(57)【要約】【課題】光学素子の割れ不良や排出不良を抑制することができる光学素子成形用金型、光学素子の成形装置および光学素子の製造方法を提供すること。【解決手段】金型１は、光学素子Ｏの側面を形成するための側面形成面１３ａを有する外周規制リング１３と、外周規制リング１３が固定され、光学素子Ｏの第一光学面を形成する下型１２と、外周規制リング１３および下型１２に対して上下方向に移動可能であり、光学素子Ｏの第二光学面を形成する上型１１と、外周規制リング１３の側面形成面１３ａに形成され、側面形成面１３ａの上端まで延びており、かつ上下方向に対して傾斜した凹状または凸状の案内部１３２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の側面を形成するための形成面を有する外周規制リングと、
前記外周規制リングが固定され、前記光学素子の第一光学面を形成する第一金型と、
前記外周規制リングおよび前記第一金型に対して上下方向に移動可能であり、前記光学素子の第二光学面を形成する第二金型と、
前記外周規制リングの前記形成面に形成され、前記形成面の上端まで延びており、かつ前記上下方向に対して傾斜した凹状または凸状の案内部と、
を備える、
光学素子成形用金型。
【請求項２】
さらに、追加の案内部を複数有し、
前記案内部と追加の案内部は、前記形成面の周方向において、等間隔の位置に配置されている、
請求項１に記載の光学素子成形用金型。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学素子成形用金型と、
前記光学素子成形用金型の軸まわりに回転可能であり、前記外周規制リングおよび前記第一金型に密着した成形後の光学素子を吸着し、前記上下方向に前記光学素子を持ち上げる吸着機構と、
を備える光学素子の成形装置。
【請求項４】
第一金型、第二金型および外周規制リングからなる光学素子成形用金型によって成形素材を押圧することにより、前記第一金型によって光学素子の第一光学面を形成し、前記第二金型によって前記光学素子の第二光学面を形成し、形成面の上端まで延びており、かつ前記第二金型が上下動する方向に対して傾斜した凹状または凸状の案内部が形成された、前記外周規制リングの形成面によって前記光学素子の側面を形成し、
前記第二金型を上昇させて前記第一金型から退避させることにより、前記外周規制リングの前記案内部によって前記光学素子を保持したまま、前記第二金型を前記光学素子から離間させ、
前記光学素子成形用金型の軸まわりに回転する回転機構を有する吸着機構により、前記外周規制リングおよび前記第一金型に密着した前記光学素子を吸着し、前記第二金型が上下動する方向に前記光学素子を持ち上げることにより、前記光学素子を前記案内部に沿って回転させながら離型する、
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、光学素子成形用金型、光学素子の成形装置および光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子の成形方法では、金型に配置した成形素材を加熱、押圧、冷却することにより光学素子を成形した後、上型を上昇させることにより、成形後の光学素子から上型を剥離する。しかしながら、上型の成形面は、例えば鏡面加工等により高度に平坦化されているため、成形直後の光学素子が上型の成形面に貼り付いてしまう場合がある。
【０００３】
そこで、このような光学素子の金型への貼り付きを抑制するために、光学素子の側面を形成する外周規制リングに異形部を設ける方法（特許文献１参照）、外周規制リングの内周面に凹凸を設ける方法（特許文献２参照）、光学素子を下型に固定する押さえ部材を設ける方法（特許文献３参照）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９４８３７８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４４３８０号公報
【特許文献３】特許第４７１７５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した特許文献１〜３で提案された方法では、金型と成形素材との線膨張係数差が小さいと、狙い通りの効果を得ることができないという問題がある。また、特許文献１，２で提案された方法では、成形後の光学素子から上型を剥離した後に、光学素子を垂直方向に正確に引き抜かなければ、異形部や凹凸に光学素子が引っ掛かり、割れ不良や排出不良が発生するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学素子の割れ不良や排出不良を抑制することができる光学素子成形用金型、光学素子の成形装置および光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子成形用金型は、光学素子の側面を形成するための形成面を有する外周規制リングと、前記外周規制リングが固定され、前記光学素子の第一光学面を形成する第一金型と、前記外周規制リングおよび前記第一金型に対して上下方向に移動可能であり、前記光学素子の第二光学面を形成する第二金型と、前記外周規制リングの前記形成面に形成され、前記形成面の上端まで延びており、かつ前記上下方向に対して傾斜した凹状または凸状の案内部と、を備える。
