(57)【要約】【課題】胴型による上下型の位置決めを摩耗が発生することなく、且つ簡単に行うことができ、光学素子の成形を高精度に行う。【解決手段】成形装置１は、光学ガラス素材１０を加熱軟化して成形することにより光学素子とする。加熱軟化された光学ガラス素材１０をプレスする一対の成形型２，３と、成形型２，３相互の位置決めとなる基準面１７を有する胴型４と、胴型４を支持する受け部材５と、一対の成形型２，３を受け部材５に支持された胴型４の基準面１７に当接させて位置決めするため、一対の成形型２，３の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧する押圧部材２１，２２と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ガラス素材を加熱軟化して成形することにより光学素子とする成形装置において、
加熱軟化された光学ガラス素材をプレスする一対の成形型と、
成形型相互の位置決めとなる基準面を有する胴型と、
胴型を支持する受け部材と、
前記一対の成形型を前記受け部材に支持された胴型の基準面に当接させて位置決めするため、一対の成形型の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧する押圧部材と、
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２】
前記胴型は筒状であり、その外周面に前記押圧部材が進退可能な開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、一方の成形型を押圧する第１押圧部材と、他方の成形型を押圧する第２押圧部材とから構成されており、第２押圧部材は前記受け部材に対して略対向して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子の成形装置。
【請求項４】
光学ガラス素材を加熱軟化して成形することにより光学素子とする成形方法において、
成形型相互の位置決めとなる基準面を有する胴型内に、一対の成形型と光学ガラス素材を挿入する工程と、
前記胴型の位置を規制した状態で、前記一対の成形型の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧して一対の成形型を胴型の基準面に当接させて位置決めする位置決め工程と、
前記光学ガラス素材を一対の成形型により成形する工程と、
を有することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項５】
前記位置決め工程は、一方の成形型を胴型の基準面に当接させた後、他方の成形型を胴型の基準面に当接させることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス素材を加熱加圧してレンズ、プリズム等の光学素子を成形する成形装置及び成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子の成形では、対向する上下の型を胴型内に挿入し、胴型内で上下の型を摺動させてプレス成形することが行われている。このような構造の従来の成形装置としては、特開平７−２５３５号公報に開示されている。
【０００３】
この従来の成形装置は、光学ガラス素材を挟んだ上型及び下型を胴型に摺動可能に挿入することにより上下型の光軸を芯合わせ状態とし、この状態で上下一対のプレスヘッドの間に設置する構造となっている。これに加えて、胴型を挟持して固定する胴型固定ヘッドが配置されている。このような構造の成形装置では、加熱によって光学ガラス素材が変形可能な温度に達したとき、胴型固定ヘッドが胴型を挟持して胴型の位置規制を行い、その後、上型を移動させて光学ガラス素材を加圧変形させて光学素子を成形する。
【特許文献１】特開平７−２５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の成形装置では、胴型の内面と上下型の外面とが接触した状態となっており、この接触状態で上下型（上型）が胴型内を摺動する。すなわち、胴型はクリアランスがゼロとなるように上下型を挟むものであり、胴型及び上下型がいずれも剛体によって成形されていることから、これらにおける接触部分が必然的に摩耗する。この摩耗が発生すると真円度が崩れるため、上下型の光軸を合わせることが難しくなり、型を交換する必要がある。
【０００５】
