JP2004115280A - Apparatus and process for molding optical element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱されたガラス素材等をプレス形成して光学素子を得るための光学素子成形装置および光学素子成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、プレス型等の型およびガラス素材等を加熱する方法として、内蔵ヒータで型を加熱し、その型からの伝熱でガラス素材を加熱する方法や、ランプヒータからの放射熱で型とガラス素材を一体に加熱する方法がある。
【0003】
図4は一従来例によるプレス成形装置を示すもので、この装置は、上型部材101と下型部材102を有し、それぞれ上型部材101は上胴型103、下型部材102は下胴型104に保持される。
【0004】
上型部材101は上胴型103に収納され、上胴型103は上継手105を介して上軸106に固定されている。また上軸106は図示しない駆動源に接続されており、下型部材102に対して上型部材101を離接自在に移動させ、プレス動作可能な構成となっている。
【0005】
一方、下型部材102は下胴型104に対して上型部材101に向かう方向に摺動可能な状態で収納されており、下胴型104は下継手107を介して基台108に固定されている。また、下型部材102の下方には下軸109が待機しており、下軸109は図示しない駆動源に接続されていて、上型部材101の方向に下型部材102を押し上げ、プレス動作可能な構成となっている。
【0006】
上型部材101と下型部材102、および下型部材102上に載置されたガラス素材W0 を加熱するための加熱ユニット110は、上型部材101および下型部材102の外周を取り囲むように配設された複数のランプヒータ111と、各ランプヒータ111の背面に位置するランプミラー112を有する。各ランプヒータ111を制御する温調機113は、上型部材101または下型部材102の温度を検出する赤外線放射温度計等の図示しない温度センサの出力に応じて、図5に示すように型温度を制御する。
【0007】
通常は、図5のグラフに示すように、型がプレス設定温度に到達してもガラス素材の温度はすぐにはプレス設定温度まで到達せずにタイムラグ(昇温遅れ)を生じ、そのため型温度がプレス設定温度に到達した後も、しばらく型温度を保持し、ガラス素材の温度がプレス設定温度に到達するまで待ってからプレスを行っていた。
【0008】
ランプヒータを使用しない場合においては、型を加熱する内蔵ヒータとは別に、ガラス素材専用ヒータを用意し、加熱中の型の中におかれたガラス素材近傍にガラス素材専用ヒータを近づけ、直接ガラス素材を加熱する方法をとることで、ガラス素材の加熱時間短縮を行っていた。
【0009】
一方、ランプヒータによる型やガラス素材の加熱は、比較的温度の均一性に優れるなどの長所により使用されるが、その場合、通常は型全体をランプヒータで囲うように構成され、型の温度からランプヒータの出力を制御して、型とガラス素材を一体で加熱する方法が行われており、均一に加熱する目的からも、ガラス素材を積極的に加熱する方法は行われていなかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ランプヒータを使用した場合には、前述したようにガラス素材を積極的に加熱する方法は行われていないため、ガラス素材の加熱に時間がかかり、成形サイクルが長くなってしまうなどの問題があった。これは口径の大きなレンズや凹レンズのように、ガラス容量の大きな光学素子の成形の場合に、より一層顕著となってきている。
【0011】
そのため、ガラス素材を加熱するためのいわゆるゴブ専用ヒータを用意して、加熱中に、型の中におかれたガラス素材近傍にゴブ専用ヒータを近づけ、ガラス素材を加熱する方法も一応考えられるが、ランプヒータが型を囲っているという構成上、ゴブ専用ヒータをランプヒータ内のガラス素材に近づけるのは、スペース的にも困難であった。
【0012】
また、型の温度からランプヒータの出力を制御して、型とガラス素材を一体で加熱する方法では、型の温度がプレス設定温度に達すると、ガラス素材の温度が遅れて昇温しているにもかかわらずランプヒータの出力は型の温度を保持するだけの出力まで低下してくるため、ガラス素材の加熱はほとんど型からの伝熱だけとなり、ランプヒータからの加熱が期待できなくなるため、ガラス素材の加熱効率が落ちてしまうおそれがあった。
【0013】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、光学素子成形用の型を加熱するランプヒータとは別に、成形素材を専用に加熱するゴブ専用ランプヒータを設けて、これらを互いに独立して個別に加熱制御するように構成されたヒータユニットを用いることで、型と成形素材を短時間でそれぞれ所望の温度に昇温させ、成形品の品質向上や、加熱効率の向上によるサイクルタイムの短縮等に大きく貢献できる光学素子成形装置および光学素子成形方法を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光学素子成形装置は、互いに接近離間自在である一対の型部材と、互いに離間した状態の前記一対の型部材を囲んで両型部材を加熱するように構成された型加熱用ランプヒータと、前記型加熱用ランプヒータを加熱制御する第1の制御手段と、互いに離間した状態の前記一対の型部材の間に保持された成形素材を囲んでこれを加熱するように構成された成形素材加熱用ランプヒータと、前記成形素材加熱用ランプヒータを前記型加熱用ランプヒータから独立して加熱制御する第2の制御手段とを有することを特徴とする。
【0015】
第1および第2の制御手段が、それぞれ、型部材および成形素材のそれぞれの温度を検知する温度センサの出力に基づいて、型加熱用ランプヒータおよび成形素材加熱用ランプヒータを加熱制御するように構成されているとよい。
