(57)【要約】【課題】型組み立て時における規制部材の挿入性を確保しつつ、製造後の光学素子の品質を向上させることができる光学素子製造用型セットを提供すること。【解決手段】光学素子製造用型セット１は、上型１１および下型１２と、規制部材１３と、上型１１、下型１２および規制部材１３よりも線膨張係数が大きい材料からなる膨張部材１５とを備え、規制部材１３は、筒状部１３１と、外周規制部１３２とを有し、膨張部材１５は、成形素材の加熱時に熱膨張することにより、下型１２の側周面１２ａおよび筒状部１３１の内周面１３１ａの双方に接触し、かつ、下型１２の側周面１２ａに設けられた突出部１２３と接触して下型１２の外縁１２ｂを外周規制部１３２に対して密着させる方向に付勢し、筒状部１３１の内周面１３１ａに設けられた突出部１３３と接触して外周規制部１３２を下型１２の外縁１２ｂに対して密着させる方向に付勢する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱軟化された成形素材を押圧成形することにより光学素子を製造する光学素子製造用型セットであって、
互いに対向する光学創生面を有する第一の金型および第二の金型と、
前記第二の金型の周囲に配置された規制部材と、
前記第二の金型と前記規制部材との間に配置され、前記第一の金型、前記第二の金型および前記規制部材よりも線膨張係数が大きい材料からなる円筒状の膨張部材と、
を備え、
前記規制部材は、
前記第二の金型の側周面の周囲に配置された筒状部と、
前記筒状部における前記第一の金型の側に設けられ、その内径が、前記第二の金型の外径よりも小さい外周規制部と、
を有し、
前記膨張部材は、
前記第二の金型の側周面と前記筒状部の内周面との間に配置され、
前記成形素材の加熱時に熱膨張することにより、前記第二の金型の側周面および前記筒状部の内周面の双方に接触し、かつ、前記第二の金型の側周面に設けられた第一の突出部と接触して前記第二の金型の外縁を前記外周規制部に対して密着させる方向に付勢し、前記筒状部の内周面に設けられた第二の突出部と接触して前記外周規制部を前記第二の金型の外縁に対して密着させる方向に付勢することを特徴とする光学素子製造用型セット。
【請求項２】
前記膨張部材は前記筒状部の内周面の側にテーパ部を備え、
前記テーパ部は、前記成形素材の加熱時において、前記第二の突出部と接触することにより、前記外周規制部を前記第二の金型の外縁に対して密着させる方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載の光学素子製造用型セット。
【請求項３】
前記膨張部材は、
円筒状の本体部と、
前記本体部の内周面から前記第二の金型の側周面の側に突出する内側突出部と、
前記本体部の外周面から前記筒状部の内周面の側に突出する外側突出部と、
を備え、
前記内側突出部および前記外側突出部は、前記本体部の周方向に沿って交互に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子製造用型セット。
【請求項４】
前記第二の突出部は、前記筒状部の内周面に複数設けられ、前記周方向において隣接する複数の前記第二の突出部の間の間隔は、前記外側突出部の前記周方向における幅よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の光学素子製造用型セット。
【請求項５】
前記膨張部材は、前記本体部の一部に、前記膨張部材の周方向における熱膨張を許容するためのスリット部が形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光学素子製造用型セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子製造用型セットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学素子の製造装置では、互いに対向して配置され、かつ少なくとも一方が移動可能である一対の金型に成形素材を配置し、当該成形素材を加熱、加圧成形および冷却することにより光学素子を製造している。
【０００３】
このような光学素子の製造装置では、成形される光学素子の外周部の偏芯精度を確保するために、光学素子の外周部を成形する規制部材の内周面と、規制部材が設置される金型の側周面との間のクリアランスを極力小さくする必要がある。しかしながら、両者のクリアランスを小さくしすぎると、金型に規制部材を嵌め込む際の挿入性が悪くなるという問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、例えば特許文献１では、金型と規制部材との間に、これらよりも線膨張係数が大きい材料からなる膨張部材を配置した型セットが開示されている。この型セットによれば、型組み立て時は金型と規制部材との間のクリアランスが比較的大きく確保されているため、金型に規制部材を容易に嵌め込むことができる。