(57)【要約】【課題】外観品質の優れた光学素子を成形することが可能な光学素子の成形型を提供する。【解決手段】スリーブ４の両端から挿入される下型２の成形面２ａと上型３の成形面３ａとの間でプリフォーム１を挟圧して成形する光学素子の成形型Ｋ１において、スリーブ４に形成されたガス通気穴４ａに、通気性を有する多孔質体５を装着し、異物がスリーブ４の内部に侵入することを確実に防止し、異物がプリフォーム１等に付着することに起因する成形品の外観品質の低下を防止する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体と、
前記筒体の一端から挿入される第１型と、
前記筒体の他端から前記第１型との間に成形素材を挟んで対向して挿入される第２型と、
前記筒体の壁面に貫通して形成された貫通孔と、
前記貫通孔に装着される多孔質体と、
を具備したことを特徴とする光学素子の成形型。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子の成形型において、
前記多孔質体の線膨張係数が前記筒体の線膨張係数と同等であることを特徴とする光学素子の成形型。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学素子の成形型において、
前記多孔質体の全長が、前記貫通孔の長さよりも短いことを特徴とする光学素子の成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の成形型に関し、例えば、ガラス等の光学素子を加圧成形するための成形型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス等の光学素材を加熱軟化させ、プレス成形型である一対の上型および下型とスリーブを用いてプレスし、冷却を経て上型および下型が有する成形面の形状を光学素材に転写させて光学素子を製造する方法が一般的である。
【０００３】
その場合、上記プレス成形型のスリーブの側面には、例えば特許文献１のように成形型組内に不活性ガスを流入させる穴や、成形型組内の空気を逃がすためのガス通気穴をあけることが提案されている。
また、特許文献２では成形型、スリーブの全体を多孔質材料で形成し、成形型組内のガスを逃がす技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２０６４５号公報
【特許文献２】特開平１１−７１１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１のような型構成では、不活性ガス流入のための穴や、ガス通気穴から異物が入り、ガラス等と異物を同時に加熱プレスすることで成形面に凹凸部ができてしまい成形品の外観品質が落ちてしまう、という技術的課題がある。
【０００６】
また、成形型の全体を多孔質材料で形成すると、スリーブ等の強度が弱くなってしまい、図１のように上型および下型とスリーブを摺動させることで多孔質材料の微粒子が脱落して異物となる懸念がある。
【０００７】
また、多孔質材料は、一般に脆弱であり、強度が弱いとプレス成形時の上下方向からの圧力により、型やスリーブが座屈して変形してしまうといった課題がある。
本発明の目的は、外観品質の優れた光学素子を成形することが可能な光学素子の成形型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
筒体と、
前記筒体の一端から挿入される第１型と、
前記筒体の他端から前記第１型との間に成形素材を挟んで対向して挿入される第２型と、
前記筒体の壁面に貫通して形成された貫通孔と、
前記貫通孔に装着される多孔質体と、
を具備した光学素子の成形型を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、外観品質の優れた光学素子を成形することが可能な光学素子の成形型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術の課題を説明する断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態である光学素子の成形型の構成例を示す縦断面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施の形態である光学素子の成形型の成形動作の状態の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である光学素子の成形型の多孔質体の構造の一例を拡大して例示した概念図である。
【図４Ａ】本発明の一実施の形態である光学素子の成形型の作用を工程順に説明する縦断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施の形態である光学素子の成形型の作用を工程順に説明する縦断面図である。
【図５Ａ】従来技術の技術的課題を説明する断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施の形態である光学素子の成形型の作用および効果を説明する縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の光学素子の成形型におけるガス通気穴の部分の一例を示す拡大部分断面図である。
