JP2010173920A - プレス成形装置及び光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設置面及び押圧面の位置関係を高精度に合わせつつ、成形された光学素子への曇りの発生の少ないプレス成形装置を提供する。
【解決手段】プレス成形装置は、ガラスＧが設置される下型１１と、前記下型１１に接近及び離隔して前記ガラスＧを押圧する上型１２と、前記下型１１及び前記上型１２を包囲して前記接近及び離隔の軌道を規定する胴型１３ａと、を成形型１ａに組み立ててプレス成形を行うプレス成形装置３であって、前記成形型１ａは、前記下型１１及び前記上型１２に囲まれた空所Ｈから延びて前記成形型１ａの外部に連通する気体逃避部１４ａを有し、前記成形型１ａの外気を減圧して前記気体逃避部１４ａを通じた前記空所Ｈからの気体の排出を促進する減圧手段３７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形装置及び光学素子の製造方法に関する。

近年、光学素子、例えばデジタルカメラ等のレンズには、所定の形状に成形された光学レンズが用いられる。この光学レンズを高精度かつ大量に製造するため、例えば、以下のような方法が知られている。すなわち、まず、溶融ガラスを用いて、光学レンズの形状に近似した形状のガラス塊（以降、プリフォームと呼ぶ）を形成し、その後、このプリフォームを成形型でプレス成形して熱間加工する。

この方法によれば、溶融ガラスからプリフォームを経て光学レンズを成形するため、板状のガラスから切断、加工、プレス、研削、及び研磨等の多段階の工程を経て光学レンズを製造する方法に比べ、リードタイムを短縮できるとともに、加工不良による歩留まりの低下を抑えることができ、結果としてコストを大幅に削減できる、といった利点がある。

プリフォームを用いたプレス成形の中でも、成形後に研削及び研磨を要さずに偏心の少ない光学素子を製造できる精密プレス成形が知られている。この精密プレス成形に用いられる成形型として、上型及び下型と、それらを包囲するリング状の胴型が、スリーブ内でスライド自在に収納された成形型が記載されている（特許文献１参照）。

特公昭６３−４６０１０号公報

ここで、特許文献１で開示された成形型９０を用いたプレス成形方法は、ガラスＧが設置された下型９１の周囲に胴型９３を設け、上型９２を胴型９３に挿入して下型９１に接近させ（図７（ａ）参照）、上型９２で加熱により軟化したガラスＧを押圧し（図７（ｂ）参照）、ガラスＧを押圧した後に（図７（ｃ）参照）上型９２を下型９１から離隔し（図７（ｄ）参照）、光学素子Ｌを取り出す。

この成形型９０では、偏心を少なくしようとする場合、下型９１に設けられたガラスＧの設置面９１１を、上型に設けられたガラスの押圧面９２１に対して一定の位置にする必要があり、このためには上型９２及び下型９１とリング状の胴型９３との間隔を狭める必要がある。しかしながら、上型９２及び下型９１と胴型９３との間隔を狭めると、成形型９０で成形された光学素子の多くに曇りが発生する。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、設置面及び押圧面の位置関係を高精度に合わせつつ、成形された光学素子への曇りの発生の少ないプレス成形装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意試験研究を重ねた結果、光学素子への曇りの原因がガラス加熱時における成形型への揮発成分の付着であること、及び、ガラス近傍の空所から延びる気体逃避部を介して減圧を行う減圧手段を備えることにより、ガラスから発生する揮発成分が強制的に成形型の外部に排出され、成形型への揮発成分の付着が低減されることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１） ガラスが設置される下型と、前記下型に接近及び離隔して前記ガラスを押圧する上型と、前記下型及び前記上型を包囲して前記接近及び離隔の軌道を規定する胴型と、を成形型に組み立ててプレス成形を行うプレス成形装置であって、前記成形型は、前記下型及び前記上型に囲まれた空所から延びて前記成形型の外部に連通する気体逃避部を有し、前記成形型の外気を減圧して前記気体逃避部を通じた前記空所からの気体の排出を促進する減圧手段を備えるプレス成形装置。

