(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型を用いて成形され、光学面を有する光学部と、この光学部に連なるゲート成形部とを有する成形品から得られる光学部品であって、前記ゲート成形部の壁面が前記ゲート成形部に近接する前記光学部の前記光学面に略沿って延在していることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記成形品は、前記ゲート成形部に連なるランナ成形部をさらに有し、このランナ成形部の壁面が当該ランナ成形部に近接する前記ゲート成形部の前記壁面に略沿って延在していることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
金型を用いて成形され、光学面を有する光学部と、この光学部に順に連なるゲート成形部およびランナ成形部とを有する成形品から得られる光学部品であって、前記ランナ成形部の壁面が前記ゲート成形部の壁面を介して当該ランナ成形部の前記壁面に連なる前記光学部の前記光学面と略平行に延在していることを特徴とする光学部品。
【請求項４】
前記光学部がメニスカスレンズであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項５】
光学面を有する光学部と、この光学部に順に連なるゲート成形部およびランナ成形部とを有する成形品から得られる光学部品の成形金型であって、前記光学面に対応した光学面成形面を有して前記光学部となるキャビティと、このキャビティに順に連なって前記ゲート成形部およびランナ成形部となるゲートおよびランナとを具え、前記ランナの壁面が前記ゲートの壁面を介して当該ランナの前記壁面に連なる前記キャビティの前記光学面成形面と略平行に延在していることを特徴とする光学部品の成形金型。
【請求項６】
前記光学部がメニスカスレンズであることを特徴とする請求項５に記載の光学部品の成形金型。
【請求項７】
光学面を有する光学部と、この光学部に連なるゲート成形部とを有する成形品から得られる光学部品の成形方法であって、前記ゲート成形部から前記光学部へ至る成形材料の流動を、前記ゲート成形部に近接する前記光学面に沿って方向付けて成形することを特徴とする光学部品の成形方法。
【請求項８】
前記光学部がメニスカスレンズであることを特徴とする請求項７に記載の光学部品の成形方法。
【請求項９】
光学的機能を成すプラスチック成形品として、曲面形状の成形面と前記成形面とゲート部との間にフランジ部を形成した光学部品であって、前記フランジ部を構成する面の少なくとも一部を、前記成形面のフランジ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度となるように成形することを特徴とする光学部品。
【請求項１０】
光学的機能を成すプラスチック成形品として、曲面形状の成形面と前記成形面とゲート部との間にフランジ部を形成した光学部品であって、前記ゲート部を構成する面の少なくとも一部を、前記成形面のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度となるように成形することを特徴とする光学部品。
【請求項１１】
光学的機能を成すプラスチック成形品として、曲面形状の成形面と前記成形面にゲート部が連なって形成される光学部品であって、前記ゲート部を構成する面の少なくとも一部を、前記成形面のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度となるように成形することを特徴とする光学部品。
【請求項１２】
光学的機能を成すプラスチック成形品として、曲面形状の成形面と前記プラスチック成形品のゲート部にランナー部が連なって形成される光学部品であって、前記ランナー部を構成する面の少なくとも一部を、前記成形面のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度となるように成形することを特徴とする光学部品。
【請求項１３】
前記略等しい角度は、１５度以内の角度差となるように設定されることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項１４】
前記プラスチック成形品が光学レンズであることを特徴とする請求項９及至請求項１２のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項１５】
前記プラスチック成形品がメニスカスレンズであることを特徴とする請求項９及至請求項１２のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項１６】
前記プラスチック成形品がトーリックレンズであることを特徴とする請求項項９及至請求項１２のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項１７】
光学的機能を成すプラスチック成形品の成形方法であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有する第１のキャビティ部と前記成形面に連なるフランジ部を成形する第２のキャビティ部と、及び、前記第二のキャビティ部に連なるゲート部を有した金型の、前記第２のキャビティ部を構成する樹脂注入路を、前記第１のキャビティ部の第２のキャビティ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成し、前記ゲート部から注入される樹脂材料を前記曲面に沿いつつ侵入させて成形することを特徴とする光学部品の成形方法。
【請求項１８】
光学的機能を成すプラスチック成形品の成形方法であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有する第１のキャビティ部と前記成形面に連なるフランジ部を成形する第２のキャビティ部と、及び、前記第２のキャビティ部に連なるゲート部を有した金型の、前記ゲート部を構成する樹脂注入路を、前記第１のキャビティ部の第２のキャビティ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成し、前記ゲート部から注入した樹脂材料を前記曲面に沿いつつ侵入させて成形することを特徴とする光学部品の成形方法。
