JP2636083B2 - 光学素子の成形法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスなどの成形素材
を成形可能な温度まで加熱し、成形型によってプレス成
形する光学素子の成形法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、研削・研磨による光学素子加工方
法に代わり、加熱軟化させたガラスなどの成形素材を成
形型で直接プレス成形する方法が注目されている。

【０００３】この種の成形は、図８に示す型を用いて、
以下に説明する方法で、当初、実施されていた。即ち、
先ず、予め所要の、例えば、光学素子の最終形に近い形
に形成されたガラスなどの成形素材４を下型１と上型２
の間に置き、これを窒素雰囲気でシ−ルされた加熱炉に
入れる。そして、素材が成形可能な温度まで加熱された
ら、プレス成形を行ない、成形完了の型を炉内で冷却
し、型が酸化しない温度まで冷却されたら、窒素雰囲気
の炉内から大気中へ成形品を型と共に取り出す。しか
し、この方法では成形時間が長くなるためにランニング
コストが高くなってしまう。

【０００４】そこで、成形時間を短くするために、窒素
雰囲気の炉内で、かなり高い温度の内に成形品を型から
取り出す方法が採用されるようになった。この方法を図
９、図１０を参照して説明する。この装置は、窒素雰囲
気の成形室１２と、雰囲気を大気←→窒素と置換できる
置換室１３を具備しており、上記置換室１３はそれぞれ
ゲートバルブ（図示せず）の開閉により、成形室１２お
よび装置外の大気空間と連絡されるようになっている。
成形素材４は、装置外から上記置換室１３内の供給軸１
４の上端に置かれ、上記供給軸１４が上記成形室１２へ
上昇することにより、吸着フィンガー５に上面を接す
る。吸着フィンガー５には吸引管６が接続されていて、
その吸引管を介して上記吸着フィンガ−５内を負圧する
ことにより、成形素材４を上記吸着フィンガー５に吸着
させる。次に、上記吸着フィンガ−５を支持する回転軸
１５が回転することにより、吸着フィンガー５は、胴型
３の開口部１９を通り、上型２と下型１の間の位置に成
形素材４を移動する。この位置で成形素材４に対する吸
引力を解除し、これを高温の下型１の上に置き、ラム１
６で上型２を押し、プレス成形を行なう。そして、成形
品の温度がガラス転移点温度以下になったら、上型２を
上昇させ、成形素材を入れる時とは逆の順序で、かなり
高温のまま、上記成形品を装置外へ取り出す。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
のようなプレス成形を行なうためには、胴型３の中に内
蔵するヒーターにより上型２と下型１とを、予め加熱し
ておく必要があり、また、吸着フィンガー５および供給
軸１４の上端も、成形素材の予熱およびその熱ショック
割れの防止のために加熱しておく必要がある。このた
め、予め、室温程度で供給軸１４の上端に対する成形素
材４の置き精度を調整しても、そこから吸着フィンガ−
５を介して下型１へと成形素材４を移し替える際に、実
際の成形温度になると各部材が加熱され、熱膨張が加わ
るために、各部材間の位置関係が変化する。そのため
に、図１１（Ａ）に示すように成形素材４を下型１の中
心から偏心した位置に置くことになり、この状態でプレ
ス成形を行なうと、図１１（Ｂ）に示すようにガラス素
材４の上面に上型２と接触しない部分が発生してしま
う。図１１（Ｃ）はこの状態で成形を行なったプレス成
形品の上面を示しており、符号１７は上型２と成形素材
４とが接触しプレス成形された部分であり、１８は上記
上型と成形素材とが接触しなかった部分である。このよ
うな成形品を良品として使用する事はできない。

【０００６】このように、ガラスなどの成形素材の置き
精度のずれによる不良品の発生を避けるために、吸着フ
ィンガー５の先端部５Ａに、図１２に示すような平面方
向に移動可能な部材５Ｂを設けて、この部材５Ｂに位置
決めピン１９を設置し、ハンドリングに際して、この位
置決めピン１９と供給軸１４、および上記位置決めピン
１９と下型１をそれぞれ嵌合させるようにし、上記置き
精度を良くする発明も提案されている。（特開平２−４
４０３４）。しかし、この構造の吸着フィンガーを使用
すると、胴型の開口部１９を大きくしなければならない
という欠点がある。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上記事情に基いてなされたも
ので、ガラスなどの成形素材が、予め光学素子の最終形
に近い形に形成されている点に着目し、簡単な手段で下
型の上の正規な位置に対する上記成形素材の置き位置精
度を確保できるようにした光学素子の成形法を提供しよ
うとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手法】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、予め光学素子の最終形に近い形に形
成された成形素材を、上型と下型の間に供給して、各型
の成形面を光学素子の光学機能面に転写するように、上
記成形素材をプレス成形する方法において、下型の上に
置かれた成形素材を、型の外周部に配設された複数の位
置決め部材で、型の中心方向へ移動することにより、上
記成形素材の中心を下型の中心に合致させ、その後、上
記成形素材のプレス成形を行なうのである。

