(57)【要約】【課題】  本発明は、光学部品の成形用金型１・２（ガラス製レンズのプレス成形用金型）の加工方法において、当該成形用金型１・２の生産性と加工精度とを効率良く向上させる。【解決手段】  金型材料１２（例えば、超硬合金、炭化珪素、コバルト系超耐熱合金、ニッケル系超耐熱合金、タングステン系超耐熱合金）を切削工具１１で楕円振動切削加工することによって（即ち、前記した切削工具１１の刃先に楕円振動の軌跡１３を形成することによって）ガラス製レンズの形状に対応したプレス成形面３・６を有するプレス成形用金型（チェイスブロック４・７）を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部品を成形する光学部品の成形用金型の加工方法であって、金型材料を楕円振動切削加工することによって前記した光学部品の形状に対応した成形面を有する光学部品の成形用金型を形成することを特徴とする光学部品の成形用金型の加工方法。
【請求項２】
光学部品を成形する光学部品の成形用金型であって、金型材料を楕円振動切削加工することによって前記した光学部品の形状に対応した成形面を有することを特徴とする光学部品の成形用金型。
【請求項３】
金型材料を、超硬合金、炭化珪素、コバルト系超耐熱合金、ニッケル系超耐熱合金、タングステン系超耐熱合金の中から選択することを特徴とする請求項２に記載の光学部品の成形用金型。
【請求項４】
光学部品の成形用金型にて成形した光学部品であって、金型材料を楕円振動切削加工して形成された成形面を有する光学部品の成形用金型にて成形したことを特徴とする光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ガラス製レンズ、プラスチック製レンズ等の光学部品を成形する光学部品の成形用金型、及び、その成形用金型を加工する光学部品の成形用金型の加工方法と、その金型で成形した光学部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から通常切削法にて金型材料を加工することにより、光学部品を成形する光学部品の成形用金型を加工することが行われている。
【０００３】
以下、従来例として、ガラス製レンズ（光学部品）をプレス成形（圧縮成形）する光学部品のプレス成形用金型（光学部品の成形用金型）を例に挙げて説明する。
即ち、通常切削法にて、黄銅材、鋼材等の金型材料（被削材）を切削工具で切削加工することにより、当該金型（上下両型）に前記したレンズの形状に対応する所要の形状を有するプレス成形面（上下両キャビティ凹部）を形成するようにしている。
なお、前記したガラス製レンズは、前記したプレス成形用金型の上下両プレス成形面間に加熱溶融化したガラス材料（ガラスコブ）を供給して型締めすることにより、前記した上下両プレス成形面で形成される上下両キャビティ凹部内で前記した溶融ガラス材料をプレス成形（加熱加圧成形）して形成される。
即ち、前記したガラス製レンズの形状は、前記した金型プレス成形面の所要の形状を転写して形成され、前記した金型にて、自由曲面レンズ、非球面レンズ、平面レンズ等の種々の形状を有するレンズが成形されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６６３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述したガラス製レンズは、プラスチック材料を射出成形したプラスチック製レンズに較べて、屈折率及び耐候性が高く、複屈折率及び色収差が低いと云った光学特性が優れているので、近年、その需要が高まっている。
即ち、前述したように、レンズの光学的な高性能化を目指して、前記したガラス製レンズを形成するガラス材料として高融点のもの、例えば、４００℃〜１０００℃で加熱溶融化されるガラス材料が用いられるようになってきている。
従って、前述した加熱温度にて加熱溶融化したガラス材料をプレス成形するプレス成形用金型の金型材料として耐高融点特性のものが検討されている。
例えば、超硬合金、ステライト合金等の種々の金型材料が用いられるようになってきているが、当該金型材料の被切削加工面を微細形状に加工すると云う点においては、いずれも難削材である。
特に、前述したステライト合金の場合、その内部組織はマトリックスと金属成分が偏析した共晶炭化物となるデンドライト層状組織となっているため、通常切削したとき、当該表面が劣化し易く、所定の表面粗さや所定の形状粗さを効率良く得ることができない。
即ち、当該金型材料の被切削加工面を微細形状に加工すると云う点において、通常切削法では効率良く加工することができない。
従って、前述した種々の形状を有するレンズを成形する金型を加工する方法として、まず、研削加工（或いは、通常切削）を行い、次に、研磨加工（ラッピング加工）することが行われている（以下、研削研磨法と云う）。
