JP3850109B2

JP3850109B2 - Optical element molding method

Info

Publication number: JP3850109B2
Application number: JP20365897A
Authority: JP
Inventors: 広喜岩沢
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: JPH1149524A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形用材料を成形型によって成形する光学素子の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、成形用材料を成形型によって成形する方法として、特公平７−１０６９１６号公報に開示されたものがある。この技術は、まず、水平方向および上下方向に移動可能なガイド軸の先端部に下方に向けて支持された真空チャックでレンズ成形用材料を吸着保持する。次に、真空チャックで吸着保持されたレンズ成形用材料を、成形面が上下方向に対向して設置されている上型と下型との間に移動させる。
【０００３】
そして、ガイド軸の先端部に支持された真空チャックを下型の成形面に対向する位置で停止させ、次いで、ガイド軸を下降させることにより、真空チャックで吸着保持されたレンズ成形用材料を下型の成形面上に載置供給する。
【０００４】
その後、上型、下型およびレンズ成形用材料を加熱して適切な温度に到達させた後に、下型を上昇させることにより、レンズ成形用材料を成形するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、例えばボール状の成形用材料を一対の上下型間に載置する場合、下型の成形面の形状が凹状であれば、成形用材料が下型に対して多小ずれていても成形用材料を下型の中心に載置することが可能である。
【０００６】
しかしながら、下型の成形面の形状が凸状あるいは平面であると、成形用材料を高精度に下型の中心に載置することが困難になってしまう。その結果、成形用材料を下型の中心軸に位置決めされていない状態で成形すると、斜め打ちや片打ち等になってしまい、品質の良い光学素子が得られないといった問題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、例えばボール状の成形用材料を成形型間に配置する際に、成形型の成形面が凸状あるいは平面であっても、成形用材料を成形型の中心に配置することを可能とし、斜め打ちや片打ち等の不良を発生させない光学素子の成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明に係る光学素子の成形方法は、スリーブ内でボール状の成形用材料を上型と成形面が凸状あるいは平面である下型によって成形する光学素子の成形方法において、スリーブの側壁に設けた孔を通って、前記成形用材料を保持した搬送手段をスリーブ内に移動させる工程と、前記スリーブ内で前記成形用材料を上下型の中心に位置決めする工程と、前記位置決めされた成形用材料を前記上下型で挟持する工程と、前記上下型で挟持された成形用材料から前記搬送手段を後退させる工程と、を有する。
【００１３】
すなわち、第１の発明に係る光学素子の成形方法は、スリーブの側壁に設けた孔を通って、ボール状の成形用材料を保持した搬送手段をスリーブ内に移動させ、スリーブ内で前記成形用材料を上下型の中心に位置決めする。そして、位置決めされた成形用材料を上下型で挟持した後、この成形用材料から搬送手段を後退させる。その後、成形用材料を上下型で押圧成形する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（発明の第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態における光学素子の成形装置を一部破断した正面図および平面図を図１に示す。そして、光学素子の成形装置の動作を図２乃至図５に示す。
【００１５】
図１において、光学素子の成形装置の基台となる板状の下ベース１上には複数のベース支柱１ａが立設されており、この支柱１ａ上に板状の中間ベース２が固定されている。また、中間ベース２上には複数のスライドシャフト２ａが立設されており、このシャフト２ａ上に板状のヒータベース３が固定されている。さらに、ヒータベース３上には複数の支柱３ａが立設されており、この支柱３ａ上に板状の上ベース４が固定されている。
【００１６】
ここで、ヒータベース３から下側を材料供給部とし、ヒータベース３から上側を加熱成形部とする。この材料供給部と加熱成形部との間を、光学素子の成形用部材５が移動可能な構成となっている。
【００１７】
図１において、材料供給部に位置している光学素子の成形用部材５は、成形面部６ａ、嵌合部６ｂおよびフランジ部６ｃを有する円柱状の上型６と成形面部７ａおよび嵌合部７ｂを有する円柱状の下型７とからなる一対の成形型と、この上型６と下型７の嵌合部６ｂ，７ｂを内周面に嵌合させて上型６と下型７との中心軸を合わせる円筒状のスリーブ８とから構成されている。
【００１８】
上記上型６または下型７の成形面部６ａ，７ａの外径は、スリーブ８の内周面と嵌合する嵌合部６ｂ，７ｂの外径よりも小さくなっている。また、上型６または下型７の嵌合部６ｂ，７ｂの外径と円筒状のスリーブ８の内径との間には、常温時および加熱時に互いに摺動可能なように数μｍの最小限のクリアランスが設けられている。上型６、下型７およびスリーブ８には、ＳｉＣ（シリコンカーバイト）材を用いた。
【００１９】
そして、スリーブ８の側壁には、後述するレンズ成形用材料（材質は、ガラスあるいはプラスチック等）９を吸着した吸引ノズル１０（吸引部）とレンズ成形用材料９を位置決めするための位置決め手段としての位置決めアーム１１とがそれぞれ挿入可能な２つの孔８ａ，８ａが対向して設けられている。さらに、スリーブ８の側壁には、孔８ａ，８ａから円周方向に９０°ずれた位置に孔８ｂ，８ｂが対向して設けられている。
【００２０】
この４つの孔８ａ，８ｂは、後述するヒータ１２からの輻射熱が、上型６および下型７の成形面近傍と下型７の成形面上に載置されているレンズ成形用材料９に直接照射されるような役目を果たしている。また、孔８ａ，８ｂをスリーブ８の円周方向に等間隔に複数設けることにより、レンズ成形用材料９の加熱をより均等にすることが可能となる。
