JP3768796B2 - 光学素子用ガラス塊の製造装置、および、そのガラス塊から光学素子を製造する方法 - Google Patents
光学素子用ガラス塊の製造装置、および、そのガラス塊から光学素子を製造する方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子用ガラス塊の製造装置、および、そのガラス塊から光学素子を製造する方法に関する。特に、成形による光学素子用ガラス塊の製造装置、および、そのガラス塊から光学素子を製造する方法(例えば、研削研磨による一般の光学素子の製造方法、あるいは、そのガラス塊を加熱軟化して、プレス成形することで光学素子を得る製造方法)に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、非球面レンズを安価に製造する技術として、プレス成形によりガラス光学素子を得る方法が提唱され、その具体的な技術が急速に発展している。この成形用素材は、最終的な光学素子として有効に機能するため、その表面が滑らかな必要がある。そこで、当初は研磨加工して作ったガラス塊を用いていたが、近年では、そのコストダウンのために、溶融ガラス流から直接得られた、表面が滑らかなガラス塊を、成形用素材として用いる技術が提唱された。
【0003】
しかしながら、この溶融ガラス流から得られるガラス塊は、その形状が球形状に近いため、その後のプレス成形で、光学素子としての必要な形状に成形するまでに、大きな変形量が必要となり、成形に時間が掛かるだけでなく、成形用型にも大きな負担が加わる。そのため、最近では、溶融ガラス塊を多孔質の型を用いて非接触状態でプレス成形して、成形光学素子形状に近似した形状の成形用素材であるガラス塊を得る技術が展開されている。
【0004】
一方、従来から行われている研削・研磨加工により光学素子を得る工程において用いられる、加工用素材としての成形ガラス塊も、溶融ガラス塊を一対の金属の成形用型部材でプレス成形して得ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、以下に示すような欠点があった。例えば、研削・研磨加工用素材としての成形ガラス塊を得るために、溶融ガラス塊を一対の金属の成形用型部材でプレス成形する時、従来のプレス成形装置には、上型部材と下型部材との位置を調整する機構が備えられていないので、プレス成形を行った場合、成形品の上下面の軸精度が満足できる程度に高めることができない。
【0006】
このように、従来、上下型部材の位置調整を行わなかった理由として、以下の2点がある。1点目として、適当な位置調整機構がなかった点が挙げられる。即ち、このように、溶融ガラス流から溶融ガラス塊を得て、これをプレス成形して成形ガラス塊を得る工程は、一般に大気中で行われる。そして、この成形に用いる成形用型は、溶融ガラス塊の温度に合わせて、高温に保たれている。従って、このような上下一対の成形用型部材の位置調整に、従来から知られているピンによる位置調整機構、即ち、先端がテーパ形状の位置決めピン(型部材の一方)を位置決め穴(型部材の他方)に挿入する方法を適用すると、大気中で、しかも、高温の状態であるので、ピンがかじりを生じ易く(熱膨張差、組立、製作誤差などが原因として挙げられる)、実際には、位置決めすることが、ほとんど不可能であった。
【0007】
2点目として、高精度に位置決めする必要がなかった点がある。即ち、従来、研削・研磨加工を施す前提で、成形されるガラス塊を得た場合には、その表面に離型材などの異物や、シャーマークと呼ばれる微細な泡からなる切断痕などの欠陥があるので、その表面を0.5mm程度、研削加工により除去していた。そのため、この加工除去量を考慮して、敢えて高精度の位置決めは、必要とされていなかった。
【0008】
しかしながら、溶融ガラス塊をプレス成形して得たガラス塊を、そのまま、光学素子成形用素材として用いる場合には、高精度に位置決めをした上下一対の型部材で、溶融ガラス塊をプレス成形する必要がある。なぜならば、その成形ガラス塊を成形用素材として用いる場合、その表面を除去加工しないので、成形ガラス塊の形状が、最終の光学素子の所望形状に近似するように成形されていないと、所望する高精度の光学素子を得ることが困難になる。
【0009】
また、高精度に位置決めされた上下一対の成形用型部材でプレス成形された成形ガラス塊を、研削および研磨による光学素子製造用素材として用いれば、研削屑(スラッジ)の発生量を抑制することができる。
【0010】
本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、その第1の目的とするところは、大気中において高温の状態でも、上下の成形用型部材の位置調整を可能にし、高精度の成形ガラス塊を得ることができる光学素子用ガラス塊の製造装置を提供することである。
【0011】
また、本発明の第2の目的とするところは、上述のように、高精度に位置決めされた上下一対の成形用型部材でプレス成形された成形ガラス塊を、研削および研磨による光学素子製造用素材として用いることで、研削屑(スラッジ)の発生量を大幅に抑制することができる光学素子の製造方法を提供することである。
【0012】
更に、本発明の第3の目的とするところは、上述のように、高精度に位置決めされた上下一対の成形用型部材でプレス成形された成形ガラス塊を、プレス成形により光学素子を得る素材として用いることで、研削・研磨を必要としない光学素子の製造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、溶融光学ガラス塊を、上下一対の成形用型部材を有する成形用型でプレス成形して、光学素子用ガラス塊を成形する製造装置であって、前記成形用型の上下型部材の軸芯位置を調整する機構を具備し、この軸芯位置調整機構が、少なくとも、一方の型部材の軸芯位置を自在に動かすことができる自在移動機構と、上下各型部材の軸芯位置を、所望の範囲内で一致させる位置決め機構とからなり、この位置決め機構が、上下各型部材の少なくとも一方の位置決め用部材に、表面からガスが噴出し得る多孔質の部材を用いており、また、上下各型部材に設けられた位置決め用部材を用いて、上下各型部材の位置決めを行なうに際し、多孔質の位置決め部材からガスが噴出させ、上下一対の位置決め用部材を互いに非接触の状態で、上下型部材の位置決めを行い、上下型部材が所望の範囲で位置決めされた状態で、上下一対の成形用型部材で溶融光学ガラス塊をプレス成形することを特徴とする。
【0014】
