JPH04300220A

JPH04300220A - 光学素子の成形装置及びその成形方法

Info

Publication number: JPH04300220A
Application number: JP8726491A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kubo; 裕之久保; Takeshi Nomura; 剛野村; Hiroe Tanaka; 田中　弘江; Tamakazu Yogo; 瑞和余語; Fumiyoshi Sato; 佐藤　文良
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-23

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガラスなどの素材から光
学素子成形品を成形する成形装置およびその成形方法に
関し、特に、非球面レンズなどの光学素子を連続的に成
形するのに有効な光学素子の成形装置およびその製造法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、所定精度の型表面を有する成形用
型内に、光学素子成形用の素材、たとえば、或る程度の
形状及び表面精度に予備成形されたガラスブランクを装
填して、加熱下でプレス成形することにより、研削およ
び研摩などの後加工を行わずに、高精度な光学機能面を
有する光学素子を製造することができる光学素子の成形
方法が開発されている。

【０００３】このような成形法では、一般に成形用上型
部材と成形用下型部材とをそれぞれ成形用胴型部材内に
摺動可能に対向配置し、型部材の酸化防止のため、これ
らを囲む雰囲気空間を窒素雰囲気などの非酸化性雰囲気
としておいて、上記上型部材、下型部材および胴型部材
により形成されるキャビティ内に成形用素材を導入し、
成形可能な温度、たとえば、成形用素材の粘度が１０８
　〜１０１２ポアズとなる温度まで型部材を加熱し、そ
こで型を閉じ、適宜の時間をかけてプレス成形を行い、
型部材表面形状を成形用素材表面に転写し、その後、型
部材温度を成形用素材のガラス転移温度より十分低い温
度まで冷却し、プレス圧力を除去し、型を開いて光学素
子成形品を取出している。

【０００４】なお、成形用素材を型部材内に導入する前
に適宜の温度まで予備加熱したり、あるいは、成形用素
材を成形可能な温度まで加熱してから型部材内に導入す
ることもなされており、更に、型部材とともに成形用素
材を搬送しながら、それぞれ所定の場所で加熱、プレス
および冷却を行い、連続化および高速化をはかることも
なされている。

【０００５】以上のような光学素子のプレス成形法およ
びその装置は、たとえば特開昭５８−８４１３４号公報
、特開昭４９−９７００９号公報、イギリス国特許第３
７８１９９号公報、特開昭６３−１１５２９号公報、特
開昭５９−１５０７２８号公報及び特開昭６１−２６５
２８号公報等に開示されている。

【０００６】ところで、上記プレスのための従来の成形
装置は、バッチ式のものでは、成形室内へ成形用素材を
送入したり、上記成形室内から成形された光学素子成形
品を取出したりする都度、成形室内の雰囲気を調整しな
ければならず、また、型部材を高温まで加熱し更に低温
まで冷却するので、作業工程に相当長い時間を要し、そ
の結果、コスト高となる難点がある。一方、連続式の従
来装置では、高精度の型部材の組を数多く必要とし、更
に、雰囲気の置換室、加熱室、成形室、冷却室および順
送り駆動装置などを含む大規模な設備を必要とするので
、これも、コスト高の原因となり、また、小ロットの生
産には不向きである。

【０００７】そこで、既に、特開平１−１０５７１３号
公報には、胴型部材の長手方向に並んで、その上部にお
ける素材の導入、成形品の排出の部位に、上下型部材の
加熱のためのヒータを、また、その下部におけるプレス
成形の部位に、成形品の冷却のためのクーラを設けて、
上記胴型部材に対して上型部材及び下型部材を移動させ
ることにより、キャビティ位置を移動させ、これにより
成形用素材および成形済みの光学素子成形品の温度を制
御することにより、プレス成形の１サイクルに要する時
間の短縮を図ったプレス成形用金型装置が提唱されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ここで
は、成形温度に相当する適正な粘度まで素材を加熱、軟
化させる必要から、下型部材の上に素材を供給する前に
、その素材を予め加熱する必要があり、また、上型部材
による加圧行程が、胴型の低温部位で行われるため、成
形されるキャビティ内での温度分布のばら付きが大きく
なり、これが光学素子のプレス成形過程で影響し、安定
した品質、形状、精度の確保に妨げとなる。更に、成形
品の取出しが胴型の高温部位で行われるため、成形品が
周囲温度の影響で再加熱され、成形面が変形するなどの
おそれがある。また、６５０℃から２００℃の温度範囲
で、その胴型に対する型部材の摺動動作についても十分
な配慮がなされていない。また、雰囲気制御についても
具体的な構成が開示されていない。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、上記事情に基いてなされたも
ので、使用する成形型の組数が少なくてよく、従来のよ
うな大規模設備が不要で、小ロットの生産に有利であり
ながら、成形用素材の導入、排出が低温域でなされ、ま
た、プレス成形が高温域でなされることで、温度分布に
ばら付きがなく、安定した品質、形状、精度が得られ、
連続的に、また、迅速に繰返しプレス成形を行うことが
できる、光学素子の成形装置およびその成形方法を提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の成形
装置では、光学素子の光学機能面に対応した転写成形面
を有する成形用の下型部材および上型部材が成形用胴型
部材に収容されており、上記胴型部材にはその長手方向
に関して相違する所要の温度分布をもって加熱する加熱
源が装備され、上記両型部材が上記胴型部材に対してそ
の長手方向に相対的に移動でき、かつ、上記上型部材が
下型部材に対して上記長手方向に相対的に移動でき、そ
の移動のための駆動機構が装備されている光学素子の成
形装置において、上記温度分布によってもたらされる上
記胴型部材の低温域に相当する部位の側部に、成形用素
材の供給用および取出し用の開口を備え、上記両型部材
で構成されるキャビティが上記胴型部材との相対移動で
上記開口から外れた上記胴型部材の高温域に相当する部
位に位置するときに、上記素材のプレス成形を上記両型
部材の相対移動で行うように構成している。

