(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子素材を一対の成形型で押圧成形する光学素子の成形装置において、前記一対の成形型の側面を嵌合させてそれぞれの成形型の軸心を合わせる３本のガイドと、
前記３本のガイドの内、２本の平行度を調節する平行度調整機構と、
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３本のガイドの内の１本は、前記成形型の側面に向かって所望の予圧を与える予圧手段を具備することを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形装置。
【請求項３】
前記ガイドは、丸棒形状であることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子の成形装置。
【請求項４】
前記ガイドは、丸棒を２本並べた形状であることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ガラス素子等の光学素子を製造する成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズ自体の高性能化、レンズ系のレンズ枚数削減の要求を満たすため、非球面レンズの必要性が高まっている。ガラスレンズの製造には、古くからガラス素材を球面研磨により仕上げていく手段が用いられてきたが、非球面レンズを研磨により製造することは現在の技術では非常に難しいものとなっている。そこで押圧成形により非球面レンズを製造することがなされているが、この成形では、成形の容易なプラスチック材料は光学的な性能に限界があるため、ガラスを精密に成形する技術の開発が特に盛んに行われている。
【０００３】
光学ガラス素子を成形する装置は多く考案されているが、この成形装置では、光学レンズなどを製造する場合に、上下の成形型の偏芯精度を出すことが重要である。このため従来技術では、特公平３−５５４２０号公報、実開昭６２−１９４０１８号公報の技術が提案されている。
【０００４】
特公平３−５５４２０号公報の技術は、円筒形の胴型の中に上下の型を摺動可能に嵌合することによって偏芯精度を出すものである。実開昭６２−１９４０１８号公報の技術は、成形型を４角形の型支持部材に収容すると共に、型支持部材を高精度に成形した案内平面に押し付けることにより偏芯精度を出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平３−５５４２０号公報に提案されている成形装置では、上下の型が挿入されている胴型の熱容量が大きく、成形型全体の加熱と冷却に長時間を要しており、成形のタクトタイムが長くなり、生産性の向上ができないものとなっている。このことは成形型を収容する型支持部材を有した実開昭６２−１９４０１８号公報においても同様の問題となっている。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を考慮してなされたものであり、成形のタクトタイムを短くすることができ、生産性を向上されることが可能な光学素子の成形装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、光学素子素材を一対の成形型で押圧成形する光学素子の成形装置において、 前記一対の成形型の側面に嵌合してそれぞれの成形型の軸心を合わせる３本のガイドと、前記３本のガイドの内、２本の平行度を調節する平行度調整機構と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
この発明では、３本のガイドを一対の成形型の側面に嵌合させて、それぞれの成形型の軸心を合わせ、この状態で一対の成形型により光学素子素材を押圧成形する。この発明では、成形型周囲の熱容量が小さくなっているため、成形型の加熱及び冷却を短時間で行うことができ、成形のタクトタイムを短縮することができる。
また、この発明では、平行度調節機構によって３本のガイドのうち２本の平行度を調節する。このように２本のガイドの平行度を調整することにより、成形型を安定して案内することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明であって、前記３本のガイドの内の１本は、前記成形型の側面に向かって所望の予圧を与える予圧手段を具備することを特徴とする。
