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JP2011136882A - Molding device for optical element - Google Patents

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JP2011136882A
JP2011136882A JP2009298955A JP2009298955A JP2011136882A JP 2011136882 A JP2011136882 A JP 2011136882A JP 2009298955 A JP2009298955 A JP 2009298955A JP 2009298955 A JP2009298955 A JP 2009298955A JP 2011136882 A JP2011136882 A JP 2011136882A
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JP
Japan
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plate
optical element
molding
cooling
mold
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Withdrawn
Application number
JP2009298955A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Masuda
賢一 増田
Kimiyuki Sakai
公之 境
Keisei Akaike
啓誠 赤池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding device for an optical element, the device effectively suppressing heat distribution of the molding device and producing an optical element of high accuracy with high production yield by suppressing the heat distribution. <P>SOLUTION: The molding device 1 molds an optical element by sequentially conveying a molding mold 50 having a raw material for molding an optical element between an upper die and a lower die, to the respective stages 3, 4, 5 of heating, press-forming and cooling provided in a chamber 2. The molding device includes: a plurality of pairs of plates 3b, 4b, 5b, each including upper and lower plates for mounting the molding die 50 in the respective stages of heating, press-forming and cooling, and subjecting the mounted molding mold 50 to the processes of heating, press-forming and cooling; a control means for controlling the processes of heating, press-forming and cooling; and heat shielding plates 4e, 5e disposed between one stage and the adjoining stage. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学素子を連続的に製造可能な成形装置に係り、特に、装置内の各処理ステージのプレート温度を所定の温度に安定して保持することができる光学素子の成形装置に関する。   The present invention relates to a molding apparatus capable of continuously manufacturing optical elements, and more particularly, to an optical element molding apparatus capable of stably holding the plate temperature of each processing stage in the apparatus at a predetermined temperature.

近年、成形型内に光学素子成形素材を収容して加熱軟化させプレス成形し、光学素子を高精度に成形する方法が一般化する中、製造コストを低減するために、成形型を各処理ステージに搬送させながら複数の光学素子を連続的に成形する光学素子の製造装置が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。   In recent years, a method for accommodating an optical element molding material in a mold, heat-softening and press-molding, and molding an optical element with high accuracy has become common. An optical element manufacturing apparatus that continuously molds a plurality of optical elements while being conveyed is proposed (for example, see Patent Documents 1 to 3).

これら光学素子の製造装置において、光学素子成形素材の加熱軟化、プレス成形時には、成形型を所定の温度にして、光学素子成形素材を加工するのに十分な高温条件での加熱状態を維持し、成形後は、成形素材を冷却して固化させるようにし、この冷却時には、成形型が酸化されないような200℃以下の温度とする。そのため、成形装置における各処理ステージでは、所定の処理を安定して行うことができるように、個々のステージがそれぞれ異なる所定の温度に維持されるようになっている。   In these optical element manufacturing apparatuses, at the time of heat softening of the optical element molding material, press molding, the mold is set to a predetermined temperature, and the heating state is maintained at a high temperature condition sufficient to process the optical element molding material. After the molding, the molding material is cooled and solidified, and at this cooling, the temperature is set to 200 ° C. or lower so that the molding die is not oxidized. Therefore, in each processing stage in the molding apparatus, each stage is maintained at a different predetermined temperature so that the predetermined processing can be stably performed.

特開平8−259240号公報JP-A-8-259240 特開2008−69019号公報JP 2008-69019 A 特開2009−96676号公報JP 2009-96676 A

このように、成形型を搬送移動させながら、順次処理を行っていく成形装置においては、成形型の入口側は、光学素子成形素材及び成形型の温度を徐々に上げていく加熱ステージが並び、そして加熱ステージの最終部分で最高温度に到達し、この温度を維持しながらプレス成形を行い光学素子成形素材に光学素子形状を付与して、その後は、徐々に温度を下げていく冷却ステージが並んでいるのが、一般的である。   In this way, in the molding apparatus that sequentially performs processing while moving the molding die, the optical element molding material and the heating stage that gradually raises the temperature of the molding die are arranged on the inlet side of the molding die, The final stage of the heating stage reaches the maximum temperature, press molding is performed while maintaining this temperature, the optical element shape is given to the optical element molding material, and then the cooling stage is gradually lowered in temperature. It is common.

そして、このような処理を行うにあたっては、装置全体の温度勾配は、成形型の取入れ口側から徐々に高くなっていき、プレス成形処理を行うプレスステージを頂点として、成形型の取出し口側に向かって徐々に低くなっていくようになっている。   When performing such processing, the temperature gradient of the entire apparatus gradually increases from the mold inlet side, and the press stage for the press molding process is set at the apex to the mold outlet side. It is getting lower gradually.

したがって、各ステージは隣接するステージ、特に、そのステージよりも高温になっているステージ側が、その隣接するステージの温度に影響されて、所定の温度よりも高温になってしまい、同一プレート内で温度差が生じてしまう。   Therefore, each stage is adjacent to the adjacent stage, in particular, the stage whose temperature is higher than that stage is affected by the temperature of the adjacent stage and becomes higher than a predetermined temperature. There will be a difference.

このように同一プレート内で温度差ができてしまうと、そのプレート上にある金型にも温度分布が生じてしまう。例えば、冷却ステージにおいて、隣接するステージがプレス処理ステージであった場合、その冷却ステージのプレス処理ステージ側の温度が高く、その逆側の温度が低くなってしまうため、冷却プレート上にある金型内部に温度分布が発生し冷却される光学素子の冷却を一様に行うことができず、場所によって冷却速度が変わってしまうため、所望の形状を得ることができなくなることにより歩留まりを低下させるという問題があった。このような問題は特に、製造する光学素子の直径が大きくなり、隣接するプレートとの距離が短くなると顕在化してくるものである。   If a temperature difference is generated in the same plate as described above, a temperature distribution is also generated in the mold on the plate. For example, in the cooling stage, if the adjacent stage is a press processing stage, the temperature on the press processing stage side of the cooling stage is high and the temperature on the opposite side is low, so the mold on the cooling plate It is said that the optical element that is cooled due to the temperature distribution inside cannot be uniformly cooled, and the cooling rate varies depending on the location, so that it becomes impossible to obtain a desired shape, thereby reducing the yield. There was a problem. Such a problem becomes particularly apparent when the diameter of an optical element to be manufactured is increased and the distance between adjacent plates is reduced.

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、光学素子の製造にあたって、各ステージのプレート温度が、隣接するステージのプレート温度に影響を受けないようにしてプレート温度を均一にして、光学素子を歩留まり良く製造する光学素子の製造装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and in manufacturing an optical element, the plate temperature of each stage is not affected by the plate temperature of an adjacent stage, and the plate temperature is made uniform. An object of the present invention is to provide an optical element manufacturing apparatus that manufactures optical elements with high yield.

本発明者らは、鋭意検討した結果、プレート内での均熱化を図った本発明の光学素子の成形装置により、上記問題を解決することができることを見出し、本発明を完成したものである。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-described problems can be solved by the optical element molding apparatus of the present invention that achieves uniform temperature in the plate, and have completed the present invention. .

すなわち、本発明の光学素子の成形装置は、上型と下型の間に光学素子成形素材が置かれた成形型を、チャンバー内に設けた加熱、プレス成形及び冷却の各ステージへ順次搬送して光学素子を成形する成形装置であって、この成形装置は、加熱、プレス成形及び冷却の各ステージにおいて成形型を搭載し、搭載された成形型に対して、それぞれ加熱、プレス成形及び冷却の各プロセスを行う上下一対の複数組のプレートと、その各組における一対のプレートを接近又は離間させて加熱、プレス成形及び冷却のプロセスを行わせる駆動手段と、各プロセス及び成形型の搬送を制御する制御手段と、を備えるとともに、互いに隣接するプレートの少なくとも1つのプレート間に、成形型の搬送を妨げることなくプレート間の熱的干渉を防ぐ熱遮蔽板を設けたことを特徴とするものである。   That is, the optical element molding apparatus of the present invention sequentially conveys a molding die in which an optical element molding material is placed between an upper die and a lower die to the heating, press molding, and cooling stages provided in the chamber. A molding apparatus for molding an optical element, wherein the molding apparatus is equipped with a molding die at each stage of heating, press molding and cooling, and heating, press molding and cooling are performed respectively on the mounted molding die. A plurality of pairs of upper and lower plates for performing each process, a driving means for performing heating, press molding and cooling processes by moving the pair of plates in each group closer to or away from each other, and controlling the conveyance of each process and mold And a heat shield that prevents thermal interference between the plates without interfering with conveyance of the mold between at least one of the adjacent plates The is characterized in that provided.

