(57)【要約】【課題】ランナーの長さや断面積、及び金型の温度にばらつきがあっても、複数のキャビティに樹脂を均等に充填することができる成形金型を提供すること。【解決手段】光学素子であるレンズＬＰの一方の光学面ＯＳ１を形成するための第１転写面Ｓ１を有する第１金型４１と、他方の光学面をＯＳ２形成するための第２転写面Ｓ２を有する第２金型４２とを合わせることによって形成した複数のキャビティＣＶで複数のレンズＬＰを成形するための成形金型４０であって、成形金型４０は、キャビティＣＶと繋がるランナーＲＳを有し、第１金型４１及び第２金型４２の少なくともいずれか一方は、ランナーを形成するランナー形成部４５，４６を有し、ランナー形成部４５，４６は、断面積を変更可能な入れ子９１，９２を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の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複数のキャビティで複数の光学素子を成形するための成形金型であって、
前記成形金型は、前記キャビティと繋がるランナーを有し、
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、前記ランナーを形成するランナー形成部を有し、
前記ランナー形成部は、前記ランナーの断面積を変更可能な入れ子を有することを特徴とする成形金型。
【請求項２】
複数の前記ランナーのうち少なくとも１つのランナーの一部の断面積が他のランナーの断面積と異なることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
【請求項３】
前記入れ子は、前記ランナーの長さの半分よりもキャビティ側に設けられることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項４】
前記入れ子部分の前記ランナーの断面形状は、前記入れ子部分以外の前記ランナーの断面形状と異なることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項５】
前記入れ子は、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に設けられることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項６】
前記入れ子の表面は、微細な凹凸を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項７】
前記入れ子のうち少なくとも１つの熱伝導率は、前記入れ子以外の前記第１及び第２金型の少なくとも一方の熱伝導率と異なることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項８】
前記入れ子は、前記断面積が変わる部分に前記ランナーが延びる方向に対して傾斜するテーパーを有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項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、
を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置に組み込まれる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。
【背景技術】
【０００２】
ＢＤ（Blu-ray Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ピックアップレンズは、光学用樹脂を射出成形することで生産されている。その際、生産性を上げるために、１回の射出で複数個のレンズを同時に成形する多数個取り成形が行われている。レンズは、キャビティと呼ばれる空間に樹脂を充填して形成することから、多数個取りの成形の場合、複数設けられたキャビティに同じように樹脂を充填することが複数のレンズの品質の差を抑えて歩留まりを上げるために重要である。
【０００３】
複数のキャビティに同じように樹脂を充填するため、以下のような構造がとられている。例えば、樹脂が成形機の可塑化装置先端のノズルから金型のスプルーに射出される金型構造において、スプルーからそれぞれのキャビティまでのランナー（流路）について、長さを同じにしたり、断面積を同じにしたりすることが行われている。また、成形金型の温度分布を均一にすることで、各キャビティに通じるランナーの温度バランスを均一にして、各キャビティにおける樹脂充填の差を極力なくすようにすることが行われている。ランナーの長さ、断面積、温度が同じであれば、ランナーを通る樹脂の流動性も同じになるため、複数のキャビティに対する樹脂の充填状態も同じになる。これにより、各キャビティのレンズの成形状態の差を抑えることができ、品質の差を抑えることができると考えられる。
【０００４】
