JPH0717723A

JPH0717723A - 光学素子成形方法及び成形装置

Info

Publication number: JPH0717723A
Application number: JP19084393A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Iwasaki; 暢喜岩崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒケのない光学素子をプレス成形する。【構成】ガラス素材４を上下両加熱炉１７，１８で加
熱軟化し、下型２２と上型２６でプレス成形する際、こ
のプレス成形の直前に、下板材加熱炉３１及び上板材加
熱炉３２であらかじめ加熱した下板状加熱部材２９及び
上板状加熱部材３０を下型２２の成形面２３及び上型２
６の成形面２７にそれぞれ当接する。これにより光学素
子の薄肉部を成形する部分の成形面２３，２７が加熱さ
れ、ガラス素材４のプレス成形中における薄肉部の冷却
速度が遅くなり、厚肉部との温度差がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の光学素材を
加熱軟化し、加圧成形して光学素子を得る光学素子成形
方法及び成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス素材を加熱軟化した後、加圧成形
する成形方法及び成形装置にあっては、所望の光学素子
の形状に対応した成形面を有する一対の成形用金型が用
いられている。かかる加圧成形の際、ガラス内部に生じ
る温度差によるヒケを防ぐため、従来、以下の公報にお
いて成形用金型及び成形方法が提案されている。

【０００３】特公平４−２０８５５号公報には、対向配
置した一方の成形用金型を輪帯状に分割構成し、分割し
た型部材を別々に温度設定し得るようにした成形用金型
が示されている。また、特開平２−１３３３２５号公報
には、ガラス素材を加熱軟化するにあたり、上記ガラス
素材の厚肉部より薄肉部が高温となるように加熱する成
形方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平４−２
０８５５号公報の成形用金型は分割構成しているので、
光学素子面上に分割線が生ずるため、分割線を光学機能
面としないように、分割する必要がある。したがって、
光学機能面が光学素子の外径と同等又はそれに近い場合
は、使用することができない問題があった。

【０００５】また、特開平２−１３３３２５号公報にお
いては、ガラス素材に温度差を設けるために、加熱ヒー
ターをガラス素材に接近させて温度差を生じさせている
が、実際にはヒーターの径は大きく、小口径のレンズに
は使用できない問題がある。さらに、ガスを吹き付けて
温度差を生じさせる場合にも、ガスは流れるので小口径
レンズの場合、スポット的に温度差を設けるのは困難で
あった。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであって、光学機能面が光学素子の外径と
同等もしくはそれに近い場合や小口径のレンズの場合で
あっても、ヒケのない高精度な光学素子を得ることがで
きる光学素子成形方法及び成形装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ガラス成形素材を加熱軟化した後、所望の
成形面形状を有する一対の成形型間でガラス成形素材を
挟持してプレス成形して光学素子を得る光学素子成形方
法において、実際に加熱軟化したガラス成形素材をプレ
ス成形する直前に、あらかじめ加熱した板状の加熱部材
を上記成形面に接触させることとした。

【０００８】また、上記板状の加熱部材に所望の光学素
子を成形するガラス成形素材を用い、このガラス成形素
材を加熱して成形型の成形面に接触させた後、ガラス成
形素材を成形面から離反させ、再び加熱軟化して上記成
形型によりプレス成形してもよい。

【０００９】さらに、本発明は、ガラス成形素材を加熱
軟化して所望の成形面形状を有する一対の成形型により
挟持してプレス成形する光学素子成形装置において、上
記一対の成形型を部分的に加熱する板状の加熱部材と、
板状の加熱部材を加熱する加熱炉と、板状の加熱部材を
加熱炉及び上記一対の成形型間に搬送する搬送手段とを
設けて構成した。

【００１０】

【作用】上記構成の光学素子成形方法及び成形装置によ
れば、あらかじめ加熱した板状の加熱部材を一対の成形
型の成形面に接触すると、凸レンズ成形用の成形面には
成形面形状が凹状なので成形面の外縁部に接触し、凹レ
ンズ成形用の成形面には成形面形状が凸状なので成形面
の中心部に接触する。そして、板状の加熱部材が接触し
た部分は、上記加熱部材によって加熱され、成形レンズ
の薄肉部を成形する部分が高温状態となる温度分布が成
形型に生じる。この状態で、加熱軟化したガラス成形素
材を一対の成形型の成形面により挟持してプレス成形す
ると、成形レンズの薄肉部に相当する部分は、成形面の
温度が高くなっているため、本来的に冷却が速いガラス
成形素材の薄肉部の冷却が遅くなる。このため、ガラス
成形素材における薄肉部と厚肉部の温度差が無くなり、
熱ダマリ部分がなくなって、成形が完了したレンズにヒ
ケが発生しなくなる。

