JP2007238389A - 光学部品の成形方法および光学部品成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学部品の形状が定まる時点において、成形型の軸心が一致するように押圧成形を行うことを可能とした、光学部品の成形方法およびこの光学部品の成形方法に好適に使用される光学部品成形装置を提案する。
【解決手段】一対の成形型１と、この成形型１が遊挿される胴型２と、胴型２の温度調整を行う胴型温度調整手段３と、を備えた成形装置Ｍを利用して、一対の成形型１の間にガラス材Ｇを配置する第一工程と、ガラス材Ｇを加温して軟化させる第二工程と、軟化したガラス材Ｇを成形型１により押圧成形する第三工程と、胴型温度調整手段３により胴型２を冷却して、ガラス材Ｇおよび成形型１よりも胴型２を大きく熱収縮させることで、押圧成形されたガラス材Ｇの形状が定まる時点において、成形型１を固定する第四工程と、により光学部品を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスレンズやプリズム等の光学部品を高精度に成形するための、光学部品の成形方法およびこの光学部品の成形方法に好適に使用可能な光学部品成形装置に関する。

ガラスレンズやプリズムなどの光学部品の成形方法として、予め一定の形状に加工されたガラス材を、一対の成形型の間に配置して、加熱することによりガラス材を軟化するとともに、成形型により押圧成形する方法がある。

このような光学部品の成形は、精密に行われる必要があり、互いの軸心が一致した状態で一対の成形型を押圧する必要がある。そのため、図７に示すように、成形型１０１の周囲に配置された胴型１０２を利用して、成形型１０１の押圧方向を正確な位置に誘導することで、成形型１０１の軸心がずれることがないようにする場合がある。

このような成形型１０１と胴型１０２との間には、ガラス材Ｇの挿入時や押圧時には成形型１０１が移動可能な程度の隙間Ｓを必要とし、ガラス材Ｇの成形時には、成形型１０１の軸心が一致した状態を確保するように、隙間Ｓを最小限に抑える必要がある。つまり、成形型１０１と胴型１０２との間に隙間Ｓが全く無い場合は、成形型１０１が胴型１０２と接触して、ガラス材Ｇの挿入時や押圧時に動かなくなることがあるという問題点を有していた。一方、成形型１０１と胴型１０２との間の隙間Ｓが大きい場合には、成形型１０１の軸心がずれることで、高品質な光学部品を形成することができない場合があることや、ガラス材Ｇが隙間Ｓに入り込むことにより、光学部品の周囲に不要なバリが形成される場合があることなどの問題点を有している。

そのため、例えば、特許文献１には、成形型１０１の素材として、成形するガラス材Ｇの熱膨張率よりも小さい熱膨張率のものを使用し、胴型１０２の素材として、成形型１０１の素材の熱膨張率よりも小さい熱膨張率のものを使用することで、光学部品の軸心合せを容易に行うことを可能とした、光学部品の成形方法が開示されている。

前記のように各素材の熱膨張率に差異をもたせることで、低温状態では成形型１０１と胴型１０２との隙間Ｓを大きく、高温時では成形型１０１と胴型１０２との隙間Ｓを小さくすることが可能となる。つまり、ガラス材Ｇを成形型１０１の間に供給する常温時では、成形型１０１と胴型１０２との間には成形型１０１の摺動が可能な隙間Ｓが形成されている。そして、ガラス材Ｇを供給した後、成形温度（例えば７５０℃）まで加熱すると、ガラス材Ｇ、成形型１０１および胴型１０２がそれぞれ膨張し、成形型１０１と胴型１０２との間の隙間Ｓは小さくなり、軸心のずれが生じなくなる。また、ガラス材Ｇも膨張するため、成形型１０１の内部に隙間なく充填される。さらに、成形後、ガラス材Ｇ、成形型１０１および胴型１０２が冷却されると、それぞれが熱収縮することで、ガラス材Ｇからなる光学部品と成形型１０１との間および成形型１０１と胴型１０２との間にはそれぞれ隙間Ｓが形成されて、光学部品が取出しやすくなる。

特公平３−５５４２０号公報（全文）

ところが、光学部品の成形は、ガラス材Ｇが軟化するまで加熱してから、ガラス材Ｇを押圧成形するとともに、ガラス材Ｇの形状が決定するまで（ガラス材Ｇが固化するまで）冷却する手順により行う。そのため、ガラス材Ｇを押圧成形している時点の温度よりも、ガラス材Ｇの形状が決定する時点の温度の方が低温である。したがって、前記従来の光学部品の成形方法では、前記のガラス材Ｇ、成形型１０１および胴型１０２の熱膨張率の関係により、ガラス材Ｇの押圧成形をすることができない場合があることや、高品質の光学部品を成形することができない場合があるという問題点を有していた。

