JPH02133328A - 光学素子成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス素材を加熱軟化した後、上下一対の成
形用型間に搬送して押圧成形する光学素子の成形装置に
関する。

〔従来の技術〕

上記この種の成形装置としては、特公昭５６３７８号公
報に開示された技術が知られている。

この技術は、成形用型を転移点以上、軟化点以下の一定
の温度に保持しながら、成形用型よりも高温の流動性を
有するガラス素材を２０秒以上押圧成形するものである
。

したがって、この技術の場合にはガラス素材の肉厚が薄
いとかレンズ素材の外径が小さい場合は精度のよいプレ
スレンズを成形できるが、ガラス素材の肉厚が厚く外径
が大きくなると、成形に要する時間も比例的に長く設定
することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、従来の成形装置にて肉厚が厚く、外径が
大きいガラス素材からレンズを押圧成形する場合には、
成形用型が軟化点に近い温度に設定されているとガラス
内部の温度が成形用型の温度付近に冷却され、そのため
にその後に、全体が転移点付近の温度になるまでに掻め
て長い時間を要し、成形時間が極めて長くなり、成形サ
イクルタイムの短縮化を図ることができなかった。

また、成形用型の温度とガラス素材の温度との温度差が
小さいと、成形されたレンズにヒケの発生はないが、成
形用型表面とレンズ表面時間はオプティカルコンタクト
により強固に密着するので、離型性が悪くなるという問
題点があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、大口径、厚肉のレンズを成形する場合であって
も成形サイクルタイムを短くでき、かつ、成形用型とガ
ラス素材との離型性を良好にしうる光学素子の成形装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明に係る成形装置は
、ガラス素材を加熱軟化した後上下一対の成形用型間に
搬送して押圧成形するように構成してなる光学素子成形
装置において、前記一対の各成形用型に、各成形用型の
本体部を加熱するための本体部加熱装置と各先端部を加
熱するための先端部加熱装置とを配備し、さらに、前記
一対の成形用型間に押圧挾持されるガラス素材又はガラ
ス部材搬送用の搬送部材を冷却するための吐出管を配設
して構成しである。

〔作　用］ 上記構成においては、上下各成形型の主加熱ヒータとは
別体に各成形型先端部加熱用の副加熱ヒータをそれぞれ
配備してあり、しかも、押圧成形中の冷却用吐出管を配
設しであるので、その後の型温復帰時間の短縮化を図る
ことができ、その結果、成形サイクルタイムの短縮化が
図れるとともに冷却用気体の吹付けにより離型性が極め
て良好となる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明
する。

（第１実施例） 第１図は、本発明に係る光学素子成形装置の断面図、第
２図ａは、成形状態を示す要部の拡大図である。

図に示すように、機枠１の上部には断熱材２を介して成
形用上型３が取付けられている。上型３は、段付に形成
され、大径からなる型本体部４と小径からなる型先端部
５とより構成しである。型先端部５の端部には、所望の
レンズ形状に合わせて成形面が形成されている。前記型
本体部４の周囲には、上型用主加熱し−タ６が取付けら
れ、型本体部４を転移点以上軟化点以下の所定温度Ｔに
なるように、型本体部４内部の熱電対４ａにて制御され
る。また、型先端部５の成形面近傍周囲には、熱電対内
蔵タイプの副加熱ヒータ７が取り付けられている。この
型先端部５には、成形面温度モニター用の熱電対（セン
サ）５ａが取り付けられている。

上記固定された上型３と同軸上に対向して上下動自在に
下型８が配置されている。下型８も上記上型同様に、段
付に形成され、型本体部９．型先端部１０を有し、周囲
に下型用主加熱ヒータ１１副加熱ヒータ１２．熱電対９
ａ、熱電対（センサー）１０ａが取り付けられでいる。

なお下型８の上下動用駆動装置は図示省略しである。ま
た、上型３と下型８とで成形されるガラス素材の高さ位
置には、図示しない冷却用気体供給装置から供給される
冷却用不活性ガスの吐出管１３が複数本等配して対向配
置されている。

