特許 6688630 プレス成形型、及び、光学素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6688630

(24)【登録日】2020年4月8日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】プレス成形型、及び、光学素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 11/08 20060101AFI20200421BHJP

   B29C 43/36 20060101ALI20200421BHJP

【ＦＩ】

   C03B11/08

   B29C43/36

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-33077(P2016-33077)

(22)【出願日】2016年2月24日

(65)【公開番号】特開2017-149607(P2017-149607A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100170634

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 航介

(72)【発明者】

【氏名】陳 徳成

(72)【発明者】

【氏名】安彦 健也

(72)【発明者】

【氏名】白石 幸一郎

【審査官】 井上 政志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０１２６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−００９２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５８４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３６０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ７／００−７／２２

Ｃ０３Ｂ９／００−１７／０６

Ｃ０３Ｂ１９／００−１９／１０

Ｃ０３Ｂ２１／００−２１／０６

Ｂ２９Ｃ４３／３６

Ｂ２９Ｃ３３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学素子の下面を成形するための上方に向いた成形面を有する下型と、光学素子の上面を成形するための前記下型の成形面に対向するように下方に向いた成形面を有する上型と、プレス時に内周側に光学素子の側部を拘束する拘束部を有する筒状の胴型と、を備える光学素子を成形するためのプレス成形型であって、
前記胴型の拘束部は、
前記プレス成形型の中心に向かって斜め下方に向くように形成された第１面と、
前記第１面よりも下方に前記第１面に連続して、前記上型及び下型の中心軸に垂直に形成された第２面と、
前記第２面よりも下方に前記第２面に連続して、円筒面状に形成された円筒部と、を有する、
ことを特徴とするプレス成形型。

【請求項2】

光学素子の下面を成形するための上方に向いた成形面を有する下型と、光学素子の上面を成形するための前記下型の成形面に対向するように下方に向いた成形面を有する上型と、プレス時に内周側に光学素子の側部を拘束する拘束部を有する筒状の胴型と、を備える光学素子を成形するためのプレス成形型であって、
前記胴型の拘束部は、
前記下型に向くように形成された第１面と、
前記第１面よりも下方に形成され、前記下型に向くように形成された第２面と、を有し、
前記第１面と前記第２面との間には、前記プレス成形型の中心軸に平行な円筒状の縦面が介在しており、
前記第１面と前記第２面とは、プレス時に前記光学素子と当接するように構成されている、
ことを特徴とするプレス成形型。

【請求項3】

前記第１面は、前記プレス成形型の中心に向かって斜め下方に向くように形成されている、請求項２記載のプレス成形型。

【請求項4】

前記第２面は、前記プレス成形型の中心に向かって斜め下方に向くように形成されている、請求項２又は３記載のプレス成形型。

【請求項5】

前記第１面及び第２面は、前記プレス成形型の中心に向かって斜め下方に向くように形成されており、
前記第２面の前記プレス成形型の中心軸に垂直な方向に対する角度は、前記第１面の前記プレス成形型の中心軸に垂直な方向に対する角度よりも小さい、請求項２記載のプレス成形型。

【請求項6】

前記下型の成形面は凹形状であり、
前記上型の成形面は凸形状である、
請求項１から５の何れか１項に記載のプレス成形型。

【請求項7】

前記第２面の表面積は、前記第１面の表面積よりも小さい、請求項１から６の何れか１項に記載のプレス成形型。

【請求項8】

請求項１から７の何れか１項に記載されたプレス成形型の前記上型と前記下型の間に光学材料を配置するステップと、
前記光学材料が配置された前記プレス成形型を加熱するステップと、
前記加熱されたプレス成形型にプレス圧を加え、前記光学材料をプレス成形するステップと、を備えることを特徴する光学素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プレス成形型、及び、光学素子の製造方法に関し、特に、上型、下型、及び胴型を備えたプレス成形型、並びに、このプレス成形型を用いた光学素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ガラスレンズなどの光学素子を製造する方法として、光学素子の下面を成形するための上方に向いた成形面を有する下型と、光学素子の上面を成形するための下方に向いた成形面を有する上型とを備えたプレス成形型を用いて形成する方法が用いられている。下型の成形面上にプリフォームなどのガラス材料を配置し、上型を下方に向かって下降させてガラス材料をプレスすることにより、上型及び下型の成形面がガラス材料の上下面に転写され、ガラスレンズ等の光学素子を製造することができる。

