JP3652010B2

JP3652010B2 - Optical element molding equipment

Info

Publication number: JP3652010B2
Application number: JP14713896A
Authority: JP
Inventors: 剛野村; 直宮崎; 雅志真重
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2016-06-10
Also published as: JPH09328323A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱された素材をプレス成形して得られる光学素子、およびその成形型装置並びに、成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラ・ビデオ等の光学系には非球面レンズが使われてきており、光学系のコンパクト化やコストダウンに寄与している。そしてその非球面レンズを効率よく製造する方法として所定の表面精度を有する成形用型の間に素材を挟み、プレス成形する方法が知られている。しかしながら光学系に使用するレンズは比較的精度・外観が厳しいため、このような方法で成形可能なレンズ形状として、まずは凸レンズを中心に生産が行われていた。しかしながら面転写の難しい凹レンズや、肉厚変化の大きいレンズに対しても要求が出されており、さまざまな成形方法の改良がなされてきている。
【０００３】
そのひとつとして、中心に対する周辺肉厚の大きな凹レンズにおいては、成形時に周辺部のガラスが逃げないように、型の周辺形状を工夫する必要がある。
【０００４】
例えば特開平7-17730 では、「球欠メニスカスレンズの成形用型」に関する内容が記載されているが、そこでは、成形面が中央に突出した球欠部の外周に位置するこば成形部の形状を凹面に形成することで、成形品外周部の体積を減らしてガラスの熱収縮量を抑え、外周部にひけのない良好な面転写性を達成するものである。
【０００５】
また、実開平4-118428では、凹レンズ形状ではないが、やはり中心から外周にかけて肉厚が一旦増加し、さらに外周にかけて減少してこば面を形成する異形状素子用の成形型が記載されている。この場合は、成形面の中央部と外周部とで２個の型部材を使用しており、その成形面付近のパーティングラインを型の中心軸に対して、傾斜または直角に形成することにより、ガラス素材が押圧された時、２個の型部材が互いに密着するようになり、パーティングラインのバリの発生を防ぐことができるとしている。
【０００６】
また、凹レンズ形状に限らず、レンズのこば面を成形時に同時に形成して、このこば面を、後の組立工程における位置決めに使用する場合があるが、型の外周を形成するリング部材、あるいは胴型でこのこば面を形成する場合、型との位置決めは、型の成形面に直接するのではなく、成形面の外周に新たな位置決め部を形成し、たとえば、型の光軸に対して平行な面である円筒部で嵌合させるなどしていた。あるいは場合によっては、成形品の外周を後工程で心取りしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、まず面転写の難しい凹レンズや、肉厚変化の大きいレンズに対して言えば、前記従来例では要求される様々な形状に対して、必ずしも対応できるものではなかった。
【０００８】
つまり、特開平7-17730では、図面を見るかぎり、型の成形面の中心部と外周部が一体でできており、中心部と外周部の境界部がエッジまたは曲率の大きな（Ｒが小さい）形状となっており、このような形状の場合は、型を加工する際、研削工具が凹部内に入り込めないため、手作業によるため非常に加工が難しく現実的ではなかった。
【０００９】
また、仮に一体化でないとしても、２体化するための工夫についての開示が一切ない。つまり分割型にすると必ずパーティングラインが生じるが、そこへのガラスの入り込みによるバリ発生の処置については、記載されていない。
【００１０】
その点、実開平4-118428では、型の中心部と外周部を別々の部材で構成しており、さらにそのパーティングラインの処置についても工夫されバリの発生を防ぐ型構造にしている。
【００１１】
しかしながら、パーティングラインの処置のしかたに制約があるため、おのずと型の形状にも制約が生じてしまっている。
【００１２】
つまりこの場合、ガラス素材の押圧時の力で２部材の型を互いに密着させているため、パーティングラインの形状が、その型の中心軸と直角な平面に対して、０度以上４５度以下の角度を設けて形成されている。よってパーティングラインが４５度を越えると密着する力より押し広げる力が強くなりバリの発生を容易に防ぐことができなくなる恐れがあった。
【００１３】
またこのような形状的な制約ができるだけでなく、パーティングライン付近の部材のうち少なくともどちらか一方が、４５度以下のエッジを持つ形状となるため、部材の加工性や強度上にも制約を生じてしまうという欠点があった。
【００１４】
次に、リングで形成されるレンズのこば面を位置決めに使用する場合について言えば、前記従来例では、リングの型との位置決めが、成形面に直接されているのではなく、２次的に作られた基準面でなされているため、加工時の若干の誤差を含むことは避けられず、光軸精度の厳しいレンズについては、精度不良の原因になるという欠点があった。
【００１５】
本出願に係る発明は、一対の型および、少なくともその一方の型の外周を形成するリング部材とでキャビテイを形成し、変形可能な状態に加熱された素材をプレスし、冷却した後に型から成型品を取り出して前記型の成型面と対応する表面を有する光学素子を成形する成型装置において、前記リング部材の前記一方の型との境界部を成す合せ部をエッジ形状として前記型に対してリング状に線接触するエッジ部とし、前記一方の型と前記リング部材をネジ固定させて、前記エッジ部を構成する面が前記光学素子の外周部を前記型に対して密着する方向に圧接された状態で固定するように構成したことを特徴とする光学素子を成形する成型装置とする成形装置を提案することにより、たとえば、凹レンズのような、周辺肉厚が厚いレンズを成形する場合に、本発明のように、２体化の型を使用する際にも、パーテイングラインに成形品のバリや欠けを発生させることなく、かつ、パーテイングラインの取り方にも制約のない型構造を可能にする。
【００１８】
更に、本出願に係る発明の目的は、上下の型、およびリング部材から成るキャビティの外周部に設けられた解放部の隙間が０．８ｍｍ以上となるように構成することにより、押圧成形時の素材の圧力を解放部へ逃がすようにして、必要以上に高い圧力がパーティングラインにかからないようにするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、一対の型および、少なくともその一方の型の外周を形成するリング部材とでキャビテイを形成し、変形可能な状態に加熱された素材をプレスし、、冷却した後に型から成型品を取り出して前記型の成型面と対応する表面を有する光学素子を成形する成型装置において、前記リング部材の前記一方の型との境界部を成す合せ部をエッジ形状として前記型に対してリング状に線接触するエッジ部とし、前記一方の型と前記リング部材をネジ固定させて、前記エッジ部を構成する面が前記光学素子の外周部を前記型に対して密着する方向に圧接された状態で固定するように構成したことを特徴とする光学素子を成形する成型装置を提案する。
【００２０】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は