【００１０】
この発明では、予圧手段により３本のガイドの内の１本を成形型の側面に向かって所望の予圧を与える。従って、成形型の偏芯精度を向上させることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記ガイドは、丸棒形状であることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、３本の丸棒形状のガイドに一対の成形型の側面を嵌合させてそれぞれの成形型の軸心を合わせる。ガイドが丸棒のため、成形型とガイドとが線接触となって成形型との接触面積が少なくなり、成形型周囲の熱容量を小さくすることができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記ガイドは、丸棒を２本並べた形状であることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、丸棒を２本並べた形状の３本のガイドに一対の成形型の側面を嵌合させてそれぞれの成形型の軸心を合わせる。このように２本の丸棒を並べることにより、ガイドの強度が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の光学素子成形装置の全体を示し、図２は成形型とガイドとの関係を示す。
【００１８】
この光学素子成形装置は図１に示すように、基台１５上に枠体１６が載置されており、枠体１６内部が成形室１４となっている。成形室１４内には、上型１及び下型２からなる一対の成形型が設けられている。
【００１９】
上型１及び下型２の周囲には、図２に示すように成形型の駆動方向（上下方向）に延びている２本の固定ガイド５及び１本の可動ガイド６が配置されている。これらの固定ガイド５及び可動ガイド６は円を３等分した等分位置に配置されており、それぞれが上型１及び下型２の側面に当接する。これによって、上型１及び下型２は、固定ガイド５及び可動ガイド６に嵌合して上下方向に移動可能になっている。このように、固定ガイド５及び可動ガイド５は、上型１及び下型２の軸心を一致させるように機能する。
【００２０】
枠体１６の上下方向の３カ所にはガイドシリンダ７がそれぞれ取り付けられており、可動ガイド６はこれらのガイドシリンダ７のピストン７ａに連結されている。ガイドシリンダ７はその駆動によって、可動ガイド６を成形型の半径方向に移動させる。これに加えて、ガイドシリンダ７は可動ガイド６を上型１及び下型２の側面に向かって押圧し、この押圧によって可動ガイド６及び固定ガイド５に均等の予圧を与えて上型１及び下型２の偏芯精度を調整する。このためガイドシリンダ７は上型１及び下型２の側面に向かって予圧を与える予圧手段としても機能する。
【００２１】
固定ガイド５及び可動ガイド６の上下端部は、ガイドストッパ１１に挿入されることにより同ストッパ１１に保持されている。この上下のガイドストッパ１１には、２本の固定ガイド５の平行度を調整する平行度調整機構（図示省略）が格納されており、これにより、２本の固定ガイド５は良好な平行度を保つことができる。
【００２２】
上型１及び下型２は円柱形に成形されていると共に、それぞれの型１，２の成形面の光軸と成形型の外周側面の軸とが一致している。この実施の形態において、上型１及び下型２の材質としてタングステンカーバイトが使用されており、上型１及び下型２共に大きさは上下共通で、外径（φ）１４ｍｍ、高さが２０ｍｍである。
【００２３】
固定ガイド５及び可動ガイド６としては、直径（φ）５ｍｍのＳｉＣからなる丸棒を用い、成形動作中のガイドシリンダ７からの予圧は約０．３ｋｇｆとした。
【００２４】
下型２には光学ガラスからなる光学素子素材３が載置される。さらに、成形室１４を構成する枠体１６の内部には、上下の型１，２及び光学素子素材３を囲む石英管１２が配置されている。この石英管１２の内部は窒素雰囲気を保てるようになっている。石英管１２外側には、ヒータ４が設置されている。
【００２５】
上型１は上軸９の下端に当接可能であり、下型２には下軸８が連結されている。下軸８は基台１５内に設けられている下軸シリンダ１０に連結しており、下軸シリンダ１０が駆動することにより、下軸８を介して上下の型１，２が上方向に移動すると共に、成形時には下軸シリンダ１０により上軸９の下端に上型１の底面を当て付け、この当て付けによって光学素子素材３を押圧して成形する。このように下軸シリンダ１０が駆動することによって上下の型１，２が上下動する部分は型供給部１３となっている。
