(57)【要約】【課題】冷却に伴う収縮に起因して光学素子の精度が損われることがなく、しかも、ガイドピンとガイド穴との間にカジリや倒れが発生しないようにする。【解決手段】固定盤２５と、固定盤２５の上方に昇降自在に配設された可動盤１５と、可動盤１５に取り付けられた上型１１と、固定盤２５に上下動可能に保持された下型２１とを備えている。上加圧手段によって型開きおよび型閉じがなされ、上型１１の両側部に配設された位置決めピン１６が下型２１の両側部に設けられたガイド穴に嵌合することで芯出しを行い、型閉じ時には下加圧手段３３によって下型２１を上型１１に向かって上昇させて冷却中の光学素子を加圧することができる。また、型閉じ時に上型の合わせ面に当接して下型の合わせ面との隙間を規制する肉厚規制部材２６と、下型２１と上型１１との間の倒れを防止するための倒れ規制部材３１とを備えている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型保持手段と、前記下型保持手段の上方に昇降自在に配設された上型保持手段と、前記下型保持手段に上下動可能に保持された下型と、前記上型保持手段に保持された上型と、前記上型保持手段を前記下型保持手段に対して昇降させて型開きおよび型閉じさせる上加圧手段と、前記型閉じ時に前記下型を前記上型に向かって上昇させて加圧する下加圧手段と、を備えており、前記下型の合わせ面と前記上型の合わせ面のいずれか一方から突出する位置決めピンと他方に設けられたガイド穴とを嵌合させて芯出しを行うように構成されたガラス素材を加熱加圧して光学素子を成形する光学素子の成形装置であって、
前記型閉じ時に前記上型の合わせ面に当接して前記下型の合わせ面との隙間を規制する肉厚規制部材と、
前記下型と前記上型との間の倒れを防止するための前記下型の合わせ面に配設された倒れ規制部材と、
を有することを特徴とする光学素子の成形装置。
【請求項２】
前記下型は、矩形枠状の下胴型部材を有し、前記下胴型部材内に下形状駒部材および前記下形状駒部材をとり囲む下側面駒部材が収納保持されたものであり、
前記上型は、矩形枠状の上胴型部材を有し、前記上胴型部材内に上形状駒部材および前記上形状駒部材をとり囲む上側面駒部材が収納保持されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形装置。
【請求項３】
前記倒れ規制部材は、前記下胴型部材の４隅の合わせ面側角部にそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項２記載の光学素子の成形装置。
【請求項４】
前記肉厚規制部材は、前記下胴型部材の４隅近傍部位にそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項２記載の光学素子の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス素材を加熱加圧成形することによって、高精度な光学機能面を有する光学素子を成形することができる光学素子の成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス素材を上下一対の成形型により加熱加圧成形（プレス成形）する光学素子の成形装置において、高精度な光学素子を成形するためには、成形型自体の精度とともに、加熱加圧時における上下一対の成形型の芯出し精度が高精度であることが必要である。
【０００３】
そこで、上下一対の成形型の芯出し精度を向上させるために、上下一対の成形型の合わせ面にガイドピンおよび前記ガイドピンが嵌合するガイド穴を対向して設け、加熱加圧時においてガイドピンとガイド穴との嵌合によって上型と下型との芯出しを行うことができる、光学素子の成形装置が提案されている（特開昭４７−１１２７７号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術では、ガイドピンとガイド穴とのはめ合い精度を高精度に加工することが困難であるとともに、ガイドピンとガイド穴との嵌合長の長短によって、次に説明するような相反する問題が生じる。
【０００５】
