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技術 光学素子成形装置及び光学素子成形方法

出願人 フジノン株式会社
発明者 松本崇
出願日 2007年10月11日 (13年4ヶ月経過) 出願番号 2007-265497
公開日 2009年4月30日 (11年9ヶ月経過) 公開番号 2009-091220
状態 未査定
技術分野 光学要素・レンズ ガラスの成形
主要キーワード 落下スピード 上型ユニット 下型ユニット 接プレ ヒーターブロック 落下距離 光学ガラス素材 ガス流通路
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年4月30日)のものです。
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図面 (5)

課題

溶融ガラスを確実に金型で受けることができ、金型に当接したときの溶融ガラスの変形を低減させることが可能な光学素子成形装置及び光学素子成形方法を提供すること。

解決手段

上方向へガス噴出させ溶融ガラスを浮上させて保持する開閉可能な保持具110と、保持具の下方に設置された金型164を上下に移動させ、溶融ガラスの落下距離を短縮させる支持部120とを備え、保持具が開状態となって溶融ガラスを金型に落下させるとき、支持部は金型を上方向に移動させることを特徴とする。

概要

背景

光学ガラス素子の製造方法では、溶融したガラス滴下して冷却することによって予め作成されたガラスプリフォーム被成形ガラス素材)を使用する場合や、溶融したガラスを容器に移した後冷却し、所定の大きさに切断、研磨することによって予め作成されたガラス素材を使用する場合がある。作成されたガラスプリフォーム等は再加熱され、プレス成形されて光学ガラス素子が製造される。

一方、溶融したガラスを滴下して冷却せずに、直接プレ成形して光学ガラス素子を製造する光学ガラス素子の製造方法がある(ダイレクトプレス法)。ダイレクトプレス法では、ガラスプリフォームの再加熱が不要であるため、光学ガラス素子の製造にかかる時間を短縮化することができる。

例えば特許文献1及び特許文献2には、ダイレクトプレス法を用いた光学ガラス素子の製造方法が開示されている。特許文献1では、溶融したガラスを、下から上方向にガス噴射する多孔質部材割型保持具)上に滴下して冷却し、その後、割型を開いてガラス素材を金型上に落下させる方法が開示されている。特許文献2では、下から上方向に噴射する気流の量を調整してガラス素材を落下させる技術が開示されている。

特開平6−340430号公報
特開平10−338530号公報

概要

溶融ガラスを確実に金型で受けることができ、金型に当接したときの溶融ガラスの変形を低減させることが可能な光学素子成形装置及び光学素子成形方法を提供すること。上方向へガスを噴出させ溶融ガラスを浮上させて保持する開閉可能な保持具110と、保持具の下方に設置された金型164を上下に移動させ、溶融ガラスの落下距離を短縮させる支持部120とを備え、保持具が開状態となって溶融ガラスを金型に落下させるとき、支持部は金型を上方向に移動させることを特徴とする。

目的

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶融ガラスを確実に金型で受けることができ、金型に当接したときの溶融ガラスの変形を低減させることが可能な、新規かつ改良された光学素子成形装置及び光学素子成形方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

上方向へガス噴出させ溶融ガラスを浮上させて保持する開閉可能な保持具と、前記保持具の下方に設置された金型を上下に移動させる支持部と、を備え、前記保持具が開状態となって前記溶融ガラスを前記金型に落下させるとき、前記支持部は前記金型を上方向に移動させ、前記溶融ガラスの落下距離を短縮させることを特徴とする、光学素子成形装置

請求項2

前記落下する溶融ガラスが前記金型に当接するとき、前記溶融ガラスの落下速度に応じて前記金型を下方向に移動させることを特徴とする、請求項1に記載の光学素子成形装置。

請求項3

保持具から上方向へガスを噴出させて溶融ガラスを浮上させるステップと、前記保持具の下方に設置された金型に前記溶融ガラスを落下させるステップと、前記溶融ガラスを前記金型に落下させるとき、前記金型を上方向に移動させ、前記溶融ガラスの落下距離を短縮させるステップと、を含むことを特徴とする、光学素子成形方法

