JPH0477319A - 光学素子の製造装置 - Google Patents

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］ 本発明は光学素子の製造装置に関し、特に光学機能面を
有する光学素子を成形用素材から直接プレス成形により
連続的に得るための装置に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］近年、
所定の表面精度を有する成形用型内に光学素子成形用の
素材たとえばあ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収容して加熱下でプレス成形する
ことにより、研削及び研摩等の後加工を不要とした、高
精度光学機能面を有する光学素子を製造する方法が開発
されている。

この様なプレス成形法では、一般に成形用土型部材と成
形用下型部材とをそれぞれ成形用下型部材内に摺動可能
に対向配置し、これら上型部材、下型部材及び用型部材
により形成されるキャビティ内に成形用素材を導入し、
型部材の酸化防止のため雰囲気を非酸化性雰囲気たとえ
ば窒素雰囲気として、成形可能温度たとえば成形用素材
が１０’−１０”ポアズとなる温度まで型部材を加熱し
、型を閉じ適宜の時間プレスして型部材表面形状を成形
用素材表面に転写し、そして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、型を開いて成形済光学素子を取出す。

尚、型部材内に導入する前に成形用素材を適宜の温度ま
で予備加熱したり、あるいは成形用素材を成形可能温度
まで加熱してから型部材内に導入することもできる。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、プレス及び冷却を行い、連続化及
び高速化をはかることもできる。

以上の様な光学素子プレス成形法及びその装置は、たと
えば特開昭５８−８４１３４号公報、特開昭４９−９７
００９号公報、イギリス国特許第３７８１９９号公報、
特開昭６３−１１５２９号公報、特開昭５９−１５０７
２８号公報、特開昭６１−２６５２８号公報及び特開昭
６１−４４７２１号公報等に開示されている。

従来、ガラスのプレス成形において良好な成形品を得る
ためには、成形用素材と成形用型部材との間の融着を防
止することが重要であり、このため型部材を改良するこ
とはもちろんのこと、最近では成形用素材ガラスの改良
も提案されている。

素材ガラスの改良としては、ガラス基体の表面に該ガラ
ス基体よりもガラス転移点温度の高いガラスや酸化ケイ
素や炭素の被覆を施すことが提案されている（特公平２
−１７７８号公報、特公平２１７７９号公報及び特公平
２−１７８０号公報）。

しかし、これらの提案では、別装置においてガラス基体
表面に被覆を施したガラスブランクを用い、これを光学
素子製造装置の型内に搬入してプレス成形を行うので、
被覆形成後プレス用型内へのブランク搬入までの間に該
ブランクの表面にゴミが付着することがあり、このため
成形品の品質が低下することがある。この不利を避けよ
うとすれば、プレス用型内へのブランク搬入の直前に清
浄化工程を設ける必要があり、コスト高となる。

そこで、本発明は、以上の様な従来技術の問題点に鑑み
、プレス及び冷却過程での型部材との融着等の発生を防
止して低コストで良好な光学素子を得ることの可能な光
学素子製造装置を提供することを目的とするものである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的を達成するものとして、 成形室と該成形室に密閉可能なゲートを介して連通可能
に接続され得る入替え室とを有し、該入替え室には成形
用素材に表面処理を施すための手段が付設されているこ
とを特徴とする、光学素子製造装置、が提供される。

本発明においては、上記表面処理を施すための手段が高
周波放電電極及び炭化水素ガス導入口を含んでなる、態
様がある。

本発明においては、上記表面処理を施すための手段が直
流放電電極及び炭化水素ガス導入口を含んでなる、態様
がある。

本発明においては、上記表面処理を施すための手段が炭
化水素をイオン化あるいは励起するためのイオンガンを
含んでなる、態様がある。

［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説明
する。

第１図は本発明による光学素子の製造装置の一実施例の
概略構成を示す横断面模式図であり、第２図（ａ）及び
第３図はそれぞれその■−■断面模式図及びｍ−■断面
模式図であり、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の部分拡大
詳細図である。