つまり、光学部品の軸心にずれが生じないように、成形型１０１と胴型１０２との間の隙間Ｓを、ガラス材Ｇの形状が決定する時点で最小となるように設定すると、それよりも高温となる押圧成形時には、胴型１０２に挿入された状態の成形型１０１の方が、胴型１０２よりも大きく膨張するため、成形型１０１と胴型１０２との間に隙間Ｓが無くなり、互いに接触してしまう。このため、成形型１０１と胴型１０２の熱膨張率の差を利用する従来の方法では、成形型１０１が胴型１０２により固定されて、押圧することができない場合や、押圧力を付与することにより成形型１０１または胴型１０２が破損する場合がある。

一方、押圧成形時に成形型１０１と胴型１０２との間に、成形型１０１によるガラス材Ｇの押圧が可能な程度の隙間Ｓを確保すると、成形型１０１の熱収縮が、胴型１０２の熱収縮よりも大きいため、ガラス材Ｇの形状が決定する時点では、成形型１０１と胴型１０２との隙間Ｓが広がり、光学部品の軸心がずれる場合がある。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、光学部品の形状が定まる時点において成形型の軸心が一致するように押圧成形を行うことを可能とした、光学部品の成形方法およびこの光学部品の成形方法に好適に使用される光学部品成形装置を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の光学部品の成形方法は、一対の成形型と、前記成形型が遊挿される胴型と、前記胴型の温度調整を行う胴型温度調整手段と、を備えた成形装置を利用して光学部品を成形する方法であって、前記一対の成形型の間にガラス材を配置する第一工程と、前記ガラス材を加温して軟化させる第二工程と、軟化した前記ガラス材を前記成形型により押圧成形する第三工程と、前記胴型温度調整手段により前記胴型を冷却して、前記ガラス材および前記成形型よりも前記胴型を大きく熱収縮させることで、押圧成形された前記ガラス材の形状が定まる時点において、前記成形型を固定する第四工程と、を含むことを特徴としている。

かかる光学部品の成形方法によれば、胴型温度調整手段を利用して、胴型のみを冷却して熱収縮させることで、押圧成形されたガラス材の形状が決定する時点（第四工程）、つまり、ガラス材が固化する時点で、胴型を成形型に密着させて、成形型の軸心を一致させている。そして、それ以外の第一工程、第二工程、第三工程では、成形型は、胴型との間に隙間を有した状態で遊挿されているため、移動が可能に構成されている。
ここで、本明細書において、「ガラス材の形状が定まる時点」とは、軟化したガラス材が、冷却されることより、このガラス材が固化する直前から固化する瞬間までの時間帯をいう。

また、本発明の光学部品成形装置は、ガラス材を押圧成形する一対の成形型と、前記成形型が遊挿される胴型と、前記胴型の温度調整を行う胴型温度調整手段と、を備えた光学部品成形装置であって、前記ガラス材が軟化する温度に加温した際に、熱膨張した前記成形型と熱膨張した前記胴型との間には、前記成形型が摺動可能な程度の隙間を有しており、前記胴型温度調整手段は、前記ガラス材の形状が定まる時点において、前記成形型と前記胴型との間に隙間がなくなるように、前記胴型を前記成形型よりも大きく熱収縮させることを特徴としている。

かかる光学部品成形装置によれば、常温時や押圧成形時には、成形型と胴型との間に隙間が形成されていて、成形型の移動が可能に構成されている。そして、ガラス材が固化して形状が定まる時点では、胴型のみを冷却して熱収縮を大きくさせることで、成形型を隙間なく把持するように構成されている。そのため、各部材を構成する素材の熱膨張率に関係なく、正確にガラス材を押圧成形し、かつ、成形型を調心して、高品質な光学部品を成形することを可能としている。

前記光学部品成形装置において、前記胴型温度調整手段が、温度調整媒体を前記胴型に吹付ける吹付け手段を備えていてもよい。これにより、例えば、冷却水や冷却ガス等の温度調整媒体を胴型に吹付けることで、確実に胴型を冷却し、早期に熱収縮させることが可能となるため、好適である。

また、前記胴型温度調整手段が、前記胴型に当接することにより前記胴型の温度調整を行ってもよい。この構成により、確実に胴型のみを冷却することが可能となるため、胴型の熱収縮のみを早期に行う点において好適である。

また、前記胴型の前記成形型側と反対側の面に凹凸面が形成されていれば、この凹凸面により外気と接する表面積が広がり、放熱性が増すため、冷却効果が増加するため、好適である。

また、前記胴型の前記成形型側の面に凹凸面が形成されていれば、高温に加熱された成形型との設置面が小さく、胴型からの熱伝導を抑えることが可能となるため、胴型の冷却効果が増加する。また、胴型と成形型との設置面積が小さいため、摩擦抵抗が低減されて、押圧成形時の隙間が小さい場合（わずかに接している場合）でも、破損することなく、押圧成形することが可能となる。

