JP2002348136A - 光学素子成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子の形成時における加熱温度のバラ
ツキを軽減し、しかも効率的に成形する。 【解決手段】 加熱された光学ガラス素材を固定型４と
移動型８とによって押圧成形して所望の光学ガラス素子
とする。固定型４の周囲を囲むように配置されて固定型
４を加熱する固定型加熱手段１４と、移動型８の周囲を
囲むように配設されて移動型８を加熱する移動型加熱手
段２１と、移動型８を移動させるとき、移動型８と移動
加熱手段２１との位置関係が常に同一となるように移動
加熱手段２１を移動させる移動手段１０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばカメラ用
ガラスレンズ等に代表される光学ガラス素子を成形する
光学素子成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−２４７６５号公報には、従来
の光学素子成形装置が開示されている。この装置は、一
対の上下型の周囲に、上下型を加熱する赤外線ランプを
配置すると共に、赤外線ランプを型に対して位置調整可
能としたものである。この構造では、上下型に対して最
も加熱効率が良い位置に赤外線ランプ位置決めすること
が可能となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した構造では、赤
外線ランプの位置調整を行うことによって、所定の割合
の加熱力を効率的に作用させている。しかしながら成形
工程においては、移動型である下型が上昇するため、下
型と赤外線ランプとの位置関係が変化し、この位置関係
の変化が下型の温度制御のバラツキの要因となる。特
に、高精度が要求される光学ガラス素子を効率良く成形
するためには、成形する温度のバラツキを１℃以下に制
御することが必要であるのに対し、上述した従来装置で
は、温度制御の応答性を緩やかにして、位置関係の変化
に対して敏感に温度制御しない設定となっている。この
ことは逆に温度制御の時間が長くなることであり、成形
サイクルの延長の原因となる問題を有している。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、加熱される型と加熱源との位
置関係を常に一定にすることにより、温度制御のバラツ
キを軽減し且つ効率的な成形を可能とする光学素子成形
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光学素
子成形装置は、加熱された光学ガラス素材を固定型と移
動型とによって押圧成形して所望の光学ガラス素子とす
る光学素子成形装置において、上記固定型の周囲を囲む
ように配置されて固定型を加熱する固定型加熱手段と、
上記移動型の周囲を囲むように配設されて移動型を加熱
する移動型加熱手段と、上記移動型を移動させるとき、
移動型と移動型加熱手段との位置関係が常に同一となる
ように移動型加熱手段を移動させる移動手段と、具備す
ることを特徴とする。

【０００６】この発明では、移動手段が移動型と移動型
加熱手段との位置関係を常に同一とするため、移動型と
移動型加熱手段の位置変化に起因するバラツキを低減さ
せることができる。また、位置関係が変化しないため、
温度制御の制御パラメーターを敏感に設定することがで
き、温度を短時間で上昇させることが可能となり、成形
サイクルを短くすることができる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１記載の光学素
子成形装置であって、上記移動手段は、移動型と移動型
加熱手段とを連結する連結部材を含むことを特徴とす
る。

【０００８】連結部材によって移動型及び移動型加熱手
段が連結されることにより、これらの位置関係を一義的
に設定することができ、位置関係の設定を簡素化するこ
とができる。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の光学素子成形装置であって、上記固定型加熱手段か
らの輻射が上記移動型に当たらないように遮断する第１
遮断部材と、上記移動型加熱手段からの輻射が上記固定
型に当たらないように遮断する第２遮断部材と、をさら
に具備することを特徴とする。

【００１０】これらの遮断部材は、他方側に照射される
赤外線を遮るため、赤外線による他方側への温度の影響
を軽減することができる。従って、移動側及び固定側で
の温度制御をさらに正確に行うことができる

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態により具体的に説明する。なお、各実施の形態におい
て、同一の要素は同一の符号を付して対応させてある。

【００１２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の成形装置であり、固定軸１及び移動軸５が対向す
るように上下に配置されている。固定軸１の上端部は、
フレーム２の上部に固定されている。固定軸１の下端部
には、中空の断熱部材３を介して固定型４が図示しない
ボルトによって固定されている。

