(57)【要約】【課題】持ち運びやすく、位置決めが容易な樹脂レンズ、樹脂レンズの成形金型、樹脂レンズの成形装置及び樹脂レンズの成形方法を提供する。【解決手段】複数の成形層を積層成形されてなり、厚さ方向Ｘの一方の面２０が曲面状に突出し、他方の面３０が平面状の樹脂レンズ１０であって、他方の面３０の縁３２の一部乃至その周辺から厚さ方向Ｘに突出する突出部３３を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成形層を積層成形されてなり、厚さ方向の一方の面が曲面状に突出し、他方の面が平面状の樹脂レンズであって、
前記他方の面の縁の一部乃至その周辺から厚さ方向に突出する突出部を有することを特徴とする樹脂レンズ。
【請求項２】
第１金型と第２金型とを閉塞し形成されたキャビティに溶融樹脂を注入して前記第１金型側から順に成形層を積層成形して請求項１に記載の樹脂レンズを得る樹脂レンズ成形用金型であって、
前記第１金型が、前記樹脂レンズにおける一方の面の曲面状に対応する凹状の金型であり、
前記第２金型が、前記樹脂レンズにおける他方の面の平面状に対応する平面を有する最終入れ子と、積層する各成形層の凹面形状に対応する凸状部を有する１つまたは複数の入れ子と、これら入れ子を都度収容して前記第１金型に対向する金型を構成する入れ子収容部と、からなり、
前記最終入れ子に、前記平面の縁の一部乃至その周辺から深さ方向に陥没する前記突出部に対応する形状の凹部を有することを特徴とする樹脂レンズの成形金型。
【請求項３】
前記最終入れ子及び１つまたは複数の入れ子の内、少なくとも一つにおける前記キャビティに面する面乃至その近傍に、熱伝導率制御手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂レンズの成形金型。
【請求項４】
前記最終入れ子、及び、前記第２金型が複数の入れ子を有する場合には前記成形層のうち２層目以降を成形するための入れ子、における前記キャビティに面する面乃至その近傍に、前記熱伝導率制御手段が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の樹脂レンズの成形金型。
【請求項５】
前記第２金型が、複数の入れ子を有し、
前記複数の入れ子により形成される成形層のうち最後の層以外を成形する入れ子における前記第１金型に対向する面に、完成した際の樹脂レンズにおける前記突出部となる位置を通り、当該入れ子の前記凸状部に連なる凸条が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂レンズの成形金型。
【請求項６】
前記第１金型と前記最終入れ子とを閉塞した際に形成されるキャビティが、完成した際の樹脂レンズにおける外周の全周まで達するものであり、
前記複数の入れ子により形成される成形層のうち２層目以降を成形する入れ子における前記第１金型に対向する面に、当該成形層の前に成形された成形層に形成された前記凸条に対応する凹溝よりなるランナ流路に連通するランナ流路用ゲート最終入れ子と、  前記最終入れ子における前記第１金型に対向する面の、完成した際の樹脂レンズにおける前記突出部に対応する形状の凹状であって、前記キャビティに連通する最終成形層用ゲートと、
を有することを特徴とする請求項５に記載の樹脂レンズの成形金型。
【請求項７】
請求項６に記載の樹脂レンズ成形金型と、
前記ゲートを介して前記キャビティに前記溶融樹脂を注入する樹脂注入部と、
前記第２金型を前記第１金型に対して移動させて突き合わせ、前記成形層を順次成形して積層する金型可動部と、
からなることを特徴とする樹脂レンズの成形装置。
【請求項８】
請求項２〜６に記載の成形金型を用い、前記第１金型と前記第２金型とを閉塞して形成されるキャビティに溶融樹脂を注入して成形層を形成する成形層形成工程を複数回繰り返すことで樹脂レンズを成形する樹脂レンズの成形方法であって、
前記第２金型として、前記１つまたは複数の入れ子の内、最初に成形する第１成形層の凹面形状に対応する凸状部を有する第１の入れ子を前記入れ子収容部に収容したものを用い、当該第２金型と前記第１金型とを閉塞して前記第１成形層を形成する第１成形層形成工程と、
前記第２金型として、前記最終入れ子を前記入れ子収容部に収容したものを用い、当該第２金型と前記第１金型とを閉塞して前記第最終成形層を形成する最終成形層形成工程と、
をこの順で含むことを特徴とする樹脂レンズの成形方法。
【請求項９】
前記入れ子をｎ個（ｎは２以上の整数）有し、
前記第１成形層形成工程と前記最終成形層形成工程との間に、前記第２金型として、前記複数の入れ子の内、ｎ番目に成形する第ｎ成形層の凹面形状に対応する凸状部を有する第ｎの入れ子を前記入れ子収容部に収容したものを用い、当該第２金型と前記第１金型とを閉塞して前記第ｎ成形層を形成する第ｎ成形層形成工程を、ｎの数が小さい順にｎ−１回繰り返すことを特徴とする請求項８に記載の樹脂レンズの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂レンズ、樹脂レンズの成形金型、樹脂レンズの成形装置及び樹脂レンズの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省電力で高寿命であるＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として使用する車載用ヘッドランプが増えつつある。このようなＬＥＤを光源とする車載用ヘッドランプ等の車両用灯具には、レンズと、該レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダに保持されたリフレクタと、前記レンズホルダが取り付けられるヒートシンクと、該ヒートシンク上に装着されたＬＥＤ光源を含んで構成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このような車載用ヘッドランプのレンズのレンズホルダへの取付方法に関して、特許文献２には、樹脂製のレンズ（樹脂レンズ）をレンズホルダ（シェード）に接着又はレーザー溶着によって取着する方法が開示されている。