JP2003104734A - 光学素子成形方法 - Google Patents
光学素子成形方法Info
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- JP2003104734A JP2003104734A JP2001302044A JP2001302044A JP2003104734A JP 2003104734 A JP2003104734 A JP 2003104734A JP 2001302044 A JP2001302044 A JP 2001302044A JP 2001302044 A JP2001302044 A JP 2001302044A JP 2003104734 A JP2003104734 A JP 2003104734A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
- C03B11/122—Heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】成形に際して、成形型の耐久性を向上させるこ
とができる光学素子成形方法を提供する。 【解決手段】一対の成形型と同時または個別に加熱軟化
させ変形可能にしたガラス素材を、前記一対の成形型で
押圧して光学素子を得る光学素子成形方法において、ガ
ラス素材を設定温度に加熱中に、ガラス素材の転移点温
度以上になった後に押圧力を作用させ、温度と押圧力と
のそれぞれの設定値まで昇温と増圧とを行いながら成形
する。
とができる光学素子成形方法を提供する。 【解決手段】一対の成形型と同時または個別に加熱軟化
させ変形可能にしたガラス素材を、前記一対の成形型で
押圧して光学素子を得る光学素子成形方法において、ガ
ラス素材を設定温度に加熱中に、ガラス素材の転移点温
度以上になった後に押圧力を作用させ、温度と押圧力と
のそれぞれの設定値まで昇温と増圧とを行いながら成形
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス素材および
成形型を加熱して押圧成形することにより、光学素子を
得る光学素子成形方法に関する。
成形型を加熱して押圧成形することにより、光学素子を
得る光学素子成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高精度な画質が要求される光学製
品のニーズが高まるとともに、レンズ単体の精度も高品
質なものが要求されており、これらを実現するために高
温の転移点温度を有するガラスが増加しているが、転移
点温度が高温になると、成形型の耐久性が極端に短くな
る。その対応策として、特開平５−３３９０１８号公報
に開示された「光学素子成形用型」では、炭素系の膜を
成形型の表面に形成して成形型の耐久性を向上させてい
る。また、ガラス素材においても、特開２０００−１１
９０３６号公報に開示された「モールドプレス用光学ガ
ラス」では、低い転移点温度を有し、成形を容易にして
いる。
品のニーズが高まるとともに、レンズ単体の精度も高品
質なものが要求されており、これらを実現するために高
温の転移点温度を有するガラスが増加しているが、転移
点温度が高温になると、成形型の耐久性が極端に短くな
る。その対応策として、特開平５−３３９０１８号公報
に開示された「光学素子成形用型」では、炭素系の膜を
成形型の表面に形成して成形型の耐久性を向上させてい
る。また、ガラス素材においても、特開２０００−１１
９０３６号公報に開示された「モールドプレス用光学ガ
ラス」では、低い転移点温度を有し、成形を容易にして
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術を適用して成形を行っても、成形型の耐久性は充分で
はないのが実情であり、成形による成形型の劣化は見過
ごせない状況にある。
術を適用して成形を行っても、成形型の耐久性は充分で
はないのが実情であり、成形による成形型の劣化は見過
ごせない状況にある。
【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、成形に際して、成形型の耐久性を向上させることが
できる光学素子成形方法を提供することである。
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、成形に際して、成形型の耐久性を向上させることが
