(57)【要約】【課題】偏肉や偏心量の小さい高精度なガラスレンズを成形可能な成形用金型を提供する。【解決手段】円柱状体の天面にレンズ成形面を設け、底部を天面より拡径した第一、第二の金型９、１０と、これら天面と略等しい径の貫通孔１５を有し、貫通孔１５に第一、第二の金型９、１０を挿通し、互いの天面どうしを対向させることでレンズ成形部とする第一の胴型１１と、底部を除いた第一、第二の金型９、１０の側面を支持する支持部１８を有し、略中央部に第一の胴型を支持する切欠き部１７を設けた第二の胴型１２と、第二の胴型１２と略等しい孔部１９を有し、孔部１９に第二の胴型１２を挿通してその側面を支持する第三の胴型１３と、第二、第三の胴型１２、１３をその側面から貫通し、第一、第二の金型９、１０の側面を押圧する加圧ピン１４とからなり、加圧ピン１４で第一、第二の金型９、１０を支持部１８へ当接させながら成形を行うレンズ成形用金型とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状体の天面にレンズ成形面を設けるとともに、底部を前記天面より拡径した基部を設けた第一、第二の金型と、これら天面と略等しい径の貫通孔を有し、この貫通孔に前記第一、第二の金型を挿通し、互いの天面どうしを対向させることでレンズ成形部とする第一の胴型と、底部を除いた前記第一、第二の金型の側面を支持する支持部を有するとともに、略中央部に前記第一の胴型を支持する切欠き部を設けた第二の胴型と、この第二の胴型と略等しい孔部を有するとともに、この孔部に前記第二の胴型を挿通してその側面を支持する第三の胴型と、これら第二、第三の胴型をその側面から貫通するとともに、前記第一、第二の金型の側面を押圧する加圧ピンとからなり、この加圧ピンで第一、第二の金型を支持部へ当接させながら成形を行うレンズ成形用金型。
【請求項２】
支持部は、その断面形状を略Ｖ字形状とした請求項１に記載のレンズ成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に光ピックアップや携帯機器に用いる撮像用ガラスレンズなどの光学素子を加圧成形するための成形用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤなどの記録機能を有する光ピックアップ装置や携帯電話搭載用の撮像装置には、耐熱、耐衝撃性とともに、機器の薄型化に対応するため非球面のガラスレンズが使用されている。光ピックアップ装置では、一枚のディスク当たりの記録容量を増加させるため、一方、撮像装置では、電荷結合素子（ＣＣＤ）やＣＭＯＳセンサなどの画素数増加に対応するため、ガラスレンズに対して偏芯量、すなわち対向する二面のレンズ面の中心位置ずれを極力小さくすることが要求されている。
【０００３】
図１０（ａ）、（ｂ）は、従来のプレス成形装置における要部断面図を示している。ステージ１上に下型２を配置し、その側面を胴型３で支持するとともに位置を規制する。次に、レンズ成形面４へ硝材５を供給した後、胴型３に上型６を挿通して互いのレンズ成形面４で硝材５を挟持する。そして、ステージ１を図１０（ｂ）に示すごとく一定量傾斜させた後、これら上、下型６、２、胴型３とともに硝材５を一定温度まで加熱するとともに、加圧シリンダー７で加圧することで硝材５に非球面を転写してガラスレンズを成形する。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００７−３０２４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の成形方法では、ステージ１を傾斜させ上、下型６、２を胴型３の内側面に当接させることで、これら上、下型６、２の中心を合わせている。このような構成とする場合、加圧シリンダー７を傾斜させる必要があり、上型６の加圧面６ａに対して均等な加圧が困難となり、その結果、成形したガラスレンズが偏肉しやすいという課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、高精度な成形が可能なプレス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】
【０００７】
