JP2005145778A - ガラス成形レンズの製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 極めて簡素な構造の装置で複数の金型を同時にプレス成形することができ、且つ光軸ズレの少ないガラス成形レンズの製造方法およびその製造装置を提供する。
【解決手段】 上下方向に延びる貫通孔１０を有する胴型２と、貫通孔１０の上側及び下側から当該貫通孔１０に挿入される上型３及び下型４と、上型３の上方に載置された重り５と、を備えた重り付き金型１を用いたガラス成形レンズの製造方法である。
この製造方法では、上型３と下型４との間にガラス素材がセットされた重り付き金型１を加熱してガラス素材を軟化させることにより、ガラス素材をプレス成形する。また、プレス成形は、重り５の重力によりなされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種光学機器などに用いられるガラスレンズのうち、プレス成形により製造されるガラス成形レンズの製造方法及びその製造装置に関するものである。

各種光学機器や光学通信機器等に用いられるレンズは、プラスチックレンズとガラスレンズに大別される。ガラスレンズは、プラスチックレンズよりも屈折率の設定自由度が高いことの他、分散の選択性が広いことや耐熱性や耐候性などに優れることなどの理由により広く用いられている。
しかし、ガラスレンズは、射出成形が可能で量産が容易なプラスチックレンズと比較して生産性が低いという問題がある。特に、ガラスレンズを研磨（磨き）により成形する場合、量産が困難となり生産性が著しく低下する。このため近年、ガラスレンズの生産性を向上させるべく、ガラス素材をプレス成形することが行われている。

ガラス素材をプレス成形したガラス成形レンズの製造方法を簡単に説明すると、まず、金型内のガラス素材をセットしたのち金型を加熱して、当該金型およびセットされたガラス素材の温度を上昇させる。そしてガラス素材の温度をプレス成形するのに適した温度にまで上昇させ、ガラス素材を軟化させる。この際のガラス素材の温度は、低すぎるとガラス素材がプレスにより変形しないし、逆に温度が高すぎるとガラス素材の粘度が低くなりすぎてプレス成形に適さなくなるので、プレス成形に適した温度（例えば、４００℃〜７００℃）に設定される。そして、この状態で圧力を加えてプレス成形し、その後ガラス素材を保持させたまま金型を冷却し、所定の温度まで冷却したところで成形されたガラスレンズを取り出す。

従来、このようなガラス成形レンズの製造方法としては、上型及び下型と、これらを支持する上側用ダイプレート及び下側用ダイプレートとを用い、上型と下型との間にガラス素材をセットした上でプレス機により上下方向に圧力を加えてプレスを行うものがあった（特許文献１参照。）。
また、従来における他の製造方法として、上型と下型及び胴型を備え、この胴型の上下から上型と下型を挿入しつつ当該上型と下型との間にセットしたガラス素材のプレス成形を行う製造装置であって、プレスの圧力を加える手段としてコイルバネ形状に加工された形状記憶合金を用いるものがあった（特許文献２参照。）。

特開平８−２３１２３１号公報（図１） 特開２０００−１５９５２８号公報（請求項１、請求項２、図２）

しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、上型及び下型を支持する上側用ダイプレート及び下側用ダイプレートが互いに分離しているため、上型と下型との間で偏心が発生しやすく、作製されたレンズに光軸ズレが生じやすかった。かかる光軸ズレを防止するためには、金型にガイドピン等の調心機構を設ける等の必要が生じ、金型構造が複雑となって金型加工が困難となったり、金型のコストが極めて高くなったりするという問題があった。また、プレスはプレス機によりなされているので、加圧手段としては油圧やサーボモータ等が用いられることになるが、この場合プレス圧の微妙な調整が容易ではなかった。さらに、複雑な構造のプレス機を用いているため、プレス機のコストも過大であった。

特許文献２に記載の製造方法では、上型と下型及び胴型を備え、この胴型の上下から上型と下型を挿入しつつ当該上型と下型との間にセットしたガラス素材のプレス成形を行っているので、胴型により上型と下型とは調心され光軸ズレの問題は最小限に抑えられる。しかしながらこの製造方法では、プレスの圧力を加える手段としてコイルバネ形状に加工された形状記憶合金を用いているので、プレス圧の正確な設定が容易でなかった。即ち、プレス圧はコイルバネの形状や形状記憶合金の材料特性、さらには温度によって変化するため、これらを正確に管理してプレス圧を精度良く設定することは容易でなかった。さらに、装置の機構が極めて複雑であり且つ形状記憶合金の素材コストも高いため、製造装置の製造コストが過大であった。

