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技術 光学素子製造方法

出願人 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社
発明者 山本省吾
出願日 2006年11月24日 (13年11ヶ月経過) 出願番号 2006-316847
公開日 2008年6月5日 (12年5ヶ月経過) 公開番号 2008-126611
状態 特許登録済
技術分野 光ヘッド 光学要素・レンズ プラスチック等の成形用の型 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 密封機構 取り付け基準面 ニッパー 樹脂成形用金型 組み込み後 鏡枠内 空気溜 カット形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年6月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

良好な面精度が確保できると共に、鏡枠に取り付ける際の取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ること。

解決手段

金型部のフランジ部を形成する部分に、型内の空気を抜くための空隙部を設け、金型内樹脂射出して光学素子を成形し、空隙部に樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有する光学素子の製造方法とする。

概要

背景

従来より、CD、DVD等の光情報記録媒体への記録、又は再生用光ピックアップ装置用光学素子である対物レンズは、樹脂成形されたプラスチックレンズが使用されている。

プラスチックレンズはガラスモールドレンズに比べ、比重が小さくこのため軽量化が可能である。このため、レンズを駆動するアクチュエータへの負荷を軽減でき、且つ慣性モーメントが小さいため、その応答性を向上させることが容易である利点を有している。

このような樹脂成形による光ピックアップ装置用の対物レンズとして、光学機能面の外周にフランジ部を設け、基準面側のフランジ面を基準となる面と段差をつけた低い面の2つの面に形成し、入子と入子が挿入される周辺部の金型の嵌合する位置を、段差をつけた低い面又は外周に位置させたプラスチックレンズが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平9−131802号公報

概要

良好な面精度が確保できると共に、鏡枠に取り付ける際の取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ること。金型部のフランジ部を形成する部分に、型内の空気を抜くための空隙部を設け、金型内樹脂射出して光学素子を成形し、空隙部に樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有する光学素子の製造方法とする。

目的

本発明は上記問題に鑑み、良好な面精度が確保できると共に、鏡枠に取り付ける際の取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
6件

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請求項1

光学機能部と該光学機能部の周辺フランジ部を有し、前記光学機能部のNA値が0.7以上であって、前記光学機能部は、互いに向かい合う第1の光学機能面と第2の光学機能面とを有し、前記第1の光学機能面のほうが前記第2の光学機能面よりも曲率が小さい光学素子金型により成形する光学素子製造方法において、前記金型は、型開き状態で前記光学素子が残り、前記第1の光学機能面を形成する第1の金型部と、型開き状態で前記光学素子が残らず、前記第2の光学機能面を形成する第2の金型部とを有し、前記第1の金型部の前記フランジ部を形成する部分に、前記第1の金型部と前記第2の金型部を合わせた際に型内の空気を抜くための空隙部が設けられており、前記金型内樹脂射出して前記光学素子を成形することにより、前記空隙部に相当する部分にも前記樹脂が注入され、前記光学素子の当該空隙部に前記樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有することを特徴とする光学素子製造方法。

請求項2

前記不要部分を機械加工で除去することを特徴とする請求項1に記載の光学素子製造方法。

請求項3

前記不要部分をレーザ加工で除去することを特徴とする請求項1に記載の光学素子製造方法。

技術分野

0001

本発明は樹脂成形用金型により光学素子を製造する光学素子製造方法に関するものである。

背景技術

0002

従来より、CD、DVD等の光情報記録媒体への記録、又は再生用光ピックアップ装置用の光学素子である対物レンズは、樹脂成形されたプラスチックレンズが使用されている。

0003

プラスチックレンズはガラスモールドレンズに比べ、比重が小さくこのため軽量化が可能である。このため、レンズを駆動するアクチュエータへの負荷を軽減でき、且つ慣性モーメントが小さいため、その応答性を向上させることが容易である利点を有している。

0004

このような樹脂成形による光ピックアップ装置用の対物レンズとして、光学機能面の外周にフランジ部を設け、基準面側のフランジ面を基準となる面と段差をつけた低い面の2つの面に形成し、入子と入子が挿入される周辺部の金型の嵌合する位置を、段差をつけた低い面又は外周に位置させたプラスチックレンズが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平9−131802号公報