【００１１】また、板状の加熱部材にガラス成形素材を
もちいると、成形面を加熱するためガラス成形素材を接
触させた際、ガラス成形素材が成形面形状に沿って少し
変形する。これにより、このガラス成形素材を再び加熱
してプレス成形する際、ガラス成形素材の変形量（流動
量）が少なくなる。

【００１２】

【実施例１】図１は、本発明に係る光学素子成形装置の
実施例１を示す断面図である。成形装置の成形機本体１
には、下ベース２と断面コ字状の上ベース３が設けら
れ、下ベース２と上ベース３により、ガラス素材４の供
給部５とガラス素材４の加熱軟化部６とガラス素材４の
押圧成形部７と成形型部分加熱ユニット８を設置する空
間部９が形成されている。

【００１３】上ベース３の側面方向（図において右側）
には、上記空間部９に一端を入れたガイドレール１０が
下ベース２上に設置して設けられている。ガイドレール
１０には、搬送アーム１１が移動台座１２を介して上記
空間部９内を左右に移動自在に設けられている。搬送ア
ーム１１の先端部には搬送皿保持部１３が設けられ、供
給部５のガラス素材４を保持した搬送皿１４を載置し得
るようになっている。

【００１４】供給部５には、搬送皿搬送台１５，シリン
ダ１６，ストッカー（図示省略）が設けられ、下ベース
２上に設置された搬送皿搬送台１５が、シリンダ１６に
より上下に動いてガラス素材４を保持した搬送皿１４を
ストッカーから持ち上げ、搬送皿１４を上記搬送皿保持
部１３に載置し得るように設けられている。

【００１５】供給部５の左側には、加熱軟化部６が設け
られている。加熱軟化部６は、上ベース３に取り付けら
れた上加熱炉１７と下ベース２に取り付けられた下加熱
炉１８との間に搬送アーム１１を介してガラス素材４が
配置されるようになっている。

【００１６】加熱軟化部６の左側には、押圧成形部７が
設けられている。押圧成形部７には、下ベース２に取り
付けられた主軸昇降装置１９を介して主軸２０が上下動
自在に設けられている。主軸２０の上端には下型取付け
座２１が固着され、下型取付け座２１上には下型２２が
下型成形面２３を上向きにして取り付けられている。ま
た、下型２２の回りには、下型２２を所定の温度に加熱
する下型ヒーター２４が配設されている。一方、上ベー
ス３には、上型取付け座２５を介して上型２６が取り付
けられている。上型２６は、上型成形面２７を下向きに
して下型成形面２３と対向するように下型２２と同軸上
に配置されるとともに、その回りには上型ヒーター２８
が設けられている。

【００１７】押圧成形部７の左側には、成形型部分加熱
ユニット８が設けられている。成形型部分加熱ユニット
８には、下型成形面２３と上型成形面２７をそれぞれ部
分的に加熱する下板状加熱部材２９と上板状加熱部材３
０、下板状加熱部材２９を加熱する下板材加熱炉３１と
上板状加熱部材３０を加熱する上板材加熱炉３２、下板
状加熱部材２９と上板状加熱部材３０をそれぞれ左右方
向及び上下に移動するための移動手段が設けられてい
る。

【００１８】下板材加熱炉３１は、下ベース２に設置さ
れ下型２２の左側に設けられ、上板材加熱炉３２は、下
板加熱炉３１の上方において、上ベース３に設置されて
いる。

【００１９】下板材加熱炉３１の左側には、下板状加熱
部材２９の移動手段が設けられている。移動手段は、下
ガイドレール３３，下移動台座３４，シリンダ３５，ア
ーム３６とから構成されている。下ガイドレール３３
は、下板材加熱炉３１の左側において下ベース２に設置
されている。下ガイドレール３３には、下移動台座３４
が左右方向に摺動自在設けられ、下移動台座３４の上に
シリンダ３５が取り付けられている。シリンダ３５は、
ピストン軸３７を上方に向けて配置されている。ピスト
ン軸３７にはアーム３６が取り付けられ、アーム３６の
先端に上記下板状加熱部材２９が取り付けられている。

