(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素材を成形可能な温度に加熱軟化する工程と、
加熱軟化されたガラス素材を歪み点以上、転移点以下の温度に加熱された一対の成形型間に搬送する工程と、
一対の成形型の移動によりガラス素材を所望の肉厚まで変形させる工程と、
所望の肉厚まで変形させた状態で成形型の移動を止めて保持する工程と、
再度、成形型を移動させガラス素材に圧力を掛けて光学素子を成形し転移点以下の温度に冷却する工程と、
成形した光学素子を歪み点以上、転移点以下の温度の一対の成形型内で無圧力下で保持する工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
ガラス素材を加熱炉で成形可能な温度に加熱軟化する工程と、
加熱軟化されたガラス素材を搬入アームにて歪み点以上、転移点以下の温度に加熱された一対の成形型間の成形ポイントに搬送する工程と、
一対の成形型の移動により成形ポイントに至ったガラス素材を所望の肉厚まで変形させる工程と、
所望の肉厚まで変形させた状態で成形型の移動を止めて保持する工程と、
再度、成形型を移動させガラス素材に圧力を掛けて光学素子を成形し転移点以下の温度に冷却する工程と、
成形した光学素子を歪み点以上、転移点以下の温度の一対の成形型内で一定時間無圧力下で保持する工程と、
無圧力下での保持終了後の光学素子を搬出アームにて成形ポイントから成形型外まで搬出する工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の成形方法に関し、加熱軟化したガラス素材を一対の成形型によりプレス成形してガラスレンズのような光学素子を得る光学素子の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高精度ガラスレンズ等の光学素子を成形する方法として、例えば特開平２−７４５３２号公報に開示された発明がある。
【０００３】
上記発明はガラス素材を搬送皿に載置保持し、加熱炉に搬送し、成形可能な温度まで加熱軟化した後、搬送アームにより成形室の金型間に搬送してプレス成形し、プレス成形の状態下で金型の周辺に配置されたノズルより非活性ガスをガラス素材の外周に均等に吹き付けて搬送皿とガラス素材を冷却した後、搬送皿とガラス素材を金型間から搬出することで高精度のガラスレンズ等の光学素子を得るというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術においては以下のような問題があった。即ち、加熱炉内でガラス軟化点以上に加熱されたガラス素材を、ガラス転移点以下の金型でプレス成形することにより、ガラス素材の成形品に急激な温度変化が生じ、ガラス素材の金型に接触する表面と内部とで大きな温度差が発生する。
【０００５】
その状態でガラス素材が固化するまで圧力を掛けることで成形された光学素子に熱応力によるによる歪みが閉じこめられてしまう。
【０００６】
このようにして成形された光学素子は、表面的には高精度内形状寸法を得られても、内部の屈折率分布の不均衡や複屈折によって、この光学素子を用いて作成した光学製品の光学性能を著しく劣化させてしまうという問題が発生する。
【０００７】
そこで、本発明はかかる従来の光学素子の成形方法の問題点を解決すべく開発されたものであり、ガラス素材の成形時に発生する熱応力を緩和し、残留応力、歪みのない高精度の光学素子を得ることができる光学素子の成形方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の光学素子の成形方法は、ガラス素材を成形可能な温度に加熱軟化する工程と、加熱軟化されたガラス素材を歪み点以上、転移点以下の温度に加熱された一対の成形型間に搬送する工程と、一対の成形型の移動によりガラス素材を所望の肉厚まで変形させる工程と、所望の肉厚まで変形させた状態で成形型の移動を止めて保持する工程と、再度、成形型を移動させガラス素材に圧力を掛けて光学素子を成形し転移点以下の温度に冷却する工程と、成形した光学素子を歪み点以上、転移点以下の温度の一対の成形型内で無圧力下で保持する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、予め加熱炉内でガラス軟化点以上に加熱されたガラス素材をガラス転移点以下、歪み点以上の温度金型で所望の肉厚まで変形させた後、いったん成形型の移動を止めガラス素材に圧力が掛からない状態で保持することによりガラス素材が成形型に接触したときの急激な温度変化によるガラス素材表面と内部の温度差を緩和して、再度、成形型の移動により圧力を掛けて光学素子を成形した後、再度、減圧を行い、成形型内で転移点以下、歪み点以上の温度下で保持することにより、成形時の圧力状態下で発生した歪みを除去し、歪みの発生のない高精度な光学素子の成形が可能となる。
【００１２】
