(57)【要約】【課題】成形性が向上し、製品品質を向上できる光通信用のレンズを成形する金型及び光通信用のレンズ及びその成形方法を提供する。【解決手段】レンズキャビティＬＣは一般的には容積が大きく、その中を流れるプラスチック素材（Ａ）の受ける抵抗は、脚部キャビティＳＣ内を流れるプラスチック素材（Ｂ）の受ける抵抗より小さい。従って、プラスチック素材（Ａ）の流れに対向する位置に空気抜け路ＡＥを設けることで、充填されるプラスチック素材（Ａ）により迅速に脚部キャビティＳＣ内の空気を追い出すことができ、充填効率が高まる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子もしくは光ファイバーから出射された光束を集光するプラスチック製の光通信用のレンズを成形する金型であって、
前記レンズのレンズ部の周辺から延在している筒状の脚部を成形するためのキャビティを形成する第１の金型と、前記レンズのレンズ部において前記脚部とは反対側の光学面を転写する第２の金型とを有し、
前記第１の金型において、成形される前記レンズの光軸を挟んで、プラスチック素材を前記キャビティに流入するゲート部とは反対側、且つ前記脚部の端面を形成する転写面に、前記キャビティと外部とを連通する空気抜け路を設けたことを特徴とする金型。
【請求項２】
前記空気抜け路は、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み、前記ゲート部の中心とを通る面が、前記転写面と交差する位置以外の場所に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の金型。
【請求項３】
前記空気抜け路は、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み、前記ゲート部の中心とを通る面が、前記転写面と交差する位置と前記光軸とがなす光軸に垂直な面上の角度を０度としたときに、前記光軸回りにおいて、０度を中心に±８０度の範囲に少なくとも二つ設けられており、０度を挟んで＋側と−側の両側にそれぞれ前記空気抜け路が設けられていることを特徴とする請求項1又は２に記載の金型。
【請求項４】
前記脚部の端面を形成する転写面に開口が設けられ、前記開口には、光軸方向に相対移動可能なピンが収容されており、前記開口と前記ピンとの間が前記空気抜け路となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金型。
【請求項５】
前記開口の周囲における前記転写面に、環状の凸部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の金型。
【請求項６】
前記開口と前記ピンの断面は円形であることを特徴とする請求項4又は５に記載の金型。
【請求項７】
前記空気抜け路は複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金型。
【請求項８】
前記空気抜け路は空気吸引手段に連通していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の金型。
【請求項９】
前記ゲート部の光軸方向の位置と、前記レンズ部の光軸方向の位置が、少なくとも一部において同じであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の金型。
【請求項１０】
前記ゲート部の中心位置は、前記脚部端面から前記脚部の長さの７０％〜９０％の位置に存在していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の金型。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の金型から成形されたことを特徴とする光通信用のレンズ。
【請求項１２】
レンズ部と、前記レンズ部の周辺から延在している筒状の脚部とを有するプラスチック製の光通信用のレンズの成形方法であって
筒状の脚部を成形するキャビティを形成する第１の金型と前記レンズ部の前記脚部とは反対側の光学面を転写する第２の金型を型閉じすることによって、前記レンズを成形するためのキャビティを形成する型閉じ工程と、
前記キャビティ内にプラスチック素材を充填することにより成形品を成形する成形工程と、
前記成形工程の後に前記金型を型開きする型開き工程と、
前記型開き工程の後に、前記金型に対してピンを光軸方向に相対移動させることにより成形された成形品を前記金型から離型させるように突き出す突き出し工程と、を有し、
前記第１の金型における前記脚部の端面を形成する転写面のうち、成形される前記レンズの光軸を含み前記プラスチック素材を前記キャビティ内に流入するゲート部とは反対側に、前記キャビティと外部とを連通する開口を有し、前記ピンは前記開口に収容されており、前記ピンと前記開口の隙間がキャビティ内の空気が抜ける空気抜け路となっていることを特徴とする光通信用のレンズの成形方法。
【請求項１３】
前記開口は、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み前記ゲート部の中心を通る面が前記転写面と交差する位置以外の場所に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の光通信用のレンズの成形方法。
