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発明の名称 ガラス光学素子の成形装置および成形方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−10828(P2001−10828A)
公開日 平成13年1月16日(2001.1.16)
出願番号 特願平11−177625
出願日 平成11年6月24日(1999.6.24)
代理人
発明者 上田 博之
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】一対の上型及び下型からなる成型用型が出し入れされる成型用チャンバーと、前記チャンバーの上壁を挿通して上下に摺動可能な加圧棒を有するガラス光学素子の成形装置において、前記チャンバーは真空チャンバーであり、この真空チャンバーは可撓性の上壁を有し、前記加圧棒は前記可撓性の上壁に固定され、この上壁とともに上下に移動可能であることを特徴とするガラス光学素子の成形装置。
【請求項2】前記真空チャンバーの左右両側にロードロックを介して加熱チャンバー及び冷却チャンバーが配設されたことを特徴とする請求項1に記載のガラス光学素子の成形装置。
【請求項3】一対の上型及び下型からなる成型用型を真空チャンバー内に収容し、この一対の型内にガラス板を設置し、この真空チャンバーを真空にすることにより、その真空吸引力により可撓性の上壁に固定された加圧棒をこの上壁とともに下降させ、前記加圧棒で前記一対の型の上型を押圧して前記ガラス板の成形を行うことを特徴とするガラス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】本発明はガラス光学素子の成形装置および成形方法に関する。より詳しくは、真空中での加圧手段および加圧方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガラス板を押圧成形して非球面レンズなどに代表される高精度な光学素子を製造するガラスリヒートプレス成形は、製瓶などと異なり成形材料であるガラスを極端に軟化させない温度で行う。
【0003】図7は従来のガラス光学素子の成形方法の説明図である。(A)に示すように、一対の型である上型31と下型32の間に平板状(ほぼ平行平面を有する板状)のガラス板33を挿入する。上型31を下型32方向にプレスし、これを1枚のガラス板33に対し多数個取りで成形し、必要なコーティング処理を施した後、それぞれを切断することにより、(B)に示すような負メニスカスレンズ34(リヒートプレスレンズ)が成形される。このようなガラス成形方法は、材料にガラス板33を用いることや、1枚のガラス板33に多数のレンズを成形できることから安価で効率よく光学素子を形成できる。
【0004】また、従来一般に行われていた研磨法によって球面レンズを形成すると、研磨粉とガラスの混じった廃液が発生して環境上問題があった。これに対し、上記ガラスリヒートプレス成形法によれば環境問題を起こすことなく高精度な光学素子を形成できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のガラス光学素子の成形方法では、複雑な形状の素子を得ようとすると素子に空気が含まれるエアートラップが発生し、その影響で成形精度が悪化する。
【0006】図8は従来のガラス光学素子の成形方法によるエアートラップ発生の説明図である。まず、(A)に示すように、下型32の上にガラス板33が設置される。その上部には上型31が備わる。次に、(B)に示すように、上型31が降下し、上型31の凸部35がガラス板33に接し、(C)に示すように、徐々に凸部35がガラス板33をプレスする。続いて、(D)に示すように凸部35がガラス板33をさらにプレスをすると、ガラス板33の下面と下型32の凹部36の間に気体が入るスペース37が生じてくる。
【0007】このプレス成形は通常窒素雰囲気中でプレスを行うため、このスペース37には窒素ガスが入ってくる。さらに上型31の圧力がかかると、(E)に示すように、スペース37内の気体が抜けきらずエアートラップ38すなわち気体の溜りが生じ、成形品の形状を変化させてしまう。また、このエアートラップ38は光学素子の幾何学的な配置によって発生するものであるため、光学設計上の制約となる。
【0008】この問題を解決するため、真空中で成形を行う方法が考えられるが、真空容器やプレス成形のための加圧ユニット等が必要となりその装置自体の構造が複雑になり、設備費用の増加、装置の設置面積の増大が問題となる。また、真空中での成形方法はプレス時の真空度によって同じ成形を行ってもエアートラップの発生確率が異なるため、品質安定化のためにより高真空が望まれる。この場合、プレスショットごとに成形容器内を高真空にすると成形作業が繁雑になりコスト面の問題も生じる。
【0009】本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、ガラス光学素子の成形において、エアートラップが発生することなく、プレスのための大掛かりな加圧ユニットを必要としないガラス光学素子の成形装置および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】前記目的を達成するため、本発明では、一対の上型及び下型からなる成型用型が出し入れされる成型用チャンバーと、前記チャンバーの上壁を挿通して上下に摺動可能な加圧棒を有するガラス光学素子の成形装置において、前記チャンバーは真空チャンバーであり、この真空チャンバーは可撓性の上壁を有し、前記加圧棒は前記可撓性の上壁に固定され、この上壁とともに上下に移動可能であることを特徴とするガラス光学素子の成形装置を提供する。
