(57)【要約】【課題】  プレス位置を正確に制御し、光学素子の中心厚精度及び形状精度を高めることが可能な光学素子の成形技術を提供する。【解決手段】  プレス成形用プリフォーム２を入れた成形型３を加熱プレスすることにより所望の形状の光学素子を得る光学素子の成形方法において、成形型３の目標となるプレス位置である目標位置をあらかじめ算出しておき、加熱プレスする際は、成形型３のプレス位置を検出しつつ、その検出位置が目標位置になるまでプレス荷重を加えていくことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形用プリフォームを入れた成形型を加熱プレスすることにより所望の形状の光学素子を得る光学素子の成形方法において、
前記成形型の目標となるプレス位置である目標位置をあらかじめ算出しておき、前記加熱プレスする際は、前記成形型のプレス位置を検出しつつ、その検出位置が前記目標位置になるまでプレス荷重を加えていくことを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子の成形方法であって、前記プリフォームを入れた成形型を前記目標位置まで加熱プレスした後に、前記加熱プレスの荷重よりも小さい荷重を加えながら冷却することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光学素子の成形方法であって、前記目標位置は、前記成形型の高さ、前記プリフォーム目標中心厚、加熱成形時の前記成形型の伸び、及び加熱成形時の前記プリフォームの伸びから算出することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学素子の成形方法であって、変位計により前記プレス位置を検出することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項５】
プレス成形用プリフォームを入れた成形型を加熱プレスすることにより所望の形状の光学素子を得る光学素子の成形装置において、
前記成形型のプレス位置の変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段で得られた検出位置が、あらかじめ算出された目標位置に達したかどうかを判断する判断手段と、
前記成形型のプレス位置を制御し、前記判断手段にて前記検出位置が前記目標位置に達したと判断されるまでプレス荷重を加える制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする光学素子の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の中心厚精度及び形状精度を高めることが可能な光学素子の成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスレンズなどの光学素子をプレス成形する場合、光学素子の中心厚を決定する方法として、成形型の上下型の長さに合わせてスペーサーなどを組み合わせ、プレス位置を規制する方法が用いられている。
【０００３】
また、上下型がスペーサーに当て付くのを検出する方法として、センサーで接近速度を測定し判断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特許第２９５４４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、スペーサーにより位置を規制する方法は、スペーサーを各型に合わせ製作する必要があり、スペーサーの加工ばらつきや成形を繰り返すことによる変形が中心厚精度に影響してしまうという問題点を有している。
【０００５】
また、特許文献１の接近速度を測定する技術では、粘度のばらつきにより、スペーサーに当て付く位置を誤って判断したまま次の工程に進み、中心厚不良の原因となる懸念がある。その他にも、型とスリーブがかじってしまう場合や、型とスリーブの間に異物を巻き込む場合などにも同様に中心厚不良の原因となってしまう。
【０００６】