請求項4

前記落下する溶融ガラスが前記金型に当接するとき、前記溶融ガラスの落下速度に応じて前記金型を下方向に移動させるステップを更に含むことを特徴とする、請求項3に記載の光学素子成形方法。

技術分野

0001

本発明は、光学素子成形装置及び光学素子成形方法に関する。

背景技術

0002

光学ガラス素子の製造方法では、溶融したガラス滴下して冷却することによって予め作成されたガラスプリフォーム被成形ガラス素材)を使用する場合や、溶融したガラスを容器に移した後冷却し、所定の大きさに切断、研磨することによって予め作成されたガラス素材を使用する場合がある。作成されたガラスプリフォーム等は再加熱され、プレス成形されて光学ガラス素子が製造される。

0003

一方、溶融したガラスを滴下して冷却せずに、直接プレ成形して光学ガラス素子を製造する光学ガラス素子の製造方法がある(ダイレクトプレス法)。ダイレクトプレス法では、ガラスプリフォームの再加熱が不要であるため、光学ガラス素子の製造にかかる時間を短縮化することができる。

0004

例えば特許文献1及び特許文献2には、ダイレクトプレス法を用いた光学ガラス素子の製造方法が開示されている。特許文献1では、溶融したガラスを、下から上方向にガス噴射する多孔質部材割型保持具)上に滴下して冷却し、その後、割型を開いてガラス素材を金型上に落下させる方法が開示されている。特許文献2では、下から上方向に噴射する気流の量を調整してガラス素材を落下させる技術が開示されている。

0005

特開平6−340430号公報
特開平10−338530号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1及び特許文献2で開示されているように、溶融ガラスを金型上に落下させて金型に溶融ガラスを供給する前に、ガラスが一定の粘度に下がるまで、溶融ガラスを上方向の噴射ガスで浮上させる。そして、一定の粘度に達した後にまずガスを噴射する保持具でガラス素材を受けて、その後、保持具を開いて金型にガラス素材を落下させる。これにより、溶融したガラス素材の粘度や温度を原因として、金型やガラス素材を破損させることなく、ガラス素子を成形することができる。

0007

しかし、保持具を開いて金型へガラス素材を落下させて供給する場合、ガラス素材の落下速度が高まるため、金型でガラス素材を受ける際、衝撃によってガラス素材がつぶれて変形するという問題があった。また、保持具が開いたときの振動や不安定な風圧によって、軟化したガラス素材が中央部から外側へ移動するため、金型の中央でガラス素材を受けにくいという問題があった。

0008

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶融ガラスを確実に金型で受けることができ、金型に当接したときの溶融ガラスの変形を低減させることが可能な、新規かつ改良された光学素子成形装置及び光学素子成形方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、上方向へガスを噴出させ溶融ガラスを浮上させて保持する開閉可能な保持具と、保持具の下方に設置された金型を上下に移動させる支持部とを備え、保持具が開状態となって溶融ガラスを金型に落下させるとき、支持部は金型を上方向に移動させ、溶融ガラスの落下距離を短縮させることを特徴とする光学素子成形装置が提供される。

0010

かかる構成により、保持具は、上方向へガスを噴出させ溶融ガラスを浮上させる開閉可能な構成を有し、支持部は、保持具の下方に設置された金型を上下に移動させる。保持具が開状態となって溶融ガラスを金型に落下させるとき、支持部は金型を上方向に移動させることから、溶融ガラスの落下距離は短縮化し、溶融ガラスが金型に当接するときの衝撃を緩和することができる。その結果、溶融ガラスを確実に金型で受けることができ、落下して金型に当接した溶融ガラスの変形を低減させることができる。

0011

上記落下する溶融ガラスが金型に当接するとき、溶融ガラスの落下速度に応じて金型を下方向に移動させるものであってもよい。かかる構成により、金型は溶融ガラスが金型に接触するときの衝撃を吸収することができる。

