JP5042695B2 - Optical element manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子素材を加熱軟化し押圧、変形して光学素子を成形する光学素子の製造方法に関する。
The present invention is pressed and heated softened optical raw material, a method of manufacturing a light optical element you molding an optical element is deformed.
従来から、光学機器に使用される非球面レンズ等の光学素子を、成形型を用いて一発で高精度に成形する方法が公知である。この種の成形型として、例えば特許文献1には、ガラス容積が変動しても非球面レンズのレンズ厚を保つことができ、また、成形型の加工外径と熱容量を小さくして、成形時間を短縮した点が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method for molding an optical element such as an aspheric lens used in an optical device with a single shot with high accuracy using a molding die is known. As this type of mold, for example,
この特許文献1では、凸状の非球面レンズを成形するものであるため、レンズ素材の成形前と成形後の押圧方向の寸法差は小さい。このため、上型を案内するスリーブの全長も短かくて済んでいる。しかし、レンズ素材として、例えば円柱形状や球形状のプリフォーム(レンズ素材)を用いた場合は、スリーブの全長はもっと長くなることが想定される。
In
例えば、従来の成形型による場合、図10(A)、(B)に示すように、スリーブ280に嵌挿された上型220及び下型240間に、円柱状の光学素子素材300を挟持する。上型220と下型240は、ヒータを内蔵した上側プレート120及び下側プレート140間に挟持されている。そして、成形時には、上側プレート120を下降させることにより、上型220を下型240に接近移動させ、光学素子素材300を押圧して凹レンズ301を成形する。この際、上型220はスリーブ280に案内されて移動する。
しかしながら、図10(A)、(B)に示した金型構成を用いた場合、大口径の光学素子を成形しようとすると、金型全長が長くなる。これは、上型とスリーブとの嵌合代を長くとる必要があるためである。すなわち、金型の熱的バランスをとるため、上型220及び下型240の押圧方向の長さを略等しくし、さらに、金型の加熱効率を良くするため、上側プレート120を上型220の断面積よりも大きくしている。
However, when the mold configuration shown in FIGS. 10A and 10B is used, if an optical element having a large diameter is to be molded, the total length of the mold becomes long. This is because the fitting allowance between the upper mold and the sleeve needs to be long. That is, the
特に、光学素子素材300としてボールプリフォームを用いた場合、上記嵌合代をさらに長くとる必要がある。すると、金型の全長が長くなり熱容量が増加する。金型の熱容量が増加すると、加熱冷却に時間がかかる。
In particular, when a ball preform is used as the
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、偏心精度を維持しながら全長を短くする金型装置を用いる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical element using a mold apparatus that shortens the overall length while maintaining the eccentricity accuracy.
前記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、
光学素子素材を加熱軟化し、対向する第1の金型と第2の金型とを相対的に接近させ、前記光学素子素材を押圧方向に押圧、変形して光学素子を成形する光学素子の製造方法において、
前記光学素子素材が加熱軟化するまでは、前記第1の金型に対応して設けられた第1のスリーブと、前記第2の金型に対応して設けられた第2のスリーブとが係合し、
前記光学素子素材が押圧、変形される押圧工程で、前記第1の金型が相対的に前記第2の金型に接近して、前記第1の金型が前記第2のスリーブに嵌合し、
前記第1のスリーブ及び前記第2のスリーブの全体の前記押圧方向の長さは、少なくとも前記押圧工程で短くなる、ことを特徴とする。
In order to achieve the object, the invention according to
An optical element that heats and softens an optical element material, brings the first and second molds facing each other relatively close to each other , presses and deforms the optical element material in a pressing direction, and molds the optical element. In the manufacturing method,
Until the optical element material is heated and softened, a first sleeve provided corresponding to the first mold and a second sleeve provided corresponding to the second mold are engaged. Together
In the pressing step in which the optical element material is pressed and deformed, the first mold comes relatively close to the second mold, and the first mold is fitted to the second sleeve. And
The length of the whole of the first sleeve and the second sleeve in the pressing direction is shortened at least in the pressing step .
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光学素子の製造方法において、
前記第1の金型と前記第1のスリーブ、及び前記第2の金型と前記第2のスリーブの少なくとも一方が一体的に取り付けられていることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the method of manufacturing an optical element according to
At least one of the first mold and the first sleeve, and the second mold and the second sleeve are integrally attached.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の光学素子の製造方法において、
前記取り付けが、前記第1のスリーブを変形させて行っていることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項2に記載の光学素子の製造方法において、
前記取り付けが、前記第1の金型と前記第1のスリーブ、又は前記第2の金型と前記第2のスリーブの少なくとも一方の熱膨張を利用していることを特徴とする。
The invention according to
The attachment is performed by deforming the first sleeve.
The invention according to claim 4 is the method of manufacturing an optical element according to claim 2,
The attachment uses thermal expansion of at least one of the first mold and the first sleeve, or the second mold and the second sleeve.
請求項5に係る発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の光学素子の製造方法において、
多数個取りの金型装置であって、前記第1のスリーブと前記第2のスリーブの少なくとも一方が2個以上一体形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the method for manufacturing an optical element according to any one of
A multi-cavity mold apparatus is characterized in that at least one of the first sleeve and the second sleeve is integrally formed.