できる光学素子成形方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、一対の成形型と同時または
個別に加熱軟化させ、変形可能にしたガラス素材を前記
一対の成形型で押圧して光学素子を得る光学素子成形方
法において、前記ガラス素材を設定温度に加熱中に、該
ガラス素材の転移点温度以上になった後に押圧力を作用
させ、温度と押圧力とのそれぞれの設定値まで昇温と増
圧とを行いながら成形する。
に、請求項１に係る発明は、一対の成形型と同時または
個別に加熱軟化させ、変形可能にしたガラス素材を前記
一対の成形型で押圧して光学素子を得る光学素子成形方
法において、前記ガラス素材を設定温度に加熱中に、該
ガラス素材の転移点温度以上になった後に押圧力を作用
させ、温度と押圧力とのそれぞれの設定値まで昇温と増
圧とを行いながら成形する。
【０００６】請求項２または３に係る発明は、一対の成
形型と同時または個別に加熱軟化させ、変形可能にした
ガラス素材を前記一対の成形型で押圧して光学素子を得
る光学素子成形方法において、前記ガラス素材を設定温
度に加熱中に、該ガラス素材の転移点温度以上になった
後に押圧力を作用させ、前記成形型と同等以上の熱容量
を有する型保持部材が互いに当接するまで昇温と増圧と
を行いながら成形する。
形型と同時または個別に加熱軟化させ、変形可能にした
ガラス素材を前記一対の成形型で押圧して光学素子を得
る光学素子成形方法において、前記ガラス素材を設定温
度に加熱中に、該ガラス素材の転移点温度以上になった
後に押圧力を作用させ、前記成形型と同等以上の熱容量
を有する型保持部材が互いに当接するまで昇温と増圧と
を行いながら成形する。
【０００７】請求項１に係る発明の光学素子成形方法で
は、押圧成形するガラス素材を加熱し、転移点温度以上
になった後、弱い荷重を印加して押圧を開始する。ガラ
ス素材が変形し始め、成形型との接触面積が増加して加
熱効率が向上し、変形が容易になる。こうして昇温と増
圧を連続して行うことにより、ガラス素材が転移点温度
以上に保たれる時間を短くし、転写精度の良好な光学素
子を得る。
は、押圧成形するガラス素材を加熱し、転移点温度以上
になった後、弱い荷重を印加して押圧を開始する。ガラ
ス素材が変形し始め、成形型との接触面積が増加して加
熱効率が向上し、変形が容易になる。こうして昇温と増
圧を連続して行うことにより、ガラス素材が転移点温度
以上に保たれる時間を短くし、転写精度の良好な光学素
子を得る。
【０００８】請求項２または３に係る発明の光学素子成
形方法では、押圧成形するガラス素材を加熱し、転移点
温度以上になった後、弱い荷重を印加して押圧を開始す
る。ガラス素材が変形し始め、成形型との接触面積が増
加して加熱効率が向上し、変形が容易になる。さらに、
成形型と同等以上の熱容量を有する型保持部材が互いに
当接するまで昇温と増圧とを連続して行うことにより、
ガラス素材が転移点温度以上に保たれる時間を短くする
とともに、型保持部材が互いに当接した後は、成形型同
士の熱の移動が可能となり、平衡状態を保ち、当接直後
から冷却中においても成形型同士ひいてはガラス素材の
均温化が図られる。
形方法では、押圧成形するガラス素材を加熱し、転移点
温度以上になった後、弱い荷重を印加して押圧を開始す
る。ガラス素材が変形し始め、成形型との接触面積が増
加して加熱効率が向上し、変形が容易になる。さらに、
成形型と同等以上の熱容量を有する型保持部材が互いに
当接するまで昇温と増圧とを連続して行うことにより、
ガラス素材が転移点温度以上に保たれる時間を短くする
とともに、型保持部材が互いに当接した後は、成形型同
士の熱の移動が可能となり、平衡状態を保ち、当接直後
から冷却中においても成形型同士ひいてはガラス素材の
均温化が図られる。
【０００９】請求項３に係る発明の光学素子成形方法で
は、上記作用に加え、型保持部材が互いに当接したとき
のガラス素材の温度が１０７ポアズ相当の温度以下であ
ることにより、この温度まで上昇した後はこの温度を保
持したままさらに押圧を続ける。
は、上記作用に加え、型保持部材が互いに当接したとき
のガラス素材の温度が１０７ポアズ相当の温度以下であ
ることにより、この温度まで上昇した後はこの温度を保
持したままさらに押圧を続ける。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず、本発明の光学素子成形方法
