JPH08217465A - 光学素子の成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】装置がコスト高になることやガラスの無駄が増
えることを防止した光学素子の成形方法を提供する。 【構成】溶融ガラス２を受けて光学素子のプレス素材と
なるガラス塊５を得るための熱容量の小さい受け型６
に、受け型６と別体に且つ接離自在に設けられたヒータ
を接触させて受け型６を加熱する第１の工程と、受け型
６からヒータを離間させる第２の工程と、加熱溶融され
た光学ガラス２を受け型６上に所定量流出させて高温軟
化状態のガラス塊５を得る第３の工程と、受け型６から
ガラス塊５をプレス成形用の成形型８,９に移載する第
４の工程と、成形型８,９によりガラス塊５をプレス成
形して光学素子１３を完成させる第５の工程とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟化状態のガラスを成
形型でプレス成形してレンズ等の光学素子を得る方法及
び装置に関し、特に、加熱溶融したガラスをノズルから
流出させ、高温軟化状態のガラス塊を受け型に受け、こ
のガラス塊を成形型へ搬送しプレス成形する光学素子の
成形方法および成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高温軟化状態のガラスを成形型で
プレス成形してレンズ等の光学素子を得る方法が、レン
ズを製造する方法、特に、非球面レンズを安価に製造す
る方法として注目され、その開発が進んでいる。このプ
レス成形による光学素子の生産方法においては、生産コ
ストを下げるために、成形用ガラス素材としてのガラス
塊を安価に得る方策が種々検討されてきた。

【０００３】当初のプレス成形方法においては、成形用
ガラス素材として、所望の光学素子である非球面レンズ
に近似した形状に研磨されたガラス塊を使用していた。

【０００４】次に、ガラス塊の製造コストを下げるため
に、研磨コストが安価なボール形状のガラス塊を使用す
る成形方法が開発された。

【０００５】従来、このように、成形用ガラス素材（ガ
ラス塊）の表面を研磨していたのは、素材表面の外観欠
陥を除去することが目的であった。すなわち、溶融ガラ
スをノズルから流出させ、素材とする所望の大きさのガ
ラス塊をガラス流から切断して得る場合、切断刃でガラ
ス流を切断すると、この切断した部位のガラスに微小な
泡が巻き込まれてしまう。これは、シャーマークと呼ば
れる外観欠陥を生じさせる原因となり、このシャーマー
クを除去するために、ガラスの表面部分を研削加工によ
り除去し、その後、研磨加工により表面を滑らかに加工
していた。

【０００６】しかし、最近、このシャーマークを発生さ
せずに、溶融ガラス流からガラス塊を得る方法が開発さ
れてきた。この方法は、受け型に溶融ガラス流を受け、
ガラス量が所望の重量になった時に受け型を下方に急降
下させ、ガラス流を引き伸ばすことにより切断するとい
うものである。この方法により、シャーマークの無いガ
ラス塊を得ることができるようになった。このようにし
て得られたガラス塊は、ガラス表面にシャーマークによ
る外観欠陥が無い点、および、ガラス表面が滑らかであ
る点から、研磨加工を必要とせず、そのまま光学素子成
形用素材として使用可能である。すなわち、研磨加工が
不要になるので、このようにして得られたガラス塊を成
形用素材として使用することにより、成形用ガラス素材
のコストを下げることができる。

【０００７】そこで、このようにして得られたガラス塊
を成形用ガラス素材として使用する成形方法が開発され
た。

【０００８】この方法が開発された初期においては、別
工程で予め製造しておいたガラス塊を成形型の中に搬送
し、成形型およびガラス塊の温度をプレス温度まで加熱
した後、プレス成形して冷却し、成形された光学素子を
成形型から取り出すという手順がとられていた。

【０００９】その後、この成形方法における、ガラス塊
をプレス温度まで加熱する工程に要するコストを削減す
るため、溶融ガラス流を受け型に受けてガラス塊を得る
工程と、ガラス塊をプレス成形し光学素子を得る工程を
合体した成形方法が開発された。すなわち、溶融ガラス
流から得られた高温の溶融ガラス塊を、高温の状態のま
ま成形型の中に搬送し、プレス成形する方法である。

【００１０】この成形方法の１つとして、例えば特開平
４−３７６１４号には、溶融ガラス流から溶融ガラス塊
を第１の受け型に受け、ガラス塊の表面を固化させた
後、このガラス塊を第１の受け型から第２の受け型に置
き換え、さらに第２の受け型の上でガラス塊を再加熱し
て成形型でプレス成形し光学素子を得る方法が開示され
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平４−３７６１４号に開示されている方法で溶融ガ
ラスから光学素子を成形した場合、以下に示すような問
題点があった。