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の光学素子の製造方法において、
前記第1の金型と前記第2の金型の反成形面側に段差を設けて金型温度をコントロールすることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the method of manufacturing an optical element according to any one of
The mold temperature is controlled by providing a step on the side opposite to the molding surface of the first mold and the second mold.
本発明によれば、偏心精度を維持しながら金型の全長を短くすることができる。これにより、金型の熱効率が良くなり成形のサイクルタイムを短縮することができる。 According to the present invention, the overall length of the mold can be shortened while maintaining the eccentricity accuracy. As a result, the thermal efficiency of the mold is improved and the molding cycle time can be shortened.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。なお、全図を通じて、上スリーブ26と下スリーブ28にのみハッチングを施し、他の部材のハッチングは省略して図示している。
(第1の実施の形態)
図1(A)、(B)は、本実施の形態における金型装置の全体構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Throughout the drawings, only the
(First embodiment)
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the overall configuration of a mold apparatus according to the present embodiment.
この金型装置10は、金型組立体20を挟んで上下に対向配置された上側プレート12及び下側プレート14と、上側プレート12を下側プレート14に向けて押圧する不図示の加圧装置を有している。上側プレート12には、上側カートリッジヒータ16が内蔵されている。下側プレート14には、下側カートリッジヒータ18が内蔵されている。
The
金型組立体20は、連続的に配置された不図示の加熱ステージ、成形ステージ、冷却ステージに順次移送され、各ステージにおいてそれぞれ加熱、成形、冷却の各工程が実行される。すなわち、各ステージには、それぞれ上側プレート12と下側プレート14が設けられていて、金型組立体20は、これら上側プレート12と下側プレート14との間に挟持される。そして、その挟持された状態で加熱、成形、冷却が行われる。
The
金型組立体20は、上下に対向配置された上型(第1の金型)22と、下型(第2の金型)24とを有している。下型24は、円筒状の下スリーブ(第2のスリーブ)28に嵌挿されている。上型22には、上スリーブ(第1のスリーブ)26が一体的に取り付けられている。
The
この上スリーブ26は、中央に開口部を有する有底円筒状をなしている。この開口部に、内側から上型22が嵌入されて、上型22が上スリーブ26にノックピン27で固定されている。但し、固定手段はノックピン27に限らず、例えば溶接でもよいし、焼き嵌めやしまり嵌めでもよい。また、締結具を用いてもよい。さらに、接着剤等の固定手段を用いてもよい。
The
本実施形態では、上スリーブ26の形状として、上述したように、中央に開口部を有する有底円筒状として、この上スリーブ26に上型22を一体的に保持している。
なお、上型22、下型24、上スリーブ26、及び下スリーブ28の材料としては、例えば炭化タングステンなどの合金が使用されている。また、本実施形態では、上型22と上スリーブ26とを一体的に取り付けた場合について説明した。しかし、これに限らず、例えば上型22と上スリーブ26、及び下型24と下スリーブ28をそれぞれ一体的に取り付けてもよい。
In the present embodiment, as described above, the shape of the
For example, an alloy such as tungsten carbide is used as the material of the
上型22は成形面22aを有し、下型24は成形面24aを有している。成形面22aと成形面24aは、いずれも対向する側に突出した形状を有している。このため、成形される光学素子は凹レンズとなる。これら成形面22aと成形面24aは、離間して、かつ対向して配置されている。そして、成形面22aと成形面24aとの間に、光学素子素材30が配置されている。この光学素子素材30として、例えば円柱状のガラス塊が用いられている。
The
図1(A)に示すように、上型22は、下型24と離間した状態、すなわち、光学素子素材30が加熱軟化する以前では、上スリーブ26の内周面26aと下スリーブ28の外周面28bとが、金型の押圧方向に摺動自在に係合されている。この状態では、上型22の中心軸と下型24の中心軸とは粗い精度に位置決めされている。
As shown in FIG. 1A, the
また、図1(B)に示すように、上型22は、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、上型22の外周面22bと下スリーブ28の内周面28aとが、金型の押圧方向に嵌挿される。この状態では、下スリーブ28の内径中心軸に対して、上型22の成形面22aの中心軸と下型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するように仕上げられている。
In addition, as shown in FIG. 1B, the
次に、光学素子31の製造方法について簡単に説明する。
不図示の加熱ステージにおいて、光学素子素材30が加熱軟化する以前では、図1(A)に示すように、上型22と下型24とが離間して配置されている。また、下型24の成形面24aに光学素子素材30が載置されている。このとき、上スリーブ26は、下スリーブ28と摺動自在に係合している。
Next, a method for manufacturing the
In the heating stage (not shown), before the