【図７Ａ】本発明の他の実施の形態の光学素子の成形型における多孔質体の固定技術を工程順に例示した部分拡大断面図である。
【図７Ｂ】本発明の他の実施の形態の光学素子の成形型における多孔質体の固定技術を工程順に例示した部分拡大断面図である。
【図７Ｃ】本発明の他の実施の形態の光学素子の成形型における多孔質体の固定技術を工程順に例示した部分拡大断面図である。
【図８Ａ】本発明の他の実施の形態の光学素子の成形型における多孔質体の固定部材の構成例を示す側断面図である。
【図８Ｂ】本発明の他の実施の形態の光学素子の成形型における多孔質体の固定部材の正面図である。
【図９Ａ】本発明のさらに他の実施の形態の光学素子の成形型の作用を説明する拡大断面図である。
【図９Ｂ】本発明のさらに他の実施の形態の光学素子の成形型の作用を説明する拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態では、一態様として光学素子の成形型のスリーブの壁面に貫通して形成されたガス通気穴に多孔質体が挿入された構造を開示する。この多孔質体としては、例えば、気孔径が３ｎｍのセラミックを用いることができる。さらに、多孔質体は、スリーブを構成する超硬等の素材と線膨張係数が同等であることが望ましい。
【００１２】
本態様の光学素子の成形型によればスリーブのガス通気穴に多孔質体を挿入することで、ガス通気穴を経由した型の外からの異物の侵入を防止できるので、異物によって成形される光学部品の外観が損なわれることがなく、外観品質の優れた光学素子を成形することができる。
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［実施の形態１］
図２Ａは、本発明の一実施の形態である光学素子の成形型の構成例を示す縦断面図である。図２Ｂは、その成形動作の状態の一例を示す縦断面図である。
【００１４】
本実施の形態の光学素子の成形型Ｋ１は、筒形状のスリーブ４（筒体）と、このスリーブ４の両端にそれぞれ挿入され、プリフォーム１（成形素材）を挟んで対向する下型２（第１型）および上型３（第２型）を備えている。
下型２および上型３には、それぞれ、プリフォーム１に接する成形面２ａ、成形面３ａが形成されている。
【００１５】
スリーブ４は、両端にそれぞれ挿入される下型２および上型３の軸を一致させ、プリフォーム１から成形される成形品の軸と合わせる機能を有している。
【００１６】
スリーブ４には、下型２および上型３をスリーブ４に組んだときにプリフォーム１が配置され、成形面２ａと成形面３ａおよびスリーブ４の内壁面とで構成される空間である成形室と連通するようにガス抜きのためのガス通気穴４ａ（貫通孔）が、スリーブ４の壁面を貫通して形成されている。
【００１７】
そして、本実施の形態の場合には、そのガス通気穴４ａに円柱形の多孔質体５（多孔質体）を装着する。
図３は、多孔質体５の構造の一例を拡大して例示した概念図である。
本実施の形態の場合、多孔質体５は、一例として、ＳｉＣ等のセラミックスの微粒子の焼結体を母材８とする多孔質材料７で構成されている。
【００１８】
すなわち、母材８を構成する焼結されたセラミックスの微粒子の間には、微細な無数の気孔９が形成され、この気孔９の径は、セラミックスの微粒子の粒径を調整することで調整可能である。
また、多孔質材料７の複数の気孔９は互いに連通していることができる。多孔質材料７からなる多孔質体５は通気性を有する。
【００１９】
母材８を構成するセラミックスの微粒子の粒径を小さくするほど、気孔９の径を小さくできる。本実施の形態の場合には、気孔９の径が、例えば、３ｎｍとなるように、母材８を構成するＳｉＣ等のセラミックスの微粒子の粒径を設定している。
プリフォーム１は、例えば、球状に形成されたガラスからなり、下型２の成形面２ａの上に配置されている。
【００２０】
以下、本実施の形態の光学素子の成形型Ｋ１の作用を説明する。
図４Ａおよび図４Ｂは、本実施の形態の光学素子の成形型の作用を工程順に説明する縦断面図である。
【００２１】
下型２、上型３、スリーブ４の型組は大気中で行われ、下型２の成形面２ａの上にプリフォーム１を乗せ、下型２および上型３の位置合わせのためのスリーブ４を組んだ後に、上型３をプリフォーム１の上に乗せる。
【００２２】
このとき、下型２、上型３、スリーブ４等の光学素子の成形型Ｋ１やプリフォーム１には異物の付着がない正常なものを使用する。この状態が図４Ａである。
【００２３】
このように光学素子の成形型Ｋ１を組み立てた後に加熱プレス工程を非酸化性雰囲気で行うために、図４Ａのように一度、真空ポンプ等で、成形面２ａ、成形面３ａとプリフォーム１で囲まれた成形空間の空気２１を排気して、大気圧の状態から真空にし、その後に、図４Ｂのように、非酸化性ガス２２を導入する。
【００２４】
この大気圧の状態から、空気２１の真空排気、非酸化性ガス２２の導入、の一連の流れでは空気２１や非酸化性ガス２２の気流が発生する。