このような樹脂レンズをレンズホルダに取り付ける際には、樹脂レンズの上下左右方向の取り付け方向が決められている場合があり、その場合、樹脂レンズをレンズホルダに対して位置決めして取り付ける必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載されているような樹脂レンズは、肉眼によって上下左右方向を確認することが困難な場合が多く、位置決めのために、成形後に樹脂レンズに切り欠きなどを設けることで位置決めの目印とする場合がある。しかし、切り欠き等を設ける工程が追加されることでコストアップに繋がるおそれがある。また、樹脂レンズを持ち運び、レンズホルダに取り付ける際に、樹脂レンズのレンズ面に触れることで、レンズ面を汚したり、傷をつける恐れがある。そのため、極力レンズ面に触れないように注意を払って持ち運ぶことが好ましい。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、持ち運びやすく、位置決めが容易な樹脂レンズ、樹脂レンズの成形金型、樹脂レンズの成形装置及び樹脂レンズの成形方法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】
【０００６】
上述した課題を解決するために本発明は、複数の成形層を積層成形されてなり、厚さ方向の一方の面が曲面状に突出し、他方の面が平面状の樹脂レンズであって、前記他方の面の縁の一部乃至その周辺から厚さ方向に突出する突出部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の樹脂レンズによれば、複数の成形層を積層成形されてなり、厚さ方向の一方の面が曲面状に突出し、他方の面が平面状の樹脂レンズであって、他方の面の縁の一部乃至その周辺から厚さ方向に突出する突出部を有するため、持ち運びやすく、位置決めが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る樹脂レンズを示す模式図である。
【図２】図１に示す樹脂レンズの断面を模式的に示す図である。
【図３】上記樹脂レンズの成形金型の第１金型を示す図である。
【図４】最終入れ子を備える第２金型を示す図である。
【図５】第１入れ子を備える第２金型を示す図である。
【図６】第２入れ子を備える第２金型を示す図である。
【図７】上記第１金型及び上記第２金型の断面図である。
【図８】上記第１金型及び第２金型を用いて各成形層を順次成形するレンズの成形過程を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る樹脂レンズの成形装置を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る樹脂レンズの成形装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る樹脂レンズの一実施形態について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る樹脂レンズ１０を示す模式図であり、図２は、図１に示す樹脂レンズ１０の断面を模式的に示す図である。なお、成形後の実際の樹脂レンズ１０においては、各成形層を判別することはできない。
【００１０】
樹脂レンズ１０は、第１成形層１１、第２成形層１２及び第３成形層１３の、計３層の成形層が積層成形されてなり（図２）、厚さ方向一方の面２０が曲面状に突出し、他方の面３０が平面状に形成されている。ここで、「厚さ方向」とは、成形層が積層される方向であり、図１及び図２において矢印Ｘで示される方向である。
【００１１】
樹脂レンズ１０は、他方の面３０を形成する略円盤状に形成された平面部３１と、平面部３１の他方の面３０とは反対側の面から突出し、一方の面２０を形成する曲面状に突出する厚肉部２１と、を備える。
【００１２】
厚肉部２１は、第１成形層１１と、第２成形層１２と、第３成形層１３と、が積層することにより曲面状に突出した球欠状に形成されている。
【００１３】
他方の面３０には、縁３２の一部及びその周辺から厚さ方向Ｘに突出する突出部３３が形成されている。本実施形態の樹脂レンズ１０は、突出部３３を有することで、位置決めが容易となる。また、樹脂レンズ１０は、突出部３３を持って持ち運ぶことができる。
【００１４】
樹脂レンズ１０の用途は特に限定されることはないが、樹脂レンズ１０は、例えば、車載用ヘッドランプ用レンズとして好適に使用することができる。
【００１５】
ところで、近年、車載用ヘッドランプの光源方式はＬＥＤ化が進み、将来的にはレーザー方式への展開が見込まれている。それに伴い車載用ヘッドランプ用レンズにおいても高い配光制御性が求められ、形状の高精度化が求められている。
【００１６】
このようなヘッドランプ用レンズは、従来のガラスから樹脂へと材料の代替が進んでおり、大量生産に適した射出成形法を用いて成形されるのが一般的である。射出成形法は、加熱した溶融状態の樹脂材料（以下、溶融樹脂と称する。）を、温度制御手段により、一定温度に保たれた金型のキャビティ内に射出充填し、冷却硬化させた後、金型から取り出してレンズを得る方法である。この金型の形状を、樹脂レンズ１０の外径に対応するキャビティを形成する形状とすることで、本実施形態のヘッドランプ用レンズを得ることができる。レンズ用の樹脂としては、アクリル系樹脂、ポリシクロヘキシルメタクリレート系樹脂（ＰＣＨＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、脂環式アクリル樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂等が用いられており、本実施形態においてもこれらを用いることができる。
