(57)【要約】【課題】予め第２の胴型を迅速に加熱することができ、光学素子を確実に成形することが可能な光学素子成形装置及びその装置を用いた加熱方法を提供すること。【解決手段】光学素子１７２を形成する一対の上下型１６２、１６４と、上下型の水平方向の位置を規定する第１の胴型１６６と、上型又は下型の押し込み深さを規定する第２の胴型１６８とを有し、上下型間に配置されたプリフォーム１７０を加熱押圧して光学素子を成形する光学素子成形用型１６０と、複数の上下対で構成され、上下から光学素子成形用型を加熱又は押圧する上下型ユニット１１２、１１４とを備え、少なくとも１つの上型ユニットは、光学素子成形用型と第２の胴型を加熱する加熱部１１８と、第２の胴型の一面と当接する第２の胴型当接部１１３と、第２の胴型当接面よりも高く配置され、上型の一面側に対向するように設けられた対向部１１１とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機能転写面を含むキャビティーが形成された、光学素子を形成する一対の上下型と、前記一対の上下型の水平方向の位置を規定する第１の胴型と、前記上型又は前記下型の押し込み深さを規定する、所定の高さを有する第２の胴型と、を有し、前記上下型間に配置されたプリフォームを加熱押圧して光学素子を成形する光学素子成形用型と、
開閉駆動する複数の上下対で構成され、上下から前記光学素子成形用型を加熱又は押圧する上下型ユニットと、
を備え、
前記複数の上下対の上下型ユニットのうち少なくとも１つの前記上型ユニットは、
前記光学素子成形用型と前記第２の胴型を加熱する加熱部と、
前記第２の胴型の一面と当接する第２の胴型当接部と、
前記第２の胴型当接面よりも高く配置され、前記上型の一面側に対向するように設けられた対向部と、
を有することを特徴とする、光学素子成形装置。
【請求項２】
前記第２の胴型当接部が前記第２の胴型の一面と当接するとき、前記対向部は、前記上型の前記一面と当接することを特徴とする、請求項１記載の光学素子成形装置。
【請求項３】
前記第２の胴型当接部が前記第２の胴型の一面と当接するとき、前記対向部は、前記上型の前記一面と離隔していることを特徴とする、請求項１記載の光学素子成形装置。
【請求項４】
前記第２の胴型当接部と前記対向部とは、一体的に形成されたことを特徴とする、請求項１記載の光学素子成形装置。
【請求項５】
前記第２の胴型当接部と前記対向部とは、別体で形成されたことを特徴とする、請求項１記載の光学素子成形装置。
【請求項６】
光学機能転写面を含むキャビティーが形成された、光学素子を形成する一対の上下型と、前記一対の上下型の水平方向の位置を規定する第１の胴型と、前記上型又は前記下型の押し込み深さを規定する、所定の高さを有する第２の胴型と、を有し、前記上下型間に配置されたプリフォームを加熱押圧して光学素子を成形する光学素子成形用型と、
開閉駆動する複数の上下対で構成され、上下から前記光学素子成形用型を加熱又は押圧する上下型ユニットと、
を備える光学素子成形装置を用いた加熱方法であって、
前記複数の上下対の上下型ユニットのうち少なくとも１つの前記上型ユニットが前記第２の胴型の一面と当接し、
前記上型ユニットが前記第２の胴型を前記一面側から加熱することを特徴とする、光学素子成形装置を用いた加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子成形装置及びその装置を用いた加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学素子は、プリフォーム（光学素材）を成形用型に設置したのち、加熱軟化したプリフォームを押圧して成形することで製造される。光学素子を製造するために、例えば、連続式光学素子成形装置が使用される。連続式光学ガラス成形装置は、上下から成形用型の加熱、又は成形用型の押圧が可能な複数の上下対の上下型ユニットを備える。一対の上下型ユニットは、それぞれ加熱用、プレス用、冷却用と別の機能を有している。
【０００３】
