(57)【要約】【課題】光学素子成形装置において簡単、低コストな治具構成で、微小なクリアランスで高精度に組み付ける胴型および上型、下型の型組および型ばらしをスムーズに行うことができる光学素子成形装置を提供する。【解決手段】筒状の胴型１と、胴型１内に配置する成形型２ａ、２ｂと、胴型１の内外にわたって成形型を移動させる成形型移動手段７と、成形型２ａ、２ｂを胴型１に出退させる成形型出退手段１００と、胴型１に対して成形型出退手段１００を胴型１の軸心方向に沿って移動させる出退手段移動手段１１０、１２０とを備えた。【選択図】図１
2007131467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴型と、前記胴型内に配置する成形型と、前記胴型の内外にわたって前記成形型を移動させる成形型移動手段と、前記成形型を前記胴型に出退させる成形型出退手段と、前記胴型に対して前記成形型出退手段を前記胴型の軸心方向に沿って移動させる出退手段移動手段とを備えたことを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項２】
成形型出退手段は、胴型の外周に係合する係合部を有する内側部材と、前記内側部材に所定クリアランスを介して遊嵌するとともに、前記内側部材を軸心方向に移動自在に支持して出退手段移動手段に固定保持された外側部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形装置。
【請求項３】
係合部は、胴型の外周縁に対する接触部をなすテーパ部と、胴型に軸心方向および径方向で係合する段差部とを有することを特徴とする請求項２に記載の光学素子成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子成形装置に関し、光学素子、レンズ等の光学素子をプレス成形する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学素子成形装置としては、例えば特許文献１に記載するものがある。これは、筒状の胴型の内部に上型および下型を配置し、胴型の内部で上型と下型の間に配置するプリフォーム素材を上型、下型および胴型とともに加熱体で加熱し、上型と下型とでプリフォーム素材をプレス成形してレンズ等を得るものである。
【０００３】
そして、胴型の内周面に設けたエア噴出口から、または上型および下型の外周面に設けたエア噴出口からエアを噴出することからなるエア軸受部や、磁気軸受部を備えることで、「かじりつき」の発生を防止している。
【０００４】
このような光学素子成形装置における光学素子プレス成形の一般的な工程を図７を用いて説明する。図７において、筒状の胴型１の内部には、固定配置された下型２ｂと、下型２ｂに対して縦方向に移動可能に配置された上型２ａとを設けている。胴型１の内周面と上型２ａ、下型２ｂの外周面の間には、上型２ａ、下型２ｂの外径と筒状の胴型１の内径の差であるクリアランスを設けている。
【０００５】
この上型２ａと下型２ｂとの間に光学素子材料３を供給し、胴型１の外側に配置した加熱体５により胴型１及び上型２ａ、下型２ｂを加熱し、光学素子材料３を成形可能な温度にまで昇温する。そして、上型２ａを所定のプレス圧力で押し込むことにより、上型２ａと下型２ｂの型形状６を光学素子材料３に転写成形する。
【０００６】
その後、型形状６が転写された光学素子材料３に圧力を与えながら、光学素子材材料３が形状変形を起こさない温度まで冷却する。そして、上型２ａ、下型２ｂを胴型１から引き抜く型ばらしを行って冷却固化した光学素子を胴型１から取り出す。
【０００７】
ところで、近年、光学素子の高精度化が進み、レンズ性能を左右するレンズ面間ティルト、ディセンタのスペックがより高性能になっている。このレンズ面間ティルト、ディセンタは胴型１と上型２ａおよび下型２ｂとの間のクリアランスで作りこむため、レンズの高性能化には、クリアランスを小さくすることが欠かせない。
【０００８】
このため、上型２ａ、下型２ｂはクリアランスが１０μｍより小さい筒状の胴型１から出し入れするようになっている。
また、近年では光学素子の低コスト生産の必要性からタクト短縮が求められており、タクト短縮のために冷却工程を短縮することが必要になり、成形後の光学素子を高温域（２００℃以上）で取り出すことがある。
【０００９】