これらの図において、２は成形室であり、４はその上部
に配置された入替え室である。これら成形室２と入替え
室４との間には密閉可能なゲートバルブ６が介在してい
る。

上記成形室２は上下方向に中心を有する円筒形状であり
、外気と遮断可能である。該成形室は不図示の減圧源及
び非酸化性ガスたる窒素ガスの供給源にそれぞれ接続さ
れている。成形室２内には１つの中継ステーション１２
．２つの加熱ステーション１４．１６及び５つのプレス
ステーション１８．２０，２２，２４．２６が配置され
ており、これらステーションは上記成形室２の円筒形状
の上下方向中心のまわりに円周に沿って均等に配列され
ている。そして、上記成形室２の円筒形状の上下方向の
中心には移送手段２８が配置されている。尚、上記中継
ステーション１２は上記ゲートバルブ６の真下に位置す
る。

上記中継ステーション１２は、第２図に示されている様
に、成形室２の下部に立設せしめられた支柱１２ａの上
端に受台１２ｂを取付けたものからなる。

上記加熱ステーション１４は、第３図に示されている様
に、成形室２外に配置されているシリンダ１４ａ１該シ
リンダの上下方向ピストンロッドの上端に取付けられて
いる受台１４ｂ、上記成形室２の上部に取付けられてい
る加熱筒１４ｃ及び該加熱筒内に設けられているヒータ
１４ｄからなる。上記シリンダ１４ａを作動させること
により、上記受台１４ｂを上記加熱筒１４ｃ内へと移動
させることができる。

加熱ステーション１４での加熱プロセスは、成形用素材
Ｇ１を保持した受台１４ｂを加熱筒１４Ｃ内まで上昇さ
せ、ここでヒータ１４ｄにより加熱して所望の温度まで
上昇させ、しかる後に上記受台１４ｂを下降させること
によりなされる。

以上、加熱ステーション１４に関し説明したが、上記加
熱ステーション１６も同様である。

上記プレスステーション２０においては、第２図に示さ
れている様に、成形室２の底部に上下方向の固定筒２０
ａが立設せしめられている。そして、成形室２外の上記
固定筒２０ａの下方にシリンダ２０ｂが配置されている
。２０ｃはシリンダ２０ｂのピストンロッドに取付けら
れ上下移動せしめられる下軸であり、該下軸は上記固定
筒２０ａ内に上下方向に摺動可能な様に収容されている
。

上記固定筒２０ａの上端上には筒状の胴型部材２０ｄの
下端が取付けられている。また、上記下軸２０ｃの上端
上には下型部材２０ｅが配置されている。該下型部材は
胴型部材２Ｏｄ内に収容されており、該胴型部材に対し
上下方向に摺動可能である。

また、成形室２の上部上にはシリンダ２Ｏｆが配置され
ており、該シリンダのピストンロッドには上記下軸２０
ｃとほぼ同心状の上軸２０ｇが取付けられている。該上
軸は成形室２内まで延びており、上下移動せしめられる
。上軸２０ｇの下端部には上型部材２０ｈが保持されて
おり、該上型部材は上記胴型部材２Ｏｄ内に収容されて
おり、該胴型部材に対し上下方向に摺動可能である。

尚、上記下型部材２０ｅの上端面及び上記上型部材２０
ｈの下端面は成形すべき光学素子の光学機能面形成のた
めの転写面であり、所望の表面精度に仕上げられている
。

上記下軸２０ｃ及び上軸２Ｏｇ内にはそれぞれ冷媒流通
経路Ｃ，，Ｃ，が設けられている。また、上記胴型部材
２０ｄにはヒータＨが内蔵されている。

第４図は上記プレスステーション２０の構成の一部を詳
細に示す概略断面図である０本図において上記第１図〜
第３図におけると同様の部材には同一の符号が付されて
いる。