本発明の課題は、上述した従来の実情に鑑みてなされたものであり、プレス位置を正確に制御し、光学素子の中心厚精度及び形状精度を高めることが可能な光学素子の成形技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、プレス成形用プリフォームを入れた成形型を加熱プレスすることにより所望の形状の光学素子を得る光学素子の成形方法において、上記成形型の目標となるプレス位置である目標位置をあらかじめ算出しておき、上記加熱プレスする際は、上記成形型のプレス位置を検出しつつ、その検出位置が上記目標位置になるまでプレス荷重を加えていくことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様であって、上記プリフォームを入れた成形型を上記目標位置まで加熱プレスした後に、上記加熱プレスの荷重よりも小さい荷重を加えながら冷却することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の態様は、上記第１又は第２の態様であって、上記目標位置は、上記成形型の高さ、上記プリフォーム目標中心厚、加熱成形時の上記成形型の伸び、及び加熱成形時の上記プリフォームの伸びから算出することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の態様は、上記第１乃至第３の態様であって、変位計により上記プレス位置を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、成形型のプレス位置を検出しつつ、その検出位置が目標位置になるまでプレス荷重を加えていくことにより、目標位置まで正確に加熱プレスされるため、光学素子の中心厚精度及び形状精度を高めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１における光学素子の成形装置を模式的に示す概略図である。成形装置１は、プレス成形用のプリフォーム２を収容する上型３ａと下型３ｂからなる１対の成形型３と、成形型３を上部からプレスするシリンダー４と、シリンダー４の軸先端に取り付けられたプレスステーションのヒータブロック６と、シリンダー軸４ａの変位検出手段としての変位計８と、あらかじめ算出された目標位置が記憶されていて、変位計８が目標位置に達したかどうかを判断する判断手段としての演算装置９と、演算装置９からの信号でシリンダー４を制御して演算装置９にて検出位置が目標位置に達したと判断されるまでプレス荷重を加える制御を行う制御手段としてのコントローラ１０などで構成される。コントローラ１０は加熱制御を兼ねてもよい。図示していないが、冷却ステーションにも変位計８、演算装置９、及びコントローラ１０は取り付けられる。また、ヒータブロック６の中には例えば棒状のヒータ６ａが３つ取り付けられ、加熱ステーションのヒータブロック５にもヒータ５ａが、冷却ステーションのヒータブロック７にもヒータ７ａが同様に３つ取り付けられている。また、変位計８は例えばピンなどに成形型３が当て付く長さにより成形型３のプレス位置を検出するソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社製マグネスケールを用いる。本実施の形態においては、加熱ステーションのヒータブロック５を図中下側のみの構成としているが、上側にもヒータブロック５を構成してもよい。
【００１３】
図２（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１における光学素子の成形装置の成形型を示す拡大図である。同図（ａ）は成形後の成形型を示したものであり、同図（ｂ）は成形前の成形型を示したものである。プリフォーム２は枠１１と一体化して、上型３ａと下型３ｂからなる１対の成形型３と中間胴１２との空間に収容される。中間胴１２は、胴１３と外周面で接している。これらの中間胴１２及び胴１３にはそれぞれ空気穴１２ａ及び１３ａが設けられている。
【００１４】
以下、図３、図４、及び図５を用いて実施の形態１における作用を説明する。
図３は、実施の形態１における光学素子の成形装置のプレス目標位置を説明する図である。プレス目標位置となる目標高さ（Ｈ）は、常温時の下型３ｂの高さ（Ｈ１）、常温時の上型３ａの高さ（Ｈ２）、光学素子目標中心厚（ｔ）、加熱成形時の上下型３の伸び（Δｈ）、及び加熱成形時のプリフォーム２の伸び（Δｔ）の合計の値で求める。本実施の形態では、シリンダー軸位置を検出する変位計と、変位計からの信号を判断する演算装置と、演算装置からの信号でプレス位置を制御するコントローラにより成形型を目標高さ（Ｈ）に加熱プレスする。
【００１５】
図４は、実施の形態１における成形プロセスの荷重と型温度を示す特性図である。加熱ステーションでは荷重を加えず、型温度を５００℃に上昇させて、成形型をプレスステーションに移行させる。プレスステーションでは、成形型に６００Ｎの荷重を加えてプレスし、プレス位置が目標位置に到達した後に荷重を下げ、成形型を冷却ステーションに移行させる。冷却ステーションでは、２００Ｎの荷重を加えながら、加える熱量を弱めて徐冷する。ここで、プリフォームの中心厚は、冷却による収縮に伴い、加熱プレスの目標位置での厚さ（ｔ＋Δｔ）よりも薄くなり、目標中心値（ｔ）に落ち着く。その後、外気により急冷させ、枠と一体化した光学素子が成形される。なお、型温度及び荷重の値は好ましい一例を挙げただけであって、違う値を用いても同様の効果を得られる成形を行うことは可能である。