そして、特許文献１及び特許文献２に記載の製造方法では、複数のレンズを同時に成形して多数個取り成形とすることが極めて困難であった。レンズの成形では求められる形状精度が極めて高いため、正確なプレス圧を付与することが極めて重要である。したがって、１台のプレス機で複数の金型をプレスする場合、これら複数の金型の全てに適切な面圧を付与するために、それぞれ適切なそれぞれの金型の高さを微妙に調整したり、ダイプレートへの金型のセットを極めて正確に行ったりする必要が生じる。この作業には多大な時間と熟練した経験が必要とされる上に、かかる多大な労力をかけたとしても全ての金型で面圧を適切に設定するのは極めて困難であった。特に、複数種類の金型を同時にプレスして複数形状のレンズを同時に成形する場合には、各金型の高さ寸法や断面積等が金型間で異なるため、複数の金型のそれぞれに適切な面圧を正確に付与するのは極めて困難であった。したがって、従来の製造装置では、多数個取り成形は困難であり、１個取り成形としていたため、生産性が極めて低かった。

本発明は、かかる状況に鑑みなされたものであり、極めて簡素な構造の装置を用いて複数の金型を同時に且つ高精度のプレス圧でプレスすることができ、且つ光軸ズレの少ないガラス成形レンズの製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。

本発明の製造方法は、上下方向に延びる貫通孔を有する胴型と、前記貫通孔の上側から当該貫通孔に挿入される上型と、前記貫通孔の下側から当該貫通孔に挿入される下型と、前記上型の上方に載置された重りと、を備えた重り付き金型を用い、前記上型と前記下型との間にガラス素材がセットされた前記重り付き金型を加熱してガラス素材を軟化させて、前記ガラス素材を前記重りの重力によりプレス成形することを特徴とする。

このようにすると、上型と下型とは胴型により調心されるので、成形レンズの光軸ズレは最小限に抑えられる。さらに、プレス成形は重りの重力によりなされるので、重りの質量を適宜設定することで正確なプレス圧を付与することができる。しかも、プレス機等を用いることなく重りを載せているだけなので、極めて簡素な装置で成形できる。

本発明の好ましい製造方法は、それぞれ別個の前記重りを備えた複数個の前記重り付き金型を用いるとともに、前記ガラス素材がセットされたこれら複数個の前記重り付き金型を同時に加熱して当該ガラス素材を軟化させることにより、複数個の前記ガラス素材のプレス成形を同時に行うものである。
この場合、上述した簡素な構造の重り付き金型を用いたので、加熱室等に複数収容して同時に加熱することが極めて容易である。さらに、重りは各重り付き金型ごとに別個のものであるので、複数の金型を一括して加圧室内で加熱するだけで、各金型の上に載置された重りの重力により各金型のそれぞれにおいて正確なプレス圧が付与される。したがって、複数個の金型を同時にプレスできることとなり、ガラス成形レンズの生産性が向上する。

この製造方法においては、前記同時にプレス成形されてなる複数個の成形物は、複数種の形状のものを含んでいてもよい。この場合、複数種の形状を含んでいるから、各金型の寸法や加えるべき圧力等が各金型より異なることとなるが、本製造方法に用いられる前記装置では、重り付き金型ごとに別個の重りが用いられているため、それぞれの金型に対応した質量の重りを載せることにより各金型に正確な圧力を与えることができる。よって、複数種の形状を含んだ金型を一括してプレス成形することができる。

上記した各製造方法においては、前記ガラス素材がセットされた複数個の前記重り付き金型を予熱する予熱工程と、前記予熱工程により予熱された前記複数個の重り付き金型を所定温度まで加熱して前記ガラス素材を軟化させ、前記重りの重力によりプレス成形する加熱成形工程と、前記加熱成形工程後に前記複数個の重り付き金型を冷却する冷却工程と、を含み、これら予熱工程、加熱成形工程及び冷却工程において前記複数個の重り付き金型を一括して処理するのが好ましい。
この場合、前記重り付き金型が極めて簡素な構造であるから、これらを一括して取り扱い処理することが容易である。しかも、各重り付き金型ごとに重りが設けられているので、上記各工程において常に正確な面圧が各金型に付与される。よって複数個の重り付き金型を一括して工程に流すことができる。そして、予熱工程、加熱成形工程及び冷却工程で複数個の重り付き金型を一括して処理するので、金型を１つずつ工程に流す場合と比較して生産性が向上する。
なお、「複数個の重り付き金型を一括して処理」とは、各工程間において複数個の重り付き金型を一括して移送し、且つ、各工程おいて一括して予熱、加熱、及び冷却を行うことをいう。

