WO2013047274A1 - 成形金型及び光学素子の製造方法 - Google Patents

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WO2013047274A1
WO2013047274A1 PCT/JP2012/073860 JP2012073860W WO2013047274A1 WO 2013047274 A1 WO2013047274 A1 WO 2013047274A1 JP 2012073860 W JP2012073860 W JP 2012073860W WO 2013047274 A1 WO2013047274 A1 WO 2013047274A1
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resin
mold
optical element
lens
molding die
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PCT/JP2012/073860
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近内孝
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コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社
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    • 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
    • B29C45/40—Removing or ejecting moulded articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/0048—Moulds for lenses
    • B29D11/00538—Feeding arrangements
    • 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
    • B29C45/2756—Cold runner channels
    • 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 molding die for molding an optical element and a method for manufacturing an optical element using the molding die.
  • the inflow direction of resin is perpendicular to the optical axis of the lens.
  • the resin molded product is cooled in the cooling process after resin filling, and when the resin shrinks, the runner part and gate part become the runner part. Shrinks toward the root side of the.
  • the lens which is an optical element is pulled toward the runner part side or the gate part side. It has been found that this tensile force of the resin causes local distortion and surface sticking to the mold.
  • the lens may cause distortion of the aspect ratio of the optical surface (astigmatism (AS)), an error in the thickness of the optical surface (spherical aberration (SA)), an appearance defect, and the like.
  • the connecting portion between the gate portion and the lens is pulled to the gate portion side, and the side surface of the lens around the connection portion of the gate portion is molded metal. Pressed against the mold. Further, since the resin is gradually solidified from the outside, the lens is solidified while being pulled by the gate portion (while containing the tensile stress from the gate portion). As a result, the optical surface is solidified in a distorted state. When this distortion or pulling by the runner part is severe, the lens sticks to the molding die. As described above, when the lens is attached to the molding die, the optical surface is forcibly removed from the molding die at the time of releasing.
  • the lens is distorted by the force applied until the lens is peeled off. Further, when the lens sticks to the molding die, the entire runner part vibrates due to the reaction of the lens peeling off, and the lens hits the molding die again, and the resin molded product is damaged.
  • the thickness of the flange on the opposite side of the gate part is directed toward the outer peripheral end without using a drive mechanism such as an ejector pin or a protrusion.
  • a drive mechanism such as an ejector pin or a protrusion.
  • the shape of the gate portion is such that the side surface of the gate portion extends obliquely outward from the opposite end of the optical element toward the flange portion of the optical element.
  • the flange portion is used to position the lens in the radial direction or the axial direction or to hold the lens in the lens barrel when the lens is incorporated into the lens barrel. Therefore, if there is a local burr on the flange portion, an unnecessary tilt may occur in the optical element after assembly, which may cause a problem in positioning.
  • the gate part is a part to be cut after molding, and additional work for expanding the gate part in the molding die is relatively easy.
  • the gate cutting includes a cutting process usually performed with a cutter or the like and a finishing process for adjusting the surface shape with an end mill or the like. Since such gate cutting is mechanical processing, if the gate width is wide, there is a possibility that distortion generated in the cutting process or finishing process may affect the optical surface.
  • the gate cut may be cut along the outer shape of the optical element or may be cut linearly at the flange portion of the optical element. When cutting along the outer shape of the optical element, the larger the gate width, the wider the range of the side surface of the flange portion roughened by the cutting.
  • the straight portion becomes closer to the optical surface of the optical element as the width of the gate portion is larger. Therefore, there is a possibility that the optical surface is distorted because cutting waste generated in the finishing process adheres to the optical surface or the flange portion is largely cut linearly.
  • the shape of the optical element (lens) may be changed to improve mold release. Changing the shape of the optical element is not desirable because it affects the user of the optical element by design modification or the like.
  • An object of the present invention is to provide a molding die for improving optical element surface sticking at the time of mold release, distortion, optical element aberration variation due to distortion, and appearance defect without changing the design of the optical element shape.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical element using the above-described molding die.
  • a molding die includes a first mold having a first transfer surface for forming one optical surface of the optical elements, and the other optical surface of the optical elements.
  • At least one of the molds has at least one resin reservoir into which resin enters in the middle of the runner forming portion that forms the runner portion of the molded product, and the resin reservoir is directed toward the sprue portion of the molded product in the runner portion. It has a blocking surface that prevents the resin from shrinking.
  • the resin reservoir is a recess formed in a part of the runner forming portion of the mold.
  • the resin reservoir is filled with the resin by the inflow of the resin to the runner forming portion.
  • the blocking surface is a surface that is substantially perpendicular to the resin inflow direction on the sprue side of the resin reservoir or a surface that includes a line. Since the resin part formed by the resin pool, that is, the runner convex part functions as a buffer or an obstacle when the resin contracts, the runner part shrinks upstream from the runner convex part with the resin reservoir and its blocking surface as a boundary. Is less likely to affect downstream optical elements.
  • the resin contained in the resin reservoir is used as a blocking body, so that the resin filled in the molding die is cooled and the upstream side of the resin reservoir or the blocking surface as a boundary.
  • the deformation, movement, stress application, and other influences caused by contraction on the sprue side of the molded article having a relatively large volume can be mitigated on the downstream optical element side. Therefore, the resin shrinkage of the runner part on the optical element side from the resin reservoir can be largely prevented. That is, it is possible to reduce the influence of the shrinkage of the runner portion on the optical element due to the resin pool. Thereby, without changing the shape of the optical element, it is possible to improve surface sticking of the optical element at the time of releasing, distortion, aberration variation of the optical element due to distortion, and appearance defects.
  • the width of the gate portion increases toward the optical element as in the prior art
  • the range in which the optical element is affected by the resin shrinkage of the gate portion can be larger than when the width of the gate portion is not increased. Therefore, compared with the case where the width of the gate portion is not increased, the optical element may be pulled toward the gate portion side to cause a large distortion.
  • the occurrence of distortion in the optical element is reduced by providing a resin reservoir in the runner forming portion that has a relatively large influence on the optical element.
  • a molding accuracy of 1 ⁇ m or less is required.
  • a lens for an optical pickup device has a smaller volume ratio of an optical element that is a product portion than a molded product. Therefore, the shrinkage of the resin tends to affect the optical element due to the temperature difference between the temperature in the molding die and the room temperature after the release. Therefore, by providing a resin reservoir in the molding die, it is possible to prevent the influence of shrinkage of other portions on the runner portion side of the optical element, and to reduce the sticking of the optical element to the surface.
  • the molding die has a resin reservoir in a mold in which at least an optical element remains after the first and second molds are opened.
  • the optical element can be reliably left in the mold in which the optical element should remain, and the influence of resin shrinkage caused by cooling the resin in the outside air (normal temperature) after the mold opening can also be reduced.
  • the optical element can be finally released from the mold while preventing deformation of the optical element.
  • the outer diameter of the optical element is 0.7 to 1.7 when the width on the parting surface of the runner forming portion where the resin reservoir is formed is 1. In this range, the transmission of the resin inflow pressure is appropriate and the shape of the lens surface is stabilized, and the cooling rate is appropriate and appropriate transparency can be maintained.
  • the optical element is an optical element used in an optical pickup device, wherein the thickness of the optical element on the optical axis is d (mm), and the focal point of the optical element in a light beam having a wavelength of 500 nm or less.
  • the distance is f (mm)
  • 0.8 ⁇ d / f ⁇ 2.0 is satisfied.
  • the optical element is likely to stick to the mold during release. Therefore, the present invention that can reduce the surface sticking of the optical element is more useful.
  • the depth of the resin reservoir provided on the mold side having the ejection mechanism is larger than the depth of the resin reservoir provided on the mold side not having the ejection mechanism.
  • the optical element tends to remain in a mold having a deep resin pool.
  • the resin reservoir is provided only on the mold side having the protruding mechanism.
  • the optical element is likely to remain in the mold having the protruding mechanism at the time of releasing, and the structure of the protruding mechanism can be simplified.
  • the resin reservoir is separated from the first and second transfer surfaces, and is provided at a position closer to the first and second transfer surfaces than the middle point of the runner forming portion.
  • the effect of preventing the runner from contracting the resin at the runner convex portion is enhanced, and the influence of the contraction of the resin at the runner portion on the optical element can be suppressed.
  • the front end of the resin is divided into two types, that is, the resin that proceeds to the resin reservoir and the resin that proceeds to the resin reservoir. Therefore, the advance speed of the resin tip is temporarily reduced. Then, as soon as the filling of the resin reservoir is completed, the traveling speed of the front end of the resin is restored.
  • Changes in the speed of the tip of the resin during filling of the mold part of the optical element, that is, the mold space including the first and second transfer surfaces, may cause poor appearance such as weld lines and jetting. There is sex. In order to avoid this, the resin reservoir needs to be separated from the first and second transfer surfaces by an appropriate distance.
  • the distance between the centers of the first and second transfer surfaces and the center of the resin reservoir on the first and second transfer surfaces is 5 mm or more and 10 mm or less.
  • the cross section of the resin reservoir is a quadrangle.
  • a cross section is a cross section regarding the direction perpendicular
  • This cross section includes a virtual cross section including the runner forming portion.
  • the quadrangle of the cross section includes a case of a substantially quadrangle when viewed macroscopically. In this case, the cross-sectional area of the resin reservoir becomes relatively large, and it is possible to further prevent the influence of the resin shrinkage of the runner portion on the optical element side. Thereby, the mold release of an optical element can be improved.
  • the resin reservoir is substantially cylindrical.
  • the substantially cylindrical shape means a shape whose cross section includes a perfect circle, an ellipse (oval shape) or an ellipse. In this case, it is possible to dig a recess with good workability when digging a recess that is a resin reservoir in a runner forming portion of a mold.
  • a protruding mechanism is disposed at the position of the resin reservoir and the position of the first transfer surface. In this case, the lens portion and the resin portion of the resin reservoir can be more smoothly released at the time of release.
  • the cross section of the runner forming portion is circular.
  • a cross section is a cross section regarding the direction perpendicular
  • an optical element manufacturing method includes a molding step for molding an optical element using the molding die, and a mold release step for releasing the optical element from the molding die after the molding step.
  • a mold process for molding an optical element using the molding die, and a mold release step for releasing the optical element from the molding die after the molding step.
  • the method for manufacturing an optical element by using the resin contained in the resin reservoir of the molding die as a blocking body, the optical element side of the shrinkage caused by cooling of the resin filled in the molding die It is possible to greatly prevent the shrinkage of the runner part. Thereby, without changing the shape of the optical element, it is possible to improve surface sticking of the optical element at the time of releasing, distortion, aberration variation of the optical element due to distortion, and appearance defects.
  • FIG. 2A is an enlarged conceptual diagram of a part of the mold shown in FIG. 1
  • FIG. 2B is a conceptual diagram of a partial cross section of a resin molded product molded by the mold shown in FIG. It is a partially expanded sectional view of the metal mold
  • die shown in FIG. 4A is an enlarged plan view of a movable mold among the molding dies
  • FIG. 4B is an enlarged side view of the molding dies
  • FIG. 4C is an enlarged cross-sectional view of the runner forming portion of FIG. 4B. It is a partial expansion perspective view of the resin molded product shown to FIG. 2B.
  • FIG. 8A is an enlarged side view illustrating the structure of the molding die according to the second embodiment
  • FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of the runner forming portion of FIG. 8A.
  • FIG. 8A is an enlarged side view illustrating the structure of the molding die according to the second embodiment
  • FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of the runner forming portion of FIG. 8A.