【００１７】
レンズ用の樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹脂、ポリシクロヘキシルメタクリレート系樹脂（ＰＣＨＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリトリシクロデシルメタクリレート系樹脂（例えば、商品名「オプトレッツＯＺ−１０００」、「オプトレッツＯＺ−１１００」（以上、日立化成））等の脂環式アクリル樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂（例えば、商品名「ＡＰＯ」（三井石油化学）、「ＺＥＯＮＥＸ」（日本ゼオン）、「ＡＲＴＯＮ」（日本合成ゴム））等の脂環式ポリオレフィン樹脂等が用いられており、本実施形態においてもこれらを用いることができる。
【００１８】
本実施形態の如き車載用ヘッドランプ用レンズは、その集光特性上、樹脂レンズ１０のような厚肉レンズとなる。そのような厚肉の樹脂レンズを射出成形方法により一層で成形する場合、最大肉厚部分に発生するヒケによる光学特性への影響を少なくするため、長時間の冷却時間が必要とされていた。この問題を解決して成形時間を短縮する方法として、多層成形する方法が提案されている（特許文献３（特開２００１−１９１３６５号公報）及び特許文献４（特許第４２４１６９０号）参照）。このような多層成形方法においては、第１成形層の成形後に、入れ子の形状を順次変化させ、第１成形層に重ねて成形することにより最終肉厚に達するよう積層成形する。このとき、最終の成形層を形成する際の入れ子（最終入れ子）の形状を、レンズ１０における他方の面（平面）３０の縁３２の一部及びその周辺から厚さ方向Xに突出する突出部３３に対応して深さ方向に陥没する形状の凹部を有する形状の物とすればよい。
【００１９】
しかしながら、上記多層成形方法においては、２層目（第２成形層）以降の成形において、一方の面は、成形品が形成された樹脂面（第１成形層）に接するのに対して、他方の面は、金型（入れ子）が露出された金属面に接することとなり、２層目における両面の熱伝導率が著しく異なる偏冷却成形となる。その結果、樹脂内部に温度や圧力の偏在化が起こり、内部歪み（光学歪み）が大きくなり、形状精度も低下するという問題があった。
【００２０】
以下、本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形に適した本実施形態の成形金型、成形装置６及び成形方法について説明する。本実施形態の成形金型、成形装置６及び成形方法は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、光学歪が少なく、且つ形状精度の優れた樹脂レンズ１０の提供を可能とするものである。
【００２１】
まず、実施形態の成形金型について図３から図８を用いて説明する。図３は、樹脂レンズ１０を成形するための第１金型４を示す図であり、図４から図６は、各入れ子を備える第２金型５を示す図であり、図７は、第１金型４及び第２金型５の断面図であり、図８は、第１金型４と第２金型５とを用いて各成形層を順次成形するレンズの成形過程を示す図である。
【００２２】
本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形金型は、第２金型５の入れ子を順次取り換えつつ、第１金型４と第２金型５とを対向させて閉塞し形成されたキャビティ４１（図７）に溶融樹脂を注入して第１金型４側から順に成形層（第１成形層１１、第２成形層１２及び第３成形層１３）を積層成形して樹脂レンズ１０を得るものである。
【００２３】
第１金型４は、例えば金属により形成された略円筒形の金型であり、樹脂レンズ１０（第１成形層１１）の一方の面２０を成形する。第１金型４の、第２金型５と対向する面の中央部には、一方の面２０の曲面状に対応する、凹状に形成された厚肉成形部４１が形成されている。
【００２４】
第２金型５は、例えば鉄などの金属により形成され、樹脂レンズ１０の他方の面３０の平面状に対応する平面５５ａを有する最終入れ子５１（図４）と、積層する各成形層の凹面形状に対応する凸状部を有する第１入れ子５２及び第２入れ子５３（図５）と、これら入れ子を都度収容して第１金型４に対向する金型を構成する入れ子収容部５４と、から構成されている。
【００２５】
入れ子収容部５４は、最終入れ子５１、第１入れ子５２及び第２入れ子５３を順次収容し得る収容凹部（不図示）を有し、当該収容凹部とは反対側の底面が後述する樹脂レンズ１０の成形装置６（６Ａ、６Ｂ）の金型可動部６１（６１Ａ、６１Ｂ）に取り付けられる。
【００２６】
次に、本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形金型を用いた、本実施形態の樹脂レンズの成形方法について、以下に説明する。
【００２７】
（第１成形層形成工程）
図７（ａ）に示すように第１入れ子５２を用いて、第１成形層１１を成形する。なお、図７（ａ）は、第１成形層１１を成形後に第１金型４と第２金型５との閉塞を解いて、両者を離間させた状態を示す断面図である。第１入れ子５２は、第１金型４に対向する面５２ａに、第１成形層１１の凹面形状に形成された凹面形状部１１ａに対応する凸状部５２ｂと、樹脂レンズ１０における突出部３３となる位置を通り、凸状部５２ｂに連なる凸条５２ｃと、第１金型４と閉塞し形成されたキャビティ（図７（ａ）において、第１金型４と第２金型５とを閉塞させた際の第１成形層１１が存在する領域）に溶融樹脂を注入するためのゲート５２ｄと、を有するように形成されている。
【００２８】