胴型部材２０ｄの下端面にはリングプレート２０１が固
定されており、該プレートが押えリング２０ｊにより上
記固定筒２０ａの上端面に係止せしめられている。また
、上記下型部材２０ｅの下端にはフランジ２０ｋが形成
されて下り、その下端面が上記リングプレート２０１に
対し突き当て可能であり、これにより下型部材２０ｅの
下限位置が設定される。

上型部材２０ｈの上端にはフランジ２０ｍが形成されて
おり、上軸２０ｇの下端部に固定された１対のフック２
Ｏｎにより上記フランジ２０ｍが係止保持されている。

尚、上型部材２０ｈには上記フランジ２０ｍの直下にお
いて肩部２０ｐが形成されており、該肩部が上記胴型部
材２０ｄの上端面に突き当てられ、これにより上型部材
２０ｈの下限位置が設定される。

尚、胴型部材２０ｄの側面には成形用素材及び成形済光
学素子の出し入れのための開口２０ｑが形成されている
。

第５図は上記フック２０ｎによる上型部材２０ｈの係止
保持の様子を示す概略分解斜視図である。即ち、上型部
材２０ｈのフランジ２０ｍには対向する２か所にノツチ
Ｎが形成されており、該ノツチを通して上記フック２Ｏ
ｎの先端を上方からフランジ下方へと移動させ、次いで
ほぼ９０度回転させることにより、第２図（ａ）に示す
様な配置を実現することができる。

第６図は上記胴型部材２０ｄ及び上型部材２０ｈのセッ
トを示す概略斜視図である。

プレスステーション２０でのプレスプロセスは、上型部
材２０ｈを上方へと移動させた状態にて成形用素材を胴
型部材２Ｏｄ内で下型部材２０ｅと上型部材２０ｈとの
間に配置し、ヒータＨで加熱しながら上軸２０ｇを下降
させ上型部材２０ｈと下型部材２０ｅとをいずれも上記
下限位置まで移動させて型閉じを行い、所望の寸法にプ
レスして光学素子Ｇ、を形成し、その後ヒータＨによる
加熱を停止し冷媒流通経路Ｃ，，Ｃ，に冷媒を流して所
望の温度にまで冷却し、しかる後に上型部材２０ｈを上
昇させて型開きを行うことによりなされる。尚、この冷
却の際に下型部材２０ｅを適度の圧力で上方へと押圧し
てヒケ防止が図られる。

以上、プレスステーション２０に関し説明したが、上記
プレスステーション１８，２２，２４゜２６も同様であ
る。

上記移送手段２８は、第２図（ａ）に示されている様に
、成形室２外に配置された回動駆動部２８ａと、該回動
駆動部に固定され上下方向に上記成形室２内へと延びて
いる回動軸２９ｂと、該回動輪の上端部に取付けられた
水平方向伸縮駆動部２８ｃと、該駆動部に固定され水平
方向に延びている１本のアーム２８ｄと、該アームの先
端の下面側に取付けられた吸着部２８ｅとからなる。該
吸着部２８ｅは真空吸着によるものであり、成形用素材
及び成形済光学素子の上面を吸着保持することができる
。また、上記回動軸２９ｂは上下方向に伸縮可能な内部
構造を有している。

従って、上記回動軸２８ａの上下方向のまわりの回動及
び上下方向の伸縮ならびに上記アーム２８ｄの径方向の
伸縮の動作を組合わせることにより、上記吸着部２８ｅ
による上記中継ステーション１２、上記加熱ステーショ
ン１４．１６及び上記プレスステーション１８，２０，
２２，２４゜２６へのアクセス及び移送を実現すること
ができる。

即ち、上記中継ステーション１２へのアクセス及び移送
時には、回動軸２８ｂを回動させてアーム２８ｄを中継
ステーション１２の方へと向け、アーム２８ｄを伸長さ
せることにより、吸着部２８ｅを受台１２ｂの上方に位
置させ、しかる後に上記回動軸２８ｂを短縮させ、受台
１２ｂ上の成形用素材を吸着する（または吸着部２８ｅ
に吸着されていた成形済光学素子を受台１２ｂ上に置く
）。そして、上記回動軸２８ｂを伸長させ、アーム２８
ｄを短縮させて、中継ステーションから退避させる。