【請求項１４】
前記開口は、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み前記ゲート部の中心とを通る面とが前記転写面と交差する位置と光軸とがなす、光軸に垂直な面上の角度を０度としたときに、前記光軸回りにおいて、０度〜＋８０度の範囲と−８０度〜０度の範囲にそれぞれ少なくとも一つ、存在することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光通信用のレンズの成形方法。
【請求項１５】
光学素子もしくは光ファイバーから出射された光束を集光するプラスチック製の光通信用のレンズであって、
前記レンズは光学素子もしくは光ファイバーから出射された光束を集光するためのレンズ部と、前記レンズ部の周辺から延在する筒状の脚部と、前記脚部の外周側面に存在するゲートカット跡とを有し、
前記レンズの光軸を挟んで、前記ゲートカット跡とは反対側、且つ前記脚部の端面に、前記レンズを金型から離型するための突き出し跡を有することを特徴とする光通信用のレンズ。
【請求項１６】
前記突き出し跡は、前記レンズの光軸を含み前記ゲートカット跡の中心とを通る面と、前記脚部端面とが交差する位置以外の場所に存在していることを特徴とする請求項１５に記載の光通信用のレンズ。
【請求項１７】
前記突き出し跡は、前記レンズの光軸を含み前記ゲートカット跡の中心とを通る面と、前記脚部端面とが交差する位置と光軸とがなす、光軸に垂直な面上の角度を０度としたときに、前記光軸周りにおいて、０度〜＋８０度の範囲と−８０度〜０度の範囲にそれぞれ少なくとも一つ、存在することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の光通信用のレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等に用いられ、例えば半導体レーザ等の光学素子からの光を光ファイバーもしくは受光素子に結合する光通信用のレンズを成形する金型及び光通信用のレンズ並びに光通信用のレンズの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信等において、半導体レーザまたは受光素子と、光ファイバーとの間で効率よく光結合させるために、光結合用のレンズが用いられている。ところで、従来の光結合用のレンズでは、主にガラスレンズをステンレス製の脚部で支持する構成が広く用いられている。しかるに、非球面を有するガラスレンズは一般的に高価であり、更に素材が異なる脚部と組み立てる工程を経ることで、顕著なコスト高を招くという問題がある。そこで、特許文献１に示すような、高精度な非球面の成形が容易で大量生産を可能とする、プラスチック製の脚部一体型レンズが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８３５６５号公報
【特許文献２】特開２００８−２１３３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的なプラスチックレンズの成形では、金型の合わせ面且つゲート部の反対側に微小な隙間（エアベント）を設け、プラスチックが充填されるに伴い、キャビティ内の空気が合わせ面に形成された隙間から外部に排出されることにより、ゲート部からキャビティ内に流入させるプラスチックの充填効率を高めるようにしている。
【０００５】
また、キャビティを複数の部品から構成する場合において、部品の隙間から空気を逃がすことで、エアベントの機能を持たせることも行われている。空気を逃がすためには隙間が必要だが、一方で、隙間があるとバリが発生する原因となる。エアベントの大きさは、バリが発生しないように、あるいはバリが発生しても製品の組立に障害とならない程度に小さくなるように、最大幅が数μｍ〜数十μｍ程度に抑えられていることが多い。
【０００６】
しかるに、従来のプラスチックレンズ成形で用いられるエアベントを、特許文献１に示すようなプラスチック製の脚部一体型レンズの成形に適用しようとすると問題が生じることが判明した。かかる問題について説明する。光通信に用いる脚部一体型レンズは、一般的に円筒形状であり形状が複雑である。より具体的には、図１において、金型に囲われた内部空間であるキャビティＣＴは、レンズ部を転写するレンズキャビティＬＣと、脚部を転写する脚部キャビティＳＣとからなっているが、ゲート部ＧＴを介してキャビティＣＴの側面から流入した素材の一部（Ａ）は、レンズキャビティＬＣの軸線（転写するレンズ部の光軸）を横切って、上方から脚部キャビティＳＣへと流入し、ゲート部から最も遠方の点Ｐに向かう。一方、ゲート部ＧＴを介してキャビティＣＴの側面から流入した素材の別の一部（Ｂ）は、脚部キャビティＳＣの周囲から回り込むようにして、ゲート部から最も遠方の点Ｐに向かう。
【０００７】