【0003】

しかしながら、このようなプレス成形型を用いてガラスレンズを成形する際に、上型を押し込むとガラス材料が横方向に移動してしまい、成形されたガラスレンズの光学面に偏りが生じ、十分な成形精度が得られないことがある。これに対して、例えば、特許文献１（特開２００５−３３６０５０号公報）に記載されているように、胴型の内周面に下方に向かって拡がるような円錐台環状面が形成されたプレス成形型が提案されている。図６は、従来、用いられていた胴型に下方に向かって拡がるような円錐台環状面が形成されたプレス成形型を示す鉛直断面図である。図６に示すように、プレス成形型３０１は、上型３０２と、下型３０４と、上型３０２及び下型３０６とを包囲する第１の胴型３０６と、第１の胴型３０６内に配置された第２の胴型３０８とを備える。第２の胴型３０８の内周面には、胴型に下方に向かって拡がるような円錐台環状面３０８Ａが形成されている。このようなプレス成形型３０１によれば、上型３０２を下方に向かってプレスすると、ガラス材料が外周方向に広がり、円錐台環状面３０８Ａがガラス材料の周縁部を押さえつけるため、ガラス材料が横方向に移動するのを防止できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−３３６０５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、上記のような円錐台環状面を有するプレス成形型を用いてガラスレンズを成形する際に、ガラス材料をプレスした状態でプレス成形型を冷却すると、ガラス材料がプレス成形型を構成する金属材料に比べて大きく収縮する。このため、図７に示すように、円錐台環状面３０８Ａと、円錐台環状面３０８Ａと接触するガラス材料３１０の周縁部との間で摩擦力Ｆが生じる。ガラス材料の収縮時に、円錐台環状面３０８Ａからガラス材料３１０の周縁部に大きな摩擦力Ｆが作用すると、ガラス材料３１０の収縮が不均一になり、光学素子の成形精度が低下する。このようなガラス材料と円錐台環状面との間の摩擦力を低減するため、円錐台環状面３０８Ａの表面にガラス材料３１０との摩擦が小さくなるようなコーティングを施すことが行われている。しかしながら、このようなコーティングを施したとしても、多数の光学素子を連続して製造すると、コーティングが剥離してしまい、光学素子の成形精度が低下してしまう。

【0006】

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、上型、下型、及び胴型を備えたプレス成形型を用いて光学素子を成形する際に、光学材料の横方向移動を防止できるとともに、成形精度の高い光学素子を製造することが可能なプレス成形型を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のプレス成形型は、光学素子の下面を成形するための上方に向いた成形面を有する下型と、光学素子の上面を成形するための下型の成形面に対向するように下方に向いた成形面を有する上型と、プレス時に内周側に光学素子の側部を拘束する拘束部を有する筒状の胴型と、を備える光学素子を成形するためのプレス成形型であって、胴型の拘束部は、下型に向くように形成された第１面と、第１面よりも下方に形成され、下型に向くように形成された第２面と、を有する、ことを特徴とする。

【0008】

上記構成の本発明によれば、胴型の拘束部に第１面と、第１面の下方に形成された第２面とを設けているため、プレス成形時には第１面及び第２面が光学材料の外周縁の上面に当接する。これにより、プレス成形時における光学材料の横方向移動を拘束することができる。また、第１面の下方に第２面が設けられているため、光学材料の第１面が当接している部分では、第２面が当接していた部分に比べて厚さが厚く、冷却時の厚さ方向の収縮も大きくなる。このため、冷却時には、第２面のみが光学材料に当接し、第１面は光学材料から離間することになる。これにより、光学素子が冷却される際に径方向に収縮しても、光学素子と胴型の拘束部との摩擦力が非常に小さくなり、光学素子を高い成形精度で製造することができる。

