JPH0443852B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は加熱軟化させたガラス素材をプレス成
形することにより、レンズ、プリズム、フイルタ
等の光学素子を成形する光学素子成形装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来、ガラス素材を加熱軟化した後、所望の成
形面を具備する一対の成形用金型にてプレス成形
し、研磨等の後加工を施すことなく所望の成形面
を有する光学素子を得る光学素子成形装置が知ら
れている。

かかる装置として、例えば特開昭60−118642号
及び特開昭60−11864号公報に記載されたガラス
レンズの成形装置がある。

特開昭60−118642号公報に開示された装置は第
１１図に示すように光学機能面９０ａ，９１ａを
有する上型９０，下型９１と成形レンズ９２の外
縁部を規制する光学機能面を有しない胴型９３に
より成形レンズ９２をプレス成形するものであ
る。

一方、特開昭60−118641号公報の装置はガラス
素材を胴型兼用載置台（以下胴型キヤリアとい
う）内に保持し、所望の成形面を形成した上下一
対の金型間に胴型キヤリアを搬送し、前記上下金
型によりプレスし成形レンズを成形するものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記特開昭60−118642号公報記
載の装置にあつては、ガラス素材の供給、プレス
成形レンズの排出、搬送上の問題があり、更に凹
レンズ成形時のレンズ外縁部の成形性に問題があ
つた。

一方、前記特開昭60−118641号公報記載の装置
にあつては、ガラス素材の加熱に際し、大きな熱
容量を有する胴型キヤリアと前記ガラス素材を同
時に加熱するもので、ガラス素材の加熱に長時間
を要するとともにガラス素材の周辺部と内部とに
不均一加熱が生じる問題があつた。また、胴型キ
ヤリアを予め加熱してある場合には、胴型キヤリ
アとガラス素材とが接触している部分が高温（ガ
ラス転移点以上）にさらされる時間が長くなり、
当該接触部分がガラス素材の自重により大きな変
形を起し、プレス成形に問題が生じていた。更に
ガラス素材中央部と周辺部の昇温状態が異なり、
ガラス素材内部での温度不均一を生ずる問題があ
つた。

一方、レンズのプレス成形時には胴型キヤリア
と金型間に熱の移動が起こり、金型温度の制御が
困難となり、また、金型が長時間高温にさらされ
るので金型の劣化を早める問題があつた。更に、
ガラス素材が胴型キヤリアと接触している部分と
非接触の部分とでは接触部分の温度が高くなりガ
ラス素材の温度が均一になりにくく、ガラス素材
全体がほぼ均一の温度となるのに長時間を要し、
プレスレンズ成形のサイクルタイムを延長させる
問題があつた。

本発明は前記問題点に鑑みなされたものであつ
て光学素子の成形サイクルタイムの短縮を図るこ
とを目的とする。

［問題を解決するための手段］ 光学ガラス素材を加熱軟化し、プレス成形金型
によつてレンズ等の光学素子を成形する光学素子
成形装置において、前記光学ガラス素材を載置、
搬送する胴型キヤリアに加熱手段および／または
冷却手段を設て構成したものである。

［作用］ 前記構成においては、胴型キヤリアの加熱手段
および／または光学素子の成形後の胴型キヤリア
の冷却手段を設けたので光学素子の成形サイクル
タイムの短縮化を図ることができるものである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明するが、具
体的な実施例を説明する前に、まず、第２図にお
いて胴型キヤリアを用いた光学素子成形装置の概
要を説明する。

図において２０で示すのは上型２１、下型２２
の一対の金型からなるレンズ等の光学素子のプレ
ス成形型で、このプレス成形型２０の上型２１は
上板２３に固定され、一方下型２２は下板２４で
上下方向へ摺動可能に保持されるとともに、前記
上型２１と下型２２とはその軸心が一致するよう
に設定構成されている。更に、前記上型２１、下
型２２は温度制御装置によつて所定の温度に設定
可能とされるべく加熱装置（図示しない）を備え
ている。又、上型２１、下型２２が高温となる部
分が酸化されるのを防ぐために金型２０を石英ガ
ラス管２６で周囲を囲み、内部２７に雰囲気ガス
供給装置２８により窒素ガス又は不活性ガス又は
還元性ガスを供給し、当該部分の酸化を防止し得
るように構成されている。なお、前記上板２３、
下板２４は図示しない部材で結合されており、上
板２３と下板２４間の相互の距離、位置が変化し
ない構成となつている。