リング部材と型部材が、前記リング状に線接触する以外に、型の成形面の光軸に対して平行な面でも嵌合していることを特徴とする。
【００２１】
これによれば、非球面や、曲率がゆるい型のように、リング状に線接触するだけではリング部材と型部材との調心効果の小さい形状の型を用いる場合においても、前記と同様の作用が得られる。
【００２２】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、
上下の型、およびリング部材から成るキャビティの外周部に設けられた解放部の隙間が０．８ｍｍ以上となるように構成することを特徴とする。
【００２３】
これによれば、リング部材と型部材との境界部に成形圧がかかりやすい形状の型構成の場合でも、境界部にかかる成形圧を低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施例の説明
図１〜図４は、本発明の一実施例の光学素子の成形型であり、凹レンズを成形加工するための構成を示しており、上下の型部材によるプレス動作が終了し、ガラスレンズの成形が略完了した状態を示している。また図１は、成形品付近の詳細図であり、図２は、成形用型全体の構成を示した図である。さらに図３および図４は、それぞれ他の実施例を示す成形品付近の詳細図である。
【００２５】
（第１の実施例）
図１および図２において、成形用型１２の外殻部を構成する胴型１４は、支持基板２０を介して光学素子の成形装置本体１０上に載置されている。胴型１４は、上面視略正方形の角柱状に形成されており、その中心軸上には、この胴型１４を上下に貫通した状態で、貫通穴１４ａ，１４ｂが形成されている。これらの貫通穴のうち上側の貫通穴１４ａには、円柱状に形成された上型部材１６が、嵌合した状態で上下方向に沿って摺動可能に挿入されている。上型部材１６の上端部には、円板状のフランジ部１６ａが形成されており、このフランジ部１６ａの下面が胴型１４の上面１４ｃに上方から当接することにより、上型部材１６は、それ以上下方に移動することを阻止されており、これによって、上型部材１６の下方へのプレスストロークが規定されている。また、上型部材１６の下面には、ガラス素材４０を押圧して、その表面に所望の形状を転写して光学機能面を形成するための成形面１６ｂが形成されている。
【００２６】
さらに、上型部材１６の下部外周には、成形面１６ｂの光軸に対して平行な円筒面１６ｃが形成されており、その上方には成形面１６ｂの光軸を軸とするネジ部１６ｄが形成されている。一方、上型部材１６の成形面１６ｂの外周にはリング部材２が構成されている。
このリング部材２の内周には、それぞれ上型部材１６の円筒面１６ｃとネジ部１６ｄに対応する円筒面２ｃとネジ部２ｄが形成されて、成形面１６ｂの光軸に垂直な面方向に対して嵌会位置決めされてネジ部で固定されている。
リング部材２の下部内周には、上型部材１６の成形面１６ｂとの合わせ面２ｂが形成されており、その最内周側には成形面１６ｂと略線接触するエッジ部２ｂが形成されている。
これにより、上型部材１６の成形面１６ｂとリング部材２のエッジ部２ｂがリング状に隙間なく線接触するようになり、それぞれのネジ部１６ｄ，２ｄで互いに固定されることにより、成形面１６ｂの光軸に対して、圧接される状態で位置決めされる。
図３は前記リング部材２と前記上型部材１６及び、成形部品の外周との成す角度α、βを決める方法を説明するための図である。
上型部材１６の成形面の曲率中心ｏと、リング部材２のエッジ部２ｂとを結ぶ線をＲとし、この直線Ｒとリング部材２の合わせ面２ａが成す角度をβ、また、直線Ｒとリング部材２の成形面２ｅが成す角度をαとする。
ここで、プレス時にリング部材にかかる圧力はエッジ部２ｂに作用するため、この部分の強度を確保する必要がある。
そのために、角度αからβを引いた角度を大きく設定すればよいば、まず、角度βについて考えると、この角度が小さいほど強度的には有利であるが、角度が９０度より小さくなると、成形面１６ｂと合わせ面２ａはエッジ部２ｂ以外の部分で接触することになり、成形面１６ｂと合わせ面２ａの間に隙間を生じ、成形時にガラスが入り込むためにバリ、ワレが発生する。
従って、角度αは９０度とすることが望ましいが、加工上の公差関係や、成形面１６ｂが非球面の場合を考慮して、９０度より大き目に設定してよい。
次に、角度αについて検討すると、エッジ部２ｂは成形面１６ｂより直線方向に圧力を受けており、エッジ部の強度を考慮すると、角度αは１８０度以上が望ましいが、強度に余裕があれば成形品形状によっては１８０度以下としてもよい。
また、図３では成形面２ｅが直線形状であるが、成形面２ｅのエッジ部２ｂ付近のみ角度βが１８０度以上となるように、他の部分をαが１８０度以下になるように形状を変えて成形品形状に対応してもよい。
【００２７】
なお、上型部材１６の上方には、ガラス素材４０に印加するプレス圧を発生させるための上部エアシリンダのピストンロッド２２が、不図示の支持部材により支持された状態で配置されている。このピストンロッド２２の下端部は、上型部材１６の上端面に接続されている。したがって、上部エアシリンダが動作されてピストンロッド２２が下方に向けて押し出し動作されることにより、ガラス素材４０にプレス圧Ｐ１が印加される。
【００２８】
また、上型部材１６には、成形面１６ｂ近傍の温度を測定するためのセンサー２７が設置されており、さらに不図示のＮ₂ガス供給源よりＮ₂噴出管３４を通して上型部材１６を冷却するための冷却管３０が設置されている。
【００２９】
一方、胴型１４の下側の貫通穴１４ｂには、上型部材１６と同様に円柱状に形成された下型部材１８が、嵌合した状態で上下方向に沿って摺動可能に挿入されている。下型部材１８の下部には、円板状のフランジ部１８ａが形成されており、このフランジ部１８ａの下面１８ｃは、胴型１４が載置されている支持基板２０の上面に当接している。そして、この支持基板２０により上型部材１６からガラス素材４０を介して下型部材１８に加えられる下方へのプレス圧Ｐ１を受ける様に構成されている。下型部材１８の上端面には、ガラス素材４０の下面に所望の形状を転写して光学機能面を形成するための成形面１８ｂが形成されている。
【００３０】
したがって、ガラス素材４０には、その上面に、上型部材１６の成形面１６ｂの表面形状が転写された光学機能面４０ａが形成され、下面には、下型部材１８の成形面１８ｂの表面形状が転写された光学機能面４０ｂが形成されることとなる。
【００３１】
また成形された成形品の厚みは、上述したように、上型部材１６のフランジの下面が、胴型１４の上面に当接することにより規定され、加工する毎に成形品の厚みが変化しないようになされている。
【００３２】
なお、上型部材１６とリング部材２、および下型部材１８よりキャビティが形成されるが、キャビティ外周には、キャビティがプレス終了時に密閉空間とならない様に、解放部が設けられている。つまり、図１の場合、リング部材２と下型部材１８との間に隙間Ａが生じるように構成されている。
【００３３】
さらに、成形装置本体１０の下面には、下部エアシリンダのピストンロッド２４が設置されており、このピストンロッド２４は、成形装置本体１０に形成された貫通穴１０ａと、支持基板２０に形成された貫通穴２０ａを順次介して下型部材１８の下面１８ｃに接続されている。この下部エアシリンダのピストンロッド２４は、凹レンズ（ガラス素材４０）の成形動作が終了した後の冷却過程において、凹レンズ（４０）の形が崩れることを防止するために、下型部材１８を上方に押し上げて、凹レンズ（４０）に圧力Ｐ２を作用させるためのものである。
【００３４】
また、下型部材１８には、成形面１８ｂ近傍の温度を測定するためのセンサー２８が設置されており、さらに不図示のＮ₂ガス供給源よりＮ₂噴出管３６を通して下型部材１８を冷却するための冷却管３２が設置されている。
