(57)【要約】【課題】  本発明は、ガラス素材を成形してレンズを製造するガラスレンズ成形装置および光学素子に関し、成形型部材を効率的に加熱することを目的とする。【解決手段】  成形型部材と、前記成形型部材を加熱する加熱手段とを備え、前記成形型部材に前記加熱手段からの熱を受ける凸形状の受熱部を設けてなることを特徴とする。また、前記受熱部は、前記成形型部材の外周に間隔を置いて複数設けられていることを特徴とする。さらに、前記受熱部は、前記成形型部材の外周に環状に設けられていることを特徴とする。【選択図】      図１
2007210854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型部材と、
前記成形型部材を加熱する加熱手段とを備え、
前記成形型部材に前記加熱手段からの熱を受ける凸形状の受熱部を設けてなることを特徴とするガラスレンズ成形装置。
【請求項２】
請求項１記載のガラスレンズ成形装置において、
前記受熱部は、前記成形型部材の外周に間隔を置いて複数設けられていることを特徴とするガラスレンズ成形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のガラスレンズ成形装置において、
前記受熱部は、前記成形型部材の外周に環状に設けられていることを特徴とするガラスレンズ成形装置。
【請求項４】
請求項３記載のガラスレンズ成形装置において、
前記受熱部は前記成形型部材の外周に間隔を置いて複数設けられ、前記成形型部材の開口する面から遠い位置に位置する受熱部ほど外径を大きくされていることを特徴とするガラスレンズ成形装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のガラスレンズ成形装置において、
前記成形型部材は、ガラス素材の成形を行うレンズ成形面が形成される成形部材と、前記成形部材を保持する保持部材とを有していることを特徴とするガラスレンズ成形装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のガラスレンズ成形装置において、
前記成形型部材の外周部に冷却用ガスを供給する冷却手段を有していることを特徴とするガラスレンズ成形装置。
【請求項７】
請求項６記載のガラスレンズ成形装置において、
前記冷却手段は、前記冷却用ガスを前記加圧部材を介して前記成形型部材の外周部に供給することを特徴とするガラスレンズ成形装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載のガラスレンズ成形装置において、
前記成形型部材と対向する第２の成形型部材を備え、
前記成形型部材と前記第２の成形型部材とは、前記対向する方向に相対移動して前記成形型部材と前記第２の成形型部材とに収容されるガラス素材を加圧する加圧部材に固定されていることを特徴とするガラスレンズ成形装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載のガラスレンズ成形装置を用いて成形されたことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス素材を成形してレンズを製造するガラスレンズ成形装置および光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対向配置される一対の成形型部材の間にガラス素材を収容し、電気ヒータにより成形型部材を介してガラス素材を所定温度まで加熱し、この状態で一対の成形型部材を相対移動してガラス素材を加圧し、所定形状のガラスレンズを成形する成形装置が知られている。
【特許文献１】特開２００４−１８８８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の成形装置では、電気ヒータにより成形型部材を効率的に加熱することが困難であり、ガラス素材の加熱に多大な時間が必要になるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、成形型部材を効率的に加熱することができるガラスレンズ成形装置および光学素子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】
【０００４】
第１の発明のガラスレンズ成形装置は、成形型部材と、前記成形型部材を加熱する加熱手段とを備え、前記成形型部材に前記加熱手段からの熱を受ける凸形状の受熱部を設けてなることを特徴とする。
第２の発明のガラスレンズ成形装置は、第１の発明のガラスレンズ成形装置において、前記受熱部は、前記成形型部材の外周に間隔を置いて複数設けられていることを特徴とする。
【０００５】
第３の発明のガラスレンズ成形装置は、第１または第２の発明のガラスレンズ成形装置において、前記受熱部は、前記成形型部材の外周に環状に設けられていることを特徴とする。