この状態で、上側カートリッジヒータ16と下側カートリッジヒータ18に通電される。この通電により、光学素子素材30が加熱される。光学素子素材30が所定温度に加熱された時点で、金型組立体20が不図示の成形ステージに移送される。この成形ステージでは、不図示の加圧装置により、上型22が加圧されて下型24に接近移動し、光学素子素材30が押圧変形される。
In this state, the
上型22が所定量下降すると、図1(B)に示すように、上型22の外周面22bが下スリーブ28の内周面28aに嵌合される。この場合、上スリーブ26と下スリーブ28とは係合したままである。上型22の下降量は、不図示の検出手段により検出されている。そして、成形される凹レンズの中心厚が規定値となった位置で、上型22の移動が停止される。なお、上型22の下降量を、ストッパにより規制するようにしてもよい。
When the
次いで、金型組立体20は不図示の冷却ステージに移送される。ここで、成形された凹レンズが冷却され、金型組立体20から取り出される。
本実施形態によれば、成形工程の全期間において上型22及び下型24を下スリーブ28に摺動自在に嵌合させておく必要はない。このため、金型組立体20の全長を短くすることができる。金型組立体20の全長が短いと、金型の熱容量が小さくなり、加熱効率が向上する。これにより、成形のサイクルタイムを短縮することができる。この金型組立体20の短長化は、成形前と成形後の光軸方向の寸法差が大きい光学素子素材30、例えばボールプリフォームを用いた場合に特に有効である。
Next, the
According to this embodiment, it is not necessary to slidably fit the
本実施形態によれば、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、上型22の外周面22bと下スリーブ28の内周面28aとが嵌挿されて、上型22の成形面22aの中心軸と下型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するので、偏心精度を高精度に維持しながら全長を短くすることができる。
According to this embodiment, in the process in which the
本実施形態によれば、加熱開始時から成形完了まで、上側プレート12を上型22及び上スリーブ26に接触させることができる。このため、上側プレート12と上型22及び上スリーブ26との接触面積が大きくなり、加熱効率が向上すると共に温度コントロールを容易に行うことができる。これに対し、上側プレート12が上型22とのみ接触する構成では、上側プレート12と上型22との接触面積が小さくなる。この場合は、加熱効率が低下すると共に温度コントロール上、不利となる。
(第2の実施の形態)
図2(A)、(B)は、本実施の形態の金型装置の全体構成を示す図である。
According to the present embodiment, the
(Second Embodiment)
2 (A) and 2 (B) are diagrams showing the overall configuration of the mold apparatus according to the present embodiment.
なお、図1(A)、(B)で示した上側プレート12及び下側プレート14の図示は省略している。また、第1の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
The
金型組立体20は、上下に対向配置された第1の金型(下型)22と第2の金型(上型)24とを有している。第1の金型22は、円筒状の第1のスリーブ26に嵌挿されている。第2の金型24には、第2のスリーブ28がノックピン27で一体的に取り付けられている。但し、固定手段はノックピン27に限らず、例えば溶接でもよいし、焼き嵌めやしまり嵌めでもよい。また、締結具を用いてもよい。さらに、接着剤等の固定手段を用いてもよい。
The
なお、第1の金型22、第2の金型24、第1のスリーブ26、及び第2のスリーブ28の材料としては、例えば炭化タングステンなどの合金が使用されている。また、本実施形態では、第2の金型24と第2のスリーブ28とが一体的に取り付けられた場合について説明した。しかし、これに限らず、例えば第2の金型24と第2のスリーブ28、及び第1の金型22と第1のスリーブ26をそれぞれ一体的に取り付けてもよい。
In addition, as a material of the 1st metal mold | die 22, the 2nd metal mold | die 24, the
第1の金型22は成形面22aを有し、第2の金型24は成形面24aを有している。第1の金型22は、成形面22aの外周部に段差が形成されている。この段差により、金型の押圧方向に対し直交する方向の位置を規制する小径の外周面22bと大径の外周面22cが形成されている。大径の外周面22cは、第1のスリーブ26の内周面26aに嵌合している。成形面22aと成形面24aは、いずれも対向する側にへこんだ凹形状を有している。
The
このため、成形される光学素子は凸レンズとなる。これら成形面22aと成形面24aは、離間して、かつ対向して配置されている。そして、成形面22aと成形面24aとの間に、ボール状の光学素子素材30が配置されている。この光学素子素材30として、球状のガラス塊が用いられている。
For this reason, the molded optical element becomes a convex lens. The
第2のスリーブ28には、内周側と外周側の下端部に面取りcが施されている。また、第1の金型22には、成形面22aと小径の外周面22bとの接続部に面取りcが施されている。
The
図2(A)に示すように、第1の金型22は、第2の金型24と離間した状態、すなわち、光学素子素材30が加熱軟化する以前では、第2のスリーブ28の外周面28bと第1のスリーブ26の内周面26aとが、金型の押圧方向に摺動自在に係合されている。この状態では、第1の金型22の中心軸と第2の金型24の中心軸とは粗い精度に位置決めされている。
As shown in FIG. 2A, the
また、図2(B)に示すように、第1の金型22は、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、第1の金型22の外周面22bと第2のスリーブ28の内周面28aとが、嵌挿される。この状態では、第2のスリーブ28の内径中心軸に対して、第1の金型22の成形面22aの中心軸と第2の金型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するように仕上げられている。
In addition, as shown in FIG. 2B, the