このような構成では、表面からガスを噴出することができる多孔質の部材を、上下各型部材の少なくとも一方の位置決め用部材として用いることで、この上下型部材を接近させると、仮に、上下型部材が相対的に横方向にずれている場合、位置決め機構としての、これら上下型部材の位置決め部材が、互いに非接触の状態のまま、位置決めを行い、それに伴い、型部材を自在に動かす自在移動機構により、上下型部材の位置が所望する範囲内に調整される。
【0015】
即ち、上下型部材の位置がずれ、非接触状態の位置決め部材が所望した距離より近接した状態であると、この部分からのガスの流出量が小さくなり、ベルヌイの定理により、その部分のガスの圧力が高まり、このガス圧により、上下型部材の位置ずれが補正される。その結果、このように上下型部材の位置調整をした後、溶融ガラス塊をガラス成形することで、高精度の光学素子用ガラス塊(成形ガラス塊)を得ることができる。
【0016】
また、このような位置決めは、上下型部材の各位置決め部材が、互いに非接触の状態で行われるから、大気中の雰囲気で、高温の状態でも、これらの位置決め部材が相互にかじることなく、正確に位置決めが行われる。
【0017】
この場合、本発明の実施の形態として、多孔質の位置決め用部材が、その内部に、ガス噴射方向別に、複数のガス供給室を設置しており、これらの各ガス供給室から多孔質の部材の表面にガスを噴出させて、上下一対の位置決め用部材を互いに非接触の状態で、上下型部材の位置決めを行なうことは有効である。
【0018】
このように、多孔質の部材からなる位置決め用部材が、その内部にその方向別に複数のガス供給室を設置することにより、非接触位置決め作用がより強まる。即ち、仮に、多孔質の部材からなる位置決め用部材の内部に、単一のガス供給室からなる場合、上下型の位置がずれ、非接触位置決め部材が所望した距離より近接した状態でも、ガスが反対側に逃げ、その近接部でガス圧力が大きくならず、上下型部材の位置ずれが補正されない畏れがある。その点、上述のように、多孔質の部材からなる位置決め用部材の内部に、その方向別に複数のガス供給室を設置した場合、上下型部材の位置がずれ、非接触位置決め部材が所望した距離より近接した場合、この近接した箇所に対応するガス供給がなされるので、より詳細に正確な位置決めができるのである。
【0019】
また、位置決め機構を用いて、上下型部材の位置決めをした後、上下型部材で溶融光学ガラス塊をプレス成形して、光学素子用ガラス塊を製造すること、あるいは、位置決め機構を用いて、上下型部材の位置決めをしながら、上下型部材で溶融光学ガラス塊をプレス成形して、光学素子用ガラス塊を製造することは、その好ましい実施の形態として、選択される。
【0020】
更に、本発明の実施の形態として、上述の光学素子用ガラス塊の製造装置において、上下一対の型部材が多孔質の素材からなり、この型部材の成形面からガスが噴出している状態で、溶融光学ガラス塊を前記成形面に非接触の状態で、プレス成形して、光学素子用ガラス塊を製造することは、有効である。
【0021】
このような構成では、溶融光学ガラス塊を、型部材の成形面に非接触な状態で、プレス成形するので、得られた成形ガラス塊の成形面は、非常に滑らかである。即ち、このようにして得られた成形ガラス塊は、上下型部材の間の位置決めが、上下型部材についての各位置決め部材が互いに非接触の状態で行われ、高精度であり、同時に、そのプレス成形面が、非常に滑らかであるから、光学素子を製造するための素材として大変に適している。
【0022】
また、本発明では、上述の光学素子用ガラス塊の製造装置で得られたガラス塊の表層を、研磨加工、または、研削加工および研磨加工により除去し、所要の表面精度を有する光学素子を得ることを特徴とする。
【0023】
このような構成では、研削研磨加工による加工除去量を削減できるので、この成形ガラス塊は、従来の研削・研磨加工により光学素子を製造する場合の素材としても大変に適している。
【0024】
更に、本発明では、上述の光学素子用ガラス塊の製造装置で得られたガラス塊を加熱軟化し、この軟化状態のガラス塊を、一対の型部材からなる成形用型でプレス成形し、成形品としての光学素子を得ることを特徴とする。
【0025】
この場合、得られた成形ガラス塊は、その上下面の軸精度が良好であり、また、その成形面も、最終的な光学素子に近い所望の形状に成形されている。従って、この成形ガラス塊を、光学素子製造用素材として、軟化状態でプレス成形して、光学素子を得る場合、そのプレス代が少なくても、所望する形状の光学素子を、高精度で容易に得ることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本発明に係わる第1の実施の形態では、非接触の位置決め機構を用いて、上下型部材の位置決めをした後、多孔質の上下型部材により、溶融ガラス塊を非接触の状態でプレス成形して、光学素子用ガラス塊(成形ガラス塊=プレフォーム)を得て、さらに、この成形ガラス塊をプレス成形して、光学素子を得る事例について説明する。
【0027】
ここで、非接触の位置決め機構は、位置決めピンとピン穴とから構成されており、ピン穴の形成個所が多孔質材料で作られており、ガスが噴出している状態のピン穴に、位置決めピンを挿入し、ピンとピン穴を、ガス膜を介して、非接触の状態で位置決めしている。
【0028】
図1は、この実施の形態で用いた上下型部材を含むプレス成形装置の部分構成を説明するための断面図である。図1には、多孔質材からなる上下一対の成形用型部材、および、上型部材を自在に動かすことができる自在移動機構と、上下型部材の位置を一致させる位置決め機構とからなる位置調整機構が開示されている。また、図2は、この実施の形態における位置決め機構の、多孔質材からなるピン穴の形成個所の構造を説明するための平面断面図である。
【0029】
図1において、符号1は溶融ガラス塊、2は多孔質の下型部材、3は多孔質の上型部材、4は下型部材2を保持する下型保持ブロック、5は上型部材3を保持するための上型保持ブロック、6は下型部材2の背面に設けられた下型ガス供給室、7は上型部材3の背面に設けられた上型ガス供給室、8はピン穴を形成するため、下型保持ブロック4の内部に設けられた、多孔質の材料からなるスリーブ、9は多孔質スリーブ8の背面に設けられたピン穴ガス供給室、10は上型保持ブロック5に設けられ、ピン穴に挿入される位置決めピンである。
【0030】
符号11は上型部材3を自在に動かすための自在移動機構であり、12は上型部材を動かすための上軸である。また、符号13は、自在移動機構11と上型保持ブロック5とを横方向に自在に動かすためのボールであり、14は、自在移動機構11と上軸12を角度方向に自在に動かすためのボール継手であり、また、15は下型を動かすための下軸である。
【0031】
図2は、上述のピン穴ガス供給室9を開示しており、ここでは、ピン穴ガス供給室9は12個に分割されている。なお、符号16はピン穴ガス供給室9を分割するための隔壁である。