【０００８】
また、本発明に係る光学素子成形用金型は、上記発明において、さらに、追加の案内部を複数有し、前記案内部と追加の案内部は、前記形成面の周方向において、等間隔の位置に配置されている。
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の成形装置は、前記した光学素子成形用金型と、前記光学素子成形用金型の軸まわりに回転可能であり、前記外周規制リングおよび前記第一金型に密着した成形後の光学素子を吸着し、前記上下方向に前記光学素子を持ち上げる吸着機構と、を備える。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の製造方法は、第一金型、第二金型および外周規制リングからなる光学素子成形用金型によって成形素材を押圧することにより、前記第一金型によって光学素子の第一光学面を形成し、前記第二金型によって前記光学素子の第二光学面を形成し、形成面の上端まで延びており、かつ前記第二金型が上下動する方向に対して傾斜した凹状または凸状の案内部が形成された、前記外周規制リングの形成面によって前記光学素子の側面を形成し、前記第二金型を上昇させて前記第一金型から退避させることにより、前記外周規制リングの前記案内部によって前記光学素子を保持したまま、前記第二金型を前記光学素子から離間させ、前記光学素子成形用金型の軸まわりに回転する回転機構を有する吸着機構により、前記外周規制リングおよび前記第一金型に密着した前記光学素子を吸着し、前記第二金型が上下動する方向に前記光学素子を持ち上げることにより、前記光学素子を前記案内部に沿って回転させながら離型する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外周規制リングの側面形成面に、第二金型が上下動する方向に対して傾斜した案内部を形成することにより、成形後の光学素子を案内部によって係止することができる。そのため、成形後の光学素子から第二金型を剥離する際に、光学素子が第二金型に貼り付くことがなく、光学素子から第二金型を確実に剥離することができる。また、本発明によれば、光学素子から第二金型を剥離した後、当該第二金型が上下動する方向に光学素子を持ち上げることにより、当該光学素子を、外周規制リングの案内部に沿って回転させながら、外周規制リングおよび第一金型から離型することができる。従って、光学素子の割れ不良や排出不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る光学素子成形用金型の要部の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る光学素子成形用金型の外周規制リングの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法において、成形後の光学素子を取り出す離型工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る光学素子成形用金型、光学素子の成形装置および光学素子の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。
【００１４】
［光学素子成形用金型］
本実施の形態に光学素子成形用金型（以下、「金型」という）１について、図１および図２を参照しながら説明する。金型１は、図１に示すように、上型（第二金型）１１と、下型（第一金型）１２と、外周規制リング１３と、スリーブ１４と、を備えている。上型１１および下型１２は、それぞれの成形面１１ａ，１２ａが対向する位置関係で配置されている。
【００１５】
上型１１は、円柱形状に形成されている。上型１１は、成形素材を押圧することにより、光学素子Ｏの第二光学面を形成するための成形面（第二成形面）１１ａを有している。上型１１は、下型１２および外周規制リング１３に対して、金型１の軸方向に上下動可能に構成されている。
【００１６】