このような摩耗を防止するため、上下型と胴型と間に１〜３μｍ程度のクリアランスを設けることがなされているが、この場合には、成形のプレス方向と直交状に交差する方向へずれるシフトずれ及びプレス方向と傾斜した方向でずれるチルトずれが上下型の間で発生し易くなる。そして、これらのずれが発生すると、成形される光学素子の精度が低下する原因となる。
【０００６】
また、このような１〜３μｍ程度のクリアランスに対するシフトずれやチルトずれを防止することは構造的にも難しいものであるが、これらのずれを防止する機構を成形装置に組み込む場合には、成形装置の全体が複雑となり、制御も難しくなる新たな問題が発生する。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、胴型による上下型の位置決めを摩耗が発生することなく、且つ簡単に行うことができ、光学素子の成形を高精度に行うことが可能な光学素子の成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明の光学素子の成形装置は、光学ガラス素材を加熱軟化して成形することにより光学素子とする成形装置において、加熱軟化された光学ガラス素材をプレスする一対の成形型と、成形型相互の位置決めとなる基準面を有する胴型と、胴型を支持する受け部材と、前記一対の成形型を前記受け部材に支持された胴型の基準面に当接させて位置決めするため、一対の成形型の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧する押圧部材と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明では、胴型が受け部材に支持された状態で、押圧部材が一対の成形型を同じ方向から光軸と交差する方向に押圧することにより、胴型の基準面に一対の成形型を当接させる。この当接により、一対の成形型は、基準面を基準として相互の位置決め状態となり、この位置決め状態で光学素子の成形が行われる。
【００１０】
このような請求項１の発明では、一対の成形型を光軸と交差する方向から胴型の基準面に当接させて位置決めするため、シフトずれやチルトずれが発生することがなく、簡単な構造で、一対の成形型を高精度に位置決めすることができ、光学素子を高精度に成形することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光学素子の成形装置であって、前記胴型は筒状であり、その外周面に前記押圧部材が進退可能な開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、筒状の胴型に形成した開口部を通じて押圧部材が進退するため、押圧部材が胴型に対して正確に進退することができる。これにより、押圧部材による押圧を確実に行うことができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光学素子の成形装置であって、前記押圧部材は、一方の成形型を押圧する第１押圧部材と、他方の成形型を押圧する第２押圧部材とから構成されており、第２押圧部材は前記受け部材に対して略対向して配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明では、一対の成形型のそれぞれに押圧部材が設けられているため、２つの押圧部材の押圧力を異なるように調整することができ、基準面に対する一対の成形型の当接状態の制御を良好に行うことができる。
【００１５】
また、請求項３の発明では、第２押圧部材が受け部材に略対向して配置されているため、第２押圧部材による押圧で胴型を受け部材に支持させて位置を規制することができ、胴型が安定した状態となる。このため、胴型の基準面に成形型が当接することによる位置決めを高精度に行うことができる。
【００１６】
請求項４の発明の光学素子の成形方法は、光学ガラス素材を加熱軟化して成形することにより光学素子とする成形方法において、成形型相互の位置決めとなる基準面を有する胴型内に、一対の成形型と光学ガラス素材を挿入する工程と、前記胴型の位置を規制した状態で、前記一対の成形型の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧して一対の成形型を胴型の基準面に当接させて位置決めする位置決め工程と、前記光学ガラス素材を一対の成形型により成形する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
