JP2003137562A - ガラス素子の成形装置 - Google Patents
ガラス素子の成形装置Info
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- JP2003137562A JP2003137562A JP2001335451A JP2001335451A JP2003137562A JP 2003137562 A JP2003137562 A JP 2003137562A JP 2001335451 A JP2001335451 A JP 2001335451A JP 2001335451 A JP2001335451 A JP 2001335451A JP 2003137562 A JP2003137562 A JP 2003137562A
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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
- C03B11/005—Pressing under special atmospheres, e.g. inert, reactive, vacuum, clean
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/66—Means for providing special atmospheres, e.g. reduced pressure, inert gas, reducing gas, clean room
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】型の酸化を防ぎ、サイクルタイムの短縮が図
れ、超小型・微細形状あるいは高精度な成形を可能とす
る。 【解決手段】ガラス素材３４を配置する一対の型６，１
３と、前記型およびガラス素材を加熱する赤外線ランプ
２０と、加熱されたガラス素材をプレスしてガラス素子
を成形する固定軸２，駆動装置８，移動軸９などと、前
記一対の型の周囲を気密に取り囲む成形室１７と、この
成形室内を気密に維持する高真空排気装置３２とを具備
したガラス素子の成形装置。
れ、超小型・微細形状あるいは高精度な成形を可能とす
る。 【解決手段】ガラス素材３４を配置する一対の型６，１
３と、前記型およびガラス素材を加熱する赤外線ランプ
２０と、加熱されたガラス素材をプレスしてガラス素子
を成形する固定軸２，駆動装置８，移動軸９などと、前
記一対の型の周囲を気密に取り囲む成形室１７と、この
成形室内を気密に維持する高真空排気装置３２とを具備
したガラス素子の成形装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、成形室内の
雰囲気を改良したガラス素子の成形装置に関する。
雰囲気を改良したガラス素子の成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスレンズなどの高精度が要求される
ガラス素子の製造方法としては、研削・研磨により製造
されるものと、リヒートプレスにより製造されるものの
二種類に大別される。
ガラス素子の製造方法としては、研削・研磨により製造
されるものと、リヒートプレスにより製造されるものの
二種類に大別される。
【０００３】一般に光学ガラス素子の製造方法としてガ
ラス素材を研削・研磨して光学面を形成する方法が多く
用いられる。しかし、研削・研磨による曲面形成には十
数工程が必要であるうえに、作業者に有害なガラス研削
粉が多量に発生する問題点、さらに、研削・研磨では、
付加価値の高い非球面形状の光学面を持つガラスレンズ
を同じ精度で大量に製作することが困難であるという問
題点を持っている。
ラス素材を研削・研磨して光学面を形成する方法が多く
用いられる。しかし、研削・研磨による曲面形成には十
数工程が必要であるうえに、作業者に有害なガラス研削
粉が多量に発生する問題点、さらに、研削・研磨では、
付加価値の高い非球面形状の光学面を持つガラスレンズ
を同じ精度で大量に製作することが困難であるという問
題点を持っている。
【０００４】それに対してリヒートプレスは、溶融した
ガラスを一度冷却して製作したガラス素材を加熱し、プ
レスすることにより型の形状をガラス素材に転写させ、
