JP2618523B2

JP2618523B2 - 光学素子の製造方法

Info

Publication number: JP2618523B2
Application number: JP2295235A
Authority: JP
Inventors: 文孝吉村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPH04170328A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光学素子の製造方法に関し、特に光学素子を
成形用素材から直接プレス成形により連続して得るため
の方法に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］近年、所定の表面精度を有する成形用型内に光学素子
成形用の素材たとえばある程度の形状及び表面精度に予
備成形されたガラスブランクを収容して加熱下でプレス
成形することにより、研削及び研摩等の後加工を不要と
した、高精度光学機能面を有する光学素子を製造する方
法が開発されている。

この様なプレス成形法では、一般に成形用上型部材と
成形用下型部材とをそれぞれ成形用胴型部材内に摺動可
能に対向配置し、これら上型部材、下型部材及び胴型部
材により形成されるキャビティ内に成形用素材を導入
し、型部材の酸化防止のため雰囲気を非酸化性雰囲気た
とえば窒素雰囲気として、成形可能温度たとえば成形用
素材が10⁸〜10¹²ポアズとなる温度まで型部材を加熱
し、型を閉じ適宜の時間プレスして型部材表面形状を成
形用素材表面に転写し、そして型部材温度を成形用素材
のガラス転移温度より十分低い温度まで冷却し、プレス
圧力を除去し、型を開いて成形済光学素子を取出す。

以上の様なプレス成形のための装置においては、プレ
ス圧力を印加するためにシリンダロッドによる型部材の
押圧を用いている。そして、プレス後、該シリンダロッ
ドによる押圧を維持したままで、型内で冷却を行うこと
ができる。しかし、成形時間を短縮して効率的な生産を
するため冷却速度を大きくした場合、上記シリンダロッ
ドによる型部材の押圧を維持したままで冷却を行うと、
得られる光学素子の面精度が低下しやすくなる。これ
は、ガラスの熱膨張係数と型部材の熱膨張係数との差に
より冷却中に型部材とガラスとの曲率半径が異なるよう
になり、その状態でプレス圧が維持されているため、異
なる曲率半径の型部材で再プレスされているのと同じ状
態となり、しかも冷却速度が大きいため、異なる曲率半
径の型部材に成形品が十分転写されないまま冷却固化し
てしまうためである。

一方、ロッドによる押圧を解除した状態で冷却を行う
プレス成形方法が特開昭61−21927号公報に開示されて
いる。

しかし、該公報に記載の方法では、ロッドによる押圧
の解除の際に、ロッドを上型部材から離隔させているた
め、冷却時に該上型部材とロッドとの温度差が大きくな
り、それぞれ別々に温度変化する。このため、繰り返し
プレス成形する場合、新たな成形用素材を型内に導入し
て加熱及びプレスする際に、上記ロッドを上型部材に接
触させるまでに上記温度差をなかなか解消できず、該接
触により上型部材の温度が急激に変化し、良好な温度制
御が困難となり、安定して良好な精度の光学素子を得る
ことができにくい。このことは、繰り返し成形のサイク
ルタイムが短い場合に顕著である。この様な問題を回避
しようとすれば、サイクルタイムを十分長くとればよい
のであるが、これでは、製造効率が低下し、コストアッ
プの原因となる。

そこで、本発明は、以上の様な従来技術の問題点に鑑
み、光学素子を繰り返しプレス成形する際に温度制御を
良好に行い、良好な精度の光学素子を安定して繰り返し
製造することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、上記目的を達成するものとして、光学素子の光学機能面を形成するための転写面をもつ
下型部材と上型部材とを胴型部材内に配置し少なくとも
上記上型部材を胴型部材に対し該胴型部材の長手方向に
摺動可能となしたるプレス成形用型を用いて、プレスを
行い光学素子を製造する方法において、上記型内に成形用素材を導入し、該成形用素材を加熱
し、上記上型部材の上端部に押圧部材を突き当ててプレ
スした後に、上記押圧部材と上型部材との接触状態を維
持しつつ該上型部材に対する押圧部材の押圧力を実質上
除去した状態で冷却を行い、しかる後に成形品を型外へ
と取出し、以下同様の工程を繰り返すことを特徴とす
る、光学素子の製造方法、が提供される。

