光学元件成型用模具组及光学元件的制造方法与流程

本发明涉及用于成型光学元件的光学元件成型用模具组及制造光学元件用的光学元件的制造方法。

背景技术：

以往，已知有使用模具组将成型坯料加热、压制及冷却来制造光学元件的制造方法，该模具组具有上模具、下模具、以及位于这些上模具和下模具的周围的筒形状的套筒。

在上述的光学元件的制造方法中，作为提高光学元件的偏心精度的技术，已知有如下的技术：通过使外周侧的模具的线膨胀系数低于内周侧的模具的线膨胀系数，利用热膨胀差异限制内周侧的模具的位置(例如，参照专利文献1及2)。

另外，已知有虽然是相对于内周侧的模具夹压外周侧的模具，但在套筒设置切槽的技术(例如，参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－189517号公报

专利文献2：日本特开2006－151788号公报

专利文献3：日本专利第5396409号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

如上所述在外周侧的模具的线膨胀系数低于内周侧的模具的线膨胀系数的情况下，在以内周侧的模具的外径超过外周侧的模具的内径的方式进行热膨胀时，在外周侧的模具产生破损。在上述专利文献1中记载了：在内周侧的模具设置形成为静配合的压接面和应力释放部，但是在应力释放部吸收压接面的应力是有限的，在内周侧的模具和外周侧的模具的热膨胀差异增大时，在外周侧的模具产生破损。

另外，上模具及下模具至少一方在套筒的内部滑动，因而在滑动的模具相对于套筒倾斜时，滑动阻力增大，将不能压制坯料，或者在滑动的模具和套筒产生破损。

本发明的目的在于，提供光学元件成型用模具组及光学元件的制造方法，防止在光学元件成型用模具组产生破损，利用简单的结构提高光学元件的偏心精度，而且减小模具间的滑动阻力。

用于解决问题的手段

在一个方式中，光学元件成型用模具组具有相互对置的第1成型模具及第2成型模具、以及筒形状的第3成型模具，该第3成型模具位于所述第1成型模具和所述第2成型模具的周围，所述第1成型模具和所述第2成型模具中的至少一方在该第3成型模具的内部滑动，所述光学元件成型用模具组在将成型坯料收纳在所述第1成型模具和所述第2成型模具之间的状态下被加热、压制及冷却，所述第3成型模具在所述第1成型模具和所述第2成型模具中的所述至少一方的滑动方向的两端中的至少一方形成有切槽，所述第3成型模具的线膨胀系数小于所述第1成型模具和所述第2成型模具的线膨胀系数。

在另一个方式中，光学元件的制造方法使用光学元件成型用模具组将成型坯料加热、压制及冷却，由此制造光学元件，所述光学元件成型用模具组具有夹着所述成型坯料相互对置的第1成型模具及第2成型模具、以及筒形状的第3成型模具，该第3成型模具位于所述第1成型模具和所述第2成型模具的周围，所述第1成型模具和所述第2成型模具中的至少一方在该第3成型模具的内部滑动，在所述制造方法中，使用具有所述第3成型模具的光学元件成型用模具组制造所述光学元件，所述第3成型模具在所述第1成型模具和所述第2成型模具中的所述至少一方的滑动方向的两端中的至少一方形成有切槽，并且所述第3成型模具的线膨胀系数小于所述第1成型模具和所述第2成型模具。

发明效果

根据所述方式，防止在光学元件成型用模具组产生破损，利用简单的结构提高光学元件的偏心精度，而且减小模具间的滑动阻力。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的光学元件的制造装置的剖视图。

图2是示出本发明的一实施方式的光学元件成型用模具组的剖视图。

图3是示出本发明的一实施方式的套筒的立体图。

图4是示出本发明的一实施方式的套筒与上模具及下模具的各温度的空隙的表。

图5是示出本发明的一实施方式的热膨胀后的光学元件成型用模具组的剖视图。

图6是沿图2的VI-VI线的剖视图。

图7是沿图5的VII-VII线的剖视图。

图8是示出本发明的一实施方式的变形例的套筒的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式的光学元件成型用模具组及光学元件的制造方法。