しかしながら、スプルーからキャビティまでのランナーの長さや断面積を同じにするように設計及び加工をしても、加工のばらつきを完全になくすことはできない。また、金型の温度分布について、極力均一になるように温度媒体の流路やヒーターの配置を工夫して、各キャビティに通じるランナーの温度バランスを均等に保つようにしても、温度バランスを完全に均等にすることは難しい。これらの差が高精度の光学素子を成形する場合に影響が大きく、これらの差を抑えることが重要であることを本願発明者は見出した。
【０００５】
また、以上とは別の手法として、多数個取りのレンズの品質を上げるために、複数のキャビティに通じるランナーと樹脂射出口からの流路との合流点に、可動駒を配置して、その駒を動かすことで各キャビティへ流れる樹脂流量を制御する方法がある（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では、可動駒（流量制御部品）がランナーの分岐部分にあるため、１本のランナーに流れる樹脂量を変えるために駒の位置を調整すると、他のランナーの樹脂の流動にも直接影響してしまう。そのため、複数のランナーに流れる樹脂量をキャビティ毎に調整することが難しいという課題がある。また、調整を手動で行うためには、金型を分解しなければならない。特許文献１では、駆動機構による自動制御にも言及しているが、新たに駆動機構を設けると金型構造が複雑になってしまう。
【０００７】
また、別の手法として、ゲートに近接した位置で、ランナーと連通する湯溜まり部を設けて、その湯溜まり部の体積を微調整することで、キャビティ間での成形品の体積のばらつきがある場合に均一化する方法がある（特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、特許文献２の方法では、肝心の体積を微調整する方法が明記されていない。また、この湯溜まり部が可動側金型から成形品が外れることを防止する役目も兼ねているものの、湯溜まり部の高さはコバ厚の２倍以上となっている。そのため、レンズを取り出す時に、この高さの分、余計に成形品を突き出す動作が必要となる。通常、突き出し機構にはレンズを取り出した後にもとに戻るようにバネ等の弾性部品を使う構造になっている。突き出し量が大きいと弾性部品の負荷が増えることになり、故障の原因や寿命が短くなる原因になる。また、突き出す動作が長い分、サイクル時間が長くなる可能性もあり生産数量を上げるためには好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２０８２９０号公報
【特許文献２】特開２００３−２１１４９７号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、ランナーの長さや断面積、及び金型の温度にばらつきがあっても、複数のキャビティに樹脂を均等に充填することができる成形金型を提供することを目的とする。
【００１１】
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。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る成形金型は、光学素子の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複数のキャビティで複数の光学素子を成形するための成形金型であって、成形金型は、キャビティと繋がるランナーを有し、第１金型及び第２金型の少なくともいずれか一方は、ランナーを形成するランナー形成部を有し、ランナー形成部は、ランナーの断面積を変更可能な入れ子を有する。ここで、ランナーとは、第１及び第２金型を型合わせすることによって形成される空間である。また、ランナー形成部とは、ランナーを形成する金型の一部である。また、断面積とは、樹脂が流れる方向（ランナーが延びる方向）に対して垂直な断面の面積である。なお、第１及び第２金型は、１つの部品で構成されているとは限らず、型板、胴板、光学面を有する金型等から構成されていてもよい。
【００１３】
上記成形金型によれば、ランナー形成部が断面積を変更可能な入れ子を有することにより、複数のキャビティにおいて、樹脂がキャビティとランナーとの間に形成されるゲートを通過するタイミングを合わせることができる。また、充填されるタイミングが同じであれば、各キャビティに充填される樹脂の量も均一にすることができる。よって、それぞれのキャビティにかかる保圧のキャビティ間差もゲートシール時間のキャビティ間差もなくなる。これにより、当該成形金型によって同時に成形される複数の光学素子の品質のばらつきを極力なくすことができる。また、各キャビティのばらつきを調整したい場合に、入れ子を予め複数種類用意し、所望の入れ子に適宜交換することができる。そのため、樹脂充填のタイミングを調整するために、金型全体を取り替えたり、追加加工したりする必要がない。これにより、断面積の調整作業を短時間で簡単に実施することができ、光学素子の生産性に与える影響を少なくすることができる。
【００１４】