【００２１】
上記成形用部材５は、その下端側の外周面が皿状の台座１３に嵌合して位置決めされている。この台座１３は、板状のスライドベース１４上の中央部に取り付けられており、スライドベース１４の外周側の下面に取り付けられているスライドブシュ１４ａが上記複数のスライドシャフト２ａに沿って移動することにより、上下動可能になっている。
【００２２】
スライドベース１４の中央部の下面には、下ベース１上に固定されているベースシリンダ１５のロッドの先端が中間ベース３の孔を介して当接しており、このロッドを上下動させることによりスライドベース１４は移動する。
【００２３】
また、スライドベース１４の上面には台座１３を取り囲むようにリング状のＯリング１４ｂが取り付けられており、スライドベース１４の上面が後述する下部冷却プレート１６の下面に当接したときに、気密な構造になるようになっている。
【００２４】
ヒータベース３の中央部には、成形用部材５の外径よりも径の大きい孔が設けられている。また、ヒータベース３の下面には、上記孔と同じ径の孔を有するリング状の下部冷却プレート１６が取り付けられている。この下部冷却プレート１６内には、図示しない冷却水循環装置により冷却水が循環している。
【００２５】
一方、加熱成形部には、上型６と下型７の中心軸を囲むように、加熱炉１７が配置されている。この加熱炉１７は、円筒状の断熱材１８と、断熱材１８の内周面側に埋設された加熱手段としての巻回したヒータ１２と、断熱材１８の内周面に一体的に設けられ、ヒータ１２からの輻射熱を透過する円筒状の保護管１９とから構成されている。
【００２６】
加熱炉１７の上面には、ほぼ中央に後述するプレス軸２０が通るための孔を有する上部冷却プレート２１が取り付けられている。この上部冷却プレート２１内にも、図示しない冷却水循環装置により冷却水が循環している。なお、上部冷却プレート２１とプレス軸２０とは、その間にＯリング２１ａを介在させることにより気密な構造になっている。
【００２７】
また、上部冷却プレート２１にはガス導入管２２と図示しないガス排出管とが取り付けられており、加熱炉１７内に不活性ガスを導入あるいは外部にガスを排出できるようになっている。
【００２８】
加熱炉１７下部には、水平方向に移動可能な一対のストッパーピン２３が対向して挿通されている。このストッパーピン２３の先端にはひずみゲージ２３ａが溶接されており、このひずみゲージ２３ａで上型６のフランジ部６ｃを支持することにより、上型６の位置を規制している。
【００２９】
上ベース４のほぼ中央には、上部冷却プレート２１と同様の径の孔が設けられており、これらの孔にプレス軸２０が挿通されている。このプレス軸２０は、上ベース４上に取り付けられているスライドブシュ４ａ内に挿通されているとともにプレス軸２０のフランジ部がスライドブシュ４ａの端面に当て付いており、上下方向に摺動自在になっている。
【００３０】
また、上ベース４上には複数の支柱４ｂが立設されており、この支柱４ｂ上にシリンダベース２４が固定されている。このシリンダベース２４上にはシリンダ２５が固定されており、シリンダ２５のシリンダシャフト２５ａ（図５参照）の先端にスペーサ２６を介してロードセル２７が取り付けられている。
【００３１】
一方、材料供給部には、成形用材料供給装置と位置決め装置とが上下型６，７の中心軸を挟んで対向して配置されている。
成形用材料供給装置は、ボール状のレンズ成形用材料９を吸着可能であり、成形用材料９よりも外径の小さい円筒状の吸引ノズル１０を設置した搬送手段としての供給アーム２８を具備している。
【００３２】
この供給アーム２８は、スライドユニット２９に対して上下方向に移動自在なスライドガイド３０に取り付けられている。また、スライドユニット２９は、圧縮バネ３１を介してブラケット３２に取り付けられており、図１に示すＸ方向すなわち成形用部材５に向かって前進する方向に常に力が加わるようになっている。
【００３３】
ブラケット３２は、スライドガイド３４に取り付けられており、中間ベース２上に設置されたシリンダ３３を駆動することによりレール３５上を水平方向に進退可能となっている。
【００３４】
一方、位置決め装置は、供給アーム２８に対向した位置に位置決めアーム１１を具備している。位置決めアーム１１は、スリーブ８の外周面に当接させて位置決めアーム１１を位置決めするストッパー部１１ａと、レンズ成形用材料９を位置決めする位置決め部としてのＶブロック部１１ｂと、を有している。
【００３５】
この位置決めアーム１１の基端部は、ブラケット３６に取り付けられている。ブラケット３６は、スライドガイド３７に取り付けられており、中間ベース２上に設置されたシリンダ３８を駆動することによりレール３９上を水平方向に進退可能となっている。
【００３６】
次に、上記光学素子の成形装置の動作を図２乃至図５に基いて説明する。
図２において、円筒状のスリーブ８を下型７の成形面側から嵌合させるとともに、上型６をその成形面と下型７の成形面とが対向するように、下型７とは逆方向からスリーブ８に嵌合することにより、上型６と下型７との軸心を合わせて成形用部材５を構成する。
【００３７】
次に、上記成形用部材５を所定の位置まで下降したスライドベース１４上の台座１３に嵌合させる。その後、ストッパーピン２３の先端を開放した状態すなわち成形用部材５の外径よりも開いた状態にしてから、ベースシリンダ１５によってスライドベース１４を上昇させる。
【００３８】
このスライドベース１４の上昇によって、成形用部材５の上型６のフランジ部６ｃがストッパーピン２３の先端よりも高い位置に上昇した時点で、ストッパーピン２３を閉じる。
【００３９】
ストッパーピン２３を閉じた状態で、スライドベース１４を下降させると、成形用部材５の上型６のフランジ部６ｃのみがストッパーピン２３の先端に支持される。このとき、ストッパーピン２３の先端に取り付けられたひずみゲージ２３ａにより、上型６からストッパーピン２３にかかる荷重をモニタしておく。
【００４０】
さらに、スライドベース１４を下降させることにより、上型６の成形面と下型７の成形面との間にレンズ成形用材料９を挿入するためのスペースができる。この時点で、スリーブ８の側壁の孔の高さと供給アーム２８あるいは位置決めアーム１１の高さとが一致した状態となる（図２参照）。
【００４１】
次に、シリンダ３８を駆動することにより位置決めアーム１１を前進させる。そして、位置決めアーム１１のストッパー部１１ａがスリーブ８の外周面に当接した時点で、シリンダ３８の駆動を停止する。これにより、位置決めアーム１１のＶブロック部１１ｂが上型６と下型７との間の所定の位置に位置決めされる。