本発明におけるガラス成形レンズの製造装置は、上述した重り付き金型を備えるとともに、前記重り付き金型内へのガラス素材をセットし且つ成形されたガラス成形レンズを取り出す取出・セットゾーンと、前記取出・セットゾーンから移送された前記重り付き金型を収容して密閉しつつ予熱する予熱ゾーンと、前記予熱ゾーンから移送された前記重り付き金型を収容して密閉しつつ加熱成形する加熱成形ゾーンと、前記加熱成形ゾーンから移送された前記重り付き金型を収容して密閉しつつ冷却する冷却ゾーンと、前記各ゾーン間の前記各移送及び前記冷却ゾーンから前記取出・セットゾーンへの移送を行う移送手段と、を備えたことを特徴とする。

この製造装置によれば、上記４つのゾーンを順に経由するよりガラス成形レンズの成型工程が完結し、しかも４つのゾーンをローテーションさせることのできる移送手段が設けられているので、ガラス成形レンズの量産に適した装置とされている。また、簡素で小型化可能な重り付き金型を用いることにより、各ゾーン間の移送が容易となり、複数の重り付き金型を一括して工程に流すことも容易となる。さらに、予熱ゾーン、加熱成型ゾーン及び冷却ゾーンにおいては、重り付き金型を収容密閉して加熱や冷却をするだけで成形工程が進行するので、生産性が更に高くなる。

本発明では、胴型と上下型を有する金型の上型の上方に重りを載置し、かかる重りの重力によりプレス圧を加えるとともに、重りを金型ごと別個に設けたので、光軸ズレを最小限に抑えつつ複数の金型を同時にプレスして生産性を高めること可能となる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の第一実施形態の製造方法に係る重り付き金型１を含むガラス成型レンズの製造装置２０の概略構成を示す断面図である。
この重り付き金型１は、金型１１を備えている。この金型１１は、略円筒形状の部材であって上下方向に延びる貫通孔１０を有する胴型２と、前記貫通孔１０の上側から当該貫通孔１０に挿入される上型３と、前記貫通孔１０の下側から当該貫通孔１０に挿入される下型４と、からなる。さらに、重り付き金型１は、金型１１の上型３の上方に載置された重り５を備えている。
更に、本実施形態に係るガラス成型レンズの製造装置２０は、この重り付き金型１に加えて、上述した金型１１及び重り５が載置される下側プレート１２と、金型１１や重り５を取り囲む様に収容する略円筒形状のヒータ１３と、このヒータ１３の上側開口を塞ぐように設けられた上側断熱プレート１４とを備えている。

上型３は、胴型２の貫通孔１０に挿入される略円柱状の上型挿入部３ａと、この上型挿入部３ａよりも大径をなす略円柱状の上型基部３ｂとが一体となった部材である。本実施形態では、図１に示すように、上型挿入部３ａが段差を有しており、その下部３ｂ１よりも上部３ｂ２のほうが大径とされた２段構造をなしている。また、下型４は、胴型２の貫通孔１０に挿入される略円柱状の下型挿入部４ａと、この下型挿入部４ａよりも大径をなす略円柱状の下型基部４ｂとを有している。貫通孔１０の内周面と、上型挿入部３ａ及び下型挿入部４ａとの間の隙間は、上型挿入部３ａ及び下型挿入部４ａが貫通孔１０に挿入できる限度においてできるだけ小さくされている。そのようにすることで、上型３と下型４との調心精度が高まり、成形レンズの光軸ズレが最小限に抑えられる。なお、本実施形態では、胴型２の上面及び下面にはそれぞれ段差があり、当該段差に、上型３における上型基部３ｂの下部３ｂ１及び下型４における下型基部４ｂが挿入されているが、これら挿入された下部３ｂ１及び下型基部４ｂは胴型２とすきま嵌めされている。
なお、貫通孔１０の断面形状、及び、上型挿入部３ａ及び下型挿入部４ａの断面形状は、円形に限られず、所望のレンズ形状に合わせて適宜の断面形状とされるのはいうまでもない。