【００３５】
一方、胴型１４の側面には、開口穴１４ｄが形成されており、この開口穴１４ｄを介して、成形用型１２の内部にガラス素材４０が供給されると共に、成形の完了した凹レンズ（４０）が成形用型１２の内部から取り出される。
【００３６】
なお、胴型１４内には、この胴型１４，上型部材１６，下型部材１８を加熱すると共に、これら胴型１４，上型部材１６，下型部材１８を介して、ガラス素材４０を加熱するためのヒータ２６が配置されている。
【００３７】
このヒータ２６は上型部と下型部が不図示のそれぞれ独立した温度調節機に接続され、センサー２７，２８により温度を検出し、制御される。
【００３８】
次に、上記のように構成された成形用型１２により凹レンズを成形する手順について説明する。
【００３９】
まず、上部エアシリンダのピストンロッド２２を引き込み動作させて、上型部材１６を胴型１４に対して上方にスライドさせ、下型部材１８から逃がしておく。この状態において、胴型１４の開口穴１４ｄを介して、オートハンド等により、所定の高温に加熱されたガラス素材４０を下型部材１８の成形面１８ｂ上に供給する。また、胴型１４および上型部材１６および下型部材１８は、所定の成形条件に対応した温度に加熱されている。
【００４０】
ガラス素材４０が、下型部材１８の成形面１８ｂ上に供給された後、上部エアシリンダのピストンロッド２２を押し出し動作させて、ガラス素材４０の上面に上型部材１６の成形面１６ｂを当接させ、ガラス素材４０にプレス圧Ｐ１を印加させる。このプレス圧Ｐ１が印加されて、上型部材１６が徐々に下方に移動すると、ガラス素材４０は、しだいに水平方向に押しつぶされて、最終的には、図１および図２に示したような状態となる。この状態においては、ガラス素材４０の上下には、上型部材１６の成形面１６ｂと下型部材１８の成形面１８ｂの形状が転写された光学機能面４０ａ，４０ｂが形成されており、また、ガラス素材４０の厚みは、所望の厚みに成形されている。
【００４１】
この後、成形された凹レンズ（ガラス素材４０）は冷却されるが、このとき上型部材１６と下型部材１８は、それぞれＮ２噴出管３４，３６を通して冷却管３０，３２に供給されるＮ₂ガスによって冷却が促進される。またこの冷却過程においては、成形された凹レンズ（４０）の面形状が崩れないように、下部エアシリンダのピストンロッド２４が作動されて、下型部材１８が押し上げられ、凹レンズ（４０）に圧力Ｐ２が印加される。そして、所定の温度まで温度が低下したときに、下部エアシリンダのピストンロッド２４が引き込み動作されて、圧力Ｐ２が解除される。その後に、再び上部エアシリンダのピストンロッド２２が引き込み動作されて、上型部材１６が上方に移動し、この凹レンズはオートハンド等により、胴型１４の開口穴１４ｄを介して外部に取り出される。
【００４２】
上記のような一連の動作により、凹レンズ（４０）が成形加工される。
【００４３】
ここでさらに詳細な例を挙げて説明することにする。素材４０にランタン系ガラス（屈折率１．７３，アッベ数４９．４，転移点５７１℃）を使用し、上面側凹非球面（近似Ｒ１２ｍｍ）で有効径φ１７ｍｍ，下面側凸Ｒ１７０ｍｍで有効径φ２２ｍｍ，中心肉厚１．６ｍｍ，外周肉厚５．６ｍｍの凹メニスカスレンズを成形する。またこの時の型は図１に示すような構造で、リング部材２のエッジ部２ｂの径がφ１８ｍｍ、またリング部材２の円筒部２ｃと上型部材１６の円筒部２ｃが、長さ１０ｍｍの範囲で、５μｍ以下の隙間で嵌合しており、リング部材２と下型部材１８との隙間Ａ寸法を１．３ｍｍとした超硬型を用いて以下のように成形を行った。
尚、前記リング部材２の各角度β、αは夫々１００、１８５度に設定した。
【００４４】
図１および図２において、まず上型部材１６および下型部材１８の温度が５５０℃のときに、ガラス素材４０を投入し、この状態で、上型部材１６および下型部材１８の温度が６４０℃になり、なおかつ、不図示の加熱源にて、素材４０が所定の温度になるまで待機した後に、プレス圧４２００Ｎで押圧成形し、さらに点移転の温度になるまで、最終的に４２００Ｎの力をかけながら冷却し、その後、成形品を取り出した。このように成形した結果、成形品（４０）はリング部材２のエッジ部２ｂのごく近傍までガラスが充填しているものの、バリの発生はなかった。この時、成形品（４０）の上面側の光学機能面４０ａは、上型部材１６の成形面１６ｂを径でφ１７．８ｍｍまで、また下面側の光学機能面４０ｂは、下型部材１８の成形面１８ｂを径でφ２３．９ｍｍまで転写しており、上下面ともレンズの有効径以上を確保しており、良好な成形品が得られた。
【００４５】
さらに、成形品（４０）のリング部材２に接触した部分を位置決めとした場合も、光学偏心を６０秒以内に収めることができ、良好な成形品が得られた。
【００４６】
ちなみに、上記の成形で、リング部材２と下型部材１８との隙間Ａ寸法を０．６ｍｍとした時、リング２のエッジ部２ｂまでピッシリ、ガラスが充填し、バリは発生しないものの、ガラスがエッジとなるため、わずかながら部分的に欠けが発生した。この場合、製品としては使用できるが、成形型内にガラスの破片が残るため、クリーニングが必要となり、連続成形に支障を来した。
【００４７】
ここで本実施例では、図１のようにリング部材２と上型部材１６を固定する方法として、ネジを使用しているが、図３に示すように、リング４にフランジ部を設け、上型部材５０とボルト６０等で固定してもよい。この場合、ネジを使用するより、径方向のスペースが必要となる反面、リング部材４の円筒部４ｄの長さを長くしやすいため、レンズの偏心精度の厳しい場合に適している。いずれにせよ、リング部材と型部材との取り付けは、設計者が任意に工夫することができる。
【００４８】
また、型部材１６の成形面１６ｂに対してリング部材２の境界部はエッジ形状で接しているが、他の形状でも実質的に線接触していれば良く、場合によってはリング部材２の境界部がＲ（曲面）形状であったり、またリング部材２を平坦部として型部材１６の成形面１６ｂに接触させてもよい。
【００４９】
（第２の実施例）
図５は、第２の実施例を示す成形品付近の詳細図であるが、下型の外周にもリング部材を設けて、２体化していること以外は、第１の実施例と同様である為、重複する部分については省略する。
【００５０】
ここでも詳細な例を挙げて説明することにすると、素材４０に重クラウンガラス（屈折率１．５８，アッベ数５９．４，転移点５５０℃）を使用し、両面とも凹Ｒ３０ｍｍで有効径φ１４ｍｍ，中心肉厚１．３ｍｍ，外周肉厚３．２ｍｍの凹レンズを成形する。またこの時の型は図４に示すような構造で、リング部材６および８のエッジ部６ｂおよび８ｂの径がともにφ１４．８ｍｍ、またリング部材６の円筒部６ｃと上型部材５２の円筒部５２ｃ、およびリング部材８の円筒部８ｃと下型部材５４の円筒部５４ｃが、それぞれ長さ７ｍｍの範囲、６μｍ以下の隙間で嵌合しており、リング部材６とリング部材８との隙間Ｃ寸法を０．８ｍｍとした超硬型を用いて以下のように成形を行った。
尚、前記角度β、αは夫々９１、１７０度に設定した。
【００５１】
図４において、まず上型部材５２および下型部材５４の温度が５００℃のときに、ガラス素材４４を投入し、この状態で、上型部材５２および下型部材５４の温度が６２０℃になり、なおかつ、不図示の加熱源にて、素材４４が所定の温度になるまで待機した後に、プレス圧３１００Ｎで押圧成形し、さらに点移転の温度になるまで、最終的に２２００Ｎの力をかけながら冷却し、その後、成形品を取り出した。このように成形した結果、成形品（４４）はリング部材６および８のエッジ部６ｂおよび８ｂのごく近傍までガラスが充填しているものの、バリの発生はなかった。この時、成形品（４４）の上面側の光学機能面４４ａは、上型部材５２の成形面５２ｂを径でφ１４．５ｍｍまで、また下面側の光学機能面４４ｂは、下型部材５４の成形面５４ｂを径で、同じくφ１４．５ｍｍまで転写しており、この場合も、上下面ともレンズの有効径以上を確保しており、良好な成形品が得られた。
