JPH10231130A - 光学素子のプレス成形用金型 - Google Patents
光学素子のプレス成形用金型Info
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Abstract
によって製造する場合、金型から成形品を容易に取り出
すことが可能なプレス成形用金型を提供する。 【解決手段】 金型はオス型4とメス型11で構成され
る。メス型11は、ダイプレート12、メス型ダイ1
4、メス型コア13などで構成される。メス型コア13
は、メス型ダイ14の中央の開口部に嵌合し、開口部の
側壁とともにメスキャビティを形成する。メス型コア1
3の背面には支持プレート31が配置され、支持プレー
ト31は、ダイプレート12に埋込まれたコイルバネ3
2で支持される。型締めの際、オス型4とメス型11が
接近すると、支持プレート31が押下げられてコイルバ
ネ32が圧縮され、支持プレート31の背面がダイプレ
ート12に密着する。プレス成形終了後、型開きの際、
プレス成形品40がメス型コア13とともにコイルバネ
32の復元力によりメス型11から押出される。
Description
成形用金型に係り、特に、f・θレンズあるいはシリン
ドリカルレンズなどの非球面及び異形レンズの製造に適
したプレス成形用金型の構造に関する。
いわれ、光ディスク、光プリンタ、光通信システムなど
が急速に発展している。また、パーソナルコンピュータ
の普及に伴い、高画質で高速度という特徴をもつレーザ
プリンタの小型化、低価格化が進み、広く普及してい
る。レーザプリンタに必要不可欠なf・θレンズは、非
常に高精度な光学素子で、装置の小型化、低価格化から
非球面形状が要求されるとともに、面粗さ、形状につい
ても高い精度が要求されている。
有するf・θレンズの例を示す。一般的に、光学レンズ
等を製造する際、原料としてプラスチックを用いる場合
には、射出成形法または射出圧縮成形法が採用されてい
る。しかし、この場合、比較的、寸法精度の高いレンズ
が得られるものの、レンズ内の密度及び屈折率を均一に
することが難しいことや、温度、湿度などの使用環境の
影響を受けて光学的な特性が変化し易いなどの問題があ
る。
化させたガラスを金型を用いて概略のレンズ形状にプレ
ス成形して生地を作成した後、粗研削、精研削、研磨加
工、アニールなどの工程を経て、製品に仕上げている。
この他、円板状の素材の一部を切断し、研削、研磨等の
加工を行って製造する方法もある。しかし、この様な製
造工程を用いて非球面形状やトーリックレンズなどを製
造することは容易ではなく、また、要求される形状精
度、面粗度を得るためには熟練技術が必要となる。この
結果、製品が非常に高価なものになるので、上記の様な
製造方法は非球面レンズの製造にはあまり採用されてい
ない。
によって製造する方法が開発され、眼鏡レンズ、カメラ
レンズ等で使用されるようになった。更に、丸形状の非
球面あるいは球面レンズを製造する方法が開発され、ト
ーリックレンズ及びシリンドリカルレンズ等の複雑な形
状の異型レンズについても、高精度なものが製造できる
ようになってきている。以上の様な背景から、光学ガラ
ス製の高精度なf・θレンズをプレス成形によって、直
接、製造し、大量、安価に供給することが求められてい
る。
成形によって製造する場合、プレス成形後、金型から成
形品を取り出す際に、丸形状のレンズの場合にはバキュ
ームを用いて容易に取り出すことが可能であるが、トー
リックレンズあるいはシリンドリカルレンズなどの場合
には、金型によって成形される面が、光学面及び基準面
の4面となり、それらの面が金型鏡面と密着しているの
で、バキュームを用いて金型から成形品を取り出すこと
が容易ではない。
向、その構造上の制約、金型の大きさの制限、成形の際
の高い温度などから、プラスチックレンズの射出成形機
や射出成用金型で使用されているような押し出し機構を
金型に設けることが困難である。即ち、射出成形法や射
出圧縮成形法に使用される金型の場合、レンズ面以外の
樹脂の流れるランナー部あるいは予肉部をエジェクタピ
ンで押し出す構造や、ストリッパ構造が採用できる。し
かし、f・θレンズの場合、この様な構造を採用するこ
とができないので、直接、成形体を光学面を用いて押し
出さなければならない。
