JP4255294B2

JP4255294B2 - Glass optical element manufacturing method and molding apparatus

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Publication number: JP4255294B2
Application number: JP2003046948A
Authority: JP
Inventors: 伸司波田; 結城中村; 忠幸藤本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP2004256330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形後において研削や研磨を必要としない、高精度のレンズ等のガラス光学素子の製造方法及び成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス光学素子の精密プレス成形においては、プレス時の温度制御、即ち、用いるガラス素材の温度制御及び成形型の温度制御が、成形される光学素子の形状精度や面精度を得る上で極めて重要である。特に、加熱した成形型に、それよりも高温の加熱軟化したガラス素材を供給し、直ちにプレス成形するいわゆる非等温プレスにおいては、ガラス素材を成形型に供給した瞬間から、ガラス素材の熱が成形型に奪われるので、ガラス素材を供給する瞬間の成形型の温度を精度高く管理する必要がある。
【０００３】
そのような温度管理の従来技術として、例えば、特許文献１には、誘導加熱方式を使用した光学レンズの成形装置が開示されている。この技術では、１つの誘導加熱コイルの内部に上型と下型を収容した場合、上型側の温度が必然的に高くなったり、その他の理由で上下型に温度差が生じたりする問題が発生するが、それを解決するために、上型と下型の温度差を検出し、その温度差に応じた信号を位置制御回路に送ることにより、誘導加熱コイルを上下に移動させて、上下型を同一の設定温度とするようにしている。更に、同文献には、可飽和リアクトルを用いて、誘導加熱コイルの上下部分の電流の比を変化させることにより、上下型の温度を同一にする技術も開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、一対の成形型に対して、高周波コイルを上下に移動させ、上下型の温度を同一にしたり、あるいは、上下型に温度差を設けることが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、互いに離間した状態で加熱される上下型を備えたガラス成形体の成形装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２７０８４７号公報
【特許文献２】
特開平５−３１０４３４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１７１５６４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の技術では、上下型の平均温度及びその温度差を操作することはある程度可能であるが、コイルを可動にするためには、コイル用駆動手段を成形チャンバ内に設けなくてはならず、構成が複雑化する問題がある。また、例えば、上型の温度が高すぎた場合には、上型の加熱を弱めるべく誘導加熱コイルを下方に移動させて、上型をコイル上端から露出させたりする操作を行うことになるが、そうした場合、逆に下型がコイル内部に深く入ってしまい、結果的に、上下型をそれぞれ所望温度に的確に制御することが難しくなるという問題がある。
【０００８】
また、上下型を包囲している誘導加熱コイルに上下型の離間部分に対応した離間部がないので、コイルによる磁束密度の大きい上下型の向かい合った面近傍が最も加熱されやすく、上下型のそれぞれに鉛直方向の大きな温度勾配が生じてしまう。このような大きな温度勾配、即ち、型の上面と下面の間の温度差が生じると、熱変形により成形型に反りが生じ、上下型のレンズ成形面の光軸がずれたり、加圧時の上下型の位置精度に狂いが生じて、成形されるレンズに肉厚不良や偏心不良が生じる原因となる。更に、上下型の位置合わせのために、向かい合う面に互いに嵌合するガイドピンとガイド孔を設けている場合、上記した熱変形によってガイドピンとガイド孔の位置が整合しなくなり、所定の肉厚になるまで加圧できなくなる等などの深刻な問題を発生する可能性もある。このことは、成形面を複数有する成形型による多レンズ同時プレス成形の場合に特に大きな問題となる。
【０００９】
更に、特許文献１には、可飽和リアクトルを用いて上下型温度を同一に制御する技術についても記載されているが、可飽和リアクトルを用いると、設備が大掛かりになる上、実際には温度制御できる幅が意外と小さいために、熱容量の大きく異なる上下型を加熱対象とするような場合には、上下型を同一温度に制御することは難しいと思われる。
【００１０】
また、特許文献２に記載の技術では、高周波コイルの中で下型がプレスのために上昇した際に、下型の温度が上昇する影響を避けるためにコイルを上方に移動させるようにしているが、この場合も、特許文献１と同様の問題がある。
【００１１】
また、特許文献３には、互いに離間した状態で上下型を加熱する点の記載はあるが、型温度を正確に制御する方法については記載されていない。
【００１２】
成形型の温度が精緻に管理されず、所定範囲を超えて高ければ、所定の圧力を与えて加圧成形する段階で、ガラスの粘度が低すぎて成形体の肉厚不良、面精度不良が起きる。逆に温度が所定範囲を超えて低ければ、肉厚、面精度に不良が出るほか、成形体または成形型の破損が起きる懸念がある。
【００１３】
例えば、連続的にプレス成形を行い、光学素子を量産する過程では、成形装置周辺の雰囲気温度が変動する。特に、プレス開始後、相当回数のプレス成形が行われるまでの間には、成形装置や近傍の温度が安定せず、上下型の熱サイクルが精度高く再現されない傾向がある。このプレス初期であっても、一回一回の上下型の熱サイクルを正確に制御し、均質な成形体を製造することができるようにするのが、従来の課題であった。
【００１４】
そこで、本発明は、簡単な構成で型温度を的確に制御することができ、プレス初期であっても均質な高精度の成形体を製造することのできるガラス光学素子の製造方法及び成形装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のガラス光学素子の製造方法は、光学面を形成するための相対向する成形面を有し少なくとも一方が可動とされた上下一対の成形型を用いてガラス素材をプレス成形することを繰り返し行う工程を含むガラス光学素子の連続的な製造方法において、前記上下の成形型が互いに離間した状態で、上下の成形型の各々を、離間部を挟んで上加熱部及び下加熱部を有する加熱手段によってそれぞれ所定温度に加熱する加熱工程と、前記上下の成形型間で、軟化した状態のガラス素材を加圧成形する加圧工程とを有し、かつ、前記加熱工程ごとに、前記可動の成形型の温度を測定し、測定した温度情報に基づき可動の成形型を、該可動の成形型を加熱する上加熱部または下加熱部に対して移動させることにより、可動の成形型の温度を所定範囲内に制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明のガラス光学素子の製造方法は、光学面を形成するための相対向する成形面を有し少なくとも一方が可動とされた上下一対の成形型を用いてガラス素材をプレス成形することを繰り返し行う工程を含むガラス光学素子の連続的な製造方法において、前記上下の成形型が互いに離間した状態で、上下の成形型の各々を、離間部を挟んで上加熱部及び下加熱部を有する加熱手段によってそれぞれ所定温度に加熱する加熱工程と、前記上下の成形型間で、軟化した状態のガラス素材を加圧成形する加圧工程とを有し、かつ、前記加熱工程ごとに、可動の成形型の温度を測定し、測定した温度情報に基づき可動の成形型を、該可動の成形型を加熱する上加熱部または下加熱部に対して移動させることにより、可動の成形型の上面と下面の温度差を所定範囲内に制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項１、２の発明では、加熱手段による成形型の周囲の温度分布を利用し、可動の成形型を加熱部に対して移動させて加熱部との相対位置を変化させることにより、可動の成形型の温度、または、可動の成形型の上下面の間の温度差を所定の範囲に制御するようにしている。ここで、ガラス光学素子の成形装置は、もともと上下の成形型の少なくとも一方が加圧成形のために上下動可能になっていて、その可動の成形型を動かすために精密な位置制御機構を備えているものであるから、請求項１、２の発明のように、可動の成形型を動かして該可動の成形型の温度制御を行うにあたって、特別な装置を新たに設ける必要がなく、従って、従来のように加熱手段側を移動するのと違って、簡単な構成で成形型の温度を的確に管理することができる。
【００１８】
また、加熱工程においては、上下の成形型が互いに離間した状態で、上下の成形型の各々を、離間部を挟んで上加熱部及び下加熱部を有する加熱手段によってそれぞれ加熱し、しかも加熱工程ごとに、可動の成形型の温度を測定し、測定した温度情報に基づき、可動の成形型を移動して温度制御するようにしているので、上下各々の成形型の温度を的確に管理することができる。例えば、上下の成形型の熱容量が異なっていても、上下の成形型を同一温度に制御することができるし、必要に応じて上下の成形型に所望の温度差をつけることもできる。従って、上下の成形型は、製造するレンズ形状ごとに入れ替えが行われ、そのたびに熱容量が変化するが、そうした変化に拘わらず、上下の成形型を所望温度に的確に制御することができる。また、上下の成形型に温度差を設けることにより、離型時に光学素子が上型の成形面に貼りつくことによる離型不安定を解消することもできる。また、成形装置の立ち上げ開始後の、一定プレスサイクルが行われるまでの装置温度が不安定な状態でも、各プレス工程ごとにリアルタイムで上下の成形型の温度管理を的確に行うことができる。また、このように成形型の温度が精緻に管理できることにより、プレスごとの面精度、形状精度の変動を抑止することができる。
【００１９】
更に、請求項２の発明では、加熱手段による成形型の周囲の温度分布を利用して、可動の成形型の上面と下面の温度差を制御するようにしているので、不要に発生する好ましくない成形型の上下面の温度差（反りの原因になる）の影響を相殺することができ、それにより、成形型の反りによる影響を抑止し、成形品の肉厚精度や偏心精度の向上を図ることができる。
【００２０】
請求項３の発明のガラス光学素子の製造方法は、請求項２において、前記可動の成形型の上下方向に位置の異なる２点の温度を測定し、測定したそれぞれの温度情報に基づき、可動の成形型を、該可動の成形型を加熱する上加熱部または下加熱部に対して移動させることにより、可動の成形型の上面と下面の温度差を制御することを特徴とする。
【００２１】
この請求項３の発明では、上下方向に位置の異なる２点で型の温度を測定し、その測定結果に応じて可動の成形型を移動させるので、成形型に的確な温度勾配を持たせることができる。この場合の２点は、好ましくは、各々上面、下面に近接した位置とする。
【００２２】
