(57)【要約】【課題】キャビティの内面を構成する構成部品を迅速かつ容易に交換することが可能な、新規かつ改良された光学素子成形型を提供すること。【解決手段】成形材料が射出充填されるキャビティを有し、光学素子を成形する光学素子成形型１００であって、キャビティの内面を構成する構成部品１２０、１４０と、構成部品を支持する金型本体部１０２とを備え、構成部品は、キャビティが形成された面側から、金型本体部に対して着脱可能であることを特徴とする。上記構成部品は、キャビティの内面の周辺部を構成する入れ子型を含んでもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料が射出充填されるキャビティを有し、光学素子を成形する光学素子成形型であって、
前記キャビティの内面を構成する構成部品と、
前記構成部品を支持する金型本体部と、
を備え、
前記構成部品は、前記キャビティが形成された面側から、前記金型本体部に対して着脱可能であることを特徴とする、光学素子成形型。
【請求項２】
前記構成部品は、前記キャビティの内面の周辺部を構成する入れ子型を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子成形型。
【請求項３】
前記構成部品は、前記キャビティの内面の一部を構成する光学機能転写面が形成されたコアを含み、
前記入れ子型は、前記コアが貫通する第１の貫通孔が形成され、
前記金型本体部は、前記第１の貫通孔に前記コアが挿入された状態で、前記コア及び前記入れ子型を支持し、
前記コアは、前記金型本体部に収容され、前記入れ子型を取り外した後に着脱可能であることを特徴とする、請求項２に記載の光学素子成形型。
【請求項４】
前記入れ子型は、前記光学機能転写面以外の外形成形面が形成されたことを特徴とする、請求項２又は３に記載の光学素子成形型。
【請求項５】
前記金型本体部は、前記コアを支持する第２の貫通孔が形成されたことを特徴とする、請求項３又は４に記載の光学素子成形型。
【請求項６】
前記入れ子型は、前記金型本体部との相対的な位置関係が位置決めピンで決定され、
前記入れ子型は、前記位置決めピンが貫通する位置決めピン孔が形成されたことを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の光学素子成形型。
【請求項７】
前記入れ子型は、前記金型本体部と固定ネジで固定され、
前記入れ子型は、前記固定ネジが貫通するネジ孔が形成されたことを特徴とする、請求項２〜６のいずれかに記載の光学素子成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック製の光学素子、例えばカメラ付き携帯電話などのレンズ等を製造する方法として、一般に、加熱溶融する成形材料を使用して、射出成形機で成形材料を光学素子の形状に成形する方法が行われている。射出成形機は、金型として、キャビティが形成された光学素子成形型を備える。キャビティの内面の一部には、光学機能転写面が形成され、キャビティに成形材料が加圧充填されて冷却されることで、光学素子が成形される。
【０００３】
光学素子成形型は、位置が固定された固定型と、固定型に対して移動可能な可動型とで構成され、固定型と可動型との間で分割可能な金型である。例えば、下記の特許文献１及び特許文献２には、射出成形機に適用されるプラスチックレンズ用成形型が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９７２３９号公報
【特許文献２】特開２００５−２３１１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光学素子成形型は、固定型、可動型のそれぞれに金型本体部とコアを備えており、金型本体部とコアに形成されたキャビティの構成面の形状によって、成形される光学素子の形状が設定される。形状の異なる光学素子を形成するには、段取り換えとして、金型本体部とコアを射出成形機から取り外して交換する作業が必要となる。
【０００６】
