JP5347564B2

JP5347564B2 - 成形方法

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Publication number: JP5347564B2
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Inventors: 泰宏齊木
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Description

本発明は、ヒケなし限界保圧値を想定した成形方法に関する。

成形方法として、第１の金型と第２の金型とによって形成された空間（キャビティ）に溶融された樹脂を射出して成形を行い、金型部から成形品を離型するものが存在する。このような成形方法で樹脂製のレンズを成形する際、溶融した樹脂が金型部に入った後に冷却されるため、冷却に伴って樹脂が収縮する。このように樹脂が収縮すると完成したレンズにヒケが生じてしまい光学性能を満たさなくなってしまう場合があるという問題がある。そのため、樹脂の収縮分を補う目的で、射出成形機により樹脂に十分な圧力（保圧）をかけることにより、レンズにヒケが生じないようにする方法がある（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開平６−３１２４４４号公報特開平７−１５３４号公報

しかしながら、上述のような成形方法では、成形時に保圧を加えることによりヒケを低減できるものの、複数のレンズを一括生産する複数取り等の量産の場合、成形金型の個々のレンズに対応する金型部ごとにヒケが生じない圧力値（ヒケなし限界保圧値）が異なるため、ヒケなし限界保圧値の判断が困難である。実情は、成形技術者の勘に頼って保圧値を設定しており、同一のレンズの成形であっても成形技術者によって保圧の条件設定が異なっていた。その結果、ヒケが生じない適切な保圧以上の保圧をかけた場合、過保圧となり面形状が変形することにより光学性能が却って劣化するという問題がある。また、ヒケが生じない保圧値で成形を行っても、その値がヒケの発生保圧値に近い場合、量産中のレンズに突発的な成形条件変化による突発的なヒケ（突発ヒケ）が生じるという問題がある。

樹脂製のレンズは、ガラス製のレンズと比較して冷却時収縮性が高く、ヒケを起こしやすいものである。特に、近年開発されているＢＤ（Blu-Ray Disc）用レンズ等については、従来のＣＤ、ＤＶＤ等と比較して偏肉比が大きく、ヒケを生じさせやすくなっており、保圧設定に際して、従来と比較して非常に細かな判断が必要となる。

そこで、本発明では、ヒケの発生を抑制する適切な保圧値の設定が簡単にできる成形方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る成形方法は、第１金型と第２金型とで構成される金型部内に形成された樹脂成形空間に溶融させた樹脂を充填した後、第１金型と第２金型との型開きまでの間に、充填された樹脂にある保圧値で保圧を行う成形を、異なる保圧値で複数回行う試成形工程と、試成形工程で得た複数の暫定成形品について測定して得た波面収差に基づいて、仮想的に波面収差のＲＭＳ値が最小となる保圧値であるヒケなし限界保圧値Ｐαを想定し、異なる保圧値のうち、ヒケなし限界保圧値Ｐαに近い最小許容保圧値Ｐ１を特定し、最小許容保圧値Ｐ１に基づいて成形保圧値Ｐｘを決定する工程と、成形保圧値の下で成形を行う本成形工程と、を備える。ここで、ヒケなし限界保圧値とは、樹脂を樹脂成形空間内に充填し、冷却した後に成形品にヒケが発生しない最小の保圧値を意味するが、仮想的なものであるから、成形保圧値の決定に際して直接的には利用されない。
さらに、本発明に係る成形方法において、ヒケなし限界保圧値Ｐαは、最小許容保圧値Ｐ１と最小許容保圧値Ｐ１から４．９ＭＰａ下げた下限逸脱保圧値との間にあり、最小許容保圧値Ｐ１は、最小許容保圧値Ｐ１で保圧し成形したときの成形品の波面収差のＲＭＳ値をＳＡ１、下限逸脱保圧値で保圧し成形したときの成形品の波面収差のＲＭＳ値をＳＡ０としたときに、以下の条件式（１）から（３）
ＳＡ１＜０．１λ （１）
ＳＡ０＞０．０５λ （２）
３×ＳＡ１＜ＳＡ０＜３０×ＳＡ１（３）
を満たし、成形保圧値をＰｘは、以下の条件式（４）
Ｐ１＋４．９ＭＰａ≦Ｐｘ≦Ｐ１＋１９．６ＭＰａ（４）
を満たす。