【００２０】また、上板材加熱炉３２の左側には、上記
移動手段と同様の構成の上板状加熱部材３０の移動手段
が設けられている。すなわち、上板材加熱炉３２の左側
には、上ガイドレール３８が上ベース３に取り付けて設
けられており、上ガイドレール３８には上移動台座３９
が左右に摺動自在に設けられている。上移動台座３９の
下面にはシリンダ４０が、そのピストン軸４１を下に向
けて取り付けられており、ピストン軸４１には、先端に
上記上板状加熱部材３０を取り付けたアーム４２が取り
付けられている。

【００２１】次に、上記構成からなる成形装置を用いた
光学素子の成形方法を図１から図３を用いて説明する。
まず、ストッカー（図示省略）からガラス素材４を保持
した搬送皿１４の載せ、さらに搬送アーム１１の先端の
搬送皿保持部１３に載置する。そして、ガイドレール１
０上で移動台座１２を左方向に移動させ、搬送アーム１
１を介して搬送皿１４を上下両加熱炉１７，１８間に挿
入配置し、ガラス素材４を所望の粘度になるまで加熱軟
化する。一方、あらかじめ上下両板材加熱炉３２，３１
間に挿入して加熱しておいた上下両板状加熱部材３０，
２９を上下両ガイドレール３８，３３及び上下両移動台
座３９，３４により、上記ガラス素材４の加熱軟化の終
了直前に右方向に移動して、上下両型成形面２７，２３
の間に挿入して停止する。そして、シリンダ３５により
ピストン軸３７を下降して、下板状加熱部材２９を下型
成形面２３の中央部に当接するとともに、シリンダ４０
によりピストン軸４１を上昇して、上板状加熱部材３０
を上型成形面２７の中央部に当接する。この時、下型２
２及び上型２６には、図２に示すように上記板状加熱部
材２９，３０が接した部分を中心に高温部Ｈができ、下
型２３及び上型２６に温度分布が生じる。なお、図３
は、凸状レンズを成形するための凹形状の成形型４３を
使用した場合を示し、この場合は、成形面４４の外周に
当接し、当該部分を中心に高温部Ｈができ、成形型４４
に温度分布が生じる。

【００２２】次に、シリンダ３５及びシリンダ４０によ
りピストン軸３７を上昇及びピストン軸４１を下降し
て、下板状加熱部材２９及び上板状加熱部材３０をそれ
ぞれ上下型成形面２３及び上型成形面２７から離反し、
上下両移動座３９，３４を左方向に動かせて、上下両板
状加熱部材３０，２９を上下両板状加熱炉３２，３１間
に戻す。

【００２３】その直後、所望の粘度に加熱軟化したガラ
ス素材４を搬送アーム１１により下型２２と上型２６と
の間に挿入する。そして、主軸昇降装置１９により下型
２２を上昇して、下型成形面２３と上型成形面２７によ
りガラス素材４を挟持してプレス成形する。この時、上
下両型２２，２６は成形レンズの薄肉部（中央部）を成
形する部分が上記板状加熱部材３０，２９により高温状
態になっているため、ガラス素材４をプレス成形する
際、ガラス素材４の薄肉部と厚肉部はほぼ均等に冷却さ
れる。冷却が終了した後、下型２２を主軸昇降装置１９
により下降して成形レンズを搬送皿１４ごと搬送アーム
１１の搬送皿保持部１３に再び載置する。そして、移動
台座１７を右方向に動かし、搬送皿１４を搬送皿搬送台
１５上に戻したストッカーに回収する。

【００２４】本実施例によれば、ガラス素材４をプレス
成形する前に、成形レンズの薄肉部を成形する上型両型
２６，２２の部分を高温とすることができるため、プレ
ス成形中の冷却過程中にガラス素材４の薄肉部と厚肉部
とにおいて温度差が生ぜず、熱だまりができないため、
ヒケのない高精度な光学素子を得ることができる。

【００２５】

【実施例２】図４は、本発明の実施例２の要部を説明す
るための説明図である。本実施例の成形装置には、所望
の加熱状態において、下型２２（上型２６）を部分的に
加熱する下板状加熱部材４５（上板状加熱部材４６）が
軟性又は弾性を有する部材で形成されて設けられてい
る。その他の構成は、実施例１と同じである。

【００２６】本実施例にあっては、加熱された上下両板
状加熱部材４６，４５が軟性又は弾性を有するため、上
下両成形面への接触が面接触となる。その他の成形方法
及び作用は実施例１と同じである。