よって製造する場合、金型から成形品を取り出すことが
容易ではなく、このため金型からの搬出の際にオートロ
ーダの使用ができず、搬入、搬出を手動で行われなけれ
ばならないので、無人化、多台持ちができないという問
題があった。
問題点に鑑みて成されたもので、本発明は、f・θレン
ズなどの様な異形レンズをプレス成形によって製造する
場合、金型から成形品を容易に取り出すことが可能なプ
レス成形用金型の構造を提供することにある。
ス成形用金型は、オス型及びメス型で構成され、前記メ
ス型は、ダイプレートと、ダイプレートの表面に固定さ
れ、中央に開口部を有するメス型ダイと、この開口部に
嵌合し、この開口部の側壁とともにメスキャビティを形
成するメス型コアと、メス型コアの背面側に固定された
支持プレートと、ダイプレートの表面に埋め込まれ、支
持プレートを介して背面側からメス型コアを支持するコ
イルバネと、型締めの際、オス型がメス型に対して相対
的に前進する動きに伴って、支持プレートを押し下げて
コイルバネを圧縮し、支持プレートの背面をダイプレー
トの表面に密着させる手段とを備え、プレス成形終了
後、型開きの際、プレス成形品がメス型コアとともに前
記コイルバネの復元力によって前記開口部から押出され
る様になっていることを特徴とする。
型は、オス型及びメス型で構成され、前記メス型は、ダ
イプレートと、ダイプレートの表面に固定され、中央に
開口部を有するとともに、この開口部の周囲に上下方向
に貫通する複数の貫通孔が形成されたメス型ダイと、こ
の開口部に嵌合し、この開口部の側壁とともにメスキャ
ビティを構成するメス型コアと、メス型コアの背面側に
固定された支持プレートと、ダイプレートの表面に埋め
込まれ、支持プレートを介して背面側からメス型コアを
支持するコイルバネと、前記各貫通孔の中に配置された
リターンピンとを備え、型締めの際、オス型がメス型に
対して相対的に前進する動きに伴って、オス型でリター
ンピンを押し下げ、これによって支持プレートを押し下
げてコイルバネを圧縮し、支持プレートの背面をダイプ
レートの表面に密着させるとともに、プレス成形終了
後、型開きの際、プレス成形品がメス型コアとともに前
記コイルバネの復元力によって前記開口部から押出され
る様になっていることを特徴とする。
ば、目標形状に近い形状に予備加工されたガラス素材
を、メス型ダイの中央に設けられた開口部とメス型コア
の表面とによって形成されたメスキャビティに収容した
後、型締めが行われる。型締めの際、オス型がメス型に
対して相対的に前進する動きに伴って支持プレートが押
し下げられてコイルバネが圧縮され、支持プレートの背
面がダイプレートの表面に密着する。これによって、メ
ス型コアがメス型ダイの開口部の所定の位置で停止し、
この状態で、前記ガラス素材のプレス成形が行われる。
プレス成形の終了後、型開きの際、オス型がメス型に対
して相対的に後退する動きに伴ってコイルバネが解放さ
れ、コイルバネの復元力によってプレス成形品がメス型
コアと共に前記開口部から押出される。この様にして、
メス型に形成されたメスキャビティからプレス成形品を
容易に取り出すことができる。
れた開口部の周囲に上下方向に貫通する複数の貫通孔を
形成し、これらの各貫通孔にリターンピンを配置するこ
とによって、型締めの際、オス型がメス型に対して相対
的に前進する動きに伴って、これらのリターンピンを介
して支持プレートを押し下げてコイルバネを圧縮するこ
とができる。
いて図面を用いて説明する。図2に、本発明に基づくプ
レス成形用金型が使用されるガラス製の光学素子のプレ
ス成形装置の全体構成の一例を示す。図中、30はプレ
ス成形される素材、11は下型(メス型)、13はメス
型コア、14は移動ダイ(メス型ダイ)、12はダイプ
レート、9は移動軸、4は上型(オス型)、6はオス型
コア、7は固定ダイ(オス型ダイ)、5はダイプレー
ト、2は固定軸を表す。
かって伸びており、その下端には、セラミック製の断熱
筒3を介して、上型4がボルトによって取付けられてい
る。この上型4は、金属製のダイプレート5、ダイプレ
ート5の下側に配置されるセラミック製のオス型コア
6、及びダイプレート5の下側に取り付けられ、オス型
コア6を周囲から支持するとともに型の一部をなす固定
ダイ7から構成されている。
れ、駆動装置8の上側には荷重検出装置8bを介して移
