JP2003137570A - Method for molding optical element - Google Patents

Method for molding optical element

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JP2003137570A
JP2003137570A JP2001329475A JP2001329475A JP2003137570A JP 2003137570 A JP2003137570 A JP 2003137570A JP 2001329475 A JP2001329475 A JP 2001329475A JP 2001329475 A JP2001329475 A JP 2001329475A JP 2003137570 A JP2003137570 A JP 2003137570A
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mold
molding
inert gas
temperature
gas
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Satoshi Fukuyama
聡 福山
Hiroshi Murakoshi
洋 村越
Shusaku Matsumura
修作 松村
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/005Pressing under special atmospheres, e.g. inert, reactive, vacuum, clean
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/66Means for providing special atmospheres, e.g. reduced pressure, inert gas, reducing gas, clean room

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lengthen life of a mold by preventing oxidation of the mold when a quartz glass optical element is produced by a reheat press. SOLUTION: The upper and lower molds 4, 11 and a molding material 30 are heated with an inert gas flowing in an airtight molding chamber 17. The optical element is produced by press-molding of the molding material 30 using the molds 4, 11. The inert gas (for example gaseous nitrogen) stored beforehand in a gas storage tank 50 is circulated in the airtight molding chamber 17 from the time at which the temperature of the mold 11 is reached to a specific temperature (for example 500 deg.C) at the heating step to the time at which the temperature of the mold 11 is lowered to a specific temperature at a gradual cooling step. On the other hand, before the temperature of the mold 11 is reached to the specific temperature at the heating step and after the gradual cooling step is finished and the temperature of the mold is lowered to the specific temperature, a new inert gas is fed into the molding chamber 17 through a gas feeding path 22 and exhausted from a gas exhausting valve 53.

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、例えば、レンズ、
プリズム、光通信用部品などのガラス製の光学素子をプ
レス成形によって製造する方法に係り、特に、石英ガラ
スなどのガラス転移点が高い成形素材をプレス成形する
際に好適な不活性ガスの供給方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to, for example, a lens,
The present invention relates to a method of manufacturing glass optical elements such as prisms and parts for optical communication by press molding, and in particular, an inert gas supply method suitable for press molding a molding material having a high glass transition point such as quartz glass. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信分野や医療分野で、ガラス
製の光学素子が広く使用されている。特に、石英ガラス
製の光学素子は、熱膨張が少ない、不純物が少ない、紫
外線透過率が良いなどの優れた特徴を備え、注目を集め
ている。石英ガラス製の光学素子は、マイクロレンズア
レイ等形状の複雑なものや、大きさも超小型のものから
大型のものまで各種の製品に使用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, glass optical elements have been widely used in the fields of optical communication and medical care. In particular, an optical element made of quartz glass is attracting attention because it has excellent characteristics such as low thermal expansion, low impurities, and good ultraviolet transmittance. Quartz glass optical elements are used in various products such as microlens arrays with complicated shapes and from ultra-small to large sizes.

【0003】高い精度が要求されるガラス製の光学素子
の製造方法は、研削・研磨によるものと、プレス成形
(リヒートプレスと呼ばれる)によるものの二種類に大
別される。
The method of manufacturing an optical element made of glass, which requires high precision, is roughly classified into two types, one is by grinding / polishing and the other is by press molding (called reheat press).

【0004】二つの方法のうち、研削・研磨により光学
面を形成する方法は、従来から広く使用されている。し
かし、この方法には、研削・研磨による曲面形成に十数
工程が必要となる上に、作業者に有害なガラス研削粉が
多量に発生すると言う問題点がある。更に、この方法に
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
う問題点もある。
Of the two methods, the method of forming an optical surface by grinding / polishing has been widely used. However, this method has the problems that more than ten steps are required to form a curved surface by grinding and polishing, and that a large amount of glass grinding powder, which is harmful to the operator, is generated. Further, this method has a problem that it is difficult to mass-produce glass lenses having an aspherical optical surface with high added value with the same accuracy.