【００１２】この従来例においては、第１の受け型に受
けた溶融ガラス塊の表面を固化させる工程と第２の受け
型の上でガラス塊を再加熱する工程に要する時間が７分
乃至２０分かかり、成形時間が非常に長くなる。一方、
溶融ガラスは流出ノズルから常に流出してくるので、受
け型に受けて溶融ガラス塊とした以外の流出ガラスは廃
棄しなければならない。

【００１３】したがって、廃棄する溶融ガラスの量を少
なくするためには、多数の受け型を使用した巨大な成形
装置で成形する必要があり、装置のコストが高くなって
しまう。また、逆に、装置のコストを安くするために、
少数の受け型を使用したコンパクトな成形装置で成形す
る場合、廃棄する溶融ガラスの量が多くなり材料コスト
が高くなってしまう。

【００１４】すなわち、成形時間の長さと溶融ガラスの
流出速度との対応がとれないことが原因で、生産コスト
が高くなるという問題点があった。

【００１５】したがって、本発明は上述した課題に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、装置
がコスト高になることやガラスの無駄が増えることを防
止した光学素子の成形方法及び成形装置を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる光学素子の成形
方法は、溶融ガラスを受けて光学素子のプレス素材とな
るガラス塊を得るための熱容量の小さい受け型に、該受
け型と別体に且つ接離自在に設けられたヒータを接触さ
せて前記受け型を加熱する第１の工程と、前記受け型か
ら前記ヒータを離間させる第２の工程と、加熱溶融され
た光学ガラスを前記受け型上に所定量流出させて高温軟
化状態のガラス塊を得る第３の工程と、前記受け型から
前記ガラス塊をプレス成形用の成形型に移載する第４の
工程と、前記成形型により前記ガラス塊をプレス成形し
て光学素子を完成させる第５の工程とを具備することを
特徴としている。

【００１７】また、この発明に係わる光学素子の成形方
法において、前記受け型は、該受け型を支持するための
支持部材に対して、断熱的に保持されていることを特徴
としている。

【００１８】また、この発明に係わる光学素子の成形方
法において、前記ヒータは温度制御可能に構成されてい
ることを特徴としている。

【００１９】また、この発明に係わる光学素子の成形方
法において、前記光学素子を連続成形する場合、前記ヒ
ータの温度を次第に低下させることを特徴としている。

【００２０】また、本発明の光学素子の成形装置は、溶
融ガラスを受けて光学素子のプレス素材となるガラス塊
を得るための熱容量の小さい受け型と、該受け型と別体
に且つ接離自在に設けられ、前記受け型を加熱するため
のヒータと、前記ガラス塊をプレス成形して光学素子を
完成させるための成形型と、前記受け型から前記ガラス
塊を前記成形型に移載する移載手段とを具備することを
特徴としている。

【００２１】また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記受け型は、該受け型を支持するための
支持部材に対して、断熱的に保持されていることを特徴
としている。

【００２２】また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記ヒータは温度制御可能に構成されてい
ることを特徴としている。

【００２３】また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記光学素子を連続成形する場合、前記ヒ
ータの温度を次第に低下させることを特徴としている。

【００２４】

【作用】以上のようにこの発明に係わる光学素子の成形
方法及び成形装置は構成されているので、以下のような
作用が得られる。

【００２５】溶融ガラスを受け型に受ける工程に先立っ
て、加熱された状態のヒータを受け型に接触させ受け型
を所定の温度に加熱した後、ヒータを受け型から離間さ
せ、ただちに、所定量の溶融ガラスを受け型に受ける。
すなわち、溶融ガラスを受けるに先立って、受け型を所
定の温度に加熱しておくことによって、受け型に受けた
高温軟化状態のガラス塊の受け型との接触面に発生する
ことのある、ウネリやシワやヒケ等の形状欠陥の発生を
防止または減少することができる。

【００２６】受け型温度が低い場合、受け型と接触した
溶融ガラスの接触面は瞬間的に冷却固化されるが、ガラ
ス塊の中心部は高温軟化状態となり、このガラス塊が冷
却されるとガラスの収縮に伴い受け型との接触面にウネ
リやシワやヒケ等の形状欠陥が発生する。しかし、受け
型が所定の温度に加熱されている場合は、ガラス塊の接
触面は瞬間的に固化せず、このガラス塊が冷却されると
ガラスは均等に収縮するので、受け型との接触面にウネ
リやシワやヒケ等の形状欠陥は発生しない。

