JP2004137146A - Method and apparatus for forming optical glass element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form an optical glass element which is very difficult to form, by positively controlling the temperature distribution inside an optical glass base material to be formed during heating and cooling. <P>SOLUTION: The optical glass base material is arranged between a couple of upper and lower molds, and the base material is heated and made into a flowable state while heating the above-mentioned molds. Thereafter, press molding is performed by approximating the molds relatively, and after cooling, the optical glass element is taken out by releasing the optical glass base material from the molds. During heating or cooling or heating and cooling, a temperature distribution is imparted to the molds. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は、光学ガラス素子の成形方法及び成形装置に関する。 The present invention relates to a method and a device for forming an optical glass element.

 最近、レンズ系の設計自由度の拡大や今まででは不可能な小型化あるいは大口径化、さらには光学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大している。この非球面レンズ形状を有する光学素子の成形方法としては、非球面形状を有する成形型の間に光学ガラス素材を配置した状態で押圧することにより成形して所望形状の光学素子とする方法が多数開発されている。 Recently, there has been an increasing demand for lens system design flexibility, miniaturization or large aperture, which has been impossible so far, and improvement in optical performance, and the need for aspherical lenses that can achieve this has been increasing. As a method for molding an optical element having an aspheric lens shape, there are many methods for forming an optical element having a desired shape by pressing an optical glass material in a state of being disposed between molds having an aspherical shape. Is being developed.

 例えば、略円筒形状の部材であるスリーブ(以下、単に「スリーブ」という)内に摺動可能に挿入された一対の略円柱形状の成形型の間に光学ガラス素材を挟んだ状態で、スリーブの外周部からランプヒーターにより加熱を行い、成形型を相対的に接近させて押圧し成形を行うことがなされている。この方法においては、ランプヒーターが成形型や光学ガラス素材を均等に加熱するよう設計されている。このような均等に加熱する方法として、特開平7−277750号公報等においては、成形型の内部に中空の凹部を設けて成形面の乱れを相殺するように温度制御を行っている。このように成形型あるいは加熱手段の構成上、温度分布を均等にするための様々な手段を講じるのは、成形されるガラス内部の温度分布を均等に維持するのが最適であるという概念に基づくものである。 For example, in a state where an optical glass material is sandwiched between a pair of substantially cylindrical molds slidably inserted into a sleeve (hereinafter, simply referred to as “sleeve”) which is a substantially cylindrical member, Heating is performed from the outer periphery by a lamp heater, and a molding die is relatively approached and pressed to perform molding. In this method, the lamp heater is designed to heat the mold and the optical glass material evenly. As a method for such uniform heating, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-277750 and the like, a temperature control is performed so that a hollow concave portion is provided inside a mold so as to cancel the disturbance of the molding surface. As described above, on the structure of the molding die or the heating means, various means for equalizing the temperature distribution are based on the concept that it is optimal to maintain the uniform temperature distribution inside the glass to be molded. Things.

 ところが、このような方法では、光学ガラス素材が厚い場合や非球面の場合に、均等な温度分布の制御が難しく、対応ができないものとなっている。このため、光学ガラス素材の厚みに応じて温度制御する方法が従来より開発されている。 However, in such a method, when the optical glass material is thick or aspherical, it is difficult to uniformly control the temperature distribution, and it is impossible to cope with the problem. For this reason, a method of controlling the temperature according to the thickness of the optical glass material has been conventionally developed.

 この従来の方法の一つとして、光学ガラス素材を単体で加熱する工程を備えた方法において、その単体加熱時に、所望の光学ガラス素子形状の厚みに応じて温度分布を付与することが行われている(特許文献1参照。) As one of the conventional methods, in a method including a step of heating an optical glass material by itself, at the time of heating the element alone, a temperature distribution is given according to a thickness of a desired optical glass element shape. (See Patent Document 1)

 また、別の方法として、成形後の冷却工程において、光学面部中心の温度を非光学面部の温度よりも高く保ちながら冷却することが行われている(特許文献2参照。)。
特開平5−24858号公報 特開平2−55235号公報
Further, as another method, in a cooling step after molding, cooling is performed while maintaining the temperature at the center of the optical surface portion higher than the temperature of the non-optical surface portion (see Patent Document 2).
JP-A-5-24858 JP-A-2-55235

 しかしながら、特開平5−24858号公報のように、押圧成形前の光学ガラス素材の単体状態での加熱工程で温度分布を付与して成形を行っても、実際には光学ガラス素材と成形型の成形面が接触した後の極めて短時間のうちに光学ガラス素材と成形型との間で熱交換が発生するため、付与した温度分布が消滅する問題がある。このことは、最近進歩した温度分布計算のシミュレーション技術を用いて実際に温度分布の計算を行った結果、明らかになっている。 However, as in JP-A-5-24858, even if the optical glass material is formed by applying a temperature distribution in a heating step in a single state of the optical glass material before pressing, the optical glass material and the molding die are actually formed. Since heat exchange occurs between the optical glass material and the mold within a very short time after the contact of the molding surfaces, there is a problem that the applied temperature distribution disappears. This has been clarified as a result of actually calculating the temperature distribution using the recently advanced simulation technology for temperature distribution calculation.

 特開平2−55235号公報では、冷却中の金型に温度分布を付与するために、熱源に接する金型の一部にくり抜きを設けている。しかしながら、この発明では、加熱中、冷却中を問わず積極的に温度分布を付与するものではなく、温度分布制御を確実且つ正確に行うことができないものとなっている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-55235, a part of a mold in contact with a heat source is provided with a hollow in order to impart a temperature distribution to the mold during cooling. However, according to the present invention, the temperature distribution is not positively imparted regardless of during heating or cooling, and the temperature distribution cannot be controlled reliably and accurately.

 本発明は、成形される光学ガラス素材内部の加熱中や冷却中の温度分布を積極的に制御することにより、以上の従来の問題点を解決することを目的とする。より具体的には、従来より注目されている冷却時の光学ガラス素子の温度制御だけでなく、加熱から冷却に至る過渡的な温度分布を制御することにより従来の問題点を解決するものであり、そのための成形方法及び成形装置を提供するものである。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems by positively controlling the temperature distribution during heating and cooling inside the optical glass material to be molded. More specifically, it solves the conventional problems by controlling not only the temperature control of the optical glass element during cooling, which has been attracting attention, but also the transitional temperature distribution from heating to cooling. And a molding method and a molding apparatus therefor.

 上記目的を達成するため、請求項1の発明の光学ガラス素子の成形方法は、相対する一対の上型と下型とからなる成形型の間に光学ガラス素材を配置し、前記成形型を加熱するとともに前記光学ガラス素材を流動可能な状態まで加熱し、前記成形型を相対的に接近させることにより押圧成形を行い、冷却後に前記成形型と前記光学ガラス素材とを離反させて、前記光学ガラス素材を取り出す成形方法において、前記加熱時、前記冷却時、又は前記加熱時及び冷却時に、前記成形型に温度分布を付与することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for molding an optical glass element according to the invention of claim 1 includes disposing an optical glass material between a pair of opposed upper and lower molds and heating the mold. While heating the optical glass material to a flowable state, performing press molding by relatively approaching the mold, and after cooling, separating the mold and the optical glass material, the optical glass In the molding method for removing a material, a temperature distribution is given to the molding die during the heating, the cooling, or the heating and the cooling.

 このように、成形型に温度分布を付与することにより、精度の高い光学ガラス素子が得られる。 As described above, by giving the temperature distribution to the mold, a highly accurate optical glass element can be obtained.

 請求項2の発明は、請求項1記載の光学ガラス素子の成形方法であって、前記光学ガラス素材が前記成形型の相対的な接近に伴う前記押圧により変形を開始してから、前記冷却後に前記成形型と前記光学ガラス素材とを離反させるまでの時間が50秒以上であることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the method for molding an optical glass element according to claim 1, wherein the optical glass material starts to be deformed by the pressing due to the relative approach of the molding die, and then after the cooling. The time required for separating the mold and the optical glass material from each other is 50 seconds or more.

 請求項3の発明は、請求項1または2記載の光学ガラス素子の成形方法であって、前記光学ガラス素材の前記押圧加工時に、前記成形型と前記光学ガラス素材の互いに接触していない部分を気体により加熱または冷却することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the method for molding an optical glass element according to claim 1 or 2, wherein, during the pressing of the optical glass material, portions of the molding die and the optical glass material that are not in contact with each other. It is characterized by heating or cooling by gas.

 請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形方法であって、外周部より中心部の温度が高い温度分布を前記成形型に付与して、前記光学ガラス素子を成形することを特徴とする。 The invention of claim 4 is the method for molding an optical glass element according to any one of claims 1 to 3, wherein a temperature distribution in which a temperature at a central portion is higher than a peripheral portion is given to the molding die, It is characterized by molding a glass element.

 請求項5の発明の光学ガラス素子の成形方法は、請求項4記載の光学ガラス素子の成形方法であって、前記外周部より中心部の温度が高い温度分布を前記成形型に付与して、前記成形型を相対的に接近させる方向と平行な方向の長さが、中心部よりも外周部が長い光学ガラス素子を成形することを特徴とする。 The method for molding an optical glass element of the invention according to claim 5 is the method for molding an optical glass element according to claim 4, wherein a temperature distribution in which a temperature at a central portion is higher than that at the outer peripheral portion is given to the molding die, An optical glass element having a length in a direction parallel to a direction in which the mold is relatively approached and having an outer peripheral portion longer than a central portion is molded.

 請求項6の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形方法であって、外周部より中心部の温度が低い温度分布を前記成形型に付与して、光学ガラス素子を成形することを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the method for molding an optical glass element according to any one of claims 1 to 3, wherein a temperature distribution in which a temperature at a central portion is lower than that at an outer peripheral portion is given to the molding die. It is characterized in that the element is molded.

 請求項7の発明の光学ガラス素子の成形方法は、請求項6記載の光学ガラス素子の成形方法であって、前記外周部より中心部の温度が低い温度分布を前記成形型に付与して、前記成形型を相対的に接近させる方向と平行な方向の長さが、中心部よりも外周部が短い光学ガラス素子を、成形することを特徴とする。 The method for molding an optical glass element according to the invention of claim 7 is the method for molding an optical glass element according to claim 6, wherein a temperature distribution in which a temperature at a central portion is lower than that at the outer peripheral portion is given to the molding die. An optical glass element having a length in a direction parallel to a direction in which the mold is relatively approached and having an outer peripheral portion shorter than a central portion is molded.

 請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形方法であって、前記成形型が光学ガラス素材と接触する成形面の接線と、前記成形型を相対的に接近させる方向と垂直な平面とがなす角度の最大値が15度以上であることを特徴とする。 The invention of claim 8 is the method for molding an optical glass element according to any one of claims 1 to 7, wherein a tangent of a molding surface where the molding die comes into contact with the optical glass material, and the molding die are relative to each other. A maximum value of an angle formed by a plane perpendicular to the direction approaching to is 15 degrees or more.

 請求項9の発明の光学ガラス素子の成形装置は、相対する一対の上型と下型とからなる成形型の間に光学ガラス素材を配置し、前記成形型を加熱するとともに前記光学ガラス素材を流動可能な状態まで加熱し、前記成形型を相対的に接近させることにより押圧成形を行い、冷却後に前記成形型と前記光学ガラス素材とを離反させて、光学ガラス素子を取り出す成形装置において、前記成形型に対する温度分布を付与する温度分布付与手段を有することを特徴とする。 The molding apparatus for an optical glass element according to the ninth aspect of the invention is to dispose an optical glass material between a pair of upper molds and a lower mold opposite to each other, heat the molds, and remove the optical glass material. Heating to a flowable state, performing press molding by relatively approaching the molding die, separating the molding die and the optical glass material after cooling, and taking out an optical glass element, It is characterized by having a temperature distribution providing means for providing a temperature distribution to the mold.

 このように、温度分布付与手段が成形型に温度分布を付与することにより、精度の高い光学ガラス素子を得ることができる。 As described above, by providing the temperature distribution to the mold by the temperature distribution applying means, a highly accurate optical glass element can be obtained.

 請求項10の発明は、請求項9記載の光学ガラス素子の成形装置であって、前記温度分布付与手段は、前記上型と下型の少なくとも一方の内部に形成した空間に、前記成形型の材料とは異なる熱伝導率を有した材料からなる温度調整部材を配置したものであることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the optical glass element molding apparatus according to the ninth aspect, wherein the temperature distribution imparting means is provided in the space formed inside at least one of the upper mold and the lower mold. It is characterized in that a temperature adjusting member made of a material having a different thermal conductivity from the material is arranged.

 請求項11の発明は、請求項10記載の光学ガラス素子の成形装置であって、前記温度調整部材は、前記成形型と該成形型が固定される軸部材とに接触していることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the optical glass element molding apparatus according to the tenth aspect, the temperature adjustment member is in contact with the molding die and a shaft member to which the molding die is fixed. And

 請求項12の発明は、請求項10または11に記載の光学ガラス素子の成形装置であって、前記温度調整部材は、加熱手段を有することを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the optical glass element forming apparatus according to the tenth or eleventh aspect, wherein the temperature adjusting member has a heating unit.

 請求項13の発明は、請求項11または12に記載の光学ガラス素子の成形装置であって、前記温度調整部材による熱の伝達量が、前記成形型と前記軸部材との接触による熱の伝達量よりも大きいことを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical glass element molding apparatus according to the eleventh or twelfth aspect, the amount of heat transmitted by the temperature adjusting member is such that the amount of heat transmitted by the contact between the molding die and the shaft member. It is characterized by being larger than the amount.