【0005】リヒートプレスでは、溶融したガラスを型
内で冷却して成形素材(プリフォーム)を作製し、この
成形素材を高い精度の成形面を備えた一対の型の間に配
置し、型及び成形素材をガラス転移点近傍の温度まで加
熱した後、プレス成形を行い、型の形状を成形素材に転
写することによって光学素子を製造している。従って、
リヒートプレスは、曲面形成に直接関わる工程がプレス
成形の一工程のみであるという利点を備えている。ま
た、型を一度製作すれば、型の精度に準じた成形品をい
くつも製作することが可能である。
In the reheat press, the molten glass is cooled in a mold to produce a molding material (preform), and the molding material is placed between a pair of molds having a highly accurate molding surface, After heating the molding material to a temperature near the glass transition point, press molding is performed, and the shape of the mold is transferred to the molding material to manufacture an optical element. Therefore,
The reheat press has the advantage that the step directly involved in curved surface formation is only one step of press molding. Further, once the mold is manufactured, it is possible to manufacture many molded products according to the accuracy of the mold.

【0006】型及び成形素材を加熱する際、型及び型に
隣接する部材の酸化を防止する必要がある。このため、
型及び上下の軸の先端近傍の周囲を、雰囲気調整可能な
成形室の中に収容し、この成形室の中に不活性ガスを流
すことによって、型の周囲から酸素を排除している。型
及び成形素材の加熱には、赤外線ランプが使用される。
このため、成形室の側壁部分を、赤外線透過率が高い石
英ガラス製の円筒部材(以下、透明石英管と呼ぶ)で構
成し、この透明石英管の外側に赤外線ランプを配置して
いる。
When the mold and the molding material are heated, it is necessary to prevent oxidation of the mold and the members adjacent to the mold. For this reason,
Oxygen is excluded from the periphery of the mold by accommodating the periphery of the mold and the vicinity of the tips of the upper and lower shafts in a molding chamber where the atmosphere can be adjusted, and flowing an inert gas into the molding chamber. An infrared lamp is used for heating the mold and the molding material.
For this reason, the side wall portion of the molding chamber is made of a quartz glass cylindrical member having high infrared transmittance (hereinafter referred to as a transparent quartz tube), and an infrared lamp is arranged outside the transparent quartz tube.

【0007】石英ガラスをプレス成形する場合、その成
形温度が約1400℃と高いので、型の材料にはカーボ
ンやセラミックスが使用される。石英ガラスの離型性を
考慮すると、カーボンの方が望ましい。しかし、型及び
成形素材を加熱する際に、不活性ガス中に含まれる不純
物により、カーボンの酸化が起こるので、型の寿命が短
いという問題がある。このため、石英ガラス製の光学素
子については、リヒートプレスによる実績は殆どない。
When press-molding quartz glass, the molding temperature is as high as about 1400 ° C., so that carbon or ceramics is used as the material of the mold. Considering the releasability of quartz glass, carbon is preferable. However, when the mold and the molding material are heated, the impurities contained in the inert gas oxidize the carbon, resulting in a problem that the life of the mold is short. For this reason, the optical element made of quartz glass has almost no result by the reheat press.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な石英ガラス製の光学素子を製造する際の問題点に鑑み
成されたもので、本発明の目的は、石英ガラス製の光学
素子をリヒートプレスにより製造する際に、型の酸化を
防止することにより型の寿命を増大させる方法を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems when manufacturing an optical element made of quartz glass, and an object of the present invention is to provide an optical element made of quartz glass. It is an object of the present invention to provide a method for increasing the life of a mold by preventing the mold from being oxidized when it is manufactured by a reheat press.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の光学素子の成形
方法は、一対の型の間にガラス製の成形素材を配置した
後、前記型及び成形素材の周囲を気密性を備えた囲壁で
取り囲み、前記囲壁の内部に不活性ガスを流しながら前
記型及び前記成形素材を加熱した後、前記型で前記成形
素材をプレス成形することによって光学素子を製造する
光学素子の成形方法において、前記囲壁内から排出され
た不活性ガスを回収し、前記囲壁内に再循環させること
を特徴とする。
According to the method of molding an optical element of the present invention, after a glass molding material is placed between a pair of molds, the mold and the molding material are surrounded by an airtight enclosure wall. In the method for molding an optical element, which surrounds and heats the mold and the molding material while flowing an inert gas into the interior wall, and press-molds the molding material with the mold to manufacture an optical element, It is characterized in that the inert gas discharged from the inside is recovered and recirculated in the surrounding wall.