【００２７】受け型の温度は、ガラス転移域付近が好ま
しく、受け型の温度が低過ぎる場合はウネリやシワやヒ
ケ等の形状欠陥が発生することがあり、逆に受け型の温
度が高過ぎる場合はガラス塊が受け型に融着する場合が
ある。最適な受け型の温度は、ガラスと型の材質、ガラ
ス塊の大きさ、型の形状などによって異なり、その最適
値は実験的に求められる。

【００２８】一方、ヒータが、受け型に接離可能な構造
となっているので、受け型に受けた高温軟化状態のガラ
ス塊の急激な温度低下を防ぐことができる。したがっ
て、受け型に受けた高温軟化状態のガラス塊を、高温軟
化状態に保ったまま成形型に搬送し、直ちにプレス成形
することにより成形時間を短くすることが可能になる。

【００２９】すなわち、受け型の内部にヒータを設置し
た構造の受け型を使用した場合、受け型が大きくなり、
その熱容量も大きくなる。このような受け型で溶融ガラ
スを受けてガラス塊を得た場合、ガラス塊の体積は受け
型に比べ小さく熱容量も小さいので、溶融ガラスが受け
型に接触した瞬間に熱が受け型に奪われ、ガラス塊の温
度は急激に下がり１５秒ほどで受け型の温度にほぼ等し
くなる。一方、受け型の温度は、融着防止のためにガラ
ス転移域付近の温度であるので、この温度まで下がった
ガラス塊を成形型に搬送しても、温度が低過ぎるため直
ちにプレス成形することができず、ガラス塊をプレス可
能な温度まで再加熱する必要があるので、成形時間が長
くなってしまう。

【００３０】しかし、ヒータが受け型に接離可能な構造
となっており、受け型の熱容量が小さい場合、以下に示
す作用がある。

【００３１】流出ノズルの先端から流出してくる溶融ガ
ラスを受け型に受ける工程に先立って、加熱された状態
のヒータを受け型に接触させると、受け型の熱容量が小
さいので、受け型の温度は急激に上昇し、短い時間で所
定の温度に達する。続いて、ヒータを受け型から離間さ
せ、ただちに、所定量の溶融ガラスを受け型に受ける。
この時、受け型の熱容量が小さいので、ガラス塊の温度
降下は緩やかであり、高温軟化状態を長時間保つことが
できる。したがって、受け型に受けた高温軟化状態のガ
ラス塊を、高温軟化状態に保ったまま成形型に搬送し、
直ちにプレス成形することにより成形時間を短くするこ
とが可能になる。

【００３２】また、受け型が、これを支持する支持部材
に対して断熱的に保持されていることにより、受け型か
ら支持部材に逃げる熱を少なくすることができる。した
がって、受け型をヒータで加熱するのに要する時間をよ
り短くでき、また、受け型に受けた高温軟化状態のガラ
ス塊の温度低下はより緩やかになる。

【００３３】

【実施例】 （第１の実施例）図１は、本発明の第１の実施例の光学
素子の成形装置の構成を示す断面図である。

【００３４】図１において、１は白金製の溶融るつぼ、
２は溶融るつぼ１の内部で溶融されている溶融光学ガラ
ス、３は溶融るつぼ１の周囲に設置されたるつぼの加熱
用ヒータ、４は溶融るつぼ１内で溶融された溶融光学ガ
ラス２を流出するための流出ノズル、５は流出ノズル４
から流出した溶融光学ガラス２から得られた高温軟化状
態のガラス塊、６は高温軟化状態のガラス塊５を受ける
ための受け型、７は受け型６を昇降するための昇降棒で
ある。

【００３５】８は光学素子成形用の上型、９は光学素子
成形用の下型、１０は上型８および下型９を同心上に擦
動案内するスリーブ状の胴型、１１はプレス成形用の油
圧シリンダ、１２は上型８と油圧シリンダ１１を連結す
るプレス軸、１３はガラス塊５を上型８と下型９でプレ
ス成形することによって得られる光学素子、１４はガラ
ス塊５を下型９の上に搬入するための吸着圧力を数段階
に連続的・段階的に変化できる吸着搬送装置、１５は上
型８と下型９でプレス成形して得られた光学素子１３を
搬出するための搬出装置である。

【００３６】１６は上型８と下型９からなる一対の成形
型を非酸化性雰囲気に保つための成形室、１７はガラス
塊５を大気雰囲気から非酸化性雰囲気へ置換するために
成形室１６に隣接して設置された置換室、１８は光学素
子１３を非酸化性雰囲気から大気雰囲気へ置換するため
に成形室１６に隣接して設置された置換室、１９は置換
室１７と大気とを連絡する開閉口、２０は置換室１７と
成形室１６とを連絡する開閉口、２１は置換室１８と成
形室１６とを連絡する開閉口、２２は置換室１８と大気
とを連絡する開閉口である。