光学ガラス素材を保持した一対の成形型を胴型内に挿入した後、一対の成形型を同じ方向から光軸と交差する方向に押圧することにより、胴型の基準面に一対の成形型を当接させて一対の成形型を相互の位置決め状態とする。このような基準面への当接による位置決めでは、シフトずれやチルトずれが発生することがなく、しかも簡単な操作で、一対の成形型を高精度に位置決めすることができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４に記載の光学素子の成形方法であって、前記位置決め工程は、一方の成形型を胴型の基準面に当接させた後、他方の成形型を胴型の基準面に当接させることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明では、胴型の基準面に対して成形型を段階的に当接させることにより位置決めを行うため、過度の押圧力が胴型に作用することがなく、胴型の位置を確実に規制することができ、成形型の位置決めを高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光学素子の成形装置によれば、一対の成形型を光軸と交差する方向から胴型の基準面に当接させて位置決めするため、簡単な構造でシフトずれやチルトずれが発生することを防止することができ、一対の成形型を高精度に位置決めすることができる。
【００２１】
本発明の光学素子の成形方法によれば、一対の成形型を同じ方向から光軸と交差する方向に押圧して胴型の基準面に一対の成形型を当接させることにより、一対の成形型を相互の位置決め状態とするため、シフトずれやチルトずれが発生することがなく、簡単な操作で、一対の成形型を高精度に位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。図１は、本発明の一実施の形態による光学素子の成形装置を示し、図２及び図３は、成形型の位置決め作動を示す。
【００２３】
成形装置１は、図１に示すように、一対の成形型としての上型２及び下型３と、これらの型２，３が対向状態で挿入される胴型４と、胴型４を支持する受け部材５と、一対の成形型に対応して設けられた押圧部材６とを備えている。成形される光学ガラス素材１０は、下型３と上型２との間に挟まれた状態でプレス成形に供される。
【００２４】
上型２及び下型３が挿入された状態の胴型４は、下型ヒータプレート７上に載置された状態で光学ガラス素材１０の成形が行われる。下型ヒータプレート７は、下軸（図示省略）に支持された下型ヒータ８の上面に取り付けられている。一方、上型２に対しては、上型ヒータプレート１１が当接するように配置されている。上型ヒータプレート１１は、上軸１３に取り付けられた上型ヒータ１２の下面に取り付けられている。上軸１３は、光軸と平行な矢印Ｂ方向に沿ってプレス力を作用させ、これにより上型２が下型３方向に移動して光学ガラス素材１０のプレス成形が行われる。
【００２５】
この実施の形態において、上軸１３には、シフトフリー機構１４が設けられている。シフトフリー機構１４は、一対の平行板１４ａ、１４ｂの間に小径の鋼球１５を挟み込んだ構造であり、一対の平行板１４ａ、１４ｂが平行状態を維持した状態で光軸と直交したシフト方向（矢印Ａ方向）に移動可能となっている。また、上軸１３は一方の平行板１４ａに取り付けられ、他方の平行板１４ｂが成形装置の本体に取り付けられており、これにより、上軸１３は一方の平行板１４ａと共にシフト方向に移動することができる。従って、上軸１３に取り付けられている上型ヒータ１２及び上型ヒータプレート１１がシフト方向Ａに移動可能となっている。このようなシフトフリー機構１４を設けることにより、後述するように上型２がシフト移動しても、これに追随して上軸１３、上型ヒータ１２及び上型ヒータプレート１１が同方向に移動できるため、上型２に対してプレス力を確実に作用させることが可能となる。
【００２６】
胴型４は、円筒等の筒状に成形されており、一対の上下型２，３は胴型４と略同じ外形の円柱状に成形されて胴型４内に上下型２，３が挿入される。筒状の胴型４の内面は、一対の上下型２，３の位置決めを行う基準面１７となっている。上下型２，３の位置決めは、上下型２，３が基準面１７と当接して基準面１７に倣うことにより行われるものである。
【００２７】
また、胴型４における基準面１７と反対側には、後述する押圧部材６が進退するための縦長スリット状の開口部１８が形成されている。このように開口部１８を通じて押圧部材６が進退することにより、押圧部材６が胴型４に対して正確に進退することができるため、押圧部材６による上下型から２，３への押圧を確実に行うことができる。