【０００６】
また、昨今、ガラス製レンズに関し、レンズを通過する光が短波長化し、複雑な且つ微細な形状を有するレンズの需要が増加する傾向にあり、更に、レンズ関連の生産拠点が海外等へ移行されることにも相もって、レンズを製造するプレス成形用金型を加工する工程を自動化すること、前記した金型の低コスト化や短納期化に対応すること等、前記した金型の生産性を効率良く向上させることが求められている。
しかしながら、前述したレンズの形状が複雑な且つ微細な形状となり、前述した従来の研削研磨法では、小径化した砥石による精密な研削加工や研磨加工が必要になるため、前述したレンズの形状に対応した砥石を製作する時間が必要となって、前記した成形用金型の生産性を効率良く向上させることができないと云う弊害がある。
また、従来の研削研磨法では、熟練工の能力に、前記した金型におけるプレス成形面の表面粗さの精度と形状の精度とを依存しているため、前記した金型の加工精度に再現性がなく、例えば、前記した研削研磨加工の加工精度においては、前記した金型材料の被削面に不均一な研削のスクラッチ痕が発生し易い。
従って、前記した成形用金型の加工精度を効率良く向上させることができないと云う弊害がある。
【０００７】
従って、本発明は、光学部品の成形用金型の生産性を効率良く向上させることができる光学部品の成形用金型の加工方法とその金型及びその金型で成形された光学部品を提供することを目的とする。
また、本発明は、光学部品の成形用金型の加工精度を効率良く向上させることができる光学部品の成形用金型の加工方法とその金型及びその金型で成形された光学部品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】
【０００８】
前記技術的課題を解決するための本発明に係る光学部品の成形用金型の加工方法は、光学部品を成形する光学部品の成形用金型の加工方法であって、金型材料を楕円振動切削加工することによって前記した光学部品の形状に対応した成形面を有する光学部品の成形用金型を形成することを特徴とする。
【０００９】
また、前記した技術的課題を解決するための本発明に係る光学部品の成形用金型は、光学部品を成形する光学部品の成形用金型であって、金型材料を楕円振動切削加工することによって前記した光学部品の形状に対応した成形面を有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記した技術的課題を解決するための本発明に係る光学部品の成形用金型は、前記した金型材料を、超硬合金、炭化珪素、コバルト系超耐熱合金、ニッケル系超耐熱合金、タングステン系超耐熱合金の中から選択することを特徴とする。
【００１１】
また、前記した技術的課題を解決するための本発明に係る光学部品は、光学部品の成形用金型にて成形した光学部品であって、金型材料を楕円振動切削加工して形成された成形面を有する光学部品の成形用金型にて成形したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
即ち、本発明は、光学部品の成形用金型の生産性を効率良く向上させることができる光学部品の成形用金型の加工方法とその金型及びその金型で成形された光学部品を提供することができると云う優れた効果を奏する。
【００１３】
また、本発明は、光学部品の成形用金型の加工精度を効率良く向上させることができる光学部品の成形用金型の加工方法とその金型及びその金型で成形された光学部品を提供することができると云う優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、ガラス製レンズ（光学部品）のプレス成形用金型（光学部品の成形用金型）である。
図２は、図１に示す金型（分割型）の加工方法を説明する図である。
図３は、図２に示す金型の加工方法に用いられる切削工具である。
図４は、図２に示す加工方法となる楕円振動切削法の原理を説明する図である。
図５（１）、図５（２）は、他の切削工具である。
【００１５】
（ガラス製レンズのプレス成形用金型とその金型によるプレス成形方法）
即ち、図１に示すプレス成形用金型は、上型１と、該上型１に対向配置した下型２とから構成されると共に、図示はしていないが、前記した金型には、前記した上下両型１・２を所定の温度にまで各別に加熱する加熱手段と、前記した両型１・２を所定の型締圧力にて型締めする型締手段（所定の加圧力にて加圧する加圧手段）とが設けられて構成されている。
また、前記した上型１には、当該上型面側に上プレス成形面３（上キャビティ凹部）を備えた上チェイスブロック４（分割型）と、前記した上チェイスブロック４を着脱自在に装設する上ホルダブロック５とが設けられて構成されると共に、前記した下型２には、当該下型面側に下プレス成形面６（下キャビティ凹部）を備えた下チェイスブロック７（分割型）と、前記した下チェイスブロック７を着脱自在に装設する下ホルダブロック８とが設けられて構成されている。