また、前記胴型と前記成形型との間に、断熱材が介在されていれば、成形型と胴型との熱伝導が遮断されて、両者の温度差による収縮率（膨張率）の差が維持されて、正確な押圧成形および成形型の確実な固定が可能となる。

本発明に係る光学部品の成形方法およびこの光学部品の成形方法に好適に使用される光学部品成形装置によれば、光学部品の形状が成形される温度において成形型の軸心が一致するように押圧成形を行うことを可能としているため、高品質な光学部品を簡易に製造することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、第１の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図２の（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る光学部品の成形方法の各手順を示す縦断面図である。図３は、第２の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図４は、第３の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図５は、第４の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図６は、第５の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態では、本発明の光学部品成形装置によりガラス材Ｇを押圧成形することで、レンズを成形する場合について説明する。
第１の実施の形態に係る光学部品成形装置（以下、単に「成形装置」という）Ｍは、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス材Ｇを押圧成形する一対の成形型１と、一対の成形型１が遊挿される胴型２と、胴型２の温度調整を行う胴型温度調整手段３と、成形型１に押圧力を付与する装置本体４と、から構成されている。

成形型１は、図１（ａ）に示すように、互いに対向するように配置された、上型１０と下型１１とから構成されている。上型１０および下型１１の材質としては、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬材を使用する。なお、成形型１を構成する素材は、熱伝導性に優れていて、融点がガラス材よりも高く、ガラス材の押圧成形に必要な強度を有したものであれば、超硬材に限定されるものではなく、適宜公知の材料から選定して使用すればよい。

上型１０は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、円柱状の上型本体１０ａと、上型本体１０ａの上部において、装置本体４の上ブロック４０との設置面積を広げることにより成形型１の安定性を確保するためのフランジ部１０ｂとから構成されている。そして、上型本体１０ａの下端であって、下型１１側の面には、光学部品の形状に応じて成形面１０ｃが形成されている。なお、フランジ部１０ｂは必要に応じて形成すればよく、必ずしも形成しなくてもよい。

下型１１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、円柱状の下型本体１１ａと、下型本体１１ａの下部において、装置本体４の下ブロック４１との設置面積を広げることにより成形型１の安定性を確保するためのフランジ部１１ｂとから構成されている。そして、下型本体１１ａの上端であって、上型１０側の面には、光学部品の形状に応じて成形面１１ｃが形成されている。なお、フランジ部１１ｂは必要に応じて形成すればよく、必ずしも形成しなくてもよい。

上型１０および下型１１を構成する素材は同一のものを使用するものとし、熱膨張率の違いにより、加熱時や冷却時に軸心がずれることがないように構成されている。また、上型本体１０ａおよび下型本体１１ａを構成する円柱の直径および高さは、形成される光学部品の形状や装置本体４により付与される押圧力に応じて適宜設定すればよい。なお、上型１０および下型１１を円柱状の部材により形成するものとしたが、例えば、角柱状の部材でもよく、上型本体１０ａおよび下型本体１１ａの形状は限定されないことはいうまでもない。
上型１０の成形面１０ｃおよび下型１１の成形面１１ｃは、組み合わせることにより設計された光学部品の形状になるように形成されている。なお、上型１０の下端面および下型１１の上端面に形成される形状（成形面１０ｃ，１１ｃの形状）は、成形される光学部品の形状に応じて適宜形成されていればよく、必ずしも凹状に限定されるものではない。

胴型２は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、円筒状の部材であって、常温時において、上型本体１０ａと下型本体１１ａとを、遊挿可能な内径を有している。そして、装置本体４に設置された状態で、上方から上型本体１０ａを、下方から下型本体１１ａを挿入した状態に配置されている。
なお、胴型２を構成する素材は限定されるものではないが、本実施形態では、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬材等、成形型１と同等の熱膨張率（熱収縮率）からなる素材のものを使用する。つまり、ガラス材Ｇを加熱した際に、成形型１と胴型２とが、同じように熱膨張する構成として、胴型２が、成形型１を遊挿した状態を維持するものとする。

胴型温度調整手段３は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、横断面視で略Ｃ字状の半円筒状の本体部３０を有し、互いに対向する２方向から胴型２を挟むようにそれぞれ本体部３０，３０を配置することで、胴型２を遊嵌する円筒を呈する。なお、胴型温度調整手段３の形状は限定されるものではない。また、胴型温度調整手段３の数も限定されるものではなく、３以上の部材を組み合わせることにより胴型２の周囲を覆う構成としてもよい。また、第１の実施の形態では、冷却媒体を胴型２に吹付けることにより、胴型２の温度を調整する形式の胴型温度調整手段３を使用するものとしたが、胴型温度調整手段３の形式が限定されないことはいうまでもない。