また、光学素子成形型は、成形される光学素子の大きさに対して、容量が大きく、重量が重い。また、そのような光学素子成形型を製作するためには、製造コストが嵩むという問題があった。従って、試験的に様々な形状の光学素子を成形することが困難であるという問題があった。
【０００７】
更に、光学素子成形型のコアは、光学素子の製造過程において、金型本体部の内部で摺動する動作をするが、様々な要因でコアが摺動しなくなることがある。この場合、光学素子成形型を整備するためは、光学素子成形型を射出成形機から取り外し分解する必要がある。そして、コアのみの交換をする場合でも、コアを包含する金型本体部を射出成形機から取り外さなければ、コアを取り出せないという構造上の問題があった。また、金型本体部の容量が大きく重量が重いことから、交換作業に時間や労力がかかるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、キャビティの内面を構成する構成部品を迅速かつ容易に交換することが可能な、新規かつ改良された光学素子成形型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、成形材料が射出充填されるキャビティを有し、光学素子を成形する光学素子成形型であって、キャビティの内面を構成する構成部品と、構成部品を支持する金型本体部とを備え、構成部品は、キャビティが形成された面側から、金型本体部に対して着脱可能であることを特徴とする光学素子成形型が提供される。
【００１０】
かかる構成により、キャビティの形状に応じた光学素子が成形され、構成部品と金型本体部とが別体であることから、金型本体部とは別に構成部品を取り外したり取り付けたりして、交換することができる。その結果、様々なバリエーションの光学素子を迅速かつ容易に形成することができる。なお、キャビティとは、光学素子成形型において、成形品に該当する空間部分をいう。
【００１１】
上記構成部品は、キャビティの内面の周辺部を構成する入れ子型を含んでもよい。かかる構成により、キャビティの周辺部のみを別部品として金型本体部から分離して、着脱することができる。
【００１２】
上記構成部品は、キャビティの内面の一部を構成する光学機能転写面が形成されたコアを含み、入れ子型は、コアが貫通する第１の貫通孔が形成され、金型本体部は、第１の貫通孔にコアが挿入された状態で、コア及び入れ子型を支持し、コアは、金型本体部に収容され、入れ子型を取り外した後に着脱可能であるとしてもよい。かかる構成により、光学機能転写面に応じた光学素子の光学機能面が成形される。そして、入れ子型を取り外せば、コアを抜き出すことができ、入れ子型及びコアの交換を迅速かつ容易に行うことができる。
【００１３】
上記入れ子型は、光学機能転写面以外の外形成形面が形成されてもよい。かかる構成により、外形成形面に応じた光学素子の外形面が成形される。そして、光学機能転写面以外の外形成形面の形状を容易に変えることができる。
【００１４】
上記金型本体部は、コアを支持する第２の貫通孔が形成されてもよい。かかる構成により、コア本体部は金型本体部に形成された第２の貫通孔によって支持される。
【００１５】
上記入れ子型は、金型本体部との相対的な位置関係が位置決めピンで決定され、入れ子型は、位置決めピンが貫通する位置決めピン孔が形成されてもよい。かかる構成により、入れ子型は、位置決めピン孔を貫通した位置決めピンによって、金型本体部との相対的な位置が決定され、精度良く金型本体部に取り付けられる。
【００１６】
上記入れ子型は、金型本体部と固定ネジで固定され、入れ子型は、固定ネジが貫通するネジ孔が形成されてもよい。かかる構成により、入れ子型は、ネジ孔を貫通した固定ネジによって、金型本体部と固定され、光学素子成形型の位置精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、キャビティの内面を構成する構成部品を迅速かつ容易に交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