光学素子の成形用型は、上型、下型、胴型（第１の胴型）、パススペーサ（第２の胴型）を備える。成形を行う際、まず、この成形用型の下型の光学機能転写面にプリフォームを配置した状態で、胴型、上型、パススペーサを型組みする。そして、加熱用上下型ユニットで、型組みした成形用型をプリフォームと共に昇温させる。次に、押圧用上下型ユニットで、成形用型を加熱しながら、上型を胴型に沿って案内させ、下方向に降下させることによって、プリフォームを押圧し、成形する。
【０００４】
その後、冷却用上下型ユニットで、成形用型を所定温度まで降温させる。次に、成形用型は、連続式光学素子成形装置から外部へ出されて、型開きされる。押圧成形された成形品である光学素子（例えば、レンズ、プリズム等）は、上型から離型され、下型の光学機能転写面上に残り、吸着ロボットによって、成形用型から取り出される。
【０００５】
特許文献１及び２には、連続式光学素子成形装置を用いて、光学素子を成形する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３５７１２１号公報
【特許文献２】特開平８−２５９２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、成形用型におけるパススペーサは、成形後の光学素子の大きさを決定するための、例えば中空の円筒形状の部材である。パススペーサは、上型ユニットで、成形用型の上型を下方向に押し込む際、押し込み深さを規定する。そのため、パススペーサは、所定の高さを有しており、上型ユニットがパススペーサの上面に当接することで、上型ユニットが上型を必要以上に押し込んでしまうことを防止する。
【０００８】
加熱用上下型ユニットで、型組みした成形用型の上型に、上型ユニットを近接させると、加熱部を有する上型ユニットは、成形用型を加熱することができる。一般には、上型ユニットの下面（平面状のダイプレート）によって、上型とパススペーサが同時に押圧されるようになっているため、プレス工程で押し切ったときに、上型とパススペーサとが同じ高さになるように配置される。即ち、昇温工程開始時には、押圧ストローク分＋パススペーサの熱膨張分だけ、上型がパススペーサよりも高い位置にある。そのため、昇温工程では、パススペーサの下面は加熱されているが、パススペーサの上面は、上型の上面に比べて、上型ユニットの下面から離れており、パススペーサは加熱されにくいという問題があった。図３の破線部で従来のパススペーサの温度と熱膨張の時間変化を示す。
【０００９】
更に、成形用型を次のプレス工程に移動させると、プレス用上下型ユニットでは、上型ユニットは、上型を少しずつ押し込んでいくため、上型ユニットとパススペーサの距離は短くなる。そのため、パススペーサは昇温されやすくなる。すなわち、パススペーサは、加熱用上下型ユニットでは加熱されにくいが、プレス用上下型ユニットではだんだんと加熱されていく。そのため、パススペーサは、プレス工程で膨張をし続け、高さが伸張していく。
【００１０】
一般に、パススペーサの熱膨張のピークは、プレス工程の途中で生じて、徐冷工程、急冷工程でパススペーサが収縮することが望ましい。そして、徐冷工程で、パススペーサの収縮と共に上型を押圧していく必要がある。そのため、パススペーサには、ステンレスなどの熱線膨張係数の大きな素材を用いる。しかし、従来の方法では、パススペーサの下面は加熱されるが、上面は加熱されにくいため、プレス工程の開始時点で、図３の破線部で示すように、パススペーサが充分に膨張してないため、ストローク制限位置を超えて上型を過剰に押圧してしまうという問題があった。