凸状部５２ｂは、球欠状で、面５２ａの略中央部に形成されている。凸条５２ｃは、凸状部５２ｂの端部から面５２ａの縁の手前まで、径方向に延びて形成されており、第１成形層１１にランナ流路１１ｂを形成する。ゲート５２ｄは、後述する樹脂レンズ１０の成形装置６（６Ａ、６Ｂ）の樹脂注入部６２（６２Ａ−１、６２Ａ−２、６２Ａ−３、６２Ｂ）から注入される溶融樹脂の注入口であり、面５２ａの縁近傍の一部を切り欠いて形成されている。第１入れ子５２を用いて第１成形層１１を成形した後の図７（ａ）に示す状態の第１成形層１１を図８（ａ）に示す。図８（ａ）に示されるように、ゲート５２ｄは、第１成形層１１における一方の面２０と反対側の面の縁の一部及びその周辺に、厚さ方向Ｘに突出し、径方向の外側に延びるゲート対応部１１ｃを形成する。
【００２９】
（第２成形層形成工程）
図７（ｂ）に示すように、第２入れ子５３を用いて、第２成形層１２を成形する。なお、図７（ｂ）は、第２成形層１２を成形後に第１金型４と第２金型５との閉塞を解いて、両者を離間させた状態を示す断面図である。第２入れ子５３は、第１成形層１１に対向する略円形の面５３ａに、第２成形層１２の凹面形状に形成された凹面形状部１２ａに対応する凸状部５３ｂと、成形された第１成形層１１を残したまま第１金型４と閉塞し形成されたキャビティ（図７（ｂ）において、第１金型４と第２金型５とを閉塞させた際の第２成形層１２が存在する領域）に溶融樹脂を注入するためのランナ流路用ゲート５３ｃと、閉塞する際に第１成形層１１に形成されたゲート対応部１１ｃが収容される逃がし部５３ｄと、を有するように形成されている。
【００３０】
凸状部５３ｂは、球欠状で、面５３ａの略中央部に形成され、凸状部５２ｂより突出の高さが低くなるように形成されている。ランナ流路用ゲート５３ｃは、後述する樹脂レンズ１０の成形装置６（６Ａ、６Ｂ）の樹脂注入部６２（６２Ａ、６２Ｂ）から注入される溶融樹脂の注入口であり、面５３ａの縁近傍の一部を切り欠いて形成されている。また、ランナ流路用ゲート５３ｃは、第１成形層１１に形成された凹溝よりなるランナ流路１１ｂに連通する位置に配される。
【００３１】
第２入れ子５３を用いて第２成形層１２を成形した後の図７（ｂ）に示す状態の第１成形層１１及び第２成形層１２の積層体を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示されるように、ランナ流路用ゲート５３ｃは、第１成形層１１と反対側の面の縁の一部及びその周辺に、厚さ方向Ｘに突出し、径方向の外側に延びるゲート対応部１２ｂを形成する。また、逃がし部５３ｄは、面５３ａの縁近傍の一部を切り欠いて形成されている。逃がし部５３ｄにより、第１成形層１１が厚さ方向Ｘに突出したゲート対応部１１ｃを備えていても、第２入れ子５３と第１金型４とを閉塞することが可能となる。
【００３２】
（最終成形層形成工程）
図７（ｃ）に示すように、最終入れ子５１を用いて、第３成形層１３を成形する。最終入れ子５１は、第２成形層１２に対向し、樹脂レンズ１０の他方の面３０の平面状に対応する平面５５ａと、平面５５ａの縁の一部及びその周辺から深さ方向Ｙ（最終入れ子５１の長さ方向、図４における矢印Ｙ）に陥没する突出部３３に対応する形状の凹部５５ｂと、を有している。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）において、矢印Ｄの方向から見た図である。第１金型４と最終入れ子５１を備えた第２金型５とを閉塞した際に形成されるキャビティ（図７（ｃ）において、第１金型４と第２金型５とを閉塞させた際の第３成形層１３が存在する領域）は、完成した際の樹脂レンズ１０の外周の全周まで達する状態になっている。最終成形層用ゲートとしての凹部５５ｂは、キャビティ４１に連通し、当該凹部５５ｂを介して溶融樹脂が注入される。凹部５５ｂは、ゲート対応部１１ｃ及びゲート対応部１２を覆って形成されている。
【００３３】
最終入れ子５１を用いて第３成形層１２を成形した後の図７（ｃ）に示す状態の第１成形層１１、第２成形層１２及び第３成形層１３の積層体を図８（ｃ）に示す。ただし、図８（ｃ）において、第３成形層１３に隠れた層構成について、破線で示している。図８（ｃ）に示されるように、本工程を経て、最終的な樹脂レンズ１０の外観が完成する。
【００３４】
ところで、本実施形態においては、図７に示すように、最終入れ子５１及び第２入れ子５３は、その表面乃至近傍に熱伝導率制御手段５６を備えている。図７は、第１金型４とキャビティを形成する、第１入れ子５２（図７（ａ））と、最終入れ子５１（図７（ｂ））と、最終入れ子５１（図７（ｃ））と、を示している。なお、図７において熱伝導率制御手段５６は、表面を覆う皮膜状に形成されているが、これに限定されることはなく、例えば、図７（ｄ）に示すように凸状部５３ｂを含む第２入れ子５３の面５３ａの近傍を熱伝導率制御手段５６で構成してもよい（図５参照。但し、凸状部５３ｂ全体ではなくその表面近傍のみでも構わない。）。また、その他の例として第２入れ子５３を用いて説明すると、図７（ｅ）に示すように、面５３ａの表面近傍を中空状態にすることで、熱伝導率制御手段５６としてもよい。
【００３５】
図７（ｅ）の中空のものを除き、熱伝導率制御手段５６としては、低熱伝導率材料や断熱材料を用いることができ、例えば、フッ素樹脂やセラミック等を挙げることができるが、熱の伝導を制御することができればこれらに限定されることはない。樹脂レンズ１０の肉厚や形状及び使用する樹脂によって、使用する熱伝導率制御手段５６の形状や材質を適宜変更することで、樹脂における温度分布を低減し、内部歪みが小さく、形状精度の良好な樹脂レンズ１０を得ることができる。
【００３６】
また、熱伝導率制御手段５６の熱伝導率は、樹脂レンズ１０を成形する際に用いられる樹脂と同程度の熱伝導率に設定されることが好ましい。それにより、キャビティ４１に注入した樹脂における温度分布を低減し、内部歪みが小さく、形状精度も良好な樹脂レンズ１０を得ることができる。例えば、樹脂としてポリメタクリル酸メチル樹脂（Polymethyl methacrylate、以下「ＰＭＭＡ」と称する。）を用いる場合には、ＰＭＭＡの熱伝導率が約０．１６ｗ／（ｍ・℃）であることから、熱伝導率制御手段５６として熱伝導率が０．１６ｗ／（ｍ・℃）に近いものを選択することが好ましい。