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、複数のランナーのうち少なくとも１つのランナーの一部の断面積が他のランナーの断面積と異なる。この場合、断面積が同じ場合に他のランナーと射出充填されていく樹脂先端の進み具合の差があっても、ランナーの一部の断面積が異なるようにすることで樹脂の流動状態が変わり、差を極力なくすことができる。
【００１５】
本発明の別の側面では、入れ子は、ランナーの長さの半分よりもキャビティ側に設けられる。この場合、入れ子をスプルーに近い位置に設ける場合よりもキャビティにおいて樹脂充填のタイミングの誤差が発生することを防ぐことができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、入れ子部分のランナーの断面形状は、入れ子部分以外のランナーの断面形状と異なる。ここで、断面形状とは、樹脂が流れる方向に対して垂直な断面の形状である。例えば、入れ子部分以外のランナーの断面形状が半円形の場合、入れ子部分のランナーの断面形状は、四角形（矩形）等にする。この場合、ランナーの断面積の変更を入れ子部分のランナーの断面形状を変えることで実現することができる。また、入れ子部分のランナーの断面形状を変更することにより、成形品の金型への食いつきを調整することができるので離型状態を安定させることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、入れ子は、第１金型及び第２金型の少なくともいずれか一方に設けられる。例えば、第１及び第２金型の両方に入れ子を設けることにより、断面積の粗調整と微調整の機能をそれぞれの入れ子に分担させることができる。これにより、より細かい断面積の調整をすることができる。一方、第１及び第２金型のいずれか一方のみに入れ子を設けることにより、入れ子を嵌め込む穴加工を減らし、金型費用を抑えることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、入れ子の表面は、微細な凹凸を有する。ここで、微細な凹凸とは、樹脂の流動を妨げず、かつ樹脂が固化した際に適度な食いつきを生じさせる程度の細かさである。この場合、成形品の成形金型への食いつき状態を調整し、離型不良を防止することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、入れ子のうち少なくとも１つの熱伝導率は、入れ子以外の第１及び第２金型の少なくとも一方の熱伝導率と異なる。この場合、熱伝導率が異なることにより、入れ子を通過する時に樹脂から金型への熱の奪われ方が変わる。これにより、樹脂の流動状態が変わるため、樹脂充填のタイミングを調整することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、入れ子は、断面積が変わる部分にランナーが延びる方向に対して傾斜するテーパーを有する。ここで、ランナーが延びる方向は、樹脂が流れる方向である。この場合、離型時に成形品がランナーの断面積が変化する部分で引っ掛かることを防ぐことができる。また、入れ子を通過する樹脂の流れの乱れを抑えることができる。
【００２１】
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。
【００２２】
上記光学素子の製造方法によれば、断面積を調整可能な入れ子を有するランナーにより、複数のキャビティにおいて、ゲートを通過するタイミングを合わせることができる。また、充填されるタイミングが同じであれば、各キャビティに充填される樹脂の量も均一にすることができる。これにより、当該成形金型によって同時に成形される複数の光学素子の品質のばらつきを極力なくすことができる。また、各キャビティのばらつきを調整したい場合に、入れ子を予め複数種類用意し、所望の入れ子に適宜交換することができる。これにより、金型全体を取り替えたり、追加加工したりする必要がない。そのため、断面積の調整作業を短時間で簡単に実施することができ、光学素子の生産性に与える影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る成形金型の構造を説明する概念図である。
【図２】成形金型のうち第１金型を説明する平面図である。
【図３】（Ａ）は、入れ子のランナーが延びる方向に対して平行な断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の正面図である。
【図４】（Ａ）は、図１に示す成形金型の一部を拡大した図であり、（Ｂ）は、図１に示す成形金型によって成形される成形品の部分断面図である。
【図５】図１の成形金型を組み込んだ成形機の動作を説明するフローチャートである。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、ランナーの断面積と異なる入れ子の溶融樹脂の流れを説明する概念図であり、（Ｄ）〜（Ｆ）は、ランナーの断面積と同じ入れ子の溶融樹脂の流れを説明する概念図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｆ）は、図６（Ａ）〜６（Ｆ）の比較例を説明する図である。
