(57)【要約】【課題】一対の型部材によって光学素材を押圧して成形される光学素子の中肉精度のバラツキを抑える。【解決手段】光学素子の成形装置は、光学素材を一対の型部材により押圧成形して光学素子とする。一方の型部材３が取り付けられた主動軸５と他方の型部材２が取り付けられた従動軸４とをそれぞれ別々に駆動する駆動手段７，６と、主動軸の押圧動作の状況に応じて従動軸の位置を制御する制御手段１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素材を一対の型部材により押圧成形して光学素子とする光学素子の成形方法において、
一方の型部材が取り付けられた主動軸と他方の型部材が取り付けられた従動軸とをそれぞれ別々に駆動し、前記主動軸の押圧動作の状況に応じて従動軸の位置を制御することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記従動軸の位置制御は、一対の型部材の間隔が所定値に保持されるように行うことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記一対の型部材の間隔を前記所定値に保持しながら光学素材を押圧成形した後の冷却工程では、一対の型部材の間隔を前記所定値よりも小さくなるように徐々に狭め、型部材間の光学素材に所定の押圧力が加わるように主動軸と従動軸との位置関係を制御することを特徴とする請求項２に記載の光学素子の成形方法。
【請求項４】
光学素材を一対の型部材により押圧成形して光学素子とする光学素子の成形装置において、
一方の型部材が取り付けられた主動軸と他方の型部材が取り付けられた従動軸とをそれぞれ別々に駆動する駆動手段と、
前記主動軸の押圧動作の状況に応じて従動軸の位置を制御する制御手段と、
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５】
前記一対の型部材の間隔を検出する検出手段をさらに具備し、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて従動軸の位置を制御することを特徴とする請求項４に記載の光学素子の成形装置。
【請求項６】
前記光学素材の押圧成形中に一対の型部材に加わる荷重を測定する測定手段をさらに具備し、前記制御手段は、一対の型部材の間隔を狭めていったときの測定手段の測定結果に基づいて従動軸の動作を制御することを特徴とする請求項４に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、一対の型部材間に光学素材を投入し、型部材により押圧成形して型部材の成形面の形状を光学素材に転写して光学素子とする成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子の成形では、成形される光学素材の肉厚を均一にし、且つ成形工程途中においては、成形される光学素材に押圧力を加える成形方法が行われている。このような成形を行う従来の成形装置としては、特許第２５２０５２２号公報に開示されており、この成形装置を図４により説明する。
【０００３】
図４に示すように、成形装置は、対向配置された上下一対の成形型１２，１３と、下型１３を支持して上下に昇降自在な主軸１４と、主軸１４下部に設置されて主軸１４の動作を規制するストッパ１５とを備えている。この成形装置では、加熱軟化した光学素材１１を上下一対の成形型１２，１３の間に挿入し、主軸１４を上昇させて一対の成形型１２，１３によって押圧成形し、光学素子を成形するものである。
【０００４】
光学素材の成形工程の初期段階において、ストッパ１５は主軸１４の上昇位置を規制して上下の成形型１２，１３の間隔を所定値に保つようになっており、これにより、光学素子の中心部の厚さ（以下、中肉と称する）精度を維持している。その後、センサ１７により主軸１４が所定の規制位置に位置決めされた時点を起点として任意のタイミングでストッパ１５が取り除かれるようにコントローラ１８が駆動装置１６を制御する。これによって、光学素材１１には所定の押圧力が加えられるように制御される。
【特許文献１】特許第２５２０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４に示す従来の成形装置では、光学素材の成形工程の初期段階でストッパ１５によって下型１３の上昇位置を規制し、その後、任意のタイミングでストッパ１５を取り除くように制御しており、このストッパ１５の解除タイミングは、ストッパ１５が主軸１４の上昇動作を規制した時点からの経過時間（遅延時間）により決定している。
【０００６】
しかしながら、光学素材１１の加熱軟化の状態（粘度等）を毎回同一に制御することは難しい。このため、投入される光学素材１１の加熱軟化状態が必ずしも同一とならない場合においては、主軸１４の上昇動作が規制された時点からの経過時間を同一に保ってストッパ１５を解除しても、その時点における光学素材１１の加熱軟化状態も異なったものとなる。これにより、ストッパ１５を解除した後の主軸１４の移動量も異なることとなり、その結果、成形された光学素子の中肉量にもバラツキが生じる問題を有している。