【００３７】
また、樹脂としてポリカーボネート樹脂（polycarbonate、以下ＰＣと称する。）を用いる場合には、ＰＣの熱伝導率が約０．２５ｗ／（ｍ・℃）であることから、熱伝導率制御手段５６として熱伝導率が０．２５ｗ／（ｍ・℃）に近いものを選択することが好ましい。さらに、樹脂として、シクロオレフィンポリマー樹脂（以下ＣＯＰ樹脂と称する。）を用いる場合には、ＣＯＰ樹脂の熱伝導率が０．２ｗ／（ｍ・℃）であることから、熱伝導率制御手段５６として熱伝導率が０．２ｗ／（ｍ・℃）に近いものを選択することが好ましい。
【００３８】
第１金型４及び第２金型５を用いて成形された各成形層について、図８を用いて説明する。図８のうち、（ａ）は第１成形層１１を、（ｂ）は第１成形層１１及び第１成形層１１に積層された第２成形層１２を、（ｃ）は第１成形層１１及び第２成形層１２に積層された第３成形層１３を示したものである。
【００３９】
第１成形層１１は、第１金型４と第１入れ子５２を備えた第２金型５とを対向させて閉塞したキャビティに樹脂が充填されることで成形される。第１金型４により形成された側には、一方の面２０が形成され、第１入れ子５２により形成された側には、凹面形状部１１ａと、次工程で用いるランナ流路１１ｂと、ゲート対応部１１ｃと、が形成されている。
【００４０】
第２成形層１２は、第１成形層１１における第１金型４とは反対側の面（凹面形状部１１ａと、ランナ流路１１ｂと、ゲート対応部１１ｃと、が形成された面）と第２入れ子５３との間に形成されるキャビティに樹脂が充填されることで成形される。第２入れ子５３により形成された面には、凹面形状部１２ａと、ゲート対応部１２ｂと、が形成されている。ゲート対応部１２ｂは、前工程で形成されたランナ流路１１ｂに対応する部分と連なって形成されている。第１成形層１１及び第２成形層１２が成形された状態において、ゲート対応部１１ｃとゲート対応部１２ｂとは、成形された樹脂レンズ１０の縁３２において近接する位置に形成されている。
【００４１】
第３成形層１３は、第２成形層１２の第１成形層１１とは反対側の面（凹面形状部１２ａと、ゲート対応部１２ｂと、が形成された面）及び第１成形層１１の一部（円環状のエッジ部）と、最終入れ子５１との間に形成されるキャビティに樹脂が充填されることで成形される。最終入れ子５１により、成形された平面部３１は、厚肉部２１の縁より径方向に突出したフランジ部分を有するように構成され、平面部３１には、ゲート対応部１１ｃ及びゲート対応部１２ｂのうち縁３２寄りの部分（上面視レンズ外周の円内）を覆って形成された突出部３３が形成されている。
【００４２】
突出部３３は、ゲート対応部１１ｃ及びゲート対応部１２ｂを覆って、ゲート対応部１１ｃ及びゲート対応部１２ｂより、より厚さ方向Ｘに突出して形成されている。第１成形層１１、第２成形層１２及び第３成形層１３が成形された状態において、ゲート対応部１１ｃ及びゲート対応部１２ｂは、突出部３３から、樹脂レンズ１０の径方向外方に突出するように残っている。これらゲート対応部１１ｃ及びゲート対応部１２ｂの上面視レンズ外周の円の外側を切断して切り離すことで、樹脂レンズ１０の成形が完成する。
【００４３】
上述した、本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形金型は、第２入れ子５３及び最終入れ子５１が熱伝導率制御手段５６を備えているため、第２成形層１２及び第３成形層１３のこれらの層をそれぞれ成形する際に、層の両側での温度差を少なく調整することができ、両面からの冷却を均一に近付けることができる。そのため、第２成形層１２内部に温度や圧力の偏在化が起こりにくく、内部歪み（光学歪み）が小さい樹脂レンズ１０を得ることができる。また、各成形層を積層して成形品とするので、ヒケが生じ難く、形状精度が良好な樹脂レンズ１０を成形することができる。
【００４４】
また、本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形金型は、最終入れ子５１が凹部５５ｂを有することで、樹脂レンズ１０の他方の面３０に突出部３３を形成することができる。これにより、樹脂レンズ１０を持ち運び及び取り付けがしやすく、位置決めが容易な構成とすることができる。さらに、最終的に突出部３３が、ゲート対応部１１ｃ及びゲート対応部１２ｂを覆って構成されるため、ゲート５２ｄ及びランナ流路用ゲート５３ｃの断面積を大きく形成することができ、良好な溶融樹脂の流入を確保することができるとともに、ゲート５２ｄ及びランナ流路用ゲート５３ｃ近傍への残留応力の集中を防止し、内部歪み（光学歪み）が小さく、形状精度が良好な樹脂レンズ１０を得ることができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形金型は、第１入れ子５２が、完成した際の樹脂レンズにおける突出部３３となる位置を通り、凸状部５２ｂに連なる凸条５２ｃと、第１金型４と閉塞し形成されたキャビティに溶融樹脂を注入するためのゲート５２ｄと、を有するように形成されている。さらに、第２入れ子５３が、第２成形層１２の凹面形状に形成された凹面形状部１２ａに対応する凸状部５３ｂと、第１金型４、及び、第１成形層１１を備えた第２金型、を閉塞し形成されたキャビティに溶融樹脂を注入するためのランナ流路用ゲート５３ｃと、第１成形層１１に対向した際に第１成形層１１に形成されたゲート対応部１１ｃが収容される逃がし部５３ｄと、を有するように形成されている。
【００４６】
このような構成により、順次入れ子収容部５４に収容される入れ子を交換して射出成型により成形層を重ねていくだけで、樹脂レンズ１０を成形することが可能となる。そのため、成形を容易とすることができる。
【００４７】