すると、キャビティＣＴのゲート部ＧＴより遠い側に空気がたまり、プラスチック素材の充填を阻害することが分かった。つまり、キャビティＣＴ内の空気の抜けが不十分なために、ゲート部ＧＴから入ったプラスチック素材が完全に充填されず、ゲート部ＧＴと反対側になり且つ脚部キャビティ末端の最終充填部に未転写部分（図２（ａ）のＶＣ）が生じたり、逃げ場を失った空気がキャビティＣＴ内で圧縮されて高温となり、プラスチック素材を加熱劣化させる、いわゆるガス焼けを生じて製品の外観品質が悪くなるといった不具合が生じた。特に、光通信に用いられるプラスチック製のレンズの場合、脚部の端面を他部品に対する接着面として使うことが多いため、未転写部分が生じてしまうと、元々小径のレンズであることもあり、ただでさえ小さい接着面積がより一層小さくなってしまう。また、光通信用のレンズは内部の光学素子の寿命を伸ばすために封止されることがあるが、未転写部分が存在してしまうと、封止能が弱くなってしまい、信頼性が低下するという問題がある。
【０００８】
これに対し特許文献２に示すように、キャビティ内の空気を抜くために、金型を合わせた際に空気を抜くための空隙部を設けたり、反ゲート部側のエアベントにて空気抜きを行うなどの技術が知られている。しかしながら、空隙部やエアベントをレンズキャビティの外縁に設けても、脚部キャビティ末端にたまった空気を抜くことはできない。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、成形性が向上し、製品品質を向上できる光通信用のレンズを成形する金型及び光通信用のレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の金型は、光学素子もしくは光ファイバーから出射された光束を集光するプラスチック製の光通信用のレンズを成形する金型であって、
前記レンズのレンズ部の周辺から延在している筒状の脚部を成形するためのキャビティを形成する第１の金型と、前記レンズのレンズ部において前記脚部とは反対側の光学面を転写する第２の金型とを有し、
前記第１の金型において、成形される前記レンズの光軸を挟んで、前記プラスチック素材を前記キャビティ内に流入するゲート部とは反対側、且つ前記脚部の端面を形成する転写面に、前記キャビティと外部とを連通する空気抜け路を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、前記第１の金型において、成形される前記レンズの光軸を挟んで、前記プラスチック素材をキャビティ内に流入するゲート部とは反対側、且つ前記脚部の端面を形成する転写面に、前記キャビティと外部とを連通する空気抜け路を設けたので、前記プラスチック素材の流れを利用して、前記空気抜け路を介して前記キャビティ内の空気を効果的に抜くことができる。
【００１２】
特に、図１を参照するに、レンズキャビティＬＣは一般的には容積が大きく、その中を流れる溶融したプラスチック素材（Ａ）の受ける抵抗は、脚部キャビティＳＣ内を流れるプラスチック素材（Ｂ）の受ける抵抗より小さい。従って、プラスチック素材（Ａ）の流れに対向する位置に空気抜け路ＡＥを設けることで、充填されるプラスチック素材（Ａ）により迅速に脚部キャビティＳＣ内の空気を追い出すことができ、充填効率が高まる。尚、「成形される前記レンズの光軸を挟んで、プラスチック素材を前記キャビティ内に流入するゲート部とは反対側の転写面」とは、図１において、キャビティＣＴにより転写形成されたレンズの光軸ＯＡに対してゲート部ＧＴの中心ＣＮから下ろした垂線に対して直交し且つレンズの光軸ＯＡを含む面ＰＬと、脚部の端面を形成する転写面ＢＰとの交線を境界ＢＤとして、それよりゲート部ＧＴと反対側の転写面ＢＰ（ハッチング領域）をいうものとする。又、「ゲート部の中心」とは、ゲート部ＧＴとキャビティＣＴとが交差する面の中心をいうものとする。
【００１３】
請求項２に記載の金型は、請求項１に記載の発明において、前記空気抜け路は、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み、前記ゲート部の中心とを通る面が、前記転写面と交差する位置以外の場所に設けられたことを特徴とする。
【００１４】
上述したように、図１を参照して、レンズキャビティＬＣを通過するプラスチック素材（Ａ）の流れは比較的勢いが強いため、成形されるレンズの形状によっては流れの勢いが強くなりすぎて、空気抜け路ＡＥにダイレクトにプラスチック素材が進入し、これによりプラスチック素材の硬化後にバリとして残存する恐れがある。特に、レンズの脚部の端面を、他部品との取り付け基準面として用いる場合があるが、脚部の端面にバリが残ると、これを除去する手間がかかる。そこで、本発明では、前記空気抜け路を、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み、前記ゲート部の中心とを通る面が、前記転写面と交差する位置（図１では、ゲート部ＧＴより最も離れた点Ｐと、ゲート部ＧＴの中心ＣＮとを結ぶ線分を、転写面ＢＰに光軸方向に投影した線ＬＮ上）以外の場所に設けることで、空気抜け路ＡＥにダイレクトにプラスチック素材が進入することを抑制して、バリの発生を抑えることができる。
【００１５】
請求項３に記載の金型は、請求項１又は２に記載の発明において、前記空気抜け路は、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み、前記ゲート部の中心とを通る面が、前記転写面と交差する位置と前記光軸とがなす光軸に垂直な面上の角度を０度としたときに、前記光軸回りにおいて、０度を中心に±８０度の範囲に少なくとも二つ設けられており、０度を挟んで＋側と−側の両側にそれぞれ前記空気抜け路が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
