(57)【要約】      （修正有）【課題】型加熱時におけるガラス素材の位置決めを行うことによりガラス析出成分の型への付着、押圧成形時のガラスの流動不良が防止でき、しかも、繰り返しの成形に対しても性能の劣化が少ないガラス光学素子成形装置を提供すること。【解決手段】ガラスレンズ成形装置は、上，下型１，２によりガラス素材１６Ａを加熱押圧してガラスレンズを成形する装置であり、ガラス素材１６Ａを保持するブランクホルダ７は、型加熱時、斥力発生リング６に埋め込まれた磁石の反発力によって浮上し、ガラス素材１６Ａが上，下型１，２とに接触しない状態で位置するように保持される。従って、ガラス素材１６Ａが型に対して位置ずれの少ない状態で保持され、さらに、加熱時にガラス素材１６Ａから析出されるガラス成分が型に付着することなく、曇りなどのない精度のよいガラスレンズを成形することができる。【選択図】図２
2007001842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する上型、下型によってガラス光学素子を成形するガラス光学素子成形装置において、
上記下型の周囲に嵌合して上下方向に摺動可能であり、下端面には磁石部分を有し、上記上型と上記下型とがガラス素材を押圧する型閉め状態前では上記下型の上方で該ガラス素材と上記下型との間に空間を有しながらガラス素材を保持するガラス素材保持部材と、
上記下型の周囲に固定され、上記磁石との間に斥力を生じさせるための斥力発生部材と、
を有することを特徴とするガラス光学素子成形装置。
【請求項２】
上記斥力発生部材は、磁石からなることを特徴とする請求項１に記載のガラス光学素子成形装置。
【請求項３】
上記斥力発生部材は、電磁石からなることを特徴とする請求項１に記載のガラス光学素子成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに対向する上型、下型によってガラス光学素子を成形するガラス光学素子成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱軟化したガラス素材を上下に対向した成形型で押圧することによりガラス光学素子（ガラスレンズ）を成形する光学素子成形装置がある。上記成形型の成形面形状によって、上記ガラス光学素子は、凹凸のそれぞれを組み合わせた形状を有する。
【０００３】
例えば、凹メニスカスレンズの成形には凹成形面を有する下型にガラス素材を載置し、成形型の中心に位置決めされた状態で成形が行われる。成形後の冷却時におけるガラスの収縮によってガラス光学素子が凸成形面を有する上型に貼り付き、スリーブが備え付けられた上型から容易にガラス光学素子を取り出せない場合がある。この場合、上型に対して離型機構を備え付ける方法や、凸成形面を有する下型にガラス素材を載置し、凹成形面を有する上型で成形する方法などが従来から採用されていた。
【０００４】
しかし、後者の成形方法では、ガラス素材を凸形状の成形面を有する下型上に載置するため、ガラス素材が凸状の成形面上で傾いたり、滑り等により下型の中心に確実に合致した状態で載置できない可能性がある。このように載置姿勢が悪い状態で成形を行うと、押圧成形時のガラスの流動不良によって所望の光学性能をもつ光学素子が得られないといった問題が生じる。
【０００５】
このような問題を解決するものとして、特許文献１に開示された成形装置は、ガラス素材を凸成形面を有する下型上で保持する方法を採用しており、図７の型まわりの断面図に示すように上下に対向した成形型１０１、１０２間でガラス素材１０５を加熱軟化する際に、ガラス素材１０５を上記成形型から離した状態で保持し、ガラス素材１０５から析出するガラス成分が上下型１０１，１０２に付着させないようにしたものである。この成形装置においては、ガラス素材１０５がコイルバネ１０４を介して下型１０２に支持されるリング状ホルダ１０３にて下型１０２に対して離間した状態で保持され、ガラス素材１０５から析出するガラス成分の下型１０２への付着が防止され、同時に下型１０２の成形面が凸状であったとしてもガラス素材１０５の位置ずれが生じることが防止できる。