［実施例］以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明による光学素子の製造方法の実施され
る装置の一例の概略構成を示す縦断面模式図であり、第
２図はそのＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ断面模式図である。

図において、２はケーシングであり、4a,4bはその支
持脚である。上記ケーシングにより外気と遮断可能に成
形室６及び置換室８が形成されている。成形室６と置換
室８とはその間に設けられた密閉可能なゲートバルブ10
により区画されており、ちょうど成形室６の側方に置換
室８が付設された形態とされている。該置換室８の下部
には外部との間に密閉可能なゲートバルブ12が設けられ
ている。

該ゲートバルブ12の下方には、外部から置換室８内へ
と成形用素材を送入し更に該置換室８内から外部へと成
形済光学素子を取出すための送入取出し手段20が配置さ
れている。

上記置換室８の近傍には、該置換室８内の成形用素材
を上記成形室６内へと搬送し更に該成形室６内から置換
室８内へと成形済光学素子を搬送する搬送手段22が配置
されている。

上記成形室６内には、加熱部24,移送部26及びプレス
部28が配設されている。

尚、本実施例では、第２図に示されている様に、２つ
の同等なプレス部P₁,P₂が設けられている。

上記加熱部24は、上記搬送手段22により成形室６内に
搬送される成形用素材を受取り該素材を適宜の温度に加
熱し、更に上記移送部26から成形済光学素子を受取る。

上記移送部26は、上記加熱部24にある成形用素材を上
記プレス部28へと移送し、更に該プレス部にある成形済
光学素子を上記加熱部24へと移送する。

上記プレス部28は、上記移送部26により移送されてき
た成形用素材を適宜の温度にまで加熱した上で成形用型
部材によりプレスする。

以下、各部の詳細につき説明する。

上記送入取出し手段20において、シリンダ32が支持脚
34a,34bにより支持されて上下方向に配置されている。3
6はシリンダ36により上下移動せしめられるピストンロ
ッドであり、その上端には成形用素材または成形済光学
素子を載置するための載置台38が取付けられている。該
載置台38は、上記成形室６内に２つのプレス部28（P₁,P
₂）が設けられていることに対応して、成形用素材また
は成形計済光学素子が２つ載置される様に第１図の紙面
に垂直の方向に２つの載置部が併設されている。

上記載置台38は、その上下移動ストロークの上下両端
位置が上記置換室８内及び該置換室外となる様に設定さ
れている。もちろん、載置台38の上下移動の際には、置
換室８に付設されたゲートバルブ12が開状態とされる。

上記搬送手段22において、ロッドレスシリンダ42がロ
ッドレスシリンダ支持脚44a,44bにより支持されて上記
置換室８の方を向いて水平方向に配置されている。46は
上記ロッドレスシリンダ42により水平往復移動せしめら
れる軸受け部材であり、該軸受け部材にはその移動方向
と平行な水平方向の搬送軸48の一端部が該軸方向のまわ
りに回動可能に取付けられている。該搬送軸の他端部は
上記置換室８内まで延びており、その先端には成形用素
材または成形済光学素子を吸着するための吸着手段50が
取付けられている。一方、上記軸受け部材46には回転シ
リンダ52が取付けられており、54はその出力ギヤであ
る。また、上記搬送軸48の先端部には、上記ギヤ54と噛
み合うギヤ56が固定されており、従って上記回転シリン
ダ52により搬送軸48を回動させることができる。

上記吸着手段50には上記両面にそれぞれ２つづつ吸着
部が設けられており、その配置は上記載置台38の２つの
載置部の配置と対応している（第２図参照）。該上下各
面の吸着部は、上記搬送軸48の180゜回動により、上下
反転せしめられる。尚、吸着手段50にはヒータが内蔵さ
れている。

上記搬送軸48に取付けられた吸着手段50の水平方向移
動は、上記載置台38の上方の置換室８内の位置（第１図
に示される位置）から上記成形室６内の加熱部24の位置
まで行う。もちろん、吸着手段50の水平移動の際には、
置換室８と成形室６との間のゲートバルブ10が開状態と
される。