請求項２記載の発明の光学素子の成形方法は、ガラス素材を加熱炉で成形可能な温度に加熱軟化する工程と、加熱軟化されたガラス素材を搬入アームにて歪み点以上、転移点以下の温度に加熱された一対の成形型間の成形ポイントに搬送する工程と、一対の成形型の移動により成形ポイントに至ったガラス素材を所望の肉厚まで変形させる工程と、所望の肉厚まで変形させた状態で成形型の移動を止めて保持する工程と、再度、成形型を移動させガラス素材に圧力を掛けて光学素子を成形し転移点以下の温度に冷却する工程と、成形した光学素子を歪み点以上、転移点以下の温度の一対の成形型内で一定時間無圧力下で保持する工程と、無圧力下での保持終了後の光学素子を搬出アームにて成形ポイントから成形型外まで搬出する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、予め加熱炉内でガラス軟化点以上に加熱されたガラス素材を搬入アームにてガラス転移点以下、歪み点以上の温度の成形型の成形ポイントに搬入し、成形型により所望の肉厚まで変形させた後、成形型の移動を止めガラス素材に圧力が掛からない状態で保持することによりガラス素材が型に接触したときの急激な温度変化によるガラス素材表面と内部の温度差を緩和して、再度、成形型の移動により圧力を掛けて光学素子を成形した後、再度、減圧を行い成形内で転移点以下、歪み点以上の温度下で保持し、さらに、搬出アームにて前記光学素子を成形ポイントから成形型外まで搬出すものであり、請求項１記載の発明と同様、成形時の圧力状態下で発生した歪みを除去し、歪みの発生のない高精度な光学素子の成形が可能となり、さらに、加熱されたガラス素材の搬入から成形された光学素子の搬出までの一連の工程を効率よく行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態の成形装置の概略断面図、図２は本実施の形態の搬入アーム１２の平面図である。また、図３は本実施の形態の成形装置におけるガラス素材５の成形工程のうちの搬入工程を示す概略断面図、図４は本実施の形態の成形装置におけるガラス素材５の成形工程のうちの成形時の状態を示す概略断面図、図５は本実施の形態の成形装置におけるガラス素材５の成形工程のうちの成形後の状態を示す概略断面図である。
【００１６】
まず、図１に基づき本実施の形態の成形装置の構成について説明する。この成形装置は、図１に示すごとく、金型である上下一対の成形型２、３を装備した成形室４と、成形室４に連設された加熱炉８と、図１に示すレール７上に載置された加熱状態のガラス素材５を、加熱炉８から成形ポイント１１に搬入するための矢印ａ、ｂ方向に駆動される搬入アーム１２と、この成形装置にて成形された成形ガラスレンズ６を成形室４外に搬出する矢印ａ、ｂ方向に駆動される搬出アーム１３とを有して構成している。
【００１７】
前記上下一対の成形型２、３は、図示しない装置基台上のテーブル１４上に固定された下板１５と、この下板１５上に立設されたカバー１６及び上板１７とにより形成される成形室４内に上下対向配置に設けている。
【００１８】
前記上型２は、前記上板１７の内面に固設されたホルダー１８に対して、このホルダー１８の下部に設けたリング１９を介して固定されており、また、前記下型３は、前記テーブル１４に装備された軸受２０介して上下動可能に支持され、さらに図示しない駆動軸に固定されている。尚、図１中、２２、２３は各々成形型２、３に内蔵した成形型加熱用のヒータ、２４は加熱炉８に設けたヒータである。
【００１９】
前記搬入アーム１２は、図２に示すように、前記搬送皿２９の外周形状に合致するように略Ｕ字形の形状に形成されたガラス素材保持部１２ａを備えており、さらに搬入アーム１２は、図示しない駆動装置に連結され、前記ガラス素材保持部１２ａに載置された搬送皿２９を、前記加熱炉８内の停止位置から成形ポイント１１の位置に搬送してその位置で停止可能なように構成している。
【００２０】
前記ガラス素材５は、搬送皿２９を介してレール７上に複数個載置支持されており、図示しない供給室より順次加熱炉８内に搬入され、加熱炉８の下部に配置した昇降棒３０の昇降動作により、前記搬入アーム１２のガラス素材保持部１２ａ上に移し替えられ支持されるようになっている。
【００２１】
また、搬出アーム１３の先端のガラスレンズ保持部１３ａは、搬入アーム１２と同様に搬送皿２９の外周形状に合致するようにＵ字型の形状になっており、図示しない駆動装置に連結されていて、搬出アーム１３のガラスレンズ保持部１３ａ上に載置された搬送皿２９を、前記成形ポイント１１から図示しない搬出ポイントの位置に搬出し、その位置で停止し得るように構成している。
【００２２】
前記加熱炉８は、レール７上のガラス素材５を成形可能状態に、即ち、歪み点以上、転移点以下の温度に加熱軟化するためのものである。
【００２３】
次に上記構成の成形装置を使用した光学素子としての図５に示す両凹形状の成形ガラスレンズ６の成形工程について説明する。
【００２４】
この成形装置において、成形しようとするガラス素材５を載置した搬送皿２９が加熱炉８内に供給されることにより、このガラス素材５はガラス軟化点以上の成形可能温度に加熱される。