  • FIG. 12A is an enlarged side view for explaining the structure of the molding die according to the fifth embodiment
  • FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view of the runner forming portion of FIG. 12A.
  • FIG. 14A is an enlarged plan view of a movable mold among the molding dies according to the sixth embodiment
  • FIG. 14B is an enlarged side view of the molding mold
  • FIG. 14C is a view of the runner forming portion of FIG. 14B.
  • It is an expanded sectional view.
  • FIG. 14A is an enlarged side view for explaining the structure of the molding die according to the fifth embodiment
  • FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view of the runner forming portion of FIG. 12A.
  • FIG. 14A is an enlarged plan view of a movable mold among the molding dies according to the sixth embodiment
  • FIG. 14B is an enlarged side view of the molding mold
  • FIG. 14C is a view of the runner forming portion of FIG. 14B.
  • It is
  • FIG. 16A is an enlarged side view for explaining the structure of the molding die according to the seventh embodiment
  • FIG. 16B is an enlarged cross-sectional view of the runner forming portion of FIG. 16A. It is a partial expansion perspective view of the resin molded product which concerns on 7th Embodiment.
  • the molding die 40 includes a fixed die 41 that is a first die and a movable die 42 that is a second die.
  • a lens which is a product part of the resin molded product MP as shown in an enlarged view in FIG. 2A by performing mold clamping by aligning the fixed mold 41 and the movable mold 42 with the parting surfaces PS1 and PS2.
  • Cavities CV which are molding spaces for molding LP, are formed at a plurality of locations, and flow path spaces FC for supplying resin to the cavities CV are formed.
  • the flow path space FC includes a sprue forming part SS and a runner forming part RS, and is a space for forming the sprue part SP, the cold slug CP, and the runner part RP of the resin molded product MP shown in FIG. 2B.
  • the leading end of the flow path space FC communicates with the cavity CV via the gate portion GS that forms the gate portion GP of the resin molded product MP.
  • 1 has a parting surface PS1 and a template 51 for forming the flow path space FC of FIG. 2A, and a mounting plate 53 that supports the template 51 from behind.
  • the template 51 includes a sprue bush hole 51 a into which a distal end side of a sprue bush 71 that is a mold part forming the sprue part SP is inserted, and a runner part RP of the resin molded product MP.
  • a runner recess 58b to be formed, a gate recess 58c to form the gate portion GP, and a lens recess 58d to form the lens LP are provided.
  • a portion including the runner recess 58b, the gate recess 58c, and the lens recess 58d as a set serves as a shape transfer portion 51z for giving the outer shape of the resin molded product MP.
  • the gate recess 58c and the lens recess 58d are formed by the leading end surface of the transfer member 55 that is inserted into and fixed to the core hole 51b formed in the template 51.
  • the lens recess 58d includes a second transfer surface S2 (see FIGS. 2A and 2B) that forms the second optical surface OS2 of the lens LP.
  • a movable mold 42 shown in FIG. 1 has a parting surface PS2 and a mold plate 61 for forming the flow path space FC of FIG. 2A, a receiving plate 62 that supports the template 61 from the back, and a receiving plate 62. And a mounting plate 63 that supports the rear panel from behind.
  • the template 61 includes a cold slug recess 68a that forms a cold slug CP, a runner recess 68b that forms a runner portion RP, a gate recess 68c that forms a gate portion GP, and a lens.
  • a portion of the cold slug recess 68a, the runner recess 68b, the gate recess 68c, and the lens recess 68d as a set serves as a shape transfer portion 61z for giving the outer shape of the resin molded product MP.
  • the cold slug recess 68a is formed by a tip end surface of a cylindrical sprue ejector 65 that is inserted into an ejector hole 61a formed in the template 61 and can be displaced in the axis AX direction.
  • the lens recess 68 d is inserted into the tip surface of the outer cylindrical peripheral member 66 that is inserted and fixed in the transfer member hole 61 b formed in the template 61 and the core hole 61 c formed in the center of the peripheral member 66. And a tip surface of the core rod 67 that is displaceable in the axis AX direction.
  • the lens recess 68d includes a first transfer surface S1 (see FIGS. 2A and 2B) that forms the first optical surface OS1 of the lens LP.
  • the runner forming portion RS has a resin reservoir 90 into which resin enters relatively downstream in the middle thereof.
  • the plan view viewed from the fixed mold 41 side has substantially the same configuration as FIG. 4A, which is a plan view viewed from the movable mold 42 side, and is not illustrated.
  • the resin reservoir 90 is a recess formed in a part of the runner formation portion RS.
  • the resin reservoir 90 forms a runner convex portion 70 (see FIGS. 2B and 5) formed on the runner portion RP in the resin molded product MP by molding.
  • the resin reservoir 90 is away from the first and second transfer surfaces S1 and S2 (see FIG. 2A) that form the first and second optical surfaces OS1 and OS2 of the lens LP, and is at the midpoint PH of the runner forming portion RS. It is provided at a position closer to the first and second transfer surfaces S1, S2 than the position (see FIG. 2A). More specifically, the distance L between the center T1 of the first and second transfer surfaces S1, S2 and the center T2 of the resin reservoir 90 on the first and second transfer surfaces S1, S2 side is 5 mm or more and 10 mm. The following is preferred. The distance L is such a distance that the cavity CV forming the lens LP is not filled with resin while the resin reservoir 90 is filled with resin. The distance L can be appropriately set according to the size of the resin reservoir 90, the overall size of the resin molded product MP, and the shrinkage amount of the resin by using stress analysis or flow analysis.
  • the resin reservoir 90 is provided in the movable mold 42 in which the lens LP remains after the fixed mold 41 and the movable mold 42 are opened, and the fixed mold 41 in which the lens LP does not remain.
  • the depth H1 of the resin reservoir 90 provided in the movable mold 42 is greater than the depth H2 of the resin reservoir 90 provided in the fixed mold 41. Therefore, the lens LP is more likely to remain in the movable mold 42 with the deep resin reservoir 90.
  • the cross section YS1 in the direction perpendicular to the resin flow direction of the runner forming portion RS formed by the runner recesses 58b and 68b is circular.
  • the resin reservoir 90 when the cross section YS1 of the runner forming portion RS is circular, at least one of the fixed mold 41 and the movable mold 42 (in this embodiment, the movable mold 42 is movable). In the mold 42), the resin reservoir 90 only needs to have a height or depth up to the apex Q3 (see FIG. 4C) of the runner forming portion RS. Conversely, in both the fixed mold 41 and the movable mold 42, when the resin reservoir 90 does not have a height or depth to the apex Q ⁇ b> 3 of the runner forming portion RS, release by the resin reservoir 90 is performed. The improvement effect is weakened.
  • the width W on the parting surfaces PS1 and PS2 of the runner forming portion RS of the resin reservoir 90 is substantially equal to the outer diameter Z of the lens LP.
  • the end surface HS related to the direction parallel to the resin flow direction of the runner forming portion RS of the resin reservoir 90 is substantially rectangular.
  • vertical to the flow direction of the resin of the runner formation part RS of the resin reservoir 90 is substantially rectangular.
  • this cross section YS2 is a virtual cross section containing the runner formation part RS.
  • the cross-sectional area of the resin reservoir 90 is relatively large, and the resin shrinkage of the runner portion RP on the lens LP side is further reduced.
  • the taper TP1 and TP2 are provided on the movable mold 42 side and the fixed mold 41 side, respectively.
  • the drawing tapers TP1 and TP2 are inclined surfaces that narrow toward the mounting plates 63 and 53 of the movable mold 42 and the fixed mold 41, respectively, with the parting surfaces PS1 and PS2 as references.
  • the optimal gradient angle of the taper tapers TP1 and TP2 varies depending on the protrusion amount and the shape of the runner forming portion RS. It is more preferable that the inclination angles of the drawing tapers TP1 and TP2 are at least 5 ° or more and about 15 ° to 45 °. Due to the punching tapers TP1 and TP2, the resin portion of the resin reservoir 90, that is, the runner projection 70 is hardly caught when the mold is opened or released. In addition, although taper TP1, TP2 is provided in the side surface parallel to the resin flow direction of the resin reservoir 90, you may provide in the side surface perpendicular
  • the resin reservoir 90 has a blocking surface 91 that prevents the resin from contracting toward the sprue portion of the resin molded product MP in the runner portion RP.
  • the blocking surface 91 is a surface including the surface 90a on the sprue part side of the resin molded product MP among the surfaces 90a, 90b substantially perpendicular to the resin inflow direction of the resin reservoir 90. Since the resin reservoir 90 functions as a buffer or an obstacle when the resin contracts, the downstream lens is affected by the contraction of the runner portion RP upstream of the runner projection 70 with the resin reservoir 90 and its blocking surface 91 as a boundary. It is difficult to influence LP. In other words, the resin reservoir 90 and the blocking surface 91 receive the force that pulls the lens LP due to the contraction of the resin of the runner portion RP, and relieves the force that causes distortion on the lens LP.
  • the main body portion 62 a of the receiving plate 62 has a rod hole 62 d for inserting a plurality of sprue rods 72 for advancing and retracting the sprue ejector 65 in the axis AX direction, and a plurality of runner ejector pins 73.
  • a plurality of pin holes 62e for moving back and forth in the AX direction and a plurality of rod holes 62f for moving a plurality of core rods 74 for moving the core rod 67 back and forth in the axis AX direction are provided.
  • the sprue rod 72, the runner ejector pin 73, the core rod 74, and the like function as a protruding mechanism.
  • the receiving plate 62 has a support portion 62b that supports the plate-like main body portion 62a from the back, and the ejector plate 76 is accommodated in a recess 62h formed on the back side of the support portion 62b. is doing.
  • the ejector plate 76 supports the sprue rod 72, the runner ejector pin 73, and the core rod 74 from the base side, and advances and retreats in the axis AX direction together with these members 72, 73, and 74.
  • the ejector plate 76 is urged toward the mounting plate 63 by urging means (not shown).
  • urging means not shown.
  • the ejector plate 76 receives an external force from the rear and is pushed so as to advance toward the fixed mold 41 side, the ejector plate 76 moves forward against the biasing means, and the sprue rod 72 and the core rod 74 are moved to the tip side.
  • the sprue ejector 65 and the core rod 67 are moved to the tip side.
  • the cold slug CP that contacts the sprue ejector 65 via the advancing sprue ejector 65 is pushed out of the cold slug recess 68a, and the lens LP that abuts the core rod 67 via the advancing core rod 67. Is pushed out of the lens recess 68d.
  • the runner portion RP is pushed out of the runner recess 68b by the runner ejector pin 73 directly driven by the ejector plate 76. That is, the resin molded product MP is removed from the template 61 uniformly.
  • the ejector plate 76 is retracted by the biasing means, so that the sprue rod 72, the runner ejector pin 73, and the core rod 74 are retracted to the root side, and the respective retracted positions are retracted. Returned to That is, the sprue ejector 65, the runner ejector pin 73, and the core rod 67 are housed in the template 61.
  • the mounting plate 63 shown in FIG. 1 has an opening 63a connected to an ejector drive mechanism, which will be described later, and is moderately advanced from the back along the axis AX direction with respect to the ejector plate 76 by a drive member provided in the ejector drive mechanism. A large amount of external force can be applied at an appropriate timing.
  • the lens LP which is a product part includes an optical function part OP having an optical function, and a substantially annular flange part FL provided radially outward from the outer edge of the optical function part OP.
  • the lens LP is an objective lens for a thick optical pickup device having a large protrusion on the first optical surface OS1 side.
  • the lens LP enables reading or writing of optical information corresponding to a BD (Blu-ray Disc) having a wavelength of 405 nm and a numerical aperture (NA) of 0.85, for example.
