JPH02275722A - 光学素子の成形方法及び成形装置 - 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、光学素子の押圧成形装置に関する。

（従来の技術］ 光学素子の押圧成形方法は、例えば特開昭６１１３２５
２５号公報に見られるように、一対の成形型内にガラス
素材を挿入配置して加圧するのみでレンズなどの光学素
子を成形する方法が開発実施されている。

上記のような成形方法において用いられる装置を第４図
にて説明する。

第４図は従来の成形方法の要部を示し、その側面よりの
断面平面図である。

図に示すように、対をなして同軸的にかつ摺動自在に対
向配置された円柱形状の上型１および下型２とからなる
成形型が構成されている。

上型１および下型２の各対向面には、所望のレンズ形状
に対応した形状でかつ高い面精度に形成された成形面１
ａ、２ａがそれぞれ形成されている。また、上型１と下
型２とは、図示されていないが駆動装置に連結されて、
相互に接近離反自在に構成されている。また、上型１お
よび下型２の各外周面には円筒状の離型部材３および４
がそれぞれ摺動自在に嵌合着されている。また離型部材
３および４には、上型１．下型２と同様に相互に上型１
．下型２の外周をそれぞれ摺動自在に構成し接近離反自
在に構成されている。

上記構成の製造装置においての成形方法は、まづ予めガ
ラス素材５を所望の温度に加熱軟化せしめてこれを上型
１下型２間に搬送載置して、図に示す様に、ガラス素材
５より低温の上型１．下型２により押圧成形される。上
記押圧成形中においての上記離型部材３および４は、押
圧成形中のガラス素材（光学素子）５には接触しないよ
う構成されている。

次に、押圧成形が完了すると、上型１に嵌着した離型部
材３は、上型１の外周面を下降して光学素子５の外周縁
辺部５ａを下方に押圧する。押圧された光学素子５は、
上型１の上昇にて光学素子５のレンズ部５ｂから離型さ
れると共に、下型２に嵌着された離型部材４は、上昇し
て光学素子５の外周縁辺部５ａを上方に押圧する。押圧
された光学素子５は下型２の下降にて光学素子５のレン
ズ部５ｂから離型される。即ちオプティカル・コンタク
ト状態の押圧成形後の光学素子５が離型されて、外部に
搬出される。

上記従来の構成の成形装置においては、押圧成形中の光
学素子５の内部の温度分布はほぼ均一となるが、成形面
１ａと成形面２ａの形状が著シ、（異なる場合において
は、例えば、ガラス素材５の変形量が成形面ｌａ側では
ほとんどないが、成形面２ａ側では、ガラス素材５の変
形が終了するまでガラス素材５を高温に保たなくてはな
らない。

そのため、成形面ｌａ側のガラス素材５は変形が終了し
ているにも関わらず高温であるがために硬化できないの
でいわゆるヒケやダレが発生する原因となり、問題とな
っていた。

本発明は、上記問題点に鑑みて創作されたものであって
、押圧成形中のガラス素材５の内部の温度分布を積極的
に不均一にし上記のごとき成形においてのヒケやダレの
発生を防止する成形装置を提供することを目的とするも
のである。

〔手　段〕

本発明は、同軸上に対向配置された一対の上型と下型か
ら成る成形型により押圧成形する光学素子の成形装置に
おいて、上型、下型、胴型、搬送部材、離型部材のうち
少なくとも一つを超硬合金、またはセラミックのうちの
一つにて形成し、他を上記と異なる熱容量および熱伝達
率の上記超合金またはセラミックのうちの一つにて形成
する光学素子の成形装置である。

（作　用） 本発明は、上型、下型、胴型、搬送部材、離型部材のう
ち少なく共−つを超合金またはセラミックのうち一つに
て形成し、他を上記と異なる熱容量および熱伝達率の上
記超合金またはセラミックのうちの一つにて形成する成
形装置を用いることにより、押圧成形中のガラス素材の
内部に積極的に温度分布を発生させることができる。

これにより、成形面の著しく異なる形状の上型・下型で
の成形において、上型成形面側の変形量と下型成形面側
の変形量が大きく異なる場合においても変形量の小さい
側の面を先に硬化させヒケやダレを発生させることなく
品質の良いものを成形できるようにした。