【００２７】本実施例によれば、板状加熱部材４５，４
６の型成形面への接触が面接触となるので、より効果的
に上下型２６，２２に高温部Ｈを作ることができ、ヒケ
のない高精度な光学素子を得ることができる。その他の
効果は実施例１と同じである。

【００２８】

【実施例３】図５及び図６は、本発明に係る成形装置の
要部を示す正面図及び平面図である。本実施例の成形装
置の特徴は、図１に示す成形型部分加熱ユニット８にお
ける移動手段及び板状加熱部材を、図４に示すように１
個に構成した点である。本実施例では、実施例１と同様
に下ベースに設置したガイドレール３３に移動台座４７
が左右方向に移動自在に取り付けられ、この移動台座５
１の上にアーム５２が直接取り付けられている。アーム
４８の先端部は、図６に示すように２叉に分岐され、そ
の分岐した先部両側面には長孔５３が上下方向に長く穿
設されている。長孔５３には、長孔５３に沿って切欠い
たピン５４がそれぞれ上下方向に摺動し得るように嵌合
されており、このピン５４の先部に板状加熱部材５５が
固定されている。すなわち、板状加熱部材５５は、アー
ム４８の分岐した部分において、ピン５４により水平状
態を保ったまま、上下方向へ自由に移動可能にアーム４
８に保持されている。その他の構成は実施例１と同様で
ある。

【００２９】次に、本実施例の成形方法を図７及び図８
を用いて、実施例１と異なる部分のみを説明する。上下
両板材加熱炉３２，３１（図１参照）内で加熱した板状
加熱部材５５を移動台座５１により右方向に移動し、上
下両型２６，２２間に挿入する。そして、主軸昇降装置
１９（図１参照）により下型２２を上昇し、図７に示す
ように下型成形面２３と板状加熱部材５５の下面とを当
接する。さらに、下型２２を上昇して板状加熱部材５５
を持ち上げ、上型成形面２７と板状加熱部材５５の上面
とを接触させ、図８に示すように板状加熱部材５５を上
型成形面２７と下型成形面２３とで挟持する。このと
き、上下両型２６，２２には、成形品の薄肉部に相当す
る部分が高温状態となる温度分布が生じる。そして、下
型２２を主軸昇降装置１９により下降させ、板状加熱部
材５５を移動台座５１により上下両板材加熱炉３２，３
１内に戻す。

【００３０】本実施例によれば、成形型部分加熱ユニッ
トの板状加熱部材５５及びその移動手段を１つで構成で
きるため、成形装置の低コスト化を図ることができる。
その他の効果は実施例１と同じである。

【００３１】

【実施例４】図９は、本発明に係る成形装置の実施例４
を示す断面図である。本実施例の成形装置は、成形型部
分加熱ユニット６０が図１のガラス素材搬送装置、供給
部５及び加熱軟化部６と同一の構造に形成されている。
すなわち、成形機本体６１は押圧成形部７を中心にして
左右対称構造となっている。

【００３２】成形型部分加熱ユニット６０には、下ベー
ス２上にガイドレール６２が設置され、ガイドレール６
２には移動台座６３が取り付けられている。移動台座６
３上には搬送アーム６４が取り付けられ、ガイドレール
６２に案内される移動台座６３を介して左右方向に移動
自在となっている。

【００３３】搬送アーム６４の先端部には搬送皿保持部
６５が形成され、下ベース２に設置された搬送皿搬送台
６６がシリンダ６７により上下に動いて、板状加熱部材
であるガラス素材４を保持した搬送皿６８をストッカー
（図示省略）から持ち上げて搬送皿保持部６５に載置し
得るように構成されている。シリンダ６７の右側には、
上ベース３に取り付けた上加熱炉６９と下ベース２に取
り付けた下加熱炉７０が上下に対向配置されている。そ
の他の構成は実施例１，３と同じである。

【００３４】上記構成の成形装置にあっては、成形型部
分ユニット６０において、ストッカー（図示省略）から
板状加熱部材に用いるガラス素材４を保持した搬送皿６
８を搬送皿搬送台６６上に載せ、さらに搬送アーム６４
の先端の搬送皿保持部６５に搬送皿６８を載置する。次
に、ガイドレール６２上の移動台座６３を動かし、搬送
アーム６４を介して搬送皿６８を上加熱炉６９と下加熱
炉７０との間に挿入し、ガラス素材４を所望の温度にな
るまで加熱軟化する。そして、ガラス素材４を加熱軟化
した後、移動台座６３移動して搬送皿６８を下型２２と
上型２６の間に挿入する。