また、型組み立て後は、加熱成形時の熱によって膨張部材が熱膨張するため、金型と規制部材との間のクリアランスを狭めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８５７９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で開示された型セットでは、加熱後も金型と規制部材とが嵌合する部分（具体的には下型と側面部転写面との間）にはクリアランスが生じているため、成形時にそのクリアランスに成形素材が入り込み、光学素子にバリ等の不良が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、型組み立て時における規制部材の挿入性を確保しつつ、製造後の光学素子の品質を向上させることができる光学素子製造用型セット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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、光学素子製造用型セットは、加熱軟化された成形素材を押圧成形することにより光学素子を製造する光学素子製造用型セットであって、互いに対向する光学創生面を有する第一の金型および第二の金型と、前記第二の金型の周囲に配置された規制部材と、前記第二の金型と前記規制部材との間に配置され、前記第一の金型、前記第二の金型および前記規制部材よりも線膨張係数が大きい材料からなる円筒状の膨張部材と、を備え、前記規制部材は、前記第二の金型の側周面の周囲に配置された筒状部と、前記筒状部における前記第一の金型の側に設けられ、その内径が、前記第二の金型の外径よりも小さい外周規制部と、を有し、前記膨張部材は、前記第二の金型の側周面と前記筒状部の内周面との間に配置され、前記成形素材の加熱時に熱膨張することにより、前記第二の金型の側周面および前記筒状部の内周面の双方に接触し、かつ、前記第二の金型の側周面に設けられた第一の突出部と接触して前記第二の金型の外縁を前記外周規制部に対して密着させる方向に付勢し、前記筒状部の内周面に設けられた第二の突出部と接触して前記外周規制部を前記第二の金型の外縁に対して密着させる方向に付勢することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光学素子製造用型セットは、上記発明において、前記膨張部材は前記筒状部の内周面の側にテーパ部を備え、前記テーパ部は、前記成形素材の加熱時において、前記第二の突出部と接触することにより、前記外周規制部を前記第二の金型の外縁に対して密着させる方向に付勢することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光学素子製造用型セットは、上記発明において、前記膨張部材は、円筒状の本体部と、前記本体部の内周面から前記第二の金型の側周面の側に突出する内側突出部と、前記本体部の外周面から前記筒状部の内周面の側に突出する外側突出部と、を備え、前記内側突出部および前記外側突出部は、前記本体部の周方向に沿って交互に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る光学素子製造用型セットは、上記発明において、前記第二の突出部は、前記筒状部の内周面に複数設けられ、前記周方向において隣接する複数の前記第二の突出部の間の間隔は、前記外側突出部の前記周方向における幅よりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光学素子製造用型セットは、上記発明において、前記膨張部材は、前記本体部の一部に、前記膨張部材の周方向における熱膨張を許容するためのスリット部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第二の金型と規制部材との間に膨張部材を配置することにより、型組み立て時に第二の金型と規制部材との間のクリアランスを大きく確保することができ、第二の金型に規制部材を容易に嵌め込むことができる。また、型組み立て後に、加熱成形時の熱によって膨張部材が熱膨張するため、第二の金型と規制部材との間のクリアランスをなくすことができる。さらに、膨張部材が２つの突出部に接触しながら熱膨張することにより、第二の金型の外縁と外周規制部とが互いに密着する方向に付勢することができ、両者のクリアランスをなくすことができる。従って、本発明によれば、型組み立て時における規制部材の挿入性を向上させつつ、製造後の光学素子にバリ等の不良が発生することを抑制することができ、かつ、製造後の光学素子の外周部の偏芯精度についても確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットの構成を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットの組み立て方法を示す図であり、下型に膨張部材を嵌め込む工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットを、図２Ａで示したＡ−Ａ方向で切断した状態を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットの組み立て方法を示す図であり、下型および膨張部材に規制部材を嵌め込む工程を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットを、図３Ａで示したＢ−Ｂ方向で切断した状態を示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットの組み立て方法を示す図であり、下型および膨張部材に規制部材を嵌め込む工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットを、図４Ａで示したＣ−Ｃ方向で切断した状態を示す断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットを利用した光学素子の製造方法の加熱工程において、膨張部材が熱膨張する様子を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットを、図５Ａで示したＤ−Ｄ方向で切断した状態を示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットを利用した光学素子の製造方法の加熱工程において、膨張部材が熱膨張する様子を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セットを、図６Ａで示したＥ−Ｅ方向で切断した状態を示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態２に係る光学素子製造用型セットの構成を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光学素子製造用型セットを、図７Ａで示したＦ−Ｆ方向で切断した状態を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施の形態２に係る光学素子製造用型セットを利用した光学素子の製造方法の加熱工程において、膨張部材が熱膨張する様子を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光学素子製造用型セットを、図８Ａで示したＧ−Ｇ方向で切断した状態を示す断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の実施の形態２に係る光学素子製造用型セットを利用した光学素子の製造方法の加熱工程において、膨張部材が熱膨張する様子を示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光学素子製造用型セットを、図９Ａで示したＨ−Ｈ方向で切断した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る光学素子製造用型セット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。
【００１６】
［型セットの構成（実施の形態１）］
本発明の実施の形態１に係る光学素子製造用型セット（以下、「型セット」という）１について、図１〜図３Ｂを参照しながら説明する。
【００１７】
型セット１は、加熱軟化された成形素材（例えばガラス素材）を押圧成形することにより光学素子（例えばガラスレンズ）を製造する製造装置（図示省略）において用いられるものである。型セット１は、図１に示すように、上型（第一の金型）１１と、下型（第二の金型）１２と、規制部材１３と、スリーブ１４と、膨張部材１５と、を備えている。なお、同図は、型セット１を軸中心に沿って切断した断面を示している。
【００１８】
上型１１および下型１２は、それぞれ段付きの円柱状（凸状）に形成されており、それぞれの光学創生面１１１，１２１が対向するように配置されている。これらの光学創生面１１１，１２１は、光学素子の光学機能面を創生するための面である。
【００１９】
上型１１は、光学素子の成形時において、図示しないエアシリンダによって下型１２に向かって移動することにより、下型１２に配置される成形素材を押圧する。上型１１の側周面１１ａには、当該側周面１２ａに沿って、所定深さの溝部１１２が形成されている。
【００２０】
下型１２の側周面１２ａには、当該側周面１２ａに沿って、所定深さの溝部１２２が形成されている。また、下型１２の側周面１２ａには、当該側周面１２ａに沿って、後記する外周規制部１３２の筒状部１３１の内周面１３１ａの側に突出する突出部（第一の突出部）１２３が形成されている。この突出部１２３は、下型１２の側周面１２ａにおいて溝部１２２が形成されていない部分のことを示している。すなわち、突出部１２３における「突出」とは、溝部１２２の底面１２２ａを基準とした突出のことを示している。
【００２１】
規制部材１３は、光学素子の外周部を形成するためのものである。規制部材１３は、全体として円筒状に形成されており、下型１２および膨張部材１５の周囲に配置されている。また、規制部材１３は、筒状部１３１と、外周規制部１３２と、を有している。
【００２２】
筒状部１３１は、下型１２の側周面１２ａおよび膨張部材１５の周囲に配置されている。また、筒状部１３１の内周面１３１ａの一部には、当該内周面１３１ａから下型１２の側周面１２ａの方向に突出する突出部（第二の突出部）１３３が形成されている。この突出部１３３は、図３Ｂに示すように、筒状部１３１の内周面１３１ａに所定の間隔を空けて複数設けられている。また、同図に示すように、周方向において隣接する複数の突出部１３３の間の間隔Ｉ１３３は、後記する膨張部材１５の外側突出部１５３の周方向における幅Ｗ１５３よりも大きくなるように構成されている。
【００２３】
ここで、下型１２の側周面１２ａと筒状部１３１の内周面１３１ａとの間には、型組み立て時に下型１２に規制部材１３を容易に嵌め込むことができる程度のクリアランス、すなわち片側４ミクロン程度のクリアランスが形成されている。後記する膨張部材１５を備えない従来の型セットでは、成形される光学素子の外周部の偏芯精度を確保するために、下型の側周面と規制部材の内周面との間のクリアランスを、例えば片側１ミクロン以下にすることが要求されている。従って、本発明における上記のクリアランスは従来よりも大幅に広く設定されており、型組み時における規制部材１３の挿入性が、従来の型セットよりも優れている。
【００２４】
外周規制部１３２は、成形素材の外周方向への流動を規制し、光学素子の外周部を形成するためのものである。外周規制部１３２は、筒状部１３１と一体的に形成されており、当該筒状部１３１における上型１１の側（紙面上側）に設けられている。筒状部１３１の端部から成形素材の押圧方向に連続して設けられている。また、外周規制部１３２は、筒状部１３１の内径よりも小さい内径を有している。また、外周規制部１３２は、下型１２の外径よりも小さい内径を有しており、下型１２の外縁１２ｂから内側に張り出すように設けられている。すなわち、外周規制部１３２の内周面１３２ａは、下型１２の側周面１２ａよりも内側（型セット１の軸中心側）に配置されており、外周規制部１３２の下面１３２ｂの一部と下型１２の外縁１２ｂとが接触した状態となっている。