【００４２】
ここで、上記所定の位置とは、Ｖブロック部１１ｂにレンズ成形用材料９が当接したときに、レンズ成形用材料９の中心と下型７の中心軸とが一致する位置のことである。
【００４３】
その後、シリンダ３３を駆動することによりボール状のレンズ成形用材料９を吸引した吸引ノズル１０を前進させる。そして、レンズ成形用材料９が上記位置決めされたＶブロック部１１ｂに当接した時点で、シリンダ３３の駆動を停止する。これにより、レンズ成形用材料９の中心が上型６および下型７の中心軸と一致した状態になる（図３参照）。
【００４４】
次に、シリンダ３８を駆動することにより位置決めアーム１１を後退させる。その後、ベースシリンダ１５を駆動することによりスライドベース１４を上昇させ、下型７、スリーブ８およびレンズ成形用材料９を上昇させる。このとき、下型７上のレンズ成形用材料９は、吸引ノズル１０に吸引されながら、吸引ノズル１０とともに上昇する。
【００４５】
ある程度下型７とスリーブ８を上昇させると、下型７上のレンズ成形用材料９は、上型６の成形面に当接する。さらに、下型７、スリーブ８およびレンズ成形用材料９を上昇させると、レンズ成形用材料９を上型６と下型７とで挟持した状態になり、上型６の自重がレンズ成形用材料９に加わる。
【００４６】
このとき、上型６のフランジ部６ｃがストッパーピン２３の先端から離れるので、ストッパーピン２３の先端に荷重が加わらなくなる。これを、ひずみゲージ２３ａで検知し、吸引ノズル１０の吸引を解除してから、吸引ノズル１０を後退させる。
【００４７】
さらに、成形用部材５を上昇させると、上型６のフランジ部６ｃの上端面がプレス軸２０に当接し、このプレス軸２０は押し上げられる。そして、スライドベース１４の上面が下部冷却プレート１６の下面に当接し、加熱炉１７内は密閉状態となる（図４参照）。
【００４８】
その後、加熱炉１７内にガス導入管２２から不活性ガスを導入しながら、ヒータ１２を加熱し、成形用部材５内のレンズ成形用材料９をガラス転移点付近の温度まで加熱する。
【００４９】
そして、シリンダ２５を駆動させることによりプレス軸２０を下降させ、ロードセル２７でプレス力を測定しながら、レンズ成形用材料９を上型６と下型７とで所望の形状にプレス成形する（図５参照）。
【００５０】
本実施の形態によれば、ボール状のレンズ成形用材料を成形型間に配置する際に、成形型の成形面が凸状あるいは平面であっても、成形用材料を成形型の中心に配置することを可能とし、斜め打ちや片打ち等の不良を発生させない効果を奏する。
【００５１】
なお、本実施の形態では、位置決めアームを水平方向にのみ移動可能としたが、供給アームと同様に水平方向に加え上下方向に移動可能としても良い。これによって、下型上のレンズ成形用材料が供給アームの吸引ノズルに吸引されながら上昇するときに、このレンズ成形用材料に当接した状態で位置決めアームも上昇するため、レンズ成形用材料は上下型で挟持されるまで位置ずれしにくくなる。
【００５２】
（発明の第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における光学素子の成形装置を一部破断した正面図および平面図を図６に示す。そして、光学素子の成形装置の動作を図７乃至図１０に示す。
【００５３】
本実施の形態では、第１の実施の形態で用いた位置決め装置を除去し、供給アーム２８の駆動手段を位置決め手段も兼ねているサーボモータ４０に変更した。成形用材料供給装置は、ボール状のレンズ成形用材料９を吸着可能であり、成形用材料９よりも外径の小さい円筒状の吸引ノズル１０を設置した搬送手段としての供給アーム２８を具備している。この供給アーム２８は、ブラケット３２に対して上下方向に移動自在なスライドガイド３０に取り付けられている。
【００５４】
また、ブラケット３２は、ボールブシュを有するスライドガイド３４に取り付けられている。そして、スライドガイド３４は、ボールブシュを介してボールネジ４１に螺合されており、中間ベース２上に設置されたサーボモータ４０を駆動することにより図示しないレール上を水平方向に進退して位置決め可能となっている。
【００５５】
その他は、第１の実施の形態と同一構成であるので、説明を省略する。
次に、上記光学素子の成形装置の動作を図７乃至図１０に基いて説明する。
図７において、円筒状のスリーブ８を下型７の成形面側から嵌合させるとともに、上型６をその成形面と下型７の成形面とが対向するように、下型７とは逆方向からスリーブ８に嵌合することにより、上型６と下型７との軸心を合わせて成形用部材５を構成する。
【００５６】
次に、上記成形用部材５を所定の位置まで下降したスライドベース１４上の台座１３に嵌合させる。その後、ストッパーピン２３の先端を開放した状態にしてから、ベースシリンダ１５によってスライドベース１４を上昇させる。
【００５７】
このスライドベース１４の上昇によって、成形用部材５の上型６のフランジ部６ｃがストッパーピン２３の先端よりも高い位置に上昇した時点で、ストッパーピン２３を閉じる。
【００５８】
ストッパーピン２３を閉じた状態で、スライドベース１４を下降させると、成形用部材５の上型６のフランジ部６ｃのみがストッパーピン２３の先端に支持される。このとき、ストッパーピン２３の先端に取り付けられたひずみゲージ２３ａにより、上型６からストッパーピン２３にかかる荷重をモニタしておく。
【００５９】
さらに、スライドベース１４を下降させることにより、上型６の成形面と下型７の成形面との間にレンズ成形用材料９を挿入するためのスペースができる。この時点で、スリーブ８の側壁の孔８ａ，８ａの高さと供給アーム２８の高さとが一致した状態となる（図７参照）。
【００６０】
その後、サーボモータ４０を駆動することによりボール状のレンズ成形用材料９を吸引した吸引ノズル１０を前進させる。そして、レンズ成形用材料９の中心が上型６および下型７の中心軸と一致した時点で、サーボモータ４０の駆動を停止する（図８参照）。
【００６１】
その後、ベースシリンダ１５を駆動することによりスライドベース１４を上昇させ、下型７、スリーブ８およびレンズ成形用材料９を上昇させる。このとき、下型７上のレンズ成形用材料９は、吸引ノズル１０に吸引されながら、吸引ノズル１０とともに上昇する。
【００６２】