請求項４の発明のガラス光学素子の製造方法は、請求項２または３において、前記可動の成形型が下型であり、前記加熱工程において、下型の上下面の温度差を５℃以内に制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明のガラス光学素子の製造方法は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記ガラス素材を前記上下の成形型の間に供給する供給工程を更に有し、前記供給工程においては、離間した状態で前記加熱工程によりそれぞれ所定温度に加熱された上下の成形型の間に、前記加熱手段の離間部から、予熱されたガラス素材を供給することを特徴とする。
【００２４】
請求項１〜４の発明において使用する加熱手段には、上加熱部と下加熱部の間に離間部を確保してあるので、請求項５の発明のように、その離間部を利用してガラス素材を、加熱した上下の成形型間に供給することができる。また、同じ空間を利用して、加圧成形されたガラス成形体を吸着手段などを備えた取り出し機構によって取り出すこともできる。
【００２５】
請求項６の発明のガラス光学素子の製造方法は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記加熱手段が、前記上加熱部及び下加熱部を共に含む１つの連続した高周波誘導コイルであることを特徴とする。
【００２６】
請求項７の発明のガラス光学素子の製造方法は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記加熱手段に含まれる上加熱部及び下加熱部が、各々独立した別の２つの回路で駆動されるものであることを特徴とする。
【００２７】
請求項６、７の発明のように、加熱手段として高周波誘導コイルを使用することにより、迅速にかつ充分な熱量を成形型に与えることができる。特に請求項６の発明のように、１つの連続した高周波誘導コイルによって上加熱部と下加熱部を構成した場合は、装置がシンプルになる上、高周波の干渉が発生しないという利点が得られる。また、請求項７の発明のように、上加熱部と下加熱部をそれぞれ別の回路で独立して駆動するようにした場合は、上下の出力を広範囲に独立に調整できることから、各成形型の温度管理が一層やりやすくなる利点がある。
【００２８】
請求項８の発明のガラス光学素子の製造方法は、請求項１〜７のいずれかにおいて、複数対の前記成形型が支持された上下一対の母型を用いて一度に複数個のガラス素材をプレス成形するガラス光学素子の連続な製造方法において、前記複数対のすべての成形型によって成形される成形品の光軸のティルトが５分以下となるようにして成形することを特徴とする。
【００２９】
請求項８の発明では、複数のガラス素材を同時に成形するので、生産性の向上が図れる。
【００３０】
請求項９の発明のガラス光学素子の成形装置は、上下一対の成形型を有し、これら上下一対の成形型の間で、加熱軟化したガラス素材をプレスすることによりガラス光学素子を成形するガラス光学素子の成形装置において、前記上下一対の成形型の少なくとも一方を上下方向に移動させる駆動手段と、前記上下の成形型が互いに離間した状態で上下の成形型の各々を加熱する、離間部を挟んで上加熱部及び下加熱部を有する加熱手段と、前記離間部から前記上下の成形型の間に加熱軟化したガラス素材を供給する供給手段と、前記駆動手段によって移動させる可動の成形型の温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段によって測定された温度情報に基づいて、前記可動の成形型を、該可動の成形型を熱する上加熱部または下加熱部に対して位置変化させる位置調整手段と、を備えていることと特徴とする。
【００３１】
この成形装置を使用することによって、上記の製造方法を実施することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態の成形装置の概念を示している。
この成形装置は、上下に対をなす上型１及び下型２の間で、加熱軟化したガラス素材をプレスすることにより、ガラス光学素子を成形するものである。
【００３３】
この場合の上型１及び下型２は、例えば、図５に示すように、上下の母型１１、１２に複数対の成形型（上金型１１Ａ、下金型１２Ａ）を取り付けたものであり、上母型１１及び下母型１２は、各々プレス装置の上主軸２１及び下主軸２２に取り付けられている。なお、母型１１、１２に取り付ける成形型（上金型１１Ａ、下金型１２Ａ）の個数は１対でもよいが、複数対とすることにより、複数のガラス素材を同時に成形することができて、生産性を高めることができる。また、上金型１１Ａの外周には、下金型１２Ａと狭いクリアランスで嵌合して滑動することによりレンズの上下面の軸ずれを防止するスリーブ１３が設けられている。上型１の両側にはガイドピン１４が突設され、これに対応して下型２にはガイド孔１５が設けられている。
【００３４】
成形型（上下金型１１Ａ、１２Ａ）には、ガラス光学素子（成形体Ｗ）の光学面を形成するための相対向する成形面が形成されており、各成形面の光軸方向は鉛直方向と一致している。また、各成形型（上下金型１１Ａ、１２Ａ）は所定の形状精度及び面精度に加工されている。上下の母型１１、１２はタングステン合金よりなり、その中に、上下複数組の炭素系離型膜付きＳｉＣ製の上下金型１１Ａ、１２Ａと、スリーブ１３とが組み込まれている。
【００３５】
ここでは、上型１側が固定で、下型２側が可動となっている。なお、上型１側が可動で、下型２側が固定でもよく、また両方が可動でもよい。いずれにしろ、上下型１、２の少なくとも一方が型開閉のため、また、プレス成形のために可動になっていればよい。
【００３６】
本実施形態では、可動である下型２を下主軸２２を介して上下移動できるように、下型２の下側に、サーボモータ３０を利用した駆動装置（駆動手段）３１が備わっている。サーボモータ以外の油圧シリンダ等で駆動装置を構成することもできる。
【００３７】
また、この成形装置には、上下型１、２が互いに離間した状態で、上下型１、２の各々を独立して加熱することができるように加熱装置が備えられている。加熱装置としては、抵抗加熱、赤外線ヒータ加熱、高周波誘導加熱等の方式を採用することができるが、迅速にかつ充分な熱量が得られるため、本成形装置では、高周波誘導コイルによる誘導加熱方式が採用されている。
【００３８】
本装置の加熱コイル４０は、１つの連続した高周波誘導コイルよりなり、上型１を包囲する上加熱部４１と、下型２を包囲する下加熱部４２との間に、上下型１、２の型開き間隔に対応した寸法の離間部４３を確保している。即ち、所定寸法の離間部４３を挟んで、上加熱部４１を構成するコイル部分と、下加熱部４２を構成するコイル部分とが配置されている。ここで、上加熱部４１と下加熱部４２のコイル巻き数は、上下の母型１１、１２の熱容量を考慮して決定される。このような構成とすることで、上型１は主として上加熱部４１により熱せられ、下型２は主として下加熱部４２により熱せられ、離間部４３は、上下の加熱部４１、４２の間にあって、上下の加熱部４１、４２と比較して加熱力が相対的に弱い部分として機能する。
【００３９】
図４に離間部４３を有しない場合（ａ）と、有する場合（ｂ）の加熱力分布（温度分布）の違いを示している。離間部４３を有しない（ａ）の場合は、コイル４０の軸線方向中間部（上下型１、２の合わせ面付近）に対応する位置をピークとした温度分布（加熱力分布）となるが、離間部４３を有する（ｂ）の場合は、離間部４３では加熱力が弱く、上下加熱部４１、４２の位置でそれぞれにピークを有する温度分布（加熱力分布）となる。従って、互いに離間した状態の上型１と下型２に対して、それぞれ有効に無駄なく加熱力を与えることができる。
【００４０】
また、本実施形態のように、１つ連続した加熱コイル４０によって上加熱部４１と下加熱部４２を構成した場合は、構成がシンプルになる上、上加熱部４１と下加熱部４２の相互間において高周波の干渉が発生しないため、加熱制御がやりやすくなる利点がある。
【００４１】
なお、本実施形態のように高周波誘導コイル（加熱コイル４０）で上下型１、２を加熱する場合は、前述したように上下の母型１１、１２を、高周波誘導によって加熱体となる磁性素材（ここではタングステン合金）で構成する必要がある。また、母型１１、１２に支持された複数の成形型（上金型１１Ａ及び下金型１２Ａ）の加熱は、加熱体である母型１１、１２からの熱伝導によって行われる。冷却については、コイル４０を断電して放冷することにより行われる。あるいは、成形装置内に、気体を噴出して母型１１、１２を、またはその周囲の雰囲気を冷却する強制冷却手段（不図示）を設けても良い。
【００４２】
また、本成形装置では、上下型１、２が離間した状態のとき、加熱コイル４０も、上加熱部４１と下加熱部４２の間に離間部４３を有しているため、その空間を利用してガラス素材を上下型１、２の間に供給したり、上下型１、２間から成形体を取り出したりすることができる。そこで、そのための図示しない供給機構や取出機構が前記の空間を介して作業できるように備わっている。
【００４３】
また、上型１と下型２には、温度測定手段としての熱電対等の温度センサ５１、５２が設置されている。温度センサ５１、５２の取付位置は、上型１や下型２の互いに対向する表面近くに設定されている。
【００４４】
また、本成形装置には、上下型１、２の温度制御のための制御手段として、加熱コイル４０の加熱力を制御する加熱コイル制御回路１０１と、下加熱部４１に対して下型２を動かして下型２に対する加熱力を制御するモータ制御回路（位置調整手段）１０２と、上型１の温度が目標温度となるように制御する信号を加熱コイル制御回路１０１に入力する温度調節回路１０５と、下型２の温度が目標温度となるように制御する信号をモータ制御回路１０２に入力する温度調節回路１０７と、上型１の温度と下型２の温度の差が目標温度差となるように下型用の温度調節回路１０７に目標値を入力する演算手段１０６とが備えられている。
【００４５】
この制御手段では、上型１の温度センサ５１の検出値は温度調節回路１０５に入力され、温度調節回路１０５は入力された上型温度検出値と上型温度目標値とを比較し、上型温度検出値と上型温度目標値が一致するように制御する信号を加熱コイル制御回路１０１に入力する。そして、加熱コイル制御回路１０１が、その入力された制御信号に応じたコイル加熱出力を加熱コイル４０に与えることで、上型１と下型２に対する加熱制御を行う。
【００４６】
また、演算手段１０６は、上型用の温度調節回路１０５からの上型温度検出値と、別に設定された温度差目標値とに基づいて下型温度目標値を算出し、下型用の温度調節回路１０７に入力する。下型用の温度調節回路１０７は、下型２の温度センサ５２の検出値と下型温度目標値とを比較し、下型温度検出値と下型温度目標値が一致するように制御する信号をモータ制御回路１０２に入力する。そして、モータ制御回路１０２が、その入力された制御信号に応じたモータ駆動信号をサーボモータ３０に与えて、下型２を下加熱部４２に対して移動し、下型２と下加熱部４２との相対位置を変化させることで、下型２に対する加熱温度制御を行う。
【００４７】
次に、以上のように構成された成形装置によるガラス光学素子の製造方法について説明する。ガラス光学素子を製造する場合は、以下の（ａ）〜（ｅ）の工程を繰り返して連続プレス成形を行う。
【００４８】
（ａ）加熱工程：上型１と下型２を、それらを離間させた状態で、加熱コイル４０によって所定温度まで加熱する。
（ｂ）供給工程：加熱された上下型１、２間に、加熱コイル４０の離間部４３を通して、加熱軟化したガラス素材を供給し、下型２上に配置する。
（ｃ）加圧工程：加熱軟化した状態のガラス素材を、下型２を上昇させることで加圧し、上下型１、２の成形面を転写することによって、所定面形状をもったガラス成形体を成形する。