上記成形方法によれば、予めヒケの生じない最小許容保圧値を特定し、その最小許容保圧値に基づいて成形保圧値を決定することにより、成形の際にヒケの発生を防ぐ適切な保圧を簡単に決定することができる。これにより、複数のレンズを一括生産する成形品の複数取り等の量産の場合でも、面形状の劣化を防止しつつ成形保圧値を的確に決定することができる。つまり、保圧のかけすぎで面形状が変形することによる光学性能の劣化を防止することができる。また、ヒケが生じない保圧値であるが、ヒケが発生する保圧値に近い場合に量産中に生じる突発的なヒケ（突発ヒケ）を防止することができる。さらに、一定の範囲内の保圧値で保圧して成形することにより、ヒケの発生を防止しつつ、成形品の耐熱性、すなわち加熱に対する特性の維持能力も保つことができる。
特に、最小許容保圧値Ｐ１がＳＡ１及びＳＡ０について上記条件（１）から（３）までを満たすようなものであることにより、ヒケなし限界保圧を、ＳＡ１に対応する最小許容保圧値と、ＳＡ０に対応する下限逸脱保圧値との間に存在するよう設定することができる。つまり、最小許容保圧値の特定を適切なものとすることができる。また、成形保圧値Ｐｘが条件式（４）を満たすようなものである場合、ヒケを防止しつつ成形保圧値を確実に決定することができる。

本発明の別の態様では、最小許容保圧値は、暫定成形品の波面収差のうち球面収差に基づいて特定される。この場合、球面収差に基づいて最小許容保圧値を特定することにより、最小許容保圧値を画一的に定めることができる。なお、球面収差はレンズの性能を評価するためのものであり、干渉計によって波面収差を測定した際の評価項目の１つである。

本発明のさらに別の態様では、成形品は、少なくとも一方が凸形状のレンズである。この場合、ヒケが生じにくい凸レンズとすることができる。

本発明のさらに別の態様では、成形品は、ＮＡ０．７以上のレンズである。この種のレンズは、成形保圧値の影響を受けやすいが、上述の成形保圧値を設定することで、本成形工程で得られる成形品としてのレンズを高精度とすることができる。

本発明のさらに別の態様では、成形保圧値をＰｘ、最小許容保圧値をＰ１としたときに、以下の条件式（５）
Ｐ１＋４．９ＭＰａ≦Ｐｘ≦Ｐ１＋１４．７ＭＰａ（５）
を満たす。この場合、ヒケを防止しつつ過保圧や突発ヒケも防止できる成形保圧値を確実に決定することができる。

成形システムを説明するブロック図である。成形装置を説明する正面図である。本実施形態の成形金型の構造を説明する側断面図である。図３の成形金型の拡大断面図である。（Ａ）は、成形金型によって成形される成形品の断面図であり、（Ｂ）は、レンズの側断面図である。レンズ測定装置の一例を説明する正面図である。試成形工程及び本成形工程を説明するフローチャートである。成形保圧値決定工程を説明するフローチャートである。保圧と球面収差のＲＭＳ値との関係を示す図である。

以下、本発明の一実施形態である成形方法について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、本実施形態の成形方法を実施するための成形システムは、成形装置１００と、レンズ測定装置２００と、測定処理装置３００とで構成される。

本成形システムのうち成形装置１００は、図２に示すように、射出成形を行って成形品ＭＰを作製する本体部分である射出成形機１０と、射出成形機１０から成形品ＭＰを取り出す付属部分である取出し装置２０と、成形装置１００を構成する各部の動作を統括的に制御する制御装置３０とを備える。

射出成形機１０は、固定盤１１と、可動盤１２と、型締め盤１３と、開閉駆動装置１５と、射出装置１６とを備える。射出成形機１０は、可動盤１２と固定盤１１との間に可動金型４２と固定金型４１とからなる成形金型４０を挟持して成形金型４０に対して型締めを行うことにより成形を可能にする。ここで、射出成形機１０は、型開き及び型閉じが横方向となっている。

固定盤１１は、可動盤１２に対向して支持フレーム１４の中央に固定されており、取出し装置２０をその上部に支持する。固定盤１１は、固定金型４１を着脱可能に支持している。なお、固定盤１１は、タイバーを介して型締め盤１３に固定されており、成形時の型締めの圧力に耐え得るようになっている。

可動盤１２は、スライドガイド１５ａによって固定盤１１に対して進退移動可能に支持されている。可動盤１２は、可動金型４２を着脱可能に支持している。可動盤１２には、その背面にエジェクタ５０が設けられている。エジェクタ５０は、可動金型４２内の成形品ＭＰの不図示のランナ部をエジェクトピン５１によって固定金型４１側に押し出すことができ、取出し装置２０による移送を可能にする。

型締め盤１３は、支持フレーム１４の端部に固定されている。型締め盤１３は、型締めに際して、開閉駆動装置１５の動力伝達部１５ｄを介して可動盤１２をその背後から支持する。