３０は光学ガラス素材３１及びプレス成形後の
光学素子３２を載置・搬送する胴型キヤリアで、
この胴型キヤリア３０は胴型キヤリア搬送用アー
ム３３により保持され、図示しない温度制御装置
によつて所定の温度に設定し得る加熱炉３５中を
移送され、前記上型２１と下型２２間に搬送され
る。

次に前記成形装置により光学素子３２を成形す
る方法について説明する。

まず、胴型キヤリア３０内に光学ガラス素材３
１を載置し、胴型キヤリア搬送用アーム３３で加
熱炉３５内に搬送し、上下のヒータ３６を介して
光学ガラス素材３１を成形可能状態になるまで
（軟化点付近の温度に）加熱軟化処理する。次に、
前記アーム３３を前進させ前記胴型キヤリア３０
とともに光学ガラス素材３１を前記プレス成形型
２０の上型２１と下型２２間に搬送せしめる。そ
の後、前記下型２２を上動させ、前記胴型キヤリ
ア３０とともに光学ガラス素材３１を持ち上げ、
第２図ｂにて示すごとく、前記上下の成形型２
１，２２を介して軟化状態にある光学ガラス素材
３１をプレス成形し、上型２１の成形面２１ａ、
下型２２の成形面２２ａ及び胴型キヤリア３０に
より光学素子３２を成形する。成形後は前記下型
２２を下動して離型し、前記加熱炉３５と反対側
に設けた図示しない徐冷炉中に前記胴型キヤリア
搬送アーム３３を介して搬送して前記プレス成形
された光学素子３２を冷却し、その後、前記胴型
キヤリア３０から光学素子３２を取り出す。な
お、前記胴型キヤリア３０及び光学素子３２の徐
冷炉中への搬送は、前記胴型キヤリア搬送アーム
３３からプレス成形後受け渡しを受けた別の胴型
キヤリア搬送アーム（図示せず）により行なうこ
とができる。

かかる装置において、前記光学ガラス素材３１
を前記加熱炉３５を介して加熱する際に、光学ガ
ラス素材３１を載置した胴型キヤリア３０に加熱
手段を設けることにより光学ガラス素材３１を所
定温度に加熱する加熱時間の短縮と光学ガラス素
材３１の加熱温度の均一化を図ることができる。
また第２図ｂに示した如く前記下型２２を上動さ
せた前記光学素子３２の成形時に前記胴型キヤリ
ア３０に設けた冷却手段により胴型キヤリア３０
を冷却することにより胴型キヤリア３０が有する
余分な熱量を除去でき、光学素子３２の成形時間
の短縮とヒケ防止できるものでその具体的な実施
例を以下に説明する。

（第１実施例） 第１図、第３図及び第４図は本発明光学素子成
形装置の第１実施例を示し、胴型キヤリアの加熱
手段として電熱線を前記胴型キヤリアに巻装した
もので、第１図は胴型キヤリアの断面図、第３図
及び第４図は電熱への電力の供給手段を示す説明
図である。

第１図において、３０は光学ガラス素材３１及
び前記成形金型２０によりプレス成形された光学
ガラス素子を載置・搬送する胴型キヤリアで、こ
の胴型キヤリア３０は外周部に電熱線４２を巻装
して、胴型キヤリア３０内に設けた載置部４３を
介して載置した光学ガラス素材４１を加熱するヒ
ータ部４４を設けてある。なお、４５は胴型キヤ
リア３０と電熱線４２との絶縁のための酸化被膜
（SiO₂，Al₂O₃等）であり、又４６は胴型キヤリ
ア搬送アームを係止する鍔部である。

前記ヒータ部４４は絶縁被覆を施された一本の
電熱線４２を前記胴型キヤリア３０の外周部に螺
旋状に巻装してあり、この巻装された電熱線４２
の上端部４２ａ及び下端部４２ｂの巻装部分は前
記絶縁被覆を剥してある。

かかる胴型キヤリア３０において前記ヒータ部
４４への電力供給は第３図にて示すごとく胴型キ
ヤリア搬送用アーム４７に設けた電気接点４８，
４９を介して行なわれる。即ち、前記電気接点４
８，４９と前記ヒータ部４４の上下端部４２ａ，
４２ｂとそれぞれ接触する構成としてある。５０
で示すのは前記接点４８，４９を絶縁するための
絶縁体である。