【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、光学素子の中肉精度のバラツキを抑えることが可能な光学素子の成形方法及び成形装置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】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の光学素子の成形方法は、光学素材を一対の型部材により押圧成形して光学素子とする光学素子の成形方法において、一方の型部材が取り付けられた主動軸と他方の型部材が取り付けられた従動軸とをそれぞれ別々に駆動し、前記主動軸の押圧動作の状況に応じて従動軸の位置を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明では、従動軸の位置を主動軸の押圧動作に応じて制御するため、光学素材に対して所定の押圧力を作用させることができる。このため、光学素子の中肉精度のバラツキを抑えることができ、良好な品質の光学素子を成形することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光学素子の成形方法であって、前記従動軸の位置制御は、一対の型部材の間隔が所定値に保持されるように行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明では、一対の型部材の間隔が所定値を保持するように制御するため、光学素材に対して所定の押圧力を作用させることができ、中肉精度のバラツキを抑えた成形を行うことができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光学素子の成形方法であって、前記一対の型部材の間隔を前記所定値に保持しながら光学素材を押圧成形した後の冷却工程では、一対の型部材の間隔を前記所定値よりも小さくなるように徐々に狭め、型部材間の光学素材に所定の押圧力が加わるように主動軸と従動軸との位置関係を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明では、光学素材の冷却工程で、一対の型部材の間隔を所定値よりも小さくなるように徐々に狭めて型部材間の光学素材に所定の押圧力を作用させるため、光学素材に所定の押圧力を加え続けることができ、光学素子の中肉厚さのバラツキを抑えた品質の良好な光学素子を成形することができる。
【００１４】
請求項４の発明の光学素子の成形装置は、光学素材を一対の型部材により押圧成形して光学素子とする光学素子の成形装置において、一方の型部材が取り付けられた主動軸と他方の型部材が取り付けられた従動軸とをそれぞれ別々に駆動する駆動手段と、前記主動軸の押圧動作の状況に応じて従動軸の位置を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、主動軸及び従動軸をそれぞれ駆動する駆動手段を備え、制御手段が従動軸の位置を主動軸の押圧動作に応じて制御するため、光学素材に対して所定の押圧力を作用させることができる。このため、光学素子の中肉精度のバラツキを抑えた良好な品質の光学素子を成形することができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４に記載の光学素子の成形装置であって、前記一対の型部材の間隔を検出する検出手段をさらに具備し、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて従動軸の位置を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明では、検出手段が一対の型部材の間隔を検出し、制御手段が検出手段の検出結果に基づいて従動軸の位置を制御するため、従動軸の位置を高精度に制御することができる。このため、一対の型部材の間隔を所定値に保持させることができ、光学素子の中肉精度のバラツキを抑えた光学素子を成形することができる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項４に記載の光学素子の成形装置であって、前記光学素材の押圧成形中に一対の型部材に加わる荷重を測定する測定手段をさらに具備し、前記制御手段は、一対の型部材の間隔を狭めていったときの測定手段の測定結果に基づいて従動軸の動作を制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明では、学素材の押圧成形中に測定手段が一対の型部材に加わる荷重を測定し、一対の型部材の間隔を狭めていったときの測定手段の測定結果に基づいて制御手段が従動軸の動作を制御するため、光学素材に所定の押圧力を加え続けることができ、光学素子の中肉厚さのバラツキを抑えた品質の良好な光学素子を成形することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光学素子の成形方法によれば、従動軸の位置を主動軸の押圧動作に応じて制御することにより光学素材に所定の押圧力を作用させることができるため、光学素子の中肉精度のバラツキを抑えることができ、良好な品質の光学素子を成形することができる。
【００２１】
本発明の光学素子の成形装置によれば、主動軸及び従動軸をそれぞれ駆動する駆動手段と、駆動手段を制御する制御手段とを備え、制御手段が従動軸の位置を主動軸の押圧動作に応じて制御するため、光学素材に対して所定の押圧力を作用させることができ、光学素子の中肉精度のバラツキを抑えた良好な品質の光学素子を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】
【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。なお、各実施の形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光学素子の成形装置を示し、図２は、光学素子の成形を工程順に示している。