【００２５】
スリーブ１４は、上型１１および下型１２を支持し、かつ両者の位置決めを行うためのものである。スリーブ１４は、円筒状に形成されており、上型１１、下型１２および規制部材１３の周囲に配置されている。
【００２６】
ここで、上型１１、下型１２、規制部材１３およびスリーブ１４の材料としては、例えば炭化タングステンを主成分とする超硬材料、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等、光学素子を成形するための型セット１として、公知の材料の中から用途に応じて適宜選択して用いることができる。また、これらの材料の表面に各種金属やセラミックスカーボン等の薄膜を形成したものを用いてもよい。本実施形態では、上型１１、下型１２、規制部材１３およびスリーブ１４の材料として、いずれも炭化タングステンを主成分とする超硬材料（線膨張係数：４．８（×１０−６／℃））を用いる。
【００２７】
膨張部材１５は、下型１２の側周面１２ａと筒状部１３１の内周面１３１ａとの間のクリアランスを埋めるためのものである。膨張部材１５は、全体として円筒状に形成されており、下型１２の側周面１２ａと筒状部１３１の内周面１３１ａとの間に配置されている。また、膨張部材１５は、図２Ｂに示すように、本体部１５１と、内側突出部１５２と、外側突出部１５３と、を備えている。すなわち、膨張部材１５は、内側突出部１５２が形成された部分の内径が、形成されていない部分（本体部１５１）の内径よりも小さく形成されており、外側突出部１５３が形成された部分の外径が、形成されていない部分（本体部１５１）の外径よりも大きく形成されている。
【００２８】
本体部１５１は、円筒状に形成されている。また、本体部１５１は、その一部にスリット部１５４が形成されている。このスリット部１５４は、成形素材の加熱時において、膨張部材１５の変形を許容するためのものである。スリット部１５４は、図２Ｂに示すように、本体部１５４を分断するように、円周の途中に所定の幅で形成されている。スリット部１５４の幅は、成形素材の加熱時に膨張部材１５が周方向に熱膨張した場合において（図６Ｂ参照）、スリット部１５４の両側が接触せずに隙間が残存するような大きさに設定する。スリット部１５４の幅の具体的な値は、例えば膨張部材１５の材料、形状、大きさ、下型１２の外径等に基づいて決定する。
【００２９】
内側突出部１５２は、本体部１５１の内周面１５１ａに形成されており、当該内周面１５１ａから下型１２の側周面１２ａの側に突出している。内側突出部１５２は、本体部１５１の内周面１５１ａに６０°間隔で３つ設けられている。
【００３０】
外側突出部１５３は、本体部１５１の外周面１５１ｂに形成されており、当該外周面１５１ｂから筒状部１３１の内周面１３１ａの側に突出している。外側突出部１５３は、本体部１５１の外周面１５１ｂに６０°間隔で３つ設けられている。なお、３つの外側突出部１５３のうちの１つは、押圧方向に沿ってスリット部１５４が形成されているため、２つに分断されている。
【００３１】
内側突出部１５２および外側突出部１５３は、図２Ｂに示すように、本体部１５１の周方向に沿って交互に設けられている。また、本体部１５１は、周方向において、内側突出部１５２および外側突出部１５３が設けられていない部分を有しており、成形素材の加熱時は、この部分を起点として膨張部材１５が変形する。
【００３２】
内側突出部１５２の周方向の幅および径方向の長さは、成形素材の加熱時に当該内側突出部１５２が下型１２の側周面１２ａに接触可能な幅および長さに設定する。また同様に、外側突出部１５３の周方向の幅および径方向の長さは、成形素材の加熱時に当該外側突出部１５３が筒状部１３１の内周面１３１ａに接触可能な幅および長さに設定する。内側突出部１５２および外側突出部１５３の幅と長さの具体的な値は、例えば膨張部材１５の材料、形状、大きさ、下型１２の外径等に基づいて決定する。
【００３３】
ここで、膨張部材１５の材料は、上型１１、下型１２、規制部材１３およびスリーブ１４の材料のいずれよりも線膨張係数の大きいものを用いる。膨張部材１５の材料としては、酸化等による表面の劣化の少ない材料が好ましく、例えばステンレス鋼、チタン合金、ニッケル基またはコバルト基の耐熱合金等を用いることができる。また、ステンレス鋼の中でも、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０３，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１０Ｓ，ＳＵＳ３１６等は、他の種類のステンレス鋼と比較して線膨張係数が高く、加工精度を緩くすることができ、型組み立ても容易となるため、特に好ましい。本実施形態では、膨張部材１５の材料として、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４（線膨張係数：１８．７（×１０−６／℃））を用いる。
【００３４】
［型セットの組み立て方法］
以下、本実施形態に係る型セット１の組み立て方法について、図２Ａ〜図４Ｂを参照しながら説明する。なお、以下で参照する図４Ａは、図１のＸ部の拡大図であり、組み立て完了後の型セット１を示している。
【００３５】