そして上記目的を達成するために、本発明は、円柱状体の天面にレンズ成形面を設けるとともに、底部を前記天面より拡径した基部を設けた第一、第二の金型と、これら天面と略等しい径の貫通孔を有し、この貫通孔に前記第一、第二の金型を挿通し、互いの天面どうしを対向させることでレンズ成形部とする第一の胴型と、底部を除いた前記第一、第二の金型の側面を支持する支持部を有するとともに、略中央部に前記第一の胴型を支持する切欠き部を設けた第二の胴型と、この第二の胴型と略等しい孔部を有するとともに、この孔部に前記第二の胴型を挿通してその側面を支持する第三の胴型と、これら第二、第三の胴型をその側面から貫通するとともに、前記第一、第二の金型の側面を押圧する加圧ピンとからなり、この加圧ピンで第一、第二の金型を支持部へ当接させながら成形を行うレンズ成形用金型であるので、第一、第二の金型の中心を容易に位置合わせすることができ、その結果、ガラスレンズの精度を高めることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のレンズ成形用金型は、第一、第二の金型および第一の胴型からなるレンズ成形部を、第二、第三の胴型でその外側面を支持した構成であり、第一、第二の金型で挟持した硝材を加熱、加圧してガラスレンズを成形する際、第二、第三の胴型の側面より加圧ピンを挿通して第一、第二の金型を第二の胴型の内側面に設けた支持部へ押し当てる。こうすることにより第一、第二の金型の中心を同軸上に位置合わせした状態で硝材を成形することができ、その結果、偏肉がなく、非球面どうしの中心ずれのない高精度なガラスレンズを成形することができる作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の一実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は、本発明の成形用金型の一実施の形態を説明する分解斜視図である。
【００１１】
本実施の形態の成形用金型８は、第一、第二の金型９、１０と、第一、第二、第三の胴型１１、１２、１３と、加圧ピン１４を組合せて構成されている。
【００１２】
第一、第二の金型９、１０は、円柱状体の一方（天面）にレンズ成形面９ａ、１０ａとなる非球面あるいは球面を、他方（底部）に、一方より拡径した基部９ｂ、１０ｂを有しており、断面形状は略Ｔ字形状としている。この基部９ｂが成形用金型８を組合せる際、ｚ軸方向の基準面となるとともに、底面９ｃ、１０ｃが加圧面となる。これら第一、第二の金型９、１０は、タングステン系の高比重合金や、ＳｉＣ、ＷＣなどの焼結セラミックを切削あるいは研削して形成する。さらにレンズ成形面９ａ、１０ａには、成形時の加熱による酸化防止を目的として一定の厚みで保護膜が形成されており、この保護膜によりガラスレンズの付着を防止し離型性を高めている。
【００１３】
第一の胴型１１は、前記第一、第二の金型９、１０（レンズ成形面９ａ、１０ａ）と略等しい径の貫通孔１５を有した円筒形状をしており、この貫通孔１５に第一、第二の金型９、１０を挿通して互いのレンズ成形面９ａ、１０ａを対向させるとともに、外径を規制してレンズ成形部としている。これらレンズ成形面９ａ、１０ａの間にガラスレンズの材料である球状、あるいは一定の形状にプリフォームされた硝材２４を供給し、加熱するとともに第一、第二の金型９、１０で挟持、加圧することにより、非球面、あるいは球面を硝材２４に転写し、第一の胴型１１で規制されて外径が一定のガラスレンズを成形するものである。
【００１４】
第二の胴型１２は、円柱形状であり、上下面を貫通する貫通孔１６が設けられている。そしてこの貫通孔１６を横切り略垂直に切欠き部１７が中央部に設けられており、この切欠き部１７で貫通孔１６は上下に分割されている。これら上下に分割された貫通孔１６は、その内側面の一部に第一、第二の金型９、１０の側面を支持する支持部１８を設けている。ここで重要なのは支持部１８の形状である。本実施の形態では、支持部１８の断面形状を略Ｖ字形状としており、この略Ｖ字形状の相対する二平面１８ａ、１８ｂそれぞれに、第一、第二の金型９、１０の側面を直線状に当接させることで、ずれることなく確実に位置決めするものである。尚、本実施の形態では、第二の胴型１２を一体で形成しているが、例えば支持部１８とその他の貫通孔１６との境で二分割してもよい。こうすることにより、支持部１８の略Ｖ字形状（角度や平面の平坦度など）をより高い精度で形成することができる。
【００１５】
また、切欠き部１７に第一の胴型１１を挿入しその外側面を当接させて位置決めすることで、支持部１８を有する上下の貫通孔１６と第一の胴型１１の貫通孔１５とが略同軸上に配置される。そのため第一、第二の金型９、１０を上下から挿通することにより、これらのレンズ成形面９ａ、１０ａは第一の胴型１１に挿通するとともに、一定の間隔で保持される。
【００１６】
このように第一、第二の金型９、１０と、第一、第二の胴型１１、１２を組合せた後、第三の胴型１３で第二の胴型１２の外側面を支持する。この第三の胴型１３は、第二の胴型１２の外径と略等しく、上下に貫通した孔部１９を有し、この孔部１９に第一、第二の金型９、１０、第一、第二の胴型１１、１２を組合せて挿入するものである。