【特許文献１】特許文献１は、特開平９−７１４２５号公報である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の成形装置では、ガラス素材を載置するホルダ１０３がコイルバネ１０４によって付勢保持されているため、高温時の圧縮や、繰り返しの使用によりバネ材料の劣化によるホルダ１０６の位置の変化や傾きが発生し、ガラス素材１０５の位置決めが不安定になり、成形時の流動不良などの原因となる可能性があった。
【０００７】
本発明は、上述のような問題点を考慮してなされたものであり、型加熱時のガラス素材の確実な位置決めを行うことで加熱時におけるガラス析出成分の型への付着、および、押圧成形時のガラスの流動不良が防止でき、しかも、繰り返しの成形に対しても成形性能の劣化が少ないガラス光学素子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】
本発明の請求項１記載のガラス光学素子成形装置は、互いに対向する上型、下型によってガラス光学素子を成形するガラス光学素子成形装置において、上記下型の周囲に嵌合して上下方向に摺動可能であり、下端面には磁石部分を有し、上記上型と上記下型とがガラス素材を押圧する型閉め状態前では上記下型の上方で該ガラス素材と上記下型との間に空間を有しながらガラス素材を保持するガラス素材保持部材と、上記下型の周囲に固定され、上記磁石との間に斥力を生じさせるための斥力発生部材とを有する。
【０００９】
本発明の請求項２記載のガラス光学素子成形装置は、請求項１に記載のガラス光学素子成形装置において、上記斥力発生部材は、磁石からなる。
【００１０】
本発明の請求項３記載のガラス光学素子成形装置は、請求項１に記載のガラス光学素子成形装置において、上記斥力発生部材は、電磁石からなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、型加熱時におけるガラス素材の位置決めを行うことでガラス析出成分の型への付着、および、押圧成形時のガラスの流動不良が防止でき、しかも、繰り返しの成形に対しても性能の劣化が少ないガラス光学素子成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。  
図１は、本発明の第一の実施形態としてのガラス光学素子成形装置であるガラスレンズ成形装置の主要部を示す断面図である。
【００１３】
本実施形態のガラスレンズ成形装置３０は、ガラス素材であるガラスブランク１６Ａを加熱軟化させた状態にて一対の成形型で押圧し、冷却後に上記成形型間を開いて所望の面形状を有するガラス光学素子のガラスレンズ１６を得る成形装置である。  
このガラスレンズ成形装置３０は、主要構成部材としてレンズ成形を行う成形部と、上記成形部を密閉する密閉炉部と、成形部，密閉炉部を支持し、駆動装置を有する架台部とからなり、さらに、ガラスブランク１６Ａおよびガラスレンズ１６の搬送装置（図示せず）が装備されている。
【００１４】
上記成形部は、図１に示すように一対の成形型である上型１，下型２と、上型１，下型２に嵌合するスリーブ５と、上型１を支持し、後述のエアーシリンダ２０により上下方向（Ｙ方向）に駆動される上軸３と、下型２を支持し、後述のベース板２３に固定支持される下軸４と、下型２に対して固定、または、可動状態で支持される斥力発生部材としての斥力発生リング６、および、ガラス素子保持部材としてのブランクホルダ７とを有してなる。
【００１５】
上記密閉炉部は、図１に示すように炉上板２５と、炉上板２５に対して固定支持される密閉炉２７と、密閉炉２７を炉上板２５に対して連結軸部材２６ａを介して固定する固定部材２６と、密閉炉２７内に固定支持され、型，ガラスブランク加熱用熱源の１つである複数のランプヒータ２８と、炉上板２５と密閉炉２７間に配されるベローズ２９とを有してなる。
【００１６】
上記架台部は、天板２１と、ステージ２２と、ステージ２２の下方に配されるベース板２３と、該天板，ステージ，ベース板とを支持する支柱部材２４と、天板２１に取り付けられ、上軸３を上下方向（Ｙ方向）に駆動するための駆動装置であるエアーシリンダ２０とを有してなる。
