JPH0431236Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はレンズ、プリズム、ミラー及びフイル
タ等の光学素子を製造するための装置に関し、特
にプレス成形により光学面を形成して光学素子を
製造する装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、レンズ、プリズム、ミラー及びフイル
タ等の光学素子は、ガラス等の素材を研削して外
形を所望の形状とした後に、機能面即ち光が透過
及び／または反射する面を研摩して光学面とする
ことにより製造されている。

しかして、以上の様な光学素子の製造において
は、研削及び研摩により所望の表面精度（即ち表
面形状及び表面粗さ等の精度）を得るためには、
熟練した作業者が相当の時間加工を行なうことが
必要であつた。また、機能面が非球面である光学
素子を製造する場合には、一層高度な研削及び研
摩の技術が要求され且つ加工時間も長くならざる
を得なかつた。

そこで、最近では、上記の様な伝統的な光学素
子製造方法に代つて、所定の表面精度を有する成
形用金型内に光学素子材料を収容して加熱及び加
圧することによりプレス成形にて直ちに機能面を
含む全体的形状を形成することが行なわれる様に
なつてきている。これによれば、機能面が非球面
である場合でさえも比較的簡単且つ短時間で光学
素子を製造することができる。この様なプレス成
形方式は特に光学素子の連続的製造に適する。

［考案が解決しようとする問題点］ しかして、以上の様なプレス成形においては、
成形用金型は高温に加熱されるので、金型は酸化
作用を受け、表面に酸化物が形成される。これを
そのまま放置すれば、次第に酸化が進行して所定
精度に仕上げられた型表面の精度が低下する。プ
レス成形により光学的機能面を形成する場合には
特に型表面の劣化は光学素子の性能に直接影響す
るので、型表面の精度はできるだけ良好に維持し
なければならない。また、プレス成形時に高温で
あることにより、光学素子材料（光学ガラス等）
と金型表面とが反応して型表面に微量の反応生成
物が付着することもある。そして、そのまま成形
を行なうとやがては光学素子材料と金型表面とが
融着する等の形成不良を発生するおそれがある。

そこで、本考案は、プレス成形により光学面を
形成する光学素子製造装置において、型表面に生
成または付着する異物を効率的に除去して、型表
面を正確な精度に維持することにより良好な精度
の光学面形成を継続して行なうことを可能にする
光学素子製造装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本考案によれば、以上の如き目的は、 光学素子材料を型内に収容して加圧成形により
光学面を形成する本考案製造装置において、密閉
し得る成形室を有し、該成形室内に配置される成
形用型部材の少なくとも光学面形成表面に対する
スパツタのための手段を備えていることを特徴と
する、光学素子の製造装置、 により達成される。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本考案の具体的実施
例を説明する。

第１図は本考案による光学素子の製造装置の一
実施例を示す全体的構成図である。

図において、２はハウジングを示し、該ハウジ
ングは導電性材料からなつている。該ハウジング
内には入口室４、加熱室６、成形室８、徐冷室１
０及び出口室１２が設けられている。そして、入
口室４と加熱室６との間、加熱室６と成形室８と
の加熱室６、成形室８と徐冷室１０との間及び徐
冷室１０と出口室１２との間にはそれぞれゲート
バルブ１４，１６，１８及び２０が設けられてい
て、これらの間を気密に保つことができる。ハウ
ジング２内には、入口室４、加熱室６、成形室
８、徐冷室１０及び出口室１２にわたつて、光学
素子材料保持用キヤリアの搬送手段たるコンベア
２２が配設されている。該コンベアは光学素子材
料保持用キヤリア２４を載置して矢印Ａ方向に移
動させることができる。

入口室４には、密閉シール付ドア（不図示）が
設けられており、外部から該入口室内のコンベア
２２上にキヤリア２４を載置せしめることができ
る。また、入口室４には該入口室内の気体を排気
し且つ該入口室内に窒素ガスを導入するための配
管２６が付設されている。該配管は不図示の真空
ポンプ及び窒素ガスボンベに接続されている。