の概要について説明する。本発明の光学素子成形方法
は、押圧成形工程において、成形型およびガラス素材が
高温に保持される時間をできる限り短くしながら、高精
度の光学素子を得る。ガラスは、転移温度領域以上にな
ると酸化還元作用を起こし、酸化性のガスが発生してガ
ラス素材の光学特性を劣化させたり、成形型との接触面
で型材を酸化させて成形型を劣化させたりすることが明
らかとなっている。従って、酸化還元作用を起こすガラ
ス転移点以上の温度にガラス素材が保持される時間をで
きる限り短縮することが望ましい。ガラスは、転移温度
領域以上で変形が可能となるが、変形するといっても転
移点付近では僅かな変形しか得られず、押圧力が強すぎ
るとガラスを破壊してしまうこともある。しかし、ガラ
ス素材が変形することによってガラス素材と成形型との
接触面積が増加し、熱伝導により加熱されるガラス素材
の加熱効率が向上するようになる。
の概要について説明する。本発明の光学素子成形方法
は、押圧成形工程において、成形型およびガラス素材が
高温に保持される時間をできる限り短くしながら、高精
度の光学素子を得る。ガラスは、転移温度領域以上にな
ると酸化還元作用を起こし、酸化性のガスが発生してガ
ラス素材の光学特性を劣化させたり、成形型との接触面
で型材を酸化させて成形型を劣化させたりすることが明
らかとなっている。従って、酸化還元作用を起こすガラ
ス転移点以上の温度にガラス素材が保持される時間をで
きる限り短縮することが望ましい。ガラスは、転移温度
領域以上で変形が可能となるが、変形するといっても転
移点付近では僅かな変形しか得られず、押圧力が強すぎ
るとガラスを破壊してしまうこともある。しかし、ガラ
ス素材が変形することによってガラス素材と成形型との
接触面積が増加し、熱伝導により加熱されるガラス素材
の加熱効率が向上するようになる。
【００１１】従って、本発明では、ガラス素材が転移点
温度領域まで加熱されたときに、ガラス素材を破壊しな
い範囲の弱い荷重を印加して押圧を開始する。このよう
にして、ガラス素材を変形させ、その後、ガラス素材が
変形するとともに加熱効率を向上させながら押圧荷重増
と昇温とを平行して行う。成形型同士のそれぞれの保持
部材が互いに当接する時点まで押圧は継続するが、昇温
は型保持部材同士が当接した時点もしくは予め設定した
温度に達した時点で停止する。このようにして、押圧工
程を終えて冷却を開始する。
温度領域まで加熱されたときに、ガラス素材を破壊しな
い範囲の弱い荷重を印加して押圧を開始する。このよう
にして、ガラス素材を変形させ、その後、ガラス素材が
変形するとともに加熱効率を向上させながら押圧荷重増
と昇温とを平行して行う。成形型同士のそれぞれの保持
部材が互いに当接する時点まで押圧は継続するが、昇温
は型保持部材同士が当接した時点もしくは予め設定した
温度に達した時点で停止する。このようにして、押圧工
程を終えて冷却を開始する。
【００１２】ガラス素材の変形は、所望の肉厚付近にな
ると抵抗が大きくなり、押圧時間を必要とするが、この
ような成形を行うことにより、最も抵抗が大きいときに
ガラス素材の温度が最も高くなって粘度が低くなり、最
も変形がし易い状態となる。こうして高温状態での時間
が短時間で成形が完了できるようになる。さらに、成形
型同士のそれぞれの保持部材を互いに当接させることに
より、成形型同士の熱の移動が可能となり、平衡状態を
保とうとするので、当接直後から冷却中においても成形
型同士、ひいてはガラス素材の均温化が図られ、転写精
度の良好な光学素子が得られる。
ると抵抗が大きくなり、押圧時間を必要とするが、この
ような成形を行うことにより、最も抵抗が大きいときに
ガラス素材の温度が最も高くなって粘度が低くなり、最
も変形がし易い状態となる。こうして高温状態での時間
が短時間で成形が完了できるようになる。さらに、成形
型同士のそれぞれの保持部材を互いに当接させることに
より、成形型同士の熱の移動が可能となり、平衡状態を
保とうとするので、当接直後から冷却中においても成形
型同士、ひいてはガラス素材の均温化が図られ、転写精
度の良好な光学素子が得られる。
【００１３】以下、具体的な実施の形態について説明す
る。
る。
【００１４】（実施の形態１）図１は光学素子成形方法
に用いる成形装置の断面図、図２は成形型温度と荷重と