〔実施例］ 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

各実施例中において、同一部材および同一構成について
は、同一符号を用い、最初の実施例のみにその説明を行
いあとの実施例においては省略する。

（第１実施例） 第１図は、本発明を実施した成形装置の側面よりの断「
図である。

図に示すように密封的に構成された箱形状の成形室■１
内には、両側近傍に衝立状の構成された加熱コイル１２
および１２を配設して成形室１１内を所望の温度にすべ
く構成されている。また成形室１１のト壁面中央位置に
は、シリンダ１３を垂直的に装着し、その中芯に孔を穿
設し一ζ、成形室１１の上方向より所定のストロークに
伸延構成した上下動自在の円柱状のプレス軸１３ａを構
成している。

上記加熱コイル１２および１２’間には、互の接合面１
４ａ、１５ａを高い面積度に形成された成形型１４およ
び１５が配設されている。

即ち成形室】１の下壁面中央の上記プレス軸１３ａの直
下位置に装着した半円形の四部（成形面）１５ａを上方
向に配した円柱状でＳｉＣよりなる下型１５が固設し、
その下型１５の四部１５ａの上方位置には、上記プレス
軸１３ａの先端とその後端面とを接続構成した円柱形状
で先端に半円形状の四部（成形面）１４ａを上記下型の
凹部（成形面）１５ａと対応構成したＷＣよりなる上型
１４を上下動自在な構成にて配設している。また上記上
型１４と下型１５間には、成形するガラス素材（ＬａＳ
ＦＯｌ）１６が挿入配置されて、プレス成形されるよう
構成されている。

上記密封構成された成形室１１の側壁面には、図示され
ていないが、外部に設けた窒素瓦斯を成形室内に送気す
る送気機構と接続した窒素瓦斯の導入パイプの噴出口１
７と、成形室ｌｌ内の気体を外部に排出するため、図示
されていないが成形室１１の外部に設けた真空ポンプと
接続構成したバイブ排出口１８をそれぞれに設けている
。

次に上記構成による本発明による成形装置における成形
方法を説明する。

成形室を開き、予め上型１４を上昇作動させて所定位置
に停止後、上型１４と下型１５との間に形成された空間
の下型１５の成形面１５ａ上方位置に所定寸法に成形さ
れたガラス素材１６を挿入ｉｌ！置し、成形室１１を密
閉する。

密閉した成形室ｌｌ内の気体を排出するため、真空ポン
プを作動し、排出口１８を開き外部に脱気する。この脱
気は、成形室１１内が０．０５　ＴＯＬＬになるまで脱
気し、排出口１８を閉じて真空ポンプを停止する。

続いて、窒素瓦斯の噴出口１７を開き窒素瓦斯を成形室
ｌｌ内に導入する。

この窒素瓦斯の導入は、成形室１１内の雰囲気の圧力が
大気圧程度になるまで行い、大気圧程度になったとき上
記噴出口１７を閉じる。続いて加熱コイル１２および１
２゛に通電し、ガラス素材１６が６５０°Ｃになるまで
行い、６５０°Ｃになったときシリンダ１３を作動させ
て、プレス軸１３ａを下降せしめて上型１４を１８ｋｇ
／ｃｄで下型１５に押圧し、５分間程度保持する。

この状態において、ガラス素材１６は、上型１４の成形
面１４ａで大きく変形し、下型Ｉ５の成形面１５ａでは
ほとんど変形しない、即ち上型１４、熱容量、熱伝達率
が大きい一〇であり、下型１５は熱容量、熱伝達率が小
さいＳｉＣであるから、上型１４の成形面１４ａ側のガ
ラス素材１６は、押圧生変形するのに充分な高温が保た
れ、下型１５の成形面１４．１５ａ側のガラス素材１６
は、はとんど変形することなく冷却硬化する。

しかる後シリンダ１３を作動させてプレス軸１３ａを上
昇させ上型１４と下型１５間の押圧を解除すると共に加
熱コイル１２および１２’への通電を切る。所定時間後
ガラス素材（成形レンズ）１６は下型１５の成形面１５
ａより取り出されて、工程を終了する。

上記工程において、ガラス素材１６は、上型１４は熱容
量、熱伝達率が大きい一〇で構成し、下型１５は熱容量
、熱伝達率の小さいＳｉＣで構成したのでガラス素材１
６は大きく変形する変形側と、変形の小さい側とが所定
どおり行なわれるのでレンズにダレ、ヒケなどの発生も
なく品質の良い光学素子が生産される。