【００２６】
次に、この実施の形態による成形を説明する。成形以前では下軸８は下げられており、上下の型１，２は成形室１４の外部に待機している。まず、ガイドシリンダ７が駆動することにより、可動ガイド６を図１の右方向に移動させる。これにより固定ガイド５及び可動ガイド６内に上下の型１，２が挿入できる隙間を形成する。
【００２７】
その後、下型２、上型１、光学素子素材３を下軸８の上に供給し、ガイドシリンダ７を駆動して可動ガイド６を図１の左方向に移動させ、これにより上型１及び下型２の側面の外周部に当て付ける。この当て付けによって上下の型１，２は所定の偏芯精度を保てるようになる。
【００２８】
そして、下軸シリンダ１０を駆動して下軸８を押し上げ、光学素子素材３と上型１、下型２を加熱位置まで搬送する。加熱位置では、ヒータ４が上下の型１，２と光学素子素材３とを所定温度まで加熱する。
【００２９】
所定の温度に達した時点で、下軸シリンダ１０により成形型に圧力をかけて光学素子素材３を押圧することにより成形する。光学素子素材３が所望する中肉に達した時点で圧力を解除し、ヒータ４をＯＦＦとし、冷却を開始する。冷却が終了したら下軸８を型供給部１３まで降ろし、ガイドシリンダ７を図１の右方向に移動して上下の型１，２をガイド５，６から解放し、上型１、下型２及び成形された光学素子を取り出して成形を終了する。
【００３０】
この実施の形態では、直径（φ）１０ｍｍ、中肉４ｍｍの凸レンズを成形した。比較のため、同じ大きさ及び材質の型で特開平３−５５４２０号公報に記載されている胴型を用いた装置によって成形した。従って、胴型を用いる以外の他の要素（例えば、ヒータ等の仕様）は共通である。成形する光学光学素材３としては、硝材ＳＦ６（オハラ社（製））を用いた。
【００３１】
成形温度は型温度で４９５℃として成形実験を行ったところ、胴型を用いた従来の装置では型温度４９５℃までの到達時間が３分４０秒であった。これに対し、本実施の形態の装置は２分５０秒であった。また、冷却に要した時間は従来の装置では５分２０秒であったのに対し、本実施の形態の装置は４分１０秒であった。なお、双方の装置共に良品のレベルの面精度および外径寸法を有している光学素子を成形することができた。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では、従来の装置よりもタクトタイムを短縮でき、これにより生産効率を向上させることが可能であることが判明した。
【００３３】
なお、固定ガイド５及び可動ガイド６の材質としては、耐熱鋼材、ステンレス材、タングステンカーバイト、窒化珪素などの耐熱材料であればＳｉＣ以外の材質を使用することができるが、強度が高く、曲げ応力に強い素材であること物が望ましい。また、この実施の形態では、ガイド５，６を丸棒としている。これは型１，２とガイド５，６の接触点を減らして型の熱分布を均等にするためと、強度を保持したままガイドの熱容量を小さくするためであるが、これ以外の、例えば型の外周の曲率と等しい形状であっても良く、特にその断面形状に限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２を示す。この実施の形態においても、上下の型１，２の側面に固定ガイド５及び可動ガイド６が３等分位置から当接している。固定ガイド５は２本の細い円柱体（丸棒形状）からなるガイドロッド２１，２１を並べることによって形成されており、可動ガイド６も同様に、細い２本の円柱体からなるガイドロッド２０、２０を並べることによって形成されている。
【００３５】
この実施の形態では、固定ガイド５、可動ガイド６共に、２本のガイドロッド２１，２１及び２０，２０接線を中心軸として図３に示す矢印のように揺動することが可能となっている。なお、ガイドロッド２１，２１，及び２０，２０の材質はＳｉＣである。
【００３６】
この実施の形態における成形方法は実施の形態１と同じである。円柱体からなる２本のガイドロッドを並べた形状のガイド５，６は、上下の型１，２とガイド５，６の接触点を極小にしてガイド５，６による型１，２への熱的影響を小さくしたままでガイド５，６の強度を向上させることができ、これにより上下の型１，２の偏芯を小さくすることが容易となっている。また、ガイドロッド２０，２０及び２１，２１を繋ぐ接線を中心にガイド５，６を揺動させることにより、ガイド５，６と上下の型１，２を隙間なく密着させることができる。このためガイド５，６の強度と軸精度を向上させることができる。