の時間的推移を示す図表である。
に用いる成形装置の断面図、図２は成形型温度と荷重と
の時間的推移を示す図表である。
【００１５】まず、光学素子成形方法に用いる成形装置
について説明する。図１において、成形装置は、加熱炉
１０に囲まれる成形室１内に上軸６と下軸７とが配設さ
れ、上軸６には、上型２を固定する型保持部材としての
上型固定具４が、また下軸７には下型３を固定する型保
持部材としての下型固定具５が、それぞれ同軸上に配設
されている。一対の成形型としての上型２と下型３との
周囲には、それぞれに対応するようにして上ヒータ８と
下ヒータ９とが設置されて加熱炉１０を構成しており、
上型２と下型３とをそれぞれ個別に加熱できるようにな
っている。
について説明する。図１において、成形装置は、加熱炉
１０に囲まれる成形室１内に上軸６と下軸７とが配設さ
れ、上軸６には、上型２を固定する型保持部材としての
上型固定具４が、また下軸７には下型３を固定する型保
持部材としての下型固定具５が、それぞれ同軸上に配設
されている。一対の成形型としての上型２と下型３との
周囲には、それぞれに対応するようにして上ヒータ８と
下ヒータ９とが設置されて加熱炉１０を構成しており、
上型２と下型３とをそれぞれ個別に加熱できるようにな
っている。
【００１６】上型２と下型３との温度は、上センサ１１
と下センサ１２とで検知し、これによって上ヒータ８と
下ヒータ９との温度制御を行っている。加熱炉１０は図
示しないエアスライドシリンダで上下動できるようにな
っており、上昇時は、ガラス素材１３を、図示しない搬
送アームにより下型３上に搬送し載置できるようになっ
ている。また、この搬送アームにより成形された光学素
子の取り出しも可能である。ガラス素材１３の押圧は、
図示しないサーボモータに駆動される下型３が上昇する
ことにより行われ、押圧荷重はガラス粘度に応じて印加
されるが、ガラス粘度を測定しながら荷重を調整するの
は実際的ではないので、予め上センサ１１、下センサ１
２の指示温度とガラス粘度との関係を測定しておき、指
示温度に対して印加荷重を決める。
と下センサ１２とで検知し、これによって上ヒータ８と
下ヒータ９との温度制御を行っている。加熱炉１０は図
示しないエアスライドシリンダで上下動できるようにな
っており、上昇時は、ガラス素材１３を、図示しない搬
送アームにより下型３上に搬送し載置できるようになっ
ている。また、この搬送アームにより成形された光学素
子の取り出しも可能である。ガラス素材１３の押圧は、
図示しないサーボモータに駆動される下型３が上昇する
ことにより行われ、押圧荷重はガラス粘度に応じて印加
されるが、ガラス粘度を測定しながら荷重を調整するの
は実際的ではないので、予め上センサ１１、下センサ１
２の指示温度とガラス粘度との関係を測定しておき、指
示温度に対して印加荷重を決める。
【００１７】成形中の成形室１内は、窒素などの不活性
ガスにより充満されて酸素濃度は５０ｐｐｍ以下に保た
れている。成形終了後の冷却機構としては、上軸６、下
軸７の中心より不活性ガスが吐出されて、高温状態の部
材を冷却する。上型固定具４、下型固定具５は、それぞ
れ上型２、下型３より大きな熱容量を有するとともに、
冷却および成形室充満時の窒素流路用の冷却溝１４を有
している。
ガスにより充満されて酸素濃度は５０ｐｐｍ以下に保た
れている。成形終了後の冷却機構としては、上軸６、下
軸７の中心より不活性ガスが吐出されて、高温状態の部
材を冷却する。上型固定具４、下型固定具５は、それぞ
れ上型２、下型３より大きな熱容量を有するとともに、
冷却および成形室充満時の窒素流路用の冷却溝１４を有
している。
【００１８】つぎに、図１および図２を参照して、上記
成形装置を用いた光学素子の成形方法を説明する。具体
的には、ガラス素材１３として、Ｌａ系ガラスを用い、
凹レンズを成形する場合を例とする。成形する凹レンズ
の形状は、直径１８ｍｍ、中肉厚１．６ｍｍ、中心曲率
半径約２０ｍｍの非球面凹面と、曲率半径１５０ｍｍの
凹球面で構成された片面非球面凹レンズである。成形型
である上型２および下型３は貴金属系の膜をコートした
超硬合金基材のもので行った。
成形装置を用いた光学素子の成形方法を説明する。具体
的には、ガラス素材１３として、Ｌａ系ガラスを用い、
凹レンズを成形する場合を例とする。成形する凹レンズ
の形状は、直径１８ｍｍ、中肉厚１．６ｍｍ、中心曲率
半径約２０ｍｍの非球面凹面と、曲率半径１５０ｍｍの