上記加熱部24において、シリンダ62が成形室６外にて
ケーシング２に取付けられており、上下方向に配置され
ている。64はシリンダ62にあり上下移動せしめられるピ
ストンロッドであり、ケーシング２を貫通して成形室６
内まで延びており、その上端には成形用素材または成形
済光学素子を載置するための載置台66が取付けられてい
る。該載置台66は成形用素材または成形済光学素子が２
つ載置される様に第１図の紙面に垂直の方向に２つの載
置部が併設されている（第２図参照）。

上記載置台66の上方には加熱筒体68が支持部材70によ
り吊されて配置されている。該筒体68は下方が開放され
ており、その内面にはヒータ72が取付けられている。

上記載置台66の上下移動は、上記吸着手段50が到来す
る位置より下方の位置（第１図に示される位置）から上
記加熱筒体68内の位置まで行う。

上記移送部26において、シリンダ82が成形室６外にて
ケーシング２に取付けられており、上下方向に配置され
ている。84はシリンダ82により上下移動せしめられるピ
ストンロッドであり、ケーシング２を貫通して成形室６
内まで延びており、その外面には上下方向のまわりに相
対回動自在に回転スリーブ86が取付けられている。該ス
リーブはケーシング２を貫通しており、その上端には水
平方向に延びた２股のアーム88a,88bが付設されてい
る。これらアームの先端には、それぞれ吸着手段90a,90
bが取付けられている。一方の吸着手段90aはプレス部P₁
に対応しており、他方の吸着手段90bはプレス部P₂に対
応している。各吸着手段の下面には吸着部が設けられて
いる。また、92は上記スリーブ86をピストンロッド84に
対し回動させるための駆動手段である。

該スリーブ86の回動に基づく上記吸着手段90aの回動
は上記加熱部24の載置台66上方の位置から第２図に示さ
れる中間位置を含む上記プレス部28（P₁）の位置まで行
うことが必要であり、上記吸着手段90bの回動は上記加
熱部24の載置台66上方の位置から第２図に示される中間
位置を含む上記プレス部28（P₂）の位置まで行うことが
必要である。

上記プレス部28には、上下方向の固定筒102がケーシ
ング２に固定されている。シリンダ104が成形室６外に
おいて上記固定筒102の下端部に取付けられており、上
下方向に配置されている。106はシリンダ104のピストン
ロッドに接続され上下移動せしめられる下軸であり、該
下軸は上記固定筒102内に上下方向に摺動可能な様に収
容されている。

上記固定筒102の上端上にはリング状のヒータプレー
ト108を介して筒状の胴型部材110の下端が載置されてお
り、該下端が押えリング112により上記固定筒102に対し
固定されている。また、上記下軸106の上端上には下型
部材114が配置されている。該下型部材は胴型部材110内
に収容されており、該胴型部材に対し上下方向に摺動可
能である。

また、シリンダ122が成形室６外においてケーシング
２に対し取付けられており、上下方向に配置されてい
る。124はシリンダ122のピストンロッドに接続され上下
移動せしめられる上軸であり、該上軸は上記下軸102の
上方において該下軸と同軸状に配置されている。上軸12
4の下端面は凸球面形状とされており、126は該凸球面形
状に対応する凹球面形状の上面を有する球面座である。
該球面座126はプレスの際の自動調心の機能を発揮す
る。該球面座126の下側には上型部材128の上端フランジ
部が配置されており、該上端フランジ部が上軸固定の押
えリング130により係止されている。上型部材128は胴型
部材110内に収容されており、該胴型部材に対し上下方
向に摺動可能である。

尚、上記下型部材114の上端面及び上記上型部材128の
下端面は成形すべき光学素子の光学機能面形成のための
転写面であり、所望の表面精度に仕上げられている。

上記下軸106及び上軸124内にはそれぞれ冷媒流通経路
C₁,C₂が設けられている。また、上記ヒータプレート10
8、胴型部材110及び上軸124下部にはそれぞれヒータH₁,
H₂,H₃が内蔵されている。

尚、図示はされていないが、下型部材114及び上型部
材128には、それぞれ温度検出のための熱電対が内蔵さ
れている。

次に、上記の装置の動作について説明する。第３図は
各部の動作タイミングを示す図である。

不図示の窒素ガス供給系により成形室６内を窒素雰囲
気で満たしておく。当初、ゲートバルブ10,12は閉じて
いる。

先ず、ゲートバルブ12を開き（T₀）、第１図に示され
る下方位置にある載置台38上に２つの成形用素材を載置
して、該載置台38をシリンダ32により上昇させ、ゲート
バルブ12を通って置換室８内へと導入する（T₁）。該置
換室内において、上記成形用素材は吸着手段50の下面側
吸着部により吸着される。この時の吸着手段50の回動位
置を基準状態とし、これから180゜回動した状態を反転
状態とする。該吸着は不図示のエアー吸引手段によりな
される。