下型１２は、円柱形状に形成されている。下型１２は、成形素材を押圧することにより、光学素子Ｏの第一光学面を形成するための成形面（第一成形面）１２ａを有している。下型１２には、固定ビス１５によって外周規制リング１３が固定されている。すなわち、下型１２の側周面には、穴部１２１が形成されている。そして、この穴部１２１には、外周規制リング１３の貫通孔１３１に挿入された固定ビス１５の先端が挿入されている。
【００１７】
外周規制リング１３は、筒状に形成されている。外周規制リング１３は、光学素子Ｏの側面を形成するための側面形成面（形成面）１３ａを有している。外周規制リング１３の側周面には、固定ビス１５が挿入される貫通孔１３１が形成されている。外周規制リング１３および下型１２は、外周規制リング１３を下型１２の外縁に接触させた状態で、外周規制リング１３の貫通孔１３１および下型１２の穴部１２１に固定ビス１５を挿入することにより、固定される。
【００１８】
側面形成面１３ａには、図２に示すように、案内部１３２が形成されている。この案内部１３２は、凹状の溝であり、全体として三角形状に形成されている。また、案内部１３２は、側面形成面１３ａの上端まで延びており、図２に示すように、上型１１が上下動する上下方向（以下、「軸方向」という）に対して傾斜している。すなわち、案内部１３２を構成する三角形状の底辺を除く二辺は、軸方向に対して傾斜している。
【００１９】
案内部１３２は、側面形成面１３ａの周方向において、等間隔の位置に複数（例えば三本）形成されている。案内部１３２は、全体として見ると、溝間のピッチを拡大した螺旋状の溝で構成されている。このような複数の案内部１３２が形成された外周規制リング１３の側面形成面１３ａによって光学素子Ｏの側面を形成すると、当該光学素子Ｏの側面に、複数の案内部１３２に対応する複数の突起（図示省略）が形成される。
【００２０】
スリーブ１４は、上型１１および下型１２を摺動させることにより、中心軸の位置合わせを行うためのものである。このスリーブ１４は、筒状に形成されており、上型１１の側面に接触している。また、スリーブ１４には、窒素置換の際に金型１の内部の酸素を搬出するための貫通孔１４１が形成されている。
【００２１】
なお、上型１１、下型１２、外周規制リング１３およびスリーブ１４は、例えば超硬合金により構成されている。また、上型１１および下型１２は、例えば外径がφ２５〜９５ｍｍ、高さが５０〜７０ｍｍ程度のサイズで構成されている。また、外周規制リング１３は、例えば外径がφ１０〜９５ｍｍ、高さが５〜２０ｍｍ程度のサイズで構成されている。また、スリーブ１４は、例えば外径がφ４１〜１１１ｍｍ、高さが８０〜１２０ｍｍ程度のサイズで構成されている。また、固定ビス１５は、超硬合金またはステンレスにより構成されており、呼び径がＭ２〜Ｍ４程度のサイズで構成されている。
【００２２】
［成形装置］
本実施の形態に係る金型１を用いて光学素子Ｏの成形を行う成形装置の構成について、図３を参照しながら説明する。成形装置は、前記した金型１と、金型１に配置した成形素材を加熱、押圧、冷却することにより光学素子Ｏを成形する成形機と、図３に示した吸着機構２と、を備えている。成形機は、金型循環式や金型固定式等の一般的な構成のものを用いればよいため、図示および説明を省略する。
【００２３】
吸着機構２は、外周規制リング１３および下型１２に密着した成形後の光学素子Ｏを吸着し、上型１１が上下動する軸方向に光学素子Ｏを持ち上げることが可能に構成されている。この吸着機構２は、前記した軸方向の軸まわりに回転する回転機構２１を備えている。この回転機構２１は、フリー状態で回転するものであり、後記するように、光学素子Ｏの取出工程で光学素子Ｏを持ち上げた際に、当該光学素子Ｏの回転に連れ回って回転する。
【００２４】
このような吸着機構２を備える成形装置によれば、当該吸着機構２により、下型１２および外周規制リング１３に密着した光学素子Ｏを吸着し、軸方向に光学素子Ｏを持ち上げることにより、当該光学素子Ｏを、外周規制リング１３の案内部１３２に沿って回転させながら、外周規制リング１３および下型１２から離型することができる。
【００２５】
［光学素子の製造方法］
成形装置を用いた光学素子の製造方法について説明する。光学素子の製造方法では、型組み工程と、窒素置換工程と、加熱工程と、押圧工程と、離型工程と、冷却工程と、取出工程と、をこの順序で行う。
【００２６】
型組み工程では、下型１２の成形面１２ａに成形素材を配置し、下型１２の上からスリーブ１４および上型１１を挿入することにより、金型１を組み立て、成形機の中に配置する。続いて、窒素置換工程では、金型１の内部の雰囲気を窒素ガスに置換する。続いて、加熱工程では、金型１を６００〜６２０℃程度に加熱する。
【００２７】
続いて、押圧工程では、金型１に対して３０〜４００ｋｇの荷重を掛けて光学素子Ｏを成形する。このとき、光学素子Ｏの側面に、外周規制リング１３の案内部１３２に対応する突起が転写される。そして、光学素子Ｏが所定の厚みとなった後、４５０〜５００℃程度まで徐冷を行う。