以上において、光学素子31を製造する場合、光学素子素材30が加熱軟化する以前の加熱ステージでは、図2(A)に示すように、第1の金型22と第2の金型24とが離間して配置されている。また、第1の金型22の成形面22aに光学素子素材30が載置されている。このとき、第2のスリーブ28は、第1のスリーブ26に摺動自在に係合している。
In the above, when the
この状態で、上側カートリッジヒータ16と下側カートリッジヒータ18に通電され、光学素子素材30が加熱される。所定温度に加熱された時点で、金型組立体20は成形ステージに移送される。ここで、加圧装置により第2の金型24が加圧されて第1の金型22に接近移動し、光学素子素材30が押圧変形される。
In this state, the
第2の金型24が所定量下降すると、図2(B)に示すように、第2のスリーブ28の内周面28aが第1の金型22の外周面22bに嵌合される。なお、第1のスリーブ26と第2のスリーブ28とは係合したままである。第2の金型24の下降量は、不図示の検出手段により検出されている。そして、成形される光学素子31としての両凸レンズの中心厚が規定値となった位置で、第2の金型24の移動が停止される。なお、第2の金型24の下降量を、ストッパにより規制するようにしてもよい。
When the
次いで、金型組立体20は冷却ステージに移送され、ここで成形された両凸レンズが冷却されて金型組立体20から取り出される。
本実施形態によれば、第1のスリーブ26と第2のスリーブ28とを互いに嵌合可能に配置したので、第1の実施の形態と同様に、金型組立体20の全長を短くすることができる。このため、金型の熱容量が小さくなり、加熱効率が向上し、成形のサイクルタイムを短縮することができる。この金型組立体20の短長化は、成形前と成形後の光軸方向の寸法差が大きい光学素子素材30、例えばボールプリフォームを用いた場合に特に有効である。
Next, the
According to the present embodiment, since the
本実施形態によれば、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、第1の金型22の外周面22bと第2のスリーブ28の内周面28aとが嵌挿されて、第1の金型22の成形面22aの中心軸と第2の金型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するので、偏心精度を高精度に維持しながら全長を短くすることができる。
(第3の実施の形態)
図3(A)、(B)は、本実施の形態の金型装置の全体構成を示す図である。なお、図1(A)、(B)で示した上側プレート12及び下側プレート14の図示は省略している。また、第1の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
According to this embodiment, in the process in which the
(Third embodiment)
3 (A) and 3 (B) are diagrams showing the overall configuration of the mold apparatus of the present embodiment. The
金型組立体20は、上下に対向配置された上型22と下型24とを有している。下型24は、円筒状の下スリーブ28に嵌挿されている。上型22には、上スリーブ26が一体的に取り付けられている。この上スリーブ26は、中央に開口部を有する有底円筒状をなしている。この開口部に、内側から上型22が嵌入されて、上型22が上スリーブ26に適宜の締結手段で固定されている。
The
本実施形態では、上スリーブ26の形状として、上述したように、中央に開口部を有する有底円筒状として、この上スリーブ26に上型22を一体的に保持している。
なお、上型22、下型24、上スリーブ26、及び下スリーブ28の材料としては、例えば炭化タングステンなどの合金が使用されている。また、本実施形態では、上型22と上スリーブ26とが一体的に取り付けられた場合について説明した。しかし、これに限らず、例えば上型22と上スリーブ26、及び下型24と下スリーブ28をそれぞれ一体的に取り付けてもよい。
In the present embodiment, as described above, the shape of the
For example, an alloy such as tungsten carbide is used as the material of the
上型22は成形面22aを有し、下型24は成形面24aを有している。成形面22aと成形面24aは、いずれも対向する側にへこんだ凹形状を有している。このため、成形される光学素子は凸レンズとなる。これら成形面22aと成形面24aは、離間して、かつ対向して配置されている。そして、成形面22aと成形面24aとの間に、光学素子素材30が配置されている。この光学素子素材30として、球状のガラス塊が用いられている。
The
上型22は成形面22aの外周部に段差が形成されている。この段差により、金型の押圧方向に対し直交する方向の位置を規制する小径の外周面22bと、大径の外周面22cが形成されている。さらに、この段差により、金型の押圧方向の位置を規制するストッパ面22dが形成されている。
The
さらに、下スリーブ28には、上型22と対向する側の端面に段差が形成されている。この段差により、上型22のストッパ面22dに当接する受面28cと、上型22の外周面22cに嵌合する周面28dとが形成されている。
Further, a step is formed on the
図3(A)に示すように、上型22は下型24と離間した状態、すなわち、光学素子素材30が加熱軟化する以前では、下スリーブ28の外周面28bと上スリーブ26の内周面26aとが、金型の押圧方向に摺動自在に係合している。この状態では、上型22の中心軸と下型24の中心軸とは粗い精度に位置決めされている。
As shown in FIG. 3A, the
また、図3(B)に示すように、上型22は、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、上型22の外周面22bと下スリーブ28の内周面28aとが嵌挿される。この状態では、下スリーブ28の内径中心軸に対して、上型22の成形面22aの中心軸と下型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するように仕上げられている。
As shown in FIG. 3B, the
以上において、光学素子31を製造する場合、光学素子素材30が加熱軟化する以前の加熱ステージでは、図3(A)に示すように、上型22と下型24とが離間して配置され、下型24の成形面24aに光学素子素材30が載置されている。このとき、上スリーブ26は下スリーブ28と摺動自在に係合している。
