(57)【要約】【課題】駄肉を除去する工程の作業量を削減して光学素子の生産性の向上を図ることができる光学素子成形金型を提供する。【解決手段】被成形素材（５０）の一方の面を成形する第１の金型（１）と、被成形素材（５０）の他方の面を成形する第２の金型（２）と、被成形素材（５０）の外径面に対向する第２の金型（２）の周面に、加圧時の被成形素材（５０）の外径面よりも内側に突出する凸部（４６）を有する摩擦抵抗部とを備えている。【選択図】図１
2009196857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成形素材の一方の面を成形する第１の金型と、
前記被成形素材の他方の面を成形する第２の金型と、
前記被成形素材の外径面に対向する前記第２の金型の周面に、加圧時の前記被成形素材の外径よりも内側に突出する凸部を有する摩擦抵抗部と
を備えていることを特徴とする光学素子成形金型。
【請求項２】
前記周面からの前記凸部の高さは前記被成形素材の熱収縮量に応じて形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子成形金型。
【請求項３】
前記周面からの前記凸部の高さは前記被成形素材の外径の０．２％以上かつ１．５％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子成形金型。
【請求項４】
前記凸部の断面形状はほぼ三角形であり、その山の頂角は鋭角であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光学素子成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学素子成形金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上型、下型及びスリーブを備え、ガラス素材を加熱・加圧してガラスレンズを成形する金型が知られている。上型と下型とに挟まれたガラス素材の外径面はスリーブの垂直な壁面で囲まれる。また、上型及び下型にはガラス素材の外周部を押圧するリングが設けられている（下記公報参照）。
【０００３】
上記金型によれば、リングによってガラス素材が押圧されてガラス素材の外周部に駄肉が形成される。その結果、成形工程後、ガラスレンズの熱がリングを介して外部へ逃げ易くなるので、ガラスレンズを離型し易くなる。
【特許文献１】特開２００１−３３５３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記金型によっては、ガラスレンズの外周部に形成される駄肉が大きくなるため、その分駄肉の研削に要する手間と時間が多くなる。
【０００５】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は駄肉を除去する工程の作業量を削減して光学素子の生産性の向上を図ることができる光学素子成形金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、被成形素材の一方の面を成形する第１の金型と、前記被成形素材の他方の面を成形する第２の金型と、前記被成形素材の外径面に対向する前記第２の金型の周面に、加圧時の前記被成形素材の外径よりも内側に突出する凸部を有する摩擦抵抗部とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光学素子成形金型において、前記周面からの前記凸部の高さは前記被成形素材の熱収縮量に応じて形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光学素子成形金型において、前記周面からの前記凸部の高さは前記被成形素材の外径の０．２％以上かつ１．５％以下であることを特徴とする。凸部の高さを被成形素材の外径の０．２％以上かつ１．５％以下の範囲とする目的は、この範囲が凸部に引っ掛けること無く金型からガラスレンズを取り出すことができる範囲であるからである。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の光学素子成形金型において、前記凸部の断面形状はほぼ三角形であり、その山の頂角は鋭角であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば駄肉を除去する工程の作業量を削減して光学素子の生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１はこの発明の一実施形態に係る光学素子成形金型の成形前における断面を示す概念図、図２はその成形途中における断面を示す概念図、図３はその離型時における断面を示す概念図である。
