JPH0710567A

JPH0710567A - 光学素子の製造方法

Info

Publication number: JPH0710567A
Application number: JP17854193A
Authority: JP
Inventors: Isamu Shigyo; 勇執行; Hiroyuki Kubo; 裕之久保; Takeshi Nomura; 剛野村; Nobuyuki Nakagawa; 伸行中川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JP3201888B2

Abstract

(57)【要約】【目的】設備を大型化、複雑化することなく、しか
も、成形用型の脱着などの作業性に悪影響を与えること
なく、また、成形時の成形用型の精度を維持し、更に、
冷却用媒体の消費量を減らすと共に、冷却効率を上げ、
成形サイクルを大幅に短縮することが可能な、光学素子
の製造方法を提供する。【構成】ガラス素材を、成形用型によって、プレス成
形し、その後に成形用型を冷却して光学素子の成形品
（４０）を得る製造方法において、成形用型に冷却のた
めの冷却媒体を流す複数個の開口部（２０ａ、３０ａ）
を有する冷却通路（２０、３０）を形成し、冷却時に成
形用型の外部に設けた冷却媒体の供給部材（１４、１
６）を、前記開口部に接触させることにより前記冷却通
路に冷却媒体を供給し、成形用型を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、非球面レンズ
などの高精度な光学素子を、高温状態で、プレス成形
し、その後に、成形品を、その形状に保った状態で、成
形用型から取り出すために、成形用型を冷却するように
した光学素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、研削・研磨による光学素子の加工
方法に代わり、加熱・軟化させたガラス素材を、成形用
型内で直接プレス成形する方法が注目されている。

【０００３】通常、この種の成形には、胴型内で摺動す
る上下型部材を用いて、軟化状態に有るガラス素材をプ
レスし、前記型部材の成形面に対応した光学機能面を前
記ガラス素材に転写・形成し、その後、冷却を行い、前
記成形用型から成形された光学素子を取出す方法が用い
られている。

【０００４】従来からの冷却方法として、特開昭６２−
２７３３６号公報には、上下型部材を、それぞれ上部、
下部にある受け板に固定し、それを介して、直接に、成
形用型の内部を冷却する方法が提案されている。また、
特開平３−４５５２４号公報には、連続成形において、
上下型部材をコンテナに収納した状態で、移動する型枠
装置を、クーリング・ゾーンで、冷却装置に接触させ、
成形用型を冷却する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例では、上下型部材を、それぞれ、上部および下部
の受け板に固定しているために、成形用型のメンテナン
スや交換作業が困難であるばかりか、成形用型の加熱に
よる熱歪みや熱膨張の影響により、上下型部材の軸芯が
狂い、光学素子の成形に非常に重要な精度維持が困難に
なるという問題があり、また、第２の従来例では、成形
用型の交換が容易であり、また、上下型部材の軸芯の精
度維持が確保されているが、成形用型およびその型内の
成形品に対する冷却が、型枠装置の外周からの間接接触
のため、冷却効率が悪く、また、冷却装置を成形装置の
内部のクーリング・ゾーンに設置するため、設備全体が
複雑で大型化してしまうという問題があった。

【０００６】

【発明の目的】そこで、本発明は、設備を大型化、複雑
化することなく、しかも、成形用型の脱着などの作業性
に悪影響を与えることなく、また、成形時の成形用型の
精度を維持し、更に、冷却用媒体の消費量を減らすと共
に、冷却効率を上げ、成形サイクルを大幅に短縮するこ
とが可能な、光学素子の製造方法を提供しようとするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
ガラス素材を、成形用型によって、プレス成形し、その
後に成形用型を冷却して光学素子の成形品を得る製造方
法において、成形用型に冷却のための冷却媒体を流す複
数個の開口部を有する冷却通路を形成し、冷却時に成形
用型の外部に設けた冷却媒体の供給部材を、前記開口部
に接触させることにより前記冷却通路に冷却媒体を供給
し、成形用型の内部から直接に成形面近傍を効率よく冷
却するのである。

