(57)【要約】      （修正有）【課題】光学素子の成形方法及び成形装置において、光学素子を高精度に成形する。【解決手段】上型１１、下型１２及び胴型１３を有し光学素子材料１４を収納する成形ブロック１０を加熱し、光学素子材料を加圧成形する光学素子の成形方法において、加熱ステージでは上型１１と間隔ａをもって加熱部材３ａを胴型１３に接触させて、成形ブロック１０を加熱後、加圧ステージにて、加圧部材に設けられた凸部により上型１１を加圧する。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型、下型及び胴型を有し光学素子材料を収納する成形ブロックを加熱し、前記光学素子材料を加圧成形する光学素子の成形方法において、
前記上型と間隔をもって加熱部材を前記胴型に接触させて、前記成形ブロックを加熱することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記上型の上面が前記胴型の上面よりも下方に位置する前記成形ブロックを用いることにより、前記成形ブロックの加熱時に前記加熱部材と前記上型とに間隔を確保することを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記光学素子材料を加圧成形するときに、凸部を有する加圧部材を前記上型に接触させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光学素子の成形方法。
【請求項４】
前記成形ブロックとの接触面側に凹部を形成した前記加熱部材を用いることにより、前記成形ブロックの加熱時に前記加熱部材と前記上型とに間隔を確保することを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項５】
上型、下型及び胴型を有し光学素子材料を収納する成形ブロックを加熱し、前記光学素子材料を加圧成形する光学素子の成形装置において、
前記上型と間隔をもって前記胴型に接触して前記成形ブロックを加熱する加熱部材を具備することを特徴とする光学素子の成形装置。
【請求項６】
前記光学素子材料を加圧成形するときに、前記上型に接触する凸部を有する加圧部材を更に具備することを特徴とする請求項５記載の光学素子の成形装置。
【請求項７】
前記加熱部材は、前記成形ブロックとの接触面側に、前記上型と間隔を確保するための凹部を有することを特徴とする請求項５記載の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、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を高精度に成形する光学素子の成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を成形する場合、上型、下型及び胴型からなる成形ブロックに光学素子材料を収納して成形する手法が知られている。上記の成形ブロックに収納された光学素子材料を成形するに際しては、不活性ガスで置換された成形室において加熱工程、加圧工程、冷却工程等の各工程を行う。
【０００３】
上記の加熱工程において、加熱プレートは、胴型に接触せず上型のみに接触した状態で成形ブロックを加熱するのが通常である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−５８８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１記載の成形方法によると、加熱時において成形ブロックの温度が上型から上昇するため上型と胴型とのクリアランスが狭くなって、上型が胴型に引っ掛かり、いわゆるカジリが発生してしまう。カジリが発生すると、成形ブロックの加圧時に上型を精度良く加圧することができなくなり、成形される光学素子の精度が悪化してしまう。
【０００５】
また、胴型が光学素子材料よりも早く温度上昇して胴型が延びることにより、上型が持ち上がって、光学素子材料に所望の加重が加わらなくなってしまうこともある。このように所望の加重が加わらない場合にも、成形される光学素子の精度は悪化してしまう。
【０００６】
更には、加熱プレートが上型に接触する際の衝撃が光学素子材料に伝わり、光学素子材料の下型における載置位置がずれ、成形される光学素子の精度が悪化してしまうこともあった。