  • NA numerical aperture
  • the optical specification of the lens LP is not limited to NA 0.85.
  • NA 0.75 or more specifically, various objective lenses for an optical pickup device in the range of 0.75 ⁇ NA ⁇ 0.90. It can correspond to the standard of.
  • the lens LP is 0.8 ⁇ d, where d (mm) is the thickness of the lens LP on the optical axis OA, and f (mm) is the focal length of the lens LP in a light beam having a wavelength of 500 nm or less. /F ⁇ 2.0 is satisfied.
  • one first optical surface OS1 is disposed on the laser light source side, and is more than the other second optical surface OS2 disposed on the optical disc side that is an optical information recording medium. Also has a large curvature.
  • the distance h1 from the parting surfaces PS1 and PS2 which are the mating surfaces of the fixed mold 41 and the movable mold 42 shown in FIG. 2A to the apex Q of the first transfer surface S1 of the movable mold 42 is the parting It is longer than the distance h2 from the surfaces PS1, PS2 to the apex P of the second transfer surface S2 of the fixed mold 41.
  • the flange portion FL is provided in a substantially annular shape outside the optical function portion OP in the radial direction.
  • the flange portion FL includes a first flange surface FLa extending in the direction perpendicular to the optical axis OA on the first optical surface OS1 side, and a second flange surface FLb extending in the direction perpendicular to the optical axis OA on the second optical surface OS2 side.
  • the runner projection RP formed by the resin reservoir 90 of the molding die 40 is provided in the runner portion RP of the resin molded product MP.
  • the degree of resin shrinkage is different between the sprue portion side and the lens LP side of the resin molded product MP with the runner convex portion 70 corresponding to the resin reservoir 90 as a boundary.
  • the shrinkage of the resin of the runner portion RP on the lens LP side is smaller than the shrinkage of the runner portion RP on the sprue portion side.
  • the shrinkage of the resin of the runner portion RP hardly affects the lens LP.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of an injection molding apparatus incorporating the molding die 40 of the embodiment shown in FIG.
  • the illustrated molding apparatus 100 includes an injection molding machine 10 that is a main body part that performs injection molding to produce a resin molded product MP, a take-out device 20 that is an accessory part that takes out the resin molded product MP from the injection molding machine 10, and molding. And a control device 30 that comprehensively controls the operation of each unit constituting the device 100.
  • the injection molding machine 10 includes a fixed platen 11, a movable platen 12, a mold clamping plate 13, and an opening / closing drive device 15.
  • the injection molding machine 10 enables molding by sandwiching a fixed mold 41 and a movable mold 42 between the fixed platen 11 and the movable platen 12 and clamping both the molds 41 and 42.
  • the fixed platen 11 is fixed to the center of the support frame 14 and supports the take-out device 20 on the top 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 disposed so as to face the fixed platen 11, and is supported by a slide guide 15a so as to be movable forward and backward.
  • the movable platen 12 detachably supports the movable mold 42.
  • an ejector drive mechanism 45 is incorporated in the movable platen 12.
  • the ejector drive mechanism 45 is a part for operating the ejector plate 76 shown in FIG.
  • the ejector drive mechanism 45 projects the sprue rod 72, the runner ejector pin 73, and the core rod 74 through the ejector plate 76, thereby operating the resin molded product held by the shape transfer portion 61z of the movable mold 42.
  • the MP is pushed out to the fixed mold 41 side and released. As a result, the resin molded product MP can be transferred by the take-out device 20.
  • 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 15 a supports the movable platen 12 and enables a smooth reciprocating movement in the advancing and retreating direction 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 close to and away from the mold clamping plate 13 and moves freely.
  • the movable platen 12 and the fixed platen 11 are moved closer to and away from each other, and the fixed mold 41 Clamping and mold opening with the movable mold 42 are performed.
  • the injection device 16 includes a raw material storage unit, a cylinder, a screw drive unit, and the like (not shown), and can inject molten resin in a temperature-controlled state from the resin injection nozzle 16a under the control of the control device 30. In the state where the fixed mold 41 and the movable mold 42 are clamped, the injection device 16 makes the resin injection nozzle 16a contact the sprue bush 71 shown in FIG. A molten resin set to a suitable temperature and pressure can be supplied at a desired timing.
  • the control device 30 includes an opening / closing control unit 31, an ejector control unit 33, a take-out device control unit 34, and the like.
  • the opening / closing control unit 31 enables the molds 41 and 42 to be clamped and opened by operating the actuator 15e.
  • the ejector control unit 33 operates the ejector drive mechanism 45 to push out the resin molded product MP remaining in the movable mold 42 when the mold is opened from the movable mold 42.
  • the take-out device control unit 34 operates the take-out device 20 to grip the resin 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.
  • control device 30 controls the operation of the injection device 16 to enter a cavity formed between the molds 41 and 42 from the resin injection nozzle 16a via the sprue bush 71.
  • the resin is injected at the desired pressure.
  • control device 30 operates the mold temperature controller (not shown) as appropriate so as to control the temperatures of the fixed mold 41 attached to the fixed platen 11 and the movable mold 42 attached to the movable platen 12. Keep it in proper condition.
  • FIG. 7 is a flowchart conceptually illustrating the basic operation of the molding apparatus 100 shown in FIG.
  • both molds 41 and 42 are heated to a temperature suitable for molding by a mold temperature controller (not shown) (step S10).
  • the temperature of the surface of the mold forming the cavity CV in both the molds 41 and 42 and the temperature in the vicinity thereof are 50 ° C. lower than the glass transition temperature of the molten resin supplied from the injection device 16 and the same. It is set as the state heated and maintained below the temperature 10 degreeC higher than glass transition temperature.
  • the temperature of the surface of the mold forming the cavity CV in both the molds 41 and 42 and the temperature in the vicinity thereof are at least 10 ° C. lower than the glass transition temperature of the molten resin supplied from the injection device 16. In this state, the temperature is kept below 10 ° C. higher than the glass transition temperature.
  • 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).
  • the injection device 16 is operated to inject the molten resin into the cavity CV between the fixed mold 41 and the movable mold 42 that are clamped at a required pressure. (Step S13). At this time, as the molten resin is injected, the resin also flows into the resin reservoir 90 provided in the runner forming portion RS. While the resin reservoir 90 is filled with the resin, the front end of the resin is divided into two types, that is, the resin that proceeds to the resin reservoir 90 and the resin that proceeds to the resin reservoir 90. Thereby, the advance speed of the front-end
  • the traveling speed of the resin tip is substantially stabilized when the tip of the resin reaches the cavity CV. . That is, in the cavity CV, the change in the traveling speed of the tip of the resin does not reach.
  • the injection molding machine 10 After the cavity CV is filled with resin, the injection molding machine 10 maintains the resin pressure in the cavity CV. At this time, the cavity CV and the flow path space FC (see FIG. 2) are appropriately heated by a mold temperature controller (not shown), and the molten resin supplied from the injection device 16 is slowly cooled, and the cavity CV A moderate cooling of the resin can be achieved. Note that, after the molten resin is introduced into the cavity CV, the molten resin in the cavity CV is gradually cooled by heat dissipation, so that the molten resin is solidified with the cooling and waits for completion of molding (step S14). .
  • the opening / closing drive device 15 is operated to perform mold opening for retracting the movable platen 12 (step S15).
  • the movable mold 42 moves backward, and the fixed mold 41 and the movable mold 42 are separated.
  • the resin molded product MP that is, the lens LP is released from the fixed mold 41 while being held by the movable mold 42.
  • the ejector drive mechanism 45 is operated, and the resin molded product MP including the lens LP and the like is ejected by the advancement of the sprue ejector 65, the core rod 67, etc. (step S16).
  • the lens LP of the resin molded product MP is urged toward the tip surface of the core rod 67 and pushed out toward the fixed mold 41, and is released from the movable mold 42.
  • the take-out device 20 is operated so that the sprue rod 72, the runner ejector pin 73, and the core rod 74, which are driven by the ejector drive mechanism 45 to operate, are positioned at appropriate positions of the resin molded product MP with the hand 21. It is gripped and carried outside (step S17). When transporting the resin molded product MP, a portion of the resin molded product MP excluding the lens LP of the main body is gripped.
  • the resin filled in the molding die 40 is cooled by using the resin contained in the resin reservoir 90 as a blocking body.
  • the resin pool 90 or the resin pool 90 due to the deformation, movement, stress application, and other effects due to the contraction of the sprue portion on the center side of the resin molded product MP having a relatively large volume upstream of the blocking surface 91.
  • blocking by the blocking surface 91 can alleviate the influence of the contraction on the downstream lens LP side. Therefore, the influence of the resin contraction of the runner part RP on the lens LP can be relieved greatly. That is, the influence of the shrinkage of the runner portion RP on the lens LP due to the resin reservoir 90 can be reduced. Thereby, surface sticking to the mold when the lens LP is released, distortion, aberration variations of the lens LP due to distortion, and appearance defects can be improved.
  • the lens LP is a lens for an optical pickup device.
  • the lens for the optical pickup device is required to have a molding accuracy of 1 ⁇ m or less.
  • the lens for the optical pickup device has a smaller volume ratio of the lens LP that is a product portion than the resin molded product MP. Therefore, the shrinkage of the resin tends to affect the lens LP due to the temperature difference between the temperature in the molding die 40 and the normal temperature after the mold release. Therefore, by providing a resin reservoir in the molding die 40, shrinkage of the lens LP on the runner portion RP side can be prevented, and sticking of the lens LP to the surface can be reduced.
  • the inflow direction of the resin is perpendicular to the optical axis of the lens formed by the first and second optical surfaces OS1, OS2, and the resin LP
  • the volume occupied by the lens LP, which is a product portion, with respect to the entire molded product MP is very small.
  • the runner part RP and the gate part GP contract toward the root of the runner part RP, that is, toward the center of the resin molded product MP.
  • the lens LP which is an optical element, is pulled toward the runner portion RP side or the gate portion GP side.
  • the lens LP causes local distortion and surface sticking to the molding die 40 due to the pulling force of the resin.
  • the lens LP may cause distortion in the aspect ratio of the optical surface (astigmatism (AS)), an error in the thickness of the optical surface (spherical aberration (SA)), poor appearance, and the like.
  • AS astigmatism
  • SA sinospherical aberration
  • the connecting portion between the gate portion GP and the lens LP is pulled to the gate portion GP side, and the lens around the connecting portion of the gate portion GP.
  • the side surface of the LP is pressed against the molding die 40.
  • optical element manufacturing method and a molding die according to the second embodiment will be described.
  • the manufacturing method of the optical element according to the second embodiment is a modification of the manufacturing method of the first embodiment, and items not specifically described are the same as those of the first embodiment.
  • the resin reservoir 90 is provided only in a mold having a sprue rod 72, a runner ejector pin 73, a core rod 74, and the like, which is a protruding mechanism, that is, the movable mold 42. .
  • This makes it easier for the lens LP to remain in the movable mold 42 at the time of mold release, and the configuration of the protrusion mechanism can be simplified.
  • optical element manufacturing method and a molding die according to the third embodiment will be described.
  • the manufacturing method and the like of the optical element according to the third embodiment are modifications of the manufacturing method and the like of the first embodiment, and items not specifically described are the same as those of the first embodiment.
  • two resin reservoirs 90 are provided on the runner formation portion RS. Specifically, a first resin reservoir 93a close to the upstream side and a second resin reservoir 93b close to the downstream side are provided. Of the two resin reservoirs 93a and 93b, the respective blocking surfaces 91 of the first resin reservoir 93a and the second resin reservoir 93b are upstream, that is, the center side of the runner portion RP (sprue portion side) of the resin molded product MP. This prevents the lens LP from being affected by the shrinkage of the resin. In this case, the shrinkage of the resin can be more reliably suppressed as compared with the case where one resin reservoir 90 is provided.