【００１６】
図５は、実施の形態１により成形される光学素子と従来技術により成形される光学素子との比較を説明する図である。直径２ｍｍのレンズを粘度及び圧力の成形条件を変えて、スペーサーを用いて接近速度からプレス位置を制御する従来技術により成形した場合と、実施の形態１により成形した場合とを各条件で１００個ずつ中心厚精度及び形状精度から判定する。粘度１０10〜11ｄＰａ・ｓのプリフォームについて圧力２００Ｎ／ｃｍ2、４００Ｎ／ｃｍ2、８００Ｎ／ｃｍ2の３条件、粘度１０8〜9ｄＰａ・ｓのプリフォームについて圧力２００Ｎ／ｃｍ2、４００Ｎ／ｃｍ2、８００Ｎ／ｃｍ2の３条件、計６条件についての比較を行う。粘度１０8〜9ｄＰａ・ｓの条件では、従来技術、実施の形態１とも１００％の合格率であるが、粘度１０10〜11ｄＰａ・ｓの条件では、圧力に関係なく実施の形態１が１００％の合格率であるのに対し、従来技術では圧力８００Ｎ／ｃｍ2で合格率８５％、圧力４００Ｎ／ｃｍ2で合格率７２％、圧力２００Ｎ／ｃｍ2で合格率３５％となる。よって、実施の形態１における成形装置の有効性が確認される。
【００１７】
実施の形態１によれば、プレス位置の変位を検出し、枠と一体化したプリフォームを入れた成形型を目標位置まで加熱プレスする制御を行うことにより、目標位置まで正確に加熱プレスされるため、枠と一体化した光学素子の中心厚精度及び形状精度を高めることが可能である。
【００１８】
図６（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２における光学素子の成形装置の成形型を示す拡大図である。同図（ａ）は成形後の成形型を示したものであり、同図（ｂ）は成形前の成形型を示したものである。実施の形態１で成形する枠と一体化した光学素子とは、枠を設けない点でのみ異なるため、同様の説明に関しては省略する。プリフォーム１４は、上型１５ａと下型１５ｂからなる１対の成形型１５と胴１６との空間に収容される。この胴１６には、空気穴１６ａが設けられている。
【００１９】
実施の形態２に係る成形装置によれば、実施の形態１と同様の作用により、光学素子を成形することができる。
このように、実施の形態２によれば、プレス位置の変位を検出し、プリフォームを入れた成形型を目標位置まで加熱プレスする制御を行うことにより、目標位置まで正確に加熱プレスされるため、光学素子の中心厚精度及び形状精度を高めることが可能である。
【００２０】
なお、実施の形態においては、光学素子の中心厚精度及び形状精度を高めるため、加熱プレスの荷重よりも小さい荷重を加えながら冷却を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１における光学素子の成形装置を模式的に示す概略図である。
【図２】実施の形態１における光学素子の成形装置の成形型を示す拡大図である。
【図３】実施の形態１における光学素子の成形装置のプレス目標位置を説明する図である。
【図４】実施の形態１における成形プロセスの荷重と型温度を示す特性図である。
【図５】実施の形態１により成形される光学素子と従来技術により成形される光学素子との比較を説明する図である。
【図６】実施の形態２における光学素子の成形装置の成形型を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００２２】
１      成形装置
２      プリフォーム
３      成形型
３ａ    上型
３ｂ    下型
４      シリンダー
４ａ    シリンダー軸
５      ヒータブロック
５ａ    ヒータ
６      ヒータブロック
６ａ    ヒータ
７      ヒータブロック
７ａ    ヒータ
８      変位計
９      演算装置
１０      コントローラ
１１      枠
１２      中間胴
１２ａ    空気穴
１３      胴
１３ａ    空気穴
１４      プリフォーム
１５      成形型
１５ａ    上型
１５ｂ    下型
１６      胴
１６ａ    空気穴
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
2006176356.tif 000006
【図４】
2006176356.tif 000007
【図６】
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