【００１１】また、本発明の成形方法では、成形用胴型
部材内で、互いの対向する上下型部材間におけるキャビ
ティに成形用素材を導入し、上記胴型部材の高温域で、
加熱源により上記素材を所定温度に加熱し、上記上下型
部材の相対移動でプレス成形し、その成形された光学素
子成形品を外部に取出すようにした光学素子の成形方法
において、上記成形用胴型部材は上記高温域とは長手方
向に分けられた低温域を有し、上記低温域に有る開口か
ら上記キャビティ内に素材を供給し、上記胴型部材の移
動で上記キャビティが到達した上記高温域でのプレス成
形後の光学素子成形品を、同じく上記胴型部材の移動で
上記キャビティが到達した低温域で冷却し、所定温度ま
で降温した時、上記低温域に有る開口から取出している
。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら具体的に説明する。

【００１３】図１には、本発明による光学素子の成形装
置の概略構成が模式的に示されており、特に、この実施
例では、球形のガラスブランクから光学素子をプレス成
形する場合について説明している。図において、符号２
は装置フレ−ムとしての架台であり、上記架台２に対し
て胴型支持台４が上下方向に摺動可能に装備されている
。上記架台２には、上記支持台４の下方に位置してシリ
ンダ６が取付けられており、そのピストンロッドは上記
支持台４の下端部に接続されている。上記架台２の上部
には、上下方向に延びる支柱８が取付けられており、こ
の支柱８に対して上記支持台４が上下方向に摺動自在に
嵌合している。上記支柱８の上端には上部平板１０が固
定されており、上記平板１０上にはシリンダ保持体１２
が取付けられている。

【００１４】上記胴型支持台４の上部には胴型部材２０
が取付けられている。上記胴型部材２０は上下方向に貫
通する筒状をなしており、その内部には下型部材２２及
び上型部材２４が上下方向に対して摺動可能に配置され
ている。上記下型部材２２の上端面および上型部材２４
の下端面には、成形すべき光学素子（レンズ）の光学機
能面を形成するための転写成形面が形成してあり、所望
の表面精度に仕上げられている。これら転写成形面の間
で、上記胴型部材２０内には、素材としての上記ガラス
ブランクを装填するキャビティが構成されている。

【００１５】なお、上記胴型部材２０および上下型部材
２４、２２を、ＷＣ系超硬合金、Ｎｉ系超耐熱合金など
の材料で構成するとよい。

【００１６】上記下型部材２２の下部には上下方向に延
びる支持ロッド２３が取付けられており、上記支持ロッ
ドはその下端部を上記架台２の上面に固定している。ま
た、上記上型部材２４の上部には上下方向に延びる支持
ロッド２５が取付けられており、上記支持ロッドはその
上端部を上記上部平板１０を貫通して上記シリンダ保持
体１２内へと延長させており、該平板１０に対して上下
方向に摺動自在に取付けられている。上記支持ロッド２
５の上部には、上記シリンダ保持体１２に保持されてい
るシリンダ２６に嵌挿したピストンロッドが、その下端
部を接続させている。

【００１７】上記シリンダ２６のストロ−ク上端は、上
死点位置決めストッパ２７ａで決定される。下型部材の
上面（転写成形面）と上型部材の下面（転写成形面）と
の間の距離は、上記ガラスブランクの厚みよりも十分に
大きく取り、上下型部材が芯出しスリ−ブを介して摺動
する場合には上記スリ−ブ上端から上型部材の転写成形
面が抜け出ないような範囲で調整される。上記シリンダ
２６のストロ−ク下端は下死点位置決めストッパ２７ｂ
で決めるが、この時、上型部材の下面と下型部材の上面
とが接触しない範囲で調整する。

【００１８】加圧時（プレス成形時）のガラスブランク
の変形量を測定するために、高精度な変位センサ２７ｃ
が、上記シリンダ保持体１２に取付けられ、上型部材の
ためのロッドの一部に突き出したプレ−トと、このセン
サとの間の距離を測るようになっている。このセンサの
出力が或る設定値に達したこと、または、その出力を演
算処理した結果、飽和したことを検知し、これによって
、キャビティにガラスブランクが装填されたこと、また
は所定肉厚に変形されたとみなし、この時点の電気信号
をシリンダ２６の駆動手段に与え、圧力を停止したり、
次の行程、即ち、冷却行程へ進むことが出来るようにし
ている。このようなセンサとしては渦電流損失を計測す
る非接触型の変位計や反射光量を測る光センサ、接触方
式のリニアスケ−ルなどの各種センサが利用できる。