動軸9が取付けられている。移動軸9は、駆動装置8の
上方に位置する中間プレート1aを貫通して上方に伸
び、固定軸2と対向している。駆動装置8はスクリュー
ジャッキを内蔵しており、サーボモータ8aの回転運動
を直線運動に変換して移動軸9を上下方向に駆動する。
また、移動軸9は、制御装置26に入力されたプログラ
ムに従って、その速度、位置およびトルクが制御され
る。
筒10を介して、下型11が固定されている。この下型
11は、金属製のダイプレート12、ダイプレート12
の上側に配置されるセラミック製のメス型コア13、及
びダイプレート12の上側に取り付けられ、メス型コア
13を周囲から支持するとともに型の一部をなす移動ダ
イ14から構成されている。ダイプレート12の下面に
は温度検出用の熱電対25が取り付けられている。
よって上下動されるブラケット15が、上下方向の移動
が可能な状態で吊り下げられている。ブラケット15に
は上型4及び下型11の周囲を囲む透明石英管16が取
付けられている。透明石英管16の下端部を中間プレー
ト1a上に設置されたシールプレート1bに当接させる
ことによって、上型4及び下型11の周囲に気密性を備
えた成形室17が形成されるようになっている。更に、
ブラケット15には透明石英管16の周囲を囲む外筒1
8が取付けられ、外筒18にはランプユニット19が取
付けられている。ランプユニット19は、赤外線ランプ
20とその後方に配置された反射ミラー21から構成さ
れており、上型4及び下型11を加熱するようになって
いる。
17内に不活性ガスを導入し、あるいは上型4及び下型
11を冷却するためのガス供給路22、23がそれぞれ
形成されている。断熱筒3とダイプレート5との接触
面、及び断熱筒10とダイプレート12との接触面に
は、それぞれ、溝27及び28が設けられている。不活
性ガスは、装置の外部から、ガス供給路22(あるいは
23)、断熱筒3(あるいは10)の内部、及び溝27
(あるいは28)を順に通って、成形室17の内部へ供
給される。成形室17の内部へ供給された不活性ガス
は、シールプレート1bの内部に形成された排気口24
から排出される。
の一例を示す。この金型は先に図3で示したf・θレン
ズ用の金型である。図中、40は予備加工済みのガラス
素材、11は下型(メス型)、4は上型(オス型)を表
す。
(オス型ダイ)、セラミック製のオス型コア6及び上部
ピン34(突起部)などから構成される。固定ダイ7は
中央に開口部を備え、ダイプレート5の下面に取り付け
られる。オス型コア6は、この開口部に収容され、固定
ダイ7によってダイプレート5に固定される。上部ピン
34は、ダイプレート5の下面に取り付けられ、固定ダ
イ7の開口部の周囲に設けられた貫通孔33を貫通し、
その先端が固定ダイ7の下面から所定の長さだけ突出し
ている。
14(メス型ダイ)、セラミック製のメス型コア13、
支持プレート31、セラミック製のコイルバネ32、リ
ターンピン36、ガイドピン38などから構成される。
プレート11の上面に取り付けられる。メス型コア13
は、この開口部に収容され、メス型コア13の上面とこ
の開口部の側壁面とによってメスキャビティが形成され
る。この開口部は移動ダイ14の背面側で断面が拡大さ
れており、この拡大断面部分に支持プレート31が収容
されている。メス型コア13は支持プレート31の上面
の中央部にボルト(図示せず)で固定されている。ダイ
プレート11の上面には二個のコイルバネ32が埋め込
まれ、支持プレート31の背面はこれらのコイルバネ3
2で支持されている。更に、支持プレート31の周縁部
の二箇所には上下方向にガイド孔37が形成され、これ
らのガイド孔37にはそれぞれガイドピン38が貫通し
ている。このガイドピン38の下端部はダイプレート1
1の上面に固定されている。これによって、メス型コア
13はガイドピン38に沿って上下方向の移動が可能で
ある。
ーンピン36が取り付けられている。リターンピン36
は、移動ダイ14の開口部の周囲に形成された貫通孔3
5を貫通し、リターンピン36の先端は移動ダイ14の
上面と同一の高さに位置している。なお、このリターン
ピン36は前記の上部ピン34と互いに対応する位置に
配置されている。
によって上昇させて、上型4に対して前進させると、上