ある程度下型７とスリーブ８を上昇させると、下型７上のレンズ成形用材料９は、上型６の成形面に当接する。さらに、下型７、スリーブ８およびレンズ成形用材料９を上昇させると、レンズ成形用材料９を上型６と下型７とで挟持した状態になり、上型６の自重がレンズ成形用材料９に加わる。
【００６３】
このとき、上型６のフランジ部６ｃがストッパーピン２３の先端から離れるので、ストッパーピン２３の先端に荷重が加わらなくなる。これを、ひずみゲージ２３ａで検知し、吸引ノズル１０の吸引を解除してから、吸引ノズル１０を後退させる。
【００６４】
さらに、成形用部材５を上昇させると、上型６のフランジ部６ｃの上端面がプレス軸２０に当接し、このプレス軸２０は押し上げられる。そして、スライドベース１４の上面が下部冷却プレート１６の下面に当接し、加熱炉１７内は密閉状態となる（図９参照）。
【００６５】
その後、加熱炉１７内にガス導入管２２から不活性ガスを導入しながら、ヒータ１２を加熱し、成形用部材５内のレンズ成形用材料９をガラス転移点付近の温度まで加熱する。
【００６６】
そして、シリンダ２５を駆動させることによりプレス軸２０を下降させ、ロードセル２７でプレス力を測定しながら、レンズ成形用材料９を上型６と下型７とで所望の形状にプレス成形する（図１０参照）。
【００６７】
本実施の形態によれば、ボール状のレンズ成形用材料を成形型間に配置する際に、成形型の成形面が凸状あるいは平面であっても、成形用材料を成形型の中心に配置することを可能とし、斜め打ちや片打ち等の不良を発生させない効果を奏する。
【００６８】
また、第１の実施の形態にくらべて駆動部分を１軸少なくできるため、装置の制御が簡単になるといった効果を奏する。
なお、各実施の形態では、成形用材料をボール状としたが、この形状に限らず、成形面が平面あるいは凸状等の成形型上に載置したときに動いてしまうような安定しない形状であっても良い。
【００６９】
さらに、上記した具体的実施の形態から次のような構成の技術的思想が導き出される。
（付記）
（１）スリーブ内で成形用材料を成形型によって成形する光学素子の成形装置において、
側面に孔が形成されたスリーブと、
前記孔を通って成形用材料を前記スリーブ内の成形型間に搬送する搬送手段と、
前記スリーブ内に搬送された成形用材料を前記成形型の中心に位置決めする位置決め手段と、
を具備することを特徴とする光学素子の成形装置。
（２）前記搬送手段は、先端の径が成形用材料よりも小さく、成形用材料が吸引可能な吸引部を有すること特徴とする付記（１）に記載の光学素子の成形装置。
【００７０】
付記（１）記載の光学素子の成形装置によれば、例えばボール状のレンズ成形用材料を成形型間に配置する際に、成形型の成形面が凸状あるいは平面であっても、成形用材料を成形型の中心に配置することを可能とし、斜め打ちや片打ち等の不良を発生させない効果を奏する。
【００７１】
付記（２）記載の光学素子の成形装置によれば、例えばボール状のレンズ成形用材料を成形型間に配置する際に、成形型の成形面が凸状あるいは平面であっても、成形用材料をより正確に成形型の中心に配置することを可能とし、斜め打ちや片打ち等の不良を発生させない効果を奏する。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１による本発明の光学素子の成形方法によれば、例えばボール状のレンズ成形用材料を成形型間に配置する際に、成形型の成形面が凸状あるいは平面であっても、成形用材料を成形型の中心に配置することを可能とし、斜め打ちや片打ち等の不良を発生させない効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光学素子の成形装置を一部破断した正面図および平面図である。
【図２】第１の実施の形態における光学素子の成形装置の動作を示す正面断面図および平面断面図である。
【図３】第１の実施の形態における光学素子の成形装置の動作を示す正面断面図および平面断面図である。
【図４】第１の実施の形態における光学素子の成形装置の動作を示す正面断面図および平面断面図である。
【図５】第１の実施の形態における光学素子の成形装置の動作を示す正面断面図および平面断面図である。
【図６】第２の実施の形態における光学素子の成形装置を一部破断した正面図および平面図である。
【図７】第２の実施の形態における光学素子の成形装置の動作を示す正面断面図である。
【図８】第２の実施の形態における光学素子の成形装置の動作を示す正面断面図である。
【図９】第２の実施の形態における光学素子の成形装置の動作を示す正面断面図である。
【図１０】第２の実施の形態における光学素子の成形装置の動作を示す正面断面図である。
【符号の説明】
５成形用部材
６上型
７下型
８スリーブ
９レンズ成形用材料
１０吸引ノズル
１１位置決めアーム
１１ａストッパー部
１１ｂＶブロック部
１２ヒータ
２８供給アーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for molding an optical element in which a molding material is molded by a molding die.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of molding a molding material with a molding die, there is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-106916. In this technique, first, a lens molding material is sucked and held by a vacuum chuck supported downward on a tip end portion of a guide shaft movable in a horizontal direction and a vertical direction. Next, the lens molding material adsorbed and held by the vacuum chuck is moved between the upper mold and the lower mold that are disposed with the molding surfaces facing each other in the vertical direction.