前記転写面の０度の位置とは、図１において、転写面ＢＰ上においてゲート部ＧＴより最も離れた点Ｐを通る線ＬＮ上の場所をいい、＋側とは０度を基準に図１において時計回りの角度であり、−側とは反時計回りの角度をいう。脚部の形状が筒状であるため、レンズキャビティＬＣを通過するプラスチック素材（Ａ）の方が、前記脚部キャビティＳＣを通過するプラスチック素材（Ｂ）よりも早く前記転写面の０度の位置に到達するため、先行するプラスチック素材（Ａ）が転写面ＢＰに到達した後に二股に分かれ、遅行するプラスチック素材（Ｂ）を迎え撃つ形になってしまい、図２（ｂ）に示すように０度位置を挟んで±４５度方向に、プラスチック素材（Ａ）とプラスチック素材（Ｂ）とに挟まれたプラスチック素材の未転写部分ＶＣが生じる恐れがある。この場合０度の位置にのみエアベントを設けても、プラスチック素材（Ａ）が先にその部分に到達してしまうため、±４５度方向に押し出された空気が抜けきらなうちにプラスチック素材が硬化する可能性がある。そこで、前記空気抜け路を、０度を中心に±８０度のうち、＋側と−側に設けることで、プラスチック素材の未転写部分を抑制するようにしている（図２（ｃ）参照）。好ましくは空気抜け路を±６０度の範囲内に設けることであり、さらに好ましくは−２０度〜−６０度の間と、＋２０度〜＋６０度の間にそれぞれ設けることである。
【００１７】
請求項４に記載の金型は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記脚部の端面を形成する転写面に開口が設けられ、前記開口には、光軸方向に相対移動可能なピンが収容されており、前記開口と前記ピンとの間が前記空気抜け路となっていることを特徴とする。
【００１８】
本発明が適用される脚部一体型のレンズの場合、脚部の離型抵抗が大きく、離型時に脚部がちぎれるなどの恐れがある。そこで、前記脚部の端面を形成する転写面に設けた開口から、ピンを突き出し可能とし、離型時に前記開口から前記ピンを光軸方向に突き出すことで、金型より前記脚部を押し出すようにすれば、前記レンズの離型を容易に行える。このように、ピン突き出し用の開口と空気抜け路とを兼用することで、面積の狭い転写面を有効に活用できる。また、ピンと開口の大きさを調整することで、バリの発生量や空気の抜け量を適宜調整することができる。
【００１９】
請求項５に記載の金型は、請求項４に記載の発明において、前記開口の周囲における前記転写面に、環状の凸部を設けたことを特徴とする。
【００２０】
前記環状の凸部を設けた前記金型により成形されるレンズの脚部の端面には，環状の凹部が形成される。よって、前記開口と前記ピンとの間の隙間が大きく、その隙間からはみ出たプラスチック素材が硬化してバリの発生量が多かったとしても、前記凹部内に留まって、前記脚部の端面から突き出さないようにでき、これにより前記脚部の端面を基準面とするときの障害になる可能性を一層低減できる。
【００２１】
請求項６に記載の金型は、請求項４又は５に記載の発明において、前記開口と前記ピンの断面は円形であることを特徴とする。
【００２２】
前記開口と前記ピンの断面を円形とすることで、両者を精度良く形成できるから、隙間が小さくなり、発生するバリを小さなものとできる。
【００２３】
請求項７に記載の金型は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記空気抜け路は複数個設けられていることを特徴とする。
【００２４】
複数個の前記空気抜け路を分散配置することで、プラスチック素材の充填効率を向上できる。前記空気抜け路の数は、３〜６が好ましく、これらは等間隔で配置するのが望ましい。尚、ゲート部近傍に、ピン突き出し用の開口を設けると離型抵抗が大きくなりがちなゲート部側で離型を支援できるが、その場合、ピン突き出し用の開口の空気抜け路としての性能をほぼゼロとすることが望ましい。また、そうすることにより、効率よく最終充填部から空気が抜けるようになる。
【００２５】
請求項８に記載の金型は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記空気抜け路は空気吸引手段に連通していることを特徴とする。
【００２６】
前記空気抜け路を前記空気吸引手段に連通させることで、前記空気抜け路を介して前記金型のキャビティより迅速に空気を抜くことができ、プラスチック素材の充填効率を一層増大できる。
【００２７】
請求項９に記載の金型は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記ゲート部の光軸方向の位置と、前記レンズ部の光軸方向の位置が、少なくとも一部において同じであることを特徴とする。
【００２８】
これにより金型構造を簡素化できる。尚、レンズの脚部の長さとゲート部の深さの比が、2.5:1〜1.5：1であると、ゲートカットを容易に行うことができ、且つ充填効率が高くなるので好ましい。
【００２９】
請求項１０に記載の金型は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記ゲート部の中心位置は、前記脚部端面から前記脚部の長さの７０％〜９０％の位置に存在していることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１に記載の光通信用のレンズは、請求項１〜１０のいずれかに記載の金型から成形されたことを特徴とする。