【0016】
成形素材加熱用ランプヒータの放射熱を成形素材に集中させるための反射集光手段が設けられているとよい。
【0017】
また、互いに接近離間自在である一対の型部材と、互いに離間した状態の前記一対の型部材を囲んで環状に配設された複数のランプヒータと、前記複数のランプヒータのうちの少なくとも1つのランプヒータの放射熱を前記一対の型部材の間に保持された成形素材に集中させるための反射集光手段と、前記少なくとも1つのランプヒータを、残りのランプヒータから独立して加熱制御するための制御手段とを有することを特徴とする光学素子成形装置でもよい。
【0018】
本発明の光学素子成形方法は、互いに接近離間自在である一対の型部材を互いに離間させた状態で両者の間に成形素材を保持する工程と、互いに離間した一対の型部材と両型部材の間に保持された成形素材をそれぞれ型加熱用ランプヒータと成形素材加熱用ランプヒータによって個別に加熱する工程と、加熱された成形素材を挟んで両型部材を互いに接近させることで光学素子形状を成形する工程とを有することを特徴とする。
【0019】
成形素材加熱用ランプヒータと型加熱用ランプヒータが、互いに独立した2つの制御手段によって加熱制御されるとよい。
【0020】
成形素材加熱用ランプヒータの放射熱を反射集光手段によって成形素材に集中させるとよい。
【0021】
【作用】
一対の型部材を加熱する型加熱用のランプヒータとは別に、成形素材を専用に加熱軟化させるいわゆるゴブ専用ランプヒータ(成形素材加熱用ランプヒータ)をヒータユニット内に設けて、成形素材の昇温を独立して制御する。
【0022】
これによって、成形素材の加熱効率を向上させ、加熱工程に費やす時間を短縮することができる。
【0023】
また、成形素材と型部材をそれぞれの最適温度に加熱することができるため、成形品の形状精度を改善して、光学素子の光学性能の向上や、外観不良の防止等に貢献できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0025】
図1は第1の実施の形態を示すもので、この装置は、一対の型部材である上型部材1と下型部材2を有し、それぞれ、上型部材1は上胴型3、下型部材2は下胴型4に保持される。
【0026】
図1において、上型部材1は上胴型3に収納され、上胴型3は上継手5を介して上軸6に固定されている。また上軸6は図示しない駆動源に接続されており、下型部材2に対して上型部材1を離接自在に移動させ、プレス動作可能な構成となっている。
【0027】
一方、下型部材2は下胴型4に対して上型部材1に向かう方向に摺動可能な状態で収納されており、下胴型4は下継手7を介して基台8に固定されている。また、下型部材2の下方には下軸9が待機しており、下軸9は図示しない駆動源に接続されていて、上型部材1の方向に下型部材2を押し上げ、プレス動作可能な構成となっている。
【0028】
また、上胴型3および下胴型4の外周を取り囲むように、型加熱用ランプヒータである複数の環状のランプヒータ11a、11bと、ランプヒータ11a、11bの背面に位置するランプミラー12を内蔵するヒータユニット10が設置されており、図1の装置においては、上2本と下2本のランプヒータ11a、11bが、それぞれ上型部材1と下型部材2を互いに離間させた状態での加熱工程における上胴型3、下胴型4の高さの位置にそれぞれ設置されており、各ランプヒータ11a、11bは第1の制御手段である温調機13に接続され、上型部材1、下型部材2が設定温度になるように加熱制御される。
【0029】
また、上型部材1、下型部材2に対向する上下のランプヒータ11a、11bの中間に配設された成形素材加熱用ランプヒータである環状のゴブ専用ランプヒータ14は、加熱工程での下型部材2の成形面上に保持された成形素材W1 の高さ位置に設置されている。
【0030】
また、ヒータユニット10と上胴型3および下胴型4との間で、かつ中間のゴブ専用ランプヒータ14と上下のランプヒータ11a、11bとの加熱領域を分けるように、反射集光手段である上下の反射板15a、15bが設置されている。
【0031】
そして上型部材1、下型部材2、上胴型3、下胴型4のいずれかに設置された図示しない温度センサ(例えば熱電対)、および上下のランプヒータ11a、11bは温調機13に接続され、型が設定された温度になるように制御を行う。
【0032】
また、成形素材W1 の温度を測定するように設置された図示しない温度センサ(例えば赤外線放射温度計)、およびゴブ専用ランプヒータ14は、第2の制御手段である温調機16に接続され、成形素材W1 を設定された温度に加熱、軟化するように制御を行う。
【0033】
ただし、成形素材W1 の温度を測定するのが困難な場合は、ゴブ専用ランプヒータ14のみを温調機16に接続し、ヒータの出力と時間で制御を行ってもよい。
【0034】
次に、上記の装置により光学素子であるガラスレンズを成形する手順について説明する。
【0035】
まず、ヒータユニット10および上型部材1を、下型部材2に対して上方に移動させておき、図示しないハンドリング部材により、ガラス素材である成形素材W1 を下型部材2の成形面上に載置する。そしてヒータユニット10および上型部材1を下降させ、上型部材1は成形素材W1 に接触する前の設定位置で停止させ、ヒータユニット10は上のランプヒータ11aが上胴型3、下のランプヒータ11bが下胴型4の高さの位置に、ゴブ専用ランプヒータ14が成形素材W1 の高さの位置になるところで停止させる(図1の状態)。
【0036】
この状態でランプヒータ11a、11bおよびゴブ専用ランプヒータ14により、それぞれ型と成形素材W1 の加熱を開始する。なお、通常は、室温よりも高温の状態で型から成形したガラスを取り出すため、次の成形を開始するときの型はあらかじめ室温より高温になっている。
【0037】
