光学元件制造方法、 光学元件成型模具及光学元件 技术领域 本发明涉及用注射成型制造光学元件的制造方法， 用来实施这种制造方法的光学 元件成型模具， 以及用这种成型模具得到的光学元件。
背景技术 近年来， 使用蓝光光盘 (BD ： Blu-Ray Disc) 那样高记忆容量光盘的光拾取装置已 被实用化， 蓝光光盘比以往的 DVD 密度更高， 使用波长 400nm 以上 410nm 以下的蓝紫色激 光， 物镜的像侧数值孔径 NA 在 0.80 以上。对这种使用蓝紫色激光的高记忆容量光盘进行 记录或再生时使用的物镜， 与以往仅仅与短波长对应的 DVD 用物镜不同， 比以往的物镜要 求更高的 NA。
这种 BD 和以往的例如 DVD 及 CD 的记录或再生时通用的互换型物镜， 表面上被实 施衍射图案等用来付与光程差的微细的凹凸形状， 由此与多种光盘的规格对应。 但是， 这种 物镜因为使用蓝紫色激光进行 BD 的记录或再生， 且必需的 NA 在 0.80 以上， 还必须与多种不
同波长的光束对应， 所以， 仅略微的形状误差也会导致各光束光利用效率的降低， 存在问题。
另外， 像至少在 BD 记录或再生时使用的物镜那样， NA 在 0.80 以上高 NA 的话， 光 学面的偏心对彗形像差有较大的影响， 存在问题。因此， 量产高 NA 物镜时， 光学面的偏心状 态变动不安定的话， 产品出成率下降， 不利于量产性， 存在问题。
作为通过注射成型制造上述具有微细凹凸形状且要求高精度转印的透镜等光学 元件的制造方法， 已经知道有反复加热及冷却模具反复升降模具腔表面温度的所谓热循环 成型。这种热循环成型中， 是在将模具加热到树脂熔融温度以上的高温状态下， 充填树脂， 充填树脂后， 冷却模具固化充填的树脂， 然后取出树脂成型品， 由此能够实现腔表面形状向 树脂成型品的高度转印。
但是， 必须高温加热及低温冷却模具， 反复切换向模具供给高温媒质和低温媒质 以及温度控制等， 设备大型化复杂化， 光学元件的制造成本上升。 尤其是因为需要高温和低 温的反复升降， 光学元件成型花费时间， 即循环时间非常长， 存在问题。 另外， 成型周期的大 幅度延长不仅仅引起生产率恶化， 周期内的加热冷却致使定模及动模反复膨胀收缩， 这样， 形成各光学面的一对嵌件的相对位置偏离， 偏心不安定， 也存在问题。
作为不依靠这种热循环成型的制造方法， 已经知道有采用下述成型模具的方法， 该成型模具备有模具部件 ( 嵌件 )， 该模具部件 ( 嵌件 ) 以热传导率在所定以下的低热传导 材料为母材 ( 基材 )， 通过切削加工在母材表面上覆盖的低硬度材料， 形成了用来转印光学 元件微细形状的成型面 ( 请参照专利文献 1)。 专利文献 1 中记载了成型后使成型模具离间 进行开模， 然后顶出模具部件 ( 嵌件 )， 由此从成型模具脱模光学元件。
专利文献 1 ： 特开 2004-284110 号公报 发明内容
但是， 专利文献 1 的制造方法中， 虽然因采用以低热传导材料为母材构成的模具部件 ( 嵌件 )， 而能够将充填到模具部件中的树脂渐渐冷却到所望的程度， 能够将树脂充分 充填到模具部件的微细形状先端， 进行高精度转印， 但是， 因为由模具部件 ( 嵌件 ) 顶出光 学元件， 所以由于成型光学面的模具部件的滑动， 反复成型光学元件时， 光学面的偏心状态 不安定， 存在问题。
另外， 用模具部件顶出光学元件之后， 一般是使取出部件把持成型时形成的浇道 和流道， 剥下保持在模具部件上的光学元件， 此时， 是先从光学元件的浇口侧开始剥下， 但 是， 因为以低热传导材料为母材构成的模具部件高精度转印微细形状先端， 所以， 剥下时微 细形状的先端走形， 产生脱模不良， 出现新的问题。 可以认为这是因为与以往树脂没有充填 到微细形状先端、 以下垂大的形状被成型的情况不同， 由于微细形状先端部被高精度成型， 结果从模具部件脱模光学元件时， 微细形状先端接触模具部件而引起的。尤其是如上述与 多种光盘规格对应的互换性物镜， 微细形状的高精度转印和偏心抑制是重要的问题。
对此， 本发明的目的在于提供一种光学元件制造方法， 其中， 在成型具有微细形状 的光程差付与构造等凹凸形状的光学元件时， 没有不必要地延长成型循环时间， 防止凹凸 形状走形， 确保良好的脱模性， 能够实现高精度的转印， 同时， 即使反复成型， 也能够使光学 元件的偏心状态安定， 降低像差。
本发明的目的还在于提供一种为了实现上述光学元件制造方法的光学元件成型 模具， 以及由此成型的光学元件。
为了解决上述课题， 本发明第一的光学元件制造方法， 是制造备有光学面上有凹 凸形状的光学功能部和凸缘部的光学元件的制造方法， 光学元件制造方法的特征在于， 包 括下述工序 ： 成型工序， 采用动模定模之一对模具， 通过注射成型成型光学元件， 所述动 模定模的至少一个备有嵌件， 所述嵌件备有用来转印凹凸形状的转印面， 且用热传导率在 20W/m·K 以下的低热传导材料构成基材 ； 脱模工序， 离间所述定模和所述动模， 并用顶出部 件顶出成型好的光学元件的光学面之外的部分， 使光学元件脱模。