上型３の上方には、重り５が載置されている。この重り５は、略円柱形状をなし、その材質は、金型加熱時の温度に耐えうる限りにおいて特に限定されない。重り５は、１つの重り付き金型１ごとに１つ設けられ、重り付き金型１ごとに別個のものとされている。ガラス成型レンズの製造装置２０は、プレス機を必要とせず、代わりに金型１１の上に重り５が載置されているのみなので、装置が極めて簡素となり、また金型１１も簡素な構造である。したがって、装置作製のコストや金型作製のコストが著しく低廉となり、かつプレス機を油圧やサーボモータ等の各種動力源により動かすことも不要なので、ランニングコストも低くなる。

ガラス成形レンズのプレスを行う工程の概略を説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、上型３と下型４との間にガラス素材のプリフォーム６をセットする。このプリフォーム６は、貫通孔１０内にセットしやすく且つプレスによる変形が最小限となるように、貫通孔１０の断面形状とほぼ同じ断面形状を備えた略円柱形状のものを用いるのが好ましい。次に、このように上型３と下型４との間にプリフォーム６がセットされ且つ上型３の上方に重り５が載置された状態の重り付き金型１の全体を前記ヒータ１３により加熱する。そして、重り付き金型１ごとプリフォーム６の温度を上昇させる。そして、プリフォーム６のガラス素材が軟化してプレス成形に適した状態となる温度にまで加熱する。この温度は通常、プリフォーム６のガラス素材のＴｇ（ガラス転移点）より若干低い温度（例えば４００℃程度）とされる。このようにプリフォーム６が軟化すると、重り５の重力によりプリフォーム６がプレス成形されて、図２（ｂ）に示すようなプレス成形物７が成形される。そして冷却工程を経てプレス成形物７、即ち成形されたガラス成形レンズが取り出される。

上述の如く構成された重り付き金型１を用いた本製造方法では、上型３と下型４とは胴型２により調心されるので、プレス成形物７即ち成形レンズの光軸ズレは最小限に抑えられる。また、油圧やサーボモータ等による加圧の場合にはプレス圧の誤差が生じうるが、本実施形態では、プレスは重り５の重力によりなされるので、重り５の質量を適切に設定しておけばプレス圧の誤差は生じない。しかも、プレス機を用いることなく重り５を載せているだけなので、装置としては極めて簡素となる。よって、装置のコストを極めて低廉とすることができ、且つ装置が小型化されるので、複数の装置を一括して加熱したり、更には一括して工程に流したりことが容易となって生産性が極めて高くなる。

そして、重り５は重り付き金型１ごとに別個のものであるので、複数の金型１１を同時にプレスする場合であっても、各金型１１に載せる重り５のそれぞれの質量を適切に設定しておくだけで、全ての金型１１でプレス圧は正確となる。

また、図３は、本発明の第二実施形態に係る製造方法を示す断面図である。この製造方法では、上記の重り付き金型１として重り付き金型１ａと重り付き金型１ｂの２個を用いるとともに、ガラス素材のプリフォーム６がセットされたこれら２個の重り付き金型１ａ，１ｂを単一の加熱室１５内で同時に加熱してプリフォーム６を軟化させることにより、２個のプリフォーム６のプレスを同時に行う製造方法である。この製造方法において、重り付き金型１ａと重り付き金型１ｂとは、それぞれ互いに異なる金型１１ａ，１１ｂを備えており、それぞれの金型１１ａ，１１ｂでプレスされてなる成形物７ａ，７ｂは互いに形状が異なる。即ち成形物７ａと成形物７ｂとは、断面形状、断面積、上下方向長さ、全体形状、などのうち少なくとも１つが異なっている。そして、成形物７ａ及び７ｂの形状の差異に対応して各金型１１ａ，１１ｂのそれぞれに適正な面圧が付与されるように、互いに異なる質量の重り５ａ，５ｂを載置している。

この製造方法により、複数種の成形物を同時に成形することができる。
つまりこの場合、重り５等を備えた重り付き金型１ａ、重り付き金型１ｂを用いたので、簡素な金型構造により加熱炉１５内に複数収容することが極めて容易である。さらに、複数の金型を一括して加圧室１５内で加熱するだけで、各金型１１ａ，１１ｂの上に載置された重り５ａ，５ｂの重力により、各金型のそれぞれにおいて正確な面圧となる。即ち、成形物７ａと成形物７ｂとは形状が異なり、同時にプレスされる複数個の成形物７ａ，７ｂが複数種の形状を含んでいるから、各金型１１ａ，１１ｂに加えるべき圧力が各金型より異なることとなる。本製造方法に用いられる重り付き金型１ａ，重り付き金型１ｂでは、各重り付き金型１ａ，１ｂごとに別個の重り５ａ，５ｂが用いられているため、それぞれの金型１１ａ，１１ｂに対応した質量の重り５ａ，５ｂを載せることにより各金型１１ａ，１１ｂに正確な面圧を与えることができる。よって、複数種の形状を含んだ金型を一括してプレスすることができ、生産性が向上する。