また、前記した両型１・２を型締めすることにより、前記した上下両成形面３・６にて加熱溶融化されたガラス材料９（ガラスコブ）を供給セットして加熱加圧成形するガラスレンズ成形用の上下キャビティ凹部（３・６）が形成されるように構成されている。
従って、前記した両型の成形面（上下両キャビティ凹部）３・６間に加熱溶融化されたガラス材料９を供給して加熱加圧成形することにより、前記した上下両キャビティ凹部（３・６）内で前記した上下両キャビティ凹部（３・６）の形状に対応したガラス製レンズを形成することができる。
なお、例えば、前記した上下両キャビティ凹部（３・６）の内面形状としては、前記したガラス製レンズ（凸曲面）の形状に対応して凹曲面にて形成されている。
【００１６】
また、前記した金型１．２（分割型４・７）は、後述する楕円振動切削法（図４を参照）にて加工されるように構成されている。
また、前述した楕円振動切削には、例えば、図３に示すバイト等の切削工具１１が用いられると共に、その先端形状は尖形形状であって、先端角度θを有し、通常、ダイヤモンド工具が用いられている（尖形の切削工具）。
従って、例えば、図２に示すように、前記した切削工具１１にて被削材１２（金型材料）を楕円振動切削加工することにより、前記したプレス成形面３（６）を備えたチェイスブロック４（７）を形成することができるように構成されている。
なお、図２において、Ａは切削方向を、Ｂは主分力方向を、Ｄは背分力方向を夫々示すものであり、１３は前記した切削工具１１の先端が描く楕円振動の軌跡である。
【００１７】
また、図２に示す金型材料（１２）としては、超硬合金、炭化珪素、ステライト合金（超耐熱合金）等が挙げられ、前記した切削工具１１で切削するには、いずれも難削材であるが、前述した楕円振動切削法によってこの欠点が解消されるものである。
なお、前述したステライト合金としては、コバルト系超耐熱合金、ニッケル系超耐熱合金、タングステン系超耐熱合金等がある。
【００１８】
（楕円振動切削法の原理）
次に、図４に示す例を用いて楕円振動切削加工について説明する。
即ち、図４に示す楕円振動切削加工の例は、前記した切削工具１１で鋼材、難削材等の被削材１２（金型材料）における所定の切取り厚さ１４を切削する構成であって、前記した被削材１２を楕円振動切削するには楕円振動切削装置が用いられている。
また、前記した楕円振動切削装置には、例えば、前記した切削工具１１の刃先にＸ方向に或いはＸ方向に各別に振動を付与する圧電素子（図示なし）とが備えられると共に、前記ＸＹ二方向の振動発生用の圧電素子には、正弦波状電圧が、所定の電圧、所定の周波数（例えば、超音波領域）、所定の位相差（例えば、９０度）で各別に入力することができるように構成されている。
従って、前記した楕円振動切削装置において、前記した各圧電素子に所定の正弦波状電圧を各別に入力することにより、前記したＸＹの二方向に発生する振動を機械的に共振合成して前記した切削工具１１の刃先に所定の周期を備えた楕円振動の軌跡１３を発生させることができるように構成されている。
なお、図４において、前記したＸ方向は、切削方向Ａと主分力方向Ｂとに相当し、前記したＹ方向は、背分力方向Ｄに相当する。
【００１９】
即ち、図４に示すように、まず、前記した楕円振動の軌跡１３にしたがって、前記切削工具１１で前記被削材１２を前記主分力方向Ｂ（図例では左方向）に切削すると共に、前記切削工具１１を前記被削材１２から前記背分力方向Ｄ（図例では上方向）に離すことになる。
このとき、前記した被削材１２から切削されて切屑１５を前記切削工具１１で前記背分力方向Ｄ（図例では上方向）に引き上げることによって、前記した切屑１５が切屑流出方向Ｅに流出することになるので、通常切削法に較べて、前記した楕円振動切削に対する摩擦抵抗力は減少或いは反転（負の摩擦抵抗力）することになる。
即ち、前記して切削工具１１に対する前記被削材１２の切削抵抗性が低減すると共に、前記切削工具１１の切削加工力を低減し得て被削性が良好になる。
また、次に、前記切削工具１１を前記切屑１５から前記主分力方向Ｂ（図例では右方向）に離すと共に、前記切削工具１１を前記背分力方向Ｄ（図例では下方向）に、即ち、前記被削材１２側へ移動させる。
従って、前記して切削工具１１を前記楕円振動の軌跡１３にしたがって周期的に振動させることにより、前記被削材１２を楕円振動切削して自動的に加工することができるように構成されている。