上記加熱ステーション１４．１６へのアクセス及び移送
時には、回動軸２８ｂを回動させてアーム２８ｄを所望
の加熱ステーションの方へと向け、アーム２８ｄを伸長
させることにより、吸着部２８ｅを受台１４ｂ等の上方
に位置させ、しかる後に上記回動軸２８ｂを短縮させ、
吸着部２８ｅに吸着されていた成形用素材を受台１４ｂ
等上に置く（または受台１４ｂ等上の成形用素材な吸着
する）。そして、上記回動軸２８ｂを伸長させ、アーム
２８ｄを短縮させて、加熱ステーションから退避させる
。

上記プレスステーション１８，２０，２２，２４．２６
へのアクセス及び移送時には、回動軸２８ｂを回動させ
てアーム２８ｄを所望のプレスステーションの方へと向
け、アーム２８ｄを伸長させることにより、吸着部２８
ｅを胴型部材開口２０ｑ等から該胴型部材内へと進入さ
せて下型部材２０ｅの上方に位置させ、しかる後に上記
回動軸２８ｂを短縮させ、吸着部２８ｅに吸着されてい
た成形用素材を下型部材２Ｏｅ等上に置く（または下型
部材２０ｅ等上の成形済光学素子を吸着する）。そして
、上記回動軸２８ｂを伸長させ、アーム２８ｄを短縮さ
せて、プレスステーションから退避させる。

上記入替え室４の上部には、第２図（ａ）に示されてい
る様に、シリンダ３０が付設されており、該シリンダの
上下方向ピストンロッドの下端部が上記入替え室４内へ
と延びており、その先端には保持フィンガー３２が設け
られている。該保持フィンガーは成形用素材及び成形済
光学素子を保持することができる。上記シリンダ３０及
び保持フィンガー３２を含んで、入替え室４と中継ステ
ーション１２との間での成形用素材及び成形済光学素子
の搬送手段が構成される。

上記入替え室４は、成形室２外に配置されている上下方
向回動支柱３４に固定されているアーム３６の先端に取
付けられており、不図示の回動駆動手段により、第２図
（ａ）に示される位置と不図示の成形用素材供給部及び
成形済光学素子回収部との間を移動することができる。

尚、この移動はゲートバルブ６が閉じている状態で行わ
れる。

上記入替え室４は不図示の減圧源及び非酸化性ガスたる
窒素ガスの供給源にそれぞれ接続されている。更に、第
２図（ｂ）に示されている様に、上記入替え室４！２は
高周波放電電極４０及び炭化水素ガス導入口４２が設け
られている。高周波数電電ｔ！１ｉ４０は不図示の高周
波電源に接続されており、炭化水素ガス導入口４２は不
図示の炭化水素ガス供給源に接続されている。これら高
周波放電電極４０及び炭化水素ガス導入口４２を含んで
、成形用素材に表面処理を施すための手段が構成される
。

入替え室４は上記第２図（ａ）、（ｂ）の位置において
外気と遮断可能であり、従ってこの位置において内部を
減圧して窒素ガス雰囲気または炭化水素ガスで満たすこ
とができる。そして、該入替え室４内の保持フィンガー
３２と上記中継ステーション１２との間で成形用素材及
び成形済光学素子を搬送する際には、成形室２内及び入
替え室４内を窒素ガス雰囲気で満たし、ゲートバルブ６
を開き、保持フィンガー３２を下降させ、該保持フィン
ガーに保持されていた成形用素材Ｇ、を受台１２ｂ上に
置（（または受台１２ｂ上の成形済光学素子を保持する
）。そして、上記保持フィンガー３２を上昇させて入替
え室４内まで移動させ、しかる後にゲートバルブ６を閉
じる。