次に、本発明の第三実施形態の製造方法、及び本発明の製造装置を説明する。
図４は、第三実施形態の製造方法に好適に用いられる本発明の製造装置としての量産用製造装置２１の概略を示す平面図（上方からみた図）である。この量産用製造装置２１は、４つのゾーンに分割されている。４つのゾーンは、取出・セットゾーン３０（図４における右上部分）、予熱ゾーン３１（図４における左上部分），加熱成形ゾーン３２（図４における左下部分）、冷却ゾーン３３（図４における右下部分）からなる。
取出・セットゾーン３０は、重り付き金型１内へのガラス素材のセット及び成形されたガラス成形レンズの取り出しを行う領域である。予熱ゾーン３１は、取出・セットゾーン３０から移送された重り付き金型１を収容して密閉しつつ予熱する領域である。加熱成形ゾーン３２は、予熱ゾーン３１から移送された重り付き金型１を収容して密閉しつつ加熱成形する領域である。冷却ゾーン３３は、加熱成形ゾーン３２から移送された重り付き金型１を収容して密閉しつつ冷却する領域である。

各ゾーン３０〜３３の底面は、略矩形の平面板である単一の支持プレート２５からなっているので、各ゾーン３０〜３３の底面（の上面）は面一となっている。よって、支持プレート２５上に載置されたワーク等を押動して支持プレート２５上を滑らせることにより、これらワーク等が各ゾーン３０〜３３間を移動できるようになっている。後述するように、取出・セットゾーン３０を除いた各ゾーン３１〜３３はそれぞれ密閉された個室が構成可能とされているが、かかるゾーン間の移動の際には、各ゾーン間に設けられた移送用シャッター１７が開き、移送を可能としている。なお、取出・セットゾーン３０を除いた各ゾーン３１〜３３はそれぞれ個室とされており、量産用製造装置２１を上から見てもその内部は見えないが、理解を容易とするため、図４は支持プレート２５と平行な断面による断面図（後述する図５のＡ−Ａ線における断面図）として、重り付き金型１等が上方から見えるような図としている。

本製造方法では、複数個の重り付き金型１を用いて、これらを一括して各工程に流すことにより、量産性を高めている。
図４に示すように、各ゾーン３０〜３３の中央には、円板状の下プレート２２上に載置された複数（本実施形態では９個）の重り付き金型１が示されている（図４では、模式的に単純な円あるいは略楕円で各重り付き金型１のそれぞれを示している）。これら９個の重り付き金型１は複数種の金型１１を含んでおり、例えば、プレス成形物７の径が比較的大きく重り付き金型１の径としても大きい大型重り付き金型１ｃや、同じく重り付き金型１の径が小さい小型重り付き金型１ｄなどである。これら９個の重り付き金型１が下プレート２２ごと一括して各工程を移動する。

予熱ゾーン３１、加熱成形ゾーン３２及び冷却ゾーン３３はそれぞれ重り付き金型１を収容して密封できる構成とされている。このことを加熱成形ゾーン３２を例にとり説明する。図５は、各ゾーン３０〜３３のうち加熱成形ゾーン３２において加熱成形を行う際の構成を示す断面図である。加熱成形ゾーン３２は、箱状の壁体を構成するゾーン隔壁１６と、下プレート２２の移送時に開閉する移送用シャッター１７と、底面を構成する支持プレート２５とにより、密閉された空間を備えた個室とされている。また加熱成形ゾーン３２は、下プレート２２及びその上に載置された複数の重り付き金型１の側面及び上面を覆うように設けられた石英管３４と、この石英管３４の側面の外側に沿って設けられた略円筒形のヒータ２４とを有する。石英管３４は、略円筒形の側面と底面とを有する上方開放体を逆さにして下プレート２２及び重り付き金型１の上方から覆い被せたような状態となっている。さらに、このヒータ２４の外側に沿って設けられ、ヒータ２４からの輻射熱を反射してヒータ２４の熱効率を高めるとともに冷却機能をも備えた反射板３５と、前記石英管３４の上面の上側に設けられた略円板状の断熱板３６とを有する。

