JP2001354435A - Formed die and formed method for optical element - Google Patents

Formed die and formed method for optical element

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JP2001354435A
JP2001354435A JP2000173876A JP2000173876A JP2001354435A JP 2001354435 A JP2001354435 A JP 2001354435A JP 2000173876 A JP2000173876 A JP 2000173876A JP 2000173876 A JP2000173876 A JP 2000173876A JP 2001354435 A JP2001354435 A JP 2001354435A
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mold
glass material
optical element
molding
pressure
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JP2000173876A
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Satoyuki Sagara
智行 相良
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Sharp Corp
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Publication date
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/69—Controlling the pressure applied to the glass via the dies

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To properly pressurize an optical element in either of press forming and cooling with high durability without entailing the complication of a formed device and process steps. SOLUTION: A lower die 1 is risen while pressure P2 of about 50 kgf is maintained until a collar 1a of the lower die 1 abuts a lower side end face 4b of a mold 4 after a collar 2a of an upper die 2 abuts a lower end face 6b of an upper die position regulating section 6 in a preforming process step. As a result, a glass blank 3 is formed to the optical element of a specified thickness. Pressure P3 of about 10 kgf is maintained by downward energization of the upper die 2 in a cooling step. As a result, the occurrence of the local sink mark and shrinkage of the glass blank 3 may be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器に使用さ
れるガラス光学素子を精密に成形するための光学素子の
成形金型及び成形方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molding die and a molding method for an optical element for precisely molding a glass optical element used for optical equipment.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス素材の研磨を全く行わず
に、ガラス素材の加熱及び加圧成形のみにより光学素子
を形成するという試みが多くなされている。溶融状態の
ガラス素材を型に流し込み、ガラス素材を加圧成形する
という方法が最も効率的であるが、冷却時のガラス素材
の収縮を制御することが困難であるため、この方法は精
密な光学素子の成形には適さない。そこで、一般的に
は、ガラス素材を一定の形状に予備加工しておき、この
ガラス素材を成形金型の成形空間に配置して加熱及び加
圧し、これによって光学素子を形成することが多い。2. Description of the Related Art In recent years, many attempts have been made to form an optical element only by heating and pressing a glass material without polishing the glass material at all. The most efficient method is to cast a molten glass material into a mold and press-mold the glass material.However, it is difficult to control the shrinkage of the glass material during cooling, so this method is a precise optical method. Not suitable for forming elements. Therefore, in general, a glass material is preliminarily processed into a predetermined shape, and the glass material is often placed in a molding space of a molding die and heated and pressed to thereby form an optical element.

【０００３】図１０は、従来の成形金型を概略的に示し
ている。図１０において、成形金型５０は、胴型５４
と、胴型５４に対して上下に移動可能な一対の成形型５
１，５２とを備えている。一対の成形型５１，５２は、
成形装置の昇降可能な各加圧軸５５，５６に固定されて
いる。ガラス素材５３は、適当な方法によりガラスの軟
化点近傍の温度まで加熱された後、各成形型５１，５２
間の成形空間に配置される。各加圧軸５５，５６は、各
成形型５１，５２の鍔５１ａ，５２ａが胴型５４の上下
端面に当接するまで移動される。これによって、各成形
型５１，５２間でガラス素材５３が加圧成形され、各成
形型５１，５２の光学面形状がガラス素材５３の上下面
に転写され、光学素子が形成される。このとき、胴型５
４は、光学素子のコパの成形、光学素子の厚みの制御、
光学素子の２つの光学面の光軸合わせを行う。更に、こ
の光学素子を冷却してから、この光学素子を成形空間か
ら取り出す。FIG. 10 schematically shows a conventional molding die. In FIG. 10, a molding die 50 includes a body mold 54.
And a pair of molding dies 5 movable up and down with respect to the body mold 54.
1 and 52. The pair of molds 51, 52
It is fixed to each of pressurizable shafts 55 and 56 that can move up and down in the molding apparatus. After the glass material 53 is heated to a temperature near the softening point of the glass by an appropriate method, the molding dies 51, 52
It is arranged in the molding space between them. The pressing shafts 55 and 56 are moved until the flanges 51a and 52a of the molding dies 51 and 52 contact the upper and lower end surfaces of the body mold 54. As a result, the glass material 53 is pressure-formed between the molding dies 51 and 52, and the optical surface shapes of the molding dies 51 and 52 are transferred to the upper and lower surfaces of the glass material 53, thereby forming an optical element. At this time,
4 is molding of a copa of the optical element, control of the thickness of the optical element,
The optical axes of the two optical surfaces of the optical element are aligned. After cooling the optical element, the optical element is removed from the molding space.

【０００４】この様な方法により、光学面の精度が±
０．１μｍといった超高精度の光学素子を形成すること
ができる。この精度を維持するためには、高温の光学素
子をガラスの転移点温度まで冷却する過程において光学
素子に適宜の圧力を加え続けることが不可欠である。[0004] By such a method, the precision of the optical surface is ±
An ultra-high-precision optical element such as 0.1 μm can be formed. In order to maintain this accuracy, it is indispensable to continuously apply an appropriate pressure to the optical element in the process of cooling the high-temperature optical element to the glass transition point temperature.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
成形金型においては、各成形型５１，５２の鍔５１ａ，
５２ａを胴型５４の上下端面に当接させた状態で、ガラ
ス素材５３を成形することによって、光学素子の厚みを
一定にしており、これを定寸成形と称する。この定寸成
形では、その冷却過程において光学素子に適宜の圧力を
加え続けるには、胴型５４の収縮量がガラス素材の収縮
量よりも大きくなければならない。In the above-mentioned conventional molding dies, the flanges 51a, 51a of the molding dies 51, 52 are provided.
The thickness of the optical element is made constant by molding the glass material 53 in a state where the 52a is in contact with the upper and lower end surfaces of the body mold 54, and this is referred to as fixed size molding. In this sizing process, the amount of shrinkage of the barrel mold 54 must be larger than the amount of shrinkage of the glass material in order to continue applying appropriate pressure to the optical element during the cooling process.

【０００６】しかしながら、通常、ガラスの熱膨張係数
は、図１１のグラフに実線Ｇで示す様に転移点までは直
線的に変化し、転移点温度Ｔｇを超えると急激に増大す
る。この転移点温度Ｔｇ以上の温度領域での熱膨張係数
は、約４００×１０-7以上である。ガラス素材の成形時
には、ガラス素材が転移点温度Ｔｇよりも１００〜１５
０℃高い温度まで加熱されるので、ガラス素材が非常に
大きく熱膨張する。このことは、逆に冷却過程における
ガラス素材の収縮率が非常に大きいことを意味する。こ
れに対して金属の熱膨張係数は、図１１のグラフに一点
鎖線Ｈで示す様に直線的に変化し続け、ガラスの転移点
温度Ｔｇ以上の膨張係数に比べると非常に小さい。この
様なガラスの転移点温度Ｔｇ以上の大きな熱膨張率を有
する金属材料は今のところ存在しない。従って、胴型５
４の収縮量をガラス素材の収縮量よりも大きくすること
は極めて困難である。However, usually, the thermal expansion coefficient of glass changes linearly up to the transition point as shown by the solid line G in the graph of FIG. 11, and rapidly increases when the temperature exceeds the transition point temperature Tg. The coefficient of thermal expansion in the temperature range above the transition point temperature Tg is about 400 × 10 −7 or more. At the time of molding the glass material, the glass material should be 100 to 15 lower than the transition point temperature Tg.
Since the glass material is heated to a temperature higher by 0 ° C., the glass material thermally expands significantly. This means that the rate of shrinkage of the glass material during the cooling process is extremely large. On the other hand, the coefficient of thermal expansion of the metal continues to change linearly as indicated by the dashed line H in the graph of FIG. 11, and is very small as compared with the coefficient of expansion at or above the glass transition point temperature Tg. At present, there is no metal material having such a large thermal expansion coefficient as the glass transition point temperature Tg or higher. Therefore, the trunk mold 5
It is extremely difficult to make the amount of shrinkage of No. 4 larger than the amount of shrinkage of the glass material.

【０００７】また、胴型５４の収縮量をガラス素材の収
縮量よりも大きく設定できたとしても、冷却後に光学素
子を胴型５４から抜き取り難くなってしまうので、これ
が光学素子の精度を維持する上で、大きな弊害となる。Further, even if the shrinkage amount of the body mold 54 can be set to be larger than the shrinkage amount of the glass material, it becomes difficult to remove the optical element from the body mold 54 after cooling, so that the precision of the optical element is maintained. Above, it is a big evil.