次に、載置台38を少し下降させ、回転シリンダ52によ
り搬送軸48を180゜回転させ、置換室８内において吸着
手段50を上下反転させる（T₂）。これにより、成形用素
材は吸着手段50の上面側に位置することになる。

次いで、上記載置台38を置換室８内の位置から該置換
室外の下方位置まで下降させる（T₃）。

次に、ゲートバルブ12を閉じ（T₄）、不図示の減圧手
段により置換室８内を減圧し、吸着手段50に内蔵されて
いるヒータにより成形用素材を予備加熱する。

次いで、不図示の窒素ガス供給系により窒素ガスを置
換室８内に供給し、該置換室８内を窒素雰囲気で満たし
た後、ゲートバルブ10を開く（T₅）。

そして、シリンダ42により搬送軸48を成形室６の方へ
と移動させ、吸着手段50を成形室６内の加熱部24の位置
に導く（T₆）。

なお、該載置台66は、上記吸着手段50の到来に先立っ
て（例えばT_aのタイミング）で、シリンダ62により上限
位置まで上昇され、更に、加熱筒体68内に適宜の時間
（T_aからT_bまで）配置されることにより、適宜の温度ま
で加熱され、然る後（前述のタイミングT₆の前に）、第
１図で示される位置まで下降される。

この状態で、回転シリンダ52の働きにより搬送軸48を
180度、回転させることで、既に載置台66の上方に到達
している上記吸着手段50を上下反転させる（T₇）。そし
て、上記載置台66を少し上昇して、上記吸着手段50の下
面に近づけ、その状態で上記吸着手段50による吸着を解
除し、成形用素材を上記載置台66上に受ける。従って、
上記載置台66が予め加熱されていることにより、その上
に成形用素材が置かれた時に、該素材が温度ショックで
割れるようなことがない。

次に、上記載置台66を、第１図に示す位置（下限位
置）まで下降させ、その後、上記搬送軸48を水平方向に
移動させ、吸着手段50を置換室８まで後退させる
（T₈）。この状態で、ゲートバルブ10を閉じる（T₉）。

なお、成形用素材を載置した載置台66は、上記吸着手
段50が置換室８に後退した後（T₈）、上記シリンダ62の
働きで上昇され、その時から、上記ゲートバルブ10が閉
じられ（T₉）、次のタイミングT₁₀（後述）までの時間
帯内で適宜の時間（T_cからT_d）、上記加熱筒体68内に置
かれ、適宜の温度まで加熱される。

次いで、回動駆動手段92によりアーム88a,88bを回動
させて、先ず吸着手段90aを上記載置台66の上方に位置
させ（T₁₀）、加熱部のシリンダ62により載置台66を少
し上昇させ、該載置台66上の第１の成形用素材を上記吸
着手段90aに吸着させ、再び載置台66を少し下降させ
る。該吸着は不図示のエアー吸引手段によりなされる。

次に、回動駆動手段92によりアーム88a,88bを回動さ
せて、吸着手段90aを第１のプレス部P₁へと移動させる
（T₁₁）。ここで、吸着手段90aにより吸着されている成
形用素材G₁は胴型部材110の側部に設けられた開口111を
通って胴型部材内部へと導入され（第４図（ａ））、こ
こで移送部のシリンダ82により吸着手段90aが少し下降
せしめられ（第４図（ｂ））、下型部材114上に成形用
素材が置かれる（第４図（ｃ））。

一方、上記T₁₀と同じタイミングで、吸着手段90bは、
第２のプレス部P₂へと移動され、同じくT₁₁のタイミン
グにおいて吸着手段90bは上記載置台66の上方に位置せ
しめられる。そして、T₁₁において加熱部のシリンダ62
により載置台66を少し上昇させ、該載置台66上の第２の
成形用素材を上記吸着手段90bに吸着させ、再び載置台6
6を少し下降させる。