発明が解決しようとする課題

0005

光ピックアップ装置用の対物レンズは、光源側に面した光学機能面の曲率は非常に大きくなり、大きく突出した形状となる。このような、光学素子を成形する場合、金型内残留する空気が空気溜まりを形成し、転写性に悪影響を与える場合がある。このため、金型内に残留する空気を排気するためのエアベントと呼ばれる溝を金型内に設けることが対策として考えられる。

0006

一方、高いNA値を有する対物レンズを成形する場合、2つの光学機能面間での偏心等のズレを防止するため、大きい曲率を有する光学機能面を形成する型は固定しておき、小さい曲率を有する光学機能面を形成する型を光軸方向に移動することで、小さい曲率を有する光学機能面側を金型に残しつつ、大きい曲率を有する光学機能面を先に金型から離型し、その後で小さい曲率を有する光学機能面側のフランジ面に突き出し部を配置し、突き出すことで完全に離型することが考えられる。

0007

しかしながら、小さい曲率を有する光学機能面側のフランジ面に突き出し部を配置しつつ、パーティングラインのフランジ部周囲にエアベントの溝を配置すると、エアベントの溝に入り込んだ樹脂バリとなり、対物レンズを鏡枠に取り付ける際に邪魔になり、鏡枠内で回転させることができないという問題がある。また、二つの金型を離す際に、小さい曲率を有する光学機能面を形成する金型にレンズを残すために、金型におけるフランジ部の光軸方向の深さは、小さい曲率を有する光学機能面を形成する金型の方が深くなっている。そのため、エアベントによるバリの位置が、大きな曲率を有する光学機能面に近い場所になる。そのため余計、エアベントに起因するバリによる問題が大きなものとなる。

0008

また、パーティングラインが、対物レンズを鏡枠に取り付ける取り付け基準面の位置に設定された場合には、このエアベントの溝に入り込んだ樹脂がバリとなり取り付け精度に悪影響を与えるという問題がある。

0009

本発明は上記問題に鑑み、良好な面精度が確保できると共に、鏡枠に取り付ける際の取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

0011

1.光学機能部と該光学機能部の周辺にフランジ部を有し、前記光学機能部のNA値が0.7以上であって、前記光学機能部は、互いに向かい合う第1の光学機能面と第2の光学機能面とを有し、前記第1の光学機能面のほうが前記第2の光学機能面よりも曲率が小さい光学素子を金型により成形する光学素子製造方法において、前記金型は、型開き状態で前記光学素子が残り、前記第1の光学機能面を形成する第1の金型部と、型開き状態で前記光学素子が残らず、前記第2の光学機能面を形成する第2の金型部とを有し、前記第1の金型部の前記フランジ部を形成する部分に、前記第1の金型部と前記第2の金型部を合わせた際に型内の空気を抜くための空隙部が設けられており、前記金型内に樹脂を射出して前記光学素子を成形することにより、前記空隙部に相当する部分にも前記樹脂が注入され、前記光学素子の当該空隙部に前記樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有することを特徴とする光学素子製造方法。

0012

2.前記不要部分を機械加工で除去することを特徴とする1に記載の光学素子製造方法。

0013

3.前記不要部分をレーザ加工で除去することを特徴とする1に記載の光学素子製造方法。

発明の効果

0014

本発明によれば、良好な光学機能面精度及び取り付け基準面精度を有し、鏡枠に取り付ける際には、取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ることが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

0016

図1は、本実施の形態に係る光学素子である光ピックアップ装置用対物レンズの一例を示す側面図である。

0017

同図に示す光ピックアップ装置用対物レンズ1(以下、対物レンズとも称す)は、光学機能部である光学機能面1aと光学機能面1b及びこの光学機能面の周辺に形成された鍔状のフランジ部1fを有している。なお、以下で、円形の光学機能面及び円形のフランジ部を有するもので説明するが、フランジ部1fが部分的に形成されたものや外形矩形状のものであってもよい。また、光学機能面1a、1bの少なくとも一方に輪帯状の段差を有する回折面等の光路差付与構造が形成されたものであってもよい。

0018

同図に示す対物レンズ1は、光ピックアップ装置においては、光学機能面1bが光ディスク側に面し、光学機能面1aが光源側に面するように配置されることが好ましい。なお、本実施の形態においては、光ディスク側に面する光学機能面1bが第1の光学機能面に相当し、光源側に面する光学機能面1aが第2の光学機能面に相当する。