（ｄ）冷却・離型工程：上下型１、２を所定温度まで冷却し、下型２を下降させることで上下型１、２を離間し、ガラス成形体を離型させる。
（ｅ）取り出し工程：上下型１、２間からガラス成形体（ガラス光学素子）を取り出す。
【００４９】
この際、上記（ａ）の加熱工程ごとに、固定された上型１の温度が予め定められた一定の温度範囲に入るように、加熱コイル４０の出力が加熱コイル制御回路１０１によって調整される。また、それと並行して、予め定められた上下型１、２の温度差となるように、下型２の駆動機構３１にフィードバック信号が常に与えられている。このため昇温開始後、上型１が設定温度になるように制御され、かつ同時に、上下型１、２の温度差が設定値になるように、下型２の位置が制御される。
【００５０】
即ち、下加熱部４２による加熱温度分布は、図３に示すように上下方向の中間部にピークを有する山形分布となっているので、下型２の温度が低すぎる場合には、下型のモータ制御回路１０２の働きにより、下型２の駆動手段であるサーボモータ３０を作動させ、下型２を下加熱部４２の中央に入れる方向に下型２を移動させる。また、下型２の温度が高すぎる場合には、下型２を下加熱部４２に対して、相対的に上方または下方に移動させ、下型２への加熱を抑制する。なお、上下型１、２を同一の温度設定とするときには、温度差をゼロにすればよい。
【００５１】
次に、成形される光学素子の偏心精度（ティルトの抑止）や肉厚精度を上げることができる点について説明する。
従来の加熱コイルには、図４（ａ）に示すように、上加熱部４１と下加熱部４２の間に離間部（上加熱部、下加熱部の中央より相対的に低温である部分）が無いため、上型１と下型２の向かい合った面近傍が最も強く加熱されて、下型２の光軸方向（上下方向）に温度差が生じ、図６に示すような反りが発生する可能性が高かった。また、周辺の雰囲気での対流の影響で、下方の温度が低くなる傾向がある上、下型２の支持軸（下主軸２２）から熱が逃げるため、このような反りの傾向が更に強まる可能性が高かった。
【００５２】
このような反りが発生すると、加圧時の上下型１、２の位置制御を精密に行ったとしても、上下の成形面距離や角度に狂いが生じ、肉厚精度が損なわれたり、図７に示すように、上下の成形型１１Ａ、１２Ａの光軸に傾き（ティルト）θが発生して、成形される光学素子の偏心精度を損なう。これは、図６に示すように、１つの母型１２に複数の成形型１２Ａを配置した多数個取りの成形装置において、支持軸の設けられた母型１２の中心近傍の成形型１２Ａより、母型１２の周辺近くの成形型１２Ａの間で特に発生しやすい問題である。
【００５３】
この点、上記の成形装置の加熱コイル４０は、上下型１、２の間の位置に対応させて、上下加熱部４１、４２に対し相対的に温度の低い離間部４３があるため、上下型１、２の加熱工程において下型２の温度を調整する際に、下型２の上面のみが高温になることを抑止できる上、下型２の位置を選択することによって下型２の光軸方向の温度分布も調整することができる。
【００５４】
即ち、図３に示すような下型２周辺の加熱温度分布を利用して、下型２の位置を調整することにより下型２の上下面の温度差を調整することができる。このため、下型２の上下面の温度差を、反りを相殺する上で有効な５℃以内に設定することができ、その結果、上述の問題を回避することが可能となる。
【００５５】
なお、下型２の上下面の温度差を更に精密に制御する場合は、温度センサを上下方向に位置の異なる２点（好ましくは、それぞれ上面、下面に近接した位置）に配置して各温度を測定し、測定したそれぞれの温度情報に基づき、下型２を位置制御するのがよい。
【００５６】
次に第２の実施形態の成形装置について説明する。
図２は本発明の第２実施形態の成形装置の概念を示している。この成形装置の図１の成形装置との違いは、加熱コイル４０Ｂを構成する上加熱部（上加熱コイル）４１及び下加熱部（下加熱コイル）４２が、各々独立した高周波誘導コイルで構成され、それぞれに別の２つの回路で駆動される点である。この例の場合も、上加熱部４１及び下加熱部４２の間には、コイルの存在しない離間部４３が確保されている。このように上加熱部４１及び下加熱部４２をそれぞれ別の高周波誘導コイルで構成することにより、上下加熱部４１、４２の出力を広範囲にわたって独立して調整できる利点が得られる。
【００５７】
この成形装置の制御手段には、上加熱部４１と下加熱部４２を独立して制御するために、上加熱コイル制御回路１１１と下加熱コイル制御回路１１２とが別々に設けられている。また、上型１の温度が目標温度となるように制御する信号を加熱コイル制御回路１１１に入力する温度調節回路１０５と、下型２の温度が目標温度となるように制御する信号を下加熱コイル制御回路１１２に入力する温度調節回路１０８と、下型２の上下方向（光軸方向）の温度差を制御するために、下型２の上下方向に離間した２点の温度差が目標温度差範囲内となるように制御する信号をモータ制御回路１０２に入力する温度調節回路１０９と、下型２の上下方向の２点の温度差が目標温度差範囲内となるように温度差調整用の温度調節回路１０９に温度差検出値を入力する比較手段１１０とが備えられている。
【００５８】
つまり、図２の成形装置では、下型２の上下移動による下型２の温度制御は、下型２の全体温度を制御し、且つ、下型２自体の上下方向の温度差を制御するために利用するようにしている。
【００５９】
前記の温度差を適正に制御するために、下型２には、その上下の互いに離間した２つの測定点に温度センサ５２ａ、５２ｂを配置し、それぞれの点で温度測定ができるようにしている。上型１の温度センサ５１に対向する位置の下型２側の温度センサ５２ａの信号は温度調節回路１０８に入力され、温度調節回路１０８は、入力された下型温度検出値と下型温度目標値とを比較し、下型温度検出値と下型温度目標値が一致するように制御する信号を下加熱コイル制御回路１１２に入力する。また、上型１の温度センサ５１の信号は温度調節回路１０２に入力され、温度調節回路１０２は、入力された上型温度検出値と上型温度目標値とを比較し、上型温度検出値と上型温度目標値が一致するように制御する信号を上加熱コイル制御回路１１１に入力する。
【００６０】
そして、下加熱コイル制御回路１１２が、入力された制御信号に応じたコイル加熱出力を加熱装置４０Ｂの下加熱部（下加熱コイル）４２に与えることで、下型２に対する加熱制御を行う。また、上加熱コイル制御回路１１１が、入力された制御信号に応じたコイル加熱出力を加熱装置４０Ｂの上加熱部（上加熱コイル）４１に与えることで、上型１に対する加熱制御を行う。
【００６１】
また、比較手段１１０は、上側の温度センサ５２ａの検出する上面温度検出値と下側の温度センサ５２ｂの検出する下面温度検出値との差を算出して温度調節装置１０９に入力し、温度差調節装置１０９は、入力された温度差検出値と、別に入力される温度差目標値とに基づいて下型２の温度差を目標値とするための制御信号を演算して、モータ制御回路１０２に入力する。そして、モータ制御回路１０２がその入力された制御信号に応じたモータ駆動信号をサーボモータ３０に与えて、下型２を下加熱部４２に対して移動し、下型２と下加熱部４２との相対位置を変化させることで、下型２に対する加熱温度制御を行う。この場合、下型２の上面温度検出値と下面温度検出値とを比較することにより、他の条件で発生する温度差が相殺されるように、下型２の位置を調節して下型２の温度を管理する。
【００６２】
このため、上下型１、２の温度を同一の温度にする場合、または、所望の温度差をつける場合のいずれにも、精度の高い温度管理を行うことができる。更に、下型２の上下方向の温度差を管理することで、成形される光学素子の偏心精度（ティルトの防止）や肉厚精度を向上させることもできる。
【００６３】
先にガラス光学素子を製造する工程の種類の概略については述べたが、以下において更に詳しく説明する。
【００６４】
（ａ）の加熱工程では、予め設定した温度になるように、離間した状態の上下型１、２を、加熱コイル４０、４０Ｂにより加熱する。加熱工程において加熱される上下型１、２の温度設定値は、上下型１、２とも同一でもよく、温度差を設けたものであってもよい。例えば、成形する光学素子の形状や径によって、上型１より下型２を高温にしたり、上型１より下型２を低温にすることができる。上下型１、２の温度は、ガラス素材の粘度で１０⁸ 〜１０¹²ポアズ相当とすることができる。上下型１、２に温度差をつける場合には、２〜１５℃の範囲が好ましい。この加熱工程において、本発明の特徴である下型２の位置制御による温度制御が行われる。
【００６５】
先立って行われたサイクルの（ｅ）の取り出し工程が行われた上下型１、２はＴｇ付近の温度に冷却されているため、次のサイクルの成形に適した設定温度に上下型１、２を加熱する。上下型１、２の熱容量は相違することが多いため、この点も考慮して、上加熱部４１、下加熱部４２のコイル巻き数、及び出力範囲を決定する。
【００６６】
このようにして、周囲の温度環境やその変化、装置の立上時から安定するまでの温度変動などの影響なく、上下型１、２の温度制御がリアルタイムで正確に行われる。
【００６７】
（ｂ）のガラス素材の供給工程では、予め適切な重量の所定形状に予備成形されたガラス素材を加熱して、成形に適した粘度まで軟化したものを供給してもよく、それより低温のガラス素材を上下型１、２間に供給してから、そこで更に加熱してもよい。予め、型１、２の設定温度よりも高温に加熱し、軟化した状態のガラス素材を供給する場合には、特に型温度の制御が精密に行われていることが必要であり、本発明の効果がより顕著に得られる。このときのガラス素材の温度は、粘度で１０⁹ポアズ相当未満の温度とし、好ましくは１０^5.5〜１０^7.5ポアズ相当とすることができる。
【００６８】
下型２の加熱工程での位置は、プレスの度に温度情報により決定される。従って、周囲の温度変化があるときや、プレスの立ち上げ後に装置の温度が安定するまでなどは、プレスの度に加熱工程における下型位置が異なる場合がある。しかしながら、ガラス素材を下型２上に配置するときの下型位置（及び後述する、成形されたガラス成形体の取出すときの下型位置）は一定であることが好ましい。ガラスの供給（及び取り出し）機構との位置が一定であり、十分小さい距離であるほうが、供給、取出しが安定に行われるからである。
【００６９】
例えば、軟化したガラス素材を搬送して下型２上に配置するときには、ガラス素材が搬送部材に接触して、表面に欠陥が起きると、成形される光学素子の面形状に影響するため、軟化したガラス素材を気体に浮上させた状態で搬送し、下型２上にガラス素材を落下させる治具を用いることができる。
【００７０】
（ｃ）の加圧工程では、上下型１、２とガラス素材がそれぞれ所定の温度範囲にあるとき、下型２の駆動手段であるサーボモータ３０を作動させて、下型２を所定ストローク上昇させ、ガラス素材を加圧する。ガラス素材が加熱軟化した状態で供給される場合には、供給後直ちに加圧が行われる。加圧のための下型２のストロークは予め、成形する光学素子の肉厚から設定された値であり、この後の冷却工程においてガラスが熱収縮する分を見込んで定めた量とする。加圧のスケジュールは、成形する光学素子の形状や大きさに応じて任意に設定することができ、初期加圧の後、荷重を開放または減じたのち、二次加圧を行うなどの、複数回の加圧を用いても良い。
【００７１】
（ｄ）の冷却・離型工程では、前述の加圧状態を維持したまま、または、加圧を減じた状態で、成形された光学素子と成形型の密着を保ち、ガラスの粘度で１０¹²ポアズ相当の温度になるまで冷却したのち離型する。離型温度は、１０^12.5〜１０^13.5ポアズ相当で行うことが好ましい。