【図８】（Ａ）は、第２実施形態に係る成形金型に組み込まれる入れ子のランナーが延びる方向に対して平行な断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態である成形金型と光学素子の製造方法とについて、図面を参照しつつ説明する。なお、成形金型４０は、不図示の成形機に組み込まれる。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の製造方法を実施するための成形金型４０は、一対の金型すなわち第１金型４１と第２金型４２とを備える。なお、図示を省略するが、可動ロッド４１ｄの第１金型４１と反対側の端部には、成形品ＭＰ（図４（Ｂ）参照）を成形金型４０から突き出す突出機構がある。また、第２金型４２のスプルーブッシュ４７の入り口には、成形金型４０に溶融樹脂を射出する射出ノズルが当接している。また、成形金型４０の開閉に合わせて上方から成形品ＭＰを取り出すための取出機が進入・退避するようになっている。
【００２６】
第１金型４１は、射出成形機の不図示の型締め機構によってＡＢ方向に往復移動可能になっている。第１金型４１を第２金型４２に向けて移動させ、両金型４１，４２をパーティング面ＰＳ１，ＰＳ２で型合わせして型締めすることにより、図４（Ａ）に拡大して示すように、キャビティＣＶと、流路空間ＦＣとが形成される。キャビティＣＶは、成形品ＭＰのうち光学素子としてのレンズＬＰを成形する空間である。流路空間ＦＣは、キャビティＣＶに溶融樹脂を供給するための空間である。流路空間ＦＣは、図４（Ｂ）に示す成形品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、成形品ＭＰのゲート部ＧＰを形成するゲートＧＳを介して各キャビティＣＶに連通している。
【００２７】
可動側の第１金型４１は、コア部４１ａと、型板４１ｂとを備える。なお、第１金型４１には、コア部４１ａを軸ＡＸ方向に突き出す可動ロッド４１ｄと、成形品ＭＰのランナー部ＲＰ等を軸ＡＸ方向に突き出す突出部材（不図示）とを設けている。
【００２８】
コア部４１ａは、図４（Ａ）に示すキャビティＣＶを可動側から形成する。コア部４１ａは、型板４１ｂに形成された貫通孔４１ｃ中に軸ＡＸに平行な方向（ＡＢ方向）に沿って進退移動可能に組み込まれている。ここで、コア部４１ａは、不図示のバネ等によって一定以上の力で後方に付勢されている。つまり、コア部４１ａは、成形品ＭＰの離型時に第２金型４２側に前進し、可動ロッド４１ｄの後退に伴って伸張するバネ等に従って自動的に後退して元の位置に復帰する。型板４１ｂは、第１金型４１の周辺部としてコア部４１ａの周囲に設けられる。なお、型板４１ｂの端面４１ｅには、図４（Ａ）に示すゲートＧＳやランナーＲＳ等となるべき凹部が形成されている。具体的には、コールドスラグＣＰを形成するコールドスラグ凹部４３ａと、ランナー部ＲＰを形成するランナー凹部４３ｂと、ゲート部ＧＰを形成するゲート凹部４３ｃと、レンズＬＰを形成するレンズ凹部４３ｄとが形成されている。これらのコールドスラグ凹部４３ａ、ランナー凹部４３ｂ、ゲート凹部４３ｃ、及びレンズ凹部４３ｄを一組とする部分は、成形品ＭＰの外形を与えるための形状転写部４１ｚとなっている。レンズ凹部４３ｄは、レンズＬＰの第１光学面ＯＳ１を形成する第１転写面Ｓ１（図４（Ａ）及び４（Ｂ）参照）を含む。
【００２９】
図１、図２、及び図４（Ａ）に示すように、ランナー凹部４３ｂの内面形状は、ランナー形成部４５によって画定されている。つまり、ランナー形成部４５は、第１及び第２金型４１，４２の一部分であり、第１及び第２金型４１，４２を型合わせすることによってランナーＲＳを形成する。第１金型４１のうちランナー形成部４５の一部は、入れ子構造となっている。具体的には、ランナー形成部４５は、その途中の比較的下流側すなわちランナーＲＳの半分よりもキャビティＣＶ側に、局所的に断面積を変更可能な入れ子９１を有する。本実施形態において、入れ子９１（９１ａ〜９１ｄ）は、４つのランナー形成部４５（４５ａ〜４５ｄ）にそれぞれ設けられている。入れ子９１は、第１金型４１に形成された挿入穴４３ｅに挿入されて固定されている。入れ子９１には、凹部９３が形成されている。
【００３０】
以下、本実施形態では、ランナー形成部４５ａ〜４５ｄで形成される４つのランナーＲＳ（ＲＳ１〜ＲＳ４）のうちランナーＲＳ１の樹脂充填のタイミングが他のランナーＲＳ２〜ＲＳ４の樹脂充填のタイミングと異なるとして説明する。この場合、ランナーＲＳ１の樹脂充填のタイミングを調整する必要がある。すなわち、４つのランナーＲＳ１〜ＲＳ４のうちランナーＲＳ１の入れ子９１ａ部分の断面積が他のランナーＲＳ２〜ＲＳ４の断面積と異なっている。
【００３１】