【００１９】上記架台２の上面と上記支持台４の下面と
の間において、上記支持ロッド２３の周囲には、上下方
向に伸縮自在の気密ベローズ２８が取付けられている。同様に、上記胴型部材２０の上端と上記平板１０の下面
との間において、上記支持ロッド２５の周囲には、上下
方向に伸縮自在の気密ベローズ３０が取付けられている
。

【００２０】上記胴型部材２０は、低温域を構成する部
位の側部に成形用素材送入用の開口２０ａ、成形済みの
光学素子成形品を取出すための開口２０ｂ、非酸化性ガ
ス導入用の開口２０ｃおよび脱気用の開口２０ｄが形成
されており、これらには、成形用素材送入用パイプ２１
ａ、成形済み光学素子成形品の取出し用パイプ２１ｂ、
非酸化性ガス導入用パイプ２１ｃおよび脱気用パイプ２
１ｄがそれぞれ接続されている。これらパイプ２１ａ〜
２１ｄは、少なくともその中間にいずれもフレキシブル
な部分を含んでいる。

【００２１】上記胴型部材２０の上部には第１の加熱源
としてのヒータ３２が、例えば、その外周を囲むように
して、（あるいは上記胴型部材２０の内部にリング状に
組み込まれた形で、）取付けられていて、プレス成形の
ための高温域を構成しており、上記下型部材２２内には
第２の加熱源としてのヒータ３４が内蔵されており、上
記上型部材２４内には同様に第２の加熱源としてのヒー
タ３６が内蔵されている。しかし、場合によっては、各
型部材を格別のヒ−タで加熱することなく、胴型部材か
らの伝熱を利用して各型部材の温度を制御するようにし
てもよい。

【００２２】なお、上記胴型支持台４および上部平板１
０は、胴型部材、上型部材、下型部材のそれぞれに設け
たヒ−タ３２、３６、３４により高温となるため、水冷
ジャケット（図示せず）を取付けて装置全体の熱的変形
を防いでいる。また、図示されてはいないが、胴型部材
２０の下部外側には、たとえば、ガスク−ラント吹付け
式などのクーラを付設しておくことができ、上記下型部
材２２内および上型部材２４内には、それぞれ、冷却水
循環式などのクーラを付設しておくことができる。また
、上記胴型部材２０、下型部材２２および上型部材２４
には、それぞれ温度検知のためのモニタ−手段として、
熱電対を備えておくことができる。

【００２３】上記成形用素材の送入用パイプ２１ａには
、素材の送入側における雰囲気置換部４２が形成されて
いる。上記雰囲気置換部は、両側に成形用素材の通過可
能なボールバルブ４０，４４を有しており、また、パイ
プ４３を介して減圧源（図示せず）に接続され、脱気す
ることが出来るようにしてある。

【００２４】成形済みの光学素子成形品の取出し用パイ
プ２１ｂには、成形済み光学素子成形品の取出し側にお
ける雰囲気置換部４８が形成されている。上記雰囲気置
換部は、両側に成形済みの光学素子成形品の通過可能な
ボールバルブ４６，５０を有しており、また、パイプ４
９を介して減圧源（図示せず）に接続され、脱気するこ
とができるようになっている。

【００２５】上記不活性ガス導入用パイプ２１ｃは、バ
ルブ５２を介して、非酸化性ガスとしての窒素ガス源に
接続されている。同様に、脱気用パイプ２１ｄは、バル
ブ５４を介して減圧源に接続されている。更に、パイプ
２１ｂには成形室内の真空および雰囲気ガス圧をモニタ
−するためのポ−ト２１ｅがあり、真空計、圧力計、更
に１．５気圧まで対応できる機械式の安全弁が並設され
ている。この安全弁はガス圧が設定値を越えた場合に、
機械的に系外にリ−クするための機構を備えている。例
えば、この実施例ではＮＵＰＲＯ社製のＲＬ３シリ−ズ
のアジャスタブルリリ−フバルブが用いられる。また、
他の方法では、この安全弁の代りにリ−ク用の圧力設定
器とリレ−回路を経て、電磁弁を所定時間、開くリ−ク
バルブ方式にすることも出来る。

【００２６】なお、本発明の他の形態として、ガラスブ
ランクや成形品を吸着して搬送するマニュプレ−タを使
用することがある。このマニュプレ−タは、ボ−ルバル
ブ４６を小型のゲ−トバルブに改造し、このバルブに真
空系４９に接続することが出来るようなフランジ部およ
びＯ−リングを備えている。また、上記マニュプレ−タ
は水平方向に駆動され、下型部材の上面にガラスブラン
クを載置し、また、下型部材の上面の成形品を取出すこ
とができるように垂直方向に数ミリメ−タほど上下でき
る２軸タイプの構成になっている。上記マニュプレ−タ
は、その先端に吸着部が構成されていて、そこに加熱源
を備えている。