【００３１】
請求項１２に記載の光通信用のレンズの成形方法は、レンズ部と、前記レンズ部の周辺から延在している筒状の脚部とを有するプラスチック製の光通信用のレンズの成形方法であって
筒状の脚部を成形するキャビティを形成する第１の金型と前記レンズ部の前記脚部とは反対側の光学面を転写する第２の金型を型閉じすることによって、前記レンズを成形するためのキャビティを形成する型閉じ工程と、
前記キャビティ内にプラスチック素材を充填することにより成形品を成形する成形工程と、
前記成形工程の後に前記金型を型開きする型開き工程と、
前記型開き工程の後に、前記金型に対してピンを光軸方向に相対移動させることにより成形された成形品を前記金型から離型させるように突き出す突き出し工程と、を有し、
前記第１の金型における前記脚部の端面を形成する転写面のうち、成形される前記レンズの光軸を含み前記プラスチック素材を前記キャビティ内に流入するゲート部とは反対側に、前記キャビティと外部とを連通する開口を有し、前記ピンは前記開口に収容されており、前記ピンと前記開口の隙間がキャビティ内の空気が抜ける空気抜け路となっていることを特徴とする。
【００３２】
キャビティ内の空気が抜ける空気抜け道が、前記第１の金型における前記脚部の端面を形成する転写面のうち、成形される前記レンズの光軸を含み前記プラスチック素材を前記キャビティ内に流入するゲート部とは反対側に存在するため、脚部キャビティの空気が好適に抜けていく。
【００３３】
請求項１３に記載の光通信用のレンズの成形方法は、請求項１２に記載の発明において、前記開口は、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み前記ゲート部の中心を通る面が前記転写面と交差する位置以外の場所に設けられていることを特徴とする。
【００３４】
図１を参照して、レンズキャビティＬＣを通過するプラスチック素材（Ａ）の流れは比較的勢いが強いため、成形されるレンズの形状によっては流れの勢いが強くなりすぎて、空気抜け路ＡＥにダイレクトにプラスチック素材が進入し、これによりプラスチック素材の硬化後にバリとして残存する恐れがあるが、開口を金型により成形される前記レンズの光軸を含み前記ゲート部の中心を通る面が前記転写面と交差する位置以外の場所に設けることにより、そのような問題を低減することができ、バリの除去を行う必要もなくなる。
【００３５】
請求項１４に記載の光通信用のレンズの成形方法は、請求項１２又は１３に記載の発明において、前記開口は、前記金型により成形される前記レンズの光軸を含み前記ゲート部の中心とを通る面とが前記転写面と交差する位置と光軸とがなす、光軸に垂直な面上の角度を０度としたときに、前記光軸回りにおいて、０度〜＋８０度の範囲と−８０度〜０度の範囲にそれぞれ少なくとも一つ、存在することを特徴とする。
【００３６】
これにより、プラスチック素材がキャビティ内に充填される際に、転写面上の０度〜＋８０度の範囲と−８０度〜０度の範囲に設けられた開口とピンの隙間から空気が抜けていき、更に型開き後に、脚部端面をピンで突き出すことにより成形品を離型できるため、未転写領域が生じる恐れを低減し、成形性と製品品質を向上できる。
【００３７】
請求項１５に記載の光通信用のレンズは、光学素子もしくは光ファイバーから出射された光束を集光するプラスチック製の光通信用のレンズであって、
前記レンズは光学素子もしくは光ファイバーから出射された光束を集光するためのレンズ部と、前記レンズ部の周辺から延在する筒状の脚部と、前記脚部の外周側面に存在するゲートカット跡とを有し、
前記レンズの光軸を挟んで、前記ゲートカット跡とは反対側、且つ前記脚部の端面に、前記レンズを金型から離型するための突き出し跡を有することを特徴とする。
【００３８】
前記レンズによれば、前記レンズの成形時に、プラスチック素材がキャビティ内に充填される際に、突き出しピンの周囲にある突き出しピンが摺動するための隙間から脚部に押し出された空気が抜けていくため、未転写部がほとんど生じていないレンズとなる。また、脚部端面を突き出しているため、このレンズは成形時に脚部の根元で千切れることがほとんどない。
【００３９】
請求項１６に記載の光通信用のレンズは、請求項１５に記載の発明において、前記突き出し跡は、前記レンズの光軸を含み前記ゲートカット跡の中心とを通る面と、前記脚部端面とが交差する位置以外の場所に存在していることを特徴とする。
【００４０】
突き出し跡が、前記レンズの光軸を含み前記ゲートカット跡の中心とを通る面と、前記脚部端面とが交差する位置に存在しないため、このレンズにおいては突き出し跡の周囲にバリがほとんど発生していない。
【００４１】
請求項１７に記載の光通信用のレンズは、請求項１５又は１６に記載の発明において、前記突き出し跡は、前記レンズの光軸を含み前記ゲートカット跡の中心とを通る面と、前記脚部端面とが交差する位置と光軸とがなす、光軸に垂直な面上の角度を０度としたときに、前記光軸周りにおいて、０度〜＋８０度の範囲と−８０度〜０度の範囲にそれぞれ少なくとも一つ、存在することを特徴とする
【００４２】