型セット１の組み立て方法では、まず図２Ａおよび図２Ｂに示すように、下型１２の溝部１２２に対して膨張部材１５を嵌め込む。ここで、同図に示すように、膨張部材１５の内径は、下型１２の溝部１２２の底面１２２ａの位置における外径（以下、「溝部外径」という）よりも大きい。従って、膨張部材１５の嵌め込みの際は、スリット部１５４を周方向に拡げ、膨張部材１５の内径を溝部外径よりも一時的に拡大した状態にして下型１２の溝部１２２に嵌め込む。
【００３６】
続いて、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、膨張部材１５を嵌め込んだ下型１２に対して規制部材１３を挿入する。この場合、図３Ｂに示すように押圧方向から見た場合において、規制部材１３の突出部１３３の周方向の位置と、膨張部材１５において外側突出部１５３が設けられていない部分の周方向の位置とを合わせ、かつ、規制部材１３において突出部１３３が設けられていない部分の周方向の位置と、膨張部材１５の外側突出部１５３の周方向の位置とを合わせた状態で、規制部材１３を下型１２に挿入する。
【００３７】
ここで、本実施形態では、前記したように、複数の突出部１３３の間の間隔Ｉ１３３が、外側突出部１５３の周方向における幅Ｗ１５３よりも大きくなるように構成されており、規制部材１３を下型１２に挿入する方向（押圧方向）において、膨張部材１５の外側突出部１５３が筒状部１３１の内周面１３１ａに干渉しないように構成されている。従って、下型１２に対して規制部材１３を容易に挿入することができる。
【００３８】
続いて、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、下型１２に規制部材１３の外周規制部１３２が置かれた状態、すなわち下型１２の外縁１２ｂに対して外周規制部１３２の下面１３２ｂの一部が接触した状態となるまで規制部材１３を下型１２に挿入した後、規制部材１３を型セット１の軸中心に対して６０°回転させる。これにより、図４Ａに示すように、膨張部材１５の外側突出部１５３の下型１２に規制部材１３の突出部１３３が回り込み、規制部材１３の突出部１３３の外側面１３３ａが膨張部材１５の下面１５ｂに接触した状態となる。
【００３９】
なお、規制部材１３を回転させる際は、例えば下型１２の光学創生面１２１を下に向け、膨張部材１５を光学創生面１２１の側（図４Ａの紙面上側）に寄せた状態で規制部材１３を回転させることが好ましい。これにより、膨張部材１５の外側突出部１５３が突出部１３３に干渉することがなくなるため、規制部材１３を容易に回転させることができる。以上の手順により、型セット１の組み立てが完了する。
【００４０】
［クリアランス閉塞方法（実施の形態１）］
以下、型組み立て後の型セット１において、膨張部材１５によって下型１２と規制部材１３との間のクリアランスを閉塞する方法（以下、「クリアランス閉塞方法」という）について、図４Ａ〜図６Ｂを参照しながら説明する。
【００４１】
クリアランス閉塞方法は、型セット１を用いた光学素子の製造方法における加熱工程の中で実施される。以下では、型セット１を用いた光学素子の製造方法の説明の中で、クリアランス閉塞方法についても説明する。なお、以下では、成形素材としてＳ−ＢＡＬ４２を用い、固定金型式の成形装置によって光学素子を製造する方法を、一例として説明する。光学素子の製造方法は、加熱工程と、押圧工程と、冷却工程と、をこの順番で行う。
【００４２】
加熱工程実施前の型セット１（図４Ａ参照）は、各部の寸法を以下のように設定した。すなわち、室温（２５℃）において、下型１２の溝部外径Ｄ１１を２７．９８ｍｍとし、膨張部材１５の内径Ｄ２１を２８ｍｍとし、膨張部材１５の外径Ｄ３１を３３．９８ｍｍとし、規制部材１３の筒状部１３１の内径Ｄ４１を３４ｍｍとし、規制部材１３の下面１３２ｂが下型１２の外縁１２ｂに接触している状態における、溝部１２２の内側面１２２ｂと突出部１３３の外側面１３３ａとの距離Ｄ５１を９．９７ｍｍとした。また、膨張部材１５の押圧方向における高さを９．９１ｍｍとし、膨張部材１５のスリット部１５４の幅を１．５ｍｍとした。
【００４３】
上記のように、下型１２の側周面１２ａと規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａとの間のクリアランスは、片側３．０１ｍｍ（両側６．０２ｍｍ）存在するのに対して、そのクリアランスに嵌め込まれる膨張部材１５の径方向の幅は２．９９ｍｍである。従って、加熱工程実施前の型セット１には、下型１２の側周面１２ａと膨張部材１５の間、および、膨張部材１５と筒状部１３１の内周面１３１ａとの間に、それぞれ片側０．０２ｍｍずつのクリアランスが存在することになる。以下、各工程の詳細について説明する。
【００４４】
（加熱工程）
加熱工程では、まず型セット１を成形装置内に取り付け、上型１１の光学創生面１１１と下型１２の光学創生面１２１との間のクリアランスを、成形素材の高さより十分に大きい状態とした上で、下型１２の光学創生面１２１に成形素材を配置する。そして、図示しない加熱手段により、型セット１を成形素材の成形温度（６００℃）まで加熱する。なお、加熱手段としては、熱伝導、輻射、対流のいずれの手段であってもよい。
【００４５】
加熱工程において型セット１を加熱すると、まず図５Ａおよび図５Ｂに示すように、膨張部材１５が径方向外側に向かって熱膨張し、外側突出部１５３が規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａに当接する。これにより、外側突出部１５３と筒状部１３１の内周面１３１ａとが締まり嵌めの状態となる。
【００４６】