  • optical element manufacturing method and molding die according to the fourth embodiment will be described below.
  • the manufacturing method and the like of the optical element according to the fourth embodiment are modifications of the manufacturing method and the like of the first embodiment, and items not specifically described are the same as those of the first embodiment.
  • the resin reservoir 90 has a step 92.
  • the step 92 is formed by two end faces HS1 and HS2 with respect to a direction parallel to the resin flow direction of the runner forming portion RS.
  • the end surface HS1 on the lens LP side is deeper than the end surface HS2 on the center side (sprue portion side) of the resin molded product MP.
  • the runner protrusion 70 formed by the resin reservoir 90 shown in FIG. 10 has a stepped portion 70a.
  • the surfaces 90 a and 90 b of the resin reservoir 90 are surfaces that are inclined with respect to the resin inflow direction, but may be substantially vertical surfaces.
  • optical element manufacturing method and a mold according to the fifth embodiment will be described.
  • the manufacturing method and the like of the optical element according to the fifth embodiment are modifications of the manufacturing method and the like of the first embodiment, and items not specifically described are the same as those of the first embodiment.
  • FIGS. 14A to 14C in the runner formation portion RS, three resin reservoirs 90 are formed along a direction parallel to the resin flow direction.
  • An end surface HS of the resin reservoir 90 in the direction parallel to the resin flow direction is circular. That is, the vertical cross section of the resin reservoir 90 in the direction parallel to the resin flow direction of the runner forming portion RS is circular, and the resin reservoir 90 is cylindrical.
  • FIG. 15 shows a runner projection 70 formed by the resin reservoir 90 shown in FIG.
  • two resin reservoirs 90 are provided, and extend substantially symmetrically from the runner forming portion RS in a direction perpendicular to the resin flow direction and parallel to the radial direction of the lens LP. ing.
  • the depth H1 of the resin reservoir 90 provided in the movable mold 42 is substantially the same as the depth H2 of the resin reservoir 90 provided in the fixed mold 41.
  • an inclined surface TP3 that is inclined toward the center side (sprue side) of the resin molded product MP is formed.
  • the runner projection 70 formed by the resin reservoir 90 shown in FIG. 16 has a slope 70b.
  • 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 shape of the resin reservoir 90 can be changed as appropriate to the extent that the shrinkage of the resin does not affect the lens LP side on the center side of the resin molded product MP.
  • a step may be provided in the resin reservoir 90.
  • one to three resin reservoirs 90 are provided, but four or more resin reservoirs 90 may be provided.
  • the resin reservoir 90 is provided only in the fixed mold 41, the movable mold 42, and the movable mold 42, but may be provided only in the fixed mold 41.
  • the flow path space FC is preferably configured such that the lens LP remains in the movable mold 42 after the mold is opened.
  • the shape of the cavity CV provided in the molding die 40 composed of the fixed die 41 and the movable die 42 can be various shapes. That is, the shape of the cavity CV formed by the lens recesses 58d, 68d and the like is merely an example, and can be appropriately changed according to the use of the lens LP and other optical elements.
  • the first transfer surface S1 may be provided with a fine shape so as to form various diffractive structures or the like according to the application in the optical function part OP of the lens LP.
  • the mold release resistance becomes larger than in the case of not having it, and the surface sticking of the optical element (lens LP) at the time of mold release becomes more prominent, and the present invention is useful. .
  • the first optical surface OS1 having a large curvature of the lens LP is formed by the movable mold 42, but may be formed by the fixed mold 41. In this case, after the mold opening, the first optical surface OS1 is released from the fixed mold 41 in a state where the second optical surface OS2 of the lens LP is held on the movable mold 42.
  • the injection molding machine 10 has been described as a horizontal molding machine, but may be a vertical molding machine.
  • the resin reservoir 90 was provided in the runner formation part RS, you may provide the resin reservoir 90 in the gate part GS.
  • the gate part GP formed by the gate part GS preferably has a sealing function, a heat generation function, a flow control function, a finishing process simplification function, and the like.
  • the width W which is the width in the direction perpendicular to the resin flow direction, on the parting surfaces PS1 and PS2 is substantially equal to the outer diameter Z of the lens LP.
  • the outer diameter Z is preferably 0.7 to 1.7.

Landscapes

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Abstract

光学素子の形状を設計変更することなく、離型時の光学素子の面貼り付き、歪み、歪みによる光学素子の収差ばらつき、外観不良を改善する成形金型を提供すること。 【解決手段】樹脂溜まり９０に入った樹脂を阻止体にすることにより、成形金型４０内に充填された樹脂が冷却されることで生じる収縮のうち樹脂溜まり９０又は阻止面９１を境として上流側であるスプルー部側の収縮による変形、移動、応力付与その他の影響を、下流のレンズＬＰ側において緩和させることができる。そのため、レンズＬＰ側のランナー部ＲＰの樹脂収縮を大幅に防ぐことができる。これにより、レンズＬＰの形状変更を加えずに、離型時のレンズＬＰの面貼り付き、歪み、歪みによるレンズＬＰの収差ばらつき、外観不良を改善することができる。

Description

成形金型及び光学素子の製造方法
　本発明は、光学素子を成形するための成形金型及び当該成形金型を用いた光学素子の製造方法に関する。
