(57)【要約】【課題】製造ばらつきの少ない光学素子の成形装置を提供する。【解決手段】成形装置１は、上型１０１と、胴型１０３と、下型１０２とを有する多角柱状の金型セット１００を用いて光学素子を成形するための装置である。成形装置１は金型セット１００が加熱される加熱領域ＨＲと、金型セット１００がプレスされるプレス領域ＰＲとを少なくとも含むチャンバー２と、金型セット１００の一側面に当接する当接面を有し、その当接面でもって押すことにより、金型セット１００を搬送する搬送手段２９を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型と、該第１の金型が嵌合するように挿入された筒状の胴型と、該第１の金型と対向するように、該第１の金型とは反対側から該胴型に嵌合するように挿入された第２の金型とを有し、周面の一部に平面が形成された柱状の金型セットを用いて光学素子を成形する成形装置であって、
上記金型セットが加熱される加熱領域と、該金型セットがプレスされるプレス領域とを少なくとも含むチャンバーと、
上記平面に当接する当接面を有し、該当接面でもって押すことにより、上記金型セットを上記加熱領域、上記プレス領域に順次搬送する搬送手段を有する光学素子の成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光学素子の成形装置において、
上記金型セットは上記平面を一側面とする多角柱状に形成されている光学素子の成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載された光学素子の成形装置において、
上記金型セットは上記平面を一側面とする、偶数の側面を有する多角柱状に形成されており、
上記平面に垂直な側面が当接するように搬送方向に線条に設けられた一対のガイド板をさらに有する光学素子の成形装置。
【請求項４】
光学素子を成形するための金型セットであって、
第１の金型と、該第１の金型が嵌合するように挿入される筒状の胴型と、該第１の金型と対向するように、該第１の金型とは反対側から該胴型に嵌合するように挿入される第２の金型とを有し、周面の一部に平面が形成された柱状の金型セット。
【請求項５】
請求項４に記載された金型セットであって、
上記平面を一側面とする多角柱状に形成された金型セット。
【請求項６】
請求項１に記載された光学素子の成形装置を用い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】
本発明は光学素子の製造装置、それに用いる金型セット、及びそれを用いた光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置やデジタルビデオカメラ等の光学機器の性能向上や小型化を図るため、収差が少なく、光を有効に利用することができる非球面レンズが注目されている。しかし、従来行われてきた研磨方式の製造方法では非球面レンズを高精度に、且つ高い生産性で製造することが困難である。そこで、近年、光学素子であるレンズの製造方法として、従来の研磨方法に代えて、精密成形法が提案されている。
【０００３】
精密成形方法とは、胴型内に上下に配置された一対の成形型を用いて、軟化点近傍の温度に加熱されたレンズ素材を押圧（プレス）することによりレンズを製造する方法のことである。この精密成形方法によれば、非球面レンズを高精度に、且つ高い生産性で生産することができるため、近年レンズの生産方法の主流となりつつある。
【０００４】
近年、光ディスク装置等の精密光学器機に用いられるレンズ（特に非球面レンズ）等の光学素子に要求される品位（収差、寸法精度等）が益々厳しくなってきている。しかしながら、従来の精密成形方法では十分に高い品位の光学素子（例えば、非点収差やコマ収差等の収差が少なく、寸法精度が高いレンズ）を製造することが困難であるという問題がある。従来の精密成形方法において十分に高い品位の光学素子が製造困難な理由としては、プレス成形に用いる成形型（金型）の成形面精度ばらつき、一対の成形型の真直度ばらつき、嵌合ばらつき等のばらつきが存在することが挙げられる。
【０００５】