【請求項１９】
光学的機能を成すプラスチック成形品の成形方法であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有するキャビティ部と前記成形面に連なるゲート部を有した金型の、前記第ゲート部を構成する樹脂注入路を、前記キャビティ部のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成し、前記ゲート部から注入した樹脂材料を前記曲面に沿いつつ侵入させて成形することを特徴とする光学部品の成形方法。
【請求項２０】
光学的機能を成すプラスチック成形品の成形方法であって、少なくとも光学的機能を成す曲面形状の成形面を有するキャビティ部とゲート部とランナー部を有した金型において、前記ランナー部を構成する樹脂注入路を、前記キャビティ部のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成し、前記ゲート部から注入した樹脂材料を前記曲面に沿いつつ侵入させて成形することを特徴とする光学部品の成形方法。
【請求項２１】
前記略等しい角度が１５度以内の角度差となるように設定されることを特徴とする請求項１７及至請求項２０のいずれか１項に記載の光学部品の成形方法。
【請求項２２】
光学的機能を成すプラスチック成形品として光学部品を成形するために使用される成形金型であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有する第１のキャビティ部と、前記成形面に連なるフランジ部を成形する第２のキャビティ部と、前記第２のキャビティ部に連なるゲート部を有し、前記第２のキャビティ部を構成する樹脂注入路を、前記第１のキャビティ部の第２のキャビティ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成したことを特徴とする光学部品の成形金型。
【請求項２３】
光学的機能を成すプラスチック成形品として光学部品を成形するために使用される成形金型であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有する第１のキャビティ部と、前記成形面に連なるフランジ部を成形する第２のキャビティ部と、前記第２のキャビティ部に連なるゲート部を有し、前記ゲート部を構成する樹脂注入路を、前記第１のキャビティ部の第２のキャビティ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成したことを特徴とする光学部品の成形金型。
【請求項２４】
光学的機能を成すプラスチック成形品として光学部品を成形するために使用される成形金型であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有するキャビティ部と、前記成形面に連なるゲート部を有し、前記ゲート部を構成する樹脂注入路を前記キャビティ部のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成したことを特徴とする光学部品の成形金型。
【請求項２５】
光学的機能を成すプラスチック成形品として光学部品を成形するために使用される成形金型であって、少なくとも、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有するキャビティ部と、ゲート部とランナー部とを有し、前記ランナー部を構成する樹脂注入路を、前記キャビティ部のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成したことを特徴とする光学部品の成形金型。
【請求項２６】
前記略等しい角度が１５度以内の角度差となるように設定されることを特徴とする請求項２２及至請求項２５のいずれか１項に記載の光学部品の成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形金型を用いて成形される光学面を有する光学部品およびこの光学部品の成形に用いる成形金型ならびに当該光学部品の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、非球面などの特殊な表面形状を持った光学部品を生産性良く安価に製造できるという利点を生かし、金型を用いてこのような光学部品を成形加工することが行われている。このような光学部品としては、レーザープリンタやデジタル複写機の走査光学系、ファクシミリや複写機の読み取り光学系のレンズあるいはミラー撮像光学系、ファインダー光学系、オートフォーカス光学系のレンズおよびミラーやプリズムなどを挙げることができる。
【０００３】
例えば、プラスチックを用いて光学部品を成形加工する場合には、図１４に示す如き成形金型１０１を用い、図１５に示すような成形品１０２を得た後、この成形品１０２のゲート成形部１０３の所で切断し、図示例ではフランジ１０４を有するメニスカス凸レンズ１０５を光学部品として得るようにしている。
【０００４】
図示しない射出装置が連結される成形金型１０１の固定側取り付け板１０６には、固定側型板１０７が取り付けられている。この固定側型板１０７との間にメニスカス凸レンズ１０５と対応したキャビティ１０８を形成する可動側型板１０９は、圧力受け板１１０およびスペーサブロック１１１を介して可動側取り付け板１１２に固定されている。圧力受け板１１０と図示しない型締め装置に連結される可動側取り付け板１１２との間には、エジェクタプレート１１３が固定側型板１０７との対向方向に移動可能に収容されており、このエジェクタプレート１１３に突設されたエジェクタピン１１４は、圧力受け板１１０および可動側型板１０９を摺動自在に貫通し、その先端面がメニスカス凸レンズ１０５のフランジ１０４と対応したキャビティ（メニスカス凸レンズ１０５のキャビティ１０８の周縁部を構成するが、光学面を持つキャビティ１０８と区別するため、以下、これを第２のキャビティと呼称する）１１５およびスプルー１１６に臨んだ状態となっている。
【０００５】