　射出成形で光学素子を成形する際、光学素子の性能に影響を及ぼす要因として、離型時の光学素子の面貼り付き、光学素子の歪み、歪みによる光学素子の収差ばらつき、外観不良などが挙げられる。光学性能の良い光学素子（以下、レンズともいう）を成形するためには、これらの課題を解決することが必要となるが、本発明者はこれらの課題が以下の要因によって引き起こされることを見出した。
　一般的な射出成形のレンズの成形金型は、レンズの光軸に対して樹脂の流入方向が垂直である。また、樹脂成形品全体に対して製品部分であるレンズの占める体積が非常に小さい場合、樹脂充填後、冷却工程で樹脂成形品が冷やされ、樹脂が収縮すると、ランナー部やゲート部はランナー部の根元側に向かって収縮する。結果的に、光学素子であるレンズがランナー部側やゲート部側に引っ張られることとなる。この樹脂の引っ張り力によって、レンズは局所的な歪みや成形金型への面貼り付きを起こすことが判明した。これにより、レンズは、光学面の縦横比の歪み（非点収差（ＡＳ））、光学面の厚みに誤差（球面収差（ＳＡ））、外観不良などを生じ得るのである。
　さらに詳しく説明すると、冷却工程で樹脂成形品が冷却され樹脂が収縮することで、ゲート部とレンズとの連結部分がゲート部側に引っ張られ、ゲート部の接続部周辺のレンズの側面が成形金型に押し付けられる。また、樹脂は外側から徐々に固まるため、レンズはゲート部に引っ張られたまま（ゲート部からの引っ張り応力を内包したまま）固化する。これにより、光学面が歪んだ状態で固化する。この歪みやランナー部による引っ張りが酷い場合、レンズが成形金型に貼り付く。このように、レンズが成形金型に貼り付いた場合、離型時に光学面が成形金型から無理矢理剥がされることになる。結果的に、レンズが剥がされるまでに加わった力によってレンズに歪みが生じる。さらに、レンズが成形金型に貼りついた場合、レンズが剥がれた反動によってランナー部全体が振動し、再度レンズが成形金型にぶつかるなどして樹脂成形品に傷がついてしまう。
　従来技術には、離型時の光学素子の変形を抑制することを目的として、エジェクターピンや突き出しなどの駆動機構を用いずに、ゲート部の反対側のフランジの厚さを外周端側に向かって減少させる形状やゲート部をレンズに向かって広げる形状にした成形金型を用いて光学素子を製造する方法がある（特許文献１参照）。ここで、光学素子を離型する際に、光学素子とゲート部との繋ぎ目が力点となり、レンズ光軸を挟んでゲート部の反対側の端部が支点となって光学素子に力が働く。成形品の離型のためにゲート部が持ち上げられると、支点は最後に剥離される。この支点の剥離が容易に行えない場合、光学素子全体が離型の力で変形することになる。特許文献１の方法では、支点となるフランジ部に傾斜面を形成することで支点に局所的に加わる力ｆ０をｆ１とｆ２との２つの力に分散させ、レンズの変形を抑制している。また、このフランジ部の傾斜面はゲート部の樹脂の流れ方向に垂直な方向のフランジ部にも設けることができるとしている。さらに、ゲート部がフランジ部に向かう方向に断面積が大きくなるような形状としてもよいとしている。この場合、ゲート部の形状は、光学素子の反対側の端部からゲート部の側面が光学素子のフランジ部に向かってそれぞれ斜め外方に広がるようなものとなっている。
　しかしながら、特許文献１の方法では、光学素子部分の金型に突き出し機構がないため、光学素子を離型させると、まずゲート部が持ち上げられ、光学素子とゲート部との連結部が力点となり、光学素子のゲート部の反対側が支点となって離型する。この場合、離型の過程で、支点となるゲート部の反対側のフランジ部が金型に擦られ、フランジ部の外周部の上端に局所的にバリ（不要な微小な突起）が生じ得る。フランジ部は、レンズを鏡筒に組み込む際に、レンズを径方向又は軸方向に位置決めしたり、鏡筒に保持させたりするために利用される。よって、フランジ部に局所的なバリがあると組み込み後の光学素子に不要なチルトが発生し、位置決めに不具合が生じるおそれがある。
　また、特許文献１の方法で用いる成形金型は、追加工をすることが難しい。これは、フランジ部に傾斜面の角度をより緩やかにする追加工を行うと、必然的に光学素子の外径を広げることになるためである。よって、この場合、金型自体を作り直すことになるため、即応性が乏しくなる。また、金型加工の観点から見ても、フランジ部の側面の一部に傾斜面を作る加工は、傾斜面を作らない金型加工よりも複雑である。これは、金型コスト、製品コストなどの増大から製品の市場競争力の低下に繋がる。
　一方、ゲート部は成形後カットされる部位であり、また、成形金型においてゲート部を拡大する追加工は比較的容易である。ここで、ゲートカットには、通常カッターなどで行われるカット工程と、エンドミルなどで表面形状を整える仕上げ加工工程とがある。このようなゲートカットは機械加工であるため、ゲート幅が広ければ、カット工程や仕上げ加工工程で生じる歪みが光学面に影響するおそれが出てくる。ゲートカットの形状には、光学素子の外形に沿ってカットする場合と、光学素子のフランジ部で直線的にカットする場合がある。光学素子の外形に沿ってカットする場合、ゲート幅が大きいほどカットによって粗くなったフランジ部の側面の範囲が広くなる。また、フランジ部で直線的にカットする場合、ゲート部の幅が大きいほど直線部分が光学素子の光学面に近くなる。そのため、仕上げ工程時に出る切削くずが光学面に付着することやフランジ部が直線的に大きくカットされることで、光学面に歪みが生じる可能性がある。
　このように従来は、貼り付いたレンズをいかに傷つけずに離型させるかが考慮され、樹脂収縮による光学面の面貼り付きや光学素子の歪みを根本的に防止することまでは考慮されていない。また、従来は、離型改善のために、光学素子（レンズ）の形状を変更する場合があった。光学素子の形状変更は、光学素子の使用者にまで設計修正などで影響が及ぶため望ましくない。
特開２０１０－２３４６７１号公報
　本発明は、光学素子の形状を設計変更することなく、離型時の光学素子の面貼り付き、歪み、歪みによる光学素子の収差ばらつき、外観不良を改善する成形金型を提供することを目的とする。
　また、本発明は、上述の成形金型を用いた光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
　かかる目的を達成するため、本発明に係る成形金型は、光学素子のうち一方の光学面を形成するための第１転写面を有する第１金型と、光学素子のうち他方の光学面を形成するための第２転写面を有する第２金型とを合わせることによって形成した成形空間中で光学素子を含む成形品を成形するための成形金型であって、第１金型及び第２金型の少なくともいずれか一方は、成形品のランナー部を形成するランナー形成部の途中に樹脂が入り込む樹脂溜まりを少なくとも１つ有し、樹脂溜まりは、ランナー部における成形品のスプルー部側に向かう樹脂の収縮を阻止する阻止面を有する。ここで、樹脂溜まりとは、金型のランナー形成部の一部に形成された凹部である。樹脂溜まりは、ランナー形成部への樹脂の流入により、樹脂が充填される。また、阻止面とは、樹脂溜まりのスプルー部側の樹脂流入方向に略垂直な面、又は線を含む面である。樹脂溜まりによって形成された樹脂部分、すなわちランナー凸部が樹脂の収縮に際して緩衝材又は障害物として機能するため、樹脂溜まりやその阻止面を境として、ランナー凸部よりも上流側のランナー部の収縮の影響が下流の光学素子に影響しにくくなる。
　上記成形金型によれば、樹脂溜まりに入った樹脂を阻止体にすることにより、成形金型内に充填された樹脂が冷却されることで生じる収縮のうち樹脂溜まり又は阻止面を境として上流側にあって体積が比較的大きい成形品のスプルー部側の収縮による変形、移動、応力付与その他の影響を、下流の光学素子側において緩和させることができる。そのため、樹脂溜まりより光学素子側のランナー部の樹脂収縮を大幅に防ぐことができる。つまり、樹脂溜まりにより光学素子にランナー部の収縮の影響が及ぶことを軽減することができる。これにより、光学素子の形状変更を加えずに、離型時の光学素子の面貼り付き、歪み、歪みによる光学素子の収差ばらつき、外観不良を改善することができる。
　従来のように光学素子に向かってゲート部の幅が大きくなると、ゲート部の幅を大きくしていない場合に比べてゲート部の樹脂収縮によって光学素子に影響を及ぼす範囲が大きくなり得る。そのため、ゲート部の幅を大きくしない場合に比べて、ゲート部側に光学素子を引っ張って大きな歪みを生じさせる可能性がある。しかし、本発明では、光学素子への影響が比較的大きいランナー形成部に樹脂溜まりを設けることにより、光学素子に歪みが生じることを軽減している。
　特に、光ピックアップ装置用のようなレンズにおいては、１μｍ以下の成形精度が求められる。光ピックアップ装置用のレンズは、成形品と比較して製品部分である光学素子の体積の割合が小さい。そのため、成形金型内の温度と離型後の常温との温度差により、樹脂の収縮が光学素子に影響しやすい。そこで、成形金型に樹脂溜まりを設けることにより、光学素子のランナー部側に他の部分の収縮の影響が及ぶことを防ぐことができ、光学素子の面貼り付きを軽減することができる。
　本発明の具体的な態様又は側面では、上記成形金型において、第１及び第２金型の型開き後、第１及び第２金型のうち少なくとも光学素子が残る金型に樹脂溜まりを有する。この場合、光学素子が残るべき金型に確実に光学素子を残すことができ、型開き後に樹脂が外気（常温）で冷やされることによって生じる樹脂収縮の影響も低減することができる。
　本発明の別の側面では、成形品を突き出す突き出し機構を有する。この場合、光学素子の変形を防ぎつつ、最終的に金型から光学素子を離型することができる。
　本発明のさらに別の側面では、樹脂溜まりの形成されたランナー形成部のパーティング面上での幅を１としたとき、光学素子の外径が０．７～１．７である。この範囲では、樹脂の流入圧力の伝達が適切となりレンズ面の形状が安定すると共に、冷却速度が適切となって適切な透明度を維持することができるようになる。
　本発明のさらに別の側面では、光学素子は光ピックアップ装置に用いる光学素子であって、光学素子の光軸上の厚さをｄ（ｍｍ）とし、５００ｎｍ以下の波長の光束における光学素子の焦点距離をｆ（ｍｍ）としたときに、０．８≦ｄ／ｆ≦２．０を満たす。ここで、０．８≦ｄ／ｆ≦２．０を満たすような軸上厚が厚めの厚肉光学素子の場合、離型の際に光学素子が金型により張り付きやすくなってしまう。したがって、光学素子の面張り付きを軽減することができる本発明がより有用となる。
　本発明のさらに別の側面では、突き出し機構を有する金型側に設けられる樹脂溜まりの深さは、突き出し機構を有しない金型側に設けられる樹脂溜まりの深さよりも大きい。この場合、樹脂溜まりの深い金型に光学素子が残りやすくなる。その結果、離型時に突き出し機構を有する金型に光学素子が残るため、突き出し機構の構成を簡単にすることができる。
　本発明のさらに別の側面では、樹脂溜まりは、突き出し機構を有する金型側にのみに設けられる。この場合、離型時に突き出し機構を有する金型に光学素子がより残りやすくなり、突き出し機構の構成を簡単にすることができる。
　本発明のさらに別の側面では、樹脂溜まりは、第１及び第２転写面から離れており、ランナー形成部の中点より第１及び第２転写面側の位置に設けられる。この場合、ランナー部の樹脂の収縮をランナー凸部で防ぐ効果が高まり、光学素子へのランナー部側の樹脂の収縮の影響を抑えることができる。ここで、樹脂溜まりに樹脂を充填している間、樹脂の先端は、先に進む樹脂と、樹脂溜まりに進む樹脂の二手に分かれる。そのため、一時的に樹脂の先端の進行速度が減る。そして、樹脂溜まりの充填が完了した途端、再び樹脂の先端の進行速度が元に戻る。光学素子の型部分、すなわち第１及び第２転写面を含む型空間への樹脂の充填中にこの樹脂の先端の速度の変化が起こると、ウェルドラインやジェッティングといった外観不良の原因になる可能性がある。これを回避するために、樹脂溜まりは第１及び第２転写面から適切な距離を離すことが必要である。
　本発明のさらに別の側面では、第１及び第２転写面の中心と、第１及び第２転写面側の樹脂溜まりの中心との間の距離は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。この場合、第１及び第２転写面と第１及び第２転写面に最も近い樹脂溜まりのとの距離を上記範囲にすることにより、樹脂速度の変化によるウェルドラインやジェッティングといった外観不良を回避しつつ、光学素子側の面貼り付き、歪み等を防ぐことができる。
　本発明のさらに別の側面では、樹脂溜まりの横断面は、四角形である。ここで、横断面は、ランナー形成部の樹脂の流れ方向に垂直な方向に関する断面である。この横断面は、ランナー形成部を含む仮想的な断面を含む。また、横断面の四角形は、巨視的に見て略四角形の場合も含む。この場合、樹脂溜まりの断面積が比較的大きくなり、光学素子側にランナー部の樹脂の収縮の影響が及ぶことをより防ぐことができる。これにより、光学素子の離型を改善させることができる。