0019

同図に示すように、第2の光学機能面(光学機能面1a)は光ディスク側に面する第1の光学機能面(光学機能面1b)より曲率が大きく、更に、有効径は第2の光学機能面(光学機能面1a)が第1の光学機能面(光学機能面1b)より大きいことが好ましい。また、第2の光学機能面の有効径は0.3mm以上7mm以下であることが好ましく、0.5mm以上4mm以下であればより好ましい。

0020

図2は、図1に示す対物レンズ1を製造するための樹脂成形用金型の概略構成を示す断面図である。

0021

なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。

0022

同図に示す樹脂成形用金型は、パーティングラインPLを境にして第1の金型部である金型部11と第2の金型部である金型部12及び金型部16で構成されている。また、金型部11が可動側、金型部12及び金型部16が固定側の金型に相当する。

0023

金型部11には、対物レンズ1の光学機能面1bを形成するための形状11bが形成されている。更に、対物レンズ1のフランジ部1fの位置には突き出し部13が、例えば円周上の4箇所に、設けられている。この突き出し部13は、金型部11に対し相対的にフランジ部1f側に移動可能とされている。この突き出し部13と金型部11は、直径のクリアランス0.001〜0.06mmで嵌合しており、更に図示の如く、金型部11内部では、突き出し部13と金型部11との間には大きな隙間が形成されている。

0024

金型部12及び金型部16からなる固定側の金型は、対物レンズ1の光学機能部のうち大きい曲率を有する光学機能面である光学機能面1a(第2の光学機能面)を形成するための形状12aを有する入れ子の金型部12と、フランジ部1fの第2の光学機能面側の面の中で最外周の段差部を形成する金型部16とが、別部材により形成されている。また、光学機能面1a(第2の光学機能面)とフランジ部1fの第2の光学機能面側の面の中で第2の光学機能面に最も近い面との間には凹部を形成せず、それぞれの延長線を繋いだ形状に形成されている。なお、本明細書で言うところの、それぞれの延長線を繋いだ形状とは、上記のみに限るものでなく、それぞれの延長線の交点近傍でそれぞれの延長線に接するような角丸め(R)で接続した形状をも含むものである。

0025

パーティングラインPLは、金型部11のフランジ部1fの深さが、金型部12のフランジ部の深さより深くなる位置に設定されている。また、1gはゲートであり、ここから溶融した樹脂材料が射出される。また図示の如く、可動側の金型部11のフランジ部1fの周辺にエアベント14が形成されている。

0026

図3は、図2に示す樹脂成形用金型の型開き状態及び突き出し部の作動状態を示す図である。同図(a)は型開き状態を示し、同図(b)は突き出し部の作動状態を示している。

0027

以下、図2及び図3を用いて対物レンズ1の成形工程を説明する。

0028

図2に示す状態で、ゲート1gから溶融状態の樹脂材料が流し込まれる。この時、エアベント14から、金型内部の気体を流出させる。この金型内部の脱気に関しては、真空ポンプ等の吸気する機器及びOリング等を用いた金型内部密封機構を設け、金型に溶融された樹脂材料が流入される前に吸引して事前に脱気しておく方法、金型に溶融された樹脂材料の流入中に吸引を行って脱気する方法、金型に溶融された樹脂材料が流入される前より吸引を開始し、流入中も吸引を行って脱気する方法等が用いられるとより好ましく、このようにすることにより、金型の形状の対物レンズ1への転写性がより向上し、より高精度の光学機能面1a、1bを形成することが可能となる。

0029

なお、このとき、エアベント14にも溶融状態の樹脂材料が入り込み、バリ15が形成される。

0030

次いで、図3(a)に示すように、金型部11が金型部12及び金型部16から離間するよう移動する。この時、対物レンズ1は、金型部11側に残った状態となる。このように、金型部11側に対物レンズ1を残すためには、金型におけるフランジ部の光軸方向の深さにおいて、金型部11の深さの方が、金型部12の深さに比べて、深くなるように形成することが好ましい。これによって、対物レンズ1が、金型部11側に残りやすくなる。しかしながら、この構成を採用すると、エアベント14に起因するバリ15は、第1の光学機能面よりも第2の光学機能面に近い側に発生することになる。そのため、対物レンズ1を鏡枠に取り付ける際に、バリが邪魔になるという問題がより大きなものとなる。