【０００８】そこで、例えば特開昭６３―７９７２７号
公報の成形金型においては、一対の成形型間にスペーサ
及び厚み制御部材を挟み込み、このスペーサの材質とし
て光学素子と同じガラスを選択している。加圧成形時に
は、スペーサ及び厚み制御部材によって各成形型間の距
離を規制し、光学素子を所望の厚さに設定する。また、
冷却過程においては、光学素子の収縮量とガラスのスペ
ーサの収縮量が一致するので、各成形型による光学素子
の加圧が続けられる。胴型については、熱膨張率を特に
大きくする必要がないので、光学素子の抜き取りが困難
になることはない。Therefore, for example, in a molding die disclosed in JP-A-63-79727, a spacer and a thickness control member are sandwiched between a pair of molding dies, and the same glass as the optical element is selected as a material of the spacer. . At the time of pressure molding, the distance between each mold is regulated by the spacer and the thickness control member, and the optical element is set to a desired thickness. Also,
In the cooling process, since the shrinkage amount of the optical element and the shrinkage amount of the glass spacer match, the pressing of the optical element by each mold is continued. With regard to the barrel mold, it is not necessary to particularly increase the coefficient of thermal expansion, so that it is not difficult to remove the optical element.

【０００９】ここでは、スペーサが光学素子と同様に加
熱されて軟化するので、スペーサを胴型の中に入れ、厚
み制御部材によってスペーサを閉じ込めることにより、
スペーサを密閉し、これによってスペーサの役目を維持
している。Here, since the spacer is heated and softened similarly to the optical element, the spacer is put into a body mold, and the spacer is confined by a thickness control member.
The spacer is sealed, thereby maintaining the role of the spacer.

【００１０】しかしながら、この様な構成においては、
スペーサが密閉され、かつスペーサの熱膨張に追従して
厚み制御部材が移動する様に、胴型と厚み制御部材間の
クリアランスを設定する必要があり、胴型と厚み制御部
材を非常に高精度で加工せねばならない。また、加圧成
形時の圧力が高くなると、溶融したスペーサが胴型と厚
み制御部材間に流入して、厚み制御部材が固定されるの
で、スペーサの役目を果たせなくなる。However, in such a configuration,
It is necessary to set the clearance between the body mold and the thickness control member so that the spacer is sealed and the thickness control member moves following the thermal expansion of the spacer. It must be processed in. Further, when the pressure at the time of pressure molding increases, the melted spacer flows between the body die and the thickness control member, and the thickness control member is fixed, so that the spacer cannot serve as a spacer.

【００１１】また、特開昭６３―１８２２２３号公報の
成形金型においては、加圧成形時には胴型と成形型間に
スペーサを挿入して、光学素子を所望の厚さに設定し、
冷却時にはスペーサを除去して、光学素子を加圧し続け
ている。In a molding die disclosed in JP-A-63-182223, a spacer is inserted between a body die and a molding die at the time of pressure molding to set an optical element to a desired thickness.
During cooling, the spacer is removed and the optical element is kept pressed.

【００１２】しかしながら、光学素子、胴型、各成形
型、スペーサ等が５００〜６００℃加熱された状態で加
圧成形を行い、この後に一旦圧力を緩めてからスペーサ
を除去し、冷却を行う必要がある。この様な一連の処理
を自動化するには、成形装置の複雑化は避けられない。
また、一旦圧力を緩めてからスペーサを除去するので、
成形工程のサイクルタイムが長くなる。However, it is necessary to carry out pressure molding while the optical element, the body mold, each mold, the spacers, etc. are heated at 500 to 600 ° C., and then to relax the pressure, remove the spacers, and perform cooling. There is. In order to automate such a series of processes, it is inevitable that the molding apparatus becomes complicated.
Also, once the pressure is released, the spacers are removed.
The cycle time of the molding process becomes longer.

【００１３】更に、特開昭６１―２０５６３０号公報の
成形金型においては、金型の移動を規制するストッパを
設けると共に、金型を移動させるピストンと該金型間に
加圧部材を介設している。加圧成形時には、ストッパー
によって金型の移動を規制し、光学素子を所望の厚さに
設定する。また、冷却過程においては、加圧部材の弾性
力により金型を光学素子の収縮に追従させ、光学素子を
加圧し続ける。Further, in the molding die disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-205630, a stopper for regulating the movement of the die is provided, and a pressing member is provided between the piston for moving the die and the die. are doing. During the pressure molding, the movement of the mold is regulated by the stopper, and the optical element is set to a desired thickness. In the cooling process, the mold is caused to follow the contraction of the optical element by the elastic force of the pressing member, and the optical element is kept pressed.

【００１４】しかしながら、加圧部材が金型とピストン
間にあるため、加圧部材が高温及び高圧にさらされる。
このため、加圧部材の材質としては高温及び高圧に耐え
るものでなければならず、その上で長期間の使用に耐え
るものを選択するのは困難である。However, since the pressing member is located between the mold and the piston, the pressing member is exposed to high temperature and high pressure.
For this reason, the material of the pressing member must be able to withstand high temperatures and high pressures, and it is difficult to select a material that can withstand long-term use.

【００１５】あるいは、加圧部材の冷却機構を設けた
り、金型から離間した位置でピストンを分断し、その間
に加圧部材を挿入している。前者の場合は、冷却媒体の
循環機構等を必要とするので、成形装置の構成が複雑化
する。また、後者の場合は、ピストンが長く、成形装置
が大型化する。Alternatively, a cooling mechanism for the pressing member is provided, or the piston is divided at a position separated from the mold, and the pressing member is inserted therebetween. In the former case, a cooling medium circulation mechanism or the like is required, so that the configuration of the molding apparatus is complicated. In the latter case, the length of the piston is long, and the molding device becomes large.

【００１６】そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑み
てなされたものであり、成形装置や工程の複雑化を招か
ず、耐久性が高く、かつ加圧成形時及び冷却時のいずれ
においても光学素子を適宜に加圧することが可能な光学
素子の成形金型及び成形方法を提供することを目的とす
る。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and does not complicate a molding apparatus or process, has high durability, and can be used both during pressure molding and during cooling. An object of the present invention is to provide a molding die and a molding method for an optical element capable of appropriately pressing the optical element.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、胴型と、対となる第１金型及び第２金型
とを備える成形金型の成形空間に、ガラス素材を配置し
て加熱及び加圧することにより、光学素子を形成する光
学素子の成形方法において、ガラス素材を加熱し、第１
金型を移動させることによって該ガラス素材を加圧し、
これによりガラス素材を予備成形する予備成形工程と、
ガラス素材を冷却しつつ第２金型を付勢することによっ
て、収縮する該ガラスに該第２金型を追従させながら該
ガラス素材を加圧する冷却工程とを含んでいる。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of forming a glass material in a molding space of a molding die having a body die and a pair of a first die and a second die. In a method of forming an optical element by forming an optical element by disposing and heating and pressing the glass material,
Pressing the glass material by moving the mold,
With this, a preforming step of preforming the glass material,
A cooling step of pressing the glass material while energizing the second mold while cooling the glass material so that the second mold follows the shrinking glass.

【００１８】この様な本発明の成形方法によれば、予備
成形工程において、第１金型を移動させることによって
ガラス素材を加圧成形し、また冷却工程において、第２
金型を付勢することによってガラス素材の加圧を続けて
いる。従って、第１金型の移動による加圧は、ガラス素
材を加圧成形するためにのみ行われ、高精度な圧力制御
を要求されない。また、第２金型の付勢による加圧圧力
は、１Ｋｇｆ／ｍｍ2以下で良く、バネ、ガス圧、液
圧、重力等を利用して簡単に発生させることができる。
更に、第２金型の付勢による加圧圧力が小さいため、こ
の付勢を行うための手段を成形金型内に収めることが可
能である。従って、本発明を適用すれば、非酸化雰囲気
での加圧成形を前提とした上で、どの様な成形装置であ
っても、高精度な光学素子を形成することが可能にな
る。According to such a molding method of the present invention, in the preforming step, the glass material is pressure-formed by moving the first mold, and in the cooling step, the glass material is pressed.
The pressing of the glass material is continued by urging the mold. Therefore, the pressurization by the movement of the first mold is performed only for press-forming the glass material, and high-precision pressure control is not required. Further, the pressure applied by the urging of the second mold may be 1 kgf / mm 2 or less, and can be easily generated by using a spring, gas pressure, liquid pressure, gravity, or the like.
Further, since the pressurizing pressure by the urging of the second mold is small, it is possible to house the means for performing this urging in the molding die. Therefore, when the present invention is applied, a high-precision optical element can be formed by any molding apparatus on the premise of pressure molding in a non-oxidizing atmosphere.

【００１９】また、本発明によれば、第２金型の付勢に
よりガラス素材に加えられる圧力は、第１金型の移動に
より該ガラス素材に加えられる圧力よりも小さい。すな
わち、先に述べた様に第１金型の移動による加圧がガラ
ス素材を加圧成形するために行われ、第２金型の付勢に
よる加圧が１Ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の圧力を達成するもの
である。Further, according to the present invention, the pressure applied to the glass material by the bias of the second mold is smaller than the pressure applied to the glass material by the movement of the first mold. That is, as described above, the pressurization by the movement of the first mold is performed to pressurize the glass material, and the pressurization by the urging of the second mold achieves a pressure of 1 kgf / mm 2 or less. Is what you do.