そして、加熱工程における加熱温度が上がると、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、外側突出部１５３と筒状部１３１の内周面１３１ａとが締まり嵌めの状態となったまま、今度は膨張部材１５が径方向内側に向かって変形する。その際、膨張部材１５は、前記したように、本体部１５１において、内側突出部１５２および外側突出部１５３が設けられていない部分を起点として変形する。なお、膨張部材１５の径方向内側への変形量は、本体部１５１に設けられたスリット部１５４の幅に依存し、当該スリット部１５４で変形できる分だけ変形する。これにより、内側突出部１５２が下型１２の溝部１２２の底面１２２ａに当接し、両者が締まり嵌めの状態となる。また、スリット部１５４の幅も、加熱前の幅（図４Ｂ参照）よりも小さくなる。
【００４７】
このように、膨張部材１５は、成形素材の加熱時に熱膨張することにより、少なくとも成形素材の成形温度（６００℃）において、規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａおよび下型１２の側周面１２ａ（溝部１２２の底面１２２ａ）の双方に接触し、両者間のクリアランスを０にする。また、膨張部材１５は、加熱温度が上がると厚さ方向にも熱膨張する。これにより、膨張部材１５の上面１５ａが下型１２の溝部１２２の内側面１２２ｂに当接し、かつ膨張部材１５の下面１５ｂが規制部材１３の突出部１３３の外側面１３３ａに当接する。
【００４８】
また、膨張部材１５は、成形素材の加熱時に下型１２の突出部１２３、具体的には溝部１２２の内側面１２２ｂと接触することにより、下型１２の外縁１２ｂを規制部材１３の外周規制部１３２の下面１３２ｂに対して密着させる方向に付勢する。さらに、膨張部材１５は、規制部材１３の突出部１３３の外側面１３３ａと接触することにより、外周規制部１３２の下面１３２ｂを下型１２の外縁１２ｂに対して密着させる方向に付勢する。すなわち、膨張部材１５は、下型１２および規制部材１３に対して、両者が互いに密着する方向（押圧方向）の力を付与する。これにより、少なくとも成形素材の成形温度において、下型１２の外縁１２ｂと外周規制部１３２の下面１３２ｂとが締まり嵌めの状態となり、両者間のクリアランスが０になる。
【００４９】
加熱工程実施後の型セット１（図６Ａ参照）の各部の寸法は以下の通りである。すなわち、成形温度（６００℃）において、下型１２の溝部外径Ｄ１２は２８．０６ｍｍ（加熱前：２７．９８ｍｍ）であり、規制部材１３の筒状部１３１の内径Ｄ４２は３４．１０ｍｍ（加熱前：３４ｍｍ）であり、溝部１２２の内側面１２２ｂと突出部１３３の外側面１３３ａとの距離Ｄ５２は１０ｍｍ（加熱前：９．９７ｍｍ）である。従って、下型１２の側周面１２ａと規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａとの間のクリアランスは、片側３．０２ｍｍ（両側６．０４ｍｍ）である。
【００５０】
一方、膨張部材１５は、径方向の幅に関して、成形前の幅（２．９９ｍｍ）から、３．０３ｍｍまで熱膨張しようとし、押圧方向の高さに関して、成形前の高さ（９．９１ｍｍ）から１０．０１ｍｍまで熱膨張しようとする。従って、下型１２と規制部材１３とは、周方向および押圧方向の双方で締まり嵌めの状態となり、互いに密着状態となって固定される。
【００５１】
なお、前記したように、膨張部材１５の本体部１５１には、内側突出部１５２および外側突出部１５３が設けられていない部分があり、隣接する内側突出部１５２の間（外側突出部１５３の径方向内側）と、隣接する外側突出部１５３の間（内側突出部１５２の径方向外側）とにそれぞれ空間が形成されている。そして、膨張部材１５は、本体部１５１が変形した際の反力を、この空間によって逃がすことができる。また、膨張部材１５は、図６Ａに示すように、下型１２と規制部材１３とが径方向および押圧方向の双方で密着した際に発生する反力についても、前記した空間によって逃がすことができる。従って、このような膨張部材１５を備えることにより、下型１２と規制部材１３との間のクリアランスを閉塞する際に、各部材が破損等することを抑制することができる。
【００５２】
（押圧工程）
押圧工程では、型セット１の全体が６００℃に加熱された後に、図示しないエアシリンダによって上型１１を下型１２に向かって移動させ、成形素材を押圧する。
【００５３】
（冷却工程）
冷却工程では、成形素材を、取り出し可能な温度（例えば１００℃）まで冷却した後、成形された光学素子を取り出せる位置まで上型１１を上昇させて取り出しを行い、次の成形が必要の場合は、新たな成形素材を型セット１に投入する。なお、規制部材１３および膨張部材１５を下型１２から取り外す際は、型セット１を分解可能な温度（例えば２５℃）まで冷却した後、前記した型組み立て方法と逆の手順で型セット１を分解する。
【００５４】
［型セットの構成（実施の形態２）］
本発明の実施の形態２に係る型セット１Ａについて、図７Ａおよび図７Ｂを参照しながら説明する。同図は、組み立て後の型セット１Ａの構成を示している。型セット１Ａは、図７Ａに示すように、膨張部材１５の代わりに膨張部材１５Ａを備える以外は、実施の形態１に係る型セット１と同様の構成を備えている。なお、型セット１Ａの組み立て方法は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５５】
膨張部材１５Ａは、図７Ｂに示すように、本体部１５１と、外側突出部１５３Ａと、を備えている。膨張部材１５Ａは、規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａの側にテーパ部１５３ａを備えている。すなわち、膨張部材１５Ａでは、外側突出部１５３Ａの先端面（膨張部材１５Ａの外周面１５１ｂの一部）が、テーパ部１５３ａで構成されている。このテーパ部１５３ａは、図７Ａに示すように、押圧方向において上型１１から下型１２に向かう方向、かつ、突出部１３３から溝部１２２に向かう方向に傾斜している。
