JP3501580B2 - 光学素子の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の成形方
法及び成形装置に関し、特に、溶融ガラス等の加熱軟化
状態の光学素材をプレス成形して、レンズブランク或い
は光学レンズ、プリズム等の光学素子を得るための光学
素子の成形方法及び成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ・ビデオ等の光学系には非
球面レンズが使われてきており、光学系のコンパクト化
やコストダウンに寄与している。そして、その非球面レ
ンズを効率よく製造する方法として所定の表面精度を有
する成形用型の間に素材を挟み、プレス成形する方法が
知られている。しかしながら、光学系に使用するレンズ
は比較的精度が厳しいため、成形可能なレンズの形状や
大きさにも制約が生じ、そのための開発が進められてい
る。また現状技術で成形可能な形状のレンズに関して
も、さらなるコストダウンのための研究が進められてい
る。

【０００３】また、従来では、溶融ガラス等のガラス素
材から直接レンズのような高精度な成形品の製造はほと
んど行われていなかったが、コストダウンの要求から近
年その要求も大きくなってきている。また、レンズ形状
に関しても凸レンズばかりでなく凹レンズの要求も増
え、さらには大口径のレンズの要求も増加している。

【０００４】このような高精度なレンズ形状を成形する
際に考慮しなければならないこととして、プレス成形前
の下型の上に載せられたガラス素材と下型との位置精
度、即ち、成形前のガラス素材などの成形素材を型に置
くときの位置精度も重要となってきている。例えば、成
形素材の位置精度が悪いと成形品がずれて成形されてし
まい、レンズ周辺の転写面に供される成形素材が不足す
るなどの不良が発生するが、それを防ぐために素材の容
量を必要以上に大きくしなければならないなどの不具合
が発生している。またずれて成形された成形品は形状が
安定しないため、取り出し時などのハンドリングにも支
障をきたしている。

【０００５】そこでガラス素材などの成形素材を型に置
くときの位置精度を向上させる方法として、特開平４−
１３００２４号公報では、真空チャックにより素材を型
に供給しているが、この吸引治具に位置決め機構（実施
形態では挟持機構）を設けて素材供給装置とし、真空チ
ャックと素材の位置決めを行うことで実質的に素材と型
との位置決めを行っている。

【０００６】従来では、溶融ガラスから直接レンズのよ
うな高精度な成形品を得る生産はほとんど行われていな
かったが、コストダウンの要求から近年その要求も大き
くなってきている。またレンズ形状に関しても凸レンズ
ばかりでなく凹レンズの要求も増え、また大口径のレン
ズも求められている。

【０００７】このような形状を成形する際に考慮しなけ
ればならないこととして、プレスする前の、下型の上に
載せられたガラスと下型との位置精度があるが、今まで
はその要求も少なかったためあまり高精度な位置決めは
行われずに成形していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非球面
レンズの用途はますます拡大しておりその形状も比較的
成形の容易な凸レンズから、面精度が出しづらい凹レン
ズも含めた形状へと変化してきている。

【０００９】そこで、要求の増えている凹レンズの成形
について考えてみると、特に両面凹レンズの場合は凸形
状の下型の上にガラスを置かなければならず、ずれたま
ま置いておくと落下する可能性があるということもさる
ことながら、凹レンズは凸レンズと違って周辺肉厚が大
きいため、中心部分に比べて外周部分へのプレス圧が伝
わりにくいので、外周部分が十分にプレスされず、だれ
てしまい転写性が悪化しやすい。また、少しでもずれて
プレスされると転写領域が不足して不良となる確率が多
くなる。この不具合を防ぐために、ガラス素材の容量を
大きめにしておくことも考えられるが、やはり凹レンズ
は周辺肉厚が大きいため、少しのズレに対してかなりの
容量増加を見込まなければならず、コスト的にも技術的
にも負担が大きくなってしまうという欠点があった。

【００１０】また、プリフォームを成形する場合も、位
置精度が悪いと成形面の曲率の中心と外周の中心とがず
れたものとなるため、このプリフォームを使って再度レ
ンズを成形すると、レンズブランクと型の位置決めが精
度良く行えず、上記と同様な不具合が生じる。つまりレ
ンズブランクといえどもズレのない形状精度の高いもの
が必要となる。

【００１１】また凹レンズに限らず、厳しいコストダウ
ンを達成するために、ガラス素材に対しても見直しがさ
れており、従来ガラス素材では研磨などで形状及び重量
調整された素材が使われていたが、最近は溶融ガラスか
ら直接形成されたもの（精密ゴブ）が使われ始めてい
る。この場合、研磨調整品に比べ、形状及び重量のばら
つきが大きくなることは否めず、位置決め精度向上の為
にばらつきの減少を追求すると、素材製造工程での歩留
が落ち、かえってコストがかかってしまうという不具合
が生じてしまっていた。

【００１２】さらに凸レンズでは、ずれて成形されると
周辺の薄肉部が増えて、割れの原因となることが多く、
またレンズ形状に限らず、ずれて成形された成形品ほど
形状が安定しないため取り出しなどのハンドリングをミ
スする確率が大きくなるなどの不具合があり、成形の自
動化に対しても大きな障害となっていた。

【００１３】以上のように、より厳しい素材の位置決め
精度が要求されてきていると共に、素材の形状精度ばら
つきに対しても対応のとれる位置決め方法が要求されて
きている。

【００１４】それに対し、特開平４−１３００２４では
吸引治具に位置決め機構を設けてはあるが、その詳細な
位置決め方法については開示されておらず、その実施形
態によれば、ガラス素材が吸引治具から下型に供給され
ると同時に、位置決めガイドが開いてガラス素材が供給
されることが記載されている。つまりこの場合、ガラス
素材を吸引治具から解放する前の型との位置関係につい
ては位置決めされてはいるものの、解放されて型へ落下
して置かれた後のガラス素材の位置決めについてはなん
ら記載されていない。また仮に型に置かれた後に位置決
めをするにしても、実施形態の構造ではガラス素材の寸
法ばらつきに対応するようなシビアな位置決めを行うこ
とはできない。

【００１５】本発明は、上述した課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、ガラス素材の大
きさや容量にばらつきがあるものや、大きさや容量に多
少の変更があった場合においても正確にガラス素材と型
との位置決めを行える光学素子の成形方法及び成形装置
を提供することにある。

【００１６】また、本発明の他の目的は、より厳密な位
置決め精度を達成するとともに、型の交換を容易にし、
メンテナンス性を向上させる光学素子の成形方法及び成
形装置を提供することにある。

【００１７】また、本発明の更なる目的は、位置決め部
材と型を別体にした場合でも、正確にガラス素材と型と
の位置決めを行える光学素子の成形方法及び成形装置を
提供することにある。

【００１８】また、本発明の更なる目的は、大きさにば
らつきを持つガラス素材に対して、正確に型との位置決
めを行い、かつコンパクトな構造の位置決め部材による
光学素子の成形方法及び成形装置を提供することにあ
る。

【００１９】また、本発明の更なる目的は、プレス前の
加熱されたガラス素材に対して、変形などの悪影響をお
よぼすことなく位置決めを行い、さらに型上に不安定に
置かれたガラス素材をプレス直前まで保持しておくこと
のできる光学素子の成形方法及び成形装置を提供するこ
とにある。

【００２０】また、本発明の更なる目的は、加熱された
型上に置かれたガラス素材を位置決めする際に、あらか
じめ室温付近で調整された、型と位置決め部材との位置
関係が、加熱された状態のときに熱膨張率差により狂い
を生じるのを防ぐことができる光学素子の成形方法及び
成形装置を提供することにある。

【００２１】また、本発明の更なる目的は、ガラス素材
の粘性に基づいて位置決めを効果的に行なえる光学素子
の成形方法及び成形装置を提供することにある。

【００２２】また、本発明の更なる目的は、複数のガラ
ス素材を同時に成形加工する際に、各ガラス素材の位置
調整を同時に行なえる光学素子の成形方法及び成形装置
を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の光学素子の成形方法は以
下の特徴を備える。即ち、加熱軟化状態の光学素材を一
対の成形型を用いて加圧し、所望形状に成形する光学素
子の成形方法において、前記成形型内において、予め前
記成形型に対して位置決めされ、前記成形型の基準位置
からの距離が常に等しくなるように、この基準位置を中
心に互いに反対に移動する一対の位置決め部材を移動さ
せ、前記光学素材を挟む形で当接させて該位置決め部材
の移動が止まることにより、該光学素材を該成形型に対
して位置決めする。

【００２４】また、加熱軟化状態の光学素材を一対の成
形型を用いて加圧し、少なくとも１つの面に凹状の光学
機能面を転写する光学素子の成形方法において、前記成
形型の前記凹状の光学機能面を転写する凸状の型部材を
固定側、他方の型部材を可動側とし、前記凸状の型部材
の上に前記光学素材を配置させ、予め前記成形型に対し
て位置決めされ、前記成形型の基準位置からの距離が常
に等しくなるように、この基準位置を中心に互いに反対
に移動する一対の位置決め部材を移動させ、前記光学素
材を挟む形で当接させて該位置決め部材の移動が止まる
ことで、該光学部材を前記凸状の型部材に対して位置決
めし、前記型部材により前記光学素材を加圧して、少な
くとも１つの面に凹状の光学機能面を転写する。

【００２５】また、本発明の光学素子の成形装置は以下
の構成を備える。即ち、加熱軟化状態の光学素材を一対
の成形型を用いて加圧し、所望形状に成形する光学素子
の成形装置において、前記成形型内において、予め前記
成形型に対して位置決めされ、前記成形型の基準位置か
らの距離が常に等しくなるように、この基準位置を中心
に互いに反対に移動する一対の位置決め部材を移動さ
せ、前記光学素材を挟む形で当接させて該位置決め部材
の移動が止まることにより、該光学素材を該成形型に対
して位置決めする位置決め手段を設けた。

【００２６】また、加熱軟化状態の光学素材を一対の成
形型を複数組み用いて同時に加圧し、複数の光学素子を
所望の形状に同時に成形する光学素子の成形装置におい
て、前記各成形型上に前記光学素材を配置させ、予め前
記成形型に対して位置決めされ、前記成形型の基準位置
からの距離が常に等しくなるように、この基準位置を中
心に互いに反対に移動する一対の位置決め部材を移動さ
せ、前記光学素材を挟む形で当接させて該位置決め部材
の移動が止まることにより、該各光学素材を夫々の成形
型に対して略同時に位置決めする位置決め手段を設け
た。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、添付の図面を参照して詳細に説明する。

【００２８】＜プレス成形装置＞先ず、本発明を適用す
るプレス成形装置の全体の概略構成について説明する。
図１は、本発明を適用するプレス成形装置の概略を示す
正面図である。図２は、本発明を適用するプレス成形装
置の概略を示す平面図である。

【００２９】図１、図２において、本適用例のプレス成
形装置は、ガラス素材（レンズブランク）を成形型１内
に装填し、プレス操作機構２の操作で成形型１の可動部
（後述）を作動させることにより、プレス成形するもの
で、このプレス成形は、好ましくは、窒素ガス雰囲気な
どの不活性ガス雰囲気中で行われる。このために、成形
型１、プレス操作機構２などは、気密構造の成形チャン
バー３内に装備される。尚、レンズブランクとは、予め
成形品に近い形状に成形したガラス素材である。

【００３０】上述のプレス操作機構２は、図１に示すよ
うに、プレス成形位置において、ガイドレール６Ｂの下
側に押上用の操作部材２０１を配置してあり、また、成
形型１の上方に、各上型部材１０２に対応して４個のプ
レス用の加圧ロッド２０２を配置し、これらを共通ホル
ダーブロック２０３で保持している。操作部材２０１
は、その上端を、成形チャンバー３の底部に設けた環状
の部材２０４を介して、成形チャンバー３の外側から内
側に挿入できる構造になっており、また、その下端を、
押し上げ用のシリンダー機構２０５から上方に延びるピ
ストンロッド２０６に連結している。また、操作部材２
０１の上端には、下型部材１０１に共通する突上げ駒２
０７が取り付けてあって、胴型１００に対して摺動させ
ながら、下型部材１０１を共通に押し上げることができ
るようになっている。