図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示すように、入れ子９１ａの凹部９３には、入れ子９１ａ部分以外のランナーＲＳ１の断面積と異なる内部空間Ｋ１が形成されている。一方、図示を省略するが、入れ子９１ｂ〜９１ｄの凹部９３には、入れ子９１ｂ〜９１ｄ部分以外のランナーＲＳ２〜ＲＳ４の断面積と同じ内部空間が形成されている。入れ子９１ａにおいて、内部空間Ｋ１に連通し、入れ子９１ａ部分以外のランナーＲＳ１と連結する連結空間Ｋ２の断面の形状は、入れ子９１ａ部分以外のランナーＲＳ１と略同じであり、半円形となっている。一方、内部空間Ｋ１における入れ子９１ａのランナーＲＳ１が延びる方向（樹脂が流れる方向）に対して垂直な断面形状は、四角形（矩形）である。つまり、入れ子９１ａ部分のランナーＲＳ１の断面形状と入れ子９１ａ部分以外のランナーＲＳ１の断面形状とが異なることで、入れ子９１ａ部分の断面積を変更している。内部空間Ｋ１の断面形状を四角形にすることにより、内部空間Ｋ１の壁に沿って成形品ＭＰを取り出すことになる。そのため、断面形状が半円形の場合よりも成形品ＭＰの第１金型４１への食いつきが適度に良くなり、成形金型４０の型開き後に成形品ＭＰを確実に第１金型４１に残すことができる。これにより、連続成形が可能となり成形の信頼性が向上する。また、適度な食いつきであるため、成形品ＭＰの取り出しの際に成形品ＭＰが第１金型４１に引っ掛かることを防止することができる。これにより、レンズの品質を劣化させる要因となる離型不良を防止し、レンズ間のばらつきを低減することができる。なお、成形品ＭＰの第１金型４１への食いつきを良くするため、第１金型４１の入れ子９１ａの凹部９３の深さを第２金型４２の入れ子９２ａの凹部９４の深さよりも深くすることが好ましい。入れ子９１ａの凹部９３の表面Ｕ１は、微細な凹凸を有する（図３（Ａ）及び４（Ａ）参照）。そのため、成形品ＭＰの第１金型４１への食いつきが適度に良くなり、成形金型４０の型開き後に成形品ＭＰを確実に第１金型４１に残すことができる。これにより、離型不良を防止することができる。微細な凹凸は、例えばサンドブラストで表面を細かく荒らしたり、金型材料が溶ける薬品に浸漬したりすることで形成する。また、成形品ＭＰの第１金型４１への食いつきが良すぎると、成形品ＭＰが取り出しにくくなるため、ランナーＲＳ１と平行で、成形品ＭＰの取り出し方向に対して傾斜するテーパーを入れ子９１ａに設けてもよい。この場合、取り出し方向に対するテーパー角度は数度程度でよい。
【００３２】
入れ子９１ａは、予め複数用意されており、溶融樹脂が各ランナーＲＳ１〜ＲＳ４に連通するキャビティＣＶ１〜ＣＶ４に充填されるタイミングが同じになるような断面積を有する入れ子９１ａに適宜交換される。
【００３３】
固定側の第２金型４２は、コア部４２ａと、型板４２ｂとを備える。ここで、コア部４２ａは、図４（Ａ）に示すキャビティＣＶを固定側から形成する。コア部４２ａは、型板４２ｂに形成された貫通孔４２ｃ中に組み込まれて固定されている。型板４２ｂは、第２金型４２の周辺部としてコア部４２ａの周囲に設けられる。型板４２ｂには、スプルー部ＳＰを形成するスプルーブッシュ４７が設けられている。射出時には、成形機のノズルに当接したスプルーブッシュ４７に溶融した樹脂が導入される。なお、型板４２ｂの端面４２ｅには、図４（Ａ）に示すゲートＧＳやランナーＲＳ等となるべき凹部が形成されている。具体的には、成形品ＭＰのランナー部ＲＰを形成するランナー凹部４４ｂと、ゲート部ＧＰを形成するゲート凹部４４ｃと、レンズＬＰを形成するレンズ凹部４４ｄとが形成されている。これらのランナー凹部４４ｂ、ゲート凹部４４ｃ、及びレンズ凹部４４ｄを一組とする部分は、成形品ＭＰの外形を与えるための形状転写部４２ｚとなっている。レンズ凹部４４ｄは、レンズＬＰの第２光学面ＯＳ２を形成する第２転写面Ｓ２（図４（Ａ）及び４（Ｂ）参照）を含む。
【００３４】
図１、図２、及び図４（Ａ）に示すように、ランナー凹部４４ｂの内面形状は、ランナー形成部４６によって画定されている。第２金型４２のうちランナー形成部４６の一部は、入れ子構造となっている。なお、図２では、第１金型４１の平面図を示しているが、第２金型４２についても同様の構造となっている。具体的には、ランナー形成部４６は、その途中の比較的下流側すなわちランナーＲＳの半分よりキャビティＣＶ側に、局所的に断面積を変更可能な入れ子９２を有する。本実施形態において、入れ子９２は、４つのランナー形成部４６にそれぞれ設けられている。入れ子９２は、第２金型４２に形成された挿入穴４４ｅに挿入されて固定されている。入れ子９２には、凹部９４が形成されている。
【００３５】
既に説明したように、４つのランナーＲＳ１〜ＲＳ４のうちランナーＲＳ１の樹脂充填のタイミングが他のランナーＲＳ２〜ＲＳ４の樹脂充填のタイミングと異なり、４つのランナーＲＳ１〜ＲＳ４のうちランナーＲＳ１の入れ子９２ａ部分の断面積が他のランナーＲＳ２〜ＲＳ４の断面積と異なっている。入れ子９２ａの大まかな構造及び形状は、入れ子９１ａと同様である。入れ子９２ａ部分のランナーＲＳ１の断面形状と入れ子９２ａ部分以外のランナーＲＳ１の断面形状とが異なることで、入れ子９２ａ部分の断面積を変更している。なお、入れ子９２ａにランナーＲＳ１と平行で、成形品ＭＰの取り出し方向に対して傾斜するテーパーを設けてもよい。また、成形品ＭＰの第２金型４２への食いつきを良くする必要はないため、入れ子９２ａの表面には、微細な凹凸を設けなくてよい。
【００３６】