開閉駆動装置１５は、スライドガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエータ１５ｅとを備える。スライドガイド１５ａは、可動盤１２を支持するとともに可動盤１２の固定盤１１に対する進退方向に関する滑らかな往復移動を可能にしている。動力伝達部１５ｄは、制御装置３０の制御下で動作するアクチュエータ１５ｅからの駆動力を受けて伸縮する。これにより、固定盤１１に対して可動盤１２が近接したり離間したり自在に進退移動し、結果的に、固定盤１１と可動盤１２とを互いに近接・離間して固定金型４１と可動金型４２との型締め及び型開きを行う。

射出装置１６は、シリンダ１６ａ、原料貯留部１６ｂ、スクリュ１６ｃ、樹脂射出端１６ｄを備える。射出装置１６は、制御装置３０の制御下で適当なタイミングで動作するものであり、樹脂射出端１６ｄから温度制御された状態で溶融樹脂を吐出することができる。射出装置１６は、シリンダ１６ａの樹脂射出端１６ｄを固定盤１１のスプル部分ＳＰ（図３参照）に対して分離可能に接続することができ、固定盤１１を介して、固定金型４１と可動金型４２とを型締めした状態で形成される型空間ＣＶ（図３参照）に連通する流路部分ＦＣに対して溶融樹脂を所望のタイミングで供給することができる。

温度調節装置１７は、射出成形機１０の金型４１，４２の温度を調節する部分である。温度調節装置１７は、温調回路を有しており、固定金型４１と可動金型４２との温度調節が可能になっている。具体的には、例えば固定盤１１と可動盤１２とに設けた流体循環路に温度調節媒体を供給することにより、固定金型４１と可動金型４２とを必要な温度まで加熱する。なお、媒体を用いずにヒータ等を用いて温度調節をしてもよい。

取出し装置２０は、成形品ＭＰを把持することができるハンド２１と、ハンド２１を３次元的に移動させる３次元駆動装置２２とを備える。取出し装置２０は、制御装置３０の制御下で適当なタイミングで動作するものであり、固定金型４１と可動金型４２とを離間させて型開きした後に、可動金型４２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。

制御装置３０は、開閉制御部３１と、射出装置制御部３２と、エジェクタ制御部３３と、取出し装置制御部３４とを備える。開閉制御部３１は、アクチュエータ１５ｅを動作させることによって両金型４１，４２の型締めや型開きを可能にする。射出装置制御部３２は、スクリュ１６ｃ等を動作させることによって両金型４１，４２間に形成された型空間ＣＶ中に所望の圧力で樹脂を注入させる。また、樹脂充填後の保圧の際に一定の保圧値で型空間ＣＶ内を保圧する。なお、後述するように、試成形工程と本成形工程において、適宜各工程に応じた保圧値が設定される。エジェクタ制御部３３は、エジェクタ５０を動作させることによって型開き時に可動金型４２に残る成形品ＭＰを可動金型４２内から押し出させる。取出し装置制御部３４は、取出し装置２０を動作させることによって型開き及び離型後に可動金型４２に残る成形品ＭＰを把持して射出成形機１０外に搬出させる。

図３は、図２に示す成形装置１００のうち、成形金型４０の構造を説明する断面図である。図示の成形金型４０は、固定金型４１と可動金型４２とを備える。固定金型４１と可動金型４２とは、パーティングラインＰＬを境として開閉可能になっている。

図３に示すように、固定金型４１と可動金型４２とを型合わせして型締めを行うことにより、図５（Ｂ）に示すレンズＯＬを成形するための樹脂成形空間である型空間ＣＶが形成されるとともに、各型空間ＣＶに樹脂を供給するための流路部分ＦＣが形成される。型空間ＣＶは、一対の光学転写面Ｓ１，Ｓ２に挟まれた本体空間ＣＶ１と、一対の周縁転写面Ｓ３，Ｓ４に囲まれたフランジ空間ＣＶ２とを備える。また、流路部分ＦＣは、成形品ＭＰのスプル部ＳＮと、ランナ部ＲＮと、ゲート部ＧＮとにそれぞれ対応するスプル部分ＳＰと、ランナ部分ＲＰと、ゲート部分ＧＰとで構成される。図面では省略しているが、この成形金型４０によって射出成形される成形品ＭＰは、複数のレンズＯＬを含むものであり、成形品ＭＰに対応する樹脂充填用の空間は、スプル部分ＳＰからランナ部分ＲＰが複数に分岐し、分岐した各ランナ部分ＲＰの先端部にゲート部分ＧＰを介して型空間ＣＶが連通する構造となっている。各ランナ部分ＲＰと、各ゲート部分ＧＰと、各型空間ＣＶとは、各スプル部分ＳＰの中心から等距離に配置されている。