【００２７】このマニュプレ−タは、ガラスブランクを
キャビティ内に供給し、また成形品を排出する場合と、
単に排出のみに使用する場合があるが、前者の場合には
、素材挿入用パイプ２１ａは不要となり、雰囲気系の脱
気パイプと同様な使い方に改造することも可能で、バル
ブ５４から分岐して接続することが出来る。

【００２８】次に、上記実施例装置の動作について説明
する。図３〜図８には、動作の進行にともない変化する
部分が重点的に示されている。これらの図において、上
記図１および図２におけると同様の部材には同一の符号
が付されている。

【００２９】先ず、図３に示されているように、シリン
ダ２６の作動位置を設定して、下型部材２２の上面と上
型部材２４の下面との間隔を、成形すべき所望の光学素
子の厚さよりも十分に大きく設定する。更に、シリンダ
６を作動させて、胴型部材２０の上下方向位置を、上記
成形用素材送入用開口２０ａが、丁度、下型部材２２の
上面の直上となるように設定する。

【００３０】上記胴型部材２０内における上記上下型部
材間のキャビティ内、上記ベローズ２８，３０内、およ
び上記パイプ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ内は、そ
の構造を密閉系に形成している。即ち、当初、バルブ４
０，４６，５２を閉じておき、上記密閉系内を、たとえ
ば、少なくとも、１×１０−１Ｔｏｒｒ、好ましくは１
×１０−２Ｔｏｒｒまで真空脱気する。その後、バルブ
５４を閉じ、バルブ５２を開いて、所要のガス圧力とな
るように該密閉系内に窒素ガスを導入した後、閉じる。なお、場合によっては、プレス成形を１００Ｔｏｒｒ程
度から１．５気圧の範囲で減圧した非酸化性ガス雰囲気
ですることがあるので、その時、真空脱気用バルブ５４
を、パイプ２１ｂのポ−ト２１ｅに設けた圧力センサの
信号によって所定圧力の範囲でオン・オフ制御するので
ある。

【００３１】そして、バルブ４４を開き、外部のマガジ
ン（図示せず）から上記素材送入側雰囲気置換部４２内
へと成形用素材Ｇ１　を入れ、バルブ４４を閉じる。な
お、上記置換部４２への成形用素材Ｇ１　の導入はセン
サ（図示せず）により検知され、これに基づき、以後の
工程の制御が順次実行される。

【００３２】上記成形用素材Ｇ１　は所望の光学素子と
同等の体積を有する球形状をなしており、その表面は鏡
面である。そして、パイプ４３を介して雰囲気置換部４
２内を脱気し、バルブ４０を開く。なお、この状態で、
上記パイプ２１ａには、雰囲気置換部４２側から胴型部
材２０側へと次第に低くなるような傾斜が形成されてお
り、成形用素材Ｇ１　は転動により型キャビティ内（下
型部材２２上）へと供給される。その後、バルブ４０を
閉じる。

【００３３】この工程では、上記下型部材２２および上
型部材２４の温度をそれぞれヒータ３４，３６を用いて
制御した場合でも、制御する温度は、上記ガラス転移温
度、即ち、ガラス粘度でｌｏｇ　η＝１３以上となる低
い温度に設定しておく。なお、胴型部材２０の上部、即
ち、ヒータ３２の近傍で、胴型部材部分の最高温度は、
胴型部材内部の熱電対（図示せず）でモニタ−し、制御
されており、上記ヒータ３２での加熱により成形用素材
のガラス転移温度より十分高い温度、即ち、ガラスブラ
ンクの粘度でｌｏｇ　η＝１２（１０１２ポアズ）以下
となる温度に維持され、この状態は続く全工程で維持さ
れる。このようにして、胴型部材２０には、その長手方
向に関し、上部が高く且つ下部が低い偏った温度分布が
形成され、胴型部材２０の内部に前述の高温域および低
温域が構成されるのである。

【００３４】次に、図４に示されているように、シリン
ダ６を作動させて、胴型部材２０を下方へと移動させ、
上記型キャビティを胴型部材上部（ヒータ３２に対応す
る高さ）に位置させる。この時、胴型部材は上下型部材
の位置に対する調整代を有しており、型内ヒ−タ３４、
３６を使用しない場合でも、上下型部材の温度を所望値
から±５℃程度で制御できる。この移動の際、上述のよ
うに、胴型部材２０の上部は下型部材２２および上型部
材２４より高い温度に設定されているので、胴型部材内
面と下型部材外面および上型部材外面とのクリアランス
は十分あり、カジリを起こすことなく、良好な移動が行
われる。

【００３５】また、別の加熱源であるヒータ３４，３６
に通電し、温度をより早くかつ厳密に制御することによ
り、下型部材２２および上型部材２４の温度を成形用素
材Ｇ１　のガラス転移温度以上の成形可能温度まで速や
かに上昇させることもできる。そして、このような加熱
は、胴型部材２０の下降開始と同時に開始することがで
きる。

【００３６】次に、図５に示されているように、シリン
ダ２６を作動させて、上型部材２４を下方へと移動させ
、成形用素材をプレスして光学素子Ｇ２　を形成し、こ
のプレス状態を適宜の時間、維持する。プレス圧力は、
たとえば面圧で３〜１００Ｋｇ／ｃｍ２　である。

