JPH11255529A - 光学素子の成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子素材を押圧成形する上型及び下型周
囲の熱容量を少なくして、上下の型の加熱及び冷却を短
時間で行う。 【解決手段】 光学素子素材３を押圧成形する上下の型
１，２の周囲に、１本の可動ガイド６及び２本の固定ガ
イド５を設け、３本のガイド５，６に上下の型１，２の
側面も嵌合させて上下の型１，２の軸心を合わせる。ガ
イド５，６が上下の型１，２の周囲を完全に覆うことが
なく、上下の型１，２周囲の熱容量を少なくすることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ガラス素子等
の光学素子を製造する成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズ自体の高性能化、レンズ系のレン
ズ枚数削減の要求を満たすため、非球面レンズの必要性
が高まっている。ガラスレンズの製造には、古くからガ
ラス素材を球面研磨により仕上げていく手段が用いられ
てきたが、非球面レンズを研磨により製造することは現
在の技術では非常に難しいものとなっている。そこで押
圧成形により非球面レンズを製造することがなされてい
るが、この成形では、成形の容易なプラスチック材料は
光学的な性能に限界があるため、ガラスを精密に成形す
る技術の開発が特に盛んに行われている。

【０００３】光学ガラス素子を成形する装置は多く考案
されているが、この成形装置では、光学レンズなどを製
造する場合に、上下の成形型の偏芯精度を出すことが重
要である。このため従来技術では、特公平３−５５４２
０号公報、実開昭６２−１９４０１８号公報の技術が提
案されている。

【０００４】特公平３−５５４２０号公報の技術は、円
筒形の胴型の中に上下の型を摺動可能に嵌合することに
よって偏芯精度を出すものである。実開昭６２−１９４
０１８号公報の技術は、成形型を４角形の型支持部材に
収容すると共に、型支持部材を高精度に成形した案内平
面に押し付けることにより偏芯精度を出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
３−５５４２０号公報に提案されている成形装置では、
上下の型が挿入されている胴型の熱容量が大きく、成形
型全体の加熱と冷却に長時間を要しており、成形のタク
トタイムが長くなり、生産性の向上ができないものとな
っている。このことは成形型を収容する型支持部材を有
した実開昭６２−１９４０１８号公報においても同様の
問題となっている。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点を
考慮してなされたものであり、成形のタクトタイムを短
くすることができ、生産性を向上されることが可能な光
学素子の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、請求項１の発明は、光学素子素材を一対の成形型で
押圧成形する光学素子の成形装置において、 前記一対
の成形型の側面に嵌合してそれぞれの成形型の軸心を合
わせる３本のガイドを具備することを特徴とする。

【０００８】この発明では、３本のガイドを一対の成形
型の側面に嵌合させて、それぞれの成形型の軸心を合わ
せ、この状態で一対の成形型により光学素子素材を押圧
成形する。この発明では、成形型周囲の熱容量が小さく
なっているため、成形型の加熱及び冷却を短時間で行う
ことができ、成形のタクトタイムを短縮することができ
る。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明であっ
て、前記３本のガイドの内の１本は、前記成形型の側面
に向かって所望の予圧を与える予圧手段を具備すること
を特徴とする。

【００１０】この発明では、予圧手段により３本のガイ
ドの内の１本を成形型の側面に向かって所望の予圧を与
える。従って、成形型の偏芯精度を向上させることがで
きる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の発明であって、前記ガイドは、丸棒形状であることを
特徴とする。

【００１２】この発明では、３本の丸棒形状のガイドに
一対の成形型の側面を嵌合させてそれぞれの成形型の軸
心を合わせる。ガイドが丸棒のため、成形型とガイドと
が線接触となって成形型との接触面積が少なくなり、成
形型周囲の熱容量を小さくすることができる。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１または２記載
の発明であって、前記ガイドは、丸棒を２本並べた形状
であることを特徴とする。

【００１４】この発明では、丸棒を２本並べた形状の３
本のガイドに一対の成形型の側面を嵌合させてそれぞれ
の成形型の軸心を合わせる。このように２本の丸棒を並
べることにより、ガイドの強度が向上する。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の発明であって、前記３本のガイドの内、２本
の平行度を調節する平行度調節機構を具備することを特
徴とする。

【００１６】この発明では、平行度調節機構によって３
本のガイドのうち２本の平行度を調節する。このように
２本のガイドの平行度を調整することにより、成形型を
安定して案内することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、本発明
の実施の形態１の光学素子成形装置の全体を示し、図２
は成形型とガイドとの関係を示す。