【００１３】
光学素子成形金型１００は、第１の金型１と第２の金型２とを備えている。
【００１４】
第１の金型１は上金型１０と上金型保持具２０とを有する。
【００１５】
上金型１０と上金型保持具２０とは一体に移動するように、上金型１０は上金型保持具２０によって固定されている。第１の金型１の成形面１Ａは、ガラス素材５０の凹面（一方の面）を成形するための凸状曲面部１１と、この凸状曲面部１１に連なる、上金型１０の中心軸Ｏと直交する平面部２１とで構成される。なお、中心軸Ｏは第１の金型１及び第２の金型２によって成形されるガラス素材（被成形素材）５０の光軸と一致する軸である。凸状曲面部１１の曲率半径は製造されるガラスレンズに要求される曲率半径に応じて設定される。凸状曲面部１１及び平面部２１は、成形されたガラス素材５０に研磨等の仕上げ処理を施すことなくレンズとしての面精度が得られるように、例えば鏡面加工（例えば算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下）されている。凸状曲面部１１の外径はガラス素材５０の外径より小さい。
【００１６】
第２の金型２は下金型３０と下金型保持具４０とを有する。
【００１７】
下金型３０はガラス素材５０を介して上金型１０に対向する。
【００１８】
下金型３０は下金型保持具４０に保持されている。第２の金型２の成形面２Ａは、ガラス素材５０の凸面（他方の面）を成形するための凹状曲面部３１と、凹状曲面部３１に連なり、摩擦抵抗部となる円筒状の側壁（第２の金型２の周面）４５とで構成される。凹状曲面部３１の曲率半径は製造されるガラスレンズに要求される曲率半径に応じて設定される。凹状曲面部３１は、成形後研磨等の仕上げ処理を施すことなくレンズとしての面精度が得られるように、例えば鏡面加工（例えば算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下）されている。
【００１９】
凸状曲面部１１、平面部２１、凹状曲面部３１及び側壁４５で形成されるキャビティにガラス素材５０が配置される。ガラス素材５０は予め所定の形状に予備加工されたプリフォームである。ガラス素材５０の外径面が側壁４５に対向する。側壁４５は光軸に直交する平面部４１に連なる。平面部４１は、成形時、平面部２１に接触する。
【００２０】
側壁４５にはらせん状の凸部４６が形成されている。凸部４６によってガラス素材５０が側壁４５に沿って上昇するせり上がりが抑制される。凸部４６の断面形状はほぼ三角形であり、その山の頂角は鋭角である。山の最大高さはガラス素材５０の熱収縮量に応じて決められる。例えば山の最大高さはガラス素材５０の加圧時の外径の０．２〜１．５％である。
【００２１】
なお、側壁４５にらせん状の凸部４６を形成する代わりに少なくとも１つの環状の凸部を側壁４５に形成してもよい。また、側壁４５にらせん状の凸部４６を形成する代わりに側壁４５に仕上げ加工を加工しないことによって、鏡面加工した凹状曲面部３１の摩擦抵抗より側壁４５の摩擦抵抗を大きくしてもよい。
【００２２】
第２の金型２は、図示しないが、シリンダを有する上下動機構を備えている。上下動機構は第２の金型２を上昇させて加熱されたガラス素材５０を押圧して成形する。また、上下動機構は、成形後のガラス素材５０を取り出すため、第２の金型２を下降させて第１の金型１と第２の金型２とを引き離す。
【００２３】
なお、上金型保持具２０、下金型保持具４０の外側には図示しないヒータ（赤外線ヒータ、電熱線ヒータ等）が配置されている。また、ヒータよりも内側には例えば窒素等の非酸化ガスをガラス素材５０へ向けて吐出する、図示しないリング管が上下動可能に配置されている。
【００２４】
次に、この発明の光学素子成形方法を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２５】
まず、第１の金型１の成形面１Ａと第２の金型２の成形面２Ａとの間のキャビティにガラス素材５０を配置する。ガラス素材５０はメニスカスレンズ形状であり、凹面側を上にする。なお、ガラス素材５０はメニスカスレンズ形状に限られるものではなく、ガラス素材５０の形状に応じて例えば両凸レンズ形状、両凹レンズ形状等としてもよい。また、ガラス素材５０は例えばケイ酸塩のガラスである。
【００２６】
次に、ガラス素材５０が成形に適した状態になるまで、ヒータにより上金型保持具２０、下金型保持具４０、上金型１０及び下金型３０を介してガラス素材５０が例えば６００℃まで加熱される。