（２） 前記気体逃避部は、前記胴型、前記下型及び／又は前記上型の軸方向に延びる溝を有する（１）記載のプレス成形装置。

（３） 前記気体逃避部は、前記上型が前記胴型又は前記下型によって係止される際に、前記空所から延びる位置に設けられる（１）又は（２）記載のプレス成形装置。

（４） 前記胴型をさらに包囲する外型を更に備え、前記気体逃避部は、前記胴型及び前記外型に設けられた貫通孔を有する（１）から（３）のいずれか記載のプレス成形装置。

（５） 前記胴型と前記外型との間に隙間が設けられ、前記貫通孔の位置は、前記胴型と前記外型との間で異なる（４）記載のプレス成形装置。

（６） 前記胴型と前記外型における前記貫通孔の位置は、前記上型の押圧方向に関する高さについて異なる（５）記載のプレス成形装置。

（７） （１）から（６）のいずれか記載のプレス成形装置を用いた光学素子の製造方法。

（８） （７）記載の製造方法で製造される光学素子を用いた光学機器。

本発明によれば、ガラス近傍の空所から延びる気体逃避部を介して減圧を行う減圧手段を備えることにより、ガラスから発生する揮発成分が強制的に成形型の外部に排出され、この揮発成分の空所への滞留が低減され、成形型への揮発成分の付着を低減されると考えられる。従って、設置面及び押圧面の位置関係を高精度に合わせつつ、成形された光学素子への曇りの発生の少ないプレス成形装置を提供できる。

本発明のプレス成形装置の一例を示す断面図である。 本発明のプレス成形装置の一例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に用いられる成形型の（ａ）断面図及び（ｂ）平面図である。 図３の成形型の動作を示す断面図である。 本発明のプレス成形装置に用いられる成形型の変形例を示す断面図である。 本発明のプレス成形装置に用いられる成形型の変形例を示す（ａ）断面図及び（ｂ）平面図である。 従来技術に係る成形型の動作を示す断面図である。

本発明のプレス成形装置は、ガラスが設置される下型と、前記下型に接近及び離隔して前記ガラスを押圧する上型と、前記下型及び前記上型を包囲して前記接近及び離隔の軌道を規定する胴型と、を成形型に組み立ててプレス成形を行うプレス成形装置であって、前記成形型は、前記下型及び前記上型に囲まれた空所から延びて前記成形型の外部に連通する気体逃避部を有し、前記成形型の外気を減圧して前記気体逃避部を通じた前記空所からの気体の排出を促進する減圧手段を備える。

以下、本発明の成形型、光学素子の製造方法及び光学機器の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態は、ガラスＧを押圧する下型１１及び上型１２と、下型１１及び上型１２を包囲する胴型１３ａと、を備える成形型１ａを用い、且つ減圧手段３７を備えるプレス成形装置である。図１は、本発明のプレス成形装置の一例を示す断面図である。図２は、本発明のプレス成形装置の一例を示す平面図である。図３は、本発明の第１実施形態に用いられる成形型の（ａ）断面図及び（ｂ）平面図である。図４は、図３の成形型の動作を示す断面図である。図５は、本発明のプレス成形装置に用いられる成形型の変形例を示す断面図である。図６は、本発明のプレス成形装置に用いられる成形型の変形例を示す（ａ）断面図及び（ｂ）平面図である。

〔プレス成形装置〕
プレス成形装置３は、例えば図１及び図２に示すように、成形型１の下型１１及び上型１２の間にガラスＧを供給する供給手段３１と、ガラスＧを軟化する加熱ステージ３２と、ガラスＧを押圧する押圧ステージ３３と、ガラスＧを冷却する冷却ステージ３４と、光学素子を取り出す取出手段３５と、を備え、且つ、押圧ステージ３３を含む領域を減圧する減圧手段３７と、これらの間を移動する金型搬送ユニット３６と、が設けられる。

〔供給手段〕
供給手段３１は、下型１１及び上型１２の間にガラスＧを供給する。具体的な態様は、ガラスＧの大きさや成形型１の形状等に応じて適宜選択できるが、例えば、ポンプの吸引力によってガラスＧを吸着して保持し、下型１１にガラスＧを供給する吸着手段（図示せず）を用いることができる。

このプレス成形装置３では、供給手段３１を用いてガラスＧを成形型１の下型１１に供給した後で成形型１の組立を行い、この成形型１を加熱ステージ３２に移動する。ここで、成形型１を移動する手段は、成形型１の移動及び停止が行える限り特に限定されないが、例えば図２に示すような金型搬送ユニット３６を用いて成形型１を搬送してもよく、ベルトコンベアを用いて成形型１を搬送してもよい。