ゾーン隔壁１６は、移送用シャッター１７が配置された部分のみ開口部１６ａを有しており、移送用シャッター１７が下りた状態では当該移送用シャッター１７が開口部１６ａを塞いでいるが、移送用シャッター１７がガイド３７に沿って上昇すると開口部１６ａが開口する。また、移送用シャッター１７の上昇及び下降に連動して、ヒータ２４、反射板３５、石英管３４、及び断熱板３６も上昇及び下降する。よって、移送用シャッター１７が上昇すると、開口部１６ａが開放されるとともに、下プレート２２及びそれに載置された重り付き金型１が移動するのに障害となるヒータ２４等も上昇して、下プレート２２は支持プレート２５の上面を滑って移動することが可能となる。ここでは加熱成形ゾーン３２について説明したが、予熱ゾーン３１及び冷却ゾーン３３も同様の構成とされ、下プレート２２が移動できるようになっている。ただし、冷却ゾーン３３にはヒータ２４は不要である。
なお、移送用シャッター１７（及び後述のシリンダ用シャッター１８）が下りた状態で各ゾーン３１，３２，３３の個室内が密閉されるように、各シャッター１７，１８とゾーン隔壁１６の間、各シャッター１７，１８と支持プレート２６〜２８との間にはＯリング１９を設けている（図５参照）。また、各ゾーン３１〜３３では、個室内を不活性ガス雰囲気としたり、真空（あるいはそれに近い状態）としたりすることができるようになっている。

本実施形態の製造方法では、下プレート２２ごと工程を移動させることにより、当該下プレート２２上に載置された９個の重り付き金型１が一括して処理される。
下プレート２２の移動は、各ゾーン３０〜３３のそれぞれに設けられた移送用エアシリンダ２３ａ〜２３ｄによりなされる（図４参照）。例えば取出・セットゾーン３０近傍に設けられた第一エアシリンダ２３ａは、取出・セットゾーン３０から予熱ゾーン３１の方向に向かって伸縮することができるので、下プレート２２を取出・セットゾーン３０から予熱ゾーン３１へと押動して移送することができる。同様に、第二エアシリンダ２３ｂは下プレート２２を予熱ゾーン３１から加熱成形ゾーン３２へと移送でき、第三エアシリンダ２３ｃは下プレート２２を加熱成形ゾーン３２から冷却ゾーン３３へと移送でき、第四エアシリンダ２３ｄは下プレート２２を冷却ゾーン３３から取出・セットゾーン３０へと移送できる（図４に記載の矢印を参照）。よって、各エアシリンダ２３ａ〜２３ｄを設けることにより、４つのゾーン３０〜３３をローテーションできる移送手段が構成されている。

なお、第二エアシリンダ２３ｂ、第三エアシリンダ２３ｃ及び第四エアシリンダ２３ｄは、ゾーン隔壁１６の外側に位置しているが、これらのシリンダ２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが延伸作動する際には、前記移送用シャッター１７と連動して上昇及び下降するシリンダ用シャッター１８が上昇することにより、各シリンダ２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが下プレート２２を押動することが可能となる。かかる構成によれば、単純なエアシリンダを設けるのみで各工程間の移送が可能となる。

上述の実施形態に係る各製造方法においては、取出・セットゾーン３０においてガラス素材がセットされた重り付き金型１を予熱ゾーン３１で予熱する予熱工程と、この予熱工程により予熱された前記重り付き金型１を所定温度まで加熱してガラス素材を軟化させ、重り５の重力により加熱成形ゾーン３２でプレスする加熱成形工程と、この加熱成形工程後に重り付き金型１を冷却ゾーン３３において冷却する冷却工程と、を含み、これら予熱工程、加熱成形工程及び冷却工程において複数個の重り付き金型１が一括して処理されている。
この場合、重り付き金型１が極めて簡素な構造であるから、これらを一括して取り扱い処理することが容易である。しかも、各重り付き金型１ごとに重り５が設けられているので、上記各工程において常に正確な面圧が各重り付き金型１に付与される。よって極めて精度の高いプレスが可能となり、成形品たるガラス成形レンズの形状精度が極めて高くなる。そして、これら予熱乃至冷却工程で複数個の重り付き金型１を一括して処理するので、金型を１つずつ工程に流す場合と比較して生産性が格段に向上する。