【0010】本発明の方法によれば、前記囲壁内から排
出された不活性ガスを回収してタンクなどに貯えた後、
前記囲壁内に再循環させて使用すると、最初に前記囲壁
内に導入された不活性ガス中には、不純物として酸素や
水分が含まれているので、それら不純物によって型の表
面が僅かに酸化されるが、それによって不活性ガス中か
ら酸素や水分が取り除かれる。このため、次に前記囲壁
内に再循環される不活性ガス中には酸素や水分が含まれ
ていない。その結果、型の酸化の進行が防止され、型の
寿命を延ばすことができる。更に、不活性ガスを再利用
しているので、不活性ガスの消費量が減少し、ランニン
グコストを低減させることができる。
According to the method of the present invention, after the inert gas discharged from the surrounding wall is collected and stored in a tank or the like,
When recycled and used in the surrounding wall, the inert gas initially introduced into the surrounding wall contains oxygen and water as impurities, and thus the impurities slightly oxidize the surface of the mold. However, this removes oxygen and water from the inert gas. Therefore, oxygen or water is not contained in the inert gas that is recirculated into the surrounding wall next. As a result, the oxidation of the mold is prevented from progressing, and the life of the mold can be extended. Further, since the inert gas is reused, the consumption amount of the inert gas is reduced and the running cost can be reduced.

【0011】好ましくは、前記型の温度が予め設定され
た温度以上のときに、前記囲壁内から排出された不活性
ガスを回収し、前記囲壁内に再循環させる。
Preferably, when the temperature of the mold is equal to or higher than a preset temperature, the inert gas discharged from the inside of the surrounding wall is recovered and recirculated into the inside of the surrounding wall.

【0012】好ましくは、前記型の温度が500℃以上
のときに、前記囲壁内から排出された不活性ガスを回収
し、前記囲壁内に再循環させる。
[0012] Preferably, when the temperature of the mold is 500 ° C or higher, the inert gas discharged from the inside of the enclosure is recovered and recirculated into the enclosure.

【0013】好ましくは、前記囲壁内から排出された不
活性ガスの酸素濃度を測定し、その値が1ppm以下の
ときに不活性ガスを回収し、前記囲壁内に再循環させ
る。
Preferably, the oxygen concentration of the inert gas discharged from the enclosure wall is measured, and when the value is 1 ppm or less, the inert gas is recovered and recirculated into the enclosure wall.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づく光学素子
の成形方法が使用される成形装置の概要を示す。図中、
30は成形素材、4は上型ユニット、11は下型ユニッ
ト、2は固定軸、9は移動軸、16は透明石英管(囲
壁)、17は成形室、20は赤外線ランプ、29は熱電
対、40は真空排気装置、50はガス貯蔵タンク、51
はガス供給バルブ、52はガス取込バルブを表わす。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an outline of a molding apparatus in which a method for molding an optical element according to the present invention is used. In the figure,
30 is a molding material, 4 is an upper mold unit, 11 is a lower mold unit, 2 is a fixed shaft, 9 is a movable shaft, 16 is a transparent quartz tube (enclosure), 17 is a molding chamber, 20 is an infrared lamp, and 29 is a thermocouple. , 40 is a vacuum exhaust device, 50 is a gas storage tank, 51
Is a gas supply valve, and 52 is a gas intake valve.

【0015】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、その下端面には、セラミックス製の
断熱筒3を介して、上型ユニット4が取り付けられてい
る。上型ユニット4は、金属製(または、カーボンもし
くはセラミックス製)のダイプレート5、セラミックス
製(または、カーボン製)の上型6、及びこの上型6を
ダイプレート5に固定するとともに型の一部を成すセラ
ミックス製(または、カーボンもしくは金属製)の固定
ダイ7から構成されている。
A fixed shaft 2 extends downward from the upper part of the frame 1, and an upper mold unit 4 is attached to a lower end surface of the frame 1 via a heat insulating cylinder 3 made of ceramics. The upper die unit 4 includes a die plate 5 made of metal (or carbon or ceramics), an upper die 6 made of ceramics (or carbon), and the upper die 6 fixed to the die plate 5 and The fixed die 7 is made of ceramics (or carbon or metal).