【００３７】また、図２は、本実施例における受け型６
の構造を説明する図である。図２において、６は受け
型、６１は受け型６を保持するために受け型６の外周部
に配置されている受け型固定治具、６２は受け型６を受
け型固定治具６１に断熱的に保持するための断熱保持部
材、７は受け型６を昇降するための昇降棒、１０１は受
け型６を加熱するためのヒータブロック部材、１０２は
ヒータブロック部材１０１を上下に駆動させるためのエ
アシリング、１０３はヒータブロック部材１０１とエア
シリンダ１０２を連結するためのバネ部材である。

【００３８】上記のように構成される成形装置を用い
た、光学素子の成形方法を以下に説明する。

【００３９】まず、ガラス材料を溶融るつぼ１の中に投
入し、溶融るつぼ１の周囲に配置されたるつぼ加熱用ヒ
ータ３を用いて加熱し、ガラス材料を溶融し溶融光学ガ
ラス２を得る。溶融光学ガラス２は、溶融るつぼ１の下
方に設置された流出ノズル４の先端から液滴状になって
流出する。

【００４０】受け型６に溶融光学ガラス２を受けるに際
して、ヒータブロック部材１０１を用いて受け型６の温
度を所定の温度に加熱する。

【００４１】まず、初期の状態において、エアシリンダ
１０２は下端位置にあり、ヒータブロック部材１０１は
下降位置にあり、受け型６はヒータブロック部材１０１
と離間した状態にある。また、ヒータブロック部材１０
１は、その内部に設置されたカートリッジヒータ（図示
せず）により常に一定温度に保持されている。

【００４２】次に、エアシリンダ１０２を上端位置に上
昇させ、ヒータブロック部材１０１を受け型６の下面に
接触した状態にする。この時、ヒータブロック部材１０
１には、バネ部材１０３により付勢力が与えられている
ので、ヒータブロック部材１０１の上面と受け型６の下
面は密着した状態になり、効率良く熱の移動が行なわれ
る。受け型６は断熱保持部材６２により断熱的に保持さ
れているので、ヒータブロック部材１０１から受け型６
へ伝えられる熱により、受け型６は効率良く温度が上が
る。また、受け型６は、受け型の機能を果たす最小限の
大きさに加工されているので、熱容量が小さく速やかに
温度が上昇する。

【００４３】受け型６の温度が所定の温度に達した後、
エアシリンダ１０２を下端位置に下降させ、ヒータブロ
ック部材１０１を受け型６から離間した状態にする。ヒ
ータブロック部材１０１が離間した状態になった後で
も、受け型６は断熱的に保持されているので、受け型６
の温度が急激に降下することは無く、高温に保たれる。
この状態の受け型６を流出ノズル４の直下に待機させ、
流出ノズル４の先端から液滴状になって流出する溶融光
学ガラス２を受け型６に受け、受け型６に受けた溶融光
学ガラス２の重量が所望の重さに達した時、受け型６を
支持している昇降棒７を下方に移動させ受け型６を下降
させる。これにより、溶融光学ガラス２をくびれさせて
切断し、シャーマークの無い高温軟化状態のガラス塊５
を得る。このとき、既に述べたように受け型６は熱容量
が小さい大きさに設定されているので、高温軟化状態の
ガラス塊５の熱が受け型６に奪われてガラス塊５の温度
が低下してしまうことが防止される。高温軟化状態のガ
ラス塊５を載せた受け型６は置換室１７に隣接する位置
まで下降する。

【００４４】置換室１７の開閉口１９を開け、置換室１
７の内部を大気雰囲気にする。高温軟化状態のガラス塊
５を載せた受け型６を搬送装置（図示せず）を用いて置
換室１７内に搬送し、置換室１７内に載置する。搬送装
置（図示せず）は置換室１７の外へ退出し、開閉口１９
は閉じられ置換室１７は気密に保たれる。

【００４５】置換室１７内の雰囲気を非酸化性ガス雰囲
気へ置換する。大気雰囲気から非酸化性ガス雰囲気へと
置換された軟化状態のガラス塊５は、成形室１６内に設
置された吸着搬送装置１４に吸着された状態で、置換室
１７内の受け型６の上から、成形室１６内の下型９の上
に搬送される。

【００４６】下型９の上に載置された軟化状態のガラス
塊５を、直ちに、上型８でプレス成形することにより、
光学素子１３を得る。光学素子１３は、搬送装置１５を
用いて下型９の上から搬出される。