本発明の光学素子の成形装置によれば、光学素子の製造にあたって、各処理ステージにおけるプレート内で大きく温度差が生じないように均熱化が図られているため、その上に配置された金型内の温度分布が均一となり、光学素子を安定して歩留まり良く製造することができる。   According to the optical element molding apparatus of the present invention, in the production of the optical element, the temperature is uniformed so as not to cause a large temperature difference in the plate at each processing stage. The temperature distribution in the mold is uniform, and the optical element can be manufactured stably and with high yield.

本発明の一実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the shaping | molding apparatus of the optical element which is one Embodiment of this invention. 図1の成形装置に用いた熱遮蔽板の正面図である。It is a front view of the heat shielding board used for the shaping | molding apparatus of FIG. プレートに熱遮蔽板を設けた他の構成例を示した図である。It is the figure which showed the other structural example which provided the heat shielding board in the plate. プレートの側面全てに熱遮蔽板を設けた場合の例を示した図である。It is the figure which showed the example at the time of providing a heat shielding board in all the side surfaces of a plate. 本発明の他の実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the shaping | molding apparatus of the optical element which is other embodiment of this invention.

以下、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図である(チャンバー2のみ断面で示している)。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical element molding apparatus according to an embodiment of the present invention (only a chamber 2 is shown in cross section).

本発明の光学素子の成形装置1は、光学素子を成形するための成形室となるチャンバー2と、該チャンバー2の内部に設けた光学素子成形素材を収容した成形型を加熱して光学素子成形素材を軟化させる加熱ステージ3と、加熱軟化した光学素子成形素材をプレス成形するプレス成形ステージ4と、プレス成形による光学素子形状が付与された光学素子成形素材を冷却する冷却ステージ5と、を有するものである。   The optical element molding apparatus 1 of the present invention heats a chamber 2 serving as a molding chamber for molding an optical element, and an optical element molding material provided inside the chamber 2 to form an optical element. A heating stage 3 that softens the material; a press molding stage 4 that press-molds the heat-softened optical element molding material; and a cooling stage 5 that cools the optical element molding material provided with the optical element shape by press molding. Is.

ここで、成形室であるチャンバー2は、その内部において、光学素子の成形操作を行う場を提供するものである。このチャンバー2には、光学素子の成形型50を内部に取り入れる取入れ口と、光学素子の成形が終了した後、成形型50を取り出す取出し口が設けられ、この取入れ口及び取出し口には、それぞれ取入れシャッター6及び取出しシャッター7が設けられている。必要に応じて、これらシャッターを開閉することで、成形型50をチャンバー2から出し入れすることができるようになっており、チャンバー2内の雰囲気が維持されるようになっている。また、この取入れ口及び取出し口には、そのチャンバー2外部にそれぞれ成形型50を載置することができる成形型載置台8及び9が設けられている。   Here, the chamber 2, which is a molding chamber, provides a place for performing a molding operation of the optical element therein. The chamber 2 is provided with an inlet for taking in the optical element molding die 50 and an outlet for taking out the molding die 50 after the molding of the optical element is finished. An intake shutter 6 and an extraction shutter 7 are provided. By opening and closing these shutters as necessary, the mold 50 can be taken in and out of the chamber 2 and the atmosphere in the chamber 2 is maintained. In addition, the mold inlets 8 and 9 are provided at the inlet and the outlet, respectively, on which the molding die 50 can be placed outside the chamber 2.

このチャンバー2の内部には、光学素子を成形するための加熱ステージ3、プレス成形ステージ4及び冷却ステージ5が設けられており、これらの各ステージにより成形操作を行うものである。実際には、光学素子成形素材を収容した成形型50が、取入れ口からチャンバー2内に取り入れられ、上記の各ステージにおいて所定の処理を施されながら順番に移動し、所定の処理が終了したら成形型50は、取出し口からチャンバー2の外部に取出されるようになっている。   Inside the chamber 2, a heating stage 3, a press molding stage 4 and a cooling stage 5 for molding an optical element are provided, and molding operations are performed by these stages. Actually, the molding die 50 containing the optical element molding material is taken into the chamber 2 from the intake port, moved in order while performing the predetermined processing in each of the above stages, and molded when the predetermined processing is completed. The mold 50 is taken out from the chamber 2 through the take-out port.

このチャンバー2の内部において、成形型50は光学素子成形素材を軟化し、変形を容易にするものであって高温に加熱されるため、成形型50が酸化されないように、チャンバー内雰囲気を窒素等の不活性ガス雰囲気とすることができるようになっている。この不活性ガス雰囲気とするには、チャンバー2を密閉構造として内部雰囲気を置換することで達成できるが、半密閉構造として、不活性ガスを常時チャンバー2内に供給して、チャンバー内を陽圧にしながら外部の空気が流入しないようにして不活性ガス雰囲気を維持するようにしてもよい。上記した取入れシャッター6及び取出しシャッター7は、チャンバー2内部を簡便な構成で半密閉状態とするのに効果的である。なお、これらチャンバー2及びシャッター6,7は、ステンレス、合金鋼等の素材で形成する物で高温下におけるガス、不純物が析出しない素材であることが好ましい。   Inside the chamber 2, the molding die 50 softens the optical element molding material and facilitates deformation, and is heated to a high temperature, so that the atmosphere in the chamber is nitrogen or the like so that the molding die 50 is not oxidized. An inert gas atmosphere can be obtained. This inert gas atmosphere can be achieved by replacing the internal atmosphere with the chamber 2 as a closed structure. However, as a semi-closed structure, an inert gas is always supplied into the chamber 2 and a positive pressure is generated in the chamber. However, an inert gas atmosphere may be maintained by preventing external air from flowing in. The intake shutter 6 and the extraction shutter 7 described above are effective for making the inside of the chamber 2 a semi-sealed state with a simple configuration. The chamber 2 and the shutters 6 and 7 are preferably formed of a material such as stainless steel or alloy steel and are a material from which gases and impurities do not precipitate at high temperatures.

次に、本発明の成形操作を行う各ステージについて説明する。なお、各ステージの説明にあたって用いる成形型50は、一般に、光学素子の上側の光学機能面を形成する上型と、下側の光学機能面を形成する下型とで構成される一組の成形型であり、さらに上型及び下型の位置合わせを行う胴型を有するものである。胴型は、プレス時に、上型及び下型の光軸を同軸上に規制する中空円筒形状の内胴と、内胴の外周に設けられ上型及び下型間の距離を規制する中空円筒形状の外胴と、で構成することが好ましい。   Next, each stage that performs the molding operation of the present invention will be described. The mold 50 used for describing each stage is generally a set of molds composed of an upper mold that forms the upper optical functional surface of the optical element and a lower mold that forms the lower optical functional surface. It is a type | mold and has a trunk | drum type | mold which aligns an upper type | mold and a lower type | mold further. The body mold is a hollow cylindrical inner cylinder that regulates the optical axis of the upper mold and the lower mold on the same axis during pressing, and a hollow cylindrical shape that is provided on the outer periphery of the inner cylinder and regulates the distance between the upper mold and the lower mold It is preferable that the outer shell of the present invention is constituted.

また、この成形型50は、超硬合金やセラミックス等の素材からなり、上型及び下型は、成形する光学素子の面形状を転写するための成形面をそれぞれ有しているが、ここで形成される光学素子形状は、両凸、両凹、平凸、平凹、凸メニスカス、凹メニスカス形状のいずれのレンズ形状を成形する成形型であってもよい。なお、外胴を用いる場合には、高温での耐久性、耐食性、高い機械的強度を持つ材質が好ましく、更には高い熱膨張係数を持つ材質が好ましく、具体的にはSUS等のステンレス製とすることが好ましい。   The mold 50 is made of a material such as cemented carbide or ceramics, and the upper mold and the lower mold each have a molding surface for transferring the surface shape of the optical element to be molded. The shape of the optical element formed may be a mold that molds any lens shape of biconvex, biconcave, plano-convex, plano-concave, convex meniscus, or concave meniscus. In the case of using an outer shell, a material having durability at high temperatures, corrosion resistance, and high mechanical strength is preferable, and a material having a high thermal expansion coefficient is preferable, specifically, stainless steel such as SUS. It is preferable to do.