[0003]
Then, the vacuum chuck supported on the tip of the guide shaft is stopped at a position facing the molding surface of the lower mold, and then the guide shaft is lowered to lower the lens molding material adsorbed and held by the vacuum chuck. Place and supply on the molding surface of the mold.
[0004]
Thereafter, the upper mold, the lower mold, and the lens molding material are heated to reach an appropriate temperature, and then the lower mold is raised to mold the lens molding material.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, for example, when a ball-shaped molding material is placed between a pair of upper and lower molds, if the shape of the molding surface of the lower mold is concave, the molding material deviates by a small amount from the lower mold. However, the molding material can be placed at the center of the lower mold.
[0006]
However, if the shape of the molding surface of the lower mold is convex or flat, it becomes difficult to place the molding material on the center of the lower mold with high accuracy. As a result, if the molding material is molded in a state where it is not positioned on the center axis of the lower mold, it becomes a diagonal strike or a single strike, which causes a problem that a high-quality optical element cannot be obtained.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems. For example, when a ball-shaped molding material is disposed between molding dies, the molding surface can be formed even if the molding surface is convex or flat. It is an object of the present invention to provide a method for molding an optical element that makes it possible to arrange a material at the center of a mold and that does not cause defects such as diagonal strikes and single shots.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical element molding method according to a first aspect of the present invention is an optical element in which a ball-shaped molding material is molded in a sleeve by an upper mold and a lower mold whose molding surface is convex or flat. In the molding method, the step of moving the conveying means holding the molding material into the sleeve through the hole provided in the side wall of the sleeve, and positioning the molding material at the center of the upper and lower molds in the sleeve And a step of clamping the positioned molding material by the upper and lower molds, and a step of retracting the conveying means from the molding material sandwiched by the upper and lower molds .
[0013]
That is, in the method for molding an optical element according to the first invention, the conveying means holding the ball-shaped molding material is moved into the sleeve through the hole provided in the side wall of the sleeve, and the molding element is formed in the sleeve. Position the material in the center of the top and bottom molds. Then, after the positioned molding material is sandwiched between the upper and lower molds, the conveying means is retracted from the molding material. Thereafter, the molding material is press-molded with the upper and lower molds.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First Embodiment of the Invention)
FIG. 1 shows a front view and a plan view, partly broken, of the optical element molding apparatus according to the first embodiment of the present invention. The operation of the optical element molding apparatus is shown in FIGS.
[0015]
In FIG. 1, a plurality of base support pillars 1a are erected on a plate-like lower base 1 serving as a base of an optical element molding apparatus, and a plate-like intermediate base 2 is fixed on the support pillars 1a. Yes. A plurality of slide shafts 2a are erected on the intermediate base 2, and a plate-like heater base 3 is fixed on the shaft 2a. Further, a plurality of support pillars 3a are erected on the heater base 3, and a plate-like upper base 4 is fixed on the support pillars 3a.
[0016]
Here, the lower side from the heater base 3 is a material supply unit, and the upper side from the heater base 3 is a thermoforming unit. The molding member 5 of the optical element is movable between the material supply unit and the heat molding unit.
[0017]
In FIG. 1, the optical element molding member 5 located in the material supply section includes a cylindrical upper mold 6 having a molding surface portion 6a, a fitting portion 6b, and a flange portion 6c, a molding surface portion 7a, and a fitting portion 7b. A pair of forming dies composed of a cylindrical lower die 7 having the upper die 6 and the lower die 7 by fitting the fitting portions 6b, 7b of the upper die 6 and the lower die 7 to the inner peripheral surface. It is comprised from the cylindrical sleeve 8 which aligns a center axis | shaft.
[0018]
The outer diameters of the molding surface portions 6 a and 7 a of the upper die 6 or the lower die 7 are smaller than the outer diameters of the fitting portions 6 b and 7 b that are fitted to the inner peripheral surface of the sleeve 8. Further, a minimum of several μm is provided between the outer diameter of the fitting portions 6b and 7b of the upper mold 6 or the lower mold 7 and the inner diameter of the cylindrical sleeve 8 so that they can slide with each other at room temperature and when heated. Clearance is provided. For the upper mold 6, the lower mold 7 and the sleeve 8, SiC (silicon carbide) material was used.
[0019]
Further, on the side wall of the sleeve 8, as a positioning means for positioning the lens molding material 9 and a suction nozzle 10 (suction part) that adsorbs a lens molding material (material is glass or plastic) 9 described later. Two holes 8a and 8a into which the positioning arm 11 can be inserted are provided so as to face each other. Furthermore, holes 8b and 8b are provided on the side wall of the sleeve 8 so as to face each other at positions shifted by 90 ° in the circumferential direction from the holes 8a and 8a.
[0020]
The four holes 8a and 8b allow the radiant heat from the heater 12 to be described later directly to the lens molding material 9 placed near the molding surface of the upper mold 6 and the lower mold 7 and on the molding surface of the lower mold 7. It plays the role of being irradiated. Further, by providing a plurality of holes 8 a and 8 b at equal intervals in the circumferential direction of the sleeve 8, the heating of the lens molding material 9 can be made more uniform.
[0021]
The molding member 5 is positioned with its outer peripheral surface on the lower end side fitted into a dish-like pedestal 13. The pedestal 13 is attached to the center portion on the plate-like slide base 14, and the slide bush 14a attached to the lower surface on the outer peripheral side of the slide base 14 moves along the plurality of slide shafts 2a. Therefore, it can move up and down.