0031

この後、図3(b)に示すように、金型11からフランジ部1fに相当する位置に配置された突き出し部13を図示矢印方向に突出させて対物レンズ1を離型させることで、ゲート1gが付いた状態の対物レンズ1となる。この突き出し部13は、複数箇所に設けられており、それぞれの突き出し部13の作動は同時もしくは異なったとしても突き出しタイミングの差が0.5秒以内に収まって、全ての突き出しが完了するようになっていることが、対物レンズ1の変形を防止する上で好ましい。

0032

図4は、図2に示す樹脂成形用金型で成形された、ゲート1gが付いた状態の対物レンズ1を示す図である。同図(a)は対物レンズ1を突き出し部側から見た平面図、同図(b)は側面図である。

0033

同図(a)は、突き出し部が略90度間隔でフランジ部1f上の13nで示す4箇所に配置された場合を示している。この突き出し部による、突き出し部跡は、その後の光ヘッド部への組み込み時に、光学機能面1aと1bの判別をする指標となり、組み込みをより容易にする効果をも有している。

0034

同図(a)、(b)に示すように、エアベントの溝に流入した樹脂は、フランジ部1fから異形のバリ15として形成される。このバリ15は、金型でのエアベントの溝深さが0.01〜0.10mm程度の場合、図示Aの寸法が0.1〜0.4mm程度発生する。また、図示していないエアベントの溝幅が1.0〜2.5mm程度の場合、図示Bの寸法が1.0〜2.5mm程度に発生する。

0035

このバリ15のため、特にバリ15が第2の光学機能面側に存在しているため、対物レンズ1を鏡枠に取り付ける際には邪魔となり、鏡枠内で回転させることができない。

0036

よって、同図に示した、ゲート1g及びエアベント14に流入して形成されたバリ15が付いた状態の対物レンズ1から、ゲート1g及びバリ15が除去されて光ピックアップ装置に用いられる形となる。

0037

図5は、対物レンズ1から、ゲート1g及びバリ15が除去された状態を示す図である。同図(a)は対物レンズ1を突き出し部側から見た平面図、同図(b)は側面図である。

0038

同図は、ゲート1g及びバリ15を機械加工で除去した後を示している。ゲート1g及びバリ15は、バレル研磨表面研磨等のタンブラー処理や、フライス盤エンドミルカッターヒートニッパー等の機械加工或いはレーザ加工等でDカットされ除去される。もちろん、機能上問題なければカット形状はDカット形状に限るものでなく、フランジ部を円弧状にカットしてもU字状に抉るようにカットしてもよい。同図に示す形状に加工された後、光ピックアップ装置の鏡枠に取り付けられる。このような形状であれば、鏡枠内で自由に回転させることも可能となる。

0039

以上説明したように、金型のフランジ部を形成する部分に、型内の空気を抜くための空隙部を設け、金型内に樹脂を射出して光学素子を成形し、空隙部に樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有することにより、光学機能面は良好な面精度で、鏡枠に取り付ける際の取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ることが可能となる。

0040

なお、上記の実施の形態においては、フランジ部1fが鏡枠への取り付け面と2つの段差で形成された対物レンズ1を用いて説明したが、フランジ部1fが鏡枠への取り付け面と1つの段差で形成された対物レンズであっても適用できるのは勿論である。

図面の簡単な説明

0041

本実施の形態に係る光学素子である光ピックアップ装置用対物レンズの一例を示す側面図である。
図1に示す対物レンズを製造するための樹脂成形用金型の概略構成を示す断面図である。
図2に示す樹脂成形用金型の型開き状態及び突き出し部の作動状態を示す図である。
図2に示す樹脂成形用金型で成形された、ゲートが付いた状態の対物レンズを示す図である。
対物レンズから、ゲート及びバリが除去された状態を示す図である。

符号の説明

0042

1対物レンズ
1a 第2の光学機能面
1b 第1の光学機能面
1fフランジ部
1gゲート
11金型部(第1の金型部)
12 金型部(第2の金型部)
13 突き出し部
14エアベント
15バリ
16 金型部(第2の金型部)

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