【0032】
次に、この実施の形態における装置の動作を説明する。まず、上記構成からなる多孔質の下型部材2の上に、非接触状態で、溶融ガラス塊1を受ける。即ち、下型ガス供給室6には、ガス供給管(図示せず)が接続されており、ここから高圧の窒素ガスが供給され、多孔質の下型部材2の表面から噴出されている。
【0033】
この状態の下型部材2を、溶融された光学ガラスを、液滴状に流出している溶融ガラス流出口(図示せず)の直下に設置する。そして、多孔質の下型部材2の上に溶融ガラスを降下し、下型部材に対して非接触の状態で、受けた後、この下型部材2を所定距離、下降させる。すると、溶融ガラスは、括れて、自然切断される。このようにして、窒素ガスが噴出している状態の、多孔質の下型部材2の上に、非接触の状態で、所要重量の溶融ガラス塊1を得る。この溶融ガラス塊1は、その上下面とも自由表面からなっており、表面が滑らかである。
【0034】
続いて、この溶融ガラス塊1を受けた状態の下型部材2と、上型部材3との位置を、ピン穴を形成する多孔質スリーブ8とピン10との嵌合動作(以下に詳述するが)で、位置決めを行う。
【0035】
上述の、ピン穴を形成する多孔質スリーブ8には、図2に示すように、その外周部に設置されたピン穴ガス供給室9が、隔壁16により、12個に分割されている。そして、これらの12個のピン穴ガス供給室9には、各々別のガス供給管(図示せず)が接続されており、窒素ガスを供給している。即ち、この多孔質のピン穴8の内部には、各々、12個のピン穴ガス供給室9から窒素ガスが噴出している。
【0036】
このように、多孔質のピン穴8からガスが噴出している状態で、下型部材2を上型部材3の下方の位置へ移動させた後、上型部材3を下降させ、下型部材2と上型部材3を接近させ始める。しかし、上型保持ブロック5に設けられたピン10の先端、および、多孔質のピン穴8の入口は、共にテーパ形状に作られているので、下型部材2と上型部材3との位置がずれている場合でも、このテーパ部に倣って、下型部材2と上型部材3の位置決めが行われる。
【0037】
これは、ピン穴8からガスが噴出しているので、ピン穴8とピン10との位置がずれている場合、ピン10とピン穴8とが接近している部位で、ガス膜が薄くなり、ガスの圧力が高まり、ピン10が押し戻され、所望する正規の位置へと位置決めされるのであり、この時、ピン10とピン穴8とは、ガス圧により、非接触の状態に保たれ、接触によるかじりがない。特に、この実施の形態では、ピン穴ガス供給室9が、その角度方向に12分割されているので、ピン10とピン穴8が接近している部分で、ガス圧が逃げることなく、より正確に、その方向でガス圧が高まるので、非接触での位置決めが確実に行われる。
【0038】
なお、このようにピン10とピン穴8との間で、非接触で位置決めが行われる時、上型保持ブロック5と上軸12とは、横方向に相対的に移動するが、この実施の形態では、自在移動機構11と上型保持ブロック5との間の、横方向の移動を、その間に設けられたボール13により行っている。また、自在機構11と上軸12との間の、回転角度方向の移動を、その間に設けられたボール継手14により行っている。このような構成の自在移動機構11を介することにより、ピン10とピン穴8との間の非接触位置決めを、確実に、且つ、容易に行うことができる。
【0039】
続いて、下型部材2と上型部材3との接近を更に続けて、溶融ガラス塊1のプレス成形を開始する。この時、ピン10とピン穴8との間は、非接触の状態で位置決めされているので、下型部材2と上型部材3とは、所望する位置精度に保たれている。この状態で、下型部材2と上型部材3との接近が継続されるが、この時、上型ガス供給室7にはガス供給管(図示せず)が接続されていて、ここから供給された高圧の窒素ガスが、多孔質の上型部材3の表面から噴出しており、一方、下型部材2の表面からも窒素ガスが噴出しており、従って、溶融ガラス塊1は、下型部材2の上に非接触の状態で保持されている。
【0040】
この状態で、さらに上下型部材の接近を続けると、溶融ガラス塊1の上部に、上型部材3が薄いガス膜を介して、近接した状態になり、さらに、上下型部材の接近が進むと、溶融ガラス塊1は、上下型部材の表面から噴出しているガスの圧力で、成形面と非接触の状態に保たれたまま、成形面の形状に倣って、変形が進行される。
【0041】
さらに、上下型部材の接近を進め、最終的に押し切ることにより、所望とする形状の成形ガラス塊を得ることができる。特に、押し切った後、一度、成形用型部材の温度、または、型部材の表面から噴出しているガスの温度を高くした後、この成形ガラス塊の内部における、不均一な温度分布が生じないように、冷却し、その後、型開きし、成形ガラス塊を取り出すと、特に、成形面形状の精度の良い成形ガラス塊を得ることができる。
【0042】
このようにして、特に、最終成形の光学素子の形状に近似する、成形面形状の精度のよい成形ガラス塊を得ることができる。続いて、この実施の形態では、このようにして得られた成形ガラス塊を、それが軟化している状態で、上下一対の成形用型部材で、プレス成形して、成形光学素子を得る。
【0043】
次いで、この実施の形態を具体的な形で説明する。ここでは、多孔質の下型部材2として、気孔率:25%、平均孔径:10μmの多孔質カーボンを用いた。下型部材2の成形面は、その直径が15mm、曲率半径が20mmの凹球面である。上型部材3も、同一の多孔質カーボンで製作し、その成形面は、その直径が15mm、曲率半径が30mmの凸球面である。
【0044】
下型保持ブロック4および上型保持ブロック5は、ステンレスで製作した。なお、これらの保持ブロックの中には、加熱用ヒータ(図示せず)が設置されている。また、下型ガス供給室6および上型ガス供給室7にガスを供給するガス供給管(図示せず)の内部には、白金ヒータからなる高温ガス供給装置(図示せず)が設置されおり、所望の温度に加熱された高温のガスを、各々のガス供給室に供給することができる。
【0045】
多孔質のピン穴を形成するスリーブ8は、気孔率:30%、平均孔径:15μmの多孔質カーボンで製作した。このピン穴の内径は4.00mmである。一方、上型保持ブロック5に設置されたピン10は、鋳鉄で製作し、その外径は3.95mmである。また、これらのピン10の先端、および、ピン穴8の入口は、各々1mmの面取りがされ、テーパ形状(例えば、テーパー角:30度)になっている。
【0046】
自在移動機構11は、ステンレスで作られており、その内部に設けられるボール13はアルミナを研磨して作ったボールベアリング用のボールであり、自在移動機構11と上型保持ブロック5とは、横方向に滑らかに動くことができる。
【0047】