（第２実施例） 第２図は、本発明の第２実施例を示す側面よりの断面図
、第３図は、第２図に示す成形室の作用を示す断面図で
ある。

円筒形状の成形室１９の内径の上方側には、図示されて
いないが基端にシリンダーを接続装着し筒内を上下動自
在に構成された円形の上型２１ａが装着されている。

また上型２１ａと対応した下方側には、上型２１ａと同
様に基端にシリンダーを接続装着し、筒内を上下動自在
に構成された下型２１ｂが装着されている。

上記上型２１ａは、グラジ−カーボンで構成され、下型
２１ｂは、Ｍｏ系合金で構成されている。

上記上型２１ａと下型２１ｂ間に設けられた成形室１９
内の側壁には、外部に設けた窒素ガスボンベと接続構成
した窒素ガスの先端の導入口（噴出口）２２を設けてい
る。

上記成形室１９の一方（左側）の側壁には、開口部を形
成して加熱室２３を連設構成している。

即ち、成形室１９の左方側壁には開口部を設けて、その
開口部に加熱ヒータ２４を上・下壁面に構成した加熱室
２３の開口部とを一体的に接続連設している。

また上記成形室Ｉ９の他方（右側の側壁には上記加熱室
２３と同様に開口部を形成して徐冷室２６を連設構成し
ている。即ち成形室１９の右方側壁には開口部を設けて
、その開口部に徐冷ヒータ２７を上下壁面に構成した徐
冷室２６の開口部とを一体的に接続連設している。

上記加熱室２３の側壁には、外部に設けられた窒素ガス
ボンペイに一端を接続されたパイプの先端と接続した導
入口（噴出口）２５が設けられている。

また上記徐冷室２６の側壁にも上記加熱室２３と同様に
外部に設けられた窒素ガスボンベと連結構成した窒素ガ
ス導入口（噴出口）２８が設けられている。

上記加熱室２３と成形室１９と連設した対応側壁面には
開口部を形成して、被成形ガラス素材３４を予め加熱す
る予備加熱室２９を連設構成している。この予備加熱室
２９の側壁面には所望の温度に加熱する加熱ヒーター３
０を設けられている。

また予備加熱室２９の上記加熱室２３と連設した開口部
との対応した反対側壁面には被成形ガラス素材３４を挿
入する開口部を設けている。

また上記成形室１９と連設した徐冷室２６の開口部と対
応する反対側の側壁にも、上記連設と同様の開口部を形
成して、放冷室３１を接続連設している。また放冷室３
１の上記連設開口部と対応側には、成形された成形品を
搬出する開口窓が形成されている。更に放冷室３１の側
壁面には、外部に設置された放冷機構と接続された放冷
ヒーターが配設されている。

上記構成の成形装置は、予備加熱室２９内に配置された
Ｎｉ系合金製により構成されたリング形状の搬送部材３
３に装填されて予備加熱され、続いて加熱室２３に送ら
れて、成形室１９にて上型２Ｉａと下型２１ｂ間にｓｉ
ｔされて押圧成形され、更に徐冷室２６に移送されて徐
冷され最后に放熱室３１に搬送されて開口部より外部に
取り出されて次工程に送られるよう構成されている。

上記構成による成形作用（工程）を次に説明する。まづ
予備加熱室２９内の架台上に載置されたＮｉ系合金製の
搬送部材３３上にガラス素材（ＢＡＫ５）３４を載置（
装填）して５０５°Ｃまで加熱される。

加熱されたガラス素材３４は、搬送部材３３と共に加熱
室２３内に搬送されて７２０　’Ｃまで加熱される。

この加熱室２３においては、予め６ｆ／ｍｉｎの窒素ガ
スが導入口２５より噴出されている。

充分に加熱軟化した。ガラス素材３４は連設された成形
室１９内に搬送されて、上型１２ａと下型１２ｂの間に
配置される。この場合において予め上型１２ａ、下型１
２ｂは共に４５０　’Ｃに保持されており、また導入口
２２からも予め５！／ｍｉｎの窒素ガスが成形室１９内
に流入されており、上記ガラス素材３４が所定の位置に
配置されたのち、第３図に示すように上型２１ａは下降
し、下型２１ｂは上昇しガラス素材３４を上下より押圧
成形される。この押圧状態を１５秒間保持したのち、上
型２１ａ、下型２１ｂをそれぞれに元の位置に戻す。即
ち上型２１ａは上昇し、下型２１ｂは下降して所定の位
置に配置する。押圧成形されて光学素子３５となったガ
ラス素材３４は、１吹送部材３３により次の徐冷室２６
に搬送される。徐冷室２６は予め導入口２日からは窒素
ガスが３ｐ、／ｌｌｌ１ｎ噴出されており、搬送されて
きた光学素子３５はここで１２０　’Ｃまで徐冷される
。徐冷された光学素子３５は連設した放冷室３１に搬送
される。放冷室３１に搬送された光学素子３５はここで
６０゛Ｃまで放冷される。