　本発明のさらに別の側面では、樹脂溜まりは、略円柱状である。また、略円柱状とは、断面が真円、長円（小判型形状）又は楕円を含む形状をいう。この場合、金型のランナー形成部に樹脂溜まりである凹部を掘る際、加工性良く凹部を掘ることが可能となる。
　本発明のさらに別の側面では、樹脂溜まりの位置と、第１転写面の位置に突き出し機構が配置されている。この場合、離型時にレンズ部と樹脂溜まりの樹脂部分をより円滑に離型させることができる。
　本発明のさらに別の側面では、ランナー形成部の横断面は、円形である。ここで、横断面は、ランナー形成部の樹脂の流れ方向に垂直な方向に関する断面である。この場合、少ない樹脂量で光学素子の離型を改善させることができる。
　上記目的を達成するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、上記成形金型を用いて、光学素子を成形する成形工程と、成形工程後、光学素子を成形金型から離型する離型工程と、を備える。
　上記光学素子の製造方法によれば、成形金型の樹脂溜まりに入った樹脂を阻止体にすることにより、成形金型内に充填された樹脂が冷却されることで生じる収縮のうち光学素子側のランナー部の収縮を大幅に防ぐことができる。これにより、光学素子の形状変更を加えずに、離型時の光学素子の面貼り付き、歪み、歪みによる光学素子の収差ばらつき、外観不良を改善することができる。
第１実施形態に係る成形金型の構造を説明する側断面図である。 図２Ａは、図１に示す金型の一部を拡大した概念図であり、図２Ｂは、図１に示す金型によって成形される樹脂成形品の部分断面の概念図である。 図１に示す金型の一部拡大断面図である。 図４Ａは、成形金型のうち可動金型の拡大平面図であり、図４Ｂは、成形金型の拡大側面図であり、図４Ｃは、図４Ｂのランナー形成部の拡大断面図である。 図２Ｂに示す樹脂成形品の部分拡大斜視図である。 図１に示す金型を組み込んだ射出成形装置の概念図である。 図６の射出成形装置の動作を説明するフローチャートである。 図８Ａは、第２実施形態に係る成形金型の構造を説明する拡大側面図であり、図８Ｂは、図８Ａのランナー形成部の拡大断面図である。 第３実施形態に係る成形金型の構造を説明する可動金型の拡大平面図である。 第４実施形態に係る成形金型の構造を説明する拡大側面図である。 第４実施形態に係る樹脂成形品の部分拡大斜視図である。 図１２Ａは、第５実施形態に係る成形金型の構造を説明する拡大側面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａのランナー形成部の拡大断面図である。 第５実施形態に係る樹脂成形品の部分拡大斜視図である。 図１４Ａは、第６実施形態に係る成形金型のうち可動金型の拡大平面図であり、図１４Ｂは、成形金型の拡大側面図であり、図１４Ｃは、図１４Ｂのランナー形成部の拡大断面図である。 第６実施形態に係る樹脂成形品の部分拡大斜視図である。 図１６Ａは、第７実施形態に係る成形金型の構造を説明する拡大側面図であり、図１６Ｂは、図１６Ａのランナー形成部の拡大断面図である。 第７実施形態に係る樹脂成形品の部分拡大斜視図である。
　〔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と成形金型とについて、図面を参照しつつ説明する。
　図１に示すように、成形金型４０は、第１金型である固定金型４１と第２金型である可動金型４２とを備える。固定金型４１と可動金型４２とをパーティング面ＰＳ１，ＰＳ２で型合わせして型締めを行うことにより、図２Ａに拡大して示すように、樹脂成形品ＭＰのうち製品部分であるレンズＬＰを成形するための成形空間であるキャビティＣＶが複数箇所に形成されるとともに、各キャビティＣＶに樹脂を供給するための流路空間ＦＣが形成される。この流路空間ＦＣは、スプルー形成部ＳＳ、ランナー形成部ＲＳを含み、図２Ｂに示す樹脂成形品ＭＰのスプルー部ＳＰ、コールドスラグＣＰ、及びランナー部ＲＰを形成する空間である。流路空間ＦＣの先端部は、樹脂成形品ＭＰのゲート部ＧＰを形成するゲート部分ＧＳを介してキャビティＣＶにそれぞれ連通している。
　図１に示す固定金型４１は、パーティング面ＰＳ１を有するとともに図２Ａの流路空間ＦＣを形成するための型板５１と、型板５１を背後から支持する取付板５３とを備える。
　図３に拡大して示すように、型板５１は、スプルー部ＳＰを形成する金型部品であるスプルーブッシュ７１の先端側を挿入するスプルーブッシュ孔５１ａと、樹脂成形品ＭＰのランナー部ＲＰを形成するランナー凹部５８ｂと、ゲート部ＧＰを形成するゲート凹部５８ｃと、レンズＬＰを形成するレンズ凹部５８ｄとを備える。これらのランナー凹部５８ｂ、ゲート凹部５８ｃ、及びレンズ凹部５８ｄを一組とする部分は、樹脂成形品ＭＰの外形を与えるための形状転写部５１ｚとなっている。ゲート凹部５８ｃ及びレンズ凹部５８ｄは、型板５１に形成されたコア孔５１ｂに挿入されて固定された転写部材５５の先端面によって形成されている。レンズ凹部５８ｄは、レンズＬＰの第２光学面ＯＳ２を形成する第２転写面Ｓ２（図２Ａ、図２Ｂ参照）を含む。
　図１に示す取付板５３は、スプルーブッシュ７１の根元側を挿入する貫通孔５３ａを有しており、型板５１とともにスプルーブッシュ７１を支持し固定する。なお、射出成形時には、貫通孔５３ａすなわちスプルーブッシュ７１の根元側から、溶融して流体状の樹脂が流路７１ａ内に導入される。この流路７１ａは、図２Ａの流路空間ＦＣに連通するものとなっている。
　図１に示す可動金型４２は、パーティング面ＰＳ２を有するとともに図２Ａの流路空間ＦＣを形成するための型板６１と、型板６１を背後から支持する受板６２と、受板６２を背後から支持する取付板６３とを備える。
　図３に拡大して示すように、型板６１は、コールドスラグＣＰを形成するコールドスラグ凹部６８ａと、ランナー部ＲＰを形成するランナー凹部６８ｂと、ゲート部ＧＰを形成するゲート凹部６８ｃと、レンズＬＰを形成するレンズ凹部６８ｄとを備える。これらのコールドスラグ凹部６８ａ、ランナー凹部６８ｂ、ゲート凹部６８ｃ、及びレンズ凹部６８ｄを一組とする部分は、樹脂成形品ＭＰの外形を与えるための形状転写部６１ｚとなっている。コールドスラグ凹部６８ａは、型板６１に形成されたエジェクター孔６１ａに挿入されて軸ＡＸ方向に変位可能な円筒状のスプルーエジェクター６５の先端面によって形成されている。レンズ凹部６８ｄは、型板６１に形成された転写部材孔６１ｂに挿入されて固定された外筒状の周辺部材６６の先端面と、周辺部材６６の中心に形成されたコア孔６１ｃに挿入されて軸ＡＸ方向に変位可能なコアロッド６７の先端面とによって形成されている。レンズ凹部６８ｄは、レンズＬＰの第１光学面ＯＳ１を形成する第１転写面Ｓ１（図２Ａ、図２Ｂ参照）を含む。
　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ランナー形成部ＲＳは、その途中の比較的下流側に、樹脂が入り込む樹脂溜まり９０を有する。なお、固定金型４１側から見た平面図は、可動金型４２側から見た平面図である図４Ａと略同様の構成であり、図示を省略する。樹脂溜まり９０とは、ランナー形成部ＲＳの一部に形成された凹部である。樹脂溜まり９０は、成形により、樹脂成形品ＭＰにおいてランナー部ＲＰに形成されるランナー凸部７０（図２Ｂ、図５参照）を形成する。
　樹脂溜まり９０は、レンズＬＰの第１及び第２光学面ＯＳ１，ＯＳ２を形成する第１及び第２転写面Ｓ１，Ｓ２（図２Ａ参照）から離れており、ランナー形成部ＲＳの中点ＰＨの位置（図２Ａ参照）よりも第１及び第２転写面Ｓ１，Ｓ２側の位置に設けられる。より具体的には、第１及び第２転写面Ｓ１，Ｓ２の中心Ｔ１と、第１及び第２転写面Ｓ１，Ｓ２側の樹脂溜まり９０の中心Ｔ２との間の距離Ｌが、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。上記距離Ｌは、樹脂溜まり９０に樹脂が充填している間に、レンズＬＰを形成するキャビティＣＶに樹脂が充填されない程度の距離である。なお、距離Ｌは、応力解析や流動解析を使用するなどして、樹脂溜まり９０の大きさ、樹脂成形品ＭＰ全体の大きさ、樹脂の収縮量によって適宜設定することができる。
　また本例では、樹脂溜まり９０は、固定金型４１及び可動金型４２の型開き後、レンズＬＰが残る可動金型４２と、レンズＬＰが残らない固定金型４１とに設けられている。なお、可動金型４２に設けられる樹脂溜まり９０の深さＨ１は、固定金型４１に設けられる樹脂溜まり９０の深さＨ２よりも大きくなっている。そのため、樹脂溜まり９０の深い可動金型４２にレンズＬＰがより残りやすくなる。図４Ｃに示すように、ランナー凹部５８ｂ，６８ｂ（図３参照）によって形成されるランナー形成部ＲＳの樹脂の流れ方向に垂直な方向に関する横断面ＹＳ１は、円形となっている。ここで、有限要素法による解析によれば、ランナー形成部ＲＳの横断面ＹＳ１が円形である場合、固定金型４１及び可動金型４２の少なくともいずれか一方の金型（本実施形態では、可動金型４２）において、樹脂溜まり９０がランナー形成部ＲＳの頂点Ｑ３（図４Ｃ参照）までの高さ又は深さを有していればよい。逆に、固定金型４１及び可動金型４２の双方の金型において、樹脂溜まり９０がランナー形成部ＲＳの頂点Ｑ３までの高さ又は深さを有しない場合には、樹脂溜まり９０による離型改善効果が弱くなる。
　樹脂溜まり９０のランナー形成部ＲＳのパーティング面ＰＳ１，ＰＳ２上の幅Ｗは、レンズＬＰの外径Ｚに略等しくなっている。また、図４Ａに示すように、可動金型４２側において、樹脂溜まり９０のランナー形成部ＲＳの樹脂の流れ方向に平行な方向に関する端面ＨＳは、略四角形となっている。また、図４Ｃに示すように、樹脂溜まり９０のランナー形成部ＲＳの樹脂の流れ方向に垂直な方向に関する横断面ＹＳ２は、略四角形となっている。なお、この横断面ＹＳ２は、ランナー形成部ＲＳを含む仮想的な断面である。樹脂溜まり９０の横断面ＹＳ２が四角形であると、樹脂溜まり９０の断面積が比較的大きくなり、レンズＬＰ側のランナー部ＲＰの樹脂の収縮がより軽減する。また、樹脂溜まり９０のパーティング面ＰＳ１，ＰＳ２に略垂直な側面には、可動金型４２側及び固定金型４１側に抜きテーパーＴＰ１，ＴＰ２がそれぞれ設けられている。抜きテーパーＴＰ１，ＴＰ２は、パーティング面ＰＳ１，ＰＳ２をそれぞれ基準として、可動金型４２及び固定金型４１の取付板６３，５３側にそれぞれ狭まる傾斜面である。なお、抜きテーパーＴＰ１，ＴＰ２の最適な勾配角度は、突き出し量やランナー形成部ＲＳの形状によって変化する。抜きテーパーＴＰ１，ＴＰ２の勾配角度は、少なくとも５°以上、１５°～４５°程度あればより好ましい。この抜きテーパーＴＰ１，ＴＰ２によって、型開き時又は離型時に樹脂溜まり９０の樹脂部分、すなわちランナー凸部７０が引っ掛かりにくくなっている。なお、テーパーＴＰ１，ＴＰ２を樹脂溜まり９０の樹脂の流れ方向に平行な側面に設けているが、樹脂の流れ方向に垂直な側面に設けてもよい。また、図４Ａなどにおいて、樹脂溜まり９０には、面取りが設けられているが、面取りを設けなくてもよい。
　樹脂溜まり９０は、ランナー部ＲＰにおける樹脂成形品ＭＰのスプルー部側に向かう樹脂の収縮を阻止する阻止面９１を有する。阻止面９１は、樹脂溜まり９０の樹脂流入方向に略垂直な面９０ａ，９０ｂのうち樹脂成形品ＭＰのスプルー部側の面９０ａを含む面である。樹脂溜まり９０が樹脂の収縮に際して緩衝材又は障害物として機能するため、樹脂溜まり９０やその阻止面９１を境として、ランナー凸部７０よりも上流側のランナー部ＲＰの収縮の影響が下流のレンズＬＰに影響しにくくなっている。言い換えれば、樹脂溜まり９０やその阻止面９１は、ランナー部ＲＰの樹脂の収縮によるレンズＬＰを引っ張る力を受け止め、レンズＬＰに歪みの原因となる力がかかることを緩和する。
　図１に戻って、受板６２の本体部分６２ａは、スプルーエジェクター６５を軸ＡＸ方向に進退させるための複数のスプルー用ロッド７２を挿通させるロッド孔６２ｄと、複数のランナーエジェクターピン７３をそれぞれ軸ＡＸ方向に進退させるための複数のピン孔６２ｅと、コアロッド６７を進退させる複数のコア用ロッド７４をそれぞれ軸ＡＸ方向に進退させるための複数のロッド孔６２ｆと有する。スプルー用ロッド７２、ランナーエジェクターピン７３、及びコア用ロッド７４などは、突き出し機構として機能する。
　図１に示すように、受板６２は、板状の本体部分６２ａを背後から支持する支持部６２ｂを有しており、支持部６２ｂの背面側に形成された凹部６２ｈにエジェクタープレート７６を収納している。エジェクタープレート７６は、スプルー用ロッド７２とランナーエジェクターピン７３とコア用ロッド７４とを根元側から支持しており、これらの部材７２，７３，７４とともに軸ＡＸ方向に進退する。