【０００７】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、光学素子を高精度に成形する光学素子の成形方法及び成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の光学素子の成形方法は、上型、下型及び胴型を有し光学素子材料を収納する成形ブロックを加熱し、上記光学素子材料を加圧成形する光学素子の成形方法において、上記上型と間隔をもって加熱部材を上記胴型に接触させて、上記成形ブロックを加熱する。
【０００９】
また、上記上型の上面が上記胴型の上面よりも下方に位置する上記成形ブロックを用いることにより、上記成形ブロックの加熱時に上記加熱部材と上記上型とに間隔を確保してもよい。
【００１０】
更に、上記光学素子材料を加圧成形するときに、凸部を有する加圧部材を上記上型に接触させてもよい。
また、上記成形ブロックとの接触面側に凹部を形成した上記加熱部材を用いることにより、上記成形ブロックの加熱時に上記加熱部材と上記上型とに間隔を確保してもよい。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の光学素子の成形装置は、上型、下型及び胴型を有し光学素子材料を収納する成形ブロックを加熱し、上記光学素子材料を加圧成形する光学素子の成形装置において、上記上型と間隔をもって上記胴型に接触して上記成形ブロックを加熱する加熱部材を具備する。
【００１２】
また、上記光学素子材料を加圧成形するときに、上記上型に接触する凸部を有する加圧部材を更に具備してもよい。
また、上記加熱部材は、上記成形ブロックとの接触面側に、上記上型と間隔を確保するための凹部を有してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、成形ブロックの加熱時において、加熱部材と上型との間に間隔を設けているため、光学素子材料の載置位置のズレ等を回避することができ、光学素子を高精度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】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法及び成形装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の成形装置を示す部分断面図である。図２は、上記光学素子を収納する成形ブロックを示す断面図である。
【００１５】
図１に示す成形装置１は、酸素濃度が例えば５０ｐｐｍ以下の不活性ガスで置換された筐体２内に、加熱ステージ３、加圧ステージ４、冷却ステージ５等を備えており、図２に示すように上型１１、下型１２及び筒状（本実施形態では円筒状）の胴型１３からなる成形ブロック１０内に収納されるボール状の光学素子材料（本実施形態ではガラス）１４を成形している。
【００１６】
なお、成形ブロック１０は、上型１１の上面が、胴型１３の上面よりも高さａ（本実施形態では１ｍｍ以下）だけ下方に位置している。この間隔ａの数値は、光学素子の成形に際して不都合が生じない範囲で適宜決定すればよいが、光学素子材料１４の線膨張係数等を考慮して、加圧ステージ４における成形ブロック１０の最大加熱時において、上型１１の上面及び胴型１３の上面が同一高さに位置するようにするとよい。
【００１７】
各ステージ３，４，５は、上プレス板３ａ，４ａ，５ａ、この上プレス板３ａ，４ａ，５ａを埋設されたヒータ３ｂ，４ｂ，５ｂにより加熱する上ヒータブロック３ｃ，４ｃ，５ｃ、成形ブロック１０が載置される下プレス板３ｄ，４ｄ，５ｄ、この下プレス板３ｄ，４ｄ，５ｄを埋設されたヒータ３ｅ，４ｅ，５ｅにより加熱する下ヒータブロック３ｆ，４ｆ，５ｆ等から構成されている。
【００１８】
上プレス板３ａ，４ａ，５ａ及び上ヒータブロック３ｃ，４ｃ，５ｃは、プレス軸３ｇ，４ｇ，５ｇ及びエアシリンダ３ｈ，４ｈ，５ｈによって上下動可能となっている。なお、プレス軸３ｇ，４ｇ，５ｇは、不図示の直進ガイドによりガイドされている。また、上下のプレス板３ａ，４ａ，５ａ，３ｄ，４ｄ，５ｄには、それぞれ不図示の温度センサが埋設されている。そして、各ヒータブロック３ｃ，４ｃ，５ｃ，３ｆ，４ｆ，５ｆは、不図示の制御手段によって独立して温度制御されている。
【００１９】
なお、本発明の加熱部材は加熱ステージ３の上プレス板３ａに該当し、加圧部材は加圧ステージ４の上プレス板４ａに該当する。また、加圧ステージ４及び冷却ステージ５の上プレス板４ａ，５ａには凸部４ｉ，５ｉが設けられている。
【００２０】