上述制造方法的成型工序中， 因为采用在定模动模的至少一方备有嵌件的一对模 具， 该嵌件备有用来转印凹凸形状的转印面， 且用热传导率在 20W/m·K 以下的低热传导材 料构成基材， 所以， 被充填到一对模具间的腔中的树脂不会急剧冷却， 可以渐渐冷却到所望 的程度， 能够在防止成型循环时间增加的同时， 达成光学元件凹凸形状的高精度转印。 另外 上述制造方法的脱模工序中， 因为采用顶出部件顶出成型好的光学元件的光学面之外的部 分， 使光学元件从备有凹凸形状的嵌件脱模， 所以， 能够防止脱模时凹凸形状走形， 确保良 好的脱模性， 实现高精度的转印。并且， 因为采用顶出部件从备有凹凸形状的嵌件脱模， 所 以， 与使嵌件退避进行脱模的情况相比， 还能够提高光学面的偏心精度。
本发明第 2 的光学元件制造方法， 是制造备有光学面上有凹凸形状的光学功能部 和凸缘部的光学元件的制造方法， 光学元件制造方法的特征在于， 包括下述工序 ： 成型工 序， 采用动模定模之一对模具， 通过注射成型成型光学元件， 所述动模定模的至少一个备有 嵌件， 所述嵌件备有用来转印凹凸形状的转印面， 且在形成所述转印面的表面加工层和基 材之间备有由热传导率在 20W/m·K 以下的低热传导材料构成的热传导抑制层 ； 脱模工序， 离间所述定模和所述动模， 并用顶出部件顶出成型好的光学元件的光学面之外的部分， 使 光学元件脱模。
上述制造方法中， 由于存在设在嵌件中的热传导抑制层， 所以被充填到一对模具间腔中的树脂也不会急剧冷却， 可以渐渐冷却到所望的程度， 能够在防止成型循环时间增 加的同时， 达成光学元件凹凸形状的高精度转印。 另外上述制造方法中， 因为采用顶出部件 顶出成型好的光学元件的光学面之外的部分使之从备有凹凸形状的嵌件脱模， 所以， 能够 在提高光学面偏心精度的同时， 防止脱模时凹凸形状走形， 确保良好的脱模性， 实现高精度 转印。
本发明具体形态或观点中的上述制造方法， 其中， 用来转印所述凸缘部形状的转 印部的至少一部分， 用热传导率在 20W/m·K 以下的低热传导材料构成。此时， 不仅基材和 低热传导材料， 包括设在周边侧的凸缘部用的转印部 ( 以下称为 “凸缘形成部” )， 也能够进 行放热管理， 所以， 能够抑制被充填到一对模具间腔中的树脂急剧冷却， 能够更精密地调整 光学元件的冷却速度。
本发明的另一形态中， 所述顶出部件中的至少一部分用热传导率在 20W/m· K 以下 的低热传导材料构成。 此时， 能够防止顶出部件导致急剧放热， 能够抑制被充填到一对模具 间腔中的树脂急剧冷却。
如上所述顶出部件的至少一部分用低热传导材料构成时， 用来转印凸缘部形状的 转印部的至少一部分也可以用低热传导材料构成。但是， 通过凸缘部用转印部不用低热传 导材料构成、 顶出部件用低热传导材料构成， 这样能够在确保高度转印的同时进一步防止 成型循环时间延长。另外此时凸缘部基材用陶瓷等低热传导材料构成时， 还能够避免凸缘 部用转印部复杂的形状加工出现困难和成本上升等， 所以优选。 本发明的又一形态中， 所述顶出部件备有顶出成型好的光学元件的光学面之外部 分的多个部件， 多个部件中， 顶出靠近成型光学元件时形成的浇口一侧的部件， 与顶出远离 浇口一侧的部件， 用不同的热传导率的材料形成。 此时， 能够在靠近浇口一侧和远离浇口一 侧之间整微调熔融树脂的徐冷。
此时， 如果顶出远离浇口一侧的部件， 用热传导率低于顶出靠近浇口一侧的部件 的材料形成， 则降低熔融树脂在远离浇口一侧的易冷却度， 光学元件整体能够几乎均等地 冷却。由此， 能够抑制面形状精度误差引起的像差劣化， 能够得到尤其适合于 NA0.80 以上 的光拾取装置用物镜的光学元件。
本发明的又一形态中， 所述顶出部件是转印所述凸缘部形状的一部并顶出所述凸 缘部一部分的部件， 用来转印所述凸缘部形状的转印部中， 由顶出部件转印的部分之外的 转印部， 用与顶出部件不同的热传导率的材料形成。 此时， 能够微调整熔融树脂的冷却和成 型循环的时间， 例如通过调整转印凸缘部一部分的顶出部件的先端面的面积， 能够调整熔 融树脂的冷却和成型循环的时间， 还能够控制像散等光学性能。
本发明的又一形态中， 所述动模备有嵌件， 该嵌件具有用低热传导材料构成的基 材或热传导抑制层。此时， 可以通过设在动模中的嵌件的转印面在光学元件上转印凹凸形 状， 由顶出部件脱模， 从而能够达成上述凹凸形状的高度转印。
本发明的又一形态中， 所述定模备有嵌件， 该嵌件具有用低热传导材料构成的基 材或热传导抑制层。此时， 可以通过设在定模中的嵌件的转印面在光学元件上转印凹凸形 状， 顶出部件在定模动模开模时不影响光学元件凹凸形状走形， 能够达成上述凹凸形状的 高度转印。
本发明的又一形态中， 所述光学元件是透镜。 此时， 能够提供备有衍射图样等微细
凹凸形状的高精度高性能透镜， 例如光拾取装置用物镜。
本发明第 1 的光学元件成型模具， 是用一对模具成型光学元件的光学元件成型模 具， 所述一对模具中的至少一个备有 ： 嵌件， 其备有用来转印凹凸形状的转印面， 且用热传 导率在 20W/m·K 以下的低热传导材料构成基材 ； 模具部件， 其支撑所述嵌件 ； 顶出部件， 其 在所述一对模具相互离间时顶出成型好的光学元件的光学面之外的部分使光学元件脱模。
上述光学元件成型模具因为备有用低热传导材料构成基材的嵌件， 所以， 能够至 所望的程度渐渐冷却被充填到一对模具间腔中的树脂， 能够在防止成型循环时间增加的同 时， 达成光学元件凹凸形状的高度转印。 另外， 因为上述光学元件成型模具备有通过顶出成 型好的光学元件的光学面之外的部分使之脱模的顶出部件， 所以， 能够在提高光学面偏心 精度的同时， 防止脱模时凹凸形状的走形， 确保良好的脱模性， 实现高精度转印。