【００７２】
（ｅ）の取り出し工程では、例えば吸着部材を備えた取り出しアーム等により自動取り出しを行う。上記したとおり、このときの下型と取り出しアームとの相対位置は一定とすることが好ましい。
【００７３】
なお、上記実施形態においては、下型２の温度情報に基づいて下型２の位置を下加熱部４２に対して動かすことにより、下型２の温度を制御する場合について述べたが、上型１が可動の場合は、上型１を動かして上型の温度制御を行ってもよい。
【００７４】
次に実際にガラス光学素子を成形した場合の実施例について述べる。
＜実施例＞
ホウ珪酸バリウム系ガラス（Ｔｇ５１０℃）を球形のプリフォームに予備成形したものをガラス素材として用い、図１に示す装置によって径６ｍｍの両凸レンズを成形した。４組の上下金型１１Ａ、１２Ａを、上下母型１１、１２（厚さはそれぞれ２６ｍｍ長さ１２０ｍｍ）に各々設置した。上下金型１１Ａ、１２Ａの位置合わせのため、向かい合う面にガイドピン１４とガイド孔１５を設け、そのクリアランスは約２０ミクロンであった。４組の上下金型１１Ａ、１２Ａ及びスリーブ１３をセットした上下母型１１、１２を、その中心位置が加熱コイル４０の上加熱部４１、下加熱部４２の各々（高さ約３０ｍｍ）の中心位置になるように支持体にセットした。
【００７５】
なお、この加熱コイル４０は、１つの電源を有し、上加熱部４１、下加熱部４２を離間して有するものである。上下型１、２は、互いに離間した状態で、上６１０℃、上下温度差１０℃（上の方が高温）に予熱され、図示しない別の場所で浮上皿にて６３０℃に予熱されたガラスプリフォームを、上型１から離間した下型２上に落下供給した。その後直ちに加熱源を切ると同時に、サーボモータ３０により下型２を上昇させ、上型１と重ね、１００ｋｇ／ｃｍ²の圧力でプレス成形した。
【００７６】
プレスがほぼ終了した時点で６０ｋｇ／ｃｍ²まで減圧し、強制冷却のための冷却ガスを上下型１、２の周囲に流した。上下型１、２が４９０℃以下にまで冷却された時点で除圧し、下型２の位置を下加熱部４２の位置付近にまで下げた。その後、取り出し用吸着パッドで、プレスされた光学素子を取り出し、次のサイクルに移った。成形サイクルタイム１２０秒で、３００回このプレスを繰り返した。３００回ともにスムーズなプレスがなされ、面精度・レンズ厚も公差内であった。成形された光学素子のティルトはいずれも５分以下であった。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加熱手段による成形型の周囲の温度分布を利用し、可動の成形型を加熱部に対して移動させて加熱部との相対位置を変化させることにより、可動の成形型の温度、または、可動の成形型の上下方向の温度差を所定の範囲に制御することができる。この場合、可動の成形型を動かして温度制御を行うので、特別な駆動装置を新たに設ける必要がなく、簡単な構成で成形型の温度を的確に管理することができる。
【００７８】
また、加熱工程においては、上下の成形型を離間状態で、離間部を有する加熱手段によって加熱する上、加熱工程ごとに、温度測定情報に基づいて可動の成形型を移動して温度制御するようにしているので、上下各々の成形型の温度を的確に管理することができる。従って、成形装置の立ち上げ開始後の装置温度が不安定な状態でも、各プレス工程ごとにリアルタイムで上下の成形型の温度管理を的確に行うことができ、プレスごとの面精度や形状精度の変動を抑止することができ、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の成形装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の成形装置の概略構成図である。
【図３】下型位置と加熱手段による温度分布の関係を示す図である。
【図４】上下加熱部の間に離間部を有しない場合（ａ）と、有する場合（ｂ）の加熱手段による温度分布を示す図である。
【図５】上下型の内部構造を示す側断面図（ａ）、及びＡ−Ａ矢視図である。
【図６】下型の反りの問題の説明図である。
【図７】上下金型のティルトの問題の説明図である。
【符号の説明】
１上型
２下型
１１上母型
１１Ａ上金型（成形型）
１２下母型
１２Ａ下金型（成形型）
４０，４０Ｂ加熱コイル
４１上加熱部
４２下加熱部
４３離間部
３１駆動機構
１０２モータ制御回路（位置制御手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a glass optical element such as a high-precision lens that does not require grinding or polishing after press molding.
[0002]
[Prior art]
In precision press molding of glass optical elements, temperature control during pressing, that is, temperature control of the glass material used and temperature control of the mold are extremely important for obtaining the shape accuracy and surface accuracy of the optical element to be molded. is there. In particular, in a so-called non-isothermal press where a heated and softened glass material is supplied to a heated mold and immediately press-molded, the glass material heats from the moment the glass material is supplied to the mold. Since it is deprived of the mold, it is necessary to accurately control the temperature of the mold at the moment of supplying the glass material.
[0003]
As a prior art for such temperature management, for example, Patent Document 1 discloses an optical lens molding apparatus using an induction heating method. In this technique, when the upper mold and the lower mold are accommodated in one induction heating coil, there is a problem that the temperature of the upper mold inevitably becomes high, or a temperature difference occurs between the upper and lower molds for other reasons. In order to solve this problem, the temperature difference between the upper and lower molds is detected, and a signal corresponding to the temperature difference is sent to the position control circuit to move the induction heating coil up and down. The mold is set to the same set temperature. Furthermore, this document also discloses a technique for making the upper and lower mold temperatures the same by using a saturable reactor to change the current ratio between the upper and lower portions of the induction heating coil.
[0004]
Patent Document 2 discloses that a high-frequency coil is moved up and down with respect to a pair of molds so that the temperature of the upper and lower molds is the same, or a temperature difference is provided between the upper and lower molds.
[0005]
Further, Patent Document 3 discloses a glass forming body forming apparatus provided with upper and lower molds that are heated apart from each other.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-270847
[Patent Document 2]
JP-A-5-310434
[Patent Document 3]
JP-A-11-171564
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the technique described in Patent Document 1, it is possible to manipulate the average temperature of the upper and lower molds and the temperature difference to some extent, but in order to move the coil, a coil driving means is provided in the molding chamber. There is a problem that the configuration becomes complicated. For example, when the temperature of the upper die is too high, the induction heating coil is moved downward to weaken the heating of the upper die, and the upper die is exposed from the upper end of the coil. In such a case, on the contrary, the lower mold enters deep inside the coil, and as a result, it is difficult to accurately control the upper and lower molds to the desired temperatures.