本発明の加熱ステージ3は、成形型50に収容された光学素子成形素材を軟化させるものであり、その内部にヒータ3aが埋め込まれた上下一対の加熱プレート3bから構成されるものである。この加熱プレート3bは、上下一対の加熱プレート3bを成形型の上型、下型にそれぞれ接触させることにより、上型及び下型を加熱することができ、さらに成形型内部に収容されている光学素子成形素材をも加熱させることができるようになっている。   The heating stage 3 of the present invention softens the optical element molding material accommodated in the molding die 50, and is composed of a pair of upper and lower heating plates 3b in which a heater 3a is embedded. The heating plate 3b can heat the upper die and the lower die by bringing the pair of upper and lower heating plates 3b into contact with the upper die and the lower die of the molding die, and further the optical housed in the molding die. The element molding material can also be heated.

より具体的には、加熱ステージ3において、下側の加熱プレート3bはチャンバー2の底板に固定されており、上側の加熱プレート3bは上下移動が可能なようになっている。上側の加熱プレート3bは、加熱プレート3b自体の熱をそのまま伝えないように断熱板3cを介してシャフト3dと接続され、このシャフト3dは図示しないシリンダーによって加熱プレート3bを上下移動可能としている。このように、加熱プレート3bを上下移動可能とすることにより、この上側の加熱プレート3bの成形型50の上型への接触・非接触を制御することができ、所望のタイミングで成形型50と光学素子成形素材を加熱することができるようになっている。   More specifically, in the heating stage 3, the lower heating plate 3b is fixed to the bottom plate of the chamber 2, and the upper heating plate 3b can move up and down. The upper heating plate 3b is connected to a shaft 3d via a heat insulating plate 3c so that the heat of the heating plate 3b itself is not transmitted as it is. The shaft 3d can move the heating plate 3b up and down by a cylinder (not shown). Thus, by making the heating plate 3b movable up and down, it is possible to control the contact / non-contact of the upper heating plate 3b with the upper die of the molding die 50, and at the desired timing, The optical element molding material can be heated.

また、下側の加熱プレート3bは、チャンバー2に固定する際に、上側と同様にそのまま熱が伝わることのないようにこのプレート側に断熱板3cを介して底板に固定されている。   Further, the lower heating plate 3b is fixed to the bottom plate via the heat insulating plate 3c on the plate side so that the heat is not transmitted as it is when the lower heating plate 3b is fixed to the chamber 2.

本発明のプレス成形ステージ4は、上下のプレスプレート4b間の距離を狭めることにより成形型50の上型と下型との距離を狭めて、成形型50内に収容された光学素子成形素材を軟化状態のまま押圧して変形させ、上型及び下型の光学形成面形状を光学素子成形素材に付与することにより光学素子の成形を行うものであり、その内部にヒータ4aが埋め込まれた上下一対のプレスプレート4bから構成されるものである。このプレスプレート4bを用いたプレスは前段階の加熱温度を維持しながら行われるものである。   The press molding stage 4 of the present invention reduces the distance between the upper mold and the lower mold of the mold 50 by narrowing the distance between the upper and lower press plates 4b, and the optical element molding material accommodated in the mold 50 is obtained. The optical element is molded by pressing and deforming in the softened state, and applying the optical forming surface shapes of the upper mold and the lower mold to the optical element molding material, and the heater 4a is embedded in the upper and lower sides. It consists of a pair of press plates 4b. The press using the press plate 4b is performed while maintaining the heating temperature in the previous stage.

より具体的には、このプレス成形ステージ4において、下側のプレスプレート4bはチャンバー2の底板に固定されており、上側のプレスプレート4bは上下移動が可能なようになっている。上側のプレスプレート4bは、プレスプレート4b自体の熱をそのまま伝えないように断熱板4cを介してシャフト4dと接続され、このシャフト4dは図示しないシリンダーによってプレスプレート4bを上下移動可能としている。このようにプレスプレート4bを上下移動可能とすることにより、この上側のプレスプレート4bを下降させ、下側のプレスプレート4bに載置された成形型50を用いたプレス成形を行うことができる。このときプレス成形を所定の圧力で行うことができるようになっており、光学素子成形素材に高精度に光学素子形状を付与することができる。   More specifically, in the press molding stage 4, the lower press plate 4b is fixed to the bottom plate of the chamber 2, and the upper press plate 4b can move up and down. The upper press plate 4b is connected to a shaft 4d through a heat insulating plate 4c so that the heat of the press plate 4b itself is not transmitted as it is. The shaft 4d can move the press plate 4b up and down by a cylinder (not shown). Thus, by allowing the press plate 4b to move up and down, the upper press plate 4b can be lowered and press molding using the molding die 50 placed on the lower press plate 4b can be performed. At this time, press molding can be performed at a predetermined pressure, and the optical element shape can be imparted to the optical element molding material with high accuracy.

また、下側のプレスプレート4bは、上記加熱プレート3bと同様に、チャンバー2の底板上に断熱板4c、プレスプレート4bがこの順番に積層されて固定されており、下側のプレスプレート4bの熱をチャンバー2に伝達しないように構成されている。さらに、このプレスプレート4bと隣接する加熱プレート3bの間には、互いの熱が直接伝達しないように遮蔽する熱遮蔽板4eが設けられている。この熱遮蔽板4eは、断熱板4cに取り付けられている。   In addition, the lower press plate 4b has a heat insulating plate 4c and a press plate 4b laminated and fixed in this order on the bottom plate of the chamber 2, similarly to the heating plate 3b. It is configured not to transfer heat to the chamber 2. Further, a heat shielding plate 4e is provided between the press plate 4b and the adjacent heating plate 3b to shield the mutual heat from being directly transferred. The heat shielding plate 4e is attached to the heat insulating plate 4c.

本発明の冷却ステージ5は、成形型50を冷却することにより光学素子形状が付与された光学素子成形素材を冷却、固化するものであり、その内部に、ヒータ5aが埋め込まれた上下一対の冷却プレート5bから構成されるものである。この冷却プレート5bは、上下一対の冷却プレート5bを成形型の上型、下型にそれぞれ接触させることにより、上型及び下型を冷却することができ、さらに成形型内部に収容されている光学素子成形素材をも冷却することができるようになっている。   The cooling stage 5 of the present invention cools and solidifies the optical element molding material to which the optical element shape is imparted by cooling the molding die 50, and a pair of upper and lower coolings in which the heater 5a is embedded. It consists of a plate 5b. The cooling plate 5b can cool the upper die and the lower die by bringing the pair of upper and lower cooling plates 5b into contact with the upper die and the lower die of the molding die, and further the optical housed in the molding die. The element molding material can also be cooled.

より具体的には、この冷却ステージ5において、下側の冷却プレート5bはチャンバー2の底板に固定されており、上側の冷却プレート5bは上下移動が可能なようになっている。上側の冷却プレート5bは、冷却プレート5b自体の熱をそのまま伝えないように断熱板5cを介してシャフト5dと接続され、このシャフト5dは図示しないシリンダーによって冷却プレート5bを上下移動可能としている。このように、冷却プレート5bを上下移動可能とすることにより、この上側の冷却プレート5bの成形型50の上型への接触・非接触を制御することができ、所望のタイミングで成形型50と光学素子成形素材を冷却することができるようになっている。   More specifically, in this cooling stage 5, the lower cooling plate 5b is fixed to the bottom plate of the chamber 2, and the upper cooling plate 5b can move up and down. The upper cooling plate 5b is connected to a shaft 5d through a heat insulating plate 5c so that the heat of the cooling plate 5b itself is not transmitted as it is. The shaft 5d can move the cooling plate 5b up and down by a cylinder (not shown). In this way, by allowing the cooling plate 5b to move up and down, it is possible to control contact / non-contact of the upper cooling plate 5b with the upper mold of the mold 50, and at a desired timing, The optical element molding material can be cooled.

また、下側の冷却プレート5bは、上記加熱プレート3bと同様に、チャンバー2の底板上に断熱板5c、冷却プレート5bがこの順番に積層されて固定されており、下側の冷却プレート5bの熱をチャンバー2に伝達しないように構成されている。さらに、この冷却プレート5bと隣接するプレスプレート4bの間には、互いの熱が直接伝達しないように遮蔽する熱遮蔽板5eが設けられている。この熱遮蔽板5eは、断熱板5cに取り付けられている。   Similarly to the heating plate 3b, the lower cooling plate 5b has a heat insulating plate 5c and a cooling plate 5b stacked and fixed in this order on the bottom plate of the chamber 2, and the lower cooling plate 5b It is configured not to transfer heat to the chamber 2. Further, a heat shielding plate 5e is provided between the cooling plate 5b and the adjacent press plate 4b so as to shield the mutual heat from being directly transmitted. The heat shielding plate 5e is attached to the heat insulating plate 5c.