【００２０】更に、本発明によれば、予備成形工程にお
いては、第１金型及び第２金型の位置が位置規制手段に
よってそれぞれ規制されるまで、第１金型を移動させて
いる。これによって、第１金型及び第２金型間の距離が
規制され、光学素子を所望の厚さに設定することができ
る。また、第１金型の位置規制手段手段として、胴型を
適用すれば、構成の簡略化を図ることができる。冷却時
には、熱収縮のため、光学素子の厚みも減少するが、光
学素子が小さい場合には、光学素子の厚みが許容誤差内
に収まる。Further, according to the present invention, in the preforming step, the first mold is moved until the positions of the first mold and the second mold are regulated by the position regulating means, respectively. Thereby, the distance between the first mold and the second mold is regulated, and the optical element can be set to a desired thickness. Further, if a body mold is used as the position regulating means of the first mold, the configuration can be simplified. During cooling, the thickness of the optical element also decreases due to heat shrinkage, but when the optical element is small, the thickness of the optical element falls within an allowable error.

【００２１】また、本発明によれば、第２金型は、弾性
部材によって付勢される。先に述べた様に第２金型の付
勢による加圧圧力は、１Ｋｇｆ／ｍｍ2 以下で良いた
め、弾性部材の適用が容易である。光学素子が小さい場
合には、第２金型の付勢による加圧圧力が低くなるの
で、弾性部材を小型化することができ、これを成形金型
に収納することが容易になる。更に、弾性部材を成形金
型に収納する場合、成形装置は、第２金型の圧力制御を
全く行わずに済み、第１金型を移動させるだけであっ
て、高精度な圧力制御を要求されないから、簡単な構成
の成形装置であっても、高精度な光学素子を形成するこ
とができる。Further, according to the present invention, the second mold is urged by the elastic member. As described above, since the pressure applied by the urging of the second mold may be 1 kgf / mm 2 or less, the elastic member can be easily applied. When the optical element is small, the pressure applied by the urging of the second mold is reduced, so that the size of the elastic member can be reduced, and the elastic member can be easily stored in the molding mold. Further, when the elastic member is housed in the molding die, the molding device does not need to perform the pressure control of the second die at all, only moves the first die, and requires high-precision pressure control. Therefore, a highly accurate optical element can be formed even with a molding device having a simple configuration.

【００２２】更に、本発明によれば、第１及び第２金型
は、弾性部材によって移動及び付勢される。先に述べた
様に弾性部材による第２金型の付勢は容易である。更
に、第１金型を弾性部材によって移動する場合は、予備
成形工程における加圧圧力が該弾性部材の弾性力によっ
て決定され、第１金型の圧力制御を全く要求されない。
このため、成形装置を用いなくても、第１金型を移動さ
せるだけの極めて簡単な構成の装置により高精度な光学
素子を形成することが可能になる。Further, according to the present invention, the first and second dies are moved and urged by the elastic member. As described above, the urging of the second mold by the elastic member is easy. Further, when the first mold is moved by the elastic member, the pressure applied in the preforming step is determined by the elastic force of the elastic member, and pressure control of the first mold is not required at all.
For this reason, it is possible to form a high-precision optical element by using an apparatus having an extremely simple configuration that simply moves the first mold without using a molding apparatus.

【００２３】一方、本発明は、胴型と、対となる第１金
型及び第２金型とを備える成形金型の成形空間に、ガラ
ス素材を配置して加圧及び加熱することにより、光学素
子を形成する光学素子の成形金型において、第１金型及
び第２金型を移動可能に支持し、第１金型及び第２金型
の移動位置をそれぞれ規制する第１位置規制手段及び第
２位置規制手段を設け、第２金型をガラス素材へ付勢す
る付勢手段を設けている。On the other hand, according to the present invention, a glass material is placed in a molding space of a molding die including a body die and a pair of a first die and a second die, and is pressurized and heated. In a molding die for an optical element forming an optical element, first position regulating means for movably supporting a first mold and a second mold, and regulating movement positions of the first mold and the second mold, respectively. And second position regulating means, and urging means for urging the second mold toward the glass material.

【００２４】この様な本発明の成形金型によれば、第１
金型を例えば成形装置により移動さて、ガラス素材を加
圧成形する。このとき、第１位置規制手段及び第２位置
規制手段によって第１及び第２金型の移動位置が規制さ
れるので、第１金型及び第２金型間の距離が規制され、
光学素子を所望の厚さに設定することができる。しか
も、第２金型の移動位置が規制されれば、第１金型の移
動による加圧圧力が付勢手段に作用せず、付勢手段に大
きな負担がかからずに済む。更に、ガラス素材を加圧成
形するためにのみ第１金型を移動させるので、高精度な
圧力制御が要求されない。また、付勢手段は、ガラス素
材の冷却に際し、収縮するガラス素材に第２金型を追従
させ、第２金型を通じてガラス素材を加圧するものであ
る。このため、この付勢手段は、１Ｋｇｆ／ｍｍ2 以下
の圧力を達成するだけで良く、バネ、ガス圧、液圧、重
力等を適用することができ、簡単な構造で済み、更に成
形金型内に収めることが可能である。従って、本発明の
成形金型を適用すれば、非酸化雰囲気での加圧成形を前
提とした上で、どの様な成形装置であっても、高精度な
光学素子を形成することが可能になる。According to such a molding die of the present invention, the first
The mold is moved by, for example, a molding device to press-mold the glass material. At this time, since the movement positions of the first and second molds are regulated by the first position regulation means and the second position regulation means, the distance between the first mold and the second mold is regulated,
The optical element can be set to a desired thickness. In addition, if the movement position of the second mold is regulated, the pressurized pressure due to the movement of the first mold does not act on the urging means, so that a large load is not applied to the urging means. Further, since the first mold is moved only for press-molding the glass material, high-precision pressure control is not required. The urging means causes the second mold to follow the shrinking glass material when the glass material is cooled, and pressurizes the glass material through the second mold. For this reason, this urging means only needs to achieve a pressure of 1 kgf / mm 2 or less, and can apply a spring, gas pressure, liquid pressure, gravity, etc., and has a simple structure. It is possible to fit inside. Therefore, if the molding die of the present invention is applied, it is possible to form a high-precision optical element with any molding apparatus on the premise of pressure molding in a non-oxidizing atmosphere. Become.

【００２５】また、本発明によれば、付勢手段は、第２
金型と第２位置規制手段間に設けられた弾性部材であ
る。先に述べた様に第２金型の付勢による加圧圧力は、
１Ｋｇｆ／ｍｍ2 以下で良いため、弾性部材の適用が容
易である。Further, according to the present invention, the urging means includes
An elastic member provided between the mold and the second position regulating means. As described above, the pressure applied by the bias of the second mold is:
Since the pressure is preferably 1 kgf / mm 2 or less, application of the elastic member is easy.

【００２６】更に、本発明によれば、弾性部材は、ガラ
ス素材の転移点近傍の温度に耐える材質からなる。この
場合は、弾性部材が加熱されても、この弾性部材の弾性
力が失われないので、この弾性部材を成形金型内に収め
ることが容易になる。Further, according to the present invention, the elastic member is made of a material that can withstand a temperature near the transition point of the glass material. In this case, even if the elastic member is heated, the elastic force of the elastic member is not lost, so that the elastic member can be easily housed in the molding die.

【００２７】また、本発明によれば、弾性部材は、ニッ
ケル基合金又はセラミックよりなる。ニッケル基合金及
びセラミックのいずれもがガラス素材の転移点近傍の温
度に耐えるので、弾性部材の材質としては適当である。According to the present invention, the elastic member is made of a nickel-based alloy or ceramic. Since both the nickel-based alloy and the ceramic endure the temperature near the transition point of the glass material, they are suitable as the material of the elastic member.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【００２９】図１は、本発明の第１実施形態における成
形金型を概略的に示す側面図である。また、図２は第１
実施形態における予備成形工程での成形金型を示し、図
３は第１実施形態における冷却工程での成形金型を示し
ている。更に、図４（ａ）は第１実施形態におけるガラ
ス素材に加わる圧力と温度の変化を示すグラフであり、
図５は第１実施形態における成形手順を示すフローチャ
ートである。FIG. 1 is a side view schematically showing a molding die according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the first
FIG. 3 shows a molding die in a preforming step in the embodiment, and FIG. 3 shows a molding die in a cooling step in the first embodiment. FIG. 4A is a graph showing changes in pressure and temperature applied to the glass material in the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a molding procedure in the first embodiment.

