JPH0710564A

JPH0710564A - 光学素子の成形装置

Info

Publication number: JPH0710564A
Application number: JP17208893A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nakagawa; 伸行中川; Isamu Shigyo; 勇執行; Hiroyuki Kubo; 裕之久保
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-21
Filing date: 1993-06-21
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JP3135098B2

Abstract

(57)【要約】【目的】その位置によって温度分布にバラ付きがある
胴型を使用しても、胴型の外形および大きさを変えるこ
となく、胴型内での均等な温度分布を作り出し、上下型
部材の周囲の温度分布のバラ付きを回避し、また、複数
対の上下型部材を擁する胴型では、各成形型（各対の型
部材）間の温度差を抑制できるように工夫した光学素子
の成形装置を提供する。【構成】軟化状態に加熱されたガラス素材を、上型部
材および下型部材間でプレスして、上記ガラス素材の表
面に、各型部材の成形面に形成された所望の形状を転写
する光学素子の成形装置において、上記上型部材および
下型部材（１２）を案内する胴型（１１）は、そこから
の熱伝導により、上記上型部材および下型部材を加熱す
るように構成され、また、上記胴型自体に、熱流量およ
び熱流の向きを任意に制御させるための断熱層（Ａ、
Ｂ）を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱軟化されたガラス
素材を、上下一対の型部材によってプレスすることによ
り、非球面レンズなどの高精度な光学素子を成形加工す
るための光学素子の成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラスレンズなどの光学素子を加
工する方法として、研削研磨による方法に代わって、加
熱軟化したガラス素材を、成形用型により、プレス成形
する方法が注目されている。図３は、このような光学素
子をプレス成形するための従来の成形装置の構造を示し
ている。図３において、不活性ガスを用いて雰囲気を生
成した成形装置内には、成形用型１００が配置されてい
るが、上記成形用型は、上型部材１０２と、下型部材１
０４と、これらの上下の型部材１０２、１０４を摺動自
在に保持する胴型１０６とから構成されており、胴型１
０６には、それ自体および型部材１０２、１０４を加熱
するためのヒーター１０８が配設されている。また、胴
型１０６には、開口穴１０６ａが形成されていて、ここ
を介して、ガラス素材１３０を成形用型１００の内部に
搬入し、あるいは、成形が完了した光学素子を上記内部
から取り出すことができるようになっている。

【０００３】このような成形装置においては、ヒーター
１０８で発生した熱は、胴型１０６を介して上型部材１
０２および下型部材１０４に伝達され、更に、これらを
介して成形用型内のガラス素材１３０に加えられ、これ
を所望のプレス温度まで加熱する。この場合、ガラス素
材１３０は、下型部材１０４からの熱伝導、上型部材１
０２、下型部材１０４、胴型１０６からの輻射熱、そし
て、ガラス素材１３０を取り巻く不活性ガスからの対流
による熱伝達方法で加熱される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、図３に示
すような、成形品の直径が、比較的小径のものにおいて
は、成形型（対をなす上下型部材）の周囲の温度分布は
均等で、バラ付きが殆ど無く、高精度な光学素子が得ら
れる。しかしながら、図４に示すような、大口径の光学
素子を成形するために、直径の大きな成形型（上下型部
材）を使用する際には、胴型に挿入されたヒーターと上
記成形型の外周部との距離が、その位置によって、顕著
な差があるために、上記成形型の周囲の温度分布にバラ
付きが発生し、これが原因して、成形された光学素子
に、異形やクセによる不良品ができるという問題が生じ
る。

【０００５】また、図５に示すような、１つの胴型に複
数対の成形型（上下型部材）を配置し、光学素子を複数
個同時に生産するようにした成形装置では、胴型自体に
温度分布のバラ付きができるため、胴型の中央部に位置
する成形型と端部に位置する成形型との間にかなりの温
度差が発生し、各成形型（各対の型部材）間で、成形品
の品質にバラ付きが生じる。

【０００６】そこで、その対応策として、胴型をより大
きくし、ヒーターから成形型（上下型部材）に至る距離
を可及的に均等化し、その成形型の位置的な温度分布の
バラ付きを少なくすることも考えられたが、この方法で
は、胴型を大きくした分、その熱容量が増え、成形型の
加熱・冷却に要する時間が長くなり、成形用型の温度制
御に関して生産効率の低下を招くことになるので、実用
的ではない。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記事情に基いてなされたもの
で、その目的とするところは、その位置によって温度分
布にバラ付きがある胴型を使用しても、胴型の外形およ
び大きさを変えることなく、胴型内での均等な温度分布
を作り出し、上下型部材の周囲の温度分布のバラ付きを
回避し、また、複数対の上下型部材を擁する胴型では、
各成形型（各対の型部材）間の温度差を抑制できるよう
に工夫した光学素子の成形装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明における光学素子の成形装
置は、軟化状態に加熱されたガラス素材を、上型部材お
よび下型部材間でプレスして、上記ガラス素材の表面
に、各型部材の成形面に形成された所望の形状を転写す
る光学素子の成形装置において、上記上型部材および下
型部材を案内する胴型は、そこからの熱伝導により、上
記上型部材および下型部材を加熱するように構成され、
また、上記胴型自体に、熱流量および熱流の向きを任意
に制御させるための断熱層を具備するのである。