0012

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、保持具から上方向へガスを噴出させて溶融ガラスを浮上させるステップと、保持具の下方に設置された金型に溶融ガラスを落下させるステップと、溶融ガラスを金型に落下させるとき、金型を上方向に移動させ、溶融ガラスの落下距離を短縮させるステップとを含むことを特徴とする光学素子成形方法が提供される。

0013

かかる構成により、金型までの溶融ガラスの落下距離は短縮化し、溶融ガラスが金型に当接するときの衝撃を緩和することができる。そのため、溶融ガラスを確実に金型で受けることができ、落下して金型に当接した溶融ガラスの変形を低減させることができる。

0014

上記落下する溶融ガラスが金型に当接するとき、溶融ガラスの落下速度に応じて金型を下方向に移動させるステップを更に含むとしてもよい。かかる構成により、金型は溶融ガラスが金型に接触するときの衝撃を吸収することができる。

発明の効果

0015

本発明によれば、溶融ガラスを確実に金型で受けることができ、金型に当接したときの溶融ガラスの変形を低減させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

0017

(第1の実施形態の構成)
まず、本発明の第1の実施形態に係る連続式光学素子成形装置100の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る連続式光学素子成形装置100を示す側面図である。

0018

連続式光学素子成形装置100は、保持具110と、複数の上下型ユニット(例えば、加熱用上下型ユニット130と、プレス用上下型ユニット140と、冷却用上下型ユニット150)を備える。上下型ユニットは、開閉駆動する上下対で構成され、上下から成形用型160を加熱又は押圧する。連続式光学素子成形装置100は、チャンバ102内部で成形用型160を移動させ、成形用型160に配置された溶融ガラス170(例えば、光学ガラス素材)を順次加熱、押圧、冷却することによって、光学ガラス素子172(例えば、レンズプリズム等)を成形する。

0019

連続式光学素子成形装置100は、開閉可能なチャンバ102を備え、成形用型160をチャンバ102内部に投入する投入部104と、成形用型160がチャンバ102から取り出される取出し部106とを備える。成形用型160は、例えば投入部104側に取り付けられた押圧部(図示せず。)によって、チャンバ102内部に投入される。例えば、成形用型160が台板(図示せず。)に配置されており、押圧部によって押されるとチャンバ102内部の成形用型160が全て移動する。

0020

保持具110は、チャンバ102の投入部104側に設置され、溶融ガラス170を浮上させ冷却させる。また、保持具110の下方には、シリンダ120(支持部)が設けられ、シリンダ120は下型164を上昇させることができる。保持具110及びシリンダ120の構成については後述する。

0021

加熱用上下型ユニット130と、プレス用上下型ユニット140と、冷却用上下型ユニット150は、チャンバ102内で互いに隣接している。加熱用上下型ユニット130は成形用型160の昇温工程に適用され、プレス用上下型ユニット140はプレス工程に適用され、冷却用上下型ユニット150は冷却工程に適用される。

0022

加熱用上下型ユニット130は、上型ユニット132と下型ユニット134を備える。上型ユニット132と下型ユニット134は加熱部138を有しており、成形用型160を加熱させることができる。

0023

プレス用上下型ユニット140は、上型ユニット142と下型ユニット134を備える。上型ユニット142と下型ユニット134は、加熱用上下型ユニット130と同様に、加熱部138を有している。また、上型ユニット142は、成形用型160に圧力をかけて押圧することができるシリンダ146を有する。よって、プレス用上下型ユニット140は、成形用型160を加熱しつつ押圧することができる。

0024

冷却用上下型ユニット150は、上型ユニット152と下型ユニット154を備える。上型ユニット152と下型ユニット154には、加熱部は設けられず、冷却用上下型ユニット150は、成形用型160を軽く押圧しながら冷却する。