続いて、上記アーム88a,88bを回動させて、吸着手段9
0bを第２のプレス部P₂へと移動させる（T₁₃）。ここ
で、上記第１のプレス部P₁の場合と同様に、吸着手段90
bにより吸着されている成形用素材は胴型部材110の側面
に設けられた開口を通って胴型部材内部へと導入され、
ここでシリンダ82により吸着手段90bが少し下降せしめ
られ、下型部材114上に成形用素材が置かれる。

次に、アーム88a,88bを回動させて、吸着手段90bを第
２のプレス部から中間位置に戻す（T₁₄）。尚、上記T₁₃
において吸着手段90aは上記載置台66の上方に位置せし
められ、上記T₁₄において吸着手段90aは中間位置に戻
る。

かくして第２図に示される状態とする。

次に、２つのプレス部28（P₁,P₂）において、プレス
成形が実行される。

尚、上記胴型部材110内への成形用素材G₁の導入時に
は、上軸124はシリンダ122により上方へと引き上げられ
ており、これにより、上記第４図（ａ）〜（ｃ）に示さ
れる様に、上型部材128が胴型部材110内で上方位置へと
移動しており、これにより上記胴型部材側部の開口111
が型部材内のキャビティと連通していて、ここからキャ
ビティ内に成形用素材G₁が導入される。

プレス時には、上記シリンダ122により上軸124が下方
へと移動せしめられ、上型部材128が上記胴型部材110の
開口111をふさぎ、キャビティが閉塞され、更に上型部
材128が下方へと押圧されることによりキャビティ内の
成形用素材がプレス成形され、光学素子G₂が形成される
（第４図（ｄ））。尚、上型部材128は押えリング130の
下端が胴型部材110の上端に当接するまで下方に移動す
る。

以上の様に、本実施例では、球面座126は常に上型部
材128に接触しているので、これを上型部材の一部と見
なすと、上軸124が本発明の押圧部材として機能する。

次に、上記プレス成形及びその後における成形済光学
素子の温度変化に関し説明する。

第５図は、成形用素材及び成形済光学素子の温度変化
を示すグラフであり、但しここでは温度は成形用素材ガ
ラスの粘度に換算して示されている。

成形用素材は、プレス部28へ到達するまでに、上記の
様に予備加熱により成形可能温度近くまで加熱されてい
る。上記成形用素材としては、光学素子の形状に対応し
た形状を有し且つ光学素子の光学面に対応する面の表面
粗さRmaxが0.04μｍ以下のものを用いるのが好ましい。

成形用素材を型内に収容した後に、先ずヒータH₁,H₂,
H₃により加熱する。そして、該成形用素材を粘度10⁹ポ
アズ相当の温度（Φ_０）と粘度10¹⁰ポアズ相当の温度
（Φ_１）との間の温度まで加熱してプレスする。上型部
材128によるプレス圧は時刻t₀から成形用素材に印加さ
れ、時刻t_aにおいて押えリング130の下端が胴型部材110
の上端に当接し、所定の寸法に成形される。

上記粘度10⁹〜10¹⁰ポアズ相当の温度範囲は、良好に
プレスするに十分な温度である。即ち、この温度範囲内
ではガラスと型部材との融着を防止しつつプレス時間の
短縮が可能である。尚、このプレス工程では、上型部材
128と下型部材114との温度差を５℃以内とするのが好ま
しい。この温度差が大きすぎると、続く冷却工程での成
形済光学素子の上面及び下面の収縮量が異なり良好な面
精度を得ることが困難となるからである。

時刻t_aから冷却が開始される。該冷却時には、上記ヒ
ータH₁,H₂,H₃による加熱を停止し、冷媒流通経路C₁,C₂
に冷媒たとえば冷却窒素ガスを流す。この冷却時には、
上軸124による球面座126を介しての上型部材128の押圧
は解除されている。但し、上軸124の下端面は球面座126
を介して上型部材128の上端面と接触せしめられてい
る。この上軸124の制御は、例えば該上軸中にロードセ
ンサを組み込んでおき、該センサにより検出される上下
方向荷重が０となる様にすることで実現することができ
る。