【００２５】
前記搬入アーム１２の位置まで搬送皿２９が搬送され状態で、昇降棒３０を上昇させて搬送皿２９を持ち上げる。そして、加熱炉８内の搬送皿２９の移し替えポイントまで前記搬入アーム１２を前進させ、一旦上昇させた昇降棒３０を下降させることにより、搬入アーム１２のガラス素材保持部１２ａ上にガラス素材５を載置した搬送皿２９が載置される。
【００２６】
次に、図３に示すように、搬入アーム１２を前進させ、成形室内４内の上下配置の成形型２、３の中心位置と搬送皿２９の中心とが一致した状態となる成形ポイント１１にて搬入アーム１２を停止する。
【００２７】
その後、図４に示すように、成形型３の上動により、ガラス素材５と搬送皿２９は成形型３上に載置され、更に成形型３を上動させて上下配置の成形型２と成形型３との間隔を所望のレンズ肉厚となる位置になるまで上昇させる。
【００２８】
この状態で下型３の上昇を止め、ガラス素材５に圧力が掛からない状態下でガラス素材５の表面と内部の温度差がなくなるまで例えば数秒間停止保持する。この間に搬入アーム１２は加熱炉８外の待機位置まで後退して後続の搬入動作のために待機する。
【００２９】
次に、再度、前記下側の成形型３を上昇させ、ガラス素材５に一定の圧力を掛けて光学素子である成形ガラスレンズ６を成形し、その温度がガラス転移点以下の温度に至るまで圧力状態下で保持する。成形ガラスレンズ６の温度がガラス転移点以下の温度まで下がった後、再度、成形型３の位置を調整して成形ガラスレンズ６に掛かる圧力を減圧して無圧力下で数秒間保持する。
【００３０】
次に、図５に示すように、前記搬出アーム１３を矢印ｂ方向に前進させ、前記ガラスレンズ保持部１３ａを成形ポイント１１に臨ませる。この後、上下配置の成形型２、成形型３による成形工程（プレス工程）終了後における前記下型３の下動動作により、搬出アーム１３のガラスレンズ保持部１３ａに前記成形ガラスレンズ６を保持した搬送皿２９を載置し、さらに、搬出アーム１３を矢印ａ方向に後退させることにより、成形室４外の図示しない搬出ポイントに前記成形ガラスレンズ６を保持した搬送皿２９を搬出し、成形ガラスレンズ６を取り出す。
【００３１】
以下、このような各工程を必要回数繰り返すことにより、連続的に成形ガラスレンズ６の成形を行う。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態の成形装置を使用した成形方法によれば、ガラス素材５を所定の肉厚まで変形させた後、無圧力下で一定時間保持することにより、ガラス素材５と成形型２、３との温度差によるガラス素材５の表面と内部の温度差を緩和することが可能となる。
【００３３】
更に、歪み点以上、転移点以下の温度の成形型２、３内で無圧力下でガラス素材５を保持することにより、圧力状態下での冷却工程中にガラス素材５に発生した歪みを除去することが可能となり、残留応力、歪みが除去され、高精度、高光学性能を持った光学素子である成形ガラスレンズ６の成形が可能となる。
【００３４】
尚、本実施の形態の成形装置を使用した成形方法は、上述した凹レンズ形状の成形ガラスレンズ６の他、凸レンズ形状等他の形状を持った光学素子の成形にももちろん適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、成形中のガラス素材表面と内部との温度差を低減又は無くしつつ光学素子の成形が可能になるため、残留応力、歪みが除去され、高精度、高光学性能を持った光学素子を効率よく成形することが可能な光学素子の成形方法を提供できる。
【００３６】
また、本発明によれば、上記発明の効果に加え、加熱されたガラス素材の搬入から成形された光学素子の搬出までの一連の工程を効率よく行うことが可能な光学素子の成形方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の成形装置の概略断面図である。
【図２】本実施の形態の成形装置の搬入アームの平面図である。
【図３】本実施の形態の成形装置におけるガラスレンズの成形工程のうちの搬入工程を示す概略断面図である。
【図４】本実施の形態の成形装置におけるガラスレンズの成形工程のうちの成形時の状態を示す概略断面図である。
【図５】本実施の形態の成形装置におけるガラスレンズの成形工程のうちの成形後の状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２  成形型
３  成形型
４  成形室
５  ガラス素材
６  成形ガラスレンズ
７  レール
８  加熱炉
１２  搬入アーム
１３  搬出アーム
１４  テーブル
１７  上板
１８  ホルダー
１９  リング
２２  ヒータ
２９  搬送皿
３０  昇降棒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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