まず、本発明の第１の実施形態に係る光学素子成形型の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る光学素子成形型１００を示す平面図である。図２〜図４は、図１のＡ−Ａ面で切断した断面図である。図５は、本実施形態に係る入れ子型１４０を示す平面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図７Ａ〜図７Ｄは、本実施形態に係る金型本体部１０２の入れ子型用溝１３２、入れ子型１４０を示す斜視図である。
【００２０】
本実施形態に係る光学素子成形型１００は、合成樹脂製の光学素子を成形する際、射出成形機に適用される成形型である。光学素子成形型１００は、位置が固定された固定型１００ｂと固定型１００ｂに対して移動可能な可動型１００ａとを備える。光学素子成形型１００は、可動型１００ａと固定型１００ｂとの間で分割可能な金型である。図１に示す光学素子成形型１００の面は、キャビティが形成された可動型１００ａ又は固定型１００ｂの一面であり、光学素子成形型１００の開閉時に、可動型１００ａと固定型１００ｂとが合わさったり、分離したりする面である。
【００２１】
可動型１００ａ及び固定型１００ｂは、それぞれ金型本体部１０２ａ、１０２ｂ（以下、金型本体部１０２と総称する場合もある。）と、コア１２０と、入れ子型１４０と、支持部１０６ａ、１０６ｂ（以下、支持部１０６と総称する場合もある。）とを備える。可動型１００ａは、更に、連結部１０７と、基部１０８と、エジェクタロッド１０９とを備える。更に、図１に示すリターンピン１７０は、金型本体部１０２に設けられ、支持部１０６を摺動前の位置に戻す。また、ガイドピン１８０は、光学素子成形型１００の開閉時に可動型１００ａと固定型１００ｂが確実に当接するように設けられる。なお、コア１２０と、入れ子型１４０は、キャビティの内面を構成する構成部品の一例である。キャビティとは、光学素子成形型において、成形品に該当する空間部分をいう。
【００２２】
コア１２０は、コア本体部１２２とコア先端部１２４とから構成される。コア本体部１２２とコア先端部１２４とは、例えばそれぞれ径の異なる円柱形状であり、コア本体部１２２は、コア先端部１２４よりも径が太い。コア１２０は、コア本体部１２２とコア先端部１２４が軸方向に直列に組み合わされた一体の形状を有する。コア先端部１２４の先端は、球面状又は非球面状の光学機能転写面１２６が形成されている。光学機能転写面１２６は、キャビティの内面の一部を構成し、例えば光学素子の光学機能面を成形する。コア１２０は、例えば、金型本体部１０２内の４箇所で配置される。かかる構成により、１度の成形で４つの光学素子が成形される。
【００２３】
コア本体部１２２の一端は、ネジ孔１２８が形成され、ネジ孔１２８に固定ネジ１３０が螺合されることで、コア１２０は、支持部１０６と結合される。コア１２０は、コア本体部１２２が、金型本体部１０２の貫通孔１０４内で摺動するように挿入され、コア先端部１２４が、入れ子型１４０の貫通孔１４４内で摺動するように挿入される。コア１２０は、合成樹脂の成形材料を射出充填させ、硬化させているときは、固定されているが、硬化した成形品を取り出すときに、移動される。なお、貫通孔１４４は、第１の貫通孔の一例であり、貫通孔１０４は、第２の貫通孔の一例である。
【００２４】
金型本体部１０２は、図２に示すように、可動側金型本体部１０２ａと、固定側金型本体部１０２ｂとが、接することによって、半密閉されたキャビティが構成される。可動側金型本体部１０２ａと固定側金型本体部１０２ｂとが接する面は、平滑な面である。当該面には、入れ子型用溝１３２が形成され、図１に示すように入れ子型１４０が入れ子型用溝１３２に嵌合される。さらにランナー１１２が当該面上に形成されている。固定側金型本体部１０２ｂは、位置が固定され、可動側金型本体部１０２ａは、固定側金型本体部１０２ｂに対して移動可能である。可動側金型本体部１０２ａは、成形材料を射出充填させ、硬化させているときは、固定側金型本体部１０２ｂと接して固定されているが、硬化した成形品を取り出すときに、図３に示すように移動される。
【００２５】
金型本体部１０２は、相互の金型本体部１０２が接する面と反対の面に貫通孔１０４が形成される。金型本体部１０２の貫通孔１０４には、コア１２０が挿入され、貫通孔１０４の内径は、コア１２０を支持するように、コア本体部１２２の直径とほぼ同じである。
