JPS62288119A - 光学素子成形装置 - 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】 ３、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、フィ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１例えば特開昭６０−１１８６４２号
及び特開昭８０−１１８８４１号公報に記載されたガラ
スレンズの成形８置がある。

特開昭ＧＯ−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Ｇｏ−１１８８４１号公報の装置はガラス
素材を胴型兼用載置台（以下胴型キャリアという）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
型キャリアを搬送し、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苅点Ｊ しかしながら、前記特開昭６０−１１８１３４２号公報
記載の装置にあっては、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った。

一方、前記特開昭８０−１１８８４１号公報記載の装置
にあっては、ガラス素材の加熱に際し、大きな熱容量を
有する旧型キャ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
カラス素材の周辺部と内部とに不均一加熱が生じる問題
があった。また、旧型キャリアを予め加熱しである場合
には、ＩＮ型キャ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った・ 一方、レンズのプレス成形時には旧型キャリアと金型間
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
める問題があった。更に、ガラス素材が旧型キャリアと
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
あった。

本発明は前記問題点に鑑みなされたものであって光学素
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
。

Ｅ問題を解決するための手段１ 光学ガラス素材を加８軟化し、プレス成形金型によって
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、搬送する旧型キャリア
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　　Ｉ 前記構成においては、旧型キャ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ャ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図において旧型キャリ
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２
１．下型２２は温度制御装置によっ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２ｏ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９位置が変化しない
構成となっている。

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・搬送する旧型キャリアで、この旧型キャリ
ア３０は旧型キャリア搬送用アーム３３により保持され
、図示しない温度制御装置によっ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、旧型キャリア３０内に光学ガラス素材３１をａ置
し、旧型キャリア搬送用アーム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（軟化点温度まで）加熱軟化処
理する。次に、前記アーム３３を前進させ前記旧型キャ
リア３ｏとともに光学ガラス素材３１を前記プレスよ形
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、前記旧型キャリア３０とと
もに光学ガラス票材３１を持ち上げ、第２図すにて示す
ごとく、前記上下の成形型２１．２２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２Ｌａ、下型２２の成形面２２ａ及び胴準キャリ
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ャリア搬送アーム
３３を介して搬送して前記プレス成形された光学素子３
２を冷却し、その後、前記旧型キャリア３０から光学素
子３２を取り出す。なお、前記旧型キャリア３０及び光
学素子３２の徐冷炉中への搬送は、前記胴型キャリア搬
送アーム３３からプレス成形ニラは渡しを受けた別の旧
型キャリア搬送アーム（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
載置した旧型キャリア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図すに示した如く前記下型２２を上動させた前
記光学素子３２の成形時に前記旧型キャリア３０に設け
た冷却手段により旧型キャリア３０を冷却することによ
り旧型キャリア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、旧型キャリアの加熱手段として電熱
線を前記旧型キャリアに巻装したもので、第１図は旧型
キャリアの断面図、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φ搬送して旧型キャリアで、この旧型キャリア３０は
外周部に電熱線４２を巻装して、旧型キャリア３０内に
設けた蔵置部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を設けである。なお、４５は旧
型キャリア３０と電熱線４２との絶縁のための酸化被膜
（ＳｉＯ２、Ａ　１２０３等）であり、又４６は旧型キ
ャ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４
２を前記旧型キャリア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である。

かかる旧型キャリア３０において前記ヒータ部４４への
電力供給は第３図にて示すごとく旧型キャリア搬送用ア
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４８．４９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である。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
は旧型キャリアを旧型キャリア搬送用アームで保持した
状態を示す斜視図、第４図す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は前記旧型キャリア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箇所設けであ
る（第４図す、ｃ参照）。

又、旧型キャリア搬送用アーム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４４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５１．５２．５３が２木
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８図Ｃのごとくに結線する
ことによって、常時電熱線４２の２〜３木分の発熱を生
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、通電時間を長くすることにより、電熱線４２
を３本使用した場合と同様に胴型キャリア３０を加熱し
得る。

次に、第５図に本実施例の胴型キャリア３０を使用した
場合と加熱手段を設けていない胴型キャリアを使用した
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．φ１８ｍ諺、厚さ３ｍ嘗
の円筒状とし、加熱炉内を６００℃に加熱設定しである
。

図において、５７は加熱手段を設けていない胴型キャリ
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である。

本実施例の加熱手段を設けた胴型キャリアを使用するこ
とにより第５図に示すごとく、従来の加熱手段を設けて
いない胴型キャ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分間必要であったものが、
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、胴型キャリアを予め十分に加熱しておき、前記胴
型キャ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、　
ＩＮ型キャリアに接する光学ガラス素材の外縁部は内側
に比べ、長時間高温にざ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℃）及び胴型キャリ
アとの融着が生じてしまい好ましくなかった。一方本実
施例の加熱手段を設けた胴型キャリアを用いた場合、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った。

