JP2003292325A - ガラス素子の成形方法 - Google Patents
ガラス素子の成形方法Info
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- JP2003292325A JP2003292325A JP2002094879A JP2002094879A JP2003292325A JP 2003292325 A JP2003292325 A JP 2003292325A JP 2002094879 A JP2002094879 A JP 2002094879A JP 2002094879 A JP2002094879 A JP 2002094879A JP 2003292325 A JP2003292325 A JP 2003292325A
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- molding
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- glass material
- mold
- molding chamber
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 均一に加熱して、成形型の酸化を防止できる
ガラス素子成形方法を提供する。 【解決手段】 成形室内の一対の成形型間にガラス素材
を配置し、前記成形型およびガラス素材を加熱してガラ
ス素材をプレスすることによるガラス素子の成形方法で
あって、ガス雰囲気中で加熱して所定の温度になった後
に成形室内を排気し、成形室内が所定の温度および圧力
に達してから成形を行なうことを特徴とするガラス素子
の成形方法。
ガラス素子成形方法を提供する。 【解決手段】 成形室内の一対の成形型間にガラス素材
を配置し、前記成形型およびガラス素材を加熱してガラ
ス素材をプレスすることによるガラス素子の成形方法で
あって、ガス雰囲気中で加熱して所定の温度になった後
に成形室内を排気し、成形室内が所定の温度および圧力
に達してから成形を行なうことを特徴とするガラス素子
の成形方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス素子の成形
方法に関する。
方法に関する。
【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、ガラス素材を研削研磨
して製造する方法と、ガラス素材をリヒートプレスして
製造する方法との二種類に大別される。
ガラス素子の製造方法としては、ガラス素材を研削研磨
して製造する方法と、ガラス素材をリヒートプレスして
製造する方法との二種類に大別される。
【０００３】一般に、ガラス素材を研削、研磨して光学
面を形成する方法が、光学ガラス素子の製造方法として
多く用いられている。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がある。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難しい
という問題点もある。
面を形成する方法が、光学ガラス素子の製造方法として
多く用いられている。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がある。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難しい
という問題点もある。
【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成形型の形状をガラス素材に転写
し、ガラスレンズなどのガラス素子を成形する方法であ
る。そのため、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。また成形型を一度製
作すれば、成形型の精度に準じた成形品をいくつも製作
することも可能であるという利点もある。
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成形型の形状をガラス素材に転写
し、ガラスレンズなどのガラス素子を成形する方法であ
る。そのため、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。また成形型を一度製
作すれば、成形型の精度に準じた成形品をいくつも製作
することも可能であるという利点もある。
【０００５】なお成形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。
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。
【０００６】ところで近年、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等形状の複雑なもの、
また、大きさも超小型のものから大型のものまで各種必
要となってくる。
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等形状の複雑なもの、
また、大きさも超小型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】加熱中若しくは設定温度保持中に成形室内