このような問題に鑑み、例えば特許文献１には、胴型と胴型に嵌合する一対の成形型を具備し、磁力を用いて、胴型と成形型との相対位置を変化させる手段とを有する光学素子成形装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、上下型（上型及び下型）と胴型とに切り欠き部および突起部を設けレンズ成形後に一定の相対位置が確保できる手段が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１３３７６３号公報
【特許文献２】特開平１１−１３０４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
加工精度の関係上、金型の接地面と成形面とは完全に平行であるとは限らず、通常、多少の平行偏心を有する。また、金型が設置される設置面は完全に水平であるとは限らず、通常、多少傾いている。このため、金型が成形装置に対して回動すると、成形されるレンズの偏心（例えば傾き偏心）等が変化し、製造ばらつきが発生する虞がある。
【０００８】
特許文献１又は２に記載された技術によれば、上型と下型との角度（アングル）が変化することを抑制することができる。このため、上型と下型とのアングル変化に起因する偏心偏差を抑制することができる。しかし、金型と成形装置のアングル変化を抑制することは困難である。このため、金型と成形装置とのアングル変化に起因して偏心偏差が発生する虞がある。このため、従来の光学素子の成形装置では、十分に小さい製造ばらつき（偏心偏差）で光学素子を成形することが困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは製造ばらつきの少ない光学素子の成形装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る成形装置は柱状の金型セットを用いて光学素子を成形するためのものである。金型セットは、第１の金型と、第２の金型と、筒状の胴型とを有する。胴型の開口の一方側からは第１の金型が嵌合するように挿入されている。他方側からは第２の金型が嵌合するように挿入されている。金型セットの周面の一部は平面に形成されている。
【００１１】
本発明に係る成形装置はチャンバーと搬送手段とを有する。チャンバーは金型セットが加熱される加熱領域と、金型セットがプレスされるプレス領域が含まれる。換言すれば、チャンバーの内部には、加熱領域とプレス領域とが形成されている。
【００１２】
搬送手段は金型セットを加熱領域、プレス領域に順次搬送する。搬送手段は金型セットの周面の一部に形成された平面に当接する当接面を有し、当接面でもって押すことにより、金型セットを搬送する。
【００１３】
本発明に係る成形装置では、金型セットは、金型セットの周面に形成された平面が搬送手段の当接面（好ましくは当接平面）によって押されることにより搬送される。このため、搬送途中で、金型セットと成形装置とのアングルが変化することが抑制される。また、第１の金型と第２の金型とのアングル変化も抑制される。従って、本発明に係る成形装置によれば、小さい製造ばらつき（偏心偏差）で光学素子を成形することができる。
【００１４】
本発明に係る成形装置では、金型セットが上記平面を一側面とする多角柱状に形成されていても構わない。
【００１５】
本発明に係る成形装置では、金型セットが上記平面を一側面とする四角柱状に形成されており、該平面に垂直な側面が当接するように搬送方向に線条に設けられた一対のガイド板をさらに有していてもよい。
【００１６】
本発明に係る金型セットは、第１の金型と、第２の金型と、筒状の胴型とを有する。第１の金型は胴型の開口の一方側から嵌合するように挿入される。第２の金型は胴型の開口の他方側から嵌合するように挿入される。柱状の金型セットを周面の一部には平面が形成されている。
【００１７】
本発明に係る金型セットは、上記平面を一側面とする多角柱状に形成されていてもよい。
【００１８】
本発明に係る光学素子の製造方法は本発明に係る光学素子の成形装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、偏心偏差を抑制することができるので、小さい製造ばらつきで光学素子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（実施形態１）図１は本実施形態１に係る成形装置１の断面図である。
【００２２】