【００２７】
その後、所定時間が経過するまでの間、その温度を維持しながら、上下動機構を駆動して下金型３０及び下金型保持具４０を上昇させてガラス素材５０に所定の押圧力を加え、ガラス素材５０を変形させる。ガラス素材５０は図２の矢印に示すように下金型３０の中心部から側壁４５に向かって広がる。ガラス素材５０は側壁４５に沿って上昇しようとするが、凸部４６によってその上昇が抑制され、せり上がり現象が防止される。
【００２８】
凸状曲面部１１及び平面部２１によってガラス素材５０に成形面１Ａが転写される。また、凹状曲面部３１及び側壁４５によって成形面２Ａがガラス素材５０に転写される。このとき、凸部４６がガラス素材５０の外径面に食い込む。
【００２９】
押圧開始から所定時間が経過した後、ヒータによる加熱を停止し、上金型保持具２０、上金型１０、下金型保持具４０、下金型３０を介してリング管から窒素ガス等を吹き付け、ガラス素材５０を冷却する。このとき、下金型３０、下金型保持具４０でガラス素材５０に前記所定の圧力を加え続ける。ガラス素材５０がガラス転移点（例えば５３０℃）まで冷却されたとき、上下動機構によるガラス素材５０への加圧を解除する。
【００３０】
ガラス素材５０の温度が所定の温度（例えば５００℃）まで低下したとき、下金型３０及び下金型保持具４０Ａを下降させ、冷却ファン（図示せず）等により空気を吹き付けて常温まで冷却する。
【００３１】
このとき、冷却によってガラス素材５０の外径が０．２〜１．５％だけ熱収縮し、ガラス素材５０の外径面が凸部４６から離れる。
【００３２】
図３に矢印で示すようにガラス素材５０を凸部４６に引っ掛けること無く第２の金型２から取り出した後、その駄肉５１を研削砥石（図示せず）により除去する。その結果、製品としてのガラスレンズが形成される。
【００３３】
なお、駄肉５１の除去は例えば芯取り装置を用いて行うことができる。まず、芯取り装置のスピンドルの回転軸線とガラス素材５０の光軸とが一致するようにガラス素材５０をスピンドルに接着剤により貼り付ける。次に、この状態で研削砥石によってガラス素材５０の駄肉５１を研削加工により除去し、ガラス素材５０の外径を所望の寸法にする。その後、駄肉５１が除去されたガラス素材５０をスピンドルから剥がし、ガラス素材５０に付着した接着剤を洗浄によって除去する。これにより製品としてのガラスレンズになる。
【００３４】
この実施形態によれば、ガラス素材５０の外径面に形成される駄肉５１が小さくなるので、駄肉５１の除去に要する手間と時間とが削減されてガラスレンズの生産性の向上を図ることができ、製造コストの低減を図ることができる。また、側壁４５に凸部４６を形成するという簡単な構成でガラス素材５０のせり上がりを抑制できる。その結果、空気だまりの発生による不良品の発生を防止することができるとともに、ガラス素材５０の第１の金型１への食い付きを抑制でき、ガラスレンズを効率よく成形することができる。更に、凸部４６の断面形状をほぼ三角形とし、その山の頂角を鋭角としたので、効果的にガラス素材５０のせり上がりを抑制できる。また、山の高さをガラス素材５０の加圧時の外径の０．２〜１．５％にしたので、凸部４６に引っ掛けること無く金型から所望のガラス素材５０を取り出すことができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では第２の金型２を上下動させるようにしたが、第１の金型１を上下動させても、第１の金型１と第２の金型２との両方を上下動させてもよい。
【００３６】
また、この実施形態では、凸状曲面部１１、平面部２１を第１の金型１に設け、凹状曲面部３１、側壁４５及び平面部４１を第２の金型２に設けたが、凹状曲面部、側壁及び平面部を第１の金型１に設け、凸状曲面部、平面部を第２の金型２に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る光学素子成形金型の成形前における断面を示す概念図である。
【図２】図２はこの発明の一実施形態に係る光学素子成形金型の成形途中における断面を示す概念図である。
【図３】図３はこの発明の一実施形態に係る光学素子成形金型の離型時における断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：第１の金型、２：第２の金型、４５：側壁（摩擦抵抗部）、５０：ガラス素材（被成形素材）、１００：光学素子成形金型。
【図１】
2009196857.tif 000003
【図２】
2009196857.tif 000004
【図３】
2009196857.tif 000005