JPH02293335A

JPH02293335A - 光学素子の成形方法及び成形装置

Info

Publication number: JPH02293335A
Application number: JP11206589A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Shiokawa; 孝紳塩川; Hiroshi Sone; 曽根　博
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-05-02
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1990-12-04
Also published as: JPH0519490B2

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，レンズ等の光学素子の成形方法及び成形装置
に関するものてあり，超音波振動な利用することにより
，光学素子成形品の芯合せを容易に行ない、かつ成形後
の離型性を良くするようにしたものである。

［従来技術及びその聞題点］従来，光学素子、特にガラス材料については研磨工程に
より作られてきたか、最近になって加熱によｒ）素子材
料を軟化させ、成形型間で押圧成形させることにより、
光学素子を製造しようとするダイレクトプレス（ガラス
モールド法）か用いられはしめている。

第４図は、その一例を示した成形部の拡大図である。同
図に示すように、胴型３内の上型１を摺動させ、下型２
と胴型３との間で加熱軟化した光学素子材料４を押圧成
形することにより、光学素子成形品を製造しているもの
てある。

ところて、光学素子の光軸とレンズ中心軸を数ミクロン
以内に合せる必要かあり、そのためには胴型３の内径と
上下成形型１．２の外径を数ミクロン以内の精度て加工
しなければならない。しかし、上述した胴型３と成形型
１．２は成形時に昇温するため、潤滑油等を入れること
かできない。このため、上型ｌにわずかな傾きかあった
り、ずれかあったりすると、北型ｌか胴型３に噛みつい
て成形不可能となり、あるいは成形可能てあっても、ず
れたまま成形すると成形品の両面の芯かずれるという問
題かあった。

また、上下成形型１．２の熱膨張係数か胴型３の熱膨張
係数よりも大きい場合、加熱後の押圧成形時に上下成形
型と胴型か噛み合うのを防ぐため、隙間５を膨張分大き
めにとる必要かあり、このため上型ｌのずれや傾きか起
こりやすくなるという問題かあった．さらに，従来ては押圧成形後、上型工を上昇させるとき
、成形型１．２と胴型３か焼き付ついて密着し、容易に
離れなかったり、成形された光学素子か成形型１．２や
胴型３に密着して容易に離型できないという問題もあっ
た．本発明は、このような従来の問題点を解決するだめ
に検討を屯ねた結果提案されたものてり、光学素子成形
型の芯出しを高精度で行なえるようにし，かつ押圧成形
後，光学素子を容易に離型てきるような光学素子の成形
方法及び成形装置を提供することを目的とするものであ
る。

［問題点を解決するためのｆ段］上記目的のため，本発明は、光学素子材料を加熱するこ
とにより軟化させた後、その光学素子材料を押圧成形す
る光学素子の成形方法において，光学素子材料の成形部
に、押圧成形前及び／又は光学素子離型時に超音波振動
を加えることをその特徴とするものてある。

また本発明は、加熱軟化した光学素子材料を，胴型と一
対の成形型との間で押圧成形するように構成された光学
素子の成形装置において、前記光学素子材料の成形部に
超音波振動を付与するための超音波振動発生装置を設け
たことをその特徴とするものである。

［作用］上型１，下型２及び胴型３から構成される成形部に超音
波振動を付与することにより、例えばセット時に上型ｌ
か第５図のようにずれていたり、第６図のように傾いて
いても、その上型ｌは超音波振動により胴型３の中心に
変位し，上型ｌ，下型２の芯か胴型３の中心線上に正確
に位置することになる．したかって、例えば加熱膨張時
の上型ｌ及び下型２の外径と胴型３の内径か、ＳＪＬ■
程度の差で精密加工されている場合であっても、上型１
かスムーズに昇降し，胴型３に噛み付いたりするような
ことなく、上下両面の芯か一致した高粘度の光学素子が
成形される。また、超音波振動を付与することにより，
熱による材料間の焼き付けも起こらない。

このような超音波振動な押圧成形直前まで成形部に付与
し、押圧成形時には振動を止めて成形を行なう。この場
合，成形前の光学素子材料４のプリフ才−ムとして球形
のものを使用したとき、振動中にその光学素子材料か細
かく動くか、下型２か凹曲面になっていると、振動な止
めた際には、正確に下型中心に位ｔするため問題はない
。