【００３７】上記シリンダ２６には変位センサ２７ｃが
付設されており、該センサの出力から、プレスの進行状
況が把握できる。即ち、変位センサの出力が設定値に達
したとき、または、その出力を演算した結果、飽和した
ことをもって、キャビティ内に材料が充填されたと判定
することができる。

【００３８】また、上下型部材間に各種間隙を規制する
スペ−サを用いる場合や、両型部材の外径が胴型部材の
内径より十分小さい場合には、図９の（１）、（２）に
示すレンズの成形の場合と異なり、同図の（３）、（４
）に示されているように、芯出しスリ−ブ９１を装着し
て使用することができる。このスリ−ブ９１の長さを適
当に設定することで、また、要すれば、（４）の場合の
ように肉厚制御用スペ−サ９２を採用することで、成形
後の成形品の肉厚を制御することもでき、また、上記胴
型部材、スリ−ブおよび型部材相互の摺動性を良好にす
ることもできる。この場合のスリ−ブの材質は、上記型
部材の材料と同じもの、あるいはカ−ボンのＣＣコンポ
ジットやＳｉＣ、Ａｌ２　Ｏ３　なども使用できる。

【００３９】何れにしろ、このように、変位センサをモ
ニタ−することにより、品質のバラ付きや工程上のトラ
ブルを察知することができ、プレス成形終了時期を決定
できる。

【００４０】上記適宜時間のプレス状態維持の後に、シ
リンダ２６によるプレス圧の印加を除去し、上型部材２
４の自重のみ印加し、上型部材、ガラスブランク、下型
部材の間の密着状態を維持する。そして、ヒータ３４，
３６による下型部材２２および上型部材２４の加熱を停
止し、これら型部材の設定温度をガラス転移温度より低
い温度とする。

【００４１】次に、図６に示されているように、シリン
ダ６を作動させて、胴型部材２０を上方へと移動させる
。これにより、光学素子Ｇ２　に対するヒータ３２によ
る加熱の影響が少なくなり、上述同様に下型部材２２お
よび上型部材２４の設定温度をガラス粘度でｌｏｇ　η
＝１３以上の低い温度としたこととあいまって、上型部
材、ガラスブランク、下型部材が密着状態を維持しなが
ら、光学素子Ｇ２　の温度が次第に低下する。また、必
要に応じてクーラ３３により胴型部材２０の下部を冷却
させることができる。これにより、光学素子Ｇ２　を取
出し可能な温度とすることができる。

【００４２】次に、図７に示されているように、シリン
ダ２６を作動させて、上型部材２４を上方へと移動させ
る。これにより、光学素子Ｇ２　は上型部材２４から剥
離されて、下型部材２２上に位置する。

【００４３】次に、図８に示されているように、バルブ
４６を開いた後に、バルブ５２を開いて窒素ガスを導入
させ、これにより下型部材２２上の光学素子Ｇ２　を剥
離させて吹き飛ばし、パイプ２１ｂ内を脱気済みの雰囲
気置換部４８まで移動させる。然る後、上記バルブを４
６，５２を閉じ、バルブ５０を開いて、光学素子Ｇ２　
を取出す。そして、バルブ５０を閉じ、雰囲気置換部４
８内を脱気する。なお、前述のように、素材の供給、成
形品の排出に、吸着バンドを有する２軸式のマニュプレ
−タを駆動することも可能である。

【００４４】続いて、上記図３以下の工程を繰返すこと
により、直ちに次のプレス成形のサイクルを行うことが
できる。

【００４５】なお、上記図３に関して述べた密閉系の脱
気は、最初のサイクルで行えばよく、以後、常に窒素ガ
ス雰囲気を維持することにより、２回目以降のサイクル
では行う必要がない。但し、サイクルごとに密閉系の脱
気を行ってもよいことは勿論である。更に、上記雰囲気
置換部４２，４８に加熱手段を設けておき、ここに次サ
イクルの成形用素材を導入し待機させている時に、上記
加熱手段により素材を加熱することにより、胴型部材２
０内での加熱時間を短縮することができる。

【００４６】以上の説明では、成形用素材、即ち、ガラ
スブランクの形状が球形状である場合について説明され
ているが、この場合のようにキャビティ内へのガラスブ
ランクの装填を有利に行うことができる点を考えに入れ
なければ、これに限定されることはなく、成形すべき光
学素子の形状に近似の形状をもつ素材を用いることもで
き、この場合はプレス時間を短縮することができる。

【００４７】以上のように、上記実施例では、連続プレ
ス可能な装置としては雰囲気置換のための密閉系の容積
を必要最小限まで小さくしているので、装置サイズを小
さくすることができ、更に、雰囲気置換のための時間が
短縮でき、使用ガスの量が少なくてすむ。

【００４８】更に、胴型部材に長手方向に関して相違す
る偏った温度分布を形成しておき、成形用素材装填およ
び成形品の取出しを、キャビティを低温側に位置させた
状態で行い、プレス成形はキャビティを高温側へと移動
させて行うことにより、上記キャビティ内の温度を迅速
に変化させることができ、成形用素材の加熱、プレス成
形型および成形品の冷却に要する時間を短縮することが
できる。