【００１３】移動軸５は固定軸１と同軸となるように固
定軸１の下方に配置されており、移動軸５の上端部に
は、中空の断熱部材６を介して移動型８が図示しないボ
ルトによって固定されている。これにより、固定型４の
中心軸と移動型８の中心軸とが一致するようにこれらの
型４，８が配置されている。

【００１４】なお、この実施の形態では、断熱部材３，
６として窒化珪素やジルコニア等のセラミックスを用い
た。また、固定型４及び移動型８としては、超硬金属
（タングステン合金）からなる型材の表面に白金コート
を施したものを用いた。

【００１５】移動軸５は、ベース９を貫通して下方へ延
びており、移動手段としてのサーボモータ１０によって
鉛直方向（上下方向）に所定速度で移動可能となってお
り、所定の位置まで移動して停止することにより、プレ
ス力が制御できるようになっている。

【００１６】固定軸１には、固定軸１が挿通可能な孔を
中央部分に有した円板状の上部ブラケット１１が設けら
れている。上部ブラケット１１の下方には、断熱部材３
及び固定型４を囲むように略円筒形状の上部隔壁１３が
設けられている。上部隔壁１３の外周には、冷却水が循
環できる冷却パイプ１２が取り付けられている。

【００１７】上部隔壁１３の内部には、固定軸１を囲む
ように加熱源である複数の半円筒形状の固定型赤外線ラ
ンプ（固定型加熱手段）１４が設けられている。また、
上部隔壁１３の内面には、赤外線ランプ１４から照射さ
れる赤外線を効率良く固定軸１及び固定型４に反射させ
る反射ミラー１５が形成されている。

【００１８】上部隔壁１３の下部には、後述する下部隔
壁１７の外周寸法よりもやや大きい円筒形状のスカート
１９が設置されている。そして、下部隔壁１７をスカー
ト１９に嵌合させることにより、成形室１８内がほぼ密
閉状態となる。

【００１９】移動軸５には、移動軸５が挿通可能な孔を
中央部分に有した円板状の下部ブラケット１６が設置さ
れている。下部ブラケット１６の上方には、断熱部材６
及び移動型８を囲むように略円筒形状の下部隔壁１７が
設けられている。下部隔壁１７の外周には、冷却水が循
環できる冷却パイプ２０が取り付けられている。

【００２０】下部隔壁１７の内部には、移動軸５を囲む
ように加熱源である複数の半円筒形状の移動型赤外線ラ
ンプ（移動型加熱手段）２１が設けられている。また、
下部隔壁１７の内面には、赤外線ランプ２１から照射さ
れる赤外線を効率良く移動軸５及び移動型８に反射させ
る反射ミラー２２が形成されている。

【００２１】この実施の形態では、下部ブラケット１６
と下部隔壁１７とにより連結部材が構成される。すなわ
ち、移動軸５に断熱部材６を介して移動型８が取り付け
られる一方、移動型８に下部ブラケット１６が取り付け
られ、この下部ブラケット１６に移動型赤外線ランプ２
１を設けた下部隔壁１７が支持されており、これによ
り、移動型８及び移動型赤外線ランプ２１とがこれらを
介して連結される構造となっている。これにより、移動
型８及び移動型赤外線ランプ２１とは位置関係が常に同
一となるように移動することができる。

【００２２】なお、反射ミラー１５，２２として金コー
ト、金メッキ、ＴｉＮコートしたもののいずれかを用い
た。また、上部隔壁１３、下部隔壁１７、ブラケット１
１、１６及びスカート１９の内壁は全て酸化を防止する
ためにＴｉＮコート等の耐熱耐酸化処理が施されてい
る。

【００２３】この実施の形態において、赤外線ランプ１
４，２１はいずれも上下２本ずつとなっている。固定型
１及び移動型８の側面には、熱電対２３が固定されてお
り、熱電対２３が測定した温度をフイードバックして図
示しない温度調整器及びサイリスタにより赤外線ランプ
１４，２１に供給する電流値を制御することにより固定
型４及び移動型８の温度制御を行うようになっている。