 請求項14の発明は、請求項9〜13のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形装置であって、前記温度分布付与手段は、前記成形型を固定する軸部材の成形型近傍に設けた流路に、気体または液体を流通させたものであることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the apparatus for molding an optical glass element according to any one of the ninth to thirteenth aspects, the temperature distribution providing means is provided near a shaping die of a shaft member fixing the shaping die. It is characterized in that gas or liquid is circulated in the flow path.

 請求項15の発明は、請求項9〜14のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形装置であって、前記成形型は略円筒形状の部材であるスリーブの内部に配置され、前記スリーブの外側から前記成形型を加熱する光エネルギー加熱手段をさらに有することを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the optical glass element molding apparatus according to any one of the ninth to fourteenth aspects, wherein the molding die is disposed inside a sleeve which is a substantially cylindrical member, and is provided outside the sleeve. And a light energy heating means for heating the mold from the above.

 請求項16の発明は、請求項15記載の光学ガラス素子の成形装置であって、前記スリーブは、複数の気体透過孔が形成されていることを特徴とする。 The invention of claim 16 is the optical glass element molding apparatus according to claim 15, wherein the sleeve has a plurality of gas permeable holes formed therein.

 請求項17の発明は、請求項15または16に記載の光学ガラス素子の成形装置であって、前記光エネルギー加熱手段は前記上型と下型とに対応する2つ以上の光エネルギー加熱手段からなるとともに、前記スリーブは前記上型と下型とに対応した断熱境界を有することを特徴とする。 The invention according to claim 17 is the molding apparatus for an optical glass element according to claim 15 or 16, wherein the light energy heating means comprises two or more light energy heating means corresponding to the upper mold and the lower mold. In addition, the sleeve has a heat insulating boundary corresponding to the upper mold and the lower mold.

 本発明によれば、従来では不可能であった様々な温度分布による成形条件を実施することが可能となり、これにより、従来ではなし得なかった形状的難易度の高い光学ガラス素子を成形することができる。また、成形面精度または成形の安定性を大幅に高めて光学ガラス素子を製造することができ、しかも光学ガラス素子に発生する形状変化(例えば「反り」)のコントロールや、離型のし易い形状への収縮量のコントロールが可能であり、さらには、従来の均温加熱成形のように成形圧力の微妙なコントロールやその保持等の精度向上手段を講ずることが必ずしも必要ではないため、成形サイクルタイムを短縮することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to implement | achieve the shaping | molding conditions by various temperature distributions which were not possible conventionally, and this enables shaping | molding the optical glass element with a high shape difficulty which was not able to be done conventionally. Can be. In addition, the optical glass element can be manufactured by greatly increasing the molding surface accuracy or the molding stability, and furthermore, the shape change (for example, “warping”) occurring in the optical glass element can be controlled and the mold can be easily released. It is possible to control the amount of shrinkage to the mold, and it is not always necessary to take measures to improve precision such as delicate control of the molding pressure and the maintenance of the molding pressure as in the conventional isothermal heating molding. Can be shortened.

 図1〜図5を用いて、本発明を原理的に説明する。図1は光軸に対して回転対称な形状で、光軸方向の中心部厚さが1mmに対して成形型に接触している最外周部の厚さが4mm、直径が15mmの両凹レンズを成形するための成形型を示し、上側の上型51と、下側の下型52とが対向している。上型51の成形面51aは非球面形状、下型52の成形面52aは球面形状となっている。なお、成形される光学ガラス素子の形状としては、図1で示す回転対称形状以外であっても良く、例えば、プリズムやバイナリ光学素子であったり、トーリック面を形成する非回転対称なガラス素子形状、その他の形状であっても良い。 The present invention will be described in principle with reference to FIGS. FIG. 1 shows a biconcave lens having a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis, a center thickness in the optical axis direction of 1 mm, an outermost peripheral portion in contact with the molding die having a thickness of 4 mm, and a diameter of 15 mm. 5 shows a molding die for molding, in which an upper upper die 51 and a lower lower die 52 face each other. The molding surface 51a of the upper mold 51 has an aspherical shape, and the molding surface 52a of the lower mold 52 has a spherical shape. The shape of the optical glass element to be molded may be other than the rotationally symmetrical shape shown in FIG. 1, for example, a prism or a binary optical element, or a non-rotationally symmetrical glass element shape forming a toric surface. And other shapes.

 上型51と下型52の間に光学ガラス素材55を挟み、それらの加熱を開始する。ここでは、押圧開始まで上型51及び下型52と光学ガラス素材55とを接触させた状態で加熱するが、加熱が終了した後、上型51を光学ガラス素材55に接触させても良い。また成形される光学ガラス素材55の形状を両平面の円柱形状としているが、光学ガラス素材55と成形完了時の形状が少しでも異なるのであれば、光学ガラス素材55の形状や種類が限定されるものではない。 (4) The optical glass material 55 is sandwiched between the upper mold 51 and the lower mold 52, and heating thereof is started. Here, the heating is performed in a state where the upper mold 51 and the lower mold 52 and the optical glass material 55 are in contact with each other until the pressing is started. However, after the heating is completed, the upper mold 51 may be brought into contact with the optical glass material 55. Although the shape of the optical glass material 55 to be molded is a cylindrical shape on both planes, the shape and type of the optical glass material 55 are limited as long as the optical glass material 55 and the shape at the time of completion of molding are slightly different. Not something.

 光学ガラス素材55のガラス転移点は例えば、510℃で、そのときの粘度は、1012.75poiseであり、軟化点は例えば、595℃で、そのときの粘度は、107.65poiseであり、この区間の温度−粘度曲線はほぼ直線的に変化する。この光学ガラス素材55と上型51及び下型52を加熱して、光学ガラス素材55の温度が550℃以上、上型51の成形面の光軸中心(面頂)部が555℃に達した時点で押圧を開始する。このとき、光学ガラス素材55と接触することが予定される上型51及び下型52における成形面51a、52aの最外周部の温度は548℃に設定してある。 Glass transition temperature of the optical glass material 55, for example, at 510 ° C., the viscosity at that time is 10 12.75 poise, a softening point for example, at 595 ° C., the viscosity at that time, at 10 7.65 poise Yes, the temperature-viscosity curve in this section changes almost linearly. By heating the optical glass material 55, the upper mold 51 and the lower mold 52, the temperature of the optical glass material 55 reached 550 ° C. or more, and the optical axis center (surface top) of the molding surface of the upper mold 51 reached 555 ° C. Pressing starts at that point. At this time, the temperatures of the outermost peripheral portions of the molding surfaces 51a and 52a of the upper mold 51 and the lower mold 52 that are expected to come into contact with the optical glass material 55 are set to 548 ° C.

 押圧を行うための加圧力Fは、例えば、2000N/cmとする。加圧と同時に、加熱された光学ガラス素材55は変形を始め、上型51と下型52に沿って上型51及び下型52の成形面51a、52aと、これに接触した光学ガラス素材55との間で熱交換が行われ、主に熱容量の遙かに大きい上型51と下型52の温度にガラス素材55の温度が同化しながら光学ガラス素材55は周辺方向に延ばされて広がっていく。 The pressing force F for performing the pressing is, for example, 2000 N / cm 2 . Simultaneously with the pressurization, the heated optical glass material 55 starts to be deformed, and along the upper mold 51 and the lower mold 52, the molding surfaces 51a and 52a of the upper mold 51 and the lower mold 52 and the optical glass material 55 in contact therewith. The optical glass material 55 is extended in the peripheral direction while the temperature of the glass material 55 is assimilated to the temperature of the upper mold 51 and the lower mold 52 having a much larger heat capacity. To go.

 図1は、押圧を開始した直後の状態であり、上型51の成形面51aの中心部に存在する光学ガラス素材55は外周側への流動がほとんど発生しないため、上型51の接線と垂直な方向に加圧力Fを受け、反力F’が発生するが、粘度が下がった状態であるため、F>F’となり、光学ガラス素材55が変形を始める。 FIG. 1 shows a state immediately after the pressing is started. Since the optical glass material 55 existing at the center of the molding surface 51a of the upper mold 51 hardly flows to the outer peripheral side, it is perpendicular to the tangent line of the upper mold 51. When the pressure F is applied in a certain direction, a reaction force F 'is generated, but since the viscosity is reduced, F> F', and the optical glass material 55 starts to deform.

 次に、光学ガラス素材55が押圧により押し広げられて、成形面の接線と光軸に垂直な平面とのなす角度θが20°となったとき(このときの上型51−光学ガラス素材55の接触部分をポイントAとする)における従来から行われている均等な温度で成形を行う場合を図2により説明する。 Next, when the optical glass material 55 is spread by pressing, the angle θ between the tangent to the molding surface and the plane perpendicular to the optical axis becomes 20 ° (the upper mold 51-the optical glass material 55 at this time). FIG. 2 illustrates a case where molding is performed at a uniform temperature, which has been performed conventionally, in the case where the contact portion is point A).

 図2では、中心位置から離れるに従って、分解された反力は小さくなりポイントAでの反力F’’’は、中心部分の反力F’’に比較して非常に小さくなる。これは、光学ガラス素材55の中心部分に比べて、外周部分では解放されている外周部(光学ガラス素材55の非成形型接触部分)があるために流動の自由度が高いことによる。また、解放されている面積は、成形型を相対的に接近させる方向と平行な方向の長さが中心部よりも長い場合に大きくなり、成形面に作用する圧力が低下する。同様に、外周部の光軸と垂直な平面に対してなす角度θが増えるほど光学ガラス素材55からの反力が低下する。さらに、その角度θが所定角度を超えると、光学ガラス素材55が成形面から離れてしまうことがある。 In FIG. 2, as the distance from the center position increases, the decomposed reaction force decreases, and the reaction force F ″ at the point A becomes very small as compared with the reaction force F ″ at the center portion. This is because the degree of freedom of flow is higher because the outer peripheral portion has a free outer peripheral portion (a non-molding contact portion of the optical glass material 55) as compared with the central portion of the optical glass material 55. Further, the released area increases when the length in a direction parallel to the direction in which the mold is relatively approached is longer than the central portion, and the pressure acting on the molding surface decreases. Similarly, the reaction force from the optical glass material 55 decreases as the angle θ formed with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the outer peripheral portion increases. Further, when the angle θ exceeds a predetermined angle, the optical glass material 55 may be separated from the molding surface.

 この結果、従来においては、外周部に近づくと、所望の成形面精度を確保する圧力を得ることができない。図3は、この従来と比較して温度分布を付与した成形型を用いて押圧する本発明の方法を示している。 As a result, in the related art, when approaching the outer peripheral portion, it is not possible to obtain a pressure for securing a desired molding surface accuracy. FIG. 3 shows a method of the present invention in which pressing is performed by using a mold provided with a temperature distribution as compared with the conventional method.

 図3に示す上型51のポイントAでは、上型51の光軸中心位置よりも相対的に3℃低い温度分布が上型51に付与されている。この場合、ポイントAでは成形型の成形面と接触した光学ガラス素材55との熱交換により、中心位置よりも温度が下がり粘度が高くなっているため、流動の自由度が低下する。このため、ポイントAにおける反力F’’’を大きくすることが可能となる。すなわち、成形面に対する押圧力を増して転写精度を向上させることが可能となる。特に、成形面の接線が光軸と垂直な平面に対してなす角度が15°以上の場合に、図2に比べて顕著な効果が発生する。 At the point A of the upper die 51 shown in FIG. 3, a temperature distribution lower by 3 ° C. than the optical axis center position of the upper die 51 is given to the upper die 51. In this case, at point A, the heat exchange with the optical glass material 55 in contact with the molding surface of the molding die causes the temperature to be lower than the center position and the viscosity to be higher, so that the degree of freedom of flow decreases. Therefore, the reaction force F "" at the point A can be increased. That is, it is possible to improve the transfer accuracy by increasing the pressing force on the molding surface. In particular, when the angle between the tangent of the molding surface and the plane perpendicular to the optical axis is 15 ° or more, a remarkable effect is produced as compared with FIG.

 本発明では、ガラスの粘度を下げるために、加熱して押圧中の成形面の温度、すなわち成形型の温度分布を動的に変化させるものであり、これにより、中心部及び外周部において光学ガラス素材55及び成形面に作用する圧力を制御することが可能となる。ここで、中心部と周辺部の理想的な温度差は、押圧するガラスの粘弾性及び押圧速度、光学ガラス素材55の体積及び成形面の形状により大きく変化するため、特に規定はしないが、少なくとも温度測定誤差よりも大きい、2℃以上の温度差を付与することが望ましい。 In the present invention, in order to lower the viscosity of the glass, the temperature of the molding surface being heated and pressed, that is, the temperature distribution of the molding die is dynamically changed, and thereby, the optical glass is formed at the central portion and the outer peripheral portion. It is possible to control the pressure acting on the material 55 and the molding surface. Here, the ideal temperature difference between the central portion and the peripheral portion greatly varies depending on the viscoelasticity and pressing speed of the glass to be pressed, the volume of the optical glass material 55, and the shape of the molding surface, but is not particularly defined, but at least. It is desirable to provide a temperature difference of 2 ° C. or more, which is larger than the temperature measurement error.