この実施の形態では、成形ガラス塊を得るために、SK12相当の光学ガラスを用いた。このガラス原料を、白金製のガラス溶融るつぼ(図示せず)の中に入れ、1200℃まで加熱・溶融した。そして、この溶融ガラスを、るつぼ(図示せず)の下部に設けた溶融ガラス流出パイプ(図示せず)から液滴状に流出した。この時、溶融ガラス流出パイプは1000℃に保たれており、溶融ガラス流出口からは、1000℃の溶融ガラスが液滴状に流出している。
【0048】
一方、下型保持ブロック4は、内蔵するヒータ(図示せず)で500℃に加熱された。また、ガス供給管(図示せず)に設けられた高温ガス供給装置(図示せず)により、窒素ガスを500℃に加熱し、この高温ガスを毎分5Lの流量で、多孔質の下型部材2から噴出させている。この状態の多孔質の下型部材2を、溶融ガラス流出口(図示せず)の直下10mmの位置に設置し、この多孔質の下型部材2の上に、噴出ガスにより非接触の状態に保ったままで、溶融ガラスを受け始めた。そして、この状態で10秒経過したとき、この多孔質の下型部材2を下方へ20mm下げると、溶融ガラス流は括れ、直ちに、自然切断され、この多孔質の下型部材2の上に、非接触状態で、所望する重量である1.5gの溶融ガラスが得られた。続いて、この溶融ガラス塊1を、下型部材2の上に非接触状態で浮上保持したまま、多孔質の下型部材2を、多孔質の上型部材3の下に移動した。
【0049】
この際、上型保持ブロック5は、内蔵するヒータ(図示せず)で500℃に加熱されている。また、ガス供給管(図示せず)に設けられた高温ガス供給装置(図示せず)により、窒素ガスが500℃に加熱されていて、この高温ガスを毎分2Lの流量で、多孔質の下型2から噴出している。
【0050】
また、多孔質部材からなるピン穴8の背面に12個設けられたガス供給室9には、各々、毎分1.0Lの流量の窒素ガスが供給された。その結果、非接触状態で位置決めを行うピン穴を形成する多孔質部材8の表面から、毎分12Lの流量の窒素ガスが噴出している。
【0051】
そして、溶融ガラス塊1を非接触状態で浮上保持している状態の多孔質の下型部材2が、多孔質の上型部材3の下に移動した後、多孔質の上型部材3の下降を開始した。多孔質の上型部材3に自在移動機構11を介して接続されている上軸12は、それを駆動するNC(数値制御)駆動装置(図示せず)により、その速度を制御されつつ下降した。
【0052】
当初の位置から20mm下降させた所で、上型保持ブロック5に設けられた位置決めピン10が、下型保持ブロック4に設けられた多孔質のピン穴8の中に入り始めた。ここで、多孔質の上型部材3の下降速度を毎秒1mmにした。そして、5秒後には、多孔質のピン穴8と位置決めピン10による、非接触での位置決めが完了した。この時、多孔質のピン穴8から噴出しているガスの流量を、毎分12Lから毎分3Lに減じた。
【0053】
その状態で、さらに上型部材3を下降させると、5秒後に、多孔質の上型部材3がガス膜を介して溶融ガラス塊10の上部に近接し、多孔質の上型部材3および下型部材2と非接触の状態で、溶融ガラス塊10の成形が開始される。なお、この時の溶融ガラス塊10の温度は800℃であった。
【0054】
この状態で、さらに7秒経過すると、上型部材3と下型部材2が押し切り、互いの型部材が接触し、ガラス塊に対して非接触状態での成形が完了した。その後、この状態に保ったまま、多孔質の上型部材3および下型部材2から噴出している窒素ガスの流量を、各々毎分0.3Lに減じた。また、同時に、下型保持ブロック4および上型保持ブロック5の内部に、各々設置されている加熱用ヒータ(図示せず)と、上下の型のガス供給室にガスを供給するガス供給管(図示せず)の内部に設置されている高温ガス供給装置(図示せず)の白金ヒータとを加熱し、各々の型保持ブロックを700℃に加熱すると同時に、各々の多孔質の型部材から噴出している窒素ガスの温度も700℃に加熱した。その後、これらの温度を毎分80℃で低減し、300℃まで成形ガラス塊を冷却したとき、これらの上下型部材を開き、成形ガラス塊を取り出した。
【0055】
このように、溶融ガラス塊10を押し切った後、型保持ブロックおよび窒素ガスを、その温度が700℃になるまで、加熱した後、冷却しているのは、冷却中の成形ガラス塊の内部での温度分布のバラ付きを小さくするためである。
【0056】
このようにして得られた成形ガラス塊は、大変に精度が良好であった。即ち、この成形ガラス塊の上下面の位置ずれは、50μm以下であった。また、上下面の角度ずれは、10′以下であった。また、成形面の形状は、最終の光学素子の成形で所望する形状に対して、10μm以内のウネリを有する形状であり、その表面は、型部材の成形面と接触しておらず、自由表面からなっているので、大変滑らかであった。
【0057】
続いて、このようにして得られた高精度の成形ガラス塊を、成形用型でプレス成形して、最終的な成形光学素子を得た。なお、ここで用いた成形用型は、超硬合金からなっており、その成形面は研磨加工されており、その上に、離型作用を有するカーボン膜が形成されている。この実施の形態では、成形用下型部材の成形面は曲率半径:22mmの凹球面であり、成形用上型部材の成形面は曲率半径:32mmの凸球面である。なお、ここでは、得られた成形ガラス塊の中心厚が3.3mmであり、所望する成形光学素子の中心厚が3.0mmである。
【0058】
本発明の1つの実施形態として、上述の成形ガラス塊(プレフォーム)を、この上下一対の成形用型部材の間に挿入した後、この成形用型部材を530℃まで加熱し、この成形ガラス塊を軟化させた後、3000Nのプレス力を加えて、プレス成形したところ、5秒でプレス成形を完了し、成形光学素子を得た。その状態で400℃まで冷却した後、上下の成形用型部材を開き、成形光学素子を取り出した。なお、成形用型部材の成形面に形成された、離型作用を有するカーボン膜は、5000ショットを経ても、剥離することはなかった。
【0059】
この実施の形態での特有の効果として、以下の点を挙げることができる。まず、成形ガラス塊の形状精度が高く、表面も滑らかなので、高精度・高品質の成形光学素子を得ることができる。また、成形ガラス塊の形状を、成形光学素子の形状に近似させることにより、プレス時間を短縮することができる。また、成形用型部材への負荷も少なくなるため、型の寿命を長くすることができる。特に、成形型の成形面(表面)に付けられる保護膜や離型膜の寿命を長くすることが可能になる。
【0060】
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、第1の実施の形態とほぼ同様の構成の装置を用いながら、さらに、高精度の位置決めを可能にする場合を説明する。即ち、位置決めピンとピン穴のと構成を変えて、第1の実施の形態よりも高精度の位置決めを可能にする事例を説明する。なお、ここでは、このようにして得られた成形ガラス塊の成形面を研磨して、光学素子を得る場合を挙げる。
