JP2003112931A - 光学ガラス素子の成形型 - Google Patents
光学ガラス素子の成形型Info
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- 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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B2215/72—Barrel presses or equivalent, e.g. of the ring mould type
Abstract
を利用することなく、胴型とのカジリを生じさせずに挿
入でき、また偏芯精度の高い光学ガラス素子を高い信頼
性で製造する。 【解決手段】 胴型3内に上下型1,2を挿入し、上下
型1,2間の光学ガラス素材7を加熱軟化して押圧によ
る成形を行う光学ガラス素子の成形型にあって、((e
^2−d^2)^0.5)=L としたときに、ただ
し、ここでdは下型2の嵌合部4の直径、eは胴型の嵌
合部内径とする、上式で表されるL未満の軸方向の長さ
を有して胴型3へ挿入する際に最初に胴型3に接触する
第1の嵌合部4と、次に接触する第2の嵌合部6と、こ
れら2つの嵌合部4,6に挟まれる部分の直径がd未満
である段差部5と、を設ける。
Description
ガラス素材を押圧し、光学ガラス素子を製造するための
光学ガラス素子の成形型に関する。
来では不可能であった小型化、性能向上の要求が高ま
り、これを可能にする非球面レンズのニーズが増加して
いる。レンズは、古くはガラスを研削、研磨して製造し
ていたが、非球面レンズの場合には、ガラスを加熱して
軟化し金型でプレスして成形するという製造方法が盛ん
に行われている。
対する垂直方向のズレ(シフト)や傾き(チルト))を
高い精度で維持しなければならない。このため、光学素
子の成形時には胴型の内面と上下型の側面を嵌合、摺動
させることで光学素子の光軸方向に対する上下面のズレ
を規制する方法は以前から紹介されている。例えば、特
開昭62−292641号公報には、成形型を構成する
材料の熱膨張係数を胴型の材料が持つ熱膨張係数より大
きくし、常温では成形型と胴型のクリアランスが大き
く、成形時の高温下ではクリアランスが狭まり、高い精
度で偏芯精度を確保する方法が示されている。
らある胴型と成形型を嵌合、摺動させて成形品の偏芯を
確保するためには、その偏芯に対する要求精度が高くな
ればなるほど、胴型と成形型とのクリアランスが非常に
小さくなり、挿入時の成形型と胴型の僅かな傾きによ
り、噛みつきや、それに起因する変形が発生し、取り扱
いが難しかった。また、挿入を容易にするために胴型と
成形型のクリアランスを大きくすると、押圧成形時での
胴型に対する成形型の傾きを小さくするために、長い嵌
合長を必要とし、成形型および胴型のサイズが大型化し
てしまう。
に提案された方法では、常温でのクリアランスは大きく
取ることができるが、材料の選択に規制が生じ、限られ
た成形条件を実現するためには致命的な制限条件となっ
てしまう。さらに、成形条件が一定でないと、成形型と
胴型のクリアランスが変化し、成形温度により偏芯精度
が低下したり、場合によっては胴型が成形型を締め付
け、破損してしまうことがある。
法において、外側からヒーターにより成形型を昇温する
際に、当然胴型の温度も上昇してしまう。つまり、成形
型の光学面付近に胴型が接触していると、成形面の外側
が高く、中心部が低い温度分布が付いた状態で昇温され
るため、胴型と嵌合されない場合があった。これを避け
るために成形面付近の成形型を細くすると、嵌合長が短
くなるために、偏芯の精度が低下してしまう。
なされたもので、成形型を胴型に挿入する際に高精度な
駆動軸を利用することなく、胴型とのカジリを生じさせ
ずに挿入でき、また偏芯精度の高い光学ガラス素子を高
い信頼性で製造できる光学ガラス素子の成形型を提供す
ることを目的とする。
に、本発明の請求項1に係る光学ガラス素子の成形型
は、胴型内の相対する成形型の間に光学ガラス素子を配
置して、加熱、押圧による成形を行い冷却後に、成形型
を離型して光学ガラス素子を取り出す光学ガラス素子の
成形型において、((e^2−d^2)^0.5)=L
としたときに、ただし、ここでdは成形型の嵌合部直