例えば、図６の（ａ）に示すように上型１０１に配設されたガイドピン１０３が下型１０２に設けられたガイド穴１０５に摺動自在に嵌合する嵌合長が長い場合、位置決め精度は向上するが、上型１０１と下型１０２のいずれか一方が他方に対してわずかに傾いただけでカジリが発生するおそれがある。逆に、図６の（ｂ）に示すように、上型２０１に配設されたガイドピン２０３が下型２０２に設けられたガイド穴２０５に摺動自在に嵌合する嵌合長が短い場合、カジリの発生は抑制できるものの、倒れが発生するおそれがある。
【０００６】
また、ガラス素材は成形型を構成する金属材料等に比較して熱膨張率が高いため、加熱加圧成形後の冷却工程中に成形された光学素子が収縮し、成形型のキャビティ面と光学素子の光学機能面との間に隙間が発生して光学機能面の精度が損われるという未解決の課題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、冷却に伴う収縮に起因して光学素子の光学機能面の精度が損われることがなく、しかも、ガイドピンとガイド穴との間にカジリや倒れが発生するおそれがない光学素子の成形装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光学素子の成形装置は、下型保持手段と、前記下型保持手段の上方に昇降自在に配設された上型保持手段と、前記下型保持手段に上下動可能に保持された下型と、前記上型保持手段に保持された上型と、前記上型保持手段を前記下型保持手段に対して昇降させて型開きおよび型閉じさせる上加圧手段と、前記型閉じ時に前記下型を前記上型に向かって上昇させて加圧する下加圧手段と、を備えており、前記下型の合わせ面と前記上型の合わせ面のいずれか一方から突出する位置決めピンと他方に設けられたガイド穴とを嵌合させて芯出しを行うように構成されたガラス素材を加熱加圧して光学素子を成形する光学素子の成形装置であって、前記型閉じ時に前記上型の合わせ面に当接して前記下型の合わせ面との隙間を規制する肉厚規制部材と、前記下型と前記上型との間の倒れを防止するための前記下型の合わせ面に配設された倒れ規制部材と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記下型は、矩形枠状の下胴型部材を有し、前記下胴型部材内に下形状駒部材および前記下形状駒部材をとり囲む下側面駒部材が収納保持されたものであり、前記上型は、矩形枠状の上胴型部材を有し、前記上胴型部材内に上形状駒部材および前記上形状駒部材をとり囲む上側面駒部材が収納保持されたものとする。
【００１０】
さらに、前記倒れ規制部材は、前記下胴型部材の４隅の合わせ面側角部にそれぞれ配設する。
【００１１】
また、前記肉厚規制部材は、前記下胴型部材の４隅近傍部位にそれぞれ配設する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、一実施の形態による光学素子の成形装置の模式正面図である。本実施の形態による光学素子の成形装置は、下型保持手段である固定盤２５と、下型保持手段の上方に昇降自在に配設された上型保持手段である可動盤１５と、可動盤１５に上圧力受け部材１４を介して取り付けられた後述する上型１１と、固定盤２５に下圧力受け部材２４を介して上下動可能に保持された後述する下型２１とを備えている。
【００１４】
可動盤１５は、図示しない流体圧シリンダ、電動シリンダ等からなる上加圧手段（不図示）により固定盤２５に対して上昇および下降させることにより、上型１１と下型２１との型開きおよび型閉じを行うとともに、下型２１に対して上型１１を所定の加圧力Ｐ１　で加圧することができるように構成されている。
【００１５】
なお、上型１１は、上圧力受け部材１４に設けられた取り付け孔１４ａ（図２に参照）を介してボルト１５ａおよびナット１５ｂ等によって可動盤１５に着脱自在に固着されている。
【００１６】
上型１１は、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、上型受け部材１３の下面に一体的に設けられた矩形枠状の上胴型１２および上胴型１２の両側部に配設された一対の位置決めピン１６と、上胴型１２の中空部内にスペーサ１９を介在させた状態で収納保持された上形状駒部材１７および上形状駒部材１７の周囲をとり囲む上側面駒部材１８とからなり、一対の位置決めピン１６の先端部は上胴型１２の合わせ面１２ａから下型２１側へ所定の長さだけ突出している。
【００１７】