In the above, when manufacturing the
この状態で、上側カートリッジヒータ16と下側カートリッジヒータ18に通電され、光学素子素材30が加熱される。光学素子素材30が所定温度に加熱された時点で、金型組立体20は成形ステージに移送される。ここで、加圧装置により上型22が加圧されて下型24に接近移動し、光学素子素材30が押圧変形される。
In this state, the
上型22が所定量下降すると、図3(B)に示すように、上型22の外周面22bが下スリーブ28の内周面28aに嵌合される。同時に、上型22の外周面22cが下スリーブ28の周面28dに嵌合される。なお、上スリーブ26と下スリーブ28とは係合したままである。
When the
この場合、上型22が下降すると、上型22のストッパ面22dが下スリーブ28の受面28cに当接する。これにより、上型22の移動が停止される。
次いで、金型組立体20は冷却ステージに移送される。ここで、成形された光学素子31としての両凸レンズが冷却され、金型組立体20から取り出される。
In this case, when the
The
本実施形態によれば、成形工程の全期間において上型22及び下型24を下スリーブ28に摺動自在に嵌合させておく必要はない。このため、金型組立体20の全長を短くすることができる。金型組立体20の全長が短いと、金型の熱容量が小さくなり、加熱効率が向上する。これにより、成形のサイクルタイムを短縮することができる。この金型組立体20の短長化は、成形前と成形後の光軸方向の寸法差が大きい光学素子素材30、例えばボールプリフォームを用いた場合に特に有効である。
According to this embodiment, it is not necessary to slidably fit the
本実施形態によれば、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、上型22の外周面22bが下スリーブ28の内周面28aに嵌合され、かつ、上型22の外周面22cが下スリーブ28の周面28dに嵌合される。このため、上型22の成形面22aの中心軸と下型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するので、偏心精度を高精度に維持しながら全長を短くすることができる。
According to the present embodiment, in the process in which the
また、上型22が下降したとき、上型22のストッパ面22dが下スリーブ28の受面28cに当接するので、上型22の下降量を検出するための手段や制御を省略することができる。
(第4の実施の形態)
図4(A)(B)は、本実施の形態の金型装置の全体構成を示す図である。
Further, when the
(Fourth embodiment)
4 (A) and 4 (B) are diagrams showing the overall configuration of the mold apparatus according to the present embodiment.
なお、図1(A)(B)で示した上側プレート12及び下側プレート14の図示は省略している。また、第1の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
The
金型組立体20は、上下に対向配置された上型22と下型24とを有している。上型22は成形面22aを有し、下型24は成形面24aを有している。成形面22aは、成形面24aとの対向側に突出する凸面に形成されている。成形面24aは、成形面22aとの対向側にへこんだ凹形状を有している。このため、成形される光学素子は凸メニスカスレンズとなる。これら成形面22aと成形面24aは、離間して、かつ対向して配置されている。そして、成形面22aと成形面24aとの間に、光学素子素材30が配置されている。この光学素子素材30として、球状のガラス塊が用いられている。
The
上型22は成形面22aの外周部に段差が形成されている。この段差により、金型の押圧方向に対し直交する方向の位置を規制する小径の外周面22bと、ストッパ面22dが形成されている。上型22には、上スリーブ26が一体的に取り付けられている。この上スリーブ26は、中央に開口部を有する有底円筒状をなし、この開口部に上型22が嵌入されて、上型22が上スリーブ26に焼き嵌め手段で固定されている。この焼き嵌め手段については後述する。
The
下型24は成形面24aの外周部に段差が形成されている。この段差により、金型の押圧方向に対し直交する方向の位置を規制する小径の外周面24bと、ストッパ面2dが形成されている。そして、この下型24の外周面24bとストッパ面2dに、円筒状の下スリーブ28が嵌挿されている。このため、下側プレート14(図1(A)参照)と下スリーブ28とは、直接的に接触することはない。
The
なお、上型22、下型24、上スリーブ26、及び下スリーブ28の材料としては、例えば炭化タングステンなどの合金が使用されている。また、本実施形態では、上型22と上スリーブ26とが一体的に取り付けられた場合について説明した。しかし、これに限らず、例えば上型22と上スリーブ26、及び下型24と下スリーブ28をそれぞれ一体的に取り付けてもよい。
For example, an alloy such as tungsten carbide is used as the material of the
上型22は、成形面22aと反対側に段差部32を有している。この段差部32により、上型22の底面22eは小径に形成されている。同様に、下型24は、成形面24aと反対側に段差部34を有している。この段差部34により、下型24の底面24eは小径に形成されている。この上型22の底面22eは、上側プレート12に接触し、下型24の底面24eは、下側プレート14に接触する。さらに、下スリーブ28には、上型22のストッパ面22dに当接する受面28cが形成されている。
The
図4(A)に示すように、上型22は下型24と離間した状態、すなわち、光学素子素材30が加熱軟化する以前では、下スリーブ28の外周面28bと上スリーブ26の内周面26aとが、摺動自在に係合されている。この状態では、上型22の中心軸と下型24の中心軸とは粗い精度に位置決めされている。
As shown in FIG. 4A, the
また、図4(B)に示すように、上型22は、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、上型22の外周面22bと下スリーブ28の内周面28aとが嵌合する。また、上型22のストッパ面22dと下スリーブ28の受面28cとが当接する。この状態では、下スリーブ28の内径中心軸に対して、上型22の成形面22aの中心軸と下型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するように仕上げられている。