【００２６】
可動側金型本体部１０２ａの中心には、エジェクタピン１１０が挿入される貫通孔１１６が設けられる。固定側金型本体部１０２ｂには、スプルー１１４が形成される。スプルー１１４は、ランナー１１２に連結されたテーパー状の空間を有し、成形材料をキャビティに供給する。
【００２７】
可動側金型本体部１０２ａ及び固定側金型本体部１０２ｂの表面に形成されたランナー１１２は、成形材料をキャビティに供給するための導通路であって、溝形状に形成される。ランナー１１２は、図１に示すように、例えば、金型本体部１０２の中心から放射状に４本配置される。ランナー１１２は、金型本体部１０２の中央でスプルー１１４と連結される。なお、本実施形態に係るランナーの配置や数は、かかる例に限定されない。
【００２８】
入れ子型１４０は、図５に示すように、直方体形状を有しており、中心に貫通孔１４４が形成され、貫通孔１４４から更に長手方向外側へ順に固定ネジ孔１４６、位置決めピン孔１４８が形成される。なお、固定ネジ孔１４６と位置決めピン孔１４８の配置順は、かかる例に限定されず、貫通孔１４４から長手方向外側へ位置決めピン孔１４８、固定ネジ孔１４６の順で形成されてもよい。貫通孔１４４には、コア先端部１２４が挿入され、貫通孔１４４の直径は、コア先端部１２４と貫通孔１４４が接するように、コア先端部１２４の直径とほぼ同じである。図３に示すように、入れ子型１４０を取り付ける入れ子型用溝１３２の幅Ｌ１が、コア１２０の直径Ｌ２より広く形成されているため、入れ子型１４０を取り外すことによって、金型本体部１０２からコア１２０の取り付けや取り外しが可能となる。
【００２９】
図７Ｄに示すように、固定ネジ１５０は、固定ネジ孔１４６に挿入される。入れ子型１４０は、固定ネジ１５０によって、金型本体部１０２に固定される。更に、図７Ｄに示すように、位置決めピン１６０は、位置決めピン孔１４８に挿入される。入れ子型１４０は、位置決めピン１６０によって、金型本体部１０２に対して位置が決定される。
【００３０】
また、図１、５、６に示すように、入れ子型１４０の表面であって、貫通孔１４４の開口部の周囲には、キャビティの内面の一部を構成し、光学機能転写面１２６以外の外形成形面１４２が形成される。外形成形面１４２の形状は、成形する光学素子の外形の形状に応じて任意の形状に設定できる。外形成形面１４２によって成形される成形面は、光学素子の光学機能面以外の外形となる。また、入れ子型１４０の表面には、金型本体部１０２のランナー１１２と外形成形面１４２に連結されるランナー１４３が形成される。ランナー１４３は、外形成形面１４２及びコア１２０の光学機能転写面１２６に成形材料を供給する。なお、上記では、入れ子型１４０の表面に外形成形面１４２が形成される例を示したが、かかる例に限定されず、入れ子型１４０の表面に外形成形面１４２が形成されなくてもよい。
【００３１】
エジェクタピン１１０は、例えば円柱形状を有しており、一端は、支持部１０６に固定され、貫通孔１１６内を摺動する。エジェクタピン１１０は、光学素子成形時には、先端が金型本体部１０２内に収容された位置にあり、光学素子が硬化すると、エジェクタピン１１０は、固定型１００ｂ側に向かって摺動され、成形された光学素子をキャビティから離脱させる。
【００３２】
支持部１０６は、例えば板状部材であり、コア１２０及びエジェクタピン１１０を固定する。基部１０８は、可動型１００ａ全体を固定型１００ｂに向かって駆動、押圧する駆動源（図示せず。）に連結されて、この駆動、押圧力を伝達する。また、支持部１０６ａと連結される連結部１０７は、基部１０８とは分離できるように構成され、エジェクタロッド１０９によって押し上げられると、エジェクタピン１１０及びコア１２０を押し上げて、成形された光学素子をキャビティから離脱させる動作を伝達する。
【００３３】
次に、本実施形態に係る光学素子成形型１００の動作について説明する。
【００３４】
初めに、成形を開始する際、図２に示すように、可動型１００ａと固定型１００ｂとを当接させる。このとき、可動型１００ａのコア１２０は、固定型１００ｂのコア１２０と対向して配置され、成形される光学素子の形状に対応したキャビティが構成される。