【0016】フレーム1の下部には、駆動装置8(この
例では、スクリュージャッキ)が設けられている。駆動
装置8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。駆動装置8
の駆動軸の先端には、荷重検出器8bを介して移動軸9
が取り付けられている。移動軸9は、固定軸2と対向す
る様に、上方に向かって伸びている。移動軸9は、制御
装置26に入力されたプログラムにより、速度、位置及
び軸荷重が制御され、上下方向に移動することができ
る。
A drive device 8 (screw jack in this example) is provided at the bottom of the frame 1. The drive device 8 uses the servo motor 8a as a drive source and converts the rotational movement of the servo motor 8a into linear movement thrust. Drive device 8
Of the moving shaft 9 via the load detector 8b.
Is attached. The movable shaft 9 extends upward so as to face the fixed shaft 2. The speed, position, and axial load of the moving shaft 9 are controlled by a program input to the control device 26, and the moving shaft 9 can move in the vertical direction.

【0017】移動軸9の上端面には、先の断熱筒3と同
様の形状を備えたセラミックス製の断熱筒10が取り付
けられている。下型ユニット11は、金属製(または、
カーボンもしくはセラミックス製)のダイプレート1
2、セラミックス製(または、カーボン製)の下型1
3、及びこの上型13をダイプレート12に固定すると
ともに型の一部を成すセラミックス製(または、カーボ
ンもしくは金属製)の移動ダイ14から構成されてい
る。
On the upper end surface of the moving shaft 9, a heat insulating cylinder 10 made of ceramics and having the same shape as the heat insulating cylinder 3 is attached. The lower mold unit 11 is made of metal (or
Die plate 1 made of carbon or ceramics
2, ceramic lower mold 1 (or carbon)
3 and a moving die 14 made of ceramics (or carbon or metal) that fixes the upper die 13 to the die plate 12 and forms a part of the die.

【0018】固定軸2は、上部プレート15の中心部に
設けられた開口部を貫通している。上部プレート15
は、駆動装置(図示せず)によって上下方向に駆動され
る。上記の開口部にはOリングが装着され、上部プレー
ト15は、固定軸2の外周との間を、気密状態に保った
状態で上下方向に摺動することができる。
The fixed shaft 2 passes through an opening provided in the center of the upper plate 15. Upper plate 15
Are driven in the vertical direction by a driving device (not shown). An O-ring is attached to the above-mentioned opening, and the upper plate 15 can slide vertically between the outer periphery of the fixed shaft 2 and the outer periphery of the fixed shaft 2.

【0019】移動軸9は、下部フレーム1a及び下部プ
レート1bの中心部にそれぞれ設けられた開口部を貫通
している。下部フレーム1aは、フレーム1に固定され
ている。下部プレート1bは、下部フレーム1aの上面
に固定されている。上記の下部フレーム1aの開口部に
はOリングが装着され、移動軸9は、下部フレーム1a
の内周との間を、気密状態に保った状態で上下方向に摺
動することができる。
The moving shaft 9 penetrates through openings provided in the central portions of the lower frame 1a and the lower plate 1b, respectively. The lower frame 1a is fixed to the frame 1. The lower plate 1b is fixed to the upper surface of the lower frame 1a. An O-ring is attached to the opening of the lower frame 1a, and the moving shaft 9 is attached to the lower frame 1a.
It is possible to slide in the up-down direction while maintaining an airtight state with respect to the inner circumference.

【0020】互いに対をなす上型ユニット4及び下型ユ
ニット11、断熱筒3及び断熱筒10、固定軸2の下端
部、及び移動軸9の上端部の周囲は、石英ガラス製の円
筒状部材(透明石英管16)によって取り囲まれてい
る。透明石英管16の上端面は、上部プレート15の下
面に突き当てられており、接触面にはOリングが装着さ
れ、気密性が確保されている。同様に、透明石英管16
の下端面には、下部プレート1bの上面に突き当てられ
ており、接触面にはOリングが装着され、気密性が確保
されている。これによって、透明石英管16の内側に、
外部に対して気密性を備えた成形室17が構成されてい
る。
The upper mold unit 4 and the lower mold unit 11 forming a pair, the heat insulating cylinder 3 and the heat insulating cylinder 10, the lower end of the fixed shaft 2 and the upper end of the movable shaft 9 are surrounded by a cylindrical member made of quartz glass. It is surrounded by (transparent quartz tube 16). The upper end surface of the transparent quartz tube 16 is abutted against the lower surface of the upper plate 15, and an O-ring is attached to the contact surface to ensure airtightness. Similarly, a transparent quartz tube 16
The lower end surface of the plate is abutted against the upper surface of the lower plate 1b, and an O-ring is attached to the contact surface to ensure airtightness. As a result, inside the transparent quartz tube 16,
A molding chamber 17 that is airtight to the outside is configured.