凹球面で構成された片面非球面凹レンズである。成形型
である上型２および下型３は貴金属系の膜をコートした
超硬合金基材のもので行った。
【００１９】ガラス素材１３は、重量調整されたファイ
ンゴブを用い、加熱炉１０が上昇している間に図示しな
い搬送アームにより吸着搬送して、下型３上に載置す
る。次に、加熱炉１０が下降して成形室１を密閉した
後、窒素ガスを吐出して酸素濃度を５０ｐｐｍ以下とす
る。続いて、加熱炉１０により、ガラス素材１３の加熱
を開始する（図２のＡ点）。加熱の最終目標温度である
設定温度は、粘度にして１０７ポアズ（ｐｏｉｓｅ、粘
度の単位、１ｐｏｉｓｅ＝１ｄＰａ・ｓ）程度のガラス
素材の軟化点付近の温度とし、この温度まで上昇した後
はこの温度を保持したままさらに押圧を続けるように設
定した。
ンゴブを用い、加熱炉１０が上昇している間に図示しな
い搬送アームにより吸着搬送して、下型３上に載置す
る。次に、加熱炉１０が下降して成形室１を密閉した
後、窒素ガスを吐出して酸素濃度を５０ｐｐｍ以下とす
る。続いて、加熱炉１０により、ガラス素材１３の加熱
を開始する（図２のＡ点）。加熱の最終目標温度である
設定温度は、粘度にして１０７ポアズ（ｐｏｉｓｅ、粘
度の単位、１ｐｏｉｓｅ＝１ｄＰａ・ｓ）程度のガラス
素材の軟化点付近の温度とし、この温度まで上昇した後
はこの温度を保持したままさらに押圧を続けるように設
定した。
【００２０】ガラス素材が加熱されて、粘度が１０
１３．３ポアズ相当に昇温したところで、下型３を図示
しないサーボモータで上昇させて押圧する（図２のＢ
点）。このときの押圧荷重は、ガラス素材１３に破損が
生じないように初期荷重として６０×９．８Ｎを印加
し、低荷重での成形とする。
１３．３ポアズ相当に昇温したところで、下型３を図示
しないサーボモータで上昇させて押圧する（図２のＢ
点）。このときの押圧荷重は、ガラス素材１３に破損が
生じないように初期荷重として６０×９．８Ｎを印加
し、低荷重での成形とする。
【００２１】その後、押圧荷重を５×９．８Ｎ／秒で増
加させながら、設定温度に向けて継続して加熱し、ガラ
ス素材１３と上型２および下型３を昇温させる（図２の
Ｃ区間）。こうしてガラスが昇温途中で既に変形可能に
なっている状態を効率よく利用することができる。すな
わち、ガラス素材１３は主に、上型２および下型３から
の熱伝導、高温雰囲気による熱伝達で加熱されるため、
押圧により上型２および下型３との接触面積が増えて加
熱効率が向上し、ガラス素材１３の温度が上昇して粘度
が低くなるため変形速度は徐々に速くなり、短時間でガ
ラス素材１３を変形させることができる。なお、増圧に
ついては、ステップ式の増加や、増加速度を途中で変化
させることでも、同様の効果が得られるものである。
加させながら、設定温度に向けて継続して加熱し、ガラ
ス素材１３と上型２および下型３を昇温させる（図２の
Ｃ区間）。こうしてガラスが昇温途中で既に変形可能に
なっている状態を効率よく利用することができる。すな
わち、ガラス素材１３は主に、上型２および下型３から
の熱伝導、高温雰囲気による熱伝達で加熱されるため、
押圧により上型２および下型３との接触面積が増えて加
熱効率が向上し、ガラス素材１３の温度が上昇して粘度
が低くなるため変形速度は徐々に速くなり、短時間でガ
ラス素材１３を変形させることができる。なお、増圧に
ついては、ステップ式の増加や、増加速度を途中で変化
させることでも、同様の効果が得られるものである。
【００２２】押圧は、下型固定具５、上型固定具４の当
接を下軸７の移動が停止したことにより検知して終了す
る（図２のＤ点）。この時点では、設定温度まで上昇し
ていないが、加熱もこの時点で終了し、ヒータへの通電
を停止する。このときのガラス粘度は１０８ポアズ相当
である。なお、上型固定具４および下型固定具５が当接
する前に予め設定した温度に達した場合は、その設定温
度を保持して、下軸７の上昇は下型固定具５が上型固定
具４に当接するまで継続される。
接を下軸７の移動が停止したことにより検知して終了す
る（図２のＤ点）。この時点では、設定温度まで上昇し
ていないが、加熱もこの時点で終了し、ヒータへの通電
を停止する。このときのガラス粘度は１０８ポアズ相当
である。なお、上型固定具４および下型固定具５が当接
する前に予め設定した温度に達した場合は、その設定温
度を保持して、下軸７の上昇は下型固定具５が上型固定