【００４９】なお、上記実施例では、胴型部材が上下方
向に配置され、下型部材および上型部材がそれぞれ上記
胴型部材内で上下に配置されているが、本発明は、これ
に限定されることはなく、胴型部材の長手方向は垂直方
向から若干傾いた方向など、適宜設定することができ、
下型部材および上型部材は胴型部材内で摺動可能に配置
されていれば必ずしも上下に配置されていなくてもよく
、たとえば水平方向に配置されているものをも本発明の
範ちゅうに含むものとする。

【００５０】また、上記実施例では、素材の供給のため
の開口２０ａと、成形品の排出のための開口２０ｂとを
別々に構成したが、これを共通の開口でまかなっても良
い。この場合は、パイプ２１ａあるいは２１ｂが、両方
の目的を兼ねるパイプとして使用され、これに対して、
対応する諸機構を装備させる必要がある。

【００５１】次に、図９を参照して、それぞれの実施態
様（１）ないし（４）における特徴部分について説明す
る。

【００５２】（１）の場合、図からも明らかなように、
ここで成形される光学素子は、非球面レンズで、ガラス
ブランクにはＳＦ８（硝種）の球状のものを使用する。胴型部材は膨張係数がα＝４５×１０−７のＴｉＮ系サ
−メットであり、上下型部材はα＝４５×１０−７のＭ
ｏＢ系セラミックである（なお、転写成形面は１μのＴ
ｉＮをコ−ティングする）。上記ブランクは置換室で３
００℃に予熱され、成形型への投入時、胴型部材はその
高温域を５３０℃（ｌｏｇ　η＝８．７）に維持し、上
下型部材は、第２の加熱源による制御を行わず、胴型部
材の低温域において３８０〜３７０℃に維持されている
。上記ブランクは、胴型部材が移動して、上下型部材が
上記高温域に対応してから、胴型部材からの伝熱で上下
型部材が４９２〜５０８℃へと昇温されるまで、約３０
秒、待機される。その後、１０秒を費やして、上下型部
材が５１０〜５２１℃へと昇温される間に上記ブランク
はプレス成形される。その後、胴型部材を移動して成形
品を低温域（２８０℃）に到達させ、（冷却用のエア−
はストップのまま）５秒程、間を置いてから、Ｎ２　ガ
スを噴射し、上下型部材を４０２〜３９９（各±５）℃
（ｌｏｇ　η＝１３．６）とし、上型部材を上昇させて
離型し、Ｎ２　ガスによる吹き飛ばしで成形品の排出を
行うのである。

【００５３】（２）の場合、図からも明らかなように、
ここで成形される光学素子は、両球面レンズで、ガラス
ブランクにはＳＫ１２（硝種）のボタン状のものを使用
する。胴型部材は膨張係数がα＝１８０×１０−７のＮ
ｉ基超耐熱合金であり、上下型部材はα＝４８×１０−
７のＷＣ系超硬合金である（なお、下型部材の転写成形
面は段付き）。ここでは、キャビティへのブランク供給
は、正確を期するため、吸着バンドなどのアクチュエ−
タを使用する。この時、吸着バンドは２５０℃に維持さ
れている。上記ブランクが成形型へ投入される時、胴型
部材はその高温域を６４０℃（ｌｏｇ　η＝８．７）に
維持し、その低温域を３４０℃としているが、上下型部
材は、第２の加熱源による制御で、胴型部材の低温域に
おいて５００℃（ｌｏｇ　η＝１４．７）に維持されて
いる。上記ブランクは、胴型部材が移動して、上下型部
材が上記高温域に対応してから、それぞれ６１０℃（ｌ
ｏｇ　η＝９．８）および６２０℃（ｌｏｇ　η＝９．
４）へと昇温されるまで、約２５秒、待機される。その
後、１０秒を費やして、上記ブランクはプレス成形され
る。その後、胴型部材を移動して成形品を低温域（３４
０℃）に到達させ、冷却用のエア−で胴型部材の下部を
冷却し、５秒間、Ｎ２　ガスを噴射し、上下型部材を５
００℃とし、上型部材を上昇させて離型し、吸着バンド
で成形品の排出を行うのである。

【００５４】（３）の場合、光学素子は、上側非球面レ
ンズで、その材質、ブランク形状は（２）の場合と同じ
であり、４００℃に設定された吸着バンドが使用される
。ここでは厚さの精度を高めるため、図からも明らかな
ように、プレス成形時の検出圧力の飽和点を規制する長
さの芯出しスリ−ブ（材料にはＳｉＣを採用）が用いら
れる。上記ブランクが成形型へ投入される時、胴型部材
はその高温域を５６０℃（ｌｏｇ　η＝１１．９）に維
持し、その低温域を４００℃としているが、上下型部材
（ここではＴｉＮ系サ−メットを採用）は、第２の加熱
源による制御で、胴型部材の低温域において５００℃（
ｌｏｇ　η＝１４．７）に維持されている。上記ブラン
クは、胴型部材が移動して、上下型部材が上記高温域に
対応してから、それぞれ６２０℃および６３０℃へと昇
温されるまで、約３４秒を費やして６０２〜６１０℃（
ｌｏｇ　η＝１０．４）に昇温される。その後、１９秒
を費やして、上記ブランクはプレス成形される。その後
、胴型部材を移動して成形品を低温域（４００℃）に到
達させ、約２０秒をかけて（冷却エア−はストップして
おく）上下型部材を５００℃とし、上型部材を上昇させ
て離型し、吸着バンドで成形品の排出を行うのである。