　エジェクタープレート７６は、不図示の付勢手段によって取付板６３側に付勢されている。エジェクタープレート７６が後方から外力を受けて固定金型４１側に前進するように押された場合、上記付勢手段に抗して前進し、スプルー用ロッド７２とコア用ロッド７４とを先端側に移動させ、スプルーエジェクター６５とコアロッド６７とを先端側に移動させる。この結果、樹脂成形品ＭＰのうち、前進するスプルーエジェクター６５を介してスプルーエジェクター６５に当接するコールドスラグＣＰがコールドスラグ凹部６８ａから押し出され、前進するコアロッド６７を介してコアロッド６７に当接するレンズＬＰがレンズ凹部６８ｄから押し出される。この際、エジェクタープレート７６に直接駆動されたランナーエジェクターピン７３によって、ランナー部ＲＰがランナー凹部６８ｂから押し出される。つまり、型板６１から樹脂成形品ＭＰが一様に外されることになる。
　一方、エジェクタープレート７６は、外力が付与されなくなった場合、上記付勢手段によって後退するので、スプルー用ロッド７２とランナーエジェクターピン７３とコア用ロッド７４とが根元側に後退し、それぞれの退避位置に戻される。つまり、スプルーエジェクター６５とランナーエジェクターピン７３とコアロッド６７とが型板６１内に収納された状態となる。なお、エジェクタープレート７６の後退の際に、樹脂成形品ＭＰは後述する取り出し装置のハンド２１のチャック２１ａによって把持されており、樹脂成形品ＭＰが可動金型４２から離型されても落下しないようになっている。
　図１に示す取付板６３は、後述するエジェクター駆動機構につながる開口６３ａを有し、当該エジェクター駆動機構に設けた駆動部材によって、エジェクタープレート７６に対して背後から軸ＡＸ方向に沿って前進させる適度な大きさの外力を適当なタイミングで与えることができるようにしている。
　図２Ｂに示す樹脂成形品ＭＰのうち、製品部分であるレンズＬＰは、光学的機能を有する光学機能部ＯＰと、光学機能部ＯＰの外縁から半径方向外側に設けられた略環状のフランジ部ＦＬとを備える。レンズＬＰは、第１光学面ＯＳ１側の突起が大きな肉厚型の光ピックアップ装置用の対物レンズである。具体的には、レンズＬＰは、例えば波長４０５ｎｍで開口数（ＮＡ）０．８５のＢＤ（Blu-ray Disc）に対応した光情報の読み取り又は書き込みを可能にする。ここで、レンズＬＰの光学的な仕様については、ＮＡ０．８５に限らず、例えばＮＡ０．７５以上具体的には０．７５≦ＮＡ≦０．９０の範囲の様々な光ピックアップ装置用の対物レンズの規格に対応するものとすることができる。また、レンズＬＰは、レンズＬＰの光軸ＯＡ上の厚さをｄ（ｍｍ）とし、５００ｎｍ以下の波長の光束におけるレンズＬＰの焦点距離をｆ（ｍｍ）としたときに、０．８≦ｄ／ｆ≦２．０を満たす。
　レンズＬＰのうち光学機能部ＯＰにおいて、一方の第１光学面ＯＳ１は、レーザー光源側に配置されるものであり、光情報記録媒体である光ディスク側に配置される他方の第２光学面ＯＳ２よりも大きく突出し、曲率が大きくなっている。言い換えれば、図２Ａに示す固定金型４１と可動金型４２との合わせ面であるパーティング面ＰＳ１，ＰＳ２から可動金型４２の第１転写面Ｓ１の頂点Ｑまでの距離ｈ１は、パーティング面ＰＳ１，ＰＳ２から固定金型４１の第２転写面Ｓ２の頂点Ｐまでの距離ｈ２よりも長くなっている。
　フランジ部ＦＬは、光学機能部ＯＰの半径方向外側に略環状に設けられている。フランジ部ＦＬは、第１光学面ＯＳ１側に光軸ＯＡに垂直な方向に延びる第１フランジ面ＦＬａと、第２光学面ＯＳ２側に光軸ＯＡに垂直な方向に延びる第２フランジ面ＦＬｂとを有する。
　図５に示すように、樹脂成形品ＭＰのうちランナー部ＲＰには、成形金型４０の樹脂溜まり９０によって形成されたランナー凸部７０が設けられている。ランナー部ＲＰにおいて、樹脂溜まり９０に対応するランナー凸部７０を境界として、樹脂成形品ＭＰのスプルー部側とレンズＬＰ側とで樹脂の収縮の度合いが異なっている。具体的には、ランナー凸部７０を境界として、レンズＬＰ側のランナー部ＲＰの樹脂の収縮は、スプルー部側のランナー部ＲＰの収縮よりも小さくなっている。結果的に、ランナー部ＲＰの樹脂の収縮がレンズＬＰにほとんど影響しなくなる。
　図６は、図１に示す実施形態の成形金型４０を組み込んだ射出成形装置の概念図である。図示の成形装置１００は、射出成形を行って樹脂成形品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から樹脂成形品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とを備える。射出成形機１０は、固定盤１１と可動盤１２との間に固定金型４１と可動金型４２とを挟持して両金型４１，４２を型締めすることにより成形を可能にする。
　固定盤１１は、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、固定盤１１に対向して配置され、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。なお、可動盤１２には、エジェクター駆動機構４５が組み込まれている。このエジェクター駆動機構４５は、図１に示すエジェクタープレート７６を動作させる部分である。エジェクター駆動機構４５は、エジェクタープレート７６を介してスプルー用ロッド７２、ランナーエジェクターピン７３、及びコア用ロッド７４を突出し動作させることによって、可動金型４２の形状転写部６１ｚに保持された樹脂成形品ＭＰを固定金型４１側に押し出して離型する。これにより、取出し装置２０による樹脂成形品ＭＰの移送を可能にする。
　型締め盤１３は、支持フレーム１４の端部に固定されている。型締め盤１３は、型締めに際して、開閉駆動装置１５の動力伝達部１５ｄを介して可動盤１２をその背後から支持する。
　開閉駆動装置１５は、スライドガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエーター１５ｅとを備える。スライドガイド１５ａは、可動盤１２を支持して固定盤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ー１５ｅからの駆動力を受けて伸縮する。これにより、型締め盤１３に対して可動盤１２が近接したり離間したり自在に進退移動し、結果的に、可動盤１２と固定盤１１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。
　なお、射出装置１６は、不図示の原料貯留部、シリンダー、スクリュー駆動部等を備え、制御装置３０の制御下で樹脂射出ノズル１６ａから温度制御された状態の溶融樹脂を射出することができる。射出装置１６は、固定金型４１と可動金型４２とを型締めした状態で、図１に示すスプルーブッシュ７１に樹脂射出ノズル１６ａを接触させ、流路空間ＦＣ（図２Ａ参照）内に適度な温度及び圧力に設定された溶融樹脂を所望のタイミングで供給することができる。
　取出し装置２０は、樹脂成形品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に残る樹脂成形品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、エジェクター制御部３３、取出し装置制御部３４等を備える。開閉制御部３１は、アクチュエーター１５ｅを動作させることによって両金型４１，４２の型締めや型開きを可能にする。エジェクター制御部３３は、エジェクター駆動機構４５を動作させることによって型開き時に可動金型４２に残る樹脂成形品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に残る樹脂成形品ＭＰを把持して射出成形機１０外に搬出させる。
　なお、以上では説明を省略したが、制御装置３０は、射出装置１６の動作を制御して、樹脂射出ノズル１６ａからスプルーブッシュ７１を介して両金型４１，４２間に形成されたキャビティ中に所望の圧力で樹脂を注入させる。また、制御装置３０は、不図示の金型温度調節機を適宜動作させることにより、固定盤１１に取り付けられた固定金型４１と、可動盤１２に取り付けられた可動金型４２との温度を適切な状態に保持する。
　図７は、図６等に示す成形装置１００の基本的動作を概念的に説明するフローチャートである。
　まず、不図示の金型温度調節機により、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）。これにより、両金型４１，４２においてキャビティＣＶを形成する金型の表面やその近傍の温度を、射出装置１６から供給される溶融樹脂のガラス転移温度よりも５０℃低い温度以上であって同ガラス転移温度よりも１０℃高い温度以下に加熱保持した状態とする。この際、好ましくは、両金型４１，４２においてキャビティＣＶを形成する金型の表面やその近傍の温度を、射出装置１６から供給される溶融樹脂のガラス転移温度よりも１０℃低い温度以上であって同ガラス転移温度よりも１０℃高い温度以下に加熱保持した状態とする。
　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）。
　次に、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との間のキャビティＣＶ中に、必要な圧力で溶融樹脂を注入する射出を行わせる（ステップＳ１３）。この際、溶融樹脂の射出に伴い、ランナー形成部ＲＳに設けた樹脂溜まり９０にも樹脂が流入する。樹脂溜まり９０に樹脂を充填している間、樹脂の先端は、先に進む樹脂と、樹脂溜まり９０に進む樹脂の二手に分かれる。これにより、一時的に樹脂の先端の進行速度が変化する。しかし、樹脂溜まり９０がランナー形成部ＲＳにおいてキャビティＣＶから適度な距離Ｌに設けられているため、キャビティＣＶに樹脂の先端が到達する頃には樹脂の先端の進行速度が略安定した状態となる。つまり、キャビティＣＶにおいて、樹脂の先端の進行速度の変化が及ばないようになっている。
　キャビティＣＶに樹脂が充填された後、射出成形機１０は、キャビティＣＶ中の樹脂圧を保つ。この際、不図示の金型温度調節機により、キャビティＣＶや流路空間ＦＣ（図２参照）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、キャビティＣＶ内での樹脂の適度な除冷を達成することができる。なお、溶融樹脂をキャビティＣＶに導入した後は、キャビティＣＶ中の溶融樹脂が放熱によって徐々に冷却されるので、かかる冷却にともなって溶融樹脂が固化し成形が完了するのを待つ（ステップＳ１４）。
　次に、射出成形機１０において、開閉駆動装置１５を動作させて、可動盤１２を後退させる型開きが行われる（ステップＳ１５）。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、樹脂成形品ＭＰすなわちレンズＬＰ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、エジェクター駆動機構４５を動作させ、スプルーエジェクター６５、コアロッド６７等の前進によって、レンズＬＰ等を含む樹脂成形品ＭＰの突き出しを行わせる（ステップＳ１６）。この結果、樹脂成形品ＭＰのうちレンズＬＰは、コアロッド６７の先端面に付勢されて固定金型４１側に押し出されて、可動金型４２から離型される。
　最後に、取出し装置２０を動作させて、エジェクター駆動機構４５に駆動されて動作するスプルー用ロッド７２、ランナーエジェクターピン７３、及びコア用ロッド７４によって突き出された樹脂成形品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Ｓ１７）。樹脂成形品ＭＰを搬送する際には、樹脂成形品ＭＰのうち本体のレンズＬＰを除いた部分を把持する。
　以上説明した本実施形態の光学素子の製造方法及び成形金型によれば、樹脂溜まり９０に入った樹脂を阻止体にすることにより、成形金型４０内に充填された樹脂が冷却されることで生じる収縮のうち、樹脂溜まり９０又は阻止面９１の上流側にある体積が比較的大きい樹脂成形品ＭＰの中心側のスプルー部側の収縮による変形、移動、応力付与その他の影響を樹脂溜まり９０又は阻止面９１で阻止し、下流のレンズＬＰ側への該収縮の影響を緩和させることができる。そのため、レンズＬＰへのランナー部ＲＰの樹脂収縮の影響を大幅に緩和できる。つまり、樹脂溜まり９０によりレンズＬＰにランナー部ＲＰの収縮の影響が及ぶことを軽減することができる。これにより、レンズＬＰの離型時の金型への面貼り付き、歪み、歪みによるレンズＬＰの収差ばらつき、外観不良を改善することができる。
　また、レンズＬＰは、光ピックアップ装置用のレンズである。ここで、光ピックアップ装置用のレンズは、１μｍ以下の成形精度が求められる。光ピックアップ装置用のレンズは、樹脂成形品ＭＰと比較して製品部分であるレンズＬＰの体積の割合が小さい。そのため、成形金型４０内の温度と離型後の常温との温度差により、樹脂の収縮がレンズＬＰに影響しやすい。そこで、成形金型４０に樹脂溜まりを設けることにより、レンズＬＰのランナー部ＲＰ側の収縮を防ぐことができ、レンズＬＰの面貼り付きを軽減することができる。