このときランプヒータ11a、11bの放射熱は、直接あるいはランプミラー12による反射光として上胴型3、下胴型4を加熱するが、成形素材W1 へは反射板15a、15bにより直接加熱を行わないようになっている。また、ゴブ専用ランプヒータ14の放射熱は、直接あるいはランプミラー12による反射光として成形素材W1 を加熱、軟化させるが、上胴型3、下胴型4へは反射板15a、15bにより直接加熱を行わないようになっている。
【0038】
ランプヒータ11a、11bは型がプレス設定温度になるように温調機13により制御され、ゴブ専用ランプヒータ14は成形素材W1 がプレス設定温度になるようにその出力と加熱時間とをあらかじめ決めて温調機16に設定し、加熱を行う。
【0039】
このようにして型と成形素材W1 がそれぞれのプレス設定温度に到達した時点で上型部材1を下降させ、成形素材W1 のプレスを開始し、上胴型3が下胴型4に接した時点で光学素子形状が成形されプレスが終了する(図2の状態)。
【0040】
プレス時は、上胴型3の位置がヒータユニット10に対して下方に移動するため、ゴブ専用ランプヒータ14が上胴型3を加熱するのを防ぐために、プレス開始後はゴブ専用ランプヒータ14の出力を落とすか、あるいは型温度制御に切り替えるのがよいが、プレス時間が短い場合などはゴブ専用ランプヒータ14の出力を停止してもよい。
【0041】
そしてプレスが終了すると、冷却工程に入り、ランプヒータ11a、11bおよびゴブ専用ランプヒータ14の出力を停止するとともに、図示しない窒素ガス吹付けノズルにより型の冷却を促進し、冷却中の型の温度が、ガラス転移点温度以上の設定温度になったとき、下型部材2を上昇させて成形品に圧力を加え、ガラス転移点温度付近の設定温度になった時点で下型部材2による圧力を解除し、さらに必要に応じて冷却し、所定の温度まで到達したときに上型部材1およびヒータユニット10を上昇させ、図示しないハンドリング部材により下型部材2の成形面上の成形品を取り出す。以下に実施例を説明する。
【0042】
(実施例1)
ここではカメラに使用されるレンズを成形する。
【0043】
材料となるガラスは、重クラウンガラス(屈折率1.58,アッベ数59.4,転移点506℃)で、外径φ32mmの両凸レンズを成形する。
【0044】
まず上型部材および下型部材の温度が470℃(ガラス粘度で1015.2ポアズ相当)のときに下型部材の成形面上に成形素材を投入し、上下のランプヒータ、ゴブ専用ランプヒータで、型および成形素材の加熱を開始する。そして型の温度が580℃(109.0 ポアズ相当)になり、かつ成形素材の温度も580℃(109.0 ポアズ相当)になった時点で、上胴型とともに上型部材を降下させて11800N(ニュートン)の力で30sec間動作させ、上型部材の押し込み動作を終了する。なおその後も下胴型に突き当てた状態の上胴型の圧力はそのまま保持しておく。
【0045】
その後、冷却を開始し、まず560℃(109.8 ポアズ相当)になった時点で下型部材により成形品に7800N(ニュートン)の力を加え、このまま冷却を続けて、490℃(1013.5ポアズ相当)になった時点で下型部材の圧力を解除した。そしてさらに480℃(1014.3ポアズ相当)まで冷却した後、上型部材を上昇させて型を開きを行い、成形品の取り出しを行った。
【0046】
このように、成形素材の加熱に型の加熱とは別のヒータを使用し、制御も別に行ったため、型の温度がプレス設定温度の580℃付近に到達してランプヒータの出力が落ちてきた後も、ゴブ専用ランプヒータの出力により成形素材の加熱を十分に行うことができ、型の温度がプレス設定温度580℃に到達する時間にほとんど遅れることなく成形素材をプレス設定温度580℃まで加熱することが可能であり、全体の成形時間を2分以上短縮することができた。また、ランプヒータによる型の加熱は、反射板により、ゴブ専用ランプヒータの成形素材の加熱の影響を受けることなく、正常に制御することができ、成形品も精度、外観ともに優れたものを得ることができた。
【0047】
図3は第2の実施の形態を示す。この装置は、上型部材21と下型部材22を有し、それぞれ、上型部材21は上胴型23、下型部材22は下胴型24に保持される。
【0048】
図3において、上型部材21は上胴型23に収納され、上胴型23は上継手25を介して上軸26に固定されている。また上軸26は図示しない駆動源に接続されており、下型部材22に対して上型部材21を離接自在に移動させ、プレス動作可能な構成となっている。
【0049】
一方、下型部材22は下胴型24に対して上型部材21に向かって摺動可能な状態で収納されており、下胴型24は下継手27を介して基台28に固定されている。また、下型部材22の下方には下軸29が待機しており、下軸29は図示しない駆動源に接続されていて、上型部材21の方向に下型部材22を押し上げ、プレス動作可能な構成となっている。
【0050】
また、上胴型23および下胴型24の外周を取り囲むように、型加熱用ランプヒータである複数の環状のランプヒータ31a、31bと、ランプヒータ31a、31bの背面に位置するランプミラー32を内蔵するヒータユニット30が設置されており、図3の装置においては、上2本と下2本のランプヒータ31a、31bがそれぞれ加熱工程での上胴型23、下胴型24の高さの位置にそれぞれ設置されており、各ランプヒータ31a、31bは第1の温調機33に接続され上型部材21、下型部材22が設定温度になるように加熱制御される。
【0051】
また、上型部材21、下型部材22に対向する上下のランプヒータ31a、31bの中間にある成形素材加熱用ランプヒータであるゴブ専用ランプヒータ34は、加熱工程での下型部材22の成形面上に載置された成形素材W2 の高さ位置に設置されているとともに、上下のランプヒータ31a、31bとゴブ専用ランプヒータ34の間にはランプミラー32の端を延長した形の反射集光手段である突出部35a、35bが設置され、ゴブ専用ランプヒータ34と上下のランプヒータ31a、31bとの領域を分けるように構成されている。