【0009】

本発明の光学素子の製造方法は、プレス成形型の上型と下型の間に光学材料を配置するステップと、光学材料が配置されたプレス成形型を加熱するステップと、加熱されたプレス成形型にプレス圧を加え、前記光学材料をプレス成形するステップと、を備えることを特徴する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、上型、下型、及び胴型を備えたプレス成形型を用いて光学素子を成形する際に、光学材料の横方向移動を防止できるとともに、成形精度の高い光学素子を製造することが可能なプレス成形型を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態によるプレス成形型を示す鉛直断面図である。

【図2】第１実施形態のプレス成形型を用いてガラスレンズの製造を行う際の第２の胴型の拘束部の近傍を拡大して示す鉛直断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態によるプレス成形型を示す鉛直断面図である。

【図4】本発明の第３実施形態によるプレス成形型を示す鉛直断面図である。

【図5】比較例と実施例における設計値に対する厚さ誤差を示すグラフである。

【図6】従来用いられていた胴型に下方に向かって拡がるような円錐台環状面が形成されたプレス成形型を示す鉛直断面図である。

【図7】従来用いられていたプレス成形型のプレス時における円錐台環状面近傍を拡大して示す鉛直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明のプレス成形型の第１実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるプレス成形型を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態のプレス成形型１は、下部に光学素子の上面に対応する成形面１２Ａを有する上型２と、上部に光学素子の下面に対応する成形面１６Ａを有する下型４と、上型２及び下型４の外周に設けられた第１の胴型６と、上型の外周かつ第１の胴型６の内側に設けられ、ガラス材料の側部を拘束する拘束部１８を備えた第２の胴型８とを備える。本実施形態のプレス成形型１は一面が凸状であり、他面が凹状であるメニスカスレンズを製造するためのものである。

【0013】

上型２は、円柱状に形成された基部１０と、基部１０の下部から下方に向かって突出する成形部１２とを有する。成形部１２は、基部１０よりも小径の円柱状を呈しており、下面には製造するガラスレンズ（光学素子）の凹面に対応した凸形状の成形面１２Ａが形成されている。

【0014】

下型４は、円筒状に形成された基部１４と、基部１４の上部から上方に向かって突出する成形部１６とを有する。成形部１６は、基部１４よりも小径の円柱状を呈しており、上面には製造するガラスレンズの凸面に対応した凹形状の成形面１６Ａが形成されている。

【0015】

第１の胴型６は略円筒状に形成された部材からなる。第１の胴型６の内径は上型２の基部１０の外径と等しい。上型２は第１の胴型６内に上方から挿入されている。また、第１の胴型６の下部の内径は下型４の成形部１６の外径と略等しく形成されている。下型４の成形部１６が下方から第１の胴型６内に挿入され、第１の胴型６の下端部は下型４の基部１４の周縁部の上面に当接している。

【0016】

第２の胴型８は環状を呈しており、外周面は円筒面状を呈している。また、第２の胴型８の内周には、上方から第１の円筒部１９と、第１の下面２０と、第２の下面２２と、第２の円筒部２４とが連続して形成されている。第１の円筒部１９は、円筒面状を呈しており、上下方向に延びている。第１の円筒部１９の内径は、上型２の成形部１２の外径と略等しくなっている。第１の下面２０は、下方に向かって拡がるような円錐台環状面として形成されており、第１の下面２０はプレス成形型１の中心側に向かって斜め下方を向いている。第２の下面２２はプレス成形型１の中心軸（図中一点鎖線で示す）を中心とした円環状の面であり、プレス成形型１の中心軸に対して鉛直になっている。第２の下面２２には鏡面加工が施されるとともに、ＦＣＶＡ膜によるコーティングが施されている。第２の円筒部２４は円筒面状を呈している。好ましくは、第２の下面２２の表面積は第１の下面２０の表面積よりも小さく、さらに好ましくは、第２の下面２２のプレス成形型１の中心軸方向の投影面積は第１の下面２０のプレス成形型１の中心軸方向の投影面積よりも小さい。なお、本実施形態では、第２の胴型８の第１の下面２０と、第２の下面２２と、第２の円筒部２４とにより第２の胴型８の拘束部１８が構成されている。