【0011】この構成によれば、真空中でプレス成形を行うため、エアートラップの発生を防ぐことができ、研磨法を用いることなく複雑な形状の光学素子のガラスリヒートプレス成形が実現できるため、安価であり環境問題も生じない。
【0012】好ましい構成例においては、前記真空チャンバーの左右両側にロードロックを介して加熱チャンバー及び冷却チャンバーが配設されたことを特徴としている。この構成によれば、真空チャンバーの真空状態を保ったまま、ガラス成形品の出し入れができ、スループットが向上する。
【0013】本発明ではさらに、一対の上型及び下型からなる成型用型を真空チャンバー内に収容し、この一対の型内にガラス板を設置し、この真空チャンバーを真空にすることにより、その真空吸引力により可撓性の上壁に固定された加圧棒をこの上壁とともに下降させ、前記加圧棒で前記一対の型の上型を押圧して前記ガラス板の成形を行うことを特徴とするガラス光学素子の成形方法を提供する。
【0014】この構成によれば、チャンバー内を真空にすることにより生じる真空吸引力で加圧棒を下降させるため、加圧ユニットを設けることなくプレス成形を行うことができ、装置の設備費用の増加、設置面積の増大を防ぐことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係るガラス光学素子の成形装置の概略図である。図示したように、中央に成型用真空チャンバー1と、その両側にロードロック2を介して加熱チャンバー3、冷却チャンバー4が配設される。この成型用真空チャンバー1には、この上壁を挿通して上下に摺動可能な加圧棒5が設置され、その側面には加圧棒5の上下移動をガイドする加圧棒サポート6が設置される。成型用真空チャンバー1上部には、加圧棒5の加圧力の調整及び加圧速度の調整のためにエアーシリンダー7を加圧棒5に接続する。
【0016】成型用真空チャンバー1内には、例えば蛇腹状の可撓性がある金属体のベローズ8が備わり、加圧棒5に溶接される。このため、成型用真空チャンバー1の上壁側はベローズ8によって密閉される。
【0017】図2、図3、図4、図5、図6は本発明に係るガラス光学素子の成形方法の説明図である。図2に示すように、両側をスリーブ9によってガイドされた上型10と下型11を有する成型用型12は、ガラス板13を上型10と下型11の間にセットされ、本発明に係る装置の外側で待機する。この時加熱チャンバー3は、内部を加熱しながら真空排気する。成型用真空チャンバー1は真空状態にあり、加圧棒5が下方に引っ張られるが、エアーシリンダー7を上昇させて加圧棒5を固定する。
【0018】次に図3に示すように、成型用型12を加熱チャンバー3に搬入する。この時加熱チャンバー3内は成型用真空チャンバー1と同じ真空圧にし、加熱によりガラス板13を軟化させる。エアーシリンダー7は上昇させ加圧棒5を固定したままとする。
【0019】次に図4に示すように、成型用真空チャンバー1と加熱チャンバー3の間のロードロック2を開け、成型用型12を成型用真空チャンバー1内に搬送する。その後ロードロック2を閉じ、エアーシリンダー7は上昇させ加圧棒5を固定したまま成型用真空チャンバー1内およびガラス板13を均熱化(ソーク)する。
【0020】続いて図5に示すように、エアーシリンダー7の上昇を止め、加圧棒5を成型用真空チャンバー1内の真空吸引力(陰圧)により下降させる。この後加圧棒5は下方の成型用型12の上型10を押圧し、上型10はスリーブ9をスライドしてガラス板13をプレスする。この時エアーシリンダー7により加圧棒5の加圧力を調整し、加圧速度を調整する。冷却チャンバー4は、内部を成形用真空チャンバー1と同じ真空圧にする。
【0021】続いて図6に示すように、加圧棒5を再びエアーシリンダー7により上昇させ、プレスされた成型用型12を冷却チャンバー4に搬送する。ここで冷却チャンバー4内を冷却しながら窒素を導入し、大気圧にした後成型用型12を冷却チャンバー4から取出し、ガラス板13を成型用型12から取出してガラス板13の成形が完了する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては、真空中でプレス成形を行うため、エアートラップの発生を防ぐことができ、研磨法を用いることなく複雑な形状の光学素子のガラスリヒートプレス成形が実現できるため、安価であり環境問題も生じない。また、絶えず成型用真空チャンバー内を真空に保つことが可能なため、プレスショットごとに成型用真空チャンバー内を真空にする必要がなくなり、操作性が増す。さらに、チャンバー内を真空にすることにより生じる真空吸引力で加圧棒を下降させるため、加圧ユニットは加圧棒の加圧力や加圧速度を調整する程度の設備でよく、大掛かりな加圧ユニットを設けることなくプレス成形を行うことができ、装置の設備費用の増加、設置面積の増大を防ぐことができる。




 

 


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