【００５２】
さらに、成形品（４４）のリング部材６および８に接触するそれぞれの部分を位置決めとした場合も、光学偏心を５０秒以内に収めることができ、良好な成形品が得られた。
【００５３】
ちなみに、上記の成形で、リング部材６とリング部材８との隙間Ｃ寸法を０．５ｍｍとした時、リング部材６および８のエッジ部６ｂおよび８ｂまでピッシリ、ガラスが充填し、バリは発生しないものの、ガラスがエッジとなるため、わずかながら部分的に欠けが発生し、この場合も、連続成形に支障を来した。
【００５４】
ここで本実施例では凹レンズの形状で説明しているが、特に形状に制限されるものではなく、例えば凸レンズ形状でも、比較的精度を要求される位置決め部を、型のリングで形成するものであれば適用でき、また、リングを使って型を複数の部材から構成し、その合わせ部付近までガラスの形状を必要とする場合に、バリが出ては困るようなものであれば適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る発明によれば、リング部材における型部材との成形面での境界部が、型部材に対してリング状に線接触し、なおかつ型部材に対して密着する方向に圧接された状態で固定されていることにより、リング部材と型部材との境界部に、隙間が生じることなく組み付けることができ、また多少の成形圧がかかった場合でも、やはり境界部に隙間が生じることがないため、成形時にバリや欠けのない成形品を得ることができる。よって凹レンズなど周辺肉厚が厚いレンズを成形する場合など、型を複数の部材から構成した方が型製作上有利な場合でも、バリや欠けの発生を気にせずに、材料の強度などを考慮して自由にパーティングラインを選定することができる。これにより、様々な形状のレンズに対応した、複数部材で構成された型が設計できるようになり、その型により成形されたレンズは、必要最小限の容量の素材で済み、なおかつ周辺部のヒケなどを生じない高精度なレンズとなるなど、その効果は大きい。
【００５６】
さらに、この型構造によれば、型部材の成形面に対するリング部材の位置を、高精度に決めて組み付けることができるため、この型で成形されたレンズは、リング部材により形成された部分を後工程での位置決め部として使用しても十分保証できる精度を持っており成された部分を後工程での位置決め部として使用しても十分保証できる精度を持っており、より高精度な位置決めを必要とするレンズにおいても、工程の短縮を図ることができる。
【００５７】
また本出願に係る発明によれば、リング部材と型部材が、リング状に線接触する以外に、型部材の成形面の光軸周りに対して平行な面でも嵌合させることで、非球面や、曲率がゆるい型のように、リング状に線接触するだけではリング部材と型部材との調心効果の小さい形状の型を用いる場合でも、リング部材との密着性を上げ、高精度に位置決めすることが可能となる。これにより、成形面の形状に関係なく、バリなどの発生する隙間も生じずに、信頼性の高い、リング部材と型部材との位置決めが達成されるものである。
【００５８】
また本出願に係る発明によれば、上下の型、およびリング部材から成るキャビティの外周部に設けられた解放部の隙間が０．８ｍｍ以上となるように構成することにより、押圧成形時の素材の圧力を解放部へ逃がすようにして、必要以上に高い圧力がリング部材と型部材との境界部にかからないようにしてあるため、その境界部に成形圧がかかりやすい形状の型構成の場合でも、バリや欠けなどの発生しない成形品を得ることができる。よってこの場合も形状に左右されることなく、複数部材で構成された型が設計できるようになり、第１、４、７の発明の適用範囲をより広くするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る、光学素子の成形型の構成を示した断面図であり、プレス動作の終了した、成形品付近の詳細図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る、光学素子の成形型の構成を示した断面図であり、プレス動作の終了した、成形用型全体の構成を示した図である。
【図３】リング部材２の各角度を設定する説明図。
【図４】本発明の第１の実施例（他の実施例）に係る、光学素子の成形型の構成を示した断面図であり、プレス動作の終了した、成形品付近の詳細図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る、光学素子の成形型の構成を示した断面図であり、プレス動作の終了した、成形品付近の詳細図である。
【符号の説明】
２，４，６，８リング部材
２ａ，４ａ，６ａ，８ａ合わせ面
２ｂ，４ｂ，６ｂ，８ｂエッジ部
２ｃ，４ｃ，６ｃ，８ｃ円筒面
２ｄ，４ｄ，６ｄ，８ｄネジ部
１０成形装置本体
１２成形用型
１４胴型
１４ｄ開口穴
１６，５０，５２上型部材
１６ｂ，１８ｂ，５０ｂ，５２ｂ，５４ｂ成形面
１６ｃ，５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ円筒面
１６ｄ，５２ｄ，５４ｄネジ部
１８，５４下型部材
２２，２４ピストンロッド
２６ヒータ
２７，２８センサー
３０，３２，６２，６４冷却管
３４，３６Ｎ₂噴出管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element obtained by press-molding a heated material, a molding die apparatus thereof, and a molding method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an aspherical lens has been used in an optical system such as a camera and a video, which contributes to the downsizing and cost reduction of the optical system. As a method for efficiently producing the aspheric lens, a method is known in which a material is sandwiched between molding dies having a predetermined surface accuracy and press molding is performed. However, since the lenses used in the optical system are relatively strict in accuracy and appearance, production was first performed focusing on convex lenses as lens shapes that can be molded by such a method. However, there is a demand for concave lenses that are difficult to transfer to the surface and lenses that have a large change in thickness, and various molding methods have been improved.