[0022]
The tip of the rod of the base cylinder 15 fixed on the lower base 1 is in contact with the lower surface of the center portion of the slide base 14 through the hole of the intermediate base 3, and the slide is made by moving the rod up and down. The base 14 moves.
[0023]
A ring-shaped O-ring 14b is attached to the upper surface of the slide base 14 so as to surround the pedestal 13. When the upper surface of the slide base 14 comes into contact with the lower surface of the lower cooling plate 16, which will be described later, it is airtight. It comes to be a structure.
[0024]
A hole having a diameter larger than the outer diameter of the molding member 5 is provided in the central portion of the heater base 3. A ring-shaped lower cooling plate 16 having a hole having the same diameter as the hole is attached to the lower surface of the heater base 3. In the lower cooling plate 16, cooling water is circulated by a cooling water circulation device (not shown).
[0025]
On the other hand, a heating furnace 17 is arranged in the thermoforming part so as to surround the central axes of the upper mold 6 and the lower mold 7. The heating furnace 17 is integrally provided on a cylindrical heat insulating material 18, a wound heater 12 as a heating means embedded in the inner peripheral surface side of the heat insulating material 18, and an inner peripheral surface of the heat insulating material 18. The cylindrical protective tube 19 transmits the radiant heat from the heater 12.
[0026]
On the upper surface of the heating furnace 17, an upper cooling plate 21 having a hole through which a press shaft 20 (described later) passes is attached substantially at the center. Cooling water is also circulated in the upper cooling plate 21 by a cooling water circulation device (not shown). The upper cooling plate 21 and the press shaft 20 have an airtight structure by interposing an O-ring 21a therebetween.
[0027]
The upper cooling plate 21 is provided with a gas introduction pipe 22 and a gas discharge pipe (not shown) so that an inert gas can be introduced into the heating furnace 17 or discharged to the outside.
[0028]
A pair of stopper pins 23 that are movable in the horizontal direction are inserted into the lower portion of the heating furnace 17 so as to face each other. A strain gauge 23a is welded to the tip of the stopper pin 23, and the position of the upper mold 6 is regulated by supporting the flange portion 6c of the upper mold 6 with the strain gauge 23a.
[0029]
Holes having the same diameter as that of the upper cooling plate 21 are provided in the approximate center of the upper base 4, and the press shaft 20 is inserted through these holes. The press shaft 20 is inserted into a slide bush 4a mounted on the upper base 4, and the flange portion of the press shaft 20 is in contact with the end surface of the slide bush 4a so that it can slide in the vertical direction. It has become.
[0030]
In addition, a plurality of support columns 4b are erected on the upper base 4, and the cylinder base 24 is fixed on the support columns 4b. A cylinder 25 is fixed on the cylinder base 24, and a load cell 27 is attached to the tip of a cylinder shaft 25 a (see FIG. 5) of the cylinder 25 via a spacer 26.
[0031]
On the other hand, in the material supply unit, a molding material supply device and a positioning device are arranged to face each other with the central axes of the upper and lower molds 6 and 7 interposed therebetween.
The molding material supply device includes a supply arm 28 as a conveying means that can adsorb the ball-shaped lens molding material 9 and is provided with a cylindrical suction nozzle 10 having an outer diameter smaller than that of the molding material 9. ing.
[0032]
The supply arm 28 is attached to a slide guide 30 that is movable in the vertical direction with respect to the slide unit 29. The slide unit 29 is attached to the bracket 32 via a compression spring 31, and a force is always applied in the X direction shown in FIG.
[0033]
The bracket 32 is attached to a slide guide 34 and can move forward and backward in the horizontal direction on the rail 35 by driving a cylinder 33 installed on the intermediate base 2.
[0034]
On the other hand, the positioning device includes the positioning arm 11 at a position facing the supply arm 28. The positioning arm 11 has a stopper portion 11 a that positions the positioning arm 11 in contact with the outer peripheral surface of the sleeve 8, and a V block portion 11 b that serves as a positioning portion for positioning the lens molding material 9.
[0035]
A base end portion of the positioning arm 11 is attached to the bracket 36. The bracket 36 is attached to a slide guide 37 and can move forward and backward in the horizontal direction on the rail 39 by driving a cylinder 38 installed on the intermediate base 2.
[0036]
Next, the operation of the optical element molding apparatus will be described with reference to FIGS.
In FIG. 2, a cylindrical sleeve 8 is fitted from the molding surface side of the lower mold 7, and the upper mold 6 is opposite to the lower mold 7 so that the molding surface and the molding surface of the lower mold 7 face each other. By fitting the sleeve 8 from the direction, the molding member 5 is formed by aligning the axial centers of the upper die 6 and the lower die 7.
[0037]
Next, the molding member 5 is fitted to the base 13 on the slide base 14 lowered to a predetermined position. Thereafter, the slide base 14 is raised by the base cylinder 15 after the tip of the stopper pin 23 is opened, that is, opened from the outer diameter of the molding member 5.
[0038]
When the slide base 14 is raised, the flange portion 6c of the upper mold 6 of the molding member 5 is raised to a position higher than the tip of the stopper pin 23, and the stopper pin 23 is closed.
[0039]
When the slide base 14 is lowered while the stopper pin 23 is closed, only the flange portion 6 c of the upper mold 6 of the molding member 5 is supported by the tip of the stopper pin 23. At this time, the load applied to the stopper pin 23 from the upper mold 6 is monitored by a strain gauge 23 a attached to the tip of the stopper pin 23.
[0040]
Further, by lowering the slide base 14, a space for inserting the lens molding material 9 is formed between the molding surface of the upper mold 6 and the molding surface of the lower mold 7. At this point, the height of the hole in the side wall of the sleeve 8 and the height of the supply arm 28 or the positioning arm 11 coincide with each other (see FIG. 2).
[0041]
Next, the positioning arm 11 is advanced by driving the cylinder 38. Then, when the stopper portion 11a of the positioning arm 11 contacts the outer peripheral surface of the sleeve 8, the driving of the cylinder 38 is stopped. As a result, the V block portion 11 b of the positioning arm 11 is positioned at a predetermined position between the upper mold 6 and the lower mold 7.