径、eは胴型の嵌合部内径とする、上式で表されるL未
満の軸方向の長さを有する、胴型へ挿入する際に最初に
胴型に接触する第1の嵌合部と、次に上記胴型に接触す
る第2の嵌合部と、これら2つの嵌合部に挟まれる部分
の直径がd未満である段差部と、を光学素子を挟んで相
対する成形型の双方、あるいは一方に設けることを特徴
とする。
内側に円筒の内径未満の薄い円盤を入れて円筒の中心軸
に対して傾けても、円筒の内周面に接触することはなく
カジリが発生することはない。しかし、円盤の厚みを増
していくと、ある厚み以上では円盤を傾けたときに円筒
の内周面と接触することになる。
の内径をeとした時に、以下の式で表すことができる。 ((e^2−d^2)^0.5)=L……(1)
の胴型内への挿入時を示す中央縦断面図、図1(b)は
下型の胴型内への挿入完了状態を示す中央縦断面図であ
る。ここでは、上側の成形型である上型1と胴型3を締
結した構造とし、下側の成形型である下型2の上に成形
ガラス素材7を載せ、上型1に締結された胴型3を下型
2に挿入し、昇温、押圧後、冷却して成形品を取り出す
場合を例にして説明する。
に上記円盤と同じ意味合いを持つ第1の嵌合部としての
一段目の嵌合部4が設けられ、この嵌合部4の直径未満
の直径を有する段部5を挟んで第2の嵌合部としての二
段目の嵌合部6が、上記一段目の嵌合部4と同じ直径で
設けられている。
の直径となる一段目の嵌合部4の直径dが49.993
mmで、下型2と胴型3を挿入する際に最初に嵌合する
ことになる一段目の嵌合部4の長さLは、上式(1)に
よりL=約0.836631mmとなる。もちろん、真
円度、円筒度も考慮しなければならないが、ここでは割
愛して説明を進める。
態で胴型3内に下型2を挿入するためには、一段目の嵌
合部4の長さはL未満である必要があり、L1=0.8
mmの嵌合長とする。その部分に続き、直径d未満であ
る直径d1=49mmの段差5の部分がL2=29.2
mmの長さであり、さらに直径d=49.993mmの
二段目の嵌合部6が嵌合長L3=10mmあるので、下
型2の嵌合長L4=L 1+L2+L3=約40mmとな
る。
けでカジリが発生し、上下の成形型を相対的に接近、離
反させる軸の駆動精度が高いことが必要とされた。しか
し、図1に示した嵌合部形状にすることで、例えば胴型
を10mm、下型に挿入した時点でも、約3度の傾きに
対する許容差を得ることができる。さらに、胴型内周と
下型嵌合部外周との間に直径差で5μm程度のクリアラ
ンスを有する嵌合でも、手動、自動に関わらず、挿入を
劇的に容易にすることができる。つまり、本方法では、
胴型と成形型の材料が同じでも、常温下での嵌合部の挿
入が容易であり、高い精度で偏芯を制御することが可能
になり、前述の成形条件に対する制約を無くすことがで
きる。もちろん、成形型と胴型の材料を変えた場合で
も、胴型と成形型の嵌合部分の直径差が小さい場合には
当然有効である。また、成形型の嵌合部分のエッジ、胴
型のエッジには、当然のことながら適当なRをつけて構
わない。
成形型は、請求項1の光学ガラス素子の成形型におい
て、上記第1の嵌合部は、成形される光学ガラス素子の
光学面から成形型の嵌合部直径dの1/3以下の距離に
あり、上記第2の嵌合部は、成形される光学ガラス素子
の光学面から成形型の嵌合部直径dの1/2以上の距離
にあることを特徴とする。
2の発明では、温度分布等の影響を小さくするために、
成形面付近を胴型と嵌合させたくない場合でも、一段目
の嵌合部(下型を胴型へ挿入する際に最初に嵌合する部
分)に短い接触面積の嵌合部分を成形型の光学面付近に
設けることで、嵌合面積が小さいため熱伝導の影響を小
さく押さえながら嵌合長を保ち、同時に胴型へ成形型を
容易に挿入可能とすることができる。
が嵌合面である必要ではなく、例えば熱伝導のコントロ
ールを行うために、部分的に、非嵌合面を造形しても、
本発明の意図から外れることがなければ、何ら問題な
い。
形態1を図2に基づいて説明する。本実施の形態は、光
学ガラス素子として回転対称形状である両面凸レンズを
成形する場合の例であり、図2はプレスレンズの光学成
形用素材を一方の成形型上に載置して相対する金型を挿
入した時の正断面図である。
からなり、両型1,2とも胴型3内へ挿入して成形ガラ
ス素材7を押圧成形するようになっている。上型1は、
その先端に成形面1aを有しており、成形面1aから距