本发明第 2 的光学元件成型模具， 是用一对模具成型光学元件的光学元件成型模 具， 所述一对模具中的至少一个备有 ： 嵌件， 其备有用来转印凹凸形状的转印面， 且在形成 所述转印面的表面加工层和基材之间备有用热传导率在 20W/m·K 以下的低热传导材料构 成的热传导抑制层 ； 模具部件， 其支撑所述嵌件 ； 顶出部件， 其在所述一对模具相互离间时 顶出成型好的光学元件的光学面之外的部分使光学元件脱模。 上述光学元件成型模具因为备有嵌件， 该嵌件备有用低热传导材料构成的热传导 抑制层， 所以， 能够至所望的程度渐渐冷却被充填到一对模具间腔中的树脂， 能够在防止成 型循环时间增加的同时， 达成光学元件凹凸形状的高度转印。 另外， 因为上述光学元件成型 模具备有通过顶出成型好的光学元件的光学面之外的部分使之脱模的顶出部件， 所以， 能 够在提高光学面偏心精度的同时， 防止脱模时凹凸形状的走形， 确保良好的脱模性， 实现高 精度转印。
本发明的光学元件， 其特征在于， 用上述光学元件成型模具形成。此时， 通过用上 述光学元件成型模具成型光学元件， 能够以较少的偏心形成良好转印的凹凸形状。具体则 能够提供 BD 用高精度高性能的高 NA 物镜， 或与 BD、 DVD 及 CD 的多种光盘规格对应的互换 型的高精度高性能的高 NA 物镜等。
上述中， 从发挥渐渐冷却微细凹凸形状实现高精度转印的效果来说， 较优选低热 传导材料是 10W/m·K 以下的低热传导材料。尤其是像 NA0.80 以上的高 NA 物镜那样大曲 率的光学面 ( 深的光学面 ) 上备有微细凹凸形状的物镜， 对它也能够实现高精度转印。另 外， 优选低热传导材料是 0.05W/m·K 以上。低热传导材料由例如金属、 陶瓷、 树脂、 玻璃等 构成。
本说明书中， 光学面是指被用作有效地发挥光学面功能的区域。凹凸形状是指具 有衍射图样等微细台阶的形状等具有对入射光付与光程差之功能的构造。 嵌件的基材表示 构成嵌件的本质性部分 ( 母材 )。
另外， 本说明书中， 表面加工层是指用来设凹凸形状的层， 是在涂层镀金层等之 后， 用金刚石刀刃等实施表面加工到所望形状的层。嵌件表面也可以在表面加工层上进一 步有保护层和脱模层。
顶出部件由多个销、 块、 筒状部件等构成。优选顶出部件沿开模方向顶出光学元 件， 为了对称光学面中心几乎均等顶出， 用先端呈环状的部件在光学面一周上顶出光学面 之外的部分， 顶出部件由多个部件构成、 顶出部件的先端接触在光学面之外部分的多处上
时， 进一步优选以光学面的中心为中心对称配置顶出点进行顶出。 附图说明
图1： 说明由定模动模构成的光学元件成型模具构造的部分侧截面图。 图2： 图 1 的一部分放大截面图。 图3： 图 1 所示动模的 R 箭头方向看到的端面图。 图4： 用图 1 的模具注射成型的透镜的放大侧面图。 图5： 说明装有图 1 所示的光学元件成型模具的成型装置的正面图。 图6： 图 5 的成型装置的动作流程说明。 图7： 说明图 1 所示的光学元件成型模具脱模的概念图。 图8： 第 2 实施方式的模具及制造方法的说明截面图。 图9： 第 3 实施方式的模具及制造方法的说明截面图。 图 10 ： 第 4 实施方式的模具及制造方法的说明截面图。 图 11 ： 第 5 实施方式的模具及制造方法的说明截面图。 图 12 ： 第 6 实施方式的模具及制造方法的说明截面图。 图 13 ： 第 7 实施方式的模具及制造方法的说明截面图。 图 14 ： 第 8 实施方式的模具及制造方法的说明截面图。 图 15 ： 第 9 实施方式的模具及制造方法的说明截面图。 符号说明 11... 可动板 12... 固定板 15... 开闭驱动装置 16... 注射装置 30... 控制装置 41... 定模 42... 动模 46... 模具温度调节机 51... 外周模 51a... 端面 52、 252... 型芯部 53... 安装板 56a... 光学面成型面 56b... 成型面 61、 361... 外周模 61a... 端面 62、 262、 461... 型芯部 63... 安装板 64... 可动销 64、 364... 可动销65b... 销插通孔 66a... 光学面成型面 66b... 成型面 67、 267... 镍格林合金镀金层 68... 进退机构 81... 顶出机构 100... 成型装置 162c... 热传导抑制层 AX... 轴 F1... 凸缘面 F2... 凸缘面 FC... 流路空间 FF... 凸缘形成部 FM... 凸缘形成部 FP... 微细形状 GT... 浇口 MM... 熔融树脂 MP... 树脂成型品 OL... 透镜 OLa... 中心部 OLb... 凸缘部 SS... 微细构造 Sa... 光学面 Sb... 光学面具体实施方式
第 1 实施方式
以下参照附图， 对本发明第 1 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方 法作说明。
图 1 是说明由定模动模构成的光学元件成型模具构造的部分侧截面图， 图 2(A) ～ 图 2(C) 是图 1 中 P1 部分的放大截面图， 图 3 是图 2(A) 所示动模从箭头 R 方向看到视图。 图 4 是用图 1 模具注射成型的透镜的放大侧面图。