[0042]
Here, the predetermined position is a position where the center of the lens molding material 9 coincides with the central axis of the lower mold 7 when the lens molding material 9 comes into contact with the V block portion 11b. .
[0043]
Thereafter, the suction nozzle 10 that sucks the ball-shaped lens molding material 9 is advanced by driving the cylinder 33. The driving of the cylinder 33 is stopped when the lens molding material 9 comes into contact with the positioned V block portion 11b. As a result, the center of the lens molding material 9 coincides with the central axes of the upper mold 6 and the lower mold 7 (see FIG. 3).
[0044]
Next, the positioning arm 11 is moved backward by driving the cylinder 38. Thereafter, by driving the base cylinder 15, the slide base 14 is raised, and the lower die 7, the sleeve 8 and the lens molding material 9 are raised. At this time, the lens molding material 9 on the lower mold 7 rises together with the suction nozzle 10 while being sucked by the suction nozzle 10.
[0045]
When the lower mold 7 and the sleeve 8 are raised to some extent, the lens molding material 9 on the lower mold 7 comes into contact with the molding surface of the upper mold 6. Further, when the lower mold 7, the sleeve 8 and the lens molding material 9 are raised, the lens molding material 9 is sandwiched between the upper mold 6 and the lower mold 7, and the weight of the upper mold 6 is the lens molding material. Join 9
[0046]
At this time, since the flange portion 6 c of the upper mold 6 is separated from the tip of the stopper pin 23, no load is applied to the tip of the stopper pin 23. This is detected by the strain gauge 23a, the suction nozzle 10 is released, and then the suction nozzle 10 is moved backward.
[0047]
When the molding member 5 is further raised, the upper end surface of the flange portion 6c of the upper mold 6 comes into contact with the press shaft 20, and the press shaft 20 is pushed up. And the upper surface of the slide base 14 contacts the lower surface of the lower cooling plate 16, and the inside of the heating furnace 17 is in a sealed state (see FIG. 4).
[0048]
Thereafter, the heater 12 is heated while introducing an inert gas from the gas introduction tube 22 into the heating furnace 17, and the lens molding material 9 in the molding member 5 is heated to a temperature near the glass transition point.
[0049]
Then, the press shaft 20 is lowered by driving the cylinder 25, and the lens molding material 9 is press-molded into a desired shape with the upper mold 6 and the lower mold 7 while measuring the pressing force with the load cell 27 (FIG. 5).
[0050]
According to the present embodiment, when the ball-shaped lens molding material is arranged between the molding dies, the molding material is arranged at the center of the molding die even if the molding surface of the molding die is convex or flat. This is advantageous in that it does not cause defects such as diagonal strikes and single strikes.
[0051]
In the present embodiment, the positioning arm can be moved only in the horizontal direction, but it may be movable in the vertical direction in addition to the horizontal direction in the same manner as the supply arm. As a result, when the lens molding material on the lower mold rises while being sucked by the suction nozzle of the supply arm, the positioning arm also rises in contact with the lens molding material. It becomes difficult to shift the position until it is clamped by the mold.
[0052]
(Second Embodiment of the Invention)
FIG. 6 shows a front view and a plan view, partly broken, of the optical element molding apparatus according to the second embodiment of the present invention. The operation of the optical element molding apparatus is shown in FIGS.
[0053]
In this embodiment, the positioning device used in the first embodiment is removed, and the drive means of the supply arm 28 is changed to the servo motor 40 that also serves as the positioning means. The molding material supply device includes a supply arm 28 as a conveying means that can adsorb the ball-shaped lens molding material 9 and is provided with a cylindrical suction nozzle 10 having an outer diameter smaller than that of the molding material 9. ing. The supply arm 28 is attached to a slide guide 30 that is movable in the vertical direction with respect to the bracket 32.
[0054]
The bracket 32 is attached to a slide guide 34 having a ball bush. The slide guide 34 is screwed to the ball screw 41 via a ball bush, and can be positioned by moving back and forth in a horizontal direction on a rail (not shown) by driving a servo motor 40 installed on the intermediate base 2. It has become.
[0055]
The rest of the configuration is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
Next, the operation of the optical element molding apparatus will be described with reference to FIGS.
In FIG. 7, a cylindrical sleeve 8 is fitted from the molding surface side of the lower mold 7, and the upper mold 6 is opposite to the lower mold 7 so that the molding surface faces the molding surface of the lower mold 7. By fitting the sleeve 8 from the direction, the molding member 5 is formed by aligning the axial centers of the upper die 6 and the lower die 7.
[0056]
Next, the molding member 5 is fitted to the base 13 on the slide base 14 lowered to a predetermined position. Thereafter, after the tip of the stopper pin 23 is opened, the slide base 14 is raised by the base cylinder 15.
[0057]
When the slide base 14 is raised, the flange portion 6c of the upper mold 6 of the molding member 5 is raised to a position higher than the tip of the stopper pin 23, and the stopper pin 23 is closed.
[0058]
When the slide base 14 is lowered while the stopper pin 23 is closed, only the flange portion 6 c of the upper mold 6 of the molding member 5 is supported by the tip of the stopper pin 23. At this time, the load applied to the stopper pin 23 from the upper mold 6 is monitored by a strain gauge 23 a attached to the tip of the stopper pin 23.
[0059]
Further, by lowering the slide base 14, a space for inserting the lens molding material 9 is formed between the molding surface of the upper mold 6 and the molding surface of the lower mold 7. At this point, the height of the holes 8a, 8a on the side wall of the sleeve 8 and the height of the supply arm 28 coincide with each other (see FIG. 7).
[0060]
Thereafter, the servo motor 40 is driven to advance the suction nozzle 10 that has sucked the ball-shaped lens molding material 9. Then, when the center of the lens molding material 9 coincides with the central axes of the upper mold 6 and the lower mold 7, the driving of the servo motor 40 is stopped (see FIG. 8).