【００３１】上記成形チャンバー３は、架台１０上に配
置され、ガラス素材の搬入及び成形品の搬出のための出
入口３０１にゲートバルブ１１を装備していて、これを
介して外部と連通させている。また、架台１０には、成
形チャンバー３に隣接して成形型交換チャンバー１２が
配設してあり、この交換チャンバー１２はゲートバルブ
１３を介して、成形チャンバー３に連通している。

【００３２】また、成形チャンバー３内には、成形型１
に対するガラス素材の導入及び成形品の導出を行うため
の入れ換え機構４が装備されている。入れ換え機構４
は、成形チャンバー３の床を貫通して、外部から成形チ
ャンバー３内へ垂直に導入した回転軸４０１の上端に、
ガラス−成形品出入れ機構としての吸着ハンド４０２を
装着し、吸着ハンド４０２の先端に吸着パッド４０３を
設けたもので、回転軸４０１は、架台１０に設けたシリ
ンダ機構１４のピストンロッド１４Ａに回転自在に連結
され、ピストンロッド１４Ａの動作で、軸方向に上下動
されるようになっているとともに、ピストンロッド１４
Ａに設けた電動モータ１５によりギヤ１６を介して回転
動作されるようになっている。

【００３３】以上の構成では、吸着パッド４０３にガラ
ス素材を吸着した状態で、シリンダ機構１４の制御及び
電動モータ１５の回転制御に基づく回転軸４０１の軸方
向動作及び回動動作で、吸着パッド４０３を成形型１内
に導入し、また、吸着パッド４０３で成形品を吸着した
状態で、回動軸４０１の逆方向の軸方向動作及び回動動
作で、成形型１内から取り出すように機能する。

【００３４】出入口３０１の下方に位置して、架台１０
の上には、成形チャンバー３に対するガラス素材及び成
形品の搬入・搬出機構１７が配置してある。搬入・搬出
機構１７は、シリンダ機構１８から上方に延びるピスト
ンロッド１８Ａに入れ換えチャンバー１７１を装着する
とともに、入れ換えチャンバー１７１の上端に設けられ
た開口１７１Ａから上下に出入りできる置き台１７２を
装備し、置き台１７２を入れ換えチャンバー１７１内に
設けた昇降機構（例えば、ピストン・シリンダ機構）１
７３で昇降できるようになっている。

【００３５】以上の構成では、成形チャンバー３に対し
てガラス素材あるいは成形品を搬入・搬出するときに
は、置き台１７２にガラス素材を載置させた状態で、シ
リンダ機構１８の制御により、ピストンロッド１８Ａを
上昇させ、入れ換えチャンバー１７１を上昇して、その
開口１７１Ａをゲートバルブ１１に気密に接触させる。
この状態で、入れ換えチャンバー１７１内を所定の雰囲
気に置換し、ゲートバルブ１１を開放して、成形チャン
バー３と入れ換えチャンバー１７１とを連通し、更に、
昇降機構１７３で、置き台１７２を成形チャンバー３内
に導入し、入れ換え機構４に対してガラス素材の受渡し
及び成形品の受取りを行うのである。その後、昇降機構
１７３を逆に作動させ、置き台１７２を入れ換えチャン
バー１７１に戻し、ゲートバルブ１１を閉じ、シリンダ
機構の働きで、入れ換えチャンバー１７１を降下し、置
き台１７２からの成形品の取出し、及び、新たなガラス
素材の載置を行うことができる。

【００３６】この実施形態では、置き台１７２への新た
なガラス素材の載置、及び成形品の取出しには、所要の
ロボット１９（図２参照）が用いられる。ロボット１９
は、吸着機構などを用いて、ストッカー２０からガラス
素材を置き台１７２へ置き換えると共に、置き台１７２
から所要個所に成形品を移送するものである。すなわ
ち、ロボット１９は、Ｘ軸アーム１９１、Ｙ軸アーム１
９２を有し、両アームの働きで、Ｙ軸アーム１９２に設
けた吸着ハンド１９３をＸ・Ｙ軸方向に移動操作できる
ようにしてある。また、ストッカー２０は、フレーム２
０Ａ上に電動モータ２０Ｂを設け、その回転軸にパレッ
ト２０Ｃを固定したもので、電動モータ２０Ｂの駆動
で、パレット２０Ｃを旋回し、ロボット１９に対応した
個所で、成形品の受取り、ガラス素材の引渡しを行うの
である。なお、この実施形態では、別に冷却台２１が用
意されていて、吸着ハンド１９３で置き台１７２から取
出した成形品を一時的に冷却台２１に置き、所望温度ま
で自然冷却、あるいは強制冷却する。

【００３７】尚、本適用例のプレス成形装置は、成形型
１内においてガラス素材と上下型との位置決めを高精度
に行うための位置決め装置が設けられており、その詳細
については後述する。

【００３８】＜型装置の説明＞次に、本適用例のプレス
成形装置に用いられる型装置について説明する。図３
は、本適用例のプレス成形装置に用いられる型装置の要
部を示す断面図である。図４は、図３のＡ１−Ａ２間の
要部を示す断面図である。図５は、図４の要部を示す断
面図である。図６〜図８は、調芯部材を説明する図であ
る。

【００３９】図３〜図５において、型装置は、ガイドレ
ール６Ｂ上にパレット５が固定保持され、該パレット５
上に胴型１００とネジ結合した底板１００Ｄが載置され
ている。胴型１００は直方体を成し、図３の図示紙面表
面から裏面方向に向けて貫通した開口部１００Ａを形成
し、直方体の貫通開口部１００Ａ、上方の天井部１００
Ｂ1には４つの貫通孔を形成し、各貫通孔にそれぞれ４
つの上型部材１０２を嵌入している。

【００４０】成形型１は、成形用の同型１００に、その
中心に対して四方の分散配置された４組の下型部材１０
１及び上型部材１０２を上下摺動自在に組み込んだ、４
個取りの構造になっており、上述の吸着パッド４０３に
よるガラス素材の受け入れ、及び、成形品の取出しのた
めに、胴型１００の側部に出入り用の開口１００Ａを形
成している。そして、胴型１００は成形チャンバー３内
において、パレット５上に配置・固定されている。

【００４１】胴型の直方体の底部１００Ｂ２には上型部
材１０２に対続する４つの下型部材１０１を嵌入する孔
部が形成してある。

【００４２】胴型底部１００Ｂ２には切欠部１００Ｅを
有し、該切欠部１００Ｅ内に突上げ部材２０７が配され
ており、該突上げ部材２０７の上面には４つの突起部２
０７ａを有する。突起部２０７ａの上にはスペーサ１０
０Ｆをそれぞれ置いてあり、該各スペーサ１００Ｆの上
に各下型１０１が載置されている。突上げ部材の４つの
各突起部２０７ａは下型加圧ロッド２０１により突上げ
部材２０７が上方に突き上げられたときに加圧力が各下
型の軸線の中心に作用し、下型の加圧力が偏ることを防
ぐ効果がある。

【００４３】各スペーサ１００Ｆは各下型部材の軸線方
向の寸法精度のバラツキを調整する役目をする。

【００４４】本装置の特徴の１つは複数個、例えば４つ
の上・下型のセットの型によって４つの成形品を同時に
加圧成形できることにある。４つの上型部材には後述す
るように総荷重２４００ｋｇが加圧され、各上型には等
分の圧力を作用させることが望ましい。

【００４５】しかしながら、上型、下型、胴型の各部材
の寸法の仕上げ精度のバラツキにより上型、下型のガラ
ス成形のための移動ストロークは４つの型セットが多少
ずれることがある。このストロークの調整のためにスペ
ーサ１００Ｆが設けられている。

【００４６】下型加圧ロッド２０１、底板１００Ｄ、突
上げ部材２０７、スペーサ１００Ｆには、各下型に冷却
用媒体を供給する通路が設けられている。各上型１０２
には大径部１０２Ａと上端のフランジ部１０２Ｂが形成
されている（図４参照）。

【００４７】引き上げ部材１０５は４つの上型１０２を
同時に引き上げるために設けられ、円板部１０５Ａ、筒
部１０５Ｂ、フランジ部１０５Ｃを有し、円板部１０５
Ａに４つの上型を嵌装する為の４つの孔を有している。

【００４８】（調芯部材の説明）調芯部材１０６は、図
４に示すように、引き上げ部材の円板部１０５Ａと上型
のフランジ部１０２Ｂの間に配置されている。

【００４９】図６、図７において、調芯部材１０６は、
リング状を成し、該リング部の上面、下面にそれぞれ２
つの突起部１０６Ａ、１０６Ｂを設け、上下面の各突起
部の配置は９０度の直交するように設ける。図４におい
て、調芯部材１０６は上型の軸部に嵌装して引き上げ部
材１０５の円板部の上面に置かれており、図４で不図示
の突起部１０６Ｂが引き上げ部材の上面に当接している
状態である（図８参照）。

【００５０】フック部材２１２は、引き上げ部材１０５
を図４の図示上方に引き上げるために設けられ、支持部
２１２Ａ、下端フック部２１２Ｂ、上端フック部２１２
Ｃを有し、下端フック２１２Ｂは引き上げ部材１０５の
フランジ部１０５Ｃと係合し、上端フック部２１２Ｃは
ホルダーブロック２０３と係合可能に構成する。

【００５１】本装置の特徴の１つは、複数の上・下型の
セットにより同時に多数の成形を行なうことにあり、本
適用例のプレス装置では、４つの上型１０２と４つの下
型１０１によってガラスをプレス成形してレンズを成形
後、成形品レンズを各上・下型の間から取り出すために
各上型を上方に引き上げ、下型の上に残っている成形品
を胴型の開口部１００Ａから取り出す作業を行なう。

【００５２】この場合、各上型を１個引き上げる方法と
４個同時に引き上げる方法の２通りがある（２個づつの
場合も考えられる）。

【００５３】本適用例では、単位時間当たりの生産性を
高めるために、４個同時に引き上げ作業を行ない、調芯
部材１０６によって４つの上型の調芯を行っている。即
ち、フック部材２１２を図示上方に引き上げると、下端
フック部２１２Ｂが引き上げ部材１０５のフランジ部１
０５Ｃに当たり、引き上げ部材１０５が上昇する。

【００５４】図６、図８において、引き上げ部材１０５
が上昇する際に、引き上げ部材１０５と調芯部材１０６
とは、調芯部材の下面側突起部１０６Ｂによって軸線Ｏ
−Ｏに対する１平面であるＸ−Ｘ方向の面が点接触状態
になる。更に、Ｘ−Ｘ方向と直交するＹ−Ｙ方向の面は
調芯部材の上面側の突起部１０６Ａと上型のフランジ部
１０２Ｂとの接触によって点接触状態となり、これによ
り、上型１０２は引き上げ部材の上昇する方向の軸線Ｏ
−Ｏに対して直交する２平面Ｘ−Ｘ，Ｙ−Ｙを互いに直
交状態に保って上昇することができる。これにより、引
き上げの際の上型の軸線Ｏ−Ｏに対する傾きを防ぐこと
ができる。これにより、型の摺動時の「かじり」を防げ
る。

【００５５】フック部材により上型を上昇させ、成形品
を取出した後に、再びガラスブランクを各下型の上に載
置して再び加圧成形する場合は、フック部材を下降し、
引き上げ部材、調芯部材を介して上型を胴型の貫通孔内
を摺接させながら下降させる。この場合、４つの上型を
同時に胴型との「かじり」を生じさせること無く摺動移
動させる必要があるが、前述した調芯部材１０６の作用
により可能となった。

【００５６】各上型を引き上げた状態では、引き上げ部
材、調芯部材によって、各上型は軸線Ｏ−Ｏに対する直
交２平面Ｘ−Ｘ・Ｙ−Ｙを直交状態に保っている。この
状態からフック部材２１２を下降すると、上型部材、調
芯部材、引き上げ部材が自重によって下降し、各上型の
下降時に前述の直交状態が保たれるので、「かじり」を
防ぐことができる。