なお、ここでの光学素子成形素材の固化は、その素材のガラス転移点以下、より好ましくは歪点以下に冷却すればよく、十分に冷却されると光学素子成形素材の光学素子形状は安定し、変形が抑制される。ここでの冷却とは、光学素子形状を安定して付与することができるように光学素子成形素材を固化する温度まで下げることをいい、その温度は、プレスプレートよりも50〜150℃程度低いだけで、依然として高温であるため、この冷却プレート5bにもその内部にヒータ5aが埋め込まれている。   It should be noted that the solidification of the optical element molding material here may be cooled below the glass transition point of the material, more preferably below the strain point, and when sufficiently cooled, the optical element shape of the optical element molding material becomes stable. , Deformation is suppressed. Cooling here means lowering to a temperature at which the optical element molding material is solidified so that the optical element shape can be stably applied, and the temperature is only about 50 to 150 ° C. lower than the press plate. Since the temperature is still high, the heater 5a is embedded in the cooling plate 5b.

また、これら各ステージの上側の加熱プレート3b、プレスプレート4b及び冷却プレート5bは、上記したように断熱板を介してシャフトに固定されており、このシャフトがシリンダーに接続されているが、ここでシリンダーは、各プレートを上下動させることができればよく、例えば、電動サーボシリンダー、油圧シリンダー、電動油圧シリンダー等のシリンダーを用いることができる。   Further, the heating plate 3b, press plate 4b and cooling plate 5b on the upper side of each stage are fixed to the shaft through the heat insulating plate as described above, and this shaft is connected to the cylinder. The cylinder is not limited as long as each plate can be moved up and down. For example, a cylinder such as an electric servo cylinder, a hydraulic cylinder, and an electric hydraulic cylinder can be used.

上記した、加熱プレート3b、プレスプレート4b、冷却プレート5bは、その成形型との接触面が水平面と平行になっており、特に、プレスプレート4bにおいては、プレスプレート4bの成形型との接触面が傾いていた場合、成形型50の上型及び下型の中心軸が一致しなくなり、このとき製造される光学素子が、その光軸が一致せず不良品となってしまうことがある。したがって、これら各ステージにおけるプレートの平行度や平面度の管理は厳密に行われるものである。   The heating plate 3b, the press plate 4b, and the cooling plate 5b described above have contact surfaces with the molding die parallel to the horizontal surface. In particular, the press plate 4b has contact surfaces with the molding die of the press plate 4b. Is tilted, the center axes of the upper mold and the lower mold of the mold 50 do not coincide with each other, and the optical element manufactured at this time may have a defective product because the optical axes thereof do not coincide with each other. Therefore, the management of the parallelism and flatness of the plates in each stage is strictly performed.

これらの各ステージにおける、プレートはステンレス、超硬合金、合金鋼等の素材の内部にカートリッジヒータを挿入し、固定したものであり、カートリッジヒータを加熱することによりプレートの温度を上昇させ、所望の温度に維持することができるようになっている。   In each of these stages, the plate is the one in which a cartridge heater is inserted and fixed inside a material such as stainless steel, cemented carbide, alloy steel, etc., and the temperature of the plate is raised by heating the cartridge heater to obtain a desired value. The temperature can be maintained.

また、各ステージの断熱板3c,4c,5cは、セラミックス、ステンレス、ダイス鋼、ハイス鋼等の公知の断熱板を用いればよく、硬度が高くプレス成形時の圧力等によっても変形しにくく、ずれを生じることが少ないセラミックスであることが好ましい。ステンレス、ダイス鋼、ハイス鋼など金属系材料を用いる場合は、表面に酸化防止膜のコーティングを施すことが好ましく、具体的にはCrN、TiN、TiAlNなどのコーティング処理が挙げられる。   Moreover, the heat insulating plates 3c, 4c, 5c of each stage may be a known heat insulating plate such as ceramics, stainless steel, die steel, high-speed steel, etc., which has high hardness and is difficult to be deformed by pressure during press molding. It is preferable that the ceramic is less likely to cause the occurrence of the problem. In the case of using a metal material such as stainless steel, die steel, and high-speed steel, it is preferable to coat the surface with an anti-oxidation film, and specifically, a coating treatment of CrN, TiN, TiAlN, or the like.

さらに、熱遮蔽板4e,5eは、各ステージにおけるプレートの加熱による熱伝達により、隣接するプレートへ影響を与えないようにするものであればよく、具体的には、隣接するプレートからの熱が周囲の気体を媒介して間接的に熱を伝える熱伝達を抑制できるものであればよい。一般に、各ステージのプレート同士の間隔は不必要に広く設けないため、厚さ0.5〜2mm程度の板状体をプレート間に配置すればよい。図1では、加熱プレートとプレスプレートとの間の熱遮蔽板4eは断熱板4cに固定されているが、これを断熱板3cやチャンバー2に固定するようにしてもよい。また、プレスプレートと冷却プレートとの間の熱遮蔽板5eは断熱板5cに固定されているが、これも断熱板4cやチャンバー2に固定するようにしてもよい。   Furthermore, the heat shielding plates 4e and 5e may be any one that does not affect the adjacent plate by heat transfer due to the heating of the plate in each stage. Specifically, the heat from the adjacent plate is not affected. Any material can be used as long as it can suppress heat transfer that indirectly transfers heat through the surrounding gas. Generally, since the space between the plates of each stage is not unnecessarily wide, a plate-like body having a thickness of about 0.5 to 2 mm may be disposed between the plates. In FIG. 1, the heat shielding plate 4 e between the heating plate and the press plate is fixed to the heat insulating plate 4 c, but it may be fixed to the heat insulating plate 3 c or the chamber 2. Moreover, although the heat shielding plate 5e between the press plate and the cooling plate is fixed to the heat insulating plate 5c, it may be fixed to the heat insulating plate 4c or the chamber 2 as well.

このとき、熱遮蔽板4e,5eは、上記したようにプレート間の熱的干渉を防ぐために設けるものであるため、隣接するプレートの間に設けるが、その際、成形型50の搬送を妨げないように設けることが求められる、   At this time, since the heat shielding plates 4e and 5e are provided to prevent thermal interference between the plates as described above, the heat shielding plates 4e and 5e are provided between the adjacent plates. It is required to provide

なお、上側の加熱プレート3a,プレスプレート4a,冷却プレート5aは、駆動手段により上下動するものであるため、熱遮蔽板を設ける際には、これらプレートと一体に上下動するように、例えば、図1に示した断熱板3c,4c,5cに固定するようにすることが好ましい。   Since the upper heating plate 3a, press plate 4a, and cooling plate 5a are moved up and down by the driving means, when providing a heat shielding plate, for example, to move up and down integrally with these plates, for example, It is preferable to fix to the heat insulating plates 3c, 4c, 5c shown in FIG.

このとき、熱遮蔽板としては、ステンレス、セラミックス等の素材を用いることが好ましい。熱遮蔽効果をより効果的に発揮するためには、熱伝導率の低いセラミックス板が好ましく、熱遮蔽効果を部分的に行ったり、設置した後で熱遮蔽板の加工を行ったりする場合には、遮蔽効果は若干劣るものの、加工が容易な金属板であることが好ましい。   At this time, it is preferable to use materials such as stainless steel and ceramics as the heat shielding plate. In order to exhibit the heat shielding effect more effectively, a ceramic plate having a low thermal conductivity is preferable, and when the heat shielding effect is partially performed or the heat shielding plate is processed after being installed. Although the shielding effect is slightly inferior, a metal plate that is easy to process is preferable.

熱遮蔽板4eについて、図2(a)にその取入れ口側からみた図を示したが、これらプレートの温度は、同様に取入れ口側から見た時に、両端側よりも中央部の温度が高くなりやすいため、図2(a)の形状の熱遮蔽板では、プレート温度の均一化が不十分である場合には、例えば、両端部を切り欠いて、中央部を熱遮蔽できるようにした図2(b)のような形状の熱遮蔽板として、プレート温度を均熱化するように構成することが好ましい。これは、1つのプレート内で温度差が大きい場合に、温度の高い部分を遮蔽し、温度の低い部分は遮蔽しないように加工して、プレート温度の均熱化を図ろうとするものである。   FIG. 2 (a) shows the heat shield plate 4e as viewed from the inlet side. The temperature of these plates is also higher at the center than at both ends when viewed from the inlet side. Since the heat shield plate having the shape of FIG. 2 (a) is not sufficiently uniform in the plate temperature, for example, both ends are cut away so that the central portion can be heat shielded. The heat shield plate having the shape as shown in 2 (b) is preferably configured to equalize the plate temperature. In this case, when there is a large temperature difference in one plate, processing is performed so that the high temperature portion is shielded and the low temperature portion is not shielded so as to equalize the plate temperature.