を真空排気すると一瞬、成形型およびその周囲部材の熱
が奪われ、成形型などの温度が若干低下する。
を真空排気すると一瞬、成形型およびその周囲部材の熱
が奪われ、成形型などの温度が若干低下する。
【０００９】通常の光学ガラス素子を成形する場合に
は、成形温度は高くても約７００℃であったが、石英ガ
ラス素子の場合には成形温度は約１４００℃と高い。こ
のような成形温度の高いガラス素材から成形するには、
高出力のランプを用いて加熱する必要がある。しかし、
前述した真空排気によって成形型などの温度が低下する
現象に対しては、高出力のランプを使用して設定温度に
到達させようとすると、制御装置が高出力のランプをオ
ン、オフさせることによって温度ハンチング（温度変
動）が生じ、成形品精度への影響が問題になる。
は、成形温度は高くても約７００℃であったが、石英ガ
ラス素子の場合には成形温度は約１４００℃と高い。こ
のような成形温度の高いガラス素材から成形するには、
高出力のランプを用いて加熱する必要がある。しかし、
前述した真空排気によって成形型などの温度が低下する
現象に対しては、高出力のランプを使用して設定温度に
到達させようとすると、制御装置が高出力のランプをオ
ン、オフさせることによって温度ハンチング（温度変
動）が生じ、成形品精度への影響が問題になる。
【００１０】一方、ガラス素材や成形型のまわりに空
気、不活性ガス等のガス雰囲気があれば、ガラス素材や
型へのガス雰囲気からの伝熱がある。ガス雰囲気は対流
により均熱化されるため、ガラス素材や型のまわりに均
等に熱を伝えることができる。
気、不活性ガス等のガス雰囲気があれば、ガラス素材や
型へのガス雰囲気からの伝熱がある。ガス雰囲気は対流
により均熱化されるため、ガラス素材や型のまわりに均
等に熱を伝えることができる。
【００１１】しかし、成形室内を排気してから加熱する
と、ランプからのふく射のみで温度が上昇することにな
る。ふく射による加熱では、ガラス素材は透明なためラ
ンプからの赤外線は透過し、ガラス素材自身は温度が上
がらず、加熱された成形型からの伝熱で温度が上昇する
ことになる。
と、ランプからのふく射のみで温度が上昇することにな
る。ふく射による加熱では、ガラス素材は透明なためラ
ンプからの赤外線は透過し、ガラス素材自身は温度が上
がらず、加熱された成形型からの伝熱で温度が上昇する
ことになる。
【００１２】通常よく用いられるレンズ用のガラス素材
は、成形型と接する面積がわずかであり、そこからのみ
の伝熱のため、ガラス素材は温度差が大きくなる。また
型の外側からランプ加熱をしているため、型によってラ
ンプの光の影になる場所もあり、ふく射のみの加熱では
温度差がつきやすくなる。
は、成形型と接する面積がわずかであり、そこからのみ
の伝熱のため、ガラス素材は温度差が大きくなる。また
型の外側からランプ加熱をしているため、型によってラ
ンプの光の影になる場所もあり、ふく射のみの加熱では
温度差がつきやすくなる。
【００１３】前述したように、型の酸化を防止するため
には、不活性ガスで成形室内をパージして空気を排気
し、不活性ガスを成形室内に充満させる方法もあるが、
型の細かい部分に空気が残り、型の酸化は防止できな
い。また、型が雰囲気中にある場合は型からガラス素材
への転写性が悪くなる。そのため、不活性ガスを成形室
内に充満させるよりも、成形室内を低圧にした方が、型
の酸化の防止と転写性の向上に効果があるので、成形室
内を低圧にする方法がよく用いられる。
には、不活性ガスで成形室内をパージして空気を排気
し、不活性ガスを成形室内に充満させる方法もあるが、
型の細かい部分に空気が残り、型の酸化は防止できな
い。また、型が雰囲気中にある場合は型からガラス素材
への転写性が悪くなる。そのため、不活性ガスを成形室
内に充満させるよりも、成形室内を低圧にした方が、型
の酸化の防止と転写性の向上に効果があるので、成形室
内を低圧にする方法がよく用いられる。
【００１４】しかし常圧と低圧とでは成形室内の温度特
性が異なる。常圧でＰＩＤ制御等のフィードバック温度
制御を行なって安定に設定温度を保っても、真空排気を
行なうと温度が乱れるため、温度が安定するのに時間が
かかる。時には温度のハンチングが収まらない場合もあ
る。温度が安定しないと、高品質な成形品を得ることが
難しい。特にハンチングが大きくて温度が上がりすぎて
しまうと、ガラス素材が熱分解を生じ、透明度は落ち、
成形品の光学部品としての利用は難しくなる。
性が異なる。常圧でＰＩＤ制御等のフィードバック温度
制御を行なって安定に設定温度を保っても、真空排気を
行なうと温度が乱れるため、温度が安定するのに時間が
かかる。時には温度のハンチングが収まらない場合もあ
る。温度が安定しないと、高品質な成形品を得ることが
難しい。特にハンチングが大きくて温度が上がりすぎて
しまうと、ガラス素材が熱分解を生じ、透明度は落ち、
成形品の光学部品としての利用は難しくなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、均一
に加熱して、成形型の酸化を防止できるガラス素子の成
形方法を提供することである。また本発明の目的は、高
出力のランプを用いて加熱する場合でも、成形室内を真