【００２８】
続いて、離型工程では、３５０〜４５０℃の間に、上型１１を０．５〜２０ｍｍ程度上昇させ、成形後の光学素子Ｏから上型１１を剥離する。このとき、光学素子Ｏは、外周規制リング１３の案内部１３２によって係止され、軸方向の移動が規制されている。そのため、上型１１を上昇させた際に、当該上型１１に成形後の光学素子Ｏが貼り付くことがなく、光学素子Ｏから上型１１を確実に剥離することができる。
【００２９】
続いて、冷却工程では、光学素子Ｏを１００〜２００℃程度まで急冷する。続いて、取出工程では、上型１１およびスリーブ１４を取り外した後、前記した吸着機構２により、下型１２および外周規制リング１３に密着した光学素子Ｏを吸着し、軸方向に光学素子Ｏを持ち上げる。これにより、光学素子Ｏを、外周規制リング１３の案内部１３２に沿って回転させながら離型する。
【００３０】
このように、本実施形態に係る光学素子の製造方法では、外周規制リング１３に設けられた案内部１３２および光学素子Ｏの側面に転写された、案内部１３２に対応する突起により、従来のように、光学素子Ｏを垂直方向に持ち上げるだけでは、案内部１３２と光学素子Ｏの突起とが干渉して光学素子Ｏを取り出すことができない。このような作用により、離型工程の際に、光学素子Ｏから上型１１を強制的かつ確実に剥離することができる。
【００３１】
一方、光学素子Ｏの取出工程では、吸着機構２に設けられた回転機構２１により、光学素子Ｏの取出し時に案内部１３２および光学素子Ｏの突起によって発生する回転モーメントを吸収することができ、光学素子Ｏをスムーズに取り出すことが可能となる。
【００３２】
以上説明した本実施の形態に係る光学素子成形用金型、光学素子の成形装置および光学素子の製造方法によれば、外周規制リング１３の側面形成面１３ａに、軸方向に対して傾斜した案内部１３２を形成することにより、成形後の光学素子Ｏを案内部１３２によって係止することができる。そのため、成形後の光学素子Ｏから上型１１を剥離する際に、光学素子Ｏが上型１１に貼り付くことがなく、光学素子Ｏから上型１１を確実に剥離することができる。
【００３３】
また、本実施の形態に係る光学素子成形用金型、光学素子の成形装置および光学素子の製造方法によれば、光学素子Ｏ上型１１を剥離した後、軸方向に光学素子Ｏを持ち上げることにより、当該光学素子Ｏを、外周規制リング１３の案内部１３２に沿って回転させながら、外周規制リング１３および下型１２から離型することができる。従って、光学素子Ｏの割れ不良や排出不良を抑制することができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係る光学素子成形用金型、光学素子の成形装置および光学素子の製造方法によれば、上型１１への貼り付きが特に発生しやすい凹メニスカスレンズの外観欠陥を効果的に抑制することができるため、歩留まりを向上させることができる。また、上型１１への光学素子Ｏの貼り付きによる稼働率の低下を抑制することができる。
【００３５】
以上、本発明に係る光学素子成形用金型、光学素子の成形装置および光学素子の製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【００３６】
例えば、前記した実施の形態では、案内部１３２の全体形状が三角形状であったが、軸方向に対して傾斜していれば、案内部１３２の全体形状は特に限定されない。案内部１３２は、例えば四角形状を含むその他の角形状の溝や、曲面を有する溝、線状の溝であってもよい。
【００３７】
また、前記した実施の形態では、外周規制リング１３の側面形成面１３ａに凹状の溝からなる複数の案内部１３２が設けられていたが、当該案内部１３２の代わりに、凸状の突起からなる複数の案内部が設けられていてもよい。この場合、成形後の光学素子Ｏの側面には、当該複数の案内部に対応する複数の凹状の溝が形成される。このような構成を有する外周規制リング１３を用いた場合においても、前記した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  金型（光学素子成形用金型）
１１  上型（第二金型）
１１ａ  成形面（第二成形面）
１２  下型（第一金型）
１２ａ  成形面（第一成形面）
１２１  穴部
１３  外周規制リング
１３ａ  側面形成面（形成面）
１３１  貫通孔
１３２  案内部
１４  スリーブ
１４１  貫通孔
１５  固定ビス
２  吸着機構
２１  回転機構
Ｏ  光学素子
【図１】
2020093958.tif 000003
【図２】
2020093958.tif 000004
【図３】
2020093958.tif 000005