定模 41 和动模 42 以合模线为 PL 为界能够开闭。两模具 41、 42 夹起的空间腔 CV 与成型品光学元件透镜 OL( 参照图 4 等 ) 的形状对应。透镜 OL 是塑料的， 包括作为具有光 学功能的光学功能部的中心部 OLa 和从中心部 La 向外径方向延伸的环状凸缘部 OLb。 透镜 OL 是光拾取装置用物镜， 是对 BD、 DVD 及 CD 能够互换、 对 BD 用的波长光束满足 NA0.85 的 透镜。
定模 41 备有作为固定侧嵌件的型芯部 52、 具有支撑固定方嵌件且能够固定为一 体之构造的外周模 51、 将外周模 51 及型芯部 52 固定为一体的安装板 53。这里的外周模 51和安装板 53 是模具部件， 它们从周围支撑作为嵌件的型芯部 52。
外周模 51 具有形成合模线 PL 的端面 51a。另外， 外周模 51 先端上设有凸缘形成 部 FF， 凸缘形成部 FF 表面形成了用来画成腔 CV 的成型面 56b。成型面 56b 是成型透镜 OL 的凸缘部 OLb 凸缘面 F1、 即一面环状端面的转印面。外周模 51 内部形成了型芯插通孔 55， 它是支撑型芯部 52 的圆柱状贯通孔。
型芯部 52 具有圆筒状外周侧面， 能够嵌合到型芯插通孔 55 中， 在设在型芯部 52 先端部 52b 的先端面上， 设有用来画成腔 CV 的光学面成型面 56a。光学面成型面 56a 是凹 面， 是成型透镜 OL 中心部 OLa 一面光学面 Sa 的转印面。
定模 41 中， 外周模 51 用热传导率大于 20W/m· K 的高热传导材料、 例如预坚钢、 即 低碳钢 ( 热传导率 ： 60.0W/m· K) 等构成。型芯部 52 也用热传导率大于 20W/m· K 的高热传 导材料、 具体则是用低碳钢和不锈钢母材构成。型芯部 62 的腔 CV 侧端面可以用由化学镀 镍法形成的镍格林合金镀金层覆盖， 可以通过该镍格林合金镀金层形成光学面成型面 56a。 光学面成型面 56a 并可以用树脂类材料形成的薄的脱模膜覆盖。
动模 42 备有作为可动侧型芯的型芯部 62、 具有支撑可动侧型芯且能够固定为一 体之构造的外周模 61、 将外周模 61 及型芯部 62 固定为一体的安装板 63、 作为顶出透镜 OL 进行脱模的顶出部件的可动销 64、 用来使可动销 64 相对定模 41 前进后退的进退机构 68。 这里的外周模 61 和安装板 63 是从周围支撑作为嵌件的型芯部 62 的模具部件。动模 42 能 够沿轴 AX 移动， 相对定模 41 进行开闭动作。 外周模 61 用热传导率大于 20W/m· K 的高热传导材料、 例如预坚钢、 即低碳钢 ( 热 传导率 ： 60.0W/m·K) 等构成。而型芯部 62 与外周模 61 相比用低热传导材料构成。构成 型芯部 62 的母材、 即基材的低热传导材料的热传导率在 0.05W/m·K 以上 20W/m·K 以下， 例如可以以 6-4Ti 为母材。
外周模 61 具有形成合模线 PL 的端面 61a。另外， 外周模 51 内部形成了用来支撑 型芯部 62 的型芯插通孔 65 和用来支撑可动销 64 的销插通孔 65b。型芯插通孔 65 是圆柱 状的贯通孔， 销插通孔 65b 是较细径的贯通孔。外周模 61 先端上设有凸缘形成部 FM， 凸缘 形成部 FM 表面形成了用来画成腔 CV 的成型面 66b。成型面 66b 是成型透镜 OL 凸缘部 OLb 的凸缘面 F2、 即一面环状端面的转印面。
型芯部 62 具有圆筒状外周侧面， 能够嵌合到型芯插通孔 65 中， 在设在型芯部 62 先端部 62b 的先端面上， 设有用来画成腔 CV 的光学面成型面 66a。光学面成型面 66a 是凹 面， 是成型透镜 OL 中心部 OLa 一面光学面 Sb 的转印面。为了良好被削性， 型芯部 62 的腔 CV 侧端面用由化学镀镍法形成的镍格林合金镀金层 67 覆盖， 通过表面加工镍格林合金镀 金层 67， 镍格林合金镀金层 67 表面形成光学面成型面 66a。光学面成型面 66a 并可以用树 脂类材料形成的薄的脱模膜覆盖。图中虽然没有出示， 在型芯部 62 根侧端面和安装板 62 前面之间可以存在空间。这样可以调整型芯部 62 光学面成型面 66a 和与其相对的型芯部 52 光学面成型面 56a 之间的间隔。
可动销 64 插在销插通孔 65b 中， 能够在销插通孔 65b 内沿轴 AX 移动。即可动销 64 由进退机构 68 驱动， 能够在外周模 61 的销插通孔 65b 内向定模 41 侧前进或向相反侧后 退。销插通孔 65b 的先端构成画成腔 CV 的成型面 66b 的一部分。如图 3 所示， 沿着外周模 61 环状成型面 66b， 以等间隔配置 4 根可动销 64， 能够沿轴 AX 平衡良好地推出透镜 OL 凸缘
部 OLb。 可动销 64 的设置个数不局限于 4 根， 可以根据透镜 OL 尺寸和容许精度等规格， 设 置为 3 根以上的各种根数。可以使可动销 64 为块状部件。另外， 也可以取代可动销 64 在 型芯部 62 周围配置能够推出凸缘部 OLb 凸缘面 F 2 的管状顶出部件， 使之沿轴 AX 往复移 动。
进退机构 68 备有设在可动销 64 后方端部上的凸缘状后端部 72、 被支撑在后端部 72 和安装板 63 之间的复位弹簧 73、 支撑后端部 72 在轴方向进退的销驱动板 74。因为复位 弹簧 73 向后方拉可动销 64， 所以可动销 64 在后退状态下受支撑拉力， 在受到销驱动板 74 作用力时顶出所需量。销驱动板 74 由后述注射成型机的顶杆驱动， 沿轴 AX 以适当时机位 移脱模所必需的距离。