【0017】

第２の胴型８は、第１の胴型６の内側の下型４の成形部１６の上方、かつ、上型２の成形部１２の外周に配置されており、内側に上型２の成形部１２が挿入されている。プレス成形型１を組み立てた状態において、上型２の基部１０の下方周縁部が第２の胴型８の上面と当接している。プレス成形型１を組み立てた状態において、上型２、下型４、第１の胴型６及び第２の胴型８の中心軸が一致した状態となっている。なお、図１には、第２の胴型８の底部が下型４の上面に当接した状態を示しているが、プレス時には離間した状態からプレスを開始する。

【0018】

図２は、第１実施形態のプレス成形型を用いてガラスレンズの製造を行う際の第２の胴型の拘束部１８の近傍を拡大して示す鉛直断面図である。ガラスレンズの製造時には、上型２及び第２の胴型８を取り外した状態で、プリフォームなどのガラス材料２６を下型４の成形面１６Ａ上に配置する。そして、第２の胴型８を第１の胴型６内に配置し、次いで上型２を第１の胴型６内に配置する。このように内部にガラス材料２６が配置されたプレス成形型１をガラス屈服点以上の温度まで加熱する。

【0019】

ガラス材料２６がガラス屈服点以上の温度まで十分に加熱されたら、下型４を支持した状態で、油圧アクチュエータ等のプレス装置により上型２を下方に向けて押し込む。上型２を下方に押し込むことにより、上型２及び第２の胴型８が、第１の胴型６により上型２及び第２の胴型８の中心軸が下型４の中心軸と一致した状態を保たれながら、下降する。

【0020】

上型２が下降すると、まず、上型２の成形面１２Ａの中心部がガラス材料２６の上面に当接する。さらに、上型２が下降することにより、ガラス材料２６が押しつぶされ、側方に向かって拡がる。この際、図２に示すように、ガラス材料２６の上面の周縁部に第２の胴型８の第２の下面２２が当接し、さらに、ガラス材料２６の上面の第２の下面２２が当接した部位の内側に、第１の下面２０が当接する。これにより、ガラス材料２６の横方向の移動が確実に防止される。この状態で、さらに上型２を、上型２の上面が第１の胴型６の上面と当接するまで押し込むことにより、ガラス材料２６の上下面に上型２及び下型４の成形面１２Ａ、１６Ａが転写される。なお、この際、ガラス材料２６の第２の下面２２の内側部分（第１の下面２０の下方の部分）は上方に向かって進出するが、必ずしも第１の下面２０の全面に当接するわけではなく、第１の下面２０の上部とガラス材料２６との間には隙間が生じる。このように、第１の下面２０の上部と、ガラス材料２６との間に隙間が生じることにより、ガラス材料２６の体積のばらつきを吸収することができる。

【0021】

そして、このように上型２にプレス圧力を加えた状態で、プレス成形型１を冷却する。この際、ガラス材料２６の第１の下面２０に当接した部分は、第２の下面２２に当接した部分に比べて厚みが大きい。このため、ガラス材料２６の第１の下面２０に当接した部分は、第２の下面２２に当接した部分に比べて厚さ方向に大きく収縮する。そして、冷却時にも上型２にプレス圧力が加えられているため、第２の下面２２はガラス材料２６の上面に当接した状態が保たれるが、ガラス材料２６は第１の下面２０から離間する。なお、仮にガラス材料２６が第１の下面２０から離間しなくても、ガラス材料２６と第１の下面２０との間で作用するプレス圧力は非常に小さくなる。