【0061】
図3は、この実施の形態での位置決めピンとピン穴との構成を説明する断面図である。なお、ここでの製造装置の構成において、図3に示す位置決めピンおよびピン穴の部分以外の構成は、図1に示す装置の構成と同一である。
【0062】
図3において、符号4および5は、図1と同一な下型保持ブロックおよび上型保持ブロックであり、17は上型保持ブロック5に設けられた多孔質材料からなる位置決めピンであり、18は多孔質の位置決めピン17の内部に設けられたガス供給室であり、19は下型保持ブロック4に設けられたピン穴の内部に設けられた多孔質材料からなる可動式の位置決めピンであり、20は多孔質の可動式位置決めピンの内部に設けられたガス供給室であり、また、21は多孔質の可動式位置決めピン19を下型保持ブロック4の所定の位置に固定するためのバネ部材である。
【0063】
この実施の形態での動作は、第1の実施形態の場合とほぼ同様である。ただし、多孔質の位置決めピンを用いて、非接触の状態で、位置決めピンとピン穴の位置決めを行い、プレス成形をして行く時点での位置決めピンの動作は異なる。その様子を以下に説明する。
【0064】
この実施の形態においては、上型保持ブロック5に設けられた多孔質の位置決めピン17の先端は、テーパ形状に形成されている。そして、それに対応する、下型保持ブロック4の位置決め穴の中に設けられた多孔質の可動式位置決めピン19の先端部は、位置決めピン17の先端テーパ形状に対応する形状に形成されている。また、この多孔質の位置決めピン19は、その背部に設けられたバネ部材21により、上方に持ち上げられ、下型保持ブロック4に接触し、所定の位置にある。
【0065】
そして、溶融ガラス塊をプレス成形するために、上型部材と下型部材とを接近させると、図3に示すように、上型保持ブロック5に設けられた多孔質の位置決めピン17と、下型保持ブロック4の位置決め穴の中に設けられた位置決めピン19との間で、非接触の状態で、位置決めが行われる。この時、多孔質の位置決めピン17の内部に設けられたガス供給室18には高圧のガスが供給され、このガスが多孔質の位置決めピン17の先端にあるテーパ部から噴出している。この噴出ガスの発生圧力により、多孔質の位置決めピン17と可動式の位置決めピン19との間で、非接触の状態で位置決めが行われる。
【0066】
このようにして、多孔質の位置決めピン17と可動式の位置決めピン19との間で、非接触の状態で、位置決めが完了した状態を図4に示す。なお、図4では、バネ部材21は省略されている。
【0067】
この後、さらに上型部材と下型部材が接近すると、図5に示すように、多孔質の位置決めピン17と可動式の位置決めピン19とは、位置決めされた状態を保ったまま、可動式の位置決めピン19が、下型保持ブロック4に設けられたピン穴の中を下降して行く。この時、この可動式の位置決めピン19は、多孔質材で作られており、その中に設けられたガス供給室20には高圧のガスが供給されており、このガスが、この可動式の位置決めピン19の側面から噴出している状態である。即ち、この可動式の位置決めピン19は、噴出ガスにより、下型保持ブロック4に設けられたピン穴と非接触の状態のまま、下降して行く。このとき、バネ部材21は縮んでいる。
【0068】
そして、第1の実施の形態と同様に、溶融ガラス塊を、多孔質の成形用型部材を用いて、非接触の状態で、プレス成形し、成形ガラス塊を得るのである。続いて、このようにして得られた高精度の成形ガラス塊の成形面を、ここでは、特に研磨加工して、所要の光学素子を得る。
【0069】
以下、この実施の形態を、より具体的な事例で説明する。なお、ここでは、多孔質の位置決めピン17、多孔質の可動式の位置決めピン19、下型保持ブロック4に設けられたピン穴、およびバネ部材21以外の部分は、第1の実施の形態と同一であるから、その説明を省略する。
【0070】
ここで用いた多孔質の位置決めピン17は、気孔率:30%、平均孔径:20μmの多孔質のステンレス材で作られており、その直径は4.0mmであり、その先端部は45°のテーパ形状に加工されている。また、この多孔質の位置決めピン17の先端内部には、ガス供給室18が設けられているが、ここでは、このガス供給室18は、位置決めピン17の周方向に、互いに独立した4個のガス供給室の形で設置されている。そして、これらの各々のガス供給室18には、各々独立したガス供給管(図示せず)により、高圧の窒素ガスが供給されている。
【0071】
また、ここで用いた多孔質の可動式位置決めピン19は、気孔率:30%、平均孔径:15μmの多孔質のカーボンで作られており、その直径は4.98mmであり、その先端部は、位置決めピン17の先端部に一致するように、45°のテーパ形状に加工されている。また、この多孔質の可動式位置決めピン19の内部には、1つのガス供給室20が設けられており、このガス供給室20には、ガス供給管(図示せず)により、高圧の窒素ガスが供給されている。
【0072】
また、下型保持ブロック4はステンレス材で作られており、そこに設けられたピン穴は直径:5.0mmである。また、可動式位置決めピン19を押し上げるバネ部材21として、ジルコニアで作られた、バネ定数100N/mmのバネを用いた。
【0073】
このような構成からなる、位置決めピン17、可動式位置決めピン19およびピン穴を、第1の実施の形態と同様に、図1に示すように、多孔質の成形型の周囲に配置した。なお、ここでは、先の実施形態と同様に、ガラス素材にSK12相当の光学ガラスを用いた。このガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを溶融ガラス流出パイプ(図示せず)から液滴状に流出した。この時、溶融ガラス流出パイプは1000℃に保たれており、溶融ガラス流出口からは1000℃の溶融ガラスが液滴状に流出される。
【0074】
下型保持ブロック4を、内蔵するヒータ(図示せず)で500℃に加熱した。また、ガス供給管(図示せず)に設けられた高温ガス供給装置(図示せず)により、窒素ガスを500℃に加熱し、この高温ガスを毎分5Lの流量で、多孔質の下型部材2から噴出している。この状態の多孔質の下型部材2を、溶融ガラス流出口(図示せず)の直下10mmの位置に設置し、この多孔質の下型部材2の上に、噴出ガスによりガス膜を形成し、非接触の状態に保ったまま、溶融ガラスを受け始めた。そして、この状態で10秒経過したとき、この多孔質の下型部材2を下方へ20mm下げた。すると、溶融ガラス流は括れて、直ちに自然切断され、この多孔質の下型2の上に、非接触状態で、所望する重量である1.5gの溶融ガラスが得られた。
【0075】