【００３０】図１において、成形金型１０は、胴型４
と、対となる下金型１及び上金型２と、上型位置規制部
６とを備えている。上金型２及び下金型１は、超硬、窒
化珪素、炭化珪素等の高強度高耐熱材料からなり、光学
素子に転写すべき光学面をそれらの下側面及び上側面に
有している。胴型４は、筒型であって、その中央に上金
型２及び下金型１が挿入される。ガラス素材３を下金型
１及び上金型２間に挟み込んで加圧するに際し、この胴
型４は、光学素子のコパの成形、光学素子の厚みの制
御、光学素子の２つの光学面の光軸合わせを行う。ま
た、胴型４の側面には、ガラス素材３を搬入及び搬出す
るための搬入出口４ａを設けている。ガラス素材３は、
搬入出口４ａを通じて下金型１上に配置される。上型位
置規制部６は、胴型４の上面に強固に取り付けられてい
る。この上型位置規制部６は中空であって、この中空の
部位に上金型２の鍔２ａが配置されている。また、この
上型位置規制部６の中央の孔６ａを通じて上金型２を下
向きに付勢することができる。ガラス素材３は、光学素
子に近い形状を持つニアシェイプコブである。In FIG. 1, the molding die 10 is
, A lower mold 1 and an upper mold 2 to be paired with each other, and an upper mold position regulating section 6. The upper mold 2 and the lower mold 1 are made of a high-strength, high-heat-resistant material such as carbide, silicon nitride, or silicon carbide, and have optical surfaces to be transferred to an optical element on their lower and upper surfaces. . The body mold 4 is a cylindrical shape, and the upper mold 2 and the lower mold 1 are inserted into the center thereof. When the glass material 3 is sandwiched between the lower mold 1 and the upper mold 2 and pressurized, the body mold 4 forms a copa of an optical element, controls the thickness of the optical element, and controls light on two optical surfaces of the optical element. Perform axis alignment. In addition, a loading / unloading port 4a for loading / unloading the glass material 3 is provided on a side surface of the body mold 4. Glass material 3
It is arranged on the lower mold 1 through the loading / unloading port 4a. The upper mold position restricting portion 6 is firmly attached to the upper surface of the body mold 4. The upper mold position restricting portion 6 is hollow, and the flange 2a of the upper mold 2 is disposed in this hollow portion. Further, the upper mold 2 can be urged downward through the central hole 6a of the upper mold position regulating portion 6. The glass material 3 is a near-shape cob having a shape close to an optical element.

【００３１】この様な成形金型１０は、成形装置（図示
せず）に装着されて用いられる。つまり、下金型１を成
形装置の昇降可能な下加圧軸に取り付けると共に、上金
型２を成形装置の付勢可能な上加圧軸に取り付け、胴型
４を位置決めして固定する。Such a molding die 10 is used by being mounted on a molding device (not shown). In other words, the lower mold 1 is attached to the lower pressurizing shaft of the molding apparatus that can be moved up and down, and the upper mold 2 is attached to the upper pressurizable shaft of the molding apparatus that can be biased.

【００３２】次に、図５のフローチャートに従って、第
１実施形態の成形方法の手順を説明する。Next, the procedure of the molding method of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

【００３３】まず、予備成形工程においては、ガラス素
材３を搬入出口４ａを通じて下金型１上に配置してか
ら、非酸化雰囲気中で、成形金型１０の加熱を開始し
（ステップＳ１）、ガラス素材３をその軟化点近傍の温
度まで加熱する（ステップＳ２）。この後、成形装置の
下加圧軸を上昇させて、下金型１を上方に移動させる
（ステップＳ３）。この下金型１の上方への移動は、図
2 に示す様に上金型２の鍔２ａが上型位置規制部６の下
側端面６ｂに当接し、かつ下金型１の鍔１ａが胴型４の
下側端面４ｂに当接するまで行なわれる。これで予備成
形工程が終了する（ステップＳ４）。First, in the preforming step, the glass material 3 is placed on the lower die 1 through the loading / unloading port 4a, and then the heating of the forming die 10 is started in a non-oxidizing atmosphere (step S1). The glass material 3 is heated to a temperature near its softening point (step S2). Thereafter, the lower pressing shaft of the molding apparatus is raised, and the lower mold 1 is moved upward (step S3). The upward movement of the lower mold 1 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the operation is performed until the flange 2a of the upper mold 2 comes into contact with the lower end face 6b of the upper mold position restricting portion 6 and the flange 1a of the lower mold 1 comes into contact with the lower end face 4b of the body mold 4. It is. This completes the preforming step (step S4).

【００３４】この予備成形工程に際し、図４（ａ）のグ
ラフに示す様に成形金型１０の温度は、時点Ｔ0 より上
昇し（ステップＳ１）、ガラス転移点以上の適切な温度
Ａに達すると、この温度Ａに保持される。このとき、成
形金型１０の温度がガラス素材３に伝導し、このガラス
素材３がその軟化点近傍の温度まで加熱される（ステッ
プＳ２）。この後、成形装置の下加圧軸を上昇させて、
下金型１を上方に移動させる。時点Ｔ1 でガラス素材３
が上金型２に接触すると、この上金型２の重量がガラス
素材３に作用して、ガラス素材３に圧力Ｐ1 が加わる。
更に、下金型１を上方に移動させ、時点Ｔ2 で上金型２
の鍔２ａが上型位置規制部６の下側端面６ｂに当接する
と、ガラス素材３に成形装置の下加圧軸の力が作用し
て、ガラス素材３に圧力Ｐ2 が加わる。この下加圧軸
は、トルクリミッタを通じて上昇駆動されており、これ
によりガラス素材３に加わる圧力Ｐ2 が一定に維持され
る。ガラス素材３が徐々に変形し、時点Ｔ3 で下金型１
の鍔１ａが胴型４の下側端面４ｂに当接すると（ステッ
プＳ３）、成形装置の下加圧軸による加圧を停止して、
予備成形工程を終了する（ステップＳ４）。In the preforming step, as shown in the graph of FIG. 4A, the temperature of the molding die 10 rises from time T0 (step S1), and reaches an appropriate temperature A equal to or higher than the glass transition point. Is maintained at this temperature A. At this time, the temperature of the molding die 10 is transmitted to the glass material 3, and the glass material 3 is heated to a temperature near its softening point (step S2). After this, raise the lower pressure shaft of the molding device,
The lower mold 1 is moved upward. Glass material 3 at time T1
Is in contact with the upper mold 2, the weight of the upper mold 2 acts on the glass material 3, and a pressure P1 is applied to the glass material 3.
Further, the lower mold 1 is moved upward, and the upper mold 2 is moved at time T2.
When the flange 2a contacts the lower end surface 6b of the upper die position regulating portion 6, the force of the lower pressing shaft of the molding apparatus acts on the glass material 3, and a pressure P2 is applied to the glass material 3. The lower pressure shaft is driven upward through a torque limiter, so that the pressure P2 applied to the glass material 3 is kept constant. The glass material 3 is gradually deformed, and at time T3, the lower mold 1
When the flange 1a of the molding device comes into contact with the lower end surface 4b of the body mold 4 (step S3), the pressurization by the lower pressurizing shaft of the forming device is stopped,
The preforming step ends (Step S4).

【００３５】尚、予備成形工程の圧力は例えば５Ｋｇｆ
／ｍｍ2 程度であり、外径約４ｍｍ、厚さ約１ｍｍの小
型の光学素子の場合は、圧力Ｐ2 が５０Ｋｇｆ程度とな
る。The pressure in the preforming step is, for example, 5 kgf.
/ Mm 2 , and in the case of a small optical element having an outer diameter of about 4 mm and a thickness of about 1 mm, the pressure P2 is about 50 kgf.

【００３６】引き続いて、冷却工程においては、成形装
置の下加圧軸による下金型１の上方への移動が既に停止
されているものの、この停止と同時に、図３に示す様に
成形装置の上加圧軸による上金型２の下方への付勢が上
型位置規制部６の孔６ａを通じて開始される。この上加
圧軸による付勢は、バネ、ガス圧、液圧、重力等を利用
してなされる。この状態で、成形金型１０をガラス転移
点近傍の温度まで徐冷してから（ステップＳ５）、ガラ
ス素材３に加わっている圧力が無くなるまで下金型１を
下降させる（ステップＳ６）。ここで冷却工程が終了す
る（ステップＳ７）。この後、成形金型１０を急速に冷
却し、ガラス素材３を完全に固体化させ、下金型１を初
期位置へと更に下降させ、ガラス素材３を搬入出口４ａ
を通じて取り出す（ステップＳ８）。このとき、ガラス
素材３の両面には下金型１及び上金型２の光学面が転写
されており、ガラス素材３が光学素子となっている。Subsequently, in the cooling step, although the upward movement of the lower mold 1 by the lower pressing shaft of the molding apparatus has already been stopped, at the same time as the stop, the movement of the molding apparatus as shown in FIG. The downward biasing of the upper mold 2 by the upper pressing shaft is started through the hole 6 a of the upper mold position regulating unit 6. The biasing by the upper pressurizing shaft is performed using a spring, gas pressure, liquid pressure, gravity, or the like. In this state, the molding die 10 is gradually cooled to a temperature near the glass transition point (Step S5), and then the lower die 1 is lowered until the pressure applied to the glass material 3 disappears (Step S6). Here, the cooling process ends (step S7). Thereafter, the molding die 10 is rapidly cooled, the glass material 3 is completely solidified, the lower die 1 is further lowered to the initial position, and the glass material 3 is loaded and unloaded 4a.
(Step S8). At this time, the optical surfaces of the lower mold 1 and the upper mold 2 are transferred to both surfaces of the glass material 3, and the glass material 3 is an optical element.

