(57)【要約】【課題】一方の面の凹面の光軸と、他方の面の凸面の光軸とが高精度で一致した光学素子を成形することができる成形型および成形型集合体を提供すること。【解決手段】成形型１は、上型２と下型１５とを有し、両面にそれぞれ凸面および凹面を有する光学素子を成形する成形型である。上型２は、下型１５に向って突出し、外径が下型１５に向って漸減するテーパ外周面５を有する円環状のオス側テーパ部４と、光学素子の凹面を成形するための第１の成形部とを備え、下型１５は、オス側テーパ部４が嵌合可能であり、内径が上型２に向かって漸増するテーパ内周面１８を有する円環状のメス側テーパ部１７と、光学素子の凸面を成形するための第２の成形部とを備え、上型２と下型１５との型閉めの際、テーパ外周面５とテーパ内周面１８とが当接し、オス側テーパ部４の中心軸１０１とメス側テーパ部１７の中心軸１０３とが一致するよう構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に型閉め型開き自在に設けられた第１の型と第２の型とを有し、両型の型閉めの際に、両型間に形成された成形空間に位置する成形材料を両型間で加圧することにより、両面にそれぞれ凸面または凹面を有する光学素子を成形する成形型であって、
前記第１の型は、前記第２の型に向って突出し、外径が前記第２の型に向って漸減するテーパ外周面を有する円環状のオス側テーパ部と、該オス側テーパ部の内周側に設けられ、前記光学素子の一方の面の凸面または凹面を成形するための第１の成形部とを備え、
前記第２の型は、前記オス側テーパ部が嵌合可能であり、内径が前記第１の型に向かって漸増するテーパ内周面を有する円環状のメス側テーパ部と、該メス側テーパ部の内周側に設けられ、前記光学素子の他方の面の凸面または凹面を成形するための第２の成形部とを備え、
前記第１の型と前記第２の型との型閉めの際、前記テーパ外周面と前記テーパ内周面とが当接し、前記オス側テーパ部の中心軸と前記メス側テーパ部の中心軸とが一致するよう構成されていることを特徴とする成形型。
【請求項２】
前記第１の成形部の中心軸は、前記オス側テーパ部の中心軸と一致し、
前記第２の成形部の中心軸は、前記メス側テーパ部の中心軸と一致している請求項１に記載の成形型。
【請求項３】
前記第１の成形部および前記第２の成形部は、複数設けられている請求項１に記載の成形型。
【請求項４】
前記第１の型と前記第２の型との型閉めの際、前記オス側テーパ部と前記メス側テーパ部との周方向の位置決めを行なう位置決め手段を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の成形型。
【請求項５】
前記位置決め手段は、前記第１の型および前記第２の型の一方に設けられたガイドピンと、他方に設けられ、前記ガイドピンが挿入可能なガイドホールとで構成されている請求項４に記載の成形型。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の複数の成形型をそれらの中心軸方向に重ねて、互いに隣り合う前記成形型の第１の型および第２の型の一方の型同士が一体的に形成されていることを特徴とする成形型集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面が凸面または凹面に形成されるレンズ等の光学素子を成形する成形型および成形型集合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の成形型の一例として、図８に示すように、相対的に型閉め型開き自在に設けられる上型１０５と下型１１０とを有し、両型１０５、１１０の型閉めの際に、両型１０５、１１０間で成形材料を加圧することにより、両型１０５、１１０間に形成される成形空間に合致したレンズ等の光学素子を成形するよう構成された成形型１００が提案されている。
【０００３】
このような構成の成形型１００にあっては、上型１０５の下型１１０との対向面に複数のテーパブッシュ１０６を設け、下型１１０における上型１０５のテーパブッシュ１０６に対応する部分に各テーパブッシュ１０６と嵌合可能な複数のテーパピン１１１を設け、上型１０５と下型１１０との型閉めの際に、これらのテーパブッシュ１０６とテーパピン１１１とを相互に嵌合させることにより、上型１０５と下型１１０との相対的な位置決めを行ない、上型１０５と下型１１０との間に形成される成形空間の精度を保っている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、上記のような構成の成形型１００にあっては、成形品である光学素子の成形精度を高めるために、各テーパブッシュ１０６の内径、各テーパピン１１１の外径、各テーパブッシュ１０６の位置、各テーパピン１１１の位置等の精度を高めることが重要となっている。
