JPH0420855B2 - - Google Patents

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て加圧成形
する光学素子の成形用金型に関する。

〔従来の技術〕

従来、ガラス素材を加熱軟化して光学素子を加
圧成形する成形用金型としては、例えば特公昭62
−45173号公報に開示された金型がある。

上記成形用金型は、筒状の胴型内に矢型を摺動
自在に嵌合し、胴型の内周縁下部と矢型の成形面
とによりレンズの光学的有効領域面を連続的に形
成して上型が構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しがしながら、従来の成形用金型にあつては、
胴型と矢型が係止されて部分的にガラス素材に圧
加を加えることができずガラス素材を一定加圧
力、一定温度の条件下で押圧成形してガラスレン
ズを成形するため、ガラスの流動量が多く、ガラ
ス内部の温度分布の差が大きい、例えば片面に大
きな非球面量を有するガラスレンズ等の成形に際
して、上型、下型の型形状を正確に反転し、ある
いは短時間でガラスレンズを押圧成形することは
困難であつた。

即ち、短時間で押圧成形を終了すると、ガラス
内部に温度分布が生じたまま冷却され、肉の薄い
部分が先に固化し、温度が高く押圧成形し得る肉
の厚い部分についてはそれ以上圧力を加えること
ができないため、ガラスの内部収縮率の差により
所望の形状に押圧成形することができない問題点
があつた。

一方、ガラスの内部温度が均一になるまで高温
の金型内にガラスを保持することによりガラス内
部の収縮率の差による形状誤差な少なく所望のガ
ラスレンズを押圧成形できるが、成形時間が長く
なり、生産性が低下するとともにコストが高くな
る問題点があつた。

そこで、本発明は上記問題点に着目してなされ
たものであつて、特に、片面に大きな非球面量を
持つ光学素子にあつても、所望のレンズ面を成形
し得る光学素子の成形用金型を提供すること目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光学素子の成形用金型は、第１図に示
すように、所望のレンズ面を形成する成形面１ａ
を形成した成形型１と、この成形型１と対向して
配置され、同心状に分割した型部材２からなる押
圧型３とより構成されるとともに、上記型部材２
は各々独立して温度制御しかつ加圧制御得るよう
に構成されている。

〔作用〕

上記構成によれば、ガラス素材を押圧成形する
にさいし、押圧型３の分割された各型部材２が独
立してガラス素材を押圧し、成形型１の成形面１
ａの形状がガラス素材に良好に反転され、レンズ
素材４が成形される。第１図ｂは上記成形された
レンズ素材４を示し、成形型１の成形面１ａが正
確に転写されたレンズ面４ａが形成され、押圧型
により形成された押圧面４ｂを所望形状に研磨し
て第１図ｂに示す所望のガラスレンズ５を得るこ
とができる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

（第１実施例） 第２図は、本発明な係る光学素子の成形用金型
の第１実施例を示す断面図である。

図において１０で示すのは成形用金型で、この
成形用金型１０は、所望のレンズ面を押圧成形す
る成形面１１ａを備えた成形型１１と、この成形
型１１の軸線上で、成形型１１に対して接近、離
反自在に対向配置され、上記成形面１１ａにガラ
スプリフオーム１２を押し付ける押圧面１３ａを
備えた押圧型１３とにより構成されている。

成形型１１は、１３クロム系ステンレス部材ま
たはその他の超硬部材により形成されるととも
に、成形面１１ａは非球面形状等に形成され表面
粗さ0.02μｍ（Rmax）以下に鏡面加工して窒化
クロム、窒化チタンあるいは窒化ボロン等の被膜
により被覆されている。更に、成形型１１には所
望の温度に加温するヒータ（図示省略）が備えら
れ、本実施例にあつてはガラスプリフオーム１２
の粘度で10^14.5〜10^8.5ポアズに相当する温度に保
持し得るようになつている。

押圧型１３は外型１４と内型１５とにより分割
して構成されている。外型１４は中心部に円柱状
凹部１６が形成されるとともに外周部１７はヒー
タ１８が設けられ所望の温度に設定し得るように
構成されている。更に、外型１４は図示を省略し
た加圧手段に連結され、所定の加圧力によりガラ
スプリフオーム１２を押圧し得るように図におい
て上下方向に移動可能に保持されている。