图1是示出本发明的一实施方式的光学元件的制造装置1的剖视图。

图2是示出本实施方式的光学元件成型用模具组10的剖视图。

图1所示的光学元件的制造装置1具有第1工作台2、第2工作台3、第3工作台4、成型室5。

第1工作台2、第2工作台3及第3工作台4按照该顺序在成型室5内沿收纳成型坯料100的光学元件成型用模具组(以下简称为“模具组”)10的移送方向排列配置。另外，成型坯料100例如是玻璃，要制造的光学元件例如是玻璃透镜。

如图2所示，模具组10具有相互对置的上模具11及下模具12、以及位于这些上模具11及下模具12的周围的圆筒形状(筒形状的一例)的套筒13。详情后述，模具组10在将成型坯料100收纳在上模具11和下模具12之间的状态下被加热、压制及冷却。上模具11和下模具12中至少一方在套筒13的内部滑动。在本实施方式中，上模具11和下模具12双方能够在套筒13的内部滑动。

另外，上模具11是第1成型模具的一例，下模具12是第2成型模具的一例。并且，套筒13是第3成型模具的一例。

如图2所示，上模具11在底面形成有例如凹形状的成型面11a。下模具12在上表面也形成有例如凹形状的成型面12a。套筒13位于上模具11的凸缘部11b和下模具12的凸缘部12b之间。

第1工作台2、第2工作台3及第3工作台4具有上加热块2a、3a、4a、上隔热块2b、3b、4b、压制轴2c、3c、4c、气缸2d、3d、4d、下加热块2e、3e、4e、下隔热块2f、3f、4f。

例如盒式加热器插入上加热块2a、3a、4a中。上加热块2a、3a、4a与模具组10的上表面抵接，通过热传导将模具组10加热。

上隔热块2b、3b、4b配置在上加热块2a、3a、4a的上部。

压制轴2c、3c、4c在下端连接于上隔热块2b、3b、4b的上表面中央。

气缸2d、3d、4d与压制轴2c、3c、4c连接，使上加热块2a、3a、4a、上隔热块2b、3b、4b及压制轴2c、3c、4c上下运动。

下加热块2e、3e、4e以与上加热块2a、3a、4a对置的方式配置，在上表面承载模具组10。例如盒式加热器插入下加热块2e、3e、4e中。下加热块2e、3e、4e与模具组10的底面抵接，通过热传导将模具组10加热。

下隔热块2f、3f、4f位于下加热块2e、3e、4e的下部，并固定于成型室5内的底面。

另外，第1工作台2中的上加热块2a及下加热块2e作为将成型坯料100加热使其软化的加热部的一例发挥作用。

并且，仅第1工作台2的气缸2d、或者第1工作台2及第2工作台3双方的气缸2d、3d，作为通过压制坯料100来进行成型的压制部的一例发挥作用。

并且，第2工作台3及第3工作台4双方的上加热块3a、4a及下加热块3e、4e、或者仅第3工作台4的上加热块4a及下加热块4e，作为在通过上模具11及下模具12将成型坯料100加压的状态下进行冷却的冷却部的一例发挥作用。

成型室5具有模具投入口闸门5a、模具排出口闸门5b、模具投入台5c、模具排出台5d。

模具投入口闸门5a在将模具组100从模具投入台5c投入成型室5内时敞开。

模具排出口闸门5b在将模具组100从成型室5内向模具排出台5d排出时敞开。

图3是示出本实施方式的套筒13的立体图。

如图3所示，在套筒13横贯上模具11及下模具12的滑动方向(箭头D)的两端(例如上端13-1及下端13-2)形成有切槽13a。该切槽13a沿径向贯通套筒13，例如与滑动方向(箭头D)平行地上下延伸。但是，套筒13也可以仅形成于滑动方向(箭头D)的一端。并且，切槽13a也可以与滑动方向(箭头D)相交而延伸。另外，在套筒13的例如4处形成有与上模具11及下模具12之间的空间即腔室连通的通气孔13b。

