(57)【要約】【課題】チャンバー内圧を一定圧に保ちつつチャンバー内雰囲気の活性ガス濃度を低く保つことができ、型の変質を遅らせ、型の寿命を延ばすことができる光学素子成形装置を提供すること。【解決手段】一対の成形型を用いて、加熱軟化したガラス素材をプレス変形させ、光学素子をプレス成形する光学素子成形装置において、成形室が雰囲気置換可能な密閉チャンバーとなっている場合、前記密閉チャンバーの排気弁の開口面積を密閉チャンバー内圧に対応させて変化させる。又、前記密閉チャンバー内に不活性ガスを導入することにより前記チャンバー内圧が大気圧以上となっているとき、前記密閉チャンバー内圧の変化率が０．０５ＭＰａ／秒以下となり、且つ、大気圧以下にならないよう、前記密閉チャンバーの排気弁の開口面積をチャンバー内圧に応じて変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の成形型を用いて、加熱軟化したガラス素材をプレス変形させ、光学素子をプレス成形する光学素子成形装置において、
成形室が雰囲気置換可能な密閉チャンバーとなっている場合、前記密閉チャンバーの排気弁の開口面積を密閉チャンバー内圧に対応させて変化させることを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項２】
前記密閉チャンバー内に不活性ガスを導入することにより前記チャンバー内圧が大気圧以上となっているとき、前記密閉チャンバー内圧の変化率が０．０５ＭＰａ／秒以下となり、且つ、大気圧以下にならないよう、前記密閉チャンバーの排気弁の開口面積をチャンバー内圧に応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の光学素子成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカメラ・ビデオ用レンズ、画像形成装置用の光学走査用レンズ、プリズム等の光学素子の成形用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研磨工程を必要としないでガラス素材のプレス成形によりレンズを製造する技術は、従来の製造において必要とされた複雑な工程を無くし、簡単に且つ安価にレンズを製造することを可能にした。
【０００３】
このようなプレス方法では、一般に成形用の上型部材と下型部材を用い、この型キャビティ内にガラス素材を挿入し、型部材の酸化防止のために雰囲気を一旦真空ポンプにより真空引きした後に不活性ガスを充填し、不活性ガス雰囲気、例えば窒素雰囲気として、成形に適した所定温度、即ち、成形用素材粘度がｌｏｇη＝８〜１２となるまで加熱した後、所定圧力でプレス成形を行い、成形用型の成形面の形状を成形用ガラス素材の表面に転写する。そして、型と成形済みガラス光学素子をガラス素材の転移温度に十分近い温度まで冷却し、その後、プレス圧力を除去し、成形用型を開いて成形済みガラス光学素子を取り出す。
【０００４】
又、近年では、成形室内雰囲気を不活性ガス雰囲気に保つため、成形室を雰囲気置換が可能な密閉チャンバーとすることが多い。これは、成形時に成形用型を昇温したとき、成形室内雰囲気を不活性ガスで満たし、活性ガス濃度を低く保っていなければ、型の変質を早め、型の寿命を短くしてしまうからである。
【０００５】
このチャンバー内の活性ガス濃度を低く保つためには、昇温時に成形室を所定圧以下の真空にするか、又は不活性ガスで満たして大気圧以上に保つ必要がある。
【０００６】
これまでは、成形室内を不活性ガスで満たし、大気圧以上を保つためには、例えば特許文献１に記載されているように、チャンバー内に不活性ガスを供給する供給方法についての提案はなされていた。
【０００７】
しかし、酸素濃度の要求レベルが更に少なくなった場合、成形室内雰囲気を排気する排気バルブからの逆流による酸素濃度上昇を無視することはできない。ところが、特許文献１等の提案では排気方法については特に述べられておらず、実際には成形室内雰囲気を排気するときは、一定圧でオープン・クローズするＯＮ／ＯＦＦ制御のダイヤフラムバルブやメカニカルな逆止弁等が使われていた。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６４−０４５７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、この一定圧でオープン・クローズするダイヤフラムバルブを使用すると、バルブがオープンしたときのバルブ開口径が大きく、大気の逆流が起こって成形室内の活性ガス濃度が上昇してしまうことがあった。
【００１０】