該冷却は以下の２つの工程を含んでいる。

（１）粘度10¹³ポアズ相当の粘度（Φ_２）〜粘度10^14.5
ポアズ相当の温度（Φ_３）へと冷却する、第１冷却工程
（t_a〜t_b）。

この第１冷却工程では、上型部材128と下型部材114と
の温度差を５℃以内でできるだけ小さくするのが好まし
い。

（２）上記第１冷却工程に続いて、上記上型部材128及
び下型部材114のうちの一方に接触する面を上記第１冷
却工程の温度に保持し、他方に接触する面を粘度10^14.5
ポアズ相当の温度（Φ_３）未満へと冷却する。第２冷却
工程（t_b〜t₃〜）。

この第２冷却工程では、上型部材128と下型部材114と
の温度差を５℃以上とするのが好ましい。

上記第１冷却工程まで冷却された光学素子は、型部材
の表面精度を十分正確に転写していて、型部材表面との
密着性が高い。そのため、第１冷却工程後直ちに離型し
て素子を取出そうとすると、該素子の表面が剥離したり
離型が困難になったりすることがある。そこで、更に第
２冷却工程で冷却を続けることにより、ガラスと型部材
との熱膨張係数差に基づく収縮の差を利用して離型しや
すくする。

尚、離型時に光学素子が上型部材128に付着したり下
型部材114に付着したりして一定しないと該光学素子の
型からの取出し操作が面倒になるので、該光学素子は常
に下型部材114上に位置するのが製造効率の向上の観点
から好ましい。更に、できるだけ早く離型及び光学素子
取出しを行うことが製造効率の向上の観点から及び冷却
時の型内での光学素子の割れ発生の防止の観点から好ま
しい。

そこで、第２冷却工程の終了時点で上型部材128と下
型部材114とに温度差を形成し、これらと接触する光学
素子の両面に温度差を形成し、離型時に光学素子が上型
部材から確実に離れる様にしている。光学素子の上面が
凸面の場合には、上型部材の温度を下型部材の温度より
高くし、光学素子の上面が凹面の場合には、上型部材の
温度を下型部材の温度より低くするのがよい。

以上の説明では、各冷却工程での冷却速度が一定であ
るとされているが、冷却速度は連続的に徐々に変化させ
てもよい。

上記第２冷却工程後に、上軸124を上昇させて上型部
材128を上昇させ、離型を行う。これにより、光学素子
は上型部材126から離れ下型部材114上に位置し、胴型部
材側部の開口111が開いて、光学素子の取出しが可能に
なる。

そして、上記プレス部28への成形用素材の導入時とほ
ぼ逆の順序で、移送部26の吸着手段90a,90bを移動さ
せ、第１のプレス部P₁及び第２のプレス部P₂の成形済光
学素子をそれぞれ吸着して取出し、順次加熱部24の載置
台66上に置き、最後に吸着手段90a,90bを第２図に示さ
れる中間位置に置く（T₁₅〜T₁₉）。

なお、プレス成形の過程で、すなわち、タイミングT
₁₄からT₁₅の過程で、載置台66を加熱するために、シリ
ンダ62の操作で上記載置台66を加熱筒体68内に移動させ
（T_e）、適宜の温度に加熱しておき、回動駆動手段92が
中間位置にあるうちに、すなわち、タイミングT₁₅の前
に、上記シリンダ62の操作で、上記載置台66を下降し
（T_f）、成形済素材を受け取れる状態に保持する。これ
は、先述のT_a〜T_bの工程と同じである。

プレス成形終了後の成形済素材の取出し工程は、先述
のプレス成形素材の取り込み工程に重ねて実現される。
すなわち、上記吸着手段50が置換室８に後退した後、新
たな成形素材の取り込みが上記タイミングT₀〜T₆と同様
にして、行われており（T₂₀〜T₂₆）、そのタイミングT
₂₆が上記タイミングT₁₉ _の後になるように設定されてい
る。そして、上記成形素材の取り込み工程において加熱
部24に導入された吸着手段50が、反転位置から基準位置
に戻る前（T₂₆〜T₂₇）に、吸着手段の空の面（すなわ
ち、下面）に、載置台66上の成形済素材を吸着させるの
である。すなわち、吸着手段50が載置台66上方に到達し
た段階で、上記載置台66を少し上昇させ、該載置台上に
ある成形済光学素子を吸着手段50の下側吸着部により吸
着し、上記載置台66を少し下降させた後に、上記吸着手
段50を反転させ（T₂₇）、次いで上記載置台66を少し上
昇させ、新たに下側となった吸着部に吸着されている成
形用素材を載置台66上に置く。

