JP2008297144A - 光学素子成形金型及び光学素子成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子を精度よく成形することができるようにする。
【解決手段】第１の金型本体（１０）を保持する第１の金型保持具（２０）と、被成形素材（５０）を介して第１の金型本体（１０）に対向する第２の金型本体（３０）と、第２の金型本体（３０）を保持する第２の金型保持具（４０）とを備え、第１の金型保持具（２０）に、第２の金型保持具（４０）と嵌合して被成形素材（５０）を押圧する押圧面部２１が設けられ、第１の金型本体（１０）と第１の金型保持具（２０）とが一体で移動する。
【選択図】図１

Description

この発明は光学素子成形金型及び光学素子成形方法に関する。

従来、軟化状態にあるガラス素材を成形用型部材を用いてプレスした後、成形用型部材を閉じたまま冷却する過程で、光学素子の光学機能面の外側領域だけに荷重を加えて光学素子を製造する光学素子成形方法が知られている（特開平９−２６８０１８号公報参照）。
特開平９−２６８０１８号公報

凸レンズを成形する場合、成形用型部材を閉じたまま冷却する過程で、凸レンズではガラス素材は成形用型部材から離れる方向へ収縮するため、特にレンズ外周部への荷重が不足し、凸レンズを精度よく成形することができないという問題がある。

上下の成形用型部材間に少し間隔を作っておけば、収縮時にガラス素材を上下の成形用型部材間に押し込むことは可能であるが、ガラス素材の収縮量分に対応する間隔を作ることは難しい。例えば、間隔が大きすぎると上下の成形用型部材の間から成形途中のガラス素材がはみ出てしまう場合がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は光学素子を精度よく成形することができるようにすることである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、第１の金型本体を保持する第１の金型保持具と、被成形素材を介して前記第１の金型本体に対向する第２の金型本体と、前記第２の金型本体を保持する第２の金型保持具とを備え、前記第１の金型保持具に、前記第２の金型保持具と嵌合して前記被成形素材を押圧する押圧面部が設けられ、前記第１の金型本体と前記第１の金型保持具とが一体で移動することを特徴とする。

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、前記第１の金型本体と前記第１の金型保持具とが、前記被成形素材を同時に押圧することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、変形可能な温度に加熱された光学素子成形金型内の被成形素材を押圧して所定量変形させた後、その被成形素材をそのガラス転移点に至るまで冷却しつつ押圧し続けることを特徴とする。

この発明によれば被成形素材を精度よく成形することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１、２はこの発明の一実施形態に係る光学素子成形金型の断面を示す概念図である。

なお、図１は加熱工程を示し、図２は変形工程を示す。

この光学素子成形金型は上金型（第１の金型本体）１０と上金型保持具（第１の金型保持具）２０と下金型（第２の金型本体）３０と下金型保持具（第２の金型保持具）４０とを備えている。

上金型保持具２０は上金型１０を保持する。上金型１０と上金型保持具２０とは一体に相対的に移動するように、例えば上金型１０は圧入によって上金型保持具２０に固定されている。

上金型保持具２０には下金型保持具４０と嵌合してキャビティ６０内のガラス素材（被成形素材）５０を押圧する押圧面部２１が設けられている。押圧面部２１は押圧面部２１の外側に位置する面２２より所定寸法ｓだけ突出している。

下金型３０はガラス素材５０を介して上金型１０に対向する。下金型３０は下金型保持具４０に保持されている。下金型保持具４０は押圧面部２１にガイドされて上下動する。ガラス素材５０は予め一定の形状に予備加工されている。

なお、図示しないが、上金型保持具２０及び下金型保持具４０の外周面にはヒータを内蔵する加熱部が配置され、下金型３０及び下金型保持具４０の下面にはモータを有する加圧機構が配置されている。

次に、この発明の光学素子成形方法を図１、図２及び図３に基づいて説明する。

図３は光学素子が成形されるまでの温度、荷重、下金型の位置を経時的に示したプロセス図である。

図３において、縦軸及び横軸は最高温度、最高荷重、最高下金型の位置に対する割合及び時間を示す。なお、実線、点線及び一点鎖線がそれぞれ温度、荷重及び下金型の位置を示す。

加熱工程（図３のａで示される工程）：
加熱工程では、ガラス素材５０が変形可能な状態になるまで、上金型保持具２０、下金型保持具４０、上金型１０及び下金型３０を加熱部を用いて加熱する（図１参照）。ガラス素材５０としては例えばケイ酸塩のガラスが用いられ、例えば６００℃まで加熱される。

変形工程（図３のｂで示される工程）：
６００℃になった時点から所定時間経過するまでの間、その温度を維持しながら、加圧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に所定の圧力を加え、ガラス素材５０を変形させる。このとき、ガラス素材５０は上金型１０と上金型保持具２０とで同時に押圧される。この変形工程は、上金型保持具２０の面２２と下金型保持具４０との間に所定の寸法Δｓを残して終了する（図２参照）。寸法Δｓはガラス素材５０の熱特性や成形されるレンズの厚み等を考慮して決められる。

冷却工程（図３のｃで示される工程）：
上金型保持具２０、上金型１０、下金型保持具４０、下金型３０を介してガラス素材５０を冷却しながら加圧機構を駆動して、下金型３０及び下金型保持具４０でガラス素材５０に前記所定の圧力を加え続ける。

なお、ガラス素材５０が６００℃からガラス転移点Ｔｇ（例えば５３０℃）まで冷却されたとき、加圧機構によるガラス素材５０への加圧を解除する。

その後、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４０を下降させてガラス素材５０を取り出す。

この実施形態によれば、冷却工程で下金型３０及び下金型保持具４０によってガラス素材５０がキャビティ６０内に押し込まれ、ガラス素材５０の外周部に適度な圧力が作用するので、凸レンズを精度よく成形することができる。また、変形工程後、ガラス素材５０をガラス転移点に至るまで冷却しつつ押圧し続けるので、ガラス素材５０の収縮に起因する離型不良を防止できる。

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断面を示す概念図である。 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断面を示す概念図である。 図３は光学素子が成形されるまでの温度、荷重、下金型の位置を経時的に示したプロセス図である。

符号の説明

１０：上金型（第１の金型本体）、２０：上金型保持具（第１の金型保持具）、２１：押圧面部、３０：下金型（第２の金型本体）、４０：下金型保持具（第２の金型保持具）５０：ガラス素材（被成形素材）、Ｔｇ：ガラス転移点。

Claims (3)

1. 第１の金型本体を保持する第１の金型保持具と、
   被成形素材を介して前記第１の金型本体に対向する第２の金型本体と、
   前記第２の金型本体を保持する第２の金型保持具とを備え、
   前記第１の金型保持具に、前記第２の金型保持具と嵌合して前記被成形素材を押圧する押圧面部が設けられ、
   前記第１の金型本体と前記第１の金型保持具とが一体で移動することを特徴とする光学素子成形金型。
2. 前記第１の金型本体と前記第１の金型保持具とが、前記被成形素材を同時に押圧することを特徴とする請求項１記載の光学素子成形金型。
3. 変形可能な温度に加熱された光学素子成形金型内の被成形素材を押圧して所定量変形させた後、その被成形素材をそのガラス転移点に至るまで冷却しつつ押圧し続けることを特徴とする光学素子成形方法。

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