【0022】

そして、ガラス材料２６が収縮するとガラス材料２６の外周部は径方向中心に向かって移動する。この際、ガラス材料２６の外周部の上面と第２の胴型８の第２の下面２２との間に摩擦力が作用する。しかしながら、本実施形態によれば、上述の通り、第１の下面２０とガラス材料２６とは離間している、あるいは、ガラス材料２６と第１の下面２０との間で作用するプレス圧力が非常に小さいため、ガラス材料２６と第２の胴型８の拘束部１８との間の径方向に作用する摩擦力が非常に小さくなる。このため、ガラス材料２６は径方向に均一に収縮することとなる。

【0023】

以上説明したように、本実施形態によれば、プレス成形時には、第１の下面２０及び第２の下面２２がガラス材料２６の外周縁の上面に当接する。これにより、プレス成形時におけるガラス材料２６の横方向の移動を拘束することができる。さらに、本実施形態によれば、冷却時には第１の下面２０はガラス材料２６の上面から離間する。これにより、ガラス材料２６の冷却時にガラス材料２６が収縮しても、第２の下面２２とガラス材料２６との間でのみ摩擦力が生じ、拘束部１８からガラス材料２６に作用する径方向の摩擦力は非常に小さくなり、ガラスレンズを高い成形精度で製造することができる。

【0024】

また、本実施形態によれば、第２の下面２２の表面積が第１の下面２０の表面積よりも小さくなっている。これにより、冷却時に第２の下面２２とガラス材料２６との間の摩擦力をより小さくすることができる。

【0025】

また、本実施形態によれば、第１の下面２０を設けていることにより、この下方においてガラス材料２６と第１の下面２０との間に隙間が生じ、これによりガラス材料２６の体積誤差を吸収することができる。

【0026】

以下、本発明の第２実施形態によるプレス成形型について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図３は、本発明の第２実施形態によるプレス成形型を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態のプレス成形型１０１は、下部に光学素子の上面に対応する成形面１２Ａを有する上型２と、上部に光学素子の下面に対応する成形面１６Ａを有する下型４と、上型２及び下型４の外周に設けられた第１の胴型６と、上型の外周かつ第１の胴型６の内側に設けられ、後述するようにガラス材料を拘束する拘束部１１８を備えた第２の胴型１０８とを備える。上型２、下型４、及び第１の胴型６の構成は第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0027】

第２の胴型１０８は、環状を呈しており、外周面は円筒面状を呈している。また、第２の胴型１０８の内周には、上方から第１の円筒部１１９と、第１の下面１２０と、第２の円筒部１２１と、第２の下面１２２と、第３の円筒部１２４とが連続して形成されている。第１の円筒部１１９は、円筒面状を呈しており、上下方向に延びている。第１の円筒部１１９の内径は、上型２の成形部１２の外径と略等しくなっている。第１の下面１２０は、プレス成形型１０１の中心側に向かって斜め下方を向くように形成されており、円錐台環状面を呈している。第２の円筒部１２１は円筒面状を呈しており、上下方向に延びている。第２の円筒部１２１の内径は、第１の円筒部１１９よりも大きく、第３の円筒部１２４より小さい。第２の下面１２２はプレス成形型１０１の中心軸（図中一点鎖線で示す）を中心とした円環状の面であり、プレス成形型１０１の中心軸に対して鉛直になっている。第２の下面１２２には鏡面加工が施されるとともに、ＦＣＶＡ膜によるコーティングが施されている。第３の円筒部１２４は円筒面状を呈している。

【0028】

好ましくは、第２の下面１２２の表面積は第１の下面１２０の表面積よりも小さく、さらに好ましくは、第２の下面１２２のプレス成形型１０１の中心軸方向の投影面積は第１の下面１２０のプレス成形型１０１の中心軸方向の投影面積よりも小さい。なお、本実施形態では、第２の胴型１０８の第１の下面１２０と、第２の円筒部１２１と、第２の下面１２２と、第３の円筒部１２４とにより第２の胴型１０８の拘束部１１８が構成されている。