[0003]
As one of them, it is necessary to devise the peripheral shape of the mold so that the peripheral glass does not escape at the time of molding in the concave lens having a large peripheral thickness with respect to the center.
[0004]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-17730, the contents relating to the “mold for molding a spherical notch meniscus lens” are described. However, in this case, the molding surface is located on the outer periphery of the spherical notch protruding in the center. By forming the shape into a concave surface, the volume of the outer peripheral portion of the molded product is reduced, the amount of heat shrinkage of the glass is suppressed, and good surface transferability without sink marks on the outer peripheral portion is achieved.
[0005]
In addition, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-118428, there is described a mold for an irregularly shaped element which is not a concave lens shape, but also increases in thickness from the center to the outer periphery and further decreases toward the outer periphery to form a ribbed surface. . In this case, two mold members are used at the center and outer periphery of the molding surface, and the parting line near the molding surface is inclined or perpendicular to the center axis of the mold. When the glass material is pressed, the two mold members come into close contact with each other, and the generation of burrs in the parting line can be prevented.
[0006]
In addition to the concave lens shape, the lens surface of the lens is formed at the same time as molding, and this surface may be used for positioning in a subsequent assembly process, but the ring member that forms the outer periphery of the mold, Alternatively, when this rib surface is formed by a body mold, positioning with the mold is not performed directly on the molding surface of the mold, but a new positioning portion is formed on the outer periphery of the molding surface, for example, on the optical axis of the mold. On the other hand, they are fitted with a cylindrical portion which is a parallel surface. Or depending on the case, the outer periphery of the molded product was centered in a subsequent process.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in terms of concave lenses that are difficult to transfer to the surface and lenses that have a large change in thickness, the conventional example cannot always cope with various shapes required.
[0008]
That is, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-17730, as seen from the drawings, the center portion and the outer peripheral portion of the molding surface of the mold are integrally formed, and the boundary portion between the central portion and the outer peripheral portion has a large edge or curvature (R is small). In the case of such a shape, since the grinding tool cannot enter the recess when the die is processed, it is difficult and difficult to process because it is by hand.
[0009]
Moreover, even if it is not integrated, there is no disclosure about the device for making it into two bodies. In other words, a parting line is always generated when the split type is used, but there is no description about the treatment for the generation of burrs caused by the glass entering there.
[0010]
On the other hand, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-118428, the central part and the outer peripheral part of the mold are constituted by separate members, and the parting line is further devised to prevent the occurrence of burrs.
[0011]
However, since there is a restriction on how to treat the parting line, there is a restriction on the shape of the mold.
[0012]
In other words, in this case, since the molds of the two members are brought into close contact with each other by the pressing force of the glass material, the shape of the parting line is 0 degree or more and 45 degrees or less with respect to the plane perpendicular to the central axis of the mold. The angle is provided. Therefore, if the parting line exceeds 45 degrees, the force that spreads out becomes stronger than the force that adheres, and there is a possibility that the generation of burrs cannot be easily prevented.
[0013]
In addition to such shape constraints, at least one of the members near the parting line has a shape with an edge of 45 degrees or less, which restricts the workability and strength of the member. There was a drawback that it would occur.
[0014]
Next, regarding the case where the lens surface of the lens formed by the ring is used for positioning, in the conventional example, the positioning with the ring mold is not directly performed on the molding surface, but is secondary. Therefore, it is inevitable to include a slight error during processing, and a lens with severe optical axis accuracy has a drawback of causing inaccuracy.
[0015]
  The invention according to the present application includes a pair of molds and a ring member that forms an outer periphery of at least one of the molds.To form a cavity,In a molding apparatus that presses a material heated in a deformable state, cools and then removes a molded product from the mold and molds an optical element having a surface corresponding to the molding surface of the mold,The edge part of the ring member that forms a boundary part with the one mold is used as an edge part to form an edge part in line contact with the mold in a ring shape, and the one mold and the ring member are fixed by screws, A molding apparatus for molding an optical element, characterized in that the surface constituting the edge part is fixed in a state in which the outer peripheral part of the optical element is pressed in a direction in close contact with the mold.In the case of molding a lens having a large peripheral wall thickness, such as a concave lens, for example, when using a two-piece mold as in the present invention, a parting line is proposed. Therefore, it is possible to create a mold structure that does not cause burrs or chipping in the molded product and that has no restrictions on the parting line.
[0018]
Furthermore, the object of the invention according to the present application is to form a gap between the upper and lower molds and the release portion provided on the outer peripheral portion of the cavity made of the ring member so that it is 0.8 mm or more. The pressure of the material is relieved to the release part so that a pressure higher than necessary is not applied to the parting line.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an invention according to the present application includes a pair of molds and a ring member that forms an outer periphery of at least one of the molds.To form a cavity,In a molding apparatus that presses a material heated to a deformable state, cools, removes a molded product from a mold, and molds an optical element having a surface corresponding to the molding surface of the mold,The edge part of the ring member that forms a boundary part with the one mold is used as an edge part to form an edge part in line contact with the mold in a ring shape, and the one mold and the ring member are fixed by screws, Proposed is a molding apparatus for molding an optical element, characterized in that the surface constituting the edge part is fixed in a state in which the outer peripheral part of the optical element is pressed in a direction in close contact with the mold.
[0020]
In order to achieve the above object, the invention according to the present application is
The ring member and the mold member are fitted in a plane parallel to the optical axis of the molding surface of the mold in addition to the line contact in the ring shape.
[0021]
According to this, even in the case of using a die having a shape where the alignment effect between the ring member and the die member is small just by making linear contact with the ring shape, such as an aspherical surface or a loosely curved die, the same as described above. The effect is obtained.
[0022]
In order to achieve the above object, the invention according to the present application is
It is characterized in that the clearance between the upper and lower molds and the release part provided on the outer peripheral part of the cavity made of the ring member is 0.8 mm or more.
[0023]
According to this, even in the case of a mold configuration in which the molding pressure is easily applied to the boundary portion between the ring member and the mold member, the molding pressure applied to the boundary portion can be reduced.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Description of Examples
1 to 4 show a molding die for an optical element according to an embodiment of the present invention, and shows a configuration for molding a concave lens. After the pressing operation by the upper and lower mold members is finished, a glass lens is molded. Indicates a substantially completed state. FIG. 1 is a detailed view of the vicinity of the molded product, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the entire molding die. Further, FIG. 3 and FIG. 4 are detailed views in the vicinity of a molded product showing another embodiment, respectively.