入れ子９２ａは、予め複数用意されており、溶融樹脂が各ランナーＲＳ１〜ＲＳ４に連通するキャビティＣＶ１〜ＣＶ４に充填されるタイミングが同じになるような断面積を有する入れ子９２ａに適宜交換される。
【００３７】
以上において、第１金型４１に嵌め込まれた入れ子９１ａは、例えばランナーＲＳ１の断面積の粗調整に用いられる。また、第２金型４２に嵌め込まれた入れ子９２ａは、例えばランナーＲＳ１の断面積の微調整に用いられる。つまり、２つの入れ子９１ａ，９２ａによって断面積のバランス調整の自由度を上げることができる。なお、入れ子９１ａを微調整用とし、入れ子９２ａを粗調整用としてもよい。また、入れ子９１ａ，９２ａに粗調整及び微調整の機能を持たせなくてもよい。
【００３８】
なお、第１及び第２金型４１，４２は、不図示の金型温度調節機により、成形時に適切な温度に保たれている。また、不図示の型締め機構は、第１金型４１が取り付けられているプラテンと繋がっており、第１金型４１を自在に進退移動させる。結果的に、型締め機構は、第１金型４１と第２金型４２とを互いに近接又は離間させることができる。つまり、第１金型４１と第２金型４２との型締め又は型開きを行うことができる。
【００３９】
不図示の取出機は、アームと、３次元駆動装置とを備える。アームは、先端に設けられたチャックによって成形品ＭＰを把持する。３次元駆動装置は、アームを３次元的に移動させる。取出機は、第１金型４１と第２金型４２とを離間させて型開きした後に第１金型４１に残る成形品ＭＰを把持して外部に搬出する役割を有する。
【００４０】
図４（Ｂ）に示す成形品ＭＰのうち、本体であるレンズＬＰは、樹脂製であり、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、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。なお、レンズＬＰは、ＢＤに限らず、ＤＶＤやＣＤ（Compact Disc）に対応する対物レンズであってもよい。
【００４１】
図４（Ｂ）に示すように、成形品ＭＰのランナー部ＲＰの一部には、入れ子９１ａ，９２ａで転写された凸部ＡＰ１，ＡＰ２が形成されている。
【００４２】
以下、図５を参照しつつ、図１に示す成形金型４０を用いた光学素子の製造方法について説明する。なお、成形金型４０は、予め不図示の金型温度調節機によって成形に適する温度に加熱されている。
【００４３】
まず、不図示の型締め機構を動作させて、第１金型４１を第２金型４２に向けて相対的に前進させることで型閉じを開始させる（ステップＳ１０）。
【００４４】
型閉じ動作を継続することにより、第１金型４１と第２金型４２とが接触する型当たり位置まで移動して型閉じが完了する。型が閉じられると、予め設定した圧力で型締めが行われる（ステップＳ１１）。
【００４５】
次に、不図示の射出装置を動作させて、型締めされた第１金型４１と第２金型４２との間のキャビティＣＶ中に、溶融樹脂を注入する射出を行わせる（ステップＳ１２）。この際、溶融樹脂は、スプルーブッシュ４７の流路からから４方に延びるランナーＲＳを経てゲートＧＳを通過し、各キャビティＣＶに充填される。ランナー形成部４５，４６の一部に設けられた入れ子９１，９２によって溶融樹脂の流れが調整されているため、キャビティＣＶに樹脂が充填されるタイミングが略同じになる。
【００４６】
次に、射出装置は、射出後、キャビティＣＶに溶融樹脂が充填されると、キャビティＣＶ中の樹脂圧を保つ（ステップＳ１３）。
【００４７】
ここで、キャビティＣＶは、入れ子９１，９２によって樹脂充填のタイミングが予め調整されている。樹脂充填のタイミングは、樹脂射出を途中で止めて樹脂の充填位置を測定するいわゆるショートショットや、成形したレンズの収差を測定することで確認する。図１及び図２に示す成形金型４０において、４つのキャビティＣＶ（ＣＶ１〜ＣＶ４）のうち、図６（Ａ）及び６（Ｄ）に示すように、樹脂充填のタイミングがランナーＲＳ１に連通するキャビティＣＶ１のみ早い場合、入れ子９１ａ，９２ａを他のランナーＲＳ２〜ＲＳ４の入れ子９１ｂ〜９１ｄ等よりも断面積が大きいものに交換する。これにより、図６（Ｂ）及び６（Ｅ）に示すように、ランナーＲＳ１の一部の断面積が広がった分だけ入れ子９１ａ，９２ａを通過する溶融樹脂の先端の速度が入れ子９１ｂ〜９１ｄ等を通過する溶融樹脂の先端の速度よりも遅くなる。さらに進んで入れ子９１ａ，９２ａを通過すると、図６（Ｃ）及び６（Ｆ）に示すように、最終的にランナーＲＳ１の樹脂の先端の速度が他のランナーＲＳ２〜ＲＳ４と略同じになる。これにより、ランナーＲＳ１の樹脂の進み方が他のランナーＲＳ２〜ＲＳ４と揃う。よって、４つのキャビティＣＶ１〜ＣＶ４に同時に均等に樹脂が充填されることになる。そのため、多数個取りでもキャビティＣＶ１〜ＣＶ４によるばらつきがない、品質の安定したレンズＬＰを得ることができる。
【００４８】