【0021】透明石英管16の周囲を取り囲む様に、外
筒18が配置されている。外筒18の上端部は上部プレ
ート15の周縁部の下側に接続されている。外筒18の
中段部分には、ランプユニット19が取り付けられてい
る。透明石英管16の内側にある上型ユニット4及び下
型ユニット11は、このランプユニット19からの放射
熱によって加熱される。
An outer cylinder 18 is arranged so as to surround the transparent quartz tube 16. The upper end of the outer cylinder 18 is connected to the lower side of the peripheral edge of the upper plate 15. A lamp unit 19 is attached to the middle part of the outer cylinder 18. The upper mold unit 4 and the lower mold unit 11 inside the transparent quartz tube 16 are heated by the radiant heat from the lamp unit 19.

【0022】下型ユニット11には、温度測定用の熱電
対29が取り付けられている。熱電対29は制御装置2
6に接続されている。
A thermocouple 29 for temperature measurement is attached to the lower mold unit 11. The thermocouple 29 is the controller 2
Connected to 6.

【0023】ランプユニット19は、赤外線ランプ2
0、その背後に配置された反射ミラー21、及び反射ミ
ラー21を冷却するための水冷パイプ(図示せず)など
から構成されている。赤外線ランプ20及び反射ミラー
21は、それぞれ、半円弧状の部品を2つ組み合わせて
リング状にしたものを、更に複数段積み重ねることによ
って構成され、全体として円筒形の形状を備えている。
The lamp unit 19 is the infrared lamp 2
0, a reflection mirror 21 arranged behind it, and a water cooling pipe (not shown) for cooling the reflection mirror 21. The infrared lamp 20 and the reflection mirror 21 are each configured by stacking a plurality of semi-arcuate parts into a ring shape and stacking them in a plurality of stages, and have an overall cylindrical shape.

【0024】固定軸2及び移動軸9の内部には、それぞ
れガス供給路22及び23が設けられている。ダイプレ
ート5及びダイプレート12には、それぞれガス供給路
27及び28が設けられている。下部プレート16に
は、排気口24が設けられている。この排気口24は、
真空計41及びバルブ42を介して真空排気装置40に
接続されている。上部プレート15には、ガス排出口2
5が設けられている。このガス排出口25は、ガス取込
バルブ52を介してガス貯蔵タンク50に接続されてい
る。ガス排出口25とガス取込バルブ52の間を結ぶガ
ス流路54の途中には、分岐管が接続され、その先にガ
ス排気バルブ53が設けられている。更に、ガス貯蔵タ
ンク50の吐出側は、ガス供給バルブ51を介してガス
供給路23に接続されている。
Gas supply paths 22 and 23 are provided inside the fixed shaft 2 and the movable shaft 9, respectively. The die plate 5 and the die plate 12 are provided with gas supply paths 27 and 28, respectively. An exhaust port 24 is provided in the lower plate 16. This exhaust port 24
The vacuum exhaust device 40 is connected via a vacuum gauge 41 and a valve 42. The upper plate 15 has a gas outlet 2
5 are provided. The gas outlet 25 is connected to the gas storage tank 50 via a gas intake valve 52. A branch pipe is connected in the middle of a gas flow path 54 connecting the gas outlet 25 and the gas intake valve 52, and a gas exhaust valve 53 is provided at the end thereof. Further, the discharge side of the gas storage tank 50 is connected to the gas supply passage 23 via a gas supply valve 51.

【0025】次に、上記の成形装置における、成形室内
17への不活性ガスの供給方法について説明する。
Next, a method of supplying the inert gas to the molding chamber 17 in the above molding apparatus will be described.

【0026】成形素材30を型4、11の間にセットし
た後、先ず、成形室内17のガスを真空排気装置40を
用いて排気口24を介して排出してから、不活性ガスを
供給源(図示せず)からガス供給路22を介して所定の
流量で成形室17内に供給する。これによって、成形室
17内を不活性ガスで置換する。次いで、不活性ガスの
供給を続けながら、成形室17の圧力が上がらないよう
にガス排気バルブ53より不活性ガスを排出し、成形室
17内の昇温を開始する。
After the molding material 30 is set between the molds 4 and 11, first, the gas in the molding chamber 17 is exhausted through the exhaust port 24 using the vacuum exhaust device 40, and then the inert gas is supplied from the source. The gas is supplied into the molding chamber 17 at a predetermined flow rate from a gas supply passage 22 (not shown). As a result, the inside of the molding chamber 17 is replaced with the inert gas. Next, while continuing to supply the inert gas, the inert gas is discharged from the gas exhaust valve 53 so that the pressure in the molding chamber 17 does not rise, and the temperature rise in the molding chamber 17 is started.