また、図1には、熱遮蔽板3e,4e,5eをそれぞれプレートの片側に設けた例を示したが、図3及び図4には、プレスプレート4bを例に、熱遮蔽板をプレートに設ける場合の他の構成例を示した。図3(a)は、プレートの側面両側に設けるようにして熱遮蔽効果を高めたものである。図3(b)は、上下移動する上側のプレートに設けられた熱遮蔽板として、下降させた際に成形型の周囲まで熱遮蔽することができるようにしたものであり、さらに熱遮蔽効果を高めたものである。   FIG. 1 shows an example in which the heat shielding plates 3e, 4e, and 5e are provided on one side of the plate. FIGS. 3 and 4 illustrate the press plate 4b as an example and the heat shielding plate as a plate. The other structural example in the case of providing was shown. FIG. 3A shows a heat shielding effect that is provided on both side surfaces of the plate. FIG. 3 (b) shows a heat shielding plate provided on the upper plate that moves up and down so that it can be shielded to the periphery of the mold when it is lowered, and further has a heat shielding effect. It is an enhanced one.

また、図4に示したように、図3(b)のような成形型の周囲にまで延長した熱遮蔽板を、プレート両側だけではなくプレートの側面全てに設け、成形型の四方を囲むようにすると、さらに熱遮蔽効果が高まり特に好ましいものである。なお、図4は、熱遮蔽板をプレートの側面全てに設けた場合の正面図(図4(a))、底面図(図4(b))、左側面図(図4(c))を表わしたものであり、一部透視図として示した。   Further, as shown in FIG. 4, a heat shield plate extending to the periphery of the mold as shown in FIG. 3B is provided not only on both sides of the plate but on all sides of the plate so as to surround the four sides of the mold. In this case, the heat shielding effect is further enhanced, which is particularly preferable. FIG. 4 shows a front view (FIG. 4 (a)), a bottom view (FIG. 4 (b)), and a left side view (FIG. 4 (c)) when the heat shielding plate is provided on all side surfaces of the plate. It is shown and partially shown as a perspective view.

また、図3(b)、図4のように成形型の周囲にまで延長した熱遮蔽板とする場合、この延長した熱遮蔽板が下側のプレートや熱遮蔽板と接触してプレス成形操作を阻害しないように、その上側のプレートの下面(成形型をプレスする面)より下方に伸びた延長部分を、成形型の高さよりも短くなるように設けなければならない。   Further, when the heat shield plate is extended to the periphery of the mold as shown in FIGS. 3B and 4, the extended heat shield plate comes into contact with the lower plate or the heat shield plate to perform press molding operation. In order not to hinder the above, an extended portion extending downward from the lower surface of the upper plate (the surface for pressing the mold) must be provided so as to be shorter than the height of the mold.

以上説明した加熱ステージ3、プレス成形ステージ4、冷却ステージ5は、それぞれ所定の処理が行われる場(ステージ)を形成するものであり、各ステージによる処理を順次円滑に行うことができるように、成形型50は、搬送手段(図示せず)により所定のタイミングで各ステージに搭載されるように移動させる制御手段によって制御されている。   The heating stage 3, the press molding stage 4, and the cooling stage 5 described above form a place (stage) where predetermined processing is performed, so that processing by each stage can be performed sequentially and smoothly. The mold 50 is controlled by a control unit that moves the mold 50 so as to be mounted on each stage at a predetermined timing by a conveying unit (not shown).

より具体的には、加熱プレート3b、プレスプレート4b、冷却プレート5bによる処理は、成形型50を順次上記の順序で各プレート上へと搬送移動させながら所定の処理を行うものであり、成形型50が次のステージに移動することで、処理の終わったステージは空くため、さらに、そこに別の光学素子成形素材を収容した成形型50を搬送し、連続的に複数個の光学素子の成形操作を行うことができるようになっている。   More specifically, the processing by the heating plate 3b, the press plate 4b, and the cooling plate 5b is to perform a predetermined processing while the molding die 50 is sequentially transported and moved onto each plate in the above order. As the stage 50 is moved to the next stage, the stage that has been processed is vacant, and further, a molding die 50 containing another optical element molding material is transported there to continuously mold a plurality of optical elements. The operation can be performed.

この処理を行うための上記搬送手段は、図示していないが、例えば、ロボットアーム等により、成形型載置台8から加熱プレート3bへ、加熱プレート3bからプレスプレート4bへ、プレスプレート4bから冷却プレート5bへ、冷却プレート5bから成形型載置台9へ、と移動させることができるようになっている。   The transport means for performing this process is not shown in the figure, but, for example, by a robot arm or the like, from the mold placing table 8 to the heating plate 3b, from the heating plate 3b to the press plate 4b, and from the press plate 4b to the cooling plate. 5b can be moved from the cooling plate 5b to the mold mounting table 9.

なお、この制御手段は、成形型の移動、加熱・プレス成形・冷却の各ステージにおける上下一対のプレートの温度や、上下移動のタイミング等をも制御し、一連の成形操作を円滑に、かつ、連続的に行うことができるように制御している。このとき、取入れシャッター及び取出しシャッターの開閉も制御する。また、チャンバー2内の雰囲気が不活性ガスで満たされるように窒素の供給量やタイミング等を制御するようにすることが好ましい。   The control means also controls the temperature of the pair of upper and lower plates in each stage of the mold movement, heating, press molding, and cooling, the timing of the vertical movement, etc., and a series of molding operations smoothly, It is controlled so that it can be performed continuously. At this time, the opening and closing of the taking-in shutter and the taking-out shutter are also controlled. Further, it is preferable to control the supply amount and timing of nitrogen so that the atmosphere in the chamber 2 is filled with an inert gas.

すなわち、この光学素子の成形装置1は、1以上のポジションで温度の上げ下げを行いながら所定の処理を行う、成形型の搬送による光学素子の成形装置である。   In other words, the optical element molding apparatus 1 is an optical element molding apparatus that carries out a predetermined process while raising and lowering the temperature at one or more positions, by conveying a molding die.

次に、この光学素子の成形装置1を用いた光学素子の成形方法について説明する。   Next, an optical element molding method using the optical element molding apparatus 1 will be described.

まず、取入れ口側の成形型載置台8に成形型50を載置し、この成形型50の内部に光学素子成形素材を収容する。取入れシャッター6を開けて取入れ口を開口させ、この成形型50を搬送手段により加熱プレート3b上に搬送する。搬送されると、成形型50の下型は下側の加熱プレート3bに接触するため加熱プレート3bと同じ温度まで昇温される。これと同時に、上型には上方向から上側の加熱プレート3bを接触させて同様に加熱する。   First, the molding die 50 is placed on the molding die mounting table 8 on the inlet side, and the optical element molding material is accommodated in the molding die 50. The intake shutter 6 is opened to open the intake port, and the mold 50 is conveyed onto the heating plate 3b by the conveying means. When conveyed, the lower mold of the mold 50 is heated to the same temperature as the heating plate 3b because it contacts the lower heating plate 3b. At the same time, the upper die is brought into contact with the upper heating plate 3b from above and heated similarly.

このように上型及び下型が加熱されると、その内部に収容されている光学素子成形素材も加熱され、この光学素子成形素材は屈伏点以上に加熱されると変形が容易となる。一般に、加熱温度は、軟化点まで温度を上げるとレンズ表面が白濁するので屈伏点(At)から軟化点の間の温度に設定する。このとき、昇温速度は0.5〜2.5℃/sec程度にすることが好ましい。   When the upper mold and the lower mold are heated in this manner, the optical element molding material accommodated therein is also heated, and the optical element molding material is easily deformed when heated above the yield point. Generally, the heating temperature is set to a temperature between the yield point (At) and the softening point because the lens surface becomes clouded when the temperature is raised to the softening point. At this time, the rate of temperature rise is preferably about 0.5 to 2.5 ° C./sec.