続いて、この溶融ガラス塊1を非接触状態で浮上保持したまま、多孔質の下型部材2を、多孔質の上型部材3の下に移動した。この時、上型保持ブロック5は、内蔵するヒータ(図示せず)で500℃に加熱した。また、ガス供給管(図示せず)に設けられた高温ガス供給装置(図示せず)により、窒素ガスを500℃に加熱し、この高温ガスを毎分5Lの流量で、多孔質の下型2から噴出している状態にした。
【0076】
また、多孔質の位置決めピン17の内部に設けられた、各々のガス供給室18には、各々、毎分1Lの流量の窒素ガスが供給され、多孔質の位置決めピン17の先端でのテーパ部から、合計:毎分4Lの窒素ガスが噴出している。
【0077】
また、多孔質の可動式位置決めピン19の内部に設けられたガス供給室20には、毎分5Lの流量の窒素ガスが供給され、多孔質の可動式位置決めピン19の外周部から噴出している。そして、多孔質の可動式位置決めピン19と下型保持ブロック4に設けられたピン穴とを非接触の状態にした。
【0078】
溶融ガラス塊1を非接触状態で浮上保持したまま、多孔質の下型部材2が、多孔質の上型部材3の下に移動した後、多孔質の上型部材3の下降を開始した。多孔質の上型3に自在移動機構11を介して接続されている上軸12を、それを駆動するNC(数値制御)駆動装置(図示せず)により、その速度を制御しながら下降した。
【0079】
当初の位置から20mm下降させた所で、上型保持ブロック5に設けられた多孔質の位置決めピン17のテーパ部が、下型保持ブロック4に設けられた可動式の多孔質のピン19でのテーパ部の中に、入り始めた。ここで、多孔質の上型部材3の下降速度を毎秒1mmにした。そして、2秒後には、多孔質の位置決めピン17と可動式位置決めピン19のテーパ部とによる、非接触での位置決めが完了した。この時、多孔質の位置決めピン8から噴出しているガスの流量を、毎分4Lから毎分0Lに減じた。
【0080】
その状態で、さらに上型部材3を下降させると、図5に示すような状態で、多孔質の位置決めピン17と可動式の多孔質の位置決めピン19とは、そのテーパ部で位置決めされた、一体となった状態のまま、可動式の多孔質の位置決めピン19は、下型保持部材4に設けられたピン孔の中を、可動式の多孔質の位置決めピン19から噴出するガスにより、非接触の状態のまま、下降して行く。
【0081】
この状態で、多孔質の上型部材3の下降が進み、5秒後に、多孔質の上型部材3が溶融ガラス塊10の上部にガス膜を介して近接し、多孔質の上型部材3および下型部材2で、非接触の状態での溶融ガラス塊10の成形が開始される。なお、この時の溶融ガラス塊10の温度は800℃であった。
【0082】
この状態で、さらに7秒経過すると、上型部材3と下型部材2とが押し切り、互いの型部材が接触し、薄いガス膜を介して、成形面間で、非接触状態でのガラス塊の成形が完了した。その後、この状態に保ったまま、多孔質の上型部材3および下型部材2から噴出している窒素ガスの流量を、各々毎分:0.1Lに減じた。また、同時に、下型保持ブロック4および上型保持ブロック5の内部に、各々設置されている加熱用ヒータ(図示せず)と、上下の型部材のガス供給室にガスを供給するガス供給管(図示せず)の内部に設置されている高温ガス供給装置(図示せず)の白金ヒータを加熱し、各々の型保持ブロックを700℃に加熱すると同時に、各々の多孔質の型部材から噴出している窒素ガスも700℃に加熱した。その後、これらの温度を、毎分60℃で低減し、300℃まで冷却したとき、これらの上下型部材を開き、成形ガラス塊を取り出した。
【0083】
このように、溶融ガラス塊10を押し切った後、型保持ブロックおよび窒素ガスを700℃まで加熱した後、冷却しているのは、冷却中の成形ガラス塊の内部での温度分布のバラ付きを小さくするためである。
【0084】
このようにして得られた成形ガラス塊は、精度が良好であった。即ち、この成形ガラス塊の上下面の位置ずれは30μm以下であった。また、上下面の角度ずれは10′以下であった。また、成形面の形状は、所望する光学素子の形状に対して、5μm以内のウネリを有する形状であり、その表面は、型部材の成形面と接触しておらず、自由表面からなっているので、大変に滑らかであった。
【0085】
続いて、このようにして得られた成形ガラス塊の成形面を、この実施の形態では、研磨加工により除去し、光学素子を得た。
【0086】
すなわち、従来からの一般的な成形光学ガラス塊から光学素子を得る場合は、その成形面の形状精度、軸精度が低く、また、その成形面には異物も含まれているため、その成形面を0.5mm程度除去加工する必要があり、そのため、粗研削、精研削と言う2種類の研削加工による除去工程の後、更に研磨加工による除去工程を行いながら、その面精度を上げ、表面を滑らかにして、所要の光学機能面を持った光学素子に仕上げていた。
【0087】
しかしながら、この実施の形態で得られた成形ガラス塊は、その成形面が、高い形状精度であるため、これら2種類の研削加工を行わず、研磨加工のみで、所期の光学素子に仕上げることができた。
【0088】
また、通常、一般に粗研削と呼ばれる研削除去加工では、カーブジェネレータと呼ばれる加工機を用いて、円筒形状のダイヤモンド砥石を用いて、球面形状になるよう研磨加工している。また、一般に精研削と呼ばれる研削除去加工では、ペレット砥石と呼ばれる小さな砥石を多数、球面形状の工具に貼り付け、この工具を用いて、粗研削された面を、さらに研削加工している。
【0089】
これに対して、この実施の形態では、この粗研削と精研削を行わず、直接、成形ガラス塊の成形面を、研磨パットを貼り付けた研磨皿を用いて、研磨材を供給しながら、単に研磨加工を行うだけで、所要の光学素子が得られるのであるから、一つの成形面につき5分間、研磨加工することにより、例えば、成形面が10μm、除去加工されることで、滑らかな光学研磨面が得られ、生産性が向上できた。
【0090】
例えば、この実施の形態において、中心肉厚:3.3mm、直径:15mm、光学面の曲率半径が20mmと30mmからなる凸メニスカス形状の光学素子を研磨加工により得ることができる。なお、この場合でも、研磨加工のみで光学研磨面を得ようとすると、加工時間が掛かる場合もあるが、精研削を行った後に、研磨加工を行っても良く、この選択は、主に製造コストの観点から選択すればよい。
【0091】
このように、本発明の実施の形態での効果として以下の点を挙げることができる。即ち、成形ガラス塊の形状精度が高く、表面も滑らかで、かつ、成形ガラス塊の形状が所望する光学素子の形状に近似しているので、この成形ガラス塊の成形面の表面層を除去加工し、光学素子を得るに際して、成形面の除去加工量を減少させることができる。従って、加工屑(スラッジ)の排出量を削減し、地球環境保護に効果がある。特に、ここでは、成形ガラス塊の成形面形状精度が高く、研磨加工のみで光学素子を得ることができるので、加工屑(スラッジ)の排出量を大幅に削減することができる。
