なくとも当該繋ぐ部分Ｍ１において、成形される外周部ＦＬとゲート部ＧＰとが同じ厚さとなり、ゲート部ＧＰの剛性を確保することができる。これにより、製品部であるレンズＯＰを直接突き出さなくてもレンズＯＰの面精度が良好な状態でレンズＯＰを可動金型１０から離型することができる。また、外周形成部ＣＶ２とゲート形成部ＧＣとを繋ぐ部分４１ｄがＲ形状であることにより、成形品ＭＰの離型時に外周部ＦＬとゲート部ＧＰとを繋ぐ部分Ｍ２で応力が集中することを防ぐことができる。これにより、離型時に成形品ＭＰのゲート部ＧＰが曲がったり破断が発生したりすることを防ぐことができる。また、側面転写面２３Ａの第２ゲート形成面３２Ａ側のテーパー角αと同じ角度でランナー部ＲＰを突き出すことにより、型合わせ面ＰＬ１に垂直な方向に突き出す場合に生じ得るゲート部ＧＰの曲げ変形等を防ぐことができる。これにより、ゲート形成部ＧＣの反対側（反ゲート側）の外周形成部ＣＶ２のうち、特に離型阻害が生じやすい固定金型２０側の部分でレンズＯＰの外周部ＦＬが引っかかることを防ぐことができる。特に、側面転写面２３Ａがテーパー角αを有することにより、ランナー部ＲＰのみを斜め方向に突き出しでも、外周側面ＦＬ３がより可動金型１０に引っかからず、可動金型１０から容易にレンズＯＰを離型することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の成形金型等について説明する。第２実施形態の成形金型等は、第１実施形態の成形金型等を変形したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。

図６Ａ及び６Ｂに示すように、可動金型１０において、ゲート形成部ＧＣの第２ゲート形成面３２Ａは、第２外周転写面２２Ａから外側に延び型合わせ面ＰＬ１に対して平行な第１転写面３２Ａａと、第１転写面３２Ａａから外側に延び第１転写面３２Ａａに対して傾斜する第２転写面３２Ａｂとを有する。さらに、ゲート形成部ＧＣのゲート側面形成面３３Ａ，３４Ａは、側面転写面２３Ａから外側に延び型合わせ面ＰＬ１及び第１外周転写面２１Ａと第１ゲート形成面３１Ａとを繋ぐ部分４１ｃに対して垂直な第３転写面３３Ａａ，３４Ａａと、第３転写面３３Ａａ，３４Ａａから外側に延び第３転写面３３Ａａ，３４Ａａに対してそれぞれ傾斜する第４転写面３３Ａｂ，３４Ａｂとを有する。つまり、可動金型１０において、ゲート形成部ＧＣは、外周形成部ＣＶ２側からランナー形成部ＲＣ側に向かうにつれ深さ及び幅が増加する。なお、第３転写面３３Ａａ，３４Ａａと第４転写面３３Ａｂ，３４Ａｂとを繋ぐ部分４１ｈも型合わせ面ＰＬ１に平行な断面においてそれぞれＲ形状を有する。

図６Ｃに示すように、図６Ａ及び６Ｂに示す成形金型１００によって成形される成形品ＭＰは、ゲート部ＧＰが、外周部ＦＬ側からランナー部ＲＰ側に向かうにつて厚み及び幅が増加する。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態の成形金型等について説明する。第３実施形態の成形金型等は、第１実施形態の成形金型等を変形したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。

図７Ａ及び７Ｂに示すように、可動金型１０において、ゲート形成部ＧＣの第２ゲート形成面３２Ａは、第２外周転写面２２Ａ側から第２ランナー形成面４２Ａ側まで緩やかな曲面を有する。つまり、可動金型１０において、ゲート形成部ＧＣは、外周形成部ＣＶ２側からランナー形成部ＲＣ側に向かうにつれ深さが増加する。

図７Ｃに示すように、図７Ａ及び７Ｂに示す成形金型１００によって成形される成形品ＭＰは、ゲート部ＧＰにおいて、外周部ＦＬ側からランナー部ＲＰ側に向かうにつれて厚みが増加する緩やかな曲面に形成された第２ゲート面ＧＬ２を有する。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態の成形金型等について説明する。第４実施形態の成形金型等は、第１実施形態の成形金型等を変形したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。

図８Ａ及び８Ｂに示すように、成形品ＭＰは、ゲート部ＧＰとランナー部ＲＰとの間に支軸部ＳＰとサブゲート部ＴＰとを有する。本実施形態において、流路部は、ランナー部ＲＰ、支軸部ＳＰ、及びサブゲート部ＴＰとなる。支軸部ＳＰは、成形品ＭＰを例えば支持治具（不図示）に固定するためのものである。支軸部ＳＰは、本体部分ＳＰ１と基準部ＳＰ２，ＳＰ３とを有する。基準部ＳＰ２，ＳＰ３は、成形品ＭＰを支持治具に固定する際にアライメントのために用いられる。サブゲート部ＴＰは、ランナー部ＲＰと支軸部ＳＰとを繋ぐ部分であり、例えば光学成形品の測定に用いるに際し、このサブゲート部ＴＰで切断される。なお、支持治具は、光学成形品の測定装置等に取り付けられるものである。