 例えば、成形される形状が中心部付近の厚みに対して外周部の厚みが小さい凸レンズの場合は、上型51と下型52の相対距離変化により、外周部ほど径方向へ広がる距離が大きくなる。すなわち光学ガラス素材55の流動速度が速くなるが、光学ガラス素材55の流動方向と成形面(例えば51a)の押圧方向が対向する方向となり、同時に広がるための抵抗が増えるため、外周部の温度を上げることにより、成形型を押圧する成形圧力を下げ、同時に外周部の成形面精度も確保することが可能となる。 For example, when the shape to be molded is a convex lens in which the thickness of the outer peripheral portion is smaller than the thickness of the vicinity of the central portion, the radially extending distance becomes larger toward the outer peripheral portion due to a change in the relative distance between the upper mold 51 and the lower mold 52. . In other words, the flow speed of the optical glass material 55 increases, but the flow direction of the optical glass material 55 and the pressing direction of the molding surface (for example, 51a) are opposite to each other, and the resistance for spreading at the same time increases. By increasing the pressure, the molding pressure for pressing the mold can be reduced, and at the same time, the molding surface accuracy of the outer peripheral portion can be ensured.

 十分な光学ガラス素材55の変形が完了した後は、冷却を開始する工程に移行する。ここまでの工程で、すでに成形型に付与した温度分布を介して光学ガラス素材55に温度分布を付与したことによる効果が存在している。従来のような冷却を開始してから温度分布を付与し始める方法の場合には、部分的な冷却を行うことによって、またはあまり好ましくないが、部分的な加熱を行うことによってサイクルタイムの延長を招くのは必至であり、さらに面精度の安定性を確保する上で不安定要因になる可能性が高い。これに対し、本発明の方法では、加熱中に付与した温度分布のまま、あるいは分布の形状を連続的に変化させることにより、安定した状態で次の工程、すなわち温度を下げる冷却工程に移行することが可能となる。なお、分布の状態は必ずしも変更する必要はないが、本発明の温度分布付与手段によれば、安定してなお且つ積極的に温度分布を変化させる制御が可能となる。 (4) After sufficient deformation of the optical glass material 55 is completed, the process proceeds to a step of starting cooling. In the steps up to this point, there is an effect that the temperature distribution is given to the optical glass material 55 via the temperature distribution already given to the molding die. In the case of a conventional method of starting to apply a temperature distribution after starting cooling, the cycle time can be extended by performing partial cooling, or less preferably, by performing partial heating. This is inevitable, and is likely to become an unstable factor in securing the stability of the surface accuracy. On the other hand, in the method of the present invention, the temperature distribution applied during the heating is maintained, or the shape of the distribution is continuously changed, thereby shifting to the next step in a stable state, that is, the cooling step of lowering the temperature. It becomes possible. It is not always necessary to change the state of the distribution, but according to the temperature distribution providing means of the present invention, it is possible to control the temperature distribution stably and positively.

 冷却工程において、従来のように均温状態、すなわち成形型と光学ガラス素材に温度差がない状態で冷却を開始した場合には、特開平2−552352号公報において当該公報の図4を用いて説明されているような致命的な問題が発生する。これは、当該公報の図4に示すように、中心部と周辺部におけるガラスの厚みの違いに基づいて発生する収縮量の差により、外周部のガラスと型が剥離する。このとき、ガラスの粘度が十分に高い状態であれば、成形面の転写精度は低下しないが、現実にはまだ粘度の上昇が不十分な冷却状態で剥離が発生するため、所望の転写精度を得ることができない。 In the cooling step, when cooling is started in a uniform temperature state, that is, in a state in which there is no temperature difference between the mold and the optical glass material as in the related art, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2-552352 uses FIG. Catastrophic problems occur as described. This is because, as shown in FIG. 4 of the publication, the mold and the glass at the outer peripheral portion are separated due to the difference in the amount of shrinkage generated based on the difference in the thickness of the glass between the central portion and the peripheral portion. At this time, if the viscosity of the glass is sufficiently high, the transfer accuracy of the molding surface does not decrease, but in reality, the peeling occurs in a cooling state where the increase in the viscosity is still insufficient, so that the desired transfer accuracy can be reduced. I can't get it.

 これに対し、本発明は、従来のような成形型に接触している光学ガラス素材の中心部から周辺部までの温度分布を付与する際に特に制御を加えることのない方法とは異なる。本発明においては、成形型へ付与する温度分布を積極的に制御するものであり、これにより、以上の問題点を解決することができる。 On the other hand, the present invention is different from the conventional method in which the temperature distribution from the central portion to the peripheral portion of the optical glass material in contact with the molding die is not particularly controlled. In the present invention, the temperature distribution applied to the mold is positively controlled, and the above problems can be solved.

 図4はこれを説明するものであり、成形型による押圧が完了して光学ガラス素材55が所望の範囲まで広がり、冷却を開始する直前の状態を示す。なお、光学ガラス素材55の押し広げが完了するまでに、中心部温度を555℃、外周部温度を545℃に連続的に制御し、圧力は押圧時と同様の状態を保っている。 FIG. 4 illustrates this, and shows a state immediately before the pressing by the mold is completed, the optical glass material 55 spreads to a desired range, and cooling is started. The central temperature and the outer peripheral temperature are continuously controlled to 555 ° C. and 545 ° C., respectively, until the optical glass material 55 is completely spread, and the pressure is maintained in the same state as at the time of pressing.

 全体の温度は、冷却のため時間の経過と共に低下し、最終的には流動不可能な状態まで達する。このような過程において、付与した温度分布により、中心部は流動可能で、外周部は流動不可能な状態を発生させることができる。そして、このときには、外周部の収縮に対応して、中心部は外周部の収縮による成形面と光学ガラス素材55との剥離が発生しないようにさらに変形を続けることが可能となる。厳密には、外周部の成形面と離間した位置から流動状態が停止し、外周部まで僅かではあるが流動が発生することにより、上記剥離の発生を防止できるものである。 The overall temperature decreases over time due to cooling and eventually reaches a state where it cannot flow. In such a process, it is possible to generate a state in which the central portion can flow and the outer peripheral portion cannot flow due to the applied temperature distribution. At this time, in response to the contraction of the outer peripheral portion, the central portion can be further deformed so that the optical glass material 55 does not separate from the molding surface due to the contraction of the outer peripheral portion. Strictly, the flow state is stopped from a position separated from the molding surface of the outer peripheral portion, and the flow is slightly generated to the outer peripheral portion, so that the occurrence of the peeling can be prevented.

 この温度分布による流動の制御は、単純に成形面51a、52aと光学ガラス素材55との剥離を防止するだけではなく、さらに、冷却中に発生する成形品の割れを防止することも可能となる。すなわち、図に示した成形面の形状では、従来の均等温度で押圧、冷却を行った場合、その形状要因から、冷却による形状の変化(例えば「反り」)が生じる。これは、図5に示す成形品の光軸53に対して垂直な平面であって上下の成形型の面頂間隔の中点を通る面に対して、非球面側の距離L1と球面側の距離L2が異なり、均等な温度で冷却された場合の光学ガラス素材55内に発生する応力を想定した場合、非球面側の残留応力が大きいために生じる。これに対し、本発明においては前述の「反り」が発生しにくい。これは、冷却時に流動を発生させ、これにより応力を最も小さい状態に制御することが可能なため、内部の歪みを大幅に減らすことが可能になるからである。このような状態で、十分な冷却を行い、ガラスの流動が発生しない領域において、上型51と下型52とを相対的に離反させ、成形された光学ガラス素子を得る。 The control of the flow by the temperature distribution not only prevents the separation between the molding surfaces 51a and 52a and the optical glass material 55, but also prevents the molded product from cracking during cooling. . That is, in the shape of the molding surface shown in the figure, when pressing and cooling are performed at the conventional uniform temperature, a change in the shape (for example, “warpage”) due to cooling occurs due to the shape factor. This corresponds to a distance L1 on the aspheric surface side and a distance L1 on the spherical surface side with respect to a plane perpendicular to the optical axis 53 of the molded product shown in FIG. Assuming the stress generated in the optical glass material 55 when the distance L2 is different and cooled at a uniform temperature, the stress occurs because the residual stress on the aspherical surface side is large. On the other hand, in the present invention, the above-mentioned “warpage” is unlikely to occur. This is because a flow is generated at the time of cooling, whereby the stress can be controlled to the minimum state, so that the internal distortion can be significantly reduced. In such a state, sufficient cooling is performed, and the upper mold 51 and the lower mold 52 are relatively separated from each other in a region where the glass does not flow to obtain a molded optical glass element.

 本発明においては、光学ガラス素材の加熱が完了し、成形型を相対的に接近させて光学ガラス素材が変形を開始し、押圧を完了した後に冷却して成形型のいずれかを光学ガラス素材から離反させるまでに50秒以上を要するものであり、この間、積極的な温度分布が継続される。これにより、温度分布が短時間の内に消滅する従来の問題点を解決することができる。 In the present invention, the heating of the optical glass material is completed, the optical glass material starts to deform by relatively approaching the mold, and after completing the pressing, is cooled and any one of the molds is removed from the optical glass material. It takes 50 seconds or more to separate them, during which time the positive temperature distribution is continued. Thereby, the conventional problem that the temperature distribution disappears in a short time can be solved.

 なお、本発明においては、温度分布の制御により、成形面の転写精度を保った状態で、離型が容易に可能となる光学ガラス素材55の「反り」を光学ガラス素材55内の残留応力状態により作り出すことも可能となる。すなわち、上下の成形型の温度分布を積極的に変化させる手段を用いることにより、成形品に発生する流動状態、ひいては応力の発生方向及びその発生量までも制御することが可能となるのである。 In the present invention, by controlling the temperature distribution, the “warp” of the optical glass material 55 that can be easily released while maintaining the transfer accuracy of the molding surface is reduced by the residual stress state in the optical glass material 55. Can also be created. That is, by using the means for positively changing the temperature distribution of the upper and lower molds, it is possible to control the flow state generated in the molded article, and furthermore, the direction and amount of stress generation.

 次に、凸レンズ形状の冷却状態における作用を説明する。凸レンズでは、凹レンズとは逆に、冷却過程においては中心部すなわち厚みの大きい部分の温度を低く、外周部の厚みが小さい部分の温度が高い温度分布を付与した状態で冷却することにより、中心部の粘度が高まり、流動不能な状態で収縮が発生しても、外周部はまだ流動が可能な状態にあるため、さらに外周部へガラスが広がることにより成形面とガラスの剥離を防ぐことができる。また、従来の均等冷却、すなわち温度分布を保ったまま冷却する場合は、成形面を均等に冷却しても中心部のガラスは、その形状から発生する熱容量の相違によって冷却が遅れ、最後に中心部が収縮する。これに伴い、外周部と中心部とで引っ張り合うため、成形品が破損する。このことは、サイクルタイムを短くするために短時間で冷却を行う場合に多く発生していたが、本発明を用いることにより、破損を防ぐことが可能となる。以上に加えて、本発明による積極的な温度分布の制御を行うことにより、単なる成形品の破損を防止するだけではなく、成形品の光学面のクセの量やその位置のコントロールまで可能となる。 Next, the operation of the convex lens in the cooled state will be described. In the case of a convex lens, contrary to a concave lens, in the cooling process, the temperature in the central portion, that is, the portion with a large thickness is low, and the temperature in the portion with a small thickness in the outer peripheral portion is cooled with a high temperature distribution. Even if the viscosity increases and shrinkage occurs in a non-flowable state, the outer peripheral portion is still in a flowable state, so that the glass is further spread to the outer peripheral portion, thereby preventing separation of the molding surface and the glass. . Also, in the case of conventional uniform cooling, that is, when cooling while maintaining the temperature distribution, even if the molding surface is cooled evenly, the cooling at the center portion is delayed due to the difference in heat capacity generated from the shape, and finally the center glass is cooled. The part shrinks. Accordingly, the molded product is damaged because the outer peripheral portion and the central portion are pulled. This often occurs when cooling is performed in a short time to shorten the cycle time. However, by using the present invention, damage can be prevented. In addition to the above, by actively controlling the temperature distribution according to the present invention, it is possible not only to prevent the breakage of the molded article, but also to control the amount of the optical surface of the molded article and its position. .

 以下、本発明を図示する実施の形態により、具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the embodiments shown in the drawings. In each embodiment, the same members are denoted by the same reference numerals and correspond to each other.

 (実施の形態1)
 図6は、温度分布の付与を可能にした実施の形態1の成形装置を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 6 shows a molding apparatus according to the first embodiment in which a temperature distribution can be given.

 上型1及び下型2は光学ガラス素材20を成形するに足る温度領域で十分な強度を有した材料(例えば、超硬合金、SIC等)によって形成されている。これらの型1,2は、型を相対的に駆動する上軸5及び下軸6にアタッチメント16,17により接続されている。なお、説明を容易にするため、上型1及び下型2の成形面の形状は平面としているが、成形面は、全く任意に所望の形状とすることができる。 The upper mold 1 and the lower mold 2 are made of a material (for example, cemented carbide, SIC, or the like) having sufficient strength in a temperature range enough to mold the optical glass material 20. These dies 1 and 2 are connected by attachments 16 and 17 to an upper shaft 5 and a lower shaft 6 for relatively driving the dies. In addition, although the shape of the molding surface of the upper mold | type 1 and the lower mold | die 2 is flat for ease of description, the molding surface can be made into a desired shape quite arbitrarily.