機枠１の側壁には、加熱炉１４が取付けられ、ガラス素
材１５の線膨張係数よりも小さい係数の部材にて加工さ
れたリング状の搬送部材１６上にｆｆｉ、！置したガラ
ス素材１５をこの搬送部材１６を介して上下型３．８間
に搬入、搬出しうるように設定しである。Ｉ＃送部材１
６は、ガラス素材１５を加熱軟化した時にしまり嵌めの
状態となり、成形時に一体的に持ち上げられるように設
定しである。

１７で示すのは搬送アームである。

次に、上記成形装置によりガラス素材１５を成形する場
合について説明する。

まず、各部の温度は次のように設定される。

上型３は上型用主加熱ヒータ６にて上型主加熱ヒータ制
御′ｎ用熱電対４ａにての温度設定制御でガラス転移点
温度より数度上の温度にて保たれている。上型用副加熱
ヒータ７は、内蔵熱電対にて、上型温度モニター５ａの
温度と同じ温度に設定制御されている。下型８も同様に
、下型用主加熱ヒータ１１にて下型主加熱ヒータ制御用
熱電対９ａにての温度設定制御でガラス転移点温度付近
にて保たれている。下型用副加熱ヒータ１２は、内蔵熱
電対にて下型温度モニター１０ａの温度と同じ温度に設
定制御されている。また、加熱炉１４は搬入されたガラ
ス素材１５を軟化点付近に加熱軟化するように、軟化点
よりも高い温度に設定されている。

次に、研削・研摩加工にて鏡面加工されたガラス素材１
５を搬送部材１６に載置し、搬送アーム１７にセットす
る。搬送アーム１７を介してガラス素材１５は加熱炉１
４内に搬送され軟化点付近まで加熱される。加熱が終了
すると、搬送アーム１７にてガラス素材１５は上型３．
下型８の間に搬送される。その後、図示しない駆動装置
により下型８が上昇し、ガラス素材１５を持ち上げて、
上型３との間に挟持して押圧成形する。押圧成形直前に
上型用副加熱ヒータ７、下型用副加熱ヒータ１２はＯＦ
Ｆにする。又、押圧成形中は、ガラス素材１５の熱によ
り上型３の型先端部５．下型８の型先端部１０は温度上
昇する。これは、上型温度モニター５ａ、下型温度モニ
ター９ａにて測定される。押圧成形終了前に、冷却用不
活性ガス吐出管１３よりガラス素材１５に不活性ガスが
吹付けられ、ガラス転移点温度以下に冷却される。

上記冷却により、ガラス素材１５と同様に、上型３の型
先端部５および下型８の型先端部１０も温度低下を生じ
る。この温度低下は、上型温度モニター５ａ、下型温度
モニター１０ａで確認されるが、型本体部４．型本体部
９では熱容量の関係で、上型主加熱ヒータ制御用熱電対
４ａ、下型主加熱ヒータ制御用熱電対９ａでは確認され
ず、上型用主加熱ヒータ６、下型用主加熱ヒータ１１の
制御動作に変動は生じない構成になっている（転移点付
近に加熱を続けている）。転移点以下の冷却によって型
先端部５．ＩＯはガラスと離型する。冷却後、下型８が
下降して押圧成形が終了する。そして、ガラスは搬送部
材１６とともに搬出される。

下型８の下降とともに上型用副加熱ヒータ７、下型用副
加熱ヒータ１２がＯＮになり、上型３の型先端部５．下
型８の型先端部１０の冷却により温度低下した部分を加
熱するものである０本実施例においては、Ｂａ５ＦＯ８
（７ｇ５５０℃）の両凸レンズの成形を行った。第３図
に上型温度モニター５ａ、下型温度モニター１０ａの成
形サイクル中の温度変化を示す。上型温度、下型温度に
は実際は多少の違いはあるが、同じ傾向を示していた６
回中の離型後の温度で実線は、本実施例にて行った副加
熱ヒータによる加熱を行ったもの、破線は、主加熱ヒー
タのみによる温度の変動を示すものである。今回は、温
度低下は約２５°Ｃであり、温度復帰時間が副加熱ヒー
タを用いない場合５分必要であったが副加熱ヒータを用
いた場合１分に短縮することができた０本装置に用いた
副加熱ヒータは、基本的に型温は主加熱ヒータのみで充
分保持できる為、冷却後の昇温時間短縮の為の補助加熱
であり、大容量である必要はなく、表面温度が高温にな
るセラミックヒータ等の環状のものでよい１本実施例に
より、冷却後の成形用型温の復帰時間の短縮が図れ、成
形サイクルタイムの短縮ができた。又、上型３．下型８
のそれぞれに別々に副加熱ヒータが設置されており、し
かもそれぞれ個々の制御の為、又、主加熱ヒータは、熱
容量が大きく冷却による制御への影ツがない為、オーバ
ーシュート等生じにくいなど、型温精度の向上も図るこ
とができた。