【００２８】
胴型４を支持する受け部材５は、胴型４の外側に位置するように下型ヒータプレート７上に固定されている。受け部材５は、胴型４の外面に当接する先鋭状の支持突起５ａを有しており、この支持突起５ａが胴型４における基準面１７側の外面に当接して胴型４の支持を行っている。なお、支持突起５ａによる胴型４への当接位置は、後述する図２のように設定されるものである。
【００２９】
押圧部材６は、上下型２，３を押圧するものであり、胴型４の開口部１８と対向するように配置されている。この実施の形態において、押圧部材６は、下側の第１押圧部材２１及び上側の第２押圧部材２２の２部材によって構成されている。第１の押圧部材２１は下型３の外周部に対応し、第２押圧部材２２は上型２の外周部に対応するように配置されている。また、押圧部材２１，２２は、これらが胴型４の開口部１８と対向するように配置されることから、同じ方向から上下型２，３を押圧するようになっている。
【００３０】
これらの押圧部材２１，２２は、流体圧シリンダが使用されており、そのピストンロッド２１ａ、２２ａが胴型４の開口部１８に対して進退し、その進出によって対応した型２，３の外周部を押圧する。この押圧は、押圧部材２１，２２が光軸方向である矢印Ｂ方向と直交状に交差して配置されるため、光軸に対して交差する方向から行われる。
【００３１】
押圧部材２１，２２は、いずれも高さ調整が可能となっており、これにより、上下型２，３に対して任意の高さ位置で押圧することができると共に、上下型２，３の長さ寸法に合わせた位置調整が可能となっている。なお、上側の第２押圧部材２２は、矢印Ｃで示す上下方向に移動可能となっている。これは、プレス成形の際の上型２の下降に合わせた移動を行うためである。
【００３２】
押圧部材２１，２２における押圧力は、下側の第１押圧部材２１が大きく、上側の第２押圧部材２２が相対的に小さくなるように設定される。すなわち、矢印Ｆ１及びＦ２の長さで示すように、第１押圧部材の押圧力Ｆ１が大きく、第２押圧部材２２の押圧力Ｆ２が小さくなるように設定されるものである。これは、第１押圧部材２１が下型３を押圧し、この押圧状態で、第２押圧部材２２が上型２を押圧することから、第２押圧部材２２の押圧力によって胴型４が倒れないようにするためである。
【００３３】
ここで、受け部材５による胴型４の支持位置と、第１押圧部材２１による下型３の押圧位置の関係を図２により説明する。第１押圧部材２１のピストンロッド２１ａが下型３の外周部を押圧する位置をＨ１とし、下型３の上下の端部が胴型４と上下で当接する位置をＨ２、Ｈ３とした場合、受け部材５の支持突起５ａが銅型４の外面と当接して支持する位置は、Ｈ２及びＨ３の間に設定される。すなわち、受け部材５が胴型４を支持する位置は、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の３点によって決定される三角形の辺に対応するように設定されるものである。このような位置で受け部材５が胴型４を支持することにより、第１押圧部材２１のピストンロッド２１ａが下型３を押圧することにより下型３の外周面が胴型４の基準面１７に当接して受け部材５に胴型４押し付けられたとき、受け部材５は胴型４を傾くことなく支持することができる。これにより、胴型４の基準面１７が下型３を良好に位置決めすることができる。
【００３４】
次に、この実施の形態による光学素子の成形を説明する。図１に示すように、光学ガラス素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３を胴型４内に挿入して組立状態とし、この組立状態で下型ヒータプレート７上に載置する。このとき、受け部材５の支持突起５ａが胴型４における基準面１７側の外面に臨んでいる。そして、上型ヒータプレート１１及び下型ヒータプレート７をそれぞれの型２，３に軽く接触させた状態とし、それぞれのヒータプレート７，１１によって下型３、上型２、胴型４を加熱する。この加熱により、上型２及び下型３に挟み込まれた光学ガラス素材１０が加熱される。
【００３５】
光学ガラス素材１０が成形可能な所定の温度に加熱されたとき、上軸１３及び下軸８を駆動して上型ヒータプレート１１及び下型ヒータプレート７を相対的に接近させる。これにより、上型２及び下型３による光学ガラス素材１０のプレス成形が開始される。このプレスにより光学ガラス素材１０が徐々に変形して終了直前になった時点で、プレスを一時的に中断し、押圧部材６による上下型２，３の位置決めを行う。押圧部材６による位置決めを図２及び図３により説明する。なお、これらの図において、胴型４の左半分、すなわち胴型４における開口部１８の形成側は、作動を明確にするため省略してある。