【００４７】この時、置換室１８の内部は、真空置換法
により非酸化性雰囲気に予め置換されており、開閉口２
１は開けられている。下型９の上から搬出された光学素
子１３は開閉口２１を通って置換室１８へと搬送され、
置換室１８の中に載置される。その後、置換室１８内は
大気雰囲気になる。そして、搬送装置（図示せず）を用
いて、置換室１８内に載置された光学素子１３を、開閉
口２２を通って大気中へと搬出する。

【００４８】なお、光学素子１３を大気中へと搬出した
後、直ちに、開閉口２２は閉じられ、排気口（不図示）
から置換室１８の内部の大気を排気し真空状態にまで減
圧した後、排気を終了し、非酸化性ガス供給口（不図
示）から非酸化性ガスを置換室１８の中に供給し、置換
室１８を非酸化性雰囲気へ置換する。ここで説明した光
学素子の成形は、実際には連続的に行われる。

【００４９】続いて、本実施例における光学素子の成形
方法をより具体的に説明する。

【００５０】本実施例で用いる光学ガラスは、屈折率ｎ
d＝1.58、アッベ数νd＝60の光学特性を持つガラスであ
り、このガラスのガラス転移点温度は５００℃である。

【００５１】また、本実施例で得る光学素子の形状は、
直径１４mm、中心肉厚５．５mm、光学面の曲率半径１０
mmおよび１３mmの両凸形状レンズであり、その重量は
１．５ｇである。

【００５２】溶融るつぼ１内の溶融光学ガラス２は、る
つぼ加熱用ヒータ３により１２００℃に加熱されてい
る。そして流出ノズル４の温度を１０５０℃に保持する
ことにより、流出ノズル４から溶融光学ガラス２を液滴
状に流出させることができる。この液滴状に流出した溶
融光学ガラス２の温度は１０００℃であった。

【００５３】受け型６は、カーボン系の材質により作ら
れており、ガラス受け面は凹形状に半径１０mmの球面に
加工されており、この受け型６の重量は３．５ｇであ
る。断熱保持部材６２はアルミナにより作られており、
受け型６との接触が点接触で行われる形状になってい
る。

【００５４】ヒータブロック部材１０１は、タングステ
ン系の合金で作られており、その内部にはカートリッジ
ヒータ（図示せず）が設置されている。そして、このヒ
ータブロック部材１０１は常に６５０℃に加熱保持され
ている。

【００５５】溶融光学ガラス２を受ける前に、ヒータブ
ロック部材１０１を受け型６に接触させ、受け型６を加
熱する。受け型６の温度が６００℃になった時に、ヒー
タブロック部材１０１を受け型から離間させる。

【００５６】流出ノズル４から液滴状に流出する溶融光
学ガラス２を、事前に６００℃に加熱された受け型６に
受け、受け型６に受けた溶融光学ガラス２の重量が１．
５ｇに達した後、直ちに、受け型６を下方に下降させ、
溶融光学ガラス２を引き伸ばすことにより切断し、シャ
ーマークの無い高温軟化状態のガラス塊５を得た。

【００５７】この高温軟化状態のガラス塊５を載せた受
け型６は、断熱保持部材６２を介して受け型固定治具６
１の内部に固定された状態で、直ちに、置換室１７の中
へ搬入される。

【００５８】なお、以上説明した、ガラスを溶融する工
程、ガラスを流出する工程、ガラスを受ける工程は、大
気中で行なった。

【００５９】続いて、置換室１７において、大気雰囲気
から非酸化性雰囲気への置換が行われる。本実施例で
は、非酸化性雰囲気として窒素雰囲気を使用した。置換
工程が終了した時点における、ガラス塊５の温度は６８
０℃であった。

【００６０】続いて、ガラス塊５を搬送し、下型９の上
に載せる。

【００６１】上型８および下型９の材質は超硬合金であ
り、光学面成形面は凹形状に、上型８は半径１０mm、下
型９は半径１３mmに、研磨されており、その表面にはダ
イヤモンド状カーボン膜がコーティングされている。

【００６２】これら上型８および下型９は、５３０℃に
加熱保持されている。下型９の上に載せられたガラス塊
５のプレス成形直前の温度は６４０℃であった。２００
０Ｎの力でガラス塊５をプレス成形したところ、５秒で
プレス成形は終了し光学素子１３が得られた。その後２
０秒間、光学素子１３を上型８と下型９に密着させた状
態で保持し、光学素子１３内の温度分布が無くなった
後、上型８を上昇し型開きした。

