JP2002087830A - 光学素子の成形方法及びその成形装置 - Google Patents
光学素子の成形方法及びその成形装置Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/40—Product characteristics
- C03B2215/46—Lenses, e.g. bi-convex
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- C03B2215/50—Structural details of the press-mould assembly
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- C03B2215/72—Barrel presses or equivalent, e.g. of the ring mould type
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- Organic Chemistry (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】プレス工程終了後の光学素子の取り出し時に胴
型と上金型あるいは下金型を移動させた場合には、成形
物が胴型内を胴型の内周面と接触することがあり、その
場合、成形物の外周面、特につばの部分にがかじり割れ
や欠けが発生し、品質や歩留まりの低下、並びに装置稼
働率の低下を招いていた。 【解決手段】胴型１と、この胴型１と同軸芯で且つ胴型
１の内周面に摺動可能に嵌合された上下一対の成形型
２、３とからなり、光学材料を加熱軟化させた後の成形
時に該胴型１の内周面に成形物Ａの外周面を接触させる
ようにプレス成形を行う光学素子の成形方法であって、
プレス工程終了後に、上下の成形型２、３に成形物Ａを
挟んだままの状態で、上下の成形型２、３と胴型１との
相対位置を変化させて成形物Ａが胴型１に接触しない位
置に配置させ、その後、上下どちらか一方の成形型を開
き成形物Ａを取り出すようにする。
型と上金型あるいは下金型を移動させた場合には、成形
物が胴型内を胴型の内周面と接触することがあり、その
場合、成形物の外周面、特につばの部分にがかじり割れ
や欠けが発生し、品質や歩留まりの低下、並びに装置稼
働率の低下を招いていた。 【解決手段】胴型１と、この胴型１と同軸芯で且つ胴型
１の内周面に摺動可能に嵌合された上下一対の成形型
２、３とからなり、光学材料を加熱軟化させた後の成形
時に該胴型１の内周面に成形物Ａの外周面を接触させる
ようにプレス成形を行う光学素子の成形方法であって、
プレス工程終了後に、上下の成形型２、３に成形物Ａを
挟んだままの状態で、上下の成形型２、３と胴型１との
相対位置を変化させて成形物Ａが胴型１に接触しない位
置に配置させ、その後、上下どちらか一方の成形型を開
き成形物Ａを取り出すようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学素子の成形方法
及びその成形装置に係わり、特に光学素子の外径精度が
高く光軸ずれが少ない光学素子の成形において、歩留ま
りや稼働率が良く、高速に連続してプレス成形すること
ができる成形方法及びその成形装置に関するものであ
る。
及びその成形装置に係わり、特に光学素子の外径精度が
高く光軸ずれが少ない光学素子の成形において、歩留ま
りや稼働率が良く、高速に連続してプレス成形すること
ができる成形方法及びその成形装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】レンズ等の精密光学ガラス（光学素子）
を製造するに当って、ガラス素材を成形型内で加熱して
軟化させた状態で、プレス作動手段によりプレス成形す
る方法は、例えば特開昭６１−２０１６２９号公報や特
開平５−２９４６４８号公報により知られている。この
従来技術によるガラス成形方法は、胴型と、この胴型に
ガイドされる下金型と上金型とから構成される成形型を
用い、まず成形型における上下の金型間に形成される成
形部にガラス素材をセットして、このガラス素材を加熱
することにより軟化させた状態で、上金型を下降させる