その結果、光学素子を所望の形状で成形することができないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、予め第２の胴型を迅速に加熱することができ、光学素子を確実に成形することが可能な、新規かつ改良された光学素子成形装置及びその装置を用いた加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光学機能転写面を含むキャビティーが形成された、光学素子を形成する一対の上下型と、一対の上下型の水平方向の位置を規定する第１の胴型と、上型又は下型の押し込み深さを規定する、所定の高さを有する第２の胴型と、を有し、上下型間に配置されたプリフォームを加熱押圧して光学素子を成形する光学素子成形用型と、開閉駆動する複数の上下対で構成され、上下から光学素子成形用型を加熱又は押圧する上下型ユニットとを備え、複数の上下対の上下型ユニットのうち少なくとも１つの上型ユニットは、光学素子成形用型と第２の胴型を加熱する加熱部と、第２の胴型の一面と当接する第２の胴型当接部と、第２の胴型当接面よりも高く配置され、上型の一面側に対向するように設けられた対向部とを有することを特徴とする光学素子成形装置が提供される。
【００１３】
かかる構成により、加熱部は、光学素子成形用型と第２の胴型を加熱し、第２の胴型当接部は第２の胴型の当接面と接触するので、第２の胴型を効率よく迅速に加熱することができる。
【００１４】
上記第２の胴型当接部が第２の胴型の一面と当接するとき、対向部は、上型の一面と当接してもよい。かかる構成により、第２の胴型のみならず、対向部を迅速に加熱することができる。
【００１５】
上記第２の胴型当接部が第２の胴型の一面と当接するとき、対向部は、上型の一面と離隔してもよい。かかる構成により、上型ユニットの圧力が、上型にかかることはない。
【００１６】
上記第２の胴型当接部と対向部とは、一体的に形成されてもよい。また、上記第２の胴型当接部と対向部とは、別体で形成されてもよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光学機能転写面を含むキャビティーが形成された、光学素子を形成する一対の上下型と、一対の上下型の水平方向の位置を規定する第１の胴型と、上型又は下型の押し込み深さを規定する、所定の高さを有する第２の胴型と、を有し、上下型間に配置されたプリフォームを加熱押圧して光学素子を成形する光学素子成形用型と、開閉駆動する複数の上下対で構成され、上下から光学素子成形用型を加熱又は押圧する上下型ユニットとを備える光学素子成形装置を用いた加熱方法であって、複数の一対の上下型ユニットのうち少なくとも１つの上型ユニットが第２の胴型の一面と当接し、上型ユニットが第２の胴型を一面側から加熱することを特徴とする、光学素子成形装置を用いた加熱方法が提供される。
【００１８】
かかる構成により、上型ユニットが第２の胴型と当接し、第２の胴型を加熱するので、第２の胴型を効率よく迅速に加熱することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、予め第２の胴型を迅速に加熱することができ、光学素子を確実に成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
（第１の実施形態の構成）
まず、本発明の第１の実施形態に係る連続式光学素子成形装置について説明する。図１は、本実施形態に係る連続式光学素子成形装置を示す側面図である。図２は、本実施形態に係る連続式光学素子成形装置の加熱用上下型ユニットを示す側面図である。
【００２２】
連続式光学素子成形装置１００は、複数の上下型ユニット、例えば、加熱用上下型ユニット１１０と、第１プレス用上下型ユニット１２０と、第２プレス用上下型ユニット１３０と、徐冷用上下型ユニット１４０と、急冷用上下型ユニット１５０とを備える。上下型ユニットは、開閉駆動する上下対で構成され、上下から成形用型１６０を加熱又は押圧する。連続式光学素子成形装置１００は、チャンバ１０２内部で成形用型１６０を移動させて、成形用型１６０がプリフォーム１７０（例えば、光学ガラス素材、プラスチックなど）を順次加熱、押圧、冷却することによって、光学素子１７２（例えば、レンズ、プリズム等）が成形される。
【００２３】
連続式光学素子成形装置１００は、開閉可能なチャンバ１０２を備え、成形用型１６０をチャンバ１０２内部に投入する投入部１０４と、成形用型１６０がチャンバ１０２から取り出される取出し部１０６とを備える。成形用型１６０は、例えば投入部１０４側に取り付けられた押圧部１０５によって、チャンバ１０２内部に投入される。例えば、成形用型１６０が台板（図示せず。）に配置されており、押圧部１０５によって押されるとチャンバ１０２内部の成形用型１６０が全て移動する。