图 5 是说明用来实施本实施方式制造方法的成型装置的正面图。图示的成型装置 100 备有 ： 注射成型机 10， 是注射成型制作树脂成型品 MP 的本体部分 ； 取出装置 20， 是从注 射成型机 10 取出树脂成型品 MP 的附属部分 ； 控制装置 30， 其总括性控制构成成型装置 100 的各部动作。
注射成型机 10 备有可动板 11、 固定板 12、 锁模板 13、 开闭驱动装置 15、 注射装置 16。注射成型机 10 在可动板 11 和固定板 12 之间夹持动模 42 和定模 41， 通过锁模两模具 41、 42 能够进行成型。
可动板 11 由滑动导向 15a 支撑， 能够相对固定板 12 进退。可动板 11 支撑动模 42， 动模 42 可拆卸。可动板 11 中装有顶杆 45。顶杆 45 是使图 1 所示的进退机构 68 动作 的部分。顶杆 45 还使可动销 64 作顶出动作， 由此向定模 41 侧推出动模 42 内的树脂成型 品 MP， 使能够由取出装置 20 移送。树脂成型品 MP 备有多个图 4 所示的透镜 OL， 这多个透 镜 OL 通过成型时附随形成的浇道和流道 ( 没有图示 ) 相互联结。
固定板 12 对着可动板 11 地被固定在支撑框 14 中央， 固定板 12 上部支撑着取出装 置 20。固定板 12 支撑定模 41， 定模 41 可拆卸。固定板 12 通过拉杆固定在锁模板 13 上， 成型时能够承受锁模的压力。
锁模板 13 被支撑在支撑框 14 的端部。锁模时， 锁模板 13 通过开闭驱动装置 15 的动力传达部 15d， 从可动板 11 的背后支撑可动板 11。
开闭驱动装置 15 备有滑动导向 15a、 动力传达部 15d、 传动装置 15e。 滑动导向 15a 支撑可动板 11 且使它能够相对固定板 12 在进退方向作畅通的往复移动。动力传达部 15d 从由控制装置 30 控制动作的传动装置 15e 接受驱动力作伸缩。这样， 可动板 11 接近、 离间 锁模板 13 自在进退移动， 结果， 可动板 11 和固定板 12 相互接近、 离间， 进行定模 41 动模 42 的锁模及开模。
注射装置 16 备有圆柱体 16a、 原料存放部 16b、 螺杆驱动部 16c 等。注射装置 16 在控制装置 30 控制下按适当时机动作， 能够从树脂注射喷嘴 16d 射出温度状态受控的熔融 树脂。注射装置 16 能够在锁模定模 41 动模 42 的状态下， 使树脂注射喷嘴 16d 接触定模 41 上设有的浇道开口， 按所望的时机， 对流路空间 FC( 参照图 1) 供给圆柱体 16a 中的熔融树 脂。
取出装置 20 备有能够把持树脂成型品 MP 的把手 21、 使把手 21 作 3 维移动的 3 维 驱动装置 22。取出装置 20 在控制装置 30 控制下， 按适当时机动作， 在定模 41 动模 42 离间
开模之后， 把持留在动模 42 上的树脂成型品 MP， 搬到外部。
控制装置 30 备有开闭控制部 31、 注射装置控制部 32、 顶杆控制部 33、 取出装置控 制部 34。开闭控制部 31 通过使传动装置 15e 动作而能够使两模具 41、 42 锁模和开模。注 射装置控制部 32 使螺杆驱动部 16c 等动作， 由此以所望的压力使树脂注入两模具 41、 42 间 形成的腔中。顶杆控制部 33 使顶杆 45 动作， 由此从动模 42 内推出开模时留在动模 42 中 的树脂成型品 MP。取出装置控制部 34 使取出装置 20 动作， 由此把持开模及脱模后留在动 模 42 中的树脂成型品 MP， 搬到注射成型机 10 外面。
模具温度调节机 46 使温度受控的热媒质在两模具 41、 42 中形成的套 ( 没有图示 ) 中循环。由此在成型时能够将两模具 41、 42 的温度保持在适当的温度。此时可以通过埋在 两模具 41、 42 中的温度传感 ( 没有图示 ) 监视两模具 41、 42 的温度。
图 6 概念性说明图 5 等中所示的成型装置 100 的动作流程。首先通过模具温度 调节机 46 将两模具 41、 42 加热到适合于成型的温度 ( 步骤 S10)。使两模具 41、 42 上形成 腔 CV 的模具部分表面和其附近的温度处于下述状态 ： 被加热保持在例如低于被从注射装 置 16 供给的熔融树脂的玻璃转移温度 50℃的温度以上、 高于上述相同玻璃转移温度 10℃ 的温度以下。 接下去使开闭驱动装置 15 动作使可动板 11 前进， 开始关模 ( 步骤 S11)。通过继 续开闭驱动装置 15 的关闭动作， 可动板 11 向固定板 12 侧移动到定模 41 和动模 42 接触的 模碰上位置为止， 于是关模结束， 进一步继续开闭驱动装置 15 的关闭动作， 由此以必要的 压力锁紧定模 41 动模 42， 进行锁模 ( 步骤 S12)。
接下去在注射成型机 10 中使注射装置 16 动作， 在锁模后的定模 41 动模 42 间的 腔 CV 中， 以必要的压力注入熔融树脂进行注射 ( 步骤 S13)。然后注射成型机 10 保持腔 CV 中的树脂压。