この成形金型１０１は、所定の温度に温調され、射出装置によって溶融状懸のプラスチックが固定側取り付け板１０６および固定側型板１０７に形成したスプルー１１６から供給され、ランナー１１７およびゲート１１８を通って第２のキャビティ１１５からキャビティ１０８に充填される。その後、キャビティ１０８内のプラスチックを冷却して固定側型板１０７から可動側型板１０９を引き離し、エジェクタプレート１１３を固定側型板１０７側へ向けて前進させることにより、エジェクタピン１１４を介して図１５に示す成形品１０２が可動側型板１０９から突き外される。
【０００６】
成形品１０２のフランジ１０４を有するメニスカス凸レンズ１０５には、上述したゲート成形部１０３の他に、これに続くランナー成形部１１９およびスプルー成形部１２０が一体に成形されており、ゲート成形部１０３の所で切断することにより、フランジ１０４を有するメニスカス凸レンズ１０５が得られる。
【０００７】
図１５に示すような成形品１０２からメニスカス凸レンズ１０５を得る場合、従来のものではゲート成形部１０３に近接するメニスカス凸レンズ１０５の凸光学面１２１の表面に、ウェルドと呼ばれる外観不良を発生してしまう場合があるので、その過程を図１６および図１７を用いて説明する。
【０００８】
図１６および図１７は、ゲート１１８から第２のキャビティ１１５を介してキャビティ１０８へ至る溶融プラスチック１２２の流動状態を示しており、図１４に示す成形金型１０１を用いて成形を行う場合、溶融プラスチック１２２をスプルー１１６ランナー１１７ゲート１１８を介してキャビティ１０８に流し込むが、従来のものは、ランナー１１７ゲート１１８および第２のキャビティ１１５が直線的、つまりメニスカス凸レンズ１０５の光軸に対して垂直な方向に一直線状に並んだ構造となっているため、図１６に示すように溶融プラスチック１２２は第２のキャビティ１１５からキャビティ１０８の凹光学面成形面１２３に接触し、その後、この凹光学面成形面１２３に沿ってキャビティ１０８内に流れ込む。凸光学面１２１と対応した凸光学面成形面１２４には、キャビティ１０８に対して溶融プラスチック１２２がある程度充填された後、図１７に示すように凹光学面成形面１２３に沿って流れた溶融プラスチック１２２が膨らむような形で、図１７中の矢視Ａの部分で接触するが、このとき、最初から凸光学面成形面１４側を流れて来る溶融プラスチック１２２の先端部Ｂと合わさるようになる。
【０００９】
この場合、凹光学面成形面１２３に沿って流れて矢視Ａの部分で凸光学面成形面１２４に接する溶融プラスチック１２２や、最初から凸光学面成形面１２４に沿って流れて来る溶融プラスチック１２２は、固定側型板１０７可動側型板１０９に熱が奪われて粘度が上昇しており、矢視Ｃの部分ではこれらが融合せずに筋状の合わせ目が形成される。この合わせ目がウェルドである。
【００１０】
すなわち、図１６において、成形金型１０１を用いて成形を行う場合において寸法Ｄ２を有する凹光学面成形面１２３から連続成形される寸法Ｄ１、Ｄ３を夫々有するフランジ部を、凹光学面成形面１２３を成形するキャビティ部の曲率の接線角度から延びる線分Ｌ１とフランジ部から延びる線分Ｌ２との間において１５度以上の角度αを成すようにしていたので、直線的、つまりメニスカス凸レンズ１０５の光軸に対して垂直な方向にフランジ部とゲート部が一直線状に並んだ構造となっているために上記のウェルドが発生していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
光学部品の光学面に上述したようなウェルドが形成されると、このウェルドの部分では光の屈折状態が変わるため、光学部品の光学性能上、極めて不都合を生ずる揚合がある。
【００１２】
このため、溶融プラスチック１２２を成形金型１０１に流し込む場合、従来では溶融プラスチック１２２が冷えないように成形金型１０１の温度をかなり高く設定し、図１７中の矢印Ｃで示す上述した合わせ目の部分で溶融プラスチック１２２を融合させ、これによってウェルドが光学面（図示例では凸光学面成形面１２４）に発生しないようにしている。その後、成形金型１０１の温度を下げ、キャビティ１０８内に充填されたプラスチックを冷やすようにしている。
【００１３】
あるいは、ゲート１１８から第２のキャビティ１１５およびキャビティ１０８へ溶融プラスチック１２２を流し込む場合の流速を低下させることにより、溶融プラスチック１２２がキャビティ１０８に流れ込む時に凹光学面成形面１２３および凸光学面成形面１２４に同時に接するようにして、ウェルドが発生しないようにする方法を採用することも知られている。
【００１４】
しかしながら、溶融プラスチック１２２を成形金型１０１に流し込む際に、成形金型１０１の温度をかなり高く設定しておく方法では、成形金型１０１の温度を上げたり下げたりしなければならず、成形サイクルが長くなって製造コストが嵩む不具合が発生する。
【００１５】
また、溶融プラスチック１２２の流速を低下させてキャビティ１０８に流し込む方法では、キャビティ１０８内に溶融プラスチック１２２の充填が完了する前に、固定側型板１０７可動側型板１０９と接する溶融プラスチック１２２の温度が低下してその粘度が上昇し、成形面１２３、１２４に対する転写性が低下してしまい、光学部品の精度を良好に維持し得ないという不具合があった。
【００１６】
したがって、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の第１の日的は、ウェルドの発生がなく光学性能の優れた光学部品を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の第２の目的は、ウェルドの発生がなく光学性能の優れた光学部品を製造し得る光学部品の成形金型を提供することにある。
【００１８】
そして、本発明の第３の目的は、ウェルドの発生がなく光学性能に優れる光学部品を製造し得る光学部品の成形方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、金型を用いて成形され、光学面を有する光学部と、この光学部に連なるゲート成形部とを有する成形品から得られる光学部品であって、前記ゲート成形部の壁面が前記ゲート成形部に近接する前記光学部の前記光学面に略沿って延在していることを特徴としている。
【００２０】
本発明によると、成形時にゲート成形部から光学部へ至る成形材料がゲート成形部に近接する光学面に沿って流動する。
【００２１】