ガラスレンズなどのガラス素子を成形する方法であり、
曲面形成に必要な工程はプレス成形の一工程のみである
という利点がある。また、型を一度製作すれば、型の精
度に準じた成形品がいくつも製作することも可能であ
る。
ガラスを一度冷却して製作したガラス素材を加熱し、プ
レスすることにより型の形状をガラス素材に転写させ、
ガラスレンズなどのガラス素子を成形する方法であり、
曲面形成に必要な工程はプレス成形の一工程のみである
という利点がある。また、型を一度製作すれば、型の精
度に準じた成形品がいくつも製作することも可能であ
る。
【０００５】なお、型の長寿命化のため、型の周りの雰
囲気は不活性雰囲気もしくは真空雰囲気であることが望
ましい。
囲気は不活性雰囲気もしくは真空雰囲気であることが望
ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする技術的課題】近年、光通信分
野や医療分野で、ガラス素子は非常に注目されている。
中でも、熱膨張が少ない、不純物が少ない、紫外線透過
率が良い等の理由から、石英ガラス素子が注目されてい
る。そのためガラス素子は、マイクロレンズアレイや半
導体回路等形状の複雑なもの、また、大きさも超小・微
細のものから大型のものまで各種必要となってくる。
野や医療分野で、ガラス素子は非常に注目されている。
中でも、熱膨張が少ない、不純物が少ない、紫外線透過
率が良い等の理由から、石英ガラス素子が注目されてい
る。そのためガラス素子は、マイクロレンズアレイや半
導体回路等形状の複雑なもの、また、大きさも超小・微
細のものから大型のものまで各種必要となってくる。
【０００７】リヒートプレスでは、型の間にガラス素材
を置き、型の酸化を防止する目的で型およびガラス素材
を含む成形室内を不活性ガス雰囲気もしくは真空雰囲気
にしたうえで、高周波加熱装置や赤外線ランプ等により
加熱し、ガラス素材を型によりプレスした後、成形品を
冷却して取り出す方法が取られる。
を置き、型の酸化を防止する目的で型およびガラス素材
を含む成形室内を不活性ガス雰囲気もしくは真空雰囲気
にしたうえで、高周波加熱装置や赤外線ランプ等により
加熱し、ガラス素材を型によりプレスした後、成形品を
冷却して取り出す方法が取られる。
【０００８】通常の光学ガラスを成形する場合は、成形
温度が高くても約７００℃であったが、石英ガラスのよ
うな成形温度が約１４００℃と高いガラス素材を成形す
る際、成形室内の酸素と型が反応して、型が酸化するこ
とが問題になっている。また、超小型・微細形状あるい
は高精度な製品の成形では、成形室内のコンタミが問題
になっている。
温度が高くても約７００℃であったが、石英ガラスのよ
うな成形温度が約１４００℃と高いガラス素材を成形す
る際、成形室内の酸素と型が反応して、型が酸化するこ
とが問題になっている。また、超小型・微細形状あるい
は高精度な製品の成形では、成形室内のコンタミが問題
になっている。
【０００９】本発明は、成形室内を高速真空排気し、高
真空かつクリーン状態を維持し、型の酸化防止および超
小型・微細形状の成形を可能にすると共に、サイクルタ
イムの短縮をも可能にするガラス素子の成形装置を提供
することにある。
真空かつクリーン状態を維持し、型の酸化防止および超
小型・微細形状の成形を可能にすると共に、サイクルタ
イムの短縮をも可能にするガラス素子の成形装置を提供
することにある。
【００１０】
【発明を解決しようとする手段】上記目的を達成するた
めに、以下の構成を備えている。
めに、以下の構成を備えている。
【００１１】（１） 一対の型と、前記型およびガラス
素材を加熱する手段と、加熱されたガラス素材をプレス
してガラス素子を成形する手段と、前記一対の型の周囲
を気密に取り囲む成形室と、ここの成形室内の気密性を
維持する高真空排気装置とを具備したことを特徴とする
ガラス素子の成形装置。
素材を加熱する手段と、加熱されたガラス素材をプレス
してガラス素子を成形する手段と、前記一対の型の周囲
を気密に取り囲む成形室と、ここの成形室内の気密性を
維持する高真空排気装置とを具備したことを特徴とする
ガラス素子の成形装置。
【００１２】（２） 高真空排気装置は、成形室内を１
０−６ｔｏｒｒ以下の高真空度に維持するメカニカルポ