【００５７】（上型加圧機構の説明）図３、図４におい
て、押圧板部材１０４は、各上型のフランジ部１０２Ｂ
の上面に設けられ、後述する上型加圧ロッド２０２の押
圧荷重が各上型の軸線方向に集中的に作用するように設
けられている。

【００５８】押圧板部材１０４は、ロッド２０２の押圧
荷重を点接触状態で受けるように構成されている。ホル
ダーブロック２０３は、軸部２０３Ａと下端フランジ部
２０３Ｂ、上端フランジ部２０３Ｃとを有し、軸部２０
３Ａには４つの貫通孔２０３ａを設けている。２０３Ｄ
はホルダーブロック２０３の下部内周に嵌合した筒部材
である。４つの上型加圧ロッド２０２の下端は前述した
ように押圧板部材１０４に当接し、上端の一部２０２Ａ
はその外周がホルダーブロックに形成した４つの貫通孔
２０３ａにそれぞれ嵌合している。冷却パイプ２２０は
ホルダーブロックの各貫通孔２０３ａ内に挿入され、そ
の上端は冷却媒体分配板２２２の媒体供給口に結合し、
下端は上型加圧ロッド２０２に形成した貫通孔内に嵌入
している。

【００５９】ホルダーブロック２０３の貫通孔２０３ａ
と冷却パイプ２２０との間には断面リング状の隙間が設
けられており、該隙間２０３ｅに加圧調整機構が組み込
まれている。

【００６０】上型加圧ロッド２０２は、ホルダーブロッ
ク２０３の下端に設けた筒部材２０３Ｄで案内されて上
下に動作できる状態になっており、ホルダーブロック２
０３内に設けた皿バネ２０８（後述）で、ホルダーブロ
ック２０３に対して所定位置まで相対移動できるよう
に、下向きに弾性保持されている。なお、この実施形態
では、弾持機構２０８には、後述するように、皿ばねを
重ねた構造を採用しているが、他の適当な機構、構成の
ものを採用しても良い。

【００６１】ホルダーブロック２０３の上端には共通ロ
ッド２０９が連結してあり、共通ロッド２０９は、成形
チャンバー３の天井部を貫通して、その内側から外部に
延びていて、成形チャンバー３の上部に配置したプレス
用のシリンダー機構２１０から下方に延びるピストンロ
ッド２１１に連結されている。

【００６２】（加圧調整機構）加圧調整機構は、隙間２
０３ｅに挿入した複数の皿バネ２０８と上型加圧ロッド
２０２等から構成されている。本発明の課題の１つは複
数の上下型のセットにより同時に多数の成形品を得る装
置の提供にある。そのためには、４つの型セットに必要
な押圧荷重を均一に作用させる必要がある。

【００６３】図３に示す型装置において、上型加圧シリ
ンダの圧力をシリンダロッド２０９を介して冷却媒体分
配板２２２で受け、該分配板２２２の押圧力を４個の上
型加圧ロッド２０２を介して４つの上型１０２に作用さ
せる。この場合に、分配板２２２の押圧力（例えば、総
荷重２４００ｋｇ）を各上型に均等に６００ｋｇの荷重
を作用させるように構成することが望ましく、各上型へ
の分布荷重のバラツキが生じると４つの成形品の品質
（例えば押圧によるレンズ肉厚のバラツキ）への影響を
生ずる。

【００６４】又、４個の各組の上・下型部材、上型加圧
ロッド等の寸法上のバラツキも当然有り、これにより分
配板２２２の押圧力による各上型の移動ストロークの差
を生じ、上型の移動量が異なることが考えられる。

【００６５】一方、ガラス素材を加熱圧力して高精度な
光学素子を成形するためには、各上型に高い圧力（４０
０ｋｇ〜６００ｋｇ）を発生させ、シリンダロッドから
加圧ロッド等を介して各上型に伝達する必要がある。更
に、ガラス素材を型内で所定温度（例えば、４００℃〜
７００℃）加熱して、加圧成形後、成形品を取り出すプ
ロセスを繰り返す装置においては、成形品、型部材、胴
型等の加熱・冷却を繰り返すために加熱−冷却−加熱サ
イクルの短縮を要求されるので、型装置全体の熱容量を
小さくする必要があり、そのため装置の小型を図る必要
がある。

【００６６】更に、本適用例の型装置に於いて、４組の
型部材によって同じ成形品、例えば同一肉厚寸法のレン
ズを得るためには、図４に示す上型加圧ロッド２０２に
よって上型１０２を押圧し、上型１０２の大径部１０２
Ａの下端面が胴型１００の上端表面１００ａにスペーサ
１０２Ｃを介して押し当てられ、上型の移動位置が規制
されることにより成形品の肉厚寸法は定まる。

【００６７】４個の上型１０２が全て、胴型の上端表面
１００ａにスペーサ１０２Ｃを介して突き当たることが
４つの成形品の肉厚寸法を得る事の必要な条件である。
そのためには４個の上型に独立的に押圧力を作用させ、
かつ各上型が完全に胴型の上端表面１００ａに突き当た
り、更に、充分な押圧力を上型に作用させる必要があ
る。

【００６８】本適用例では、分配板２２２の押圧力をバ
ネ部材、特に、図９、図１０に示すような皿バネを隙間
２０３ｅ〜２０３ｅに挿入して加圧調整機構を開発し
た。即ち、中央部分が開口し、末広がりの逆皿形状と成
した皿バネ２０８を、図１０に示すように数枚を同方向
に重ねて、１組２０８Ａとし、１組２０８Ａを交互に図
１０のように逆向きに積層させたバネ機構２０８Ｂを形
成し、該バネ機構を各隙間２０３ｅ〜２０３ｅに挿入す
る。

【００６９】各隙間２０３ｅに挿入したバネ機構は、分
配板２２２から押圧力が作用すると、押圧力を受けて撓
み、押圧力はバネ機構２０８Ｂを介して各上型加圧ロッ
ド２０２から各上型を押圧する。各上型は胴型の貫通孔
を摺接移動し、上型の大径部１０２Ａがスペーサ１０２
Ｃを介して胴型上端表面１００ａと当接するまで、各上
型の移動が行われる。各４つの型セットにおいて、その
中の３つの上型の大径部１０２Ａがスペーサ１０２Ｃを
介して胴型の上端面１００ａに当接した状態の時に、他
の１つの大径部１０２ａが、まだスペーサ１０２Ｃを介
して上端面に当接しない状態を生じても、分配板２２２
からの押圧によってバネ機構・加圧ロッドを介して荷重
を加えて未当接の上型をスペーサ１０２Ｃを介して胴型
上端面に押し当てることができる。これにより４つの上
型総ての下降位置は常に定位置に保証できるので、成形
品の肉厚寸法を保てる。

【００７０】次に、バネ機構のバネ仕様の具体例につい
て記述する。

【００７１】一枚の外径がφ１８ｍｍ、内径がφ９．２
ｍｍ、板厚が１ｍｍ、自由高さが１．５ｍｍからなる皿
バネ(conical spring)２０８を６枚同じ向きに重ね、８
５０ｋｇｆの荷重に耐えられるバネ定数ｋ＝２７２０ｋ
ｇｆ／ｍｍのバネセット２０８Ａを作り、このセットを
更に２０セット向きが交互となる様に重ね合わせ、全長
が約１３０ｍｍ、バネ定数が１３６ｋｇｆ／ｍｍとなる
バネユニット２０８Ｂを４ユニット準備し、更に全長の
ばらつきを補正し、がた防止の為に５０ｋｇｆの与圧を
与えられる様に、スペーサ２０８Ｃの厚さを調整し、４
軸間のピッチが２０ｍｍで作られているホルダーブロッ
ク２０３の中に図示の様に組み込んでいる。この状態
で、シリンダロッドの推力（４つの上型１０２に加わる
総加圧力）を３２００ｋｇｆに設定し、各プレス用ロッ
ド部材２０２間の圧力ばらつきを測定したところ、レン
ジで１５ｋｇｆのばらつきに納まる事を確認した。その
後に、押圧板１０４までの高さのばらつきが０．２ｍｍ
以内に調整された型セットを用いて、成形条件の一つで
ある６００±４０ｋｇｆのプレス圧力で、出来上がり寸
法がφ１０ｍｍ、中心肉厚が３．５ｍｍ、レンズ面の曲
率がそれぞれ１５、２０であるビデオカメラ用のレンズ
を成形したところ、４つの型ともほぼ同時にかじり等の
不都合を生じることなく完全に押し切り、出来上がった
成形品も各型で形成されるキャビティ空間と完全に一致
し、肉厚精度と光学的な面の傾きの許容値を十分に満足
する成形品が得られた。

【００７２】尚、バネ機構の上部には、図１０に示すよ
うに各型の寸法精度の誤差を補正するための調整部材２
０８Ｃを設けている。

【００７３】尚、上下型部材１０１及び１０２に対して
冷却制御を行うため、冷却パイプ２１３及び２１４が導
入されている。また、冷却媒体導入のための導入通路２
１５及び２１６が、それぞれ、ロッド部材２０１及び２
０２に形成されており、上下型部材１０１及び１０２に
成形した冷却媒体導入部１０１Ｃ及び１０２Ｄに連通し
てある。

【００７４】＜加圧成形工程＞次に、本適用例のプレス
成形装置の加圧成形工程について説明する。図１１Ａ〜
Ｄは、本適用例のプレス成形装置の加圧成形工程を説明
する図である。

【００７５】図１１において、図１のプレス操作機構２
を用いて、ガラス素材をプレス成形する時には、先ず、
図１１Ａに示す状態から、シリンダ機構２１０の働き
で、ホルダーブロック２０３を上昇させ、フック部材２
１２を介して上型部材１０２を引き上げ、所謂、型開き
状態とする。そして、吸着ハンド４０２により、ガラス
素材Ｇを成形型１内に導入し、再び、ホルダーブロック
２０３を下降すると、図１１Ｂに示すように、上型部材
１０２はガラス素材上に降下する。その後、更に、シリ
ンダ機構２１０を稼働し、ホルダーブロック２０３を降
下すると、ロッド部材２０２が当て駒としての押圧板部
材１０４を介して、上型部材１０２の中心にプレス圧を
加える（その後、冷却時にシリンダ機構２０５は、下方
からロッド部材２０１を押上げ、突上げ駒２０７を介し
て下型部材１０１を上向きに押圧する）。また、成形
後、シリンダ機構２１０を稼動し、ホルダーブロック２
０３を上昇すると、上型部材１０２が上昇し、型開きが
なされる。従って、胴型１００と上型部材１０２との摺
動部分に、摺動上必要なクリアランスがあっても、上型
部材の姿勢が垂直に保たれた状態で降下でき、結果とし
て、水平方向に関して、上下型部材１０１，１０２の各
成形面の位置ずれがなく、成形された光学素子の光軸に
対する光学機能面の位置を正しく保持した状態で、成形
できる。

【００７６】特に、共通のシリンダ機構２１０で、４組
の上型部材１０２を同時に駆動する関係から、上型部材
１０２及び操作部材２０２の寸法誤差を吸収する必要が
ある。しかし、ロッド部材２０２は、バネ機構２０８で
弾性を有して押圧されているので、図１１Ｃに示すよう
に、上型部材１０２の大径部１０２Ａがスペーサ１０２
Ｃを介して胴型１００の頂部１００ａに当たった後、更
に、ホルダーブロック２０３が降下しても、その位置で
降下を終了させることができる。

【００７７】また、プレス成形後、型開きを行うため、
シリンダ機構２１０を稼働し、ホルダーブロック２０３
を上昇すると、図１１Ｄに示すように、フック部材２１
２が引き上げ部材１０５を持ち上げるが、この時、調芯
部材１０６の作用により、自動的に軸心が調節され、従
って、上型部材１０２は、その中心で、引き上げ力を受
け取るので、所要のクリアランス範囲で傾くことがな
く、例え、胴型１００に対してホルダーブロック２０
３、引き上げ部材１０５、フランジ部１０２Ｂが十分な
精度を保持していなくても、「かじり」を生じることが
なく垂直に上昇できる。