套筒13的线膨胀系数小于上模具11及下模具12的线膨胀系数。例如，套筒13是线膨胀系数为4.00×10^-6[1/K]的陶瓷，上模具11及下模具12是线膨胀系数为4.74×10^-6[1/K]的超硬材料。因此，在模具组10的温度升高时，上模具11及下模具12比套筒13还热膨胀。

图4是示出本实施方式的套筒13与上模具11及下模具12的各温度的空隙C的表。

如图4所示，设计值(例如0℃)及200℃时的套筒13的内径d1(参照图2)大于上模具11及下模具12的外径d2(参照图2)(图2所示的空隙C(＝C1+C2)为正的值)，但在300℃、400℃、500℃、600℃及700℃时小于上模具11及下模具12的外径d2(空隙C为负的值)。详情后述，即使是在数值上套筒13的内径d1比上模具11及下模具12的外径d2小时，通过在套筒13形成切槽13a，套筒13被上模具11及下模具12推压而扩展。

例如，在图5中用双点划线示出的热膨胀后的套筒13-E1中，切槽13a因热膨胀后的上模具11-E及下模具12-E而张开，套筒13-E1按照热膨胀前的图6(图2的VI-VI剖视图)及热膨胀后的图7(图5的VII-VII剖视图)所示那样被推压扩展(参照标号13-E2)。因此，即使是在数值上套筒13的内径d1比上模具11及下模具12的外径d2小时，实际上空隙C也不是负的值，而是零。另外，套筒13只要在弹性变形区域的范围内被上模具11及下模具12推压着扩展即可。

优选将上模具11、下模具12及套筒13的线膨胀系数设定成使后述的加热开始时的空隙C在300℃以上的温度时成为零。并且，优选将上模具11、下模具12及套筒13的线膨胀系数设定成，通过使空隙C在例如作为软化点以上的温度的700℃时达到比-0.04mm接近零的值，使套筒13在0.04mm以下的范围内被推压扩展。并且，优选在后述的成型坯料100压制时的温度及冷却时的温度下，上模具11及下模具12推压扩展套筒13。另外，在上模具11及下模具12不推压扩展套筒13的情况下，即在空隙C保持正的值的情况下，由于上模具11及下模具12与套筒13的热膨胀差异，空隙C变狭窄，上模具11及下模具12的位置受到限制，因而能够提高光学元件的偏心精度。

下面，说明光学元件的制造方法的一例，通过使用模具组10将成型坯料100加热、压制及冷却，来制造光学元件。

如图1所示，在模具投入口闸门5a敞开的状态下，通过未图示的移送机器人将光学元件成型用模具组10从模具投入台5c投入成型室5内。

将投入成型室5内的模具组10放置在第1工作台2的下加热块2e上。并且，通过气缸2d使上加热块2a下降，模具组10与上加热块2a的底面抵接。

被收纳在模具组10内的成型坯料100借助从上加热块2a及下加热块2e经由上模具11及下模具12的热传导等被加热软化(加热工序)。通过气缸2d并经由上模具11及下模具12对加热软化后的成型坯料100加压而压制(压制工序)。

关于压制工序中的成型坯料100的加热温度，在成型坯料100是玻璃的情况下，例如设为软化点附近的温度，作为一例设为500℃～650℃。

然后，通过未图示的移送机器人将模具组10从第1工作台2移送到第2工作台3。

在成型工序中成型的成型坯料100在被上模具11及下模具12加压的状态下冷却(第1冷却工序)。在该第1冷却工序中，例如以比压制工序弱的压力对成型坯料100进行加压。

然后，通过未图示的移送机器人将模具组10从第2工作台3移送到第3工作台4。在通过第3工作台4的气缸4d并经由上模具11及下模具12对成型坯料100加压的状态下进行冷却(第2冷却工序)。由此，成型坯料100收缩。

另外，在第2冷却工序(第3工作台4)中，以比第1冷却工序(第2工作台3)弱的压力对成型坯料100进行加压。

然后，通过未图示的移送机器人将模具组10从第3工作台4排出到成型室5外部。在该排出时模具组10从在第3工作台4的加压状态下被释放。

由此，在第2冷却工序中被冷却的成型坯料100从上模具11及下模具12脱模。从被排出到成型室5外部的模具组10取出成型坯料100。该取出的成型坯料100是光学元件。