【００３７】この冷却工程に際しては、図４（ａ）のグ
ラフに示す様に成形装置の下加圧軸による加圧を停止し
た時点Ｔ3 で、成形装置の上加圧軸による上金型２の下
方への付勢を開始して、ガラス素材３に圧力Ｐ3 を加え
る。この状態で、時点Ｔ4 より成形金型１０の冷却を開
始し（ステップＳ５）、時点Ｔ5 で成形金型１０の温度
がガラス転移点近傍まで下降すると、下金型１を下降さ
せてガラス素材３に加わっている圧力を無くし（ステッ
プＳ６）、冷却工程を終了する（ステップＳ７）。In this cooling step, as shown in the graph of FIG. 4 (a), at the time T3 when the pressing by the lower pressing shaft of the molding device is stopped, the upper mold 2 is moved by the upper pressing shaft of the molding device. A downward pressure is started to apply a pressure P3 to the glass material 3. In this state, the cooling of the molding die 10 is started at time T4 (step S5), and when the temperature of the molding die 10 falls to near the glass transition point at time T5, the lower die 1 is lowered to lower the glass material 3. Is eliminated (step S6), and the cooling process is terminated (step S7).

【００３８】尚、冷却工程での圧力は例えば１Ｋｇｆ／
ｍｍ2 程度であり、外径約４ｍｍ、厚さ約１ｍｍの小型
の光学素子の場合は、圧力Ｐ3 が１０Ｋｇｆ程度とな
る。The pressure in the cooling step is, for example, 1 kgf /
a mm 2 approximately, an outer diameter of about 4 mm, in the case of small-sized optical elements having a thickness of about 1 mm, the pressure P3 is about 10 Kgf.

【００３９】この様に第１実施形態では、予備成形工程
において、上金型２の鍔２ａが上型位置規制部６の下側
端面６ｂに当接してから、下金型１の鍔１ａが胴型４の
下側端面４ｂに当接するまで、５０Ｋｇｆ程度の圧力Ｐ
2 を維持しつつ、成形装置の下加圧軸を上昇させてい
る。また、冷却工程において、成形装置の上加圧軸によ
る上金型２の下方への付勢により、１０Ｋｇｆ程度の圧
力Ｐ3 を維持している。As described above, in the first embodiment, after the flange 2a of the upper mold 2 comes into contact with the lower end surface 6b of the upper mold position regulating portion 6 in the preforming step, the flange 1a of the lower mold 1 is A pressure P of about 50 kgf until it comes into contact with the lower end surface 4b of the shell mold 4.
While maintaining 2, the lower pressure shaft of the molding machine is raised. In the cooling step, a pressure P3 of about 10 kgf is maintained by urging the upper die 2 downward by the upper pressing shaft of the molding apparatus.

【００４０】予備成形工程においては、上金型２の鍔２
ａが上型位置規制部６の下側端面６ｂに当接し、かつ下
金型１の鍔１ａが胴型４の下側端面４ｂに当接するの
で、ガラス素材３が一定厚さの光学素子に成形される。In the preforming step, the flange 2 of the upper mold 2 is
a contacts the lower end surface 6b of the upper mold position restricting portion 6, and the flange 1a of the lower mold 1 contacts the lower end surface 4b of the body mold 4, so that the glass material 3 can be used as an optical element having a constant thickness. Molded.

【００４１】また、冷却工程においては、１０Ｋｇｆ程
度の圧力Ｐ3 をガラス素材３に加え続ける。下金型１、
上金型２及び胴型４の熱膨張係数は２０〜６０×１０-7
である。これに対してガラス素材３の熱膨張係数は約４
００×１０-7 であって、一桁大きくなる。この様な熱
膨張係数の差があるものの、１０Ｋｇｆ程度の圧力Ｐ3
をガラス素材３に加え続けるので、ガラス素材３の局所
的な収縮やひけの発生を防止することができる。In the cooling step, a pressure P 3 of about 10 kgf is continuously applied to the glass material 3. Lower mold 1,
The thermal expansion coefficient of the upper mold 2 and the body mold 4 is 20 to 60 × 10 −7.
It is. On the other hand, the thermal expansion coefficient of the glass material 3 is about 4
00 × 10 −7 , which is one digit larger. Although there is such a difference in the coefficient of thermal expansion, a pressure P3 of about 10 kgf
Is continuously added to the glass material 3, so that local shrinkage and sink marks of the glass material 3 can be prevented.

【００４２】第１実施形態の成形方法によって外径約４
ｍｍ、厚さ約１ｍｍの小型の光学素子を成形したとこ
ろ、光学面の精度が±０．１μｍ以下であり、局所的な
収縮やひけのない光学素子を得ることができた。According to the molding method of the first embodiment, an outer diameter of about 4
When a small optical element having a thickness of about 1 mm and a thickness of about 1 mm was molded, the precision of the optical surface was ± 0.1 μm or less, and an optical element having no local shrinkage or sink was obtained.

【００４３】また、第１実施形態の成形方法を実施する
ための成形装置としては、下加圧軸を通じての圧力制御
を少なくとも行えるものであれば良い。上加圧軸による
上金型２の下方への付勢は、成形装置の上加圧軸を通じ
て必ずしも行う必要がなく、上型位置規制部６の中央の
孔６ａを通じて、バネ、ガス圧、液圧、重力等を上金型
２に直接作用させても良い。A molding apparatus for performing the molding method of the first embodiment may be any apparatus that can at least control the pressure through the lower pressure shaft. The downward biasing of the upper mold 2 by the upper pressing shaft need not necessarily be performed through the upper pressing shaft of the molding device, and the spring, gas pressure, liquid Pressure, gravity, etc. may be directly applied to the upper mold 2.

【００４４】図６は、本発明の第２実施形態における成
形金型を概略的に示す側面図である。尚、図６におい
て、図１と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付し
て説明を簡略化する。FIG. 6 is a side view schematically showing a molding die according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals are given to portions that perform the same operations as in FIG. 1, and the description will be simplified.

【００４５】図６に示す様に第２実施形態の成形金型２
０では、図１に示す上型位置規制部６の代わりに、上型
位置規制部２１を設け、この上型位置規制部２１内にバ
ネ２２を配設している。このバネ２２は、冷却工程でガ
ラス素材３に適宜の圧力を加えて、ガラス素材３の局所
的な収縮やひけの発生を防止するためのものである。As shown in FIG. 6, the molding die 2 of the second embodiment
In the case of 0, an upper mold position restricting section 21 is provided instead of the upper mold position restricting section 6 shown in FIG. The spring 22 applies an appropriate pressure to the glass material 3 in the cooling step to prevent local shrinkage and sink marks of the glass material 3.

【００４６】このバネ２２は、予備成形工程で成形金型
２０と共にガラスの軟化点近傍の温度まで加熱される。
従って、このバネ２２の材質は、ガラスの軟化点近傍の
温度でも弾性力を保持し得るものでなければならず、例
えばインコネル（商品名）等のニッケル基合金やセラミ
ック等が適切である。The spring 22 is heated together with the molding die 20 to a temperature near the softening point of the glass in the preforming step.
Accordingly, the material of the spring 22 must be able to maintain elasticity even at a temperature near the softening point of glass, and for example, a nickel-based alloy such as Inconel (trade name) or ceramic is suitable.

【００４７】図７は、第２実施形態における成形手順を
示すフローチャートであり、図４（ｂ）は、第２実施形
態におけるガラス素材に加わる圧力と温度の変化を示す
グラフである。尚、図７において、図５と同様の作用を
果たすステップには同じ符号を付して説明を簡略化す
る。FIG. 7 is a flowchart showing a forming procedure in the second embodiment, and FIG. 4B is a graph showing changes in pressure and temperature applied to the glass material in the second embodiment. In FIG. 7, steps that perform the same operations as in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be simplified.