具４に当接するまで継続される。
【００２３】上型固定具４および下型固定具５の当接後
も接触は維持されるので、相互の熱伝導により上型２と
下型３とが均温化され、例えば上型２と下型３とで温度
差が生じている場合でも、押圧後にはガラス素材１５の
温度むらがなくなり、均温化するようになる。そのた
め、設定温度まで上昇していない段階で押圧を終了して
も、均温化されたガラス素材１５は均等に収縮して、転
写精度は劣化しない。さらに、肉厚精度にも殆ど誤差を
生じることはない。なお、上型固定具４および下型固定
具５を互いに当接させない場合には、上型２と下型３と
の間に温度差が生じて転写精度が劣化したり、肉厚のバ
ラツキが発生したりすることがある。
も接触は維持されるので、相互の熱伝導により上型２と
下型３とが均温化され、例えば上型２と下型３とで温度
差が生じている場合でも、押圧後にはガラス素材１５の
温度むらがなくなり、均温化するようになる。そのた
め、設定温度まで上昇していない段階で押圧を終了して
も、均温化されたガラス素材１５は均等に収縮して、転
写精度は劣化しない。さらに、肉厚精度にも殆ど誤差を
生じることはない。なお、上型固定具４および下型固定
具５を互いに当接させない場合には、上型２と下型３と
の間に温度差が生じて転写精度が劣化したり、肉厚のバ
ラツキが発生したりすることがある。
【００２４】このようにして、本実施の形態では、最終
荷重３６０×９．８Ｎ、温度はガラス粘度にして１０８
ポアズ程度で押圧を終えた。押圧に要した時間（図２の
Ｂ点からＤ点まで）は約１分であった。押圧終了後は、
冷却溝１４に窒素ガスを流し、上型固定具４および下型
固定具５、並びに上型２および下型３が成形された光学
素子を冷却する。そして、当接した上型固定具４および
下型固定具５を離間し、成形された光学素子を取り出し
て成形を終了する。
荷重３６０×９．８Ｎ、温度はガラス粘度にして１０８
ポアズ程度で押圧を終えた。押圧に要した時間（図２の
Ｂ点からＤ点まで）は約１分であった。押圧終了後は、
冷却溝１４に窒素ガスを流し、上型固定具４および下型
固定具５、並びに上型２および下型３が成形された光学
素子を冷却する。そして、当接した上型固定具４および
下型固定具５を離間し、成形された光学素子を取り出し
て成形を終了する。
【００２５】以上説明した図２に示す上型固定具４およ
び下型固定具５の温度と荷重の設定は、基本的にはガラ
スの破壊強度を基準に決定すればよいが、ガラスの粘度
と作用させる荷重との関係については、変形効率が良く
なるように実験で求めたものである。この図２から、低
温でも変形可能な状態を利用して成形していることが分
かる。揮発成分が発生するとされるガラス転移温度以上
の時間は、１ショット約９分の内の約３分に短縮でき
た。ここでの１ショットの時間は、昇温開始から温度が
３００℃に冷却されるまでとする。
び下型固定具５の温度と荷重の設定は、基本的にはガラ
スの破壊強度を基準に決定すればよいが、ガラスの粘度
と作用させる荷重との関係については、変形効率が良く
なるように実験で求めたものである。この図２から、低
温でも変形可能な状態を利用して成形していることが分
かる。揮発成分が発生するとされるガラス転移温度以上
の時間は、１ショット約９分の内の約３分に短縮でき
た。ここでの１ショットの時間は、昇温開始から温度が
３００℃に冷却されるまでとする。
【００２６】本実施の形態において、成形した光学素子
は凹形状のため、成形終盤に変形抵抗が高まるので、従
来行われている成形条件においても粘度を下げる必要が
あり、そのため比較的高温の設定温度となっていた。本
実施の形態で行ったように、ガラス素材の昇温過程で変
形を行うことにより、特にガラス温度が最高温度近辺の
揮発成分が多い時間の短縮効果が得られ、成形型の耐久
性は、成形実験で２倍近くの寿命向上がみられた（３０
００ショット→５０００ショット）。なお、従来例で
は、図２の破線で示すような条件で成形されていたが、
この時は１ショット約１３分で、ガラス転移点温度以上
の時間は約６分であった。
は凹形状のため、成形終盤に変形抵抗が高まるので、従
来行われている成形条件においても粘度を下げる必要が
あり、そのため比較的高温の設定温度となっていた。本
実施の形態で行ったように、ガラス素材の昇温過程で変
形を行うことにより、特にガラス温度が最高温度近辺の
揮発成分が多い時間の短縮効果が得られ、成形型の耐久