しかるのち搬送部材３３と共に開口部より外部に取り出
されて工程を終了する。

上記本実施例においては、下型２１ｂ、搬送部材３３、
上型２１ａの順に熱容量が小さくなっており、押圧成形
中のガラス素材３４の内部の温度分布は上型２１ａ側、
側面、下型２１ｂ側の順で冷却しにくくなっている。そ
の為、変形量の小さい上型２１ａ側は押圧初期で冷却さ
れて硬化し、中期には側面が、そして最後に下型２１ｂ
側が硬化し上型２１ａ側にはヒケ・ダレが発生せず、下
型側は大変形でき、良好な光学素子を得ることができる
。

（第３実施例） 第３実施例は、上記第２実施例にてその構成を説明した
第２図および第３図を用いて説明する。

第３実施例においては、上型２１ａはＭｏ系合金により
構成され、下型２１ｂは、Ｎｉ系合金で構成されており
、搬送部材３３はＴｉ系合金で構成されているこの構成
が第２実施例とは異なるのみであり、他の諸構成は全く
同一である。従ってその構成作用は省略して説明する。

本実施例に於いても、下型２１ｂ、ＩＩ送部材３３、上
型２１ａの順で熱容量が小さくなっており、ガラス素材
３４は上型２１ａ側ではヒケ、ダレが発生せず、下型２
１ｂ側では大変形し、良好な光学素子３５が得られる。

しかも、上型２１ａは台０系合金、下型２１ｂはＮｉ系
合金のため、ＳｉＣ，グランジ−カーボンに較べ遥かに
靭性が高く成形型の耐久性も高いという効果も奏してい
る。

上記各実施例において成形された光学素子３５と従来の
装置にて成形された光学素子の干渉縞を第５図と第６図
に示した。第５図は、従来の装置にて成形された光学素
子の干渉縞であり、第６図は本発明の装置により成形さ
れた光学素子の干渉縞である。

（効　果］ 本発明は、上型、下型、胴型、離型部材１ｗｉ送部材の
うち少なくとも一つを他のものとは熱容量。

熱伝導率の異なる材質で形成するためガラス素材の押圧
成形中の硬化の部位の順序を任意に選定できる。従って
上型方向と下型方向で変形量が著しく異なる押圧成形の
場合であっても変形量の小さい方の面を先に硬化させ、
その後、変形量の大きい方の面を硬化させることができ
る成形装置であるので、成形した光学素子にヘケ、ダレ
が発生せず品質の良い光学素子を生産できる効果は太き
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施した第１実施例の側面よりの断
面図。 第２図は、本発明を実施した第２実施例の側面よりの断
面図、 第３図は、第２図に示す成形室の作用状態を示す断面図
。 第４図は、従来の光学素子成形装置の要部を示す断面図
。 第５図は、従来の成形装置により成形された光学素子の
干渉縞を示す平面図。 第６図は、本発明の成形装置ににより成形された光学素
子の干渉縞を示す平面図。 １・・・上型　　　　　　　２・・・下型３．４・・・
離型部材　　　　５・・・光学素子１１・・・成形室　
　　　　１２・・・加熱コイル１３・・・シリンダ　　
　　１４・・・上型１５・・・下型　　　　　　１６・
・・ガラス素材１９・・・成形室　　　　　２１ａ・・
・上型２１ｂ・・・下型　　　　　２３・・・加熱室２
６・・・徐冷室 ３１・・・放冷室 ３４・・・ガラス素材 ２９・・・予備加熱室 ３３・・・搬送部材 ３５・・・光学素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同軸上に対向配置された一対の上型と下型から成る成形
   型により押圧成形する光学素子の成形装置において、上
   型、下型、胴型、搬送部材、離型部材のうちの少なくと
   も一つを超硬合金、またはセラミックのうちの一つで成
   形し、他を上記と異なる熱容量および熱伝達率の上記超
   硬合金またはセラミックのうちの一つで成形することを
   特徴とする光学素子の成形装置。