第４の発明のガラスレンズ成形装置は、第３の発明のガラスレンズ成形装置において、前記受熱部は前記成形型部材の外周に間隔を置いて複数設けられ、前記成形型部材の開口する面から遠い位置に位置する受熱部ほど外径を大きくされていることを特徴とする。
【０００６】
第５の発明のガラスレンズ成形装置は、第１ないし第４のいずれか１の発明のガラスレンズ成形装置において、前記成形型部材は、ガラス素材の成形を行うレンズ成形面が形成される成形部材と、前記成形部材を保持する保持部材とを有していることを特徴とする。
第６の発明のガラスレンズ成形装置は、第１ないし第５のいずれか１の発明のガラスレンズ成形装置において、前記成形型部材の外周部に冷却用ガスを供給する冷却手段を有していることを特徴とする。
【０００７】
第７の発明のガラスレンズ成形装置は、第６の発明のガラスレンズ成形装置において、前記冷却手段は、前記冷却用ガスを前記加圧部材を介して前記成形型部材の外周部に供給することを特徴とする。
第８の発明のガラスレンズ成形装置は、第１ないし第７のいずれか１の発明のガラスレンズ成形装置において、前記成形型部材と対向する第２の成形型部材を備え、前記成形型部材と前記第２の成形型部材とは、前記対向する方向に相対移動して前記成形型部材と前記第２の成形型部材とに収容されるガラス素材を加圧する加圧部材に固定されていることを特徴とする。
【０００８】
第９の発明の光学素子は、第１ないし第８のいずれか１の発明のガラスレンズ成形装置を用いて成形されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のガラスレンズ成形装置では、成形型部材を効率的に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のガラスレンズ成形装置の一実施形態の要部を示している。
この実施形態のガラスレンズ成形装置は、装置本体１１を有している。装置本体１１の中央には、仕切部材１３が配置されている。仕切部材１３は円筒状をしており、石英ガラスにより形成されている。そして、仕切部材１３の内側に成形室１５が形成され、外側に加熱室１７が形成されている。
【００１１】
加熱室１７には、電気ヒータ１９が配置されている。この電気ヒータ１９は、電熱線２１と熱反射部材２３とを有している。電熱線２１は仕切部材１３の外側に円環状に配置されている。熱反射部材２３は円筒状をしており電熱線２１の外側を覆って配置されている。
成形室１５内の上部には上加圧部材２５が配置され、下部には下加圧部材２７が配置されている。
【００１２】
上加圧部材２５には、窒素等の不活性ガスからなる冷却用ガスを供給するためのガス通路２５ａが形成されている。上加圧部材２５の下端にはフランジ部２５ｂが形成されている。このフランジ部２５ｂには、プレート部材２９がボルト等により固定されている。プレート部材２９のフランジ部２５ｂ側には、中心から放射状に複数の溝部２９ａが形成されており、ガス通路２５ａからの冷却用ガスが溝部２９ａを介してプレート部材２９の外周側に流出される。
【００１３】
プレート部材２９の下面には、上成形型部材３１が固定されている。上成形型部材３１は、成形部材３３と保持部材３５とを有している。成形部材３３には、ガラス素材３７の上面の成形を行うレンズ成形面３３ａが形成されている。成形部材３３のプレート部材２９側には、保持部材３５のプレート部材２９側に形成される環状凹部３５ａに嵌合する環状凸部３３ｂが形成されている。そして、保持部材３５をボルト等によりプレート部材２９に固定することにより上成形型部材３１がプレート部材２９に固定されている。
【００１４】
下加圧部材２７には、窒素等の不活性ガスからなる冷却用ガスを供給するためのガス通路２７ａが形成されている。下加圧部材２７の上端にはフランジ部２７ｂが形成されている。このフランジ部２７ｂには、プレート部材３９がボルト等により固定されている。プレート部材３９のフランジ部２７ｂ側には、中心から放射状に複数の溝部３９ａが形成されており、ガス通路２７ａからの冷却用ガスが溝部３９ａを介してプレート部材３９の外周側に流出される。
【００１５】
プレート部材３９の上面には、下成形型部材４１が固定されている。下成形型部材４１は、成形部材４３と保持部材４５とを有している。成形部材４３には、ガラス素材３７の下面の成形を行うレンズ成形面４３ａが形成されている。成形部材４３のプレート部材３９側には、保持部材４５のプレート部材３９側に形成される環状凹部４５ａに嵌合する環状凸部４３ｂが形成されている。そして、保持部材４５をボルト等によりプレート部材３９に固定することにより下成形型部材４１がプレート部材３９に固定されている。
【００１６】