部ピン34がリターンピン36の先端に突き当たり、上
部ピン34によってリターンピン36が下方に押し下げ
られ、これによって支持プレート31が下方に押し下げ
られてコイルバネ32が圧縮され、支持プレート31の
背面(下面)がダイプレート12の上面に密着する。メ
ス型コア13は支持プレート31とともに下方へ押し下
げられ、所定の位置で停止する。
(図2)によって下降させて、上型4から引き離すと、
上部ピン34がリターンピン36の先端から離れ、これ
によりコイルバネ32が解放され、コイルバネ32の復
元力によって支持プレート31が上方へ押し上げられ
る。これに伴って、メス型コア13及びガラス素材40
が、メスキャビティから押し出される。
6の上端部が移動ダイ14の上面から所定量だけ突出す
るようにすれば、固定ダイ7側に前記の上部ピン34を
設けなくても、固定ダイ7の下面でリターンピン36を
押し下げることもできる。また、リターンピン36を固
定ダイ7側に取り付けて、このリターンピン36が前記
貫通孔35を介して支持プレート31を、直接、押下げ
るようにすることもできる。
ス成形装置に取り付けてf・θレンズを製作した結果に
ついて説明する。先ず、非球面加工機およびポリシング
マシンを用いて、上型コア6及び下型コア13を作成
し、これらを用いて上型4及び下型11を組立てた。
T社製、屈折率1.72825、ガラス転移点453
℃)を予備加工して、目標形状に近い形状に仕上げたも
のを準備し、このガラス素材40を下型11のメスキャ
ビティに収容し、プレス成形を行った。なお、プレス成
形は、先ず、580℃に加熱して、500kgfの荷重
を加えて1分間プレスし、その後、除荷して200℃ま
で冷却しすることによって行った。
1000℃の窒化珪素セラミック製で、コイル径18.
4mm、バネ定数2.45N/mm、荷重1.725k
gfを2個、使用した。このセラミック製のコイルバネ
を使用することで十分、プレス成形体40を押出すこと
ができた。
−V値は、0.032μm、面粗度は、Ry=0.05
μmであり、形成されたレンズ形状が、金型のコア形状
を確実に転写し、基準となる面も形成されていた。この
数値は十分、f・θレンズの機能を果たすものであった なお、以上の例では、SF10を用いた例について説明
したが、f・θレンズの機能を果たすものであればガラ
ス材質が限定されるものではない。また、使用した金型
形状は、上型4がトーリック面、下型11がシリンドリ
カル面であるが、本発明に基づくプレス成形用金型はプ
リズム等にも適用することが可能であり、形状について
特に限定されるものではない。
使用すれば、プレス成形後の成形品が、ダイプレートに
埋め込まれているコイルバネの復元力によって、自動的
にメス型から押し出されるので、成形品の取り出しが容
易になる。これによって、オートローダ等の使用が可能
になり、プレス成形工程の無人化、省力化などの実現に
効果がある。
図、(a)はメス型コアの長手方向に沿った中央断面
図、(b)は(a)に対して垂直方向の中央断面図を表
す。
プレス成形装置の全体構成を示す概略構成図。
θレンズの形状を表す図。
4・・・上型(オス型)、5・・・ダイプレート、6・
・・オス型コア、7・・・固定ダイ(オス型ダイ)、8
・・・駆動装置、8a・・・サーボモータ、8b・・・
荷重検出装置、9・・・移動軸、10・・・断熱筒、1
1・・・下型(メス型)、12・・・ダイプレート、1
3・・・メス型コア、14・・・移動ダイ(メス型ダ
イ)、15・・・ブラケット、16・・・透明石英管、
17・・・成形室、19・・・ランプユニット、20・
・・赤外線ランプ、21・・・反射ミラー、23、24
・・・ガス供給路、25・・・熱電対、26・・・制御
装置、31・・・支持プレート、32・・・コイルバ
ネ、33・・・貫通孔、34・・・リターンピン、35
・・・貫通孔、36・・・上部ピン、、、37・・・ガ
イド孔、38・・・ガイドピン。
Claims (5)
- 【請求項1】 オス型及びメス型で構成される光学素子
のプレス成形用金型において、 前記メス型は、 ダイプレートと、 ダイプレートの表面に固定され、中央に開口部を有する
メス型ダイと、 この開口部に嵌合し、この開口部の側壁とともにメスキ
