JPS6227336A

JPS6227336A - 光学部品の成形装置

Info

Publication number: JPS6227336A
Application number: JP16629085A
Authority: JP
Inventors: Takao Tomizawa; 冨澤　隆雄; Masatoshi Yasumatsu; 安松　正敏
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1987-02-05
Anticipated expiration: 2005-07-26
Also published as: JPH0248498B2

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】〔技術分野〕本発明は、非球面レンズなどの光学部材をガラスなどの
材料によって成形する光学部品の成形装置に関する。

〔技術的背景ならびに従来技術の問題点〕従来、光学レ
ンズはガラス素材から荒摺り、研磨などの加工工程によ
って製作されていた。ところが、最近ではガラス素材を
加熱して軟化させ鋳型によってモールドする製作方法が
実用化されている。この製作方法では、特に非球面レン
ズを作るのに有効である。

この種の光学部品のモールド成形には種々の成形装置が
使用されているが、第６図はその中でも最も一般的な従
来の装置の主要部を断面図によって示している。符号１
は加熱チップであり、その内部に鋳型２ａと２ｂが設け
られている。この上下鋳型２ａと２ｂの型合わせ部にキ
ャビティＡが形成されている。第６図ではガラス素材に
よって成形される非球面レンズ５に応じた形状のキャビ
ティＡが形成されている。また、加熱チップ１の周囲に
は誘導加熱コイル３が設けられている。このコイル３に
より加熱チップｌが加熱され、これと共に鋳型２ａ、２
ｂが加熱されるようになっている。

非球面レンズ５の成形上程は、鋳型２ａ、２ｂを［用い
た状態で、型合わせ部にガラス素材を首き、誘導加熱コ
イル３によって鋳型を加熱する。

そして、ガラス素材の転移点以上の温度にて鋳型２ａと
２ｂを加圧し、所定形状の非球面し／ズ５をモールドし
ている。

このように鋳型２ａ、２ｂを所定の温度まで加熱した状
態で型合わせする成形装置の公知例としては、ＵＳＰ２
４１０６１６、特開昭４７−１１２７７号など数多くの
ものがある。

ところが、第６図に示す従来例では、鋳型２ａ、２ｂが
、加熱チンブ１によってカラス素材の転移点よりも高い
温度まで加熱されることになる。よって、鋳型２ａ、２
ｂのキャビテイ面、すなわち型合わせ面が酸化されやす
くなる。その結果、ガラス素材の型合わせ面への融着や
、鋳型２ａ、２ｂの型合わせ面の荒れなどが発生し、レ
ンズ成形精度が低下する欠点がある。

このような欠点を解消するは、キャビティＡ内に酸素が
入らないようにすることが必要である。

そのためには、真空やＮ２ガスの雰囲気内で成形作業を
行なったり、あるいは鋳型２ａ、２ｂを酸化しにくい特
殊な材質によって製作しなくてはならなくなる。前記の
真空などの雰囲気をつくるためには真空チャンバや排気
装器を設けるなど相当に大型な設備が必要となる。また
、鋳型２ａ、２ｂを特殊な材質にて製作する場合には、
特殊な布下技術が必要となるなど設備コストがやはり高
くなる。

また、第６図に示す成形装置では、鋳型２ａ。

２ｂがかなり高温になるため、モールドされた製品を取
出すため鋳型２ａ、２ｂを冷却する時間が長く必要にな
る。よって、成形サイクルが長くなり、生産性が低下し
て、製造コストが高くなる欠点がある。