ことによって、ガラス素材に加圧力を作用させてそのプ
レス成形を行っている。
を製造するに当って、ガラス素材を成形型内で加熱して
軟化させた状態で、プレス作動手段によりプレス成形す
る方法は、例えば特開昭６１−２０１６２９号公報や特
開平５−２９４６４８号公報により知られている。この
従来技術によるガラス成形方法は、胴型と、この胴型に
ガイドされる下金型と上金型とから構成される成形型を
用い、まず成形型における上下の金型間に形成される成
形部にガラス素材をセットして、このガラス素材を加熱
することにより軟化させた状態で、上金型を下降させる
ことによって、ガラス素材に加圧力を作用させてそのプ
レス成形を行っている。
【０００３】プレス工程終了後の成形物の取り出し工程
においては、特開昭６１−２０１６２９号公報では、胴
型は停止させたまま、上金型のみを上昇させ下金型に残
った成形物を取り出す方法を採用していた。また、特開
平５−２９４６４８号公報では、上金型を上昇させた
後、下金型を上昇させて成形物を胴型部の側面に設けら
れた取出口から取り出す方法が用いられている。
においては、特開昭６１−２０１６２９号公報では、胴
型は停止させたまま、上金型のみを上昇させ下金型に残
った成形物を取り出す方法を採用していた。また、特開
平５−２９４６４８号公報では、上金型を上昇させた
後、下金型を上昇させて成形物を胴型部の側面に設けら
れた取出口から取り出す方法が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、成形後に成形物を取り出す際における上金
型あるいは下金型の動作時に成形物がわずかながら振動
を受けることがある。また、上金型と成形物の離型性が
あまり良くない場合など、上金型を上昇させるときに、
成形型の軸芯と成形物の軸芯がわずかにずれる場合があ
る。これらの状態で、胴型と上金型あるいは下金型を移
動させた場合には、成形物が胴型の内壁と接触すること
があり、その場合、成形物の外周面、特につばの部分に
かじり割れや欠けが発生し、品質や歩留まりの低下、並
びに装置稼働率の低下を招き原価を押し上げていた。特
に成形物の外形精度公差が厳しい場合には顕著であっ
た。
の方法では、成形後に成形物を取り出す際における上金
型あるいは下金型の動作時に成形物がわずかながら振動
を受けることがある。また、上金型と成形物の離型性が
あまり良くない場合など、上金型を上昇させるときに、
成形型の軸芯と成形物の軸芯がわずかにずれる場合があ
る。これらの状態で、胴型と上金型あるいは下金型を移
動させた場合には、成形物が胴型の内壁と接触すること
があり、その場合、成形物の外周面、特につばの部分に
かじり割れや欠けが発生し、品質や歩留まりの低下、並
びに装置稼働率の低下を招き原価を押し上げていた。特
に成形物の外形精度公差が厳しい場合には顕著であっ
た。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の光
学素子の成形方法は、胴型と、この胴型と同軸芯で且つ
胴型の内周面に摺動可能に嵌合された上下一対の成形型
とからなり、光学材料を加熱軟化させた後の成形時に該
胴型の内周面に成形物の外周面を接触させるようにプレ
ス成形を行う光学素子の成形方法であって、プレス工程
終了後に、上下の成形型に成形物を挟んだままの状態
で、上下の成形型と胴型との相対位置を変化させて上記
成形物を胴型に接触しない位置に配置させ、その後、上
下どちらか一方の成形型を開き成形物を取り出すように
している。
学素子の成形方法は、胴型と、この胴型と同軸芯で且つ
胴型の内周面に摺動可能に嵌合された上下一対の成形型
とからなり、光学材料を加熱軟化させた後の成形時に該
胴型の内周面に成形物の外周面を接触させるようにプレ
ス成形を行う光学素子の成形方法であって、プレス工程
終了後に、上下の成形型に成形物を挟んだままの状態
で、上下の成形型と胴型との相対位置を変化させて上記
成形物を胴型に接触しない位置に配置させ、その後、上
下どちらか一方の成形型を開き成形物を取り出すように
している。
【０００６】請求項２に係る発明の光学素子の成形装置
は、胴型と、この胴型と同軸芯で且つ胴型の内周面に摺
動可能に嵌合された上下一対の成形型とからなり、光学
材料を加熱軟化させた後の成形時に該胴型の内周面に成