【０００４】
しかし、各テーパブッシュ１０６の内径、各テーパピン１１１の外径、各テーパピン１１１の位置、各テーパブッシュ１０６の位置等には、それぞれ寸法公差が設けられているため、各寸法公差が累積されることによって成形空間の精度が影響を受けてしまい、成形空間内に成形される光学素子の成形精度、特に、光学素子の一方の凸面または凹面の光軸と、他方の凸面または凹面の光軸とのズレが生じるという問題があった。
また、上型１０５と下型１１０との型閉め型開きの際に各テーパブッシュ１０６と各テーパピン１１１との間にカジリが生じ、上型１０５および下型１１０が損傷を受け、両型１０５、１１０の寿命が大幅に低下してしまう。
【０００５】
【特許文献１】実開平７−９９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、一方の面の凸面または凹面の光軸と、他方の面の凸面または凹面の光軸とが高い精度で一致した光学素子を成形することができる成形型および成形型集合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成形型は、相対的に型閉め型開き自在に設けられた第１の型と第２の型とを有し、両型の型閉めの際に、両型間に形成された成形空間に位置する成形材料を両型間で加圧することにより、両面にそれぞれ凸面または凹面を有する光学素子を成形する成形型であって、
前記第１の型は、前記第２の型に向って突出し、外径が前記第２の型に向って漸減するテーパ外周面を有する円環状のオス側テーパ部と、該オス側テーパ部の内周側に設けられ、前記光学素子の一方の面の凸面または凹面を成形するための第１の成形部とを備え、
前記第２の型は、前記オス側テーパ部が嵌合可能であり、内径が前記第１の型に向かって漸増するテーパ内周面を有する円環状のメス側テーパ部と、該メス側テーパ部の内周側に設けられ、前記光学素子の他方の面の凸面または凹面を成形するための第２の成形部とを備え、
前記第１の型と前記第２の型との型閉めの際、前記テーパ外周面と前記テーパ内周面とが当接し、前記オス側テーパ部の中心軸と前記メス側テーパ部の中心軸とが一致するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、一方の面の凸面または凹面の光軸と、他方の面の凸面または凹面の光軸とが一致した光学素子を成形することができる。
【０００８】
本発明の成形型では、前記第１の成形部の中心軸は、前記オス側テーパ部の中心軸と一致し、
前記第２の成形部の中心軸は、前記メス側テーパ部の中心軸と一致しているのが好ましい。
これにより、一方の面の凸面または凹面の光軸と、他方の面の凸面または凹面の光軸とが確実に一致した光学素子を成形することができる。
【０００９】
本発明の成形型では、前記第１の成形部および前記第２の成形部は、複数設けられているのが好ましい。
これにより、一方の面の凸面または凹面の光軸と、他方の面の凸面または凹面の光軸とが一致した複数の光学素子を成形することができる。
本発明の成形型では、前記第１の型と前記第２の型との型閉めの際、前記オス側テーパ部と前記メス側テーパ部との周方向の位置決めを行なう位置決め手段を有するのが好ましい。
これにより、オス側テーパ部とメス側テーパ部との周方向の位置決めをより確実に行なうことができる。
【００１０】
本発明の成形型では、前記位置決め手段は、前記第１の型および前記第２の型の一方に設けられたガイドピンと、他方に設けられ、前記ガイドピンが挿入可能なガイドホールとで構成されているのが好ましい。
これにより、オス側テーパ部とメス側テーパ部との周方向の位置決めをより確実に行なうことができる。
【００１１】
本発明の成形型集合体は、本発明の複数の成形型をそれらの中心軸方向に重ねて、互いに隣り合う前記成形型の第１の型および第２の型の一方の型同士が一体的に形成されていることを特徴とする。
これにより、一方の面の凸面または凹面の光軸と、他方の面の凸面または凹面の光軸とが一致した複数の光学素子を成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の成形型を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の成形型（第１実施形態）の型開き状態を示す断面図、図２は、図１に示す成形型の型閉め状態を示す断面図、図３は、図１に示す成形型を用いて成形された成形品の試作品を示した断面図、図４は、図３に示す成形品の寸法の修正方法を示した説明図である。なお、以下では、説明の都合上、図１（図２〜図７も同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００１３】