【００２４】
加熱用上下型ユニット１１０と、第１プレス用上下型ユニット１２０と、第２プレス用上下型ユニット１３０と、徐冷用上下型ユニット１４０と、急冷用上下型ユニット１５０とは、チャンバ１０２内で互いに隣接している。加熱用上下型ユニット１１０は、成形用型１６０の昇温工程で使用され、第１プレス用上下型ユニット１２０、第２プレス用上下型ユニット１３０は、プレス工程で使用され、徐冷用上下型ユニット１４０、急冷用上下型ユニット１５０は、冷却工程で使用される。
【００２５】
加熱用上下型ユニット１１０は、上型ユニット１１２と下型ユニット１１４とを備え、上型ユニット１１２、下型ユニット１１４は加熱部１１８を有しているため、成形用型１６０を加熱させることができる。
【００２６】
第１プレス用上下型ユニット１２０、第２プレス用上下型ユニット１３０は、それぞれ、上型ユニット１２２と、下型ユニット１１４を備え、上型ユニット１２２と、下型ユニット１１４は、加熱用上下型ユニット１１０と同様に、加熱部１１８を有している。また、上型ユニット１２２は、成形用型１６０に圧力をかけて押圧することができるシリンダ１１６を有する。よって、第１プレス用上下型ユニット１２０、第２プレス用上下型ユニット１３０は、成形用型１６０を加熱しながら、押圧することができる。
【００２７】
徐冷用上下型ユニット１４０は、上型ユニット１２２と、下型ユニット１１４を備え、上型ユニット１２２と、下型ユニット１１４は、加熱用上下型ユニット１１０と同様に、加熱部１１８を有している。また、上型ユニット１２２は、成形用型１６０に圧力をかけて押圧することができるシリンダ１１６を有する。よって、徐冷用上下型ユニット１４０は、成形用型１６０を温度制御しながら、押圧することができ、成形用型１６０を徐々に冷却させることができる。
【００２８】
急冷用上下型ユニット１５０は、上型ユニット１５２と、下型ユニット１５４を備える。上型ユニット１５２と、下型ユニット１５４には、加熱部を設けず、急冷用上下型ユニット１５０は、成形用型１６０を軽く押圧しながら冷却する。
【００２９】
次に、図２を参照して、成形用型１６０について説明する。成形用型１６０は、一対の上型１６２及び下型１６４と、胴型１６６と、パススペーサ１６８からなる。ここで、胴型１６６は、第１の胴型の一例であり、パススペーサ１６８は、第２の胴型の一例である。
【００３０】
上型１６２と下型１６４は、例えば円柱形状の胴体部を有しており、一端側には、光学機能転写面を含むキャビティーが形成され、他端側には、胴体部の直径よりも大きいフランジ面が形成される。光学機能転写面は、光学素子１７２を成形する成形面である。上型１６２と下型１６４は、上型１６２と下型１６４の光学機能転写面が互いに対向するように配置される。上型１６２と下型１６４のフランジ面は、それぞれ上型ユニット１１２、１２２、１５２、下型ユニット１１４と接触して配置される。
【００３１】
胴型１６６は、例えば中空の円筒形状であり、胴型１６６の内面は、上型１６２の外面と摺動可能に接しており、胴型１６６は、上型１６２の上下方向の動作を案内することができる。胴型１６６は、上型１６２及び下型１６４の水平方向の位置を規定する。また、胴型１６６の内面は、下型１６４の外面と接触しており、胴型１６６は下型１６４と嵌合している。
【００３２】
パススペーサ１６８は、成形後の光学素子１７２の大きさを決定するための、例えば中空の円筒形状の部材である。パススペーサ１６８は、上型ユニット１２２で、成形用型１６０の上型１６２を下方向に押し込む際、押し込み深さを規定する。そのため、パススペーサ１６８は、所定の高さを有しており、上型ユニット１２２がパススペーサ１６８の上面に当接することで、上型ユニット１２２が上型１６２を必要以上に押し込んでしまうことを防止する。
【００３３】
次に、図２を参照して、加熱用上下型ユニット１１０について説明する。加熱用上下型ユニット１１０は、上述したように、上型ユニット１１２と、下型ユニット１１４とを備える。