なお、ランナーＲＳ等の流路空間ＦＣは、極力同じ寸法で、成形金型４０全体に対して軸対称になるように設計、加工している。しかしながら、完全に加工誤差をなくすことはできない。よって、レンズを多数個取りする場合、図７（Ａ）、７（Ｂ）、７（Ｄ）、及び７（Ｅ）に示すように、ランナーＲＳ１〜ＲＳ４の流れに差が生じる場合がある。これにより、図７（Ｃ）及び７（Ｆ）に示すように、キャビティＣＶに樹脂が充填されるタイミングが各キャビティＣＶ１〜ＣＶ４によって僅かにずれる場合がある。この場合、充填される樹脂の量が変わるため、保圧・冷却工程（ステップＳ１３，Ｓ１４）でのレンズＬＰの成形状態がキャビティＣＶ１〜ＣＶ４によって異なり、成形されたレンズＬＰの品質がキャビティＣＶ１〜ＣＶ４によってばらつく原因となる。
【００４９】
図５に戻って、溶融樹脂をキャビティＣＶに導入した後は、キャビティＣＶ中の溶融樹脂が金型４１，４２への熱伝導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）。
【００５０】
次に、不図示の型締め機構を動作させて、第１金型４１を第２金型４２から相対的に後退させる型開きが行われる（ステップＳ１５）。第１金型４１の後退に伴って第１金型４１と第２金型４２とが離間する。この結果、成形品ＭＰすなわちレンズＬＰが第１金型４１側に残る。つまり、レンズＬＰは、第１金型４１に埋め込まれるように保持された状態で第２金型４２から離型される。
【００５１】
次に、不図示の突出機構を動作させて、可動ロッド４１ｄにより第１金型４１側に残った成形品ＭＰに対して突き出しを行う（ステップＳ１６）。この突き出しによって、実質的に第１金型４１から成形品ＭＰが離型する。
【００５２】
次に、取出機を動作させて、成形品ＭＰを第１金型４１から離間させるとともに外部に搬出する（ステップＳ１７）。成形品ＭＰを搬送する際には、成形品ＭＰのうちスプルー部ＳＰを把持する。
【００５３】
以上説明した本実施形態の成形金型及び光学素子の製造方法によれば、ランナー形成部４５，４６が断面積を変更可能な入れ子９１，９２を有することにより、複数のキャビティＣＶ（ＣＶ１〜ＣＶ４）において、樹脂がキャビティＣＶとランナーＲＳとの間に形成されるゲートＧＳを通過するタイミングを合わせることができる。また、充填されるタイミングが同じであれば、各キャビティＣＶに充填される樹脂の量も均一にすることができる。これにより、当該成形金型４０によって同時に成形される複数の光学素子であるレンズＬＰの品質のばらつきを極力なくすことができる。また、各キャビティＣＶのばらつきを調整したい場合に、入れ子９１，９２を予め複数種類用意し、所望の入れ子９１，９２に適宜交換することができる。そのため、樹脂充填のタイミングを調整するために、金型全体を取り替えたり、追加加工したりする必要がない。つまり、キャビティＣＶ毎の調整が容易であり、背景技術に記載の特許文献１、２のように、金型構造が複雑になったり、部品の負荷が大きくなったりすることがない。これにより、断面積の調整作業を短時間で簡単に実施することができ、レンズＬＰの生産性に与える影響を少なくすることができる。
【００５４】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る成形金型と光学素子の製造方法とについて説明する。第２実施形態に係る成形金型等は、第１実施形態の成形金型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。以下、主に入れ子９１ａについて説明するが入れ子９２ａについても同様である。
【００５５】
図８（Ａ）及び８（Ｂ）に示すように、入れ子９１ａにおいて、内部空間Ｋ１に連通し、入れ子９１ａ部分以外のランナーＲＳ１と連結する連結空間Ｋ２の断面の形状は、入れ子９１ａ部分以外のランナーＲＳ１と略同じであり、半円形となっている。また、内部空間Ｋ１における入れ子９１ａのランナーＲＳ１が延びる方向に垂直な断面形状も、連結空間Ｋ２と同様に、半円形である。入れ子９１ａは、断面積が変わる部分にランナーＲＳ１が延びる方向に対して傾斜するテーパーＴＰを有する。ここで、ランナーＲＳ１が延びる方向は、樹脂が流れる方向となる。なお、樹脂が流れる方向に対するテーパーＴＰの角度は、樹脂の流れを緩やかにする程度でよい。
【００５６】
本実施形態の成形金型等によれば、成形品ＭＰの取り出し方向（軸ＡＸに平行な方向）に平行な壁が形成されないため、離型時に成形品ＭＰがランナーＲＳ１に引っ掛かることを防ぐことができる。また、入れ子９１ａ，９２ａの断面積の切り替え部分で断面積が急に変化せず、樹脂の流れが緩やかになる。これにより、樹脂の流れの乱れを抑えることができる。
【００５７】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る成形金型と光学素子の製造方法とについて説明する。第３実施形態に係る成形金型等は、第１実施形態の成形金型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。
【００５８】