【００２４】以下、この構造の光学素子成形装置を用い
てレンズを成形する方法を説明する。

【００２５】この実施の形態では、外径φが１５ｍｍ、
中肉厚さが６ｍｍ、レンズの第１面の曲率（Ｒ）が５０
ｍｍ、第２面の曲率（Ｒ）が１００ｍｍの両凸レンズを
成形する場合を説明する。従って、成形面４ａが半径５
０ｍｍの凹形状の固定型４を用い、成形面８ａが半径１
００ｍｍの凹形状の移動型８を用いた。なお、固定型４
及び移動型８の成形面４ａ，８ａは、凹形状以外の部分
を平面とした。本実施の形態の成形面４ａ，８ａは、ど
ちらも鏡面に加工され、白金コートが施されている。ガ
ラス素材２４としては、外径φが１０ｍｍ、屈伏点温度
が５５０℃の重フリント系の硝材例えばＳＦ１１等を用
いた。

【００２６】まず、ガラス素材２４を移動型８の成形面
８ａ上に載置し、移動軸５をサーボモータ１０により上
昇させる。これにより、下部隔壁１７が上昇して上部隔
壁１３のスカート１９に挿入され、成形室１８が密閉さ
れると共に、移動型８上のガラス素材２４が固定型４に
接触する直前まで移動する。

【００２７】そして、成形室１８内に毎分２０リットル
の非酸化ガスである窒素ガス（窒素１００％）を供給口
２５から供給することにより、成形室１８内を約１０秒
程度で非酸化ガスで充満する。このとき、成形室１８内
の酸素濃度は型の酸化を進行させない１００ｐｐｍ以下
が理想であるが、１００ｐｐｍよりも濃度が大きくても
ガラスの成形は可能である。なお、非酸化性ガスとして
は、窒素ガス（１００％）の他に、窒素９０％、水素１
０％の混合ガスやアルゴンガス（１００％）等であって
も良い。

【００２８】その後、赤外線ランプ１４，２１に供給さ
れる電流を制御して、固定型４及び移動型８を５５０℃
の温度、約１００秒の加熱時間で加熱する。そして、移
動型８をさらに上方に所定の圧力で移動させ、加熱軟化
されたガラス素材２４が所望の凸レンズの中肉厚さにな
るまで成形する。

【００２９】このとき、移動型赤外線ランプ２１は、移
動型８と連動して移動するため、移動型８との位置関係
が常に一定となり、移動型８を一定の温度にすることが
できる。また、固定型赤外線ランプ１４は、移動型８と
連動して移動しないため、固定型４との位置関係が常に
一定となり、固定型４を一定の温度にすることができ
る。

【００３０】その後、充分な時間（約２分）温度を保持
した後、一定勾配で冷却し成形を終了する。この一連の
工程で、移動型８の移動に伴う移動型８側の温度変化
（バラツキ）は全く認められなかった。従来技術の構成
と比較したデータを図２に示す。同図（ａ）で示すよう
に、移動型８を移動する工程での温度変動が１℃以内に
抑えることができ、同図（ｂ）で示す従来の２℃に比べ
て半減している。また、所望時間までの加熱時間も１０
０秒となり、従来の１２０秒（２分）よりも約１割程度
短縮することができた。

【００３１】これに加えて、移動型赤外線ランプ２１は
移動可能とし、固定型赤外線ランプ１４は固定している
ため、赤外線ランプの厚み（型が移動する方向（鉛直方
向）の長さ）が必要最小限とすることができる。

【００３２】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２を示す。この実施の形態では、固定軸１に設置され
た上部隔壁１３の下部に、第１遮断部材としての底板２
６が設けられている。底板２６は上部隔壁１３から固定
型４方向に延びており、固定型４の周囲を覆うようにな
っている。従って、赤外線ランプ１４から固定型４に向
かって照射される赤外線が移動型８側に照射されるのを
防止するように作用する。

【００３３】また、移動軸５に設置された下部隔壁１７
の上部に、第２遮断部材としての天板２７が設けられて
いる。天板２６は下部隔壁１７から移動型８方向に延び
て、移動型８の周囲を覆うようになっている。従って、
赤外線ランプ２１から移動型８に向かって照射される赤
外線が固定型４側に照射されるのを防止するように作用
する。