空排気した場合に温度ハンチングを抑制して安定した成
形を可能にする、ガラス素子成形方法を提供することで
ある。
に加熱して、成形型の酸化を防止できるガラス素子の成
形方法を提供することである。また本発明の目的は、高
出力のランプを用いて加熱する場合でも、成形室内を真
空排気した場合に温度ハンチングを抑制して安定した成
形を可能にする、ガラス素子成形方法を提供することで
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、成形室
内の一対の成形型間にガラス素材を配置し、前記成形型
およびガラス素材を加熱してガラス素材をプレスするこ
とによるガラス素子の成形方法であって、ガス雰囲気中
で加熱して所定の温度になった後に成形室内を真空排気
し、成形室内が所定の温度および圧力になった後に成形
を行なうことを特徴とするガラス素子の成形方法が提供
される。
内の一対の成形型間にガラス素材を配置し、前記成形型
およびガラス素材を加熱してガラス素材をプレスするこ
とによるガラス素子の成形方法であって、ガス雰囲気中
で加熱して所定の温度になった後に成形室内を真空排気
し、成形室内が所定の温度および圧力になった後に成形
を行なうことを特徴とするガラス素子の成形方法が提供
される。
【００１７】本発明においては、成形室内を真空排気す
る際に生じる成形室内および成形型の温度ハンチングを
抑制することが好ましい。
る際に生じる成形室内および成形型の温度ハンチングを
抑制することが好ましい。
【００１８】また本発明においては、成形室内を真空排
気する際に真空排気速度を制御することによって、温度
ハンチングを抑制することが好ましい。
気する際に真空排気速度を制御することによって、温度
ハンチングを抑制することが好ましい。
【００１９】また本発明においては、成形室内を真空排
気する際に加熱をＰＩＤ制御することによって、温度ハ
ンチングを抑制することが好ましい。
気する際に加熱をＰＩＤ制御することによって、温度ハ
ンチングを抑制することが好ましい。
【００２０】また本発明においては、ＰＩＤ制御パラメ
ータを加熱中に変更することが好ましい。
ータを加熱中に変更することが好ましい。
【００２１】また本発明においては、ＰＩＤ制御パラメ
ータの変更を、成形室内の温度および／または圧力の値
に基づいて行なうことが好ましい。
ータの変更を、成形室内の温度および／または圧力の値
に基づいて行なうことが好ましい。
【００２２】さらに本発明においては、真空排気速度の
制御によって、成形型上のガラス素材の移動を防ぐこと
が好ましい。
制御によって、成形型上のガラス素材の移動を防ぐこと
が好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明では、成形型およびガラス
素材をガス雰囲気中で加熱し、成形型またはガラス素材
が所定の温度まで上昇したら、真空排気を行なう。その
後、成形型またはガラス素材を含む成形室内が所定の温
度および圧力に達してから、成形を行なう。こうするこ
とにより成形型およびガラス素材を均一に加熱するとと
もに、成形型の酸化を防止することができる。所定の温
度とは例えば、真空排気開始温度が８００℃、成形温度
が１４００℃である。また所定の圧力とは例えば３Ｐａ
である。
素材をガス雰囲気中で加熱し、成形型またはガラス素材
が所定の温度まで上昇したら、真空排気を行なう。その
後、成形型またはガラス素材を含む成形室内が所定の温
度および圧力に達してから、成形を行なう。こうするこ
とにより成形型およびガラス素材を均一に加熱するとと
もに、成形型の酸化を防止することができる。所定の温
度とは例えば、真空排気開始温度が８００℃、成形温度
が１４００℃である。また所定の圧力とは例えば３Ｐａ
である。
【００２４】また本発明では、温度ハンチングを抑制す
るために、成形室内を真空排気する際に、真空排気速度
を所定の小さい値に制御する。こうして、成形型および
その周囲部材の熱が真空排気中に急激に奪われないよう
にすることができ、成形型などの温度低下が防がれる。
その結果、高出力のランプを用いて加熱する場合でも、
成形室内を真空排気した場合に温度ハンチングが抑制さ
れて安定した成形が可能になる。真空排気速度は、例え
ば、成形室内の圧力が１．０１×１０5Ｐａから３Ｐａ
に到達するまでの排気時間が３０〜１２０秒である。ま
た真空排気速度制御には、真空排気口に、バタフライバ
ルブ、ゲートバルブ、流量調節バルブ、多孔質体などの
抵抗体を介して真空排気速度を調節することが含まれ
る。また真空排気速度を制御することで、真空排気時の
成形型上のガラス素材の移動を防ぐことも可能である。
るために、成形室内を真空排気する際に、真空排気速度
を所定の小さい値に制御する。こうして、成形型および
その周囲部材の熱が真空排気中に急激に奪われないよう
にすることができ、成形型などの温度低下が防がれる。
その結果、高出力のランプを用いて加熱する場合でも、
成形室内を真空排気した場合に温度ハンチングが抑制さ
れて安定した成形が可能になる。真空排気速度は、例え
ば、成形室内の圧力が１．０１×１０5Ｐａから３Ｐａ
に到達するまでの排気時間が３０〜１２０秒である。ま
た真空排気速度制御には、真空排気口に、バタフライバ
ルブ、ゲートバルブ、流量調節バルブ、多孔質体などの
抵抗体を介して真空排気速度を調節することが含まれ