[0025]
(First embodiment)
In FIG. 1 and FIG. 2, the body die 14 constituting the outer shell portion of the molding die 12 is placed on the optical element molding apparatus body 10 via the support substrate 20. The body mold 14 is formed in a prismatic shape having a substantially square shape when viewed from above, and through holes 14a and 14b are formed on the central axis thereof so as to penetrate the body mold 14 vertically. Of these through holes, an upper mold member 16 formed in a columnar shape is inserted into the upper through hole 14a so as to be slidable in the vertical direction. A disc-shaped flange portion 16a is formed at the upper end portion of the upper mold member 16, and the lower surface of the flange portion 16a contacts the upper surface 14c of the body mold 14 from above, so that the upper mold member 16 Further downward movement is prevented, thereby defining a downward press stroke of the upper die member 16. Further, a molding surface 16b is formed on the lower surface of the upper mold member 16 to press the glass material 40 and transfer a desired shape to the surface to form an optical functional surface.
[0026]
  Furthermore, a cylindrical surface 16c parallel to the optical axis of the molding surface 16b is formed on the lower outer periphery of the upper mold member 16, and a screw portion 16d with the optical axis of the molding surface 16b as an axis is provided above the cylindrical surface 16c. Is formed. On the other hand, the ring member 2 is formed on the outer periphery of the molding surface 16 b of the upper mold member 16.
  On the inner periphery of the ring member 2, a cylindrical surface 2c and a screw portion 2d corresponding to the cylindrical surface 16c and the screw portion 16d of the upper mold member 16 are formed, respectively, in a plane direction perpendicular to the optical axis of the molding surface 16b. On the other hand, it is positioned and fixed by a screw part.
  A mating surface 2b with the molding surface 16b of the upper mold member 16 is formed on the inner periphery of the lower part of the ring member 2, and an edge portion 2b that is substantially in line contact with the molding surface 16b is formed on the innermost circumferential side. ing.
  As a result, the molding surface 16b of the upper mold member 16 and the edge portion 2b of the ring member 2 come into line contact with each other without a gap in a ring shape, and are fixed to each other by the screw portions 16d and 2d, thereby forming the molding surface 16b. It is positioned in a state of being pressed against the optical axis.
  FIG. 3 is a view for explaining a method of determining the angles α and β formed by the ring member 2, the upper mold member 16, and the outer periphery of the molded part.
  A line connecting the center of curvature o of the molding surface of the upper mold member 16 and the edge portion 2b of the ring member 2 is R, and an angle formed by the straight line R and the mating surface 2a of the ring member 2 is β. The angle formed by the molding surface 2e of the ring member 2 is α.
  Here, since the pressure applied to the ring member during pressing acts on the edge portion 2b, it is necessary to ensure the strength of this portion.
  Therefore, if the angle α minus β is set to a large value, first, considering the angle β, the smaller the angle, the better the strength, but when the angle is smaller than 90 degrees, The surface 16b and the mating surface 2a come into contact at a portion other than the edge portion 2b, and a gap is formed between the molding surface 16b and the mating surface 2a, and glass enters during molding to generate burrs and cracks.
  Therefore, the angle α is preferably 90 degrees, but may be set larger than 90 degrees in consideration of processing tolerances and the case where the molding surface 16b is an aspherical surface.
  Next, considering the angle α, the edge portion 2b receives pressure in the linear direction from the molding surface 16b, and considering the strength of the edge portion, the angle α is preferably 180 degrees or more, but if there is a margin in strength, Depending on the shape of the molded product, it may be 180 degrees or less.
  Further, in FIG. 3, the molding surface 2e has a linear shape, but the shape of the other portion is set so that α is 180 ° or less so that the angle β is 180 ° or more only in the vicinity of the edge 2b of the molding surface 2e. It may be changed to correspond to the shape of the molded product.
[0027]
Above the upper mold member 16, a piston rod 22 of an upper air cylinder for generating a press pressure to be applied to the glass material 40 is disposed in a state of being supported by a support member (not shown). The lower end portion of the piston rod 22 is connected to the upper end surface of the upper mold member 16. Therefore, the press pressure P <b> 1 is applied to the glass material 40 by operating the upper air cylinder and pushing the piston rod 22 downward.
[0028]
The upper mold member 16 is provided with a sensor 27 for measuring the temperature in the vicinity of the molding surface 16b.₂N from gas supply₂A cooling pipe 30 for cooling the upper mold member 16 through the ejection pipe 34 is installed.
[0029]
On the other hand, a lower mold member 18 formed in a cylindrical shape like the upper mold member 16 is inserted into the lower through hole 14b on the lower side of the body mold 14 so as to be slidable in the vertical direction in a fitted state. ing. A disc-shaped flange portion 18a is formed at the lower portion of the lower mold member 18, and the lower surface 18c of the flange portion 18a is in contact with the upper surface of the support substrate 20 on which the body mold 14 is placed. . The support substrate 20 is configured to receive a downward pressing pressure P <b> 1 applied to the lower mold member 18 from the upper mold member 16 through the glass material 40. Formed on the upper end surface of the lower mold member 18 is a molding surface 18b for transferring a desired shape to the lower surface of the glass material 40 to form an optical functional surface.
[0030]
Accordingly, the glass material 40 has an optical functional surface 40a formed by transferring the surface shape of the molding surface 16b of the upper mold member 16 on the upper surface, and the surface shape of the molding surface 18b of the lower mold member 18 on the lower surface. As a result, an optical functional surface 40b to which is transferred is formed.
[0031]
Further, as described above, the thickness of the molded product is defined by the lower surface of the flange of the upper mold member 16 being in contact with the upper surface of the body mold 14 so that the thickness of the molded product does not change every time it is processed. Has been made.
[0032]
A cavity is formed by the upper mold member 16, the ring member 2, and the lower mold member 18, and a release portion is provided on the outer periphery of the cavity so that the cavity does not become a sealed space at the end of pressing. That is, in the case of FIG. 1, the gap A is formed between the ring member 2 and the lower mold member 18.
[0033]
Further, a piston rod 24 of a lower air cylinder is installed on the lower surface of the molding apparatus main body 10, and this piston rod 24 is formed in the through hole 10 a formed in the molding apparatus main body 10 and the support substrate 20. The lower mold member 18 is connected to the lower surface 18c through the through holes 20a in sequence. The piston rod 24 of this lower air cylinder has the lower mold member 18 moved upward in order to prevent the shape of the concave lens (40) from collapsing in the cooling process after the molding operation of the concave lens (glass material 40) is completed. The pressure P2 is applied to the concave lens (40) by pushing it up.