0025

次に、成形用型160について説明する。成形用型160は、図1に示すように、一対の上型162及び下型164と、胴型166と、パススペーサ168からなる。

0026

上型162と下型164は、例えば円柱形状の胴体部を有しており、一端側には、光学機能転写面が形成され、他端側には、胴体部の直径よりも大きいフランジ面が形成される。光学機能転写面は、光学ガラス素子172を成形する成形面である。上型162と下型164は、上型162と下型164の光学機能転写面が互いに対向するように配置される。上型162と下型164のフランジ面は、それぞれ上型ユニット132、142、152、下型ユニット134、154と接触して配置される。

0027

胴型166は、例えば中空円筒形状であり、胴型166の内面は、上型162の外面と摺動可能に接しており、胴型166は、上型162の上下方向の動作を案内することができる。胴型166は、上型162及び下型164の水平方向の位置を規定する。また、胴型166の内面は、下型164の外面と接触しており、胴型166は下型164と嵌合している。

0028

パススペーサ168は、成形後の光学ガラス素子172の大きさを決定するための、例えば中空の円筒形状の部材である。上型ユニット142が成形用型160の上型162を下方向に押し込む際、パススペーサ168は押し込み深さを規定する。そのため、パススペーサ168は、所定の高さを有しており、上型ユニット142がパススペーサ168の上面に当接することで、上型ユニット142が上型162を必要以上に押し込んでしまうことを防止する。

0029

次に、図2及び図3を参照して、本実施形態の保持具110などについて説明する。図2及び図3は、本実施形態に係る連続式光学素子成形装置100の保持具110及び下型164を示す断面図である。図2は、保持具110a、110bが当接しており、溶融ガラス170を浮上、冷却させた状態を示し、図3は、保持具110a、110bを離隔して、溶融ガラス170を下型164上に落下させた状態を示す。

0030

保持具110は、例えば保持具110a、110bからなり、複数に分割可能な構成を有する。上方のパイプ10から落下した溶融ガラス170を浮上させる場合は、図2に示すように、保持具110a、110bは互いに当接している。溶融ガラス170を下型164に落下させる場合は、図3に示すように、保持具110a、110bは互いに離隔して、溶融ガラス170を保持具110aと保持具110bの間で落下させる。

0031

保持具110にはガス流通路112と噴出孔114が設けられる。ガス流通路112は、外部のガス供給源から保持具110にガスを供給する。保持具110に供給されたガスは、噴出孔114から上方へ噴出される。ここで、ガスは、例えば不活性ガスである。なお、図1図3に図示した例では、噴出孔114が保持具110の上面に設けられているが、保持具110a、110bの当接面である側面に噴出孔114が設けられ、横方向へガスが噴出されるとしてもよい。

0032

シリンダ120は、保持具110の下方に設けられ、上下方向に移動可能である。シリンダ120は、下型164を下面から当接して上方向に移動させることができる。このとき、下型164はシリンダ120に載置されているだけでなく、シリンダ120に固定されているとしてもよい。これにより、溶融ガラス170を受けるためシリンダ120を重力加速度程度で移動させたとしても、下型164がシリンダ120と離隔することがないため安定した動作を行うことができる。

0033

(第1の実施形態の動作)
次に、本発明の第1の実施形態に係る連続式光学素子成形装置100の動作について説明する。

0034

まず、下型164が投入部104側に設置され、次に、保持具110の下方へ下型164が移動される。また、保持具110の噴出孔114からガスを噴出した状態で、パイプ10から溶融ガラス170を保持具110の上面に滴下する。滴下された溶融ガラス170は、噴出されたガスのガス圧で浮上し保持された状態となる。そして、溶融ガラス170は、保持具110上で浮上したまま所定の温度(例えば成形温度屈伏点At+α℃)、または所定の粘度になるまで冷却される。

0035

溶融ガラス170が所定温度まで冷却されたとき、シリンダ120を駆動して下型164を上方向に移動させ、保持具110の直下に配置する。次に、保持具110a、110bを互いに離隔するように速い速度で開く。ここで、保持具110a、110bを離隔する速度は、溶融ガラス170が落下する途中で、保持具110a、110bのエッジが溶融ガラス170に接触しない速度である。保持具110a、110bが離隔することによって、溶融ガラス170は下型164方向へ落下を開始する。そして、溶融ガラス170の落下が始まるタイミングとほぼ同時にシリンダ120を駆動して下型164を更に上昇させる。