［加熱ステージ］
加熱ステージ３２は、成形型１及びガラスＧを加熱し、ガラスＧをプレス成形可能な程度に軟化する。加熱ステージ３２の熱源（ヒータ３９）は、成形型１をガラスＧの成形温度に加熱できる手段であれば特に限定されないが、例えば赤外線加熱、ガスバーナー、誘導コイル、電熱線等を用いることができる。その中でも、成形型１が設置された面を加熱して下型１１及び上型１２を介してガラスＧに熱を付加する手段を用いることが好ましい。これにより、付加された熱が外気等を通じて逃げていく割合が低減されるため、ガラスＧを加熱する際の熱効率を高めることができる。

〔押圧ステージ〕
押圧ステージ３３は、加熱ステージ３２で軟化されたガラスＧを押圧してプレス成形し、ガラスＧを所望の形状にプレス成形する。この押圧ステージ３３は、図１に示すように、ガラスＧの温度低下が抑制できる点で、ヒータ３９を備えることが好ましい。

〔冷却ステージ〕
冷却ステージ３４は、プレス成形後の成形型１を順次移動させながら、ヒータ３９による成形型１の加熱を弱めて徐々に冷却する。これにより、成形型１の空所Ｈに含まれる気体の圧縮が低減され、気体逃避部を通じた外気の取り込みが緩やかになる。そのため、ガラスＧ及び成形型１の急激な温度変化によるダメージを軽減し、ガラスＧの損傷を低減しつつ成形型１の長寿命化を図ることができる。

〔取出手段〕
取出手段３５は、冷却ステージ３４から取り出された成形型１を下型１１及び上型１２に分解し、光学素子Ｌを取り出す。ここで、成形型１を分解して光学素子Ｌを取り出す手段は、ガラスＧの大きさや成形型１の形状等に応じて適宜選択できるが、例えば図２に示すように、上型１２を図示しない保持具で持ち上げて取り外した後、図示しないポンプの吸引力によってガラスＧを吸着して保持する手段を用いることができる。

〔減圧手段〕
本実施形態のプレス成形装置３は、成形型１の外気を減圧する減圧手段３７を有する。この減圧手段と、成形型１の空所Ｈから成形型１の外部に延びる後述の気体逃避部１４（例えば図３参照）と、を併用することにより、気体逃避部１４を通じた空所Ｈからの気体の排出が促進される。そのため、ガラスＧの加熱によって発生した揮発成分が、ガラスＧを設置する設置面１１１や、ガラスＧを押圧する押圧面１２１に付着し難くできる。従って、揮発成分の設置面１１１や押圧面１２１における不純物の形成による光学素子Ｌの曇りを低減できる。

さらに、減圧手段３７と気体逃避部１４とを併用することにより、成形型１の空所Ｈの内部における圧力が調節される。より具体的には、胴型１３内で上型１２を下型１１に接近させる際（図４（ａ））、及び、その後に下型１１の設置面１１１及び上型１２の押圧面１２１でガラスＧを押圧する際（図４（ｂ））に、空所Ｈの圧力の調整が効率よく進められる。そのため、空所Ｈの保温性やガラスＧの熱的均等性を高めるために気体逃避部１４を形成する孔の孔径を小さくした場合であっても、上型１２の下型１１への接近、及び上型１２によるガラスＧの押圧を円滑に行うことができる。なお、気体逃避部１４を形成する孔の孔径が小さい場合、上型１２を下型１１から離隔させる際（図４（ｃ））には、成形型１が減圧状態に置かれていると上型１２の動作が困難になるが、このときは減圧状態を解くことで、空所Ｈに気体が入り易くなり、上型１２の下型１１からの離隔が円滑になる。

ここで、減圧手段３７は、成形型１を収納し且つ密閉可能な成形室３７２と、成形型１の外気（成形室３７２の内気）を吸引して気圧を下げる吸引手段３７１と、を少なくとも備える。

吸引手段３７１は、成形型１の外気を吸引して気圧を下げる。具体例として、例えば図１に示すような真空ポンプを挙げることができるが、これに限定されない。

成形室３７２は、図１及び図２に示すように、吸引手段３７１が連通しており、成形型１を収納し且つ内部の圧力を保持する。吸引手段３７１と成形室３７２を用いることで、成形室３７２の内部の気圧が吸引手段３７１で減圧され、所定の気圧にコントロールされる。そのため、成形型１の空所Ｈからの気体の排出を促進できる。