また、先に成形された成形層が断熱効果を発揮することで後に成形される成形層は、先に成形された成形層と接する面と、後に成形される層を成形する入れ子が接する面との熱伝導の差が拡大するところ、本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形金型は、入れ子における凸状部（凸状部５２ｂ、凸状部５３ｂ）が、徐々に薄肉化するよう形成されている。そのため、熱伝導のバランスの取れた冷却が可能となるとともに、凸状部が薄肉になる分、冷却時間も短くなり、成形時間を短縮することができ、効率よく樹脂レンズ１０を成形することが可能となる。
【００４８】
次に、図９及び図１０を用いて、本発明に係る樹脂レンズ１０の成形装置６の一実施形態である、成形装置６Ａ、成形装置６Ｂ及びこれらを用いた樹脂レンズ１０の成形方法について説明する。
【００４９】
まず、図９記載の成形装置６Ａを用いて説明する。樹脂レンズ１０の成形装置６Ａは、第１金型４（図９において図示せず）と、複数の第２金型５Ａを収容し、当該複数の第２金型５Ａを第１金型４に対して移動させて突き合わせ、第１成形層１１、第２成形層１２及び第３成形層１３を順次成形して積層する金型可動部６１Ａと、第１金型４及び第２金型５Ａの間に形成されるキャビティに溶融樹脂を注入する樹脂注入部６２Ａと、を備えている。
【００５０】
図９は、金型可動部６１Ａにおける第２金型５Ａの配置及び移動を示した図である。図９に示す金型可動部６１Ａは、上から順に、それぞれ入れ子収容部５４に収容された最終入れ子５１、第２入れ子５３及び第１入れ子５２を垂直方向に一列に並べて備えている。第１金型４は、中間の位置（図９（ａ）における第１入れ子５２の位置）の紙面方向手前側に固定されている。図９において矢印は、金型可動部６１Ａの動きを示している。
【００５１】
成形装置６Ａは、入れ子収容部５４に最終入れ子５１、第１入れ子５２及び第２入れ子５３がそれぞれ収容された第２金型５Ａを、上下方向に移動可能に備え、固定された第１金型４に対して、これら複数の第２金型５Ａを順次移動させて、第１金型４と第２金型５Ａとを閉塞させる（図７（ａ）参照）。そして、成形装置６Ａは、第１金型４と第２金型５とを閉塞して形成されるキャビティに溶融樹脂を注入して成形層を形成する成形層形成工程を複数回行うことで樹脂レンズ１０を成形するように構成されている。
【００５２】
図９（ａ）は、第１金型４と第１入れ子５２を備えた第２金型５Ａとを閉塞させる際の金型可動部６１Ａの位置関係を示す。この時、成形装置６Ａにおいて、樹脂注入部６２Ａ−１から第１入れ子５２のゲート５２ｄを介して、第１金型４と第１入れ子５２との間に形成されたキャビティに溶融樹脂が注入される。注入された樹脂は、時間の経過とともに冷えて固まっていく。この際、第１成形層１１を挟む第１金型４及び第１入れ子５２は、ともに金属によって形成されており、共に熱伝導率が等しいため溶融樹脂の冷却に伴う偏冷却が生じ難く、第１成形層１１が成形される（第１成形層形成工程）。
【００５３】
溶融樹脂が固まり第１成形層１１が第１金型４の厚肉成形部４１に成形されると、金型可動部６１Ａは、第１入れ子５２を備える第２金型５Ａを、第１金型４との対面方向後方に移動させ、その後図面上の下方に移動させる。これにより、第１金型４と対向して、第２入れ子５３を備える第２金型５Ａが位置する状態になる。その後、金型可動部６１は、第１金型４と当該第２入れ子５３を備えた第２金型５Ａとを閉塞させる（図７（ｂ）参照）。この時、第２入れ子５３は、ランナ流路用ゲート５３ｃが、第１成形層１１のランナ流路１１ｂに連通する位置に、且つ、第１成形層１１のゲート対応部１１ｃが、第２入れ子５３の逃がし部５３ｄに収容される位置に配された状態になる。
【００５４】
成形装置６Ａにおいて、第１金型４と第２入れ子５３を備える第２金型５Ａとを閉塞させると、樹脂注入部６２Ａ−２から第２入れ子５３のランナ流路用ゲート５３ｃを介して、第１金型４（第１成形層１１）と第２入れ子５３との間に形成されたキャビティに溶融樹脂が注入される。注入された樹脂は、ランナ流路１１ｂを通り、凸状部５３ｂまで浸入していき、一方の面には樹脂で成形された第１成形層１１が、他方の面には第２入れ子５３が配されたキャビティ内で冷却されて硬化される（第２成形層形成工程）。この時、第２入れ子５３の表面には熱伝導率制御手段５６が備えられているため、金属よりも熱伝導率が小さく、第１成形層１１側と第２入れ子５３側との温度差が小さくなる。これにより、第２成形層１２の両面からの冷却を均一に近付けることができる。そのため、第２成形層１２内部に温度や圧力の偏在化が起こりにくく、内部歪み（光学歪み）が小さい樹脂レンズ１０を得ることができる。また、各成形層を積層して成形品とするので、ヒケが生じ難く、形状精度が良好な樹脂レンズ１０を成形することができる。
【００５５】
溶融樹脂が固まり、第２成形層１２が第１成形層１１上に積層されて成形されると、金型可動部６１Ａは、第２入れ子５３を備える第２金型５Ａを、第１金型４との対面方向後方に移動させ、その後図面上の下方に移動させる。これにより、第１金型４と対向して、最終入れ子５１を備える第２金型５Ａが位置する状態になる。その後、金型可動部６１は、第１金型４と当該最終入れ子５１を備えた第２金型５Ａとを閉塞させる（図７（ｃ））。この時、最終入れ子５１は、凹部５５ｂが、第１成形層１１のゲート対応部１１ｃ及び第２成形層１２のゲート対応部１２ｂに対応する位置に配されている。
【００５６】
成形装置６Ａにおいて、第１金型４と最終入れ子５１を備える第２金型５Ａとを閉塞させると、樹脂注入部６２Ａ−３から凹部５５ｂを介して、第１金型４（第２成形層１２）と最終入れ子５１との間に形成されたキャビティに溶融樹脂が注入される。注入された樹脂は、一方の面には樹脂で成形された第２成形層１２が、他方の面には最終入れ子５１が配されたキャビティ内で冷却されて硬化される（最終成形層形成工程）。この時、最終入れ子５１の表面には熱伝導率制御手段５６が備えられているため、金属よりも熱伝導率が小さく、第２成形層１２側と最終入れ子５１側との温度差が小さくなる。これにより、第３成形層１３の両面からの冷却を均一に近付けることができる。そのため、第３成形層１３内部に温度や圧力の偏在化が起こりにくく、内部歪み（光学歪み）が小さい樹脂レンズ１０を得ることができる。また、各成形層を積層して成形品とするので、ヒケが生じ難く、形状精度が良好な樹脂レンズ１０を成形することができる。