本実施形態において、入れ子９１ａ，９２ａのうち少なくとも１つの熱伝導率は、第１及び第２金型４１，４２の少なくとも一方の熱伝導率と異なる。第１及び第２金型４１，４２は、例えば一般的なプラスチック用鋼材を使用している。本実施形態で使用しているプラスチック用鋼材の熱伝導率は、約２６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。入れ子９１，９２は、例えばチタン合金（Ｔｉ−６Ｖ−４Ａｌ）を使用している。チタン合金の伝導率は、約７．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）と低いので、入れ子９１ａ，９２ａに奪われる熱が少なくなり樹脂の流動性が維持される。具体的には、樹脂の充填が遅いキャビティＣＶ１に繋がるランナーＲＳ１のランナー形成部４５ａ，４６ａにチタン合金の入れ子９１ａ，９２ａを組み込めば、他のランナーＲＳ２〜ＲＳ４よりも流動性が維持される分、溶融樹脂の流動状態が変わって他のキャビティＣＶ２〜ＣＶ４との樹脂充填のタイミングのずれを抑制できる。なお、熱伝導率の低い材質としては、チタン合金に限定されるものではなく、樹脂の熱に耐えられる耐熱性があり、樹脂圧に耐えられる剛性があれば他の材料でも構わない。また逆に、熱伝導率の高い材料の入れ子を用いることで、樹脂の流動状態を変えて各キャビティＣＶ１〜ＣＶ４のバランスを取ることもできる。熱伝導の高い材料としては、例えばアルミ合金や真鍮等があるが、これらの材料に限定されるものではない。
【００５９】
本実施形態の成形金型等によれば、入れ子９１ａ，９２ａのうち少なくとも１つの熱伝導率が第１及び第２金型４１，４２の少なくとも一方の熱伝導率と異なることにより、溶融樹脂の金型４１，４２への熱の奪われ方が変わる。これにより、溶融樹脂の流動状態が変わるため、樹脂充填のタイミングを調整することができる。
【００６０】
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、入れ子９１，９２の形状は、成形品ＭＰの成形及び離型に影響しない程度に適宜変更することができる。
【００６１】
また、上記実施形態において、第１及び第２金型４１，４２の各ランナー形成部４５，４６にそれぞれ入れ子９１，９２を１つ設けたが、２つ以上設けてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態において、１つの入れ子９１ａ，９２ａに２つ以上の断面積が異なる凹部を形成してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態において、１つのキャビティＣＶ１だけが樹脂充填のタイミングが早い場合を説明したが、逆に１つのキャビティＣＶ１だけが樹脂充填のタイミングが遅い場合は、断面積の小さい入れ子９１ａ，９２ａを入れればよい。また、キャビティＣＶ１〜ＣＶ４によって、樹脂充填のタイミングがばらばらである場合は、調整を行うべきキャビティＣＶに断面積の大きい入れ子９１，９２や小さい入れ子９１，９２を取り付けて調整することが可能である。このように、入れ子９１，９２だけを入れ替えればよいので、第１及び第２金型４１，４２のランナー形成部４５，４６を修正することよりも、簡単に安価に実施することができる。 また、金型全体を成形機から取り外す必要もないので、成形を一時的に停止するだけで対応可能であり、稼働率にも影響が少ない。
【００６４】
また、上記実施形態において、入れ子９１ａ，９２ａの断面形状の組み合わせは自由に設定することができる。例えば、入れ子９１ａ，９２ａの断面形状を両方四角形又は半円形とせず、一方を四角形とし他方を半円形としてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態において、入れ子９１ａの凹部９３に微細な凹凸を設けなくてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態において、第１及び第２金型４１，４２のいずれか一方のみに入れ子９１，９２を設けてもよい。これにより、入れ子９１，９２を嵌め込む挿入穴４３ｅ，４４ｅを形成するための穴加工を減らし、金型費用を抑えることができる。
【００６７】
また、上記実施形態において、第１金型４１及び第２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４３ｄ，４４ｄ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。
【００６８】
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。
【符号の説明】
【００６９】
９１，９２…入れ子、  ４５，４６…ランナー形成部、  ４０…成形金型、  ４１，４２…金型、  ＡＸ…軸、  ＣＶ…キャビティ、  ＦＣ…流路空間、  ＦＬ…フランジ部、  ＧＰ…ゲート部、  ＧＳ…ゲート、  ＬＰ…レンズ、  ＭＰ…成形品、  ＯＰ…光学機能部、  ＲＰ…ランナー部、  ＲＳ…ランナー、  ＳＰ…スプルー部、  ＴＰ…テーパー
【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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