そして、上記T₈〜T₉と同様にして、吸着手段50を加熱
部24から置換室８内へと移動させ（T₂₈）た後に、ゲー
トバルブ10を閉じる（T₂₉）。

なお、先述のT_c〜T_dと同様に、成形用素材を載置した
載置台66は、T₂₈後に上記シリンダ62により加熱筒体68
内に上昇され（T_g）、適宜の温度まで加熱され、次に、
回転駆動手段92の操作で成形用素材が90a、90bがそれぞ
れ加熱部24に移動され、成形用素材を載置台66から吸着
する前までに、同じく、上記シリンダ62の操作で下限位
置（第１図参照）まで降下され、待機する（T_h）。

以下、移送部26及びプレス部28において、上記T₁₀〜T
₁₉と同様の工程が実行される。

一方、ゲートバルブ12を開き（T₃₀）、更なる新たな
成形用素材を載置した載置台38を上昇させ（T₃₁）、置
換室８内にて吸着手段50の下側吸着部により吸着した後
に、該載置台38を少し下降させ、次に回転シリンダ52に
より搬送軸48を180゜回転させ、吸着手段50を上下反応
させ（T₃₂）、載置台38を少し上昇させ、新たに下側と
なった吸着部に吸着されている成形済光学素子を載置台
38上に置く。次に、該載置台38を置換室８外まで下降さ
せ（T₃₃）、ゲートバルブ12を閉じる（T₃₄）。

以上により、載置台38上に置いた成形用素材がプレス
成形されて、該載置台上に回収される。

以下、同様に繰り返すことにより、連続的にプレス成
形を行うことができる。

以上の様に、本実施例では、冷却工程において、押圧
部材たる上軸124と上型部材128との球面座126を介して
の接触状態を維持しつつ、且つ該上型部材128に対する
押圧力を実質上除去しているので、該冷却時の上型部材
128、球面座126及び上軸124のそれぞれの接触面の温度
を同一に維持でき、このため繰り返し成形の場合に新た
な成形用素材のプレス時に上軸124を球面座126を介して
上型部材128に接触させる際の接触面の温度差を小さく
することができ、かくしてプレス時の温度制御を良好に
行うことができ、良好な精度の光学面を有する光学素子
を得ることができる。

次に、本発明方法を実施した結果につき説明する。

実施例1: 第６図は本実施例で用いた成形用型装置の概略断面図
である。本図において、上記第１図におけると同様の部
材には同一の符号が付されている。

第６図において、上型部材128の下面が胴型部材110の
上面に当接して、所定形状のキャビティが形成される様
になっている。Ｇは該キャビティ内の成形済光学素子で
ある。S₁,S₂はそれぞれ下型部材114及び上型部材128の
温度測定のための熱電対である。また、109は胴型部材
取付け用プレートである。Ｈはヒータであり、型部材の
周囲に配置されている。

上記成形用型装置は不図示のケーシング内に収容され
ている。

直径26mmの両凸レンズを製造するために、光学ガラス
SF8からなり目的形状に近似した形状で両面を研摩処理
により表面粗さ（Rmax）0.04μｍに仕上げた成形用素材
を複数、上記ケーシング内に用意した。

第６図の成形用型装置を収容した不図示のケーシング
内を10^-2Torrに減圧し、ヒータＨに通電して300℃に加
熱し、この温度で３分間維持し、上記ケーシング内に窒
素ガスを導入した。

次に、型装置内に成形用素材を導入し、ヒータＨによ
り加熱して、熱電対で測定される温度が510℃（ガラス
粘度10^9.2ポアズに相当する温度）になったときに、不
図示のシリンダにより上軸124を介して上型部材128を60
0Kgの圧力（全圧）で押圧を開始し、この温度で該押圧
を１分間継続したところ、上型部材128が胴型部材110に
当接し、上型部材の下降が停止した。このプレスにより
所定形状の光学素子が形成された。