【００５７】
溶融樹脂が固まり、第３成形層１３が第２成形層１２上に積層されて成形されると、金型可動部６１Ａは、最終入れ子５１を備える第２金型５Ａを、第１金型４との対面方向後方に移動させる。成形品を第２金型５Ａから取り外し、成形品に残るゲート対応部１１ｃ及びゲート対応部１２ｂを切断して取り外すことにより、樹脂レンズ１０が得られる。
【００５８】
次に、図１０に記載の成形装置６Ｂを用いて説明する。樹脂レンズ１０の成形装置６Ｂは、複数の第１金型４Ｂを収容する第１金型収容部６３Ｂと、複数の第２金型５Ｂを収容し、当該複数の第２金型５Ｂを第１金型４Ａに対して移動させて突き合わせ、第１成形層１１、第２成形層１２及び第３成形層１３を順次成形して積層する金型可動部６１Ｂと、第１金型４Ｂ及び第２金型５Ｂの間に形成されるキャビティに溶融樹脂を注入する樹脂注入部６２Ｂと、を備えている。なお、成形装置６Ａと重複する説明は省き、異なる点についてのみ説明する。
【００５９】
図１０（ａ）は、第１金型収容部６３Ｂを示した図であり、図１０（ｂ）は、金型可動部６１Ｂを備える第２金型収容部６４Ｂを示した図である。第１金型収容部６３Ｂには、２つの第１金型４Ｂが形成されており、成形装置６Ｂにおいて固定されている。金型可動部６１Ｂは、中心部Ｃを中心として回転可能に設けられた円盤状のテーブルである。金型可動部６１Ｂは、中心部Ｃを中心として円形に等間隔で第２金型５Ｂが６個配されている。これら第２金型５Ｂは、入れ子収容部５４に第１入れ子５２、第２入れ子５３及び最終入れ子５１がそれぞれ収容されたものが周方向に時計回り（右回り）の順で並べられ、それがもう一組繰り返されて、計６個円形配置されている。具体的には、金型可動部６１Ｂは、中心部Ｃを中心とする回転対称に、それぞれの入れ子を備える第２金型５Ｂを備え、第１金型収容部６３Ｂと対向配置されている。２つの第１金型４Ｂに対向する位置には、同じ種類の入れ子を有する第２金型５Ｂが対向配置される構成となっている。
【００６０】
成形装置６Ｂは、入れ子の移動の方法が成形装置６Ａと異なっており、成形が終わった第２金型５Ｂは、金型可動部６１Ｂが回転することで、周方向に隣の第２金型５Ｂが第１金型４Ｂと対向するように順次移動する。図１０においては、矢印で示すように、時計回りに移動していく。そして、第１入れ子５２を備えた第２金型５Ｂと第１金型４Ａとを閉塞させたキャビティに、樹脂注入部６２Ｂから樹脂を注入し硬化させて第１成形層１１を成形し（第１成形層形成工程）、第２入れ子５３を備えた第２金型５Ｂと第１金型４Ａとを閉塞させたキャビティに、樹脂注入部６２Ｂから樹脂を注入し硬化させて第２成形層１２を成形し（第２成形層形成工程）、最終入れ子５１を備えた第２金型５Ｂと第１金型４Ａとを閉塞させたキャビティに、樹脂注入部６２Ｂから樹脂を注入し硬化させて最終成形層１３を成形する（最終成形層形成工程）ことで、樹脂レンズ１０を同時に２個成形することができる。
【００６１】
上述した、本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形装置６（６Ａ，６Ｂ）は、上述した樹脂レンズ１０の成形金型を備えるため、内部歪み（光学歪み）が小さい樹脂レンズ１０を得ることができる。また、各成形層を積層して成形品とするので、ヒケが生じ難く形状精度が良好な樹脂レンズ１０を成形することができる。さらに、複数の第２金型を移動させていくだけで樹脂レンズ１０を成形することができるため、積層を連続して行うことができ、生産性が高い。特に、図１０に示す成形装置６Ｂによれば、１回の操作（本実施形態においては、３回の積層成形で１回の操作と称する。）で２個の樹脂レンズを成形することができ、より生産性が高い。
【００６２】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、当該実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の樹脂レンズ、樹脂レンズの成形金型、樹脂レンズの成形方法及び樹脂レンズの成形方法の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【００６３】
例えば、上記実施形態において第２金型５は、第１入れ子５２及び最終入れ子５１との他に１の入れ子（第２入れ子５３）のみを有し、第１成形層形成工程と最終成形層形成工程との間に１の成形層形成工程（第２成形層形成工程）のみを有する構成としたが、これに限定されることはない。例えば、本実施形態に係る樹脂レンズ１０の成形方法は、入れ子をｎ個（ｎは２以上の整数）有し、第１成形層形成工程と最終成形層形成工程との間に、第２金型５として、複数の入れ子の内、ｎ番目に成形する第ｎ成形層の凹面形状に対応する凸状部を有する第ｎの入れ子を入れ子収容部５４に収容したものを用い、当該第２金型５と第１金型４とを閉塞して第ｎ成形層を形成する第ｎ成形層形成工程を、ｎの数が小さい順にｎ−１回繰り返す構成としても良い。即ち、上記実施形態で説明した第２成形層形成工程を複数回行い、４層以上（ｎ＋１層）の成形層を積層する構成としても構わない。
【００６４】
また、上記実施形態において第２金型５は、最終入れ子及び１つまたは複数の入れ子の内、少なくとも一つにおけるキャビティに面する面乃至その近傍に、熱伝導率制御手段５６を備えていればよく、第１入れ子５２が熱伝導率制御手段５６を備える構成としても良い。
【００６５】
また、上記実施形態において樹脂レンズ１０は、３層の成形層を積層することで成形されているが、これに限定されることはなく、２層の成形層を積層することで成形されていてもよく、５層以上の成形層を積層することで成形してもよい。