 上型1及び下型2の内部には、空間3及び空間4が形成されている。この空間3,4は、それぞれの型1,2の略中央部分に位置するように形成されるものである。空間3,4には、型1,2を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有した材料、例えば高密度アルミナ等が充填されている。この熱伝導率と熱容量は、成形型を構成する材料が有している熱伝導率以下であれば、後述する所望の温度分布に対して最適な材料を適宜選択することができる。 空間 A space 3 and a space 4 are formed inside the upper mold 1 and the lower mold 2. The spaces 3 and 4 are formed so as to be located at substantially the center of each of the molds 1 and 2. The spaces 3 and 4 are filled with a material having a thermal conductivity smaller than that of the material forming the molds 1 and 2, for example, high-density alumina. As long as the heat conductivity and the heat capacity are equal to or lower than the heat conductivity of the material constituting the mold, an optimum material for a desired temperature distribution described later can be appropriately selected.

 上型1、下型2の内部には、熱電対10、熱電対11が挿入されている。また、上型1の近傍の周囲には、加熱手段としての雰囲気加熱炉8が、同様に下型2の近傍の周囲には雰囲気加熱炉9が設置されている。加熱手段としては、雰囲気加熱炉8、9に限定する必要はなく、ランプヒーター等と代替することも可能である。また、雰囲気加熱炉8、9は上下の成形型に対応して2分割されているが、上下の型1,2の温度を調整する必要がなければ、1つの雰囲気加熱炉を用いても良い。これらの雰囲気加熱炉8,9は、熱電対12,13によって温度制御されるものである。 熱 A thermocouple 10 and a thermocouple 11 are inserted inside the upper mold 1 and the lower mold 2. An atmosphere heating furnace 8 as a heating means is provided around the upper mold 1, and an atmosphere heating furnace 9 is similarly provided near the lower mold 2. The heating means does not need to be limited to the atmosphere heating furnaces 8 and 9 and can be replaced with a lamp heater or the like. Although the atmosphere heating furnaces 8 and 9 are divided into two corresponding to the upper and lower molds, one atmosphere heating furnace may be used if it is not necessary to adjust the temperatures of the upper and lower molds 1 and 2. . These atmosphere heating furnaces 8 and 9 are controlled in temperature by thermocouples 12 and 13.

 上軸5及び下軸6には、冷却経路18,19が形成されており、冷却媒体を冷却経路18,19に供給することにより、上型1及び下型2の温度制御が可能となっている。 Cooling paths 18 and 19 are formed in the upper shaft 5 and the lower shaft 6, and by supplying a cooling medium to the cooling paths 18 and 19, the temperature of the upper mold 1 and the lower mold 2 can be controlled. I have.

 この実施の形態では、まず、不図示の手段により光学ガラス素材20を下型2上に載置し、アタッチメント16を介して上型1と接続された上軸5、同じくアタッチメント17を介して下型2と接続された下軸6を相対的に接近させて光学ガラス素材20を挟み、雰囲気加熱炉8、9により上型1、下型2及び光学ガラス素材20を熱電対10と11を用いて温度制御を行いながら加熱する。 In this embodiment, first, the optical glass material 20 is placed on the lower mold 2 by means (not shown), and the upper shaft 5 connected to the upper mold 1 via the attachment 16, The lower glass 6 connected to the mold 2 is relatively approached to sandwich the optical glass material 20, and the upper mold 1, the lower mold 2, and the optical glass material 20 are heated by the atmosphere heating furnaces 8 and 9 using thermocouples 10 and 11. And heat while controlling the temperature.

 上型1、下型2及び光学ガラス素材20が輻射熱により所望の温度に達した状態で、不図示の駆動ユニット(例えば、直動型のエアシリンダやサーボモータとボールねじを用いた直動方向の駆動機構)を用いて加圧を行い、光学ガラス素材20の押圧、成形を行う。そして、所望の位置まで上型1と下型2を接近させた後、雰囲気加熱炉8、9による加熱を停止し、冷却を開始する。 When the upper mold 1, the lower mold 2, and the optical glass material 20 reach a desired temperature due to radiant heat, a drive unit (not shown) (for example, a linear motion direction using a linear motion air cylinder or a servomotor and a ball screw). Of the optical glass material 20 by applying pressure. Then, after bringing the upper mold 1 and the lower mold 2 close to a desired position, heating by the atmosphere heating furnaces 8 and 9 is stopped, and cooling is started.

 これと同時に、それまでは気体が密閉された状態の冷却経路18、冷却経路19に対して冷却媒体を流すことで冷却を開始する。使用する冷却媒体は20N/cmに加圧された純水であるが、所望の冷却速度によっては、さらに熱容量の大きいオイル、例えばISO VG78クラスの鉱油を用いたり、熱容量が小さい水蒸気や窒素等の気体を用いることも可能である。なお、加熱時においては、上軸5及び下軸6の構成材料の種類によって(例えばSUS304)、上軸5、下軸6の材料の強度が低下する温度以上に上軸5、下軸6の温度が上昇しないように制御することが必要となる。この場合、上軸5及び下軸6に温度測定のための不図示の熱電対を設置し、冷却経路18、19に僅かな冷却媒体を流すことにより、過度の温度上昇を抑制する。これらの冷却方法は以下の各実施の形態に対しても同様である。 At the same time, cooling is started by flowing a cooling medium into the cooling paths 18 and 19 in which the gas has been sealed up to that point. The cooling medium used is pure water pressurized to 20 N / cm 2 , but depending on the desired cooling rate, an oil having a larger heat capacity, for example, mineral oil of ISO VG78 class, or steam or nitrogen having a smaller heat capacity may be used. Can be used. At the time of heating, depending on the type of the constituent material of the upper shaft 5 and the lower shaft 6 (for example, SUS304), the temperature of the upper shaft 5 and the lower shaft 6 exceeds the temperature at which the strength of the material of the upper shaft 5 and the lower shaft 6 decreases. It is necessary to control so that the temperature does not rise. In this case, a thermocouple (not shown) for temperature measurement is installed on the upper shaft 5 and the lower shaft 6 and a small amount of cooling medium flows through the cooling paths 18 and 19 to suppress an excessive rise in temperature. These cooling methods are the same for the following embodiments.

 冷却を開始した後、加熱されていた熱エネルギーは型1,2を伝わり、上軸5,下軸6内部の冷却経路18,19を循環する冷却媒体により系外へ移動する。このとき、上型1及び下型2と接触している光学ガラス素材20の温度分布は、成形型の構造的特徴により外周部から熱が奪われ、中心部に対して外周部の温度が低下する。空間3,4に充填されている材料は、型1,2を加熱した時点でほぼ同じ温度に加熱されており、熱伝導率が低いので、中心部の温度を高く保つことができる。 (4) After the cooling is started, the heated thermal energy is transmitted to the molds 1 and 2 and moved out of the system by the cooling medium circulating in the cooling paths 18 and 19 inside the upper shaft 5 and the lower shaft 6. At this time, the temperature distribution of the optical glass material 20 that is in contact with the upper mold 1 and the lower mold 2 is such that heat is taken from the outer periphery due to the structural characteristics of the molding die, and the temperature of the outer periphery decreases with respect to the center. I do. The materials filled in the spaces 3 and 4 are heated to almost the same temperature when the molds 1 and 2 are heated, and have low thermal conductivity, so that the temperature at the center can be kept high.

 成形型の冷却が開始され、軸5,6への熱伝導によって温度が低下していくが、空間3,4に充填された材料は、熱伝導率が成形型を構成する材料よりも小さいため、成形型の温度低下に対して遅れて温度低下する。これにより、成形型の外周部の温度に比較して、中心部の温度を高く保つことが可能となり、温度分布の幅を大きく設定することができる。なお、成形型内部の空間3,4の形状によっても、押圧された光学ガラス素材20と接触する成形面の温度分布状態が変化するため、所望の光学素子形状に合わせて自由に空間3,4の形状を設定し、冷却速度を調整することにより、結果的に温度分布の温度幅、そして分布の形状も任意に設定することが可能となる。 Cooling of the mold is started, and the temperature decreases due to heat conduction to the shafts 5 and 6. However, the material filled in the spaces 3 and 4 has a lower thermal conductivity than the material constituting the mold. In addition, the temperature drops with a delay with respect to the temperature drop of the mold. This makes it possible to keep the temperature at the central part higher than the temperature at the outer peripheral part of the mold, and to set the width of the temperature distribution large. In addition, the temperature distribution state of the molding surface in contact with the pressed optical glass material 20 also changes depending on the shape of the spaces 3 and 4 inside the molding die, so that the spaces 3 and 4 can be freely adjusted according to the desired optical element shape. By setting the shape of the temperature distribution and adjusting the cooling rate, it is possible to arbitrarily set the temperature width of the temperature distribution and the shape of the distribution.

 (実施の形態2)
 図7は、本発明の実施の形態2の成形装置を示す。この実施の形態における実施の形態1との相違点は、上型1及び下型2内部の空間3,4に温度調整部材としての熱伝導シャフト14,15が挿入されて配置される点である。熱伝導シャフト14,15は、いずれも一方の側が上軸5、下軸6に接触し、他方の側が上型1、下型2に接触している。この場合、型1,2の中心部と接触するように熱伝導シャフト14,15が配置されるものである。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a molding apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The difference between this embodiment and the first embodiment is that heat conduction shafts 14 and 15 as temperature adjusting members are inserted and arranged in spaces 3 and 4 inside upper mold 1 and lower mold 2. . Each of the heat conduction shafts 14 and 15 has one side in contact with the upper shaft 5 and the lower shaft 6 and the other side in contact with the upper mold 1 and the lower mold 2. In this case, the heat conduction shafts 14 and 15 are arranged so as to be in contact with the central portions of the molds 1 and 2.

 熱伝導シャフト14,15は上軸5、下軸6に挿入されて嵌合している。熱伝導シャフト14,15の材料としては、型1,2に用いられる材料に比較して、概ね同程度か、それよりも大きな熱伝導を有したものが好ましく、少なくとも7kcal/mh℃程度の熱伝導率を有していれば十分に効果を発揮することができる。材料としては、例えば、成形型1,2の材料が超硬合金の場合に対して、熱伝導シャフト14,15の材料が超硬合金より熱伝導率の低いアルミナというような組み合わせでなければ、特に支障はない。 The heat conduction shafts 14 and 15 are inserted and fitted into the upper shaft 5 and the lower shaft 6. As a material of the heat conducting shafts 14 and 15, it is preferable to use a material having a heat conduction that is substantially equal to or larger than that of the material used for the molds 1 and 2. At least 7 kcal / mh ° C. The effect can be sufficiently exhibited as long as it has conductivity. As a material, for example, when the material of the molds 1 and 2 is a cemented carbide, if the material of the heat conduction shafts 14 and 15 is not a combination such as alumina having a lower thermal conductivity than the cemented carbide, There is no particular problem.

 また、実施の形態1においては、上型1及び下型2が上軸5、下軸6に直接接触した構造となっているが、この実施の形態においては、上型1及び下型2は上軸5,下軸6から僅かに浮いた状態でアタッチメント16、17により固定されているので、熱伝導シャフト14,15の長さがその分長くなっている。 In the first embodiment, the upper mold 1 and the lower mold 2 have a structure in which the upper mold 5 and the lower mold 6 are in direct contact with each other. In this embodiment, the upper mold 1 and the lower mold 2 Since the heat transfer shafts 14 and 15 are fixed by the attachments 16 and 17 while slightly floating from the upper shaft 5 and the lower shaft 6, the lengths of the heat transfer shafts 14 and 15 are correspondingly longer.

 この実施の形態では、実施の形態1と同様に、光学ガラス素材20を上型1及び下型2の間に挟み、雰囲気加熱炉8、9を用いて上型1と下型2、光学ガラス素材20を加熱する。上型1と下型2が所望の温度に達した時点で、両者を相対的に接近させて光学ガラス素材20を押圧する。 In this embodiment, similarly to the first embodiment, the optical glass material 20 is sandwiched between the upper mold 1 and the lower mold 2, and the upper mold 1, the lower mold 2, and the optical glass The material 20 is heated. When the upper mold 1 and the lower mold 2 reach a desired temperature, the two are relatively approached to press the optical glass material 20.

 このとき、熱伝導シャフト14,15が型1,2の内部に存在することにより、加熱中における型1,2の成形面の温度分布は、外周部に比べて中心部が低くなる。これは、上軸5,下軸6には加熱手段がなく温度が低いため、型1,2の成形面中心部の裏側にあたる部分に接触した熱伝導シャフト14,15により熱が軸方向へ奪われるためである。これにより、この実施の形態においては、加熱中に外周部より中心部の温度が低い温度分布の付与が可能となる。 At this time, since the heat conduction shafts 14 and 15 are present inside the dies 1 and 2, the temperature distribution on the molding surfaces of the dies 1 and 2 during heating is lower at the central portion than at the outer peripheral portion. This is because the upper shaft 5 and the lower shaft 6 have no heating means and the temperature is low, so that the heat is transferred in the axial direction by the heat conduction shafts 14 and 15 which are in contact with the portions on the back side of the center of the molding surfaces of the dies 1 and 2. Because it is Thus, in this embodiment, it is possible to provide a temperature distribution in which the temperature at the central portion is lower than that at the outer peripheral portion during heating.