【０００８】この場合、供給部材にバネなどの緩衝部材
を設けて、成形用型の開口部に圧接させる際、成形用型
に過大な圧力がかかるのを防ぐと共に、型の寸法誤差や
熱膨張による寸法変化に柔軟に対応し、常に、成形用型
と供給部材との密着性を維持させることができる。

【０００９】更に、冷却媒体に、成形用型が置かれてい
る雰囲気ガスと同じ物を用いたり、窒素などの非酸化性
ガスを用いることにより、供給部材と成形用型の開口部
との接触個所に生じる微小な隙間から漏れる冷却媒体
や、冷却後に冷却通路の他の開口部から放出される冷却
媒体による、成形ゾーンの雰囲気の汚染や成形用型の酸
化を防ぐことができる。

【００１０】また、供給部材を成形用型の加圧軸と共用
することで、装置の小型化、簡素化をはかることができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して具
体的に説明する。図１には、成形品を成形用型内で冷却
している時の状態が示されており、図２には、成形用型
内で、成形品に、下からの圧力を加えながら、冷却して
いる状態を示しており、図３には、成形用型を開き、成
形品をとり出した後の状態が示されている。

【００１２】ここで、符号１は胴型であり、そこに上下
に貫通して複数の孔を開け、これらの孔に、上型部材２
と下型部材３を摺動自在に嵌合して、成形用型を構成し
ている。下型部材３は、１枚の押し板４の上に乗せられ
ており、押し板４は、底板７の上に乗せられており、そ
して、底板７は胴型１の底に固定されていて、押し板４
を下から突き上げることができ、同時に、下型部材３を
上方に押し上げられる構造となっている。

【００１３】胴型１には、成形用ガラス素材の搬入、成
形品の搬出のための窓１ａと、成形用型の加熱のための
ヒーター５と、成形用型の温度測定用熱電対（図示せ
ず）とが、それぞれ、設けられている。底板７は、断熱
部材８を介して、受け板９に固定されており、また、受
け板９は、成形炉（成形装置）内に固定されているベー
ス１０の上に、脱着可能な方法で、固定されている。

【００１４】また、下型部材３の内部には空洞３１が開
けられており、ここには、押し板４の上部に設けられ
た、冷却媒体の吹き出し用のパイプ４ａが挿入されてい
る。同様に、上型部材２の内部にも空洞２１が開けられ
ており、ここには、上方から冷却媒体を吹き込むための
貫通孔２０が設けられた押しコマ６が、差し込まれてい
る。

【００１５】なお、符号１１は、上型部材２を持ち上げ
るための係合子で、上型部材２の上部に設けられたフラ
ンジを引っかけて、上型部材２を持ち上げるようになっ
ており、更に、係合子１１は、上軸１３に取付けられて
いるフック１２により、その上軸１３の上昇に連れられ
て、上方に持ち上げられるようになっている（図３を参
照）。また、上軸１３の中には加圧駒１４がバネ１５と
共に設けられており、上軸１３の加圧力をバネ１５、加
圧駒１４を介して、押し駒６に伝えられるようになって
いる。

【００１６】下軸１６には、バネ１８を介して、当て駒
１７が取付けられており、成形品４０を、下からの圧力
を加えない状態で、冷却する時には、当て駒１７が底板
７に開けられた貫通孔３４の開口部３４ａを塞ぐ構造と
なっており、また、図２に示すように、下軸１６の先端
が押し板４に突き当たり、成形品４０を、下からの圧力
を加えながら、冷却をする時には、下軸１６に設けられ
た冷却媒体の供給孔３５から、押し板４に設けられた分
配路３０に、その開口部３０ａを介して、直接的に、冷
却媒体が流れ込むような構造になっている。