この実施形態では、上成形型部材３１の保持部材３５の外周に、電気ヒータ１９からの熱を受ける凸形状の受熱部３５ｂが一体形成されている。この受熱部３５ｂは、保持部材３５の外周に円環状に形成され、上下方向に間隔を置いて設けられている。そして、上成形型部材３１と下成形型部材４１の対向する面(開口する面)から遠い位置に位置する受熱部３５ｂ、すなわち、プレート部材２９側の受熱部３５ｂほど外径を大きくされている。
【００１７】
また、下成形型部材４１の保持部材４５の外周に、電気ヒータ１９からの熱を受ける凸形状の受熱部４５ｂが一体形成されている。この受熱部４５ｂは、保持部材４５の外周に円環状に形成され、上下方向に間隔を置いて複数設けられている。そして、上成形型部材３１と下成形型部材４１の対向する面(開口する面)から遠い位置に位置する受熱部４５ｂ、すなわち、プレート部材３９側の受熱部４５ｂほど外径を大きくされている。
【００１８】
なお、この実施形態では、上成形型部材３１および下成形型部材４１の成形部材３３，４３は、炭化タングステン(ＷＣ)に炭化物を添加して形成されている。保持部材３５，４５は、炭化タングステン(ＷＣ)にコバルト(Ｃｏ)を添加して形成されている。上加圧部材２５および下加圧部材２７は、窒化珪素(Ｓｉ3Ｎ4)により形成されている。プレート部材２９，３９は、タングステン(Ｗ)合金により形成されている。
【００１９】
そして、上成形型部材３１および下成形型部材４１の温度は熱電対(不図示)により測定されている。また、上加圧部材２５と下加圧部材２７の位置が位置測定手段(不図示)により測定され、上成形型部材３１の成形部材３３と下成形型部材４１の成形部材４３との位置を測定可能とされている。
以下、この実施形態のガラスレンズ成形装置による成形方法を説明する。
【００２０】
この実施形態では、先ず、図２に示すように、上加圧部材２５を上方に移動し、下加圧部材２７を下方に移動することにより上成形型部材３１と下成形型部材４１とが充分に離間される。そして、この状態で下成形型部材４１の成形部材４３にガラス素材３７を収容する。ガラス素材３７は予めガラスレンズの形状に近い形状に加工されている。また、ガラス素材３７は所定の治具を使用して下成形型部材４１の成形部材４３に収容される。この状態では、図３に示すように、上成形型部材３１および下成形型部材４１の温度が室温Ｔ０とされている。
【００２１】
次に、図１に示すように、下加圧部材２７を上方に移動することにより上成形型部材３１の成形部材３３と下成形型部材４１の成形部材４３をガラス素材３７に近付ける。この状態で電気ヒータ１９をオンすることにより上成形型部材３１および下成形型部材４１の加熱を開始する。この加熱は、上成形型部材３１および下成形型部材４１の保持部材３５，４５に形成される受熱部３５ｂ，４５ｂにより効率的に行われる。そして、図３に示すように、加熱開始からｔ１時間後に、上成形型部材３１および下成形型部材４１の温度が所定の温度Ｔ１まで昇温される。
【００２２】
この昇温から所定時間ｔ２経過後に、ガラス素材３７の成形が開始される。この所定時間ｔ２は、ガラス素材３７の全体が所定の温度Ｔ１になるために必要な時間であり予め求められている。ガラス素材３７の成形は、上成形型部材３１および下成形型部材４１の温度を所定の温度Ｔ１に維持しながら、下加圧部材２７を上方に移動することにより行われる。
【００２３】
そして、所定時間ｔ３経過後に、上成形型部材３１の成形部材３３と下成形型部材４１の成形部材４３とが予め定められた位置になったところで電気ヒータ１９をオフにし徐冷を開始する。この徐冷は、ガラス素材３７の温度がガラス転移点を通過し歪点に到達するまでの所定時間ｔ４にわたって行われる。なお、ここでガラス転移点とは、ガラスが粘弾性状態から剛性状態に移る温度をいう。また、歪点とは、ガラスの粘性流動が事実上起こり得ない温度をいう。このように歪点に到達するまで徐冷することにより、成形されたガラスレンズにクラック等が生じることを防止することができる。
【００２４】
この後、図４に示すように、下加圧部材２７を下方に移動することにより上成形型部材３１と下成形型部材４１とを充分に離間する。そして、この状態で強制冷却を所定時間ｔ５にわたって行う。
この強制冷却は、図４に示すように、上加圧部材２５および下加圧部材２７のガス通路２５ａ，２７ａに冷却用ガスＧを供給することにより行われる。供給された冷却用ガスＧは、ガス通路２５ａ，２７ａおよび溝部２９ａ，３９ａを通り上成形型部材３１および下成形型部材４１の外周に到達し、上成形型部材３１および下成形型部材４１を冷却する。この冷却は、上成形型部材３１および下成形型部材４１の保持部材３５，４５に形成される受熱部３５ｂ，４５ｂにより効率的に行われる。また、冷却用ガスＧの一部は成形されたガラスレンズＬに直接接触し、ガラスレンズＬの冷却が直接行われる。そして、ガラスレンズＬの温度が室温Ｔ０になったところで冷却用ガスＧの供給が停止され、ガラスレンズＬが取り出される。
【００２５】