本体部３０は、内部が空洞であって、冷却媒体（温度調整媒体）が充填されるように構成されている。本体部３０の胴型２側と反対側には、本体部３０へ冷却媒体を送り込む送流管３２が接続されている。さらに、本体部３０の胴型２側面には、吹付け手段である吹付孔３１が複数形成されており、胴型２への冷却媒体の吹付けが可能に構成されている。つまり、吹付孔３１を利用して冷却媒体を胴型２に吹付けることにより、胴型２のみの熱収縮を早める（成形型１よりも熱収縮を大きくする）ことを可能としている。
ここで、本実施形態では、例えば、液体窒素等の液体からなる冷却媒体をミスト状にして、胴型温度調整手段３から胴型２に吹付けることにより、気化熱を利用して胴型２を冷却するものとするが、冷却媒体は限定されるものではなく、窒素等の不活性ガス等、適宜公知の冷却媒体の中から選定して使用すればよい。また、本実施形態では、吹付け手段として、胴型温度調整手段３に吹付孔３１を形成するものとしたが、例えば、ノズルを備えていてもよく、吹付け手段の構成は限定されるものではない。

装置本体４は、成形型１を上下から挟むように配置された、上ブロック４０と下ブロック４１とから構成されており、上ブロック４０および下ブロック４１には、それぞれ加熱ヒータ４２が内蔵されている。

上ブロック４０は、上下方向に移動可能に構成されており、成形型１が設置された状態で、下降することにより、成形型１に上方向から押圧力を付与する。
下ブロック４１は、基盤であって、上ブロック４０により押圧力が成形型１に付与された際に、反力を受け持つように構成されている。なお、本実施形態では、上ブロック４０により上方から成形型１に押圧力を付与する構成としたが、下ブロック４１により下方から押圧力を付与したり、上ブロック４０および下ブロック４１により上下から押圧力を付与する構成としてもよく、押圧力の付与方向は限定されるものではない。

加熱ヒータ４２は、例えば電熱ヒータからなり、通電することで成形型１を加熱する。そして、成形型１が加熱されることにより、熱が伝導し、上型１０および下型１１に把持されたガラス材Ｇおよび成形型１の周囲に配設された胴型２が加熱される。なお、加熱ヒータ４２は、電熱ヒータに限定されるものではなく、例えばオイルヒータなど、適宜公知の加熱手段の中から選定して採用すればよい。

次に、本実施形態に係る光学部品の成形方法について説明する。
光学部品の成形方法は、（１）一対の成形型１の間にガラス材Ｇを配置する第一工程と、（２）成形装置Ｍを加温してガラス材Ｇを軟化させる第二工程と、（３）軟化したガラス材Ｇを成形型１により押圧成形する第三工程と、（４）胴型温度調整手段３により胴型２を冷却して、ガラス材Ｇおよび成形型１よりも胴型２を大きく熱収縮させることで、押圧成形されたガラス材Ｇの形状が定まる時点において、一対の成形型１を固定する第四工程と、（５）成形された光学部品Ｇ１を取り出す第五工程と、からなる。

（１）第一工程
第一工程では、図２（ａ）に示すように、胴型２の下方から下型本体１１ａを挿入した状態で、装置本体４の下ブロック４１の上面に下型１１を設置し、この下型１１の成形面１１ｃにガラス材Ｇを配置する。次に胴型２の上方から、上型本体１０ａを挿入した後、装置本体４の上ブロック４０を下降させて、上ブロック４０の下面を、上型１０の上面に当接させる。この時、成形型１（上型本体１０ａおよび下型本体１１ａ）と胴型２との間には、上型１０の摺動が可能な隙間Ｓを有している。
なお、ガラス材Ｇの形状は限定されるものではないが、押圧成形の効率の向上を図る上で、予め光学部品の完成形状に近い形に成形されていることが望ましい。
また、成形型１と胴型２の形状は、常温時の隙間Ｓが、ガラスの転移温度（Ｔｇ点）〜Ｔｇ点＋１００℃の範囲内において、成形型１の摺動が可能な最小値となるように、それぞれ設定する。

（２）第二工程
第二工程では、装置本体４の上ブロック４０および下ブロック４１の加熱ヒータ４２に通電して、ガラス材Ｇが軟化する温度まで加熱する（図２（ａ）および（ｂ）参照）。なお、第二工程における加熱温度は、限定されるものではないが、第１の実施の形態では、ガラスのＴｇ点〜Ｔｇ点＋１００℃の範囲内とする。