また、金型を用いて成形され、光学面を有する光学部と、この光学部に順に連なるゲート成形部およびランナ成形部とを有する成形品から得られる光学部品であって、前記ランナ成形部の壁面が前記ゲート成形部の壁面を介して当該ランナ成形部の前記壁面に連なる前記光学部の前記光学面と略平行に延在していることを特徴としている。
【００２２】
本発明によると、成形時にランナ成形部からゲート成形部を介して光学部へ至る成形材料がゲート成形部の壁面を介してランナ成形部の壁面と連なる光学面に沿って流動する。
【００２３】
また、金型を用いて成形され、光学面を有する光学部と、前記光学面に連なる接続部とを有する光学部品であって、前記接続部の壁面がこの接続部に近接する前記光学面に略沿って延在していることを特徴としている。
【００２４】
本発明によると、成形時に接続部から光学部へ至る成形材料が接続部に近接する光学面に沿って流動する。
【００２５】
また、光学面を有する光学部と、この光学部に連なるゲート成形部とを有する成形品から得られる光学部品の成形金型であって、前記光学面に対応した光学面成形面を有して前記光学部となるキャビティと、このキャビティに連なって前記ゲート成形部となるゲートとを具え、前記ゲートの壁面がこのゲートに近接する前記キャビティの前記光学面成形面に略沿って延在していることを特徴としている。
【００２６】
本発明によると、成形時に金型のゲートからキャビティヘ至る成形材料がゲートに近接するキャビティの光学面形成面に沿って流動する。
【００２７】
また、光学面を有する光学部と、この光学部に順に連なるゲート成形部およびランナ成形部とを有する成形品から得られる光学部品の成形金型であって、前記光学面に対応した光学面成形面を有して前記光学部となるキャビティと、このキャビティに順に連なって前記ゲート成形部およびランナ成形部となるゲートおよびランナとを具え、前記ランナの壁面が前記ゲートの壁面を介して当該ランナの前記壁面に連なる前記キャビティの前記光学面成形面と略平行に延在していることを特徴としている。
【００２８】
本発明によると、成形時に金型のランナからゲートを介してキャビティへ至る成形材料がゲートの壁面を介してランナの壁面と連なるキャビティの光学面形成面に沿って流動する。
【００２９】
また、光学面を有する光学部と、この光学部に連なる接続部とを有する成形品から得られる光学部品の成形金型であって、前記光学面に対応した光学面成形面を有して前記光学部となる第１のキャビティと、前記接続部となる第２のキャビティを備え、前記第２のキャビティの壁面が、この第２のキャビティに近接する前記光学面成形面に略沿って延在していることを特徴としている。
【００３０】
本発明によると、成形時に金型のゲートから第２のキャビティを介して第１のキャビティへ至る成形材料がゲートと第１のキャビティとの間に位置する第２のキャビティに近接する光学面形成面に沿って流動する。
【００３１】
また、光学面を有する光学部と、この光学部に連なるゲート成形部とを有する成形品から得られる光学部品の成形方法であって、前記ゲート成形部から前記光学部へ至る成形材料の流動を前記ゲート成形部に近接する前記光学面に沿って方向付けることを特徴としている。
【００３２】
また、光学面を有する光学部と、前記光学面に連なる接続部とを有する光学部品の成形方法であって、前記接続部から前記光学部へ至る成形材料の流動を前記接続部に近接する前記光学面に沿って方向付けることを特徴としている。
【００３３】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品として、曲面形状の成形面と前記成形面とゲート部との間にフランジ部を形成した光学部品であって、前記フランジ部を構成する面の少なくとも一部を、前記成形面のフランジ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度となるように成形することを特徴としている。
【００３４】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品として、曲面形状の成形面と前記成形面とゲート部との間にフランジ部を形成した光学部品であって、前記ゲート部を構成する面の少なくとも一部を、前記成形面のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度となるように成形することを特徴としている。
【００３５】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品として、曲面形状の成形面と前記成形面にゲート部が連なって形成される光学部品であって、前記ゲート部を構成する面の少なくとも一部を、前記成形面のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度となるように成形することを特徴としている。
【００３６】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品として、曲面形状の成形面と前記プラスチック成形品のゲート部にランナー部が連なって形成される光学部品であって、前記ランナー部を構成する面の少なくとも一部を、前記成形面のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度となるように成形することを特徴としている。
【００３７】
また、前記略等しい角度は、１５度以内の角度差となるように設定されることを特徴としている。
【００３８】
また、前記プラスチック成形品が光学レンズであることを特徴としている。
【００３９】
また、前記プラスチック成形品がメニスカスレンズであることを特徴としている。
【００４０】
また、前記プラスチック成形品がトーリックレンズであることを特徴としている。
【００４１】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品の成形方法であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有する第１のキャビティ部と前記成形面に連なるフランジ部を成形する第２のキャビティ部と、及び、前記第２のキャビティ部に連なるゲート部を有した金型の、前記第２のキャビティ部を構成する樹脂注入路を、前記第１のキャビティ部の第２のキャビティ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成し、前記ゲート部から注入される樹脂材料を前記曲面に沿いつつ侵入させて成形することを特徴としている。