【実施例】
【００６６】
以下に本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
＜実施例１＞
図２に示すような、３つの成形層を成形して成る実施例１の樹脂レンズを、以下の手順にて作製した。まず、上記実施形態に記載の第１金型４と、入れ子収容部５４に第１入れ子５２を収容した第２入れ子５と、を閉塞させる。次に、原料樹脂にＰＭＭＡを用いて、樹脂温度を２６０℃に設定して溶融し、第１金型４及び第２金型５により形成されたキャビティに注入する。その後、樹脂温度が９０℃となるように樹脂を３分冷却し硬化させることで第１成形層を形成する（第１成形層形成工程）。
【００６８】
次に、入れ子収容部５４に収容する入れ子を、熱伝導率制御手段５６を備える第２入れ子５３に交換し、第１金型４と第２金型５とを閉塞させる。次に、ＰＭＭＡを、樹脂温度を２６０℃に設定して溶融し、第１金型４及び第２金型５により形成されたキャビティに注入する。その後、樹脂温度が９０℃となるように樹脂を３分冷却し硬化させることで第２成形層を形成する（第２成形層形成工程）。
【００６９】
次に、入れ子収容部５４に収容する入れ子を、熱伝導率制御手段５６を備える最終入れ子５１に交換し、第１金型４と第２金型５とを閉塞させる。次に、ＰＭＭＡを、樹脂温度を２６０℃に設定して溶融し、第１金型４及び第２金型５により形成されたキャビティに注入する。その後、樹脂温度が９０℃となるように樹脂を３分冷却させ硬化させることで第３成形層を形成する（最終成形層形成工程）。
【００７０】
このようにして、レンズ中心部の肉厚が３０ｍｍ、直径が７０ｍｍ（光学有効範囲６５ｍｍ）の実施例１の樹脂レンズを成形した。
【００７１】
＜実施例２＞
原料樹脂としてＰＣを用いて、樹脂温度を３１０℃に設定して溶融した以外は、実施例１の樹脂レンズと同様にして実施例２の樹脂レンズを成形した。
【００７２】
＜実施例３＞
熱伝導率制御手段を備えない第２入れ子及び最終入れ子を用いた以外は、実施例１の樹脂レンズと同様にして実施例３の樹脂レンズを成形した。
【００７３】
＜実施例４＞
熱伝導率制御手段を備えない第２入れ子及び最終入れ子を用いた以外は、実施例２の樹脂レンズと同様にして実施例４の樹脂レンズを成形した。
【００７４】
＜持ち運び及び位置決め評価試験＞
上述のように成形した実施例１から４の樹脂レンズについて、持ち運びやすさ、及び、位置決めのしやすさについて試験を行うことにより評価した。実施例１から４は、突出部が形成されているため、突出部を把持することで持ち運びやすかった。また、突出部が形成されているため、位置決めがしやすかった。
【００７５】
＜光学歪み評価試験＞
上述のように成形した実施例１から４の樹脂レンズについて、光学歪みが生じているか試験を行うことにより評価した。試験は、レンズの平面側から光を透過させ、歪み検査器（新東科学株式会社製、２５Ｗ／２５ＷＳ）により評価した。試験により、複屈折の発生が少ない状態を○、複屈折の発生が多い状態を×と評価した。結果を表１に示す。
【００７６】
＜形状精度評価試験＞
上述のように成形した実施例１から４の樹脂レンズについて、ヒケが生じることによる形状精度の低下が生じていないか試験を行うことにより評価した。試験は、三次元測定機（パナソニック プロダクションエンジニアリング株式会社製、ＵＡ３Ｐ）により評価した。試験により、形状寸法に対して、精級の状態を○、中級の状態を△、粗級の状態を×と評価した。結果を、表１に示す。
【００７７】
【表１】
2018155919.tif 000003
【００７８】
上記表１に示すように、実施例１及び２の樹脂レンズにおいては、光学歪みが生じず、ヒケによる形状精度の低下が起こらなかった。一方、実施例３及び４の樹脂レンズは、若干のヒケが生じ、形状精度の低下が見られたほか、光学歪みが生じていた。
【符号の説明】
【００７９】
１０                樹脂レンズ
１１、１２、１３    成形層
１１ｂ              ランナ流路
２０                一方の面
３０                他方の面
３１                平面
３３                突出部
４                  第１金型
５                  第２金型
５１                最終入れ子
５２                第１入れ子（凸状部を有する１つ又は複数の入れ子）
５２ａ              第１金型に対向する面
５２ｂ              凸状部
５２ｃ              凸条
５３                第２入れ子（２層目以降を成形する入れ子）
５３ｂ              凸状部
５３ｃ              ランナ流路用ゲート
５５ｂ              凹部（最終成形層用ゲート）
５６                熱伝導率制御手段
６Ａ、６Ｂ          成形装置
６１Ａ、６１Ｂ      金型可動部
６２Ａ−１、６２Ａ−２、６２Ａ−３、６２Ｂ      樹脂注入部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開２０１０−１８６６９８号公報
【特許文献２】特開２００７−０４８６９５号公報
【図１】
2018155919.tif 000004
【図２】
2018155919.tif 000005
【図３】
2018155919.tif 000006
【図４】
2018155919.tif 000007
【図５】
2018155919.tif 000008
【図６】
2018155919.tif 000009
【図７】
2018155919.tif 000010
【図８】
2018155919.tif 000011
【図９】
2018155919.tif 000012
【図１０】
2018155919.tif 000013