ンプ、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ、拡散ポン
プ、ゲッタポンプ、スパッタイオンポンプ及びクライオ
ポンプから選択された一種又は二種以上であることを特
徴とする（１）に記載のガラス素子の成形装置。
０−６ｔｏｒｒ以下の高真空度に維持するメカニカルポ
ンプ、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ、拡散ポン
プ、ゲッタポンプ、スパッタイオンポンプ及びクライオ
ポンプから選択された一種又は二種以上であることを特
徴とする（１）に記載のガラス素子の成形装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照し説明する。本発明に係るガラス素子の成形装置
の１例を図１に示す。この装置はフレーム１の上部から
固定軸２が下方に向かって伸びており、その下端にセラ
ミック製の断熱筒３が取付けられ、この断熱筒３に上型
組み立て４が図示しないボルト等により取り付けられて
いる。上型組み立て４は、金属製又はセラミック・カー
ボン製のダイプレート５、セラミックや超硬合金などで
作られた上型６、ならびにこの上型６をダイプレート５
に取り付けると共に型の一部を形成する固定ダイ７から
なっている。そして、断熱筒３は窒化珪素または炭化珪
素などの耐熱材料および高強度材料であるセラミックス
材料からなる。
を参照し説明する。本発明に係るガラス素子の成形装置
の１例を図１に示す。この装置はフレーム１の上部から
固定軸２が下方に向かって伸びており、その下端にセラ
ミック製の断熱筒３が取付けられ、この断熱筒３に上型
組み立て４が図示しないボルト等により取り付けられて
いる。上型組み立て４は、金属製又はセラミック・カー
ボン製のダイプレート５、セラミックや超硬合金などで
作られた上型６、ならびにこの上型６をダイプレート５
に取り付けると共に型の一部を形成する固定ダイ７から
なっている。そして、断熱筒３は窒化珪素または炭化珪
素などの耐熱材料および高強度材料であるセラミックス
材料からなる。
【００１４】フレーム１の下部にはサーボモータ８ａを
駆動源とし、サーボモータ８ａの回転運動を直線運動推
力に変換するスクリュージャッキ等の駆動装置８が設け
られ、駆動装置８には荷重検出装置８ｂを介して移動軸
９が取り付けられている。移動軸９は制御装置２７に入
力したプログラムにより、速度、位置およびトルク制御
可能に上下動し、固定軸２と対向して上方に向かって伸
びている。移動軸９の上端には断熱筒３と同様の断熱筒
１０が取り付けられている。下型組み立て１１は、ダイ
プレート１２、下型１３および移動ダイ１４からなって
いる。そして、断熱筒１０は窒化珪素または炭化珪素な
どの耐熱材料および高強度材料であるセラミックス材料
からなる。
駆動源とし、サーボモータ８ａの回転運動を直線運動推
力に変換するスクリュージャッキ等の駆動装置８が設け
られ、駆動装置８には荷重検出装置８ｂを介して移動軸
９が取り付けられている。移動軸９は制御装置２７に入
力したプログラムにより、速度、位置およびトルク制御
可能に上下動し、固定軸２と対向して上方に向かって伸
びている。移動軸９の上端には断熱筒３と同様の断熱筒
１０が取り付けられている。下型組み立て１１は、ダイ
プレート１２、下型１３および移動ダイ１４からなって
いる。そして、断熱筒１０は窒化珪素または炭化珪素な
どの耐熱材料および高強度材料であるセラミックス材料
からなる。
【００１５】固定軸２には図示しない駆動装置によって
上下動させるブラケット１５が移動可能に結合されてい
る。ブラケット１５には対をなす型組み立て４，１１の
周囲を囲むフランジ付石英透明ガラス管１６が取り付け
られている。ブラケット１５には石英ガラス管１６と外
筒１８が取り付けられ、外筒１８にはランプユニット１
９が取り付けられている。ランプユニット１９は、赤外
線ランプ２０とその後方に配置された反射ミラー２１と
を備え、型組み立て４，１１を加熱するようになってい
る。さらに反射ミラー２１を冷却するための図示しない
水冷パイプを備えている。
上下動させるブラケット１５が移動可能に結合されてい
る。ブラケット１５には対をなす型組み立て４，１１の
周囲を囲むフランジ付石英透明ガラス管１６が取り付け
られている。ブラケット１５には石英ガラス管１６と外