加熱室６内にはコンベア２２の上下にハロゲン
ランプ、赤外線ヒータ等のヒータ２８が配置され
ている。

成形室８にはコンベア２２の上下にそれぞれプ
レス用上型３０及びプレス用下型３２が配置され
ており、これらはそれぞれ上下方向に移動し得る
ロツド３４，３６の下端及び上端に設けられた保
持部材３４ａ，３６ａに固定保持されている。３
８，４０はそれぞれロツド３４，３６を駆動する
ためのシリンダである。上記ロツド３４，３６及
び保持部材３４ａ，３６ａは導電性材料からな
る。但し、該ロツドの中間部にはそれぞれ絶縁部
材３４ｂ，３６ｂが介在しており、従つて上型保
持部材３４ａとシリンダ３８とは電気的に絶縁さ
れており更に下型保持部材３６ａとシリンダ４０
とは電気的に絶縁されている。尚、上記ロツド３
４，３６の運動はそれぞれ絶縁部材４２，４４を
介して気密に行なわれ、従つてロツド３４，３６
とハウジング２とは電気的に絶縁されている。

成形室８には窒素ガスを導入するための配管４
６が付設されている。該配管は不図示の真空ポン
プ及び窒素ガスボンベに接続されている。また、
該成形室８には該室内にスパツタガス（たとえば
アルゴンガス）を導入するための配管４８が付設
されており、該配管は不図示のスパツタガスのボ
ンベに接続されている。尚、図示はしないが、該
成形室８内にはヒータが配置されている。

徐冷室１０内の上記成形室８寄りにはコンベア
２２の上下にヒータ２８が配置されている。

出口室１２には密閉シール付ドア（不図示）が
設けられており、該出口室内のコンベア２２上の
キヤリア２４を外部へと取出すことができる。ま
た、出口室１２には該出口室内の気体を排気し且
つ該成形室内に窒素ガスを導入するための配管５
０が付設されている。該配管は不図示の真空ポン
プ及び窒素ガスボンベに接続されている。

第１図において、５２はスパツタ用の高周波電
源である。該電源の一方の電極は接地されており
且つ上記ハウジング２に接続されており、該電源
の他方の電極は上記上型保持部材３４ａ及び下型
保持部材３６ａに接続されている。

第２図は上記光学素子材料保持用キヤリア２４
を示す断面図であり、本図においては該キヤリア
により光学素子材料が保持され且つ上記コンベア
２２上に載置されている状態を矢印Ａ方向に見た
図が示されている。

第２図に示される様に、キヤリア２４は円環形
状をなしており、その上側面２４ａ及び下側面２
４ｂはそれぞれ上記成形室８内の上型３０及び下
型３２に対応した形状（即ち、同一の曲率半径で
凹凸が逆）を有する。また、キヤリア２４の円周
面２４ｃは所望の光学素子外周面形状に対応した
形状を有する。該キヤリア２４は光学素子材料よ
りも線膨張係数の小さい材料（たとえば、光学素
子材料が一般の光学ガラスの場合には、モリブデ
ン等）からなる。以上の説明から分る様に、キヤ
リア２４は光学素子材料の成形の際の胴型の役割
をも有する。

キヤリア２４内には光学素子材料６０が収容保
持され、また該キヤリア２４は中央に矢印Ａ方向
の長孔２２ａを有するコンベア２２により下方の
対向する両端縁を支持される。

次に、以上の様な本実施例装置の動作につき説
明する。

先ず、ゲートバルブ１４を閉じゲートバルブ１
６，１８，２０を開いた状態で配管４６から排気
した後に窒素ガスを導入して室内雰囲気の置換を
行なう。更に、加熱室６、成形室８及び徐冷室１
０内のヒータを発熱させコンベアラインに沿つて
所望の温度勾配状態を形成する。

次に、予め表面欠陥を除去された光学素子材料
６０をキヤリア２４内に入れ、入口室４の密閉シ
ール付ドアを開いて該キヤリア２４を入口室４の
コンベア２２上に載置せしめる。かくして、第２
図に示される様な状態となる。次に、密閉シール
付ドアを閉じ、配管２６から排気した後に窒素ガ
スを導入して室内雰囲気の置換を行なう。

次に、ゲートバルブ１４を開き、入口室４内の
コンベア２２上にあるキヤリア２４を加熱室６内
へと移動させ、次いで該ゲートバルブ１４を閉じ
る。そして、該加熱室内においてキヤリア２４は
コンベア２２により所望の速度で矢印Ａ方向に移
動せしめられる。この移動の間に、ヒータ２８に
より上下から加熱される。このヒータ２８の強度
は、所望の速度にてキヤリア２４を移動させ該キ
ヤリア２４が成形室８に到達したときに該キヤリ
ア内の光学素子材料６０がちょうど成形可能温度
になる様に設定されている。