【００５５】（４）の場合、光学素子は、両非球面レン
ズで、その材質、ブランク形状は（２）の場合と同じで
あり、上記ブランクの供給、成形品の排出にはＮ２　ガ
スを使用する。ここでは厚さの精度を高めるため、図か
らも明らかなように、プレス成形時の検出圧力の飽和点
を規制する長さの芯出しスリ−ブおよび厚さのスペ−サ
（いずれも、材料にはＷＣ系超硬合金を採用）が用いら
れる。上記ブランクが成形型へ投入される時、胴型部材
はその高温域を６１０℃（ｌｏｇ　η＝９．８）に維持
し、その低温域を３４０℃としているが、上下型部材（
ここではＴｉＮ系サ−メットを採用）は、第２の加熱源
による制御で、胴型部材の低温域において５００℃（ｌ
ｏｇ　η＝１４．７）に維持されている。上記ブランク
は、胴型部材が移動して、上下型部材が上記高温域に対
応してから、それぞれ６２０℃（ｌｏｇ　η＝９．４）
の設定値へと昇温される約２２秒間待機しを費やす。そ
の後、１４秒を費やして、上記ブランクはプレス成形さ
れる。その後、胴型部材を移動して成形品を低温域（４
００℃）に到達させ、約２０秒をかけて冷却エア−は噴
射し、上下型部材を４８０℃（ｌｏｇ　η＝１５．８）
とし、上型部材を上昇させて離型し、Ｎ２　ガスの吹き
飛ばし操作で成形品の排出を行うのである。

【００５６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明装置によれば
、胴型部材の低温域に相当する部位の側部に、成形用素
材の供給用および取出し用の開口を備え、上下型部材で
構成されるキャビティが上記胴型部材との相対移動で上
記開口から外れた上記胴型部材の高温域に相当する部位
に位置するときに、上記素材のプレス成形を上記上下型
部材の相対移動で行うようにしたので、使用する成形型
の組数が少なくてよく、従来のような大規模設備が不要
で、小ロットの生産に有利でありながら、成形用素材の
導入、排出が低温域でなされ、また、プレス成形が高温
域でなされることで、温度分布にばら付きがなく、安定
した品質、形状、精度が得られ、連続的に、また、迅速
に繰返しプレス成形を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による成形装置の一実施例を示す模式的
縦断面図である。