性は、成形実験で２倍近くの寿命向上がみられた（３０
００ショット→５０００ショット）。なお、従来例で
は、図２の破線で示すような条件で成形されていたが、
この時は１ショット約１３分で、ガラス転移点温度以上
の時間は約６分であった。
【００２７】なお、本実施の形態では、成形される光学
素子として、両面とも凹形状のレンズで説明したが、両
面が凸形状でも、一面が凸形状で他面が凹形状であって
も何等問題はない。さらにレンズに限定されるとなく、
プリズム等他の光学素子に適用することができる。
素子として、両面とも凹形状のレンズで説明したが、両
面が凸形状でも、一面が凸形状で他面が凹形状であって
も何等問題はない。さらにレンズに限定されるとなく、
プリズム等他の光学素子に適用することができる。
【００２８】本実施の形態によれば、このように成形条
件を設定したことにより、転写精度が劣化することなく
成形型の耐久性を向上させることができる。また、成形
サイクルタイムを短縮したので、生産性を向上させるこ
とができる。
件を設定したことにより、転写精度が劣化することなく
成形型の耐久性を向上させることができる。また、成形
サイクルタイムを短縮したので、生産性を向上させるこ
とができる。
【００２９】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ガラス素
材が転移点以上の温度になる時間を短くしながら従来と
同等の光学素子を成形することが可能になるので、成形
中に成形型が高温に保持される時間を短縮でき、ガラス
素材への成形型の転写精度を落とすことなく成形型の耐
久性を大きく延ばすことができる。また、ガラス素材が
転移点温度以上の温度になる時間が短くなるので、成形
のサイクルタイムが短縮され、生産性を向上させること
ができる。
材が転移点以上の温度になる時間を短くしながら従来と
同等の光学素子を成形することが可能になるので、成形
中に成形型が高温に保持される時間を短縮でき、ガラス
素材への成形型の転写精度を落とすことなく成形型の耐
久性を大きく延ばすことができる。また、ガラス素材が
転移点温度以上の温度になる時間が短くなるので、成形
のサイクルタイムが短縮され、生産性を向上させること
ができる。
【００３０】請求項２または３に係る発明によれば、請
求項１記載の効果と同様の効果に加え、型保持部材が互
いに当接した後は、成形型同士の熱の移動が可能とな
り、平衡状態を保ち、当接直後から冷却中においても成
形型同士ひいてはガラス素材の均温化が図られ、転写精
度の良好な光学素子を得ることができる。
求項１記載の効果と同様の効果に加え、型保持部材が互
いに当接した後は、成形型同士の熱の移動が可能とな
り、平衡状態を保ち、当接直後から冷却中においても成
形型同士ひいてはガラス素材の均温化が図られ、転写精
度の良好な光学素子を得ることができる。
【００３１】請求項３に係る発明によれば、上記効果に
加え、型保持部材が互いに当接したときのガラス素材の
温度である１０７ポアズ相当の温度まで上昇した後は、
この温度を保持したままさらに押圧を続けるようにした
ので、成形型の耐久性をより向上させることができる。
加え、型保持部材が互いに当接したときのガラス素材の
温度である１０７ポアズ相当の温度まで上昇した後は、
この温度を保持したままさらに押圧を続けるようにした
ので、成形型の耐久性をより向上させることができる。
【図１】実施の形態１の光学素子成形方法に用いる成形
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【図２】実施の形態１の成形型温度と荷重との時間的推
移を示す図表である。
移を示す図表である。
Ａ ガラス素材の加熱開始点
Ｂ 成形型の押圧開始点
Ｃ ガラス素材および成形型の昇温期間
Ｄ 成形型の押圧終了点
Claims (3)
- 【請求項１】 一対の成形型と同時または個別に加熱軟
化させ、変形可能にしたガラス素材を前記一対の成形型
で押圧して光学素子を得る光学素子成形方法において、 前記ガラス素材を設定温度に加熱中に、該ガラス素材の
転移点温度以上になった後に押圧力を作用させ、温度と
押圧力とのそれぞれの設定値まで昇温と増圧とを行いな
がら成形することを特徴とする光学素子成形方法。 - 【請求項２】 一対の成形型と同時または個別に加熱軟
化させ、変形可能にしたガラス素材を前記一対の成形型