[0034]
The lower mold member 18 is provided with a sensor 28 for measuring the temperature in the vicinity of the molding surface 18b.₂N from gas supply₂A cooling pipe 32 for cooling the lower mold member 18 through the ejection pipe 36 is provided.
[0035]
On the other hand, an opening hole 14d is formed on the side surface of the body mold 14, and the glass material 40 is supplied into the molding die 12 through the opening hole 14d, and a concave lens (40 that has been molded is completed). ) Is taken out of the mold 12.
[0036]
In the body mold 14, the body mold 14, the upper mold member 16, and the lower mold member 18 are heated, and the glass material 40 is placed through the body mold 14, the upper mold member 16, and the lower mold member 18. A heater 26 for heating is disposed.
[0037]
The heater 26 has an upper mold part and a lower mold part connected to independent temperature controllers (not shown), and detects and controls the temperature by sensors 27 and 28.
[0038]
Next, a procedure for molding a concave lens using the molding die 12 configured as described above will be described.
[0039]
First, the piston rod 22 of the upper air cylinder is pulled in, and the upper mold member 16 is slid upward with respect to the body mold 14 to escape from the lower mold member 18. In this state, the glass material 40 heated to a predetermined high temperature is supplied onto the molding surface 18b of the lower mold member 18 by an automatic hand or the like through the opening hole 14d of the body mold 14. The body mold 14, the upper mold member 16, and the lower mold member 18 are heated to a temperature corresponding to predetermined molding conditions.
[0040]
After the glass material 40 is supplied onto the molding surface 18 b of the lower mold member 18, the piston rod 22 of the upper air cylinder is pushed out to bring the molding surface 16 b of the upper mold member 16 into contact with the upper surface of the glass material 40. Then, a press pressure P1 is applied to the glass material 40. When this press pressure P1 is applied and the upper mold member 16 gradually moves downward, the glass material 40 is gradually crushed in the horizontal direction, and finally, as shown in FIGS. It becomes a state. In this state, optical functional surfaces 40a and 40b to which the shapes of the molding surface 16b of the upper mold member 16 and the molding surface 18b of the lower mold member 18 are transferred are formed above and below the glass material 40. The glass material 40 has a desired thickness.
[0041]
Thereafter, the molded concave lens (glass material 40) is cooled. At this time, the upper mold member 16 and the lower mold member 18 are supplied to the cooling pipes 30 and 32 through the N2 jet pipes 34 and 36, respectively.₂Cooling is facilitated by the gas. Further, in this cooling process, the piston rod 24 of the lower air cylinder is operated so that the surface shape of the molded concave lens (40) does not collapse, and the lower mold member 18 is pushed up, and the pressure P2 is applied to the concave lens (40). Is applied. When the temperature drops to a predetermined temperature, the piston rod 24 of the lower air cylinder is retracted, and the pressure P2 is released. Thereafter, the piston rod 22 of the upper air cylinder is retracted again to move the upper mold member 16 upward, and this concave lens is taken out through the opening hole 14d of the trunk mold 14 by an auto hand or the like.
[0042]
The concave lens (40) is molded by a series of operations as described above.
[0043]
Here, a more detailed example will be described. The material 40 is made of lanthanum glass (refractive index: 1.73, Abbe number: 49.4, transition point: 571 ° C.), upper surface side concave aspherical surface (approximate R12 mm), effective diameter φ17 mm, lower surface side convex R170 mm, effective diameter φ22 mm A concave meniscus lens having a center thickness of 1.6 mm and an outer peripheral thickness of 5.6 mm is formed. Further, the mold at this time has a structure as shown in FIG. 1, and the diameter of the edge portion 2b of the ring member 2 is 18 mm, and the cylindrical portion 2c of the ring member 2 and the cylindrical portion 2c of the upper mold member 16 have a length of 10 mm. In the range, it was fitted with a gap of 5 μm or less, and molding was performed as follows using a cemented carbide mold in which the dimension of the gap A between the ring member 2 and the lower mold member 18 was 1.3 mm.
The angles β and α of the ring member 2 were set to 100 and 185 degrees, respectively.
[0044]
1 and 2, first, when the temperature of the upper mold member 16 and the lower mold member 18 is 550 ° C., the glass material 40 is introduced. In this state, the temperature of the upper mold member 16 and the lower mold member 18 is 640. After waiting until the temperature of the material 40 reaches a predetermined temperature with a heating source (not shown), press molding is performed at a press pressure of 4200 N, and finally a force of 4200 N is reached until a point transfer temperature is reached. Then, the product was cooled, and then the molded product was taken out. As a result of molding in this way, the molded product (40) was filled with glass up to the very vicinity of the edge 2b of the ring member 2, but no burr was generated. At this time, the optical function surface 40a on the upper surface side of the molded product (40) has a diameter of the molding surface 16b of the upper mold member 16 up to φ17.8 mm, and the optical function surface 40b on the lower surface side is molded of the lower mold member 18. The surface 18b was transferred up to φ23.9 mm in diameter, and both the upper and lower surfaces were secured to the effective diameter of the lens, and a good molded product was obtained.
[0045]
Furthermore, also when positioning the part which contacted the ring member 2 of the molded product (40), the optical eccentricity was able to be accommodated within 60 seconds, and the favorable molded product was obtained.
[0046]
Incidentally, in the above molding, when the gap A between the ring member 2 and the lower mold member 18 is 0.6 mm, the edge 2b of the ring 2 is filled with sachets and glass, and no burrs are generated. Since it became an edge, chipping occurred slightly. In this case, although it can be used as a product, since glass fragments remain in the mold, cleaning is necessary, which hinders continuous molding.
[0047]
Here, in this embodiment, screws are used as a method for fixing the ring member 2 and the upper mold member 16 as shown in FIG. 1, but as shown in FIG. You may fix with the mold member 50 and the volt | bolt 60 grade | etc.,. In this case, a space in the radial direction is required rather than using a screw, but on the other hand, since the length of the cylindrical portion 4d of the ring member 4 can be easily increased, it is suitable when the eccentric accuracy of the lens is severe. In any case, the designer can arbitrarily devise the attachment of the ring member and the mold member.
[0048]
Moreover, although the boundary part of the ring member 2 is in contact with the molding surface 16b of the mold member 16 in an edge shape, it may be substantially in line contact with other shapes. The part may have an R (curved surface) shape, or the ring member 2 may be brought into contact with the molding surface 16b of the mold member 16 as a flat part.
[0049]
(Second embodiment)
FIG. 5 is a detailed view of the vicinity of the molded product showing the second embodiment, but is the same as the first embodiment except that a ring member is also provided on the outer periphery of the lower mold to form two bodies. Since there are, overlapping parts are omitted.