筒１８が取り付けられ、外筒１８にはランプユニット１
９が取り付けられている。ランプユニット１９は、赤外
線ランプ２０とその後方に配置された反射ミラー２１と
を備え、型組み立て４，１１を加熱するようになってい
る。さらに反射ミラー２１を冷却するための図示しない
水冷パイプを備えている。
【００１６】フランジ付透明石英ガラス管１６の上端
は、ブラケット１５に嵌め込まれたＯ−リングに気密当
接している。また、石英ガラス管１６の下端はプレート
１ｂのＯ−リングに気密当接し、また、移動軸９は、移
動軸が貫通している中間プレート１ａのＯ−リングに気
密当接し、このことにより型組み立て４，１１の周囲に
大気から遮断される成形室１７を形成するようになって
いる。
は、ブラケット１５に嵌め込まれたＯ−リングに気密当
接している。また、石英ガラス管１６の下端はプレート
１ｂのＯ−リングに気密当接し、また、移動軸９は、移
動軸が貫通している中間プレート１ａのＯ−リングに気
密当接し、このことにより型組み立て４，１１の周囲に
大気から遮断される成形室１７を形成するようになって
いる。
【００１７】固定軸２、移動軸９およびブラケット１５
には、型組み立て４，１１を冷却し成形室１７内を不活
性ガス雰囲気にするための第１のガス供給路２２，２３
及び石英ガラス管１６，型組み立て４，１１の外周を冷
却するための第２のガス供給路２４，２５が設けられ、
図示しない流量コントロール計を介して、不活性ガスを
所定流量で成形室１７へ供給するようになっている。成
形室１７へ供給された不活性ガスは、ガス排気バルブ３
１を備えたガス排出路２６から排気される。
には、型組み立て４，１１を冷却し成形室１７内を不活
性ガス雰囲気にするための第１のガス供給路２２，２３
及び石英ガラス管１６，型組み立て４，１１の外周を冷
却するための第２のガス供給路２４，２５が設けられ、
図示しない流量コントロール計を介して、不活性ガスを
所定流量で成形室１７へ供給するようになっている。成
形室１７へ供給された不活性ガスは、ガス排気バルブ３
１を備えたガス排出路２６から排気される。
【００１８】成形室１７の下部には真空排気口２７が設
けられ、真空計３３、真空バルブ３０、真空排気装置３
２を備えた真空排気系に接続している。真空排気装置３
２は、成形室内を１０−６ｔｏｒｒ以下の高真空度に維
持するターボ分子ポンプ、拡散ポンプ、ゲッタポンプ、
スパッタイオンポンプ及びクライオポンプから選択され
た一種又は二種以上である。真空計３３により真空度を
検出し、この検出信号に基づいて制御装置２９で真空排
気装置３２を制御して所望の高真空度となるようにして
いる。また、制御装置２９は、下型組み立て１１の温度
検出用熱電対２８からの温度検出信号に基づいて、赤外
線ランプ２０を制御する。なお図中、３４はガラス素
材、３５は上型ガス流路、３６は下型ガス流路である。
けられ、真空計３３、真空バルブ３０、真空排気装置３
２を備えた真空排気系に接続している。真空排気装置３
２は、成形室内を１０−６ｔｏｒｒ以下の高真空度に維
持するターボ分子ポンプ、拡散ポンプ、ゲッタポンプ、
スパッタイオンポンプ及びクライオポンプから選択され
た一種又は二種以上である。真空計３３により真空度を
検出し、この検出信号に基づいて制御装置２９で真空排
気装置３２を制御して所望の高真空度となるようにして
いる。また、制御装置２９は、下型組み立て１１の温度
検出用熱電対２８からの温度検出信号に基づいて、赤外
線ランプ２０を制御する。なお図中、３４はガラス素
材、３５は上型ガス流路、３６は下型ガス流路である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によるガラス素子の成形装置によ
れば、石英ガラスのような成形温度が約１４００℃と高
いガラス素材を成形する際に、成形室内を高速真空排気
し、高真空に維持することにより、型の酸化を防ぎ、サ
イクルタイムの短縮が図れ、超小型・微細形状あるいは
高精度な成形が可能になる。
れば、石英ガラスのような成形温度が約１４００℃と高
いガラス素材を成形する際に、成形室内を高速真空排気
し、高真空に維持することにより、型の酸化を防ぎ、サ
イクルタイムの短縮が図れ、超小型・微細形状あるいは
高精度な成形が可能になる。
【図１】本発明による光学素子の成形装置の実施例を示
す概略断面図。
す概略断面図。