【００６３】得られた光学素子１３を、置換室１８へ搬
送し、開閉口２２から大気中へ搬出した。本実施例によ
り得られた光学素子は、外観上の欠陥も無く、光学面の
面精度も優れたものであった。

【００６４】本実施例特有の効果は、ガラス塊を再加熱
するプロセスが無いので再加熱に要するコストを削減で
きる点、および、短い時間でプレスできる高温のガラス
塊を成形型に供給することができるので成形タクトタイ
ムが短くなり生産コストを安くできる点、および、成形
して得られた光学素子には外観上の欠陥が無い点、など
である。 （第２の実施例）この第２の実施例では、成形装置の構
成は第１の実施例と同一である。

【００６５】第１の実施例では、ヒータブロック部材１
０１の温度は常に一定に保たれ、受け型６の温度が所定
の温度になるまでヒータブロック部材１０１を受け型６
に接触させることによって、受け型６を加熱した。しか
し、ヒータブロック部材１０１で加熱する前の受け型６
の温度が、連続成形を行うと、成形初期においては低い
が、成形を繰り返すと高くなることが問題となる。すな
わち、成形初期においては、受け型６を所定の温度まで
加熱するのに要する時間が長いが、成形を繰り返すと、
加熱するのに要する時間が短くなる。したがって、連続
成形を行うと、成形を繰り返すことによって成形サイク
ルタイムが変化し、溶融ガラス２を受け型６に受ける工
程のタイミングがずれ、ガラス塊５の重量が変動した
り、ガラス塊５にシャーマークが発生したりすることが
ある。

【００６６】本実施例は、上記の第１の実施例の問題点
を解決するために、連続形成時に成形の繰り返し回数に
応じて、ヒータブロック部材１０１の設定温度を変化さ
せていくものである。すなわち、成形初期においては、
ヒータブロック部材１０１の設定温度を高めにし、この
ヒータブロック部材１０１を受け型６へ一定時間接触さ
せることにより、受け型６の温度を所定の温度まで加熱
する。成形を繰り返し、ヒータブロック部材１０１で加
熱する前の受け型６の温度が高くなってくると、ヒータ
ブロック部材１０１の設定温度を低くし、このヒータブ
ロック部材１０１を受け型６へ上記と同じ一定時間接触
させることにより、受け型６の温度を所定の温度まで加
熱する。

【００６７】続いて、本実施例における光学素子の成形
方法をより具体的に説明する。

【００６８】なお、本実施例で用いた光学ガラスの種類
およびレンズの形状は、第１の実施例と同様である。

【００６９】また、ガラスを溶解し、ノズル４から流出
する工程も、第１の実施例と同様である。

【００７０】受け型６の形状および材質、また、ヒータ
ブロック部材１０１の材質および構成も、第１の実施例
と同じである。

【００７１】ヒータブロック部材１０１は、連続成形の
一番最初の成形時には、７００℃に加熱されており、こ
のヒータブロック部材１０１を受け型６に１０秒間接触
させ、受け型６を６００℃に加熱した。

【００７２】連続成形の３０回目の成形時に、ヒータブ
ロック部材１０１は６６０℃に加熱されており、このヒ
ータブロック部材１０１を受け型６に１０秒間接触さ
せ、受け型６を６００℃に加熱した。

【００７３】連続成形の５０回目以降では、ヒータブロ
ック部材１０１で加熱する前の受け型６の温度が安定し
成形回数ごとの変化が無くなり、６５０℃に加熱されて
いるヒータブロック部材１０１を１０秒間受け型６に接
触させ、受け型６を６００℃に加熱した。

【００７４】なお、連続成形の初回から５０回目にいた
る、ヒータブロック部材１０１の温度の変化は、各成形
回ごとに行なわれた。

【００７５】このようにヒータブロック部材１０１によ
り６００℃に加熱された受け型６の上に、溶融ガラス２
を受け、高温軟化状態のガラス塊５を得る工程、およ
び、ガラス塊５を成形型に搬送する工程、および、ガラ
ス塊５をプレス成形して光学素子１３を得る工程、およ
び、光学素子１３を成形型の中から取り出す工程は、第
１の実施例の場合と同様である。

【００７６】本実施例により連続成形して得られた光学
素子は、外観上の欠陥もなく、光学面の面精度も優れた
ものであった。

【００７７】本実施例特有の効果は、安定した条件で連
続成形を行うことができるので安定した品質の成形品を
得ることができ良品率が上がる点、および、短い時間で
プレスできる高温のガラス塊を成形型に供給することが
できるので成形タクトタイムが短くなり生産コストを安
くできる点、などである。 （第３の実施例）図３は、本発明の第３の実施例の光学
素子の成形装置の構成を示す断面図である。なお、この
第３の実施例の装置は、第１の実施例の装置と共通する
部分が多いので、同一機能部分には同一符号を付して示
した。