【００４２】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品の成形方法であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有する第１のキャビティ部と前記成形面に連なるフランジ部を成形する第２のキャビティ部と、及び、前記第２のキャビティ部に連なるゲート部を有した金型の、前記ゲート部を構成する樹脂注入路を、前記第１のキャビティ部の第２のキャビティ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成し、前記ゲート部から注入した樹脂材料を前記曲面に沿いつつ侵入させて成形することを特徴としている。
【００４３】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品の成形方法であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有するキャビティ部と前記成形面に連なるゲート部を有した金型の、前記第ゲート部を構成する樹脂注入路を、前記キャビティ部のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成し、前記ゲート部から注入した樹脂材料を前記曲面に沿いつつ侵入させて成形することを特徴としている。
【００４４】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品の成形方法であって、少なくとも光学的機能を成す曲面形状の成形面を有するキャビティ部とゲート部とランナー部を有した金型において、前記ランナー部を構成する樹脂注入路を、前記キャビティ部のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成し、前記ゲート部から注入した樹脂材料を前記曲面に沿いつつ侵入させて成形することを特徴としている。
【００４５】
また、前記略等しい角度が１５度以内の角度差となるように設定されることを特徴としている。
【００４６】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品として光学部品を成形するために使用される成形金型であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有する第１のキャビティ部と、前記成形面に連なるフランジ部を成形する第２のキャビティ部と、前記第２のキャビティ部に連なるゲート部を有し、前記第２のキャビティ部を構成する樹脂注入路を、前記第１のキャビティ部の第２のキャビティ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成したことを特徴としている。
【００４７】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品として光学部品を成形するために使用される成形金型であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有する第１のキャビティ部と、前記成形面に連なるフランジ部を成形する第２のキャビティ部と、前記第２のキャビティ部に連なるゲート部を有し、前記ゲート部を構成する樹脂注入路を、前記第１のキャビティ部の第２のキャビティ部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成したことを特徴としている。
【００４８】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品として光学部品を成形するために使用される成形金型であって、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有するキャビティ部と、前記成形面に連なるゲート部を有し、前記ゲート部を構成する樹脂注入路を前記キャビティ部のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成したことを特徴としている。
【００４９】
また、光学的機能を成すプラスチック成形品として光学部品を成形するために使用される成形金型であって、少なくとも、光学的機能を成す曲面形状の成形面を有するキャビティ部と、ゲート部とランナー部とを有し、前記ランナー部を構成する樹脂注入路を、前記キャビティ部のゲート部近傍の曲面の曲率の接線角度に略等しい角度に沿わせて形成したことを特徴としている。
【００５０】
そして、成形金型の前記略等しい角度が１５度以内の角度差となるように設定されることを特徴としている。
【００５１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による光学部品において、成形品は、ゲート成形部に連なるランナ形成部をさらに有し、このランナ成形部の壁面が当該ランナ成形部に近接するゲート成形部の壁面に略沿って延在しているものであってもよい。
【００５２】
本発明の第３の形態による光学部品において、光学部品は、光学部と、接続部と、この接続部に連なるゲート成形部とを有する成形品から得られ、ゲート成形部の壁面がこのゲート成形部に近接する接続部の壁面に略沿って延在しているものであってもよい。また、光学部品は、光学部と、接続部と、この接続部に順に連なるゲート成形部およびランナ成形部とを有する成形品から得られ、ランナ成形部の壁面がゲート成形部の壁面を介して当該ランナ成形部の壁面に連なる接続部の壁面と略平行に延在しているものであってもよい。
【００５３】
これら本発明の第１〜第３の形態による光学部品において、光学部がメニスカスレンズであってもよい。
【００５４】
また、本発明の第４の形態による光学部品の成形金型において、ゲートに連なるランナをさらに具え、このランナの壁面が当該ランナに近接するゲートの壁面に略沿って延在しているものであってもよい。
【００５５】