 押圧成形の後、冷却を行うために、上軸5、下軸6の冷却経路18,19に冷却媒体を流通させる。その結果、上軸5、下軸6の温度が急速に低下し、続いて熱伝導シャフト14,15が冷却され、その先端が接触している上型1、下型2の成形面裏側から温度が低下する。すなわち、実施の形態1とは逆に、外周部に比べて中心部の温度が低い分布を冷却中に実現することができる。 (4) After the press molding, a cooling medium is circulated through the cooling paths 18 and 19 of the upper shaft 5 and the lower shaft 6 for cooling. As a result, the temperatures of the upper shaft 5 and the lower shaft 6 decrease rapidly, and subsequently, the heat conduction shafts 14 and 15 are cooled, and the temperatures of the upper and lower dies 1 and 2 from the back side of the forming surfaces of the upper and lower dies 1 and 2 which are in contact. Decrease. That is, contrary to the first embodiment, a distribution in which the temperature at the central portion is lower than that at the outer peripheral portion can be realized during cooling.

 なお、冷却を開始した後も、雰囲気加熱炉8、9への通電を停止せずに所望の温度に制御することにより、上型1、下型2の外周部を温め、同時に冷却経路18,19を通じた冷却媒体の熱交換による冷却を併用することにより、さらに温度幅の広い分布を付与することが可能となる。 After the cooling is started, the outer peripheral portions of the upper mold 1 and the lower mold 2 are heated by controlling the temperature to a desired temperature without stopping the energization of the atmosphere heating furnaces 8 and 9, and at the same time, the cooling paths 18 and 9 are cooled. By using the cooling by the heat exchange of the cooling medium through 19 together, it is possible to provide a distribution with a wider temperature range.

 この実施の形態では、型1,2の底面と、上軸、下軸5,6は直接接触していないが、以上の効果を得るために一部たりとも接触させてはならないということではない。仮に、上型1、下型2の底面と、上軸5、下軸6の一部分が接触していたとしても、熱伝導シャフト14,15が伝達する熱容量を超える熱伝達が発生しない接触面積の場合には、上記の効果を得ることが可能である。従って、型1,2と軸5,6の接触面積を調整することにより、熱伝導シャフト14,15による温度分布の効力を調整することが可能である。 In this embodiment, the bottom surfaces of the molds 1 and 2 and the upper shafts and the lower shafts 5 and 6 are not in direct contact with each other, but this does not mean that some of them must not be in contact with each other in order to obtain the above effects. . Even if the bottom surfaces of the upper mold 1 and the lower mold 2 and a part of the upper shaft 5 and the lower shaft 6 are in contact with each other, a contact area where heat transfer exceeding the heat capacity transmitted by the heat conduction shafts 14 and 15 is not generated. In such a case, the above effects can be obtained. Therefore, by adjusting the contact area between the molds 1 and 2 and the shafts 5 and 6, it is possible to adjust the effect of the temperature distribution by the heat conduction shafts 14 and 15.

 (実施の形態3)
 図8は、本発明の実施の形態3を示す。この実施の形態では、実施の形態1における空間3、4に対し、その内部に熱伝導シャフト14,15が配置されていると共に、熱伝導シャフト14,15に加熱手段としての例えばカートリッジヒータ22,23が挿入されている。
(Embodiment 3)
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, heat conduction shafts 14 and 15 are disposed inside the spaces 3 and 4 of the first embodiment, and the heat conduction shafts 14 and 15 have, for example, a cartridge heater 22 as heating means. 23 is inserted.

 カートリッジヒータ22,23を挿入した熱伝導シャフト14,15は実施の形態2と異なり、上型1、下型2の空間3,4に挿入されて型1,2における成形面の裏側に密着するばかりでなく、同時に型1,2の側面に対して僅かに嵌合した状態となっている。 Unlike the second embodiment, the heat conduction shafts 14 and 15 into which the cartridge heaters 22 and 23 are inserted are inserted into the spaces 3 and 4 of the upper mold 1 and the lower mold 2 and adhere to the back side of the molding surfaces of the molds 1 and 2. Not only that, but also at the same time, the molds 1 and 2 are slightly fitted to the side surfaces.

 また、この実施の形態では、熱伝導シャフト14,15と上軸5、下軸6との接触を、できる限り少なく設定している。これは、上軸5、下軸6との熱伝達を最小限に抑えるためである。このために、必要であれば断熱材等を熱伝導シャフト14,15と上軸5、下軸6との間に挿入しても良い。 In this embodiment, the contact between the heat conduction shafts 14 and 15 and the upper shaft 5 and the lower shaft 6 is set as small as possible. This is to minimize heat transfer between the upper shaft 5 and the lower shaft 6. For this purpose, if necessary, a heat insulating material or the like may be inserted between the heat conduction shafts 14 and 15 and the upper shaft 5 and the lower shaft 6.

 この実施の形態では、まず、光学ガラス素材20を不図示の手段により上型1と下型2との間に挟み、雰囲気加熱炉8、9により加熱を行う。このとき、カートリッジヒータ22,23も同時に使用して加熱を行う。このメリットとしては、型1,2の昇温に対する時間短縮と、外周部に比較して中心部の温度が高い温度分布を付与した状態での加熱が可能となる点にある。この場合、雰囲気加熱炉8、9のヒーター出力とカートリッジヒータ22,23の出力バランスとによって温度分布を変化させることが可能なため、カートリッジヒータ22,23を出力させることにより、型1,2の昇温時間を短縮しながら実施の形態1とは逆の温度分布である中心部の温度が外周よりも高い加熱状態とすることも可能である。 In this embodiment, first, the optical glass material 20 is sandwiched between the upper mold 1 and the lower mold 2 by means (not shown), and is heated by the atmosphere heating furnaces 8 and 9. At this time, heating is performed using the cartridge heaters 22 and 23 at the same time. The merits are that the time required for the molds 1 and 2 to rise in temperature can be shortened, and heating can be performed in a state where a temperature distribution in the central portion is higher than that in the outer peripheral portion. In this case, since the temperature distribution can be changed by the heater outputs of the atmosphere heating furnaces 8 and 9 and the output balance of the cartridge heaters 22 and 23, the output of the cartridge heaters 22 and 23 allows the molds 1 and 2 to be output. It is also possible to make the heating state in which the temperature at the central portion, which is the reverse temperature distribution to that in the first embodiment, is higher than that at the outer periphery while shortening the heating time.

 所望の温度に達した後、型1,2を相対的に接近させて光学ガラス素材20を押圧する。このとき、雰囲気加熱炉8、9の設定温度に対して、熱伝導シャフト14,15内のカートリッジヒータ22,23の温度を高温に制御することにより、加熱中の成形面の温度分布は、外周部に比べて中心部が高くなる。 (4) After the desired temperature is reached, the molds 1 and 2 are relatively approached to press the optical glass material 20. At this time, by controlling the temperature of the cartridge heaters 22 and 23 in the heat conduction shafts 14 and 15 to a higher temperature than the set temperature of the atmosphere heating furnaces 8 and 9, the temperature distribution of the molding surface during heating becomes The central part is higher than the central part.

 この後、冷却を開始するため、雰囲気加熱炉8、9の出力を下げる、あるいは停止し、上軸5、下軸6の冷却経路18,19に冷却媒体を流通させる。これにより、上軸5、下軸6の温度が急速に低下するが、熱伝導シャフト14,15は上軸5、下軸6との接触を極力少なく設定されており、熱伝導シャフト14,15が接触している型1,2の成形面の裏側及び僅かに接触した側面は上軸5、下軸6から直接冷却されることがない。さらに、熱伝導シャフト14,15内のカートリッジヒータ22,23を高温の状態に保つことにより、全体の系としては冷却を行いながらも型1,2の外周部に比較して中心部の温度を高く保った温度分布を付与し続けることが可能となる。 After that, in order to start cooling, the output of the atmosphere heating furnaces 8 and 9 is reduced or stopped, and the cooling medium is circulated through the cooling paths 18 and 19 of the upper shaft 5 and the lower shaft 6. As a result, the temperatures of the upper shaft 5 and the lower shaft 6 rapidly decrease, but the heat conduction shafts 14 and 15 are set so as to minimize the contact with the upper shaft 5 and the lower shaft 6. The back surfaces of the molding surfaces of the molds 1 and 2 and the slightly contacting side surfaces are not cooled directly from the upper shaft 5 and the lower shaft 6. Further, by maintaining the cartridge heaters 22 and 23 in the heat conduction shafts 14 and 15 at a high temperature, the temperature of the central portion can be reduced as compared with the outer peripheral portions of the dies 1 and 2 while cooling the entire system. It is possible to keep giving the temperature distribution kept high.

 (実施の形態4)
 図9は、実施の形態4の成形装置を示す。この実施の形態においては、型1,2が、内部で高精度に嵌合した摺動可能なスリーブ21内に挿入されている。スリーブ21は円筒状となっており、上型1に固定されている。尚、スリーブとは略円筒形状の部材を意味し、スリーブ21は、略円筒形状の部材であれば何れのものでも良いが、ここでは円筒形状の部材とする。また加熱手段としては、光エネルギーを用いるものであり、具体的には赤外線ランプヒーター28,29が用いられている。光エネルギーを用いた加熱手段としては、短波長ランプヒーターあるいはレーザーを用いた加熱であっても良い。
(Embodiment 4)
FIG. 9 shows a molding apparatus according to the fourth embodiment. In this embodiment, the molds 1 and 2 are inserted into a slidable sleeve 21 fitted therein with high precision. The sleeve 21 has a cylindrical shape and is fixed to the upper mold 1. Note that the sleeve means a substantially cylindrical member, and the sleeve 21 may be any member as long as it is a substantially cylindrical member. Here, the sleeve 21 is a cylindrical member. The heating means uses light energy, and specifically, infrared lamp heaters 28 and 29 are used. The heating means using light energy may be a short wavelength lamp heater or heating using a laser.

 この実施の形態では、石英管7が用いられており、石英管7による気密が確保された状態の空間内に型1,2および周辺の系が挿入されている。これにより、高温状態では不活性ガス、例えば窒素による非酸化性雰囲気にして成形を行うことができるため、高温で酸化される材料を用いても腐食の度合いを大幅に低減させることが可能となる。さらに、赤外線ランプヒーター28,29は石英管7の外側に配置され、赤外線ランプヒーター28,29の出力を制御するための温度センサーである熱電対12,13が近傍に設置されている。 In this embodiment, the quartz tube 7 is used, and the dies 1, 2 and the peripheral system are inserted into a space in which the airtightness of the quartz tube 7 is ensured. Thereby, in a high temperature state, the molding can be performed in a non-oxidizing atmosphere with an inert gas, for example, nitrogen, so that the degree of corrosion can be significantly reduced even when a material oxidized at a high temperature is used. . Further, the infrared lamp heaters 28 and 29 are disposed outside the quartz tube 7, and thermocouples 12 and 13 which are temperature sensors for controlling the outputs of the infrared lamp heaters 28 and 29 are installed in the vicinity.

 この実施の形態において、型1,2の側面と、スリーブ21の側面は全面で嵌合しておらず、一部が嵌合するようになっている。これは、成形完了後に冷却を開始した時点で、大きな熱容量を有するスリーブ21が型1,2の側面の全面と嵌合していると、実施の形態1と比較して外周部の温度分布を低下させることが困難なためである。そして、このように構成することにより、上下型1,2の駆動精度、すなわち光学ガラス素子の偏心精度をスリーブ21により高精度に保つことが容易な状態で、外周部に比較して中心部の温度が高い温度分布の制御が可能となる。 In this embodiment, the side surfaces of the dies 1 and 2 and the side surface of the sleeve 21 are not fitted on the entire surface, but are partially fitted. This is because, when cooling is started after completion of molding, when the sleeve 21 having a large heat capacity is fitted over the entire side surfaces of the molds 1 and 2, the temperature distribution at the outer peripheral portion is smaller than that in the first embodiment. This is because it is difficult to lower it. With this configuration, the driving accuracy of the upper and lower dies 1 and 2, that is, the eccentricity of the optical glass element can be easily maintained at high accuracy by the sleeve 21. It is possible to control the temperature distribution where the temperature is high.

 なお、スリーブ21を構成する材料の熱伝導率が型1,2の材料の熱伝導率に比べて小さい場合は、熱伝導率に応じて嵌合部分の長さを調整するのが良い。 If the thermal conductivity of the material forming the sleeve 21 is smaller than the thermal conductivity of the material of the molds 1 and 2, it is preferable to adjust the length of the fitting portion according to the thermal conductivity.

 (実施の形態5)
 図10は、実施の形態5の成形装置を示す。この実施の形態は、図7に示す実施の形態2を基本としているが、実施の形態2に対し、スリーブ21を用いる点と、赤外線ランプヒーター28、29を用い石英管7による気密密閉で成形を行う点が相違する。
(Embodiment 5)
FIG. 10 shows a molding apparatus according to the fifth embodiment. This embodiment is based on the second embodiment shown in FIG. 7, but is different from the second embodiment in that the sleeve 21 is used, and the infrared lamp heaters 28 and 29 are used and hermetically sealed by the quartz tube 7. Is different.

 また、型1,2の内部に熱伝導シャフト14,15が挿入されており、型1,2の成形面における外周部の温度より、内側の温度が高い設定が可能となっている点は実施の形態2と同様である。スリーブ21と型1,2の側面は、可能な限り嵌合面積を増やした構造となっている。このため、光学ガラス素材全体としては熱エネルギーを放出、すなわち冷却される状態においても、スリーブ21を赤外線ランプヒーター28,29によって加熱することにより分布温度幅の広い制御が可能となる。 In addition, the heat conduction shafts 14 and 15 are inserted into the molds 1 and 2, and the temperature inside the molds 1 and 2 can be set to be higher than the temperature at the outer peripheral portion on the molding surface. This is the same as in Embodiment 2. The side surfaces of the sleeve 21 and the molds 1 and 2 have a structure in which the fitting area is increased as much as possible. Therefore, even in a state where the entire optical glass material emits thermal energy, that is, in a state where the optical glass material is cooled, the sleeve 21 is heated by the infrared lamp heaters 28 and 29, so that a wide distribution temperature range can be controlled.