ャビティを形成するメス型コアと、 メス型コアの背面側に固定された支持プレートと、 ダイプレートの表面に埋め込まれ、支持プレートを介し
て背面側からメス型コアを支持するコイルバネと、 型締めの際、オス型がメス型に対して相対的に前進する
動きに伴って、支持プレートを押し下げてコイルバネを
圧縮し、支持プレートの背面をダイプレートの表面に密
着させる手段とを備え、 プレス成形終了後、型開きの際、プレス成形品がメス型
コアとともに前記コイルバネの復元力によって前記開口
部から押出される様になっていることを特徴とする光学
素子のプレス成形用金型。 - 【請求項2】 オス型及びメス型で構成される光学素子
のプレス成形用金型において、 前記メス型は、 ダイプレートと、 ダイプレートの表面に固定され、中央に開口部を有する
とともに、この開口部の周囲に上下方向に貫通する複数
の貫通孔が形成されたメス型ダイと、 この開口部に嵌合し、この開口部の側壁とともにメスキ
ャビティを構成するメス型コアと、 メス型コアの背面側に固定された支持プレートと、 ダイプレートの表面に埋め込まれ、支持プレートを介し
て背面側からメス型コアを支持するコイルバネと、 前記各貫通孔の中に配置されたリターンピンとを備え、 型締めの際、オス型がメス型に対して相対的に前進する
動きに伴って、オス型でリターンピンを押し下げ、これ
によって支持プレートを押し下げてコイルバネを圧縮
し、支持プレートの背面をダイプレートの表面に密着さ
せるとともに、プレス成形終了後、型開きの際、プレス
成形品がメス型コアとともに前記コイルバネの復元力に
よって前記開口部から押出される様になっていることを
特徴とする光学素子のプレス成形用金型。 - 【請求項3】 前記支持プレートは、前記メス型コアを
支持する面の周囲に上下方向に貫通する複数のガイド穴
を備えるとともに、 前記ダイプレートは、各ガイド穴に嵌合するガイドピン
を備え、 前記支持プレートは、これらのガイドピンに沿って上下
方向に移動することを特徴とする請求項2に記載の光学
素子のプレス成形用金型。 - 【請求項4】 前記リターンピンは、その一端が前記支
持プレートに固定されるとともに、その他端が前記メス
型ダイの表面から突出し、 型締めの際、前記オス型で前記リターンピンを押し下
げ、これによって前記支持プレートを押し下げて前記コ
イルバネを圧縮することを特徴とする請求項2に記載の
光学素子のプレス成形用金型。 - 【請求項5】 前記リターンピンは、その一端が前記支
持プレートに固定されるとともに、その他端が前記メス
型ダイの表面付近に位置し、 前記オス型は、このリターンピンに対応する位置に突起
部を備え、 型締めの際、この突起部で前記リターンピンを押し下
げ、これによって前記支持プレートを押し下げて前記コ
イルバネを圧縮することを特徴とする請求項2に記載の
光学素子のプレス成形用金型。
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JP03774097A Expired - Fee Related JP3883634B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 光学素子のプレス成形用金型 |
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KR20020011923A (ko) * | 2000-08-04 | 2002-02-09 | 모리시타 요이찌 | 정밀 소자 성형 장치 및 그 성형 방법 |
CN103319077A (zh) * | 2012-03-23 | 2013-09-25 | 盟立自动化股份有限公司 | 用来制造模造玻璃的模具结构 |
CN119407170A (zh) * | 2025-01-06 | 2025-02-11 | 陕西华夏粉末冶金有限责任公司 | 一种便于脱模的铁基粉料压制成型模具 |
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1997
- 1997-02-21 JP JP03774097A patent/JP3883634B2/ja not_active Expired - Fee Related
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