このようにして加熱ステージ3で十分に加熱された成形型50及び光学素子成形素材は、搬送手段により、下側のプレスプレート4b上に搬送され載置される。   The mold 50 and the optical element molding material sufficiently heated by the heating stage 3 in this way are conveyed and placed on the lower press plate 4b by the conveying means.

プレスプレート4bも加熱プレート3bと同程度の温度に加熱されており、光学素子成形素材が軟化状態を維持するようにしている。さらに、上側のプレスプレート4bを下降させてプレスプレート4b間の距離を狭めることにより、上型と下型との距離を狭めて、成形型50の内部に収容された光学素子成形素材に圧力をかけて変形することができるようになっている。   The press plate 4b is also heated to the same temperature as the heating plate 3b, so that the optical element molding material is maintained in a softened state. Further, the upper press plate 4b is lowered to reduce the distance between the press plates 4b, thereby reducing the distance between the upper die and the lower die, and applying pressure to the optical element molding material accommodated in the molding die 50. It can be transformed over time.

このプレス工程では、上記したように成形型50の上下から圧力をかけることで光学素子成形素材のプレス成形を行い、これにより光学素子成形素材には上型及び下型の光学形成面が転写され、光学素子形状が付与される。   In this pressing step, as described above, the optical element molding material is press-molded by applying pressure from above and below the molding die 50, whereby the optical forming surfaces of the upper mold and the lower mold are transferred to the optical element molding material. The optical element shape is given.

また、このプレス工程におけるプレスは、加熱温度が前段の加熱ステージで加熱した温度と同程度の温度であり、プレス時の圧力はレンズ成形体の単位面積当たり2.5〜37.5N/mmとすることが好ましく、例えば10〜20/mmとすることが特に好ましい。 In the press in this pressing step, the heating temperature is about the same as the temperature heated in the preceding heating stage, and the pressure during pressing is 2.5 to 37.5 N / mm 2 per unit area of the lens molded body. Preferably, for example, 10 to 20 / mm 2 is particularly preferable.

そして、このようなプレス工程を行うことで、押切りが完了した成形型50は、搬送手段によりプレスプレート4bから冷却プレート5bへと搬送される。この搬送手段は、上記した搬送手段と同様のものである。   And by performing such a press process, the shaping | molding die 50 by which the press cut was completed is conveyed from the press plate 4b to the cooling plate 5b by a conveyance means. This transport means is the same as the transport means described above.

次に、冷却プレート5bにより成形型50を冷却するが、これは、上記加熱工程と同様に、下型は下側の冷却プレート5bで、上型は上側の冷却プレート5bを下降させて接触させることで冷却する。これにより光学素子成形素材を冷却して、固化させる。この冷却は、光学素子成形素材のガラス転移点(Tg)以下に冷却させることが好ましく、光学素子成形素材の歪点以下の温度にまで冷却させることがより好ましい。このとき、降温速度は0.1〜2.5℃/secにすることが好ましく、更に好ましくは0.5〜1.0℃/secである。   Next, the mold 50 is cooled by the cooling plate 5b. This is similar to the above heating step. The lower mold is the lower cooling plate 5b, and the upper mold is the upper cooling plate 5b lowered and brought into contact. Cool by. Thereby, the optical element molding material is cooled and solidified. This cooling is preferably performed to a temperature below the glass transition point (Tg) of the optical element molding material, and more preferably to a temperature below the strain point of the optical element molding material. At this time, the temperature lowering rate is preferably 0.1 to 2.5 ° C./sec, and more preferably 0.5 to 1.0 ° C./sec.

なお、上記した加熱工程及び冷却工程は、それぞれ段階的に温度を変化させるようにして行うことが好ましく、加熱工程を1以上の加熱ステージを設けて行うことにより、段階的に光学素子成形素材の温度を上昇させて、プレス成形ステージの直前の加熱ステージにおいて、成形温度にまでもっていくようにする。また、冷却工程においても1以上の冷却ステージを設けることにより、段階的に光学素子成形素材の温度を下降させて、200℃以下の温度になるようにする。このように、加熱及び冷却を段階的に行うことで、光学素子成形素材の急激な温度変化を抑制し、歪が生じたり、面割れ等が生じたりする等の光学素子の特性を悪化させることがないようにすることができる。   The heating step and the cooling step described above are preferably performed so as to change the temperature stepwise, and the heating step is performed step by step by providing one or more heating stages. The temperature is raised so as to reach the molding temperature in the heating stage immediately before the press molding stage. Also, in the cooling process, by providing one or more cooling stages, the temperature of the optical element molding material is lowered stepwise so as to reach a temperature of 200 ° C. or lower. Thus, by performing heating and cooling step by step, the rapid temperature change of the optical element molding material is suppressed, and the characteristics of the optical element such as distortion and surface cracking are deteriorated. There can be no.

このような、加熱工程及び冷却工程を実施するために、それぞれ複数の加熱ステージ及び冷却ステージを用いた光学素子の成形装置の一例を図5に示した。この図5に示した光学素子の成形装置11は、チャンバー12、第1の加熱ステージ13、第2の加熱ステージ14、第3の加熱ステージ15、プレス成形ステージ16、第1の冷却ステージ17、第2の冷却ステージ18、第3の冷却ステージ19を有する装置構成となっており、チャンバー12には光学素子の成形装置1と同様に、成形型50の取入れ口とそれを開閉可能とする取入れシャッター20、取出し口とそれを開閉可能とする取出しシャッター21、それら取入れ口及び取出し口の外側には成形型載置台22及び23が設けられている。   FIG. 5 shows an example of an optical element molding apparatus using a plurality of heating stages and cooling stages in order to carry out such a heating process and a cooling process. The optical element molding apparatus 11 shown in FIG. 5 includes a chamber 12, a first heating stage 13, a second heating stage 14, a third heating stage 15, a press molding stage 16, a first cooling stage 17, The apparatus has a second cooling stage 18 and a third cooling stage 19, and in the chamber 12, as with the optical element molding apparatus 1, an inlet for the molding die 50 and an inlet that can be opened and closed. The shutter 20, the take-out port and the take-out shutter 21 that can be opened and closed, and the mold mounting tables 22 and 23 are provided outside the take-in port and the take-out port.

この光学素子の成形装置11は、加熱ステージを3つ、冷却ステージを3つ設けて、段階的に加熱及び冷却を行うようにしたこと、それぞれのプレートがその隣接するプレート側に熱遮蔽板を有すること以外は、図1の光学素子の成形装置1の構成と同様である。なお、熱遮蔽板13e、14e、15e、16e、17e、18e、19eは、加熱ステージ、プレス成形ステージ及び冷却ステージの各ステージにおいて隣接するプレート間に配置され、プレート間の熱伝導を抑制するように設けられている。   This optical element molding apparatus 11 is provided with three heating stages and three cooling stages to perform heating and cooling step by step, and each plate has a heat shielding plate on its adjacent plate side. The configuration is the same as that of the optical element molding apparatus 1 of FIG. The heat shielding plates 13e, 14e, 15e, 16e, 17e, 18e, and 19e are arranged between adjacent plates in each of the heating stage, press molding stage, and cooling stage so as to suppress heat conduction between the plates. Is provided.

第1の加熱ステージ13では、光学素子成形素材をガラス転移点以下、200〜400℃程度低い温度に一旦加熱する予備加熱を行い、第2の加熱ステージ14ではガラス転移点付近の温度にまで、第3の加熱ステージ15では屈伏点+10〜30℃の温度にまで加熱する。また、プレス成形ステージ16では成形温度を維持しながら、成形型による成形操作を行い光学素子形状を付与し、第1の冷却ステージ17では成形素材のガラス転移点+20℃程度まで冷却し、第2の冷却ステージ18では、さらに歪点以下にまで冷却し、第3の冷却ステージ19では、成形型が酸化されない200℃以下の温度にまで冷却するようにする。   In the first heating stage 13, the optical element molding material is preheated to a temperature lower than the glass transition point and lower by about 200 to 400 ° C., and in the second heating stage 14, the temperature is close to the glass transition point. In the 3rd heating stage 15, it heats to the temperature of a yield point + 10-30 degreeC. Further, in the press molding stage 16, a molding operation is performed using a molding die while maintaining the molding temperature, and an optical element shape is imparted. In the first cooling stage 17, the glass material is cooled to about the glass transition point + 20 ° C. The cooling stage 18 is further cooled to below the strain point, and the third cooling stage 19 is cooled to a temperature of 200 ° C. or less at which the mold is not oxidized.