両金型４１，４２に挟まれた空間である型空間ＣＶは、成形品ＭＰの光学素子としてのレンズＯＬ（図５（Ｂ）等参照）の形状に対応するものとなっている。レンズＯＬは、樹脂製で、光学的機能を有する光学的機能部としての中心部ＯＬａと、中心部ＯＬａから外径方向に延在する環状のフランジ部ＯＬｂとを備える。中心部ＯＬａは、本体空間ＣＶ１に対応し、フランジ部ＯＬｂは、フランジ空間ＣＶ２に対応する。このレンズＯＬは、例えばＮＡ０．７０以上の光ピックアップ装置用の対物レンズであり、偏肉比（光学素子の肉厚が急激に変化した状態）が高い凸形状である。本実施形態の場合、レンズＯＬは、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤに対して互換可能で、例えばＢＤ用の波長の光束に対してＮＡ０．８５以上を満たすレンズである。

図４に示すように、固定金型４１は、可動金型４２に対向する型面に、レンズＯＬの光学面ＯＳ１に対応する部分である円形の光学転写面Ｓ１と、レンズＯＬのフランジ部ＦＬ１に対応する部分であり、光学転写面Ｓ１の外周を囲うような環状の周縁転写面Ｓ３と、ゲート部分ＧＰに対応する部分であるゲート凹部Ｓ５と、ランナ部分ＲＰに対応する部分である溝状のランナ凹部Ｓ７とを備える。また、固定金型４１の中央には、樹脂を注入するためのスプル部分ＳＰが形成されている（図３参照）。

可動金型４２は、固定金型４１の場合と同様に、固定金型４１に対向する型面に、レンズＯＬの光学面ＯＳ２に対応する部分である円形の光学転写面Ｓ２と、レンズＯＬのフランジ部ＦＬ２に対応する部分であり、光学転写面Ｓ２の外周を囲うような環状の周縁転写面Ｓ４と、ゲート部分ＧＰに対応する部分であるゲート凹部Ｓ６と、ランナ部分ＲＰに対応する部分である溝状のランナ凹部Ｓ８とを備える。

本成形システムのうちレンズ測定装置２００は、図６に示すように、被検レンズＭＬの波面収差を干渉を利用して計測する干渉計測装置で構成される。なお、計測対象としての被検レンズＭＬは、図２の成形装置１００によって成形される成形品ＭＰから分離されたレンズＯＬ（図５（Ｂ）参照）である。

図示の干渉計測装置は、トワイマン・グリーン型の干渉計からなり、光学系部分として、レーザダイオード６１と、コリメータレンズ６２と、ビームスプリッタ６４と、反射原器６５と、参照平面ミラー６６と、参照面駆動部６７、撮像レンズ６８と、撮像装置６９とを備える。また、この干渉計測装置は、上記の光学系部分の動作を統括的に制御する制御装置７７を備える。制御装置７７は、演算処理用のコンピュータのほか、レーザダイオード６１用のレーザドライバ、撮像装置６９用の画像処理装置、参照面駆動部６７用の駆動回路等の周辺機器を内蔵している。なお、レーザダイオード６１から出射させる測定光の波長は、例えば４０４ｎｍ、６５５ｎｍ、７８５ｎｍ等とすることができ、レーザダイオード６１の切り換えによって測定光の波長を変更することもできる。

レーザダイオード６１からの照明光は、コリメータレンズ６２で平行化された後、ビームスプリッタ６４で分岐されて、参照平面ミラー６６と、ホルダ７１に保持された被検レンズＭＬとに入射する。被検レンズＭＬを通過した照明光は、反射原器６５で反射されて光軸ＯＡに沿って光路を逆進し、検査光として再度ビームスプリッタ６４に入射する。一方、参照平面ミラー６６で反射された参照光は、光軸ＯＡに沿って光路を逆進し、ビームスプリッタ６４で被検レンズＭＬ等を経た検査光と合成される。ビームスプリッタ６４で合成された干渉光は、撮像レンズ６８を経て撮像装置６９に入射する。この際、参照面駆動部６７によって参照平面ミラー６６が光軸ＯＡ方向に変位することによっていわゆるフリンジスキャンが行われるとともに、撮像装置６９から出力された画像信号がスキャンに同期して解析され、参照平面ミラー６６等を基準として、被検レンズＭＬによる波面の変化が計測される。つまり、被検レンズＭＬの光学面や屈折率の設計値からのずれを反映した波面収差を測定値（具体的には二乗平均平方根（ＲＭＳ））として得ることができる。なお、被検レンズＭＬの波面収差には、球面収差、非点収差、コマ収差等が含まれるが、本実施形態では、被検レンズＭＬが凸レンズである場合、ヒケによる形状変化がレンズ頂部の突起不足として現れやすいことを考慮して、主に球面収差を用いて被検レンズＭＬの性能評価を行うものとする。