図８Ｃに示すように、成形金型１００は、上述した成形品ＭＰの支軸部ＳＰの形状に対応し、支軸部ＳＰを形成するための流路形成面５１Ａ，５２Ａと、サブゲート部ＴＰの形状に対応し、サブゲート部ＴＰを形成するための流路形成面５３Ａ，５４Ａとを有する。本実施形態において、支軸部ＳＰを形成する固定金型２０側の流路形成面５１Ａが第１流路形成面であり、可動金型１０側の流路形成面５２Ａが第２流路形成面である。流路形成面５２Ａには、支軸部ＳＰの基準部ＳＰ２，ＳＰ３を形成する基準部形成面５５Ａ，５６Ａが設けられている。可動金型１０には、支軸部ＳＰを突き出す突き出しピン６５ａが成形品ＭＰの支軸部ＳＰの基準部ＳＰ２，ＳＰ３を突き出すようにすなわち基準部形成面５５Ａ，５６Ａから突き出るように設けられている。

以上、本実施形態に係る成形金型について説明したが、本発明に係る成形金型等は上記のものには限られない。例えば、レンズＯＰの形状は例示であり、用途に応じて光学面ＯＬ１，ＯＬ２等の形状を適宜変更することができる。

また、上記実施形態において、レンズＯＰを第２外周面ＦＬ２の外径を基準にゲート部ＧＰを実質的に残さない状態で光軸ＯＡに平行で成形軸ＰＸに垂直に切断したが、図９Ａ及び９Ｂに示すように、ゲート部ＧＰの一部（ゲート残部ＧＰａ）を残した状態でゲート部ＧＰを切断してもよい。また、外周側面ＦＬ３の面に沿って光軸ＯＡに対して傾斜するようにゲート部ＧＰを切断又は切削してもよい。

第２ゲート面ＧＬ２と、これを挟む一対のゲート側面ＧＬ３，ＧＬ４との境界は、Ｒ形状とすることができる。

突き出しピン６５ａによってランナー部ＲＰを突き出す角度は、側面転写面２３Ａの第２ゲート形成面３２Ａ側のテーパー角αと正確に同じでなくてもよく、多少の角度差があってもよく、この場合も同じ角度であるものとみなす。

Claims (9)

1. 光学素子の第１光学面と、前記第１光学面の周囲に延びる第１外周面とを形成する固定金型と、前記光学素子の第２光学面と、前記第２光学面の周囲に延びる第２外周面と、前記第１外周面と前記第２外周面とを繋ぐ外周側面とを形成する可動金型とを備える成形金型であって、
   前記固定金型は、前記第１光学面を形成する第１光学転写面と、前記第１外周面を形成する第１外周転写面と、ゲート部を形成する第１ゲート形成面と、流路部を形成する第１流路形成面と有し、
   前記可動金型は、前記第２光学面を形成する第２光学転写面と、前記第２外周面を形成する第２外周転写面と、前記外周側面を形成する側面転写面と、前記ゲート部を形成する第２ゲート形成面と、前記流路部を形成する第２流路形成面と有し、
   前記第１及び第２外周転写面は、前記固定金型と前記可動金型との型合わせ面に平行な一対の面であり、前記第１外周転写面と前記第１ゲート形成面とが同一の平面上にあり、
   前記固定金型と前記可動金型とは、前記第１及び第２外周転写面と前記側面転写面とで構成される外周形成部と、前記第１及び２ゲート形成面で構成されるゲート形成部とを有し、
   前記外周形成部と前記ゲート形成部とを繋ぐ部分が前記型合わせ面に平行な断面においてＲ形状を有し、
   前記側面転写面は、第２外周転写面側で狭まるテーパー角を有し、
   前記可動金型は、前記光学素子の前記流路部を突き出す突き出し機構を有し、
   前記突き出し機構は、前記側面転写面のうち前記第２ゲート形成面側の面のテーパー角と同じ角度で前記可動金型の前記第１流路形成面側に突き出る突き出しピンを有する、成形金型。
2. 前記第２外周転写面と、前記第２ゲート形成面とは、少なくとも前記第１外周転写面と前記第１ゲート形成面とを繋ぐ部分の前記型合わせ面に垂直な延長線上まで同一の平面上にあり、前記外周形成部の深さと前記ゲート形成部のうち少なくとも前記繋ぐ部分における深さとが同じである、請求項１に記載の成形金型。
3. 前記ゲート形成部は、前記可動金型において前記外周形成部側から前記流路形成面で構成される流路形成部側に向かうにつれ深さ及び幅の少なくともいずれか一方が増加し、
   前記ゲート形成部と前記流路形成部とを繋ぐ部分が前記型合わせ面に垂直な断面においてＲ形状を有する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の成形金型。
4. 前記外周形成部の外径をｄとし、前記ゲート形成部の幅をＷとし、前記Ｒ形状のＲ半径をｒとしたときに、以下の条件式を満足する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の成形金型。
   ｄ≦２．０ｍｍ
   Ｗ≦ｄ／２
   ｒ≦ｄ／４
5. 前記外周形成部の前記第２外周面側の稜部は、前記型合わせ面に垂直な断面においてＲ形状を有する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の成形金型。
6. 前記ゲート形成部は、前記第２外周転写面から外側に延び前記型合わせ面に対して平行な第１転写面と、前記第１転写面から外側に延び前記第１転写面に対して傾斜する第２転写面とを有し、
   前記第１転写面と前記第２転写面とを繋ぐ部分が、前記型合わせ面に垂直な断面においてＲ形状を有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の成形金型。
7. 前記側面転写面のテーパー角をαとしたときに、以下の条件式を満足する、請求項１から６までのいずれか一項に記載の成形金型。
   ０．１°≦α≦１０°
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の成形金型を用いて成形品を成形する成形工程と、
   前記突き出し機構を用いて前記側面転写面のうち前記ゲート形成面側の面のテーパー角と同じ角度で前記成形品のうち前記流路部を突き出す突き出し工程と、
   を備える、光学素子の製造方法。
9. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の成形金型を用いて製造した光学素子。

Images