【００１７】
上記成形部において、上型１，下型２は、ガラスブランク１６Ａからガラスレンズ１６を成形するに足る温度領域で十分な強度を有する超硬合金、例えば、ＷＣ合金やＳｉＣ等によって形成される。上型１，下型２の先端部にはそれぞれ凸状成形面１ａ，２ａが形成されている。また、それぞれの内部には、型，ガラスブランク加熱用のカートリッジヒータ１１，１３および型温度検出制御用の熱電対１２，１４が埋め込まれている。
【００１８】
スリーブ５は、円筒形状の超硬合金、または、セラミックス材料で形成され、上方部が上型１に固着され、かつ、精密嵌合し（すなわち、隙間５μｍまたはそれ以下の極めて少ない嵌合状態）、同時に下型２に対してスライド可能に精密嵌合（すなわち、隙間５μｍ程度の極めて少ない嵌合状態）可能とする。従って、上型１が降下した型閉じ状態では、スリーブ５が下型２に嵌合して上型１と下型２との芯合わせがなされ、同時に、上型１，下型２、および、ガラスブランク１６Ａを保温すると同時にランプヒータ２８の照射熱が効率よく型側に伝達される。
【００１９】
上軸３，下軸４には上型１，下型２がそれぞれの成形面の裏面と各軸の端面とを当接させた状態で固定支持される。なお、上軸３，下軸４には、型冷却用の冷却水が通る流路（図示せず）が形成されている。
【００２０】
斥力発生リング６とブランクホルダ７とは、型閉め前の型開き状態にて型加熱を行っているとき、搬入載置されたガラスブランク１６Ａを下型２および上型１の成形面から離しておくための部材であって、斥力発生リング６は、下型２の下方部に固着されている。ブランクホルダ７は、下型２に対して上下方向に可動な状態で支持され、型開き状態にあるとき下型２に対して斥力発生リング６の磁石による斥力（反発力）によって浮上状態で保持される。なお、この斥力発生リング６とブランクホルダ７のさらなる詳細については、後で説明する。
【００２１】
上記密閉炉部において、密閉炉２７が固定支持されている炉上板２５は、上軸３の移動に連動して上下方向（Ｙ方向）に所定のストロークだけ駆動される。すなわち、炉上板２５は、成形工程中の初期の型移動期間には、上軸３と共に下方向に連動移動し、密閉炉２７がステージ２２に当接するまで降下する。その当接状態では、密閉炉２７の内部は窒素ガス充填のために外部から密閉された状態に保たれる。  
その後、型開き状態での加熱期間を経た後の型閉め期間における上軸３の降下時には、炉上板２５の上軸３との連動状態は絶たれ、密閉炉２７は停止しており、密閉状態が保たれる。
【００２２】
上述した密閉炉２７の密閉状態を得るために密閉炉２７のステージ２２との当接面には、シール部材が配されている。また、上軸３のみが降下する際、炉上板２５と上軸３とは軸外径部で摺動するが、同様に密閉炉２７内を密閉状態に保つため、炉上板２５と上軸３との摺動部には、Ｏリング（図示せず）が挿入されている。
【００２３】
ここで、斥力発生リング６とブランクホルダ７の詳細について図２〜４を用いて説明する。  
図２は、本ガラスレンズ成形装置において、型閉め前の型開き状態でガラスブランクが浮上して保持されている状態での型まわりの断面図である。図３は、上記ブランクホルダの断面図であり、図４は、上記ガラスレンズ成形装置に適用される斥力発生リングの断面図である。
【００２４】
斥力発生リング６は、図２，４に示すようにリング形状部材であり、下型２に対してその外径部に嵌入し、下方フランジ部２ｂに当接した状態で固着される。該リング６の上面部にリング状の永久磁石（以下、磁石と記載する）８が埋設されている。このリング状の磁石８は、リングの軸方向に磁極方向が着磁されている。
【００２５】
一方、ブランクホルダ７は、図２，４に示すようにリング形状部材であり、下型２に対してその外径部に嵌入し、軸方向に可動状態で支持されており、上側にガラスブランク１６Ａの外径が嵌入し、載置可能な凹部７ａが設けられ、下面部に磁石８と対向する状態でリング状の磁石９が埋設されている。このリング状の磁石９は、リングの軸方向に磁極方向が着磁されており、磁石８とは、反発するようになっている。