【００３５】
次に、スプルー１１４及びランナー１１２を介して、溶融した成形材料がキャビティに供給される。キャビティに射出充填された成形材料は、冷却されて硬化し、成形された光学素子となる。このとき、硬化した成形品は、コア１２０の光学機能転写面１２６及び入れ子型１４０の外形成形面１４２に対応した光学素子と、スプルー１１４及びランナー１１２に対応した光学素子以外の成形品とが一体となっている。
【００３６】
次に、図３に示すように、可動型１００ａが固定型１００ｂから離れるように移動して、光学素子成形型１００が開かれる。その後、図４に示すように、可動型１００ａの位置は固定したまま、エジェクタピン１１０及びコア１２０が固定型１００ｂ側に向かって摺動し、可動型１００ａから離型された一体成形品は、金型本体部１０２ａから離脱される。一体成形品は、例えばピックアップ用ロボットなどにより光学素子成形型１００の外部に取り出される。
【００３７】
上記の図２〜図４を用いて示した光学素子成形型１００の動作は、光学素子の生産工程において繰り返し行われる。
【００３８】
次に、図７Ａ、図７Ｂを参照して、本実施形態に係る入れ子型１４０の交換方法について説明する。以下では、入れ子型１４０が金型本体部１０２から外され、コア１２０が抜き取られた後の過程、即ちコア１２０を再度挿入する過程を中心に説明する。
【００３９】
図７Ａは、金型本体部１０２上で入れ子型１４０が取り外されている状態を示す。金型本体部１０２の入れ子型用溝１３２の内部には、コア１２０が挿入される貫通孔１０４、固定ネジ１５０が螺合される固定ネジ孔１３４、位置決めピン１６０が挿入される位置決めピン孔１３６が形成されている。入れ子型用溝１３２の幅は、貫通孔１０４の直径より広く形成されているため、入れ子型１４０を取り外すことによって、金型本体部１０２からコア１２０の出し入れが可能となる。
【００４０】
次に、図７Ｂに示すように、貫通孔１０４にコア１２０を挿入する。図７Ｂは、貫通孔１０４に入れ子型１４０が挿入されている状態を示す。光学機能転写面１２６が、金型本体部１０２の上面に向くようにコア１２０が挿入される。
【００４１】
そして、図７Ｃに示すように、入れ子型用溝１３２に入れ子型１４０を嵌合させる。図７Ｃは、入れ子型１４０を設置した状態を示す。このとき、光学機能転写面１２６は、下方に退避している。
【００４２】
その後、図７Ｄに示すように、固定ネジ孔１４６に固定ネジ１５０を途中まで螺合し、位置決めピン孔１４８に位置決めピン１６０を挿入する。位置決めピン１６０で入れ子型１４０が所定の位置に位置決めされた状態で固定ネジ１５０を最後まで螺合して固定する。図７Ｄは、入れ子型１４０に固定ネジ１５０、位置決めピン１６０を設置した状態を示す。
【００４３】
以上説明したとおり、本実施形態に係る光学素子成形型１００によれば、下記のような効果を得ることができる。即ち、上述した光学素子の生産の際、光学素子成形型１００の繰り返しの動作が行われると、成形の際に、コア１２０が貫通孔１０４に引っ掛かり可動型１００ａの動作が妨げられることがある（いわゆるかじり等）。この妨げの要因は、コア１２０のゆがみや、コア１２０と金型本体部１０２の間に成形材料が侵入して硬化することなどによって生じる。
【００４４】
上記のような不具合が生じて、光学素子成形型１００のコア１２０が金型本体部１０２に固着した場合、コア１２０を取り外す必要がある。従来では、光学素子成形型１００のキャビティが形成された面側（分離面側）からコア１２０を取り出すことは不可能であった。そのため、キャビティが形成された面に対して反対側の支持部１０６、連結部１０７や基部１０８、金型本体部１０２を射出成形機から分解して、新品のコア１２０への交換や補修をしての再設定などのメンテナンスを行っていた。
【００４５】
一方、本実施形態によれば、光学素子成形型１００のキャビティが形成された面側から、コア１２０や入れ子型１４０を交換することができ、光学素子成形型１００の新品への交換や再設定に要する時間を短縮することができる。その上、支持部１０６や金型本体部１０２を分解する必要がないため、コア１２０の交換に要する労力を削減することができる。
【００４６】