[0008]
In addition, since the induction heating coil surrounding the upper and lower molds does not have a separation part corresponding to the separation part of the upper and lower molds, the areas near the opposing surfaces of the upper and lower molds where the magnetic flux density by the coil is large are most easily heated. A large temperature gradient is generated in the vertical direction. When such a large temperature gradient, that is, a temperature difference between the upper surface and the lower surface of the mold occurs, the mold is warped due to thermal deformation, the optical axis of the upper and lower mold lens molding surfaces is shifted, or during pressurization. The positional accuracy of the upper and lower molds is distorted, which causes a thickness defect and an eccentricity defect in the molded lens. Further, when a guide pin and a guide hole that are fitted to each other are provided on the opposing surfaces for positioning the upper and lower molds, the positions of the guide pin and the guide hole are not aligned due to the above-described thermal deformation, and a predetermined thickness is obtained. Serious problems such as the inability to pressurize to the point may occur. This is a particularly serious problem in the case of multi-lens simultaneous press molding using a mold having a plurality of molding surfaces.
[0009]
Furthermore, Patent Document 1 also describes a technique for controlling the upper and lower mold temperatures to be the same using a saturable reactor. However, if a saturable reactor is used, the facility becomes large and the temperature control is actually performed. Since the possible width is surprisingly small, it seems difficult to control the upper and lower molds to the same temperature when the upper and lower molds having greatly different heat capacities are to be heated.
[0010]
In the technique described in Patent Document 2, when the lower die rises due to pressing in the high-frequency coil, the coil is moved upward to avoid the effect of the temperature rise of the lower die. However, in this case, there is a problem similar to that of Patent Document 1.
[0011]
Further, Patent Document 3 describes that the upper and lower molds are heated while being separated from each other, but does not describe a method for accurately controlling the mold temperature.
[0012]
If the temperature of the mold is not precisely controlled and is higher than a predetermined range, the glass viscosity is too low at the stage of pressure molding by applying a predetermined pressure, resulting in poor wall thickness and poor surface accuracy. Get up. On the other hand, if the temperature is lower than the predetermined range, the thickness and surface accuracy may be poor, and the molded body or mold may be damaged.
[0013]
For example, in the process of continuously performing press molding and mass-producing optical elements, the ambient temperature around the molding apparatus varies. In particular, the temperature in the molding apparatus and the vicinity thereof is not stable until the press molding is performed a considerable number of times after the press starts, and the upper and lower mold thermal cycles tend not to be reproduced with high accuracy. Even in the initial stage of the press, it has been a conventional problem to accurately control the heat cycle of the upper and lower molds once and to manufacture a homogeneous molded body.
[0014]
Therefore, the present invention provides a glass optical element manufacturing method and a molding apparatus that can accurately control the mold temperature with a simple configuration and can manufacture a homogeneous high-precision molded body even at the initial stage of pressing. The purpose is to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a glass optical element, wherein a glass material is press-molded using a pair of upper and lower molding dies having opposing molding surfaces for forming an optical surface and at least one of which is movable. In a continuous manufacturing method of a glass optical element including a step of repeatedly performing the above steps, each of the upper and lower molding dies is sandwiched between the upper heating unit and the lower heating unit with the upper and lower molding dies spaced apart from each other. A heating step of heating to a predetermined temperature by each heating means, and a pressing step of pressing the softened glass material between the upper and lower molds, and for each heating step, The movable mold is measured by measuring the temperature of the movable mold and moving the movable mold with respect to the upper heating part or the lower heating part for heating the movable mold based on the measured temperature information. Temperature And controlling within a constant range.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a glass optical element, wherein a glass material is press-molded using a pair of upper and lower molding dies having opposing molding surfaces for forming an optical surface and at least one of which is movable. In a continuous manufacturing method of a glass optical element including a step of repeatedly performing the above steps, each of the upper and lower molding dies is sandwiched between the upper heating unit and the lower heating unit with the upper and lower molding dies spaced apart from each other. A heating step of heating to a predetermined temperature by each heating means, and a pressing step of pressing the softened glass material between the upper and lower molds, and for each heating step, The temperature of the movable mold is measured, and the movable mold is moved with respect to the upper heating part or the lower heating part for heating the movable mold based on the measured temperature information. Top and bottom And controlling the temperature difference within a predetermined range.
[0017]
In the first and second aspects of the invention, the temperature distribution around the mold by the heating means is utilized, and the movable mold is moved with respect to the heating unit to change the relative position with the heating unit, thereby moving the movable mold. The temperature of the mold or the temperature difference between the upper and lower surfaces of the movable mold is controlled within a predetermined range. Here, the glass optical element molding apparatus originally has at least one of the upper and lower molds movable up and down for pressure molding, and includes a precise position control mechanism for moving the movable mold. Therefore, it is not necessary to newly provide a special device for controlling the temperature of the movable mold by moving the movable mold as in the first and second aspects of the invention. Unlike moving the heating means side as in the prior art, the temperature of the mold can be accurately controlled with a simple configuration.
[0018]
Further, in the heating step, each of the upper and lower molding dies is heated by heating means having an upper heating portion and a lower heating portion with the separation portion interposed therebetween, with the upper and lower molding dies spaced apart from each other, and the heating step. Each time, the temperature of the movable mold is measured, and the temperature is controlled by moving the movable mold based on the measured temperature information, so the temperature of each of the upper and lower molds must be managed accurately. Can do. For example, even if the heat capacities of the upper and lower molds are different, the upper and lower molds can be controlled to the same temperature, and a desired temperature difference can be given to the upper and lower molds as necessary. Therefore, the upper and lower molds are replaced for each lens shape to be manufactured, and the heat capacity changes each time. Regardless of such change, the upper and lower molds can be accurately controlled to a desired temperature. In addition, by providing a temperature difference between the upper and lower molds, it is possible to eliminate mold instability due to the optical element sticking to the molding surface of the upper mold at the time of mold release. Even when the apparatus temperature is unstable after the start of the molding apparatus until a certain press cycle is performed, the temperature control of the upper and lower molds can be accurately performed in real time for each pressing process. In addition, since the temperature of the mold can be precisely managed as described above, variations in surface accuracy and shape accuracy for each press can be suppressed.
[0019]
Further, in the invention of claim 2, since the temperature difference between the upper surface and the lower surface of the movable mold is controlled by utilizing the temperature distribution around the mold by the heating means, it is not preferable that it occurs unnecessarily. The effects of temperature differences between the upper and lower surfaces of the mold (causing warping) can be offset, thereby suppressing the effects of mold warpage and improving the thickness accuracy and eccentricity accuracy of the molded product. be able to.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a glass optical element according to the second aspect, wherein the temperature of two points having different positions in the vertical direction of the movable mold is measured, and the movable optical mold is movable based on the measured temperature information. The temperature difference between the upper surface and the lower surface of the movable mold is controlled by moving the mold relative to the upper heating unit or the lower heating unit that heats the movable mold.
[0021]
In the invention of claim 3, the temperature of the mold is measured at two points whose positions are different in the vertical direction, and the movable mold is moved according to the measurement result, so that the mold has an accurate temperature gradient. Can do. In this case, the two points are preferably positions close to the upper surface and the lower surface, respectively.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a glass optical element manufacturing method according to the second or third aspect, wherein the movable mold is a lower mold, and the temperature difference between the upper and lower surfaces of the lower mold is within 5 ° C. in the heating step. It is characterized by controlling.
[0023]
The method for producing a glass optical element according to claim 5 further includes a supply step of supplying the glass material between the upper and lower molds according to any one of claims 1 to 4, and in the supply step, The preheated glass material is supplied from the separating portion of the heating means between the upper and lower molds heated to a predetermined temperature by the heating step in the separated state.
[0024]
In the heating means used in the inventions of claims 1 to 4, a separation part is secured between the upper heating part and the lower heating part. Therefore, as in the invention of claim 5, the separation part is used. A glass material can be supplied between heated upper and lower molds. Further, by using the same space, the pressure-molded glass molded body can be taken out by a take-out mechanism equipped with a suction means or the like.
[0025]
The method for producing a glass optical element according to claim 6 is the method according to any one of claims 1 to 5, wherein the heating means is one continuous high-frequency induction coil including both the upper heating part and the lower heating part. It is characterized by.
[0026]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a glass optical element according to any one of the first to fifth aspects, wherein the upper heating unit and the lower heating unit included in the heating unit are driven by two independent circuits. It is characterized by being.
[0027]
By using the high frequency induction coil as the heating means as in the sixth and seventh aspects of the invention, a sufficient amount of heat can be given to the mold quickly. In particular, when the upper heating part and the lower heating part are constituted by one continuous high-frequency induction coil as in the invention of claim 6, the apparatus is simplified, and there is an advantage that high-frequency interference does not occur. In addition, when the upper heating unit and the lower heating unit are independently driven by separate circuits as in the invention of claim 7, since the upper and lower outputs can be adjusted independently in a wide range, There is an advantage that it is easier to manage the temperature.
[0028]
A method for producing a glass optical element according to an eighth aspect of the present invention is the method for manufacturing a glass optical element according to any one of the first to seventh aspects, wherein a plurality of glass materials are formed at a time using a pair of upper and lower mother dies on which a plurality of pairs of molds are supported. In the continuous manufacturing method of the glass optical element to be press-molded, the optical axis tilt of a molded product molded by all of the plurality of pairs of molding dies is molded so as to be 5 minutes or less.
[0029]
In the invention of claim 8, since a plurality of glass materials are formed at the same time, productivity can be improved.