また、量産用製造装置２１によれば、上記４つのゾーン３０〜３３を順に経由するよりガラス成形レンズの成型工程が完結し、しかも４つのゾーン３０〜３３をローテーションさせることのできる移送手段が設けられているので、ガラス成形レンズの量産に適した装置とされている。また、簡素で小型化可能な重り付き金型１を用いることにより、各ゾーン間の移送が容易となり、複数の重り付き金型１を一括して工程に流すことも容易となる。さらに、予熱ゾーン３１、加熱成形ゾーン３２及び冷却ゾーン３３においては、複数の重り付き金型１の全てを一括して収容密閉して加熱や冷却をするだけで成形工程が進行するので、生産性が更に高くなる。しかも、重り付き金型１は簡素でコンパクト化可能な構造なので、重り付き金型１の収容密閉が可能となり、さらに、複数の重り付き金型１を収容密封したとしても、量産用製造装置２１の小型化が可能となる。

また、プレス機によるプレスする場合には、当該プレス機によるプレス工程時のみに金型１に圧力が作用し、各工程と工程との間（例えば前記予熱工程と加熱成形工程との間）ではプレス圧が作用しない。よって、ガラスレンズの成形工程中においてプレス圧が急激に変化することとなり、成型物の形状精度に悪影響を与える場合がある。これに対して上記方法及び装置２１では、金型１は重り５が載置されたままの状態で工程間を移動するから、上述したようなプレス圧の急激な変化がない。よって、極めて安定的に形状精度の高いガラスレンズを成型できる。

（実施例１）
本発明の実施例を説明する。
実施例１では、前述した量産用製造装置２１を用いて、複数の重り付き金型１ではなく単一の重り付き金型１を工程に流すことにより、図６に側面図を示す光通信用のコリメータレンズ３８を作製した。このコリメータレンズ３８は、略円柱形状の基体部３８ａと、この基体部３８ａの一端側に突出し曲面を有する凸部３８ｂを有する。３８ｂの表面は非球面形状とされているため、コリメータレンズ３８は片面非球面形状である。本実施例１では、前述した量産用製造装置２１によりコリメータレンズ３８を作製した このコリメータレンズ３８の長手方向長さＬは２．０１５ｍｍであり、基体部３８ａの断面直径ｄは１ｍｍである。
なお、かかる非球面形状のガラス成形レンズは研磨によっては作製が困難であり、プレス成形により好適に作製可能であるため、本発明は非球面レンズの成形に適用するのが好ましい。また、本発明は重り５により極めて正確な面圧設定が可能であるから、特に面圧の誤差が形状精度に大きく影響する小型のレンズ（例えば、直径あるいは断面最大幅が２ｍｍ程度以下のレンズ）に本発明を適用するのが好ましい。

重り５の質量は２００ｇとし、その材質はＳＵＳ３０４とした。プリフォーム６として、直径が０．９８ｍｍでかつその両端面がラップ仕上げされたものを用いた。このようにラップ仕上げされたプリフォーム６を用いると、ガラスレンズ表面の形状精度が向上しやすくなり好ましい。直径を０．９８ｍｍとしたのは、金型１１における胴型２の貫通孔１０（直径１ｍｍ）内に挿入可能な範囲でできるだけ成形品に近い形状のプリフォーム６とするためである。取出・セットゾーン３０において重り付き金型１内にプリフォーム６をセットし、予熱ゾーン３１で予熱（３３０℃程度）を加えた後、加熱成形ゾーン３２において不活性ガス雰囲気中で４００℃まで加熱し、さらにこの温度（４００℃）で真空雰囲気（０．７Ｐａ）として１００秒間保温してプレスを行った。次に冷却ゾーン３３にて冷却後取出・セットゾーン３０にて成形されたレンズを取り出した。このレンズの非球面部分の非球面形状を測定したところ、ＰＶ値が０．２μｍ以下であり、コリメータレンズとして充分な性能を有していることが分かった。なお、かかるＰＶ値の測定にはテーラーホブソン社製のフォームタリサーフＰＧＩ−ＰＬＵＳを用いた。また、このレンズを１００個作製したところ、レンズ厚みのバラツキは±０．０１ｍｍ以内であり、直径のバラツキも±０．００１ｍｍ以内と安定していた。