形物の外周面を接触させるようにプレス成形を行う光学
素子の成形装置であって、前記上下どちらか一方の成形
型が固定されるとともに、他方の成形型が上下に移動可
能に設けられ、さらに、前記胴型が上下の成形型に対し
て上下に移動自在に設けられたものである。
は、胴型と、この胴型と同軸芯で且つ胴型の内周面に摺
動可能に嵌合された上下一対の成形型とからなり、光学
材料を加熱軟化させた後の成形時に該胴型の内周面に成
形物の外周面を接触させるようにプレス成形を行う光学
素子の成形装置であって、前記上下どちらか一方の成形
型が固定されるとともに、他方の成形型が上下に移動可
能に設けられ、さらに、前記胴型が上下の成形型に対し
て上下に移動自在に設けられたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【０００８】図１は本発明の光学素子の成形装置の構成
を示す斜視図であり、ここではプレス工程終了時の状態
を示している。
を示す斜視図であり、ここではプレス工程終了時の状態
を示している。
【０００９】図１において、１は胴型であり、この胴型
１内には同軸芯で且つその内周面に沿って摺動自在に嵌
合された上下の成形型としての上金型２と下金型３とが
設けられている。
１内には同軸芯で且つその内周面に沿って摺動自在に嵌
合された上下の成形型としての上金型２と下金型３とが
設けられている。
【００１０】胴型１は、胴型上下機構部４により上下に
移動可能に設けられており、その側面に成形材料の投入
及び成形物を排出するための窓１ａが設けられている。
なお、この窓１ａは金型を冷却するためのガス導入口も
兼ねている。
移動可能に設けられており、その側面に成形材料の投入
及び成形物を排出するための窓１ａが設けられている。
なお、この窓１ａは金型を冷却するためのガス導入口も
兼ねている。
【００１１】上金型２は、上金型固定機構部５により固
定され、下金型３は、下金型上下機構部６により上下に
移動可能に設けられ、これら上下の金型２、３間に形成
される成形部で光学素子Ａがプレス成形される。
定され、下金型３は、下金型上下機構部６により上下に
移動可能に設けられ、これら上下の金型２、３間に形成
される成形部で光学素子Ａがプレス成形される。
【００１２】ここで、プレス工程終了時の光学素子Ａの
外周は胴型１の内壁に接している。上下の光学素子Ａの
光学面は上下の金型２、３に接しており、上下の金型
２、３の形状がほぼ光学素子Ａに転写される構成となっ
ている。
外周は胴型１の内壁に接している。上下の光学素子Ａの
光学面は上下の金型２、３に接しており、上下の金型
２、３の形状がほぼ光学素子Ａに転写される構成となっ
ている。
【００１３】次に、上記のように構成された成形装置に
基づいて本発明の光学素子の成形方法について説明す
る。図２は本発明の光学素子の成形方法により行われる
各工程を示すフローチャートであり、図３は成形装置が
初期成形位置に配置された状態を示す概略の断面図であ
る。
基づいて本発明の光学素子の成形方法について説明す
る。図２は本発明の光学素子の成形方法により行われる
各工程を示すフローチャートであり、図３は成形装置が
初期成形位置に配置された状態を示す概略の断面図であ
る。
【００１４】まず、第１の工程は初期成形位置で行われ
るガラス材料を投入する工程であり、図３に示すように
胴型１に設けられた下方の窓１ａから所望の形状の固体
のガラス材料を投入する。また、プレス成形を窒素雰囲
気中で行うため胴型１及び上下の金型２、３の周りに石
英管（図示せず）を配設し、胴型１及び上下の金型２、
３の周囲を窒素置換する（ステップＳ１）。
るガラス材料を投入する工程であり、図３に示すように
胴型１に設けられた下方の窓１ａから所望の形状の固体
のガラス材料を投入する。また、プレス成形を窒素雰囲
気中で行うため胴型１及び上下の金型２、３の周りに石
英管（図示せず）を配設し、胴型１及び上下の金型２、
３の周囲を窒素置換する（ステップＳ１）。
【００１５】第２の工程は予備加熱工程であり、下金型
３を所定位置に達するまで上昇させながら、上下の金型
２、３の周囲に設けられた赤外線ランプ（図示せず）に
より上記ガラス材料がガラス転移点以上の温度になるま
で予備加熱を行う（ステップＳ２）。
３を所定位置に達するまで上昇させながら、上下の金型