【００１７】
上述した第二、第三の胴型１２、１３には、それぞれ貫通孔１６または孔部１９に達する貫通穴２０、２１が設けられており、特に第二の胴型１２に設けられた貫通穴２１は、支持部１８と対向して設けられている。上述した第一、第二の金型９、１０、第一、第二、第三の胴型１１、１２、１３を組合せた後、第二、第三の胴型１２、１３に設けた貫通穴２１、２０が合致するように位置合わせする。そしてこれら貫通穴２１、２０に加圧ピン１４を挿通して第一、第二の金型９、１０を側面から加圧することにより、対向する側面を略Ｖ字形状の支持部１８に押し当てる。こうすることにより、第一、第二の金型９、１０のレンズ成形面９ａ、１０ａの中心を同軸となるように位置合わせすることができる。
【００１８】
尚、第三の胴型１３は、青色光源などの短波長光源を用いた高容量型記録装置の光ピックアップに用いられるガラスレンズの成形に必須である。この第三の胴型１３を用いることで、成形するガラスレンズの外形精度を高めることができ、さらに、内包する第一、第二の金型９、１０、第一、第二の胴型１１、１２および硝材２４などを均一な温度に保持することができるので、脈理や屈折率分布のないガラスレンズを安定して成形することができる。
【００１９】
次にこの成形用金型８を用いたガラスレンズの成形方法について説明する。
【００２０】
図２は、本実施の形態の成形用金型８を用いる成形装置の一例を説明する要部断面図である。
【００２１】
本実施の形態における成形装置は、成形用金型８を載置する基台２２と、この基台２２に対向して上下移動自在に配設された加圧シリンダー２３とを備えている。この加圧シリンダー２３により、成形用金型８を加圧して硝材２４を加圧成形してガラスレンズを成形するものである。これら加圧シリンダー２３と基台２２には、シーズヒータやカートリッジヒータなどの加熱手段２５を設けるとともに、第一、第二の金型９、１０の基部９ｂ、１０ｂを吸着する真空チャック、あるいは基部９ｂ、１０ｂを機械的に保持し固定するための保持機構を備えている。また、基台２２の一端には、位置決めブロック２６が設けられており、この位置決めブロック２６に成形用金型８の側面を当接させて位置決めする。位置決めブロック２６は、図３の上面図からわかるように、側面に略Ｖ字形状の溝部２６ａが設けられており、この略Ｖ字形状の溝部２６ａに成形用金型８の側面を一方より加圧して押し当てることで、位置決めされるものである。また、基台２２および加圧シリンダー２３には、水平方向に移動自在な加圧ピン１４が設けられており、この加圧ピン１４を成形用金型８の第二、第三の胴型１２、１３に設けた貫通穴２１、２０へ挿通し、第一、第二の金型９、１０を側面から加圧して対向する側面を支持部１８へ押し当てるものである。このとき、加圧ピン１４で第一、第二の金型９、１０を支持部１８に押し当てるとともに、成形用金型８を位置決めブロック２６に当接させてもよい。こうすることにより、基台２２の保持機構が不要となり、成形装置を低コストにすることができる。尚、これら基台２２および加圧シリンダー２３の周囲は側壁（図示せず）で覆われて密閉されており、ガラスレンズの成形時には窒素やアルゴンなどの不活性ガスで置換し、レンズ成形面９ａ、１０ａの酸化を防止する。
【００２２】
次に上記の成形装置を用いたガラスレンズの成形方法を説明する。
【００２３】
図４〜９は、本実施の形態の成形方法の一例を説明するための、各工程における成形用金型８の断面図（図３のＡ−ＡＡ断面図）である。
【００２４】
まず初めに図４に示すごとく、底面に第二の金型１０を保持した加圧シリンダー２３を上方に回避させる。そして吸着コレット（図示せず）に吸着した硝材２４を、成形用金型８の上方より挿入し、第一の金型９の天面、すなわちレンズ成形面９ａに供給する。このとき、第二の金型１０を除く成形用金型８は、下方の加圧ピン１４を挿通され、第一の金型９の側面を加圧して支持部１８に押し当てるとともに、成形用金型８を位置決めブロック２６へ当接させて位置決めした状態にある。
【００２５】
次に図５に示すごとく、加圧シリンダー２３を降下させ、保持した第二の金型１０を第二の胴型１２の貫通孔１６に挿入する。
【００２６】
次に図６に示すごとく、加圧シリンダー２３側に設けた加圧ピン１４を水平方向、すなわち第二の金型１０側へ移動させ、第三、第二の胴型１３、１２を挿通して第二の金型１０の側面を加圧する。この加圧により、第二の金型１０は加圧シリンダー２３の底面を若干量摺動し、加圧ピン１４と対向する側面は第二の胴型１２の貫通孔１６の内側面に設けた略Ｖ字形状の支持部１８へ押し当てられる。このとき、第二の金型１０のレンズ成形面１０ａはまだ硝材２４に当接していない状態にある。