【0052】
そして、第1の実施の形態と同様に、ランプヒータ31a、31b、およびゴブ専用ランプヒータ34はそれぞれ第1の制御手段である温調機33、第2の制御手段である温調機36により互いに独立して加熱制御が行われる。
【0053】
次に、図2の装置によりレンズを成形する手順を説明する。
【0054】
まず成形素材W2 を下型部材22の成形面上に載置し、ヒータユニット30および上型部材21を下降させ、上型部材21は成形素材W2 に接触する前の設定位置で停止させ、ヒータユニット30は上下のランプヒータ31a、31bが上胴型23、下胴型24の高さの位置に、ゴブ専用ランプヒータ34が成形素材W2 の高さの位置になるところで停止させる。
【0055】
この状態でランプヒータ31a、31bおよびゴブ専用ランプヒータ34により、それぞれ型と成形素材W2 の加熱を開始し、このときランプヒータ31a、31bは、上胴型23、下胴型24の外周にランプ光を集光させるためのランプミラー32による反射光とともに上胴型23、下胴型24を加熱するが、成形素材W2 へは突出部35a、35bにより直接加熱しないようにし、かつ効率よく型を加熱できるようになっている。また、ゴブ専用ランプヒータ34は、成形素材W2 近傍にランプ光を集光させるためのランプミラー32による反射光ととも成形素材W2 を加熱するが、上胴型23、下胴型24へは突出部25a、25bにより直接加熱しないようにし、かつ効率よく成形素材W2 を加熱できるようになっている。
【0056】
なお、ゴブ専用ランプヒータ34の周囲のランプミラー32の形状は、例えば楕円形状として、その2つの焦点位置の一方にゴブ専用ランプヒータ34を、もう一方に成形素材W2 が来るように配置して、より加熱効率を上げるようにしてもよい。
【0057】
また、上下のランプヒータ31a、31bは型がプレス設定温度になるように温調機33により制御され、ゴブ専用ランプヒータ34は成形素材W2 がプレス設定温度になるようにその出力と加熱時間とをあらかじめ決めておいてから設定し、加熱を行う。
【0058】
このようにして型と成形素材W2 がそれぞれのプレス設定温度に到達した時点で上型部材21を下降させ、成形素材W2 のプレスを開始するが、これ以降のプレス、冷却、成形品取出しの各工程は第1の実施の形態と同様であるから、説明を省略する。次に実施例を説明する。
【0059】
(実施例2)
実施例1の、カメラに使用されるレンズと同じものを用いて同様の成形条件で成形を行い、精度、外観ともに優れた成形品を得ることができた。特に、成形素材を加熱してるゴブ専用ランプヒータのランプミラーが、成形素材近傍にランプの光が集光するような形状に設計されており、さらに突出部の反射面の効果もあって、実施例1より、さらに効率よく成形素材を加熱できた。
【0060】
よって型の温度がプレス設定温度580℃に到達する時間よりも早く、成形素材をプレス設定温度580℃まで加熱することができるようになったが、この場合は、プレスを開始する条件として、型と成形素材の両方がプレス設定温度に到達していなければならないので、成形素材を加熱しているゴブ専用ランプヒータの加熱開始時間を遅らせるか、あるいは出力を減らすなどして型と成形素材が同時にプレス設定温度に到達するように調節を行い、その分の電力消費を抑制した。
【0061】
また、ゴブ専用ランプヒータの加熱能力に余力があるため、より成形時間の短縮を図ったり、成形品の外観向上などの理由で成形素材のプレス設定温度を型より高く設定した場合でも、型のプレス設定温度到達に遅れることなく、成形素材を加熱することもできる。
【0062】
本発明は、ヒータユニットに配設された複数のランプヒータのうちの少なくとも1つのランプヒータを用いて、型の成形面上に載置された成形素材を集中的に加熱するものであり、その成形素材は特にガラスに限定するものではなく、プラスチックなどにも適用できるし、また、レンズ以外の製品にも適用できる。
【0063】
また、上下の型を同じ距離だけ動かして、ヒータユニット中心の高さと上下の型の合わせ面とが同じ高さになるようにプレスを行うなど、型とランプヒータとの相対的な高さの位置を状況に応じて変えることもできるし、また、必ずしも型を加熱するランプヒータと成形素材を加熱するゴブ専用ランプヒータが一体のユニットである必要はなく、別々に構成してもよい。
【0064】
さらに、型に投入する前に成形素材をあらかじめ予備加熱したものに適用してもよく、また、1個取りの型に限らず、多数個取りの型にも適用できることは言うまでもない。
【0065】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0066】
型を加熱するランプヒータとは独立して加熱制御されるランプヒータによって、成形素材を加熱することで、型の温度に左右されることなく成形素材を効率よく加熱することができる。
【0067】
従って、ランプヒータによる型の加熱に対して、成形素材の加熱が遅れるようなこともなくなり、高精度な成形品が得られるとともに、成形時間全体を短縮してスループットを向上させることができる。
【0068】
また、従来例のように型からの熱伝導によって成形素材を加熱する場合は、成形素材が型の温度を超えることは難しかったが、本発明によれば、成形素材を型より高い温度まで加熱することが可能であり、これによって、より一層加熱時間を短くすることができ、またプレス時の成形素材の粘性を下げることで、成形品外観不良を防いだり、型へのダメージを低減させることができる等の特筆すべき利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態による光学素子成形装置を、加熱工程における状態で示す図である。
【図2】図1の装置を、プレス成形工程における状態で示す図である。
【図3】第2の実施の形態による光学素子成形装置を示す図である。