【0092】
(第3の実施の形態)
本発明に係わる第3の実施の形態では、第1の実施の形態に比べ、より単純な構成の装置を用い、上下型部材の位置決めを、非接触の状態で行う事例について説明する。なお、ここでは、得られた成形ガラス塊の成形面を、研削および研磨して、光学素子を得る場合について説明する。
【0093】
図6は、この実施の形態で用いた装置の型部分の構成を説明する断面図である。図において、符号4は下型保持ブロック、5は上型保持ブロック、12は上軸、13はベアリングボール、15は下軸、22は下型部材、23は上型部材、24は位置決め用の多孔質部材、25はガス供給室である。
【0094】
図7は、ここでの、上型保持ブロック5、上型部材23および位置決め用の多孔質部材24を、下方から見た平面図である。また、図8は、ここでの、下型保持ブロック4および下型22を、上方から見た平面図である。
【0095】
次に、この実施の形態での動作を説明する。まず、上記構成からなる下型部材22の上に、るつぼからの溶融ガラス塊を受ける。即ち、下型部材22を、溶融された光学ガラスを液滴状に流出している溶融ガラス流出口(図示せず)の直下に設置する。下型部材22の上に溶融ガラスが受けられた後、この下型部材22を所定距離下降させると、溶融ガラス流は括れて自然切断される。このようにして、下型22の上に所要量の溶融ガラス塊を得る。
【0096】
続いて、溶融ガラス塊を受けた状態での下型部材22と上型部材23の位置決めを行いながら、溶融ガラス塊をプレス成形し、成形ガラス塊を得た。なお、ここでは、上型保持ブロック5の周辺部に4箇所、位置決めのための、多孔質の部材24が設けられており、これらの背面には、各々、ガス供給室25が設けられている。これらのガス供給室25には、各々、別のガス供給管(図示せず)が接続されており、ガスが供給されている。即ち、これらの、多孔質の位置決め部材24の表面には、各々のガス供給室25からのガスが噴出している。
【0097】
ここでは、上型保持ブロック5に設けられている、これらの多孔質の位置決め部材24が、図6に示すように、水平方向に対して45度傾斜した角度で、設置されている。一方、下型保持ブロック4の外周部は、上型保持ブロック5の多孔質の位置決め部材24に対応する位置で、その形状に対応して、図6に示すように、水平方向に45度傾いた角度に加工されている。
【0098】
このように、4個の多孔質の位置決め部材24からガスが噴出している状態で、上型部材23を下降させ、上型部材23と下型部材22を接近させ始める。ここで、上型保持ブロック5と下型保持ブロック4のと位置がずれている場合、そのずれている方向において、上型保持ブロック5の多孔質の位置決め部材24と、それに対応する下型保持ブロック4の45度のテーパ部が近接し、その部分のガス圧力が高まり、下型保持部材4が、自在移動機構であるベアリングボール13を介して、その反対方向へと移動し、上型保持ブロック5と下型保持ブロック4との位置を、非接触で正しい位置へ調整する。
【0099】
そして、このように、上型部材23と下型部材22の位置を調整しながら、溶融ガラス塊が、プレス成形され、その結果、所期の成形ガラス塊が得られる。そして、このようにして得られた上下型軸精度の良い、成形ガラス塊の成形面を、ペレット砥石を用いて精研削加工し、成形面のガラスを僅かに除去した後、その面を仕上げ研磨加工し、所期の精度の光学機能面に仕上げた。
【0100】
次に、この実施の形態を、より具体的な事例で説明する。ここでは、上型部材23および下型部材22を、耐熱ステンレス鋼で製作し、その成形面の形状を、上下型部材とも、直径が15mm、曲率半径が30mmの凹面とする。また、下型保持ブロック4および上型保持ブロック5は、ステンレスで製作し、これらの保持ブロックの中には、加熱用ヒータ(図示せず)を設置し、常時、400℃に加熱しておく。
【0101】
また、これらの耐熱ステンレス製の上下型部材を用いて、溶融ガラス塊をプレス成形して、成形ガラス塊を得るに際して、これらの型部材の成形面に、窒化ボロンの微粉末を噴射し、塗布した後で、使用に供した。
【0102】
多孔質の位置決め部材24は、気孔率:30%、平均孔径:50μmの多孔質のステンレスで作られている。そして、この多孔質の位置決め部材24は、20mm×10mmの大きさである。また、この4個の位置決め部材24の背面に設けられた4個のガス供給室25には、各々、ガス供給管(図示せず)が接続されており、各々に、常時、毎分:5Lの流量の空気が供給されている。
【0103】
一方、自在移動機構であるところのベアリングボール13は、アルミナを研磨して作られており、このベアリングボール13を介して、下型保持ブロック4は水平方向に5mmの範囲内で自在に動くことができる。
【0104】
上軸12は、1軸NC(数値制御)駆動装置に連結されており、速度を所望の値に制御して、上型部材23を下降させることができる。また、下軸15は、横方向に移動できる構成になっており、下型部材22は、溶融ガラス流出パイプ(図示せず)の下の位置から、上型部材23の下の位置まで、横方向に移動することができる。
【0105】
なお、この実施の形態では、SK12相当の光学ガラスを用いた。このガラス原料を、白金製のガラス溶融るつぼ(図示せず)の中に入れ、1200℃まで加熱し溶融した。そして、この溶融ガラスを、るつぼ(図示せず)の下部に設けられた溶融ガラス流出パイプ(図示せず)から液滴状に流出した。この時、溶融ガラス流出パイプは1000℃に保たれており、溶融ガラス流出口からは1000℃の溶融ガラスが液滴状に流出している。
【0106】
400℃に加熱されている下型部材22を、溶融ガラス流出口(図示せず)の直下10mmの位置に設置し、この下型部材22の上に、溶融ガラスを受け始めた。そして、この状態で10秒経過したとき、この下型部材22を下方へ20mm下げた。すると、溶融ガラス流は括れて、直ちに自然切断され、この下型部材22の上に所望する重量である1.5gの溶融ガラスが得られた。
【0107】
続いて、この溶融ガラス塊を保持している状態の下型部材22を、上型部材23の下に移動した。その後、上型部材23の下降を開始した。上型部材23に接続されている上軸12を、それを駆動するNC(数値制御)駆動装置(図示せず)により、その速度を制御しながら下降した。
【0108】
当初の位置から20mm下降させた所で、上型部材23が溶融ガラス塊の上部に近接し、溶融ガラス塊の成形が開始される。それと同時に、上型保持ブロック5に設けられた多孔質の位置決め部材24と、それに対応する下型保持ブロック4に設けられたテーパ部とが、やや近接した状態にある。