成形装置１はチャンバー２を有する。チャンバー２には金型セット１００を投入するための投入口３、及び金型セット１００を排出する排出口４とが設けられている。投入口３を介してチャンバー２の外側には準備台５が設けられている。同様に、排出口４を介してチャンバー２の外側にも準備台６が設けられている。投入口３及び排出口４にはそれぞれ開閉自在のシャッター７、８が設けられている。
【００２３】
チャンバー２には２カ所の開口９が設けられており、開口９を介してチャンバー２への不活性ガス（窒素、アルゴン等）の注入・排出が可能となっている。
【００２４】
チャンバー２の内部は、投入口３側から加熱領域ＨＲとプレス領域ＰＲと冷却領域ＣＲとに区画されている。加熱領域ＨＲの架台１０上には下加熱ブロック１１〜１３が設けられている。プレス領域ＰＲの架台１０上には下プレスブロック１４が設けられている。冷却領域ＣＲの架台１０上には下冷却ブロック１５〜１７が設けられている。さらに、ブロック１１〜１７のそれぞれに相対するように、上加熱ブロック１８〜２０、上プレスブロック２１、及び上冷却ブロック２２〜２４が配置されている。このように、チャンバー２内には、下ブロック１１〜１７及び上ブロック１８〜２４が設けられている。下ブロック１１〜１７の表面は金型セット１００の搬送が可能なように同一平面を構成している。上ブロック１８〜２４のそれぞれはプレスシリンダ２５に接続されており、上ブロック１８〜２４のそれぞれは所要ストロークだけ上下動可能に構成されている。尚、金型セット１００が通過できるように、上ブロック１１〜１７と下ブロック１１〜１７との間は金型セット１００の高さよりも大きく設定されている。
【００２５】
ブロック１１〜１６、及び１８〜２３のそれぞれにはヒーター２６が埋設されている。また、冷却ブロック１７及び２４には冷却水の注入口２７及び排出口２８が設けられており、外部に設けられた温度調節器（図示せず）にそれぞれ接続されている。すなわち、ブロック１１〜２４は温度調節自在である。各ブロック１１〜２４には電熱対（図示せず）が埋設されており、ブロック１１〜２４のそれぞれの温度が検知可能となっている。
【００２６】
準備台６には金型セット１００を搬送するための搬送手段２９が設けられている。搬送手段２９は、金型セット１００に当接する当接板２９ａと、当接板２９ａに接続されたシリンダ２９ｂとを有する。シリンダ２９ｂによって当接板２９ａは図１において左右方向に変位可能に構成されている。当接板２９ａはそれぞれ多角柱状に形成されたフランジ部１０１ｃ、１０２ｃ、及び胴型１０３の一側面のそれぞれの少なくとも一部に当接するように構成されることが好ましい。
【００２７】
次に、金型セット１００について詳細に説明する。
【００２８】
図２は上型１０１の斜視図である。
【００２９】
図３は下型１０２の斜視図である。
【００３０】
図４は胴型１０３の斜視図である。
【００３１】
図５は金型セット１００の断面図である。
【００３２】
金型セット１００は上型１０１、下型１０２、及び胴型１０３を有する。図２に示すように、上型１０１は、円柱状のボス部１０１ｂと、ボス部１０１ｂに連接された多角柱状（詳細には四角柱状）のフランジ部１０１ｃとを有する。ボス部１０１ｂの頂面には成形面１０１ａが形成されている。下型１０２は円柱状のボス部１０２ｂと、ボス部１０２ｂに連接された多角柱状（詳細には四角柱状）のフランジ部１０２ｃとを有する。ボス部１０２ｂの頂面には成形面１０２ａが形成されている。ボス部１０１ｂとボス部１０２ｂとは平面視同一形状である。また、フランジ部１０１ｃとフランジ部１０２ｃとも平面視同一形状である。
【００３３】
胴型１０３は多角柱状であり、中央に貫通孔１０３ａを有する。貫通孔１０３ａはボス部１０１ｂ、１０２ｂが精密なクリアランスで嵌合可能に形成されている。言い換えれば、貫通孔１０３ａは、貫通孔１０３ａの内径がボス部１０１ｂ、１０２ｂの外径よりも若干だけ大きくなるように形成されている。胴型１０３はフランジ部１０１ｃ、１０２ｃと平面視同一形状である。尚、貫通孔１０３ａの長さはボス部１０１ｂ、１０２ｂの高さの合計よりも短くされている。
【００３４】
上型１０１、下型１０２、及び胴型１０３は図５に示すように組み合わされる。上型１０１が胴型１０３の一方側から嵌合するように挿入され、下型１０２が胴型１０３の他方側から嵌合するように挿入される。上型１０１、下型１０２、及び胴型１０３は同一の中心軸を有するため、上型１０１、下型１０２、及び胴型１０３が組み合わされてなる金型セット１００は多角柱状（詳細には四角柱状）である。
【００３５】