【0027】下型11の温度が所定の温度に到達した
後、ガス供給路22を介して成形室17内への不活性ガ
スの供給を続けながら、ガス排気バルブ53を閉じて排
気を停止し、代りにガス取込バルブ52を開く。成形室
17内に供給された不活性ガスは、ガス排出口25、ガ
ス流路54、ガス取込バルブ52及びガス流路55を介
して、ガス貯蔵タンク50内に回収される。このような
不活性ガスの回収は、プレス工程が終り、徐冷工程に移
り、下型11の温度が所定の温度に低下するまで続けら
れる。
After the temperature of the lower mold 11 reaches a predetermined temperature, the gas exhaust valve 53 is closed to stop the exhaust while continuing to supply the inert gas into the molding chamber 17 through the gas supply passage 22. Instead, the gas intake valve 52 is opened. The inert gas supplied into the molding chamber 17 is recovered in the gas storage tank 50 via the gas outlet 25, the gas flow passage 54, the gas intake valve 52 and the gas flow passage 55. Such collection of the inert gas is continued until the pressing step is completed, the step is moved to the slow cooling step, and the temperature of the lower mold 11 is lowered to a predetermined temperature.

【0028】下型11の温度が所定の温度まで低下した
後、ガス取込バルブ52を閉じ、ガス排気バルブ53を
開いて排気を再開するとともに、ガス供給路22から成
形室17内へ供給される不活性ガスの流量を増やし、型
4、11を急冷する(急冷工程)。型4、11及び成形
製品の冷却が終了した後、成形室17を開放し、プレス
成形された製品を取り出した後、次の成形素材を型4、
11の間にセットする。
After the temperature of the lower mold 11 has dropped to a predetermined temperature, the gas intake valve 52 is closed, the gas exhaust valve 53 is opened to restart exhaust, and the gas is supplied from the gas supply passage 22 into the molding chamber 17. The flow rate of the inert gas is increased to quench the molds 4 and 11 (quenching process). After cooling the molds 4 and 11 and the molded product, the molding chamber 17 is opened, the press-molded product is taken out, and the next molding material is molded into the mold 4.
Set between 11.

【0029】次回の成形の際、下型11の温度が所定の
温度に到達する以前、及び、徐冷工程が終了して急冷工
程に移った以降については、上記と同じ経路で、成形室
17内に不活性ガスを供給し、排出する。これに対し
て、下型11の温度が所定の温度に到達した時点から、
徐冷工程が終了するまでの間は、以下の様に、ガス貯蔵
タンク50内の不活性ガスを成形室内に循環させて使用
する。即ち、最初の成形の際にガス貯蔵タンク50内に
貯えられた不活性ガスを、ガス供給バルブ51及びガス
供給路23を介して、成形室17内に供給する。これと
ともに、成形室17内からガス排出口25を介して不活
性ガスを排出し、排出された不活性ガスをガス取込バル
ブ52を介して、ガス貯蔵タンク50内に回収する。こ
のような不活性ガスの回収は、プレス工程が終り、徐冷
工程に移行し、下型11の温度が所定の温度に低下する
まで続けられる。
In the next molding, before the temperature of the lower mold 11 reaches a predetermined temperature and after the slow cooling step is completed and the rapid cooling step is performed, the molding chamber 17 is subjected to the same route as described above. Inert gas is supplied and discharged. On the other hand, from the time when the temperature of the lower mold 11 reaches a predetermined temperature,
Until the slow cooling process is completed, the inert gas in the gas storage tank 50 is circulated and used in the molding chamber as follows. That is, the inert gas stored in the gas storage tank 50 during the first molding is supplied into the molding chamber 17 via the gas supply valve 51 and the gas supply passage 23. At the same time, the inert gas is discharged from the molding chamber 17 through the gas discharge port 25, and the discharged inert gas is collected in the gas storage tank 50 through the gas intake valve 52. Such collection of the inert gas is continued until the pressing step is completed, the step is shifted to the slow cooling step, and the temperature of the lower mold 11 is lowered to a predetermined temperature.