　ここで、レンズＬＰの成形金型４０は、既に説明したとおり、第１及び第２光学面ＯＳ１，ＯＳ２で形成されるレンズの光軸に対して樹脂の流入方向が垂直であり、また、樹脂成形品ＭＰ全体に対して製品部分であるレンズＬＰの占める体積が非常に小さい。この場合、樹脂充填後、冷却工程で樹脂成形品ＭＰが冷やされ、樹脂が収縮すると、ランナー部ＲＰやゲート部ＧＰはランナー部ＲＰの根元、すなわち樹脂成形品ＭＰの中心側に向かって収縮する。結果的に、光学素子であるレンズＬＰがランナー部ＲＰ側やゲート部ＧＰ側に引っ張られることとなる。
　従来では、この樹脂の引っ張り力によって、レンズＬＰは局所的な歪みや成形金型４０への面貼り付きを起こす。これにより、レンズＬＰは、光学面の縦横比の歪み（非点収差（ＡＳ））、光学面の厚みに誤差（球面収差（ＳＡ））、外観不良などを生じ得る。さらに詳しく説明すると、冷却工程で樹脂成形品ＭＰが冷却され樹脂が収縮することで、ゲート部ＧＰとレンズＬＰとの連結部分がゲート部ＧＰ側に引っ張られ、ゲート部ＧＰの接続部周辺のレンズＬＰの側面が成形金型４０に押し付けられる。また、樹脂は外側から徐々に固まるため、レンズＬＰはゲート部ＧＰに引っ張られたまま（ゲート部ＧＰからの引っ張り応力を内包したまま）固化する。これにより、光学面が歪んだ状態で固化する。この歪みやランナー部による引っ張りが酷い場合、レンズＬＰが成形金型４０に貼り付く。このように、レンズＬＰが成形金型４０に貼り付いた場合、光学面が成形金型４０から無理矢理剥がされることになる。結果的に、レンズＬＰが剥がされるまでに加わった力によってレンズＬＰに歪みが生じる。さらに、レンズＬＰが成形金型４０に貼りついた場合、レンズＬＰが剥がれた反動によってランナー部全体が振動し、再度レンズＬＰが成形金型４０にぶつかるなどして樹脂成形品ＭＰに傷がつくこともある。従来は、貼り付いたレンズＬＰをいかに傷つけずに離型させるかを考えており、本願発明のような、樹脂収縮による光学面の貼り付きを根本的に防止することは考慮されていなかった。
　〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態に係る光学素子の製造方法と成形金型とについて説明する。第２実施形態に係る光学素子の製造方法等は、第１実施形態の製造方法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ものとする。
　図８Ａ、図８Ｂに示すように、樹脂溜まり９０は、突き出し機構であるスプルー用ロッド７２、ランナーエジェクターピン７３、及びコア用ロッド７４などを有する金型、すなわち可動金型４２にのみに設けられる。これにより、離型時に可動金型４２にレンズＬＰがより残りやすくなり、突き出し機構の構成を簡単にすることができる。
　〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態に係る光学素子の製造方法と成形金型とについて説明する。第３実施形態に係る光学素子の製造方法等は、第１実施形態の製造方法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ものとする。
　図９に示すように、樹脂溜まり９０は、ランナー形成部ＲＳ上に２つ設けられている。具体的には、上流側に近い第１樹脂溜まり９３ａと、下流側に近い第２樹脂溜まり９３ｂとが設けられている。２つの樹脂溜まり９３ａ，９３ｂのうち、第１樹脂溜まり９３ａと第２樹脂溜まり９３ｂのそれぞれの阻止面９１が、上流側、すなわち樹脂成形品ＭＰのうちランナー部ＲＰの中心側（スプルー部側）の樹脂の収縮による影響がレンズＬＰに伝わることを抑える。この場合、樹脂溜まり９０を１つ設ける場合に比べ、より確実に樹脂の収縮を抑えることが可能となる。
　〔第４実施形態〕
　以下、第４実施形態に係る光学素子の製造方法と成形金型とについて説明する。第４実施形態に係る光学素子の製造方法等は、第１実施形態の製造方法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ものとする。
　図１０に示すように、樹脂溜まり９０は、段差９２を有する。段差９２は、ランナー形成部ＲＳの樹脂の流れ方向に平行な方向に関する２つの端面ＨＳ１，ＨＳ２によって形成される。レンズＬＰ側の端面ＨＳ１は、樹脂成形品ＭＰの中心側（スプルー部側）の端面ＨＳ２よりも深くなっている。図１１に示すように、図１０に示す樹脂溜まり９０によって形成されたランナー凸部７０は、段差部７０ａを有する。なお、図１０において、樹脂溜まり９０の面９０ａ，９０ｂは、樹脂流入方向に対して傾斜する面であるが、略垂直な面であってもよい。
　〔第５実施形態〕
　以下、第５実施形態に係る光学素子の製造方法と成形金型とについて説明する。第５実施形態に係る光学素子の製造方法等は、第１実施形態の製造方法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ものとする。
　図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、樹脂溜まり９０は、ランナー形成部ＲＳの円周を囲うような円環状の形状となっている。この場合、樹脂溜まり９０の阻止面９１は、円形となっている。つまり、樹脂溜まり９０のランナー形成部ＲＳの樹脂の流れ方向に垂直な方向に関する横断面ＹＳ２は、円形となっている。図１３に、図１２に示す樹脂溜まり９０によって形成されたランナー凸部７０を示す。
　〔第６実施形態〕
　以下、第６実施形態に係る光学素子の製造方法と成形金型とについて説明する。第６実施形態に係る光学素子の製造方法等は、第１実施形態の製造方法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ものとする。
　図１４Ａ～図１４Ｃに示すように、ランナー形成部ＲＳにおいて、樹脂の流れ方向に平行な方向に沿って３つの樹脂溜まり９０が形成されている。樹脂溜まり９０の樹脂の流れ方向の平行な方向に関する端面ＨＳは、円形となっている。つまり、ランナー形成部ＲＳの樹脂の流れ方向に平行な方向に関する樹脂溜まり９０の縦断面は、円形であり、樹脂溜まり９０は円柱状である。図１５に、図１４に示す樹脂溜まり９０によって形成されたランナー凸部７０を示す。
　〔第７実施形態〕
　以下、第７実施形態に係る光学素子の製造方法と成形金型とについて説明する。第７実施形態に係る光学素子の製造方法等は、第１実施形態の製造方法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ものとする。
　図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、樹脂溜まり９０は、２つ設けられており、ランナー形成部ＲＳから樹脂の流れ方向に垂直であり、レンズＬＰの半径方向に平行な方向に略対称に延びている。可動金型４２に設けられる樹脂溜まり９０の深さＨ１は、固定金型４１に設けられる樹脂溜まり９０の深さＨ２と略同じとなっている。樹脂溜まり９０の面９０ａには、樹脂成形品ＭＰの中心側（スプルー部側）の方向に傾斜する斜面ＴＰ３が形成されている。図１７に示すように、図１６に示す樹脂溜まり９０によって形成されたランナー凸部７０は、斜面７０ｂを有する。
　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、樹脂溜まり９０の形状は、樹脂成形品ＭＰの中心側に樹脂の収縮がレンズＬＰ側に影響しない程度に適宜変更することができる。例えば、樹脂溜まり９０に段差を設けてもよい。
　また、上記実施形態において、樹脂溜まり９０を１～３つ設けたが、４つ以上設けてもよい。
　また、第１実施形態において、樹脂溜まり９０に抜きテーパーＴＰ１，ＴＰ２を設けなくてもよい。
　また、上記実施形態において、樹脂溜まり９０を固定金型４１及び可動金型４２、可動金型４２のみに設けたが、固定金型４１のみに設けてもよい。この場合、型開き後、可動金型４２にレンズＬＰが残るような流路空間ＦＣの構成とすることが好ましい。
　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に設けるキャビティＣＶの形状は、様々な形状とすることができる。すなわち、レンズ凹部５８ｄ，６８ｄ等によって形成されるキャビティＣＶの形状は、単なる例示であり、レンズＬＰその他の光学素子の用途等に応じて適宜変更することができる。
　また、上記実施形態において、レンズＬＰの光学機能部ＯＰに用途に応じた様々な回折構造等を形成するように第１転写面Ｓ１に微細形状を設けてもよい。回折構造等の微細形状を有する場合、有しない場合に比べて離型抵抗が大きくなり、離型時の光学素子（レンズＬＰ）の面貼り付きがより顕著となるため、本発明が有用となる。
　また、上記実施形態において、レンズＬＰのうち曲率の大きい第１光学面ＯＳ１を可動金型４２で形成したが、固定金型４１で形成してもよい。この場合、型開き後は、可動金型４２にレンズＬＰの第２光学面ＯＳ２が保持された状態で第１光学面ＯＳ１が固定金型４１から離型される。
　また、上記実施形態において、射出成形機１０は横型の成形機で説明したが、縦型の成形機であっても良い。
　また、上記実施形態において、ランナー形成部ＲＳに樹脂溜まり９０を設けたが、ゲート部分ＧＳに樹脂溜まり９０を設けても良い。なお、ゲート部分ＧＳによって形成されるゲート部ＧＰは、シール機能、発熱機能、制流機能、仕上げ加工の簡易化機能などを有することが好ましい。
　また、上記では、パーティング面ＰＳ１，ＰＳ２上において樹脂の流れ方向に垂直な方向に関する幅である幅Ｗは、レンズＬＰの外径Ｚに略等しくなっているものとしているが、幅Ｗと外径Ｚとの関係については、種々考えられ、幅Ｗを１としたとき、外径Ｚが０．７～１．７であることが好ましい。

Claims (14)

  1. 　光学素子のうち一方の光学面を形成するための第１転写面を有する第１金型と、前記光学素子のうち他方の光学面を形成するための第２転写面を有する第２金型とを合わせることによって形成した成形空間中で光学素子を含む成形品を成形するための成形金型であって、
    　前記第１金型及び前記第２金型の少なくともいずれか一方は、前記成形品のランナー部を形成するランナー形成部の途中に樹脂が入り込む樹脂溜まりを少なくとも１つ有し、
    　前記樹脂溜まりは、前記ランナー部における前記成形品のスプルー部側に向かう前記樹脂の収縮を阻止する阻止面を有する、成形金型。
  2. 　前記第１及び第２金型の型開き後、前記第１及び第２金型のうち少なくとも前記光学素子が残る金型に前記樹脂溜まりを有する、請求項１に記載の成形金型。
  3. 　前記成形品を突き出す突き出し機構を有する、請求項１に記載の成形金型。
  4. 　前記樹脂溜まりの形成された前記ランナー形成部のパーティング面上での幅を１としたとき、前記光学素子の外径が０．７～１．７である、請求項１に記載の成形金型。
  5. 　前記光学素子は光ピックアップ装置に用いる光学素子であって、前記光学素子の光軸上の厚さをｄ（ｍｍ）とし、５００ｎｍ以下の波長の光束における前記光学素子の焦点距離をｆ（ｍｍ）としたときに、０．８≦ｄ／ｆ≦２．０を満たす、請求項１に記載の成形金型。
  6. 　前記突き出し機構を有する金型側に設けられる樹脂溜まりの深さは、前記突き出し機構を有しない金型側に設けられる樹脂溜まりの深さよりも大きい、請求項３に記載の成形金型。
  7. 　前記樹脂溜まりは、前記突き出し機構を有する金型側にのみに設けられる、請求項３に記載の成形金型。
  8. 　前記樹脂溜まりは、前記第１及び第２転写面から離れており、前記ランナー形成部の中点より前記第１及び第２転写面側の位置に設けられる、請求項１に記載の成形金型。
  9. 　前記第１及び第２転写面の中心と、前記第１及び第２転写面側の前記樹脂溜まりの中心との間の距離は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項８に記載の成形金型。
  10. 　前記樹脂溜まりの横断面は、四角形である、請求項１に記載の成形金型。
  11. 　前記樹脂溜まりは、略円柱状である、請求項１に記載の成形金型。
  12. 　前記樹脂溜まりの位置と、前記第１転写面の位置に前記突き出し機構が配置されている、請求項３に記載の成形金型。
  13. 　前記ランナー形成部の横断面は、円形である、請求項１に記載の成形金型。
  14. 　請求項１に記載の成形金型を用いて、光学素子を成形する成形工程と、
    　前記成形工程後、前記光学素子を前記成形金型から離型する離型工程と、
    を備える、光学素子の製造方法。
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