【図4】一従来例を示す図である。
【図5】従来例による光学素子の成形プロセスにおける温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1、21 上型部材
2、22 下型部材
3、23 上胴型
4、24 下胴型
5、25 上継手
6、26 上軸
7、27 下継手
8、28 基台
9、29 下軸
10、30 ヒータユニット
11a、11b、21a、21b ランプヒータ
12、32 ランプミラー
13、16、33、36 温調機
14、34 ゴブ専用ランプヒータ
15a、15b 反射板
35a、35b 突出部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element molding apparatus and an optical element molding method for obtaining an optical element by press-forming a heated glass material or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of heating a mold such as a press mold and a glass material, a method of heating a mold with a built-in heater and heating the glass material with heat transfer from the mold, and a method of radiating heat from a lamp heater with the mold. There is a method of integrally heating a glass material.
[0003]
FIG. 4 shows a press forming apparatus according to a conventional example. This apparatus has an
[0004]
The
[0005]
On the other hand, the
[0006]
[0007]
Normally, as shown in the graph of FIG. 5, even when the mold reaches the press set temperature, the temperature of the glass material does not immediately reach the press set temperature, causing a time lag (delay in temperature rise). After the temperature reached the press set temperature, the mold temperature was maintained for a while, and the press was performed after waiting until the temperature of the glass material reached the press set temperature.
[0008]
When not using a lamp heater, prepare a glass material heater separately from the built-in heater that heats the mold, and bring the glass material heater close to the glass material placed in the mold being heated. By taking the method of heating the material, the heating time of the glass material was shortened.
[0009]
On the other hand, the heating of a mold or a glass material by a lamp heater is used because of its advantages such as relatively excellent temperature uniformity. In such a case, the mold is usually configured so that the entire mold is surrounded by a lamp heater, and the temperature of the mold is usually increased. The method of controlling the output of the lamp heater from above and heating the mold and the glass material integrally has been performed, and the method of actively heating the glass material has not been performed for the purpose of uniform heating.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a lamp heater is used, since the method of actively heating the glass material is not performed as described above, it takes time to heat the glass material, and the molding cycle becomes longer. was there. This becomes even more remarkable in the case of molding an optical element having a large glass capacity, such as a lens having a large aperture or a concave lens.
