(57)【要約】【課題】成形中における外周成形部材の浮き上がりを抑制して光学素子を取り出す際の割れを防止することができる成形型を提供すること。【解決手段】成形型１は、上型１１と、下型１２と、外周成形部材１３と、固定部材１４とを備え、外周成形部材１３は、成形面１３２と、嵌合面１３３と、成形面１３２と嵌合面１３３との間に形成され、下型１２に形成された上向き面１２４に当接する下向き面１３４と、を有し、下型１２および外周成形部材１３は、嵌合面１３３に形成された貫通孔１３１を介して、下型１２の側周面１２２に形成された凹部１２３に固定部材１４が挿入され、凹部１２３の内面１２３ａに固定部材１４の先端部１４２が接触することにより固定されており、凹部１２３の内面１２３ａまたは固定部材１４の先端部１４２は、側面視において、下型１２の中心から外周に向かう方向、かつ下型１２から上型１１に向かう方向に、傾斜している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形素材を押圧変形して光学素子を成形するための成形型であって、
前記成形素材に上方からの押圧力を加えて前記光学素子の上面を創生するための上型と、
前記成形素材に下方からの押圧力を加えて前記光学素子の下面を創生するための下型と、
前記上型および前記下型による押圧によって側方に流動する前記成形素材に前記光学素子の外周面を創生するための外周成形部材と、
前記下型に対して前記外周成形部材を固定する固定部材と、
を備え、
前記外周成形部材は、
前記光学素子の外周面を創生する成形面と、
前記成形面よりも外周側に位置し、前記下型の側周面に嵌合する嵌合面と、
前記成形面と前記嵌合面との間に形成され、前記下型に形成された上向き面に当接する下向き面と、
を有し、
前記下型および前記外周成形部材は、前記嵌合面に形成された貫通孔を介して、前記下型の側周面に形成された凹部に前記固定部材が挿入され、前記凹部の内面に前記固定部材の先端部が接触することにより固定されており、
前記凹部の内面または前記固定部材の先端部は、側面視において、前記下型の中心から外周に向かう方向、かつ前記下型から前記上型に向かう方向に、傾斜していることを特徴とする成形型。
【請求項２】
前記凹部は、開口部側から底部側に向かって内周径が小さくなっており、
前記固定部材の先端部は、基端側から先端側に向かって外周径が一定であることを特徴とする請求項１に記載の成形型。
【請求項３】
前記凹部は、開口部側から底部側に向かって外周径が一定であり、
前記固定部材の先端部は、基端側から先端側に向かって外周径が小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を成形するための成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子の上面を創生する上型および光学素子の下面を創生する下型に加えて、光学素子の外周面を創生する外周成形部材を備えた成形型が知られている。例えば特許文献１には、下型の上に、光学素子の外周面となる部分に粗面形状を転写する外周成形部材を備える成形型が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８０２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で開示された成形型は、外周成形部材を固定する機構を備えていないため、成形中に外周成形部材が浮き上がり、下型と外周成形部材との間に形成された隙間に成形素材が流入する。これにより、成形後の光学素子を取り出す際に、光学素子が成形型に引っ掛かって割れてしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、成形中における外周成形部材の浮き上がりを抑制して光学素子を取り出す際の割れを防止することができる成形型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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る成形型は、成形素材を押圧変形して光学素子を成形するための成形型であって、前記成形素材に上方からの押圧力を加えて前記光学素子の上面を創生するための上型と、前記成形素材に下方からの押圧力を加えて前記光学素子の下面を創生するための下型と、前記上型および前記下型による押圧によって側方に流動する前記成形素材に前記光学素子の外周面を創生するための外周成形部材と、前記下型に対して前記外周成形部材を固定する固定部材と、を備え、前記外周成形部材は、前記光学素子の外周面を創生する成形面と、前記成形面よりも外周側に位置