内型１５は上記円柱状凹部１６内に摺動自在に
嵌合されている。この内型１５は内部にヒータ１
９が設けられているとともに、内型１５の下端部
１５ａと円柱状凹部１６の底部１６ａ間には弾性
部材２０が設けられ、上記ヒータ１９および弾性
部材２０により上記外型１４とは別個に温度制御
されてガラスプリフオーム１２を押圧し得るよう
に構成されている。なお、本実施例にあつては、
外型１４，内型１５はヒータ１８，１９によりガ
ラスプリフオーム１２の粘度で10^14.5〜10⁷ポアズ
に相当する温度に設定し得るようになつている。

上記構成からなる押圧部１３は上端面１３ａに
ガラスプリフオーム１２を押圧する押圧面１４
ｂ，１５ｂが形成され、この押圧面１４ｂ，１５
ｂによりガラスプリフオーム１２を上記成形型１
１の成形面１１ａに押圧し、成形面１１ａの形状
をガラスプリフオーム１２に転写するものでかか
る押圧面１４ｂ，１５ｂはレンズ面を成形する形
状精度、表面粗さは要求されないので、押圧型１
３、即ち外型１４及び内型１５は13クロム系ステ
ンレス部材、超硬部材、その他のセラミツク系部
材等適宜の多くの材料にて形成することができ
る。なお、図中、２３はガラスプリフオーム１２
および押圧完了後のガラスレンズ保持する搬送皿
で、この搬送皿２３は搬送アーム（図示省略）上
に設置され、この搬送アームを介してガラスプリ
フオーム１２を成形型１１と押圧型１３間及び押
圧完了後のレンズを次工程に移送するものであ
る。また、本実施例の成形用金型１０にあつては
レンズの片面、即ち、成形型１１の成形型１１ａ
のみが転写されて形成されるので、ガラスプリフ
オーム１２は製作するレンズの肉厚と同じ程度に
する必要かなく、ガラス素材の冷却速度を遅くす
るために製作するレンズの最大肉厚の約1.5倍の
厚さでかつ製作容易な平行平板状のものを用いて
いる。

次に、上記成形用金型を用いて光学素子を成形
する工程について説明する。

まず、押圧成形可能に加熱軟化したガラスプリ
フオーム１２を搬送皿２３に保持しつつ搬送アー
ムを介して成形型１１，押圧型１３間に移送す
る。次に、成形型１１を下動させるとともに、押
圧型１３を上動して移送皿２３に保持したガラス
プリフオーム１２を搬送皿２３より持ち上げ、第
２図ｂに示す如く、成形型１１の成形面１１ａと
外型１４及び内型１５の各押圧面１４ｂ，１５ｂ
により押圧成形し、成形面１１ａの形状をガラス
プリフオームに転写する。そして所定時間加圧保
持して第３図ａに示す如きレンズ素材２５の成形
が完了した後、成形型１１を上動させるとともに
押圧型１３を下動してレンズ素材２５を搬送皿２
３に保持させる。そして、ガラス素材２５は搬送
アームを介して移送され、冷却工程を経て取り出
される。かかるレンズ素材２５は第３図ａに示す
ように、片面のみが上記成形面１１ａを反転した
光学的に使用可能なレンズ面２５ａに形成されて
おり、その後、このレンズ素材２５の一方の面２
５ｂを研磨加工して所望の光学性能を有するレン
ズ面２５ｃを形成し、第３図ｂに示すような片面
球面、片面非球面形状のガラスレンズ２６を得る
ことができる。

上記構成の成形用金型１０にあつては、成形型
１１と押圧型１３によりガラスプリフオーム１２
が加圧保持されると、ガラスプリフオーム１２は
外気に近い周辺部１２ａから中心部１２ｂ方向に
冷却されるので周辺部１２ａが固化し、中心部１
２ｂが固化せず成形可能な状態が存在する。かか
る場合、まず、周辺部１２ａが外型１４の圧力を
受けて成形面１１ａの形状を転写されて固化し、
その後、中心部１２ｂは周辺部１２ａと別個に内
型１５によつて弾性部材２０の弾性力による圧力
が加えられて成形面１１ａの形状を良好に転写し
つつ固化する。