２、３の周囲に設けられた赤外線ランプ（図示せず）に
より上記ガラス材料がガラス転移点以上の温度になるま
で予備加熱を行う（ステップＳ２）。
【００１６】第３の工程は加熱成形工程であり、上記第
２の工程によりガラス材料が所望の成形温度に達した
後、下金型３を上昇させる。このとき下金型３に圧力フ
ィードバックをかけてガラス材料にかかる加圧力が一定
に成るように制御している（ステップＳ３）。
２の工程によりガラス材料が所望の成形温度に達した
後、下金型３を上昇させる。このとき下金型３に圧力フ
ィードバックをかけてガラス材料にかかる加圧力が一定
に成るように制御している（ステップＳ３）。
【００１７】第４の工程は、成形が終了し、上下の金型
２、３、ガラス材料を冷却する工程であり、冷却管（図
示せず）を胴型１の窓１ａに配置させて窒素ガスを吹き
付ける（ブロアする）ことにより、上下の金型２、３を
冷却する（ステップＳ４）。このとき、ガラス材料がガ
ラス転移点以上の温度であれば変形を来す恐れがあれる
ため、上述と同様に加圧力を一定に保ちながら冷却する
ことが望ましい。
２、３、ガラス材料を冷却する工程であり、冷却管（図
示せず）を胴型１の窓１ａに配置させて窒素ガスを吹き
付ける（ブロアする）ことにより、上下の金型２、３を
冷却する（ステップＳ４）。このとき、ガラス材料がガ
ラス転移点以上の温度であれば変形を来す恐れがあれる
ため、上述と同様に加圧力を一定に保ちながら冷却する
ことが望ましい。
【００１８】第５、第６の工程は、プレス工程終了後に
完成した光学素子Ａ（以下、成形物という）を取り出
す、すなわち排出させる工程である。
完成した光学素子Ａ（以下、成形物という）を取り出
す、すなわち排出させる工程である。
【００１９】まず、第５の工程の予備排出時に窒素ガス
を吹き付けながら胴型１を成形物が当該胴型１に接触す
ることがない位置まで上昇させる（ステップＳ５）。す
なわち、上下の金型２、３と胴型１とを相対移動させ
る。このとき、上下の金型２、３と成形物を一体にして
移動させなければならない。さもなければ、胴型１と成
形物の軸芯が一致せずに接触する可能性があり、成形物
の外周面、特につばの部分にかじり割れや欠けが発生
し、品質や歩留まりの低下、並びに装置稼働率の低下を
招き原価を押し上げる原因になる。
を吹き付けながら胴型１を成形物が当該胴型１に接触す
ることがない位置まで上昇させる（ステップＳ５）。す
なわち、上下の金型２、３と胴型１とを相対移動させ
る。このとき、上下の金型２、３と成形物を一体にして
移動させなければならない。さもなければ、胴型１と成
形物の軸芯が一致せずに接触する可能性があり、成形物
の外周面、特につばの部分にかじり割れや欠けが発生
し、品質や歩留まりの低下、並びに装置稼働率の低下を
招き原価を押し上げる原因になる。
【００２０】この後、第６の工程で、成形物を取り出し
易い位置まで下金型３を下降させ、また窒素ガスを吹き
付けるための冷却管を下降させた後、この成形物を図示
しないピックアンドプレイス装置（図示せず）などを用
いて自動的に取り出す（ステップＳ６）。
易い位置まで下金型３を下降させ、また窒素ガスを吹き
付けるための冷却管を下降させた後、この成形物を図示
しないピックアンドプレイス装置（図示せず）などを用
いて自動的に取り出す（ステップＳ６）。
【００２１】そして、第７の工程で胴型１、さらに下金
型３を下降させ、元の初期成形位置に復帰させる（ステ
ップＳ７）。複数個を成形するときには上記第１から第
７の工程を繰り返す。このような工程を経て、成形物が
完成する。
型３を下降させ、元の初期成形位置に復帰させる（ステ
ップＳ７）。複数個を成形するときには上記第１から第
７の工程を繰り返す。このような工程を経て、成形物が
完成する。
【００２２】図４は、上記プロセスでの上下の金型２、
３と胴型１の移動量を示している。
３と胴型１の移動量を示している。
【００２３】なお、本実施の形態では、上記に示したよ
うに第５の工程時に、上下の金型２、３で成形物を挟ん
だまま、この成形物の外周が胴型１の内壁と接しない位
置まで胴型１を相対移動させることで、前述した従来の
課題を解決しているが、胴型１を固定したまま上下の金
型２、３を同一方向に移動させるプロセスで行っても上
記と同様の効果が得られることは明白である。