る。また真空排気速度を制御することで、真空排気時の
成形型上のガラス素材の移動を防ぐことも可能である。
【００２５】また本発明では、温度ハンチングを抑制す
るために、例えば温度ハンチングが発生した場合にの
み、加熱の個別のフィードバック制御（ＰＩＤ制御な
ど）を行なう。こうすることで、真空排気速度を制御し
たときと同様に、高出力のランプを用いて加熱する場合
でも、成形室内を真空排気した場合に温度ハンチングが
抑制されて安定した成形が可能になる。
るために、例えば温度ハンチングが発生した場合にの
み、加熱の個別のフィードバック制御（ＰＩＤ制御な
ど）を行なう。こうすることで、真空排気速度を制御し
たときと同様に、高出力のランプを用いて加熱する場合
でも、成形室内を真空排気した場合に温度ハンチングが
抑制されて安定した成形が可能になる。
【００２６】ＰＩＤ制御パラメータは加熱中に変更す
る。例えば前述したように、加熱制御中に温度センサか
らの値が８００℃を超えたら、真空排気を行なうことと
し、ＰＩＤ制御装置のＰＩＤ定数を温度センサからの値
に基づいて変更して加熱制御する。たとえば、温度セン
サの値が８００℃未満ではＰＩＤ定数１、８００〜１０
００℃ではＰＩＤ定数２、１０００℃を超えたらＰＩＤ
定数３というように変更する。ＰＩＤ定数１〜３は予め
実験により選定しておく。
る。例えば前述したように、加熱制御中に温度センサか
らの値が８００℃を超えたら、真空排気を行なうことと
し、ＰＩＤ制御装置のＰＩＤ定数を温度センサからの値
に基づいて変更して加熱制御する。たとえば、温度セン
サの値が８００℃未満ではＰＩＤ定数１、８００〜１０
００℃ではＰＩＤ定数２、１０００℃を超えたらＰＩＤ
定数３というように変更する。ＰＩＤ定数１〜３は予め
実験により選定しておく。
【００２７】また、加熱制御中に真空排気を行ない、Ｐ
ＩＤ制御装置のＰＩＤ定数を成形室内の圧力センサから
の値に基づいて変更して加熱制御する。たとえば、常圧
から１００ｔｏｒｒを超える値までがＰＩＤ定数Ａ、１
００〜１０ｔｏｒｒではＰＩＤ定数Ｂ、１０ｔｏｒｒ未
満ではＰＩＤ定数Ｃというように変更する。ＰＩＤ定数
Ａ〜Ｃは予め実験により選定しておく。
ＩＤ制御装置のＰＩＤ定数を成形室内の圧力センサから
の値に基づいて変更して加熱制御する。たとえば、常圧
から１００ｔｏｒｒを超える値までがＰＩＤ定数Ａ、１
００〜１０ｔｏｒｒではＰＩＤ定数Ｂ、１０ｔｏｒｒ未
満ではＰＩＤ定数Ｃというように変更する。ＰＩＤ定数
Ａ〜Ｃは予め実験により選定しておく。
【００２８】この他に温度センサおよび圧力センサから
の２つの値に基づいて、その時のＰＩＤ制御装置のＰＩ
Ｄ定数を、演算によっておよび／または予め作成されて
いる表から選ぶことによって、決定しても良い。
の２つの値に基づいて、その時のＰＩＤ制御装置のＰＩ
Ｄ定数を、演算によっておよび／または予め作成されて
いる表から選ぶことによって、決定しても良い。
【００２９】図１は本発明の方法の実施に用いるガラス
素子の成形装置の一例を示す概略断面図である。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
びている。その下端にはセラミック製の断熱筒３が取り
付けられ、この断熱筒３には上型組み立て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、金属製またはセラミック・カーボン製のダイプレー
ト５と、セラミックや超硬合金などで作られた上型６
と、この上型６をダイプレート５に取り付けるとともに
型の一部を形成する固定ダイ７とからなっている。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。
素子の成形装置の一例を示す概略断面図である。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
びている。その下端にはセラミック製の断熱筒３が取り
付けられ、この断熱筒３には上型組み立て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、金属製またはセラミック・カーボン製のダイプレー
ト５と、セラミックや超硬合金などで作られた上型６
と、この上型６をダイプレート５に取り付けるとともに
型の一部を形成する固定ダイ７とからなっている。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。
【００３０】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
られている。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２９に入力され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。断熱筒１０
に取り付けられた下型組み立て１１は、ダイプレート１
２、下型１３および移動ダイ１４からなっている。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
られている。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２９に入力され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。断熱筒１０