【0109】
ここで、上型部材23の下降速度を毎秒1mmにした。その後、5秒後には、上型部材23と下型部材22が接触してプレス成形が終了した。この間、プレス成形が進むにつれ、位置決め部材24とそれに対応するテーパ部が接近し、上型23と下型22が横方向にずれている場合、それに対応する箇所で、位置決め部材24とそれに対応するテーパ部がより近接するが、その部分で噴出している空気の圧力が高くなり、この圧力により、下型保持ブロック4が適正な方向へと横方向へ移動する。このようにして、プレス終了時には、上型部材23と下型部材22とは適正な位置にある。そして、プレス終了後、15秒間その状態で保持した後、これらの上下型部材を開き、成形ガラス塊を取り出した。
【0110】
このようにして得られた成形ガラス塊の精度は良好であった。この成形ガラス塊の上下面の位置ずれは、150μm以下であった。また、上下面の角度ずれは、20′以下であった。また、成形面の形状は、最終の成形品である光学素子の所望する形状に対して、10μm以内のウネリを有する形状であった。
【0111】
続いて、このようにして得られた良好な精度の成形ガラス塊を、ペレット砥石を用いて精研削した。なお、この実施の形態では、片面に付き30秒間、精研削を行い、成形ガラス塊の成形面表層を50μm研削、除去した。その後、精研削した面を仕上げ研磨した。ここでは、片面に付き2分間、研磨加工を行った。
【0112】
その結果、この実施の形態では、特有の効果として、以下の点を挙げることができる。即ち、成形ガラス塊の形状精度が高く、成形面形状精度、軸精度ともに高いので、成形ガラス塊から研削および研磨により光学素子を得るにあたり、粗研削工程を必要とせず、精研削工程のみにより可能になり、その結果として、研削除去量が、従来の成形ガラス塊から光学素子を製造する場合に比べ、1/10に減少し、加工時に発生する研削屑(スラッジ)の発生量を大幅に減らすことができる。
【0113】
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態では、第3の実施の形態と比較し、自在移動機構を変更した事例について説明する。即ち、第3の実施の形態では、自在移動機構がベアリングボール13を介して、下型保持ブロック4を移動させていたが、ここでは、下型保持ブロック4を、その下方から噴出するガスにより浮上させた状態で、移動させている。
【0114】
図9は、この実施の形態における装置の型部分の構成を説明する断面図である。
【0115】
図9において、符号4は下型保持ブロック、5は上型保持ブロック、12は上軸、15は下軸、22は下型部材、23は上型部材、24は位置決め用の多孔質部材、25は位置決め用のガス供給室、26は下型保持ブロック4浮上用の多孔質部材、27は下型保持ブロック浮上用のガス供給室である。
【0116】
次に、この実施の形態での動作を説明する。ここでは、下型保持ブロック4の自在移動機構による横移動の動作を除いては、第3の実施の形態と同一であるから、異なる部分のみの動作を説明する。下型保持ブロック浮上用のガス供給室27には、常時3Lの流量の高圧空気が供給され、多孔質カーボンからなる下型保持ブロック浮上用の多孔質部材26から噴出している。この噴出空気により、下型保持ブロック4は上方へ0.1mm程度浮上保持される。従って、下型保持ブロック4は、横方向へ極めて弱い力で自在に動くことができる。
【0117】
溶融ガラス塊をプレス成形して、成形ガラス塊を成形する際に、上型部材23が下降するにつれ、上型保持ブロック5の外周に設けられた多孔質の位置決め部材24と、それに対応する下型保持ブロック4の外周部でのテーパ部の接近により、上型部材23と下型部材22の位置決めが行われる際に、下型保持ブロック4の横移動が確実に行われる。
【0118】
その結果のメリットは以下の通りである。即ち、上述したように、極めて弱い力で確実に、上下型部材の位置合わせが行えるので、上下の軸精度が高い成形ガラス塊を確実に得ることができる。特に、型部材を加熱して使う場合でも、自在移動機構がかじることがなく、上下の軸精度の高い成形ガラス塊を確実に得ることができる。
【0119】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度の成形ガラス塊を得ることができる。この成形ガラス塊は、後の光学素子成形に際しての素材として最適である。
【0120】
また、光学素子を製造するに際に、排出する加工屑を大幅に削減することができ、成形光学素子を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる第1の実施の形態での、装置の構成を概略説明する正面断面図である。
【図2】同じく、部分平面断面図である。
【図3】本発明に係わる第2の実施の形態での、装置の構成を概略説明する部分正面断面図である。
【図4】同じく、部分正面断面図である。
【図5】同じく、装置の作動を概略説明する部分正面断面図である。
【図6】本発明に係わる第3の実施の形態での、装置の構成を概略説明する正面断面図である。
【図7】同じく、平面図である。
【図8】同じく、装置の構成を概略説明する平面図である。
【図9】本発明に係わる第4の実施の形態での、装置の構成を概略説明する正面断面図である。
【符号の説明】
1 溶融ガラス塊
2 多孔質の下型
3 多孔質の上型
8 多孔質のピン孔
10 位置決めピン
24 多孔質の位置決め部材
Claims (2)
- 溶融光学ガラス塊を、上下一対の成形用型部材を有する成形用型でプレス成形して、光学素子用ガラス塊を成形する製造装置であって、
前記成形用型の上下型部材の軸芯位置を調整する機構を具備し、前記軸芯位置調整機構が、上型部材及び/又は下型部材の軸芯位置を自在に動かす自在移動機構と、上下各型部材の軸芯位置を一致させる位置決め機構とを有し、
前記位置決め機構は、前記上下型部材のそれぞれに設けられた、嵌合可能なピン及びピン穴を有するスリーブからなり、前記ピン及び/又は前記スリーブは、表面からガスが噴出し得る多孔質の部材を用いており、
前記多孔質の部材からガスを噴出させることで、前記ピン及びピン穴を有するスリーブが非接触な状態で前記上下型部材を位置決めし、前記溶融光学ガラス塊をプレス成形することを特徴とする光学素子用ガラス塊の製造装置。 - 請求項1に記載の光学素子用ガラス塊の製造装置において、上下一対の型部材が多孔質の素材からなり、この型部材の成形面からガスが噴出している状態で、溶融光学ガラス塊を前記成形面に非接触の状態で、プレス成形して、光学素子用ガラス塊を製造することを特徴とする、光学素子用ガラス塊の製造装置。
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