图8是示出本实施方式的变形例的套筒23的立体图。

图8所示的套筒23与图3所示的套筒13一样具有例如设于4处的通气孔23c。并且，套筒23具有位于相互分离的位置的上端侧切槽23a和下端侧切槽23b，而不是横贯滑动方向(箭头D)的两端的切槽13a。

这些上端侧切槽23a和下端侧切槽23b分别设于滑动方向(箭头D)的一端即上端23-1和另一端即下端23-2，例如在同一直线上延伸，但位于相互分离的位置。

在以上说明的本实施方式中，模具组10在将成型坯料100收纳于作为第1成型模具和第2成型模具的一例的上模具11和下模具12之间的状态下进行加热、压制及冷却。上模具11和下模具12相互对置。并且，作为筒形状的第3成型模具的一例的套筒13位于上模具11和下模具12的周围，上模具11和下模具12中至少一方在内部滑动(滑动方向D)。并且，套筒13在滑动方向(箭头D)的两端13-1、13-2(或者两端13-1、13-2中至少一方)形成有切槽13a。并且，套筒13的线膨胀系数小于上模具11和下模具12的线膨胀系数。

因此，即使是在上模具11和下模具12进行热膨胀时，套筒13也能够通过形成有切槽13a而被上模具11和下模具12推压扩展，或者上模具11和下模具12的空隙C减小。因此，上模具11和下模具12的位置受到限制，因而光学元件的偏心精度提高。并且，通过在套筒13形成有切槽13a，例如在上模具11倾斜而插入套筒13的内部与套筒13的内周面抵接时，也能够防止套筒13被推压扩展而滑动阻力增大。

因此，根据本实施方式，防止在模具组10产生破损，利用在套筒13形成切槽13a这样简单的结构提高光学元件的偏心精度，而且上模具11和下模具12与套筒13之间的滑动阻力减小。

并且，在本实施方式中优选的是，在加热开始时的上模具11和下模具12与套筒13之间具有空隙C，将上模具11、下模具12及套筒13的线膨胀系数设定成，使空隙C在压制时的温度及冷却时的温度下成为零。在这种情况下，在成型坯料100的压制时及冷却时，空隙C成为零，光学元件的偏心精度进一步提高。

并且，在本实施方式中优选的是，将上模具11、下模具12及套筒13的线膨胀系数设定成，使空隙C在300℃以上的温度下成为零，在700℃时上模具11及下模具12在0.04mm以下的范围内推压扩展套筒13。在这种情况下，在成型坯料100的加热时、压制时或者冷却时，空隙C成为零，光学元件的偏心精度进一步提高，能够进一步防止在模具组10产生破损。

并且，在本实施方式中，如图3所示，横贯套筒13的滑动方向(箭头D)的两端(13-1、13-2)而形成有单一的切槽13a。因此，能够利用简单的结构使套筒13被上模具11及下模具12可靠地推压扩展。

另外，在本实施方式中，作为光学元件成型用模具组(模具组10)，对在光学元件的成型装置1内输送的模具组10进行了说明，但也能够将上模具11和下模具12被固定于光学元件的制造装置1的例如仅一个工作台的光学元件的成型装置中的上模具11、下模具12及套筒13用作光学元件成型用模具组。

标号说明

1光学元件的制造装置；2第1工作台；3第2工作台；4第3工作台；2a、3a、4a上加热块；2b、3b、4b上隔热块；2c、3c、4c压制轴；2d、3d、4d气缸；2e、3e、4e下加热块；2f、3f、4f下隔热块；5成型室；5a模具投入口闸门；5b模具排出口闸门；5c模具投入台；5d模具排出台；10模具组；11上模具；11a成型面；11b凸缘部；12下模具；12a成型面；12b凸缘部；13套筒；13-1上端；13-2下端；13a切槽；13b通气孔；23套筒；23-1上端；23-2下端；23a上端侧切槽；23b下端侧切槽；23c通气孔；100成型坯料。