次に、コンベア２２上にあるキヤリア２４を成
形室８内へと移動させ、次いで該キヤリア内の光
学素子６０を上型３０及び下型３２をシリンダ３
８，４０で駆動することによつてプレスする。第
３図はこのプレスの際の状態を示す断面図であ
る。即ち、上型３０は下方へと移動せしめられ、
一方下型３２は上方へと移動せしめられる。そし
て、これら上下の型部材の移動の駆動力は下型の
方が大きくなつており、また該下型は第３図に示
される様にキヤリア２４をコンベア２２からわず
かに浮上させる位置が上限到達位置となる様に不
図示のストツパにより係止される。かくして、キ
ヤリア２４の上面２４ａ及び下面２４ｂにそれぞ
れ上型３０及び下型３２が密着せしめられ、キヤ
リア２４内の光学素子材料６０は該キヤリア２
４、上型３０及び下型３２によりプレスされる。

次に、上型３０及び下型３２とプレスされた光
学素子材料６０との間の離型を容易ににするため
に不図示の手段により超音波振動を付与した後
に、シリンダ３８，４０により上型３０を上方へ
及び下型３２を下方へと移動させ離型を行なう。
これにより、キヤリア２４はプレス済光学素子材
料６０を保持したままコンベア２２上に載置され
る。次に、成形室８内のコンベア２２上にあるキ
ヤリア２４を徐冷室１０内へと移動させる。該徐
冷室内においてキヤリア２４はコンベア２２によ
り所望の速度で矢印Ａ方向に移動せしめられる。
この移動の間に、ヒータ２８により上下から加熱
される。尚、この徐冷室内におけるヒータ２８の
強度は、所望の速度にてキヤリア２４を移動させ
たときに適正な温度勾配にてキヤリア２４内の光
学素子材料が冷却されプレスによる歪が除去され
る様に設定するのが望ましい。

次に、徐冷室１０内のコンベア２２上にあるキ
ヤリア２４を出口室１２内へと移動させ、ついで
該ゲートバルブを閉じる。

次に、出口室１２の密閉シール付ドアを開いて
出口室１２内のコンベア２２上のキヤリア２４を
取り出す。ついで、密閉シール付ドアを閉じ、配
管５０から排気した後に窒素ガスを導入して室内
雰囲気の置換を行なう。

この間に、キヤリア２４が成形室８内から徐冷
室１０へと移動した後に、ゲートバルブ１６，１
８を閉じ、配管４４から該成形室内を排気し、次
に該配管を閉じた後に配管４８からスパツタガス
を導入する。そして、高周波電源５２を投入し、
ハウジング２と上型保持部材３４ａ及び下型保持
部材３６ａとの間に高周波を印加してグロー放電
によりガスをイオン化させ、これを上型３０及び
下型３２の表面へと衝突させるスパツタを行な
う。これにより、型表面に形成された酸化物や該
型表面に付着した異物が飛ばされクリーニングが
行なわれる。

そして、所定時間のクリーニングの後に、配管
４８を閉じ配管４６から排気した後に窒素ガスを
導入して室内雰囲気の置換を行なう。次いで、ゲ
ートバルブ１６，１８を開く。

以上の様な各キヤリア２４に関する動作が連続
的に行なわれ、従つて入口室４からは順次キヤリ
ア２４が加熱室６内へと導入され、該加熱室から
は順次キヤリア２４が成形室８内に導入され、該
成形室内では順次プレスが行なわれ、該成形室か
らは順次キヤリア２４が徐冷室１０内に導入さ
れ、該徐冷室内からは順次キヤリア２４が出口室
内に導入される。そして、成形室８内ではキヤリ
ア２４が徐冷室１０内へと移動した後に次のキヤ
リアが導入される前にスパツタクリーニングが行
われるのである。

尚、出口室１２から外部へと取り出されたキヤ
リア２４内の光学素子は、キヤリアよりも膨張係
数が大きいために冷却による収縮量が大きく、従
つて常温近くの温度にて容易にキヤリアから取り
出すことができる。