【0029】

第２の胴型１０８は、第１の胴型６の内側の下型４の成形部１６の上方、かつ、上型２の成形部１２の外周に配置されており、上型２の成形部１２が第１の円筒部１１９の内側に挿入されている。プレス成形型１０１を組み立てた状態において、上型２の基部１０の下方周縁部が第２の胴型８の上面と当接している。プレス成形型１０１を組み立てた状態において、上型２、下型４、第１の胴型６及び第２の胴型１０８の中心軸が一致した状態となっている。なお、図３には、第２の胴型１０８の底部が下型４の上面に当接した状態を示しているが、プレス時には離間した状態からプレスを開始する。

【0030】

第２実施形態のプレス成形型１０１によっても、第１実施形態のプレス成形型１と同様の作用効果が奏される。
すなわち、プレス成形時に上型２を下降させるとガラス材料が押しつぶされ、側方に向かって拡がる。この際、ガラス材料の上面の周縁部に第２の胴型１０８の第２の下面１２２が当接し、さらに、ガラス材料の上面の第２の下面１２２が当接した部位の内側に、第１の下面１２０が当接する。これにより、ガラス材料の横方向の移動を拘束することができる。

【0031】

さらに、ガラス材料の第２の下面１２２に当接した部分に比べて、第１の下面１２０が当接した部分の厚さの方が厚いため、冷却時には、第２の下面１２２に当接した部分に比べて、第１の下面１２０が当接した部分の方が厚さ方向の収縮が大きい。そして、冷却時にも上型２にプレス圧力が加えられているため、第２の下面１２２のみがガラス材料に当接し、第１の下面１２０はガラス材料から離間する。これにより、冷却時にガラス材料が径方向に収縮しても、第２の下面１２２のみにおいてガラス材料との間で摩擦力が生じ、ガラス材料に作用する摩擦力が非常に小さくなり、ガラスレンズを高い成形精度で製造することができる。

【0032】

また、本実施形態によれば、第２の下面１２２の表面積が第１の下面１２０の表面積よりも小さくなっている。これにより、冷却時における第２の下面１２２とガラス材料との間の摩擦力をより小さくすることができる。

【0033】

また、本実施形態によれば、第１の下面１２０を設けていることにより、この下方においてガラス材料と第１の下面１２０との間に隙間が生じ、これによりガラス材料の体積誤差を吸収することができる。

【0034】

なお、本実施形態では、第２の下面１２２がプレス成形型１０１の中心軸に鉛直な面に平行である場合について説明したが、これに限らず、第２の下面１２２をプレス成形型１０１の中心に向かって斜め下方に向くように形成してもよい。このように第１の下面１２０及び第２の下面１２２をプレス成形型１０１の中心に向かって斜め下方に向くように形成する場合には、第２の下面１２２のプレス成形型１０１の中心軸に垂直な方向に対する角度（すなわち、図３の左右方向に対する第２の下面１２２の角度）は、第１の下面１２０のプレス成形型１０１の中心軸に垂直な方向に対する角度よりも小さくするとよい。好ましくは、第１の下面１２０のプレス成形型１０１の中心軸に垂直な方向に対する角度は３０°以下であり、第２の下面１２２のプレス成形型１０１の中心軸に垂直な方向に対する角度は１０°以下である。

【0035】

以下、本発明の第３実施形態によるプレス成形型について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図４は、本発明の第３実施形態によるプレス成形型を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態のプレス成形型２０１は、下部に光学素子の上面に対応する成形面１２Ａを有する上型２と、上部に光学素子の下面に対応する成形面１６Ａを有する下型４と、上型２及び下型４の外周に設けられた第１の胴型６と、上型の外周かつ第１の胴型６の内側に設けられ、後述するようにガラス材料を拘束する拘束部２１８を備えた第２の胴型２０８とを備える。上型２、下型４、及び第１の胴型６の構成は第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0036】

第２の胴型２０８は、環状を呈しており、外周面は円筒面状を呈している。また、第２の胴型２０８の内周には、上方から第１の円筒部２１９と、第１の下面２２０と、第２の円筒部２２１と、第２の下面２２２と、第３の円筒部２２４とが連続して形成されている。