成形型１は、両面にそれぞれ凸面または凹面を有するレンズ等の光学素子（成形品）３２を成形するのに有効なものであって、相対的に型閉め型開き自在に設けられる上型（第１の型）２と下型（第２の型）１５とを備えている（図１参照）。
図１および図２に示すように、上型２は、型本体３と、型本体３の中心部に着脱自在に装着されるコア部材１０とから構成され、上型２と下型１５との型閉めの際に、コア部材１０と、後述する下型１５のキャビティ部材２５との間に所定の形状の成形空間（キャビティ）３０が形成される。
【００１４】
型本体３は、円環状をなすオス側テーパ部４と、その上面に形成され、円板状のフランジ部７とを備えている。
このオス側テーパ部４は、下型１５に向って突出し、外径が下型１５に向って漸減するテーパ外周面５を有している。また、テーパ外周面５の上端部には、型本体３（オス側テーパ部４）の中心軸１０１に平行な垂直面６が形成されている。
【００１５】
なお、オス側テーパ部４のテーパ角度（図１中、θで示す角度）は、特に限定されないが、例えば、４５〜８５度であるのが好ましく、６５〜７５度であるのがより好ましい。これにより、上型２と下型１５との型閉めの際、オス側テーパ部４とメス側テーパ部１７とがより嵌合し易くなる。
フランジ部７の縁部には、上下面間を貫通するガイドホール８が複数（本実施形態では、２つ）設けられている。各ガイドホール８は、後述する下型１５のガイドピン２１が挿入される。
【００１６】
型本体３の中心部（オス側テーパ部４の内周側）には、上下面間を垂直方向（中心軸１０１方向）に貫通し、断面が円形状の貫通孔９が設けられ、この貫通孔９内にコア部材１０が着脱自在に装着されて（設けられて）いる。コア部材１０は、その形状が円柱状をなすものであって、下端部が型本体３の下面から下方に所定の長さ突出するように構成されている。また、このコア部材１０の中心軸１０２は、オス側テーパ部４の中心軸１０１と一致している。
【００１７】
コア部材１０の下端面には、下方に突出する所定の曲率の曲面である凸面（第１の成形部）１１が設けられ、この凸面１１および後述するキャビティ部材２５の凹面２８のそれぞれによって、光学素子３２凹面および凸面が成形される。
図１および図２に示すように、下型１５は、型本体１６と型本体１６の中心部に着脱自在に装着されるキャビティ部材２５とから構成されている。
【００１８】
型本体１６は、その形状がほぼ有底筒状をなしており、円環状のメス側テーパ部１７が形成されて（設けられて）いる。
このメス側テーパ部１７は、オス側テーパ部４が嵌合可能であり、内径が上型２に向かって漸増するテーパ内周面１８を有している。また、メス側テーパ部１７のテーパ角度は、前述したオス側テーパ部４のテーパ角度と同等であるのが好ましい。また、テーパ内周面１８の下端部は型本体１６の中心軸１０３に平行な垂直面１９が形成されている。
【００１９】
型本体１６の上端部には、外周が拡径したフランジ部２０が一体に設けられている。このフランジ部２０の上型２の各ガイドホール８に対応する部分には、それぞれ、断面が六角形状のガイドピン２１が設けられ、上型２と下型１５との型閉めの際に、この各ガイドピン２１が上型２の各ガイドホール８に挿入される。これらのガイドピン２１およびガイドホール８は、各ガイドピン２１のエッジ部２２１が各ガイドホール８の内周面８１に当接することにより、オス側テーパ部４とメス側テーパ部１７との周方向（中心軸１０２、１０３回り）の位置決めを行なう位置決め手段としての機能を有している。
【００２０】
このような構成の位置決め手段により、オス側テーパ部４とメス側テーパ部１７との周方向の位置決めをより確実に行なうことができる。
型本体１６の中心部（メス側テーパ部１７の内周側）には、メス側テーパ部１７の底面と型本体１６の下面との間を垂直方向（中心軸１０３方向）に貫通する貫通孔２２が設けられている。この貫通孔２２は、小径部２３と、小径部２３より大径の大径部２４との２段に形成され、これらの内腔部（空間）内にキャビティ部材２５が着脱自在に装着されて（設けられて）いる。
【００２１】
キャビティ部材２５は、貫通孔２２の小径部２３に合致する円柱状の小径部２６と、小径部２６の下端に一体に形成されるとともに、貫通孔２２の大径部２４と合致する円柱状の大径部２７とから構成されている。キャビティ部材２５の小径部２６の上端面はメス側テーパ部１７の底面よりもやや下方に位置している。また、キャビティ部材２５の中心軸１０４は、メス側テーパ部１７の中心軸１０３と一致している。