【００５６】
［クリアランス閉塞方法（実施の形態２）］
以下、型組み立て後の型セット１Ａのクリアランス閉塞方法について、図７Ａ〜図９Ｂを参照しながら説明する。本実施形態に係るクリアランス閉塞方法も、実施の形態１と同様に、光学素子の製造方法における加熱工程の中で実施される。なお、光学素子の製造方法のうちの押圧工程および冷却工程は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５７】
加熱工程実施前の型セット１Ａ（図７Ａ参照）の各部の寸法を以下のように設定した。すなわち、室温（２５℃）において、下型１２の溝部外径Ｄ１３を２７．９２ｍｍとし、膨張部材１５Ａの内径Ｄ２３を２８．０１ｍｍとし、膨張部材１５Ａの上面１５ａの位置での外径Ｄ３３を３３．９８ｍｍとし、規制部材１３の突出部１３３を含めた筒状部１３１の内径Ｄ６３を３３．９１ｍｍとし、規制部材１３の筒状部１３１の内径Ｄ４３を３５．９ｍｍとし、下型１２の溝部１２２の長さを、加熱後の膨張部材１５Ａの押圧方向における高さよりも大きい１２．９６ｍｍとした。また、膨張部材１５Ａの押圧方向における高さを９．９ｍｍとし、膨張部材１５Ａの上面１５ａから押圧方向に−７．９２ｍｍの位置における膨張部材１５Ａの外径を３３．９５ｍｍとし、スリット部１５４の幅を１．５ｍｍとした。
【００５８】
上記のように、下型１２の側周面１２ａと、規制部材１３の筒状部１３１の突出部１３３を含む内周面１３１ａとの間のクリアランスは、片側２．９９ｍｍ（両側５．９８ｍｍ）存在するのに対して、そのクリアランスに嵌め込まれる膨張部材１５Ａの径方向の幅は２．９７ｍｍである。従って、加熱工程実施前の型セット１Ａには、下型１２の側周面１２ａと膨張部材１５Ａの間、および、膨張部材１５Ａと筒状部１３１の突出部１３３を含む内周面１３１ａとの間に、それぞれ片側０．０２ｍｍずつのクリアランスが存在することになる。以下、加熱工程の詳細について説明する。
【００５９】
（加熱工程）
加熱工程では、前記したように、型セット１Ａを成形装置内に取り付け、下型１２の光学創生面１２１に成形素材を配置する。そして、図示しない加熱手段により、型セット１Ａを成形素材の成形温度（６００℃）まで加熱する。
【００６０】
加熱工程において型セット１Ａを加熱すると、まず図８Ａおよび図８Ｂに示すように、膨張部材１５Ａが径方向外側に向かって熱膨張し、外側突出部１５３Ａが規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａに当接する。その際、下型１２の溝部１２２の内側面１２２ｂと、膨張部材１５Ａの上面１５ａとの間にクリアランスが存在する間は、膨張部材１５Ａのテーパ部１５３ａの突出部１３３に対する接触位置が変化しつつ、上記クリアランスが狭まっていく。そして、そのまま膨張部材１５Ａの熱膨張が進むと、上記クリアランスがなくなり、外側突出部１５３Ａと筒状部１３１の内周面１３１ａとが締まり嵌めの状態となる。
【００６１】
そして、加熱工程における加熱温度が上がると、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、膨張部材１５Ａのテーパ部１５３ａの突出部１３３に対する接触位置は変化しないまま、今度は膨張部材１５Ａが径方向内側に向かって変形する。その際、膨張部材１５Ａは、本体部１５１において、外側突出部１５３Ａが設けられていない部分を起点として変形する。これにより、本体部１５１と溝部１２２の底面１２２ａとが当接し、両者が締まり嵌めの状態となる。また、スリット部１５４の幅も、加熱前の幅（図７Ｂ参照）よりも小さくなる。
【００６２】
このように、膨張部材１５Ａは、成形素材の加熱時に熱膨張することにより、少なくとも成形素材の成形温度（６００℃）において、規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａおよび下型１２の側周面１２ａ（溝部１２２の底面１２２ａ）の双方に接触し、両者間のクリアランスを０にする。また、膨張部材１５Ａは、加熱温度が上がると厚さ方向にも熱膨張する。これにより、膨張部材１５Ａの上面１５ａが下型１２の溝部１２２の内側面１２２ｂに当接し、かつ、膨張部材１５Ａのテーパ部１５３ａが規制部材１３の突出部１３３に当接する。
【００６３】
なお、実施の形態１では、図５Ａに示すように、熱膨張した膨張部材１５の外側突出部１５３が、規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａと、突出部１３３の外側面１３３ａに対して面接触する。そのため、膨張部材１５は、両者に接触した後においては、それ以上熱膨張することができなかった。一方、本実施の形態では、熱膨張した膨張部材１５Ａのテーパ部１５３ａが、筒状部１３１の内周面１３１ａと、突出部１３３の外側面１３３ａに対して線接触する。そのため、膨張部材１５Ａは、両者に接触した後においても、突出部１３３に対するテーパ部１５３ａの接触位置を変化させつつ、さらに熱膨張することが可能である。従って、型セット１Ａによれば、前記したテーパ部１５３ａを備えることにより、膨張部材１５Ａの膨張代を大きくすることができるため、各部の設計の自由度が向上する。
【００６４】