【0030】次に、不活性ガスの供給を、本発明の方法
に基づいて行った場合と従来の方法で行った場合とで比
較した試験結果について説明する。この試験では、石英
ガラスの成形の際と同じ条件で、不活性ガスを再循環さ
せずに型の加熱・冷却を繰り返した場合と、不活性ガス
を再循環させながら加熱・冷却を繰り返した場合との間
で、型の重量変化の比較を行った。
Next, a description will be given of the test results comparing the case where the inert gas is supplied according to the method of the present invention and the case where the conventional method is used. In this test, under the same conditions as when molding quartz glass, when heating and cooling of the mold were repeated without recirculating the inert gas, and when heating and cooling were repeated while recirculating the inert gas. A comparison of the weight change of the mold was carried out between and.

【0031】加熱条件としては、型を1400℃まで加
熱し、その温度で120秒間保持し、500℃まで徐冷
を行い、その後急冷を行った。加熱時の不活性ガスの流
量は8Nリットル/M、徐冷時の不活性ガス流量は40
Nリットル/M、急冷時の不活性ガス流量は220Nリ
ットル/Mである。また、型の材料として等方性カーボ
ン(SFG−2:POCO GRAPHITE, Inc. 製)を使用し、
不活性ガスとして液体窒素を気化させて得られた窒素ガ
ス(純度:99.998%以上)を使用した。
As the heating conditions, the mold was heated to 1400 ° C., held at that temperature for 120 seconds, gradually cooled to 500 ° C., and then rapidly cooled. The flow rate of inert gas during heating is 8 Nl / M, and the flow rate of inert gas during slow cooling is 40
N liter / M, the flow rate of the inert gas at the time of quenching is 220 N liter / M. Moreover, isotropic carbon (SFG-2: made by POCO GRAPHITE, Inc.) is used as the material of the mold,
Nitrogen gas (purity: 99.998% or more) obtained by vaporizing liquid nitrogen was used as the inert gas.

【0032】上記の温度条件で、加熱時から急冷時ま
で、全ての工程で不活性ガスを再循環させなかった場合
(パターン1:従来の方法)と、500℃以上の加熱時
及び500℃までの徐冷時には不活性ガスを再循環さ
せ、500℃以下の加熱時および急冷時には不活性ガス
を再循環させずに排気した場合(パターン2:本発明に
よる方法)とについて、それぞれ50回ずつ加熱・冷却
を繰り返し、その前後の型の重量減少量を測定した。ま
た、加熱時に使用されている不活性ガスの酸素濃度を測
定した。その結果を下記の表1に示す。
Under the above temperature conditions, from the time of heating to the time of rapid cooling, when the inert gas was not recirculated in all steps (Pattern 1: Conventional method), when heating above 500 ° C. and up to 500 ° C. In the case where the inert gas was recirculated during the slow cooling of 50 ° C., and the exhaust was performed without recirculating the inert gas during the heating at 500 ° C. or less and the rapid cooling (Pattern 2: the method according to the present invention), heating was performed 50 times each. -Cooling was repeated and the weight reduction amount of the mold before and after that was measured. Further, the oxygen concentration of the inert gas used during heating was measured. The results are shown in Table 1 below.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】表1に示すように、パターン2の場合、型
の重量減少量がパターン1と比較して約1/5程度に減
少している。これによって、本発明の方法による効果が
確認された。
As shown in Table 1, in the case of pattern 2, the weight reduction amount of the mold is reduced to about 1/5 of that in pattern 1. This confirmed the effect of the method of the present invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の光学素子の成形方法によれば、
型の酸化が抑制され、型の寿命を延ばすことができる。
その結果、石英ガラス製の光学素子を成形する際に、製
造コストを低減することができる。
According to the optical element molding method of the present invention,
Oxidation of the mold is suppressed and the life of the mold can be extended.
As a result, the manufacturing cost can be reduced when molding the optical element made of quartz glass.