図１に示す成形システムのうち測定処理装置３００は、データを処理及び蓄積するコンピュータで構成される。この測定処理装置３００は、成形技術者が管理している。

測定処理装置３００は、レンズ測定装置２００で得られた測定結果を分析処理し、この処理結果を成形装置１００の射出装置制御部３２へ伝達し、成形条件を指定するフィードバック情報を送信する。つまり、測定処理装置３００では、成形装置１００でレンズＯＬを試成形又は本成形した際の成形条件と、得られたレンズＯＬすなわち被検レンズＭＬをレンズ測定装置２００で計測することによって得た球面収差との対照を可能にし、成形技術者に対し成形装置１００による成形条件の設定・修正を補助する機能を有する。具体的には、測定処理装置３００での処理により、複数回の試成形で得た複数のレンズＯＬの球面収差から、このレンズＯＬすなわち成形金型４０に関する最小許容保圧値Ｐ１を特定し、成形金型４０に適する成形保圧値Ｐｘを決定することができる。測定処理装置３００での処理方法については後述する。

図７及び図８は、本成形システムの動作すなわち本実施形態の成形方法を概念的に説明するフローチャートである。

最初に、最小許容保圧値を特定する前段階として、試成形工程を行う。なお、保圧値以外の成形品ＭＰの基本的な成形工程については、後述する本成形工程と同様である。

まず、図７に示すように、成形装置１００の温度調節装置１７を動作させ、両金型４１，４２を成形に適する温度まで加熱する（ステップＳ１０）。

次に、開閉駆動装置１５を動作させ、可動盤１２を前進させて型閉じを開始させる（ステップＳ１１）。開閉駆動装置１５の閉動作を継続することにより、固定金型４１と可動金型４２とが接触する型当たり位置まで可動盤１２が固定盤１１側に移動して型閉じが完了し、開閉駆動装置１５の閉動作を更に継続することにより、固定金型４１と可動金型４２とを必要な圧力で締め付ける型締めが行われる（ステップＳ１２）。

型締め後、射出成形機１０において、射出装置１６を動作させて、型締めされた固定金型４１と可動金型４２との間の型空間ＣＶ中に、加熱された溶融樹脂を必要な圧力で注入する射出を行わせる（ステップＳ１３）。これにより、型締めされた固定金型４１と可動金型４２との間の型空間ＣＶ中に樹脂が充填される充填工程が行われる。なお、樹脂には、例えばＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）が用いられる。

充填工程後、射出成形機１０は、型空間ＣＶ中の樹脂圧を必要なレベルに保つ（ステップＳ１４）。この際、適当な保圧値を設定する。

成形金型４０は、温度調節装置１７により、型空間ＣＶや流路部分ＦＣが適度に加熱されており、射出装置１６から供給される溶融樹脂が緩やかに冷却され、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Ｓ１５）。

成形完了後、型締めを終了し、開閉駆動装置１５を動作させて、可動盤１２を後退させる型開きが行われる（ステップＳ１６）。これに伴って、可動金型４２が後退し、固定金型４１と可動金型４２とが離間する。この結果、成形品ＭＰすなわちレンズＯＬは、可動金型４２に保持された状態で固定金型４１から離型される。

次に、射出成形機１０において、エジェクタ５０を動作させて、成形品ＭＰの突き出しを行わせる（ステップＳ１７）。具体的には、成形品ＭＰのスプル部ＳＮ等が、エジェクトピン５１による突き出しによって可動金型４２から離型される。

成形品ＭＰを可動金型４２から離型した後、取出し装置２０を動作させて、突き出された成形品ＭＰの適所をハンド２１で把持して外部に搬出する（ステップＳ１８）。

成形品ＭＰはゲート部ＧＮで切断され、レンズＯＬは成形品ＭＰから切り離される（ステップＳ１９）。

以上のような試成形工程は、保圧値を異なる値に設定するとともに他の条件を一致させることによって、複数回繰り返される。つまり、保圧値のみを変化させることによって形成した多数のレンズＯＬを得ることができる。

試成形工程の後、試成形工程で成形された多数のレンズＯＬをもとに、最小許容保圧値を特定し、成形保圧値を決定する工程を行う。

まず、図８に示すように、レンズＯＬを被検レンズＭＬとしてレンズ測定装置２００のホルダ７１に収差計測位置に配置する（ステップＳ２０）。なお、移動作業は、作業者が行うことを前提とするが、自動搬送を行わせることも可能である。

次に、レンズ測定装置２００を動作させて、被検レンズＭＬすなわちレンズＯＬに対して波面計測を行い、レンズＯＬの球面収差等を含む波面収差を測定する（ステップＳ２１）。具体的には、制御装置７７は、レーザダイオード６１から特定波長の計測光を出射させ、参照面駆動部６７によって参照平面ミラー６６を変位させつつ撮像装置６９からの画像信号を解析し、各レンズＯＬについて波面収差のＲＭＳ値を得る。