（３）第三工程
第三工程では、図２（ｂ）に示すように、上ブロック４０を下降させることにより、成形型１を介して、第二工程において軟化したガラス材Ｇを押圧成形する。この時、加熱ヒータ４２の通電を停止あるいは加熱ヒータ４２の温度を徐々に低下させることにより、ガラス材Ｇの温度を徐々に低下させながら、ガラス材Ｇを押圧成形する。また、これと同時に、胴型温度調整手段３から冷却媒体を胴型２に吹付けることより、胴型２を強制的に冷却してもよい。

（４）第四工程
第四工程では、図２（ｃ）に示すように、ガラス材Ｇが冷却されて、ガラス材Ｇの形状が定まる時点において、成形型１が固定されるように、胴型２に胴型温度調整手段３から冷却媒体を吹き付けることにより胴型２を強制的に冷却して、熱収縮を成形型１よりも大きくする。胴型２を強制的に冷却することにより、成形型１と胴型２との隙間がなくなり、成形型１が固定され、調心される。なお、胴型温度調整手段３による胴型２を冷却するタイミングは、例えば、ガラス材Ｇの温度をセンサ（図示せず）により検知することで得られるタイミングに合せてもよいし、予め試験等により得られたタイミングに合せてもよく、適宜、公知の方法により合せればよい。

（５）第五工程
ガラス材Ｇの形状が定まったら、さらにガラス材Ｇ（光学部品Ｇ１）、成形型１、胴型２を冷却する。これにより、ガラス材Ｇ（光学部品Ｇ１）、成形型１、胴型２が収縮して、図２（ｄ）に示すように、互いに隙間Ｓが形成されるため、胴型２から上型１０の抜き出し、光学部品Ｇ１の取り出しを容易に行うことが可能となる。

以上、第１の実施の形態に係る光学部品の成形方法および光学部品成形装置によれば、常温時において、成形型１が胴型２に遊挿されているため、ガラス材Ｇ（光学部品Ｇ１）の出し入れが可能となっている。

成形型１と胴型２とは、同素材により構成されているため、加熱した際に同じように膨張し、隙間Ｓを維持する。そのため、成形型１によるガラス材Ｇの押圧成形時に、成形型１と胴型２とが接触することにより、上型１０の下降が妨げられる等の弊害が生じることがない。

胴型温度調整手段３により胴型２のみの冷却が可能に構成されているため、胴型２の熱収縮を大きくすることを可能としており、上型１０と下型１１との軸心を一致させた状態で、成形型１を固定することを可能としている。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、成形装置Ｍ１によりガラス材Ｇを押圧成形することで、光学部品であるレンズを成形する場合について説明する。
第２の実施の形態に係る成形装置Ｍ１は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス材Ｇを押圧成形する一対の成形型１と、一対の成形型１が遊挿される胴型２と、胴型２の温度調整を行う胴型温度調整手段５と、成形型１に押圧力を付与する装置本体４と、から構成されている。

第２の実施の形態に係る胴型温度調整手段５は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、角柱の一方の側面に、横断面視で胴型２の外径と同じ直径からなる半円による凹部を有した本体部５０と、本体部５０の凹部と反対側の面に接続された流入管５１および流出管５２と、により構成されている。そして、胴型温度調整手段５を互いに対向する２方向から胴型２を挟むように配置することで、胴型２と嵌合するように、構成されている。なお、胴型温度調整手段５の形状は限定されるものではなく、胴型２の形状等に応じて、適宜設定すればよい。また、胴型温度調整手段５の数も限定されるものではなく、３以上の胴型温度調整手段５を組み合わせることにより胴型２の周囲を覆う構成としてもよい。

本体部５０は、内部が空洞であって、流入管５１を介して送り込まれた温度調整媒体が充填されるように構成されている。そして、本体部５０内に送り込まれた温度調整媒体は、流出間５２を介して、排出される。

本体部５０の胴型２との当接面と反対側の面には、下側に流入管５１が、上側に流出管５２が、それぞれ接続されており、本体部５０への温度調整媒体の搬送、および本体部５０からの温度調整媒体の排出を行う。なお、流入管５１および流出管５２の本数や配置等は、前記のものに限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

第２の実施の形態では、温度調整媒体として、液体窒素等の、液体からなる冷却媒体を使用するものとし、本体部５０は、内部に充填された温度調整媒体により、外面が冷却されるため、本体部５０が胴型２と当接することで、胴型２を冷却することが可能となっている。そして、本体部５０の内部の温度調整媒体は、流入管５１および流出管５２を介して温度調整媒体が循環されているため、胴型２の温度により冷却機能が低下することがない。ここで、胴型温度調整手段５に使用する温度調整媒体は液体窒素に限定されるものではなく、例えば窒素等の不活性ガス等、適宜公知の材料の中から選定して使用すればよい。

ここで、第２の実施の形態に係る成形装置Ｍ１の成形型１、胴型２および装置本体４は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。