【００１８】この光学素子成形装置は図１に示すよう
に、基台１５上に枠体１６が載置されており、枠体１６
内部が成形室１４となっている。成形室１４内には、上
型１及び下型２からなる一対の成形型が設けられてい
る。

【００１９】上型１及び下型２の周囲には、図２に示す
ように成形型の駆動方向（上下方向）に延びている２本
の固定ガイド５及び１本の可動ガイド６が配置されてい
る。これらの固定ガイド５及び可動ガイド６は円を３等
分した等分位置に配置されており、それぞれが上型１及
び下型２の側面に当接する。これによって、上型１及び
下型２は、固定ガイド５及び可動ガイド６に嵌合して上
下方向に移動可能になっている。このように、固定ガイ
ド５及び可動ガイド５は、上型１及び下型２の軸心を一
致させるように機能する。

【００２０】枠体１６の上下方向の３カ所にはガイドシ
リンダ７がそれぞれ取り付けられており、可動ガイド６
はこれらのガイドシリンダ７のピストン７ａに連結され
ている。ガイドシリンダ７はその駆動によって、可動ガ
イド６を成形型の半径方向に移動させる。これに加え
て、ガイドシリンダ７は可動ガイド６を上型１及び下型
２の側面に向かって押圧し、この押圧によって可動ガイ
ド６及び固定ガイド５に均等の予圧を与えて上型１及び
下型２の偏芯精度を調整する。このためガイドシリンダ
７は上型１及び下型２の側面に向かって予圧を与える予
圧手段としても機能する。

【００２１】固定ガイド５及び可動ガイド６の上下端部
は、ガイドストッパ１１に挿入されることにより同スト
ッパ１１に保持されている。この上下のガイドストッパ
１１には、２本の固定ガイド５の平行度を調整する平行
度調整機構（図示省略）が格納されており、これによ
り、２本の固定ガイド５は良好な平行度を保つことがで
きる。

【００２２】上型１及び下型２は円柱形に成形されてい
ると共に、それぞれの型１，２の成形面の光軸と成形型
の外周側面の軸とが一致している。この実施の形態にお
いて、上型１及び下型２の材質としてタングステンカー
バイトが使用されており、上型１及び下型２共に大きさ
は上下共通で、外径（φ）１４ｍｍ、高さが２０ｍｍで
ある。

【００２３】固定ガイド５及び可動ガイド６としては、
直径（φ）５ｍｍのＳｉＣからなる丸棒を用い、成形動
作中のガイドシリンダ７からの予圧は約０．３ｋｇｆと
した。

【００２４】下型２には光学ガラスからなる光学素子素
材３が載置される。さらに、成形室１４を構成する枠体
１６の内部には、上下の型１，２及び光学素子素材３を
囲む石英管１２が配置されている。この石英管１２の内
部は窒素雰囲気を保てるようになっている。石英管１２
外側には、ヒータ４が設置されている。

【００２５】上型１は上軸９の下端に当接可能であり、
下型２には下軸８が連結されている。下軸８は基台１５
内に設けられている下軸シリンダ１０に連結しており、
下軸シリンダ１０が駆動することにより、下軸８を介し
て上下の型１，２が上方向に移動すると共に、成形時に
は下軸シリンダ１０により上軸９の下端に上型１の底面
を当て付け、この当て付けによって光学素子素材３を押
圧して成形する。このように下軸シリンダ１０が駆動す
ることによって上下の型１，２が上下動する部分は型供
給部１３となっている。

【００２６】次に、この実施の形態による成形を説明す
る。成形以前では下軸８は下げられており、上下の型
１，２は成形室１４の外部に待機している。まず、ガイ
ドシリンダ７が駆動することにより、可動ガイド６を図
１の右方向に移動させる。これにより固定ガイド５及び
可動ガイド６内に上下の型１，２が挿入できる隙間を形
成する。

【００２７】その後、下型２、上型１、光学素子素材３
を下軸８の上に供給し、ガイドシリンダ７を駆動して可
動ガイド６を図１の左方向に移動させ、これにより上型
１及び下型２の側面の外周部に当て付ける。この当て付
けによって上下の型１，２は所定の偏芯精度を保てるよ
うになる。

