(57)【要約】【課題】光学素子の表面に成形型の合わせ目によるバリが生じてしまうことを抑止すること。【解決手段】光学素子６０を成形するための成形用金型であって、光学素子６０の一方の光学機能面を成形する転写面２０ｂが設けられた下型２０と、光学素子６０の他方の光学機能面を成形する転写面１２ｃが設けられた上型１０と、を備え、上型１０は、下型２０に向けて突出し、端面に転写面１２ｃが設けられた円柱状のコア部１２ｂと、コア部１２ｂに挿入される貫通孔１４ａを有し、貫通孔１４ａの内周面が光学素子６０の外周面を成形する転写面を構成するリング１４と、リング１４を下型２０に向けて付勢する圧縮バネ１６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】
光学素子を成形するための成形用金型であって、
前記光学素子の一方の光学機能面を成形する第１の転写面が設けられた下型と、
前記光学素子の他方の光学機能面を成形する第２の転写面が設けられた上型と、を備え、
前記上型は、
前記下型に向けて突出し、端面に前記第２の転写面が設けられた円柱状のコア部と、
前記コア部が挿入される貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面が前記光学素子の外周面を成形する第３の転写面を構成するリング部材と、
前記リング部材を前記下型に向けて付勢する圧縮バネと、
を備えることを特徴とする、光学素子の成形用金型。
【請求項２】
前記第１及び第２の転写面を対向させた状態で前記上型及び前記下型が摺動可能に挿入される筒状の胴型を更に備え、
前記コア部、前記リング部材、及び前記圧縮バネが前記胴型の内側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子の成形用金型。
【請求項３】
前記コア部から前記リング部材が脱落することを防止する脱落防止手段が設けられたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学素子の成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加熱により軟化した状態の成形素材（例えばガラス素材、樹脂材料など）を、得ようとする光学素子の形状をもとに精密加工された上型と下型の間でプレス成形して、光学素子を製造する方法が知られている。例えば、特開２００２−２３４７４２号公報には、円柱状の静止型と摺動型を筒状の胴型に挿入して、静止型と摺動型の位置合わせをして、上型と下型との間で光学素子を成形する技術が開示されている。
【０００３】
光学素子の成形時には、成形型の合わせ目に硝材、樹脂材料が入り込み、光学素子にバリが形成される場合がある。また、成形型の合わせ目から圧力が逃げると、成形不良が生じ、所望の形状の光学素子が形成できない場合がある。このため、合わせ目で可能な限り成形型を密着させる必要がある。特に、成形を繰り返すことによって成形型が劣化すると、成形型の合わせ目に隙間が生じ易くなるという問題がある。
【０００４】
ここで、特開２００５−２８１０５３号公報には、筒状の胴型を用いて上型と下型の位置合わせを行い、胴型の内周に形成される段部を下型に対して圧接させるため、バネを設けた構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３４７４２号公報
【特許文献２】特開２００５−２８１０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２００５−２８１０５３号公報に記載された技術は、上型と下型を位置合わせするための胴型をバネで下型に付勢しているため、機構が大掛かりになり、構造が複雑になるという問題がある。
【０００７】
より詳細には、胴型は、上型と下型の相対的な位置を精度良く合わせることを本来の機能としているため、上型、下型の外径に合わせて、上型、下型と同程度の大きさで構成される。また、上型及び下型の倒れを抑え、上型と下型との位置合わせを精度良く行うためには、上型と胴型との嵌合、または下型と胴型との嵌合において、嵌合径及び嵌合長を十分に確保する必要がある。また、嵌合面の加工精度を確保するためにも、胴型の大幅な小型化は困難である。このため、上型と下型との位置精度を確保するためには、胴型をある程度大きくする必要がある。
【０００８】
このため、特開２００５−２８１０５３号公報に記載された手法を用いて、バネにより胴型を下型に向けて押圧することとすると、胴型に合わせてバネを大径にする必要があり、この結果、金型の大型化、金型構造の複雑化、製造コストの増加を招来することになる。
【０００９】
また、上型と下型との位置合わせを精度良く行うためには、上型と胴型との嵌合、または下型と胴型との嵌合において、クリアランスを最小限に抑える必要がある。このため、バネを用いて胴型を下型に対して付勢した場合、嵌合面の摩擦力によってバネ力が低減されてしまい、十分な押圧力を確保できない事態が想定される。そして、十分な押圧力を確保するためには、線径、内径の大きなバネを使用する必要があり、金型構造が大型化するという問題が生じる。
【００１０】