下型２１は、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、下型受け部材２３の上面に一体的に設けられた矩形枠状の下胴型２２と、下胴型２２の中空部内にスペーサ２９を介在させた状態で収納保持された下形状駒部材２７および下形状駒部材２７の周囲をとり囲む下側面駒部材２８とからなり、下胴型２２の両側部には上型１１の一対の位置決めピン１６が嵌合する一対のガイド穴３０が形成されている。
【００１８】
なお、図示しないが、位置決めピンを下型側に設け、ガイド穴を上型側に設けてもよいことはいうまでもない。
【００１９】
本実施の形態においては、下胴型２２の４隅の合わせ面側角部にそれぞれ倒れ規制部材３１が一体的に設けられている。また、下圧力受け部材２４には４個の肉厚規制部材２６が立設されており、この肉厚規制部材２６は、下型受け部材２３および下胴型２２の４隅近傍部位を貫通する連通孔２２ｂに摺動自在に嵌挿されているとともに、その上端部は下胴型２２の合わせ面２２ａより所定の長さだけ突出している。
【００２０】
さらに、下圧力受け部材２４の下方には、流体圧シリンダ、電動シリンダ等からなる下加圧手段３３が配設されており、その上端を下圧力受け部材２４の貫通孔２４ａを通して下型受け部材２３の下面に当接させることにより、下型２１を上型１１に向けて押し上げて所定の圧力で後述するキャビティ内の光学素子を加圧できるように構成されている。
【００２１】
加えて、下型２１が下圧力受け部材２４から不用意に離脱しないようにするため、下圧力受け部材２４の下面に凹部２４ｂを設け、この凹部２４ｂの底面から下型受け部材２３へ貫通する植込みボルト等からなるストッパ３２が設けられている。
【００２２】
なお、本発明において、倒れ規制部材は、本実施の形態に示した下胴型２２の４隅の合わせ面側角部にそれぞれ設けたもの（４個）に限らず、バランスの良い部位を選択して３個あるいは５個以上に増減することができる。
【００２３】
また、上型１１および下型２１の各構成部分、位置決めピン等は、超硬合金で構成されている。
【００２４】
続いて、本実施の形態による光学素子の成形装置の作用について、リン酸系極低軟化点ガラスからなるガラスブランク材から図４に示すデジタルカメラ用の光学レンズ１を加熱加圧成形する場合を例に挙げて説明する。この光学レンズ１は、光の入射側の面１ａ、出射側の面１ｂおよび複数の反射面１ｃ〜１ｇを有し、光の入射方向、光の反射方向および各面の位置関係を厳密に規定する必要があるとともに、各光軸１Ｎ、１Ｍの倒れの規制も必要になる。
【００２５】
図３に示す下型２１は、下胴型２２の空所内に入射側の面１ａ、出射側の面１ｂおよび反射面１ｃ、１ｄの光学機能面を規制する下形状駒部材２７と、下形状駒部材２７の周囲をとり囲む下側面駒部材２８とを収納保持させることにより構成されている。また、図２に示す上型１１は、上胴型１２の空所内に反射面１ｃ、１ｆ、１ｇの光学機能面を規制する上形状駒部材１７と、上形状駒部材１７の周囲をとり囲む上側面駒部材１８とを収納保持させることにより構成されている。
【００２６】
（１）上型１１を下型２１に対して上方側へ離間させて型開きを行いキャビティ内にガラスブランク材を装填する。
【００２７】
（２）上記（１）ののち、上型１１を下型２１に向けて下降させ、上型１１の位置決めピン１６を下型２１のガイド穴３０に嵌合させることにより、上型１１と下型２１との芯出しを行う。
【００２８】
（３）上記（２）ののち、成形装置が配設された成形室内を気密状態にして、真空吸引したのち不活性ガス（例えば、窒素ガス）を導入して不活性ガス雰囲気に保ち、上型１１および下型２１に設けられたヒータ（不図示）に通電して加熱し、上型１１および下型２１を４００℃に維持する。
【００２９】
（４）上記（３）ののち、ガラスブランク材が成形設定温度に加熱されて軟化した時点において、上型１１を上加圧手段により成形圧力である４９００Ｎで加圧してキャビティに沿う形状に成形する。
【００３０】
本工程において、上型１１の下降中に倒れが生じると倒れ規制部材３１が上胴型１２の合わせ面１２ａに当接して倒れが修正される。加えて、上胴型１２の合わせ面１２ａが肉厚規制部材２６の上端面に当接して成形圧力を下圧力受け部材２４が受けることで、上型の合わせ面と下型の合わせ面との隙間が規制される。つまり、光学素子の肉厚が規制される。
【００３１】