【００２６】
斥力発生リング６とブランクホルダ７とは、ともに成形時の高温度環境下において強度を保てる材料である超硬合金材などが適用される。また、埋設される磁石８，９は、後述するように型加熱時に反発してブランクホルダ７を浮上させ、ガラスブランク１６Ａを下型２，上型１の成形面２ａ，１ａと非接触状態に保持する必要があるため、材料の持つキュリー温度が成形温度より高い磁石材料、例えば、炭素鋼（キュリー温度Ｔｃ＝７７０°Ｃ)、アルニコ磁石（Ｔｃ＝８５０°Ｃ）などが使用される。
【００２７】
上述したように磁石８，９は、下型２への組み込み状態で互いに反発する斥力を発生するように着磁されており、その反発磁力（斥力）は、図２に示す型開き状態（型閉め前）にて、ガラスブランク１６Ａがブランクホルダ７の凹部７ａに載置されているとき、ブランクホルダ７が該斥力を受けて浮上し、ガラスブランク１６Ａの下面が下型２の成形面２ａから離れるに必要な力とする。
【００２８】
次に、上述した構成を有するガラスレンズ成形装置３０によるガラスレンズ１６の成形工程について説明する。  
まず、上軸３を上方に移動させ、密閉炉２７を開放した状態にて搬送装置（図示せず）によりガラスブランク１６Ａを斥力発生リング６による斥力で下型２から浮上しているブランクホルダ７の凹部７ａに嵌入、位置決め状態で載置する。上記挿入後もブランクホルダ７は浮上しており、ガラスブランク１６Ａの下面が下型２の成形面２ａから離れている。なお、ガラスブランク１６Ａのブランクホルダ７への載置は、ピンセットを使用しマニュアルで載置してもよく、自動搬送装置による吸着パッドを利用して行ってもよい。
【００２９】
そこで、エアーシリンダ２０により上軸３を降下させ、上軸３に連動させ、密閉炉２７も降下させ、ステージ２２に当接させて型まわりを密閉状態とし、上軸３を一旦停止させる。そして、密閉炉内を真空状態として窒素ガスで置換する。そこで、カートリッジヒータ１１，１３やランプヒータ２８に通電し、上型１，下型２，スリーブ５、および、ガラスブランク１６Ａの加熱を開始する。
【００３０】
この加熱期間中、上下型１，２は型閉め前の型開き状態を保っており、ブランクホルダ７は浮上した状態に保たれ、上型１の成形面１ａと下型２の成形面２ａは、ともにガラスブランク１６Ａと離れた状態に保持されている。従って、加熱期間中、ガラスブランク１６Ａの表面にガラス析出成分が析出しても成形面２ａ，１ａに付着することがない。
【００３１】
上記加熱により型温度がねらいの温度（ガラスブランク転移点を上回る温度、例えば、５００°Ｃ〜６００°Ｃ）に到達したら上型１を再降下させて、上型１の成形面１ａがガラスブランク１６Ａの上面に当接する。ブランクホルダ７は、ガラスブランク１６Ａを介して上記斥力に抗した下方向の力を受け斥力発生リング６側に移動するので、ガラスブランク１６Ａの下面が下型２の成形面２ａに当接する。そこで、ガラスブランク１６Ａの成形面１ａ，２ａによる押圧成形が開始される。
【００３２】
上型１の降下によりガラスブランク１６Ａが所定の厚みまで押圧された型閉め状態に到達すると上型１の降下を停止する。ブランクホルダ７の内部でガラスブランク１６Ａは、ガラスレンズ１６として上下面が上，下型の成形面１ａ，２ａにより転写された状態となる。なお、上記型閉め状態にあるとき、ブランクホルダ７と斥力発生リング６とは互いに干渉しない位置にあるものとする。
【００３３】
上記押圧成形によりガラスレンズ１６の形状が決まった後、カートリッジヒータ１１，１３およびランプヒータ２８の通電を停止させ、上下軸３，４の冷却流路に冷却水（純水）を通して型，ガラスレンズの強制冷却を行う。
【００３４】
上，下型温度が所定の温度（転移点以下）まで下がったとき、型による押圧保持を終了し、上型１を上軸３を介してエアーシリンダ２０によって上昇させ、型開きを行うが、その上昇量は、成形初期に上型１を降下させた距離よりも少なく、密閉炉２７を未だ引き上げない密閉状態で一時停止させる。その停止状態で上，下型１，２の型温度が型部材の酸化しない温度（２００°Ｃ付近）まで下がるのを待って、再度上軸３を上昇させ、密閉炉２７をランプヒータ２８とともに持ち上げて型開放状態とする。この型開放状態にあるとき、ブランクホルダ７は、下型２の外径部に嵌入したままで上記斥力を受けて浮上し、ガラスレンズ１６は成形面２ａから離れる。