[0011]
Therefore, a so-called gob dedicated heater for heating the glass material may be prepared, and during heating, the gob dedicated heater may be brought close to the vicinity of the glass material placed in the mold to heat the glass material. Because of the configuration in which the lamp heater surrounds the mold, it is difficult to make the dedicated gob heater close to the glass material in the lamp heater in terms of space.
[0012]
In the method of controlling the output of the lamp heater from the temperature of the mold and heating the mold and the glass material integrally, when the temperature of the mold reaches the set temperature of the press, the temperature of the glass material rises with a delay. Nevertheless, the output of the lamp heater drops to an output that only maintains the temperature of the mold, so the heating of the glass material is almost exclusively heat transfer from the mold, and heating from the lamp heater cannot be expected. The heating efficiency of the glass material may be reduced.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-mentioned unresolved problems of the related art, and separately from a lamp heater for heating a mold for optical element molding, a gob dedicated lamp heater for exclusively heating a molding material. By using a heater unit configured to independently control the heating independently of each other, the mold and the molding material can be heated to desired temperatures in a short time, and the quality of the molded product can be improved, An object of the present invention is to provide an optical element molding apparatus and an optical element molding method which can greatly contribute to shortening of a cycle time by improving heating efficiency.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical element molding apparatus of the present invention is configured to heat both mold members by surrounding a pair of mold members that can be approached and separated from each other and the pair of mold members that are separated from each other. A mold heating lamp heater, first control means for controlling heating of the mold heating lamp heater, and heating the molding material held between the pair of mold members separated from each other. And a second control means for controlling the heating of the molding material heating lamp heater independently of the mold heating lamp heater.