本発明の第６の形態による光学部品の成形金型において、第２のキャビティに連なるゲートをさらに具え、このゲートの壁面が当該ゲートに近接する前記第２のキャビティの前記壁面に略沿って延在しているものであってもよい。また、第２のキャビティに順に連なるゲートおよびランナをさらに具え、このランナの壁面がゲートの壁面を介して当該ランナの壁面に連なる第２のキャビティの壁面と略平行に延在しているものであってもよい。
【００５６】
これら本発明の第４〜第６の形態による光学部品の成形金型において、光学部がメニスカスレンズであってもよい。
【００５７】
さらに、本発明の第７または第８の形態による光学部品の成形方法において、光学部がメニスカスレンズであってもよい。
【００５８】
【実施例】
本発明による光学部品をメニスカス凸レンズに応用した実施例について、図１〜図１３を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、同様な課題を内包する他の分野の技術にも応用することができる。
【００５９】
第１の実施例におけるメニスカス凸レンズ１１は、その周縁部に図１３の外観斜視図に図示のようにフランジ１２を有したものであり、その成形品１３のゲート成形部１４からメニスカス凸レンズ１１の凹光学面１５に至るフランジ１２の端面１６は、この凹光学面１５に対してその接線角度にほぼ等しい傾斜した平面となっている。
【００６０】
このようなメニスカス凸レンズ１１を成形するための本発明による成形金型の一例を図２に示す。すなわち、図示しない射出装置が連結される成形金型２１の固定側取り付け板２２には、固定側型板２３が取り付けられている。この固定側型板２３との間にメニスカス凸レンズ１１と対応したキャビティ２４を形成する可動側型板２５は、圧力受け板２６およびスペーサブロック２７を介して可動側取り付け板２８に固定されている。圧力受け板２６と図示しない型締め装置に連結される可動側取り付け板２８との間には、エジェクタプレート２９が固定側型板２３との対向方向に移動可能に収容されており、このエジェクタプレート２９に突設されたエジェクタピン３０は、圧力受け板２６および可動側型板２５を摺動自在に貫通し、その先端面がメニスカス凸レンズ１１のフランジ１２と対応したキャビティ（メニスカス凸レンズ１１のキャビティ２４の周縁部を構成するが、光学面を持つキャビティ２４と区別するため、これを第２のキャビティと呼称する）３１およびスプルー３２に臨んだ状態となっている。
【００６１】
本実施例では、ゲート成形部１４に対応するゲート３３とキャビティ２４との間に位置する第２のキャビティ３１のフランジ成形面３４、つまり成形品１３のフランジ１２の端面１６を成形する面は、キャビティ２４の凹光学面成形面３５に対してその接線角度にほぼ等しい傾斜した平面となっている。
【００６２】
成形金型２１は、所定の温度に温調され、射出装置によって溶融状態のプラスチックが固定側取り付け板２２および固定側型板２３に形成したスプルー３２から供給され、ランナー３６およびゲート３３を通って第２のキャビティ３１からキャビティ２４に充填される。その後、キャビティ２４内のプラスチックを冷却して固定側型板２３から可動側型板２５を引き離し、エジェクタプレート２９を固定側型板２３側へ向けて前進させることにより、エジェクタピン３０を介して図１に示す成形品１３が可動側型板２５から突き外される。
【００６３】
成形品１３のフランジ１２を有するメニスカス凸レンズ１１には、上述したゲート成形部１４の他に、これに続くランナー成形部１７およびスプルー成形部１８が一体に成形されており、ゲート成形部１４の部分で切断することにより、フランジ１２を有するメニスカス凸レンズ１１が得られる。
【００６４】
図３および図４は、このような成形金型２１を用い、ゲート３３から第２のキャビティ３１を介してキャビティ２４へ至る溶融プラスチック１９の流動状態を示しており、溶融プラスチック１９をスプルー３２ランナー３６ゲート３３を介して第２のキャビティ３１からキャビティ２４に流し込むが、キャビティ２４の上流の第２のキャビティ３１のフランジ成形面３４がキャビティ２４の凹光学面成形面３５のほぼ延長上にあるため、ゲート３３を通過した溶融プラスチック１９は、第２のキャビティ３１のフランジ成形面３４に沿って流れるようになる。すなわち、ランナー３６およびゲート３３を溶融プラスチック１９が通過する場合、図２中、上向きのベクトルを持って流動するが、第２のキャビティ３１内でフランジ成形面３４の影響を受け、図２中、左斜め上向きのベクトルを持つ。これにより、図３に示すように、溶融プラスチック１９がキャビティ２４に流れ込む際の初めから凹光学面成形面３５および凸光学面成形面３７の両方に接するように流れ、そのまま図４に示すようにウェルドの発生なく、ゲート３３と反対側の第２のキャビティ３１の末端まで充填される。
【００６５】
上述した実施例では、成形品１３のゲート成形部１４からメニスカス凸レンズ１１の凹光学面１５に至るフランジ１２の端面１６を、この凹光学面１５に略沿って延在させるようにしたが、成形品１３のゲート成形部１４からメニスカス凸レンズ１１の凸光学面に至るフランジの端面も、この凸光学面に略沿って延在させるようにしてもよい。
【００６６】
このような本発明による光学部品の第２の実施例による成形品の断面構造を図５に示すが、先に示した第１実施例と同一機能の部材には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、この第２実施例におけるメニスカス凸レンズ１１もその周縁部にフランジ１２を有するが、その成形品１３のゲート成形部１４からメニスカス凸レンズ１１の凹光学面１５および凸光学面４１に至るフランジ１２の両端面１６４２は、これら凹光学面１５および凸光学面４１に対してその接線角度にそれぞれほぼ等しい傾斜した平面となっており、このようにメニスカス凸レンズ１１の周縁の湾曲形状に応じてゲート成形部１４に近接するフランジ１２を傾斜させることにより、ゲート成形部１４に近接する凸光学面４１の部分のウェルドの発生をより確実に防止することができるようになる。
【００６７】
上述した２つの実施例では、フランジ１２を有するメニスカス凸レンズ１１について説明したが、フランジ１２を持たないメニスカス凸レンズ１１に対しても本発明を適用することができる。
【００６８】