上述の通り、貫通孔１０３ａの内径はボス部１０１ｂ、１０２ｂの外径よりも若干大きいため、上型１０１及び下型１０２は胴型１０３に対して摺動可能である。上型１０１、下型１０２、及び胴型１０３により形成された内部空間にガラスプリフォーム１１０が配置される。成形装置１を用いて、ガラスプリフォーム１１０はプレスされる。そうすることによって、成形面１０１ａ及び１０２ａが両面に転写されたレンズ（光学素子）を製造することができる。
【００３６】
以下、成形装置１を用いたレンズの成形工程について詳細に説明する。
【００３７】
まず、内部にガラスプリフォーム１１０が配置された金型セット１００が準備台５の上に準備される。この際、チャンバー２の内部は不活性ガス（窒素、アルゴン等）雰囲気とされている。投入口３を遮蔽しているシャッター７が開き、準備台５の上に準備された金型セット１００は搬送手段２９によって押され、チャンバー２内に搬送される。ガラスプリフォーム１１０が配置された金型セット１００は、まずチャンバー２内の加熱領域ＨＲに搬入される。加熱工程では、金型セット１００及びガラスプリフォーム１１０が所望の温度に加熱される。具体的には、例えば、ガラスプリフォーム１１０が軟化点近傍となるように加熱される。
【００３８】
加熱された金型セット１００及びガラスプリフォーム１１０は搬送手段２９によって、プレス領域ＰＲに搬送される。
【００３９】
図６はガラスプリフォーム１１０がプレスされる工程を表す断面図である。
【００４０】
このプレス領域ＰＲにおいてガラスプリフォーム１１０がプレスされる。詳細には、プレス領域ＰＲに設けられたプレスシリンダ２５が降下し、プレスシリンダ２５が上型１０１を押圧する。すると、例えば軟化点近傍に加熱されたガラスプリフォーム１１０が金型セット１００の内側表面に沿って変形する。ガラスプリフォーム１１０が所望の形状まで変形するまでプレスシリンダ２５によって押圧される。その後、プレスシリンダ２５は元の位置まで上昇することにより、プレス工程が完了する。
【００４１】
プレス工程後、搬送手段２９によって金型セット１００は冷却領域ＣＲに搬送される。ここでガラスプリフォーム１１０（及び金型セット１００）が所定の温度になるまで、所定の温度勾配で冷却される。冷却後、搬送手段２９によって金型セット１００がチャンバー２から排出される。排出後、得られたレンズを金型セット１００から取り出す。
【００４２】
図７は搬送手段２９部分の拡大斜視図である。
【００４３】
図７に示すように、当接板２９ａの当接平面は、上記レンズの製造工程中に亘って、常に当接板２９ａが多角柱状の金型セット１００の一側面に当接している。詳細には、それぞれ多角柱状に形成されたフランジ部１０１ｃ、１０２ｃ、及び胴型１０３の一側面のすべてに当接している。このため、製造工程中に亘って上型１０１と下型１０２とのアングル変化が抑制される。さらに、成形装置１と金型セット１００とのアングル変化も抑制される。このため、プレス時における成形装置１（詳細には、プレスシリンダ２５、下ブロック１４）、上型１０１、及び下型１０２のアングルを常に一定にすることができる。従って、偏心偏差を少なくすることができるので、小さい製造ばらつきでレンズを製造することができる。
【００４４】
また、搬送手段２９は図８に示すような形態にしてもよい。具体的には、当接板２９ａを、当接板２９ａが金型セット１００の一側面及び、その一側面と垂直な他側面に当接するように、「Ｌ字状」に構成してもよい。そうすることによって、プレス時における成形装置１、上型１０１、及び下型１０２のアングルをより強固に保持することができる。
【００４５】
上記成形装置１と金型セット１００とのアングル固定法は、例えばビス等を用いる固定法と比較して非常に容易であり、また、ビス等も使用しないこともあり、高温に曝される成形装置１、金型セット１００に好適である。
【００４６】
本実施形態１では、金型セット１００は多角柱状（四角柱状）に形成されているが、本発明はこの構成に限定されない。金型セット１００は三角柱状、五角柱状、６角柱状、８角柱状等であってもよ。また、金型セット１００は縦切円柱状等であってもよい。換言すれば、周面の一部に平面が形成された円柱状であってもよい。
【００４７】
（実施形態２）図９は本実施形態２に係る成形装置２００の横断面図である。
【００４８】