【００４８】図７のフローチャートの成形手順は、図５
のフローチャートの成形手順と基本的には同じである
が、ステップＳ２２に示す様に上金型２によるガラス素
材３の加圧圧力が予備成形工程の時点Ｔ1 から冷却工程
の時点Ｔ5 まで発生している点が異なる。これに対して
図５のフローチャートの成形手順では、ステップＳ１２
に示す様に上金型２によるガラス素材３の加圧圧力が時
点Ｔ3 から冷却工程の時点Ｔ5 まで発生している。The molding procedure in the flowchart of FIG.
Is basically the same as the molding procedure of the flow chart of FIG. 2, but as shown in step S22, the pressure applied to the glass material 3 by the upper mold 2 is generated from time T1 in the preforming process to time T5 in the cooling process. Are different. On the other hand, in the molding procedure of the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 7, the pressurizing pressure of the glass material 3 by the upper mold 2 is generated from time T3 to time T5 of the cooling process.

【００４９】この様な相違点は、上型位置規制部２１内
にバネ２２を設けたことに起因する。第２実施形態にお
いては、予備成形工程で下金型１を上方に移動させるこ
とによりガラス素材３が上金型２に接触した時点Ｔ1
で、バネ２２が押され、かつ上金型２が持ち上げられる
ので、バネ２２の弾性力と上金型２の重量による圧力Ｐ
3 が発生する。この圧力Ｐ３は、冷却工程で下金型１を
下降させることによりガラス素材３の加圧圧力が無くな
る時点Ｔ5 まで継続する（図４（ｂ）を参照）。Such a difference is attributable to the provision of the spring 22 in the upper die position regulating portion 21. In the second embodiment, the lower mold 1 is moved upward in the preforming step so that the glass material 3 contacts the upper mold 2 at the time T1.
, The spring 22 is pressed and the upper mold 2 is lifted, so that the elastic force of the spring 22 and the pressure P due to the weight of the upper mold 2
3 occurs. This pressure P3 is continued until the time when the pressurizing pressure of the glass material 3 disappears by lowering the lower mold 1 in the cooling step (see FIG. 4B).

【００５０】また、予備成形工程においては、上金型２
の鍔２ａが上型位置規制部２１の下側端面２１ｂに当接
する。In the preforming step, the upper mold 2
Abuts against the lower end surface 21b of the upper die position regulating portion 21.

【００５１】尚、第２実施形態においても、第１実施形
態と同様に、外径約４ｍｍ、厚さ約１ｍｍの小型の光学
素子の場合は、圧力Ｐ2 が５０Ｋｇｆ程度であって、圧
力Ｐ3 が１０Ｋｇｆ程度である。In the second embodiment, similarly to the first embodiment, in the case of a small optical element having an outer diameter of about 4 mm and a thickness of about 1 mm, the pressure P2 is about 50 kgf and the pressure P3 is It is about 10 kgf.

【００５２】第２実施形態の成形方法によって外径約４
ｍｍ、厚さ約１ｍｍの小型の光学素子を成形した場合
も、光学面の精度が±０．１μｍ以下であり、局所的な
収縮やひけのない光学素子を得ることができた。According to the molding method of the second embodiment, an outer diameter of about 4
Even when a small optical element having a thickness of about 1 mm and a thickness of about 1 mm was formed, the precision of the optical surface was ± 0.1 μm or less, and an optical element having no local shrinkage or sink was obtained.

【００５３】図８は、本発明の第３実施形態における成
形金型を概略的に示す側面図である。尚、図８におい
て、図１及び図２と同様の作用を果たす部位には同じ符
号を付して説明を簡略化する。FIG. 8 is a side view schematically showing a molding die according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same reference numerals are given to portions that perform the same operations as those in FIGS. 1 and 2, and the description will be simplified.

【００５４】図８に示す様に第３実施形態の成形金型３
０では、図６に示す成形金型２０と比較すると、加圧部
３１とバネ３２を追加した点が異なり、加圧部３１を胴
型４の下面に強固に取り付け、この加圧部３１の中空の
部位に下金型１の鍔１ａを配置している。バネ３２は、
予備成形工程で下金型１を押し上げて上昇させ、ガラス
素材３に成形圧力を加えるためのものである。As shown in FIG. 8, the molding die 3 of the third embodiment
In FIG. 0, as compared with the molding die 20 shown in FIG. 6, the difference is that a pressing portion 31 and a spring 32 are added, and the pressing portion 31 is firmly attached to the lower surface of the body mold 4. The flange 1a of the lower mold 1 is arranged in a hollow part. The spring 32
In the preforming step, the lower mold 1 is pushed up and raised to apply a forming pressure to the glass material 3.

【００５５】ガラス素材３を下金型１上に配置するとき
には、例えば加圧部３１の中央の孔３１ａを通じて下金
型１を引き下げ、ガラス素材３を胴型４の搬入出口４ａ
を通じて搬入すれば良い。この後、予備成形工程の圧力
の発生時点で下金型１を解放して、下金型１をバネ３２
により上昇させ、成形圧力を発生させる。When the glass material 3 is placed on the lower mold 1, the lower mold 1 is pulled down, for example, through the center hole 31 a of the pressurizing section 31, and the glass material 3 is transferred to the loading / unloading port 4 a of the body mold 4.
You just need to bring it in. Thereafter, the lower mold 1 is released at the time when pressure is generated in the preforming step, and the lower mold 1 is
To generate molding pressure.

【００５６】バネ３２は、バネ２２と同様に、予備成形
工程で成形金型３０と共にガラスの軟化点近傍の温度ま
で加熱されるので、その材質としては、ガラスの軟化点
近傍の温度でも弾性力を保持し得るインコネル（商品
名）等のニッケル基合金やセラミック等が適切である。The spring 32 is heated together with the molding die 30 to a temperature near the softening point of the glass in the preforming step, similarly to the spring 22, so that the material of the spring 32 is elastic even at a temperature near the softening point of the glass. Nickel-based alloys such as Inconel (trade name), ceramics, and the like, which can hold the temperature, are suitable.

【００５７】図９は、第３実施形態における成形手順を
示すフローチャートであり、図４（ｃ）は、第３実施形
態におけるガラス素材に加わる圧力と温度の変化を示す
グラフである。尚、図９において、図５と同様の作用を
果たすステップには同じ符号を付して説明を簡略化す
る。FIG. 9 is a flowchart showing a forming procedure in the third embodiment, and FIG. 4C is a graph showing changes in pressure and temperature applied to the glass material in the third embodiment. In FIG. 9, steps that perform the same operations as in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be simplified.

【００５８】図９のフローチャートの成形手順は、図５
のフローチャートの成形手順と基本的には同じである
が、ステップＳ３１に示す様に下金型１によるガラス素
材３への加圧圧力が予備成形工程の時点Ｔ0 から時点Ｔ
3 まで発生している点と、ステップＳ３２に示す様に上
金型２によるガラス素材３への加圧圧力が予備成形工程
の時点Ｔ0 から冷却工程の時点Ｔ5 まで発生している点
が異なる。これに対して図５のフローチャートの成形手
順では、ステップＳ１１に示す様に下金型１によるガラ
ス素材３への成形圧力が予備工程の時点Ｔ2 から時点Ｔ
3 まで発生し、ステップＳ１２に示す様に上金型２によ
るガラス素材３への圧力が時点Ｔ3 から冷却工程の時点
Ｔ5 まで発生している。The molding procedure of the flowchart of FIG.
Is basically the same as the molding procedure of the flowchart of FIG. 2, but as shown in step S31, the pressure applied to the glass material 3 by the lower mold 1 is changed from time T0 to time T
3 is different from the point that the pressure applied to the glass material 3 by the upper mold 2 is generated from time T0 in the preforming step to time T5 in the cooling step as shown in step S32. On the other hand, in the forming procedure of the flowchart of FIG. 5, as shown in step S11, the forming pressure of the lower mold 1 on the glass material 3 is increased from the time T2 in the preliminary process to the time T.
3, and the pressure on the glass material 3 by the upper mold 2 is generated from time T3 to time T5 of the cooling process as shown in step S12.

【００５９】この様な相違点は、加圧部３１内にバネ３
２を設けると共に、上型位置規制部２１内にバネ２２を
設けていることに起因する。第３実施形態においては、
予備成形工程で下金型１を解放して、下金型１をバネ３
２により上昇させた時点Ｔ0で、各バネ２２，３２の弾
性力と上金型２の重量による圧力Ｐ２が発生し、上金型
２の鍔２ａが上型位置規制部６の下側端面６ｂに当接す
る。この圧力Ｐ２は、下金型１の鍔１ａが胴型４の下側
端面４ｂに当接する時点Ｔ3 まで継続される。また、こ
の圧力Ｐ2 は、バネ２２による圧力Ｐ3 を含んでおり、
冷却工程で下金型１を下降させてガラス素材３に加わっ
ている圧力が無くなる時点Ｔ5 まで、このバネ２２によ
る圧力Ｐ3 が継続される（図４（ｃ）を参照）。Such a difference is that the spring 3
2 and the spring 22 provided in the upper die position regulating portion 21. In the third embodiment,
In the preforming step, the lower mold 1 is released, and the lower mold 1 is
2, the pressure P2 is generated due to the elastic force of each of the springs 22 and 32 and the weight of the upper mold 2, and the flange 2a of the upper mold 2 is moved to the lower end face 6b of the upper mold position restricting portion 6. Abut. This pressure P2 is maintained until time T3 when the flange 1a of the lower mold 1 contacts the lower end face 4b of the body mold 4. The pressure P2 includes the pressure P3 of the spring 22.
In the cooling step, the pressure P3 by the spring 22 is continued until the time when the lower mold 1 is lowered and the pressure applied to the glass material 3 disappears (T5) (see FIG. 4C).