ここで、第3の冷却ステージは、用いるプレートを、他のステージにおけるヒータの代わりに冷却水が循環するように配管を設けた水冷プレートとすることで、効率的に冷却することができるようになっている。   Here, in the third cooling stage, the plate to be used is a water cooling plate provided with piping so that the cooling water circulates instead of the heater in the other stage so that the cooling can be efficiently performed. It has become.

この光学素子の成形装置11において、隣接するプレート間における影響が大きいのは、光学素子を冷却する冷却ステージにおいて、隣接するプレート温度が高いものの影響を受け、光学素子の一部の冷却が十分にできないときである。このような冷却が不均一になってしまうと、その冷却速度の差から光学素子内部に歪が生じたり、離型がうまくできなかったりして、それはそのまま得られる光学素子の特性に悪影響を及ぼすものである。特に、プレスプレート16bと第1の冷却プレート17b間での影響が大きいため、少なくともこれらプレスプレート16bと第1の冷却プレート17bのプレート間には熱遮蔽板を設けることが好ましい。さらに、その後の冷却ステージ間においても、隣接する冷却ステージの影響を受けないように熱遮蔽板を設けることが好ましい。   In this optical element molding apparatus 11, the influence between adjacent plates is large because the cooling stage for cooling the optical element is affected by the fact that the temperature of the adjacent plate is high, and cooling of a part of the optical element is sufficiently performed. It's time you can't. If such cooling becomes non-uniform, distortion occurs in the optical element due to the difference in cooling rate, or the mold release cannot be performed well, which adversely affects the characteristics of the optical element obtained as it is. Is. In particular, since the influence between the press plate 16b and the first cooling plate 17b is large, it is preferable to provide a heat shielding plate at least between the press plate 16b and the first cooling plate 17b. Furthermore, it is preferable to provide a heat shielding plate so as not to be affected by the adjacent cooling stages between the subsequent cooling stages.

また、加熱ステージ間及び加熱ステージとプレス成形ステージ間でも、冷却ステージよりも不具合が生じる影響は小さいが、所定の処理を均一な温度で処理するこることができるように、同様に熱遮蔽板を設けていることが好ましい。図5には、全てのプレート間に熱遮蔽板を設けた例を示した。   In addition, between the heating stages and between the heating stage and the press molding stage, the effect of causing problems is smaller than that of the cooling stage, but the heat shield plate is similarly used so that the predetermined processing can be performed at a uniform temperature. It is preferable to provide it. FIG. 5 shows an example in which a heat shielding plate is provided between all the plates.

冷却して得られた光学素子は、その後、光学素子形状とするために、余肉部を切削して光学素子形状としたり、アニール工程に付して歪み等を除去したりする等の後処理を施して最終的な製品とされる。   The optical element obtained by cooling is then subjected to post-processing such as cutting the excess part into an optical element shape or applying an annealing process to remove distortion or the like in order to obtain an optical element shape. To be the final product.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(実施例1)
図5の光学素子の成形装置11を用いて、光学素子の成形を以下の通り行った。
ここで用いた光学素子の成形装置11は、加熱プレート、プレスプレート及び冷却プレートとして、タングステンカーバイド製の100×74×18mmの直方体で内部に
750Wのカートリッジヒータを4本有するプレートを用い、断熱板として、SUS304製の100×74×9mmの板状体とジルコニア製の100×74×9mmの板状体を重ね合わせたものを用いた。各プレート間の隙間は6mmとなるように配置して、それらプレート間に熱遮蔽板として、SUS304製の144×52×2mmの板状体の下端部を90℃に折り曲げ、折り曲げた部分を各プレートと積層している断熱板に固定して用いた。
(Example 1)
The optical element was molded as follows using the optical element molding apparatus 11 of FIG.
The optical element molding apparatus 11 used here is a heat insulating plate using, as a heating plate, a press plate, and a cooling plate, a tungsten carbide 100 × 74 × 18 mm rectangular parallelepiped plate having four 750 W cartridge heaters inside. As an example, a laminate of a 100 × 74 × 9 mm plate made of SUS304 and a 100 × 74 × 9 mm plate made of zirconia was used. The gap between each plate is arranged to be 6 mm, and the lower end of a 144 × 52 × 2 mm plate made of SUS304 is bent at 90 ° C. as a heat shielding plate between the plates, It was used by being fixed to a heat insulating plate laminated with the plate.

また、上側のプレートを上下移動させるシリンダーは、エアシリンダーを用い、シャフト径40mmのシャフトが上側のプレートと接続、固定されている。チャンバーはSS400製の440×592×240mmの箱状で、このチャンバーの下板としては440×592×20mmのものを用いた。   The cylinder that moves the upper plate up and down uses an air cylinder, and a shaft having a shaft diameter of 40 mm is connected and fixed to the upper plate. The chamber was a 440 × 592 × 240 mm box made of SS400, and the lower plate of this chamber was 440 × 592 × 20 mm.

また、成形型50は、上型、下型並びに内胴及び外胴を有する胴型で構成され、上型、下型及び内胴はタングステンカーバイドからなる超硬合金製で、外胴はSUSからなるものであり、プレス成形により、直径φ40mm、中心厚さ7.5mm、周辺厚さ3mm、非球面の近時曲率半径がそれぞれ100mmと85mmの両凸形状の成形品が得られ、後加工の芯取り加工をすることで直径35mmの光学素子が得られるものを用いた。   The mold 50 is composed of an upper mold, a lower mold, and a trunk mold having an inner cylinder and an outer cylinder. The upper mold, the lower mold, and the inner cylinder are made of cemented carbide made of tungsten carbide, and the outer cylinder is made of SUS. By press molding, a biconvex molded product having a diameter of 40 mm, a center thickness of 7.5 mm, a peripheral thickness of 3 mm, and an aspherical recent curvature radius of 100 mm and 85 mm, respectively, is obtained. An optical element with a diameter of 35 mm was obtained by centering.

この成形型の下型12の成形面12aにホウケイ酸ガラスからなる研削研磨により作製した直径φ36mm、中心厚さ8.83mm、周辺厚さ4.3mm、曲率半径がそれぞれ90mmと60mmの両凸球面レンズの光学素子成形素材を載置した。なお、この光学素子成形素材の歪点は495℃、ガラス転移点(Tg)は532℃、屈伏点(At)は573℃である。   A biconvex spherical surface having a diameter of 36 mm, a center thickness of 8.83 mm, a peripheral thickness of 4.3 mm, and a radius of curvature of 90 mm and 60 mm, respectively, formed on the molding surface 12a of the lower mold 12 of the mold by grinding and polishing made of borosilicate glass. A lens optical element molding material was placed. This optical element molding material has a strain point of 495 ° C., a glass transition point (Tg) of 532 ° C., and a yield point (At) of 573 ° C.

光学素子成形素材を収容した成形型50を、搬送手段により第1の加熱プレート13b上に搬送し載置すると同時に上側の第1の加熱プレート13bを下降させて上型に接触させ、成形型50及び光学素子成形素材を300秒間加熱し、次いで、第2の加熱プレート14b上に搬送し載置すると同時に上側の第2の加熱プレート14bを下降させて上型に接触させ、成形型50及び光学素子成形素材を300秒間加熱し、さらに、第3の加熱プレート上に搬送し載置すると同時に上型の第3の加熱プレート15bを下降させて上型に接触させ、成形型50及び光学素子成形素材を300秒間加熱して光学素子成形素材を軟化状態とした。なお、第1の加熱プレート13bは280℃、第2の加熱プレート14bは500℃、第3の加熱プレート15bは600℃に設定した。   The mold 50 containing the optical element molding material is conveyed and placed on the first heating plate 13b by the conveying means, and at the same time, the upper first heating plate 13b is lowered and brought into contact with the upper mold. The optical element molding material is heated for 300 seconds, and then is transported and placed on the second heating plate 14b, and at the same time, the upper second heating plate 14b is lowered and brought into contact with the upper mold. The element molding material is heated for 300 seconds, and further conveyed and placed on the third heating plate, and at the same time, the upper third heating plate 15b is lowered and brought into contact with the upper mold to form the molding die 50 and the optical element molding. The material was heated for 300 seconds to make the optical element molding material softened. The first heating plate 13b was set to 280 ° C., the second heating plate 14b was set to 500 ° C., and the third heating plate 15b was set to 600 ° C.