0036

そして、溶融ガラス170が下型164と当接する直前に、溶融ガラス170の落下速度に合わせてシリンダ120を下方向へ移動させながら、下型164が溶融ガラス170を受ける。その結果、下型164は溶融ガラス170が下型164に接触するときの衝撃を吸収できる。

0037

下型164が上方向へ移動する動作により、溶融ガラス170の落下距離は短くなるため、溶融ガラス170が下型164に落下したときの衝撃を減少させることができる。なお、保持具110の厚さはできるだけ薄くするとよい。これにより、下型164が上方向へ移動して溶融ガラス170を受けるまでの下型164の移動距離が短くなり、溶融ガラス170が下型164と当接するときの衝撃を減少させることができる。また、保持具110a、110bを離隔して、溶融ガラス170が保持具110と接触させることなく、直接下型164まで落下させるため、溶融ガラス170が保持具110に当接して水平方向に移動されることがない。その結果、下型164は溶融ガラス170を下型164の中央付近で受けることができる。

0038

次に、溶融ガラス170を受けた下型164は、シリンダ120によって下方向へ移動され、胴型166、上型162、パススペーサ168と組み合わされて型組みされる。そして、型組みされた成形用型160は、投入部104側からチャンバ102内に導入され、加熱用上下型ユニット130で、成形用型160が昇温される。昇温された成形用型160は、プレス用上下型ユニット140に移動され、成形用型160は加熱されつつプレスされる。そして、プレスが完了した成形用型160は、冷却用上下型ユニット150に移動され、冷却される。このとき、上型ユニット152は、成形用型160を軽く押圧しているだけである。

0039

本実施形態によれば、下型164が溶融ガラス170を受ける際、保持具110を分割し溶融ガラス170が落下を始めるときに、下型164を上方へ移動させる。その結果、溶融ガラス170の落下スピードが上昇する前に下型164で溶融ガラス170を受けることができ、衝撃を減少させることができる。また、溶融ガラス170を下型164の中央付近で受けやすくなるため、供給された溶融ガラス170の下型164上での形状や位置が安定する。その結果、溶融ガラス170がプレスされて、光学ガラス素子172として成形されたときの偏りの発生等を防止することができる。

0040

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

0041

例えば、上記実施形態では、図2及び図3に示すように、シリンダ120に直接下型164が設置される場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、下型164は、可動型ヒーターブロック上に配置されて、連続式光学素子成形装置100内を移動するとしてもよく、このとき、下型164はヒーターブロックと共にシリンダ120によって上方向へ移動するとしてもよい。

0042

また、上記実施形態では、シリンダ120と下型164が固定されるとしたが、下型164は、図4に示すように胴型122によって側面から支持されるとしてもよい。この胴型122は、下型164と接触し、下型164のみが上下方向に移動する形状を有している。下型164がシリンダ120によって上昇する際、胴型122は、下型164が傾くことを防止できる。

図面の簡単な説明

0043

本実施形態に係る連続式光学素子成形装置を示す側面図である。
同実施形態に係る連続式光学素子成形装置の保持具及び下型を示す断面図である。
同実施形態に係る連続式光学素子成形装置の保持具及び下型を示す断面図である。
同実施形態に係る連続式光学素子成形装置の保持具、下型及び胴型を示す断面図である。

符号の説明

0044

100連続式光学素子成形装置
102チャンバ
104投入部
106取出し部
110、110a、110b保持具
112ガス流通路
114噴出孔
120、146シリンダ
122、166胴型
130加熱用上下型ユニット
132、142、152上型ユニット
134、154下型ユニット
138 加熱部
140プレス用上下型ユニット
150冷却用上下型ユニット
160成形用型
162上型
164下型
168パススペーサ
170溶融ガラス
172 光学ガラス素子

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