続いて、ヒータＨへの通電を停止し、冷媒流通経路
C₁,C₂にそれぞれ20／分の流量で冷却窒素ガスを流通
させ、上型部材128及び下型部材114の冷却を開始した。
尚、冷却工程では、上軸124と上型部材128との球面座12
6を介しての接触状態を維持しつつ、且つ該上型部材128
に対する押圧力が実質上零となる様にした。

冷却開始後、２分で390℃（ガラス粘度10^13.4ポアズ
に相当する温度）となったところで、上型部材128の冷
却を停止し（第１冷却工程）、以後該上型部材を390℃
よりわずかに低い温度に保持した。下型部材114の冷却
を更に継続し、該下型部材が350℃（ガラス粘度10¹⁶ポ
アズに相当する温度）になった時点で冷却を停止した
（第２冷却工程）。

そして、上型部材128を上方へと引上げ、離型を行っ
た。成形済光学素子Ｇは下型部材114上に残っていた。

その後、光学素子を型装置から取り出した。

以下、直ちに同様に繰り返し成形を行ったところ、得
られた光学素子の精度は、いずれも面精度ニュートン２
本、アス・クセ0.5本、中心厚精度±0.005mm以内の精度
良好なものであった。

実施例2: 上記実施例１と同様にして、直径26mmの凸メニスカス
レンズを製造した。尚、レンズの凹面が上型部材により
転写形成され、レンズの凸面が下型部材により転写形成
される様にした。

本実施例では、第２冷却工程で、下型部材を390℃よ
りわずかに低い温度に保持し、上型部材の冷却を継続
し、該上型部材が350℃になった時点で冷却を停止し
た。それ以外は上記実施例１と同様である。

本実施例２においても、良好な精度の光学素子が得ら
れた。

第７図は、上記第６図の成形用型装置の変形例を示す
ものである。本変形例では、上型部材128の上端面部の
中央に突起129が形成されている。そして、該突起に対
し上軸124により上方から押圧力が印加されるので、該
上軸124の水平方向位置がずれても、均一なプレス力印
加ができる。

［発明の効果］以上説明した様に、本発明方法によれば、押圧部材と
上型部材との接触状態を維持しつつ該上型部材に対する
押圧部材の押圧力を実質上除去した状態で冷却を行うこ
とにより、冷却時の上型部材と押圧部材との接触面の温
度を同一に維持でき、このため繰り返し成形の場合に新
たな成形用素材のプレス時に押圧部材を上型部材に接触
させる際の接触面の温度差を小さくすることができ、か
くしてプレス時の温度制御を良好に行うことができ、良
好な精度の光学面を有する光学素子を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学素子の製造方法の実施される
装置の一例の概略構成を示す縦断面模式図であり、第２
図はそのＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ断面模式図である。第３図は本発明による光学素子の製造方法の実施される
装置の各部の動作タイミングを示す図である。第４図（ａ）〜（ｄ）はいずれも本発明による光学素子
の製造方法の実施される装置のプレス部の断面概略図で
ある。第５図は成形用素材及び成形済光学素子の温度変化を示
すグラフである。第６図及び第７図は本発明方法で用いられる成形用型装
置の概略断面図である。 6:成形室、8:置換室、 10,12:ゲートバルブ、 20:送入取出し手段、 22:搬送手段、24:加熱部、 26:移送部、28:プレス部、 38:載置台、48:搬送軸、 50:吸着手段、66:載置台、 68:加熱筒体、 90a,90b:吸着手段、 106:下軸、110:胴型部材、 114:下型部材、124:上軸、 128:上型部材、 H,H₁〜H₃:ヒータ、 C₁,C₂:冷媒流通経路、 P₁,P₂:プレス部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学素子の光学機能面を形成するための転
写面をもつ下型部材と上型部材とを胴型部材内に配置し
少なくとも上記上型部材を胴型部材に対し該胴型部材の
長手方向に摺動可能となしたるプレス成形用型を用い
て、プレスを行い光学素子を製造する方法において、上記型内に成形用素材を導入し、該成形用素材を加熱
し、上記上型部材の上端部に押圧部材を突き当ててプレ
スした後に、上記押圧部材と上型部材との接触状態を維
持しつつ該上型部材に対する押圧部材の押圧力を実質上
除去した状態で冷却を行い、しかる後に成形品を型外へ
と取出し、以下同様の工程を繰り返すことを特徴とす
る、光学素子の製造方法。