【０００９】

【実施例１】以下、本発明を図１ないし図３を参照して
具体的に説明する。図において符号１は成形用の下型、
２は成形用の上型、３は胴型であり、この胴型３は下型
１と上型２の位置を規制し、上型２を、その上下方向に
対して移動できるように支持すると共に、下型１および
上型２を加熱するためのヒーターを内部に有している。
符号４はこれから成形を行なう成形素材としてのガラス
素材であり、予め光学素子、例えば、レンズなどの最終
形に近い形に形成されている。また、符号５はガラス素
材および成形品を吸着してハンドリングするための吸着
フィンガーであり、６は吸着するための吸引孔である。
符号７はガラス素材を下型の中心へ動かすための位置決
め部材であり、８は位置決め部材７を駆動するための駆
動装置である。駆動装置８はその内部にピストン９を具
備しており、このピストン９は上記位置決め部材７に直
結しており、これを動かす。なお、１０はピストン９を
動かすための作動流体である窒素ガスを駆動装置８の中
に入れるための給気口、１１は下型１、胴型３および駆
動装置８を支持するための支持台、１９は吸着フィンガ
−５を胴型３内に誘導するときの開口部である。

【００１０】ガラス素材４は、吸着フィンガー５の吸引
孔６に吸着された状態で、胴型３の開口部１９を通っ
て、下型１の上方へ移動して来る。この位置で、吸着フ
ィンガー５を下降し、ガラス素材４と下型１を近接さ
せ、吸着を解除すると、ガラス素材４は吸着フィンガー
５から落下し、下型１の上に置かれる。この時に、ガラ
ス素材４が、図３（Ａ）に示すように、下型１の中心か
ら偏心した位置に置かれた状態になることがある。

【００１１】本実施例では、位置決め部材７は前後左右
の４方向から胴型３内に進退されるようになっており、
また、位置決め部材７の先端部は、ガラス素材の半径と
同じ円弧形状に加工されている。また、上記胴型３の開
口部１９の下端の高さは下型１の外周部の高さと同じに
なっており、位置決め部材７の下面の高さは、胴型の開
口部１９の下端の高さにセットされている。そして、位
置決め部材７は開口部の下端面をガイドにして動くこと
ができる。

【００１２】次に、駆動装置８の給気口１０を通って、
成形炉内の雰囲気と同じ窒素ガスが供給され、下型１の
中心から偏心した位置に置かれたガラス素材４の位置を
修正するために、ピストン１０が動き、位置決め部材７
が前進する。位置決め部材７が規定の位置まで動いた
時、ガラス素材４は、位置決め部材７に挟まれ、正規の
位置である下型の中心と同心の位置に移動される。この
実施例では、図３（Ｃ）に示すように、位置決め部材７
は胴型３の側面に接触するなどして、正しい位置を確保
し、例えば、±０．２^mm程度の誤差で、その規定の位置
に上記ガラス素材４を位置決めする。

【００１３】本発明によるガラス素材の位置修正は、上
型を上昇した状態で行なわれる。本実施例ではガラス素
材の位置修正後も位置決め部材７を出した状態のままで
上型２を下降させ、上型２とガラス素材４が接触した
後、位置決め部材７を後退させ、さらに上型２を下降さ
せプレス成形を完了させる。

【００１４】

【実施例２】前記の実施例では、位置決め部材７の先端
部の形状はガラス素材の半径と同じ半径の円弧形状であ
ったが、先端部の形状が直線状の場合でも、その位置決
め部材の押圧でガラス素材が移動に際して実質的に変形
しないなら、同様の効果が得られる。この場合の実施態
様は図４に示されるとおりである。