【００２８】そして、下軸シリンダ１０を駆動して下軸
８を押し上げ、光学素子素材３と上型１、下型２を加熱
位置まで搬送する。加熱位置では、ヒータ４が上下の型
１，２と光学素子素材３とを所定温度まで加熱する。

【００２９】所定の温度に達した時点で、下軸シリンダ
１０により成形型に圧力をかけて光学素子素材３を押圧
することにより成形する。光学素子素材３が所望する中
肉に達した時点で圧力を解除し、ヒータ４をＯＦＦと
し、冷却を開始する。冷却が終了したら下軸８を型供給
部１３まで降ろし、ガイドシリンダ７を図１の右方向に
移動して上下の型１，２をガイド５，６から解放し、上
型１、下型２及び成形された光学素子を取り出して成形
を終了する。

【００３０】この実施の形態では、直径（φ）１０ｍ
ｍ、中肉４ｍｍの凸レンズを成形した。比較のため、同
じ大きさ及び材質の型で特開平３−５５４２０号公報に
記載されている胴型を用いた装置によって成形した。従
って、胴型を用いる以外の他の要素（例えば、ヒータ等
の仕様）は共通である。成形する光学光学素材３として
は、硝材ＳＦ６（オハラ社（製））を用いた。

【００３１】成形温度は型温度で４９５℃として成形実
験を行ったところ、胴型を用いた従来の装置では型温度
４９５℃までの到達時間が３分４０秒であった。これに
対し、本実施の形態の装置は２分５０秒であった。ま
た、冷却に要した時間は従来の装置では５分２０秒であ
ったのに対し、本実施の形態の装置は４分１０秒であっ
た。なお、双方の装置共に良品のレベルの面精度および
外径寸法を有している光学素子を成形することができ
た。

【００３２】以上のように、本実施の形態では、従来の
装置よりもタクトタイムを短縮でき、これにより生産効
率を向上させることが可能であることが判明した。

【００３３】なお、固定ガイド５及び可動ガイド６の材
質としては、耐熱鋼材、ステンレス材、タングステンカ
ーバイト、窒化珪素などの耐熱材料であればＳｉＣ以外
の材質を使用することができるが、強度が高く、曲げ応
力に強い素材であること物が望ましい。また、この実施
の形態では、ガイド５，６を丸棒としている。これは型
１，２とガイド５，６の接触点を減らして型の熱分布を
均等にするためと、強度を保持したままガイドの熱容量
を小さくするためであるが、これ以外の、例えば型の外
周の曲率と等しい形状であっても良く、特にその断面形
状に限定されるものではない。

【００３４】（実施の形態２）図３は、実施の形態２を
示す。この実施の形態においても、上下の型１，２の側
面に固定ガイド５及び可動ガイド６が３等分位置から当
接している。固定ガイド５は２本の細い円柱体（丸棒形
状）からなるガイドロッド２１，２１を並べることによ
って形成されており、可動ガイド６も同様に、細い２本
の円柱体からなるガイドロッド２０、２０を並べること
によって形成されている。

【００３５】この実施の形態では、固定ガイド５、可動
ガイド６共に、２本のガイドロッド２１，２１及び２
０，２０接線を中心軸として図３に示す矢印のように揺
動することが可能となっている。なお、ガイドロッド２
１，２１，及び２０，２０の材質はＳｉＣである。

【００３６】この実施の形態における成形方法は実施の
形態１と同じである。円柱体からなる２本のガイドロッ
ドを並べた形状のガイド５，６は、上下の型１，２とガ
イド５，６の接触点を極小にしてガイド５，６による型
１，２への熱的影響を小さくしたままでガイド５，６の
強度を向上させることができ、これにより上下の型１，
２の偏芯を小さくすることが容易となっている。また、
ガイドロッド２０，２０及び２１，２１を繋ぐ接線を中
心にガイド５，６を揺動させることにより、ガイド５，
６と上下の型１，２を隙間なく密着させることができ
る。このためガイド５，６の強度と軸精度を向上させる
ことができる。

【００３７】この実施の形態では、実施の形態１で示し
た同一の光学素子を成形したところ、実施の形態１と同
様に良品レベルの光学素子を成形することができた。ま
た、型温度が４９５℃に到達するまでの時間は３分５０
秒であった。この実施の形態における実施の形態１より
優れた点としては、１００ショット連続で成形したとき
の偏芯精度のばらつきをシフト、チルト込みで０．２分
に押さえることができたことである。