在腔 CV 中导入熔融树脂之后， 如图 2(A) 所示， 腔 CV 中的熔融树脂通过放热渐渐 冷却， 所以， 等待伴随该冷却的熔融树脂固化和成型结束 ( 步骤 S14)。此时， 因为用热传导 率在 0.05W/m.K 以上 20W/m.K 以下的低热传导材料构成型芯部 62 的母材， 所以， 熔融树脂 MM 能够一直充填到光学面成型面 66a 上形成的微细构造 SS 深处 ( 参照图 7(A))。并且在 上述冷却中， 优选不积极冷却两模具 41、 42。 这样能够防止温度控制变得复杂以及高温媒质 引起再加热时能量消耗增多。另外， 可以防止为了成型下一个树脂成型品而在腔 CV 内充填 树脂时由于再次加热注射成型模具而增加成型循环的时间。
接下去在注射成型机 10 中如图 2(B) 所示， 使开闭驱动装置 15 动作， 使可动板 11 后退进行开模 ( 步骤 S15)。这样动模 42 后退， 定模 41 动模 42 离间。树脂成型品 MP、 即透 镜 OL 在被支撑在动模 42 中的状态下从定模 41 脱模。
接下去在注射成型机 10 中如图 2(C) 所示， 使顶杆 45 动作， 由可动销 64 进行树脂 成型品 MP 的顶出 ( 步骤 S16)。具体如下， 使 4 个可动销 64 同时顶出， 沿着轴 AX 平衡良好 地推出透镜 OL 的凸缘部 OLb。这样， 树脂成型品 MP 中透镜 OL 被可动销 64 的先端面推动， 向定模 41 侧推出， 作为透镜 OL 的树脂成型品 MP 从动模 42 脱模。此时， 透镜 OL 是沿着轴 AX 没有歪斜地被推出的， 所以如图 7(B) 所示， 作为设在透镜 OL 光学面 Sb 上的凹凸形状的 微细形状 FP 不会变形， 维持精密的形状。图 7(C) 是用来进行比较的图， 表示用型芯部 62 顶出透镜 OL 中心部 Ola 的情况。此时， 在使型芯部 62 后退的型芯复位时， 因为是从浇口侧
先脱模， 所以微细形状 F P 走形， 先端出现变形部 DP， 有脱模性不良的倾向。
最后使取出装置 20 动作， 用把手 21 把持由受顶杆 45 驱动而动作的销驱动板 74 和可动板 64 顶出的树脂成型品 MP 的适当处， 搬到外部 ( 步骤 S17)。
根据以上说明的第 1 实施方式的制造方法， 在成型工序中， 因为采用的光学元件 成型模具在动模 42 中装配了用热传导率在 0.05W/m·K 以上 20W/m·K 以下的低热传导材 料构成基材的型芯部 62， 所以能够徐徐冷却充填到一对模具 41、 42 间的腔 CV 中的熔融树 脂 MM 至所望的程度， 能够防止成型循环时间的增加， 同时达成透镜 OL 微细形状 FP 的高度 转印。另外， 因为上述制造方法在脱模工序中是采用可动销 64 顶出透镜 OL 光学面之外的 部分的凸缘部 OLb 来进行脱模的， 所以， 能够轴 AX 推出并从型芯部 62 分离密贴在型芯部 62 上的透镜 OL 中心部 OLa， 能够防止脱模时微细形状 FP 走形， 确保良好的脱模性。并且因为 顶出时采用可动销 64， 所以与使型芯部 62 进退的情况相比， 还能够提高光学面 Sb 的偏心精 度。
第 2 实施方式
下面说明第 2 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方法。第 2 实施方 式中的成型模具和制造方法是第 1 实施方式的变形， 没有特别说明的部分与第 1 实施方式 相同。
图 8(A) 是本实施方式中的定模 41 和动模 42 的部分放大截面图， 表示关模及锁模 状态。图 8(B) 表示定模 41 动模 42 开模后顶出透镜 OL 的状态。
如图 8 所示， 在型芯部 62 先端部 62b 中设有用低热传导材料构成的热传导抑制层 162c。 热传导抑制层 162c 被夹在为表面加工层的镍格林合金层 67 和为基材的母材部 162d 之间， 具有防止成型中的透镜 OL 急剧冷却的作用。
热传导抑制层 162c 具体是用热传导率在 0.05W/m·K 以上 20W/m·K 以下的低热 传导材料构成， 可以用例如 6-4Ti 等金属材料、 聚酰亚胺等树脂材料、 氧化锆和氧化铝等陶 瓷形成。母材部 162d 用热传导率大于 20W/m·K 的高热传导材料、 具体是用低碳钢和不锈 钢等母材构成。
本实施方式中与第 1 实施方式相同， 也能够徐徐冷却被充填到一对模具 41、 42 间 腔 CV 中的熔融树脂到所望的程度， 能够防止成型循环时间增加， 同时达成透镜 OL 微细形状 FP 的高度转印。另外本实施方式中， 也是通过用可动销 64 顶出透镜 OL 光学面之外部分的 凸缘部 OLb 来进行脱模的， 所以能够防止脱模时微细形状 FP 走形， 确保良好的脱模性。
第 3 实施方式
下面说明第 3 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方法。第 3 实施方 式中的成型模具和制造方法是第 1 实施方式的变形， 没有特别说明的部分与第 1 实施方式 相同。
图 9(A) 是本实施方式中的定模 41 和动模 42 的部分放大截面图， 表示关模及锁模 状态。图 9(B) 表示定模 41 动模 42 开模状态， 图 9(C) 表示从动模 42 顶出作为光学元件的 透镜 OL 的状态。