また、膨張部材１５Ａは、成形素材の加熱時に下型１２の突出部１２３、具体的には溝部１２２の内側面１２２ｂに接触することにより、下型１２の外縁１２ｂを規制部材１３の外周規制部１３２の下面１３２ｂに対して密着させる方向に付勢する。さらに、膨張部材１５Ａは、テーパ部１５３ａを介して規制部材１３の突出部１３３と接触することにより、外周規制部１３２の下面１３２ｂを下型１２の外縁１２ｂに対して密着させる方向に付勢する。すなわち、膨張部材１５Ａは、下型１２および規制部材１３に対して、両者が互いに密着する方向（押圧方向）の力を付与する。これにより、少なくとも成形素材の成形温度において、下型１２の外縁１２ｂと外周規制部１３２の下面１３２ｂとが締まり嵌めの状態となり、両者間のクリアランスが０になる。
【００６５】
加熱工程実施後の型セット１Ａ（図９Ａ参照）の各部の寸法は以下の通りである。すなわち、成形温度（６００℃）において、下型１２の溝部外径Ｄ１４は２８ｍｍ（加熱前：２７．９２ｍｍ）であり、規制部材１３の突出部１３３を含めた筒状部１３１の内径Ｄ６４は３４ｍｍ（加熱前：３３．９１ｍｍ）である。従って、下型１２の側周面１２ａと規制部材１３の筒状部１３１の内周面１３１ａとの間のクリアランスは、片側３ｍｍ（両側６ｍｍ）である。
【００６６】
一方、膨張部材１５Ａは、径方向の幅に関して、成形前の幅（２．９７ｍｍ）から、３．０１ｍｍまで熱膨張しようとする。従って、下型１２と規制部材１３とは、締まり嵌めの状態となり、互いに密着状態となって固定される。
【００６７】
以上説明したような型セット１，１Ａによれば、下型１２と規制部材１３との間に膨張部材１５，１５Ａを配置することにより、型組み立て時に下型１２と規制部材１３との間のクリアランスを大きく確保することができ、下型１２に規制部材１３を容易に嵌め込むことができる。また、型組み立て後に、加熱成形時の熱によって膨張部材１５，１５Ａが熱膨張するため、下型１２と規制部材１３との間のクリアランスをなくすことができる。さらに、膨張部材１５，１５Ａが２つの突出部１２３，１３３に接触しながら熱膨張することにより、下型１２の外縁１２ｂと外周規制部１３２の下面１３２ｂとが互いに密着する方向に付勢することができ、両者のクリアランスをなくすことができる。従って、型セット１，１Ａによれば、型組み立て時における規制部材１３の挿入性を向上させつつ、製造後の光学素子にバリ等の不良が発生することを抑制し、光学素子の品質を向上させることができる。加えて、製造後の光学素子の外周部の偏芯精度についても確保することができる。
【００６８】
以上、本発明に係る光学素子製造用型セットについて、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。
【００６９】
例えば、型セット１，１Ａでは、図１に示すように、膨張部材１５，１５Ａが下型１２の溝部１２２に嵌め込まれ、下型１２および膨張部材１５，１５Ａの周囲に規制部材１３が配置されていたが、それとは逆に、膨張部材１５，１５Ａを上型１１の溝部１１２に嵌め込み、上型１１および膨張部材１５，１５Ａの周囲に規制部材１３を配置してもよい。
【００７０】
また、型セット１では、本体部１５１において、内側突出部１５２および外側突出部１５３が設けられていない部分があったが、本体部１５１の内周面１５１ａおよび外周面１５１ｂに隙間なく内側突出部１５２および外側突出部１５３を設けてもよい。
【００７１】
また、型セット１では、図２Ｂに示すように、内側突出部１５２が本体部１５１の内周面１５１ａに６０°間隔で３つ設けられ、外側突出部１５３が本体部１５１の外周面１５１ｂに６０°間隔で３つ設けられていたが、内側突出部１５２および外側突出部１５３の数は２つ以下または４つ以上でもよく、配置間隔も６０°以外であってもよい。
【００７２】
また、型セット１Ａでは、図７Ｂに示すように、外側突出部１５３Ａが本体部１５１の外周面１５１ｂに６０°間隔で３つ設けられていたが、外側突出部１５３Ａの数は２つ以下または４つ以上でもよく、配置間隔も６０°以外であってもよい。
【００７３】
また、型セット１，１Ａを用いた光学素子の製造方法では、固定金型式の成形装置で光学素子を製造する例について説明したが、金型循環式の成形装置を用いてもよい。
【００７４】
また、型セット１Ａでは、膨張部材１５Ａの外周側にテーパ部１５３ａを設けたが、膨張部材１５Ａの内周側（本体部１５１の内周面１５１ａ）にテーパ部１５３ａを設けてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１，１Ａ  型セット（光学素子製造用型セット）
１１  上型（第一の金型）
１１ａ  側周面
１１１  光学創生面
１１２  溝部
１２  下型（第二の金型）
１２ａ  側周面
１２ｂ  外縁
１２１  光学創生面
１２２  溝部
１２２ａ  底面
１２２ｂ  内側面
１２３  突出部（第一の突出部）
１３  規制部材
１３１  筒状部
１３１ａ  内周面
１３２  外周規制部
１３２ａ  内周面
１３２ｂ  下面
１３３  突出部（第二の突出部）
１３３ａ  外側面
１４  スリーブ
１５，１５Ａ  膨張部材
１５ａ  上面
１５ｂ  下面
１５１  本体部
１５１ａ  内周面
１５１ｂ  外周面
１５２  内側突出部
１５３，１５３Ａ  外側突出部
１５３ａ  テーパ部
１５４  スリット部
【図１】
2018177544.tif 000003
【図２Ａ】
2018177544.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2018177544.tif 000006
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2018177544.tif 000016
【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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