また、従来の他の成形装置としては、予め加熱して軟化
したガラス素材を鋳型に滴下させて投入し、型合せして
光学部品をモールドするものかある。しかしながら、こ
の光学部品の成形装置では、ガラス素材を鋳型内へ投入
した際に、ガラス表面にしわなどが生じやすくなる。ま
たガラス素材をかなり高い温度に加熱するので、ガラス
内部に気泡が生じやすくなる。さらに、微小な光学部品
をモールドする場合には、ガラスの体積が小さくなるの
で、／８容丑が小さくなる。よって、成形前に固化して
しまい、成形が不能となる欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の問題点に着目してなされたものであ
り、真空やＮ２ガスなどの雰囲気を必要とせず、しかも
モールド時に鋳型の酸化が起こりにくくなっ−（、鋳型
表面の荒れや、ガラスの融着などが生じなくなり、高精
度の成形が可能となる光学部品の成形装置を提供するこ
とを目的としている。

〔発明の概安〕

本発明による光学部品の成形装置は、加熱部材と、この
声−熱部材による温度を測定する測温体とを有している
加熱チップが設けそれているとともに、光学部品の形状
に対応するキャビティを形成する鋳型が上記加熱チップ
内にて型合わせされており、且つ鋳型には、加熱チップ
よりも低い温度に維持するための冷却部材と、鋳型温度
を測定するＡｌｌ温体が設けられて成るものである。

本発明では、加熱チップの温度によって、ガラス素材を
転移点以上のモールド可能な温度までヒげ、且つ鋳型を
冷却して、鋳型を型合せしたときにガラスの表面を転移
点前後あるいはこれよりも低い温度まで冷却するように
している。よって、鋳型面へのガラス融着が生じること
なく、また型表面に荒れも生じなくなって、光学部品の
表面形状を高精度にモールドできるようにしたものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第３図の図面によって
説明する。

第１図は本発明による光学部品の成形装置を示す断面図
、第２図と第３図は光学部品の成形工程を示す断面図で
ある。

第１図において符号１１は下部ベースである。

そのにには下部受板１２と下部ホルダ１３が重ねて設け
られており、この下部ホルダ１３に下部鋳型１４が保持
されている。また、−Ｌ方にはＬ部ベース１５が設けら
れており、その下に上部受板１６と−１一部ホルダ１７
が設けられている。この−Ｆ部ホルダ１７に上部鋳型１
８が設けられている。

ｌ一部ベース１５はシリンダ機構などによる昇降装置に
連絡されている。この下部鋳型１４と上部鋳型１８の型
合せ面によってキャビティＡが形成される。このキャビ
ティＡは光学レンズを成形できる形状となっている。

また、下部鋳型１４のヒには加熱チップ１９が固定され
ており、この加熱子−７ブ１９の周囲に誘導加熱コイル
２１が設けられている。加熱チップ１９は熱伝導率の高
い材質によって形成されており、前記キャビティＡは、
加熱チップ１９の凹部１９ａ内に位置している。また、
加熱チップ１９には加熱温度を測定する測温体２２が設
けられている。このａ１１温体２２は例えば熱電対など
によって構成されているものである。

さらに、下ｉｌｆＩＭ５１４内には冷却パイプ２３が挿
入されており、且つ上部鋳型１８内には冷却パイプ２５
が挿入されている。この各冷却パイプ２３と２５はエア
ー供給装置あるいはフロンガス供給装置などに連絡され
ており、各鋳型１４と１８がこれらの冷却媒体により加
熱チップ１９よりも低い温度に下げられるようになって
いる。また下部鋳型１４には測温体２４が、上部鋳型１
８には測温体２６が取付けられており、この測温体２４
．２６による測定温度によって、鋳型１４，１８の温度
を制御できるようになっている。

次に、本発明による成形装置によって光学レンズ３０を
モールドする工程について説明する。

光学レンズ３０のモールド成形の工程は、第２図、第３
図そして第１図の順である。第２図と第３図では、冷却
パイプ２３．２５と測温体２２゜２４．２６の図示は省
略している。