このような本発明による光学部品の第３の実施例による成形品の断面構造を図６に示すが、先に示した実施例と同一機能の部材には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、この第３実施例におけるメニスカス凸レンズ１１の凹光学面１５に続くゲート成形部１４の壁面４３は、このメニスカス凸レンズ１１の凹光学面１５に対してその接線角度にほぼ等しい傾斜した平面となっており、このゲート成形部１４の壁面４３が先の実施例のフランジ１２における端面１６に該当する。本実施例では、凹光学面１５に続くゲート成形部１４の壁面４３のみを凹光学面１５に略沿って延在させるようにしたが、凸光学面４１に続くゲート成形部１４の壁面４４もこの凸光学面４１に略沿って延在させるようにしてもよい。
【００６９】
第１および第２の実施例のようなフランジ１２を有するメニスカス凸レンズ１１において、フランジ１２の端面に続くゲート成形部１４の壁面も第３の実施例のように傾斜させることで、ウェルドの発生のない成形をさらに確実に行うことができる。
【００７０】
このような本発明による光学部品の第４の実施例による成形品の断面構造を図７に示すが、先に示した実施例と同一機能の部材には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、この第４実施例におけるメニスカス凸レンズ１１は先の第１実施例をさらに改良したものであり、成形品１３のランナー成形部１７からフランジ１２の端面１６に至るゲート成形部１４の壁面４３は、フランジ１６の端面１６に沿ってその廷長上にほぼ位置するように傾斜している。
【００７１】
上述した実施例では、成形品１３のランナー成形部１７からフランジ１２の端面１６に至るゲート成形部１４の壁面４３を、フランジ１２の端面１６に略沿って延在させるようにしたが、凸光学面４１側の端面も同様に形成させるようにしてもよい。
【００７２】
このような本発明による光学部品の第５の実施例による成形品の断面構造を図８に示すが、先に示した実施例と同一機能の部材には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、フランジ１２の端面１６に沿って延在するゲート成形部１４の壁面４３の反対側に位置する壁面４４は、このゲート成形部１４の壁面４３とほぼ平行に設定されており、これによってここを通過する図示しない溶融プラスチックの流動方向をメニスカス凸レンズ１１の湾曲形状に沿うようにし、これによってウェルドの発生を未然に防止する。
【００７３】
図９に示す本発明による光学部品の第６の実施例による成形品１３は、先の第２実施例と第５実施例とを組み合わせたものであり、メニスカス凸レンズ１１の凹光学面１５に略沿ってフランジ１２の端面１６およびゲート成形部１４の壁面４３を延在させ、凸光学面４１に略沿ってフランジ１２の端面４２およびゲート成形部１４の壁面４４を延在させたものである。これによって、図示しない成形金型のランナーからゲートを介して第２のキャビティに流れ込む溶融プラスチックをメニスカス凸レンズ１１に対応したキャビティの湾曲形状に沿って流動させることができ、ウェルドの発生をより一層確実に防止することができる。
【００７４】
さらに、上述した第１実施例に対してランナー成形部１７の形状を変えることにより、ウェルドの発生を防止することも可能である。
【００７５】
このような本発明による光学部品の第７の実施例による成形品の断面構造を図１０に示すが、先に示した実施例と同一機能の部材には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、この第７実施例におけるメニスカス凸レンズ１１の凹光学面１５に続くランナー成形部１７の壁面４５は、ゲート成形部１４を介してフランジ１２の傾斜した端面１６と略平行に延在しており、ゲート成形部１４が従来と同じであっても、上述したフランジ１２の端面１６と相挨ってフランジ１２に近接する凸光学面４１の部分のウェルドの発生を防止することができる。
【００７６】
本実施例の構造は、ゲート成形部１４を従来のものと同じ形状にしているため、このゲート成形部１４の長さが特に短い場合に有効であるが、これが比較的長尺の場合には、図８に示した実施例のようにゲート成形部１４の壁面４３をフランジ１２の端面１６と共にメニスカス凸レンズ１１の凹光学面１５に略沿って延在させることにより、良好な結果を得ることができる。つまり、ゲート成形部１４の長さが特に短い場合や、成形品の光学面の形状によっては、フランジ１２などの接続部を持たない光学部品であっても、本実施例のようにランナー成形部１７の壁面のみをこれが連なる光学部品の光学面と略平行に延在させることにより、ウェルドの発生を防止することが可能である。
【００７７】
なお、上述した実施例では、プラスチック製のメニスカス凸レンズ１１について説明したが、この他に光学面を有するミラーやプリズムなど光学部品全般に適用可能であり、ガラスや金属の成形にも応用することができる。
【００７８】
図１１は、図２の成形金型２１のキャビティの断面図であり、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、寸法Ｄ３を有する凹光学面成形面３５から寸法Ｄ１、Ｄ３を夫々有するフランジ部が連続成形される。この凹光学面成形面３５の曲率の接線角度から延びる線分Ｌ１とフランジ部から延びる線分Ｌ２との間において１５度以下の角度αを成すようにしている。このためにゲート３３を介してキャビティ２４へ至る溶融プラスチック１９の流動状態は、図中の上向きのベクトルを持って凹光学面成形面３５に沿うようにして流動するので、ウェルドの発生を防ぐことが可能となる。
【００７９】
図１２は、レーザービームプリンタ装置等に用いられるトーリックレンズの外観斜視図であって、図示のように寸法Ｄ３を有する凹光学面成形面１５から寸法Ｄ１、Ｄ２を夫々有するフランジ部１２が連続成形されるが、図１１で述べたように凹光学面成形面１５の曲率の接線角度から延びる線分Ｌ１とフランジ部から延びる線分Ｌ２との間において１５度以下の角度αを成すようにしているのでウェルドの発生を効果的に防ぐことが可能となる。
【００８０】