次に、第２の実施の形態に係る光学部品の成形方法について説明する。
光学部品の成形方法は、（１）一対の成形型１の間にガラス材Ｇを配置する第一工程と、（２）成形装置Ｍを加温してガラス材Ｇを軟化させる第二工程と、（３）軟化したガラス材Ｇを成形型１により押圧成形する第三工程と、（４）胴型温度調整手段３により胴型２を冷却して、ガラス材Ｇおよび成形型１よりも胴型２を大きく熱収縮させることで、押圧成形されたガラス材Ｇの形状が定まる時点において、一対の成形型１を固定する第四工程と、（５）成形された光学部品Ｇ１を取り出す第五工程と、からなる。

（１）第一工程〜第三工程
第一工程〜第三工程は、第１の実施の形態において説明した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

（４）第四工程
第四工程では、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス材Ｇが冷却されて、ガラス材Ｇの形状が定まる時点において、成形型１が固定されるように、２方向から胴型温度調整手段５，５により胴型２を挟み、胴型２と胴型温度調整手段５，５とを嵌合させるとともに、胴型温度調整手段５，５の内部に冷却媒体（温度調整媒体）を供給することで胴型２を強制的に冷却する。胴型２のみを胴型温度調整手段５，５を介して冷却することにより、胴型２の熱収縮を成形型１よりも大きくする。これにより、成形型１と胴型２との隙間がなくなり、成形型１が固定される。

（５）第五工程
第五工程は、第１の実施の形態において説明した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、第２の実施の形態に係る光学部品の成形方法および光学部品成形装置によれば、胴型温度調整手段５を胴型２に当接させた状態で、胴型２の冷却を行うため、冷却媒体が成形型１に接することがなく、確実に胴型２のみを冷却することが可能となる。そのため、胴型２の熱収縮のタイミングを図る上で優れており、より高品質な押圧成形が可能となる。

この他、第２の実施の形態に係る光学部品の成形方法および光学部品成形装置による作用効果は、第１の実施の形態において示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態では、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、成形装置Ｍ２によりガラス材Ｇを押圧成形することで、光学部品であるレンズを成形する場合について説明する。
第３の実施の形態に係る成形装置Ｍ２は、ガラス材Ｇを押圧成形する一対の成形型１と、一対の成形型１が遊挿される胴型６と、胴型２の温度調整を行う胴型温度調整手段３と、成形型１に押圧力を付与する装置本体４と、から構成されている。

第３の実施の形態に係る胴型６は、図４（ａ）に示すように、成形型１側と反対側の面である外周面に、放熱フィン６０が形成されている点で、第１の実施の形態のおける胴型２と異なっている。さらに、胴型６の成形型１側の面である内周面には、図４（ｂ）に示すように、断熱フィン６１が形成されている点で、第１の実施の形態のおける胴型２と異なっている。

放熱フィン６０は、胴型６の外周面を凹凸状に形成して凹凸面とすることにより、外気と接する面積が広がることで熱を放熱して、胴型６の冷却を効率的に行うことを可能としている。なお、第３の実施の形態では、放熱フィン６０を、胴型６の外周囲に横方向溝を複数本形成することにより構成するものとしたが、放熱フィン６０の形状は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

断熱フィン６１は、胴型６の内周面を凹凸状に形成して凹凸面とすることにより、成形型１との設置面積を小さくして、成形型１からの熱伝導を低減することを可能としている。また、胴型６の断熱フィン６１により、成形型１との当接面積が減少されるため、摩擦抵抗が減少し、より小さい隙間Ｓにより、成形型１の摺動が可能となる。なお、第３の実施の形態では、断熱フィン６１を胴型の内周囲に縦方向の溝を複数本形成することにより構成するものとしたが、断熱フィン６１の形状は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

なお、胴型６の構成は、第１の実施の形態で示した胴型２と同様なため、詳細な説明は省略する。
また、第３の実施の形態に係る成形装置Ｍ２の成形型１、胴型温度調整手段３および装置本体４は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。

第３の実施の形態に係る成形装置Ｍ２による光学部品の成形方法は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

第３の実施の形態に係る成形装置Ｍ２によれば、胴型６の外周囲面に放熱フィン６０が形成されているため、胴型温度調整手３から吹付けられた冷却媒体または外気と接する表面積が大きく、放熱性に優れているため、第四工程における胴型６の強制冷却を効率的に行うことを可能としている。

この他、第３の実施の形態に係る光学部品の成形方法および光学部品成形装置による作用効果は、第１の実施の形態において示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態では、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、成形装置Ｍ３によりガラス材Ｇを押圧成形することで、光学部品であるレンズを成形する場合について説明する。
第４の実施の形態に係る成形装置Ｍ３は、ガラス材Ｇを押圧成形する一対の成形型１と、一対の成形型１が遊挿される胴型２と、胴型２の温度調整を行う胴型温度調整手段３と、成形型１に押圧力を付与する装置本体４と、から構成されている。

