JPH0248498B2

JPH0248498B2 - Kogakubuhinnoseikeisochi

Info

Publication number: JPH0248498B2
Application number: JP16629085A
Authority: JP
Inventors: Takao Tomizawa; Masatoshi Yasumatsu
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1990-10-25
Anticipated expiration: 2005-07-26
Also published as: JPS6227336A

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
スなどの材料によつ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つて製作されていた。とこ
ろが、最近ではガラス素材を加熱して軟化させ鋳
型によつ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つ
て示している。符号１は加熱チツプであり、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の型合わせ部にキヤビテイＡが
形成されている。第６図ではガラス素材によつて
成形される非球面レンズ５に応じた形状のキヤビ
テイＡが形成されている。また、加熱チツプ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にり加熱チツプ１が加熱され、これと
共に鋳型２ａ，２ｂが加熱されるようになつてい
る。

非球面レンズ５の成形工程は、鋳型２ａ，２ｂ
を開いた状態で、型合わせ部にガラス素材を置
き、誘導加熱コイル３によつて鋳型を加熱する。
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、所定形状の非球面レンズ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、USP2410616、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２
ａ，２ｂが、加熱チツプ１によつてガラス素材の
転移点よりも高い温度まで加熱されることにな
る。よつて、鋳型２ａ，２ｂのキヤビテイ面、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２
ａ，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、キヤビテイ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
作業を行なつたり、あるいは鋳型２ａ，２ｂを酸
化しにくい特殊な材質によつ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
めには真空チヤンバや排気装置を設けるなど相当
に大型な設備が必要となる。また、鋳型２ａ，２
ｂを特殊な材質にて製作する場合には、特殊な加
工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。よつて、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があ
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、熱容量が小さくなる。よつて、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
にくくなつて、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。

〔発明の概要〕

本発明による光学部品の成形装置は、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ツ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ヤビテイを形成
する鋳型が上記加熱チツプ内にて型合わせされて
おり、且つ鋳型には、加熱チツプよりも低い温度
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ものである。

本発明では、加熱チツプの温度によつて、ガラ
ス素材を転移点以上のモールド可能な温度まで上
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。よつて、
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つて、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
によつて説明する。

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。
その上には下部受板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、上方には上部ベ
ース１５が設けられており、その下に上部受板１
６と上部ホルダ１７が設けられている。この上部
ホルダ１７に上部鋳型１８が設けられている。上
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の型合せ面によつてキヤビテイＡが形成され
る。このキヤビテイＡは光学レンズを成形できる
形状となつている。

また、下部鋳型１４の上には加熱チツプ１９が
固定されており、この加熱チツプ１９の周囲に誘
導加熱コイル２１が設けられている。加熱チツプ
１９は熱伝導率の高い材質によつて形成されてお
り、前記キヤビテイＡは、加熱チツプ１９の凹部
１９ａ内に位置している。また、加熱チツプ１９
には加熱温度を測定する測温体２２が設けられて
いる。この測温体２２は例えば熱電対などによつ
て構成されているものである。

さらに、下部鋳型１４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２
３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ツプ１９よりも
低い温度に下げられるようになつている。また下
部鋳型１４には測温体２４が、上部鋳型１８には
測温体２６が取付けられており、この測温体２
４，２６による測定温度によつて、鋳型１４，１
８の温度を制御できるようになつている。

次に、本発明による成形装置によつて光学レン
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２
１で加熱チツプ１９を加熱する。この加熱温度は
ガラス素材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）。加熱チツプ
１９の温度は直ちに測温体２２にて測定される。
この測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、加熱チツプ１９が適切な温度まで上昇するよ
うになつている。加熱チツプ１９を所定の温度ま
で上げると、凹部１９ａ内に位置しているガラス
素材３０ａが転移点以上の温度に加熱される。な
お、下部鋳型１４と上部鋳型１８には加熱チツプ
１９の熱が伝達されるが、冷却パイプ２３と２５
によつ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は加熱チツ
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２４，２６によつて検知さ
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。したがつて、上下の
鋳型１４と１８も常に所定の温度に設定される。

加熱チツプ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
態となつているガラス素材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
面が上下鋳型１４と１８の温度まで冷却される。
前述のように上下鋳型１４と１８の表面は加熱チ
ツプ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。よつて、成形時
にガラス素材３０ａ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。よつて、成形後
の光学レンズ３０の上下面は平滑な状態にて高精
度に仕上げられる。

上部ベース１５が下方へ駆動され、ガラス素材
３０ａが上下鋳型１４と１８によつて加圧された
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、キヤビテイＡ内から取出さ
れる。

次に、第４図と第５図によつて加熱チツプ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
上げると、ガラス素材は転移点まで等比率にて伸
びる。転移点から屈状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。加熱チツプ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。これにより加熱チツプ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、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によつてガラス素材３０ａを加圧した際
に、鋳型１４，１８の型合せ面（キヤビテイ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。この上下鋳型１４と１８の設定温度は、ガ
ラス素材３０ａの材質によつても異なるが、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１
４と１８によつてガラス素材３０ａを加圧成形し
た後は、加熱チツプ１９の温度を下げる。この加
熱チツプ１９の温度の下降に対応して、上下鋳型
１４，１８と成形後の光学レンズ３０の温度も
徐々に低下する。この鋳型１４，１８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
ずみなどにも影響を与える。よつて、この点を考
慮して加熱チツプ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
にキヤビテイＡを１つだけ設けているが、鋳型１
４と１８の間に複数のキヤビテイ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) 加熱チツプによつて素材を加熱し、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、鋳
型表面が酸化しにくく、よつて、荒れが生じる
こともない。したがつて、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。よつて従来のように酸化防止
のために真空やN₂ガス雰囲気の中で成形する
必要がなくなり、雰囲気を形成するチヤンバや
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、よつて、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図はガラス素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６図は従来の成形装置を示す断面図である。１４，１８…鋳型、１９…加熱チツプ、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
素材。

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ツプが設けられ
ているとともに、光学部品の形状に対応するキヤ
ビテイを有している鋳型が上記加熱チツプ内にて
型合わせされており、且つ鋳型には、加熱チツプ
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加熱チツプは、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。