又、メカニカル逆止弁を使用すると、流量が増加したときに内圧が上昇し過ぎてしまうことがあった。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、チャンバー内圧を一定圧に保ちつつチャンバー内雰囲気の活性ガス濃度を低く保つことができ、型の変質を遅らせ、型の寿命を延ばすことができる光学素子成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、一対の成形型を用いて、加熱軟化したガラス素材をプレス変形させ、光学素子をプレス成形する光学素子成形装置において、成形室が雰囲気置換可能な密閉チャンバーとなっている場合、前記密閉チャンバーの排気弁の開口面積を密閉チャンバー内圧に対応させて変化させることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記密閉チャンバー内に不活性ガスを導入することにより前記チャンバー内圧が大気圧以上となっているとき、前記密閉チャンバー内圧の変化率が０．０５ＭＰａ／秒以下となり、且つ、大気圧以下にならないよう、前記密閉チャンバーの排気弁の開口面積をチャンバー内圧に応じて変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、一対の成形型を用いて、加熱軟化したガラス素材をプレス変形させ、光学素子をプレス成形する成形装置において、成形室が雰囲気置換可能な密閉チャンバーとなっている場合、チャンバー内圧を一定圧に保ちつつチャンバー内雰囲気の活性ガス濃度を低く保つことができ、型の変質を遅らせ、型の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る光学素子成形装置の構成図であり、同図において、１は上型、２は下型、３は上下一対の成形型のガイド機構と加熱機構を有する胴型である。又、４はガラス材料であるプリフォーム、５は成形室内を密閉する密閉チャンバー、６はこの密閉チャンバー５内を真空引きするための真空ポンプである。
【００１７】
７はガラス素材をプレス成形するためにプレスシリンダーで、本実施の形態では、上型１上よりプレス成形を行う。８は密閉チャンバー５内の内圧を計測するための圧力計、９は密閉チャンバー５内よりガスを排気するための排気弁、本実施例では高速応答が可能なピエゾバルブ、１０はこの排気弁９の開口面積を圧力計８の密閉チャンバー内圧信号に応じて変化させるための制御装置である。又、１１は密閉チャンバー内を不活性ガス（本実施の形態では窒素ガス）に置換する窒素ガス導入弁であり、１２は成形用型を冷却するために型に窒素ガスを吹き付けるための窒素ガス導入弁である。
【００１８】
次に、上記構造の光学素子成形装置を用いて光学素子を成形する方法について説明する。
【００１９】
先ず、不図示の搬送手段によりガラスプリフォーム４を成形用型キャビティ内に搬送した後、６のポンプにより密閉チャンバー５内の成形室を２．０Ｐａまで真空引きする。その後、窒素ガス導入口１１より窒素ガスを導入して密閉チャンバー５内を窒素置換する。次に、不図示の加熱手段により成形用上下型１，２及び胴型３を成形温度まで加熱した後、プレスシリンダー７により上型１を押圧してガラスプリフォーム４をプレス成形する。この間、窒素ガス導入口１１からは、チャンバー内を１気圧以上に保つため、毎分５リットルの窒素ガスを導入している。このとき、排気弁９はチャンバー内圧を１．２気圧に保つ開口面積に制御され、毎分５リットルを排気している。又、プレス成形直前に窒素ガス導入弁１１からの窒素導入を止め。ポンプ６によりチャンバー内を真空引きしてプレス成形を行う場合もある。このときは、排気弁９は閉じられている。
【００２０】
プレス成形が完了した後、型の冷却のために窒素ガス導入弁１２より毎分１００リットルの窒素ガスをチャンバー内に導入する。このとき、排気弁９はチャンバー内圧を１．２気圧に保つ開口面積に制御され、毎分１００リットルを排気している。
【００２１】
その後、ガラス転移点以下の温度となるまで成形用型及び成形品を冷却後、不図示のハンドリング部材を用いてチャンバー内の型キャビティより成形品を取り出す。
【００２２】
このようにプロセス毎にチャンバー内に導入される窒素ガスの流量が変化した場合、従来技術ではプロセス線図（図２）のようにチャンバー内圧力が急激に変動し、酸素濃度が２ｐｐｍ／分以上に上昇していたが、本発明のように排気弁の開口面積をチャンバー内圧に応じて変化させる方法、例えば高速応答が可能なピエゾバルブと制御装置等を用い、排気弁の開口面積をチャンバー内圧に応じて変化させ、排気流量をチャンバー内圧に応じて変化させることにより、図３のようにチャンバー内圧力の変化率が小さく、大気の逆流を防ぎ、酸素濃度の上昇を０. ５ｐｐｍ以下と少なく食い止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態を示す成形装置の構成図である。
【図２】従来技術でのプロセス線図である。
【図３】本発明の実施の形態でのプロセス線図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  上型
２  下型
３  胴型
４  ガラス材料であるプリフォーム
５  成形室を形成する密閉チャンバー
６  真空ポンプ
７  プレスシリンダー
８  圧力計
９  排気弁
１０  排気弁制御装置
１１  不活性ガス置換導入弁
１２  不活性ガス冷却導入弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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