なお、第２図ａでは、ガラス素材１５とともに搬送部材
１６を持ち上げて、上下型３．８にて挟持した状態でガ
ラス素材１５に冷却用気体を吐出したが、第２図すに示
すように、搬送部材１６とガラス素材１５を一体にする
ことなく、ガラス素材１５のみを持ち上げ、ガラス素材
１５の外周を冷却するように冷却用気体を吐出してもよ
い。また、第２図Ｃに示すように、上型３．下型８とも
上下動できる装置にあっては、ガラス素材１５の全周を
搬送部材１６内で成形する状態で、搬送部材１６に向け
て冷却用気体を吐出してもよい。さらに図示しないが、
リング状の搬送部材１６を用いることなく、ガラス素材
１５のみを成形型間に搬送して成形する場合にも通用で
きるものである。

ここで、本実施例の冷却作用の効果について説明する。

押圧成形機（ガラス転移点以上）では、成形用型３，８
とガラス素材１５の形状が完全に等しく、オプティカル
コンタクトあるいは化学的作用により成形用型３．８と
ガラス素材１５は強固に密着している。それは、ガラス
素材１５がガラス転移点以上の温度ではガラス素材１５
が流動しえる状態にあり、たとえ線膨張率の異なった素
材同志でもガラス素材が変形し、成形用型形状に追従し
ていくことによる。しかし、ガラス転移点以下の温度で
は、ガラス素材１５が流動し難い状態であり、冷却によ
り線膨張率の異なった成形用型形状に対して追従不可能
となり、オプティカルコンタクトの状態は発生せず、ま
たガラスの活性も減少し強固な密着は解消される。そこ
で本実施例では、押圧成形中のガラス素材１５に、冷却
用不活性ガスを吹きつけ、ガラス転移点以下温度まで冷
却しているのである。

（第２実施例） 第４図ａ、ｂ、ｃに本発明の第２実施例を示す。

本実施例で用いた装置は、副加熱ヒータ７゜（１２）が
上下にスライドする構造であることが第１実施例と異な
る点で、その他の構成３作用等は第１実施例と同一であ
るので、その説明を省略する。

第４図に示すように副加熱し−タ７．　　（１２）に接
続されたヒータ上下スライドアーム２０にて副加熱ヒー
タ７、　　（１２）が成形用型先端部を自由に上下でき
るようになっており、第１実施例で述べた作用に関して
、押圧成形中の冷却の際副加熱し−タ７．　　（１２）
が下降し、第４図ａの状態になり、成形面近傍を露出し
て加熱部位を変える。

押圧成形終了後の成形用型温昇温の際は、第４図すの状
態になり成形面近傍を加熱する。第１実施例にて行ワた
副加熱ヒータの０Ｎ−ＯＦＦ動作に対応して上下するも
ので０Ｎ−ＯＦＦはしないものである。なお、副加熱ヒ
ータ７、（１２）は冷却の度合にもより、本実施例では
常に設定の型温度に保持されているものであるが、必要
に応じて０Ｎ−ＯＦＦ動作を行ってもよい０本実施例に
より、冷却後の型温復帰時間の短縮が行え、成形サイク
ルタイムの短縮が図れた。又、型温の精度も向上できる
とともに冷却時先端部がより露出しているため冷却効果
が図られ、搬送アーム等との干渉についても副加熱し−
タ７．　　（１２）が上下動することから防止できる。