また、押圧成形後、離型時に再び超音波振動を加えるこ
とにより、成形された光学素子と密接していた上型１，
下型２及び＃４型３に衝撃を与えるため、光学素子との
離型かスムーズとなる。

なお、上型ｌ、下型２、胴型３の各材料の１膨張係数を
それぞれαｌ、α２、α３とした場合，本発明はαｌα
２≧α３の条件下て特に有効てあり、αｌα２〈α３の
条件下では加熱膨張後の成形型１．２と胴型３の隙間５
はセット時よりさらに大きく開くため、芯出しは困難と
なる．以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図に従って説明
する。

［実施例］弟」一実ｊ１例第１図は、本発明に係る成形装この実施例を示す断面機
略図てある。

図中１は上型、２は下型てあり、．Ｉｌ：！：！■はシ
リンタ−７によって昇降可能となっている。また３は支
持台ｌ３に固定された胴型であり，これら七型ｌ，下型
２及び胴型３によって光学素子の成形部か４Ｉ成されて
いる。さらに、６は光学素子材料を加熱するためのヒー
タ．１２は前記成形部を密封するシールトボックス、８
はそのシールトボックスに雰囲気ガスを供給するための
供給口、９は温度測定のための熱電対である。

本実施例では，シリンダー７及び支持台ｌ３に超音波振
動発生機１０か設けられており、そのシリンダー７及び
支持台ｌ３を介して．１［１．Ｔ’型２及び胴型３に微
振動を付与している。

なお、超音波振動発生ａｌＯの設置位置は、未発明の目
的が達成される限り、任意に変更できることはいうまで
もない．前記した上型１は凸曲面状となっており、母材とし７　
ＳＵＳ４２０　（熱膨張係数ａ　＝　１２０　ｘ　１０
−’）り、母材として超硬合金タングステンカーハイト
Ｗ（：（α＝４７　ｘ　１０−’）を使用し、胴型３に
も同し＜ＷＣを使用した。

光学素子材料４は、球面に研磨されたＦ２（小原光学硝
子製）を使用した。この光学素子材料について、数回の
押圧成形実験を繰り返し、最適な成形温度を見つけ（Ｆ
２ガラスの成形の際は４８０゜Ｃ）、これをもとに、上
型ｌ、下型２の外径寸法を決めた。

本実施例では胴型３の内径寸法を２０．０ｍ重としたた
め、加熱後、成形時の寸法は，２０＋　２０Ｘ　４７ｘ　１ｏ−’ｘ　４８０　＝　２
０．０４５ｍｍとなる。上型１の外径寸法はこれに合せ
るために成形時寸法を２０．０４０−一としたい．そこ
で、セット時（昇温前）の上型寸法（ｘ）を計算し，（
ｘ）　＋　（ｘ）　ｘ　１２０　ｘ　１０−’ｘ　４８
０＝２０．０４［＋より，上型ｌの外径寸法は１９．９
２５亀−とした。下型２については胴型３と熱膨張係数
か等しい材料であるため、外径寸法は単純に１９．９９
５ｍｍとした。

成形型はそれぞれ所望形状に加工後、研磨工程により表
面粗さＲｍａｘ＝０．　０２μ肩にした後，芯取りを行
ない，上記外径寸法に仕上げ，最終的にスパッタリンク
にて表面に厚さ２　ｐＬａの白金金合金被膜を施して成
形型とした。

成形方法としては、まず下型２上に球形の光学素子材料
４をのせ、第１図に示すようにセットした。この光学素
子材料４のセット終了後、Ｌ部及び下部に設置した超音
波振Ｍ発生機ｌＯを用い、約４５ＫＩＩｚで振動を加え
なからヒーター６を使用し、４８０′Ｃまで加熱した。

温度は熱電対９によって測定した。また加熱中は成形型
の酸化による悪化を押えるために雰囲気ガス供給口８よ
り非酸化性である窒素ガスを流した。

所定温度に達した後、超音波振動を１トめ、第２図に示
すように、シリンダー７を降下させ、光学素子材料４を
約１００Ｋｇ／ｃｍ”の圧力で押圧成形した。

その後、冷却し、成形部温度か光学ガラス素材の転移点
を下回った時点（４３ｏ″Ｃ）で再び超音波振動を加え
、その後、圧力を抜き、シリンタ−７を上昇させて成形
品である光学素子１１を取り出した（第３図）。