ここで、成形室３７２は、図１及び図２に示すように、プレス成形装置３のうちヒータ３９の備えられている位置、具体的には加熱ステージ３２、押圧ステージ３３及び冷却ステージ３４のうち少なくともいずれかが含まれるように設けられることが好ましい。これにより、ヒータ３９の加熱によってガラスＧから発生する揮発成分が成形型１から排出される。そのため、揮発成分による成形型１への不純物の形成が低減でき、ひいては光学素子Ｌへの曇りの発生を低減できる。

特に、成形室３７２は、図１及び図２に示すように、加熱ステージ３２と押圧ステージ３３との間、及び押圧ステージ３３と冷却ステージ３４との間にそれぞれ隔壁３７５、３７６を設けることで、加熱ステージ３２と押圧ステージ３３との間、及び押圧ステージ３３と冷却ステージ３４との間が画分されていることがより好ましい。これにより、各ステージごとに雰囲気の圧力が調整される。そのため、ガラスＧの温度や押圧の状態に応じて気体逃避部１４を通じた気体の流入及び排出を調整できる。

このとき、成形室３７２のうち押圧ステージ３３を含む部分の気圧を、他の部分に比べて低くすることが最も好ましい。押圧ステージ３３は、ガラスＧが最も高温になる部分であり、揮発成分の発生が活発な部分である。この部分の気圧を低くすることにより、成形型１から揮発成分が効率よく排出される。そのため、減圧する容積を低減して吸引手段３７１への負荷を抑えつつ、光学素子Ｌへの曇りの発生を低減できる。

一方で、特に気体逃避部１４ａを形成する孔の孔径が小さい場合、成形室３７２は、上型１２を胴型１３に挿入する位置と、加熱ステージ３２との間の一部を含むように設けられていることが好ましい。これにより、加熱ステージ３２を通過するまでに成形型１の空所Ｈが減圧され、空所Ｈの内部圧力の調整が図られる。そのため、押圧ステージ３３におけるガラスＧの押圧を円滑に行うことができる。

減圧手段３７は、図１及び図２に示すように、成形型１が成形室３７２に供給される前の位置に成形室３７２に隣接して前室３７３をさらに備えることが好ましく、成形型１が成形室３７２に供給された後の位置に成形室３７２に隣接して後室３７４をさらに備えることが好ましい。

前室３７３は、成形室３７２との境界を密閉した状態で外部との境界を開放して成形型１を前室３７３に供給し、次いで外部との境界を密閉した状態で成形室３７２との境界を開放して成形型１を成形室３７２に供給する。一方、後室３７４は、外部との境目を密閉した状態で成形室３７２との境界を開放して成形型１を後室３７４に供給し、次いで成形室３７２との境界を密閉した状態で外部との境界を開放して成形型１を外部に取り出す。

前室３７３及び後室３７４を備えることにより、成形型１の成形室３７２への出入りによる成形室３７２の内部における気圧の急激な変化が抑えられる。このため、高温のガラスＧへの気体の流入による急激な温度変化を抑制し、ガラスＧの破損や成形不良を低減できる。

このとき、前室３７３及び後室３７４に気圧を上昇させ又は下降させる手段を設けることにより、前室３７３及び後室３７４の内部における圧力の変化が緩やかになる。このため、急激な気圧変化による成形型１やガラスＧへの衝撃を低減できる。

〔成形型〕
本実施形態のプレス成形装置３に用いられる成形型１ａは、図３に示すように、ガラスＧを押圧する下型１１及び上型１２と、下型１１及び上型１２を包囲する胴型１３ａと、を備える。

〔下型及び上型〕
下型１１は、図３に示すように、上側の面にガラスＧが設置される設置面１１１を有する。また、上型１２は、下型１１の設置面１１１に対向し、設置面１１１に接近及び離隔してガラスＧを押圧する押圧面１２１を下側の面に有する。

ここで、下型１１及び上型１２の材質は、ガラスＧの硬さやガラス転移点（Ｔｇ）等に応じて適宜設定されるが、ガラスＧを押圧する際の圧力に耐えられる点で、タングステンカーバイト（ＷＣ）等の超硬部材を用いることが好ましい。また、下型１１及び上型１２の形状は、押圧により作製されるガラス成形体の形状に応じて適宜設定される。なお、設置面１１１及び押圧面１２１には、それぞれ図示しない保護膜が形成されていてもよい。