[0030]
The glass optical element molding apparatus according to claim 9 has a pair of upper and lower molds, and the glass optical element is molded by pressing a heat-softened glass material between the pair of upper and lower molds. In the optical element molding apparatus, a driving unit that moves at least one of the pair of upper and lower molds in the vertical direction and a separation unit that heats each of the upper and lower molds in a state where the upper and lower molds are separated from each other. A heating means having an upper heating part and a lower heating part, a supply means for supplying a heat-softened glass material between the upper and lower molds from the spacing part, and a movable mold that is moved by the driving means. Temperature measuring means for measuring the temperature, and based on the temperature information measured by the temperature measuring means, the movable mold is connected to an upper heating section or a lower heating section for heating the movable mold. And position adjusting means for position change Te and that the features provided with a.
[0031]
By using this molding apparatus, the above manufacturing method can be carried out.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the concept of the molding apparatus according to the first embodiment of the present invention.
This forming apparatus forms a glass optical element by pressing a heat-softened glass material between an upper mold 1 and a lower mold 2 that are paired up and down.
[0033]
In this case, the upper mold 1 and the lower mold 2 are, for example, those obtained by attaching a plurality of pairs of molding dies (upper mold 11A, lower mold 12A) to upper and lower mother dies 11, 12 as shown in FIG. The upper master die 11 and the lower master die 12 are attached to the upper main shaft 21 and the lower main shaft 22 of the press device, respectively. The number of molds (upper mold 11A, lower mold 12A) attached to the mother molds 11 and 12 may be one pair, but by using a plurality of pairs, a plurality of glass materials can be molded simultaneously. , Can increase productivity. Further, a sleeve 13 is provided on the outer periphery of the upper mold 11A to prevent the axial displacement of the upper and lower surfaces of the lens by fitting and sliding with the lower mold 12A with a narrow clearance. Guide pins 14 protrude from both sides of the upper die 1, and correspondingly, guide holes 15 are provided in the lower die 2.
[0034]
The molding dies (upper and lower molds 11A and 12A) are formed with opposing molding surfaces for forming the optical surface of the glass optical element (molded product W), and the optical axis direction of each molding surface is the vertical direction. Is consistent with Each mold (upper and lower molds 11A and 12A) is processed with a predetermined shape accuracy and surface accuracy. The upper and lower mother dies 11 and 12 are made of a tungsten alloy, and a plurality of upper and lower die 11A and 12A made of SiC with a carbon-based release film and a sleeve 13 are incorporated therein.
[0035]
Here, the upper mold 1 side is fixed, and the lower mold 2 side is movable. The upper mold 1 side may be movable, the lower mold 2 side may be fixed, or both may be movable. In any case, it is sufficient that at least one of the upper and lower molds 1 and 2 is movable for opening and closing the mold and for press molding.
[0036]
In the present embodiment, a driving device (driving means) 31 using a servo motor 30 is provided on the lower side of the lower die 2 so that the movable lower die 2 can be moved up and down via the lower main shaft 22. The drive device can be constituted by a hydraulic cylinder other than the servo motor.
[0037]
In addition, the molding apparatus is provided with a heating device so that each of the upper and lower molds 1 and 2 can be independently heated while the upper and lower molds 1 and 2 are separated from each other. As a heating device, methods such as resistance heating, infrared heater heating, and high frequency induction heating can be adopted. However, since a sufficient amount of heat can be obtained quickly, this molding device employs an induction heating method using a high frequency induction coil. It has been adopted.
[0038]
The heating coil 40 of the present apparatus is composed of one continuous high-frequency induction coil, and the upper and lower molds 1, 2 are disposed between an upper heating part 41 surrounding the upper mold 1 and a lower heating part 42 surrounding the lower mold 2. A spacing portion 43 having a dimension corresponding to the mold opening interval is secured. In other words, a coil part constituting the upper heating part 41 and a coil part constituting the lower heating part 42 are arranged with the spacing part 43 having a predetermined dimension interposed therebetween. Here, the number of coil turns of the upper heating unit 41 and the lower heating unit 42 is determined in consideration of the heat capacities of the upper and lower mother dies 11 and 12. With such a configuration, the upper mold 1 is mainly heated by the upper heating part 41, the lower mold 2 is mainly heated by the lower heating part 42, and the separation part 43 is located between the upper and lower heating parts 41, 42. It functions as a portion where the heating power is relatively weak compared to the upper and lower heating units 41 and 42.
[0039]
FIG. 4 shows the difference in heating power distribution (temperature distribution) between the case (a) where the separation portion 43 is not provided and the case (b) where the separation portion 43 is provided. In the case of (a) not having the separation portion 43, the temperature distribution (heating power distribution) has a peak at a position corresponding to the axial direction intermediate portion of the coil 40 (near the mating surfaces of the upper and lower molds 1 and 2). In the case of (b) having the separation portion 43, the heating force is weak in the separation portion 43, and a temperature distribution (heating force distribution) having peaks at the positions of the upper and lower heating portions 41 and 42 is obtained. Therefore, it is possible to effectively apply heating power to the upper mold 1 and the lower mold 2 that are separated from each other without waste.
[0040]
Further, when the upper heating unit 41 and the lower heating unit 42 are configured by one continuous heating coil 40 as in the present embodiment, the configuration is simplified and the upper heating unit 41 and the lower heating unit 42 are mutually connected. Since no high-frequency interference occurs between them, there is an advantage that heating control can be easily performed.
[0041]
When the upper and lower molds 1 and 2 are heated by the high frequency induction coil (heating coil 40) as in the present embodiment, the upper and lower mother dies 11 and 12 are magnetic materials that are heated by high frequency induction as described above. (Here, tungsten alloy). The plurality of molds (the upper mold 11A and the lower mold 12A) supported by the mother molds 11 and 12 are heated by heat conduction from the mother molds 11 and 12 that are heating elements. The cooling is performed by cutting off the coil 40 and allowing it to cool. Or you may provide the forced cooling means (not shown) which jets gas in the shaping | molding apparatus and cools the mother molds 11 and 12 or the surrounding atmosphere.
[0042]
In this molding apparatus, when the upper and lower molds 1 and 2 are separated from each other, the heating coil 40 also has the separation portion 43 between the upper heating portion 41 and the lower heating portion 42, so that space is utilized. Thus, the glass material can be supplied between the upper and lower molds 1 and 2, and the molded body can be taken out from between the upper and lower molds 1 and 2. For this purpose, a supply mechanism and a take-out mechanism (not shown) are provided so as to be able to work through the space.
[0043]
The upper mold 1 and the lower mold 2 are provided with temperature sensors 51 and 52 such as thermocouples as temperature measuring means. The mounting positions of the temperature sensors 51 and 52 are set near the surfaces of the upper mold 1 and the lower mold 2 facing each other.
[0044]
Further, in this molding apparatus, as a control means for controlling the temperature of the upper and lower molds 1 and 2, the heating coil control circuit 101 that controls the heating force of the heating coil 40 and the lower mold 2 with respect to the lower heating unit 41 A motor control circuit (position adjusting means) 102 that moves and controls the heating force for the lower mold 2 and a temperature adjustment circuit 105 that inputs a signal for controlling the temperature of the upper mold 1 to a target temperature to the heating coil control circuit 101. Then, the temperature adjustment circuit 107 that inputs a signal for controlling the temperature of the lower mold 2 to the target temperature to the motor control circuit 102, and the difference between the temperature of the upper mold 1 and the temperature of the lower mold 2 becomes the target temperature difference. In this way, a calculation means 106 for inputting the target value to the temperature control circuit 107 for the lower mold is provided.
[0045]
In this control means, the detection value of the temperature sensor 51 of the upper mold 1 is input to the temperature adjustment circuit 105, and the temperature adjustment circuit 105 compares the input upper mold temperature detection value with the upper mold temperature target value, and the upper mold A signal for controlling the temperature detection value and the upper mold temperature target value to coincide with each other is input to the heating coil control circuit 101. The heating coil control circuit 101 performs heating control on the upper mold 1 and the lower mold 2 by giving the heating coil 40 a coil heating output corresponding to the input control signal.
[0046]
Further, the calculation means 106 calculates a lower mold temperature target value based on the upper mold temperature detection value from the upper mold temperature adjustment circuit 105 and the temperature difference target value set separately, and the lower mold temperature is calculated. Input to the adjustment circuit 107. The lower mold temperature adjustment circuit 107 compares the detection value of the lower mold 2 temperature sensor 52 with the lower mold temperature target value, and controls the lower mold temperature detection value and the lower mold temperature target value to coincide with each other. Is input to the motor control circuit 102. Then, the motor control circuit 102 gives a motor drive signal according to the input control signal to the servo motor 30 to move the lower mold 2 relative to the lower heating unit 42, and the lower mold 2 and the lower heating unit 42. The heating temperature control for the lower mold 2 is performed by changing the relative position of the lower mold 2.
[0047]
Next, the manufacturing method of the glass optical element by the shaping | molding apparatus comprised as mentioned above is demonstrated. When manufacturing a glass optical element, the following processes (a) to (e) are repeated to perform continuous press molding.
[0048]
(A) Heating step: The upper die 1 and the lower die 2 are heated to a predetermined temperature by the heating coil 40 in a state where they are separated from each other.
(B) Supplying step: The heated and softened glass material is supplied between the heated upper and lower molds 1 and 2 through the separation portion 43 of the heating coil 40 and placed on the lower mold 2.
(C) Pressurizing step: A glass molded body having a predetermined surface shape by pressurizing a glass material in a heat-softened state by raising the lower mold 2 and transferring the molding surfaces of the upper and lower molds 1 and 2. Is molded.
(D) Cooling / mold release step: The upper and lower molds 1 and 2 are cooled to a predetermined temperature, and the lower mold 2 is lowered to separate the upper and lower molds 1 and 2 and release the glass molded body.
(E) Extraction step: A glass molded body (glass optical element) is extracted from between the upper and lower molds 1 and 2.