 (実施の形態6)
 図11は実施の形態6の成形装置を示す。この実施の形態では、図10に示す実施の形態5に対し、熱伝導シャフト14,15の内部に、加熱手段としてのカートリッジヒータ22,23がそれぞれ挿入されているものである。カートリッジヒータ22,23を設けることにより、内部からの加熱が可能となり実施の形態5に比べてさらに分布温度幅の広い制御が可能となる。
(Embodiment 6)
FIG. 11 shows a molding apparatus according to the sixth embodiment. In this embodiment, the cartridge heaters 22 and 23 as heating means are inserted into the heat conduction shafts 14 and 15, respectively, as compared with the fifth embodiment shown in FIG. By providing the cartridge heaters 22 and 23, heating from the inside becomes possible, and control with a wider distribution temperature range than in the fifth embodiment becomes possible.

 (実施の形態7)
 図12は実施の形態7の成形装置を示す。この実施の形態は、図9に示す実施の形態4に対し、冷却時に不活性ガスGとして充填或いは流されている気体、例えば、窒素ガスを利用して、型1,2の成形面と光学ガラス素材20とが接触していない部分の型1,2と光学ガラス素材20の冷却を行うものである。
(Embodiment 7)
FIG. 12 shows a molding apparatus according to the seventh embodiment. This embodiment differs from the fourth embodiment shown in FIG. 9 in that the molding surfaces of the molds 1 and 2 are optically combined with each other by using a gas filled or flowing as the inert gas G during cooling, for example, nitrogen gas. This cools the molds 1 and 2 and the optical glass material 20 that are not in contact with the glass material 20.

 また、円筒状のスリーブ21には、複数の気体透過孔21aが厚さ方向に貫通しており、スリーブ21の内外で気体の流通が可能な状態となっている。実施の形態1〜6では、型1,2の成形面の熱分布が光学ガラス素材20に伝達して温度分布を行うが、この実施の形態では、さらに積極的に成形面と光学ガラス素材20とが接触していない部分の型1,2と光学ガラス素材20の温度を不活性ガスGにより制御することにより、より自由度の高い温度分布を加熱或いは冷却中に付与することができる。 Further, a plurality of gas permeable holes 21 a penetrate through the cylindrical sleeve 21 in the thickness direction, so that gas can flow inside and outside the sleeve 21. In the first to sixth embodiments, the heat distribution on the molding surfaces of the molds 1 and 2 is transmitted to the optical glass material 20 to perform temperature distribution. In this embodiment, the molding surface and the optical glass material 20 are more positively affected. By controlling the temperature of the molds 1 and 2 and the optical glass material 20 at the portions where the glass is not in contact with the inert gas G, a more flexible temperature distribution can be provided during heating or cooling.

 使用する気体は、必ずしも型1,2の成形面と光学ガラス素材20とが接触していない部分の温度を制御するだけではなく、スリーブ21の表面あるいは上型1、下型2の側面との間に熱交換を発生させることにより、光学ガラス素材20の温度分布を制御するために活用することが可能となっている。 The gas used not only controls the temperature of the part where the molding surfaces of the molds 1 and 2 and the optical glass material 20 are not in contact, but also controls the temperature of the surface of the sleeve 21 or the side surfaces of the upper mold 1 and the lower mold 2. By generating heat exchange between them, it is possible to utilize the optical glass material 20 to control the temperature distribution.

 この実施の形態では、不活性ガスを使用しているが、酸化雰囲気中で使用可能な型であれば、必ずしも不活性ガスである必要はない。また、気体としては、変化させたい所望の部分に対して影響を与えることが可能な温度に冷却あるいは加熱した不図示の温度制御部に接触させることにより熱交換を行い必要な温度にすることができる。 In this embodiment, an inert gas is used, but the inert gas is not necessarily required as long as it can be used in an oxidizing atmosphere. In addition, as a gas, heat exchange can be performed by bringing a gas into contact with a temperature control unit (not shown) that has been cooled or heated to a temperature that can affect a desired portion to be changed. it can.

 (実施の形態8)
 図13は実施の形態8の成形装置を示す。この実施の形態では、図11に示す実施の形態6に対し、スリーブ21の構成が異なっている。すなわち、この実施の形態のスリーブ21では、上型1に対応するスリーブ部分と、下型2に対応するスリーブ部分との間に、熱的な断熱境界24が設けられている。実施の形態6において所望の温度分布あるいは分布の温度制御を行うためにランプヒーター28及び29を個別に制御しても、スリーブ21の熱伝導により所望の温度変化を上型1と下型2に与えることができない場合、スリーブ21に断熱境界24を設けることにより可能となるものである。
(Embodiment 8)
FIG. 13 shows a molding apparatus according to the eighth embodiment. In this embodiment, the configuration of the sleeve 21 is different from that of the sixth embodiment shown in FIG. That is, in the sleeve 21 of the present embodiment, the thermal insulation boundary 24 is provided between the sleeve portion corresponding to the upper die 1 and the sleeve portion corresponding to the lower die 2. In the sixth embodiment, even if the lamp heaters 28 and 29 are individually controlled in order to perform a desired temperature distribution or temperature control of the distribution, the desired temperature change is transmitted to the upper mold 1 and the lower mold 2 by the heat conduction of the sleeve 21. If this is not possible, this can be achieved by providing a heat insulating boundary 24 on the sleeve 21.

 スリーブ21の断熱境界24は、例えば厚みを薄くしたり、孔をあけて断面積を減らしたり、熱伝導率の低い材料を介して締結する等によって設けることができる。このように断熱境界24を設けることにより、型1,2の間を連結する熱伝達部材としての効果を低くすることができる。 断 熱 The heat insulating boundary 24 of the sleeve 21 can be provided by, for example, reducing the thickness, reducing the cross-sectional area by making a hole, or fastening with a material having low thermal conductivity. By providing the heat insulating boundary 24 in this manner, the effect as a heat transfer member connecting the molds 1 and 2 can be reduced.

 (実施の形態9)
 図14は実施の形態9の成形装置を示す。この実施の形態では、光学ガラス素子として、回転対称形状である両凹レンズを成形するものである。
(Embodiment 9)
FIG. 14 shows a molding apparatus according to the ninth embodiment. In this embodiment, a biconcave lens having a rotationally symmetric shape is formed as an optical glass element.

 成形型である上型1及び下型2は超硬合金により作製されており、それぞれの直径(φ)は30mm、成形面1a、2aの直径(φ)は27mm、曲率半径(R)は25mmの凸面形状となっている。型1,2はそれぞれ上軸5、下軸6にアタッチメント16,17により固定されている。上軸5、下軸6内には冷却経路18,19が形成されており、成形前においては、気体(N)が充填されている。 The upper mold 1 and the lower mold 2 which are molding dies are made of a cemented carbide, each having a diameter (φ) of 30 mm, a diameter (φ) of the molding surfaces 1a and 2a of 27 mm, and a radius of curvature (R) of 25 mm. Has a convex shape. The molds 1 and 2 are fixed to the upper shaft 5 and the lower shaft 6 by attachments 16 and 17, respectively. Cooling paths 18 and 19 are formed in the upper shaft 5 and the lower shaft 6, and are filled with a gas (N 2 ) before molding.

 型1,2は円筒状のスリーブ21の内部に摺動可能な嵌合状態で挿入されており、嵌合クリアランスは直径差で5μmとなっている。スリーブ21の材質は多孔質のアルミナが使用されている。型1,2の中心部分には、円筒状の空間3,4がそれぞれ形成されている。上型1、下型2の内部には、熱電対10,11が挿入されており、円筒状の空間3、4内部には熱伝導シャフト14,15が配置されている。 The molds 1 and 2 are inserted into the cylindrical sleeve 21 in a slidable fitting state, and the fitting clearance has a diameter difference of 5 μm. The sleeve 21 is made of porous alumina. Cylindrical spaces 3 and 4 are formed in the central portions of the dies 1 and 2, respectively. Thermocouples 10 and 11 are inserted inside the upper mold 1 and the lower mold 2, and heat conduction shafts 14 and 15 are arranged inside the cylindrical spaces 3 and 4.

 熱伝導シャフト14,15は、図に示すように成形面1a、2aの裏側と上下の軸5,6に接触面を有した形状となっている。熱伝導シャフト14,15の材料はステンレス(SUS304)が使用されている。熱伝導シャフト14,15内部には、それぞれ出力600Wの小型のカートリッジヒータ22,23が配置されている。また、スリーブ21と型1,2の側面は、全面が接触しておらず、成形面1a、2aから軸方向に向かって20mmの長さの非接触部分が設けられている。 (4) The heat conduction shafts 14, 15 have a shape having contact surfaces on the back sides of the molding surfaces 1a, 2a and the upper and lower shafts 5, 6, as shown in the figure. Stainless steel (SUS304) is used as the material of the heat conduction shafts 14 and 15. Inside the heat conduction shafts 14 and 15, small-sized cartridge heaters 22 and 23 each having an output of 600 W are arranged. The sleeve 21 and the side surfaces of the dies 1 and 2 are not in contact with each other, and a non-contact portion having a length of 20 mm in the axial direction from the molding surfaces 1a and 2a is provided.

 上軸1及び下軸2の間には、不図示の手段により光学ガラス素子20が挿入されており、上型1及び下型2により荷重30Nで挟まれた状態となっている。光学ガラス素材20は硝材L−LAH53であり、直径25mm、厚み7mmの円柱形状となっており、両端は平面の研磨面となっている。 光学 The optical glass element 20 is inserted between the upper shaft 1 and the lower shaft 2 by means not shown, and is sandwiched between the upper mold 1 and the lower mold 2 with a load of 30N. The optical glass material 20 is a glass material L-LAH53, has a cylindrical shape with a diameter of 25 mm and a thickness of 7 mm, and has a flat polished surface at both ends.

 型1,2及びスリーブ21、軸5,6からなる系は、石英管7と不図示の上下方向の気密部材により密閉構造内に配置されるものである。また、石英管7の外側には合計出力が4000Wの赤外線ランプヒーター28,29が設置され、この温度制御を行うための熱センサーである熱電対12,13が近傍に設置されている。 The system composed of the molds 1 and 2, the sleeve 21, and the shafts 5 and 6 is arranged in a sealed structure by a quartz tube 7 and a vertical hermetic member (not shown). Further, outside the quartz tube 7, infrared lamp heaters 28 and 29 having a total output of 4000 W are installed, and thermocouples 12 and 13 which are heat sensors for controlling the temperature are installed in the vicinity.

 この実施の形態では、まず、密閉された空間内の空気を不活性ガス(窒素)により置換し、流量10L/minの体積を継続して流しながらランプヒーター28,29による加熱を行う。これと同時に、カートリッジヒータ22,23による加熱を開始する。加熱においては、まずは熱電対10,11の測定温度が600℃になるまで昇温する。 In this embodiment, first, the air in the closed space is replaced with an inert gas (nitrogen), and heating is performed by the lamp heaters 28 and 29 while continuously flowing at a flow rate of 10 L / min. At the same time, heating by the cartridge heaters 22 and 23 is started. In heating, first, the temperature is raised until the measured temperature of the thermocouples 10 and 11 reaches 600 ° C.

 そして、600℃に達した時点で、ランプヒーター28,29の合計出力W数と、カートリッジヒータ22,23の合計出力W数の比が1:1.2となるようにバランス調整し(ランプヒーター28,29の合計出力約1000W、カートリッジヒータ22,23の出力(片側)約600W)、熱電対10,11が610℃に達するまで加熱を継続する。熱電対10,11の温度が610℃に達した時点で、型1,2の成形面1a、2aの面頂部分の温度は612℃、有効成形面の最外周部にあたる直径27mmの位置での表面温度は604℃となる。 When the temperature reaches 600 ° C., the balance is adjusted so that the ratio of the total output W number of the lamp heaters 28 and 29 to the total output W number of the cartridge heaters 22 and 23 is 1: 1.2 (lamp heater). Heating is continued until the total output of 28 and 29 is about 1000 W, the output of the cartridge heaters 22 and 23 (one side is about 600 W), and the thermocouples 10 and 11 reach 610 ° C. When the temperature of the thermocouples 10 and 11 reaches 610 ° C., the temperature of the tops of the molding surfaces 1 a and 2 a of the dies 1 and 2 is 612 ° C. The surface temperature becomes 604 ° C.

 以上の加熱の後、押圧を開始するため、不図示の駆動装置、例えばエアシリンダやサーボモータとボールネジの組み合わせにより、8000Nの荷重で上型1と下型2とを相対的に接近させる。 After the above heating, in order to start pressing, the upper mold 1 and the lower mold 2 are relatively approached with a load of 8000 N by a driving device (not shown), for example, a combination of an air cylinder or a servomotor and a ball screw.