以上の条件下で成形を繰り返すことにより、成形型の噛
み合いもなく、而の偏心量５延Ｉ以下という高精度の光
学素子を再現性よく成形することか可１七であった。

１λ裏▲潰下型２、胴型３には第１実施例と同し材料ＷＣ（α＝４
７ｘｌロー７）を用い，上型ｌとしてニッケルＮｉ材（
α＝　１４０　ｘ　１０−’）　．光学素子材料４とし
てＳＦＳＯＩ　　（小原光学硝子製）を使用した。

第１実施例と同様、前実験により最適成形温度か４２０
℃であることを見い出し、成形型寸法の設計を行なった
。

本実施例ては、胴型３の内径寸法を１０ｍｍとしたのて
、加熱後成形時の内径寸法は、ｉｏ＋　ＩＯＸ　４７ｘ　Ｉ（１−’ｘ　４２０　＝　
ＩＯ．０２０ａｍ＋となる。このときの上５ｌの外径寸
法を１０．０１５１■とするため、セット時の−Ｌ型外
径寸法（ｙ）は、次式Ｃｙ）　＋　Ｃｙ）　Ｘ　１４０　Ｘ　１０−’Ｘ　４
２０＝ＩＯ．０１５より、寸法（ｙ）は９．９５６■■
とした。また、下型ｌ３の外径寸法は９．９９５ｍｌで
ある。

成形型作成方法、成形方法については、第１実施例と同
様に加熱中絶えず振動を加え、その後、振動を止め押圧
成形をし、また離型時直前に振動を加えて離型すること
により、偏心量５■■以下の高精度の光学素子を再現性
良く成形させることかできた。

なお、本発明はガラスレンズのみならず，プラスチック
レンズ等の成形にも応用することかてきる。また、超音
波振動は成形部全体のみならず例えば上型や胴型等、部
分的に加えても有効である．［発明の効果］以上説明した本発明の成形方法及び成形装置によれば、
成形部に押圧成形直前まで超音波振動を加えるようにし
たので、成形型と胴型の芯合せか正確となる。したかっ
て、数ミクロン以内て芯か出せるように成形型と胴型を
高精度で作った場合ても、成形型と胴型の摺動かスムズ
となり、成形型か噛み付くことかない。このため光学素
子の芯を精度良く出すことかてきる。

また、成形後にも成形部に超音波振動を加えるようにし
たのて、成形型を上昇させる場合にも胴型とスムーズに
摺動する。しかも、成形された光学素子を成形型及び胴
型から敲型するときも、容易に離型することかてきる。

４，ＩＡ面の筒巾な説明ＥＲＩ図は本発明の実施例を示す断面概略図、第２図は
同し〈押圧成形時の状態を示す断面概略図、第３図は成
形された光学素子の概略図、第４図は一般的な光学素子
成形装δにおける成形部の拡大断面概略図、第５図は上
型の芯かずれている状態を示した拡大断面概略図、第６
図は同じく上型か傾いた状態を示した拡大断面概略図で
ある。

ｌ・・・上型、２・・・下型、３・・・胴型４・・・光
学素子材料、５・・・成形型と胴型の隙間、６・・・ヒ
ーター、７・・・シリンダ８・・・雰囲気ガス供給口、
９・・・熱電対、ｌＯ・・・超音波振動発生機、１１・
・・成形された光学素子特許出願人　旭光学工業株式会社出願代理人　弁理士　西野　茂美第６図第１図第２図第４図」

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光学素子材料を加熱することにより軟化させた後
、その光学素子材料を押圧成形する光学素子の成形方法
において、光学素子材料の成形部に、押圧成形前及び／又は光学素
子離型時に超音波振動を加えることを特徴とする光学素
子の成形方法。
（２）加熱軟化した光学素子材料を、胴型と一対の成形
型との間で押圧成形するように構成された光学素子の成
形装置において、前記光学素子材料の成形部に超音波振動を付与するため
の超音波振動発生装置を設けたことを特徴とする光学素
子の成形装置。