に取り付けられた下型組み立て１１は、ダイプレート１
２、下型１３および移動ダイ１４からなっている。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。
【００３１】固定軸２には、図示しない駆動装置によっ
て上下動するブラケット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、１
１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、この石英ガラス
管１６とともに、石英ガラス管１６の周囲を囲む外筒１
８とが取り付けられている。外筒１８にはランプユニッ
ト１９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２
１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
ない水冷パイプが設けられている。
て上下動するブラケット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、１
１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、この石英ガラス
管１６とともに、石英ガラス管１６の周囲を囲む外筒１
８とが取り付けられている。外筒１８にはランプユニッ
ト１９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２
１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
ない水冷パイプが設けられている。
【００３２】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、石英ガラス管１６の下端はプレート１ｂのＯ−リ
ングに気密当接している。また移動軸９は、移動軸９が
貫通している中間プレート１ａのＯ−リングに気密当接
している。これらの結果、型組み立て４、１１の周囲に
は、大気から遮断される成形室１７が形成されている。
は、ブラケット１５に嵌め込まれたＯ−リングに気密当
接し、石英ガラス管１６の下端はプレート１ｂのＯ−リ
ングに気密当接している。また移動軸９は、移動軸９が
貫通している中間プレート１ａのＯ−リングに気密当接
している。これらの結果、型組み立て４、１１の周囲に
は、大気から遮断される成形室１７が形成されている。
【００３３】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
と、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とが設けられ
ている。これらのガス供給路は、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３１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
と、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とが設けられ
ている。これらのガス供給路は、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３１を備えたガス排出路
２６から排気される。
【００３４】成形室１７の下部には真空排気口２７が設
けられている。真空排気口２７は、真空計３３、真空バ
ルブ３０、真空排気装置３２を備えた真空排気系に接続
している。また真空排気口２７には、必要に応じて、真
空排気速度を制御するためのバタフライバルブ、ゲート
バルブ、多孔質体などの抵抗体（図示せず）が配置され
ている。真空排気装置３２は、成形室内を１０-6ｔｏｒ
ｒ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およびクライオポンプから
選択された一種または二種以上である。真空計３３によ
り成形室１７内の圧力を検出し、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、
真空計３３からの圧力検出信号および／または成形型の
温度検出用熱電対２８（図では下型組み立て１１の温度
検出用）からの温度検出信号に基づいて、赤外線ランプ
２０をＰＩＤ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。
けられている。真空排気口２７は、真空計３３、真空バ
ルブ３０、真空排気装置３２を備えた真空排気系に接続
している。また真空排気口２７には、必要に応じて、真
空排気速度を制御するためのバタフライバルブ、ゲート
バルブ、多孔質体などの抵抗体（図示せず）が配置され
ている。真空排気装置３２は、成形室内を１０-6ｔｏｒ
ｒ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およびクライオポンプから
選択された一種または二種以上である。真空計３３によ
り成形室１７内の圧力を検出し、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、