【００３５】
そこで、搬送装置を下型２の上方に挿入し、ガラスレンズ１６を吸着してブランクホルダ７から取り出し、本成形装置３０の外に取り出し、ガラスレンズ１６の成形工程の一サイクルが終了する。
【００３６】
本実施形態のガラスレンズ成形装置３０によれば、磁石８，９の斥力により浮上しているブランクホルダ７上にガラスブランク１６Ａを位置決めして載置することで、下型２の成形面２ａが凸形状であったとしても下型１の中心に合わせてガラスブランク１６Ａを位置決め保持するができる。したがって、成形時のガラスブランク１６Ａの両面の流動バランスが良好な状態で成形することができ、両面共、あるいは、下面のみが凹形状のガラスレンズであっても精度のよい成形が可能となる。
【００３７】
さらに、型加熱中のガラスブランク１６Ａは上下型の成形面１ａ，２ａと非接触状態にあるため、ガラスブランク１６Ａから析出するガラス成分が特に下型２と反応せず、レンズ曇り等の外観上の不良発生が防止できる。
【００３８】
また、本成形装置では上記斥力を磁石８，９によって発生させているために繰り返しの使用で生じるブランクホルダ７の位置の変化が少なく、耐久性能も向上する。
【００３９】
次に、本発明の第二の実施形態のガラスレンズ成形装置について、図５，６を用いて説明する。  
図５は、本ガラスレンズ成形装置において、型閉め前の型開き状態でガラスブランクが上，下型から離間して保持されている状態を示す型まわりの断面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図であって、上記成形装置の下型と斥力発生リングの断面を示す。
【００４０】
本実施形態のガラスレンズ成形装置４０は、第一の実施形態の成形装置３０に対して適用する斥力発生リングの永久磁石に代えて電磁石が組み込まれる。それ以外の構成は、第一の実施形態の成形装置３０と同様の構成を有しており、同一の構成要素には、同一符号を付して、以下、異なる部分について説明する。
【００４１】
ガラスレンズ成形装置４０においては、図５に示すように下型２の下方に固定される斥力発生部材としての斥力発生リング４１が配されている。
【００４２】
斥力発生リング４１は、軟磁性体材料で形成されるリング形状部材であり、下型２の外径部に嵌入し、下方フランジ部２ａに当接して固定支持され、外径部にコイル４２が巻回された電磁石を形成している。コイル４２には斥力発生リング４１を磁化させるためにコイル駆動電源４３により直流電流が流される。
【００４３】
斥力発生リング４１に使用される軟磁性体材料は、型開き状態での型加熱時においても後述するようにブランクホルダ７に載置されているガラスブランク１６Ａを下型２の成形面２ａと非接触状態に保持する必要があるため、該材料の持つキュリー温度が成形温度より高いことが必要であり、例えば、鉄（キュリー温度Ｔｃ=７７０°Ｃ）、または、パーメンジュール（Ｔｃ＝９８０°Ｃ）などを使用する。
【００４４】
斥力発生リング４１の上方には、第一の実施形態の場合と同様に磁石９を有するブランクホルダ７が下型２の外径部に嵌入して軸方向に移動可能な状態で配されている。
【００４５】
コイル４２に電流を流して斥力発生リング４１が磁化された場合、ブランクホルダ７は、磁石９を介して反発する斥力を受け、型開き状態にあるときは、上方に浮上する。ガラスブランク１６Ａが載置されている状態であれば、ガラスブランク１６Ａの下面と下型２の成形面２ａとは離れた状態に保持される。
【００４６】
上述した構成を有するガラスレンズ成形装置４０によるガラスレンズの成形工程は、前述した第一の実施形態の場合と同様の工程によりガラスレンズ１６が成形される。特に本成形装置４０においては、型閉め前の型開き状態での型加熱時、斥力発生リング４１を磁化し、その斥力によりブランクホルダ７を軸方向の適切な位置に浮上させ、ガラスブランク１６Ａを下型２から適量離間させ、同時に上型１とも接触しない位置に保持する。その位置はコイル駆動電源４３のコイル４２への電流量によりコントロールされる。