【００３４】この実施の形態では、移動軸５、固定軸１
側で照射されるそれぞれの赤外線が直接に他方の軸側に
照射されることがなくなる。移動型８の移動に伴い、移
動型８と固定側の赤外線ランプ１４の相対位置と、固定
型４と移動側の赤外線ランプ２１の相対位置とが変化
し、この変化によって温度制御のバラツキの要因とな
る。例えば、固定型側の温度設定を５５０℃、移動型側
の温度設定を５３０℃とした場合、天板２７及び底板２
６がない場合は移動型８の上方移動に伴い、移動型８の
温度は固定型側の赤外線の影響を強く受けて上昇する。

【００３５】この実施の形態では、このように天板２７
及び底板２６を設置して、他方側に照射される赤外線を
遮るため、赤外線による他方側への温度の影響を軽減す
ることができる。従って、移動側及び固定側での温度制
御をさらに正確に行うことができる。また、成形工程中
の移動型８の移動等に影響されることがないため、常に
一定の温度制御が可能となる。

【００３６】従って、この実施の形態では、実施の形態
１と同様の効果を有するのに加えて、他方の加熱源から
の影響を防止することができるため、より精度の高い制
御が可能となる。また、このことは上下の型で温度設定
を変える場合は特に有効となる。

【００３７】以上の説明から、本発明は、次に記載する
付記項のような技術的思想を包含するものである。

【００３８】

【付記項１】 固定型と移動型とからなる上下一対の型
間にガラス素材を配置し、前記固定型と移動型及びガラ
ス素材を、これらを囲むように設けた赤外線ランプによ
り加熱して、ガラス素材をプレス成形する光学ガラス素
子の成形装置において、前記赤外線ランプを固定型の加
熱用と移動型の加熱用とに個別に設け、且つ固定型加熱
用の赤外線ランプと固定型の位置関係と、移動型加熱用
の赤外線ランプと移動型の位置関係とが常に同じになる
ように設置したことを特徴とする光学ガラス素子成形装
置。

【００３９】この発明では、固定側の赤外線ランプ及び
移動側の赤外線ランプは、他方の側に熱影響を与えるこ
とがなく、従って、温度のバラツキを提言させることが
できる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、移動型と移動
型加熱手段との位置関係が常に同一となるため、これら
の位置変化に起因するバラツキを低減させることがで
き、しかも位置関係が変化しないため、成形サイクルを
短くすることができる。

【００４１】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果を有するのに加えて、移動型及び移動型加熱手段
が連結されるため、これらの位置関係の設定を簡素化す
ることができる。

【００４２】請求項３の発明によれば、請求項１または
２の発明の効果を有するのに加えて、第１及び第２の遮
断部材を用いることにより、他方側に照射される赤外線
を遮るため、赤外線による他方側への温度の影響を軽減
することができ、移動側及び固定側での温度制御をさら
に正確に行うことができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の構造を示す部分破断正
面図である

【図２】（ａ）は実施の形態１による温度のバラツキを
示す特性図、（ｂ）は、従来の装置による温度のバラツ
キを示す特性図である。

【図３】本発明の実施の形態２の構造を示す部分破断正
面図である

【符号の説明】

１ 固定軸 ４ 固定型 ８ 移動型 １４，２１ 赤外線ランプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱された光学ガラス素材を固定型と移
   動型とによって押圧成形して所望の光学ガラス素子とす
   る光学素子成形装置において、 上記固定型の周囲を囲むように配置されて固定型を加熱
   する固定型加熱手段と、 上記移動型の周囲を囲むように配設されて移動型を加熱
   する移動型加熱手段と、 上記移動型を移動させるとき、移動型と移動型加熱手段
   との位置関係が常に同一となるように移動型加熱手段を
   移動させる移動手段と、を具備することを特徴とする光
   学素子成形装置。
2. 【請求項２】 上記移動手段は、移動型と移動型加熱手
   段とを連結する連結部材を含むことを特徴とする請求項
   １に記載の光学素子成形装置。
3. 【請求項３】 上記固定型加熱手段からの輻射が上記移
   動型に当たらないように遮断する第１遮断部材と、 上記移動型加熱手段からの輻射が上記固定型に当たらな
   いように遮断する第２遮断部材と、をさらに具備するこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子成形
   装置。