また、従来は、光学機能転写面や外形成形面を変更するためには、段取り換えとして、金型本体部１０２全体を交換する必要があった。一方、本実施形態によれば、入れ子型１４０を取り外して、更にコア１２０を抜き出すことで、迅速かつ容易に光学機能転写面１２６及び外形成形面１４２を交換することができる。光学機能転写面１２６については、コア１２０を交換することで、外形成形面１４２については、必要最小限の入れ子型１４０を交換することで、光学機能転写面１２６や外形成形面１４２を変更することができる。実際の段取り換えでは、入れ子型１４０だけ、コア１２０だけの交換も可能であり、両者同時に交換することも可能である。
【００４７】
以上のような構成を有することから、本実施形態に係る光学素子成形型１００によれば、金型の製作コストを低減させることもできる。また、入れ子型１４０を取り外すだけで、他の光学素子成形型１００にコア１２０や入れ子型１４０を取り付けることができる。更に、あらゆるバリエーションのコア１２０や入れ子型１４０を準備しておくことで、様々な形状の光学素子を容易に成形することができる。その結果、試験的な光学素子の成形も容易になる。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、可動型１００ａを例に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、固定型１００ｂは、可動型１００ａとほぼ同様の構成を有しており、キャビティが形成された、可動型１００ａと固定型１００ｂとの分離面から入れ子型１４０を取り外すことができ、入れ子型１４０及びコア１２０の交換が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学素子成形型を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】同実施形態に係る入れ子型を示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図７Ａ】同実施形態に係る入れ子型用溝を示す斜視図である。
【図７Ｂ】同実施形態に係る入れ子型用溝及びコアを示す斜視図である。
【図７Ｃ】同実施形態に係る入れ子型を示す斜視図である。
【図７Ｄ】同実施形態に係る入れ子型を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００      光学素子成形型
１００ａ      可動型
１００ｂ      固定型
１０２、１０２ａ、１０２ｂ      金型本体部
１０４      貫通孔
１０６、１０６ａ、１０６ｂ      支持部
１０７      連結部
１０８      基部
１０９      エジェクタロッド
１１０      エジェクタピン
１１２      ランナー
１１４      スプルー
１１６      貫通孔
１２０      コア
１２２      コア本体部
１２４      コア先端部
１２６      光学機能転写面
１２８      ネジ孔
１３０      固定ネジ
１３２      入れ子型用溝
１３４      固定ネジ孔
１３６      位置決めピン孔
１４０      入れ子型
１４２      外形成形面
１４３      ランナー
１４４      貫通孔
１４６      固定ネジ孔
１４８      位置決めピン孔
１５０      固定ネジ
１６０      位置決めピン
１７０      リターンピン
１８０      ガイドピン
【図１】
2008173864.tif 000003
【図２】
2008173864.tif 000004
【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７Ａ】
2008173864.tif 000009
【図７Ｂ】
2008173864.tif 000010
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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