まず、上部ベース１５を昇降装置により上昇させた状態
にて、第２図に示すように下部鋳型１４の型合せ面にガ
ラス素材３０ａを設置する。

次に、第３図に示すように上部鋳型１８を完全に下降さ
せていない状態にて、誘導加熱コイル２１で加熱チップ
１９を加熱する。この加熱温度はカラス素材３０ｂの転
移点よりも高い温度に設定する（設定温度の詳細は後述
する）。加熱チップ１９の温度は直ちに測温体２２にて
測定される。

この４１１１定値に応じてコントローラ（図示せず）に
よる誘導加熱コイル２１への供給電流が制御され、加熱
チップ１９が適切な温度まで−に昇するようになってい
る。加熱チップ１９を所定の温度まで上げると、四部１
９ａ内に位置しているガラス素材３０ａが転移点具−ヒ
の温度に加熱される。なお、下部鋳型１４と上部Ｍ型１
８には加熱チップ１９の熱が伝達されるが、冷却パイプ
２３と２５によってエアーあるいはフロンガスなどが供
給されると、下部鋳型１４と上部鋳型１８は加熱チップ
１９よりも低い温度に冷却される。この冷却される温度
は、例えばガラス素材３０ａの転移点付近あるいはこれ
よりも低い値である。鋳型１４゜１８の温度は測温体２
４．２６によって検知され、これにより冷却パイプ２３
．２５へのエアーなどの供給量が制御される。したがっ
て、上下の鋳型１４と１８も常に所定の温度に設定され
る。

加熱チップ１９と上下の鋳型１４．１８が所定の温度に
設定され且つガラス素材３０ａが十分に加熱された後に
、昇降装置により上部ベース１５が下方へ駆動される。

そして、−上部鋳型１８がガラス素材３０ａを一定の圧
力にて加圧する。このとき、転移点以上の温度に加熱さ
れ変形可能な状態となっているガラス素材３０ａの表面
に、鋳型１４と１８の型合せ面の形状が転写される。ガ
ラス素材３０ａの上下面に鋳型１４と１８の表面の形状
が転写される瞬間に、ガラス素材３０ａの表面が一ヒ下
鋳型１４と１８の温度まで冷却される。

前述のように一ヒ下鋳型１４と１８の表面は加熱チップ
１９の温度よりも低いので、上下鋳型１４．１８の表面
が酸化しにくくなる。よって、成形時にガラス素材３０
ａが上下鋳型１４．１８の型合せ面に融着しにくくなり
、また鋳型１４．１８の型合せ面に荒れも生じなくなる
。よって、成形後の光学レンズ３０の北下面は平滑な状
態にて高精度に仕上げられる。

−Ｅ部ベース１５が下方へ駆動され、ガラス素材３０ａ
が上下鋳型１４と１８によって加圧された直後に誘導加
熱コイル２１による加熱温度が抑えられる。そして、成
形された光学レンズ３０が十分に冷却された後に、キャ
ビティＡ内から取出される。

次に、第４図と第５図によって加熱チップ１９と上下鋳
型１４．１８の温度設定について説明する。

第４図は一般的なガラス素材を加熱した場合の温度と伸
びとの関係を示した線図である。温度をＬげると、ガラ
ス素材は転移点まで等比率にて伸びる。転移点から屈伏
点までは温度の上昇によりガラス素材は高い比率にて伸
びる。そして、屈伏点を越える温度に加熱すると、ガラ
ス素材は完全に軟化する状態になる。

本発明による成形装置では、ガラス素材３０ａが転移点
以上で且つ屈伏点以下の温度に加熱された状態にて、加
圧成形作業を行なうのが理想的である。

第５図は成形装置の各部分の設定温度を示した線図であ
る。加熱チップ１９はガラス素材３０ａの屈伏点に近い
温度あるいはこれよりも高い温度まで加熱される。これ
により加熱チップ１９の凹部１９ａ内に位置しているガ
ラス素材３０ａは転移点よりも高い温度に設定される。