【０００９】

【作用】従って、上記断熱層が、上下型部材の外周部に
おける胴型の温度分布を均一化し、更に、その均一化さ
れた熱が、その（あるいは、それぞれの）対の成形型
（上下型部材）に伝達されるため、上下型部材内に温度
分布のバラ付きがない状態で、また、各対の型部材間に
温度差がない状態で、プレス成形ができ、高品質な光学
素子を得ることができる。しかも、その断熱層は、容易
に設けることができ、かつ、非常に実用的であるため、
多種製品の成形、および、複数個取りの成形用型に対応
することが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について、添付
図面を参照して詳細に説明する。（第１の実施例）図１は、第１の実施例の光学素子の成
形装置における成形用型の構成を上から見た概要を示し
ており、ここでは、胴型１１中のスリットＡおよびＢ
が、気体断熱層を構成する。このスリットは、ワイヤー
カットにより加工された、幅０．５ｍｍの空洞である。
この断熱層での熱の伝わりは、対流および輻射を含んだ
不活性ガスの熱伝導である。これを１つの熱伝導率で表
すと、０．０４〜０．０６Ｗ／ＭＫ程度（本出願人独自
の実験と解析で求めた値）であり、胴型の熱伝導率、約
７７Ｗ／ＭＫと比較して、１５００倍程度の違いがあ
る。もちろん、真空中で行えば、その違いは更に増え
る。この熱伝導率の大きな差を利用して、熱流を絞った
り、回り込ませたりして、任意に熱流を制御し、所望の
均一な温度分布を作り込むのである。

【００１１】図中、胴型１１内の上下型部材１２の周縁
に設定した符号１〜４のポイントについて、その熱流量
および熱流の状態を述べると、まず、従来例で述べたよ
うに、胴型にスリットが無い場合、ポイント１および３
は、ヒーターからの距離が小さく、その温度は高くな
る。しかし、ポイント２および４は、ヒーター１３から
の距離が大きいのと、同時に、胴型１１端部から熱が逃
げるために、その温度は低くなる。その結果として、ポ
イント１および３と、ポイント２および４の温度差が、
例えば、約２０℃にもなる。

【００１２】そこで、前述した断熱効果を利用し、胴型
に対して、スリットＡおよびＢを、図に示すように、設
けた。この場合、スリットＢは、ヒーターからの熱流を
スリットの幅方向に絞り、長さ方向に散らせる役目をす
る。また、スリットＡは、断熱の役目をし、胴型端部か
ら逃げる熱を滞留させる。このことにより、ポイント１
〜４では、温度分布のバラ付きが約３℃の差まで低減で
きる。更に、冷却時も同様の理由で温度分布に対して均
等化の効果があり、高品質な光学素子が得られるように
なる。

【００１３】なお、この実施例では、スリット仕様とし
て、幅０．５×長さ１２ｍｍと３５ｍｍを採用したが、
同程度の効果を得るための、その幅、長さおよび本数
は、この限りではない。また、その形状も、細長いスリ
ットに限らず、丸穴などの他の形状でも良い。具体的な
断熱層の仕様決定が測温実験で求められることは、当然
のことで、これは、市販の伝熱シミュレーションを利用
することでも、容易に求められる。（第２の実施例）図２は、第２の実施例の光学素子の成
形装置における成形用型の構成を上から見た外観を示
す。なお、この実施例では、１つの胴型１１に対して、
複数対の上下型部材１２が配列された大型の成形用型構
造が示されており、各対における温度分布のバラ付きを
避けるための工夫（型内の温度分布では無く、型間の温
度差を減少させる対策である）に、上記実施例と同様の
スリットＡ’およびＢ’（勿論、その形状、寸法、配置
などは実験的に求められるが）を備える。なお、ここで
は、加熱源としてのヒーターは、胴型の外側に配置され
ている。この各対間の温度分布のバラ付きを、従来例の
場合（スリットを備えない場合）に比較すると、従来例
では、１４℃の差があったが、本発明に係る成形用型で
は、僅か４℃の差であった。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学素子
の成形装置によれば、胴型に任意に設けられた断熱層
が、上下型部材の外周部における胴型の各部の温度分布
を均一化し、更に、その均一化された熱が、それぞれの
型部材に伝達されるため、型内に温度分布のバラ付き、
および、複数対の型部材間では、相互の温度差がない状
態で、光学素子を成形でき、高品質な光学素子が得られ
るようになる。しかも、その断熱層は、スリットなどの
簡単な構造で、容易に設けられ、かつ、非常に実用的で
あるため、多種製品を製造する上で、また、複数個取り
の成形用型に対応する際に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す成形用型の概略的
平面図および指定したポイントでの温度分布を示すグラ
フである。

【図２】本発明の第２の実施例を示す成形用型の概略的
平面図および指定したポイントでの温度分布を示すグラ
フである。

【図３】従来例の成形用型の概略的横断平面図および縦
断側面図である。

【図４】従来例の成形用型における温度分布曲線を示す
平面図である。

【図５】従来の複数取りの成形用型における温度分布曲
線を示す平面図である。

【符号の説明】

１１胴型１２成形用型（上下型部材）１３ヒーターＡ、Ｂスリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟化状態に加熱されたガラス素材を、上
型部材および下型部材間でプレスして、上記ガラス素材
の表面に、各型部材の成形面に形成された所望の形状を
転写する光学素子の成形装置において、上記上型部材お
よび下型部材を案内する胴型は、そこからの熱伝導によ
り、上記上型部材および下型部材を加熱するように構成
され、また、上記胴型自体に、熱流量および熱流の向き
を任意に制御させるための断熱層を具備することを特徴
とする光学素子の成形装置。