[0061]
Thereafter, by driving the base cylinder 15, the slide base 14 is raised, and the lower die 7, the sleeve 8 and the lens molding material 9 are raised. At this time, the lens molding material 9 on the lower mold 7 rises together with the suction nozzle 10 while being sucked by the suction nozzle 10.
[0062]
When the lower mold 7 and the sleeve 8 are raised to some extent, the lens molding material 9 on the lower mold 7 comes into contact with the molding surface of the upper mold 6. Further, when the lower mold 7, the sleeve 8 and the lens molding material 9 are raised, the lens molding material 9 is sandwiched between the upper mold 6 and the lower mold 7, and the weight of the upper mold 6 is the lens molding material. Join 9
[0063]
At this time, since the flange portion 6 c of the upper mold 6 is separated from the tip of the stopper pin 23, no load is applied to the tip of the stopper pin 23. This is detected by the strain gauge 23a, the suction nozzle 10 is released, and then the suction nozzle 10 is moved backward.
[0064]
When the molding member 5 is further raised, the upper end surface of the flange portion 6c of the upper mold 6 comes into contact with the press shaft 20, and the press shaft 20 is pushed up. Then, the upper surface of the slide base 14 comes into contact with the lower surface of the lower cooling plate 16, and the inside of the heating furnace 17 is in a sealed state (see FIG. 9).
[0065]
Thereafter, the heater 12 is heated while introducing an inert gas from the gas introduction tube 22 into the heating furnace 17, and the lens molding material 9 in the molding member 5 is heated to a temperature near the glass transition point.
[0066]
Then, the press shaft 20 is lowered by driving the cylinder 25, and the lens molding material 9 is press-molded into a desired shape with the upper mold 6 and the lower mold 7 while measuring the pressing force with the load cell 27 (FIG. 10).
[0067]
According to the present embodiment, when the ball-shaped lens molding material is arranged between the molding dies, the molding material is arranged at the center of the molding die even if the molding surface of the molding die is convex or flat. This is advantageous in that it does not cause defects such as diagonal strikes and single strikes.
[0068]
In addition, since the number of driving parts can be reduced by one axis compared to the first embodiment, there is an effect that the control of the apparatus is simplified.
In each embodiment, the molding material is ball-shaped. However, the shape is not limited to this shape, and an unstable shape that moves when the molding surface is placed on a molding die such as a flat surface or a convex shape. It may be.
[0069]
Further, the technical idea of the following configuration is derived from the specific embodiment described above.
(Appendix)
(1) In an optical element molding apparatus for molding a molding material with a molding die in a sleeve,
A sleeve with holes formed on the sides;
Conveying means for conveying the molding material between the molds in the sleeve through the holes;
Positioning means for positioning the molding material conveyed into the sleeve at the center of the mold;
An optical element molding apparatus comprising:
(2) The apparatus for molding an optical element according to appendix (1), wherein the conveying unit includes a suction portion having a tip diameter smaller than that of the molding material and capable of sucking the molding material.
[0070]
According to the molding apparatus for an optical element described in the supplementary note (1), for example, when a ball-shaped lens molding material is arranged between molding dies, the molding surface is convex or flat. It is possible to arrange the material at the center of the mold, and there is an effect of not causing defects such as diagonal strikes and one-shot strikes.
[0071]
According to the apparatus for molding an optical element described in appendix (2), for example, when a ball-shaped lens molding material is disposed between molding dies, even if the molding surface of the molding die is convex or flat, It is possible to arrange the material more accurately in the center of the mold, and there is an effect that does not cause defects such as diagonal strikes and single shots.
[0072]
【The invention's effect】
According to the method for molding an optical element of the present invention according to claim 1, for example, when a ball-shaped lens molding material is disposed between molding dies, even if the molding surface of the molding dies is convex or flat, molding is performed. This makes it possible to arrange the material for use in the center of the mold, and produces an effect that does not cause defects such as diagonal strikes and single shots.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a front view and a plan view, partly broken, of an optical element molding apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 2A and 2B are a front sectional view and a plan sectional view showing the operation of the optical element molding apparatus according to the first embodiment. FIGS.
FIGS. 3A and 3B are a front sectional view and a plan sectional view showing the operation of the optical element molding apparatus according to the first embodiment. FIGS.
FIGS. 4A and 4B are a front sectional view and a plan sectional view showing an operation of the optical element molding apparatus according to the first embodiment. FIGS.
FIGS. 5A and 5B are a front sectional view and a plan sectional view showing an operation of the optical element molding apparatus according to the first embodiment. FIGS.
FIGS. 6A and 6B are a front view and a plan view, partly broken, of an optical element molding apparatus according to a second embodiment. FIGS.
FIG. 7 is a front sectional view showing the operation of the optical element molding apparatus according to the second embodiment.
FIG. 8 is a front sectional view showing the operation of the optical element molding apparatus according to the second embodiment.
FIG. 9 is a front sectional view showing the operation of the optical element molding apparatus according to the second embodiment.
FIG. 10 is a front sectional view showing the operation of the optical element molding apparatus according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
5 Molding member 6 Upper mold 7 Lower mold 8 Sleeve 9 Lens molding material 10 Suction nozzle 11 Positioning arm 11a Stopper section 11b V block section 12 Heater 28 Supply arm

Claims

In a molding method of an optical element in which a ball-shaped molding material is molded in a sleeve by an upper mold and a lower mold whose molding surface is convex or flat,
Moving the conveying means holding the molding material into the sleeve through a hole provided in the side wall of the sleeve;
Positioning the molding material in the sleeve at the center of the upper and lower molds;
Clamping the positioned molding material with the upper and lower molds;
Retreating the conveying means from the molding material sandwiched between the upper and lower molds;
A method for molding an optical element, comprising: