(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の型部材を、それらを保持する胴型内に組み合わせて、各型部材の成形面に対応する光学機能面を形成する光学素子をプレス成形する成形型において、該型部材と該胴型は、両者が接触する面をそれぞれ有しており、及び両者いずれかの該接触面部の一部には、両者の熱膨張率のいずれよりも大きい熱膨張率を有する部材が設けられており、そしてプレス成形温度において、該胴型内の型部材の組合せ部が、該大きい熱膨張率を有する部材の熱膨張によって密着することを特徴とする光学素子の成形型。
【請求項２】
前記胴型の一つの壁面に保持してなるねじを締め付けることにより、前記壁面の反対側に位置する、前記胴型の壁面に前記型部材を押し付けるように構成してなる請求項１に記載の光学素子の成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱軟化されたガラス素材を、高精度な成形面を有する成形型を用いて、上記成形面から転写された、高精度な光学機能面を有する光学素子を、プレス成形する際に使用する光学素子の成形型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、研磨工程を経ないで、直接、プレス成形により、所定の表面精度を有するガラスレンズなどの光学素子を製造する方法が提唱されている。ここでは、量産化を図るだけでなく、複雑な形状の光学素子をプレス成形するために、型部材を複数に分割して、組合せ、要求を満足させる努力がなされている。
【０００３】
例えば、稜線を境界として不連続に隣接する光学機能面を有する、プリズムやレンズなどの光学素子をプレス成形する場合、稜線部分、即ち、型部材の組合せ部分にガラスが入り込み、図７に示すように、成形品にバリが発生し、更には、そのバリが型部材の組合せ部分付近に残留して、これを取り除くための作業中断を余儀なくされるなど、連続成形の作業に支障をきたしている。
【０００４】
これらの問題は、プレス成形時に、型部材の組合せ部分に生じる隙間にある。この隙間がなければ、ガラス素材の侵入もなく、上記の問題は解決される。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
そこで、この隙間をなくす型構造として、特開平３ー８８７３３号や実公平７ー１８７３３号に開示されたものがある。しかし、両者には以下の問題がある。先ず、前者では、分割された型部材を耐熱性無機接着剤などにより、互いに固定連結しているが、この方法では、光学機能面に何らかの損傷が発生した場合、接着したがために、型部材を分離できず、光学機能面のメンテナンスができず、使用不可となる。よって、型部材の製作投資が増え、コストアップになる問題がある。
【０００６】
また、後者では、内側の型部材は、その熱膨張率が外側の型部材のそれより大きく、高温下では、両者が締まりバメ状態となり、隙間がなくなる。しかし、内側の型部材として、熱膨張率の高い部材が必要となるため、ハステロイやマルテンサイト系ステンレスを採用している。これら金属は、耐熱性はあるが、高温硬度に問題がある。つまり、ガラス成形に耐え得る硬度がない。具体的には５００〜６００℃程度の温度域でＨV（ビッカース強度）＝２００〜５００程度である。
【０００７】
本発明者の経験によれば、ガラス成形に採用される型部材の高温硬度は、ＨV＝１０００以上が好ましく、それ以下であると、ガラスを成形した際、型の成形面が徐々に変形し、成形される光学素子について、数十ショットで所望形状の光学機能面が得られなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記事情に基づいてなされたもので、その第１の目的は、十分な高温硬度を保ち、型部材の組合せ部分にバリの発生がなく、しかも、型部材相互を容易に分解できるように構成し、光学素子の光学機能面に対応する型部材の成形面のメンテナンスが容易に行えるようにした光学素子の成形型を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では、複数の型部材を、それらを保持する胴型内に組み合わせて、各型部材の成形面に対応する光学機能面を有する光学素子をプレス成形する成形型において、それらの型部材と胴型との間に、両者の熱膨張率のいずれよりも大きい熱膨張率を有する円柱部材を介在させ、その第３の部材の熱膨張によって、プレス成形温度における胴型内の型部材の組合せ部を密着させるように構成したことを特徴とする。
また、本発明では、前記した成形型において、前記胴型の一つの壁面に保持してなるねじを締め付けることにより、前記壁面の反対側に位置する、前記胴型の壁面に前記型部材を押し付けるように構成してなることを特徴とする。
【００１０】
これにより、高温状態で必要な硬度を保ち、バリの発生が防止され、しかも、型部材相互は、分解可能なので、光学素子の光学機能面を転写する成形面のメンテナンスが容易に行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、本発明に係る実施の形態の１つを、図１ないし図３を参照しながら、具体的に説明する。ここで、符号１ａ、１ｂおよび２ａ、２ｂは、下型部材として組み合わされた、光学素子の光学機能面に対応した成形面１ａ’、１ｂ’および２ａ’、２ｂ’を有する型部材である。また、１２は上型であり、３は胴型であり、平面視で、例えば、内寸が一辺２０ｍｍの正方形をなしている。また、符号４および５は、例えば、長さが４ｍｍの円柱状の部材であり、それぞれ、型部材内に設けられた穴に挿入されている。穴の深さは、例えば、４ｍｍプラス１０〜２０μｍの設定になっている。
【００１２】
符号６および７は、型部材相互の組合せ部分であり、８は型部材と胴型との組合せ部分である。また、符号１３は、型部材１ａ、１ｂの高さを調整するためのスペーサーであり、１４は成形型全体を支持する底板であり、１５は胴型３に設けられたレンズ搬送用の窓である。
【００１３】
上記の構成において、室温下で型部材１ａ、１ｂおよび２ａ、２ｂを組み合わせて、下型とし、胴型内に挿入すると、図１に示す組合せ部６と８とに生じる隙間は、両者合わせて、２０μｍになる。また、図３に示す組合せ部７と８とに生じる隙間も、両者合わせて、２０μｍになる。このような寸法設定で、型部材を構成する場合、各部材の材質を、その型部材１ａ、１ｂおよび２ａ、２ｂについて、主成分がタングステンカーバイトの超硬合金（６００℃前後の高温での硬度がＨV≒１３００：熱膨張率≒５．５×１０-6／℃）、胴型３について、タングステン合金（熱膨張率≒６．２×１０-6／℃）、円柱部材４、５について、オーステナイト系ステンレス（熱膨張率≒１８×１０-6／℃）とする。
【００１４】
この成形型を用いることで、図８に示す光学素子としてのプリズムレンズがプレス成形される。先ず、図１の状態で、搬送アーム（図示しない）により、ガラスブランク（オハラＦ８）を、組合せの下型上に供給する。この際、上型１２は、プレス軸（図示しない）に連結されており、図に示すように、持ち上げられている。次に、加熱源（図示しない）でガラスブランクと成形型とが、所望温度、この実施の形態では、約５２０℃まで、加熱され、プレス成形される。
【００１５】
成形温度が５２０℃の時の型部材や胴型の熱膨張の関係を検討すると、図１に示す組合せ部分６と８との隙間は、合わせて、約２７μｍ、図３に示す組合せ部分７と８との隙間は、同じく、約２７μｍとなる。しかし、型部材に挿入した円柱部材４および５は、それぞれ、片側で約３６μｍ、熱膨張するために、上述した２７μｍの隙間は、図１、図３の組合せ部分８に発生し、組合せ部分６、７には発生しない（密着状態である）。
【００１６】
よって、この状態で、上型１２の降下で、プレス成形されることになる。その後、約４２０℃まで冷却すると、上型１２が上昇し、前述の搬送アームで成形された光学素子を取り出す。このような搬入、プレス成形、冷却、取り出しを繰り返して、連続的に成形された光学素子（プリズムレンズ）は、図８に示すように、いずれも、稜線部にバリが発生せず、良好な品質を維持することができる。
（実施の形態２）
図４、図５および図６は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、型部材（組合せの下型のみならず、上型も含めて）および胴型の基本構成、寸法、材質、成形方法、成形された光学素子などは、先述の実施の形態と同様なので、その説明は省略する。
【００１７】
なお、図５は図４においてのＸーＸ断面であり、また、図６は図４においてのＹーＹ断面である。図５、図６に示すように、胴型３には、雌ねじ９が施され、オーステナイト系ステンレスからなる雄ねじ１０が組み込まれている。室温下で胴型３に型部材１ａ、１ｂおよび２ａ、２ｂを組み込み、雄ねじ１０を締め付ける。この際、組合せ部分８’には２０μｍの隙間を生じるが、組合せ部分６、７および８には隙間が生じない。この状態で、成形温度を５２０℃まで加熱すると、組合せ部分８’には２８μｍの隙間を生じるが、この際、雄ねじ１０のＷ寸法分で、約４５μｍの熱膨張があるため、雄ねじ１０が型部材を胴型に押し付け、組合せ部分６、７には隙間が発生せず、密着した状態となり、矢張り、この型構造でも、成形された光学素子の稜線部にバリが発生しないので、良好な品質の製品が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以上詳述したようになり、複数の型部材を、それらを保持する胴型内に組み合わせて、各型部材の成形面に対応する光学機能面を有する光学素子をプレス成形する成形型において、それらの型部材と胴型との間に、両者の熱膨張率のいずれよりも大きい熱膨張率を有する円柱部材を介在させ、その第３の部材の熱膨張によって、プレス成形温度における胴型内の型部材の組合せ部を密着させるように構成したので、高温状態で必要な硬度を保ち、バリの発生が防止され、しかも、型部材相互は、分解可能なので、光学素子の光学機能面を転写する成形面のメンテナンスが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１つに係わる成形型の断面図である。
【図２】同じく、図１のＸーＸ断面図である。
【図３】同じく、図１のＹーＹ断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す成形型の平面図である。
【図５】同じく、図４のＸーＸ断面図である。
【図６】同じく、図４のＹーＹ断面図である。
【図７】型部材の組合せ部に成形品のバリが発生した様子を示す模式図である。
【図８】本発明の各実施の形態で得られたプリズムレンズである。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ    型部材
１ａ’、１ｂ’、２ａ’、２ｂ’    成形面（光学機能面に対応）
３    胴型
４、５    円柱部材
６、７    組合せ部分
８        組合せ部分
９    雌ねじ
１０    雄ねじ
１１    バリ
１２    上型
１３    スペーサー
１４    底板
１５    開口窓
【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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