試成形工程において得られた個々のレンズＯＬについて上記ステップＳ２０及びＳ２１を繰り返し、それぞれの保圧設定条件におけるレンズＯＬの波面収差を測定する。本実施形態では、波面収差のうち特に球面収差を用いて、レンズＯＬの光学面の形状精度を保圧設定条件の設定のために評価する。

次に、測定処理装置３００において、ステップＳ２１での測定結果から最小許容保圧値Ｐ１の特定（ステップＳ２２）及び成形保圧値Ｐｘの決定（ステップＳ２３、Ｓ２４）を行う。

この最小許容保圧値Ｐ１の特定は、保圧値を変えると成形品ＭＰのレンズＯＬの球面収差が主に変化することを利用している。一般的な対物レンズでは球面収差のＲＭＳ値と保圧値との関係は図９のようになる。

図９に示すように、ある保圧値のうちヒケが発生しない仮想的な保圧値すなわちヒケなし限界保圧値Ｐαが存在する。つまり、ヒケなし限界保圧値Ｐαは、成形後のレンズＯＬの球面収差のＲＭＳ値が最小となる保圧値である。このヒケなし限界保圧値Ｐαから保圧値を上げていくと、成形後のレンズＯＬの球面収差のＲＭＳ値は保圧値上昇に伴い緩やかに上昇する。また、ヒケなし限界保圧値Ｐαから保圧値を下げていくと、レンズＯＬ面にヒケが生じることにより、成形後のレンズＯＬの球面収差のＲＭＳ値は保圧値下降に伴い急激に上昇する。この球面収差のＲＭＳ値が急激に上昇する現象を利用して、あらかじめ設定した複数の保圧値で保圧し成形した複数のレンズＯＬに関する球面収差のＲＭＳ値の測定結果から最小許容保圧値Ｐ１を特定する（ステップＳ２２）。最小許容保圧値Ｐ１は、最小許容保圧値Ｐ１で保圧し成形した場合の球面収差ＲＭＳ値をＳＡ１とし、最小許容保圧値Ｐ１から４．９ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）下げた下限逸脱保圧値Ｐ０で保圧し成形した場合の球面収差のＲＭＳ値ＳＡ０としたときに、以下の条件式（１）〜（３）
ＳＡ１＜０．１λ （１）
ＳＡ０＞０．０５λ （２）
３×ＳＡ１＜ＳＡ０＜３０×ＳＡ１（３）
を満たすものである。この条件式（１）〜（３）を満たしたときに、ヒケなし限界保圧値Ｐαは、最小許容保圧値Ｐ１と下限逸脱保圧値Ｐ０との間にあると想定される。なお、最小許容保圧値Ｐ１、下限逸脱保圧値Ｐ０、及びヒケなし限界保圧値Ｐαは、樹脂の種類や型空間ＣＶの形状等によって異なるものである。

最小許容保圧値Ｐ１を特定した後、成形保圧値Ｐｘの範囲を決定する（ステップＳ２３）。例えば、以下の条件式（４）
Ｐ１＋４．９ＭＰａ≦Ｐｘ≦Ｐ１＋１９．６ＭＰａ（４）
を満たすように決定する（ステップＳ２４）。この条件式（４）を満たす成形保圧値Ｐｘは、ヒケなし限界保圧値Ｐα以上の保圧であり、成形後のレンズＯＬにヒケが生じるのを防止するように成形可能な保圧値となる。

以上のように、成形保圧値Ｐｘは、下限の許容保圧値Ｐ１＋４．９ＭＰａ（Ｐ１＋５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）から上限の許容保圧値Ｐ１＋１９．６ＭＰａ（Ｐ１＋２００ｋｇｆ／ｃｍ^２）までの許容範囲内で設定される。

また、レンズＯＬの面形状の変形防止や突発ヒケの発生防止をさらに重視する観点では、ステップＳ２３において、成形保圧値Ｐｘの範囲を、例えば以下の条件式（５）
Ｐ１＋４，９ＭＰａ≦Ｐｘ≦Ｐ１＋１４．７ＭＰａ（５）
を満たすように決定する方が望ましい。つまり、成形保圧値Ｐｘは、下限の許容保圧値Ｐ１＋４．９ＭＰａ（Ｐ１＋５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）から、上限の許容保圧値Ｐ１＋１４．７ＭＰａ（Ｐ１＋１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）までの許容範囲内で設定される。