[0049]
At this time, the output of the heating coil 40 is adjusted by the heating coil control circuit 101 so that the temperature of the fixed upper mold 1 falls within a predetermined temperature range for each heating step (a). . In parallel with this, a feedback signal is always given to the drive mechanism 31 of the lower mold 2 so as to obtain a predetermined temperature difference between the upper and lower molds 1 and 2. For this reason, after the temperature rise is started, the upper mold 1 is controlled so as to reach the set temperature, and at the same time, the position of the lower mold 2 is controlled so that the temperature difference between the upper and lower molds 1 and 2 becomes the set value.
[0050]
That is, since the heating temperature distribution by the lower heating part 42 is a mountain-shaped distribution having a peak at the middle part in the vertical direction as shown in FIG. 3, when the temperature of the lower mold 2 is too low, By the operation of the motor control circuit 102, the servo motor 30 which is a driving means of the lower mold 2 is operated, and the lower mold 2 is moved in a direction in which the lower mold 2 is placed in the center of the lower heating unit 42. In addition, when the temperature of the lower mold 2 is too high, the lower mold 2 is moved upward or downward relative to the lower heating unit 42 to suppress heating of the lower mold 2. When the upper and lower molds 1 and 2 are set to the same temperature, the temperature difference may be set to zero.
[0051]
Next, the point that the eccentric accuracy (tilt suppression) and thickness accuracy of the optical element to be molded can be increased will be described.
In the conventional heating coil, as shown in FIG. 4A, a separation portion (a portion that is relatively cooler than the center of the upper heating portion and the lower heating portion) between the upper heating portion 41 and the lower heating portion 42. Therefore, the vicinity of the opposed surfaces of the upper mold 1 and the lower mold 2 is heated most strongly, causing a temperature difference in the optical axis direction (vertical direction) of the lower mold 2 and causing warping as shown in FIG. The possibility was high. In addition, due to the influence of convection in the surrounding atmosphere, the lower temperature tends to decrease, and heat escapes from the support shaft (lower main shaft 22) of the lower mold 2, so that the tendency to warp can be further increased. The nature was high.
[0052]
When such warpage occurs, even if the position control of the upper and lower molds 1 and 2 at the time of pressurization is performed precisely, the upper and lower molding surface distances and angles are distorted, and the wall thickness accuracy may be impaired. As shown in FIG. 2, an inclination (tilt) θ is generated in the optical axes of the upper and lower molding dies 11A and 12A, and the eccentric accuracy of the molded optical element is impaired. This is because, as shown in FIG. 6, in a multi-piece molding apparatus in which a plurality of molding dies 12 </ b> A are arranged on one master dies 12, This problem is particularly likely to occur between the molds 12A near the periphery of the mother mold 12.
[0053]
In this respect, the heating coil 40 of the above molding apparatus has a separation part 43 having a relatively low temperature with respect to the upper and lower heating parts 41 and 42 corresponding to the position between the upper and lower molds 1 and 2. When adjusting the temperature of the lower mold 2 in the heating steps 1 and 2, it is possible to prevent only the upper surface of the lower mold 2 from becoming high temperature, and the optical axis of the lower mold 2 is selected by selecting the position of the lower mold 2 The temperature distribution in the direction can also be adjusted.
[0054]
That is, the temperature difference between the upper and lower surfaces of the lower mold 2 can be adjusted by adjusting the position of the lower mold 2 using the heating temperature distribution around the lower mold 2 as shown in FIG. For this reason, the temperature difference between the upper and lower surfaces of the lower mold 2 can be set within 5 ° C. effective in canceling the warpage, and as a result, the above-described problem can be avoided.
[0055]
In order to control the temperature difference between the upper and lower surfaces of the lower mold 2 more precisely, the temperature sensors are arranged at two points with different positions in the vertical direction (preferably at positions close to the upper surface and the lower surface, respectively). It is preferable to control the position of the lower mold 2 based on the measured temperature information.
[0056]
Next, the shaping | molding apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated.
FIG. 2 shows the concept of the molding apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference between this molding apparatus and the molding apparatus of FIG. 1 is that an upper heating part (upper heating coil) 41 and a lower heating part (lower heating coil) 42 constituting the heating coil 40B are each constituted by independent high frequency induction coils. These are driven by two separate circuits. Also in this example, a separation part 43 without a coil is secured between the upper heating part 41 and the lower heating part 42. In this way, by configuring the upper heating unit 41 and the lower heating unit 42 with separate high-frequency induction coils, there is an advantage that the outputs of the upper and lower heating units 41 and 42 can be independently adjusted over a wide range.
[0057]
In order to control the upper heating part 41 and the lower heating part 42 independently, the upper heating coil control circuit 111 and the lower heating coil control circuit 112 are separately provided in the control means of this molding apparatus. Further, a temperature adjustment circuit 105 that inputs a signal for controlling the temperature of the upper mold 1 to the target temperature to the heating coil control circuit 111, and a signal for controlling the temperature of the lower mold 2 to be the target temperature are heated downward. In order to control the temperature difference between the temperature adjustment circuit 108 input to the coil control circuit 112 and the lower mold 2 in the vertical direction (optical axis direction), the temperature difference between two points spaced apart in the vertical direction of the lower mold 2 is the target temperature. A temperature adjustment circuit 109 that inputs a signal for controlling to be within the difference range to the motor control circuit 102 and a temperature difference adjustment so that the temperature difference between the two points in the vertical direction of the lower mold 2 is within the target temperature difference range. The temperature adjustment circuit 109 is provided with a comparison means 110 for inputting a temperature difference detection value.
[0058]
That is, in the molding apparatus of FIG. 2, the temperature control of the lower mold 2 by the vertical movement of the lower mold 2 controls the overall temperature of the lower mold 2 and also controls the temperature difference in the vertical direction of the lower mold 2 itself. I am trying to use it.
[0059]
In order to appropriately control the temperature difference, the lower mold 2 is provided with temperature sensors 52a and 52b at two measurement points that are spaced apart from each other so that the temperature can be measured at each point. . A signal of the temperature sensor 52a on the lower mold 2 side at a position facing the temperature sensor 51 of the upper mold 1 is input to the temperature adjustment circuit 108, and the temperature adjustment circuit 108 receives the input lower mold temperature detection value and the lower mold temperature target. A signal for controlling the lower mold temperature detection value and the lower mold temperature target value to coincide with each other is input to the lower heating coil control circuit 112. The signal from the temperature sensor 51 of the upper mold 1 is input to the temperature adjustment circuit 102. The temperature adjustment circuit 102 compares the input upper mold temperature detection value with the upper mold temperature target value, and the upper mold temperature detection value. And a signal for controlling the upper mold temperature target value to coincide with each other are input to the upper heating coil control circuit 111.
[0060]
And the lower heating coil control circuit 112 performs heating control with respect to the lower mold | type 2 by giving the coil heating output according to the input control signal to the lower heating part (lower heating coil) 42 of the heating apparatus 40B. In addition, the upper heating coil control circuit 111 performs heating control on the upper mold 1 by giving a coil heating output corresponding to the input control signal to the upper heating portion (upper heating coil) 41 of the heating device 40B.
[0061]
Further, the comparison means 110 calculates a difference between the upper surface temperature detection value detected by the upper temperature sensor 52a and the lower surface temperature detection value detected by the lower temperature sensor 52b, and inputs the difference to the temperature adjustment device 109, thereby detecting the temperature difference. The adjustment device 109 calculates a control signal for setting the temperature difference of the lower mold 2 as the target value based on the input temperature difference detection value and the separately input temperature difference target value, and the motor control circuit 102. To enter. Then, the motor control circuit 102 gives a motor drive signal corresponding to the input control signal to the servo motor 30 to move the lower mold 2 relative to the lower heating section 42, and the lower mold 2, lower heating section 42, The heating temperature control for the lower mold 2 is performed by changing the relative position of. In this case, the position of the lower mold 2 is adjusted by comparing the upper surface temperature detection value and the lower surface temperature detection value of the lower mold 2 so that the temperature difference generated under other conditions is offset. To manage the temperature.
[0062]
For this reason, highly accurate temperature management can be performed both when the upper and lower molds 1 and 2 are set to the same temperature, or when a desired temperature difference is provided. Furthermore, by managing the temperature difference in the vertical direction of the lower mold 2, it is possible to improve the eccentricity accuracy (tilt prevention) and thickness accuracy of the optical element to be molded.
[0063]
Although the outline of the kind of process which manufactures a glass optical element was described previously, it demonstrates in more detail below.
[0064]
In the heating step (a), the separated upper and lower molds 1 and 2 are heated by the heating coils 40 and 40B so as to have a preset temperature. The temperature setting values of the upper and lower molds 1 and 2 heated in the heating step may be the same for the upper and lower molds 1 and 2 or may be provided with a temperature difference. For example, depending on the shape and diameter of the optical element to be molded, the lower mold 2 can be made higher than the upper mold 1, or the lower mold 2 can be made lower than the upper mold 1. The temperature of the upper and lower molds 1 and 2 is 10 based on the viscosity of the glass material. ⁸ -10 ¹² It can be equivalent to Poise. When a temperature difference is given to the upper and lower molds 1 and 2, a range of 2 to 15 ° C is preferable. In this heating step, temperature control is performed by position control of the lower mold 2 which is a feature of the present invention.
[0065]
Since the upper and lower molds 1 and 2 in which the step (e) of the cycle performed in advance is performed are cooled to a temperature near Tg, the upper and lower molds 1 and 2 are set to a set temperature suitable for molding in the next cycle. Heat. Since the heat capacities of the upper and lower molds 1 and 2 are often different, the number of coil turns and the output range of the upper heating unit 41 and the lower heating unit 42 are determined in consideration of this point.