[0050]
Here again, a detailed example will be described. The material 40 is made of heavy crown glass (refractive index 1.58, Abbe number 59.4, transition point 550 ° C.), both surfaces are concave R30 mm, and effective diameter φ14 mm. A concave lens having a center thickness of 1.3 mm and an outer peripheral thickness of 3.2 mm is molded. Further, the mold at this time has a structure as shown in FIG. 4, the diameters of the edge portions 6 b and 8 b of the ring members 6 and 8 are both φ14.8 mm, and the cylindrical portion 6 c of the ring member 6 and the cylindrical portion of the upper mold member 52. 52c, and the cylindrical portion 8c of the ring member 8 and the cylindrical portion 54c of the lower mold member 54 are fitted within a range of 7 mm in length and a gap of 6 μm or less, respectively, and the gap C between the ring member 6 and the ring member 8 Molding was performed as follows using a cemented carbide mold having a dimension of 0.8 mm.
The angles β and α were set to 91 and 170 degrees, respectively.
[0051]
In FIG. 4, first, when the temperature of the upper mold member 52 and the lower mold member 54 is 500 ° C., the glass material 44 is charged. In this state, the temperature of the upper mold member 52 and the lower mold member 54 becomes 620 ° C. In addition, after waiting for the material 44 to reach a predetermined temperature with a heating source (not shown), press molding is performed at a press pressure of 3100N, and finally a force of 2200N is applied until reaching a point transfer temperature. After cooling, the molded product was taken out. As a result of molding in this way, the molded product (44) was filled with glass to the very vicinity of the edge portions 6b and 8b of the ring members 6 and 8, but no burr was generated. At this time, the optical functional surface 44a on the upper surface side of the molded product (44) has a diameter of the molding surface 52b of the upper mold member 52 up to φ14.5 mm, and the optical functional surface 44b on the lower surface side is molded of the lower mold member 54. The surface 54b was also transferred up to φ14.5 mm in diameter, and in this case as well, both the upper and lower surfaces ensured the effective diameter of the lens or more, and a good molded product was obtained.
[0052]
Furthermore, also when each part which contacts the ring members 6 and 8 of a molded article (44) was positioned, optical decentration was able to be accommodated within 50 seconds, and the favorable molded article was obtained.
[0053]
Incidentally, in the above molding, when the gap C between the ring member 6 and the ring member 8 is 0.5 mm, the edge portions 6b and 8b of the ring members 6 and 8 are filled with sash and glass, and no burrs are generated. However, since the glass became an edge, chipping occurred slightly, but this case also hindered continuous molding.
[0054]
In this embodiment, the concave lens shape is described. However, the shape is not particularly limited. For example, even in the case of a convex lens shape, a positioning portion that requires relatively high accuracy is formed by a ring of a mold. It can be applied as long as it is difficult to produce burrs when a ring is used to form a mold from a plurality of members and the shape of the glass is required up to the vicinity of the mating portion.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of the present application, the boundary portion of the ring member at the molding surface with the mold member is in line contact with the mold member in a ring shape and is in close contact with the mold member. Because it is fixed in a state where it is pressed in the direction, it can be assembled without any gap at the boundary between the ring member and the mold member, and even when some molding pressure is applied, it is still attached to the boundary. Since no gap is generated, a molded product free from burrs and chips during molding can be obtained. Therefore, even when it is more advantageous to manufacture the mold from multiple members, such as when forming a lens with a thick peripheral edge such as a concave lens, the material strength is taken into account without worrying about the occurrence of burrs and chips. The parting line can be selected freely. As a result, it becomes possible to design a mold composed of a plurality of members corresponding to lenses of various shapes, and the lens molded by the mold requires only a minimum amount of material, and the peripheral portion has a sink mark. The effect is great, such as a highly accurate lens that does not cause the above.
[0056]
Further, according to this mold structure, the position of the ring member with respect to the molding surface of the mold member can be determined with high accuracy and assembled. Therefore, the lens molded with this mold has a rear portion formed by the ring member. Even if it is used as a positioning part in the process, it has sufficient accuracy to guarantee it, and the part that is made can be used as a positioning part in the subsequent process. Also in the lens, the process can be shortened.
[0057]
According to the invention of the present application, in addition to the ring member and the mold member being in line contact with each other in a ring shape, the aspherical surface can be obtained by fitting even a plane parallel to the optical axis of the molding surface of the mold member. In addition, even when using a mold with a small alignment effect between the ring member and the mold member just by making a line contact in a ring shape, such as a mold with a loose curvature, the adhesion to the ring member is increased and high accuracy is achieved. Positioning becomes possible. Thereby, regardless of the shape of the molding surface, the gap between the burrs and the like is not generated, and the positioning of the ring member and the mold member with high reliability is achieved.
[0058]
Further, according to the invention according to the present application, the material at the time of press molding is configured such that the clearance between the upper and lower molds and the release portion provided on the outer peripheral portion of the cavity made of the ring member is 0.8 mm or more. In order to release the pressure to the release part, so that an excessively high pressure is not applied to the boundary part between the ring member and the mold member, even in the case of a mold configuration in which the molding pressure is easily applied to the boundary part. In addition, it is possible to obtain a molded product free from burrs or chips. Therefore, in this case as well, a mold composed of a plurality of members can be designed without being influenced by the shape, and the scope of application of the first, fourth, and seventh inventions is further widened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a molding die for an optical element according to a first embodiment of the present invention, and is a detailed view near a molded product after a press operation.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a molding die for an optical element according to a first embodiment of the present invention, and is a diagram showing a configuration of the entire molding die after a press operation.
FIG. 3 is an explanatory diagram for setting each angle of the ring member 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a molding die for an optical element according to a first embodiment (another embodiment) of the present invention, and is a detailed view of the vicinity of a molded product after a press operation is completed. .
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of a molding die for an optical element according to a second embodiment of the present invention, and is a detailed view of the vicinity of a molded product after a press operation.
[Explanation of symbols]
2, 4, 6, 8 Ring member
2a, 4a, 6a, 8a
2b, 4b, 6b, 8b Edge part
2c, 4c, 6c, 8c Cylindrical surface
2d, 4d, 6d, 8d Screw part
10 Molding device body
12 Mold
14 Body type
14d opening hole
16, 50, 52 Upper mold member
16b, 18b, 50b, 52b, 54b Molded surface
16c, 50c, 52c, 54c Cylindrical surface
16d, 52d, 54d Screw part
18, 54 Lower mold member
22, 24 Piston rod
26 Heater
27,28 sensor
30, 32, 62, 64 Cooling pipe
34, 36 N₂Spout pipe

Claims

A cavity is formed with a pair of molds and a ring member that forms the outer periphery of at least one of the molds, the heated material is pressed into a deformable state, and after cooling, the molded product is taken out of the mold and the mold In a molding apparatus for molding an optical element having a surface corresponding to a molding surface, an edge portion that makes line contact with the die in a ring shape with an edge portion that forms a boundary portion with the one die of the ring member as an edge shape The one mold and the ring member are fixed with screws, and the surface constituting the edge portion is fixed in a state where the outer peripheral portion of the optical element is in pressure contact with the die. A molding apparatus for molding an optical element.