上記のような許容範囲Ｐ１＋４．９〜Ｐ１＋１９．６ＭＰａ内の保圧値から成形保圧値Ｐｘを選択する際には、許容範囲内の中間値を選択するといった自動的な処理も可能であるが、成形技術者が許容範囲内で状況に応じて数値を適宜選択するといった処理も可能である。
なお、成形保圧値とは、成形機に設定する圧力値であって、成形品のレンズ部分に付加される実際の圧力値とは異なっている。そのため、型内圧制御等で本技術を用いる場合は、型内圧力値と成形機の設定圧力値の相関を考慮し、圧力値を設定する必要がある。

成形保圧値Ｐｘが決定した後、測定処理装置３００により処理結果が成形装置１００の射出装置制御部３２に伝達され、成形保圧値Ｐｘが本成形工程の際の保圧値として設定される。

本成形工程において、上述したように、保圧値以外は試成形工程と同様の成形工程（ステップＳ１０〜Ｓ１９）が行われる。つまり、本成形工程において、保圧時は成形保圧値Ｐｘで、樹脂充填後の型空間ＣＶを保圧する（ステップＳ１４）。

以下、本実施形態の具体的な実施例について説明する。

表１は、各保圧値で保圧して成形したレンズＯＬの球面収差とヒケの発生及び過保圧の状態とについて示すものである。表１において、ヒケの発生の評価については、ヒケの発生率が０．００１％以下の場合を「◎」と判断し、０．１％以下の場合を「○」と判断し、数十％以下の場合を「△」と判断し、略１００％の場合を「×」と判断している。また、過保圧の状態の評価については、球面収差が０．０１λ以下の場合を「◎」と判断し、０．０１λ〜０．０２λの場合を「○」と判断し、０．０２λ〜０．０３λの場合を「△」と判断し、０．０３λ以上の場合を「×」と判断している。なお、成形保圧値Ｐｘである、Ｐ１＋５０、Ｐ１＋１００、Ｐ１＋１５０、Ｐ１＋２００、Ｐ１＋２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２は、それぞれＰ１＋４．９、Ｐ１＋９．８、Ｐ１＋１４．７、Ｐ１＋１９．６、Ｐ１＋２４．５ＭＰａに相当する。

表１からわかるように、成形保圧値ＰｘがＰ１＋４．９ＭＰａ（Ｐ１＋５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上Ｐ１＋１９．６ＭＰａ（Ｐ１＋２００ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下で保圧し成形した場合、レンズＯＬにヒケが発生しない。また、成形保圧値ＰｘがＰ１＋４．９ＭＰａ（Ｐ１＋５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上Ｐ１＋１４．７ＭＰａ（Ｐ１＋１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下で保圧し成形した場合、過保圧によってレンズＯＬに生じる特性劣化を防ぐことができる。

また、Ｐ１＋２．４５ＭＰａで保圧して成形した場合、突発ヒケの発生率は、０．１％以下である。一方、Ｐ１＋９．８ＭＰａで保圧して成形した場合、突発ヒケの発生率は、０．００１％以下となる。

以上説明した実施形態の成形方法によれば、予めヒケの生じない最小許容保圧値Ｐ１を特定し、その最小許容保圧値Ｐ１に基づいて設定した許容範囲（例えばＰ１＋４．９〜Ｐ１＋１９．６ＭＰａ）内で成形保圧値Ｐｘを決定することにより、成形の際にヒケの発生を防ぐ適切な保圧を簡単に決定することができる。これにより、凸レンズ形状のように、成形品ＭＰの中央部分が肉厚状態になりヒケが生じやすい形状であっても、ヒケが生じにくい成形品ＭＰを成形することができる。

従来、ヒケを生じない成形品を成形するための成形保圧値を調べる際は、干渉計を使ったときの干渉縞の曲がり具合を見て感覚的に判断することが一般的であった。本実施形態のように球面収差のＲＭＳ値の変化傾向を利用すれば、成形保圧値Ｐｘを簡単に決定することができる。これにより、レンズＯＬの複数取り等の量産の場合でも、ヒケ防止を確実にする観点で成形保圧値Ｐｘを的確に決定することができる。

また、従来、ヒケの発生を避けるため、保圧値と球面収差との関係を考慮せずに、高い保圧を加えることで、実質的にヒケなし限界保圧より高い保圧をかけることが多かった。本実施形態のように予めヒケの生じにくい最小許容保圧値Ｐ１を基準として成形保圧値Ｐｘを決定すれば、保圧のかけすぎで面形状が変形することによる光学性能の劣化を防止することができる。また、ヒケが生じない保圧値であるが、ヒケが発生する保圧値に近い場合に量産中に生じる突発的なヒケ（突発ヒケ）を防止することができる。