【００７８】（型交換）図１に示す成形型交換チャンバ
ー１２には、成形型交換機構７が装備してある。成形型
交換機構７は、入れ換え機構７０１を備えていて、これ
によって、ガイドレール６Ａに沿って、成形型１を載置
・固定したパレット５を、ゲートバルブ１３を介して、
成形チャンバー３内のガイドレール６Ｂに移送するよう
になっている。

【００７９】入れ換え機構７０１は、成形型交換チャン
バー１２内に延びるロッド７０２の先端に、結合ハンド
７０３を取付けるとともに、その基端部にスラストベア
リング７０４を介してアクチュエータ７０５を装着して
おり、また、アクチュエータ７０５に装備したモータ７
０６によって、Ｌ字クランク７０７を介してロッド７０
２を回動操作できる構成になっており、また、アクチュ
エータ７０５を駆動する時、ロッド７０２と平行に配置
したガイドレール７０８に沿ってアクチュエータ７０５
を移動することで、ロッド７０２をその長手方向に移動
できるように構成されている。

【００８０】成形型交換機構では、モータ７０６の動作
で、ロッド７０２を回動し、この動作で、パレット５に
対する結合ハンド７０３の係脱操作をなし、また、アク
チュエータ７０５の作用により、パレット５を、ガイド
レール６Ａに沿って移動することができる。これによっ
て、入れ換え機構７０１の制御により、パレット５を、
ゲートバルブ１３を介して成形チャンバー３のガイドレ
ール６Ｂにもたらし、プレス操作機構２のプレス位置に
セットし、あるいは、逆に、そこから成形型交換チャン
バー１２へと引戻すことができる。

【００８１】また、図２に示すように、成形型交換機構
７は、パレット５を移動するパレット置換機構７１１を
備えている。パレット置換機構７１１は、ガイドレール
６Ａの長手方向と直交する方向に進退するピストンロッ
ド７１２Ａを備えたシリンダ機構７１２を、成形型交換
チャンバー１２の一側に装備し、また、ピストンロッド
７１２Ａの先端に、２つのステージ７１３Ａ，７１３Ｂ
を有する送り台７１３を装着したものである。そして、
各ステージ７１３Ａ，７１３Ｂには、それぞれ上述のガ
イドレール６Ａが装備してある。なお、成形型交換チャ
ンバー１２の他側には、成形型１の出し入れのための開
口があり、そこに扉１２Ａが装備してある。

【００８２】このパレット置換機構によれば、予め、扉
１２Ａをあけて、シリンダ機構７１２を働かせ、送り台
７１３を成形型交換チャンバー１２の開口から外にせり
ださせて、例えば、ステージ７１３Ａのガイドレール６
Ａに、新たに成形型１を搭載したパレット５を載せ、そ
して、シリンダ機構７１２を逆に働かせ、送り台７１３
を戻して、図２に示すように、シリンダ機構７１２のあ
る側に片寄せ、扉１２Ａを閉じて、成形型交換チャンバ
ー１２内のガス置換を行っておくと、この状態では、ス
テージ７１３Ｂのガイドレール６Ａが、成形型交換チャ
ンバー１２の中央（パレット入れ換え位置）に位置して
いる。

【００８３】従って、入れ換え機構７０１の働きで、成
形チャンバー３から、使用済みの成形型１を、これを載
せたパレット５とともに、空のステージ７１３Ｂ上に取
出すことができる。また、その後、シリンダ機構７１２
を働かせて、成形型交換チャンバー１２の中央にステー
ジ７１３Ａを位置させ、再び、入れ換え機構７０１を働
かせることで、ガイドレール６Ａ上から成形チャンバー
３のガイドレール６Ｂへと新たな成形型１をパレット５
とともに移送でき、プレス操作機構２のプレス位置にセ
ットすることができる。なお、使用済みの成形型１は、
成形チャンバー３に対する成形型１の入れ換え後、扉１
２Ａを開放して、パレット５上より取出すことができ
る。

【００８４】なお、入れ換え機構７０１及びパレット置
換機構７１１はアクチュエータを用いることなく、手動
で行ってもよい。また、ゲートバルブ１３と成形型交換
チャンバー１２とを着脱可能な連結式とし、成形交換チ
ャンバー１２を複数の成形機に対して共用できるように
してもよい。この場合には、扉１２Ａは、特に、必要な
く、連結部の開口部より、成形型の出し入れを行うこと
ができる。

【００８５】（パレット温度制御）成形型１は、予めパ
レット上に設置されていて、パレットをプレス操作機構
２に対応するプレス成形位置に搬入、設置することで、
間接的にプレス操作機構２とのマッチングを図ってい
る。これは、成形型の損傷などで、型交換が必要になっ
た時、短時間で、簡単に交換作業が行えるようにして、
稼動率の低下を回避する意図に基づくものである。特に
プレス成形の不活性ガスの雰囲気内で実施する場合に
は、型交換用のチャンバーから成形チャンバーへの、ま
た、成形チャンバーから型交換チャンバーへの成形型の
移動が面倒であるだけに、成形型をパレット上に設置し
て、移動操作することのメリットが大きいのである。

【００８６】しかし、このように、成形型をパレット上
に設置し、パレットをプレス成形位置に位置決めする場
合には、プレス操作機構と成形型とのマッチングが難し
くなる。これは、通常、パレットの位置決めに、パレッ
トを突き当てるピン・ガイドなどの位置設定部材を用い
るので、パレットが周囲温度に影響されて熱膨張する
と、プレス操作機構のプレス操作中心と成形型の中心と
がずれてしまうためである。

【００８７】プレス成形位置には、図１２に示すよう
に、パレット５の先端が突き当たるピン・ガイドなどの
位置設定部材６１，６１、及び、パレット５の一側が突
き当たる、同様に位置設定部材６２，６２がそれぞれ配
設してある。また、位置設定部材６２，６２に対してパ
レット５の一側を突き当てるため、対向する位置に、押
圧操作子６３，６４が装備されている。

【００８８】パレット５が周囲温度の影響を受けて熱膨
張しないように、恒温・断熱機構６０が用意されてい
る。恒温・断熱機構６０は、この実施形態では、図１２
及び図１３に示すように、パレット５側に設けられる断
熱部材６０１と、プレス成形位置でパレット５下に位置
する冷却機構６０２とから構成されている。

【００８９】断熱部材６０１は、パレット５の上面に形
成した偏平な受溝状のステージ５１に嵌合される板状の
セラミック材料で構成され、上下の面には帯状の多数の
フィン６０１Ａ，６０１Ｂが形成されている。そして、
パレット５上には成形型１が、パレット５に設けたガイ
ド・ピン５２を介して位置決めされた状態で、断熱部材
６０１の上に設置される。

【００９０】また、冷却機構６０２は、水冷式の循環冷
却システムを採用しており、図にはパレット５の底面に
接する冷却部のみが示されている。

【００９１】しかして、ガイドレール６Ｂを介してプレ
ス成形位置に導入されたパレット５は、その先端部を位
置設定部材６１，６１に突き当てられ、押圧操作子６
３，６４の働きで、その側面を位置設定部材６２，６２
に突き当て、これによって、パレット５上の成形型１
は、間接的ではあるが、プレス操作機構２のプレス操作
の中心に、上下型部材１０１，１０２の中心をマッチン
グすることができる。この場合、パレット５は、断熱部
材６０１の働きで、成形型１側からの熱を遮断してお
り、また、冷却機構の働きで、所定の温度に維持されて
いるので、パレット５に対する成形型１の相対位置は、
熱膨張の影響を受けないから、正規のプレス位置からの
ずれを生じない。

【００９２】パレット５の先端側には、成形型１側の加
熱用電源コネクタ５３、及び、熱電対などの温度センサ
（図示せず）用などのコネクタ５４を具備しており、こ
れに対応して、成形チャンバー内側の所定位置には、電
源側コネクタ５３Ａ、及び、温度検知装置（図示せず）
側のコネクタ５４Ａが設けられている。

【００９３】なお、コネクタ５３は、例えば、図１４及
び図１５に示すようにテフロン（商品名）などの絶縁材
料で構成された支持ブロック５３１にコネクタ・ピン５
３２を、これに電気的に接続される端子ブロック５３３
及び上述同様な絶縁材料よりなる共通の連結ブロック５
３４を介して、貫通・装着したもので、端子ブロック５
３３に形成した接続孔５３３Ａには、成形型１側からコ
ネクタ・ピン５３５が挿脱自在に嵌挿してある。また、
コネクタ５３Ａは、同様に、絶縁材料で構成された支持
ブロック５３１Ａに雌コネクタ、５３２Ａを、これに電
気的に接続される端子ブロック５３３Ａ及び絶縁材料よ
りなる共通の連結ブロック５３４Ａを介して、貫通・装
着している。そして、パレット５がガイドレール６Ｂに
沿ってプレス成形位置に導入され、位置設定部材６１，
６１に突き当てられる時、雌コネクタ５３２Ａにコネク
タ・ピン５３２を接続するのである。

【００９４】また、これらコネクタなどが成形型１側か
らの熱の影響を受けないように、この実施形態では、パ
レット５の先端には、コネクタ・ピン５３５を通す挿通
５５１を有するＬ字形板部材よりなるリフレクター５５
２が装着してある。

【００９５】＜光学素子の成形工程＞次に、本適用例の
プレス成形装置を用いて、具体的に光学素子成形品を成
形する工程を、ガラス素材を中心に、その搬入・成形・
搬出の順序で説明する。なお、ここで成形される光学素
子は、カメラ、ビデオカメラなどに用いられる非球面レ
ンズである。図１６Ａ〜図１６Ｃは、本適用例のプレス
成形装置を用いて光学素子成形品を成形する工程を記述
したフローチャートである。

【００９６】ガラス素材Ｇは、予め近似形状に成形され
たガラスブランクで、先ず、ストッカ２０のパレット２
０Ｃ上に置かれる。そして、電動モータ２０Ｂの駆動
で、その回転軸が１８０度回転されると、ロボット１９
が稼動されて、その位置に吸着ハンド１９３をもたら
し、パレット２０Ｃから１個のガラス素材を吸着・保持
する。次に、ロボット１９の動作で、吸着ハンド１９３
は置き台１７２上にガラス素材Ｇを置く。これを４回繰
り返して４個のガラス素材を置き台１７２に置く。置き
台１７２上のガラス素材は、適当な温度に予め加温され
ており、先述のように、搬入・搬出機構１７の働きで、
成形チャンバー３内に搬入され、例えば、４００℃程度
に加温された、入れ換え機構４の吸着パッド４０３で吸
着・保持され、成形型１内に導入される。ここでは、予
め、上下型部材１０１，１０２が、例えば、ガラス粘度
で１０＾16（１０の16乗を表わす、以下同様）ポアズ程
度の温度に加温されている。

【００９７】そして、先述のように、シリンダ機構２１
０の働きで、上型部材１０２が降下し、上型部材１０２
がガラス素材Ｇに接触する前に止めた状態で、電熱ヒー
タ（図示せず）の働きで、ガラス粘度で１０＾10.5ポア
ズ程度の加温し（下型部材１０１の温度をガラス粘度で
約１０＾9.5とする）、そこで、例えば、上型部材１０
２に４００ｋｇの荷重を掛けて、プレス成形する。フラ
ンジ部１０２Ａがスペーサ１０２Ｃを介して胴型１００
の上端に十分接触した後、上下型部材１０１，１０２の
冷却媒体導入部１０１Ｂ，１０２Ｄに冷却媒体を導入
し、ガラス粘度で１０＾10.5から１０＾13ポアズ程度の
間で、下型部材１０１で下からプレス圧縮を加える。そ
の後、冷却を継続し、成形品の温度が、ガラス粘度で１
０＾14.5ポアズになったら、電熱ヒータ（図示せず）の
制御及び導入部１０１Ｃ，１０２Ｄに導入した冷却媒体
などで、上下型部材１０１，１０２に温度差を与え（上
型部材をより低い温度にする）、成形品の温度を、ガラ
ス粘度で１０＾15ポアズ程度まで下げ、上型部材１０２
を上昇し、型開きをして、先の吸着パッド４０３で成形
品を下型部材１０１と上型部材１０２の間から取り出
す。