（実施例２）
実施例２では、２種類（２個）のコリメータレンズ３８の同時成形を行った。いずれもその基本形状は実施例１のコリメータレンズ３８と同様である。第一のコリメータレンズであるレンズＡは、前述の実施例１と同じものであり、基体部３８ａの直径ｄが１ｍｍ、長手方向長さＬが約２ｍｍである。また第二のコリメータレンズであるレンズＢは、レンズＡよりも大型であり、その基体部３８ａの直径ｄが１．８ｍｍ、長手方向長さＬが約３ｍｍである。レンズＡ用の重り付き金型１には実施例１と同じＳＵＳ３０４製で且つ質量２００ｇの重り５を使用し、レンズＢ用の重り付き金型１には、質量が６４０ｇのタングステン合金製の重り５を載せた。その他の条件は実施例１と同様とした。その結果、両金型におけるプレス時の面圧はいずれも適正なものとなり、レンズＡ及びレンズＢのいずれも前述のＰＶ値が０．２μｍ以下となった。このように、重り５の重さを金型１ごとに適切に設定することで、複数個で且つ複数種のレンズを同時に且つ精度良く成形することができた。なお、通常この面圧は２０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の範囲で設定される。
上述した従来の方法では、直径など形状の異なる複数種のレンズを同時にプレスすると、それぞれの金型の面圧を均等とすることが困難、適正な面圧からずれてしまう。したがって、成形品にバリや変形不足が生じて形状精度が悪くなる。これに対して本実施例では、それぞれのレンズ用で重り５の重量を調整し、面圧を各重り付き金型１で均等且つ適正値にすることができたため、レンズＡ及びレンズＢのいずれもバリがなく形状精度が極めて良好な非球面レンズを成形することができた。

本発明の第一実施形態の製造方法に係るガラス成型レンズの製造装置の概略構成を示す断面図である。 図１の製造装置にプリフォームをセットした状態を示す断面図である。 図２をプレスした後の状態を示す断面図である。 本発明における第三実施形態の製造方法に好適に用いられる量産用製造装置の概略構成を示す断面図である。 加熱成形ゾーンにおける加熱成形工程を示す断面図である。 実施例で作製した光通信用のコリメータレンズの側面図である。

符号の説明

１ 重り付き金型
２ 胴型
３ 上型
４ 下型
５ 重り
６ プリフォーム
７ プレス成形物（成型物）
１０ 貫通孔
１５ 加熱室
３０ 取出・セットゾーン
３１ 予熱ゾーン
３２ 加熱成形ゾーン
３３ 冷却ゾーン

Claims (5)

1. 上下方向に延びる貫通孔を有する胴型と、
   前記貫通孔の上側から当該貫通孔に挿入される上型と、
   前記貫通孔の下側から当該貫通孔に挿入される下型と、
   前記上型の上方に載置された重りと、を備えた重り付き金型を用い、
   前記上型と前記下型との間にガラス素材がセットされた前記重り付き金型を加熱してガラス素材を軟化させて、前記ガラス素材を前記重りの重力によりプレス成形することを特徴とするガラス成形レンズの製造方法。
2. それぞれ別個の前記重りを備えた複数個の前記重り付き金型を用いるとともに、前記ガラス素材がセットされたこれら複数個の前記重り付き金型を同時に加熱して当該ガラス素材を軟化させることにより、複数個の前記ガラス素材のプレス成形を同時に行うことを特徴とする請求項１に記載のガラス成形レンズの製造方法。
3. 前記同時にプレス成形されてなる複数個の成形物は、複数種の形状のものを含んでいることを特徴とする請求項２に記載のガラス成形レンズの製造方法。
4. 前記ガラス素材がセットされた複数個の前記重り付き金型を予熱する予熱工程と、
   前記予熱工程により予熱された前記複数個の重り付き金型を所定温度まで加熱して前記ガラス素材を軟化させ、前記重りの重力によりプレス成形する加熱成形工程と、
   前記加熱成形工程後に前記複数個の重り付き金型を冷却する冷却工程と、
   を含み、
   これら予熱工程、加熱成形工程および冷却工程において前記複数個の重り付き金型を一括して処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラス成形レンズの製造方法。
5. 請求項１に記載の重り付き金型を備えるとともに、
   前記重り付き金型内へのガラス素材をセットし且つ成形されたガラス成形レンズを取り出す取出・セットゾーンと、
   前記取出・セットゾーンから移送された前記重り付き金型を収容して密閉しつつ予熱する予熱ゾーンと、
   前記予熱ゾーンから移送された前記重り付き金型を収容して密閉しつつ加熱成形する加熱成形ゾーンと、
   前記加熱成形ゾーンから移送された前記重り付き金型を収容して密閉しつつ冷却する冷却ゾーンと、
   前記各ゾーン間の前記各移送及び前記冷却ゾーンから前記取出・セットゾーンへの移送を行う移送手段と、
   を備えたことを特徴とするガラス成形レンズの製造装置。

Images