第４図は第３図とは別のヒータ部４４を示し、
第４図ａは胴型キヤリアを胴型キヤリア搬送用ア
ームで保持した状態を示す斜視図、第４図ｂは電
熱線との接点部分の説明図、第４図ｃは電熱線の
結線図である。

同図において、ヒータ部４４は前記胴型キヤリ
ア３０の外周部を３等分した状態で電熱線４２を
外周部に設けて形成しかつ電気接点５１，５２，
５３を３箇所設けてある（第４図ｂ，ｃ参照）。
又、胴型キヤリア搬送用アーム５４には２本の電
気接点５５，５６を設け、前記接点５１，５２，
５３のいずれかとそれぞれ接触して前記ヒータ４
４に電力を供給する。

かかる場合、第４図ｃのごとく配置した場合、
電気接点５１，５２，５３が一本のアーム接点と
同時に接触することはなく、また前記電気接点５
１，５２，５３が２本のアーム接点５５，５６と
同時に接触することはない。また、電熱線４２の
結線は第４図ｃのごとくに結線することによつ
て、常時電熱線４２の２〜３本分の発熱を生じさ
せることができる。なお、電熱線４２の発熱が２
本の場合は、電気的に抵抗を測ることで２本であ
ることを検知し、電熱線の両端に印加する電圧を
調整することにより、電熱線４２を３本使用した
場合と同様に胴型キヤリア３０を加熱し得る。

次に、第５図に本実施例の胴型キヤリア３０を
使用した場合と加熱手段を設けていない胴型キヤ
リアを使用した場合の加熱炉内での光学素子の昇
温状態を示す。なお、光学素子を光学ガラス
SF7，φ18mm、厚さ３mmの円筒状とし、加熱炉内
を600℃に加熱設定してある。

図において、５７は加熱手段を設けていない胴
型キヤリアでの昇温状態、５８は本実施例の加熱
手段を設けた場合の昇温状態をそれぞれ示してあ
る。

本実施例の加熱手段を設けた胴型キヤリアを使
用することにより第５図に示すごとく、従来の加
熱手段を設けていない胴型キヤリアを使用した光
学ガラス素材の所要温度に加熱する時間が、従来
８分間必要であつたものが、３分弱に短縮するこ
とができ、光学素子３２のプレス成形時間を全体
として短縮し得る作用効果を奏し得るものであ
る。

また、胴型キヤリアを予め十分に加熱してお
き、前記胴型キヤリア内に室温の光学ガラス素材
を載置して加熱した場合において、光学ガラス素
材の昇温状態は第５図の５８で示す昇温状態と同
じ結果が得られたが、直接、胴型キヤリアに接す
る光学ガラス素材の外縁部は内側に比べ、長時間
高温にさらされるため光学素材の自重による変
形、内側との温度差（約15℃）及び胴型キヤリア
との融着が生じてしまい好ましくなかつた。一方
本実施例の加熱手段を設けた胴型キヤリアを用い
た場合、ガラス素材の外縁部と内側の温度差は約
２℃程度であり、大きな変形や融着は生じなかつ
た。

（第２実施例） 第６図は本発明光学素子成形装置の第２実施例
を示し、胴型キヤリアの加熱手段として加熱用ア
ームを使用して加熱するもので、図においては胴
型キヤリアを前記加熱用アームにて加熱している
状態を示している。

第６図において４０は胴型キヤリアで、この胴
型キヤリア４０は胴型キヤリア搬送用アーム６１
にて保持され、ニクロム線ヒータ（図示せず）を
加熱手段とする加熱用アーム６２が前記胴型キヤ
リア４０の外周部に嵌合している。この加熱用ア
ームは前記胴型キヤリア４０が前記搬送用アーム
６１にて前記加熱炉３５内に搬送され、その後前
記胴型キヤリア４０内に下方から上動し、胴型キ
ヤリア４０の外周部に嵌合し、胴型キヤリア４０
内に載置した光学ガラス素材３１を加熱軟化する
構成となつている。その後、この光学ガラス素材
３１を前記プレス成形型２０の上下両型２１，２
２間に搬送する際には、前記加熱用アーム６２は
下動し、前記胴型キヤリア４０からはずれる構成
となつている。なお、この加熱用アーム６２は上
記構成に限らず、前記胴型キヤリア搬送用アーム
６１の進行方向とは別の方向、例えば前記搬送用
アームと直交する方向（図において紙面と直交す
る方向）から２つのアームで胴型キヤリア４０を
挟持する構成として実施することができる。更
に、加熱用アームの加熱手段はニクロム線ヒータ
に限られず、他の加熱手段を用いて実施すること
ができる。