離をおいて第1の嵌合部としての一段目の嵌合部4が設
けられている。さらに、一段目の嵌合部4から距離をお
いて第2の嵌合部としての二段目の嵌合部6が、一段目
の嵌合部4と同じ直径で設けられており、一段目の嵌合
部4と二段目の嵌合部6との間には、嵌合部4,6より
直径の小さい段差5が設けられている。また、下型2
は、上型1と同じ形状で同じ寸法に形成されており、上
型1と同様に符号を付し、その説明を省略する。なお、
下型2の成形面を1bと表示する。成形面1a,1bお
よび外形形状は、上下型1,2共に凹面非球面形状であ
る。ただし、下型2の二段目の嵌合部6の最終端には、
胴型3のストッパー8となる段差が付いている。これら
の材料としては超硬(タングステンカーバイド)を用い
た。
の一例を挙げて説明する。上型1および下型2は、各嵌
合部4,6の直径d=19.995mm、胴型3と最初
に嵌合する一段目の嵌合部4が成形面面頂から4mmの
距離にあり、光軸方向の嵌合部4の長さは0.4mm、
段差5の直径は17mmであり光軸方向の長さは4.6
mm、二段目の嵌合部6の直径は同じく19.995m
m、長さは35mmである。ここで、胴型3の内径e=
20mmと成形型の直径d=19.995mmから上式
(1)によりLを算出すると、約0.447mmとな
る。
は胴型3を下型2に挿入する。この時、胴型3は約1度
の成形面光軸に対する傾きの最大バラツキを持って自動
的に挿入される。さらに、上型1を胴型3に挿入する。
この挿入も下型2と同様に1度の成形面光軸に対する傾
きの最大バラツキを持って自動的に挿入される。この
後、上下型1,2と胴型3を530℃まで10分で昇温
し、5分間保持した後、200Nの荷重をかけて光学成
形用素材7を押圧する。その後、150℃まで冷却され
たところで、成形された光学素子を取り出す。
とはなく、もちろん段差や成形面の外周縁部分にテーパ
ーやRを持たせても構わない。
ることができる。従来は、高い嵌合精度の挿入を行うた
めに、非常に高精度に制御された装置で挿入を行う必要
があった。つまり、上下型1,2を相対的に接近および
胴型3を挿入させる駆動装置が高精度であれば、高い精
度で偏芯精度を確保するために胴型3を使用するメリッ
トが低下し、高精度な軸を利用して偏芯精度を確保する
のとコスト的に変化が無くなってしまう。しかし、本実
施の形態によれば、安価な上下型1,2の駆動および胴
型3の挿入装置で成形が可能となり、同時に信頼性を向
上させることも可能である。また、人間によるメンテナ
ンスの際にも、カジリを発生させて、成形型あるいは胴
型3の嵌合面を変形させてしまうことが無くなる。つま
り、従来は非常に高い精度が要求される嵌合面が変形す
ると、偏芯精度の保証ができなくなるため、使用不能に
なることが多かったが、それらの心配を無くすことがで
きる。
よび下型2は、実施の形態1の上下型1,2にある段差
5の光軸方向の長さが24.6mm、二段目の嵌合部6
の光軸方向の長さが15mmであることを除き、実施の
形態1と同様である。すなわち、本実施の形態の上型1
および下型2にあっては、嵌合部4,6の直径の1/3
は6.665mmであり、一段目の嵌合部4の位置は成
形面面頂(成形する光学ガラス素材の光学面に相当)か
ら4mmで、嵌合部直径の1/3以下となっている。さ
らに、嵌合部4,6の直径の1/2は約9.997mm
であり、二段目の嵌合部6は、成形面面頂から(4+
0.4+24.6)=29mmの距離に位置し、嵌合部
直径の1/2以上となっている。
ことで、実施の形態1では昇温に10分をかけないと、
所望の温度分布以上の温度差が発生してしまうため、時
間を短縮できなかったが、実施の形態2では、主に熱が
伝導する部分である二段目の嵌合部6から成形面までの
距離が長いため、温度分布が緩和され、5分で昇温する
ことが可能になる。
の光学ガラス素子の成形型によれば、従来と比較して安
価な成形装置を提供することが可能になり、偏芯精度の
高い光学素子を高い信頼性で製造できる。また、高価な
成形型あるいは胴型の変形も防止することができる。
型によれば、請求項1の効果に加え、成形型の所望温度
までの加熱を早く行え、成形時間を短縮することができ
る。
への挿入時を示す中央縦断面図、図1(b)は下型の胴
型内への挿入完了状態を示す中央縦断面図である。
光学成形用素材を一方の成形型上に載置して相対する金