【００２４】
成形装置は図１に示すように、上型２及び下型３が光学素子の面を所定の形状に成形する一対の型部材を構成している。これらの型２，３は、それぞれの成形面２ａ、３ａが相互に対向するように同軸上に配置されている。上型２は、ボールネジ４を介して上型駆動源（第１駆動手段）であるサーボモータ６に連結され、下型３は、ボールネジ５を介して下型駆動源（第２駆動手段）であるサーボモータ７に連結されている。これにより、上型２及び下型３が同軸上で上下動可能となっている。この実施の形態において、下型３を上下動させるボールネジ５が主動軸、上型２を上下動させるボールネジ４が従動軸を構成するものである。
【００２５】
これらの軸を上下動させるサーボモータ６，７は、検出手段としてのモータドライバ８，９にそれぞれ接続されており、動作指令を行うコントローラ（制御手段）１０からの指令により、位置もしくはトルク制御が逐次なされている。また、上下のそれぞれのサーボモータ６、７の位置情報は、制御装置１０に逐次入力されるようになっている。
【００２６】
次に、上記構成の成形装置によって光学素子を成形する方法を図２を参照して工程順に説明する。なお、この実施の形態では、下型３を上下させる軸（ボールネジ５）を主動軸、上型２を上下させる軸（ボールネジ４）を従動軸として動作制御がなされるが、上型１を上下させる軸を主動軸、下型２を上下させる軸を従動軸として動作制御しても良いものである。
【００２７】
光学素子の成形を開始する前においては、上型２及び下型３が光学素材（ガラス素材）１の厚さｄよりも大きい相対位置関係Ｌ１の初期位置へ移動する（図２（ａ））。この状態に対し、光学素材１は対向している上型２、下型３の間に図示しない供給装置により搬送される（図２（ｂ））。なお、光学素材１は、上下型２，３の間に搬送される前に成形可能な温度に加熱軟化しても良く、また、上下型２，３の間に供給された後に、上下型２，３の周囲に配設された図示しない加熱手段としてのヒータによって成形可能な温度に加熱軟化しても良い。
【００２８】
光学素材１を上下型２，３の間に搬送した後、主動軸側の下型３がサーボモータ７により予め定められた出力トルクで上昇を開始する。この時点では、光学素材１及び上下型２，３がプレス状態ではないため、下型３の駆動源であるサーボモータ７は、設定されたトルクに到達するように過大速度で上昇を始める。このため、光学素材１の飛び出し防止のための速度制限を設け、これにより、下型３の上昇速度を抑制しながら下型３が上昇する（図２（ｃ））。
【００２９】
下型３の上昇によって光学素材１、上型２、下型３が接触した状態となり、この時点から光学素材１への押圧状態となる。このため、上型駆動源であるサーボモータ６及び下型駆動源であるサーボモータ７に反力が生じ始める（図２（ｄ））。この場合、下型駆動源であるサーボモータ７は、この反力が予め設定されている出力トルク値に達するまで下型３の上昇を継続するようにコントローラ１０によって駆動が制御される。
【００３０】
このとき、コントローラ１０には上型２及び下型３の現在位置情報がそれぞれのモータドライバ８，９から入力されており、これによりコントローラ１０は上型２及び下型３の相対的な位置関係を逐次算出している。従って、モータドライバ８，９は、上型２、下型３の位置を検出する検出手段として機能するものである。
【００３１】
コントローラ１０は、算出した上型２と下型３との相対位置が予め設定された間隔Ｌ２より小さい場合には、上型２を下型３から離れる方向、すなわち上型２を上昇させるべく、上型駆動源であるサーボモータ６を逐次制御して上型２及び下型３の間の型空間を所定の間隔Ｌ２とする（図２（ｅ））。
【００３２】
その後、成形工程が進んで光学素材１の冷却固化が始まると、上型２及び下型３に加わる反力が著しく増大し始める。その結果、下型駆動源であるサーボモータ７に加わる反力が予め設定されているトルク出力値を超えるため、サーボモータ７が予め設定されているトルク出力値以上の出力を行わない限り、下型３を上昇させることができなくなり、下型３が停止する（図２（ｆ））。下型３の上昇が停止することにより、上型２及び下型３の相対位置の変化がなくなり、上型２の移動も停止する。この状態で、上型２及び下型３を保持し、所定の冷却を行った後、成形を終了する。
【００３３】
このような実施の形態によれば、成形工程中においては、上型２と下型３の間隔を常に一定に保つことができるため、押圧成形される光学素子の中肉厚さが同じとなるように制御することができる。
【００３４】
なお、この実施の形態においては、上型２と及び下型３の位置情報をそれぞれのモータドライバ８、９を介して検出しているが、それぞれ別途の検出器を用いて検出しても同様の効果が得られる。また、上型２及び下型３の相対位置を直接に検出するセンサ等の検出器を用いても同様である。さらに、駆動手段として、サーボモータ６，７を用いているが、油圧や空気圧等の流体圧アクチュエータを用いても良い。
【００３５】
（実施の形態２）
この実施の形態では、図１に示す成形装置を用いて光学素子の成形を行うが、制御手段としてのコントローラ１０に対し、実施の形態１と同様の上型駆動源であるサーボモータ６及び下型駆動源であるサーボモータ７の現在位置情報に加え、出力トルク情報も入力されるものである。
【００３６】
この実施の形態による光学素子の成形を図３によって工程順に説明する。なお、この実施の形態においても、下型３を上下させる軸（ボールネジ５）を主動軸、上型２を上下させる軸（ボールネジ４）を従動軸として動作制御がなされるが、上型１を上下させる軸を主動軸、下型２を上下させる軸を従動軸として動作制御しても良いものである。