１…フレーム、１ａ…中間プレート、１ｂ…プレート、
２…固定軸、３…断熱筒、４…上型組み立て、５…ダイ
プレート、６…上型、７…固定ダイ、８…駆動装置、８
ａ…サーボモータ、８ｂ…荷重検出器、９…移動軸、１
０…断熱筒、１１…下型組み立て、１２…ダイプレー
ト、１３…下型、１４…移動ダイ、１５…ブラケット、
１６…石英ガラス管、１７…成形室、１８…外筒、１９
…ランプユニット、２０…赤外線ランプ、２１…反射ミ
ラー、２２，２３…第１のガス供給路、２４，２５…第
２のガス供給路、２６…ガス排出路、２７…真空排気
口、２８…温度検出用熱電対、２９…制御装置、３０…
真空バルブ、３１…ガス排気バルブ、３２…真空排気装
置、３３…真空計、３４…ガラス素材、３５…上型ガス
流路、３６…下型ガス流路
２…固定軸、３…断熱筒、４…上型組み立て、５…ダイ
プレート、６…上型、７…固定ダイ、８…駆動装置、８
ａ…サーボモータ、８ｂ…荷重検出器、９…移動軸、１
０…断熱筒、１１…下型組み立て、１２…ダイプレー
ト、１３…下型、１４…移動ダイ、１５…ブラケット、
１６…石英ガラス管、１７…成形室、１８…外筒、１９
…ランプユニット、２０…赤外線ランプ、２１…反射ミ
ラー、２２，２３…第１のガス供給路、２４，２５…第
２のガス供給路、２６…ガス排出路、２７…真空排気
口、２８…温度検出用熱電対、２９…制御装置、３０…
真空バルブ、３１…ガス排気バルブ、３２…真空排気装
置、３３…真空計、３４…ガラス素材、３５…上型ガス
流路、３６…下型ガス流路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松村 修作
静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式
会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 一対の型と、前記型およびガラス素材を
加熱する手段と、加熱されたガラス素材をプレスしてガ
ラス素子を成形する手段と、前記一対の型の周囲を気密
に取り囲む成形室と、この成形室内の気密性を維持する
高真空排気装置とを具備したことを特徴とするガラス素
子の成形装置。 - 【請求項２】 高真空排気装置は、成形室内を１０−６
ｔｏｒｒ以下の高真空度に維持するターボ分子ポンプ、
拡散ポンプ、ゲッタポンプ、スパッタイオンポンプ及び
クライオポンプから選択された一種又は二種以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス素子の成形装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001335451A JP2003137562A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | ガラス素子の成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001335451A JP2003137562A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | ガラス素子の成形装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003137562A true JP2003137562A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19150439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001335451A Pending JP2003137562A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | ガラス素子の成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003137562A (ja) |
-
2001
- 2001-10-31 JP JP2001335451A patent/JP2003137562A/ja active Pending
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