本実施例によれば、前記第１実施例と同様な作
用、効果を奏し得るものである。

（第３実施例） 本発明光学素子成形装置の第３実施例として、
前記胴型キヤリアを金属製とし、この胴型キヤリ
アの加熱手段として電磁加熱機により胴型キヤリ
アにうず電流を発生させ、このうず電流を利用し
た電磁加熱により胴型キヤリア自体を発熱させ胴
型キヤリア内に載置した光学素材を加熱軟化した
ものである。

本実施例によれば、前記第１実施例と同様な作
用、効果を奏し得るとともに胴型キヤリアと電磁
加熱機とを直接接触させる必要がないため扱いが
容易であるという効果を併有する。

なお、前記第１実施例乃至第３実施例の加熱手
段に限られず、火焔、電子ビーム照射、UV照
射、レーザー照射等の加熱手段を用いて実施で
き、かかる場合において得られる効果は前記実施
例と同様に得ることができる。

（第４実施例） 第７図は本発明光学素子成形装置の第４実施例
を示し、第７図ａは光学素子のプレス成形時の胴
型キヤリアの断面図、第７図ｂは第７図ａのＡ−
Ａ線断面図で、プレス成形時における胴型キヤリ
アの冷却手段を示すものである。

図において、７０は胴型キヤリア、７１は胴型
キヤリア７０の外周部に設けた冷却用フイン、７
２は前記冷却用フイン７１に冷風を吹き掛ける冷
風供給用ノズルで、このノズル７２は上板２３
（第２図ａ参照）に取り付けられ、あるいは石英
ガラス管２６（第２図ａ参照）を通過して外部よ
り導入してある。

次に、光学ガラスSF7，φ18mm、厚さ３mmの円
筒状のガラス素子を600℃に加熱し、金型温度を
420℃に設定してレンズ曲率30.375mmと22.188mm
の両凹レンズを成形した場合における第７図ａに
て示すＡ〜Ｅの各部分の温度変化を計測した。第
８図ａは本実施例による冷却手段を設けた胴型キ
ヤリアを使用してプレス成形した場合を示し、第
８図ｂは冷却手段を設けていない胴型キヤリアで
プレス成形した場合を示す。ここで光学素子内の
中央部Ｄと周辺部Ｅの冷却状態を比較すると冷却
手段を設けた場合、15秒程で光学素子の内部温度
が均一となる（第８図ａ参照）が、冷却手段を設
けなかつた場合光学素子の内部温度が均一となる
のに約40秒程要した（第８図ｂ参照）。更に、成
形された光学素子の成形面は冷却手段を設けた場
合、光学素子の両辺部まで充分に金型面精度を転
写していたが、冷却手段を設けなかつた場合、光
学素子の周辺部にダレが発生し、光学機能面の有
効径を確保するのが困難であつた。

以上のように、かかる実施例によれば、光学素
子と胴型キヤリアの温度が速く均一になり、光学
素子の成形時間を短縮し得る効果を奏する。更
に、光学素子の周辺部にダレを起すことなく、高
精度の光学素子を得ることができる。

（第５実施例） 本発明光学素子成形装置の第５実施例として前
記第４実施例に示した冷却手段として用いた冷風
に代えて、沸点の低い（100℃程度）液体、例え
ばフロン、エタノール、トリクレン等を霧状にし
て胴型キヤリアに吹きつけるものである。なお、
構成については第７図と同様であるので図示を省
略する。

かかる実施例によれば、前記第４実施例と同様
な作用効果を奏し得ることができる。更には、吹
きつける冷却媒体の冷却能が大きく非常に効果的
に冷却することができる。なお、冷却媒体として
液体窒素（沸点−196℃）を吹きつけても同様な
作用効果を得ることができる。

（第６実施例） 第９図は本発明光学素子形成装置の第６図実施
例を示す光学素子のプレス成形時での胴型キヤリ
アの断面図で、冷却手段として冷却用アームを設
けてある。