第４の実施の形態に係る胴型２は、胴型２は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、円筒状の部材であって、内周面には、複数本（本実施形態では８本）のセラミックにより構成された棒状の断熱材７が配設されている。なお、胴型２の内径は、常温時において、断熱材７を介在した状態で上型本体１０ａと下型本体１１ａとを遊挿可能に構成されている。そして、装置本体４に胴型２を設置した状態で、胴型２には、上方から上型本体１０ａを、下方から下型本体１１ａを挿入した状態に配置されている。なお、断熱材７の本数、形状、配設ピッチ等は適宜設定すればよい。また、断熱材を構成する材料は、セラミックに限定されないことはいうまでもなく、あらゆる公知の断熱材が使用可能である。

ここで、第４の実施の形態に係る成形装置Ｍ３の成形型１、胴型温度調整手段３および装置本体４は、第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。

次に、第４の実施の形態に係る光学部品の成形方法について説明する。
第４の実施の形態に係る光学部品の成形方法は、（１）一対の成形型１の間にガラス材Ｇを配置する第一工程と、（２）成形装置Ｍを加温してガラス材Ｇを軟化させる第二工程と、（３）軟化したガラス材Ｇを成形型１により押圧成形する第三工程と、（４）胴型温度調整手段３により胴型２を冷却して、ガラス材Ｇおよび成形型１よりも胴型２を大きく熱収縮させることで、押圧成形されたガラス材Ｇの形状が定まる時点において、一対の成形型１を固定する第四工程と、（５）成形された光学部品Ｇ１を取り出す第五工程と、からなる。

（１）第一工程
第一工程では、胴型２の下方から下型本体１１ａを挿入した状態で、装置本体４の下ブロック４１の上面に下型１１を設置し、この下型１１の成形面１１ｃにガラス材Ｇを配置する。なお、胴型２の内周面には、予め複数本の断熱材７，７，…が配設されてあり、断熱材７，７，…と下型本体１１ａ（下型１１）との間には、所定の隙間が形成されている。次に胴型２の上方から、上型本体１０ａを挿入した後、装置本体４の上ブロック４０を下降させて、上ブロック４０の下面を、上型１０の上面に当接させる。この時、上型本体１０ａ（上型１０）と断熱材７，７，…との間には所定の隙間が形成されている（図１（ａ）および図５（ａ）、（ｂ）参照）。

（２）第二工程
第二工程では、装置本体４の上ブロック４０および下ブロック４１の加熱ヒータ４２に通電して、ガラス材Ｇが軟化する温度まで加熱する（図２（ａ）および（ｂ）参照）。なお、第二工程における加熱温度は、限定されるものではないが、第１の実施の形態では、ガラスのＴｇ点〜Ｔｇ点＋１００℃の範囲内とする。この時、成形型１と断熱材７，７，…との間には、上型１０の摺動が可能な程度の隙間が形成されている。

（３）第三工程
第三工程では、上ブロック４０を下降させることにより、成形型１を介して、第二工程において軟化したガラス材Ｇを押圧成形する。成形型１と断熱材７，７，…との間には、上型１０の摺動が可能な程度の隙間が形成されているため、断熱材７，７，…との摩擦により、上型１０の下降が妨げられることがない。この他、第三工程に関する事項は、第１の実施の形態で説明した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

（４）第四工程
第四工程では、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス材Ｇが冷却されて、ガラス材Ｇの形状が定まる時点において、成形型１が固定されるように、胴型２に胴型温度調整手段３から冷却媒体を吹き付けることにより胴型２を強制的に冷却して、熱収縮を成形型１よりも大きくする。胴型２を強制的に冷却することにより、胴型２が成形型１よりも大きく収縮されて、成形型１と断熱材７，７，…との隙間がなくなり、成形型１が固定される。

（５）第五工程
ガラス材Ｇの形状が定まったら、さらにガラス材Ｇ（光学部品Ｇ１）、成形型１、胴型２を冷却する。これにより、ガラス材Ｇ（光学部品Ｇ１）、成形型１、胴型２が収縮して、光学部品Ｇ１と成形型１および成形型１と断熱材７，７，…の間に隙間が形成されるため、胴型２から上型１０の抜き出し、光学部品Ｇ１の取り出しを容易に行うことが可能となる。

第４の実施の形態に係る成形装置Ｍ３によれば、胴型２と成形型１との間に断熱材７が介在されているため、胴型２の冷却時に、成形型１から熱が伝導されないため、冷却効率が向上する。