うに第５の工程時に、上下の金型２、３で成形物を挟ん
だまま、この成形物の外周が胴型１の内壁と接しない位
置まで胴型１を相対移動させることで、前述した従来の
課題を解決しているが、胴型１を固定したまま上下の金
型２、３を同一方向に移動させるプロセスで行っても上
記と同様の効果が得られることは明白である。
【００２４】また、本実施の形態では、成形材料の投
入、並びに成形物を排出するための窓１ａを側面に有す
る胴型１を用いた場合について説明を行ったが、側面に
窓がない胴型を用いても、成形物の外周部分が胴型に接
触する可能性がある場合には、成形物を挟んだまま、胴
型と相対移動させるようなプロセスを実施することで、
上記に説明したものと同様の効果を得ることができる。
入、並びに成形物を排出するための窓１ａを側面に有す
る胴型１を用いた場合について説明を行ったが、側面に
窓がない胴型を用いても、成形物の外周部分が胴型に接
触する可能性がある場合には、成形物を挟んだまま、胴
型と相対移動させるようなプロセスを実施することで、
上記に説明したものと同様の効果を得ることができる。
【００２５】
【実施例】次に、上記に示した装置及び方法を用いてガ
ラスレンズの成形を行った場合について述べる。
ラスレンズの成形を行った場合について述べる。
【００２６】ここで、成形したガラスレンズは図５に示
すような非球面のガラスレンズであり、大きさφ３．８
ｍｍ、非球面レンズ部φ３．０ｍｍ、つば部の幅は０．
２ｍｍであり、材料は住田光学社製の光学ガラスＶＣ７
９であり、ガラス転移点は５１０℃、線膨張係数αはお
およそ室温〜３００℃ではα＝１０×１０-6、ガラス転
移点以上ではα＝４０×１０-6であった。胴型１の材料
はタングステンカーバイトでα＝５．５×１０-6、上下
の金型２、３の材料はバインダレスタングステンカーバ
イトでα＝５×１０-6とした。胴型１と上下の金型２、
３のクリアランスは常温で片側１μｍとなるように装置
を作製した。
すような非球面のガラスレンズであり、大きさφ３．８
ｍｍ、非球面レンズ部φ３．０ｍｍ、つば部の幅は０．
２ｍｍであり、材料は住田光学社製の光学ガラスＶＣ７
９であり、ガラス転移点は５１０℃、線膨張係数αはお
およそ室温〜３００℃ではα＝１０×１０-6、ガラス転
移点以上ではα＝４０×１０-6であった。胴型１の材料
はタングステンカーバイトでα＝５．５×１０-6、上下
の金型２、３の材料はバインダレスタングステンカーバ
イトでα＝５×１０-6とした。胴型１と上下の金型２、
３のクリアランスは常温で片側１μｍとなるように装置
を作製した。
【００２７】この構成の場合、窒素ガスによる冷却を行
うと取り出し時の２００℃程度で計算上は上記クリアラ
ンスが片側数ミクロン程度となり、従来の方法でも可能
と考えられる。しかしながら、実際に１００００個のガ
ラスレンズ成形を行ったところ、本発明の方法ではつば
部の割れ、かけ等の外観の不良がほとんどなかったもの
の、従来の方法では不良が多く、たびたび装置を停止さ
せる必要があった。
うと取り出し時の２００℃程度で計算上は上記クリアラ
ンスが片側数ミクロン程度となり、従来の方法でも可能
と考えられる。しかしながら、実際に１００００個のガ
ラスレンズ成形を行ったところ、本発明の方法ではつば
部の割れ、かけ等の外観の不良がほとんどなかったもの
の、従来の方法では不良が多く、たびたび装置を停止さ
せる必要があった。
【００２８】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る光学
素子の成形方法及びその成形装置によれば、光学素子の
外周が胴型の内周面と接触してその姿勢を崩してかじり
などが発生し割れ欠けが生じる不具合を回避することが
でき、成形物の品質の向上や成形装置の稼働率の向上や
成形スループットの短縮に大きな効果が得られる。
素子の成形方法及びその成形装置によれば、光学素子の
外周が胴型の内周面と接触してその姿勢を崩してかじり
などが発生し割れ欠けが生じる不具合を回避することが
でき、成形物の品質の向上や成形装置の稼働率の向上や
成形スループットの短縮に大きな効果が得られる。
【００２９】また、プレス工程終了後、上下の成形型に
成形物を挟んだままの状態で、胴型を移動させ、その
後、上下どちらか一方の成形型を開き成形物を取り出す