【００３７】
光学素子の成形開始前において、上型２及び下型３は、光学素材（ガラス素材）１の厚さｄよりも大きい相対位置関係Ｌ１にある初期位置へ移動する。（図３（ａ））。この状態に対し、光学素材１は対向している上型２、下型３の間に図示しない供給装置により搬送される（図３（ｂ））。なお、光学素材１は、上下型２，３の間に搬送される前に成形可能な温度に加熱軟化しても良く、また、上下型２，３の間に供給された後に、上下型２，３の周囲に配設された図示しない加熱手段としてのヒータによって成形可能な温度に加熱軟化しても良い。
【００３８】
光学素材１を上下型２，３の間に搬送した後、主動軸側の下型３がサーボモータ７により予め定められた出力トルクで上昇を開始する。この時点では、光学素材１及び上下型２，３がプレス状態ではないため、下型３の駆動源であるサーボモータ７は、設定されたトルクに到達するように過大速度で上昇を始める。このため、光学素材１の飛び出し防止のための速度制限を設け、これにより、下型３の上昇速度を抑制しながら下型３が上昇する（図３（ｃ））。
【００３９】
下型３の上昇によって光学素材１、上型２、下型３が接触した状態となり、この時点から光学素材１への押圧状態となる。このため、上型駆動源であるサーボモータ６及び下型駆動源であるサーボモータ７に反力が生じ始める（図３（ｄ））。この場合、下型駆動源であるサーボモータ７は、この反力が予め設定されている出力トルク値に達するまで下型３の上昇を継続するようにコントローラ１０によって駆動が制御される。
【００４０】
このとき、コントローラ１０には上型２及び下型３の現在位置情報がそれぞれのモータドライバ８，９から入力されており、これによりコントローラ１０は上型２及び下型３の相対的な位置関係を逐次算出している。この位置関係に加え、この実施の形態におけるコントローラ１０には、上型駆動源であるサーボモータ６及び下型駆動源であるサーボモータ７の出力トルク値が入力されており、入力された値をもとにしてコントローラ１０は上型２の位置を制御するようになっている。このような実施の形態では、モータドライバ８，９は、上型２、下型３の位置を検出する検出手段として機能するのに加えて、上型２、下型３に加わる荷重を測定する測定手段として機能するものである。
【００４１】
成形工程が進み、光学素材１が冷却固化し始めると、光学素材１は固化に伴って収縮する。この状態で以前の上下型２，３の間隔を維持すべく上型２の位置制御がなされると、光学素材１は上型２あるいは下型３から離れ、上型２及び下型３による押圧力が加わらない場合が発生することがある。このため、コントローラ１０は、算出した上型２と下型３の相対位置が予め設定された間隔Ｌ２より小さく、且つ下型３の出力トルクが予め設定されている値よりも大きい場合に限り、上型２を上昇させるべく、上型駆動源であるサーボモータ８を逐次制御する（図３（ｅ））。
【００４２】
そして、コントローラ１０は、算出した上型２及び下型３の相対位置が予め設定された間隔Ｌ２よりも小さいが、下型３の出力トルクが予め設定されている値よりも小さい場合には、下型３を上昇させるように制御する（図３（ｆ））。
【００４３】
上型２及び下型３に挟まれた状態の光学素材１の冷却固化による収縮が完了することにより、定常的に上型２及び下型３の相対位置が予め設定された間隔よりも小さくなっているが、下型の出力トルクが予め設定されている値よりも大きい状態（図３（ｆ）の状態）が続くこととなり、これにより下型３及び上型２の上昇が停止する。この状態で、上型２及び下型３を保持し、所定の冷却を行った後、成形を終了する。
【００４４】
この実施の形態によれば、押圧成形される光学素材に対して常に所定の押圧力を加え続けることが可能となるため、成形される光学素子の中肉厚さのバラツキが少なく、品質の良好な光学素子を成形することができる。
【００４５】
なお、この実施の形態において、上型２及び下型３の押圧力をそれぞれのモータドライバ８、９を介したサーボモータ出力値として検出しているが、ロードセル等の圧力専用の検出器を上型２及び下型３の接続し、その圧力値を直接に測定して制御しても同様である。また、駆動手段として、サーボモータ６，７を用いているが、油圧や空気圧等の流体圧アクチュエータを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明が適用される成形装置の概略斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態１における成形方法を工程順に示す正面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態２における成形方法を工程順に示す正面図である。
【図４】従来の成形装置の正面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  光学素材
２  上型
３  下型
４，５  ボールネジ
６，７  サーボモータ
８，９  モータドライバ
１０  コントローラ
【図１】
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【図２】
2005194161.tif 000004
【図３】
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【図４】
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