また、加熱時には、胴型温度調整手段３を介して胴型２の加熱を成形型１と同様に行うため、成形型１と胴型２との熱膨張の差異により、成形型１の押圧が妨げられることがない。

この他、第４の実施の形態に係る光学部品の成形方法および光学部品成形装置による作用効果は、第１の実施の形態において示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態では、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、成形装置Ｍ４によりガラス材Ｇを押圧成形することで、光学部品であるレンズを成形する場合について説明する。
第５の実施の形態に係る成形装置Ｍ４は、ガラス材Ｇを押圧成形する一対の成形型１と、一対の成形型１が遊挿される胴型２と、胴型２の温度調整を行う胴型温度調整手段３と、成形型１に押圧力を付与する装置本体４と、から構成されている。

第５の実施の形態に係る成形装置Ｍ４は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、胴型２’の形状を小さくして、ガラス材Ｇ近傍のみに胴型２’を配置する構成としている点が、第１の実施の形態と異なっている。
なお、その他の成形装置Ｍ４の構成は、第１の実施の形態に示した成形装置Ｍ１の構成と同様なため、詳細な説明は省略する。

また、第５の実施の形態に係る光学部品の成形方法は、第１の実施の形態において説明した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

第５の実施の形態に係る成形装置Ｍ４は、胴型２’の形状が小さく、ガラス材Ｇの近傍のみを覆う構成のため、成形型１と胴型２’との間の熱伝導を小さくして、胴型２’の冷却時の冷却効率を向上させることが可能となる。

この他、第５の実施の形態に係る光学部品の成形方法および光学部品成形装置による作用効果は、第１の実施の形態において示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、レンズを成形する場合について説明したが、本発明の光学部品の成形方法および光学部品成形装置により成形されるものはレンズに限定されるものではなく、例えばプリズムなど、押圧成形により成形可能なあらゆる光学部品に適用可能である。

また、前記実施形態では、成形型と胴型とを同一の素材により構成することで、加熱後に熱膨張した際に、所定の隙間を維持する構成としたが、押圧成形時に成形型の摺動が可能な隙間が形成されるように、成形型と胴型との形状を形成すれば、成形型と胴型の素材が異なっていてもよいことはいうまでもない。

第１の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る光学部品の成形方法の各手順を示す縦断面図である。 第２の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。 第３の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。 第４の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。 第５の実施の形態に係る光学部品成形装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。 従来の光学部品成形装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 成形型
１０ 上型
１１ 下型
２ 胴型
３ 胴型温度調整手段
３１ 吹付孔（吹付け手段）
４ 装置本体
４２ ヒータ
６ 胴型
６０ 放熱フィン（凹凸面）
６１ 断熱フィン（凹凸面）
７ 断熱材
Ｇ ガラス材
Ｍ 成形装置（光学部品成形装置）

Claims (7)

1. 一対の成形型と、前記成形型が遊挿される胴型と、前記胴型の温度調整を行う胴型温度調整手段と、を備えた光学部品成形装置を利用して光学部品を成形する方法であって、
   前記一対の成形型の間にガラス材を配置する第一工程と、
   前記ガラス材を加温して軟化させる第二工程と、
   軟化した前記ガラス材を前記成形型により押圧成形する第三工程と、
   前記胴型温度調整手段により前記胴型を冷却して、前記ガラス材および前記成形型よりも前記胴型を大きく熱収縮させることで、押圧成形された前記ガラス材の形状が定まる時点において、前記成形型を固定する第四工程と、
   を含むことを特徴とする、光学部品の成形方法。
2. ガラス材を押圧成形する一対の成形型と、前記成形型が遊挿される胴型と、前記胴型の温度調整を行う胴型温度調整手段と、を備えた光学部品成形装置であって、
   前記ガラス材が軟化する温度に加温した際に、熱膨張した前記成形型と熱膨張した前記胴型との間には、前記成形型が摺動可能な程度の隙間を有しており、
   前記胴型温度調整手段は、前記ガラス材の形状が定まる時点において、前記成形型と前記胴型との間に隙間がなくなるように、前記胴型を前記成形型よりも大きく熱収縮させることを特徴とする、光学部品成形装置。
3. 前記胴型温度調整手段が、温度調整媒体を前記胴型に吹付ける吹付け手段を備えていることを特徴とする、請求項２に記載の光学部品成形装置。
4. 前記胴型温度調整手段が、前記胴型に当接することにより前記胴型の温度調整を行うことを特徴とする、請求項２に記載の光学部品成形装置。
5. 前記胴型の前記成形型側と反対側の面に凹凸面が形成されていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の光学部品成形装置。
6. 前記胴型の前記成形型側の面に凹凸面が形成されていることを特徴とする、請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学部品成形装置。
7. 前記胴型と前記成形型との間に、断熱材が介在されていることを特徴とする、請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学部品成形装置。

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