【００２７】
この加圧ピン１４による加圧を維持した状態で、基台２２および加圧シリンダー２３に設けた加熱手段２５により成形用金型８全体を加熱し、ガラス転移温度以上で軟化点温度以下の成形温度に達した後、加圧シリンダー２３を降下させて、図７に示すごとく、硝材２４を加圧成形する。こうすることにより、第一、第二の金型９、１０のレンズ成形面９ａ、１０ａに形成された非球面、あるいは球面が硝材２４に転写されてガラスレンズ２７が成形されるものである。
【００２８】
次に、図８に示すごとく、成形用金型８を一定温度まで冷却した後、少なくとも加圧シリンダー２３側に設けた加圧ピン１４を水平方向に移動させて成形用金型８から離脱、回避させる。
【００２９】
そして最後に図９に示すごとく、加圧シリンダー２３をさらに上昇させて第二の金型１０を成形用金型８から離脱し上方に回避させた後、吸着コレットで成形したガラスレンズ２７を離型して取り出し、次の硝材２４を供給する。これらの工程を繰り返すことで、高精度のガラスレンズ２７を連続して成形するものである。
【００３０】
上述した成形方法で重要なのは加圧ピン１４による第一、第二の金型９、１０の押圧である。少なくとも硝材２４を第一、第二の金型９、１０で挟持して加圧する直前に、加圧ピン１４により第一、第二の金型９、１０の側面を加圧して第二の胴型１２に設けた略Ｖ字形状の支持部１８へ押し当て、成形終了までその加圧を維持する。この略Ｖ字形状の支持部１８へ押し当てることで、第一、第二の金型９、１０の中心は同軸となるように位置合わせされるので、その結果、二面のレンズ成形面の中心位置のずれ、すなわち偏心量が小さくかつ偏肉量の小さい高精度なガラスレンズ２７を成形することができる。さらに、この加圧ピン１４の配置を極力レンズ成形面９ａ、１０ａ、すなわち第一、第二の金型９、１０の天面に近い位置に配置することで、ガラスレンズ２７の偏心量をさらに小さくすることができる。
【００３１】
上記の成形用金型、成形装置、成形方法を用いることにより、青色レーザを用いるＤＶＤなど、偏心量の要求精度の高いガラスレンズを確実かつ安定して成形、製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のレンズ成形用金型は、第一、第二の金型および第一の胴型からなるレンズ成形部を、第二、第三の胴型でその外側面を支持した構成であり、第一、第二の金型で挟持した硝材を加熱、加圧してガラスレンズを成形する際、第二、第三の胴型の側面より加圧ピンを挿通して第一、第二の金型を第二の胴型の内側面に設けた支持部へ押し当てる。こうすることにより第一、第二の金型の中心を同軸上に位置合わせした状態で硝材を成形することができ、その結果、偏肉がなく、非球面どうしの中心ずれのない高精度なガラスレンズを成形することができる作用効果を奏するので、特に光ピックアップや携帯機器に用いる撮像用ガラスレンズなどの光学素子を加圧成形するための成形用金型に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の成形用金型の一実施の形態を説明する分解斜視図
【図２】本発明の成形用金型を用いる成形装置の一実施の形態を説明する要部断面図
【図３】図２の成形装置の上面図
【図４】本発明の成形用金型を用いた成形方法の一例を説明する工程の要部断面図
【図５】本発明の成形用金型を用いた成形方法の一例を説明する工程の要部断面図
【図６】本発明の成形用金型を用いた成形方法の一例を説明する工程の要部断面図
【図７】本発明の成形用金型を用いた成形方法の一例を説明する工程の要部断面図
【図８】本発明の成形用金型を用いた成形方法の一例を説明する工程の要部断面図
【図９】本発明の成形用金型を用いた成形方法の一例を説明する工程の要部断面図
【図１０】（ａ）従来の成形用金型を説明する断面図、（ｂ）従来の成形用金型を説明する断面図
【符号の説明】
【００３４】
９  第一の金型
１０  第二の金型
１１  第一の胴型
１２  第二の胴型
１３  第三の胴型
１４  加圧ピン
１５  貫通孔
１７  切欠き部
１８  支持部
１９  孔部
【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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【図９】
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【図１０】
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