【図２】本発明による成形装置の一実施例を示す一部省
略部分拡大図である。

【図３】上記実施例の動作を、その進行にともない変化
する部分について、重点的に示す概略図である。

【図４】上記実施例の動作を、その進行にともない変化
する部分について、重点的に示す概略図である。

【図５】上記実施例の動作を、その進行にともない変化
する部分について、重点的に示す概略図である。

【図６】上記実施例の動作を、その進行にともない変化
する部分について、重点的に示す概略図である。

【図７】上記実施例の動作を、その進行にともない変化
する部分について、重点的に示す概略図である。

【図８】上記実施例の動作を、その進行にともない変化
する部分について、重点的に示す概略図である。

【図９】上記実施例の成形型の構成を（１）ないし（４
）で例示した側面図である。

【符号の説明】

６，２６　　　　シリンダ２０　　　　　　胴型部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ　　　　　　開口２１ａ　　　
　　　成形用素材送入用パイプ２１ｂ　　　　　　成形
済み光学素子成形品の取出し用パイプ２１ｃ　　　　　
　非酸化性ガス導入用パイプ２１ｄ　　　　　　脱気用
パイプ２２　　　　　　下型部材２４　　　　　　上型部材２８，３０　　　　　　気密ベローズ３２，３４，３６　　　　　　ヒータ（加熱源）４２，
４８　　　　　　雰囲気置換部Ｇ１　　　　　　　成形用素材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　光学素子の光学機能面に対応する転写
成形面を有する成形用の下型部材および上型部材が成形
用胴型部材に収容されており、上記胴型部材にはその長
手方向に関して相違する所要の温度分布をもって加熱す
る加熱源が装備され、上記両型部材が上記胴型部材に対
してその長手方向に相対的に移動でき、かつ、上記上型
部材が下型部材に対して上記長手方向に相対的に移動で
き、その移動のための駆動機構が装備されている光学素
子の成形装置において、上記温度分布によってもたらさ
れる上記胴型部材の低温域に相当する部位の側部に、成
形用素材の供給用および取出し用の開口を備え、上記両
型部材で構成されるキャビティが上記胴型部材との相対
移動で上記開口から外れた上記胴型部材の高温域に相当
する部位に位置するときに、上記素材のプレス成形を上
記両型部材の相対移動で行うようにしたことを特徴とす
る光学素子の成形装置。
【請求項２】　　上記加熱源は上記高温域に対応して、
上記胴型部材の周囲あるいは内部に配設され、上記低温
域には上記加熱源の温度が伝達される構成であり、上記
下型部材は装置フレ−ムに固定され、上記上型部材は上
記下型部材と同軸に上記胴型部材内で上下可動であり、
また、上記胴型部材は上記両型部材に対して上下可動で
あって、上記開口を介しての素材の供給、成形品の排出
位置およびプレス成形位置に対して移動され、かつ上記
プレス成形位置は上記高温域に対応していることを特徴
とする請求項１に記載の光学素子の成形装置。
【請求項３】　　成形用胴型部材内で、互いの対向する
上下型部材間におけるキャビティに成形用素材を導入し
、上記胴型部材の高温域で、加熱源により上記素材を所
定温度に加熱し、上記上下型部材の相対移動でプレス成
形し、その成形された光学素子成形品を外部に取出すよ
うにした光学素子の成形方法において、上記成形用胴型
部材は上記高温域とは長手方向に分けられた低温域を有
し、上記低温域に有る開口から上記キャビティ内に素材
を供給し、上記胴型部材の移動で上記キャビティが到達
した上記高温域でのプレス成形後の光学素子成形品を、
同じく上記胴型部材の移動で上記キャビティが到達した
低温域で冷却し、所定温度まで降温した時、上記低温域
に有る開口から取出すことを特徴とする光学素子の成形
方法。
【請求項４】　　上記キャビティ内の素材を上記高温域
においてプレス成形するに先立ち、予め、上記胴型部材
の内部最高温度をガラス転移点以上の温度に保持してお
き、別に設けた第２の加熱源によって上下型部材を加熱
し、上記素材の供給時には上記素材をガラス転移点以下
の温度に保持されるように、また、プレス成形位置への
上記胴型部材の移動開始時に、上記上下型部材がそれぞ
れ上記素材のガラス粘度ｌｏｇ　η＝１２以下となる所
要温度に急激に昇温されるように、上記加熱源の温度調
節および上記型部材の動作制御を行うようにしたことを
特徴とする請求項３に記載の光学素子の成形方法。
【請求項５】　　上記キャビティ内の素材を上記高温域
においてプレス成形するに先立ち、予め、上記胴型部材
の内部最高温度を、上記素材のガラス粘度がｌｏｇ　η
＝１２以下となる温度に保持しておき、伝熱によって上
下型部材がそれぞれ所要温度に昇温された状態で上記素
材に対する上記プレス成形をなすように、上記加熱源の
温度調節および上記型部材の動作制御を行うようにした
ことを特徴とする請求項３に記載の光学素子の成形方法
。
【請求項６】　　上記プレス成形後、上記胴型部材の移
動で、上記キャビティ内の光学素子成形品を低温域で急
冷する際に、上記成形品の温度がガラス粘度でｌｏｇ　
η＝１３以下となる温度に降下するまで上下型部材の転
写成形面を上記成形品に密着させておき、その後、上型
部材を上昇させて離型することを特徴とする請求項４に
記載の光学素子の成形方法。
【請求項７】　　上記プレス成形後、上記胴型部材の移
動で、上記キャビティ内の光学素子成形品を低温域に対
応させ、そこで急冷する際に、上記成形品の温度がガラ
ス粘度でｌｏｇ　η＝１３以上となる温度に降下するま
で、上下型部材の転写成形面を上記成形品に密着させて
おき、その後、上型部材を上昇させて離型することを特
徴とする請求項５に記載の光学素子の成形方法。
【請求項８】　　上型部材の駆動手段に変位センサを装
備し、この出力が設定値に達したこと、または飽和した
ことを検出手段で検知し、上記キャビティに素材が充填
されたこと、または所定肉厚に成形されたことと判定し
、次の冷却工程に移行するようにした請求項３に記載の
光学素子の成形方法。
【請求項９】　　冷却工程で、上記キャビティに非酸化
性ガスを噴射し、光学素子成形品を冷却することを特徴
とする請求項３に記載の光学素子の成形方法。
【請求項１０】　　冷却工程の終了時点で、上型部材を
上昇させ、離型を完了してから上記キャビティに非酸化
性ガスを噴射して、光学素子成形品を上記キャビティ外
に導出することを特徴とする請求項３に記載の光学素子
の成形方法。
【請求項１１】　　上下型部材の間への素材の供給、そ
こでのプレス成形および光学素子成形品の排出が行われ
る雰囲気空間を非酸化性空間とするため、少なくとも１
０−１Ｔｏｒｒ以下の真空脱気を行う手段および、減圧
後に非酸化性ガスをその圧力が１００Ｔｏｒｒから１．
５気圧の範囲で制御調整する手段を具備することを特徴
とする請求項１に記載の光学素子の成形装置。
【請求項１２】　　上記成形雰囲気の圧力をモニタ−す
る手段を備え、そのモニタ−出力によって所定の圧力変
動内に調整するように、上記制御調整手段を稼動するこ
とを特徴とする請求項１１に記載の光学素子の成形装置
。