で押圧して光学素子を得る光学素子成形方法において、 前記ガラス素材を設定温度に加熱中に、該ガラス素材の
転移点温度以上になった後に押圧力を作用させ、前記成
形型と同等以上の熱容量を有する型保持部材が互いに当
接するまで昇温と増圧とを行いながら成形することを特
徴とする光学素子成形方法。 - 【請求項３】 前記型保持部材が互いに当接したときの
ガラス素材の温度が１０７ポアズ相当の温度以下である
ことを特徴とする請求項２記載の光学素子成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302044A JP4564216B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 光学素子成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302044A JP4564216B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 光学素子成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003104734A true JP2003104734A (ja) | 2003-04-09 |
| JP4564216B2 JP4564216B2 (ja) | 2010-10-20 |
Family
ID=19122360
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001302044A Expired - Fee Related JP4564216B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 光学素子成形方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4564216B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011057483A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Ohara Inc | ガラス製品の製造方法及びガラス製品 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0551224A (ja) * | 1990-12-28 | 1993-03-02 | Canon Inc | 光学素子のプレス成形法およびその装置 |
| JPH09235123A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-09-09 | Canon Inc | 光学素子の成形法 |
| JP2001039722A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-13 | Nikon Corp | 光学素子の製造装置 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001302044A patent/JP4564216B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0551224A (ja) * | 1990-12-28 | 1993-03-02 | Canon Inc | 光学素子のプレス成形法およびその装置 |
| JPH09235123A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-09-09 | Canon Inc | 光学素子の成形法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2011057483A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Ohara Inc | ガラス製品の製造方法及びガラス製品 |
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|---|---|
| JP4564216B2 (ja) | 2010-10-20 |
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