Further, as shown in FIG. 4B, the
図4(C)は、上型22と上スリーブ26との焼き嵌め手段の詳細を示す図である。
すなわち、上型22の外周面には凹部22fが形成され、これに対向する上スリーブ26の開口部の側面には凸部26bが形成されている。そして、常温では上スリーブ26の開口部の径を小さ目に形成しておき、これを高温で焼き嵌める。なお、この上型22と上スリーブ26との固定は、焼き嵌め手段に限らず、他の固定手段であってもよい。
FIG. 4C is a diagram showing details of the shrink fitting means between the
That is, the
以上において、光学素子31を製造する場合、光学素子素材30が加熱軟化する以前の加熱ステージでは、図4(A)に示すように、上型22と下型24とが離間して配置されている。また、下型24の成形面24aに光学素子素材30が載置されている。このとき、上スリーブ26は下スリーブ28と摺動自在に係合している。この状態で、上側カートリッジヒータ16と下側カートリッジヒータ18に通電され、光学素子素材30が加熱される。
In the above, when the
つまり、上側及び下側カートリッジヒータ16、18と上型22及び下型2との接触部分を中心側に集中させたことで、冷却時において、上型22と下型24の中心付近から最初に冷却したい場合等に有効である。
In other words, the contact portions between the upper and
以上において、光学素子31を製造する場合、光学素子素材30が加熱軟化する以前の加熱ステージでは、図4(A)に示すように、上型22と下型24とが離間して配置され、下型24の成形面24aに光学素子素材30が載置されている。このとき、上スリーブ26は下スリーブ28と摺動自在に係合している。
In the above, when the
この状態で、上側カートリッジヒータ16と下側カートリッジヒータ18に通電され、光学素子素材30が加熱される。光学素子素材30が所定温度に加熱された時点で、金型組立体20は成形ステージに移送される。ここで、加圧装置により上型22が加圧されて下型24に接近移動し、光学素子素材30が押圧変形される。
In this state, the
上型22が所定量下降すると、図4(B)に示すように、上型22の外周面22bが下スリーブ28の内周面28aに嵌合される。なお、上スリーブ26と下スリーブ28とは係合したままである。
When the
上型22が下降すると、上型22のストッパ面22dが下スリーブ28の受面28cに当接する。これにより、上型22の移動が停止される。
次いで、金型組立体20は冷却ステージに移送される。ここで、成形された光学素子31としての凸メニスカスレンズが冷却され、金型組立体20から取り出される。
When the
The
本実施形態によれば、成形工程の全期間において上型22及び下型24を下スリーブ28に摺動自在に嵌合させておく必要はない。このため、金型組立体20の全長を短くすることができる。金型組立体20の全長が短いと、金型の熱容量が小さくなり、加熱効率が向上する。これにより、成形のサイクルタイムを短縮することができる。この金型組立体20の短長化は、成形前と成形後の光軸方向の寸法差が大きい光学素子素材30、例えばボールプリフォームを用いた場合に特に有効である。
According to this embodiment, it is not necessary to slidably fit the
本実施形態によれば、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、上型22の外周面22bと下スリーブ28の内周面28aとが嵌合する。また、上型22のストッパ面22dと下スリーブ28の受面28cとが当接する。この状態では、下スリーブ28の内径中心軸に対して、上型22の成形面22aの中心軸と下型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するので、偏心精度を高精度に維持しながら全長を短くすることができる。
According to the present embodiment, the outer
また、本実施形態によれば、下側プレート14と下スリーブ28とは、直接的に接触せず、下型24とのみ接触する。このため、下側プレート14から局部的に下型24に熱が伝導され、温度分布コントロールが容易になる。
(第5の実施の形態)
図5(A)〜(C)は、本実施の形態の金型装置の全体構成を示す図である。なお、本実施の形態は、第4の実施の形態の変形例である。また、図1(A)、(B)で示した上側プレート12及び下側プレート14の図示は省略している。さらに、第1の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
Further, according to the present embodiment, the
(Fifth embodiment)
FIGS. 5A to 5C are diagrams showing the overall configuration of the mold apparatus according to the present embodiment. Note that this embodiment is a modification of the fourth embodiment. In addition, the
本実施の形態では、上スリーブ26にスリット36が形成されている。そして、上型22に上スリーブ26を取り付けるには、スリット36の部分で上スリーブ26を開いて上型22に嵌入する。これにより、上スリーブ26の弾性力で上型22を締め付けて両者が一体的に固定される。
In the present embodiment, a
その他の構成は、図4(A)、(B)と同様であるので説明は省略する。
図5(C)は、上型22と上スリーブ26との締結手段の詳細を示す図である。
すなわち、上型22の外周面には凹部22fが形成され、これに対向する上スリーブ26の開口部の側面には凸部26bが形成されている。そして、上スリーブ26の開口部の径と上型22の外周面の径とを略等しく形成しておく。なお、この上型22と上スリーブ26との固定は、弾性力を利用したものに限らず、他の締結手段を用いてもよい。
The other configurations are the same as those shown in FIGS. 4A and 4B, and the description thereof is omitted.