この高温域での型ばらしでは、上型２ａ、下型２ｂと胴型１の熱膨張差、および上型２ａ、下型２ｂと胴型１との摩擦抵抗の上昇に起因して、図８に模式的に示すような「かじりつき」と呼ばれる接触部４がしばしば発生する。この「かじりつき」のために、連続成形においてプレス前の型組時及びプレス後の型ばらし時に胴型１から上型２ａ、下型２ｂをスムーズに引き抜くことが困難となり、光学素子成形装置における生産性低下の原因になっていた。このため、胴型１と上型２ａおよび下型２ｂのクリランスを１０μｍ程度にまで大きく調整することで対応していた。
【００１０】
しかし、その結果、成形後のレンズの性能であるレンズ面間ティルト、ディセンタを悪化させる原因になっていた。
これを解決するために、特許文献１では、クリアランス１０μｍ以下の条件下で胴型１に対して上型２ａおよび下型２ｂをスムーズに動作させるために、エア軸受け、もしくは磁気軸受けを用いてクリアランスの小さい胴型１から上型２ａおよび下型２ｂの出し入れを行っている。
【特許文献１】特開２００５−１１２６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら前記従来の技術において、エア軸受けを採用する場合には型（治具）に１０μｍ以下のエア抜き穴を精密加工する必要があり、磁気軸受けを採用する場合には型（治具）に磁気プレートを配置する必要があり、困難な加工および高コストな設備構成を伴うので技術的・コスト的な面で課題を多く有していた。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するものであり、光学素子成形装置において簡単、低コストな治具構成で、微小なクリアランスで高精度に組み付ける胴型および上型、下型の型組および型ばらしをスムーズに行うことができる光学素子成形装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の光学素子成形装置は、筒状の胴型と、前記胴型内に配置する成形型と、前記胴型の内外にわたって前記成形型を移動させる成形型移動手段と、前記成形型を前記胴型に出退させる成形型出退手段と、前記胴型に対して前記成形型出退手段を前記胴型の軸心方向に沿って移動させる出退手段移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、成形型出退手段は、胴型の外周に係合する係合部を有する内側部材と、前記内側部材に所定クリアランスを介して遊嵌するとともに、前記内側部材を軸心方向に移動自在に支持して出退手段移動手段に固定保持された外側部材とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、係合部は、胴型の外周縁に対する接触部をなすテーパ部と、胴型に軸心方向および径方向で係合する段差部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、成形型出退手段を用いて、簡単、低コストな治具構成で、微小なクリアランスで高精度に組み付ける胴型と成形型の型組および型ばらしをスムーズに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１における光学素子成形装置を示す概略図である。図１において、先に図７、図８において説明したものと同じ構成要素については同符号を用いて説明を省略する。
【００１８】
図１において、型組された胴型１および成形型をなす上型２ａ、下型２ｂは、胴型固定治具９に保持されており、胴型固定治具９は胴型１の位置決めおよび固定の機能を果たすものである。
【００１９】
上型２ａと下型２ｂの間に介装するストッパー１０は、プレス工程で光学素子材料３を加熱軟化して上型２ａと下型２ｂでプレス成形する際に、光学素子材料３が所定の肉厚となる位置で上型２ａの移動ストロークを止める機能を果すものであり、また、光学素子材料３が無い場合に上型２ａと下型２ｂの双方の転写部６が接触することを防止する機能を果たすものである。
【００２０】
下型２ｂの下方には成形型を上下方向に出退させる成形型移動手段をなす突き上げピン７を装備しており、突き上げピン７は、型組、型ばらし時において上型２ａ、下型２ｂを支持し、突き上げる機能を備えている。また、突き上げピン７で直接に下型２ｂを突き上げるとキズを付ける場合があるので、下型２ｂと突き上げピン７の間には突き上げ部材８を介装している。
【００２１】
成形型を真空吸着して型組、型ばらしを行う成形型出退手段をなすキャッチャー１００は、内側部材をなす内側ガイド１０２および内側ガイド１０２の内部に配置する天板１０６と、天板１０６に係合して内側ガイド１０２を軸心方向で移動自在に支持する外側部材をなし、内側ガイド１０２の外側に遊嵌配置する外側ガイド１０５とからなる。
【００２２】
内側ガイド１０２は、胴型１とキャッチャー１００が合体する際に、固定された胴型１を基準としてキャッチャー１００を位置決めする機能を果たすものである。天板１０６は上型２ａを吸着する機能を果たすものであり、天板１０６の中心に加工された穴にエア管１０４を接続している。このエア管１０４はキャッチャー１００の内側ガイド１０２の内部へエアを供給し、内側ガイド１０２の内部を真空引きする際にエアを吸引する。
【００２３】
外側ガイド１０５は吊り下げ治具１１０に固定治具１０８を介して固定保持されており、吊り下げ治具１１０および支柱１２０は、胴型１に対してキャッチャー１００を胴型１の軸心方向に沿って接近離間させる出退手段移動手段をなす。吊り下げ治具１１０は支柱１２０にレールを介して昇降自在に装着されており、吊り下げ治具１１０が支柱１２０に沿って昇降することでキャッチャー１００が昇降移動する。
【００２４】
上述した構成により、キャッチャー１００は、筒状の胴型１から突き出た状態の上型２ａを内側ガイド１０２の内部に真空吸着して胴型１から分離して型ばらしする機能を備える。また、内側ガイド１０２の内部に真空破壊を起こすことで、内側ガイド１０２に保持する上型２ａを内側ガイド１０２から分離して胴型１に挿入して型組する機能を備える。
【００２５】
キャッチャー１００は、胴型１および上型２ａが高温で取り出された時に胴型１および上型２ａと接触しても問題のない耐熱性を備えるためと、胴型１と合体した際に胴型１を上から押さえる機能を果たす重量を備えるための２つの側面を考慮して特に金属材料を用いる。
【００２６】
しかし、キャッチャー１００は、キャッチャー１００の自重量分程度の荷重を胴型１に加える機構、およびそのための耐荷重性を備え、かつ耐熱性を有することができるものであるならば、金属材料以外でも問題はない。
【００２７】
上記した構成により、胴型１と上型２ａ、下型２ｂの型組、型ばらしの方法を以下に説明する。型組された胴型１および上型２ａ、下型２ｂを胴型固定治具９で保持する状態において、吊り下げ治具１１０を支柱１２０に沿って降下させることで、キャッチャー１００を胴型１に接近させる。
【００２８】
そして、図２に示すように、胴型１とキャッチャー１００が合体する際に、内側ガイド１０２により胴型１を基準としてキャッチャー１００を位置決めする。この状態で、突き上げ部材８を介して突き上げピン７で下型２ｂを突き上げることで、上型２ａを胴型１の外へ押し出すとともに、キャッチャー１００の内側ガイド１０２の内部に挿入して受け渡す。
【００２９】
そして、エア管１０４を通して内側ガイド１０２の内部を真空引きし、上型２ａを天板１０６に真空吸着する。上型２ａをキャッチャー１００で保持する状態で、吊り下げ治具１１０を支柱１２０に沿って上昇させることで、キャッチャー１００を胴型１から離間させ、上型２ａを胴型１から分離して型ばらしを完了する。
【００３０】
型組時には、キャッチャー１００で上型２ａを真空吸着する状態で、吊り下げ治具１１０を支柱１２０に沿って降下させることで、キャッチャー１００を胴型１に接近させる。そして、胴型１とキャッチャー１００が合体する際に、内側ガイド１０２により胴型１を基準としてキャッチャー１００を位置決めする。
【００３１】
この状態で、エア管１０４を通して内側ガイド１０２の内部にエアを吹き込むことで真空破壊を起こし、上型２ａをキャッチャー１００から分離する。その後、上型２ａが内側ガイド１０２の内部から吹かれるエアと上型２ａ自身の自重とによって胴型１の内部に降下して型組が完了する。
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における光学素子成形装置を示す概略図である。図３において、先に図１、図２および図７、図８で説明したものと同じ構成要素については同符号を用いて説明を省略する。
【００３２】
図３において、天板１０６と内側ガイド１０２は互いに固定されているが、天板１０６と外側ガイド１０５、および内側ガイド１０２と外側ガイド１０５はそれぞれ独立した構造をなし、外側ガイド１０５が天板１０６を下支えして内側ガイド１０２を軸心方向で移動自在に支持している。内側ガイド１０２は下端側が胴型１の外側縁に係合する係合部をなす。
【００３３】
外側ガイド１０５の内径と内側ガイド１０２の外径の差、および外側ガイドと天板との間の隙間であるクリアランスは、外側ガイド１０５と内側ガイド１０２の間においてクリアランス１ｍｍ程度を設けており、天板１０６と外側ガイド１０５の間においてクリアランス１ｍｍ程度を設けている。
【００３４】
なお、本実施の形態ではクリアランスを１ｍｍ程度としたがクリアランスを２ｍｍ程度としてもよく、適度なクリアランスを設定すればよい。
このクリアランスによって、胴型１とキャッチャー１００が合体する際に、固定された胴型１を基準としてキャッチャー１００の内側ガイド１０２および天板１０６が胴型１の位置に追従して動くことを可能にし、キャッチャー１００の内側ガイド１０２と胴型１の軸を合致させる。
【００３５】
このプロセスを図４および図５を用いて模式的に説明する。図４に示すように、最初の状態において胴型１とキャッチャー１００は合体しておらず、それぞれの軸が合っていない状態にある。
【００３６】
しかし、キャッチャー１００は、外側ガイド１０５と内側ガイド１０２、および外側ガイド１０５と天板１０６がそれぞれ直接に固定されておらず、外側ガイド１０５と内側ガイド１０２の間、および天板１０６と外側ガイド１０５の間に２ｍｍ程度のクリアランスが存在するので、キャッチャー１００の内側ガイド１０２の先端が胴型１に接触した際に、図５（ａ）に示すようように、内側ガイド１０２と外側ガイド１０５間および、天板１０６と外側ガイド間のクリアランス構造３００において、前記クリアランスの分だけ、内側ガイド１０２および天板１０６が胴型１に対して傾斜してキャッチャー１００の内側ガイド１０２の先端が胴型１に係合する。
【００３７】
そして、胴型１に内側ガイド１０２の下端側の係合部が倣い合わさることで、図５（ｂ）に示すように、キャッチャー１００と胴型１の軸が合致する状態となる。
よって、本実施の形態２において光学素子成形装置は胴型１とキャッチャー１００との精密な芯出し調整無しに、キャッチャー１００と胴型１との間で上型２ａのスムーズな受け渡しができる。
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３において光学素子成形装置を示す概略図である。図６において、先に図１、図２、図３、図７および図８で説明したものと同じ構成要素については同符号を用いて説明を省略する。
【００３８】
図６において、外側ガイド１０５と内側ガイド１０２の間、および天板１０６と外側ガイド１０５の間には先の実施の形態と同様に所定のクリアランスが存在する。そして、キャッチャー１００の内側ガイド１０２は下端側の先端部１０２ａに１５°〜４５°程度のテーパ部１０２ｂおよび段差部１０２ｃからなる係合部を設けている。
【００３９】
この構成により、胴型１とキャッチャー１００が合体する際に、胴型１とキャッチャー１００の軸が合っていない状態にあっても、胴型１と内側ガイド１０２との係合構造４００において、胴型１の外周縁に対してキャッチャー１００の内側ガイド１０２が先端部１０２ａのテーパ部１０２ｂで接触し、このテーパ部１０２ｂで胴型１の外周縁を倣いながら滑り、段差部１０２ｃが胴型１の外周縁に係合して胴型１とキャッチャー１００とがスムーズに合体し、キャッチャー１００が胴型１を規制する。
【００４０】
このように、図６の構成では、キャッチャー１００は内側ガイド１０２の先端部１０２ａの段差部１０２ｃにおいて、胴型１を胴型１の軸心方向及び胴型１の径方向から内側ガイド１０２で規制する。このため、胴型１を基準としてキャッチャー１００と胴型１との同軸、直角度および平行度までが容易に設定できる。
【００４１】
よって、本実施の形態における光学素子成形装置では同軸、直角度および平行度の精密調整を必要とせずに、キャッチャー１００と胴型１との間で上型２ａのスムーズな受け渡しができる。
【００４２】
また、内側ガイド１０２の内径を胴型１の内径より０．４〜０．６ｍｍ大きく設定しておくことで、胴型１とキャッチャー１００間で上型２ａを受け渡しする際に、胴型１とキャッチャー１００間での段差の影響を小さくでき、胴型１とキャッチャー１００間での上型２ａのスムーズな受け渡しが可能になる。