[0066]
In this way, the temperature control of the upper and lower molds 1 and 2 is accurately performed in real time without being affected by the ambient temperature environment, changes in the ambient temperature, and temperature fluctuations from when the apparatus is started up until it is stabilized.
[0067]
In the glass material supply step (b), the glass material preliminarily molded into a predetermined shape having an appropriate weight may be heated to supply a material softened to a viscosity suitable for molding. After the glass material is supplied between the upper and lower molds 1 and 2, it may be further heated there. In the case of supplying a glass material in a softened state heated to a temperature higher than the set temperature of the molds 1 and 2 in advance, it is necessary that the mold temperature is particularly precisely controlled. The effect is obtained more remarkably. The temperature of the glass material at this time is 10 in terms of viscosity. ⁹ The temperature is less than the equivalent of Poise, preferably 10 ^5.5 -10 ^7.5 It can be equivalent to Poise.
[0068]
The position of the lower mold 2 in the heating process is determined by the temperature information at each press. Therefore, when there is a change in ambient temperature or until the temperature of the apparatus is stabilized after the press is started up, the lower die position in the heating process may be different for each press. However, it is preferable that the lower mold position when the glass material is arranged on the lower mold 2 (and the lower mold position when taking out the molded glass molded body described later) is constant. This is because when the position with respect to the glass supply (and extraction) mechanism is constant and the distance is sufficiently small, the supply and extraction are performed stably.
[0069]
For example, when a softened glass material is transported and placed on the lower mold 2, if the glass material comes into contact with the transport member and a defect occurs on the surface, the surface shape of the optical element to be molded is affected. The jig | tool which conveys the glass material which carried out the state floated to gas, and drops a glass material on the lower mold | type 2 can be used.
[0070]
In the pressurizing step (c), when the upper and lower molds 1 and 2 and the glass material are in a predetermined temperature range, the servo motor 30 as a driving means of the lower mold 2 is operated to raise the lower mold 2 by a predetermined stroke. And pressurizing the glass material. When the glass material is supplied in a heated and softened state, pressurization is performed immediately after the supply. The stroke of the lower mold 2 for pressurization is a value set in advance from the thickness of the optical element to be molded, and is an amount determined in consideration of the heat shrinkage of the glass in the subsequent cooling step. The pressurization schedule can be arbitrarily set according to the shape and size of the optical element to be molded. After initial pressurization, the load is released or reduced, and then secondary pressurization is performed. One pressurization may be used.
[0071]
In the cooling / releasing step of (d), the molded optical element and the mold are kept in close contact with each other while maintaining the above-mentioned pressure state or the pressure is reduced, and the viscosity of the glass is 10 ¹² After cooling to a temperature equivalent to Poise, release. The mold release temperature is 10 ^12.5 -10 ^13.5 It is preferable to carry out at a Poise equivalent.
[0072]
In the extraction step (e), automatic extraction is performed by, for example, an extraction arm provided with a suction member. As described above, it is preferable that the relative position between the lower mold and the take-out arm at this time is constant.
[0073]
In the above embodiment, the case where the temperature of the lower mold 2 is controlled by moving the position of the lower mold 2 relative to the lower heating unit 42 based on the temperature information of the lower mold 2 has been described. When 1 is movable, the upper mold 1 may be moved to control the temperature of the upper mold.
[0074]
Next, examples in which a glass optical element is actually formed will be described.
<Example>
A bi-convex lens having a diameter of 6 mm was molded using a glass preform made of borosilicate barium-based glass (Tg 510 ° C.) preliminarily molded into a spherical preform. Four sets of upper and lower molds 11A and 12A were respectively installed on the upper and lower molds 11 and 12 (thickness is 26 mm and length is 120 mm each). In order to align the upper and lower molds 11A and 12A, a guide pin 14 and a guide hole 15 were provided on the opposing surfaces, and the clearance was about 20 microns. The upper and lower mother dies 11 and 12 in which four sets of upper and lower dies 11A and 12A and a sleeve 13 are set, the center position of each of the upper heating part 41 and the lower heating part 42 of the heating coil 40 (the height of about 30 mm) is the center. It was set on the support so as to be in position.
[0075]
The heating coil 40 has one power source, and has an upper heating unit 41 and a lower heating unit 42 separated from each other. The upper and lower molds 1 and 2 are preheated to 610 ° C. and a temperature difference of 10 ° C. (upper temperature is higher) in a state of being separated from each other, and preheated to 630 ° C. in a floating plate not shown in the figure. The preform was dropped and supplied onto the lower mold 2 spaced from the upper mold 1. Immediately after that, at the same time as turning off the heating source, the lower mold 2 is raised by the servo motor 30 and overlapped with the upper mold 1 to obtain 100 kg / cm. ² Press molding was performed at a pressure of
[0076]
60 kg / cm when the press is almost complete ² The cooling gas for forced cooling was allowed to flow around the upper and lower molds 1 and 2. When the upper and lower molds 1 and 2 were cooled to 490 ° C. or lower, the pressure was released, and the position of the lower mold 2 was lowered to the vicinity of the position of the lower heating unit 42. Thereafter, the pressed optical element was taken out with the suction pad for taking out, and the next cycle was started. This press was repeated 300 times with a molding cycle time of 120 seconds. Smooth pressing was performed 300 times, and the surface accuracy and lens thickness were within tolerances. The tilt of the molded optical element was 5 minutes or less.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using the temperature distribution around the mold by the heating means, the movable mold is moved with respect to the heating unit to change the relative position with the heating unit. The temperature of the movable mold or the temperature difference in the vertical direction of the movable mold can be controlled within a predetermined range. In this case, since the temperature is controlled by moving the movable mold, it is not necessary to newly provide a special drive device, and the temperature of the mold can be accurately managed with a simple configuration.
[0078]
Further, in the heating process, the upper and lower molds are heated in the separated state by the heating means having the separation portion, and the temperature is controlled by moving the movable mold based on the temperature measurement information for each heating process. Therefore, the temperatures of the upper and lower molds can be accurately managed. Therefore, even when the equipment temperature is unstable after the start-up of the molding equipment, the temperature control of the upper and lower molds can be accurately performed in real time for each pressing process, and the surface accuracy and shape precision for each press can be improved. Variations can be suppressed and productivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a lower mold position and a temperature distribution by a heating unit.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the temperature distribution by the heating means when there is no separation part between the upper and lower heating parts (a) and when there is a separation part (b). FIGS.
5A is a side sectional view showing the internal structure of the upper and lower molds, and FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a problem of warpage of the lower mold.
FIG. 7 is an explanatory view of a problem of tilting of upper and lower molds.
[Explanation of symbols]
1 Upper mold
2 Lower mold
11 Upper matrix
11A Upper die (molding die)
12 Lower matrix
12A Lower mold (mold)
40, 40B heating coil
41 Upper heating section
42 Lower heating section
43 Spacing part
31 Drive mechanism
102 Motor control circuit (position control means)

Claims

A continuous glass optical element including a step of repeatedly performing press molding of a glass material using a pair of upper and lower molding dies having opposed molding surfaces for forming an optical surface and at least one of which is movable In the manufacturing method,
A heating step of heating each of the upper and lower molding dies to a predetermined temperature by heating means having an upper heating part and a lower heating part with the separation part interposed therebetween, with the upper and lower molding dies spaced apart from each other;
Between the upper and lower molds, and having a pressurizing step of press-molding a softened glass material,
In addition, for each heating step, the temperature of the movable mold is measured, and the movable mold is moved with respect to the upper heating unit or the lower heating unit that heats the movable mold based on the measured temperature information. By controlling, the temperature difference of the two points | pieces spaced apart to the up-down direction of the movable shaping | molding die is controlled within the predetermined range, The manufacturing method of the glass optical element characterized by the above-mentioned.

The temperature of two points at different positions in the vertical direction of the movable mold is measured, and based on the measured temperature information, the movable mold is heated to the upper heating section or the lower heating section for heating the movable mold. The method of manufacturing a glass optical element according to claim 1 , wherein the temperature difference between the upper surface and the lower surface of the movable mold is controlled by moving the glass mold.

The glass optical element according to claim 1 or 2 , wherein the movable mold is a lower mold, and the temperature difference between the upper surface and the lower surface of the lower mold is controlled within 5 ° C in the heating step. Method.

A supply step of supplying the glass material between the upper and lower molds;
In the supplying step, the preheated glass material is supplied from the separating portion of the heating means between the upper and lower molds heated to a predetermined temperature by the heating step in a separated state. The manufacturing method of the glass optical element in any one of Claims 1-3 .

It said heating means, method of manufacturing a glass optical element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that one continuous high-frequency induction coil that includes both the upper heating section and a lower heating unit.

The upper heating unit and the lower heating unit included in the heating means, the optical glass element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is intended to be driven by another two circuits each independent Production method.

In a continuous manufacturing method of a glass optical element in which a plurality of glass materials are press-molded at once using a pair of upper and lower mother molds on which a plurality of pairs of molds are supported, the glass molds are molded by all the molds of the plurality of pairs The glass optical element manufacturing method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the optical axis tilt of the molded product is 5 minutes or less.

In a glass optical element molding apparatus that has a pair of upper and lower molds and molds a glass optical element by pressing a heat-softened glass material between the pair of upper and lower molds.
Driving means for moving at least one of the pair of upper and lower molds in the vertical direction;
A heating means for heating each of the upper and lower molds in a state where the upper and lower molds are separated from each other, and having an upper heating part and a lower heating part across the separation part;
Supply means for supplying a heat-softened glass material between the upper and lower molds from the spacing portion;
Temperature measuring means for measuring the temperature of a movable mold moved by the driving means;
Based on the temperature information measured by the temperature measuring means, the movable mold is moved relative to the upper heating part or the lower heating part that heats the movable mold, so that the upper and lower sides of the movable mold are Position adjusting means for controlling a temperature difference between two points separated in a direction within a predetermined range ;
And a glass optical element molding apparatus.