【００６０】第３実施形態においては、予備成形工程の
圧力Ｐ3 及び冷却工程の圧力Ｐ2 のいずれもが主に各バ
ネ２２，３２によって発生され、成形装置によって発生
されるものではないため、成形装置を格別に用いる必要
がなく、下金型１を単に引き下げることができれば、ど
の様な装置であっても適用することができる。In the third embodiment, both the pressure P3 in the preforming step and the pressure P2 in the cooling step are mainly generated by the springs 22 and 32 and are not generated by the forming apparatus. Does not need to be particularly used, and any device can be applied as long as the lower mold 1 can be simply lowered.

【００６１】尚、第３実施形態においても、第１実施形
態と同様に、外径約４ｍｍ、厚さ約１ｍｍの小型の光学
素子の場合は、圧力Ｐ2 が５０Ｋｇｆ程度であって、圧
力Ｐ3 が１０Ｋｇｆ程度である。In the third embodiment, similarly to the first embodiment, in the case of a small optical element having an outer diameter of about 4 mm and a thickness of about 1 mm, the pressure P2 is about 50 kgf and the pressure P3 is It is about 10 kgf.

【００６２】第３実施形態の成形方法によって外径約４
ｍｍ、厚さ約１ｍｍの小型の光学素子を成形した場合
も、光学面の精度が±０．１μｍ以下であり、局所的な
収縮やひけのない光学素子を得ることができた。The outer diameter is about 4 by the molding method of the third embodiment.
Even when a small optical element having a thickness of about 1 mm and a thickness of about 1 mm was formed, the precision of the optical surface was ± 0.1 μm or less, and an optical element having no local shrinkage or sink was obtained.

【００６３】尚、本発明は、上記各実施形態に限定され
るものでなく、多様に変形することができる。例えば、
下金型、上金型及び胴型の形状や材質等を適宜に変更す
ることができる。The present invention is not limited to the above embodiments, but can be variously modified. For example,
The shapes, materials, and the like of the lower mold, the upper mold, and the body mold can be appropriately changed.

【００６４】[0064]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の成形方法に
よれば、予備成形工程において、第１金型を移動させる
ことによってガラス素材を加圧成形し、また冷却工程に
おいて、第２金型を付勢することによってガラス素材の
加圧を続けている。従って、第１金型の移動による加圧
は、ガラス素材を加圧成形するためにのみ行われ、高精
度な圧力制御を要求されない。また、第２金型の付勢に
よる加圧圧力は、１Ｋｇｆ／ｍｍ2 以下で良く、バネ、
ガス圧、液圧、重力等を利用して簡単に発生させること
ができる。更に、第２金型の付勢による加圧圧力が小さ
いため、この付勢を行うための手段を成形金型内に収め
ることが可能である。従って、本発明を適用すれば、非
酸化雰囲気での加圧成形を前提とした上で、どの様な成
形装置であっても、高精度な光学素子を形成することが
可能になる。As described above, according to the forming method of the present invention, in the preforming step, the glass material is pressed by moving the first mold, and in the cooling step, the second metal is pressed. The pressing of the glass material is continued by urging the mold. Therefore, the pressurization by the movement of the first mold is performed only for press-forming the glass material, and high-precision pressure control is not required. Further, the pressure applied by the urging of the second mold may be 1 kgf / mm 2 or less, and a spring,
It can be easily generated using gas pressure, liquid pressure, gravity and the like. Further, since the pressurizing pressure by the urging of the second mold is small, it is possible to house the means for performing this urging in the molding die. Therefore, when the present invention is applied, a high-precision optical element can be formed by any molding apparatus on the premise of pressure molding in a non-oxidizing atmosphere.

【００６５】また、本発明によれば、第２金型の付勢に
よる圧力が第１金型の移動による圧力よりも小さい。す
なわち、先に述べた様に第１金型の移動による加圧がガ
ラス素材を加圧成形するために行われ、第２金型の付勢
による加圧が１Ｋｇｆ／ｍｍ 2 以下の圧力を達成するも
のである。According to the present invention, the urging of the second mold is
Resulting from the movement of the first mold. You
That is, as described above, the pressurization due to the movement of the first mold is not effective.
This is performed to press the lath material, and the second mold is urged.
Pressure of 1kgf / mm TwoAchieve the following pressure
It is.

【００６６】更に、本発明によれば、予備成形工程にお
いて、第１金型及び第２金型の位置をそれぞれ規制して
いる。これによって、第１金型及び第２金型間の距離が
規制され、光学素子を所望の厚さに設定することができ
る。また、第１金型の位置規制手段手段として、胴型を
適用すれば、構成の簡略化を図ることができる。冷却時
には、熱収縮のため、光学素子の厚みも減少するが、光
学素子が小さい場合には、光学素子の厚みが許容誤差内
に収まる。Further, according to the present invention, the positions of the first mold and the second mold are regulated in the preforming step. Thereby, the distance between the first mold and the second mold is regulated, and the optical element can be set to a desired thickness. Further, if a body mold is used as the position regulating means of the first mold, the configuration can be simplified. During cooling, the thickness of the optical element also decreases due to heat shrinkage, but when the optical element is small, the thickness of the optical element falls within an allowable error.

【００６７】また、本発明によれば、先に述べた様に第
２金型の付勢による加圧圧力が１Ｋｇｆ／ｍｍ2 以下で
良いため、弾性部材が適用される。光学素子が小さい場
合には、第２金型の付勢による加圧圧力が低くなるの
で、弾性部材を小型化することができ、これを成形金型
に収納することが容易になる。更に、弾性部材を成形金
型に収納する場合、成形装置は、第２金型の制御を全く
行わずに済み、第１金型を移動させるだけであって、高
精度な圧力制御を要求されないから、簡単な構成の成形
装置であっても、高精度な光学素子を形成することがで
きる。According to the present invention, as described above, the pressure applied by the urging of the second mold may be 1 kgf / mm 2 or less, so that an elastic member is used. When the optical element is small, the pressure applied by the urging of the second mold is reduced, so that the size of the elastic member can be reduced, and the elastic member can be easily stored in the molding mold. Further, when the elastic member is housed in the molding die, the molding device does not need to control the second die at all, only moves the first die, and does not require high-precision pressure control. Therefore, a highly accurate optical element can be formed even with a molding device having a simple configuration.

【００６８】更に、本発明によれば、第１及び第２金型
を弾性部材によって移動及び付勢している。先に述べた
様に弾性部材による第２金型の付勢は容易である。更
に、第１金型を弾性部材によって移動する場合は、予備
成形工程における加圧圧力が該弾性部材の弾性力によっ
て決定され、第１金型の圧力制御が全く要求されない。
このため、成形装置を用いなくても、第１金型を移動さ
せるだけの極めて簡単な構成の装置により高精度な光学
素子を形成することが可能になる。Further, according to the present invention, the first and second dies are moved and urged by the elastic member. As described above, the urging of the second mold by the elastic member is easy. Further, when the first mold is moved by the elastic member, the pressure applied in the preforming step is determined by the elastic force of the elastic member, and pressure control of the first mold is not required at all.
For this reason, it is possible to form a high-precision optical element by using an apparatus having an extremely simple configuration that simply moves the first mold without using a molding apparatus.