尚、本実施例においては、上記入替え室４内に成形用素
材Ｇ、を位置せしめ且つ上記第２図（ａ）、（ｂ）の様
に該入替え室４を密閉し減圧した後に、不図示のヒータ
により成形用素材Ｇ１を例えば３００℃に加熱し、炭化
水素ガス導入口４２から炭化水素ガスを例えば５Ｘ１０
−”〜５×１０−’Ｔｏｒｒとなるまで導入し、高周波
放電電極４０に例えば１００〜５００Ｗの高周波を印加
して、炭化水素プラズマ、を形成し、成形用素材Ｇ１の
表面に炭化水素被覆を形成する。−面に炭化水素被覆を
形成した後に、保持フィンガー３２により成形用素材Ｇ
１を反転させて、他面にも同様な炭化水素被覆を形成す
る。

上記炭化水素ガスとしては、例えばメタン、エタン、プ
ロパン、エチレン、プロピレン、アセチレンなどが例示
できる。形成される炭化水素被覆の厚さは例えば１０〜
５０人、好ましくは１５〜３５人である。また、該炭化
水素被覆における炭素：水素の原子比は例えば１０１５
〜１０／ｌである。該原子比は堆積条件によって変化す
るので、所望の原子比が得られる様に条件を設定する。

この様に、炭化水素被覆を施した成形用素材を用いてプ
レスすると、プレス後の冷却時のワレ発生を防止するこ
とができる。また、入替え室４内において炭化水素被覆
を施した後に、成形用素材Ｇ１は直ちに成形室２内へと
搬送されるので、該成形用素材の表面にゴミが付着する
ことがない。

以上の様にして炭化水素被覆を施した後に、入替え室４
内を減圧し次いで窒素ガス雰囲気で満たす。

次に、上記実施例装置における上記入替え室４と中継ス
テーション１２との間での成形用素材及び成形済光学素
子の搬送動作ならびに上記移送手段２８による成形用素
材及び成形済光学素子の移送の動作の関連について説明
する。第７図は各部間での成形用素材及び成形済光学素
子の搬送及び移送のタイミングを示すダイヤグラムであ
る。

ここでは、説明を簡単化するために、上記搬送及び移送
の動作に要する時間を無視している。また、入替え室４
へと成形用素材を送入する動作及び該入替え室から成形
済光学素子を回収する動作に要する時間を無視している
。

更に、加熱ステーションでの加熱プロセスに要する最低
時間を６分間とし、プレスステーションでのプレスプロ
セス（該プロセスには、上記の様に、光学素子が型部材
から取出し可能となる温度まで冷却するプロセスをも含
む）に要する最低時間を１５分間としている。従って、
本実施例では、加熱ステーションでの加熱プロセスに要
する時間（６分間）を加熱ステーションの数（２）で除
した数値（３）とプレスステーションでのプレスプロセ
スに要する時間（１５分間）をプレスステーションの数
（５）で除した数値（３）とが等しく設定されている。

第７図において、入替え室４と中継ステーション１２と
の間の縦方向矢印は上記搬送動作を示しており、中継ス
テーション１２と加熱ステーション１４．１６とプレス
ステーション１８，２０゜２２．２４．２６との間の縦
方向矢印は上記移送動作を示しており、上記加熱ステー
ション１４゜１６及びプレスステーション１８，２０，
２２゜２４．２６における横方向の矢印はそれぞれ上記
加熱プロセス及び上記プレスプロセスを示している。

先ず、成形用素材（１）を入替え室４から中継ステーシ
ョン１２へと搬送し、更に加熱ステーション１４へと移
送し、ここで６分間かけて加熱プロセスを行った後に、
プレスステーション１８へと移送し、ここで１５分間か
けてプレスプロセスを行い、ここで得られた光学素子を
中継ステーション１２へと移送し、更に入替え室４へと
搬送する。