【００７８】図３において、１は白金製の溶融るつぼ、
２は溶融るつぼ１の内部で溶融されている溶融光学ガラ
ス、３は溶融るつぼ１の周囲に設置されたるつぼの加熱
用ヒータ、４は溶融るつぼ１内で溶融された溶融光学ガ
ラス２を流出するための流出ノズル、５は流出ノズル４
から流出した溶融光学ガラス２から得られた高温軟化状
態のガラス塊、６は高温軟化状態のガラス塊５を受ける
ための受け型、６２は受け型６を昇降棒７に断熱的に保
持するための断熱保持部材、７は高温軟化状態のガラス
塊を載せた受け型６を昇降するための昇降棒、７２は空
の受け型６を昇降するための昇降棒である。

【００７９】８は光学素子成形用の上型、９は光学素子
成形用の下型、１０は上型８および下型９を同心上に擦
動案内するスリーブ状の胴型、１１はプレス成形用の油
圧シリンダ、１２は上型８と油圧シリンダ１１を連結す
るプレス軸、１３はガラス塊５を上型８と下型９でプレ
ス成形することによって得られる光学素子、１４はガラ
ス塊５を下型９の上に搬入するための搬入装置、１５は
上型８と下型９でプレス成形して得られた光学素子１３
を搬出するための搬送装置である。また、１０１は受け
型６を加熱するためのヒータブロック部材、１０４はヒ
ータブロック部材１０１を支持するための固定治具、１
０３はヒータブロック部材１０１と固定治具１０４を連
結するためのバネ部材である。

【００８０】なお、本実施例では、一連の装置は大気中
に設置されている。

【００８１】上記のように構成される光学素子の成形装
置を用いた、光学素子の成形方法を以下に説明する。

【００８２】受け型６の上に溶融ガラス２を受け高温軟
化状態のガラス塊５を得る前に、昇降棒７２の上に断熱
保持部材６２を介して保持された空の受け型６は、上方
へ移動され、受け型６とヒータブロック部材１０１が接
触した状態になる。

【００８３】ヒータブロック部材１０１は、常に一定温
度に保持されており、また、固定治具１０４からバネ部
材１０３を介して釣り下げられているので、受け型６と
ヒータブロック部材１０１が接触した状態で、ヒータブ
ロック部材１０１にはバネ部材１０３により付勢力が与
えられており、ヒータブロック部材１０１の下面と受け
型６の上面は密着した状態になり、効率よく熱の移動が
行われる。受け型６は断熱保持部材６２により断熱的に
保持されているので、ヒータブロック部材１０１から受
け型６へ伝えられた熱により、受け型６は効率よく温度
が上がる。

【００８４】受け型６の温度が所定の温度に達した後、
受け型６を、ヒータブロック部材１０１の真下に位置す
る昇降棒７２の上から、ノズル４の真下に位置する昇降
棒７の上へと、搬送装置（図示せず）を用いて搬送す
る。昇降棒７の上でも、受け型６は断熱保持部材６２を
介して断熱的に保持されているので、受け型６の温度が
急激に降下することは無く、高温に保たれる。

【００８５】この状態で、第１の実施例で説明したよう
に、受け型６に溶融ガラスを受けて高温軟化状態のガラ
ス塊５を得る。この高温軟化状態のガラス塊５を載せた
受け型６は下降する。

【００８６】所定位置まで下降した受け型６の上の高温
軟化状態のガラス塊５は、搬送装置１４により、受け型
６の上から下型９の上に搬送される。

【００８７】下型９の上に置かれた高温軟化状態のガラ
ス塊５を、ただちに、上型８でプレス成形することによ
り、光学素子１３を得る。光学素子１３は、搬送装置１
５を用いて下型９の上から搬出される。

【００８８】続いて、本実施例における光学素子の成形
方法をより具体的に説明する。

【００８９】なお、本実施例で用いた光学ガラスの種類
およびレンズの形状は、第１の実施例と同じである。

【００９０】溶融光学ガラスを流出する工程は、第１の
実施例の場合と同じである。

【００９１】受け型６はカーボン系の材質で作られてお
り、その形状は第１の実施例と同じである。断熱保持部
材６２は、ボール形状に加工されたステンレス鋼で作ら
れており、受け型６との接触が点接触で行われる。

【００９２】ヒータブロック部材１０１は、ステンレス
鋼で作られており、その内部にはカートリッジヒータ
（図示せず）が設置されている。そして、このヒータブ
ロック部材１０１は、常に５００℃に加熱保持されてい
る。