また、前述した楕円振動による切削は、通常切削法に較べて、前記切屑１５の厚さが低減されること、切削抵抗性の低減、鏡面加工が可能であること、更に、前記切削工具１１の寿命が延命されること、加工形状の精度が向上すること、ばりが抑制されること、びびり振動が防止されること、切削熱が低減されること等の利点がある。
また、従来の通常切削法では、切削工具１１で被削材１２を圧縮した状態で切削することになるので、切削抵抗性が大きく、且つ、当該切屑は圧縮された粉末状となって、被削材の切削面には、ばりが発生することになる。
しかしながら、楕円振動切削による切削法では、前記した切屑１５を前記した切削工具１１で上方向に引き上げることができる構成であるので、切削抵抗性が低減され、前記した切屑１５を連続形（例えば、細長い形状）に構成して排出することができ（連続延性モードと呼ばれる）、ばりの発生を抑制し得て、前記被削材１２の切削面を鏡面に加工することができる。
従って、前述した楕円振動切削法は、従来例に示す研磨工程を必要とせず、前記した被削材１２（金型材料）の切削面を鏡面に（一回の加工にて）効率良く加工することができるように構成されると共に、従来の通常切削法を含む研削研磨法に較べて、前記プレス成形用金型１・２を加工する工程を自動的且つ短時間で行うことができるように構成されている。
なお、１６はせん断角度を示し、前記せん断角度が大きくなると、前記被削材１２の被削性が良くなる。
【００２０】
即ち、前述したように、前述した楕円振動切削法においては、前記したプレス成形用金型１・２を加工する工程を自動的且つ短時間で行って当該金型材料（被削材）１２の切削面を鏡面に効率良く加工することができるように構成されているため、前記した金型１・２の低コスト化や短納期化に対応することができるので、従来例に較べて、当該金型１・２（分割型４・７）の生産性を効率良く向上させることができる。
また、前述した楕円振動切削法においては、従来例に較べて、前記した楕円振動切削装置にて自動的且つ短時間で当該金型材料１２の切削面を鏡面に効率良く加工することができるように構成されているため、熟練工を必要とせず、前記したプレス成形用金型１・２の加工精度の再現性を有し得て、前記したプレス成形用金型１・２の加工精度を効率良く向上させることができる。
また、前述した楕円振動切削装置による楕円振動切削法を用いて一回の加工にて切削面を所定の表面粗さや所定の形状粗さに加工することができるので、例えば、補正加工等の設計変更に対して効率良く迅速に対応することができ、その点においても、前記したプレス成形用金型１・２の生産性を効率良く向上させることができる。
【００２１】
（ガラス製レンズのプレス成形用金型の加工方法）
即ち、前記した楕円振動切削装置を用いて、前記した切削工具１１で前記した金型材料１２（の被削面）を楕円振動切削して自動的且つ短時間で加工することにより、前記したプレス成形面３・６を備えたチェイスブロック４・７を形成することができると共に、従来例に較べて、前記した楕円振動切削加工による利点により、当該プレス成形面３・６を鏡面に効率良く加工することができる。
従って、前記上下ホルダブロック５・８の夫々に前記したプレス成形面３・６を備えた上下チェイスブロック４・６を各別に着脱自在に装設して前記金型１・２を形成することができる。
なお、前記金型１・２のキャビティ凹部（３・６）で前記したガラス製レンズを加熱加圧成形することにより、前記プレス成形面３・６（鏡面）を前記金型１・２で成形されるレンズの面に転写することができるので、前記したレンズ面を鏡面に形成することができると共に、屈折率及び耐候性が高く、複屈折率及び色収差が低いと云った光学性能を効率良く向上させることができるガラス製レンズを得ることができる。
【００２２】
即ち、前述したように、光学部品の成形用金型（ガラス製レンズのプレス成形用金型）の生産性を効率良く向上させることができる光学部品の成形用金型の加工方法とその金型及びその金型で成形された光学部品を提供することができる。
また、光学部品の成形用金型（ガラス製レンズのプレス成形用金型）の加工精度を効率良く向上させることができる光学部品の成形用金型の加工方法とその金型及びその金型で成形された光学部品を提供することができる。
また、前述した楕円振動切削加工する場合、一回の加工にて切削加工面に所定の表面粗さや所定の形状粗さを得ることができるので、補正加工等の設計変更に対して効率良く迅速に対応することができると共に、前記した光学部品の成形用金型（ガラス製レンズのプレス成形用金型）の生産性を効率良く向上させることができる。
なお、前述した補正加工等については、特に、前記したステライト合金にその効果が顕著である。
【００２３】
（他の切削工具）
また、前記した実施例においては、図３に示す先端形状が尖形形状の切削工具１１を用いる構成を例示したが、図５（１）に示す先端形状が半球形状の切削工具２１（Ｒバイト）、或いは、図５（２）に示す先端形状が平面形状の切削工具３１（フラットバイト）を用いる構成を採用しても良い。