本実施形態２に係る成形装置２００は、一対のガイド板３０を有する以外は実施形態１に係る成形装置１と同様の構成を有する。ここでは、ガイド板３０について詳細に説明する。尚、以下の実施形態の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００４９】
成形装置２００では、架台１０上に、投入口３から排出口４に延びる一対のガイド板３０が設けられている。一対のガイド板３０の間の間隙は金型セット１００が摺動することができるような幅にされている。言い換えれば、一対のガイド板３０の間の間隙の幅は金型セット１００の幅（詳細には、搬送方向と垂直方向の幅）よりも若干大きくされている。
【００５０】
成形装置２００では、この一つのガイド板３０の間の間隙を通って、加熱領域ＨＲ、プレス領域ＰＲ、冷却領域ＣＲと順次搬送されていく。このため、加熱工程、プレス工程、及び冷却工程に亘って常に金型セット１００の一側面が当接板２９ａに当接し、一側面に垂直な両側面はガイド板３０に当接している。従って、加熱工程、プレス工程、及び冷却工程の各工程に亘って、成形装置１、上型１０１、及び下型１０２のアングルをより強固に保持することができる。
【００５１】
チャンバー２内の熱滞留等の金型セット１００への影響を抑制することができる。このため、製造工程に亘って、金型セット１００の温度、ひいてはガラスプリフォーム１１０の温度をより安定させることができる。
【００５２】
尚、ガイド板３０には図９において横方向に貫通するヒーター（図示せず）が埋設されていることが好ましい。
【００５３】
本実施形態２では金型セット１００は四角柱状であるが、金型セット１００が偶数の側面を有する多角柱状である場合も同様の効果が得られる。すなわち、金型セット１００が偶数の側面を有する多角柱状である場合、当接板２９ａに当接する側面と垂直な、対向する一対の側面がガイド板３０に当接した態様で金型セットが搬送される。このため、加熱工程、プレス工程、及び冷却工程の各工程に亘って、成形装置２００、上型、及び下型のアングルを強固に保持することができる。
【００５４】
以上、実施形態として、レンズの成形装置について詳細に説明したが、本発明に係る成形装置はレンズの製造に限定されるものではなく、種々の光学素子の成形に好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように、本発明に係る成形装置及び金型セットを用いることによって、小さい製造ばらつきで光学素子を製造することができるので、ピックアップレンズ、コリメーターレンズ等のレンズ及びプリズム等の光学素子の製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態１に係る成形装置１の断面図である。
【図２】上型１０１の斜視図である。
【図３】下型１０２の斜視図である。
【図４】胴型１０３の斜視図である。
【図５】金型セット１００の断面図である。
【図６】ガラスプリフォーム１１０がプレスされる工程を表す断面図である。
【図７】搬送手段２９部分の拡大斜視図である。
【図８】異なる形態の搬送手段２９部分の拡大斜視図である。
【図９】本実施形態２に係る成形装置２００の横断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、２００      成形装置
２      チャンバー
３      投入口
４      排出口
５、６      準備台
７、８  シャッター
９      開口
１０      架台
１１〜２４      ブロック
２５      プレスシリンダ
２６      ヒーター
２７      注入口
２８      排出口
２９      搬送手段
２９ａ    当接板
２９ｂ    シリンダ
３０      ガイド板
１００      金型セット
１０１      上型
１０２      下型
１０３      胴型
１１０      ガラスプリフォーム
【図１】
2006335612.tif 000003
【図２】
2006335612.tif 000004
【図３】
2006335612.tif 000005
【図４】
2006335612.tif 000006
【図５】
2006335612.tif 000007
【図６】
2006335612.tif 000008
【図７】
2006335612.tif 000009
【図８】
2006335612.tif 000010
【図９】
2006335612.tif 000011