筐体２には、成形ブロック１０を搬入台６から搬入する際に開放する搬入用シャッタ２ａと、成形ブロック１０を搬出台７に搬出する際に開放する搬出用シャッタ２ｂとが設けられている。また、筐体２内には、搬入用シャッタ２ａから搬入される成形ブロック１０を、各ステージ３，４，５を経て搬出用シャッタ２ｂから搬出する搬送アーム８が設けられている。
【００２１】
以下、光学素子の成形方法について説明する。
図３Ａは上記光学素子の加熱工程を説明するための説明図であり、図３Ｂは上記光学素子の加圧工程を説明するための説明図である。
【００２２】
まず、図１に示すように、光学素子材料１４を収納した成形ブロック１０を、搬入用シャッタ２ａを開放して搬入台６から筐体２内に搬入する。そして、搬送アーム８により、成形ブロック１０を加熱ステージ３の下プレス板３ｄ上に載置する。
【００２３】
加熱ステージ３においては、上述のように上型１１の上面が胴型１３の上面よりも下方に位置するため、図３Ａに示すように、上プレス板３ａと上型１１との間に間隔ａを保ちながら、上プレス板３ａを胴型１３の上面のみに接触させて成形ブロック１０を加熱する。この際、光学素子材料１４を転移点温度以上に加熱するようにするとよい。
【００２４】
そして、搬送アーム８により成形ブロック１０を加圧ステージ３から加圧ステージ４に搬送する。
加圧ステージ４においては、上述のように上プレス板４ａに凸部４ｉが形成されている
ため、図３Ｂに示すように、凸部４ｉを上型１１に接触させた状態で成形ブロック１０を
加圧する。この際、光学素子材料１４を屈伏点温度以上に加熱するとよい。また、位置センサを用いて図１に示すプレス軸４ｇの位置を検出しつつ、所望の光学素子の厚さに達するまで加圧するとよい。
【００２５】
冷却ステージ５においては、加圧ステージ４と同様に、上プレス板５ａに凸部５ｉを形
成しており、凸部５ｉを上型１１に接触させた状態で成形ブロック１０を加圧しながら冷
却する。
【００２６】
成形ブロック１０（光学素子材料１４）の冷却が終了した後には、成形ブロック１０を、搬出用シャッタ２ｂを開放して搬出台７に搬出し、この搬出台７上で自然冷却を行う。
以上説明した本実施の形態では、成形ブロック１０の加熱時において、上プレス板（加熱部材）３ａと上型１１との間に間隔ａを設けている。そのため、成形ブロック１０を上型１１から加熱する場合に、上型１１と胴型１３とのクリアランスが狭くなることで発生するカジリ、上プレス板３ａが上型１１に接触することに起因する光学素子材料１４への衝撃、この衝撃に起因する光学素子材料１４の載置位置のズレ等を回避することができる。
【００２７】
すなわち、加熱工程開始時は、上プレス板３ａの衝撃が上型１１に直接加わることがない。また、加熱工程時では、上プレス板３ａは、胴型１３の上面に接触しているが、上型１１の上面に接触していない。
【００２８】
これにより、胴型１３が上型１１よりも先に加熱されることになるため、胴型１３が上型１１よりも先に膨張し、胴型１３と上型１１とのクリアランスが狭くなることを防止する。
【００２９】
その結果、胴型１３と上型１１とのカジリが発生しにくくなり、上型１１の自重が下型１２上の光学素子材料１４に加わり、光学素子材料１４が加熱中に位置ずれすることを防止することができる。
【００３０】
そして、加熱工程終了時は、光学素子材料１４が加熱軟化して上型１１と下型１２とで挟持されるため、光学素子材料１４が位置決めされた状態で次の加圧工程へ移ることができる。
【００３１】
よって、本実施の形態によれば、光学素子を高精度に成形することができる。
また、本実施の形態によれば、上型１１の上面が胴型１３の上面よりも下方に位置する成形ブロック１０を用いて成形ブロック１０の加熱時に上プレス板３ａと上型１１とに間隔ａを設けると共に、上プレス板（加圧部材）４ａに凸部４ｉを設けて成形ブロック１０
の加圧時に凸部４ｉを上型１１に接触させている。したがって、簡易な構成で光学素子を
高精度に成形することができる。
【００３２】
図４は、本発明の他の実施形態に係る光学素子の成形装置を示す部分断面図である。
本実施の形態では、上型３１の上面が胴型３３の上面より上方に位置する成形ブロック３０を用いると共に、加熱ステージ２３の上プレス板（加熱部材）２３ａに凹部２３ｉを
設けた点において上記実施の形態と主に相違するため、詳細な説明は省略する。
【００３３】
図４において、加圧ステージ２４の上プレス板（加圧部材）２４ａ及び冷却ステージ２５の上プレス板２５ａには、成形ブロック３０との当接面に凹凸を設けず、平面としている。これは、成形ブロック３０の上型３１の上面が胴型３３の上面よりも上方に位置するため、平面であっても上型３１に接触して成形ブロック３０を加圧することが可能だからである。