【００１５】

【実施例３】前記の実施例では、位置決め部材７は４方
向から出ていたが、複数の位置決め部材から成っていれ
ば問題はない。例えば、図５に示すように、対向した２
つの位置決め部材７から成っており、その一方の先端部
の形状がＶ形状であれば、押圧による下型の中心への求
心的な移動効果を上記ガラス素材に与えられる。

【００１６】

【実施例４】成形品を型から取り出す作業において、成
形後、上型を上昇した時に、成形品が下型の上の正規の
位置に残っていることが、自動化を可能にするための必
須条件である。しかし、成形品の上下の光学機能面と上
型・下型の成形面は共に鏡面であるために、付着力が大
きく、上型上昇時に、成形品が上型に付着したまま上昇
することがしばしばある。この現象を防止するために、
位置決め部材７の断面形状を図６に示すように、位置決
め部材７の上面部は型の中心軸に近く、位置決め部材７
の下面部は型の中心軸から遠くなるような形状、即ち、
成形品の上側の直径が下側のそれに比べて小さくなるよ
うにする。ガラス素材４を位置決め部材７により位置修
正した後、位置決め部材７が進出した状態のままプレス
成形を行ない、冷却し上型２を上昇し、その後この位置
決め部材７を後退させ、成形品を下型の上の正規の位置
に残す。この様な形状の位置決め部材７を用いることに
より、ガラス素材の位置修正機能と成形品の安定離型機
能の２つの働きを持たせることができる。

【００１７】

【実施例５】従来の光学素子成形品では、これを光学装
置などの製品に組み込む時に、成形品の外周部を心取加
工する必要がある。この心取加工を省略するために、例
えば、図１３に示すような型構造を用いて、成形品が上
型２、下型１および円周状の胴型３と接触するようにガ
ラスを充填させて成形する方法がある。しかし、このよ
うな型構造では成形品と胴型の間で摩擦が大きいため
に、成形品の取り出しを自動化することが困難である。
この現象を防止するために、位置決め部材７を、図７に
示すような形状にしてもよい。ここでは、全ての位置決
め部材がガラス素材の位置を修正するための規定の位置
にある時、各々の位置決め部材の間に隙間が生じない
で、円周状になる。ガラス素材４を位置決め部材７によ
り位置修正した後、位置決め部材７が進出した状態のま
まプレス成形を行ない、その後、冷却してから上型２を
上昇し、次いでこの位置決め部材７を後退させ、成形品
を下型の上の正規の位置に残す。この様な形状の位置決
め部材７を用いることにより、ガラス素材の位置修正機
能を発揮し、また、心取加工が不要となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、下型の
上に置かれたガラスなどの成形素材の位置を位置決め部
材により修正した後でプレス成形を行なうことにより、
ハンドリング時の置き精度のずれに起因する成形不良が
減少し、製造に際しての歩留りを向上すると共に、ハン
ドリング時の置き精度が要求されなくなるので、装置の
コストも減少できる。したがって、本発明により光学素
子を成形する際のコストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形法を実施するための成形装置主要
部の正面断面図である。

【図２】同じく成形装置主要部の平面断面図である。

【図３】（Ａ）ないし（Ｃ）は本発明の作用を説明する
図である。

【図４】本発明の第２の実施例を説明する図である。

【図５】本発明の第３の実施例を説明する図である。

【図６】本発明の第４の実施例を説明する図である。

【図７】（Ａ）ないし（Ｃ）は本発明の第５の実施例を
説明する図である。

【図８】従来の方法を個別に説明する図である。

【図９】従来の方法を個別に説明する図である。

【図１０】従来の方法を個別に説明する図である。

【図１１】従来の方法を個別に説明する図である。

【図１２】従来の方法を個別に説明する図である。

【図１３】従来の方法を個別に説明する図である。

【符号の説明】 １ 下型 ２ 上型 ３ 胴型 ４ ガラスなどの成形素材 ７ 位置決め部材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め所要の形に形成された成形素材を、
   上型と下型の間に供給して、各型の成形面を光学素子の
   光学機能面に転写するように、上記成形素材をプレス成
   形する方法において、下型の上に置かれた成形素材を、
   型の外周部に配設された複数の位置決め部材で、型の中
   心方向へ移動することにより、上記成形素材の中心を下
   型の中心に合致させ、その後、上記成形素材のプレス成
   形を行なうことを特徴とする光学素子の成形法。