【００３４】
上型ユニット１１２は、成形用型１６０とパススペーサ１６８を加熱する加熱部１１８と、パススペーサ１６８の一面と当接するスペーサ当接面１１３と、スペーサ当接面１１３よりも高く配置され、上型１６２の一面側と対向するように設けられる対向面１１１とを有する。なお、スペーサ当接面１１３は、第２の胴型当接部の一例であり、対向面１１１は、対向部の一例である。
【００３５】
加熱部１１８は、上型ユニット１１２を昇温させ、スペーサ当接面１１３と接触するパススペーサ１６８や、対向面１１１と対向する上型１６２を加熱することができる。スペーサ当接面１１３と対向面１１１は、上型ユニット１１２における成形用型１６０側に形成される。スペーサ当接面１１３と対向面１１１との関係から、上型ユニット１１２の断面は、図２に示すように、コ字形状を有している。図２に示すように、スペーサ当接面１１３がパススペーサ１６８と接触しているときに、対向面１１１と上型１６２とが離隔していてもよい。一方、図示しないが、スペーサ当接面１１３がパススペーサ１６８とが接触するともに、対向面１１１と上型１６２とが接触してもよい。
【００３６】
対向面１１１と上型１６２とが離隔している場合は、シリンダ１１６からの圧力が上型１６２に直接かかることは無いため、内部に設置されたプリフォーム１７０を傷つけたり、割ってしまうという問題が生じない。
【００３７】
以上のように、加熱ステップにおいて、加熱部１１８を有する上型ユニット１１２のスペーサ当接面１１３がパススペーサ１６８と接触することによって、パススペーサ１６８は、下型ユニット１１４と接触した下面側のみならず、上面側からも確実に加熱される。
【００３８】
下型ユニット１１４は、成形用型１６０を安定的に設置することができる台を有しており、下型ユニット１１４には、上型ユニット１１２の当接部１１５と同様に、加熱部１１８が設けられる。
【００３９】
（第１の実施形態の動作）
まず、型組みされた成形用型１６０が、投入部１０４からチャンバ１０２内に導入され、加熱用上下型ユニット１１０で、成形用型１６０が昇温されると同時に、図３に示すように、パススペーサ１６８が昇温される（昇温ステップ）。このとき、パススペーサ１６８の上面及び下面からパススペーサ１６８を加熱するので、パススペーサ１６８の熱膨張も急速に上昇させることができる。
【００４０】
次に、成形用型１６０を第１プレス用上下型ユニット１２０に移動させ、成形用型１６０を加熱しつつ、成形用型１６０への押圧を開始する（第１プレスステップ）。そして、成形用型１６０を第２プレス用上下型ユニット１３０に移動させ、更に成形用型１６０を加熱しながら押圧も継続する（第２プレスステップ）。第１プレス用上下型ユニット１２０、第２プレス用上下型ユニット１３０の上型ユニット１２２の下面は、加熱用上下型ユニット１１０の下面と異なり、平滑である。そのため、パススペーサ１６８と上型ユニット１２２とは離隔しているが、近接している。
【００４１】
そして、成形用型１６０を徐冷用上下型ユニット１４０に移動し、徐冷用上下型ユニット１４０の加熱部１１８の温度制御をしながら、成形用型１６０を徐々に冷却する（徐冷ステップ）。このとき、パススペーサ１６８は、冷却と共に収縮を開始し、収縮に合わせて、上型１６３を押圧していくことができる。
【００４２】
更に、成形用型１６０を急冷用上下型ユニット１５０に移動し、成形用型１６０を冷却する（急冷ステップ）。このとき、上型ユニット１５２は、成形用型１６０を軽く押圧しているだけであり、パススペーサ１６８の収縮が進行すると、スペーサ当接面１１３とパススペーサ１６８の上面とは離隔されている。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る連続式光学素子成形装置２００について説明する。図４は、本実施形態に係る連続式光学素子成形装置の加熱用上下型ユニットを示す側面図である。
【００４４】