型を挿入した時の正断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 胴型内の相対する成形型の間に光学ガラ
ス素子を配置して、加熱、押圧による成形を行い冷却後
に、成形型を離型して光学ガラス素子を取り出す光学ガ
ラス素子の成形型において、 ((e^2−d^2)^0.5)=L としたときに、 ただし、ここでdは成形型の嵌合部直径、eは胴型の嵌
合部内径とする、 上式で表されるL未満の軸方向の長さを有する、胴型へ
挿入する際に最初に胴型に接触する第1の嵌合部と、 次に上記胴型に接触する第2の嵌合部と、 これら2つの嵌合部に挟まれる部分の直径がd未満であ
る段差部と、を光学素子を挟んで相対する成形型の双
方、あるいは一方に設けることを特徴とする光学ガラス
素子の成形型。 - 【請求項2】 上記第1の嵌合部は、成形される光学ガ
ラス素子の光学面から成形型の嵌合部直径dの1/3以
下の距離にあり、 上記第2の嵌合部は、成形される光学ガラス素子の光学
面から成形型の嵌合部直径dの1/2以上の距離にある
ことを特徴とする請求項1記載の光学ガラス素子の成形
型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001303075A JP4508501B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 光学ガラス素子の成形型 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001303075A JP4508501B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 光学ガラス素子の成形型 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003112931A true JP2003112931A (ja) | 2003-04-18 |
JP4508501B2 JP4508501B2 (ja) | 2010-07-21 |
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ID=19123217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2001303075A Expired - Lifetime JP4508501B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 光学ガラス素子の成形型 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4508501B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010055763A1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 住友電気工業株式会社 | 素子成形用部材、素子の製造方法、および素子 |
JP2011236101A (ja) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Tosoh Quartz Corp | 筒状石英ガラス成形用型材及びそれを使用した成形方法 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001303075A patent/JP4508501B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010055763A1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 住友電気工業株式会社 | 素子成形用部材、素子の製造方法、および素子 |
JP2011236101A (ja) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Tosoh Quartz Corp | 筒状石英ガラス成形用型材及びそれを使用した成形方法 |
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