し、前記下型の側周面に嵌合する嵌合面と、前記成形面と前記嵌合面との間に形成され、前記下型に形成された上向き面に当接する下向き面と、を有し、前記下型および前記外周成形部材は、前記嵌合面に形成された貫通孔を介して、前記下型の側周面に形成された凹部に前記固定部材が挿入され、前記凹部の内面に前記固定部材の先端部が接触することにより固定されており、前記凹部の内面または前記固定部材の先端部は、側面視において、前記下型の中心から外周に向かう方向、かつ前記下型から前記上型に向かう方向に、傾斜していることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る成形型は、上記発明において、前記凹部は、開口部側から底部側に向かって内周径が小さくなっており、前記固定部材の先端部は、基端側から先端側に向かって外周径が一定であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る成形型は、上記発明において、前記凹部は、開口部側から底部側に向かって外周径が一定であり、前記固定部材の先端部は、基端側から先端側に向かって外周径が小さくなっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定部材が下型の凹部に挿入されることにより、外周成形部材に対して下型を密着させることができるため、光学素子の成形時における外周成形部材の浮き上がりを抑制することができる。従って、光学素子の成形時に下型と外周成形部材との間に隙間が形成されることを抑制し、成形後の光学素子を取り出す際の割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る成形型の全体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１に係る成形型の要部を示す拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係る成形型の要部を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、下型の凹部および固定部材の先端部に傾斜を設けることなく、下型に対して外周成形部材を固定した成形型の一例を示す拡大断面図である。
【図５】図５は、下型の凹部および固定部材の先端部に傾斜を設けることなく、下型に対して外周成形部材を固定した成形型の一例を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る成形型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。
【００１２】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る成形型１の構成について、図１、図２、図４および図５を参照しながら説明する。成形型１は、型内に配置した成形素材（ガラス素材）Ｍを押圧変形して光学素子（ガラスレンズ）を成形するものである。成形型１は、図１に示すように、上型１１と、下型１２と、外周成形部材１３と、固定部材１４と、スリーブ１５と、固定部材１６と、を備えている。なお、同図は、成形型１を軸中心に沿って切断した断面を示している。
【００１３】
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、それぞれの成形面１１１，１２１が対向するように配置されている。これらの成形面１１１，１２１は、光学素子の上下面（光学機能面）を創生するための面である。
【００１４】
上型１１は、光学素子の成形時において、成形素材Ｍに上方からの押圧力を加えて光学素子の上面を創生するためのものである。上型１１の側周面１１２には、後記する固定部材１６が挿入される凹部１１３が形成されている。
【００１５】
下型１２は、光学素子の成形時において、成形素材Ｍに下方からの押圧力を加えて光学素子の下面を創生するためのものである。下型１２の側周面１２２には、後記する固定部材１４が挿入される凹部１２３が形成されている。
【００１６】
外周成形部材１３は、光学素子の成形時において、上型１１および下型１２による押圧によって側方に流動する成形素材Ｍに光学素子の外周面を創生するためのものである。外周成形部材１３は、全体として円筒状に形成されており、下型１２の側周面１２２に嵌合されている。外周成形部材１３には、後記する固定部材１４が挿入される貫通孔１３１が形成されている。
【００１７】
外周成形部材１３は、図２に示すように、成形面１３２と、嵌合面１３３と、下向き面１３４と、を有している。成形面１３２は、光学素子の外周面（外周粗面）を創生するための面である。嵌合面１３３は、下型１２の側周面１２２に嵌合する面であり、成形面１３２よりも外周側に位置している。
【００１８】
下向き面１３４は、下型１２に形成された上向き面１２４に当接する面であり、成形面１３２と嵌合面１３３との間に形成されている。下向き面１３４は、嵌合面１３３に対して略直交している。そして、この下向き面１３４が下型１２の上向き面１２４に対して当接することにより、外周成形部材１３が下型１２の上向き面１２４に載置された状態となる。
【００１９】
固定部材１４は、下型１２に対して外周成形部材１３を固定するためのものである。固定部材１４は、外周成形部材１３の貫通孔１３１と下型１２の凹部１２３とに亘って挿入されている。固定部材１４は、具体的にはビスであり、貫通孔１３１内に配置される本体部１４１と、本体部１４１よりも小径に形成され、凹部１２３内に配置される先端部１４２と、を有している。
【００２０】
スリーブ（胴型）１５は、上型１１および下型１２を摺動させて中心軸の位置合わせを行うためのものである。スリーブ１５は、全体として円筒状に形成されており、上型１１、下型１２および外周成形部材１３の周囲に配置されている。スリーブ１５には、後記する固定部材１６が挿入される貫通孔１５１と、光学素子の成形時に不活性ガス（窒素）を導入するための貫通孔１５２とが形成されている。
【００２１】
固定部材１６は、上型１１に対してスリーブ１５を固定するためのものである。固定部材１６は、スリーブ１５の貫通孔１５１と上型１１の凹部１１３とに亘って挿入されている。固定部材１６は、具体的にはビスである。
【００２２】
なお、上型１１、下型１２、外周成形部材１３およびスリーブ１５は、同じ線膨張係数を有する超硬合金により構成されている。また、固定部材１４，１６は、上型１１等と同じ線膨張係数を有する超硬合金またはステンレスにより構成されている。
【００２３】
ここで、下型１２および外周成形部材１３は、図２に示すように、外周成形部材１３の嵌合面１３３に形成された貫通孔１３１を介して、下型１２の側周面１２２に形成された凹部１２３に固定部材１４が挿入され、当該凹部１２３の内面１２３ａに固定部材１４の先端部１４２が接触することにより固定されている。そして、凹部１２３の内面１２３ａは、側面視において、下型１２の中心から外周に向かう方向、かつ下型１２から上型１１に向かう方向（上方向）に、傾斜している。
【００２４】
すなわち、下型１２の凹部１２３は、側面視において、開口部側から底部側に向かって内周径が小さくなるテーパ状に形成されている。また、凹部１２３は、具体的には図２に示すように、側面視において、内面１２３ａの一部（上側）のみが傾斜している。なお、凹部１２３の傾斜角度は、例えば４５°〜８０°の範囲内とすることができる。一方、凹部１２３に挿入される固定部材１４の先端部１４２は、基端側から先端側に向かって外周径が一定となるように形成されている。
【００２５】
このような構成を備える成形型１では、型組み時において、外周成形部材１３の貫通孔１３１と下型１２の凹部１２３とに亘って固定部材１４を挿入し、当該固定部材１４を締め込むことにより、図２に矢印で示すように、外周成形部材１３に対して下型１２を密着させる力が発生する。これにより、下型１２の上向き面１２４と外周成形部材１３の下向き面１３４とが常に密着した状態となる。
【００２６】
なお、例えば図４に示すように、下型６２の凹部６２３の内周径が開口部側から底部側に向かって一定に形成されている場合、光学素子の成形時において、外側に流動する成形素材Ｍに外周成形部材１３が引っ張られることにより、外周成形部材１３が浮き上がってしまう。そのため、図５のＡ部に示すように、下型６２の上向き面６２４と外周成形部材１３の下向き面１３４との間に隙間が形成されてしまう。そして、更に成形が進むと、この隙間に成形素材Ｍが流れ込み、成形後の光学素子を取り出す際に、光学素子が成形型に引っ掛かって割れてしまう可能性がある。
【００２７】
一方、本実施の形態に係る成形型１では、図２に示すように、固定部材１４の先端部１４２が下型１２の凹部１２３に挿入されることにより、外周成形部材１３に対して下型１２を密着させることができるため、光学素子の成形時における外周成形部材１３の浮き上がりを抑制することができる。従って、成形型１によれば、光学素子の成形時に下型１２と外周成形部材１３との間に隙間が形成されることを抑制し、成形後の光学素子を取り出す際の割れを防止することができる。
【００２８】
以下、成形型１を利用した光学素子の成形方法について説明する。光学素子の成形方法では、型組み工程と、配置工程と、置換工程と、加熱工程と、押圧工程と、徐冷工程と、冷却工程と、取り出し工程と、を行う。
【００２９】
型組み工程では、側周面１２２に対して嵌合面１３３が対向し、かつ上向き面１２４に対して下向き面１３４が接触するように、下型１２に外周成形部材１３を載置する。そして、外周成形部材１３の貫通孔１３１を介して、下型１２の凹部１２３に固定部材１４を挿入し、当該固定部材１４を締め込む。これにより、外周成形部材１３に対して下型１２を密着させる。
【００３０】
続いて、配置工程では、下型１２の成形面１２１の上に成形素材Ｍを配置した後、固定部材１６によってスリーブ１５が固定された上型１１を、下型１２の上方向から挿入する。続いて、置換工程では、成形型１の内部の雰囲気を窒素に置換する。
【００３１】
続いて、加熱工程では、上型１１および下型１２の内部に設けられた図示しないヒータによって、成形素材Ｍを所定温度（例えば６００℃〜６２０℃）に加熱する。続いて、押圧工程では、成形素材Ｍを所定の荷重（例えば３０ｋｇ〜４００ｋｇ）で押圧する。
【００３２】
続いて、徐冷工程では、所定の厚みとなった光学素子を、所定温度（例えば４５０℃〜５００℃）まで徐冷を行う。続いて、冷却工程では、光学素子を所定温度（例えば１００℃）まで急冷する。最後に、取り出し工程では、成形型１を分解し、光学素子を取り出す。
【００３３】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る成形型１Ａの構成について、図３を参照しながら説明する。成形型１Ａは、下型１２Ａおよび固定部材１４Ａ以外は前記した成形型１と同様の構成を備えている。
【００３４】
下型１２Ａおよび外周成形部材１３は、図３に示すように、外周成形部材１３の嵌合面１３３に形成された貫通孔１３１を介して、下型１２Ａの側周面１２２に形成された凹部１２３Ａに固定部材１４Ａが挿入され、当該凹部１２３Ａの内面１２３ａに固定部材１４Ａの先端部１４２Ａが接触することにより固定されている。そして、固定部材１４Ａの先端部１４２Ａは、側面視において、下型１２Ａの中心から外周に向かう方向、かつ下型１２Ａから上型１１に向かう方向（上方向）に、傾斜している。
【００３５】
すなわち、凹部１２３Ａに挿入される固定部材１４Ａの先端部１４２Ａは、基端側から先端側に向かって外周径が小さくなるテーパ状に形成されている。なお、先端部１４２Ａの傾斜角度は、例えば４５°〜８０°の範囲内とすることができる。一方、下型１２Ａの凹部１２３Ａは、側面視において、開口部側から底部側に向かって外周径が一定となるように形成されている。
【００３６】
このような構成を備える成形型１Ａでは、型組み時において、外周成形部材１３の貫通孔１３１と下型１２Ａの凹部１２３Ａとに亘って固定部材１４Ａを挿入し、当該固定部材１４Ａを締め込むことにより、図３に矢印で示すように、外周成形部材１３に対して下型１２Ａを密着させる力が発生する。これにより、下型１２Ａの上向き面１２４と外周成形部材１３の下向き面１３４とが常に密着した状態となる。
【００３７】
このように、本実施の形態に係る成形型１Ａでは、図３に示すように、固定部材１４Ａの先端部１４２Ａが下型１２Ａの凹部１２３Ａに挿入されることにより、外周成形部材１３に対して下型１２Ａを密着させることができるため、光学素子の成形時における外周成形部材１３の浮き上がりを抑制することができる。従って、成形型１Ａによれば、光学素子の成形時に下型１２Ａと外周成形部材１３との間に隙間が形成されることを抑制し、成形後の光学素子を取り出す際の割れを防止することができる。
【００３８】
以上、本発明に係る成形型について、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。
【００３９】
例えば、前記した成形型１では、図２に示すように、側面視において、凹部１２３の内面１２３ａの一部（上側）のみを開口部側から底部側に向かって傾斜させていたが、凹部１２３の内面１２３ａの全体を傾斜させてもよい。この場合、凹部１２３の断面形状は、例えば等脚台形状となる。
【符号の説明】
【００４０】
１  成形型
１１  上型
１１１  成形面
１１２  側周面
１１３  凹部
１２，６２  下型
１２１  成形面
１２２  側周面
１２３，６２３  凹部
１２３ａ  内面
１２４，６２４  上向き面
１３  外周成形部材
１３１  貫通孔
１３２  成形面
１３３  嵌合面
１３４  下向き面
１４  固定部材
１４１  本体部
１４２  先端部
１５  スリーブ
１５１，１５２  貫通孔
１６  固定部材
Ｍ  成形素材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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