【００３６】
まず、図２に示すように、第１押圧部材２１が伸長作動し、そのピストンロッド２１ａが胴型４の開口部１８を通過して胴型４内部の下型３の外周部を押圧する。この押圧により、下型３が胴型４内で移動して基準面１７に当接する。この場合、胴型４の外面が受け部材５の支持突起５ａに支持されて胴型４が定位置に安定して停止しているため、下型３は胴型４の基準面１７に当接した位置決め状態となる。
【００３７】
その後、第１押圧部材２１による押圧状態を維持したままで、第２押圧部材２２が伸長作動し、図３に示すようにピストンロッド２２ａが胴型４の開口部１８を通過して胴型４内部の上型２の外周部を押圧する。この押圧は、第１押圧部材２１の押圧方向と同じ方向から行われ、この押圧により、上型２が胴型４内で移動して基準面１７に当接する。かかる基準面１７への当接は、受け部材５が胴型４を支持している部分よりも上方に対して行われるが、第１押圧部材２１の押圧力Ｆ１よりも第２押圧部材２２の押圧力Ｆ２が小さくなるように調整されているため、第２押圧部材２２による押圧があっても、胴型４は倒れ方向に傾くことがない。このため、上型２は下型３と共通となっている基準面１７に対して位置決めされる。すなわち、上下の型２，３は、胴型４の基準面１７に当接することにより、上下の型２，３が相互の位置決め状態となる。なお、上型２の移動に際しては、上軸１３、上型ヒータ１２及び上型ヒータプレート１１がシフトフリー機構１４により上型２と同方向に追従移動するため、上型２に対するプレス力を確実に作用させることができる。
【００３８】
以上によって上下の型２，３が相互に位置決めされた後は、押圧部材２１，２２による押圧力を小さくして上下の型２，３と胴型４との摺動が可能な状態とする。そして、さらにプレスを再開することにより、光軸が合った状態の上型２及び下型３によるプレス成形を行い、目的の厚さとなった時点でプレスを終了する。そして、上下のヒータプレート８，１２をＯＦＦとし、冷却の後、上型ヒータプレート１２を上昇させ、上下型２，３及び胴型４を下型ヒータプレート７から取り出す。
【００３９】
このような実施の形態では、第１押圧部材２１及び第２押圧部材２２によって上下の型２，３を胴型４の基準面に当接させて位置決めするため、シフトずれやチルトずれが発生することがない。このため、上型２及び下型３を高精度に位置決めすることができ、光学素子を高精度に成形することができる。また、シフトずれやチルトずれを防止するような複雑な構造が不要であり、制御も容易となる。また、高精度な真円度で胴型４と上下型２，３とが接触する必要がないため、これらの間で摩耗が発生することがなく、長期間使用することができる。
【００４０】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、胴型４の基準面１７としては、上下の型２，３が当接することによりその位置決めを行うものであれば良く、上下型２，３の外周面に合わせて設定することができる。このため、例えば、上下の型２，３が円柱状の場合には、半円の曲面或いは半円以下の曲面であっても良い。
【００４１】
また、第１押圧部材２１及び第２押圧部材２２による押圧作動を逆にしても良く、同時に押圧作動しても良い。さらに、これらの押圧部材による上下型２，３の位置決めは、光学ガラス素材１０のプレス開始前であっても良く、上型２及び下型３によるプレス中に複数回行っても良い。また、さらに、押圧部材２１，２２としては、光軸と交差する方向から上下型２，３を押圧するものであれば良く、モータを駆動源としたラックピニオン、その他の機構であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態における成形装置の全体正面図である。
【図２】押圧部材による下型の位置決め作動を示す正面図である。
【図３】押圧部材による上型の位置決め作動を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  成形装置
２  上型
３  下型
４  胴型
５  受け部材
６  押圧部材
１０  ガラス光学素材
１７  基準面
１８  開口部
２１  第１押圧部材
２２  第２押圧部材
【図１】
2005104807.tif 000003
【図２】
2005104807.tif 000004
【図３】
2005104807.tif 000005