（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、
胴型キャ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ャリアを前記加熱
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は胴型キャリアで、この胴型キャリ
ア４０は胴型キャリア搬送用アーム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が前記胴型キャリア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ャリア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
の後前記胴型キャリア４０内に下方から上動し、胴型キ
ャリア４０の外周部に嵌合し、胴型キャリア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って
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２１．２２間に搬送する際には、前
記加熱用アーム６２は下動し、前記胴型キャリア４０か
らはずれる構成となっている。なお、この加熱用アーム
６２は上記構成に限らず、前記胴型キャリア搬送用アー
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ャリア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
キャリアを金属性とし、この胴型キャリアの加熱手段と
して電磁加熱機により胴型キャ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ャリ
ア自体を発熱させ胴型キャ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ャ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ＩＨＪ！１キャリ
アの断面図、第７図すは第７図ａのＡ−Ａ線断面図で、
プレス成形時における胴型キャリアの冷却手段を示すも
のである。

図において、７０は胴型キャリア、７１は胴型キャリア
７０の外周部に設けた冷却用フィン、７２は前記冷却用
フィン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である。

次に、光学ガラスＳＦ７．φ１８脂層、厚さ３ｍ層の円
筒状のガラス素子を６００℃に加熱し、金型温度を４２
０℃に設定してレンズ曲率３０．３７５℃騰と２２、１
８８ｍ厘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−Ｈ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ＩＭ型キャリアを
使用しててプレス成形した場合を示し、第８図すは冷却
手段を設けていない胴型キャ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りと周辺部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
却手段を設けなかっ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図す参照）、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
学素子の両辺部も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った場合、光学素子の周辺部にブ
レが発生し、光学機能面の有効径を確保するのが困難で
あった。

以上のように、かかる実施例によれば、光学素子と胴型
キャ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
ブレを起すことなく、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製はの第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ャリアに吹きつけ
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、吹きるける冷却媒
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ャリアの断面図で、
冷却手段として冷却用アームを設けである。

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は胴型キャリア４０の外周部を胴型キャリア
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８ｏに冷却媒体を吹き掛けて胴型キャリア
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
胴型キャ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
ャリア４０の下方から上動させて前記胴型キャリア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、胴型キャリア４ｏの胴型キャリア搬送用
アームによる保持を光学素子３２のプレス成形時解除し
た状態としであるが、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２
０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
合せであるので、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）１０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、１詞型キヤリアに加熱
・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
ャリアの断面図、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図す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ャ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
キャリアの断面図、第７図すは第７図ａのＡ−Ａ断面図
、第８図ａ、ｂは光学素子の昇温状第７実施例を示す説
明図、第１ｐ４従来技術の説明図である。 ２０・・・金型 ２１・・・上型 ２２・・・下型 ３０．４０．７０・・・胴型キャリア ３１・・・光学ガラス素材 ３２・・・光学素子 ３３．６１・・・胴型キャリア搬送用アーム３５・・・
加熱炉 ４２・・・電熱線 ４４・・・ヒータ ６２・・・加熱用アーム ７１・・・フィン ７２・・・ノズル ８０・・・冷却用アーム ４４・・・ヒータ部 第２図 （ａ）） ２β （ｂ） 第５図 第６図 一−１キ歴「− 第７図 （ｂ） 第８図 （ｂ） 第９図 糟「ｚｚ 手続補正書（自発）　　　　７ 昭和６１年７月１８日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１２８５８１号 ２、発明の名称 光学素子成形装置 ３、補正をする者 ！バ件との関係　特許出願人 住　所　東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号４、代　
理　人 、補正の内容 （１）明細書第６頁第１８行目に記載する「軟化点温度
まで」を「軟化点付近の温度に」と補正する。 （２）明細書第９頁第１行目に記載する「搬送して」を
「搬送する」と補正する。 （３）明細書第１１頁第３行目に記載する「通電時間を
長くすることにより」を 「電気的に抵抗を測ることで２木であることを検知し、
電熱線の両端に印加する電圧をｍ整することにより」と
補正する。 （４明細書第１４頁第１０行目に記載する「金属性」を
「金属製」と補正する。 （５）明細書第１６頁第１３行目に記載する「両辺部も
で」を「周辺部まで」と補正する。 （ｅ　明細書第１７頁第１２行目乃至同頁第１３行目に
記載する「吹きるける」を「吹きつける」と補正する。

Claims (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って
   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、搬送する胴型キャリア
   に加熱手段および／または冷却手段を設けたことを特徴
   とする光学素子成形装置。