【００３７】
この実施の形態では、実施の形態１で示した同一の光学素子を成形したところ、実施の形態１と同様に良品レベルの光学素子を成形することができた。また、型温度が４９５℃に到達するまでの時間は３分５０秒であった。この実施の形態における実施の形態１より優れた点としては、１００ショット連続で成形したときの偏芯精度のばらつきをシフト、チルト込みで０．２分に押さえることができたことである。
【００３８】
以上の説明から、本発明は以下の発明を包含している。
（１）光学ガラス素材を押圧成形する上下に相対する１対の成形型を有する光学ガラスの成形装置において、１対の成形型を上下方向に案内する手段として３本のガイドを用いることを特徴とする光学ガラス素子の成形装置。
【００３９】
この成形装置では、３本のガイドが胴型と同様に成形型を上下方向に案内するが、ガイドは成形型の全体を覆っていないため、成形型周囲の熱容量が小さくなり、成形型の加熱時間や冷却時間を短縮することができる。
【００４０】
（２）３本のガイドの内、１本に成形型への適当量の予圧を与えながら成形することを特徴とする上記（１）項記載の光学ガラス素子の成形装置。
【００４１】
この成形装置では、成形型の偏芯精度を向上させることができる。
【００４２】
（３）３本のガイドの形状を丸棒形状とすることを特徴とする上記（１）項記載の光学ガラス素子の成形装置。
【００４３】
ガイドを丸棒形状とすることにより、ガイドと成形型が線接触となり、これらの接触面積を小さくすることができる。
【００４４】
（４）ガイドの形状をそれぞれの丸棒を２本並べた形状とすることを特徴とする上記（１）項記載の光学ガラス素子の成形装置。
【００４５】
ガイドを２本の丸棒とするため、ガイドの強度が向上する。
【００４６】
（５）３本のガイドのうち、２本の平行度を調節する機構を有していることを特徴とする上記（１）項記載の光学ガラス素子の成形装置。
【００４７】
ガイドの平行度を調整することができるため、成形型を良好に案内することができる。
【００４８】
（６）光学素子素材を一対の成形型で押圧成形する光学素子の成形装置において、前記一対の成形型の側面を嵌合させてそれぞれの成形型の軸心を合わせる少なくとも３本のガイドを具備することを特徴とする光学素子の成形装置。
【００４９】
この成形装置では、少なくとも３本のガイドが上下方向に案内するが、ガイドは成形型の全体を覆っていないため、成形型周囲の熱容量が小さくなり、成形型の加熱時間や冷却時間を短縮することができる。ここで、ガイドの本数を３本よりも多く例えば４，５本にすると、成形型周囲の熱容量は多少大きくなってしまうが、上下型をより安定してガイドすることができるようになる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、成形型周囲の熱容量が小さくなっているため、成形型の加熱及び冷却を短時間で行うことができ、成形のタクトタイムを短縮することができる。
また、２本のガイドの平行度を調整することにより、成形型を安定して案内することができる。
【００５１】
請求項２の発明によれば、予圧手段が１本のガイドを成形型の側面に向かって所望の予圧を与えるため、成形型の偏芯精度を向上させることができる。
【００５２】
請求項３の発明によれば、ガイドが丸棒のため、成形型とガイドとの接触面積が少なくなり、成形型周囲の熱容量を小さくすることができる。
【００５３】
請求項４の発明によれば、２本の丸棒を並べることにより、ガイドの強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の全体の断面図である。
【図２】実施の形態１における成形型及びガイド周囲の斜視図である。
【図３】実施の形態２における成形型及びガイド周囲の斜視図である。
【符号の説明】
１      上型
２      下型
３      光学素子素材
４      ヒータ
５      固定ガイド
６      可動ガイド
７      ガイドシリンダ
８      下軸
９      上軸
１０    下軸シリンダ
１１    ガイドストッパ
１２    石英管
１３    型供給部
１４    成形室
【図１】
0003953624.tif 000002
【図２】
0003953624.tif 000003
【図３】
0003953624.tif 000004