【００３４】
以下、光学素子の成形方法について説明する。
図５Ａは上記光学素子の加熱工程を説明するための説明図であり、図５Ｂは上記光学素子の加圧工程を説明するための説明図である。
【００３５】
図４に示す加熱ステージ２３においては、図５Ａに示すように、上型３３ａの上面が胴型３３の上面よりも上方に位置しているが、上プレス板２３ａに凹部２３ｉを形成してい
るため、上プレス板２３ａと上型３１との間に間隔を保ちながら、上プレス板２３ａと胴型３３とを接触させて成形ブロック３０を加熱することができる。なお、上プレス板２３ａの凹部２３ｉの径Ｄ１は、上プレス板２３ａの上型３１との接触を避けるべく、上型３
１の径Ｄ２よりも大きい径となるように形成している。
【００３６】
また、図４に示す加圧ステージ２４においては、図５Ｂに示すように、上プレス板２４ａの成形ブロック３０との当接面が平面形状であるが、上述のように上型３１の上面が胴型３３の上面よりも上方に位置するため、上プレス板２４ａを上型３１に接触させた状態で成形ブロック３０を加圧することができる。
【００３７】
そして、図４に示す冷却ステージ２５においても、加圧ステージ２４と同様に、上プレス板２５ａの成形ブロック３０との当接面は平面形状となっている。
以上説明した本実施の形態によれば、上型３１との接触面に凹部２３ｉを形成した上プ
レス板２３ａ（加熱部材）を用いることにより、成形ブロック３０の加熱時に上プレス板２３ａと上型３１とに間隔を確保している。したがって、簡易な構成で、上記実施形態と同様に光学素子を高精度に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学素子の成形装置を示す部分断面図である。
【図２】上記光学素子を収納する成形ブロックを示す断面図である。
【図３Ａ】上記光学素子の加熱工程を説明するための説明図である。
【図３Ｂ】上記光学素子の加圧工程を説明するための説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光学素子の成形装置を示す部分断面図である。
【図５Ａ】上記光学素子の加熱工程を説明するための説明図である。
【図５Ｂ】上記光学素子の加圧工程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      成形装置
２      筐体
２ａ      搬入用シャッタ
２ｂ      搬出用シャッタ
３      加熱ステージ
３ａ      上プレス板
３ｂ      ヒータ
３ｃ      上ヒータブロック
３ｄ      下プレス板
３ｅ      ヒータ
３ｆ      下ヒータブロック
３ｇ      プレス軸
３ｈ      エアシリンダ
４      加圧ステージ
４ａ      上プレス板
４ｂ      ヒータ
４ｃ      上ヒータブロック
４ｄ      下プレス板
４ｅ      ヒータ
４ｆ      下ヒータブロック
４ｇ      プレス軸
４ｈ      エアシリンダ
４ｉ      凸部
５      冷却ステージ
５ａ      上プレス板
５ｂ      ヒータ
５ｃ      上ヒータブロック
５ｄ      下プレス板
５ｅ      ヒータ
５ｆ      下ヒータブロック
５ｇ      プレス軸
５ｈ      エアシリンダ
５ｉ      凸部
６      搬入台
７      搬出台
８      搬送アーム
１０      成形ブロック
１１      上型
１２      下型
１３      胴型
１４      光学素子材料
２１      成形装置
２２      筐体
２３      加熱ステージ
２３ａ      上プレス板
２３ｄ      下プレス板
２３ｉ      凹部
２４      加圧ステージ
２４ａ      上プレス板
２４ｄ      下プレス板
３０      成形ブロック
３１      上型
３２      下型
３３      胴型
３４      光学素子材料
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2008063156.tif 000006
【図４】
2008063156.tif 000007
【図５Ａ】
2008063156.tif 000008
【図５Ｂ】
2008063156.tif 000009