第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、加熱用上下型ユニット２１０が異なり、特に、上型ユニット２１２が異なるため、以下では、上型ユニット２１２について説明する。
【００４５】
上型ユニット２１２は、成形用型１６０とパススペーサ１６８を加熱する加熱部２１８と、パススペーサ１６８の一面と当接するスペーサ当接部２１３と、スペーサ当接部２１３よりも高く配置され、上型１６２の一面側と対向するように設けられる対向部２１１とを有する。
【００４６】
本実施形態では、第１の実施形態と異なり、スペーサ当接部２１３と対向部２１１とが別体である。そして、スペーサ当接部２１３と対向部２１１は、それぞれ、別のシリンダ２１６に接続されており、個々に動作することができる。
【００４７】
このように、スペーサ当接部２１３と対向部２１１とが別体で構成されることにより、上型１６２上面と、パススペーサ１６８の上面の高さ関係が変わっても、スペーサ当接部２１３をパススペーサ１６８に接触させることができ、パススペーサ１６８を確実に加熱することができる。
【００４８】
なお、第２の実施形態の上型ユニット２１２では、図４に示すように、加熱部２１８が上下方向に延設している場合を示した。一方、第１の実施形態の上型ユニット１１２では、図２に示すように、加熱部１１８が水平方向に延設している場合を示した。これらの加熱部１１８、２１８の延設の仕方は、第１の実施形態、第２の実施形態に関わらずいずれを適用してもよい。スペーサ当接部２１３と対向部２１１とが別体で形成される場合、加熱部２１８を上下方向に延設させることで、効率良く加熱部２１８を配置することができる。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５０】
また、例えば、上記実施形態では、光学素子成形用型の下型が固定し、上型が上下する場合について説明したが、反対に上型が固定しており、下型が上下する場合であってもよい。
【００５１】
例えば、上記実施形態では、光学素子の成形用型は、１個ずつ光学素子が成形される場合について説明したが、光学素子の成形用型が、一度に複数個の光学素子を成形することができる型である場合であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る連続式光学素子成形装置を示す側面図である。
【図２】同実施形態に係る連続式光学素子成形装置の加熱用上下型ユニットを示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るパススペーサ及びパススペーサの熱膨張の時間変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る実施形態に係る連続式光学素子成形装置の加熱用上下型ユニットを示す側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００、２００      連続式光学素子成形装置
１０２      チャンバ
１０４      投入部
１０５      押圧部
１０６      取出し部
１１０、２１０、３１０      加熱用上下型ユニット
１１１      対向面
１１２、１２２、１５２、２１２      上型ユニット
１１３      スペーサ当接面
１１４、１５４      下型ユニット
１１６、２１６      シリンダ
１１８、２１８      加熱部
１２０      第１プレス用上下型ユニット
１３０      第２プレス用上下型ユニット
１４０      徐冷用上下型ユニット
１５０      急冷用上下型ユニット
１６０      成形用型
１６２      上型
１６４      下型
１６６      胴型
１６８      パススペーサ
１７０      プリフォーム
１７２      光学素子
２１１      対向部
２１３      スペーサ当接部
【図１】
2008247644.tif 000003
【図２】
2008247644.tif 000004
【図３】
2008247644.tif 000005
【図４】
2008247644.tif 000006