ただしガラス素材３０ａが屈伏点を越える温度まで上昇
しない範囲で１前記加熱チツプ１９の温度を設定する必
要がある。また、上下各鋳型１４と１８は、ガラス素材
３０ａの加熱温度よりも低い温度に冷却する。この鋳型
１４．１８の冷却温度は、鋳型１４と１８によってガラ
ス素材３０ａを加圧した際＋：、Ｒ５１４，１８の型合
せ面（キャビティＡを構成する面）にガラス素材３０ａ
が融着せず、しかもガラス素材３０ａの成形表面に平滑
に且つ精度よくレンズ形状が転写されるような温度に設
定する。このト下鋳型１４と１８の設定温度は、ガラス
素材３０ａの材質によっても異なるが１例えば、転移点
と同じ程度かあるいはこれよりも低い温度に設定する。

第５図の線図の右側部分に示すように、鋳型１４と１８
によってガラス素材３０ａを加圧成形した後は、加熱チ
ップ１９の温度を下げる。この加熱チップ１９の温度の
下降に対応して、Ｉ：下鋳型１４．１８と成形後の光学
レンズ３ｏの温度も徐々に低下する。この鋳型１４．１
８と成形後の光学レンズ３０の温度の低下曲線は、レン
ズのひずみなどにも′＃饗を与える。よって、この点を
考慮して加熱チップ１９の温度の下降曲線を制御するこ
とが必要である。

なお、図の実施例では上下鋳型１４と１８の間にキャビ
ティＡを１つだけ設けているが、鋳型１４と１８の間に
複数のキャビティＡを設けて、複数の光学部品を同時に
成形できるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば以下に列記する効果を奏す
るようになる。

（１）加熱チップによって素材を加熱し、この素材の温
度よりも低い温度に冷却された鋳型により素材に対して
光学部品の形状を転写しているので、成形直後に素材表
面が直ちに冷却されて固形化され、ガラス素材が鋳型表
面に融着することもない、また、鋳型表面温度が低いの
で、ＰＩ型表面が酸化しにくく、よって、荒れが生じる
こともない、したがって、高精度の光学部品が形成され
ることになる。

（２）鋳型の表面温度があまり高くならないので酸化し
にくくなる。よって従来のように酸化防ＩＦのために真
空やＮ２ガス雰囲気の巾で成形する必要がなくなり、雰
囲気を形成するチャンバや排気装置などが不要になり、
過大な設備が不要になる。

また、鋳型が酸化しにくくなるので、鋳型の材質も自由
に選べるようになる。

（３）鋳型の温度が低いので、成形完了後の冷却時間が
短縮され、よって、成形サイクルが短くでき、光学部品
の成形コストを下げることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明による光学部品の成形装置の実
施例を成形工程順に示すいずれも断面図、第４図はガラ
ス要材の温度と伸びの関係を示す線図、第５図は各部材
の設定温度を示す線図、第６ＵＡは従来の成形装置を示
す断面図である。１４．１８・・・鋳型、１９・・・加熱チップ、２１・
・・加熱部材、２３．２５・・・冷却部材、２２，２４
゜２６・・・測温体、３０・・・光学部品、３０ａ・・
・ガラス累材。出願人　　アルプス電気株式会社　、１代理人　　弁理
士　野　崎　照　夫゛ｙ′□第３図目　　　　　　　　　　　　　　　］１図度傅藺

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱部材と、この加熱部材による温度を測定する
測温体とを有している加熱チップが設けられているとと
もに、光学部品の形状に対応するキャビティを有してい
る鋳型が上記加熱チップ内にて型合わせされており、且
つ鋳型には、加熱チップよりも低い温度に維持するため
の冷却部材と、鋳型温度を測定する測温体が設けられて
成る光学部品の成形装置。
（２）加熱チップは、光学部材の素材となるガラスの転
移点よりも高い温度に加熱され、且つ鋳型は前記ガラス
転移点に近い温度またはこれよりも低い温度まで冷却さ
れる特許請求の範囲第１項記載の光学部品の成形装置。