【００９８】この後、成形品は、入れ換え機構４の逆の
働きで、置き台１７２へ戻され、搬入・搬出機構１７
で、成形チャンバー３から取出され、更に、ロボット１
９の働きで、一時的に冷却台２１に置かれ、適当な温度
に冷却後、外部に取出される。なお、実施形態では、成
形型１は４組の上下型部材１０１，１０２を共通の胴型
１００内で稼動するようにしたが、図８に示すように、
１組の上下型部材１０１，１０２について、先述のよう
な調芯部材１０６の構造を採用しても良い。

【００９９】図１６Ａ〜図１６Ｃは、本適用例のプレス
成形装置を用いて光学素子成形品を成形する工程を記述
したフローチャートである。

【０１００】上述の成形工程を図１６Ａ〜図１６Ｃのフ
ローチャートで簡略化して説明する。

【０１０１】図１６Ａにおいて、処理が開始され、先
ず、ステップＳ２において、ガラス素材がストッカー
（ストッカー２０のパレット２０Ｃ）から搬入台（置き
台１７２）に載置され、ステップＳ４において、搬入台
を炉（成形チャンバー３）内へ導入する。ステップＳ６
で、成形型の温度が所定温度に達するまで待ち、所定温
度に達した場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、ステップＳ
８でガラス素材は搬入台から成形型へ導入される。ステ
ップＳ１０では、成形型と素材とを位置決めする処理を
実行する。ステップＳ１２では、成形型とガラス素材の
温度が所定温度に達するまで待ち、所定温度に達した場
合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、プレス変形処理（上型
部材１０２の下降動作）を実行する。ステップＳ１６で
は型の冷却を開始し、ステップＳ１８で型をプレス状態
のまま保持する（下型１０１の押し上げ動作）。その
後、ステップＳ２０で冷却を終了し、ステップＳ２２で
上下型を開く。ステップＳ２４では、成形品を型から排
出台へ移送する。ステップＳ２６では成形品を載置した
排出台（置き台１７２）を炉外へ搬出し、ステップＳ２
８で成形品を排出台〜冷却台２１へ移送する。ステップ
Ｓ３０では、成形品を冷却台からストッカーへ移送して
一連の成形工程を完了する。

【０１０２】（位置決め手順）次に、図１６Ａのステッ
プＳ１０における位置決め処理について説明する。尚、
以下に説明する位置決め処理の詳細は後述する。

【０１０３】図１６Ｂにおいて、先ず、ステップＳ４０
でガラス素材を成形型に載置した後、ステップＳ４２で
位置決めシリンダ（駆動シリンダ８１４）を作動させ、
ステップＳ４４でガラス素材と成形型との位置決めを実
行する。その後、ステップＳ４６又はステップＳ４８に
進み、位置決め力を解除して、位置決め位置をそのまま
にしておくか位置決め位置をわずかに戻して位置決めを
終了する。

【０１０４】（プレス成形手順）次に、図１６Ａのステ
ップＳ１４におけるプレス処理について説明する。

【０１０５】図１６Ｃにおいて、先ず、ステップＳ５０
で上型部材１０２を駆動して、ステップＳ５２で上型に
ガラス素材が接触するまで上型部材を下降させた時点
で、ステップＳ５４で位置決め部材の当接部を完全に退
避位置まで移動させ、解除する。その後、ステップＳ５
６で上型部材に所定の荷重を掛けることによりプレス成
形する。

【０１０６】＜型とガラス素材との位置決め＞次に、成
形型とガラス素材とを位置決めするための方法及びその
位置決め装置について説明する。

【０１０７】（第１の実施例）図１７〜図１９は、本発
明に基づく第１の実施形態の光学素子の成形方法を適用
する型装置及び位置決め装置の構成及びその手順を示し
た図である。また、図１７は、第１の実施形態の光学素
子の成形方法を適用する型装置及び位置決め装置の平面
図であり、素材Ｇが下型１０１の上に置かれ、位置決め
装置の当接部８０５及び８０６が位置決めをする前の状
態を示している。また、図１８は、図１７の正面図であ
り、Ａ−Ａ矢視断面図である。更に、図１９は、型装置
及び位置決め装置の平面図であり、位置決め装置の当接
部８０５及び８０６が、ガラス素材Ｇの位置決めをして
いる状態を示している。

【０１０８】図１７〜図１９において、型の外殻部を構
成する胴型１００は、上面から見て略正方形の角柱状に
形成されており、その四隅の方向には、この胴型１００
を上下に貫通した状態で、４つの貫通穴が形成されてお
り、その上面側には、それぞれに円柱状に形成された上
型１０２が、嵌合した状態で上下方向に沿って摺動可能
に挿入されている。上型１０２の上端部には、円板状の
フランジ部が形成されており、このフランジ部の下面が
胴型１の上面に上方から当接することにより、上型１０
２は、それ以上下方に移動することを阻止されており、
これによって、上型１０２の下方へのプレスストローク
が規定されている。また、上１０２の下面には、ガラス
素材Ｇを押圧して、その表面に所望の形状を転写して光
学機能面を形成するための成形面が形成されている。

【０１０９】第１の実施形態において、以下に記載する
ガラス素材Ｇは、形状がコイン型、或は、扁平な太鼓型
のものを一例として説明する。

【０１１０】なお、上型１０２の上方には、ガラス素材
Ｇに印加するプレス圧を発生させるための上エアーシリ
ンダ（図１参照）が配置されており、この上エアーシリ
ンダの下方には、上下方向に沿って配置されているピス
トンロッドの下端部が、上型１０２の上端面に接続する
ように配置されている。したがって、上エアーシリンダ
が動作されてピストンロッドが下方に向けて押し出し動
作されることにより、ガラス素材Ｇにプレス圧が印加さ
れる。

【０１１１】また、上型１０２には、それぞれ成形面近
傍の温度を測定するための不図示のセンサーが設置され
ており、さらに不図示のＮ2ガス（窒素ガス、以下同
様）供給源より不図示のＮ2噴出管を通して上型１０２
を冷却するための冷却管（不図示）が設置されている。

【０１１２】一方、胴型１００の貫通穴の下面側には、
上型１０２と同様に円柱状に形成された下型１０１が、
嵌合した状態で上下方向に沿って摺動可能に挿入されて
いる。下型１０１の下端部には、円板状のフランジが形
成されており、このフランジ部の下面は、胴型１００が
載置されている底板の上面に当接しており、そして、こ
の底板により上型１０２からガラス素材Ｇを介して下型
１０１に加えられる下方へのプレス圧を受けるように構
成されている。下型１０１の上端面には、ガラス素材Ｇ
の下面に所望の形状を転写している光学機能面を形成す
るための成形面が形成されている。

【０１１３】したがって、ガラス素材Ｇには、その上面
に、上型１０２の成形面の表面形状が転写された光学機
能面が形成され、下面には、下型１０１の成形面の表面
形状が転写された光学機能面が形成されることとなる。
また成形された成形品の厚みは、上述したように、上型
１０２のフランジの下面が、胴型１００の上面に当接す
ることにより規定され、加工する毎に成形品の厚みが変
化しないようになされている。

【０１１４】なお、成形装置本体の下方には、下エアー
シリンダ（図１参照）が配置されており、この下エアー
シリンダのピストンロッドは、成形装置本体に形成され
た貫通穴と、底板に形成された貫通穴を順次介して下型
１０１の下面に接続されている。この下エアーシリンダ
は、成形品の成形動作が終了した後の冷却過程におい
て、成形品の形が崩れることを防止するために、下型１
０１を上方に押し上げて、成形品に圧力を作用させるた
めのものである。

【０１１５】また、下型１０１には、成形面近傍の温度
を測定するための不図示のセンサーが設置されており、
さらに不図示のＮ2ガス供給源より不図示のＮ2 噴出管
を通して下型１０１を冷却するための冷却管（不図示）
が設置されている。

【０１１６】一方、胴型１００の側面には、開口穴１０
０Ａが形成されており、この開口穴１００Ａを介して、
型の内部にガラス素材Ｇが供給されると共に、成形の完
了した成形品が型内部から取り出される。

【０１１７】なお、胴型１００内には、その四隅に位置
した状態で、この胴型１００、上型１０２、下型１０１
を加熱すると共に、これら胴型１００、上型１０２、下
型１０１を介してガラス素材Ｇを加熱するための不図示
のヒータが配置されている。このヒータは上部型と下型
部に別れ、それぞれ独立した不図示の温度調節機構に接
続され、不図示の型内のセンサーにより温度を検出し、
制御される。

【０１１８】また、胴型１００には、下型１０１の成形
面付近に、ガラス素材Ｇの位置決めを行うための位置決
め装置の当接部８０５、８０６が配置されているが、こ
れが下型１０１の中心軸とは直交方向に、胴型１００上
を動作する為のガイドとして、胴型１００に位置決め精
度を考慮した溝８１１（下型１０１と溝までの距離を規
定してある）が施されており、この溝の中を位置決め装
置の当接部８０５、８０６の支持部が摺動するようにし
てあり、直接ガラス素材Ｇと接触して位置決めする部分
は８０５ａ、８０６ａのように、テーパー部になってい
る。そして胴型１００の外部には、位置決め装置の当接
部８０５、８０６が相対的な位置関係を維持しながら、
つまり下型１０１の中心から位置決め装置の当接部８０
５、８０６までのそれぞれの距離が常に等しくなるよう
に動くための機構として、ラック８０７、８０８とピニ
オン８０９が、支持部材８１２を介して胴型１００に設
置されており、位置決め装置の当接部８０５、８０６の
近接動作によりガラス素材Ｇと下型１０１が夫々の中心
が一致するように調整されている。さらにラック８０８
の先端部付近には、位置決め装置の当接部８０５、８０
６を動作させるための駆動シリンダ８１４がプレス成形
装置本体に配置され、それぞれの連結部８１０、８１３
を介して、駆動シリンダ８１４とラック８０８が接続さ
れている。

【０１１９】次に、成型開始後の動作について説明する
と、エアーシリンダ２１０のピストンロッド２０９を引
き込み動作させて、上型１０２を胴型１００に対して上
方にスライドさせ、下型２から逃がしておく。また、駆
動シリンダ８１４を引き込み動作させて、位置決め装置
の当接部８０５、８０６が下型１０１の中心位置から開
いた状態としておく。この状態において、胴型１００の
開口穴を介して、吸着ハンド４０２により、ガラス素材
Ｇを下型１０１の成形面上に供給する。このとき供給さ
れるガラス素材Ｇは、レンズを成形する場合には、タブ
レット状に形成されているか、あるいは、レンズブラン
クとしてレンズの完成形状に近い形状に形成されてい
る。いずれにせよ、外周が円形に形成されている。ま
た、胴型１００及び上型１０２及び下型１０１は、所定
の成型条件に対応した温度に加熱されている。

【０１２０】そして図１７及び図１８の状態となり、ガ
ラス素材Ｇが吸着ハンド等から解放された状態である
が、型と吸着ハンドとの位置ズレ、あるいは吸着ハンド
等からガラス素材Ｇが解放されたときの姿勢のズレなど
により、ガラス素材Ｇは下型１０１の形成面の中心位置
に対して、若干のずれを生じた状態で載置されている。
尚、この時のガラス素材Ｇの粘度は１０＾5ｄＰａ・ｓ
（デシパスカル秒）以上であり、ハンドリングや位置決
め動作による大きな変形が生じない粘度となっていれば
良い。

【０１２１】次に、駆動シリンダ８１４を押し出し動作
させることで、連結部８１３、８１０を介してラック８
０８が押し込まれ、これに接続された位置決め装置の当
接部８０６が下型１０１の成形面の中心位置方向へと移
動する。また、同時にラック８０８が押し込まれること
により、ピニオン８０９が回転し、ラック８０７がラッ
ク８０８とは反対に、引き出される方向に移動すること
になり、ラック８０７に接続された位置決め装置の当接
部８０５がやはり下型１０１の成形面の中心位置方向へ
と移動することとなる。