この間に、順次、成形用素材（２）、（３）。

（４）、（５）を同様に空き状態の各ステーションへと
移送し、同様に処理する。

続いて、成形用素材（Ｉ）、　　（ＩＩ）、　　（ｎｌ
）。

（ＩＶ）、（Ｖ）を同様に処理する。この処理は、上記
成形用素材（１）〜（５）の処理と一部並行して実施す
ることができ、以下同様にして連続的に処理することが
できる。かくして、各加熱ステーションにおける加熱プ
ロセス及び各プレスステーションにおけるプレスプロセ
スを十分効率よ（行うことができる。

以上説明した様に、本実施例装置によれば、中継ステー
ションと加熱ステーションと複数のプレスステーション
とを上下方向を中心とする円周上に配列し該上下方向中
心の位置に移送手段を配置し、該移送手段により中継ス
テーションにある成形用素材を空き状態の加熱ステーシ
ョンへと移送し加熱ステーションにある成形用素材を空
き状態のプレスステーションへと移送しプレスステーシ
ョンにある成形済光学素子を空き状態の中継ステーショ
ンへと移送する様にしたことにより、小型化及び構造の
簡単化が可能であり、更に各ステーションでのプロセス
に要する時間に応じて最適の効率で成形用素材及び成形
済光学素子の移送を行うことができるので高速且つ高効
率でプレス成形を行うことが可能となる。

上記実施例では、成形用素材に表面処理を施すための手
段が高周波放電電極及び炭化水素ガス導入口を含んでな
るものである例が示されているが、本発明においては、
該表面処理を施すための手段として、直流放電電極及び
炭化水素ガス導入口を含んでなるものや、炭化水素をイ
オン化あるいは励起するためのイオンガンを含んでなる
ものを用いることができる。更に、本発明では、表面処
理は炭化水素被覆以外の処理で、あってもよい。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明装置によれば、入替え室に成
形用素材に表面処理を施すための手段を付設したことに
より、該入替え室での表面処理後に成形用素材を外気と
遮断された状態で直ちに成形室へと搬送でき、かくして
成形用素材の表面にゴミが付着することがなく、良好な
光学素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学素子の製造装置の一実施例の
概略構成を示す横断面模式図であり、第２図（ａ）及び
第３図はそれぞれその■−■断面模式図及び■−■断面
模式図であり、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の部分拡大
詳細図である。 第４図はプレスステーションの構成の一部を詳細に示す
概略断面図である。 第５図は上型部材の係止保持の様子を示す概略分解斜視
図である。 第６図は胴型部材及び上型部材のセットを示す概略斜視
図である。 第７図は成形用素材及び成形済光学素子の搬送及び移送
のタイミングを示すダイヤグラムである。 ２：成形室、　　　　４：入替え室、 ６：ゲートバルブ、 １２：中継ステーション、 １４．１６：加熱ステーション、 １８．２０，２２，２４，２６： プレスステーション、 ２０ｄ：胴型部材、　２０ｅ：下型部材、２０ｈ：上型
部材、 ２８：移送手段、 ２８ｄ：アーム、　　　２８ｅ：吸着部、３２：保持フ
ィンガー ４０：高周波放電電極、 ４２：炭化水素ガス導入口、 Ｇ、：成形用素材、　Ｇ２　：成形済光学素子。 第１図 代理人　弁理士　　山　下　穣　平 ２υＯ 第 図（（１） 第 図 （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）成形室と該成形室に密閉可能なゲートを介して連
   通可能に接続され得る入替え室とを有し、該入替え室に
   は成形用素材に表面処理を施すための手段が付設されて
   いることを特徴とする、光学素子製造装置。
2. （２）上記表面処理を施すための手段が高周波放電電極
   及び炭化水素ガス導入口を含んでなる、請求項１に記載
   の光学素子製造装置。
3. （３）上記表面処理を施すための手段が直流放電電極及
   び炭化水素ガス導入口を含んでなる、請求項１に記載の
   光学素子製造装置。
4. （４）上記表面処理を施すための手段が炭化水素をイオ
   ン化あるいは励起するためのイオンガンを含んでなる、
   請求項１に記載の光学素子製造装置。