また、樹脂や型空間ＣＶの形状によってヒケなし限界保圧値Ｐαは異なるものであるが、個々の最小許容保圧値Ｐ１を基準にするため、簡単に成形保圧値Ｐｘを決定することができる。

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、１つの成形品ＭＰから２個や４個のレンズＯＬを成形する場合以外にも、４個以上の多数個のレンズＯＬを成形する場合にも用いてもよい。

また、レンズＯＬの樹脂材料を変えても、実施例と同様に最小許容保圧値Ｐ１を特定し、その最小許容保圧値Ｐ１に基づいて設定した許容範囲（例えばＰ１＋４．９〜Ｐ１＋１９．６ＭＰａ）内で成形保圧値Ｐｘを決定することにより、ヒケが生じにくいレンズＯＬを成形することができる。

また、上記実施形態において、固定金型４１及び可動金型４２で構成される成形金型４０等に設ける型空間ＣＶの形状は、図示のものに限らず、様々な形状とすることができる。すなわち、型空間ＣＶの形状は、単なる例示であり、レンズＯＬの用途等に応じて適宜変更することができる。例えば、携帯カメラ用の撮像用レンズの成形の際にも用いることができる。

最近は、撮像用レンズも、携帯カメラ用レンズ等はピックアップレンズと同じくらいの大きさになってきており、本発明の成形方法は、撮像用レンズ等の光学部品の成形に応用した場合にも、ピックアップレンズと同様の光学性能向上の効果が得られる。さらに、本発明は、光学部品以外の精密品の成形に応用した場合にも、同様の効果が得られる。

また、上記実施形態において、射出成形機１０は、成形金型４０等を開閉できるものであれば、例えば油圧式でも電動式でもよい。

１０…射出成形機、１１…固定盤、１２…可動盤、１５…開閉駆動装置、１６…射出装置、１７…温度調節装置、２０…取出し装置、３０…制御装置、４０…成形金型、４１…固定金型、４２…可動金型、１００…成形装置、２００…レンズ測定装置、３００…測定処理装置、ＣＶ…型空間、ＦＣ…流路部分、ＧＰ…ゲート部分、ＲＰ…ランナ部分、ＳＰ…スプル部分、ＯＬ…レンズ、ＭＰ…成形品、ＧＮ…ゲート部、ＲＮ…ランナ部、ＳＮ…スプル部、ＰＬ…パーティングライン、Ｐα…ヒケなし限界保圧値、Ｐ０…下限逸脱保圧値、Ｐ１…最小許容保圧値

Claims

第１金型と第２金型とで構成される金型部内に形成された樹脂成形空間に溶融させた樹脂を充填した後、前記第１金型と前記第２金型との型開きまでの間に、充填された樹脂にある保圧値で保圧を行う成形を、異なる保圧値で複数回行う試成形工程と、
前記試成形工程で得た複数の暫定成形品について測定して得た波面収差に基づいて、仮想的に波面収差のＲＭＳ値が最小となる保圧値であるヒケなし限界保圧値Ｐαを想定し、前記異なる保圧値のうち、ヒケなし限界保圧値Ｐαに近い最小許容保圧値Ｐ１を特定し、前記最小許容保圧値Ｐ１に基づいて成形保圧値Ｐｘを決定する工程と、
前記成形保圧値の下で成形を行う本成形工程と、
を備え、
前記ヒケなし限界保圧値Ｐαは、前記最小許容保圧値Ｐ１と前記最小許容保圧値Ｐ１から４．９ＭＰａ下げた下限逸脱保圧値との間にあり、
前記最小許容保圧値Ｐ１は、前記最小許容保圧値Ｐ１で保圧し成形したときの成形品の波面収差のＲＭＳ値をＳＡ１、前記下限逸脱保圧値で保圧し成形したときの成形品の波面収差のＲＭＳ値をＳＡ０としたときに、以下の条件式（１）から（３）
ＳＡ１＜０．１λ （１）
ＳＡ０＞０．０５λ （２）
３×ＳＡ１＜ＳＡ０＜３０×ＳＡ１（３）
を満たし、
前記成形保圧値Ｐｘは、以下の条件式（４）
Ｐ１＋４．９ＭＰａ≦Ｐｘ≦Ｐ１＋１９．６ＭＰａ（４）
を満たすことを特徴とする成形方法。
前記最小許容保圧値は、前記暫定成形品の波面収差のうち球面収差に基づいて特定されることを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
前記成形品は、少なくとも一方が凸形状のレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形方法。
前記成形品は、ＮＡ０．７以上のレンズであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形方法。
前記成形保圧値をＰｘ、前記最小許容保圧値をＰ１としたときに、以下の条件式（５）
Ｐ１＋４．９ＭＰａ≦Ｐｘ≦Ｐ１＋１４．７ＭＰａ（５）
を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形方法。