このレンズは、成形時にプラスチック素材がキャビティ内に充填される際に、筒状の脚部を有し、ゲート部から樹脂が流入するからこそ生じてしまう空気だまりに対して、脚部端面上の０度〜＋８０度の範囲と−８０度〜０度の範囲に設けられた開口とピンの隙間から空気が抜けているため、未転写領域がほとんどない高品質なレンズとなっている。また、脚部端面を少なくとも２か所から突き出しているため、このレンズは成形時に脚部の根元で千切れることがほとんどない。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、成形性が向上し、製品品質を向上できる光通信用のレンズを成形する金型及び光通信用のレンズ及びその成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の原理を説明するための図であり、金型内のキャビティを模式的に示す斜視図である。
【図２】レンズの脚部端面を転写する金型の転写面と、ここに充填されるプラスチック素材（ハッチングで示す）とを示す図である。
【図３】本実施の形態にかかるレンズを用いた光通信モジュールの光軸方向断面図である。
【図４】本実施の形態のレンズの製造工程を示す図である。
【図５】図４（ａ）の可動金型ＭＭをV-V線で切断して矢印方向に見た図である。
【図６】入れ子型ＢＭと、ピンＡＭ８との関係を示す斜視図である。
【図７】変形例にかかる可動金型の転写面ＡＭ５を模式的に示す図である。
【図８】変形例にかかる可動金型の断面図の一部である。
【図９】変形例にかかる可動金型により転写成形されたレンズの脚部の断面図である。
【図１０】更に別な変形例にかかる成形装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図３は、本実施の形態にかかる光通信モジュール１０の光軸方向断面図である。給電用の棒状の端子１１を有する円板状のステム１２の略中央に、チップ搭載部１３が取り付けられ、チップ搭載部１３の側面にヒートシンク１４を介して発光素子としてのレーザチップ１５が取り付けられている。レーザチップ１５は、不図示の配線を介して端子１１に接続されている。
【００４６】
レーザチップ１５の外側を覆うようにして、レンズ２０が配置されている。レンズ２０は、プラスチック製であり、略円筒状の脚部２１と、脚部２１の端部に設けられたレンズ部２２とから一体的に成形されている。レンズ２０はプラスチック製であり、ステム１２は通常金メッキがなされており、レンズ２０の脚部２１をステムに溶着することは難しいため、脚部２１の先端２１ｂをステム１２に接着することで、レンズ２０はステム１２に取り付けられている。ここで、脚部２１の先端２１ｂは、レンズ部２２の位置決めを行う基準面となっている。
【００４７】
脚部２１の内周面２１a又は外周面２１ｃは、光軸に平行な円筒面となっている。レンズ部２２は、レーザチップ１５側の光学面Ｓ１と、光ファイバー３２側の光学面Ｓ２とを有する。尚、光学面Ｓ２の周囲を粗し面とすると、不要光が拡散し、迷光となる可能性を低減できるため好ましい。
【００４８】
レンズ２０の光軸直交方向外側に、わずかな隙間を空けて円筒状のステンレス製であるホルダ３０が、ステム１２に溶接されるようにして嵌合的に取り付けられている。ホルダ３０の先端には、より小さい径の円筒状のスリーブ３１が固定され、その内部に光ファイバーＦＢが挿入されているフェルール３２が挿入されており、光ファイバーＦＢの端部はレンズ部２２に対向している。
【００４９】
本実施の形態の光通信モジュール１０の動作を説明する。端子１１を介して給電が行われると、レーザチップ１５が発光し、その出射光束は、レンズ部２２を通過して、屈折面で屈折され、光ファイバーＦＢの端面に集光し、その後光ファイバーＦＢ内を伝播することとなる。
【００５０】
図４は、上述の実施の形態に好適なレンズの製造方法にかかる工程を示す図である。尚、図４の紙面は、金型により成形されるレンズの光軸を含み、ゲート部ＡＭ３の中心とを通る面と一致しており、図４では理解しやすいように、ゲート部ＡＭ３の対向する側に円形貫通孔ＡＭ７とピンＡＭ８を形成しているが、実際には図５に示すように、ゲート部ＡＭ３の対向する側に円形貫通孔ＡＭ７とピンＡＭ８を形成していない。また、以降では第１の金型を固定金型ＦＭ、第２の金型を可動金型ＭＭとして説明する。ここで、固定金型ＦＭは、光学面Ｓ２を転写する転写面ＦＭ１と、その周囲の平らな合わせ面ＦＭ３とを有する。
【００５１】
一方、固定金型ＦＭに対して可動である可動金型ＭＭは、主金型ＡＭと、入れ子型（副金型）ＢＭとを有する。主金型ＡＭは、脚部２１の内外周を転写する転写面ＡＭ１と、脚部２１の端面を転写する転写面ＡＭ５と、中央の円形開口ＡＭ２と、外部からプラスチック素材を流入させるためのゲート部ＡＭ３と、合わせ面ＦＭ３に対向する平らな合わせ面ＡＭ４と、合わせ面ＡＭ４上においてゲート部ＡＭ３に対向する位置で内外周を連通する細溝ＡＭ６（深さ０．０１〜０．０３ｍｍ、幅１ｍｍ）、とを有する。脚部２１の長さが2.6mmに対し、ゲート部ＡＭ３の同方向の深さは1.3mmである。尚、ゲート部ＡＭ３の中心位置は、脚部２１の端面を転写する転写面ＡＭ５から脚部２１の長さの７０％〜９０％の位置に存在している。
【００５２】
ゲート部ＡＭ３は、可動金型ＭＭの合わせ面ＡＭ４に形成された断面矩形溝と、固定金型ＦＭとの合わせ面ＦＭ３とにより形成されているので、合わせ面ＦＭ３を単純な平面とでき、これにより金型の構造が簡素化される。ゲート部ＡＭ３は脚部２１の外周面に対応する位置に連通しており、脚部２１の内周面に対応する位置とは対向しない様に、レンズ部２２に向けて設けられている。つまり、ゲート部ＡＭ３の少なくとも一部は、転写面ＦＭ１と入れ子型ＢＭの転写面ＢＭ１とで成形される空間（成形後のレンズ部）に対して光軸方向位置が重なっている。転写面ＡＭ１と転写面ＡＭ５とで形成される空間が、図１の脚部キャビティＳＣに相当する。細溝ＡＭ６と固定金型ＦＭの合わせ面ＦＭ３とで、キャビティと外部とを連通する第１空気抜け路を形成する。但し、第１空気抜け路は設けなくても良い。
【００５３】
円筒状の入れ子型ＢＭは、円形開口ＡＭ２に嵌合しており主金型ＡＭに対して固定されていて、先端に光学面Ｓ１を転写する転写面ＢＭ１を有する。転写面ＢＭ１及びその周囲と、固定金型ＦＭの転写面ＦＭ１及びその周囲とで形成される空間が、図１のレンズキャビティＬＣに相当する。
【００５４】
図５は、図４（ａ）の可動金型ＭＭをV-V線で切断して矢印方向に見た図である。環状の転写面ＡＭ５は、可動金型ＭＭの軸線方向に延在する円形貫通孔（開口ともいう）ＡＭ７を、等間隔に３つ設けている。少なくとも１つの円形貫通孔ＡＭ７は，軸線方向に見たときに、ゲート部ＡＭ３と半径方向に重なる位置に設けるのが望ましい。ゲート部ＡＭ３近傍は、成形したレンズを離型する際に離型抵抗が特に大きくなり易いため、この付近に設けたピンＡＭ８でレンズを押し出すことで、離型性が一層向上する。又、図４に示すように、円形貫通孔ＡＭ７内には、円筒状のピンＡＭ８が相対可動可能に挿入されている。ピンＡＭ８の径は、０．００５〜０．０７ｍｍであり、プラスチック金型用鋼材、SKD61、SKH51などを好適に用いることができるが、これに限られない。円形貫通孔ＡＭ７と、円筒状のピンＡＭ８との隙間により、キャビティと外部とを連通する第２空気抜け路を形成する。また、第2空気抜け路が、金型により成形されるレンズの光軸を含み、ゲート部の中心とを通る面が、前記転写面と交差する位置以外の場所に設けられているため、バリが発生する可能性をより一層抑えることができる。
【００５５】
図６は、入れ子型ＢＭと、ピンＡＭ８との関係を示す斜視図である。３本のピンＡＭ８の端部は、入れ子型ＢＭより大径のリングＲＧに連結されている。入れ子型ＢＭは可動金型ＭＭとして主金型ＡＭと一体で移動するが、リングＲＧは、公知の駆動源（不図示）により独立して軸線方向に進退可能に移動されるようになっている。
【００５６】
本実施の形態の製造工程を説明すると、まず、図４（a）に示すように、合わせ面ＦＭ３，ＡＭ４を密着させるようにして、固定金型ＦＭに対して可動金型ＭＭを型締めする。かかる状態で、ゲート部ＡＭ３を介して内部のキャビティ内に溶融したプラスチック素材（アクリル、ＰＣ等）を注入する。このとき、細溝ＡＭ６と固定金型ＡＭの合わせ面ＦＭ３とで形成される第１空気抜け路と、円形貫通孔ＡＭ７と円筒状のピンＡＭ８との隙間により形成される第２空気抜け路から、キャビティ内の空気が外部に抜けるので、これによりプラスチック素材の充填効率を高めることができる。
【００５７】
更に、図４（ｂ）に示すように、素材冷却後に、固定金型ＦＭに対して可動金型ＭＭを一体的に遠ざけるように変位させる。
【００５８】
次いで、図４（ｃ）に示すように、主金型ＡＭからピンＡＭ８を突き出すように相対移動させる。すると、成形品であるレンズ２０の脚部２１の端面（底面）がピンＡＭ８により押し出されて、ちぎれることなく主金型ＡＭから安定的に抜け出るようになる。なお、このとき、ピンＡＭ８により押し出された跡はレンズに残る。その後、転写面ＢＭ１から成形品を取り外すが、成形品にはゲート部ＡＭ３内で固化したゲートＧＴ’が連結されているので、図４（ｄ）に示す工程で、これをカット（Ｃ）し、切断面を研磨する。又、第１空気抜け路と第２空気抜け路に応じてバリＢＲが発生するので、これをカットして研磨する。以上によりレンズ２０を得ることができる。但し、研磨やバリのカットは必ずしも必要ではなく、例えばバリが設計誤差の範囲内である場合には、バリをカットしなくともよい。
【００５９】
図７は、変形例にかかる金型に設ける金型の転写面ＡＭ５を示す概略図であり、円形貫通孔ＡＭ７及びピンＡＭ８の位置を示している。図７（ａ）の例では、図１に示すプラスチック素材（Ａ）の流れに対向する位置（０度付近）に、空気抜け路としての円形貫通孔ＡＭ７を設けることで、充填されるプラスチック素材（Ａ）により迅速に脚部キャビティ内の空気を追い出すことができ、充填効率が高まる。又、ピンＡＭ８を一本設けるだけで足りるので、可動金型ＭＭの構成も簡素化される。
【００６０】
図７（ｂ）の例では、図１に示すプラスチック素材（Ａ）の流れに対向する位置（０度付近）に加え、±４５度の位置に空気抜け路としての円形貫通孔ＡＭ７を設けている。これにより、図１に示すプラスチック素材の流れ（Ａ）と流れ（Ｂ）とに挟まれた領域の空気を速やかに外部へと排出でき、プラスチック素材の転写不良やガス焼け等の不具合を抑制できる。特に、光通信に用いられるプラスチック製のレンズの場合、脚部の端面に未転写部分が生じてしまことによる接着面積の低下や、封止能が低下する可能性を低減でき、生産性・信頼性が高いレンズを提供可能である。
【００６１】