従つて、本実施例によれば押圧型を外型と内型
に分割してガラスプリフオームの周辺部と中心部
に対して独立して温度設定しつつ加圧できるよう
に構成しているので、ガラスプリフオームの周辺
部と中心部との固化速度の相違により、固化が先
に進んだ部分で押圧型の圧力を全て受けてしま
い、固化速度の遅い部分に圧力が作用しなくなる
という従来技術の不具合は解消され、片面に大き
な非球面を持つレンズ面であつても成形型の成形
面の形状を高精度に反転することができる。

次に、本実施例の成形型を用いて成形装置の１
例を第４図に示し、以下、成形装置の概要につい
て説明する。

図において３０は成形装置で、この成形装置３
０はガラスプリフオーム１２を押圧成形する成形
室３１と、ガラスプリフオーム１２を成形金型間
に移送し、かつ押圧成形されたレンズ素材２５を
回収する搬送室３２と、この成形室３１と搬送室
３２間に設けた加熱室３３とより構成されてい
る。

成形室３１には上記成形型１１と押圧型１３が
同一軸線上で対向配置されている。成形型１１は
エアシリンダ３４に接続されて上下動自在に保持
されている。３５ａは離型部材、３５ｂは成形型
１１加熱用のヒータである。押圧型１３は駆動部
３６に連結された突き上げ軸３６ａに取り付けら
れて上下動自在に保持されている。なお、３７は
真空ポンプ（図示省略）に接続されたパイプ、３
８は不活性ガスを成形室３１内に注入するパイプ
である。

搬送室３２には、ガラスプリフオーム１２の供
給部３９と押圧成形されたレンズ素材２５を回収
する回収部４０がそれぞれ着脱自在に設けられて
いる。供給部３９には上記搬送皿２３に保持され
てガラスプリフオーム１２が複数個収納され、こ
の供給部３９と対向する位置に設けた供給軸４１
が上動して供給軸４１でガラスプリフオーム１２
を搬送皿２３とともに保持し、かかる状態で供給
軸４１を下動させてガラスプリフオーム１２，搬
送皿２３を搬送アーム４２に受け渡すようになつ
ている。４３は供給軸４１の上下動用のアクチユ
エータである。

回収部４０はレンズ素材２５を搬送皿２３に保
持した状態で回収して複数個収納するもので、回
収部４０と対向する位置に設けた回収軸４４を上
動して搬送アーム４２に保持されたレンズ素材２
５を搬送皿２３を回収部４０に押し上げて受け渡
すようになつている。４５は回収軸４４の上下動
用のアクチユエータである。

上記搬送アーム４２は図示を省略した駆動装置
によつて往復動作する搬送機４７に設けられ、供
給部３９の供給装置、加熱室３３内、成形型１１
と押圧型１３間及び回収部４０の回収位置に移動
して停止し得るようになつている。なお、図中、
４６は成形室３１及び搬送室３２の密閉用の０リ
ングである。

次に、上記成形装置によりレンズ素材２５を押
圧成形する場合、まず搬送アーム４２をガラスプ
リフオーム１２の供給位置に移動して停止させ、
供給軸４１を介してプリフオーム１２を搬送皿２
３に保持した状態で搬送アーム４２の載置部に載
置する。次に、搬送アーム４２を移動させて加熱
室３３内にプリフオーム１２を搬送し、所定の温
度に加熱軟化する。その後、更に、搬送アーム４
２を移動させて加熱軟化したプリフオーム１２を
成形型１１と押圧型１３間に配置し、上記工程と
同様にしてレンズ素材２５を押圧成形し、レンズ
素材２５を搬送アーム４２に載置する。そして、
搬送アーム４２を移動して回収部４０の回収位置
にレンズ素材２５を位置させ、回収軸４４を介し
てレンズ素材２５を搬送皿２３とともに収納す
る。そして、搬送アーム４２を供給部３９に位置
させ、上記と同様に成形装置３０を作動させレン
ズ素材の押圧成形を連続して行うものである。