キャビティ部材２５の小径部２６の上端面には、下方に凹む所定の曲率の曲面である凹面２８（第２の成形部）が形成されている。前述したように、この凹面２８により、光学素子３２の凸面が形成される。
【００２２】
次に、このような構成の成形型１を用いて光学素子３２が成形される流れ（工程）について説明する。
まず、上型２および下型１５をそれぞれ、圧縮成形機の上定盤（図示せず）および下定盤（図示せず）に取り付け、下型１５のキャビティ部材２５の上部に、光学素子３２が成形される成形材料３１を設置する。
【００２３】
次いで、プランジャー（図示せず）を作動させて上定盤と下定盤とを相対的に接近させ、上型２と下型１５との型閉めを行う。このとき、テーパ外周面５とテーパ内周面１８とが当接し、オス側テーパ４の中心軸１０１とメス側テーパ部１７の中心軸１０３とが一致する、すわなち、コア部材１０の中心軸１０２とキャビティ部材２５の中心軸１０４とが一致する（図２参照）。これにより、コア部材１０とキャビティ部材２５との位置決め（図２中の上下方向および左右方向）が行なわれる。
また、上型２の各ガイドホール８内に下型１５の各ガイドピン２１が挿入されることにより、前述したように、オス側テーパ４とメス側テーパ部１７との周方向（コア部材１０とキャビティ部材２５との中心軸１０２、１０４回り）の位置決めが行なわれる。
【００２４】
次に、図２の状態で、上型２のコア部材１０の凸面１１と下型１５のキャビティ部材２５の凹面２８との間で成形材料３１を加圧する。
次に、光学素子３２が固化した後に、プランジャーの作動により、上定盤と下定盤とをそれらが互いに離間する方向（図２中の上下方向）に移動させて、上型２と下型１５との型開きを行う。その後、光学素子３２を離型する。
【００２５】
このような工程を経ることにより、成形空間３０に合致した図３および図４に示すような上面が凹面（メニスカスレンズ）、下面が凸面の光学素子３２を得ることができる。この得られた光学素子３２は、その凹面の光軸（中心軸）２０１と、凸面の光軸（中心軸）２０２とが高精度で一致している（図４参照）。以下、「光学素子３２の凹面の光軸（中心軸）２０１と、凸面の光軸（中心軸）２０２とが高精度で一致している」ことを「光軸精度が高い」という。
また、このように成形された光学素子３２では、通常、その凹面および凸面の光軸精度は５μｍ以下となり、従来のもの（例えば、光軸精度８〜１４μｍ）に比べて光軸精度が大幅に向上する。
【００２６】
以上のような構成の成形型１では、上型２と下型１５との型閉めの際に、上型２に設けられた１つのオス側テーパ部４と下型１５に設けられた１つのメス側テーパ部１７とを相互に嵌合させることにより、上型２と下型１５との相対的な位置決めを行うことができる。従って、本発明の成形型１は、位置決め用のテーパピンとテーパブッシュとが複数設けられた従来の成形型のように各テーパピンおよびテーパブッシュの寸法公差等が累積されて、上型と下型との位置精度が低下するようなことを防止することができ、よって、光学素子３２を一定の高精度で成形することができる。
【００２７】
また、上型２および下型１５のそれぞれに１つのオス側テーパ部４およびメス側テーパ部１７を設ければよいので、上型２（オス側テーパ部４）および下型１５（メス側テーパ部１７）の加工が容易、すなわち、例えば、旋削（円筒研削）による軸対称加工となる。これにより、上型２および下型１５の加工費を安く抑えることができ、よって、成形品（光学素子）３２の成形費を安く抑えることができる。
【００２８】
また、上型２と下型１５との型閉め型開きの際に、両型２、１５にコジレが生じて、上型２のオス側テーパ部４のテーパ外周面５と下型１５のメス側テーパ部１７のテーパ内周面１８との間にカジリが生じ、上型２および下型１５が損傷を受けるのを防止することができ、よって、上型２および下型１５の耐久性を大幅に高めることができる。
【００２９】
また、光学素子３２の厚さ（図４中の上下方向）を調節するには、以下のようにして行なうのが好ましい。
まず、上型２と下型１５とによって成形品３２の試作品３３（図３参照）を成形し、この試作品３３の寸法を測定する。このとき、例えば、試作品３３の厚みが正規（成形品３２が必要とする）の厚みよりδｔ厚い場合には、図４に示すように、コア部材１０の上部に厚みがδｔのスペーサ３４を介装させることにより、正規の厚みの成形品３２を成形することができる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
図５は、成形型（第２実施形態）の型開き状態を示す断面図、図６は、図５に示す成形型の型閉め状態を示す断面図である。