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

【図1】本発明に基づく光学素子の成形方法が使用され
る成形装置の概要を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a molding apparatus in which a method for molding an optical element according to the present invention is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・フレーム、1a・・・下部フレーム、1b・・
・下部プレート、2・・・固定軸、3・・・断熱筒、4
・・・上型ユニット、5・・・ダイプレート、6・・・
上型、7・・・固定ダイ、8・・・駆動装置、8a・・
・サーボモータ、8b・・・荷重検出器、9・・・移動
軸、10・・・断熱筒、11・・・下型ユニット、12
・・・ダイプレート、13・・・下型、14・・・移動
ダイ、15・・・上部プレート、16・・・透明石英管
(円筒部材)、17・・・成形室、18・・・外筒、1
9・・・ランプユニット、20・・・赤外線ランプ、2
1・・・反射ミラー、22、23、27、28・・・ガ
ス供給路、24、25・・・排気口、26・・・制御装
置、29・・・熱電対、30・・・成形素材、40・・
・真空排気装置、41・・・真空計、42・・・バル
ブ、50・・・ガス貯蔵タンク、51・・・ガス供給バ
ルブ、52・・・ガス取込バルブ、53・・・ガス排気
バルブ、54、55・・・ガス流路。
1 ... frame, 1a ... lower frame, 1b ...
・ Lower plate, 2 ... Fixed shaft, 3 ... Insulation tube, 4
... Upper mold unit, 5 ... die plate, 6 ...
Upper mold, 7 ... Fixed die, 8 ... Driving device, 8a ...
・ Servo motor, 8b ... Load detector, 9 ... Moving shaft, 10 ... Adiabatic cylinder, 11 ... Lower mold unit, 12
... die plate, 13 ... lower mold, 14 ... moving die, 15 ... upper plate, 16 ... transparent quartz tube (cylindrical member), 17 ... molding chamber, 18 ... Outer cylinder, 1
9 ... Lamp unit, 20 ... Infrared lamp, 2
1 ... Reflective mirror, 22, 23, 27, 28 ... Gas supply path, 24, 25 ... Exhaust port, 26 ... Control device, 29 ... Thermocouple, 30 ... Molding material , 40 ...
-Vacuum exhaust device, 41 ... Vacuum gauge, 42 ... Valve, 50 ... Gas storage tank, 51 ... Gas supply valve, 52 ... Gas intake valve, 53 ... Gas exhaust valve , 54, 55 ... Gas flow paths.

───────────────────────────────────────────────────── 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   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shusaku Matsumura             2068 Ooka, Numazu City, Shizuoka Prefecture Toshiba Machine Co., Ltd.             In the company

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の型の間にガラス製の成形素材を配
置した後、前記型及び成形素材の周囲を気密性を備えた
囲壁で取り囲み、前記囲壁の内部に不活性ガスを流しな
がら前記型及び前記成形素材を加熱した後、前記型で前
記成形素材をプレス成形することによって光学素子を製
造する光学素子の成形方法において、 前記囲壁内から排出された不活性ガスを回収し、前記囲
壁内に再循環させることを特徴とする光学素子の成形方
法。
1. A glass molding material is arranged between a pair of molds, and the mold and the molding material are surrounded by an airtight surrounding wall, and an inert gas is flowed inside the surrounding wall. After heating the mold and the molding material, in a method of molding an optical element for manufacturing an optical element by press-molding the molding material with the mold, the inert gas discharged from the inside wall is recovered, and the surrounding wall is A method for forming an optical element, which comprises recirculating the inside.
【請求項2】 前記型の温度が予め設定された温度以上
のときに、前記囲壁内から排出された不活性ガスを回収
し、前記囲壁内に再循環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。
2. The inert gas discharged from the inside of the surrounding wall is recovered and recirculated into the inside of the surrounding wall when the temperature of the mold is equal to or higher than a preset temperature. A method for molding an optical element as described above.
【請求項3】 前記型の温度が500℃以上のときに、
前記囲壁内から排出された不活性ガスを回収し、前記囲
壁内に再循環させることを特徴とする請求項2に記載の
光学素子の成形方法。
3. When the temperature of the mold is 500 ° C. or higher,
The method for molding an optical element according to claim 2, wherein the inert gas discharged from the inside of the surrounding wall is recovered and recirculated into the inside of the surrounding wall.
【請求項4】 前記囲壁内から排出された不活性ガスの
酸素濃度を測定し、その値が1ppm以下のときに不活
性ガスを回収し、前記囲壁内に再循環させることを特徴
とする請求項1に記載の光学素子の成形方法。
4. The oxygen concentration of the inert gas discharged from the inside of the enclosure is measured, and when the oxygen concentration is 1 ppm or less, the inert gas is recovered and recirculated into the enclosure. Item 2. A method for molding an optical element according to Item 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009096676A (en) * 2007-10-17 2009-05-07 Olympus Corp Apparatus and method for manufacturing optical element
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