図において８０で示すのは冷却用アームで、こ
の冷却用アーム８０は胴型キヤリア４０の外周部
を胴型キヤリア搬送用アームの進行方向と直交す
る方向（図において底面と直交する方向）の両側
から進行させて挟持し、この冷却用アーム８０に
冷却媒体を吹き掛けて胴型キヤリア及び光学素子
を冷却するものである。又、冷却手段及び冷却媒
体は前記第４，第５実施例と同様なものを使用し
て実施し得るものである。更に、前記冷却用アー
ム８０の内部にヒートパイプ（図示せず）を設け
ることにより胴型キヤリア等の熱の移動量を増加
することができ、本実施例の作用・効果を増大さ
せることができる。なお、前記冷却用アーム８０
は前記第１実施例と同様に胴型キヤリア４０の下
方から上動させて前記胴型キヤリア４０の外周部
に嵌合する構成としても実施できる。

図においては、胴型キヤリア４０の胴型キヤリ
ア搬送用アームによる保持を光学素子３２のプレ
ス成形時解除した状態としてあるが、２点鎖線で
示す前記搬送用アーム６１により保持した状態で
プレス成形することができる。

本実施例によれば、前記第４，第５実施例と同
様な作用効果を奏し得るものである。

（第７実施例） 第１０図は本発明光学素子成形装置の第７実施
例を示し、光学素子等の加熱手段及び冷却手段を
組み合せたもので、図においては前記第２実施例
の加熱手段と前記第６実施例の冷却手段を使用し
た場合を示す断面図である。なお、図においては
便宜上、加熱炉３５及び成形金型２０における状
態を同一図面にて表わしている。

本実施例において、構成は前記第２，第６実施
例と同様であるので同一部分について同一番号を
付しその説明を省略する。

本実施例によれば、加熱手段及び冷却手段によ
る第２及び第６実施例の組み合せは簡単であり、
かつ同様な作用効果を奏し得るとともに、加熱手
段と冷却手段とを組み合せてあるので、個別的に
設けた場合に比し、更に短い成形時間で光学素子
の成形を可能とする作用効果を奏し得るものであ
る。

なお、加熱手段と冷却手段の組み合わせは前記
第７実施例の組み合せに限られず、前記第１実施
例から第３実施例の加熱手段と第４実施例から第
６実施例の冷却手段をそれぞれ組み合せて実施で
き得るもので、特に第３実施例と第４実施例との
組み合せは簡単に実施できるものであり、前記第
７実施例と同様な作用効果を奏し得ることができ
る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、胴型キヤリア
に加熱・冷却手段を設けたので光学ガラス素材及
び光学素子の加熱時間、成形時間が短縮され、か
つ安定した品質で光学素子を成形することができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の第１実施例におけ
る胴型キヤリアの断面図、第２図は本発明に係る
光学素子成形装置の概要を示す説明図で、第２図
ａはプレス成形前の説明図第２図ｂはプレス成形
時の説明図、第３図及び第４図は電力供給手段を
示す説明図、第５図は光学素子の昇温状態を示す
線図、第６図は本発明に係る装置の第２実施例に
おける胴型キヤリアの加熱状態を示す説明図、第
７図は本発明に係る第４実施例を示し、第７図ａ
は胴型キヤリアの断面図、第７図ｂは第７図ａの
Ａ−Ａ断面図、第８図ａ，ｂは光学素子の昇温状
態を示す線図、第９図は本発明に係る装置に係る
第６実施例を示す説明図、第１０図は本発明に係
る第７実施例を示す説明図、第１１図は従来技術
の説明図である。 ２０……金型、２１……上型、２２……下型、
３０，４０，７０……胴型キヤリア、３１……光
学ガラス素材、３２……光学素子、３３，６１…
…胴型キヤリア搬送用アーム、３５……加熱炉、
４２……電熱線、４４……ヒータ、６２……加熱
用アーム、７１……フイン、７２……ノズル、８
０……冷却用アーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学ガラス素材を加熱軟化し、プレス成形金
   型によつてレンズ等の光学素子を成形する光学素
   子成形装置において、 一端部および他端部の絶縁被覆部が剥離された
   絶縁被覆導電巻線が外周部に巻回され、前記光学
   ガラス素材を載置する胴型キヤリアと、 この胴型キヤリアを加圧部に搬送すると共に、
   前記絶縁被覆部を剥離した部分にそれぞれ接点部
   を有し前記絶縁被覆導電巻線に給電する前記胴型
   キヤリア搬送用のアームと、 を具備したことを特徴とする光学素子成形装置。