ように制御することにより、金型と成形物の軸芯ずれが
少なくなり、成形物の品質の向上を図ることができる。
成形物を挟んだままの状態で、胴型を移動させ、その
後、上下どちらか一方の成形型を開き成形物を取り出す
ように制御することにより、金型と成形物の軸芯ずれが
少なくなり、成形物の品質の向上を図ることができる。
【図１】本発明における光学素子の成形装置の構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】本発明における光学素子の成形方法を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図３】成形装置が初期成形位置に配置された状態を示
す概略の断面図である。
す概略の断面図である。
【図４】本発明における光学素子の成形方法による上下
の金型及び胴型の移動量の一例を示す図である。
の金型及び胴型の移動量の一例を示す図である。
【図５】本発明における光学素子の成形方法及びその成
形装置により成形する光学素子の一例を示す図である。
形装置により成形する光学素子の一例を示す図である。
１ 胴型 １ａ 窓 ２ 上金型 ３ 下金型 ４ 胴型上下機構部 ５ 上金型固定機構部 ６ 下金型上下機構部 Ａ 光学素子
Claims (2)
- 【請求項１】 胴型と、この胴型と同軸芯で且つ胴型の
内周面に摺動可能に嵌合された上下一対の成形型とから
なり、光学材料を加熱軟化させた後の成形時に該胴型の
内周面に成形物の外周面を接触させるようにプレス成形
を行う光学素子の成形方法であって、 プレス工程終了後に、上下の成形型に成形物を挟んだま
まの状態で、上下の成形型と胴型との相対位置を変化さ
せて上記成形物を胴型に接触しない位置に配置させ、そ
の後、上下どちらか一方の成形型を開き成形物を取り出
すことを特徴とする光学素子の成形方法。 - 【請求項２】 胴型と、この胴型と同軸芯で且つ胴型の
内周面に摺動可能に嵌合された上下一対の成形型とから
なり、光学材料を加熱軟化させた後の成形時に該胴型の
内周面に成形物の外周面を接触させるようにプレス成形
を行う光学素子の成形装置であって、 前記上下どちらか一方の成形型が固定されるとともに、
他方の成形型が上下に移動可能に設けられ、さらに、前
記胴型が上下の成形型に対して上下に移動自在に設けら
れたことを特徴とする光学素子の成形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000282076A JP2002087830A (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | 光学素子の成形方法及びその成形装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000282076A JP2002087830A (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | 光学素子の成形方法及びその成形装置 |
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| JP2002087830A true JP2002087830A (ja) | 2002-03-27 |
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ID=18766642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000282076A Pending JP2002087830A (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | 光学素子の成形方法及びその成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2002087830A (ja) |
-
2000
- 2000-09-18 JP JP2000282076A patent/JP2002087830A/ja active Pending
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