例えば、図５Ａのようにガス通気穴４ａが開いている状態では、非酸化性ガス２２の導入時にガス通気穴４ａから気流に乗って異物１１がスリーブ４の内部に侵入してしまうことがある。
【００２５】
しかし、本実施の形態の光学素子の成形型Ｋ１の場合、図５Ｂのようにガス通気穴４ａに多孔質体５が装着されている構造であるため、非酸化性ガス２２は多孔質体５の微細な気孔９から通りぬけてスリーブ４の内部に流入するが、気孔９の径は、例えば３ｎｍであるため、３ｎｍより大きい異物１１はスリーブ４の内部に侵入することはできない。
【００２６】
ここで、多孔質体５の微細な気孔９の径は大きいほうが通気抵抗が小さくなり、短時間でスリーブ４内の空気２１と非酸化性ガス２２を置換できるので、成形品の品種等に応じた異物１１の許容されるサイズ規格等に応じて微細な気孔９孔の径が、例えば２０μｍまでの多孔質材料７を、多孔質体５の製作に利用してよい。
【００２７】
その後、プリフォーム１は軟化状態となる適切な温度状態のもとで、上型３にプレス圧力が加えられることによって、図２Ｂのように成形面２ａおよび成形面３ａの形状に倣って変形され、成形空間内の非酸化性ガス２２等のガスはプリフォーム１の成形が進行するに連れて図３のような多孔質体５の微細な気孔９から外部に排出され、光学素子１０が成形される。
【００２８】
このように、本実施の形態では、スリーブ４のガス通気穴４ａに、微細な気孔９による通気性を有する多孔質体５が装着されているので、ガス通気穴４ａから、気孔９の径よりも大きな異物１１がスリーブ４内に侵入することを確実に防止できる。
【００２９】
この結果、スリーブ４の内部の成形空間に侵入した異物１１とプリフォーム１を同時に加熱プレスすることで発生する成形品の外観品質の低下を防止できる。
【００３０】
また、図１のようなスリーブの全体を多孔質材料７で構成することに起因する下型２および上型３との摺動による異物１１の発生を防止できるとともに、型部材全てを脆弱なセラミックス等の多孔質材料にすることによる座屈破損等の懸念を解消できる。
【００３１】
すなわち、スリーブ４等の型部材の全体を脆弱な多孔質材料で構成することに起因する種々の欠点を解消しつつ、下型２および上型３の成形面２ａおよび成形面３ａから転写された成形面に凹凸等の欠陥のない外観品質の優れた光学素子を成形することが可能となる。
【００３２】
［実施の形態２］
図６は、本発明の他の実施の形態の光学素子の成形型におけるガス通気穴の部分の一例を示す拡大部分断面図である。
図６は、スリーブ４のガス通気穴４ａにおける多孔質体５の装着状態の一例を示している。
【００３３】
本実施の形態の光学素子の成形型Ｋ２においては、実施の形態１の多孔質体５の全長を変更する点のみが実施の形態１と異なる。その他は、実施の形態１と同様である。
【００３４】
すなわち、本実施の形態２の光学素子の成形型Ｋ２では、スリーブ４のガス通気穴４ａに多孔質体５を装着する構成にすることで、異物１１の侵入を防止する上述の実施の形態１の構成において、さらに、図６に例示されるようにスリーブ４のガス通気穴４ａの長さＬよりも短い全長Ｌ０の多孔質体５を使用する。
そして、多孔質体５のスリーブ４の内周面側の端面Ａは、当該内周面からガス通気穴４ａの内部に引き込まれた位置になるように、ガス通気穴４ａにおける多孔質体５の装着位置が決められる。
【００３５】
これにより、スリーブ４に挿入される下型２および上型３と、スリーブ４のガス通気穴４ａに装着された多孔質体５との接触を防止できるので多孔質体５と下型２および上型３の外周面等の摺動による磨耗はなくなり、多孔質体５を構成する多孔質材料７からの異物１１の発生を防止できる。
【００３６】
なお、スリーブ４のガス通気穴４ａの長さＬよりも短い全長Ｌ０の多孔質体５を、スリーブ４の内周面に突出させないように確実に固定する構造の一例を以下に示す。
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、本実施の形態におけるスリーブ４のガス通気穴４ａに対する多孔質体５の固定技術を工程順に例示した部分拡大断面図である。
【００３７】
すなわち、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃはスリーブ４のガス通気穴４ａの拡大図である。また、図８Ａは、固定部材の構成例を示す側断面図であり、図８Ｂは、固定部材の正面図である。
【００３８】
この場合、スリーブ４のガス通気穴４ａに図７Ａのようにスリーブ４の内周面側に縮径部であるストッパー部１２を、ガス通気穴４ａの大径部と同軸に設けるとともに、スリーブ４の外周面側には、ねじ加工部１３を設ける。
【００３９】
また、図８Ａおよび図８Ｂに例示されるように、固定部材１４は、外周部に雄ねじ部１４ａが形成されているとともに、中央部には軸方向に貫通孔１４ｂが形成されている。さらに、一端面には、固定部材１４のガス通気穴４ａに対する着脱作業のための回動工具に嵌合する工具溝１４ｃが直径方向に形成されている。
【００４０】
そして、図７Ｂのようにガス通気穴４ａに多孔質体５を、ストッパー部１２の端面の全周に気密に当接する位置まで挿入する。
【００４１】
このとき多孔質体５はスリーブ４のガス通気穴４ａの長さＬよりも、より短い全長Ｌ０のものを使用する。また、多孔質体５の外径は、ガス通気穴４ａの内径よりも小さく、ストッパー部１２の内径よりも大きい範囲の値に設定する。