真空計３３からの圧力検出信号および／または成形型の
温度検出用熱電対２８（図では下型組み立て１１の温度
検出用）からの温度検出信号に基づいて、赤外線ランプ
２０をＰＩＤ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。
【００３５】図１に示すガラス素子成形装置において
は、所望の形状を具備した上下型６、１３間にガラス素
材３４を配置し、プレス成形により所望の厚さおよび形
状をガラス素材３４に転写し、所望のガラス素子を成形
する。
は、所望の形状を具備した上下型６、１３間にガラス素
材３４を配置し、プレス成形により所望の厚さおよび形
状をガラス素材３４に転写し、所望のガラス素子を成形
する。
【００３６】図１に示した装置を用いて、成形室１７内
を真空排気中の成形型の上型６および下型１３の温度変
化を測定した。なお温度測定は、上型６および下型１３
の中心部および外周部にそれぞれ設けられた熱電対（図
示せず）を用いて行なった。
を真空排気中の成形型の上型６および下型１３の温度変
化を測定した。なお温度測定は、上型６および下型１３
の中心部および外周部にそれぞれ設けられた熱電対（図
示せず）を用いて行なった。
【００３７】（比較例）成形室１７内を不活性ガスＮ2
（窒素）で１×１０5Ｐａの圧力で満たした後、赤外線
ランプ２０を動作させて上型６および下型１３を加熱し
た。成形型６、１３がそれぞれ７９０℃付近で安定した
後、真空バルブ３０を開けて成形室１７内を３Ｐａの圧
力まで真空排気した。真空到達時間は３０秒未満であっ
た。このときの、上型６および下型１３の中心部および
外周部における各温度の時間変化を測定した結果を図２
（ａ）に示す。なお図中、Ｘは真空排気を開始した時点
である。
（窒素）で１×１０5Ｐａの圧力で満たした後、赤外線
ランプ２０を動作させて上型６および下型１３を加熱し
た。成形型６、１３がそれぞれ７９０℃付近で安定した
後、真空バルブ３０を開けて成形室１７内を３Ｐａの圧
力まで真空排気した。真空到達時間は３０秒未満であっ
た。このときの、上型６および下型１３の中心部および
外周部における各温度の時間変化を測定した結果を図２
（ａ）に示す。なお図中、Ｘは真空排気を開始した時点
である。
【００３８】（実施例）真空バルブ３０を比較例の場合
よりも閉じて、真空到達時間を６０秒未満と長くし、す
なわち真空排気速度を小さくした以外は、比較例と同じ
条件で成形型の温度変化を測定した。このときの測定結
果を図２（ｂ）に示す。なお図中、Ｘは真空排気を開始
した時点である。
よりも閉じて、真空到達時間を６０秒未満と長くし、す
なわち真空排気速度を小さくした以外は、比較例と同じ
条件で成形型の温度変化を測定した。このときの測定結
果を図２（ｂ）に示す。なお図中、Ｘは真空排気を開始
した時点である。
【００３９】図２（ａ）、（ｂ）から明らかなように、
真空排気速度を小さくしたことによって成形型の温度ハ
ンチングが抑制されており、本発明の効果が確認され
た。
真空排気速度を小さくしたことによって成形型の温度ハ
ンチングが抑制されており、本発明の効果が確認され
た。
【００４０】
【発明の効果】本発明のガラス素子の成形方法によれ
ば、均一に加熱して、成形型の酸化を防止することがで
きる。また本詳明によれば、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必要
な高出力ランプを用いた場合でも、真空排気によって生
じる温度ハンチングを抑制し、安定した成形が可能であ
る。また真空排気速度を制御することで、真空排気時の
成形型上のガラス素材の移動を防ぐことが可能である。
ば、均一に加熱して、成形型の酸化を防止することがで
きる。また本詳明によれば、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必要
な高出力ランプを用いた場合でも、真空排気によって生
じる温度ハンチングを抑制し、安定した成形が可能であ
る。また真空排気速度を制御することで、真空排気時の
成形型上のガラス素材の移動を防ぐことが可能である。
【図１】本発明を実施するための装置の一例を示す概略
断面図。
断面図。
【図２】本発明の比較例および実施例で測定された真空
排気中の成形型の温度変化を示す図。
排気中の成形型の温度変化を示す図。
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
８ａ…サーボモータ
８ｂ…荷重検出器
９…移動軸
１０…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 (7)
- 【請求項１】 成形室内の一対の成形型間にガラス素材
を配置し、前記成形型およびガラス素材を加熱してガラ
ス素材をプレスすることによるガラス素子の成形方法で
あって、 ガス雰囲気中で加熱して所定の温度になった後に成形室
内を真空排気し、成形室内が所定の温度および圧力にな
った後に成形を行なうことを特徴とするガラス素子の成
形方法。 - 【請求項２】 成形室内を真空排気する際に生じる成形
室内および成形型の温度ハンチングを抑制することを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 成形室内を真空排気する際に真空排気速