又、加熱の際に副加熱ヒータ７、（１２）が型先端部を
越えて上下できるため第４図Ｃに示すような位置にて加
熱すれば真に型先端部からの加熱を行うことができる。

（第３実施例） 第５図ａ、ｂ、ｃに本発明の第３実施例を示す。

本実施例の装置は、副加熱ヒータ７、（１２）を左右に
分解可能に構成した点に特徴があり、その他の構成１作
用等は第１実施例と同一であるのでその説明を省略する
。

図に示すように、副加熱ヒータ７、　　（１２）は、一
対の半円筒状のヒータ片３０．３０にて構成してあり、
各ヒータ片３０に固設したヒータ移動アーム３１を介し
て成形用型８．　　（３）に対して接離しうるように構
成されている。即ち、分割分離しない状態（第５図ａ）
では、成形用型８゜（３）と副加熱ヒータ７、　　（１
２）は密着しており、分割分離した状態（第５図ｂ）で
は、副加熱ヒータ７、　　（１２）は成形用型８．　　
（３）とは接触しないように構成しである。そして、押
圧成形中の冷却の際には副加熱ヒータ７、（１２）が成
形用型８．（３）と副加熱ヒータ７、　　（１２）とが
密着しない第５図すの状態になり、押圧成形終了後の成
形用型温昇温の際は副加熱ヒータ７゜（１２）が成形用
型８．　　（３）と接触する第５図ａの状態になるよう
に制御構成しである。

側力Ｕ熱ヒータ７、　　（１２）の移動操作は、第１実
施例にて行った副加熱し−タの０Ｎ−ＯＦＦ動作に対応
して分離１分割するように設定しである。

なお、副加熱ヒータ７．（１２）は、冷却の度合にもよ
り、本実施例では常に設定の型温度に保持されているも
のであるが、必要に応して０Ｎ−ＯＦＦ動作を行うもの
である０本実施例により、冷却後の型温復帰時間が短縮
され、成形すイクルタイムの短縮が図れた。また型温精
度も向上でき、成形中は副加熱ヒータ７、（１２）が型
８、　　（３）と分離しているため、搬送アーム等との
干渉が防止され冷却効率も向上する。型温復帰に関して
は、成形用型８．　　（３）との密着に関し密着力とヒ
ータ移動アーム３１により付加できる為、効率がよいも
のとなる。

なお、本実施例においても、第２実施例と同様に副加熱
ヒータ７、（１２）を上下動させる構成としてもよいこ
とは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る装置においては、上下各成形
型の主加熱ヒータとは別体に各成形型先端部加熱用の副
加熱ヒータをそれぞれ配備してあり、しかも、押圧成形
中の冷却用吐出管を配設しであるので、その後の型温復
帰時間の短縮化を図ることができ、その結果、成形サイ
クルタイムの短縮化が図れるとともに冷却用気体の吹付
けにより離型性が極めて良好となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る装置の第１の実施例を示す断面
図、 第２図ａは、第１図の要部の拡大断面図、第２図す、　
　ｃは、第２図ａの変形例を示す断面図、 第３図は、副加熱ヒータを装備した場合と装備しない場
合の成形サイクル中の温度変化を示すグラフ図、 第４図ａ、ｂ、ｃは、本発明に係る装置の第２実施例の
要部の斜視図、 第５図ａ、ｂ、ｃは、本発明に係る装置の第３実施例の
要部の斜視図である。 ３・・・上型 ４・・・上型本体部 ５・・・上型先端部 ６・・・上型用主加熱ヒータ ７・・・上型用副加熱ヒータ ８・・・下型 ９・・・下型本体部 １０・・・下型先端部 １１・・・下型用主加熱ヒータ １２・・・下型用副加熱し−タ １３・・・吐出管 １Ｇ・・・搬送部材 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガラス素材を加熱軟化した後上下一対の成形用型間に搬
   送して押圧成形するように構成してなる光学素子成形装
   置において、 前記一対の各成形用型に、各成形用型の本体部を加熱す
   るための本体部加熱装置と各先端部を加熱するための先
   端部加熱装置とを配備し、さらに、前記一対の成形用型
   間に押圧挟持されるガラス素材又はガラス部材搬送用の
   搬送部材を冷却するための吐出管を配設して構成したこ
   とを特徴とする光学素子成形装置。