（第２実施例） 第５図は、本発明に係る光学素子の成形用金型
の第２実施例を示し、押圧型の断面図である。

本実施例の押圧型５０は外周型５１，中型５２
および中心型５３とにより分割して構成されてい
る。

外周型５１は中心部に円柱状凹部５５が形成さ
れるとともに外周部５１にはコイルヒータ５６が
設けられ所望の温度に設定し得るように構成され
ている。上記円柱状凹部５５には中型５２が摺動
自在に嵌合され円柱状凹部５５の底部５５ａと中
型５２の下端部５２ａ間に設けた弾性部材５７に
より保持されている。

上記中型５２は外周型５１と同様に中心部に中
心型５３嵌合用の凹部５８が形成され、内部にコ
イルヒータ５９が設けられている。

中心型５３は上記凹部５８に摺動自在に嵌合さ
れ上記と同様に弾性部材６０により保持されると
ともに、内部にカートリツジ型ヒータ６１が設け
られている。図中、６２および６３は外周型５１
及び中型５２に形設した上記ヒータ５９，６１の
電源供給用孔である。

上記各型５１，５２および５３は上端面に押圧
面５１ａ，５２ａおよび５３ａが形成され、この
押圧面５１ａ，５２ａおよび５３ａによりガラス
プリフオームを図示を省略した成形型の成形面に
押圧して成形面形状を反転したレンズ素材が形成
される。かかる成形に際して、各型５１，５２，
５３はヒータ５６，５９，６１によりそれぞれ温
度制御されるとともに、中型５２および中心型５
３はそれぞれ弾性部材５７およぶ６０により外周
型５１と別個にガラスプリフオームを押圧し得る
ように構成されている。その他の構成は第１実施
例と同様であるのでその説明を省略する。更に、
レンズ素材、ガラスレンズの成形工程についても
同様であるのでその説明を省略する。

本実施例によれば、上記第１実施例と同様な作
用，効果を奏するとともに、押圧型を３分割して
構成してあるので、より高精度に成形型の成形面
の形状をガラスプルフオームに反転することがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、成形面に対して分割した押圧
型により独立して圧力，温度を設定してガラスプ
リフオームを押圧できるので、ガラス内部の温度
分布の差が大きい、例えば肉厚差の大きい、片面
に大きな非球面量を有するガラスレンズにあつて
も、成形型の成形面の形状の反転性が向上すると
ともに短時間で光学素子を押圧成形できる。従つ
て、高精度でコストの低い光学素子を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明に係る光学素子の成形用金
型を示す概念図、第１図ｂは、上記金型により成
形されたレンズ素材の正面図、第１図ｃは、上記
レンズ素材を後加工した光学素子の正面図、第２
図は、本発明の第１実施例を示し、第２図ａは押
圧成形前の状態を示す断面図、第２図ｂは、押圧
成形時の断面図、第３図ａは、上記成形用金型に
より成形されたレンズ素材の正面図、第３図ｂ
は、上記レンズ素材を後加工した光学素子の正面
図、第４図は、上記成形用金型を用いた成形装置
の１例を示す断面説明図、第５図は、本発明の第
２実施例で、押圧型の断面図である。 １……成形型、２……分割型、３……押圧型、
１０……成形用金型、１１……成形型、１２……
ガラスプリフオーム、１３，５０……押圧型、１
４……外型、１５……内型、１８，１９，５０，
５９，６１……ヒータ、２０，５７，６０……弾
性部材、５１……外周型、５２……中型、５３…
…中心型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス素材を加熱軟化して押圧成形する成形
   用金型において、一方の成形型を同心状に少なく
   とも２以上の型部材に分割して形成するととも
   に、上記分割した型部材のそれぞれに独立して成
   形圧力および成形温度を設定する手段を設けて構
   成したことを特徴とする光学素子の成形用金型。