[0015]
The first and second control means control the heating of the mold heating lamp heater and the molding material heating lamp heater based on the outputs of the temperature sensors for detecting the respective temperatures of the mold member and the molding material. It may be configured.
[0016]
It is preferable to provide a reflection condensing means for concentrating radiant heat of the molding material heating lamp heater on the molding material.
[0017]
In addition, a pair of mold members that can be freely approached and separated from each other, a plurality of lamp heaters disposed annularly around the pair of mold members that are separated from each other, and at least one of the plurality of lamp heaters A reflection condensing means for concentrating radiant heat of the lamp heater on the molding material held between the pair of mold members, and heating control of the at least one lamp heater independently of the remaining lamp heaters An optical element molding apparatus having the control means described above.
[0018]
An optical element molding method according to the present invention includes a step of holding a molding material between a pair of mold members that are freely approachable and separable from each other in a state where the mold members are separated from each other; A step of individually heating the molding material held in between by a mold heating lamp heater and a molding material heating lamp heater, and bringing the two mold members closer to each other with the heated molding material interposed therebetween, thereby forming an optical element shape. Molding step.
[0019]
The heating of the molding material heating lamp heater and the mold heating lamp heater may be controlled by two independent control means.
[0020]
It is preferable that the radiant heat of the molding material heating lamp heater is concentrated on the molding material by the reflection and light condensing means.
[0021]
[Action]
In addition to a mold heating lamp heater for heating a pair of mold members, a so-called gob dedicated lamp heater (molding material heating lamp heater) for heating and softening the molding material exclusively is provided in the heater unit to raise the molding material. Control temperature independently.
[0022]
Thereby, the heating efficiency of the molding material can be improved, and the time spent in the heating step can be reduced.
[0023]
In addition, since the molding material and the mold member can be heated to their respective optimum temperatures, the shape accuracy of the molded product can be improved, which contributes to the improvement of the optical performance of the optical element and the prevention of poor appearance.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 shows a first embodiment. This apparatus has an
[0026]
In FIG. 1, an
[0027]
On the other hand, the
[0028]
Further, a plurality of
[0029]
Further, an annular gob-
[0030]
Also, the reflection and condensing means is used to separate the heating area between the
[0031]
A temperature sensor (for example, a thermocouple) (not shown) installed on one of the
[0032]
Further, installed in a temperature sensor (not shown) to measure the temperature of the molding material W 1 (eg, infrared radiation thermometer), and gob
[0033]
However, if it is difficult to measure the temperature of the molding material W 1 connects only the gob dedicated
[0034]
Next, a procedure for forming a glass lens as an optical element by the above-described apparatus will be described.
[0035]
First, the
[0036]
[0037]
In this case the
[0038]
[0039]
In this way, when the mold and the forming material W 1 reach the respective press set temperatures, the
[0040]
At the time of pressing, since the position of the upper body mold 3 moves downward with respect to the
[0041]
When the pressing is completed, the cooling process is started, the outputs of the
[0042]
(Example 1)
Here, the lens used for the camera is molded.
[0043]
The glass used as the material is a heavy crown glass (refractive index 1.58, Abbe number 59.4, transition point 506 ° C.), and a biconvex lens having an outer diameter of 32 mm is formed.
[0044]
First, when the temperature of the upper mold member and the lower mold member is 470 ° C. (corresponding to a glass viscosity of 10.15.2 poise), the molding material is put on the molding surface of the lower mold member, and the upper and lower lamp heaters and the gob dedicated lamp heaters Then, heating of the mold and the molding material is started. When the temperature of the mold reaches 580 ° C. (equivalent to 10 9.0 poise) and the temperature of the molding material also reaches 580 ° C. (equivalent to 10 9.0 poise), the upper mold member is lowered together with the upper body mold. To operate for 30 seconds with a force of 11800 N (Newton), and the pushing operation of the upper die member is completed. After that, the pressure of the upper torso in a state where it abuts against the lower torso is kept as it is.
[0045]
Thereafter, cooling was started. When the temperature reached 560 ° C. (corresponding to 10 9.8 poise), a force of 7800 N (Newton) was applied to the molded product by the lower mold member, and cooling was continued as it was to continue the cooling at 490 ° C. (10 13 poise). ( Equivalent to 0.5 poise), the pressure of the lower mold member was released. Then, after further cooling to 480 ° C. (corresponding to 1014.3 poise), the upper mold member was raised to open the mold, and the molded product was taken out.