また、図１３（ａ）は、メニスカス凸レンズの外観斜視図であって、図示のように寸法Ｄ２を有する凹光学面成形面１５から寸法Ｄ１、Ｄ３を夫々有するフランジ部１２、１６が連続成形される。そして、フランジ部１２の一部には、図１１で述べたように凹光学面成形面１５の曲率の接線角度から延びる線分Ｌ１とフランジ部から延びる線分Ｌ２との間において１５度以下の角度αを成すようにしたフランジ部の壁面１６が成形されるのでウェルドの発生を効果的に防ぐことが可能となる。
【００８１】
そして、図１３（ｂ）は、メニスカス凸レンズの外観斜視図であって、図示のようにフランジ部を設けずに、図１１で述べたように凹光学面成形面１５の曲率の接線角度から延びる線分Ｌ１とフランジ部から延びる線分Ｌ２との間において１５度以下の角度αを成すようにしたゲート部を成形している。
【００８２】
尚、上記の溶融樹脂材料としては、オレフィン系及びまたはノルボルネン系の光学部品用樹脂材料であって、日本ゼオンからゼオネックスとしてまた三井化学からアペル、そしてＪＳＲからアートンとして商品名がふされて販売されている樹脂材料が使用可能である。また、成形条件としては、射出樹脂温度は２８０℃、金型及び溶融樹脂の温度は１２０℃に設定することで良い結果を得ることができた。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によると、ゲート成形部に近接する光学部の光学面に略沿ってゲート成形部の壁面を延在させたので、ウェルドのない光学性能の優れた光学部品を得ることができる。
【００８４】
同様に、ゲート形成部に連なる接続部の壁面をこの接続部に近接する光学面に沿って延在させたので、ウェルドのない光学性能の優れた光学部品を得ることができる。
【００８５】
また、成形金型のゲートに近接するキャビティの光学面成形面に沿ってゲートの壁面を延在させたので、ウェルドのない光学性能の優れた光学部品を製造し得る成形金型を提供することができる。
【００８６】
同様に、成形金型のゲートと光学部に対応する第１のキャビティとの間に位置する接続部に対応する第２のキャビティの壁面をこの第２のキャビティに近接する光学面成形面に沿って延在させたので、ウェルドのない光学性能の優れた光学部品を製造し得る成形金型を提供することができる。
【００８７】
さらに、ゲート成形部から光学部へ至る成形材料の流動をゲート成形部に近接する光学面に沿って方向付けるようにしたので、ウェルドのない光学性能の優れた光学部品を提供することができる。
【００８８】
同様に、ゲート成形部から接続部を介して光学部へ至る成形材料の流動を、ゲート成形部と光学部との間に位置する接続部に近接する光学面に沿って方向付けるようにしたので、ウェルドのない光学性能の優れた光学部品を製造することができる。
【００８９】
しかも、金型温度を一定に保ったまま成形作業を行った場合でも、光学部品にウェルドが発生しないので、溶融状態のプラスチックを射出する際に金型温度を上げ、その後、成形品を冷却するために金型温度を下げる必要がなくなり、成形サイクルを短くして生産コストを下げることができる。
【００９０】
同様に、溶融状懸のプラスチックを射出する際の射出速度を低下させずに成形作業を行った場合でも、得られる光学部品にウェルドが発生しないので、射出速度を落とす必要がなくなるため、プラスチックの温度低下を防いで粘度の上昇を抑えることにより、成形金型の光学面成形面に対する転写性を良好に保ち、光学性能の優れた光学部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学部品をメニスカス凸レンズに応用した第１実施例の成形品の形状を表す断面図である。
【図２】第１実施例による成形品を成形するための本発明による成形金型の一実施例の構造を表す断面図である。
【図３】図２に示した成形金型のキャビティに対する樹脂の流動過程を表す概念図であり、流入初期の状態を示す。
【図４】図２に示した成形金型に対する樹脂の流動過程を表す概念図であり、図３の場合よりも後の状態を示す。
【図５】本発明による光学部品をメニスカス凸レンズに応用した第２実施例の成形品の形状を表す断面図である。
【図６】本発明による光学部品をメニスカス凸レンズに応用した第３実施例の成形品の形状を表す断面図である。
【図７】本発明による光学部品をメニスカス凸レンズに応用した第４実施例の成形品の形状を妾す断面図である。
【図８】本発明による光学部品をメニスカス凸レンズに応用した第５実施例の成形品の形状を表す断面図である。
【図９】本発明による光学部品をメニスカス凸レンズに応用した第６実施例の成形品の形状を表す断面図である。
【図１０】本発明による光学部品をメニスカス凸レンズに応用した第７実施例の成形品の形状を表す断面図である。
【図１１】図３の樹脂の流動過程を表す断面図であり、流入初期の状態を示す。
【図１２】トーリックレンズの外観斜視図である。
【図１３】メニスカス凸レンズの外観斜視図であって、（ａ）はフランジ付き（ｂ）はフランジ無しの場合を図示している。
【図１４】メニスカス凸レンズを成形するための従来の成形金型の一例の構造を表す断面図である。
【図１５】図１４に示した成形金型によって成形される従来の成形品の形状を表す断面図である。
【図１６】図１４に示した成形金型のキャビティに対する樹脂の流動過程を表す概念図であり、流入初期の状態を示す。
【図１７】図１４に示した成形金型に対する樹脂の流動過程を表す概念図であり、図１６の場合よりも後の状態を示す。
【符号の説明】
１１  メニスカス凸レンズ
１２  フランジ
１３  成形品
１４  ゲート成形部
１５  凹光学面
１６  フランジの端面
１７  ランナー成形部
１８  スプルー成形部
１９  溶融プラスチック
２１  成形金型
２２  固定側取り付け板
２３  固定側型板
２４  キャビティ
２５  可動側型板
２６  圧力受け板
２７  スペーサブロック
２８  可動側取り付け板
２９  エジェクタプレート
３０  エジェクタピン
３１  第２のキャビティ
３２  スプルー
３３  ゲート
３４  フランジ成形面
３５  凹光学面成形面
３６  ランナー
３７  凸光学面成形面
４１  凸光学面
４２  フランジの端面
４３、４４  ゲート成形部の壁面
４５  ランナー成形部の壁面
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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