【０１２２】これより、ずれて載置されていたガラス素
材Ｇの最外周に、当接部８０５、８０６のテーパ部８０
５ａ、８０６ａが接触し、最終的に、図１９に示すよう
にテーパー部８０５ａ、８０６ａによりガラス素材Ｇを
挟む形で位置決めし、位置決め装置の当接部８０５、８
０６の動作が止まることで、ガラス素材Ｇと下型１０１
の位置決めが完了する。なお、位置決め装置の当接部８
０５、８０６の接触部に、テーパー部８０５ａ、８０６
ａを設けることで、ある程度外周寸法に違いのあるガラ
ス素材Ｇを載置された場合でも、正確に位置決めするこ
とが可能となる。

【０１２３】さらに、位置決め装置の当接部８０５、８
０６のテーパー部８０５ａ、８０６ａからガラス素材Ｇ
へかかる力をゼロとして、加熱途中にあるガラス素材Ｇ
の変形を防ぐとともに、プレス直前まで、型への振動な
どによるガラス素材Ｇのズレを防ぐ為に、位置決めが完
了した直後か、あるいは数秒後に、駆動シリンダ８１４
の押し圧力を抜くか、あるいは、わずかに引き戻すよう
にする。この状態で、上型１０２と下型１０１及び素材
Ｇが、所定の温度に昇温するまで待機した後、不図示の
上エアーシリンダのピストンロッドを押し出して動作さ
せ、ガラス素材Ｇの上面に上型１０２の成形面を当接さ
せ、ガラス素材Ｇにプレス圧を印加させる。

【０１２４】このとき、ガラス素材Ｇの上面に上型１０
２の成形面が当接するか、あるいはその直前に、駆動シ
リンダ８１４の引き戻し動作を行い、ガラス素材Ｇが変
形する前に、あらかじめ位置決め装置の当接部８０５、
８０６を下型１０１の成形面の中心位置から離れた位置
に退避させておく。なお退避させておく位置は、プレス
変形後の成形品寸法か、あるいは若干大きくなる位置に
しておき、吸着ハンド等による成形品取り出し時の成形
品のズレを防止し、スムーズなハンドリングが行えるよ
うにしても良い。そして、ガラス素材Ｇにプレス圧が印
加され、上型１０２が徐々に下方に移動すると、ガラス
素材Ｇは、しだいに水平方向に押しつぶされ、上型と下
型の成形面形状に添ったレンズなどの成形品形状に変形
され、プレス動作が終了する。この状態においては、ガ
ラス素材Ｇの上下には、上型１０２の成形面と下型１０
１の成形面の形状が転写された光学機能面が形成されて
おり、また、素材Ｇの厚みは、所望の厚みに成形されて
いる。

【０１２５】この後、成形品は冷却されるが、このとき
上型１０２と下型１０１は、それぞれ不図示のＮ2噴出
管を通してそれぞれの冷却管（不図示）に供給されるＮ
2ガスによって冷却が促進される。また、この冷却過程
においては、成形された成形品の面形状が崩れないよう
に、不図示の下エアーシリンダのピストンロッドが作動
されて、下型１０１が押し上げられ、成形品に圧力が印
加される。そして、所定の温度まで温度が低下したとき
に、再び不図示の下エアーシリンダのピストンロッドが
引き込み動作されて、下型１０１への圧力が解除された
後、不図示の上エアーシリンダのピストンロッドが引き
込み動作されて、上型１０２が上方に移動し、この成形
品は吸着ハンド４０２により、胴型１００の開口穴を介
して外部に取り出される。尚、上型１０２の移動時に成
形品がずれてしまい、オートハンドによる取出しが不可
能になった場合は、再度当接部８０５、８０６を動作さ
せて成形品の位置決めを行うことにより、吸着ハンドに
よる取出しを可能とすることもできる。

【０１２６】このような一連の動作により、成形品が成
形される。

【０１２７】ここでさらに詳細な仕様例を挙げて説明す
ることにする。

【０１２８】素材Ｇに重クラウンガラスＴｇ（ガラス転
移点５５０℃）を使用し、外径φ１５ｍｍ、両面とも凹
Ｒ３０ｍｍ、中心肉厚１．５ｍｍの両凹レンズを超硬合
金の型を用いて以下の条件で成型した。

【０１２９】 （プレス成形） 型取り個数：４個取り 投入工程 ：素材投入 ５００℃（上型１０２及び下型１０１の温度） 位置決め工程：初期素材温度 ５００℃（１０＾16ｄＰａ・ｓ） プレス工程：６２０℃（上型１０２及び下型１０１の温度） プレス圧Ｐ１＝３１００Ｎ 冷却工程 ：冷却速度＝−１．０℃／ｓｅｃ． プレス圧Ｐ２＝２２００Ｎ Ｐ２開始＝６００℃（上型１０２もしくは下型１０１の温度） Ｐ２終了＝５００℃（上型１０２もしくは下型１０１の温度） 離型工程 ：４８０℃（上型１０２もしくは下型１０１の温度） まず上型１０２及び下型１０１の温度が５００℃のとき
に、図１７及び図１８のように、径寸法ばらつき０．２
ｍｍであるタブレット状のガラス素材Ｇを投入し、位置
決め装置の当接部８０５、８０６を２秒間動作させて位
置決めを行った後、駆動シリンダ８１４の押し圧力を抜
いて、わずかに引き戻した状態とし、この状態で、上型
１０２及び下型１０１の温度を６２０℃まで昇温させ
る。

【０１３０】なおかつ、不図示の加熱源にて、ガラス素
材Ｇが所定の温度になるまで待機した後に、位置決め装
置の当接部８０５、８０６を待機位置まで引き戻し、プ
レス、冷却工程を経て、成形品を取り出した。これを１
００ショット行った結果、４００個の成形品が選られ、
成形品のズレ量は０．２ｍｍ以下に収まっており、ずれ
による不良は発生しなかった。

【０１３１】なお、投入工程で位置決め装置の当接部８
０５、８０６を動作させない以外は、まったく同じ条件
で、成形を１００ショット行った結果、成形品のズレ量
は最大１．０ｍｍまで広がり、レンズ機能面の周辺部分
が転写不良となる成形品が５０％以上発生した。

【０１３２】以上のように、位置決め装置の当接部８０
５、８０６を動作させることにより、位置ズレ不良を発
生させることなく、良好な光学素子を得ることができ
る。

【０１３３】また今回使用した胴型１００は、タングス
テン（Ｗ）を主成分とする耐熱焼結合金を使用している
が、位置決め構成部品である位置決め装置の当接部８０
５、８０６、ラック８０７、８０８、ピニオン８０９な
どもすべて同じ材料を使用したところ、室温で組み付
け、調整した後、温度の条件で使用しても、熱膨張によ
る寸法のズレも発生することなく所望の位置決めをする
ことができた。さらに位置決め構成部品に、ステンレス
（ＳＵＳ３０３）を使用したところ、温度の条件では、
数回の使用で材料同士のカジリが発生し、動作不良とな
ったが、のタングステン（Ｗ）を主成分とする耐熱焼結
合金を使用したところ、温度の条件にて５０００回以上
使用しても、動作不良は発生せず、良好な使用が可能と
なった。

【０１３４】この第１の実施形態は、 凹レンズの形状で説明しているが、特に形状に制限さ
れるものではなく、凸レンズ、またはプリズム形状なよ
うなものでも良く、要は素材の位置決め精度が要求され
るものであれば、適用できるものである。

【０１３５】４個取りの型を使用して説明している
が、特に取り個数に制限されるものではない。

【０１３６】位置決め構成部品の材料についても、タ
ングステン（Ｗ）を主成分とする耐熱焼結合金に固定さ
れるものではなく、耐熱材であり、かつ熱膨張率が型を
構成する材料と概略等しい材料であれば良く、例えばニ
ッケル合金やホウ化物サーメット等を使用してもよい。

【０１３７】位置決め装置の当接部８０５、８０６
と、下型１０１の中心までのそれぞれの距離が常に等し
くなるように動くための機構として、ラック＆ピニオン
機構を使用しているが、図２０に示すように、リンク機
構を使用して行ってもよい。さらに、一つの素材に対
し、当接部が二つの部材で構成されている必要もなく、
例えば、図２１に示すように、絞り羽機構を使用して３
つ以上の当接部を使用して行ってもよい。

【０１３８】ガラスレンズの成形における素材の位置
決めとして説明しているが、型を使って、素材を正確に
位置決めする必要のある光学素子の成形であればよく、
プラスチックのプレス成形にも適用可能であるのはもち
ろんである。

【０１３９】（変形例）図２２は、図１７〜１９に示し
た位置決め装置の当接部８０５、８０６の変形例を示
す。

【０１４０】この変形例では、４個のガラス素材の外形
寸法にバラツキがある場合でも、４個とも位置決めを可
能とするものである。なぜならば、この変形例のように
バネがないと一番大きい素材に当接部が当接して小さい
素材は隙間ができてしまうからである。

【０１４１】加えて、シリンダ８１４、ラック−ピニオ
ン機構の作動により位置決め装置の当接部８０５、８０
６が互いに締めつけ方向に移動してガラス素材を位置決
めする際にシリンダの圧力によるガラス素材への加圧負
荷を回避する目的で、位置決め装置の当接部８０５、８
０６のガラス素材との当接位置にジルコニアなどのセラ
ミック材料から作られたバネ部材８２６を設けている。

【０１４２】（第２の実施形態）図２３、２４は、本発
明に基づく第２の実施形態の、光学素子の成形方法を適
用する成形用型及び位置決め装置の当接部の構成及び位
置決め手順を示した図である。また、これらの型の構成
は、１個取りタイプで、位置決め装置の当接部の当接部
８０５、８０６が胴型１００に固定されていないこと以
外は、第１の実施形態と同様である為、詳細については
省略する。

【０１４３】次にのように構成された型により、ガラス
素材Ｇを下型１０１上に位置決めし、成形する手順につ
いて説明する。まず、図２３は、ガラス素材Ｇを型内に
挿入する為に、型内に挿入・引き出し自在に設けられた
位置決め装置８１８の当接部８０５、８０６を、第１の
実施例と同様な機構、例えばラック＆ピニオン機構によ
り閉じた状態とし、その上にガラス素材Ｇを載置したも
のである。ただし他の方法として、ガラス素材Ｇを位置
決め部材の当接部８０５、８０６で挟み込んだ状態とし
ても良い。

【０１４４】次に図２５〜２７のように、ガラス素材Ｇ
を載置した位置決め装置８１８を、不図示の駆動源によ
り型内に挿入する。位置決め装置８１８を降下させ、位
置決め装置８１８に設置された位置決めピン８１９を、
胴型１００に固定された位置決めブロック８１６に設け
られた位置決め穴８１７に勘合するように挿入し、下型
１０１と位置決め装置８１８との位置決めを完了する。

【０１４５】その次に位置決め装置の当接部８０５、８
０６を開いて、ガラス素材Ｇを下型１０１上に載置す
る。その後、位置決め装置の当接部８０５、８０６を閉
じ、ガラス素材Ｇと下型１０１との位置決めを完了す
る。そしてその後、プレスを行うが、第１の実施形態と
同様のため詳細については省略する。ただし、ガラス素
材Ｇの位置決め後に、位置決め装置８１８をそのまま型
内に残して、第１の実施形態と同様、プレス前までガラ
ス素材Ｇを保持していても良い。

【０１４６】ここでさらに詳細な仕様例を挙げて説明す
ることにする。

【０１４７】ガラス素材に重クラウンガラスＴｇ（ガラ
ス転移点５５０℃）を使用し、外径φ２２ｍｍ，上面側
凹Ｒ３０ｍｍ，下面側凸非球面（近似Ｒ１１０ｍｍ），
中心肉厚１．８ｍｍの凹メニスカスレンズを超硬の型を
用いて以下の条件で成型した。