【0037】

第１の円筒部２１９は、円筒面状を呈しており、上下方向に延びている。第１の円筒部２１９の内径は、上型２の成形部１２の外径と略等しくなっている。第１の下面２２０は、プレス成形型２０１の中心軸（図中一点鎖線で示す）を中心とした円環状の面であり、プレス成形型２０１の中心軸に対して鉛直になっている。第１の下面２２０の外径は、第２の円筒部２２１の内径と等しくなっている。第２の円筒部２２１は円筒面状を呈しており、上下方向に延びている。第２の円筒部２２１の内径は、第１の円筒部２１９よりも大きく、第３の円筒部２２４より小さい。第２の下面２２２はプレス成形型２０１の中心軸（図中一点鎖線で示す）を中心とした円環状の面であり、プレス成形型２０１の中心軸に対して鉛直になっている。第２の下面２２２には鏡面加工が施されるとともに、ＦＣＶＡ膜によるコーティングが施されている。第３の円筒部２２４は円筒面状を呈している。

【0038】

好ましくは、第２の下面２２２の表面積は第１の下面２２０の表面積よりも小さく、さらに好ましくは、第２の下面２２２のプレス成形型２０１の中心軸方向の投影面積は第１の下面２２０のプレス成形型２０１の中心軸方向の投影面積よりも小さい。なお、本実施形態では、第２の胴型２０８の第１の下面２２０と、第２の円筒部２２１と、第２の下面２２２と、第３の円筒部２２４とにより第２の胴型２０８の拘束部２１８が構成されている。

【0039】

第２の胴型２０８は、第１の胴型６の内側の下型４の成形部１６の上方、かつ、上型２の成形部１２の外周に配置されており、上型２の成形部１２が第１の円筒部２１９の内側に挿入されている。プレス成形型２０１を組み立てた状態において、上型２の基部１０の下方周縁部が第２の胴型８の上面と当接している。プレス成形型２０１を組み立てた状態において、上型２、下型４、第１の胴型６及び第２の胴型２０８の中心軸が一致した状態となっている。なお、図４には、第２の胴型２０８の底部が下型４の上面に当接した状態を示しているが、プレス時には離間した状態からプレスを開始する。

【0040】

第３実施形態のプレス成形型２０１によっても、第１実施形態のプレス成形型１と同様の作用効果が奏される。
すなわち、プレス成形時に上型２を下降させるとガラス材料が押しつぶされ、側方に向かって拡がる。この際、ガラス材料の上面の周縁部に第２の胴型２０８の第２の下面２２２が当接し、さらに、ガラス材料の上面の第２の下面２２２が当接した部位の内側に、第１の下面２２０が当接する。これにより、ガラス材料の横方向の移動を確実に拘束することができる。

【0041】

さらに、ガラス材料の第２の下面２２２に当接した部分に比べて、第１の下面２２０が当接した部分の厚さの方が厚いため、冷却時には、第２の下面２２２に当接した部分に比べて、第１の下面２２０が当接した部分の方が厚さ方向の収縮が大きい。そして、冷却時にも上型２にプレス圧力が加えられているため、第２の下面２２２のみがガラス材料に当接し、第１の下面２２０はガラス材料から離間する。これにより、冷却時にガラス材料が径方向に収縮しても、第２の下面２２２のみにおいてガラス材料との間で摩擦力が生じ、ガラス材料に作用する摩擦力が非常に小さくなり、ガラスレンズを高い成形精度で製造することができる。

【0042】

また、本実施形態によれば、第２の下面２２２の表面積が第１の下面２２０の表面積よりも小さくなっている。これにより、冷却時における第２の下面２２２とガラス材料との間の摩擦力をより小さくすることができる。

【0043】

また、本実施形態によれば、第１の下面２２０を設けていることにより、この下方においてガラス材料と第１の下面２２０との間に隙間が生じ、これによりガラス材料の体積誤差を吸収することができる。

【0044】

なお、本実施形態では、第２の下面２２２がプレス成形型２０１の中心軸に鉛直な面に平行である場合について説明したが、これに限らず、第２の下面２２２をプレス成形型２０１の中心に向かって斜め下方に向くように形成してもよい。