【００１７】上型部材２に対する冷却のための冷却媒体
は、上軸１３の内部に開けられた供給孔２５から、バネ
１５が収納されている空洞部２４を通り、加圧駒１４に
設けられている貫通孔２３に導かれる。その後、この冷
却媒体は、成形用型の一部を構成する押し駒６に設けら
れた開口部２０ａから貫通孔２０を通り、空洞２１に流
れ込み、押し駒６の一部を切り欠いて構成された開口部
２２から排出されるようになっている。

【００１８】同様に、下型部材３に対する冷却のために
は、前述のように、開口部３４ａまたは３０ａに供給さ
れた冷却媒体が、分配路３０を通り、空洞３１に流れ込
み、押し板４の一部に設けられた切り欠き部３２を経
て、押し板４と胴型１との間を抜け、胴型１に設けられ
た開口部３３から、成形用型の外に排出されるようにな
っている。

【００１９】なお、成形用型の交換などのため、成形用
型を移動させる時は、図３に示す状態、もしくは、図３
の状態から上軸１３を下げて行き、係合子１１が胴型１
の上に載って、係合子１１とフック１２とが互いに離
れ、押し駒６と加圧駒１４とが接触していない状態にす
る。この時に、受け板９とベース１０の固定を解除する
ことにより、紙面に対して、鉛直な方向に、成形用型を
自由に移動させることができるのである。

【００２０】なお、この実施例では、１つの胴型に２セ
ットの上下型部材が組み込まれているが、１つの胴型に
対して上下型部材が１セットでもよく、あるいは２セッ
トよりも多くのセット数の上下型部材が組み込まれるよ
うに構成しても良い。

【００２１】次に、前述のシステムを使用して、光学素
子を成形する工程を、図１〜３を用いて具体的に説明す
る。なお、ここで成形される光学素子は、カメラ、ビデ
オカメラなどに用いられるφ１４ｍｍの非球面レンズで
あり、用いられた硝材は、温度が６２０℃の時に１０
^9.5 ｄＰａ・ｓ、５３４℃の時に１０¹³ｄＰａ・ｓ、４
８０℃の時に１０¹⁶ｄＰａ・ｓとなる粘度を示す粘性特
性を持ったＳＫ１２である。また、成形は、成形用型の
酸化を防止するために、Ｎ₂ 雰囲気を充填した密閉成形
炉内で行われる。

【００２２】まず、ヒーター５に通電し、上型部材２と
下型部材３とを、温度４８０℃迄に加熱し、上軸１３を
引き上げ、図３に示すような状態にし、吸着ハンド（図
示せず）で、下型部材３の成形面上に成形ガラス素材を
置き、更に、上型部材２、下型部材３を温度６３０℃ま
でに加熱した。その温度を維持した状態で、上軸１３を
下降させ、ガラス素材に２０ＭＰａの圧力を加え、上型
部材２の上部のフランジの下面が、胴型１の上面に突き
当たる状態にすると同時に、下軸１６を上昇させて、当
て駒１７が底板７の下面に突き当たる状態にする（図１
の状態）。

【００２３】その後、ヒーター５への通電を断ち、供給
孔２５、３５に窒素ガスを供給し、成形用型の冷却を開
始し、上型部材２および下型部材３の各先端の成形面の
温度が、成形品４０の温度とほぼ同じ温度である６１０
℃になった所で、下軸１６を再度上昇させ、その上端を
押し板４の下面に突き当て、成形品４０に下型部材３か
ら１０ＭＰａの圧力が加わえる。この時、上軸１３にも
荷重をかけ、下型部材３からの圧力で、上型部材２が浮
き上がらないようにする。その後に、上型部材２、下型
部材３の各先端の成形面の温度が５４０℃になった所
で、下軸１６を図１に示す位置まで下降させ、成形品４
０への下からの加圧力を解除する。更に、上型部材２、
下型部材３の先端の成形面の温度が４８０℃になった所
で、供給孔２５、３５への窒素ガスの供給を止め、上軸
１３を引き上げると共に、下軸１６を引き下げ、図３の
状態ににして、成形品を取り出す。この時の胴型１の温
度は上型部材２、下型部材３の成形面の温度に比べ、５
０℃程度高い、５３０℃の温度でなっている。成形品の
取り出し後、直ちに、下型部材３の成形面上に、再び、
成形素材を載せ、前述の加熱・冷却工程を含むプレス成
形を行い、光学素子の連続成形を実現するのである。