【００３５】次に、主軸昇降装置１９により下型２２を
上昇してガラス素材４を搬送皿６８とともに持ち上げ、
図１０に示すように下型成形面２３と上型成形面２７に
よりガラス素材４を挟持し、圧力をかけないので成形品
の薄肉部を成形する上下両成形面２７，２３の部分のみ
を接触させる。この時、ガラス素材４と接触した部分が
高温となり、上下両成形型２６，２２に温度分布が生じ
る。

【００３６】その後、主軸昇降装置１９により下型２２
を下降し、ガラス素材４とともに搬送皿６８を搬送アー
ム６４の搬送皿保持部６５に再び載置する。そして、上
記搬送アーム６４へ搬送皿６８を載置した逆の手順で搬
送皿搬送台６６に戻し、ストッカーに回収する。

【００３７】ストッカーに回収されたガラス素材４は、
その後、図９の供給部５側に移されて実施例１で示した
手順で搬送アーム１１に載置され、実施例１，３と同様
な方法で加熱してプレス成形する。

【００３８】本実施例によれば、光学素子の成形に用い
るガラス素材４を板状加熱部材として用いたので、上下
両型２６，２２に高温部を部分的に作る際、ガラス素材
４が上下両成形面２７，２３の形状に沿って少し変形す
るため、次工程の本成形の際にガラス素材４の変形量が
少なくなり、より高精度の光学素子が得られる。その他
の効果は、実施例１，３と同じである。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、所望の
光学素子の薄肉部を押圧成形する成形面部分を板状の加
熱部材により加熱し、成形面に温度差を設けることがで
きるため、ガラス成形素材のプレス成形中にガラス成形
素材の厚肉部と薄肉部とに温度差が生ぜず、熱ダマリ部
分がなくなり、ヒケのない高精度な光学素子を得ること
ができる。また、板状の加熱部材にガラス成形素材を用
いることにより、加熱部材を成形面に接触させた際、成
形面の形状に沿って少し変形する。このため、ガラス成
形素材をプレス成形する場合、ガラス成形素材の変形量
（流動量）が少なくてすみ、より高精度な光学素子を成
形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学素子成形装置の実施例１を示
す断面図である。

【図２】本発明の実施例１の作用を説明するための説明
図である。

【図３】本発明の実施例１の作用を説明するための説明
図である。

【図４】本発明の実施例２の要部を説明するための説明
図である。

【図５】本発明に係る成形装置の実施例３の要部を示す
正面図である。

【図６】本発明に係る成形装置の実施例３の要部を示す
平面図である。

【図７】本発明に係る成形方法の実施例３の一工程を説
明するための説明図である。

【図８】本発明に係る成形方法の実施例３の一工程を説
明するための説明図である。

【図９】本発明に係る成形装置の実施例４を示す断面図
である。

【図１０】本発明に係る成形方法の実施例４の一工程を
説明するための説明図である。

【符号の説明】

４ガラス素材２２下型２３下型成形面２６上型２７上型成形面２９，４５下板状加熱部材３０，４６上板状加熱部材３１下板材加熱炉３２上板材加熱炉５５板状加熱部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス成形素材を加熱軟化した後、所望
の成形面形状を有する一対の成形型間でガラス成形素材
を挟持してプレス成形して光学素子を得る光学素子成形
方法において、実際に加熱軟化したガラス成形素材をプ
レス成形する直前に、あらかじめ加熱した板状の加熱部
材を上記成形面に接触させることを特徴とする光学素子
成形方法。
【請求項２】上記板状の加熱部材に所望の光学素子を
成形するガラス成形素材を用い、このガラス成形素材を
加熱して成形型の成形面に接触させた後、ガラス成形素
材を成形面から離反させ、再び加熱軟化して上記成形型
によりプレス成形することを特徴とする請求項１記載の
光学素子成形方法。
【請求項３】ガラス成形素材を加熱軟化して所望の成
形面形状を有する一対の成形型により挟持してプレス成
形する光学素子成形装置において、上記一対の成形型を
部分的に加熱する板状の加熱部材と、板状の加熱部材を
加熱する加熱炉と、板状の加熱部材を加熱炉及び上記一
対の成形型間に搬送する搬送手段とを設けたことを特徴
とする光学素子成形装置。