【００６９】一方、本発明の成形金型によれば、第１金
型を例えば成形装置により移動さて、ガラス素材を加圧
成形する。このとき、第１位置規制手段及び第２位置規
制手段によって第１及び第２金型の移動位置が規制され
るので、第１金型及び第２金型間の距離が規制され、光
学素子を所望の厚さに設定することができる。しかも、
第２金型の移動位置が規制されれば、第１金型の移動に
よる加圧圧力が付勢手段に作用せず、付勢手段に大きな
負担がかからずに済む。更に、ガラス素材を加圧成形す
るためにのみ第１金型を移動させるので、高精度な圧力
制御が要求されない。また、付勢手段は、ガラス素材の
冷却に際し、ガラス素材の収縮に第２金型を追従させ、
第２金型を通じてガラス素材を加圧するものである。こ
のため、この付勢手段は、１Ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の圧力
を達成するだけで良く、バネ、ガス圧、液圧、重力等を
適用することができ、簡単な構造で済み、更に成形金型
内に収めることが可能である。従って、本発明の成形金
型を適用すれば、非酸化雰囲気での加圧成形を前提とし
た上で、どの様な成形装置であっても、高精度な光学素
子を形成することが可能になる。On the other hand, according to the molding die of the present invention, the first die is moved by, for example, a molding device to press-mold the glass material. At this time, since the movement positions of the first and second molds are regulated by the first position regulation means and the second position regulation means, the distance between the first mold and the second mold is regulated, and the optical element is moved. It can be set to a desired thickness. Moreover,
If the movement position of the second mold is regulated, the pressurizing pressure due to the movement of the first mold does not act on the urging means, so that a large load is not applied to the urging means. Further, since the first mold is moved only for press-molding the glass material, high-precision pressure control is not required. Further, the urging means causes the second mold to follow the shrinkage of the glass material when cooling the glass material,
The glass material is pressed through the second mold. For this reason, this urging means only needs to achieve a pressure of 1 kgf / mm 2 or less, and can apply a spring, gas pressure, liquid pressure, gravity, etc., and has a simple structure. It is possible to fit inside. Therefore, if the molding die of the present invention is applied, it is possible to form a high-precision optical element with any molding apparatus on the premise of pressure molding in a non-oxidizing atmosphere. Become.

【００７０】また、本発明によれば、付勢手段は、第２
金型と第２位置規制手段間に設けられた弾性部材であ
る。先に述べた様に第２金型の付勢による加圧圧力は、
１Ｋｇｆ／ｍｍ2 以下で良いため、弾性部材の適用が容
易である。Further, according to the present invention, the urging means includes the second
An elastic member provided between the mold and the second position regulating means. As described above, the pressure applied by the bias of the second mold is:
Since the pressure is preferably 1 kgf / mm 2 or less, application of the elastic member is easy.

【００７１】更に、本発明によれば、弾性部材がガラス
素材の転移点近傍の温度に耐える材質からなる。この場
合は、弾性部材が加熱されても、この弾性部材の弾性力
が失われないので、この弾性部材を成形金型内に収める
ことが容易になる。Further, according to the present invention, the elastic member is made of a material that can withstand a temperature near the transition point of the glass material. In this case, even if the elastic member is heated, the elastic force of the elastic member is not lost, so that the elastic member can be easily housed in the molding die.

【００７２】また、本発明によれば、弾性部材がニッケ
ル基合金又はセラミックよりなる。ニッケル基合金及び
セラミックのいずれもがガラス素材の転移点近傍の温度
に耐えるので、弾性部材の材質としては適当である。According to the present invention, the elastic member is made of a nickel-based alloy or ceramic. Since both the nickel-based alloy and the ceramic endure the temperature near the transition point of the glass material, they are suitable as the material of the elastic member.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１実施形態における成形金型を概略
的に示す側面図である。FIG. 1 is a side view schematically showing a molding die according to a first embodiment of the present invention.

【図２】第１実施形態における予備成形工程での成形金
型を示す図である。FIG. 2 is a view showing a molding die in a preforming step in the first embodiment.

【図３】第１実施形態における冷却工程での成形金型を
示す図である。FIG. 3 is a view showing a molding die in a cooling step in the first embodiment.

【図４】（ａ）は第１実施形態におけるガラス素材に加
わる圧力と温度の変化を示すグラフであり、（ｂ）は第
２実施形態における圧力と温度の変化を示すグラフであ
り、（ｃ）は第３実施形態における圧力と温度の変化を
示すグラフである。FIG. 4A is a graph showing a change in pressure and temperature applied to a glass material in the first embodiment, FIG. 4B is a graph showing a change in pressure and temperature in the second embodiment, and FIG. () Is a graph showing changes in pressure and temperature in the third embodiment.

【図５】第１実施形態における成形手順を示すフローチ
ャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a molding procedure in the first embodiment.

【図６】本発明の第２実施形態における成形金型を概略
的に示す側面図である。FIG. 6 is a side view schematically showing a molding die according to a second embodiment of the present invention.

【図７】第２実施形態における成形手順を示すフローチ
ャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a molding procedure according to the second embodiment.

【図８】本発明の第３実施形態における成形金型を概略
的に示す側面図である。FIG. 8 is a side view schematically showing a molding die according to a third embodiment of the present invention.

【図９】第３実施形態における成形手順を示すフローチ
ャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating a molding procedure according to a third embodiment.

【図１０】従来の成形金型を例示する側面図である。FIG. 10 is a side view illustrating a conventional molding die.

【図１１】ガラスと金属の熱膨張係数の温度特性を示す
グラフである。FIG. 11 is a graph showing temperature characteristics of thermal expansion coefficients of glass and metal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 下金型 ２ 上金型 ３ ガラス素材 ４ 胴型 ４ａ 搬入出口 ６，２１ 上型位置規制部 １０，２０，３０ 成形金型 ２２，３２ バネ ３１ 加圧部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower mold 2 Upper mold 3 Glass material 4 Trunk mold 4a Carry-in / out port 6,21 Upper mold position regulation part 10,20,30 Molding mold 22,32 Spring 31 Pressing part

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 胴型と、対となる第１金型及び第２金型
とを備える成形金型の成形空間に、ガラス素材を配置し
て加熱及び加圧することにより、光学素子を形成する光
学素子の成形方法において、 ガラス素材を加熱し、第１金型を移動させることによっ
て該ガラス素材を加圧し、これによりガラス素材を予備
成形する予備成形工程と、 ガラス素材を冷却しつつ第２金型を付勢することによっ
て、収縮する該ガラスに該第２金型を追従させながら該
ガラス素材を加圧する冷却工程とを含むことを特徴とす
る光学素子の成形方法。An optical element is formed by disposing a glass material in a molding space of a molding die including a body die and a pair of a first die and a second die, and applying heat and pressure. In a method for forming an optical element, a preforming step of heating a glass material and moving the first mold to press the glass material, thereby preforming the glass material, and cooling the glass material in a second step. A cooling step of pressing the glass material while energizing the mold to cause the second mold to follow the glass that shrinks. 【請求項２】 第２金型の付勢によりガラス素材に加え
られる圧力は、第１金型の移動により該ガラス素材に加
えられる圧力よりも小さいことを特徴とする請求項１に
記載の光学素子の成形方法。2. The optical device according to claim 1, wherein the pressure applied to the glass material by the urging of the second mold is smaller than the pressure applied to the glass material by movement of the first mold. Element forming method. 【請求項３】 予備成形工程においては、第１金型及び
第２金型の位置が位置規制手段によってそれぞれ規制さ
れるまで、第１金型を移動させることを特徴とする請求
項１に記載の光学素子の成形方法。3. The pre-molding step, wherein the first mold is moved until the positions of the first mold and the second mold are regulated by the position regulating means, respectively. Optical element molding method. 【請求項４】 第２金型は、弾性部材によって付勢され
ることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方
法。4. The method according to claim 1, wherein the second mold is urged by an elastic member. 【請求項５】 第１及び第２金型は、弾性部材によって
移動及び付勢されることを特徴とする請求項１に記載の
光学素子の成形方法。5. The method according to claim 1, wherein the first and second dies are moved and biased by an elastic member. 【請求項６】 胴型と、対となる第１金型及び第２金型
とを備える成形金型の成形空間に、ガラス素材を配置し
て加圧及び加熱することにより、光学素子を形成する光
学素子の成形金型において、 第１金型及び第２金型を移動可能に支持し、第１金型及
び第２金型の移動位置をそれぞれ規制する第１位置規制
手段及び第２位置規制手段を設け、第２金型をガラス素
材へ付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする光学素
子の成形金型。6. An optical element is formed by arranging a glass material in a molding space of a molding die including a body die and a pair of a first die and a second die, and pressing and heating the glass material. A first mold and a second mold for movably supporting the first mold and the second mold, and regulating the movement positions of the first mold and the second mold, respectively. A molding die for an optical element, comprising a regulating means and an urging means for urging the second mold against the glass material. 【請求項７】 付勢手段は、第２金型と第２位置規制手
段間に設けられた弾性部材であることを特徴とする請求
項６に記載の光学素子の成形金型。7. The molding die for an optical element according to claim 6, wherein the urging means is an elastic member provided between the second mold and the second position regulating means. 【請求項８】 弾性部材は、ガラス素材の転移点近傍の
温度に耐える材質からなることを特徴とする請求項７に
記載の光学素子の成形金型。8. The molding die for an optical element according to claim 7, wherein the elastic member is made of a material that withstands a temperature near a transition point of the glass material. 【請求項９】 弾性部材は、ニッケル基合金又はセラミ
ックよりなることを特徴とする請求項７に記載の光学素
子の成形金型。9. The molding die for an optical element according to claim 7, wherein the elastic member is made of a nickel-based alloy or ceramic.
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