【００２４】
即ち、図５（１）に示す半球形状の切削工具２１を用いた場合、当該被削材２２（金型材料）の被切削面に塑性流動が見られず、当該被削面に均一な鏡面を効率良く加工できると云う結果を得た。
また、前記した半球形状の切削工具２１を用いた場合、前記した切削工具２１に取付誤差や振動誤差が発生したとしても、切屑の断面形状（或いは、前記した切削工具２１と被削材２２との接触断面の形状）は大きく変化することはなく、スクラッチ痕等も発生しがたい。
従って、前記した半球形状の切削工具２１による被削面を効率良く鏡面に形成し、当該被削面の形状についても加工精度を効率良く向上させることができる。
なお、図５（１）において、楕円振動切削に取付誤差がない場合における半球形状の切削工具２１の位置を実線で示し、且つ、楕円振動切削に取付誤差（振動誤差を含む）が発生した場合における半球形状の切削工具２１の位置を二点鎖線で示すと共に、２３は当該両者との間の誤差角度を示している。
また、前記した切削工具２１と被削材２２との接触断面について、２４は取付誤差がない場合の接触断面を、２５は取付誤差の発生した場合の接触断面を示している。
従って、前述したように、図５（１）に示す両接触断面２４・２５の形状は大きく変化することはない。
【００２５】
また、図５（２）に示す平面形状の切削工具３１を用いた場合、前記した半球形状の切削工具２１に較べて、前記した切削工具の僅かな取付誤差や振動誤差にて被削材３２の切削断面が大きく異なる傾向にあるが、前記した平面形状の切削工具３１に取付誤差がない場合は、前記した切削工具３１の送り量を大きくすることができるので、前記した半球形状の切削工具２１に較べて、前記した平面形状の切削工具３１の切削効率を効率良く向上させることができる。
なお、図５（２）において、楕円振動切削に取付誤差がない場合における平面形状の切削工具３１の位置を実線で示し、且つ、楕円振動切削に取付誤差（振動誤差を含む）が発生した場合における平面形状の切削工具３１の位置を二点鎖線で示すと共に、３３は当該両者との間の誤差角度を示している。
また、前記した切削工具３１と被削材３２との接触断面について、３４は取付誤差がない場合の接触断面を、３５は取付誤差が発生した場合の接触断面を示している。
従って、図５（１）に示す両接触断面３４・３５の形状は大きく異なるものとなる。
【００２６】
本発明は、前述した実施例のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意に且つ適宜に変更・選択して採用することができるものである。
【００２７】
また、前記した実施例において、図１に示すガラス製レンズのプレス成形用金型を例に挙げて説明したが、光学部品がガラス製レンズ以外のものにも適用でき、例えば、プラスチック製レンズの射出成形用金型、発光ダイオードの樹脂封止成形用金型等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係る光学部品の成形用金型（ガラス製レンズのプレス成形用金型）を概略的に示す概略縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示す成形用金型を拡大して概略的に示すと共に、当該成形用金型を加工する方法を説明する概略拡大断面図である。
【図３】図３は、図２に示す成形用金型を加工する加工方法に用いられる切削工具を拡大して概略的に示す概略拡大斜視図である。
【図４】図４は、本発明に係る成形用金型の加工方法を概略的に説明する概略正面図である。
【図５】図５（１）及び図５（２）は、他の切削工具を概略的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  上型
２  下型
３  上プレス成形面
４  上チェイスブロック
５  上ホルダブロック
６  下プレス成形面
７  下チェイスブロック
８  下ホルダブロック
９  ガラス材料
１１  切削工具（尖形の切削工具）
１２  被削材（金型材料）
１３  楕円振動の軌跡
１４  切取り厚さ
１５  切屑
１６  せん断角度
２１  半球形状の切削工具（Ｒバイト）
２２  被削材
２３  誤差角度
２４  接触断面
２５  接触断面
３１  平面形状の切削工具
３２  被削材
３３  誤差角度
３４  接触断面
３５  接触断面
Ａ  切削方向
Ｂ  主分力方向
Ｄ  背分力
Ｅ  切屑流出方向
θ  先端角度
【図１】
2007161508.tif 000003
【図２】
2007161508.tif 000004
【図３】
2007161508.tif 000005
【図４】
2007161508.tif 000006
【図５】
2007161508.tif 000007