以上の本実施例装置を用いて光学素子を製造し
た実施例を以下に説明する。

光学素子材料６０として、SF１４（Tg：485
℃，At：526℃，Sp：586℃）からなる外径16mm、
厚さ２mmの両面研摩円板状のものを用い、キヤリ
ア２４として内径16.2mmのものを用い、上型３０
として曲率半径20.5mmの凸型を用い、下型３２と
して曲率半径55.5mmの凸型を用いて、両凹レンズ
を製造した。

装置のタクトタイムは10分であり、10分間隔で
コンベア２２によりキヤリア２４を間欠的に移動
させた。そして、成形室８内でプレス直前にキヤ
リアの温度が540℃となる様にした。プレス時間
は１分とした。

スパツタガスとしてはアルゴンガスを用い、ス
パツタ時のガス圧力を５×10^-2Torrとし、スパ
ツタ時の電源５２の電圧を500Vとした。スパツ
タクリーニングの時間は10秒とした。

以上の条件で100個のレンズを製造したところ、
１個目のレンズ、50個目のレンズ及び100個目の
レンズのいずれも表面粗さがRmax0.02μmであ
り、継続して良好な精度のレンズが得られた。

一方、比較のために、同一の装置でスパツタク
リーニングを行なわないことを除いて全く同様に
して100個のレンズを製造したところ、１個目の
レンズの表面粗さはRmax0.02μmであつたが、
50個目のレンズの表面粗さはRmax0.04μmであ
り、次第に精度が低下していた。

本考案は上記実施例に限定されることはなく、
種々の変形が可能である。

上記実施例においては窒素ガス雰囲気中でプレ
スを行なつているが、５×10^-2Torr程度のアル
ゴンガス雰囲気中でプレスを行なうことにすれ
ば、ゲートバルブ１６，１８を省略することがで
きる。

スパツタクリーニング時に成形室内にアルゴン
ガスと同時に水素ガスを導入しておくことによ
り、型部材の良好な酸化防止が実現される。

また、スパツタガスとしてはアルゴンガスの外
の適宜のガスを用いてもよい。

スパツタのための電源としては直流電源を用い
ることもできる。但し、この場合には少なくとも
型部材のスパツタすべき表面を導電性とし、該表
面との電源の一方の電極とを電気的に接続してお
くのが好ましい。

更に、スパツタクリーニングは必ずしも１個の
光学素子のプレスごとに行なう必要はなく、複数
個の光学素子のプレスごとに行なうことも可能で
ある。

［考案の効果］ 以上のような本考案によれば、プレスによる光
学素子の製造において、型表面に生成または付着
する異物をスパツタクリーニングで効率的に除去
して型表面を常に正確な精度に維持することがで
きるので、良好な精度の光学面形成を継続して行
なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による光学素子の製造装置の一
実施例を示す全体的構成図である。第２図はキヤ
リアの断面図である。第３図はプレス状態を示す
断面図である。 ２……ハウジング、４……入口室、６……加熱
室、８……成形室、１０……徐冷室、１２……出
口室、１４，１６，１８，２０……ゲートバル
ブ、２２……コンベア、２４……キヤリア、２８
……ヒータ、３０，３２……型、３４，３６……
ロツド、３４ａ，３６ａ……型保持部材、３４
ｂ，３６ｂ，４２，４４……絶縁部材、５２……
電源、６０……光学素子材料。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 光学素子材料を型内に収容して加圧成形によ
   り光学面を形成する光学素子製造装置におい
   て、密閉し得る成形室を有し、該成形室内に配
   置される成形用型部材の少なくとも光学面形成
   表面に対するスパツタのための手段を備えてい
   ることを特徴とする、光学素子の製造方法。 (2) スパツタガスがアルゴンガスである、実用新
   案登録請求の範囲第１項の光学素子の製造装
   置。 (3) ハウジング内に成形室が設けられており、該
   ハウジング内には成形室を通る経路で光学素子
   材料保持用キヤリアを搬送するための手段が配
   置されており、成形室内に上記キヤリアと協働
   して型を構成する型部材が配置されている、実
   用新案登録請求の範囲第１項の光学素子の製造
   装置。 (4) キヤリア搬送手段の搬送の向きに沿つて成形
   室の前に加熱室が設けられており且つ成形室の
   後に徐冷室が設けられている、実用新案登録請
   求の範囲第３項の光学素子の製造装置。 (5) 加熱室と成形室との間及び成形室と徐冷室と
   の間にゲートバルブが設けられている、実用新
   案登録請求の範囲第４項の光学素子の製造装
   置。