（５）上記（４）ののち、上型１１および下型２１に設けられた冷却ジャケット（不図示）に冷媒体を供給して、上型１１および下型２１の温度が４００℃から３２０℃まで徐々に冷却する。
【００３２】
（６）上記（５）により、上型１１および下型２１の温度が低下すると、キャビティ中の光学素子が収縮して光学素子の光学機能面とキャビティ面との間に隙間が生じて光学機能面の精度が損われるおそれがある。そこで、光学素子の光学機能面とキャビティ面との間に隙間が生じないように、下型受け部材２３に上端が当接されている下加圧手段３３によって、下型２１を上型１１に向かって押し上げて下型２１に４９００Ｎの加圧力を加える。
【００３３】
（７）上記（６）により、下型２１を上型１１に向けて押し上げる際に、下型２１に倒れが生じると、図５に示すように、下型２１の下胴型２２の合わせ面２２ａに配設された倒れ規制部材３１が上型１１の上胴型１２の合わせ面１２ａに当接して倒れが修正され、光学素子の許容精度以上の倒れが生じるおそれがない。
【００３４】
本発明において、上型１１と下型２１との芯出し精度は位置決めピン１６とガイド穴３０との嵌合時における隙間の寸法（すきまはめ合い寸法）によって決定される。そのため、位置決めピン１６とガイド穴３０との嵌合時における隙間の寸法は、２μｍ以内に設定することが好ましい。
【００３５】
また、光学素子の光学機能面の精度は、上型と下型との間の倒れに大きく影響を受ける。したがって、光学素子の光学機能面の精度が許容範囲内になるようにするためには、倒れ規制部材の下胴型２２の合わせ面２２ａから突出する突出長さは、上型１１と下型２１との間の倒れが３０秒以内になるように設定することが好ましい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００３７】
ガラスブランク材を加熱軟化させた状態で、上型を下型に向けて加圧して光学素子を加熱加圧成形したのち、前記光学素子を冷却する際に、冷却に伴う収縮に起因する前記光学素子の光学機能面とキャビティ面との間に隙間が発生して光学機能面の精度が低下するおそれがなく、また、下型を上型に向かって押し上げた際にも、下型が前記光学素子の許容精度以上に倒れることが防止されるとともに、位置決めピンとガイド穴との間にカジリが発生するおそれもない。
【００３８】
その結果、複雑な非球面や自由曲面を備える光学素子を高精度に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による光学素子の成形装置の模式正面図である。
【図２】図１に示す光学素子の成形装置における上型を示し、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【図３】図１に示す光学素子の成形装置における下型を示し、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【図４】デジタルカメラ用の光学レンズの一例を示す模式斜視図である。
【図５】図１に示す光学素子の成形装置において、冷却工程時に下型を上型に向かって上昇させた際に下型の倒れを修正する倒れ規制部材の作用を示す説明図である。
【図６】従来の光学素子の成形装置におけるガイドピンとガイド穴の関係を示し、（ａ）はガイドピンとガイド穴の嵌合長が長い場合を示す模式断面図、（ｂ）はガイドピンとガイド穴の嵌合長が短い場合を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１　　光学レンズ
１１　　上型
１２　　上胴型
１２ａ、２２ａ　　合わせ面
１３　　上型受け部材
１４　　上圧力受け部材
１５　　可動盤
１６　　位置決めピン
１７　　上形状駒部材
１８　　上側面駒部材
１９、２９　　スペーサ
２１　　下型
２２　　下胴型
２３　　下型受け部材
２４　　下圧力受け部材
２５　　固定盤
２６　　肉厚規制部材
２７　　下形状駒部材
２８　　下側面駒部材
３０　　ガイド穴
３１　　倒れ規制部材
３２　　ストッパ
３３　　下加圧手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004115296.tif 000006
【図５】
2004115296.tif 000007
【図６】
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