FIG. 5C is a diagram showing details of the fastening means between the
That is, the
本実施形態によれば、上スリーブ26の弾性を利用して、ロックピン等の固定手段を用いることなく上型22に上スリーブ26を取り付けることができる。
(第6の実施の形態)
図6(A)〜(C)は、本実施の形態の金型装置の全体構成を示す図である。なお、図1(A)、(B)で示した上側プレート12及び下側プレート14の図示は省略している。また、本実施形態では、多数個取り(2個取り)の場合の金型装置を示している。
According to the present embodiment, the
(Sixth embodiment)
6 (A) to 6 (C) are diagrams showing the overall configuration of the mold apparatus according to the present embodiment. The
本実施形態の金型組立体20の構成は、上スリーブ対26’を除いて第3の実施の形態(図3(A)、(B))と同様である。また、第1の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
The configuration of the
金型組立体20は、それぞれ上下に対向配置された2対の上型22及び下型24を有している。下型24は、円筒状の下スリーブ28に嵌挿されている。各上型22には、上スリーブ26がそれぞれ対応して配置されている。また、2つの上スリーブ26は一体的に固定されて上スリーブ対26’を構成している。
The
この上スリーブ対26’は、2つの開口部を有する平面視8字形状をなしている。そして、この2つの開口部に、それぞれ内側から上型22が嵌入されて、2つの上型22が上スリーブ対26’に適宜の締結手段で一体的に固定されている。
The
なお、上型22、下型24、上スリーブ26(上スリーブ対26’)、及び下スリーブ28の材料としては、例えば炭化タングステンなどの合金が使用されている。また、本実施形態では、2つの上型22と上スリーブ対26’とが一体的に取り付けられている場合について説明した。しかし、これに限らず、例えば1つの下型24と1つの下スリーブ28をそれぞれ一体的に取り付けてもよい。また、2つの上型22と上スリーブ対26’とを一体的に取り付ける場合に代えて、例えば2つの下型24と2つの下スリーブ28とを一体的に取り付けてもよい。
For example, an alloy such as tungsten carbide is used as the material of the
図6(A)に示すように、上型22は下型24と離間した状態、すなわち、光学素子素材30が加熱軟化する以前では、下スリーブ28の外周面28bと上スリーブ対26’の内周面26aとが、摺動自在に係合されている。この状態では、上型22の中心軸と下型24の中心軸とは粗い精度に位置決めされている。
As shown in FIG. 6A, the
また、図6(B)に示すように、光学素子素材30が押圧、変形される過程では、上型22の外周面22bと下スリーブ28の内周面28aとが、摺動自在に嵌挿される。この状態では、下スリーブ28の内径中心軸に対して、上型22の成形面22aの中心軸と下型24の成形面24aの中心軸とが高精度に一致するように仕上げられている。
Further, as shown in FIG. 6B, in the process in which the
以上において、光学素子31を製造する場合、光学素子素材30が加熱軟化する以前の加熱ステージでは、図6(A)に示すように、上型22と下型24とが離間して配置されている。また、下型24の成形面24aに光学素子素材30が載置されている。このとき、上スリーブ対26’は下スリーブ28に摺動自在に係合している。この状態で、上側カートリッジヒータ16と下側カートリッジヒータ18に通電され、光学素子素材30が加熱される。光学素子素材30が所定温度に加熱された時点で、金型組立体20は成形ステージに移送される。ここで、加圧装置により上型22が加圧されて下型24に接近移動し、光学素子素材30が押圧変形される。
In the above, when the
上型22が所定量下降すると、図6(B)に示すように、上型22の外周面22bが下スリーブ28の内周面28aに嵌合される。同時に、上型22の外周面22cが下スリーブ28の周面28dに嵌合される。なお、上スリーブ対26’と下スリーブ28とは係合したままである。
When the
そして、上型22が下降すると、上型22のストッパ面22dが下スリーブ28の受面28cに当接する。これにより、上型22の移動が停止される。
次いで、金型組立体20は冷却ステージに移送される。ここで、成形された凹レンズが冷却され、金型組立体20から取り出される。
When the
The
本実施形態によれば、2つの上型22が上スリーブ対26’に適宜の締結手段で一体的に固定されているので、金型組立体20の型の取り付け、取り外しが容易となる。
本実施形態によれば、一度の成形工程で多数個(本実施形態では2個)の光学素子を得ることができる。
(具体例)
図7〜図9は、成形される光学素子31と上型の下降量との関係を示す図である。
According to the present embodiment, since the two
According to this embodiment, a large number (two in this embodiment) of optical elements can be obtained in a single molding step.