【００３８】以上の説明から、本発明は以下の発明を包
含している。 （１）光学ガラス素材を押圧成形する上下に相対する１
対の成形型を有する光学ガラスの成形装置において、１
対の成形型を上下方向に案内する手段として３本のガイ
ドを用いることを特徴とする光学ガラス素子の成形装
置。

【００３９】この成形装置では、３本のガイドが胴型と
同様に成形型を上下方向に案内するが、ガイドは成形型
の全体を覆っていないため、成形型周囲の熱容量が小さ
くなり、成形型の加熱時間や冷却時間を短縮することが
できる。

【００４０】（２）３本のガイドの内、１本に成形型へ
の適当量の予圧を与えながら成形することを特徴とする
上記（１）項記載の光学ガラス素子の成形装置。

【００４１】この成形装置では、成形型の偏芯精度を向
上させることができる。

【００４２】（３）３本のガイドの形状を丸棒形状とす
ることを特徴とする上記（１）項記載の光学ガラス素子
の成形装置。

【００４３】ガイドを丸棒形状とすることにより、ガイ
ドと成形型が線接触となり、これらの接触面積を小さく
することができる。

【００４４】（４）ガイドの形状をそれぞれの丸棒を２
本並べた形状とすることを特徴とする上記（１）項記載
の光学ガラス素子の成形装置。

【００４５】ガイドを２本の丸棒とするため、ガイドの
強度が向上する。

【００４６】（５）３本のガイドのうち、２本の平行度
を調節する機構を有していることを特徴とする上記
（１）項記載の光学ガラス素子の成形装置。

【００４７】ガイドの平行度を調整することができるた
め、成形型を良好に案内することができる。

【００４８】（６）光学素子素材を一対の成形型で押圧
成形する光学素子の成形装置において、前記一対の成形
型の側面を嵌合させてそれぞれの成形型の軸心を合わせ
る少なくとも３本のガイドを具備することを特徴とする
光学素子の成形装置。

【００４９】この成形装置では、少なくとも３本のガイ
ドが上下方向に案内するが、ガイドは成形型の全体を覆
っていないため、成形型周囲の熱容量が小さくなり、成
形型の加熱時間や冷却時間を短縮することができる。こ
こで、ガイドの本数を３本よりも多く例えば４，５本に
すると、成形型周囲の熱容量は多少大きくなってしまう
が、上下型をより安定してガイドすることができるよう
になる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、成形型周囲の熱容量が小さくなっているため、
成形型の加熱及び冷却を短時間で行うことができ、成形
のタクトタイムを短縮することができる。

【００５１】請求項２の発明によれば、予圧手段が１本
のガイドを成形型の側面に向かって所望の予圧を与える
ため、成形型の偏芯精度を向上させることができる。

【００５２】請求項３の発明によれば、ガイドが丸棒の
ため、成形型とガイドとの接触面積が少なくなり、成形
型周囲の熱容量を小さくすることができる。

【００５３】請求項４の発明によれば、２本の丸棒を並
べることにより、ガイドの強度が向上する。

【００５４】請求項５の発明によれば、２本のガイドの
平行度を調整することにより、成形型を安定して案内す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の全体の断面図である。

【図２】実施の形態１における成形型及びガイド周囲の
斜視図である。

【図３】実施の形態２における成形型及びガイド周囲の
斜視図である。

【符号の説明】

１ 上型 ２ 下型 ３ 光学素子素材 ４ ヒータ ５ 固定ガイド ６ 可動ガイド ７ ガイドシリンダ ８ 下軸 ９ 上軸 １０ 下軸シリンダ １１ ガイドストッパ １２ 石英管 １３ 型供給部 １４ 成形室

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学素子素材を一対の成形型で押圧成形
   する光学素子の成形装置において、 前記一対の成形型の側面を嵌合させてそれぞれの成形型
   の軸心を合わせる３本のガイドを具備することを特徴と
   する光学素子の成形装置。
2. 【請求項２】 前記３本のガイドの内の１本は、前記成
   形型の側面に向かって所望の予圧を与える予圧手段を具
   備することを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形
   装置。
3. 【請求項３】 前記ガイドは、丸棒形状であることを特
   徴とする請求項１または２記載の光学素子の成形装置。
4. 【請求項４】 前記ガイドは、丸棒を２本並べた形状で
   あることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子
   の成形装置。
5. 【請求項５】 前記３本のガイドの内、２本の平行度を
   調節する平行度調整機構を具備することを特徴とする請
   求項１〜４のいずれかに記載の光学素子の成形装置。