上述したガラスレンズ成形装置では、上成形型部材３１および下成形型部材４１の外周に凸形状の受熱部３５ｂ，４５ｂを形成したので、電気ヒータ１９により上成形型部材３１および下成形型部材４１を効率的に加熱することができる。すなわち、受熱部３５ｂ，４５ｂの存在により上成形型部材３１および下成形型部材４１の表面積が増大するため電気ヒータ１９からの熱量をより大量に吸収することが可能になり、上成形型部材３１および下成形型部材４１を効率的に加熱することができる。なお、強制冷却についても同様である。
【００２６】
また、受熱部３５ｂ，４５ｂを、保持部材３５，４５の外周に間隔を置いて環状に複数設け、上成形型部材３１と下成形型部材４１の対向する面から遠い位置に位置する受熱部３５ｂ，４５ｂほど外径を大きくしたので、上成形型部材３１および下成形型部材４１をより効率的に加熱することができる。すなわち、図１に示したように、上成形型部材３１と下成形型部材４１の対向する面から遠い位置(プレート部材２９，３９側)では、上成形型部材３１および下成形型部材４１の熱量がプレート部材２９，３９を介して上加圧部材２５または下加圧部材２７側に逃げるため、上成形型部材３１と下成形型部材４１の温度がプレート部材２９，３９側になるほど低くなる。しかしながら、プレート部材２９，３９側の受熱部３５ｂ，４５ｂの外径を大きくして面積を増大することによりプレート部材２９，３９側から逃げる熱量を補充しながら上成形型部材３１および下成形型部材４１を均等に加熱することが可能になり、より効率的な加熱を行うことができる。
【００２７】
図３において、点線で示される直線ａは、受熱部３５ｂ，４５ｂの無い上成形型部材３１および下成形型部材４１の電気ヒータ１９による温度上昇を示しており、上述した実施形態の上成形型部材３１および下成形型部材４１の温度上昇に比較して遅いのがわかる。また、点線で示される直線ｂは、受熱部３５ｂ，４５ｂの無い上成形型部材３１および下成形型部材４１の冷却用ガスＧによる温度降下を示しており、上述した実施形態の上成形型部材３１および下成形型部材４１の温度降下に比較して遅いのがわかる。すなわち、この実施形態のガラスレンズ成形装置では、上成形型部材３１および下成形型部材４１の電気ヒータ１９による加熱時間および冷却用ガスＧによる冷却時間を短縮することが可能になり、ガラスレンズＬの生産性を従来より向上することができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００２８】
(１)上述した実施形態では、下加圧部材２７を移動可能にした例について説明したが、上加圧部材あるいは上加圧部材と下加圧部材を移動可能にしても良い。
(２)上述した実施形態では、保持部材３５，４５に形成される受熱部３５ｂ，４５ｂの外径をプレート部材２９，３９側に向けて順次大きくして電気ヒータ１９による加熱効率を向上した例について説明したが、冷却用ガスＧによる冷却効率の向上を優先する場合には、逆に受熱部の外径を保持部材３５，４５の対向する面側に向けて順次大きくし、ガラスレンズＬ側の冷却効率を促進するようにするのが望ましい。
【００２９】
(３)上述した実施形態では、受熱部３５ｂ，４５ｂを保持部材３５，４５の外周に環状に形成した例について説明したが、例えば、保持部材の外周に凹凸を波状に形成し凸部を受熱部としても良い。
(４)上述した実施形態では、上成形型部材３１および下成形型部材４１を成形部材３３，４３と保持部材３５，４５に分割した例について説明したが、成形部材と保持部材とを一体に形成しても良い。
【００３０】
(５)上述した実施形態では、保持部材３５，４５に形成される受熱部３５ｂ，４５ｂの外径をプレート部材２９，３９側の受熱部３５ｂ，４５ｂほど大きくした例について説明したが、同一の外径にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のガラスレンズ成形装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１のガラスレンズ成形装置の上加圧部材を上方に移動し下加圧部材を下方に移動した状態を示す説明図である。
【図３】図１のガラスレンズ成形装置による成形方法を示す説明図である。
【図４】図１のガラスレンズ成形装置の冷却用ガスの流れを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１９：電気ヒータ、２５：上加圧部材、２５ａ：ガス通路、２７：下加圧部材、２７ａ：ガス通路、３１：上成形型部材、３３：成形部材、３５：保持部材、３５ｂ：受熱部、３７：ガラス素材、４１：下成形型部材、４３：成形部材、４５：保持部材、４５ｂ：受熱部、Ｌ：ガラスレンズ、Ｇ：冷却用ガス。
【図１】
2007210854.tif 000003
【図２】
2007210854.tif 000004
【図３】
2007210854.tif 000005
【図４】
2007210854.tif 000006