【０１４８】 位置決め工程：初期素材温度５００℃（１０＾16ｄＰａ・ｓ) プレス工程：６３０℃（上型１０２及び下型１０１の温度） プレス圧Ｐ１＝４９００Ｎ 冷却工程 ：冷却速度＝−１．０℃／ｓｅｃ． プレス圧Ｐ２＝３９００Ｎ Ｐ２開始＝６００℃（上型１０２もしくは下型１０１の温度） Ｐ２終了＝５００℃（上型１０２もしくは下型１０１の温度） 離型工程 ：４８０℃（上型１０２もしくは下型１０１の温度） まず上型１０２及び下型１０１の温度が５００℃のとき
に、図２５〜図２７のように、径寸法ばらつき０．２ｍ
ｍであるタブレット状のガラス素材Ｇを投入し、位置決
め装置の当接部８０５、８０６を２秒間動作させて位置
決めを行った後、位置決め装置８１８を型外に引き出
し、この状態で、上型１０２及び下型１０１の温度が６
３０℃になり、なおかつ、不図示の加熱源にて、ガラス
素材Ｇが所定の温度になるまで待機した後に、プレス、
冷却工程を経て、成形品を取り出した、これを２００シ
ョット行った結果、成形品のズレ量は、０．３ｍｍ以内
に収まっており、ずれによる不良は発生しなかった。

【０１４９】（第３の実施形態）次に、溶融ガラスをプ
レス成形して近似形状のレンズブランクを得る場合に適
用したものについて説明する。

【０１５０】図２８〜図３０は、本発明に基づく第３の
実施形態として近似形状のレンズブランクの成形に適用
する成形用型及び位置決め装置の構成及び手順を示した
図である。図２８は溶融ガラスを下型で受けた時の状態
を示し、図２９は受けたガラスを下型に対して位置決め
した状態を示し、図３０はガラスをプレスして近似形状
のレンズブランクを成形した状態を示す。

【０１５１】図２８〜図３０において、下型９４１はヒ
ータ９５１を内蔵し、不図示のセンサにより温度制御さ
れた下型ブロック９５３に位置決め保持されており、ま
た下型ブロック９５３には駆動シリンダ８１４に接続さ
れた位置決め装置の当接部８０５、８０６が、支持部材
８１２を介して下型９４１に対して位置決めされてい
る。さらに下型ブロック９５３は、不図示のシリンダに
より流出パイプ９５７と上型９４２との間を水平移動
し、また上下移動可能な支持パイプ９５５に接続されて
いる。尚、支持パイプ９５５は、下型９４１の下面に、
不図示のガス供給源から温度及び流量調節されたガスを
供給するように接続されており、下型９４１に多孔質の
材料を使用することにより、供給されたガスが、型の表
面に吹き出すように構成されている。また上型９４２は
下型９４１の上にあるガラスＧ’をプレスする際に下型
９４１に対して位置がでるように、上型ブロック９５４
に位置決め保持されているが、この上型ブロック９５４
も下型同様、ヒータ９５１を内蔵し、不図示のセンサに
より温度制御されている。また上型ブロック９５４の上
面には不図示のプレスシリンダに接続されたプレス軸９
５６が固定されている。

【０１５２】次のように構成された型により、溶融ガラ
スを下型９４１上に位置決めし、レンズブランクを成形
する手順について説明する。

【０１５３】図２８〜３０において、まず下型９４１が
不図示の流出パイプの直下に位置するように支持パイプ
９５５を移動させ、上昇させる。また不図示のガス供給
源からガスを供給し、ガスが型の表面に吹き出すように
しておく。この状態で流出パイプより供給される溶融ガ
ラスの一定量を下型９４１で受けた後に、支持パイプ９
５５を下降させ、さらに下型９４１が上型９４２の直下
に位置するように支持パイプ９５５を水平移動させる。
この時、溶融ガラスは下型９４１よりガスを受けて若干
浮上した状態となっている。ここで駆動シリンダ８１４
を作動させ、位置決め動作を行ってプレスを行うが、詳
細については第１の実施形態と同様のため省略する。た
だし位置決めのタイミングとしては、プレス開始直前に
位置決めを動作を行い、ただちに、駆動シリンダ８１４
の押し圧力を抜くか、あるいは、わずかに引き戻すよう
にする。そして浮上したガラスＧ’が上型９４２と下型
９４１の両方に接触した時に駆動シリンダ８１４に引き
戻し動作を行い、位置決め装置の当接部８０５、８０６
を退避させる。

【０１５４】ここでさらに詳細な仕様例を挙げて説明す
ることにする。

【０１５５】ガラス１５に重クラウンガラスＴｇ（ガラ
ス転移点５０６℃）を使用し、外径φ１５ｍｍ、両面と
も凹Ｒ３０ｍｍ、中心肉厚１．５ｍｍの両凹レンズのレ
ンズブランク（レンズの近似形状）を、セラミックの型
（下型のみ多孔質材使用）を用いて以下の条件で成形し
た。また型に供給するガスに窒素を使用した。

【０１５６】溶融ガラス流出温度：１１００℃（ガラス
粘度１０＾1.8ｄＰａ・ｓ） 位置決め、プレス開始時の型及び供給ガス温度： ７０
０℃（ガラス粘度１０＾5.4ｄＰａ・ｓ） 位置決め、プレス開始時の供給ガス流量： 毎分２０リ
ットル 取り出し時の型及び供給ガス温度： ５１５℃（ガラス
粘度１０＾12ｄＰａ・ｓ） 取り出し時の供給ガス流量： 毎分１０リットル 条件にて１００ショット行った結果、成形されたレンズ
ブランクのズレ量は０．３ｍｍ以内に収まっており、第
１の実施形態と同様、位置決め装置がガラスと融着する
ことなしに位置決めすることができ、また、Ｎ2ガスで
ガラスＧ’を浮上させ、下型９４１との接触抵抗をなく
した為、位置決め移動が容易となり、ガラスＧ’が大き
く変形することなく、良好なレンズブランクを得ること
ができた。

【０１５７】また、このレンズブランクを使用して第１
の実施形態と同様にレンズを形成した結果、やはりズレ
による不良は発生せず良好なレンズが得られた。

【０１５８】本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、
上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能であ
る。

【０１５９】＜実施形態の効果＞以上のように、本発明
に基づく実施形態によれば、一対の型を用いて加熱軟化
状態にあるガラス材料をプレスし冷却した後に型から取
り出して得られる光学素子の成形方法において、型に前
記ガラス材料を載置する際に型内に動作する位置決め装
置の当接部が直接素材に突き当たることにより型とガラ
ス素材の位置決めが行われるので、型に素材を載置する
際に型内で動作する位置決め装置の当接部が直接素材に
突き当たることにより型と素材の位置決めが行われるた
め、素材の径寸法に多少違いがあっても、常に正確な位
置決めが可能となり、また素材を投入する最終工程で位
置決めする為、より確実であり、型内に素材を投入する
までのハンドリングは比較的ラフに行うことができる。
よって素材を安価に製造でき、素材投入時のハンドリン
グが容易となり、ズレによる成形品の不良を防ぐことが
でき、さらにはズレの防止効果により、安定した成形品
自動取り出し動作が行えるようになるなど、多大な効果
が得られるものである。

【０１６０】また、素材の位置決め装置の当接部が複数
の部材から成り、それぞれの当接部と位置決め中心まで
の距離が常に等しい位置関係で動作することにより素材
の位置決めを行う為、素材の径寸法に多少違いがあって
も、常に正確な位置決めが可能となる為の一手段を提供
することができる。また、比較的、素材の寸法変化が大
きくても対応可能な為、径寸法のばらつきが吸収できる
だけでなく、製品が変更になって、素材の径寸法が多少
変更になった場合でも、位置決め装置を変更することな
く使用することができる。

【０１６１】また、位置決め装置は、あらかじめ型部材
の一部として、型との位置関係の調整を行った後に固定
されている為、位置決めピンなどのガイドにより位置決
め装置と型との位置関係を決定する場合に比べ、ピンの
勘合クリアランスを設けないで済む分、より位置決め精
度を厳しく設定できるとともに、ピンのかじりなどの心
配もないため、より信頼性の高い位置決めが可能とな
る。よって、高精度な位置決めが実現できるようにな
る。また、位置決め装置がその駆動源との連結部を有し
ていることで、位置決め装置と一体となっている型の、
装置との着脱を容易に行うことができるようになるた
め、型の段取り換えや、メンテナンス性を向上させるこ
とができ、また型交換の自動化を容易にすることができ
る。

【０１６２】また、型とは別体の位置決め装置を、型に
近接させ、型との位置決めを行った後に素材の位置決め
を行う為、位置決め装置と型とを別体にした場合でも、
素材と型との位置決めを、精度良く行えるようになる。
よって、型と位置決め装置が一体のものに比べれば、若
干位置決め精度が落ちるものの、一つの装置に位置決め
装置が一つあれば良く、型ごとに装備する必要がない
為、素材と型との位置決めを、経済的に行えるようにな
る。

【０１６３】また、位置決め装置の複数の当接部の動作
位置関係を、ラック＆ピニオン機構により、あるいはリ
ンク機構により、また絞り羽根機構により規定して行う
為、複数の当接部と、それぞれの位置決め中心までの距
離が、常に等しい位置関係で動作するようになり、大き
さにばらつきを持つ素材に対して、それぞれ正確な型と
の位置決めができるようになるにもかかわらず、非常に
コンパクトな構造とすることができる。よって型やハン
ドリング部材に、容易に組み込むことができるようにな
り、より高精度な位置決めが可能となるものである。

【０１６４】また、素材の位置決め動作をした後に位置
決め装置の当接部の、素材にかかる力を実質的にゼロと
するか、あるいは当接部を素材より若干離してプレス直
前まで素材を保持しておく為、プレス前の加熱され、軟
化状態にある素材に対して、変形などの悪影響をおよぼ
すことなく位置決めを行うことができ、さらに型上に不
安定に置かれた素材をプレス直前まで保持しておくこと
ができる。よって型内での素材位置決め、あるいはプレ
ス直前までの素材保持が可能となり、位置ズレのない成
形品を得ることができる。

【０１６５】また、位置決め装置が耐熱材から成る為、
高温となる型内での繰り返し動作にも耐え、また、位置
決め装置が、型を構成する材料の熱膨張率と概略等しい
材料から成る為、あらかじめ室温付近で型と位置決め装
置との位置関係を調整しておけば、成形工程の加熱時
に、熱膨張率差による位置の狂いを生じることもないの
で、調整が容易に行えながら、高精度な位置決めが可能
となる。

【０１６６】位置決め時のガラスの粘性を１０＾5ｄＰ
ａ・ｓ（デシパスカル秒）以上であるので、位置決め装
置の当接部との接触によりガラスを大きく変形させるこ
となく位置決めすることが可能となる。

【０１６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱軟化状態の光学素材を一対の成形型を用いて加圧
し、所望形状に成形する際に、成形型内において、光学
素材に当接して所定の位置に移動させることにより、光
学素材を成形型に対して位置決めする。

【０１６８】また、加熱軟化状態の光学素材を一対の成
形型を用いて加圧し、少なくとも１つの面に凹状の光学
機能面を転写する際に、成形型の凹状の光学機能面を転
写する凸状の型部材を固定側、他方の型部材を可動側と
し、凸状の型部材の上に光学素材を配置させ、光学素材
を凸状の型部材に対して位置決めし、型部材により光学
素材を加圧して、少なくとも１つの面に凹状の光学機能
面を転写する。

【０１６９】従って、光学素材の径寸法に多少違いがあ
っても、常に正確な位置決めが可能となり、光学素材を
投入する最終工程で位置決めするため、より確実であ
り、しかも型内に素材を投入するまでのハンドリングは
比較的ラフに行うことができる。

【０１７０】また、光学素材を安価に製造でき、光学素
材の型への投入時のハンドリングが容易となり、ズレに
よる成形品の不良を防ぐことができ、さらにはズレの防
止効果により、安定した成形品自動取り出し動作が行な
えるようになるなど、多大な効果が得られるものであ
る。

【０１７１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するプレス成形装置の概略を示す
正面図である。