[0046]
As described above, since a heater different from that of the mold was used for heating the molding material, and the control was also performed separately, the temperature of the mold reached around the press set temperature of 580 ° C., and the output of the lamp heater dropped. After that, the molding material can be sufficiently heated by the output of the gob dedicated lamp heater, and the molding material can be heated to the press setting temperature of 580 ° C. with almost no delay in the time when the mold temperature reaches the press setting temperature of 580 ° C. It was possible to shorten the entire molding time by 2 minutes or more. In addition, the heating of the mold by the lamp heater can be controlled normally by the reflection plate without being affected by the heating of the molding material of the gob-only lamp heater, and a molded product having excellent accuracy and appearance can be obtained. I was able to.
[0047]
FIG. 3 shows a second embodiment. This device has an
[0048]
In FIG. 3, the
[0049]
On the other hand, the
[0050]
Further, a plurality of
[0051]
Further, a gob dedicated lamp heater 34 which is a molding material heating lamp heater intermediate the upper and
[0052]
Then, similarly to the first embodiment, the
[0053]
Next, a procedure for forming a lens by the apparatus shown in FIG. 2 will be described.
[0054]
First, placing the forming material W 2 on the molding surface of the
[0055]
[0056]
The shape of the periphery of the
[0057]
Further, the upper and
[0058]
Thus type as to lower the
[0059]
(Example 2)
Molding was performed under the same molding conditions using the same lens used in the camera of Example 1 under the same molding conditions, and a molded product excellent in accuracy and appearance was obtained. In particular, the lamp mirror of the gob dedicated lamp heater that heats the molding material is designed to have a shape such that the light of the lamp is condensed near the molding material, and there is also the effect of the reflective surface of the projection, so it is implemented As compared with Example 1, the molding material could be heated more efficiently.
[0060]
Accordingly, the molding material can be heated to the press set temperature of 580 ° C. earlier than the time when the temperature of the mold reaches the press set temperature of 580 ° C. In this case, the condition for starting the press is as follows. Since both the mold and the molding material must reach the press set temperature, the heating start time of the gob dedicated lamp heater that heats the molding material is delayed, or the output is reduced and the mold and the molding material are simultaneously Adjustments were made to reach the press set temperature, which reduced power consumption.
[0061]
In addition, since the heating capacity of the gob-dedicated lamp heater has sufficient power, the molding time can be shortened, and even if the press set temperature of the molding material is set higher than that of the mold for reasons such as improving the appearance of the molded product, The molding material can also be heated without delay in reaching the press set temperature.
[0062]
The present invention is to heat at least one molding material placed on a molding surface of a mold by using at least one of a plurality of lamp heaters provided in a heater unit, The molding material is not particularly limited to glass, but can be applied to plastics and the like, and can also be applied to products other than lenses.
[0063]
In addition, the upper and lower molds are moved by the same distance, and pressing is performed so that the height of the center of the heater unit and the mating surface of the upper and lower molds are at the same height. The position can be changed according to the situation, and the lamp heater for heating the mold and the gob-only lamp heater for heating the molding material are not necessarily required to be an integrated unit, but may be configured separately.
[0064]
Further, the present invention may be applied to a preheated molding material before being put into a mold, and it goes without saying that the present invention can be applied not only to a single-cavity mold but also to a multi-cavity mold.
[0065]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0066]
By heating the molding material by a lamp heater that is controlled independently of the lamp heater that heats the mold, the molding material can be efficiently heated without being affected by the temperature of the mold.
[0067]
Therefore, the heating of the molding material is not delayed with respect to the heating of the mold by the lamp heater, and a highly accurate molded product can be obtained, and the entire molding time can be shortened and the throughput can be improved.
[0068]
Further, when the molding material is heated by heat conduction from the mold as in the conventional example, it is difficult for the molding material to exceed the temperature of the mold, but according to the present invention, the molding material is heated to a temperature higher than the mold. It is possible to further shorten the heating time, and to reduce the viscosity of the molding material at the time of pressing, thereby preventing the appearance of the molded product from being poor and reducing the damage to the mold. There are notable advantages such as the ability to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an optical element molding apparatus according to a first embodiment in a state in a heating step.
FIG. 2 is a view showing the apparatus of FIG. 1 in a state in a press molding step.
FIG. 3 is a view showing an optical element molding apparatus according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a conventional example.
FIG. 5 is a graph showing a temperature change in a molding process of an optical element according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1, 21 Upper die
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