如图 9 所示， 定模 41 型芯部 252 的腔 CV 侧端面用镍格林合金层 267 覆盖， 通过镍 格林合金层 267 的表面加工， 形成了作为转印面的设有凹凸形状微细构造 SS 的光学面成型 面 56a。与此对应， 定模 41 型芯部 252 的基材用低热传导材料构成， 对面的动模 42 型芯部 262 的基材用高热传导材料构成。构成定模 41 侧型芯部 252 的母材、 即基材的低热传导材 料具有热传导率在 0.05W/m·K 以上 20W/m·K 以下的热传导率， 可以以例如 6-4Ti 为母材。 构成动模 42 侧型芯部 262 的母材、 即基材的高热传导材料， 用热传导率大于 20W/m· K 的高 热传导材料例如预坚钢、 即低碳钢等构成。
本实施方式中， 开模时如图 9(B) 所示， 动模 42 后退， 定模 41 和动模 42 离间。此 时， 透镜 OL 是在被支撑在动模 42 中的状态下从定模 41 脱模。然后， 如图 9(C) 所示， 由可 动销 64 进行透镜 OL 的顶出， 透镜 OL 从动模 42 脱模。
本实施方式中也能够徐徐冷却被充填到一对模具 41、 42 间腔 CV 中的熔融树脂到 所望的程度， 能够防止成型循环时间增加， 同时达成透镜 OL 微细形状 FP 的高度转印。另外 本实施方式中的结构， 是从备有具备用来转印微细构造 SS 之光学面成型面 56a 的型芯部 252 的定模 41， 脱模透镜 OL， 并且不是通过备有凹凸形状的型芯部 252 顶出透镜 OL 的结构， 所以即使反复成型， 中心部 Ola 的光学面偏心状态也不易变动， 能够容易地维持安定的光 学性能。另外， 能够防止定模 41 和动模 42 离间时型芯部 252 偏离离间方向及振动而损伤 微细形状 FP。由此能够抑制彗形像差， 同时得到实现了高精度转印的高 NA 物镜等透镜 OL。
第 4 实施方式
下面说明第 4 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方法。第 4 实施方 式中的成型模具和制造方法是第 3 实施方式的变形， 没有特别说明的部分与第 3 实施方式 相同。
图 10(A) 是本实施方式中的定模 41 和动模 42 的部分放大截面图， 表示关模及锁 模状态。图 10(B) 表示定模 41 动模 42 开模状态， 图 10(C) 表示从动模 42 顶出作为光学元 件的透镜 OL 的状态。
如图 10 所示的定模 41 中， 型芯部 252 的基材用低热传导材料构成， 对面的动模 42 型芯部 262 的基材用高热传导材料构成。另外， 定模 41 型芯部 252 的腔 CV 侧端面用镍格 林合金层 267 覆盖。
在定模 41 的外周模 51 中以适当配列埋设了多个顶出机构 81。各顶出机构 81 备 有为顶出部件的可动销 81a、 向动模 42 侧推动可动销 81a 的弹簧 81b、 能够将可动销 81a 收 纳在端面 51a 以内的收纳洞穴 81c。
本实施方式中， 开模时如图 10(B) 所示， 也是动模 42 后退， 定模 41 和动模 42 离间。 此时， 透镜 OL 是在被支撑在动模 42 中的状态下从定模 41 脱模。因为由顶出机构 81 向动 模 42 侧推出透镜 OL， 所以透镜 OL 的脱模安定可靠。然后， 如图 10(C) 所示， 由可动销 64 进 行透镜 OL 的顶出， 透镜 OL 从动模 42 脱模。
本实施方式中与第 3 实施方式相同， 也能够徐徐冷却被充填到一对模具 41、 42 间 腔 CV 中的熔融树脂到所望的程度， 能够防止成型循环时间增加， 同时达成透镜 OL 中心部 OLa 的微细形状 FP 的高度转印。并且透镜 OL 的中心部 OLa 的光学面偏心状态也不易变动， 能够容易地维持安定的光学性能， 能够防止型芯部 252 偏离离间方向及振动而损伤微细形 状 FP。另外本实施方式中是通过采用可动销 81a 等从型芯部 252 顶出透镜 OL 光学面之外 部分的凸缘部 OLb 来进行脱模的， 所以能够确切地防止脱模时微细构造 SS 对应的微细形状 FP 走形， 确保良好的脱模性。第 5 实施方式
下面说明第 5 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方法。第 5 实施方 式中的成型模具和制造方法是第 1 实施方式的变形， 没有特别说明的部分与第 1 实施方式 相同。
图 11(A) 是本实施方式中的定模 41 和动模 42 的部分放大截面图， 表示关模及锁 模状态。图 11(B) 表示定模 41 动模 42 开模后顶出透镜 OL 的状态。
图 11 所示的外周模 361 及可动销 364 的基材用低热传导材料构成， 构成这种基材 的低热传导材料具有热传导率在 0.05W/m·K 以上 20W/m·K 以下的热传导率， 可以以例如 6-4Ti 为基材。 本实施方式中， 用来转印凸缘部 OLb 凸缘面 F2 形状的转印面、 即成型面 66b， 由外周模 361 先端部和可动销 364 先端部合起的转印部形成。
本实施方式中， 连同外周模 361 和可动销 364 也一起阻止放热， 所以能够徐徐冷却 被充填到一对模具 41、 42 间腔 CV 中的熔融树脂， 能够更确切地达成与微细构造 SS 对应的 微细形状 FP 的高度转印。
第 6 实施方式
下面说明第 6 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方法。第 6 实施方 式中的成型模具和制造方法是第 5 实施方式的变形， 没有特别说明的部分与第 5 实施方式 相同。 图 12(A) 是本实施方式中的定模 41 和动模 42 的部分放大截面图， 表示关模及锁 模状态。图 12(B) 表示定模 41 动模 42 开模后顶出透镜 OL 的状态。