〔胴型〕
胴型１３ａは、図３に示すように、下型１１及び上型１２の一部と当接し且つこれらの側面を包囲するように設けられる。これにより、胴型１３ａと下型１１又は上型１２とが当接することで下型１１及び上型１２の接近及び離隔の軌道が規定される。そのため、図４（ａ）のように上型１２を胴型１３ａ内に挿入し、次いで図４（ｂ）のように下型１１及び上型１２を接近させたときに、設置面１１１及び押圧面１２１の位置関係を一定に保つことができる。従って、所望の形状を有するガラスＧの成形体を作製することができる。なお、本発明において胴型１３ａと下型１１又は上型１２とが「当接する」とは、胴型１３ａと下型１１又は上型１２との間隔が、好ましくは０．０１０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．００５ｍｍ以下であり、最も好ましくは０．００３ｍｍ以下である。

胴型１３ａの材質は、ガラスＧを押圧する際の熱に耐え且つ変形し難い材質であれば特に限定されないが、下型１１及び上型１２よりも熱伝導率の低い材料で形成されることが好ましい。これにより、胴型１３ａに熱が伝わり難くなり、胴型１３ａを通じた外部との熱交換が低減されるため、プレス成形装置で加熱手段を用いて加熱する際の熱効率を高めることができる。また、胴型１３ａの形状は、下型１１及び上型１２の熱バランスが高められ、ガラスＧを均等な力で押圧できる点で円筒形状であることが好ましいが、これに限定されず、例えば角筒形状であってもよく、複数の下型１１及び上型１２を並列して収納可能なものであってもよい。

〔気体逃避部〕
本実施形態で用いられる成形型１ａは、図３（ａ）に示すように、下型１１及び上型１２に囲まれた空所Ｈから延びて、成形型１ａの外部に連通する孔１３１ａからなる気体逃避部１４ａを有する。これにより、ガラスＧから発生する揮発成分が、気体逃避部を通じて空所Ｈから成形型１ａの外部に排出される。そのため、この揮発成分を設置面１１１及び押圧面１２１に付着し難くすることができる。従って、成形型１ａのうち特に下型１１及び上型１２を長寿命化でき、成形された光学素子への曇りの発生を少なくできる。

ここで、気体逃避部１４ａは、胴型１３ａの軸方向を含む方向に延びていることが好ましい。これにより、成形型１ａに対する減圧を解いた際や、下型１１及び上型１２を離隔した際に、成形型１ａの外部から導入される温度の低い気体は下型１１又は上型１２に当たって弱められた後にガラスＧに当たり易い。そのため、ガラスＧの急激な温度変化を低減して、ガラスＧの成形不良を少なくできる。

本実施形態の気体逃避部１４ａは、上型１２の下型１１への接近動作が胴型１３ａによって係止される際に、空所Ｈから延びる位置に設けられる。これにより、上型１２の接近が止められて押圧が完了するまで、減圧手段によって加熱により軟化したガラスＧからの揮発成分が、空所Ｈから取り除かれる。そのため、金型への揮発成分の付着をより低減して金型の寿命を延ばすことができる。また、これにより、上型１２の接近動作が係止されて押圧が完了するまで、減圧手段によって空所Ｈの圧力が調整される。そのため、ガラスＧの押圧をより円滑に行うことができる。ここで、図３（ａ）は、上型１２の動作が胴型１３ａによって係止される場合を表しているが、これに限られず、下型１１によって係止されてもよい。

なお、気体逃避部は、胴型１３ａに設けられる場合に限定されず、図５（ａ）に示すように、下型１１及び上型１２の少なくとも一方に設けられた、成形型１ａの外部に連通する孔１２２ｃからなる気体逃避部１４ｃであってもよい。また、気体逃避部は、孔からなる場合に限定されず、図５（ｂ）に示すように、胴型１３ａと下型１１又は上型１２との摺動部に面して設けられた、溝１３２ｄからなる気体逃避部１４ｄであってもよい。