また、特開２００５−２８１０５３号公報に記載された手法では、胴型の内壁面をレンズの成形面として使用しているが、近時では、例えば光ピックアップ用のレンズとして、直径数ｍｍ程度の非常に小径のレンズが用いられている。そして、上型と下型との位置合わせを精度良く行うためには、嵌合径及び嵌合長を十分に確保する必要があり、胴型の内径はある程度の大きさを確保する必要がある。例えば、上型と下型との位置合わせを精度良く行うためには、クリアランスを１μｍとした場合、上型、下型のそれぞれと胴型との嵌合長を１６ｍｍ程度以上確保し、嵌合径をφ１２．５ｍｍ程度以上確保する必要があり、レンズの直径、厚さに比べて非常に大きな嵌合径、嵌合長が必要となる。従って、光ピックアップ用などの小径のレンズを成形する際に、胴型の内壁面をレンズの成形面として使用することは現実的でなく、胴型の内壁面を成形面とすると、上型と下型の位置精度、加工精度、クリアランス精度を確保することができない。従って、胴型の内壁面を成形面として小径のレンズを精度良く成形することは困難である。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡素な構成で、光学素子の表面に成形型の合わせ目によるバリが生じてしまうことを抑止することが可能な、新規かつ改良された光学素子の成形用金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光学素子を成形するための成形用金型であって、前記光学素子の一方の光学機能面を成形する第１の転写面が設けられた下型と、前記光学素子の他方の光学機能面を成形する第２の転写面が設けられた上型と、を備え、前記上型は、前記下型に向けて突出し、端面に前記第２の転写面が設けられた円柱状のコア部と、前記コア部が挿入される貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面が前記光学素子の外周面を成形する第３の転写面を構成するリング部材と、前記リング部材を前記下型に向けて付勢する圧縮バネと、を備える光学素子の成形用金型が提供される。
【００１３】
上記構成によれば、リング部材が圧縮バネにより下型に密着されるため、成形材料がリング部材と下型との合わせ目の隙間に侵入してしまうことを抑止できる。従って、光学素子の周囲にバリが生じてしまうことを確実に抑えることができる。また、成形時の圧力逃げを抑止できるため、転写性が向上し、製品精度を向上することが可能となる。
【００１４】
また、前記第１及び第２の転写面を対向させた状態で前記上型及び前記下型が摺動可能に挿入される筒状の胴型を更に備え、前記コア部、前記リング部材、及び前記圧縮バネが前記胴型の内側に配置されるものであっても良い。かかる構成によれば、コア部、またはリング部材に対して胴型を十分に大きくすることができるため、上型と胴型との嵌合、または下型と胴型との嵌合において、嵌合径及び嵌合長を十分に確保することができ、また嵌合部の加工精度を向上することができる。従って、小径の光学素子を成形する場合であっても、上型と下型の相対的な位置を高精度に規定することが可能となる。
【００１５】
また、前記コア部から前記リング部材が脱落することを防止する脱落防止手段が設けられたものであっても良い。かかる構成によれば、上型に対して常にリング部材を装着しておくことができ、成形時の作業性を向上することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡素な構成で光学素子の周囲にバリが生じてしまうことを抑止することが可能な、光学素子の成形用金型を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態にかかる光学素子の成型装置を示す模式図である。本発明に係る光学素子の成型装置は、ガラス、樹脂等を材料とする光学素子６０を成形するものであって、上型１０と、下型２０と、胴型３０を有して構成されている。
【００１９】
光学素子６０は、例えば、各種カメラ、光通信機器、光ピックアップ等に用いられるものであり、ガラス、樹脂等を材料として成形される。
【００２０】
図１に示すように、光学素子６０の成形時には、上型１０と下型２０が胴型３０を介して連結される。上型１０と下型２０を連結した状態では、上型１０と下型２０との間にキャビティ５０が形成される。光学素子６０は、キャビティ５０の中に光学素子６０の材料である光学硝材を配置し、加熱した状態で下型２０に対して上型１０を押圧することで、加熱・加圧成型される。
【００２１】
上型１０は、上型本体部１２と、リング１４を有して構成されている。上型本体部１２は、円柱状の外周面１２ａを有している。また、上型本体部１２には、外周面１２ａよりも小径のコア部１２ｂが設けられている。コア部１２ｂは円柱状に構成され、上型本体部１２から下方に突出するように設けられている。コア部１２ｂには、光学素子６０の一方の側のレンズ面（光学機能面）を転写するための転写面１２ｃが設けられている。
【００２２】
一方、下型２０は、円柱状の外周面２０ａを有している。また、下型２０の上面には、光学素子６０の他方の側のレンズ面（光学機能面）を転写するための転写面２０ｂが設けられている。転写面２０ｂの外周には、リング１４が当接する当接面２０ｃが設けられている。
【００２３】
胴型３０は筒状に構成され、胴型３０の内面には、下型２０の外周面２０ａが摺動可能に嵌合した状態で挿入され、また、上型本体部１２の外周面１２ａが摺動可能に嵌合した状態で挿入される。これにより、胴型３０を介して上型１０と下型２０の位置を精度良く規定することができ、転写面１２ｃと転写面２０ｂを正確に位置合わせすることができる。また、下型２０に対する上型１０の倒れも最小限に抑えることができる。