以下、これらの図を参照して本発明の成形型の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００３１】
本実施形態は、コア部材およびキャビティ部材の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図５および図６に示すように、コア部材１０Ａの下端面には、複数の凸面１１が形成されている。各凸面１１は、その中心軸１０７がコア部材１０Ａの中心軸１０２（オス側テーパ部４の中心軸１０１）に対して所定間隔を置くように配置されている。
【００３２】
また、キャビティ部材２５Ａの上端面には、コア部材１０Ａの複数の凸面１１に対応する複数の凹面２８が形成されている。すなわち、各凹面２８は、その中心軸１０８がキャビティ部材２５Ａの中心軸１０４（メス側テーパ部１７の中心軸１０３）に対して前記所定間隔を置くように配置されている。
このような構成により、光軸精度が高い複数の光学素子３２を成形することができる。
【００３３】
次に、本発明の成形型集合体について説明する。
図７は、成形型集合体の型開き状態を示す断面図である。
図７に示すように、成形型集合体４１は、複数（本実施形態では、２つ）の前記第１実施形態の成形型１をそれらの中心軸方向に重ねて、成形型１の上型２（フランジ部７）同士が一体的に形成されている。すなわち、成形型集合体４１は、中心軸方向（図７中の上下方向）に配置された３つの型で構成されている。
このような構成により、光軸精度が高い複数の光学素子３２を成形することができる。
【００３４】
以上、本発明の成形型および成形型集合体を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、成形型および成形型集合体を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、上型が光学素子の凹面を形成するコア部材を有し、下型が光学素子の凸面を形成するキャビティ部材を有するのに限定されず、上型が光学素子の凸面を形成するキャビティ部材を有し、下型が光学素子の凹面を形成するコア部材を有していてもよい。
【００３５】
また、ガイドピンおよびガイドホールは、それぞれ、下型および上型に設けられているのに限定されず、ガイドピンが上型に設けられ、ガイドホールが下型に設けられていてもよい。
また、成形型集合体は、互いに隣り合う成形型の上型同士が一体的に形成されているのに限定されず、例えば、一方の成形型の上型と他方の成形型の下型とが一体的に形成されていてもよいし、成形型の下型同士が一体的に形成されていてもよい。
また、成形型集合体は、２つの成形型を重ねて構成されているのに限定されず、例えば、３つ以上の成形型を重ねて構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の成形型（第１実施形態）の型開き状態を示す断面図である。
【図２】図１に示す成形型の型閉め状態を示す断面図である。
【図３】図１に示す成形型を用いて成形された成形品の試作品を示した断面図である。
【図４】図３に示す成形品の寸法の修正方法を示した説明図である。
【図５】成形型（第２実施形態）の型開き状態を示す断面図である。
【図６】図５に示す成形型の型閉め状態を示す断面図である。
【図７】成形型集合体の型開き状態を示す断面図である。
【図８】従来の成形型の一例を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、１００……成形型  ２、１０５……上型  ３、１６……型本体  ４……オス側テーパ部  ５……テーパ外周面  １８……テーパ内周面  ６、１９……垂直面  ７、２０……フランジ部  ８……ガイドホール  ９、２２……貫通孔  １０、１０Ａ……コア部材  １１……凸面  １５、１１０……下型  １７……メス側テーパ部  ２１……ガイドピン  ２３、２６……小径部  ２４、２７……大径部  ２５、２５Ａ……キャビティ部材  ２８……凹面  ３０……成形空間  ３１……成形材料  ３２……光学素子（成形品）  ３３……試作品  ３４……スペーサ  ４１……成形型集合体  ８１……内周面  １０１、１０２、１０３、１０４、１０７、１０８……中心軸  １０６……テーパブッシュ  １１１……テーパピン  ２０１、２０２……光軸  ２２１……エッジ部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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