 このとき、押圧による変形を開始する直前の光学ガラス素材20の温度は、実際には608℃であったが、押圧による流動と同時に型1,2の成形面1a、2aの面頂部分から光学ガラス素材20の内部に1mm向かう位置で610℃に温度が馴染み、30秒後には押圧により成形面1a、2aと光学ガラス素材20とが接する範囲が直径20mmの位置まで拡大し、この位置における型1,2の成形面1a、2aの温度は606℃となっていた。さらに5秒後に同位置での光学ガラス素材20内部へ1mm向かった位置の温度は605℃に達する。ここでランプヒーター28,29の合計出力を700Wに低下させ、さらに押圧を続ける。 At this time, the temperature of the optical glass material 20 immediately before the deformation by the pressing was actually 608 ° C., but simultaneously with the flow by the pressing, the optical glass material 20 was formed from the top of the molding surfaces 1 a and 2 a of the molds 1 and 2. The temperature is adjusted to 610 ° C. at a position 1 mm toward the inside of the material 20, and after 30 seconds, the area where the molding surfaces 1 a and 2 a and the optical glass material 20 come into contact with each other is expanded to a position having a diameter of 20 mm by pressing. , 2 had a temperature of 606 ° C. After another 5 seconds, the temperature at a position 1 mm inward into the optical glass material 20 at the same position reaches 605 ° C. Here, the total output of the lamp heaters 28 and 29 is reduced to 700 W, and the pressing is continued.

 約100秒後には押圧が完了する位置である成形面1a、2aの間隔が1mmとなる位置まで型1,2が相対的に移動し、型1,2の成形面1a、2aの最外周部である直径27mmの位置に光学ガラス素材20が到達する。このとき、光学ガラス素材20の最外周部における成形面から1mm内部に向かう位置での温度は602℃であり、光学ガラス素材20が広がる速度が低下して熱交換が十分に行われるため、型1,2の有効成形面の最外周表面温度と同一となっている。 After approximately 100 seconds, the molds 1 and 2 relatively move to a position where the distance between the molding surfaces 1a and 2a at which the pressing is completed is 1 mm, and the outermost peripheral portions of the molding surfaces 1a and 2a of the molds 1 and 2 The optical glass material 20 reaches a position having a diameter of 27 mm. At this time, the temperature at a position inward of 1 mm from the molding surface at the outermost peripheral portion of the optical glass material 20 is 602 ° C., and the speed at which the optical glass material 20 spreads is reduced, so that heat exchange is sufficiently performed. The temperatures are the same as the outermost peripheral surface temperatures of the effective forming surfaces 1 and 2.

 続いて、冷却工程に入る。まず、冷却経路18,19に対し、圧力50N/cmの40℃の純水を2L/minの流量で循環を開始する。その直後からランプヒーター28,29は合計20W/secで出力を低下させ、カートリッジヒータ22,23は合計2W/secで出力を下げる。冷却を開始してから15秒後に型1,2の成形面1a、2aの面頂温度は600℃となり、光学ガラス素材20の最外周部は570℃に低下する。このとき、まだ光学面の面頂温度は流動可能な温度であるが、最外周部はすでに流動が困難な粘度領域に達している。 Subsequently, a cooling step is started. First, circulation of pure water at 40 ° C. with a pressure of 50 N / cm 2 at a flow rate of 2 L / min is started through the cooling paths 18 and 19. Immediately after that, the output of the lamp heaters 28 and 29 is reduced at a total of 20 W / sec, and the output of the cartridge heaters 22 and 23 is reduced at a total of 2 W / sec. Fifteen seconds after the start of cooling, the surface top temperatures of the molding surfaces 1a and 2a of the dies 1 and 2 become 600 ° C., and the outermost peripheral portion of the optical glass material 20 drops to 570 ° C. At this time, the surface temperature of the optical surface is still at a temperature at which it can flow, but the outermost peripheral portion has already reached a viscosity region where flow is difficult.

 この後、窒素ガスの流量を30L/minに増加して冷却を継続する。そして、30秒後には、加圧圧力に対して光学ガラス素材20内部の全域において流動が可能な範囲が消失し、光学ガラス素子としての形状が決定される。光学面における面頂の表面温度は約560℃である。 後 Thereafter, the flow rate of the nitrogen gas is increased to 30 L / min, and the cooling is continued. After 30 seconds, the range in which the flow is possible in the entire area inside the optical glass material 20 with respect to the applied pressure disappears, and the shape as the optical glass element is determined. The surface temperature at the top of the optical surface is about 560 ° C.

 この温度条件設定によれば、上型1、下型2の成形面1a、2aに対して、成形されたガラスが張り付くような変形を起こすことはなく、同時に光学ガラス素材20の最外周部の収縮量の多さに起因した成形面からの剥離を起こすこともなく成形が完了する。なお、窒素の流量を30L/minに変更したタイミングで冷却経路18,19の流量を変化させても、型1,2中心部の温度を同様に制御することは可能であるが、この実施の形態では、外周部へ向かう温度分布のバランスを得るため、上記条件による温度分布条件を設定している。 According to this temperature condition setting, no deformation occurs such that the formed glass sticks to the forming surfaces 1a and 2a of the upper mold 1 and the lower mold 2, and at the same time, the outermost peripheral portion of the optical glass material 20 is not deformed. The molding is completed without causing separation from the molding surface due to the large amount of shrinkage. Although the flow rates of the cooling passages 18 and 19 are changed at the timing when the flow rate of nitrogen is changed to 30 L / min, the temperature at the center of the molds 1 and 2 can be similarly controlled. In the embodiment, a temperature distribution condition based on the above condition is set in order to obtain a balance of the temperature distribution toward the outer peripheral portion.

 この後、ランプヒーター28,29及びカートリッジヒータ22,23の出力を0にして冷却経路18,19への純水の循環量を10L/minに増加させる。この状態を、型1,2を含む密閉された空間を大気雰囲気中に暴露しても酸化の影響が問題となりにくい200℃まで継続する。そして、上型1、下型2を相対的に離反させ、不図示の手段によって成形が完了した光学ガラス素子を取り出し、成形を終了する。 After that, the outputs of the lamp heaters 28 and 29 and the cartridge heaters 22 and 23 are set to 0 to increase the circulation amount of pure water to the cooling paths 18 and 19 to 10 L / min. This state is maintained up to 200 ° C. where the influence of oxidation does not become a problem even when the closed space including the molds 1 and 2 is exposed to the atmosphere. Then, the upper mold 1 and the lower mold 2 are relatively separated from each other, the molded optical glass element is taken out by means not shown, and the molding is completed.

 なお、この実施の形態は、温度分布付与手段の一例を示したものであり、さらに様々な温度分布の制御を積極的に行うことが可能である。また、この実施の形態では、説明を簡略化するため、上型1と下型2の温度分布状態を同一としているが、これらの条件を変更して所望の収縮状態を行ったり、故意に部分的な転写精度を低下させたり、あるいは向上させたりすることも可能である。 This embodiment shows an example of the temperature distribution providing means, and it is possible to actively control various temperature distributions. Further, in this embodiment, for the sake of simplicity, the temperature distribution state of the upper mold 1 and that of the lower mold 2 are the same. It is also possible to reduce or improve the overall transfer accuracy.

 (実施の形態10)
 実施の形態10では、光学ガラス素子として、回転対称形状である両凸レンズを成形するものである。図15はこの実施例に用いる成形装置を示し、図14の成形装置とは大きな相違はなく、成形型である上型1及び下型2の光学ガラス素材20と接触する成形面1a、2aが直径(φ)27mm、曲率半径(R)30mmの凹面形状となっている。型1,2に挿入されている熱伝導シャフト14,15と、上軸5、下軸6との間に、厚さ1mm、SUS304製のスペーサー31,32が挿入されており、これにより上型1、下型2は上軸5、下軸6と直接には接触していない。上型1及び下型2は熱伝導シャフト14,15によって連結された状態でアタッチメント16、17により上軸5,下軸6に固定されている。スリーブ21は超硬合金により作製されており、型1,2の側面が全てスリーブ21に嵌合している。
(Embodiment 10)
In the tenth embodiment, a biconvex lens having a rotationally symmetric shape is formed as an optical glass element. FIG. 15 shows a molding apparatus used in this embodiment. There is no significant difference from the molding apparatus shown in FIG. 14, and the molding surfaces 1a and 2a of the molding dies 1 and 2 which are in contact with the optical glass material 20 of the upper mold 1 and the lower mold 2 are formed. It has a concave shape with a diameter (φ) of 27 mm and a radius of curvature (R) of 30 mm. SUS304 spacers 31 and 32 having a thickness of 1 mm are inserted between the heat transfer shafts 14 and 15 inserted into the molds 1 and 2 and the upper shaft 5 and the lower shaft 6, respectively. 1. The lower mold 2 is not in direct contact with the upper shaft 5 and the lower shaft 6. The upper mold 1 and the lower mold 2 are fixed to the upper shaft 5 and the lower shaft 6 by attachments 16 and 17 in a state of being connected by the heat conduction shafts 14 and 15. The sleeve 21 is made of a cemented carbide, and the side surfaces of the molds 1 and 2 are all fitted into the sleeve 21.

 上軸1と下軸2との間に挟まれた光学ガラス素材20は、商品名「VC81(住田光学製)」の硝材であり、直径23.2mm、中心肉厚8mm、上下面の曲率半径(R)が25mmの研磨面で両凸形状となっている。 The optical glass material 20 sandwiched between the upper shaft 1 and the lower shaft 2 is a glass material having a trade name of “VC81 (manufactured by Sumita Optical)”, having a diameter of 23.2 mm, a center thickness of 8 mm, and a radius of curvature of the upper and lower surfaces. (R) has a 25 mm polished surface and has a biconvex shape.

 この実施の形態では、まず、密閉された空間内を窒素ガスにより置換し、流量5L/minの体積を継続して流しながらランプヒーター28,29による加熱を開始する。同時に。カートリッジヒータ22,23による加熱を開始し、熱電対10,11の測定温度が540℃になるまで昇温する。 In this embodiment, first, the inside of the closed space is replaced with nitrogen gas, and heating by the lamp heaters 28 and 29 is started while continuously flowing a volume of 5 L / min. at the same time. The heating by the cartridge heaters 22 and 23 is started, and the temperature is increased until the measured temperature of the thermocouples 10 and 11 reaches 540 ° C.

 547℃に達した時点で、ランプヒーター28,29の合計出力W数と、カートリッジヒータ22,23の合計出力W数の比が6:1になるようにバランス調整し(ランプヒーター28,29の合計出力約1200W、カートリッジヒータ22,23の出力(片側)約100W)、熱電対10,11が548℃に達するまで加熱を継続する。熱電対10,11の測定温度が548℃に達した時点で、型1,2の成形面1a、2aの面頂部分の温度は549℃、有効成形面の最外周部にあたる直径27mmの位置では、その表面温度が554℃になっている。 When the temperature reaches 547 ° C., the balance is adjusted so that the ratio of the total output W number of the lamp heaters 28 and 29 to the total output W number of the cartridge heaters 22 and 23 is 6: 1 (the lamp heaters 28 and 29 are not adjusted). Heating is continued until the total output is about 1200 W, the output of the cartridge heaters 22 and 23 (one side is about 100 W), and the thermocouples 10 and 11 reach 548 ° C. When the measurement temperature of the thermocouples 10 and 11 reaches 548 ° C., the temperature at the top of the molding surfaces 1a and 2a of the dies 1 and 2 is 549 ° C., and at the position of 27 mm in diameter corresponding to the outermost periphery of the effective molding surface. And its surface temperature is 554 ° C.

 加熱の後、押圧を開始し、6000Nの荷重によって上型1と下型2とを相対的に接近させる。このとき、変形を開始する直前の光学ガラス素材20の温度は、実際には547℃であったが、押圧による流動と同時に型1,2の成形面1a、2aの面頂部分から光学ガラス素材20の内部に1mm向かった位置でほぼ成形面1a、2aと同様の549℃に温度が馴染んでいた。 (4) After the heating, pressing is started, and the upper mold 1 and the lower mold 2 are relatively approached by a load of 6000N. At this time, the temperature of the optical glass material 20 immediately before the start of the deformation was actually 547 ° C., but simultaneously with the flow caused by the pressing, the optical glass material 20 was removed from the tops of the molding surfaces 1 a and 2 a of the dies 1 and 2. At a position of 1 mm inward, the temperature was adjusted to 549 ° C. which was almost the same as that of the molding surfaces 1a and 2a.

 さらに押圧を続けることにより、30秒後に成形面1a、2aと光学ガラス素材20とが接する範囲が直径20mmの位置まで拡大し、この位置における光学面1a、2aの温度は550℃となっている。さらに5秒後に同位置での光学ガラス素材20の内部へ1mm向かった位置の温度は549℃に達する。ここでランプヒーター28,29の合計出力W数:カートリッジヒータ22,23の合計出力W数の比が20:1になるように調整し、さらに押圧を続ける。約30秒後には、押圧が完了する位置まで型1,2が相対的に移動し、型1,2の成形面1a、2aの最外周部である直径27mmの位置に光学ガラス素材20が到達する。このとき、光学ガラス素材20の中心温度は547℃に低下し、最外周部における成形面から0.2mm内部に向かう位置での温度は555℃で、ガラスが広がる速度とガラスが広がる抵抗に対して十分に粘度が低い状態に光学ガラス素子が加熱されて流動が可能な状態である。 By continuing the pressing, the area where the molding surfaces 1a and 2a are in contact with the optical glass material 20 is expanded to a position having a diameter of 20 mm after 30 seconds, and the temperature of the optical surfaces 1a and 2a at this position is 550 ° C. . After another 5 seconds, the temperature at a position 1 mm inward of the optical glass material 20 at the same position reaches 549 ° C. Here, the ratio of the total output W number of the lamp heaters 28 and 29 to the total output W number of the cartridge heaters 22 and 23 is adjusted to be 20: 1, and the pressing is continued. After about 30 seconds, the molds 1 and 2 relatively move to a position where the pressing is completed, and the optical glass material 20 reaches a position having a diameter of 27 mm which is the outermost peripheral portion of the molding surfaces 1a and 2a of the molds 1 and 2. I do. At this time, the center temperature of the optical glass material 20 decreases to 547 ° C., and the temperature at a position inward of 0.2 mm from the molding surface at the outermost periphery is 555 ° C., which is lower than the speed at which the glass spreads and the resistance at which the glass spreads. In this state, the optical glass element is heated to a state where the viscosity is sufficiently low so that it can flow.