【００４３】
本実施の形態で例示する０．４〜０．６ｍｍ差を形成する場合において、キャッチャー１００には真鍮、胴型１にはＳｉＣを用いている。この内径の差は、キャッチャー１００と胴型１の材質の違いによる熱膨張係数差から計算して最適値に設計する。
（実施の形態４）
本発明の実施形態４について図６を参照して説明する。図６において、キャッチャー１００の内側ガイド１０２には貫通穴１０３を形成しており、貫通穴１０３は内側ガイド１０２の内外にわたって通気する機能を果たす。
【００４４】
貫通穴１０３は、上型２ａが突き上げピン７により突き上げ部材８を介して間接的に突き上げられて胴型１内からキャッチャー１００内に移動し、突き上げピン７の上限まで突き上げれた状態にあるときに、上型２ａの上端の高さ位置よりも下方に位置する。また、貫通穴１０３は内側ガイド１０２の側面に適度な数だけ設ける。
【００４５】
この構成においても先に説明した実施の形態と同様に、エア管１０４を通してキャッチャー１００の内側ガイド１０２の内部のエアを吸引して真空状態をつくることで上型２ａを真空吸着する。
【００４６】
この際に、本実施の形態では、上型２ａが突き上げピン７により突き上げられて胴型１内からキャッチャー１００内に移動しても直ぐにキャッチャー１００の内側ガイド１０２内が真空状態にならず、つまり上型２ａが貫通穴１０３を覆う高さに達するまでは貫通穴１０３による通気によってキャッチャー１００内部は真空状態にならず、上型２ａが貫通穴１０３を覆う高さに達したときにキャッチャー１００内部が真空状態となる。
【００４７】
このため、上型２ａがキャッチャー１００内に移動しても直ぐに急激な速さで真空吸着されることを防止でき、上型２ａと天板１０６と接触時の衝撃を緩和することができる。
また、型組時には、上型２ａをキャッチャー１００から分離して胴型１内に挿入するために、エア管１０４からエアを吹き込んで内側ガイド１０２の内部の真空破壊を行うが、貫通穴１０３があることでキャッチャー１００の内側ガイド１０２内のエア抜けが良くなり、上型２ａを胴型１にスムーズに挿入できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の光学素子成形装置は、キャッチャー、高精度の胴型、高精度の成形型を有した高精度プレス成形装置等のプレス成形装置全般的に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１における光学素子成形装置を示す概略図
【図２】同実施の形態における光学素子成形装置の要部を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態２における光学素子成形装置の要部を示す断面図
【図４】同実施の形態における光学素子成形装置の作用を示す説明図
【図５】（ａ）、（ｂ）は同実施の形態における光学素子成形装置の作用を示す説明図
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態３、４における光学素子成形装置の要部の断面図、（ｂ）は内側ガイドの要部拡大図
【図７】従来例の光学素子成形装置の概略構成を示した概略図
【図８】従来例の光学素子成形装置の「かじりつき」現象を模式的に示した説明図
【符号の説明】
【００５０】
１  胴型
２ａ  上型
２ｂ  下型
３  光学素子材料
６  転写部
７  突き上げピン
８  突き上げ部材
９  胴型固定治具
１０  ストッパー
１００  キャッチャー
１０２  内側ガイド１０２
１０２ａ  先端部
１０２ｂ  テーパ部
１０２ｃ  段差部
１０３  貫通穴
１０４  エア管
１０５  外側ガイド
１０６  天板
１０８  固定治具
１１０  吊り下げ治具
１２０  支柱
３００  クリアランス構造
４００  係合構造
【図１】
2007131467.tif 000003
【図２】
2007131467.tif 000004
【図３】
2007131467.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007131467.tif 000007
【図６】
2007131467.tif 000008
【図７】
2007131467.tif 000009
【図８】
2007131467.tif 000010