次に、成形型50をプレスプレート16b上に搬送し載置して、上側のプレスプレート16bを下降させ、この成形時のプレス圧力は5N/mm、プレス時間は250秒とした。このとき、プレスプレート16bの温度は600℃であった。 Next, the mold 50 was transported and placed on the press plate 16b, and the upper press plate 16b was lowered. The press pressure during the molding was 5 N / mm 2 and the press time was 250 seconds. At this time, the temperature of the press plate 16b was 600 ° C.

プレス後、成形型を第1の冷却プレート17b上に搬送し載置すると同時に上側の冷却プレート17bを下降させて上型に接触させ、300秒間冷却し、次いで、成形型を第2の冷却プレート18b上に搬送し裁置すると同時に上側の第2の冷却プレート18bを下降させて上型に接触させ、300秒間冷却し、さらに、成形型を第3の冷却プレート19b上に搬送し載置すると同時に上側の第3の冷却プレート19bを下降させて上型に接触させ、300秒間冷却した。このとき、第1の冷却プレート17bは550℃、第2の冷却プレート18bは 450℃、第3の冷却プレート19bは20℃(冷却水温度)に設定した。   After pressing, the mold is conveyed and placed on the first cooling plate 17b, and at the same time, the upper cooling plate 17b is lowered to contact the upper mold and cooled for 300 seconds, and then the mold is moved to the second cooling plate. When the upper second cooling plate 18b is lowered and brought into contact with the upper mold, cooled for 300 seconds, and further, the forming mold is conveyed and placed on the third cooling plate 19b. At the same time, the upper third cooling plate 19b was lowered to contact the upper mold and cooled for 300 seconds. At this time, the first cooling plate 17b was set to 550 ° C., the second cooling plate 18b was set to 450 ° C., and the third cooling plate 19b was set to 20 ° C. (cooling water temperature).

光学素子成形素材を室温になるまで冷却し、十分に冷却したところで、成形型から取り出し、光学素子を得た。   The optical element molding material was cooled to room temperature, and when it was sufficiently cooled, it was removed from the mold and an optical element was obtained.

本発明の光学素子の成形装置において、冷却プレート17bの温度分布を測定したところプレート間に熱遮蔽板を設置しなかった場合は、プレスプレート16b側と第2冷却プレート18b側の温度差が10℃程度発生した。プレート間に熱遮蔽板を設置した場合は温度差を2℃程度まで緩和することができた。更に、冷却プレート17b上に配置された金型の温度分布を測定したところ、プレートの温度分布は同様の傾向を示した。   In the optical element molding apparatus of the present invention, when the temperature distribution of the cooling plate 17b was measured and no heat shielding plate was installed between the plates, the temperature difference between the press plate 16b side and the second cooling plate 18b side was 10. Occurs about ℃. When a heat shielding plate was installed between the plates, the temperature difference could be reduced to about 2 ° C. Furthermore, when the temperature distribution of the metal mold | die arrange | positioned on the cooling plate 17b was measured, the temperature distribution of the plate showed the same tendency.

熱遮蔽板の有無でそれぞれ実際にレンズ成形を行ったところ、熱遮蔽板を設置しない場合はアスティグマなどの形状不良が発生し、安定して良品を得ることが困難であった。
熱遮蔽板を設置した場合はアスティグマなどの形状不良が抑制され、高品質高歩留まりでの成形が可能であった。
When the lens was actually molded with or without the heat shielding plate, when the heat shielding plate was not installed, shape defects such as stigma occurred, and it was difficult to stably obtain good products.
When a heat shielding plate was installed, shape defects such as stigma were suppressed, and molding with high quality and high yield was possible.

以上に示したように、本発明の光学素子の成形装置により、光学素子の製造におけるプレート温度分布を抑制することが可能となり、更には成形型温度分布を抑えることが出来た。これにより光学素子形状も安定化し、歩留まりを向上させることができることがわかった。   As described above, the optical element molding apparatus of the present invention can suppress the plate temperature distribution in the production of the optical element, and can further suppress the mold temperature distribution. As a result, it was found that the shape of the optical element can be stabilized and the yield can be improved.

本発明の光学素子の成形装置は、成形型を順次移動させながらプレス成形により連続的に光学素子を製造する際に用いることができる。   The optical element molding apparatus of the present invention can be used for continuously producing optical elements by press molding while sequentially moving the mold.

1…光学素子の成形装置、2…チャンバー、3…加熱ステージ、4…プレス成形ステージ、5…冷却ステージ、6…取入れシャッター、7…取出しシャッター、8,9…成形型載置台、50…成形型、3a,4a,5a…ヒータ、3b…加熱プレート、4b…プレスプレート、5b…冷却プレート、3c,4c,5c…断熱板、3d,4d,5d…シャフト、4e,5e…熱遮蔽板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical element shaping | molding apparatus, 2 ... Chamber, 3 ... Heating stage, 4 ... Press molding stage, 5 ... Cooling stage, 6 ... Intake shutter, 7 ... Extraction shutter, 8, 9 ... Mold mounting base, 50 ... Molding Mold, 3a, 4a, 5a ... heater, 3b ... heating plate, 4b ... press plate, 5b ... cooling plate, 3c, 4c, 5c ... heat insulation plate, 3d, 4d, 5d ... shaft, 4e, 5e ... heat shielding plate

Claims (7)

上型と下型の間に光学素子成形素材が置かれた成形型を、チャンバー内に設けた加熱、プレス成形及び冷却の各ステージへ順次搬送して光学素子を成形する光学素子の成形装置であって、
前記成形装置は、前記加熱、プレス成形及び冷却の各ステージにおいて前記成形型を搭載し、搭載された前記成形型に対して、それぞれ加熱、プレス成形及び冷却の各プロセスを行う上下一対の複数組のプレートと、前記各組における一対のプレートを接近又は離間させて前記加熱、プレス成形及び冷却のプロセスを行わせる駆動手段と、前記各プロセス及び前記成形型の搬送を制御する制御手段と、を備えるとともに、
互いに隣接するプレートの少なくとも1つのプレート間に、前記成形型の搬送を妨げることなく前記プレート間の熱的干渉を防ぐ熱遮蔽板を設けたことを特徴とする光学素子の成形装置。
An optical element molding apparatus for molding an optical element by sequentially transporting a molding mold in which an optical element molding material is placed between an upper mold and a lower mold to heating, press molding, and cooling stages provided in a chamber. There,
The molding apparatus includes a plurality of pairs of upper and lower pairs that mount the molding die at the heating, press molding, and cooling stages, and perform heating, press molding, and cooling processes on the mounted molding die, respectively. Drive means for causing the heating, press molding, and cooling processes to be performed by approaching or separating the pair of plates in each set, and control means for controlling conveyance of each process and the mold. As well as
An apparatus for molding an optical element, characterized in that a heat shielding plate is provided between at least one of adjacent plates to prevent thermal interference between the plates without interfering with conveyance of the mold.
前記熱遮蔽板が、プレス成形ステージと冷却ステージとの間に設けられてい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。   The optical element molding apparatus according to claim 1, wherein the heat shielding plate is provided between a press molding stage and a cooling stage. 前記加熱ステージ及び/又は冷却ステージが複数のステージで段階的に加熱及び/又は冷却を行うようになっており、前記熱遮蔽板が、それらの各ステージ間に設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の光学素子の成形装置。   The heating stage and / or the cooling stage is configured to perform heating and / or cooling stepwise in a plurality of stages, and the heat shielding plate is provided between these stages. The apparatus for molding an optical element according to claim 1 or 2. 前記熱遮蔽板が、互いに隣接するプレートの少なくとも一方の側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の光学素子の成形装置。   4. The optical element molding apparatus according to claim 1, wherein the heat shielding plate is provided on at least one side of plates adjacent to each other. 前記熱遮蔽板が、それが固定されているプレートと同じ高さに設けられていることを特徴とする請求項4記載の光学素子の成形装置。   5. The apparatus for molding an optical element according to claim 4, wherein the heat shielding plate is provided at the same height as a plate to which the heat shielding plate is fixed. 前記熱遮蔽板が、プレートの温度を均一にするように、該プレートの温度の高い部分は遮蔽し、温度の低い部分は遮蔽しないように加工されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の光学素子の成形装置。   6. The heat shielding plate is processed so as to shield a high temperature portion of the plate and not to shield a low temperature portion so that the temperature of the plate is uniform. The molding apparatus for an optical element according to any one of the above. 前記熱遮蔽板が、金属又はセラミックス製であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の光学素子の成形装置。   The optical element molding apparatus according to claim 1, wherein the heat shielding plate is made of metal or ceramics.
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