【００９３】溶融光学ガラス２を受ける前に、ヒータブ
ロック部材１０１を受け型６に接触させ、受け型６を加
熱する。受け型６の温度が４００℃になった時に、ヒー
タブロック部材１０１を受け型６から離間させ、受け型
６をノズル４の直下へ搬送する。

【００９４】第１の実施例と同様の方法により、受け型
６の上に所定重量の高温軟化状態のガラス塊５を得た。
この高温軟化状態のガラス塊５を載せた受け型６は、所
定の位置まで下降して停止させた。この時のガラス塊５
の温度は７００℃であった。

【００９５】続いて、ガラス塊５を搬送し、下型９の上
に載せた。上型８および下型９の材質は超硬合金であ
り、光学面成形面は凹形状に、上型８は半径１０mm、下
型９は半径１３mmに、研磨されており、その表面には白
金系の膜がコーティングされている。

【００９６】これら上型８および下型９は、５４０℃に
加熱保持されている。下型９の上に載せられたガラス塊
５のプレス成形直前の温度は６２０℃であった。２００
０Ｎの力でガラス塊５をプレス成形したところ、１０秒
でプレス成形は終了し光学素子１３が得られた。その後
２０秒間、光学素子１３を上型８と下型９に密着させた
状態で保持し、光学素子１３内の温度分布が無くなった
後、上型８を上昇し型開きした。

【００９７】本実施例により得られた光学素子は、外観
上の欠陥も無く、光学面の面精度も優れたものであっ
た。

【００９８】本実施例特有の効果は、溶融光学ガラスか
ら光学素子を得る一貫生産であるので材料コストを安く
できる点、大気中で成形を行うので成形室および置換室
が不要で装置コストが安くなる点、ガラス塊を再加熱す
るプロセスが無いので再加熱に要するコストを削減でき
る点、短い時間でプレスできる高温のガラス塊を成形型
に供給することができるので成形タクトタイムが短くな
り生産コストを安くできる点、および、成形して得られ
た光学素子には外観上の欠陥が無い点、などである。

【００９９】なお、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲
で、上記実施例を修正又は変形したものに適用可能であ
る。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置のコスト高を招くことなく、成形時間を短縮でき、
生産コストを下げることができる。

【０１０１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例および第２の実施例の光
学素子の成形装置の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例および第２の実施例の成
形装置における受け型の構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例の光学素子の成形装置の
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

５ ガラス塊 ６ 受け型 ８ 上型 ９ 下型 １３ 光学素子 １０１ ヒータブロック部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 伸行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融ガラスを受けて光学素子のプレス素
   材となるガラス塊を得るための熱容量の小さい受け型
   に、該受け型と別体に且つ接離自在に設けられたヒータ
   を接触させて前記受け型を加熱する第１の工程と、 前記受け型から前記ヒータを離間させる第２の工程と、 加熱溶融された光学ガラスを前記受け型上に所定量流出
   させて高温軟化状態のガラス塊を得る第３の工程と、 前記受け型から前記ガラス塊をプレス成形用の成形型に
   移載する第４の工程と、 前記成形型により前記ガラス塊をプレス成形して光学素
   子を完成させる第５の工程とを具備することを特徴とす
   る光学素子の成形方法。
2. 【請求項２】 前記受け型は、該受け型を支持するため
   の支持部材に対して、断熱的に保持されていることを特
   徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
3. 【請求項３】 前記ヒータは温度制御可能に構成されて
   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
   方法。
4. 【請求項４】 前記光学素子を連続成形する場合、前記
   ヒータの温度を次第に低下させ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。
5. 【請求項５】 溶融ガラスを受けて光学素子のプレス素
   材となるガラス塊を得るための熱容量の小さい受け型
   と、 該受け型と別体に且つ接離自在に設けられ、前記受け型
   を加熱するためのヒータと、 前記ガラス塊をプレス成形して光学素子を完成させるた
   めの成形型と、 前記受け型から前記ガラス塊を前記成形型に移載する移
   載手段とを具備することを特徴とする光学素子の成形装
   置。
6. 【請求項６】 前記受け型は、該受け型を支持するため
   の支持部材に対して、断熱的に保持されていることを特
   徴とする請求項５に記載の光学素子の成形装置。
7. 【請求項７】 前記ヒータは温度制御可能に構成されて
   いることを特徴とする請求項５に記載の光学素子の成形
   装置。
8. 【請求項８】 前記光学素子を連続成形する場合、前記
   ヒータの温度を次第に低下させることを特徴とする請求
   項７に記載の光学素子の成形装置。