図７（ｃ）の例では、周方向に９０度間隔で４つの円形貫通孔ＡＭ７を設けている。これにより、離型時に成形品としてのレンズの脚部をピンＡＭ８によりバランス良く突き出すことができる。但し、±１３５度の位置に設けた円形貫通孔ＡＭ７は空気抜け路としなくても良い。特に、図１に示すプラスチック素材（Ａ）の流れが強すぎる場合、０度の位置に円形貫通孔ＡＭ７を設けると、ピンＡＭ８との間から伸びるバリが長くなる恐れがあるが、本例のように０度の位置に円形貫通孔ＡＭ７を設けないことで、かかる不具合を解消できる。
【００６２】
図７（ｄ）の例では、周方向に７２度間隔で５つの円形貫通孔ＡＭ７を設けている。これにより、離型時に成形品としてのレンズの脚部をピンＡＭ８によりバランス良く突き出すことができることに加え、図１に示すプラスチック素材の流れ（Ａ）と流れ（Ｂ）とに挟まれた領域の空気を速やかに外部へと排出でき、プラスチック素材の転写不良やガス焼け等の不具合を抑制できる。但し、±１４４度の位置に設けた円形貫通孔ＡＭ７は空気抜け路としなくても良い。
【００６３】
図８は、別な変形例にかかる可動金型の断面図の一部である。図９は、別な変形例にかかる可動金型により転写成形されたレンズの脚部の断面図である。本例では、円形貫通孔ＡＭ７の周囲における転写面ＡＭ５に、環状の凸部ＡＭ９を形成してなる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。ピンＡＭ８は凸部ＡＭ９より突出していても良いし、面一でも良い。
【００６４】
レンズ成形時に環状の凸部ＡＭ９をレンズの脚部２１に転写することによって、図９に示すように、レンズの脚部２１の先端２１ｂには，環状の凹部２１ｄが形成されることとなる。よって、円形貫通孔ＡＭ７とピンＡＭ８との間の隙間からはみ出たプラスチック素材が硬化してバリＢＲを形成しても、凹部２１ｄ内に留まって、脚部２１の先端から突き出さないようにでき、これにより脚部２１の先端を基準面とするときの障害にならないようにできる。
【００６５】
図１０は、更に別な変形例にかかる成形装置の断面図である。本例においては、上述した実施の形態に対して、可動金型ＭＭの背面側に、密閉されたチャンバＣＢを設け、空気吸引手段としての負圧ポンプＶＰにより、チャンバＣＢ内部を真空引きしている点が異なる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
【００６６】
本例によれば、負圧ポンプＶＰにより、チャンバＣＢ内部を真空引きすることにより、入れ子型ＢＭと円形開口ＡＭ２の隙間を通して、キャビティ内部の吸引が行われ、且つ円形貫通孔ＡＭ７と円筒状のピンＡＭ８の隙間を通して、キャビティ内部の吸引が行われるので、プラスチック素材の充填効率がより高まる。従って、貫通孔ＡＭ７と円筒状のピンＡＭ８の隙間で生じるバリの成長も促進されるので、図７に示す構成と組み合わせることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、光ファイバーから出射した光を受光素子に集光するために、本発明のレンズを用いても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１０  光通信モジュール
１１            端子
１２            ステム
１３            チップ搭載部
１４            ヒートシンク
１５            レーザチップ
２０            レンズ
２１            脚部
２１a            内周面
２１ｂ            先端
２１ｃ            外周面
２１ｄ            凹部
２２            レンズ部
３０            ホルダ
３１            スリーブ
３２            光ファイバー
３２            フェルール
ＡＭ            固定金型
ＡＭ            主金型
ＡＭ１            転写面
ＡＭ２            円形開口
ＡＭ３            ゲート部
ＡＭ４            合わせ面
ＡＭ５            転写面
ＡＭ６            細溝
ＡＭ７            円形貫通孔
ＡＭ８            ピン
ＡＭ９            凸部
ＢＭ            入れ子型
ＢＭ１            転写面
ＢＲ            バリ
ＣＢ            チャンバ
ＦＭ            固定金型
ＦＭ１            転写面
ＦＭ３            合わせ面
ＧＴ            ゲート部
ＭＭ            可動金型
ＶＰ            負圧ポンプ
ＲＧ            リング
Ｓ１            光学面
Ｓ２            光学面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014124904.tif 000010
【図９】
2014124904.tif 000011
【図１０】
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