〔外型〕
成形型１ａは、図３（ａ）に示すように、胴型１３ａをさらに包囲する外型２１ａを更に備える。このとき、外型２１ａは、胴型１３ａの気体逃避部１４ａとの間で気体のやり取りが可能な位置に、貫通孔２１１ａを有する。これにより、気体逃避部１４ａを通じた空所Ｈと成形型１ａの外部との間でやりとりされる気体が外型に衝突し易くなる。そのため、成形型１ａに対する減圧を解いた際や、下型１１及び上型１２を離隔した際に、ガラスＧに急激に大量の気体が掛かることを低減でき、ガラスＧの急激な温度変化やガラスＧの浮遊による成形不良や傷を少なくできる。

ここで、外型２１ａの材質は、ガラスＧを加熱する際の熱に耐えうる材質であれば特に限定されないが、下型１１及び上型１２よりも熱伝導率の低い材料で形成されることが好ましく、さらに胴型１３ａよりも熱伝導率の低い材料で形成されることがより好ましい。これにより、外型２１ａに熱が伝わり難くなり、外型２１ａを通じた外部との熱交換が低減されるため、プレス成形装置で加熱手段を用いて加熱する際の熱効率を高めることができる。また、外型２１ａの形状は、胴型１３ａ、下型１１及び上型１２の熱バランスが高められる点で円筒形状であることが好ましいが、これに限定されず、例えば角筒形状であってもよく、複数の胴型１３ａを並列して収納可能なものであってもよい。

本実施形態の外型２１ａは、胴型１３ａとの間に隙間Ｃを有しており、貫通孔２１１ａの位置は気体逃避部１４ａとの間で異なる。これにより、貫通孔２１１ａを通じた成形型１ａの外部との気体のやりとりの経路が分散される。そのため、成形型１ａの外部との間でやりとりされる気体を外型に衝突し易くすることができる。ここで、図３（ａ）に示すように、隙間Ｃは貫通孔２１１ａを通じて間接的に成形型１ａの外部と連通していてもよいが、例えば上部から直接的に成形型１ａの外部と連通していてもよい。

このとき、胴型１３ａの気体逃避部１４ａの位置と貫通孔２１１ａの位置は、上型１２の押圧方向Ｐに関する高さについて異なる。具体的には、図３（ａ）の成形型１ａでは、気体逃避部１４ａの隙間Ｃと対向する位置における高さ（成形型１ａの底面からの高さ）はｈ１’であるのに対し、下側にある貫通孔２１１ａの隙間Ｃと対向する位置における高さは例えばｈ２’であり、気体逃避部１４ａと貫通孔２１１ａは押圧方向Ｐについて重なっていない。これにより、胴型１３ａと外型２１ａを配置するときに、押圧方向Ｐを軸とした回転方向への調整が不要になる。そのため、より確実に成形型１ａの外部との間でやりとりされる気体を外型に衝突し易くすることができる。

なお、図３（ｂ）の成形型１ａは、押圧方向Ｐを軸とした回転方向に関して気体逃避部１４ａの位置と貫通孔２１１ａの位置は重なっているが、これに限られず、例えば図６（ｂ）に示すように、気体逃避部１４ａの位置と貫通孔２１１ａの位置が押圧方向Ｐを軸とした回転方向に関して重なっていなくてもよい。

［光学機器の作製］
上述のプレス成形装置３によって、レンズやプリズム等の光学素子Ｌが作製される。また、プレス成形装置３を有する光学素子製造装置によって製造される光学素子Ｌを用いて、カメラやプロジェクタ等の光学機器を製造することも好ましい。これにより、円滑にガラスＧがプレス成形されるため、光学素子Ｌ及び光学機器の製造コストを低減することができる。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

プレス成形用の金型ユニットとして、各々直径１５．０ｍｍの型本体を有するＷＣからなる下型及び上型と、内径１５．０ｍｍ、外径２０．０ｍｍ、高さ２０．０ｍｍのＷＣからなる円筒形状の胴型と、を用いて成形型を作成した。このとき、下型及び上型の合計の高さは、２５．０ｍｍである。ここで、胴型の内面のうち、設置面の外周と同じ高さには、気体逃避部として直径２．０ｍｍの貫通穴を、設置面の外周より２．０ｍｍ上方の胴型の外面から設けた。また、胴型を取り囲むように内径２０．５ｍｍ、外径３０．０ｍｍ、高さ２５．０ｍｍのＳＵＳからなる円筒形状の外型を設けた。この外型には、底面から２０．０ｍｍの高さに直径２．０ｍｍの孔を気体逃避部として設けた。