(Concrete example)
7 to 9 are diagrams showing the relationship between the
図7では、光学素子素材30として、直径略18.5mmの球状のガラス塊を用いている。成形される光学素子(凸メニスカスレンズ)31の直径は略36mm(2×18mm)で、中心肉厚は略5mmである。この場合、上型の下降量は、18.5mm―5mm=13.5mmとなる。
In FIG. 7, a spherical glass lump having a diameter of approximately 18.5 mm is used as the
図8では、光学素子素材30として、直径略19mmの球状のガラス塊を用いている。成形される光学素子(両凸レンズ)31の直径は略36mm(2×18mm)で、中心肉厚は略5mmである。この場合、上型の下降量は、19mm―5mm=14mmとなる。
In FIG. 8, a spherical glass block having a diameter of about 19 mm is used as the
図9では、光学素子素材30として、直径略22.6mmの球状のガラス塊を用いている。成形される光学素子(凹メニスカスレンズ)31の直径は略36mm(2×18mm)で、中心肉厚は略5mmである。この場合、上型の下降量は、22.6mm―2mm=20.6mmとなる。
In FIG. 9, a spherical glass block having a diameter of approximately 22.6 mm is used as the
すなわち、図7の凸メニスカスレンズを成形する場合を考えると、例えば上型と下型の中心肉厚をそれぞれ5mm、球状のガラス塊30の直径を18.5mmとすると、ガラス塊30が加熱軟化する以前の金型の押圧方向の全長は、5mm+18.5mm+5mm=28.65mmとなる。
That is, considering the case where the convex meniscus lens of FIG. 7 is molded, for example, if the center thickness of the upper mold and the lower mold is 5 mm and the diameter of the
これに対し、従来の金型を用いた場合、スリーブとの嵌合代を上型及び下型で10mmとすると、ガラス塊が加熱軟化する以前の金型の押圧方向の全長は、5mm+18.5mm+5mm+10mm=38.65mmとなる。このように、本実施形態の金型装置によれば、金型の全長を短くすることができる。 On the other hand, when a conventional mold is used and the fitting allowance with the sleeve is 10 mm for the upper mold and the lower mold, the total length in the pressing direction of the mold before the glass lump is softened by heating is 5 mm + 18.5 mm + 5 mm + 10 mm. = 38.65 mm. Thus, according to the metal mold apparatus of this embodiment, the full length of a metal mold | die can be shortened.
なお、スリーブとの嵌合代を上型及び下型で10mmとしたのは、若しもスリーブとの嵌合代を上型のみとすると、上型の厚さが下型に比して大きくなる。これでは、上型と下型の熱容量に大きな差が生じるため、成形される光学素子31の光学面精度が異なってしまう。よって、嵌合代を上型と下型で略等しくとるのが好ましい。
The upper and lower molds have a fitting allowance of 10 mm. If the fitting allowance with the sleeve is only the upper mold, the upper mold has a larger thickness than the lower mold. Become. In this case, a large difference is generated between the heat capacities of the upper mold and the lower mold, so that the optical surface accuracy of the molded
10 金型装置
12 上側プレート
14 下側プレート
16 上側カートリッジヒータ
18 下側カートリッジヒータ
20 金型組立体
22 上型(第1の金型)
22a 成形面
22b 外周面
22c 外周面
22d ストッパ面
22e 底面
22f 凹部
24 下型(第2の金型)
24a 成形面
24b 外周面
24d ストッパ面
24e 底面
25 段差部
26 上スリーブ(第1のスリーブ)
26’ 上スリーブ対
26a 内周面
26b 凸部
27 ノックピン
28 下スリーブ(第2のスリーブ)
28a 内周面
28b 外周面
28c 受面
28d 周面
30 光学素子素材
31 光学素子
32 段差部
34 段差部
36 スリット
DESCRIPTION OF
26 '
28a Inner
Claims (6)
前記光学素子素材が加熱軟化するまでは、前記第1の金型に対応して設けられた第1のスリーブと、前記第2の金型に対応して設けられた第2のスリーブとが係合し、
前記光学素子素材が押圧、変形される押圧工程で、前記第1の金型が相対的に前記第2の金型に接近して、前記第1の金型が前記第2のスリーブに嵌合し、
前記第1のスリーブ及び前記第2のスリーブの全体の前記押圧方向の長さは、少なくとも前記押圧工程で短くなる、光学素子の製造方法。 An optical element that heats and softens an optical element material, brings the first and second molds facing each other relatively close to each other, presses and deforms the optical element material in a pressing direction, and molds the optical element. In the manufacturing method,
Until the optical element material is heated and softened, a first sleeve provided corresponding to the first mold and a second sleeve provided corresponding to the second mold are engaged. Together
In the pressing step in which the optical element material is pressed and deformed, the first mold comes relatively close to the second mold, and the first mold is fitted to the second sleeve. And
The length of the whole said 1st sleeve and the said 2nd sleeve in the said press direction becomes a manufacturing method of the optical element which becomes short at least by the said press process.
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