【００２４】
図２は、上型１０の構成を詳細に示す模式図である。図２に示すように、上型１０を構成するリング１４は、コア部１２ｂの外周に配置されている。リング１４には貫通孔１４ａが設けられており、コア部１２ｂの外周面１２ｄと、リング１４の貫通孔１４ａとが摺動可能に嵌合している。
【００２５】
リング１４の貫通孔１４ａの内壁面の一部は、キャビティ５０の一部を構成している。より詳細には、リング１４の貫通孔１４ａの内壁面は、コア部１２ｂの転写面１２ｃから連なるように転写面１２ｃの周囲に配置され、光学素子６０の最外周面を形成するための転写面として機能する。
【００２６】
上型本体部１２には、リング１４の上面と対向する段差面１２ｅが設けられている。そして、段差面１２ｅとリング１４の上面との間には、圧縮バネ１６が配置されている。
【００２７】
図２に示すように、上型１０を胴型３０から外した状態では、上型本体部１２とリング１４との連結が外れないように、圧縮バネ１６を介して上型本体部１２とリング１４が連結されていても良い。上型本体部１２、又はリング１４と圧縮バネ１６を連結する方法としては様々な手法が考えられるが、例えば圧縮バネ１６の両端を、ネジによる締結により、上型本体部１２、リング１４のそれぞれに結合しても良い。
【００２８】
また、図３は、上型本体部１２とリング１４を連結するため、係合部材４０を設けた例を示している。図３の例では、リング１４に内径の異なる２つの係合孔１４ｃ，１４ｄが設けられている。また、係合部材４０は下部の径が拡大されており、当接面４０ａが設けられている。このため、圧縮バネ１６の作用力を受けてリング１４が下方向に移動した場合は、係合孔１４ｄの底面１４ｅに係合部材４０の当接面４０ａが当接する。
【００２９】
図３のように上型本体部１２に対するリング１４の移動を規制した場合は、上型本体部１２に対するリング１４の可動量よりも、コア部１２ｂの外周面１２ｄとリング１４の最大嵌合長を長くしておくことで、リング１４が最も下側に位置した場合であっても、コア部１２ｂに対するリング１４の嵌合が維持される。従って、上型本体部１２からリング１４が離脱してしまうことがない。
【００３０】
図４は、下型２０に胴型３０を装着した状態で、胴型３０に対して上型２０を挿入している状態を示している。先ず、転写面２０ｂ上に光学素子６０の母材６０ａが載置され、リング１４が下型２０上に載置される。
【００３１】
その後、加熱しながら、上型本体部１２が下型２０に向けて押圧される。これにより、圧縮バネ１６が撓み、圧縮バネ１６の付勢力によりリング１４が下方向に押圧され、リング１４の下面１４ｂが下型２０の当接面２０ｃに密着する。
【００３２】
その後、転写面１２ｃが母材６０ａに接触すると、母材６０ａが変形していき、図１に示すように、光学素子６０がキャビティ５０内で成形される。従って、リング１４の貫通孔１４ａと下型２０の当接面２０ｃとが合わさるコーナー部において、リング１４の下面１４ｂと当接面２０ｃとの間の隙間に成形材料が侵入することを確実に抑えることができる。従って、成形された光学素子６０の外周部におけるバリの発生を抑止でき、バリのない光学素子６０を容易に生産することができる。また、成形時において、リング１４の下面１４ｂと当接面２０ｃとの間の隙間からの圧力逃げを抑えることができ、転写性が向上するため、成形不良の発生を抑止できる。
【００３３】
以上説明したように本実施形態によれば、光学素子６０を成形するための上型１０を、上型本体部１２とリング１４とから構成し、上型本体部１２とリング１４との間に圧縮バネ１６を配置したため、リング１４を確実に下型２０に密着させることができる。従って、光学素子６０の成形時に、リング１４と下型２０の間の隙間に成形材料が侵入してしまうことを抑止することができる。これにより、光学素子６０の周囲にバリが形成されてしまうことを確実に回避できる。
【００３４】
また、リング１４及び圧縮バネ１６は、胴型３０の内側に配置されるため、胴型３０に対してリング１４及び圧縮バネ１６を十分に小型化することができる。また胴型３０は、上型１０又は下型２０との必要な嵌合長を十分に確保できる大きさとすることができる。従って、嵌合長を確保して上型１０と下型２０との位置精度を向上させることができ、且つ、小型化されたリング１４により直径数ｍｍ程度の小径レンズを成形することが可能となる。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光学素子の成型装置を示す模式図である。
【図２】上型の構成を詳細に示す模式図である。
【図３】上型本体部とリングを連結するための係合部材を設けた例を示す模式図である。
【図４】下型に胴型を装着した状態で、胴型に対して上型を挿入している状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    上型
２０    下型
３０    胴型
１２ａ，２０ａ    外周面
１２ｂ    コア部
１２ｃ，２０ｂ    転写面
１４    リング部材
１４ａ    貫通孔
１６    圧縮バネ
４０    係合部材
６０    光学素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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