この成形型をプレス成形装置の所定の位置に取り付け、保持具を用いて上型を持ち上げてガラスを成形型の下型に供給し、胴型を下型に嵌め込み、上型を胴型に嵌め込んで、下型、上型及び胴型を成形型に組み立てた。次いで、金型搬送ユニットを用いて成形型をプレス成形装置に移動させた。

プレス成形装置は、加熱ステージ、押圧ステージ、及び冷却ステージを順に備えており、これらが密閉された成形室に入れられているものを用いた。この成形室は、減圧手段の真空ポンプに連接し、減圧できるようにした。プレス成形装置に移動された成形型は、金型搬送ユニットを用いて加熱ステージ上を移動し、ガラスを加熱して軟化した。そして、成形型が押圧ステージの所定位置に来たところで成形型の移動を停止させ、押圧手段を用いて上型を降ろしてガラスを押圧し、ガラスをプレス成形した。プレス成形後、金型搬送ユニットを用いて成形型をさらに移動させ、冷却ステージ上を順次移動させながら成形型を徐々に冷却した。冷却ステージを過ぎてプレス成形装置から取り出された成形型を上型及び下型に分解し、光学素子を取り出した。

比較例として、下型、上型及び胴型に気体逃避部を設けない場合についても、実施例と同様の試験を行った。

その結果、下型、上型及び胴型に気体逃避部を設けた場合の曇り発生率は、成形された光学素子１０００個中２個であったのに対して、気体逃避部を設けなかった場合は１０００個中２０個と、成形される光学素子における曇り等の成形不良の発生率が大幅に低減した。実施例と比較例の成形型の設置面及び押圧面について比較すると、光軸の寸法精度が所望の範囲内にありながら、設置面及び押圧面に形成されていた付着物がより長い期間にわたって許容状態で保たれるため、光軸の寸法精度が所望の範囲内にある光学素子を安定的に作製できることがわかる。

１、１ａ 成形型
１１ 下型
１１１ 設置面
１２ 上型
１２１ 押圧面
１２２ｃ、１３１ａ 孔
１３２ｄ 溝
１４ａ、１４ｃ、１４ｄ 気体逃避部
１３ａ 胴型
２１ａ 外型
２１１ａ 貫通孔
３ プレス成形装置
３１ 供給手段
３２ 加熱ステージ
３３ 押圧ステージ
３４ 冷却ステージ
３５ 取出手段
３６ 金型搬送ユニット
３７ 減圧手段
３７１ 吸引手段
３７２ 成形室
３７３ 前室
３７４ 後室
３９ ヒータ
Ｃ 隙間
Ｇ ガラス
Ｈ 空所
Ｌ 光学素子
Ｐ 押圧方向

Claims (8)

1. ガラスが設置される下型と、前記下型に接近及び離隔して前記ガラスを押圧する上型と、前記下型及び前記上型を包囲して前記接近及び離隔の軌道を規定する胴型と、を成形型に組み立ててプレス成形を行うプレス成形装置であって、
   前記成形型は、前記下型及び前記上型に囲まれた空所から延びて前記成形型の外部に連通する気体逃避部を有し、
   前記成形型の外気を減圧して前記気体逃避部を通じた前記空所からの気体の排出を促進する減圧手段を備えるプレス成形装置。
2. 前記気体逃避部は、前記胴型、前記下型及び／又は前記上型の軸方向を含む方向に延びる請求項１記載のプレス成形装置。
3. 前記気体逃避部は、前記上型が前記胴型又は前記下型によって係止される際に、前記空所から延びる位置に設けられる請求項１又は２記載のプレス成形装置。
4. 前記胴型をさらに包囲する外型を更に備え、
   前記気体逃避部は、前記胴型及び前記外型に設けられた貫通孔を有する請求項１から３のいずれか記載のプレス成形装置。
5. 前記胴型と前記外型との間に隙間が設けられ、
   前記貫通孔の位置は、前記胴型と前記外型との間で異なる請求項４記載のプレス成形装置。
6. 前記胴型における前記気体逃避部の位置と前記外型における前記貫通孔の位置は、前記上型の押圧方向に関する高さについて異なる請求項５記載のプレス成形装置。
7. 請求項１から６のいずれか記載のプレス成形装置を用いた光学素子の製造方法。
8. 請求項７記載の製造方法で製造される光学素子を用いた光学機器。

Images