图 12 所示的外周模 461 的先端部 461a 以及可动销 364 的基材， 用低热传导材料 构成， 构成这种基材的低热传导材料具有热传导率在 0.05W/m·K 以上 20W/m·K 以下的热 传导率， 可以以例如 6-4Ti 为基材。另外， 外周模 461 本体部分 361b 用热传导率大于 20W/ m· K 的高热传导材料、 具体是用低碳钢和不锈钢母材构成。 这里， 由外周模 461 先端部 461a 和可动销 364 形成的转印部， 形成用来转印凸缘部 OLb 凸缘面 F2 形状的转印面、 即成型面 66b。
第 7 实施方式
下面说明第 7 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方法。第 7 实施方 式中的成型模具和制造方法是第 5 实施方式的变形， 没有特别说明的部分与第 5 实施方式 相同。
图 13(A) 是本实施方式中的定模 41 和动模 42 的部分放大截面图， 表示关模及锁 模状态。图 13(B) 表示定模 41 动模 42 开模后顶出透镜 OL 的状态。
图 13 所示的可动销 364 的基材用低热传导材料构成， 构成这种基材的低热传导材 料具有热传导率在 0.05W/m·K 以上 20W/m·K 以下的热传导率， 可以以例如 6-4Ti 为基材。 另外， 外周模 61 用热传导率大于 20W/m· K 的高热传导材料、 具体是用低碳钢和不锈钢母材 构成。
本实施方式中， 用来转印凸缘部 OLb 凸缘面 F2 形状的转印面、 即成型面 66b， 由外 周模 61 先端部和可动销 364 先端部合起的转印部形成。 也就是说， 构成转印部的外周模 61 和可动销 364 用不同热传导率的材料形成。此时， 能够调整熔融树脂的冷却和成型循环时 间， 例如通过调整转印凸缘部 OLb 一部分的可动销 364 先端面的面积， 能够调整熔融树脂的
冷却和成型循环时间， 除此之外还能够进行像散等光学性能的控制。
第 8 实施方式
下面说明第 8 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方法。第 8 实施方 式中的成型模具和制造方法是第 5 实施方式的变形， 没有特别说明的部分与第 5 实施方式 相同。
图 14(A) 是本实施方式中的定模 41 和动模 42 的部分放大截面图， 表示关模及锁 模状态。图 14(B) 表示定模 41 动模 42 开模后顶出透镜 OL 的状态。
图 14 中所示的可动销 64、 364 中， 一部分可动销 364 的基材用低热传导材料构成， 构成这种基材的低热传导材料具有热传导率在 0.05W/m· K 以上 20W/m· K 以下的热传导率， 可以以例如 6-4Ti 为基材。其他可动销 64 和外周模 61 用热传导率大于 20W/m·K 的高热 传导材料、 具体是用低碳钢和不锈钢母材构成。
上述第 8 实施方式中， 用低热传导材料形成远离从透镜 OL 延伸的浇口 GT 的可动 销 364， 能够在透镜 OL 中靠近浇口 GT 一侧和远离浇口 GT 一侧之间微调整熔融树脂的徐冷 程度。此时， 顶出远离浇口 GT 一侧的可动销 364， 用热传导率低于顶出靠近浇口 GT 一侧 的可动销 64 的材料形成， 降低在远离浇口 GT 一侧的熔融树脂的易冷却度， 透镜 OL 能够进 行几乎均等的冷却。由此能够抑制面形状精度误差引起的像差劣化， 能够得到尤其适合于 NA0.80 以上光拾取装置用物镜的光学元件。 第 9 实施方式
下面说明第 9 实施方式的光学元件成型模具和光学元件的制造方法。第 9 实施方 式中的成型模具和制造方法是第 5 实施方式的变形， 没有特别说明的部分与第 5 实施方式 相同。
图 15(A) 是本实施方式中的定模 41 和动模 42 的部分放大截面图， 表示关模及锁 模状态。图 15(B) 表示定模 41 动模 42 开模后顶出透镜 OL 的状态。
图 15 中所示的外周模 361 的基材用低热传导材料构成， 构成这种基材的低热传导 材料具有热传导率在 0.05W/m·K 以上 20W/m·K 以下的热传导率， 可以以例如 6-4Ti 为基 材。可动销 64 用热传导率大于 20W/m·K 的高热传导材料、 具体是用低碳钢和不锈钢母材 构成。
本实施方式中， 用来转印凸缘部 OLb 凸缘面 F2 形状的转印面、 即成型面 66b， 由外 周模 361 先端部和可动销 64 先端部合起的转印部形成。也就是说， 构成转印部的外周模 361 和可动销 64 用不同热传导率的材料形成。这样， 能够调整熔融树脂的冷却和成型循环 时间， 例如通过调整转印凸缘部 OLb 一部分的可动销 64 先端面的面积， 能够调整熔融树脂 的冷却和成型循环时间， 除此之外还能够进行像散等光学性能的控制。
以上通过实施方式对本发明作了说明， 但本发明并不局限于上述实施方式， 可作 种种变更。例如设在由定模 41 动模 42 构成的注射成型模具中的腔 CV， 其形状并不局限于 图示， 可以使之为各种形状。也就是说， 由型芯部 52、 52 等形成的腔 CV 的形状只不过是示 例， 可以根据透镜 OL 的用途等作适当变更。