【００２４】この冷却工程における窒素ガスの流量は、
成形用型の上下型部材の各対当たりに、１０Ｎ１／ｍｉ
ｎ．、合計で４０Ｎ１／ｍｉｎ．となるように設定して
置くとよい。また、この時の冷却時間は、６０秒とし、
冷却に要する窒素ガスの量は４０Ｎ１であり、１回の成
形に要する時間は、プレス成形稼動の最初のショットに
ついては、室温からの加熱を含むため、９分３０秒を要
するが、その後のショットについては、熱容量の大半を
占める胴型１の成形開始時の温度が５３０℃であるため
に、３分３０秒で足りることになる。

【００２５】なお、本発明との比較のために、成形用型
の外側に、窒素ガスを１００Ｎ１／ｍｉｎ．の流量で流
し、成形用型全体を冷却する方法で、同じ温度サイクル
の成形を行った場合について述べると、冷却に要する時
間は、２分３０秒を要し、また、連続成形中の胴型１の
加熱を４８０℃から行う必要もあるために、連続成形中
の１回の成形に要する時間は、５分２５秒となり、ま
た、冷却に要する窒素ガスの量も２５０Ｎ１である。こ
れでは、本発明の方法に比較し、成形時間で１．５倍
強、窒素ガスの使用量で、６．２５倍という結果が得ら
れた。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したようになり、成
形用型の内部に設けられた冷却媒体の通路に、成形用型
の外部から、直接、冷却媒体を流し込むようにしたの
で、成形用型の内部で、成形品の必要な部分の冷却を、
直接、行なうから、冷却効率が良く、かつ、成形用型の
交換作業などの脱着移動が容易にできるので、操作性を
損なうことなく、成形サイクルの大幅な短縮、および、
冷却媒体の使用量の大幅削減を実現し、光学素子を大量
に、かつ、安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形用型を冷却している状態を示す縦
断側面図である。

【図２】同じく、本発明の成形用型の冷却の他の状態を
示すの図である。

【図３】本発明の成形用型の冷却を行わない状態を示す
実施例を表す図である。

【符号の説明】

１胴型２上型部材３下型部材４押し板６押し駒１３上軸１４加圧駒１５バネ１６下軸１７当て駒１８バネ２０、２３、３４貫通孔２０ａ、２２、３０ａ、３３、３４ａ開口部２１、３１空洞２４空洞部２５、３５供給穴３０分配路３２切り欠き部４０成形品

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス素材を、成形用型によって、プレ
ス成形し、その後に成形用型を冷却して光学素子の成形
品を得る製造方法において、成形用型に冷却のための冷
却媒体を流す複数個の開口部を有する冷却通路を形成
し、冷却時に成形用型の外部に設けた冷却媒体の供給部
材を、前記開口部に接触させることにより前記冷却通路
に冷却媒体を供給し、成形用型を冷却することを特徴と
する光学素子の製造方法。
【請求項２】供給部材がバネなどの弾性部材により、
成形用型の前記開口部に圧接されるように構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方
法。
【請求項３】供給部材が成形用型の加圧軸であること
を特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】冷却媒体に、成形用型が置かれている雰
囲気と同質の物を用いることを特徴とする請求項１に記
載の光学素子の製造方法。
【請求項５】冷却媒体が窒素、アルゴンなどの非酸化
性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の光学素
子の製造方法。