【００４２】
その後、図７Ｃのように、ガス通気穴４ａの外端部側のねじ加工部１３に固定部材１４の雄ねじ部１４ａをねじ込んで押し込むことにより、ストッパー部１２に多孔質体５の端面を当てつけて密着させて固定する。
【００４３】
これにより、多孔質体５は、ストッパー部１２とねじ加工部１３に挟まれた状態で、ガス通気穴４ａの内部において、スリーブ４の内部面から端面Ａが引き込まれた状態で安定に固定され、非酸化性ガス２２の導入の際の真空引きで、多孔質体５がガス通気穴４ａからスリーブ４の外部内部側に脱落すること等が防止できる。
【００４４】
この他にも多孔質体５とスリーブ４を焼き嵌めする方法を取れば多孔質体５はスリーブ４のガス通気穴４ａに大きな摩擦力を有する状態で嵌まり、真空引き等で、多孔質体５がガス通気穴４ａから脱落することを防止できる。
【００４５】
多孔質体５のスリーブ４の内周面側に近いほうの端面Ａをガス通気穴４ａの内部に引き込まれた状態で固定できれば、多孔質体５と上型３および下型２との摺動も確実に防止され、異物１１が固定された端面Ａよりもスリーブ４の内部に侵入することはない。
【００４６】
従って、本実施の形態２の光学素子の成形型Ｋ２においては、下型２および上型３の成形面２ａおよび成形面３ａから転写された成形面に、異物１１の付着に起因する凹凸等の欠陥のない外観品質の優れた光学素子をより確実に得ることが可能となる。
【００４７】
また、上述のストッパー部１２、ねじ加工部１３および固定部材１４を用いた多孔質体５の固定構造を用いる場合には、スリーブ４に対する多孔質体５の組み付けや交換が容易になるとともに、ガス通気穴４ａの内径や多孔質体５の外径の加工精度を必要以上に大きくする必要がない、という利点もある。
【００４８】
［実施の形態３］
図９Ａおよび図９Ｂは、本発明のさらに他の実施の形態の光学素子の成形型の作用を説明するための比較例における成形型の拡大断面図である。
本実施の形態３の光学素子の成形型Ｋ３においては、上述の図２Ａに例示した実施の形態１の多孔質体５の線膨張係数を変更する点のみが異なり、その他は実施の形態１の光学素子の成形型Ｋ１と同じである。
【００４９】
本実施の形態の光学素子の成形型Ｋ３では、スリーブ４と同等の線膨張係数を有する多孔質材料７からなる多孔質体５を用いる。なお、本発明において、「同等の線膨張係数」とは、線膨張係数が完全に同じである場合と、線膨張係数がほぼ同じである場合と、を含む概念である。すなわち、スリーブ４の線膨張係数α４と、多孔質体５の線膨張係数α５は、等しい（α４＝α５）、又は、ほぼ等しい（α４≒α５）。
スリーブ４と挿入した多孔質体５の線膨張係数が同等でないと次のようなことが起こる可能性がある。
【００５０】
すなわち、図９Ａのように多孔質体５の方がより膨張してしまうと、スリーブ４と多孔質体５のクリアランスはゼロになるが、内部応力で多孔質体５が破壊され、破壊された箇所から異物１１が発生し、異物が成形面に付着して光学素子の外観を損なう恐れがある。
【００５１】
また、図９Ｂのようにスリーブ４の方が多孔質体５より膨張してしまうと、スリーブ４と多孔質体５との間隙（クリアランス）から異物１１がスリーブ４の内部に侵入してしまう可能性がある。
【００５２】
従って、本実施の形態３の光学素子の成形型Ｋ３のように、スリーブ４の線膨張係数α４と、多孔質体５の線膨張係数α５とが同等になる構成とすることにより、スリーブ４内における異物１１の発生や異物１１の侵入を確実に防止し、下型２および上型３の成形面２ａおよび成形面３ａから転写された成形面に、異物１１の付着に起因する凹凸等の欠陥のない外観品質の優れた光学素子をより確実に得ることが可能となる。
【００５３】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１  プリフォーム
２  下型
２ａ  成形面
３  上型
３ａ  成形面
４  スリーブ
４ａ  ガス通気穴
５  多孔質体
７  多孔質材料
８  母材
９  気孔
１０  光学素子
１１  異物
１２  ストッパー部
１３  ねじ加工部
１４  固定部材
１４ａ  雄ねじ部
１４ｂ  貫通孔
１４ｃ  工具溝
２１  空気
２２  非酸化性ガス
Ａ  端面
Ｋ１  光学素子の成形型
Ｋ２  光学素子の成形型
Ｋ３  光学素子の成形型
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図１】
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【図６】
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【図７Ｂ】
2012126607.tif 000015
【図７Ｃ】
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【図９Ａ】
2012126607.tif 000017
【図９Ｂ】
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