 続いて、冷却工程に入る。まず、冷却経路18,19に圧力40N/cmの20℃の純水を6L/minの流量で循環させる。その直後からランプヒーター28,29は10W/secで出力を低下させ、カートリッジヒータ22,23は通電を停止する。 Subsequently, a cooling step is started. First, pure water at 20 ° C. at a pressure of 40 N / cm 2 is circulated through the cooling paths 18 and 19 at a flow rate of 6 L / min. Immediately after that, the output of the lamp heaters 28 and 29 is reduced at 10 W / sec, and the energization of the cartridge heaters 22 and 23 is stopped.

 冷却を開始してから10秒で型1,2の成形面1a、2aの面頂温度は530℃まで低下し、光学面の最外周部は550℃に低下する。このとき、まだ光学面の外周部は流動可能な温度であるが、中央付近はすでに流動が困難な粘度領域に達している。さらに30秒後には、加圧圧力に対して光学ガラス素材の内部の全域において流動が可能な範囲が消失し、光学ガラス素子の形状が決定される。光学面の最外周部の表面温度は約520℃である。 で Ten seconds after the start of cooling, the surface top temperatures of the molding surfaces 1a and 2a of the dies 1 and 2 decrease to 530 ° C, and the outermost peripheral portion of the optical surface decreases to 550 ° C. At this time, the outer peripheral portion of the optical surface is still at a temperature at which it can flow, but the center portion has already reached a viscosity region where it is difficult to flow. After a further 30 seconds, the flowable range disappears in the entire region inside the optical glass material with respect to the applied pressure, and the shape of the optical glass element is determined. The surface temperature of the outermost peripheral portion of the optical surface is about 520 ° C.

 この温度分布条件によれば、従来は直径25mm以上で1mm以下の最外周部厚さ(コバ厚)を有するレンズを成形することが難しかったが、積極的な温度分布の付与により、全く問題なく成形が可能となった。また、中心部の面精度は、収縮により成形面の転写が安定しなかったが、この問題も解決することが可能となった。 According to this temperature distribution condition, it has conventionally been difficult to mold a lens having an outermost peripheral portion thickness (edge thickness) of 25 mm or more and 1 mm or less. Molding became possible. Further, regarding the surface accuracy of the central portion, although the transfer of the molded surface was not stabilized due to shrinkage, this problem could be solved.

 この後、ランプヒーター28,29及びカートリッジヒータ22,23の出力を0にして冷却経路18,19への純水の循環量を10L/minに増加させ、型1,2を含む密閉された空間を大気雰囲気中に暴露しても酸化の影響が問題となりにくい200℃まで冷却する。そして、上型1、下型2を相対的に離反させ、不図示の手段によって成形が完了した光学ガラス素材を取り出す。 Thereafter, the outputs of the lamp heaters 28 and 29 and the cartridge heaters 22 and 23 are set to 0 to increase the circulation amount of pure water to the cooling passages 18 and 19 to 10 L / min, and the closed space including the molds 1 and 2 is closed. Is cooled to 200 ° C., where the influence of oxidation does not become a problem even when exposed to an air atmosphere. Then, the upper mold 1 and the lower mold 2 are relatively separated from each other, and the optical glass material whose molding has been completed is taken out by means (not shown).

 なお、この実施の形態においても、温度分布付与手段の一例を示したものであり、他の様々な温度分布の制御を積極的に行うことが可能である。 Note that this embodiment also shows an example of the temperature distribution providing means, and it is possible to actively control various other temperature distributions.

本発明による成形方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shaping | molding method by this invention. 成形時におけるベクトルの変化を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the change of the vector at the time of shaping | molding. 温度分布を付与した状態での成形時におけるベクトルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the vector at the time of shaping | molding in the state to which the temperature distribution was provided. 従来の成形の問題点を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the problem of the conventional shaping | molding. 本発明の成形条件による成形を示す断面図である。It is sectional drawing which shows shaping | molding by the shaping | molding conditions of this invention. 本発明の実施の形態1の成形装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the molding device according to the first embodiment of the present invention. 実施の形態2の成形装置の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a molding device according to a second embodiment. 実施の形態3の成形装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a molding device according to a third embodiment. 実施の形態4の成形装置の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a molding device according to a fourth embodiment. 実施の形態5の成形装置の断面図である。It is sectional drawing of the shaping | molding apparatus of Embodiment 5. 実施の形態6の成形装置の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a molding device according to a sixth embodiment. 実施の形態7の成形装置の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a molding device according to a seventh embodiment. 実施の形態8の成形装置の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of a molding device according to an eighth embodiment. 実施の形態9の成形装置の断面図である。FIG. 21 is a sectional view of a molding device according to a ninth embodiment. 実施の形態10の成形装置の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a molding device according to a tenth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

 1 上型
 2 下型
 3,4 空間
 5 上軸
 6 下軸
 8,9 雰囲気加熱炉
 14,15 熱伝導シャフト
 18,19 冷却経路
 20 光学ガラス素材
 21 スリーブ
 22,23 カートリッジヒータ
 28,29 赤外線ランプヒーター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper die 2 Lower die 3,4 Space 5 Upper shaft 6 Lower shaft 8,9 Atmospheric heating furnace 14,15 Heat conduction shaft 18,19 Cooling path 20 Optical glass material 21 Sleeve 22,23 Cartridge heater 28,29 Infrared lamp heater

Claims (17)

相対する一対の上型と下型とからなる成形型の間に光学ガラス素材を配置し、前記成形型を加熱するとともに前記光学ガラス素材を流動可能な状態まで加熱し、前記成形型を相対的に接近させることにより押圧成形を行い、冷却後に前記成形型と前記光学ガラス素材とを離反させて前記光学ガラス素材を取り出す成形方法において、
 前記加熱時、前記冷却時、又は前記加熱時及び冷却時に、前記成形型に温度分布を付与することを特徴とする光学ガラス素子の成形方法。
An optical glass material is disposed between a pair of upper molds and a lower mold that oppose each other, and the optical glass material is heated to a flowable state while heating the molds. In the molding method of performing the pressure molding by approaching, and removing the optical glass material by separating the mold and the optical glass material after cooling,
A method for molding an optical glass element, wherein a temperature distribution is imparted to the mold during the heating, the cooling, or the heating and the cooling.
前記光学ガラス素材が前記成形型の相対的な接近に伴う前記押圧により変形を開始してから、前記冷却後に前記成形型と前記光学ガラス素材とを離反させるまでの時間が50秒以上で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方法。 The time from when the optical glass material starts to be deformed by the pressing due to the relative approach of the mold to when the optical glass material is separated from the mold and the optical glass material after the cooling is 50 seconds or more. The method for forming an optical glass element according to claim 1, wherein: 前記光学ガラス素材の前記押圧加工時に、前記成形型と前記光学ガラス素材の互いに接触していない部分を気体により加熱または冷却することを特徴とする請求項1または2記載の光学ガラス素子の成形方法。 3. The method of molding an optical glass element according to claim 1, wherein, during the pressing of the optical glass material, portions of the mold and the optical glass material that are not in contact with each other are heated or cooled by gas. . 外周部より中心部の温度が高い温度分布を前記成形型に付与して、前記光学ガラス素子を成形することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形方法。 The method for forming an optical glass element according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical glass element is formed by applying a temperature distribution having a temperature at a central portion higher than a peripheral portion to the mold. 前記外周部より中心部の温度が高い温度分布を前記成形型に付与して、前記成形型を相対的に接近させる方向と平行な方向の長さが、中心部よりも外周部が長い光学ガラス素子を成形することを特徴とする請求項4記載の光学ガラス素子の成形方法。 An optical glass in which a temperature distribution in which a temperature in a central portion is higher than that in the outer peripheral portion is given to the mold, and a length in a direction parallel to a direction in which the mold is relatively approached is longer in an outer peripheral portion than in the central portion. The method for forming an optical glass element according to claim 4, wherein the element is formed. 外周部より中心部の温度が低い温度分布を前記成形型に付与して、光学ガラス素子を成形することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形方法。 The method for forming an optical glass element according to any one of claims 1 to 3, wherein a temperature distribution in which a temperature at a central portion is lower than that at an outer peripheral portion is given to the mold, and the optical glass element is molded. 前記外周部より中心部の温度が低い温度分布を前記成形型に付与して、前記成形型を相対的に接近させる方向と平行な方向の長さが、中心部よりも外周部が短い光学ガラス素子を成形することを特徴とする請求項6記載の光学ガラス素子の成形方法。 An optical glass in which a temperature distribution in which a temperature at a central portion is lower than that at the outer peripheral portion is given to the mold, and a length in a direction parallel to a direction in which the mold is relatively approached is shorter at the outer peripheral portion than at the central portion. The method for forming an optical glass element according to claim 6, wherein the element is formed. 前記成形型が光学ガラス素材と接触する成形面の接線と、前記成形型を相対的に接近させる方向と垂直な平面とがなす角度の最大値が15度以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形方法。 The maximum value of an angle formed by a tangent of a molding surface where the mold contacts the optical glass material and a plane perpendicular to a direction in which the mold relatively approaches is 15 degrees or more. 8. The method for molding an optical glass element according to any one of 1 to 7. 相対する一対の上型と下型とからなる成形型の間に光学ガラス素材を配置し、前記成形型を加熱するとともに前記光学ガラス素材を流動可能な状態まで加熱し、前記成形型を相対的に接近させることにより押圧成形を行い、冷却後に前記成形型と前記光学ガラス素材とを離反させて光学ガラス素子を取り出す成形装置において、
 前記成形型に対する温度分布を付与する温度分布付与手段を有することを特徴とする光学ガラス素子の成形装置。
An optical glass material is disposed between a pair of upper molds and a lower mold that oppose each other, and the optical glass material is heated to a flowable state while heating the molds. In the molding apparatus to perform pressure molding by approaching, and to remove the optical glass element by separating the molding die and the optical glass material after cooling,
An apparatus for forming an optical glass element, further comprising a temperature distribution providing means for providing a temperature distribution to the mold.
前記温度分布付与手段は、前記上型と下型の少なくとも一方の内部に形成した空間に、前記成形型の材料とは異なる熱伝導率を有した材料からなる温度調整部材を配置したものであることを特徴とする請求項9記載の光学ガラス素子の成形装置。 The temperature distribution providing means includes a space formed inside at least one of the upper mold and the lower mold, in which a temperature adjusting member made of a material having a different thermal conductivity from the material of the mold is arranged. The optical glass element molding apparatus according to claim 9, wherein: 前記温度調整部材は、前記成形型と該成形型が固定される軸部材とに接触していることを特徴とする請求項10記載の光学ガラス素子の成形装置。 The molding apparatus for an optical glass element according to claim 10, wherein the temperature adjusting member is in contact with the mold and a shaft member to which the mold is fixed. 前記温度調整部材は、加熱手段を有することを特徴とする請求項10または11に記載の光学ガラス素子の成形装置。 The optical glass element molding apparatus according to claim 10, wherein the temperature adjusting member has a heating unit. 前記温度調整部材による熱の伝達量が、前記成形型と前記軸部材との接触による熱の伝達量よりも大きいことを特徴とする請求項11または12に記載の光学ガラス素子の成形装置。 The optical glass element molding apparatus according to claim 11, wherein an amount of heat transmitted by the temperature adjusting member is larger than an amount of heat transmitted by contact between the molding die and the shaft member. 前記温度分布付与手段は、前記成形型を固定する軸部材の成形型近傍に設けた流路に、気体または液体を流通させたものであることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形装置。 14. The method according to claim 9, wherein the temperature distribution providing unit is configured to allow a gas or a liquid to flow through a flow path provided in the vicinity of the molding die of the shaft member fixing the molding die. An apparatus for forming an optical glass element according to the above. 前記成形型は略円筒形状の部材であるスリーブの内部に配置され、前記スリーブの外側から前記成形型を加熱する光エネルギー加熱手段をさらに有することを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載の光学ガラス素子の成形装置。 The method according to any one of claims 9 to 14, wherein the molding die is disposed inside a sleeve that is a substantially cylindrical member, and further includes a light energy heating unit configured to heat the molding die from outside the sleeve. An apparatus for forming an optical glass element according to the above. 前記スリーブは、複数の気体透過孔が形成されていることを特徴とする請求項15記載の光学ガラス素子の成形装置。 The molding apparatus for an optical glass element according to claim 15, wherein the sleeve has a plurality of gas permeable holes. 前記光エネルギー加熱手段は前記上型と下型とに対応する2つ以上の光エネルギー加熱手段からなるとともに、前記スリーブは前記上型と下型とに対応した断熱境界を有することを特徴とする請求項15または16に記載の光学ガラス素子の成形装置。 The light energy heating means comprises two or more light energy heating means corresponding to the upper mold and the lower mold, and the sleeve has an adiabatic boundary corresponding to the upper mold and the lower mold. An apparatus for forming an optical glass element according to claim 15.
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