JP3957776B2 - 光学素子の成形型 - Google Patents
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Description
【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
Claims (2)
- 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。
- 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。
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JPH09124324A JPH09124324A (ja) | 1997-05-13 |
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1995
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