【0045】

なお、上記各実施形態では、ガラス材料をプレス成形してガラスレンズを製造する場合を例として説明したが、本発明はこれに限らず、プラスチックレンズ等の他の材料からなる光学素子をプレス成形する場合にも適用できる。

【0046】

ここで、発明者らは、図１を参照して説明した第１実施形態のプレス成形型（実施例）と、図６を参照して説明した従来のプレス成形型（比較例）とを用いて、３０個のガラスレンズを連続して製造し、製造したガラスレンズの直交するＸＹ軸上のそれぞれ３点における厚さを測定し、設計値との誤差を算出した。図５は、比較例と実施例における設計値に対する厚さ誤差を示すグラフである。図５に示すように、比較例のプレス成形型ではショット数が増加するにつれて、厚さ誤差が増加する傾向がある。これに対して、実施例のプレス成形型によれば、ショットするが増加しても設計値に対する誤差は非常に小さい値で推移していることがわかる。これにより、本発明によれば、連続して多数のガラスレンズを製造しても、成形精度の高い光学素子を製造することが可能であることが確認された。

【0047】

以下、図面を参照して本発明を総括する。
本発明の第１実施形態のプレス成形型１は、図１に示すように、ガラスレンズの下面を成形するための上方に向いた成形面１６Ａを有する下型４と、ガラスレンズの上面を成形するための下型４の成形面１６Ａに対向するように下方に向いた成形面１２Ａを有する上型２と、プレス時に内周側にガラスレンズの側部を拘束する拘束部１８を有する筒状の第２の胴型８と、を備えるガラスレンズを成形するためのプレス成形型１であって、第２の胴型８の拘束部１８は、下型４に向くように形成された第１の下面２０と、第１の下面２０よりも下方に形成され、下型４に向くように形成された第２の下面２２と、を有する。

【0048】

本発明の第２実施形態のプレス成形型１０１は、図３に示すように、ガラスレンズの下面を成形するための上方に向いた成形面１６Ａを有する下型４と、ガラスレンズの上面を成形するための下型４の成形面１６Ａに対向するように下方に向いた成形面１２Ａを有する上型２と、プレス時に内周側にガラスレンズの側部を拘束する拘束部１１８を有する筒状の第２の胴型１０８と、を備えるガラスレンズを成形するためのプレス成形型１０１であって、第２の胴型１０８の拘束部１１８は、下型４に向くように形成された第１の下面１２０と、第１の下面１２０よりも下方に形成され、下型４に向くように形成された第２の下面１２２と、を有する。

【0049】

本発明の第３実施形態のプレス成形型２０１は、図４に示すように、ガラスレンズの下面を成形するための上方に向いた成形面１６Ａを有する下型４と、ガラスレンズの上面を成形するための下型４の成形面１６Ａに対向するように下方に向いた成形面１２Ａを有する上型２と、プレス時に内周側にガラスレンズの側部を拘束する拘束部２１８を有する筒状の第２の胴型２０８と、を備えるガラスレンズを成形するためのプレス成形型２０１であって、第２の胴型２０８の拘束部２１８は、下型４に向くように形成された第１の下面２２０と、第１の下面２２０よりも下方に形成され、下型４に向くように形成された第２の下面２２２と、を有する。

【符号の説明】

【0050】

１ プレス成形型
２ 上型
４ 下型
６ 第１の胴型
８ 第２の胴型
１０ 基部
１２ 成形部
１２Ａ 成形面
１４ 基部
１６ 成形部
１６Ａ 成形面
１８ 拘束部
１９ 第１の円筒部
２０ 第１の下面
２２ 第２の下面
２４ 第２の円筒部
１０１ プレス成形型
１０８ 第２の胴型
１１８ 拘束部
１１９ 第１の円筒部
１２０ 第１の下面
１２１ 第２の円筒部
１２２ 第２の下面
１２４ 第３の円筒部
２０１ プレス成形型
２０８ 第２の胴型
２１８ 拘束部
２１９ 第１の円筒部
２２０ 第１の下面
２２１ 第２の円筒部
２２２ 第２の下面
２２４ 第３の円筒部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】