【００４７】
ガラスブランク１６Ａを押圧開始直前に上記電流をカット、または、減らして斥力を減少させ、型の押圧が行い易い状態とする。成形および冷却が終了して型開きを行うとき、コイル電流を上記浮上時よりも必要量増やして斥力を増し、ガラスレンズ１６の下型２からの離型を確実に行わせる。離型後は、浮上させる程度の電流に戻してブランクホルダ７の浮上状態を保つ。そして、密閉炉内部の温度が型部材の酸化温度よりも低くなったことを確認して、密閉炉２７および上型１を上方に移動させ、成形されたガラスレンズ１６を取り出し成形が終了する。
【００４８】
本実施の形態のガラスレンズ成形装置４０によれば、コイル４２に流す電流によってガラスブランク１６Ａを載置するブランクホルダ７を上下型１，２の間の適切な位置に保持することができる。従って、ガラスブランク１６Ａの形状、種類の変更によって該ホルダ７の高さに変化が生じるような場合でも上記コイルの電流によって適切な位置になるようにコントロールすることができ、ガラスブランク１６Ａからのガラス成分の析出を確実に抑え、レンズ曇り等の外観上の不良発生が防止できる。
【００４９】
また、搬入されたガラスブランクがブランクホルダ７によって下型２から確実に離した状態で保持されることから、両面もしくは下面が凹形状のガラスレンズの成形においてもブランクを安定して保持することができ、成形時のガラスブランク１６Ａの両面での流動バランスが良好な状態で成形することができ、高精度のレンズ成形が可能となる。さらには、成形時に電流の流す量を減らす、または、カットすることで、加圧時の抵抗を減らすことができる。また、斥力発生リング４１の斥力をコイル電流によって増やし、成形後の下型２からの離型を確実に行わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によるガラス光学素子成形装置は、型加熱時におけるガラス素材の位置決めを行うことによりガラス析出成分の型への付着、および、押圧成形時のガラスの流動不良が防止でき、しかも、繰り返しの成形に対しても性能の劣化が少ないガラス光学素子成形装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第一の実施形態としてのガラス光学素子成形装置であるガラスレンズ成形装置の主要部を示す断面図である。
【図２】図１のガラスレンズ成形装置において、型閉め前の型開き状態でガラスブランクが浮上して保持されている状態での型まわりの断面図である。
【図３】図１のガラスレンズ成形装置に適用される上記ブランクホルダの断面図である。
【図４】図１のガラスレンズ成形装置に適用される斥力発生リングの断面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態のガラスレンズ成形装置において、型閉め前の型開き状態でガラスブランクが浮上して保持されている状態での型まわりの断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】従来のガラスレンズ成形装置における型まわりの断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  …上型
２  …下型
６  …斥力発生リング（斥力発生部材）
７  …ブランクホルダ（ガラス素材保持部材）
８  …磁石
３０，４０
…ガラスレンズ成形装置（ガラス光学素子成形装置）
４１  …斥力発生リング（電磁石，斥力発生部材）
４２  …コイル（電磁石）
【図１】
2007001842.tif 000003
【図２】
2007001842.tif 000004
【図３】
2007001842.tif 000005
【図４】
2007001842.tif 000006
【図５】
2007001842.tif 000007
【図６】
2007001842.tif 000008
【図７】
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