【図２】本発明を適用するプレス成形装置の概略を示す
平面図である。

【図３】本適用例のプレス成形装置に用いられる型装置
の要部を示す断面図である。

【図４】図３のＡ１−Ａ２間の要部を示す断面図であ
る。

【図５】図４の要部を示す断面図である。

【図６】調芯部材を説明する図である。

【図７】調芯部材を説明する図である。

【図８】調芯部材を説明する図である。

【図９】バネ機構を説明するである。

【図１０】バネ機構を説明する図である。

【図１１Ａ】プレス成形工程を説明する図である。

【図１１Ｂ】プレス成形工程を説明する図である。

【図１１Ｃ】プレス成形工程を説明する図である。

【図１１Ｄ】プレス成形工程を説明する図である。

【図１２】本発明を適用するパレットの位置決めを説明
する図である。

【図１３】本発明を適用するパレットの冷却を説明する
図である。

【図１４】本発明を適用するコネクタを説明する図であ
る。

【図１５】本発明を適用するコネクタを説明する図であ
る。

【図１６Ａ】本適用例のプレス成形装置を用いて光学素
子成形品を成形する工程を記述したフローチャートであ
る。

【図１６Ｂ】図１６Ａの位置決め処理を記述したフロー
チャートである。

【図１６Ｃ】図１６Ａのプレス処理を記述したフローチ
ャートである。

【図１７】本発明に基づく第１の実施形態の光学素子の
成形方法を適用する型装置及び位置決め装置の平面図で
ある。

【図１８】図１７の正面図であり、Ａ−Ａ矢視断面図で
ある。

【図１９】本発明に基づく第１の実施形態の光学素子の
成形方法を適用する型装置及び位置決め装置の位置決め
した状態の平面図である。

【図２０】第１の実施形態の変形例の位置決め装置の平
面図である。

【図２１】第１の実施形態の他の変形例の位置決め装置
の平面図である。

【図２２】第１の実施形態の他の変形例の位置決め装置
の平面図である。

【図２３】本発明に基づく第２の実施形態の光学素子の
成形方法を適用する型装置及び位置決め装置の位置決め
した状態の平面図である。

【図２４】図２３のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図２５】第２の実施形態の位置決め装置の動作を説明
する図である。

【図２６】第２の実施形態の位置決め装置の動作を説明
する図である。

【図２７】第２の実施形態の位置決め装置の動作を説明
する図である。

【図２８】本発明に基づく第３の実施形態としてレンズ
ブランクの成形に適用する成形用型及び位置決め装置の
構成及び手順を示した図である。

【図２９】本発明に基づく第３の実施形態としてレンズ
ブランクの成形に適用する成形用型及び位置決め装置の
構成及び手順を示した図である。

【図３０】本発明に基づく第３の実施形態としてレンズ
ブランクの成形に適用する成形用型及び位置決め装置の
構成及び手順を示した図である。

【符号の説明】

１…成形型 ２…プレス操作装置 ３…成形チャンバー １００…胴型 １０１、９４１…下型部材 １０２、９４２…上型部材 １０５…引き上げ部材 １０６…調芯部材 ８０５、８０６…位置決め装置の当接部 ８０５ａ、８０６ａ…テーパ部 ８０７、８０８…ラック ８０９…ピニオン ８１１…スライド溝 ８１２…支持部材 ８１４…駆動シリンダ ９５１…ヒータ ９５３…下型ブロック ９５４…上型ブロック ９５５…支持パイプ ９５６…プレス軸 Ｇ、Ｇ’…ガラス素材

フロントページの続き (72)発明者 宮崎 直 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−97448（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 11/00 - 11/16

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱軟化状態の光学素材を一対の成形型
   を用いて加圧し、所望形状に成形する光学素子の成形方
   法において、 前記成形型内において、予め前記成形型に対して位置決
   めされ、前記成形型の基準位置からの距離が常に等しく
   なるように、この基準位置を中心に互いに反対に移動す
   る一対の位置決め部材を移動させ、前記光学素材を挟む
   形で当接させて該位置決め部材の移動が止まることによ
   り、該光学素材を該成形型に対して位置決めすることを
   特徴とする光学素子の成形方法。
2. 【請求項２】 前記位置決め部材は、前記基準位置に対
   して対称な形状を成す複数の傾斜面を有し、該傾斜面を
   前記光学素材に当接させることを特徴とする請求項１に
   記載の光学素子の成形方法。
3. 【請求項３】 前記位置決めは、前記光学素材を載置し
   た状態で前記成形型内に投入される際に、予め前記成形
   型に対して位置決めされ、前記成形型近傍に設けられた
   位置決め孔にピンを嵌入することにより行われることを
   特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
4. 【請求項４】 前記光学素材は、前記位置決め部材を前
   記光学素材に当接させ、位置決めを完了した後、該位置
   決め部材への当接による圧力を解除して、前記光学素材
   に付加される圧力を実質的に無くした状態で、前記成形
   型による加圧直前まで位置決めされたまま保持されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
5. 【請求項５】 前記光学素材は、前記位置決め部材を前
   記光学素材に当接させ、位置決めを完了した後、該位置
   決め部材を該光学素材に対してわずかに離した状態で、
   前記成形型による加圧直前まで位置決めされたまま保持
   されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成
   形方法。
6. 【請求項６】 前記位置決め部材は、ラック及びピニオ
   ン機構により駆動されることを特徴とする請求項１に記
   載の光学素子の成形方法。
7. 【請求項７】 前記位置決め部材は、リンク部材により
   駆動されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子
   の成形方法。
8. 【請求項８】 前記位置決め部材は耐熱材からなり、前
   記成形型を構成する材料と略同じ熱膨張率を有する材料
   からなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の
   成形方法。
9. 【請求項９】 加熱軟化状態の光学素材を一対の成形型
   を用いて加圧し、少なくとも１つの面に凹状の光学機能
   面を転写する光学素子の成形方法において、 前記成形型の前記凹状の光学機能面を転写する凸状の型
   部材を固定側、他方の型部材を可動側とし、 前記凸状の型部材の上に前記光学素材を配置させ、予め前記成形型に対して位置決めされ、前記成形型の基
   準位置からの距離が常に等しくなるように、この基準位
   置を中心に互いに反対に移動する一対の位置決め部材を
   移動させ、 前記光学素材を挟む形で当接させて該位置決
   め部材の移動が止まることで、該光学部材を前記凸状の
   型部材に対して位置決めし、 前記型部材により前記光学素材を加圧して、少なくとも
   １つの面に凹状の光学機能面を転写することを特徴とす
   る光学素子の成形方法。
10. 【請求項１０】 前記位置決め部材は、前記基準位置に
    対して対称な形状を成す複数の傾斜面を有し、該傾斜面
    を前記光学素材に当接させることを特徴とする請求項９
    に記載の光学素子の成形方法。
11. 【請求項１１】 前記位置決めは、前記光学素材を載置
    した状態で前記成形型内に投入される際に、予め前記成
    形型に対して位置決めされ、前記成形型近傍に設けられ
    た位置決め孔にピンを嵌入することにより行われること
    を特徴とする請求項９に記載の光学素子の成形方法。
12. 【請求項１２】 前記光学素材は、前記位置決め部材を
    前記光学素材に当接させ、位置決めを完了した後、該位
    置決め部材への当接による圧力を解除して、前記光学素
    材に付加される圧力を実質的に無くした状態で、前記成
    形型による加圧直前まで位置決めされたまま保持される
    ことを特徴とする請求項９に記載の光学素子の成形方
    法。
13. 【請求項１３】 前記光学素材は、前記位置決め部材を
    前記光学素材に当接させ、位置決めを完了した後、該位
    置決め部材を該光学素材に対してわずかに離した状態
    で、前記成形型による加圧直前まで位置決めされたまま
    保持されることを特徴とする請求項９に記載の光学素子
    の成形方法。
14. 【請求項１４】 前記位置決め部材は、ラック及びピニ
    オン機構により駆動されることを特徴とする請求項９に
    記載の光学素子の成形方法。
15. 【請求項１５】 前記位置決め部材は、リンク部材によ
    り駆動されることを特徴とする請求項９に記載の光学素
    子の成形方法。
16. 【請求項１６】 前記位置決め部材は耐熱材からなり、
    前記成形型を構成する材料と略同じ熱膨張率を有する材
    料からなることを特徴とする請求項９に記載の光学素子
    の成形方法。
17. 【請求項１７】 加熱軟化状態の光学素材を一対の成形
    型を用いて加圧し、所望形状に成形する光学素子の成形
    装置において、 前記成形型内において、予め前記成形型に対して位置決
    めされ、前記成形型の基準位置からの距離が常に等しく
    なるように、この基準位置を中心に互いに反対に移動す
    る一対の位置決め部材を移動させ、前記光学素材を挟む
    形で当接させて該位置決め部材の移動が止まることによ
    り、該光学素材を該成形型に対して位置決めする位置決
    め手段を設けたことを特徴とする光学素子の成形装置。
18. 【請求項１８】 前記位置決め部材は、前記光学素材に
    当接する部分に、前記基準位置に対して対称な形状を成
    す複数の傾斜面を有することを特徴とする請求項１７に
    記載の光学素子の成形装置。
19. 【請求項１９】 前記位置決め手段は、前記光学素材を
    載置した状態で前記成形型内に投入され、予め前記成形
    型に対して位置決めされ、前記成形型近傍に設けられた
    位置決め孔に嵌入することにより位置決めされる位置決
    めピンを有することを特徴とする請求項１７に記載の光
    学素子の成形装置。
20. 【請求項２０】 前記位置決め部材における前記光学素
    材との当接面にバネ手段を設けたことを特徴とする請求
    項１７に記載の光学素子の成形装置。
21. 【請求項２１】 前記位置決め手段は、ラック及びピニ
    オン機構により駆動される駆動手段を更に具備すること
    を特徴とする請求項１７に記載の光学素子の成形装置。
22. 【請求項２２】 前記位置決め手段は、リンク部材によ
    り駆動される駆動手段を更に具備することを特徴とする
    請求項１７に記載の光学素子の成形装置。
23. 【請求項２３】 前記位置決め部材は耐熱材からなり、
    前記成形型を構成する材料と略同じ熱膨張率を有する材
    料からなることを特徴とする請求項１７に記載の光学素
    子の成形装置。
24. 【請求項２４】 加熱軟化状態の光学素材を一対の成形
    型を複数組み用いて同時に加圧し、複数の光学素子を所
    望の形状に同時に成形する光学素子の成形装置におい
    て、 前記各成形型上に前記光学素材を配置させ、予め前記成
    形型に対して位置決めされ、前記成形型の基準位置から
    の距離が常に等しくなるように、この基準位置を中心に
    互いに反対に移動する一対の位置決め部材を移動させ、
    前記光学素材を挟む形で当接させて該位置決め部材の移
    動が止まることにより、該各光学素材を夫々の成形型に
    対して略同時に位置決めする位置決め手段を設けたこと
    を特徴とする光学素子の成形装置。
25. 【請求項２５】 前記位置決め部材は、前記光学素材に
    当接する部分に、前記基準位置に対して対称な形状を成
    す複数の傾斜面を有することを特徴とする請求項２４に
    記載の光学素子の成形装置。
26. 【請求項２６】 前記位置決め手段は、前記光学素材を
    載置した状態で前記成形型内に投入され、予め前記成形
    型に対して位置決めされ、前記成形型近傍に設けられた
    位置決め孔に嵌入することにより位置決めされる位置決
    めピンを有することを特徴とする請求項２４に記載の光
    学素子の成形装置。
27. 【請求項２７】 前記位置決め部材における前記光学素
    材との当接面にバネ手段を設けたことを特徴とする請求
    項２４に記載の光学素子の成形装置。
28. 【請求項２８】 前記位置決め手段は、ラック及びピニ
    オン機構により駆動される駆動手段を更に具備すること
    を特徴とする請求項２４に記載の光学素子の成形装置。
29. 【請求項２９】 前記位置決め手段は、リンク部材によ
    り駆動される駆動手段を更に具備することを特徴とする
    請求項２４に記載の光学素子の成形装置。
30. 【請求項３０】 前記位置決め部材は耐熱材からなり、
    前記成形型を構成する材料と略同じ熱膨張率を有する材
    料からなることを特徴とする請求項２４に記載の光学素
    子の成形装置。