度を制御することによって、温度ハンチングを抑制する
ことを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 成形室内を真空排気する際に加熱をＰＩ
Ｄ制御することによって、温度ハンチングを抑制するこ
とを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 ＰＩＤ制御パラメータを加熱中に変更す
ることを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 ＰＩＤ制御パラメータの変更を、成形室
内の温度および／または圧力の値に基づいて行なうこと
を特徴とする請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 真空排気速度の制御によって、成形型上
のガラス素材の移動を防ぐことを特徴とする請求項３記
載の方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002094879A JP2003292325A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | ガラス素子の成形方法 |
| KR1020030019165A KR100552609B1 (ko) | 2002-03-29 | 2003-03-27 | 유리의 성형 방법 및 성형 장치 |
| US10/400,544 US7134298B2 (en) | 2002-03-29 | 2003-03-28 | Method of press-forming glass |
| TW092107158A TW593174B (en) | 2002-03-29 | 2003-03-28 | Press-forming method and machine for glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002094879A JP2003292325A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | ガラス素子の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003292325A true JP2003292325A (ja) | 2003-10-15 |
| JP2003292325A5 JP2003292325A5 (ja) | 2005-07-28 |
Family
ID=29238651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002094879A Pending JP2003292325A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | ガラス素子の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003292325A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006117514A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-05-11 | Hoya Corp | モールドプレス成形装置及び成形体の製造方法 |
| JP2007031265A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-02-08 | Seiko Epson Corp | 光学素子、光学素子の製造方法及び製造装置 |
| CN100348522C (zh) * | 2004-11-26 | 2007-11-14 | 亚洲光学股份有限公司 | 可定位硝材、承托镜片的玻璃模造成形装置 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002094879A patent/JP2003292325A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006117514A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-05-11 | Hoya Corp | モールドプレス成形装置及び成形体の製造方法 |
| JP4732096B2 (ja) * | 2004-09-21 | 2011-07-27 | Ｈｏｙａ株式会社 | モールドプレス成形装置及び成形体の製造方法 |
| CN100348522C (zh) * | 2004-11-26 | 2007-11-14 | 亚洲光学股份有限公司 | 可定位硝材、承托镜片的玻璃模造成形装置 |
| JP2007031265A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-02-08 | Seiko Epson Corp | 光学素子、光学素子の製造方法及び製造装置 |
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