JP2007137723A - Mold set - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は成形型組に関する。詳細には、ガラス被成形物を成形するための成形型組に関する。 The present invention relates to a mold set. In detail, it is related with the shaping | molding die set for shape | molding a glass molded object.
従来、レンズ等の光学素子の製造方法として、精密プレス成形法が提案されている。精密プレス成形法とは、所定の温度に加熱したガラス材を成形型を用いてプレス成形する方法である。 Conventionally, a precision press molding method has been proposed as a method of manufacturing an optical element such as a lens. The precision press molding method is a method of press molding a glass material heated to a predetermined temperature using a molding die.
一般的に、ガラス材の精密プレス成形は高温雰囲気中で行われるため、精密プレス成形にはセラミック製や超硬合金製の成形型が用いられている。しかしながら、セラミックス製や超硬合金製の成形型を作製するためには、母材を高剛性の超精密CNC旋盤などにより超精密に切削・研削し、且つ表面を研磨しなければならない。このため、セラミックス製や超硬合金製の成形型は、作製コストが高く、且つ作製に要する時間が長いという問題がある。さらに、成形型ごとに切削加工等を行うために、成形型形状にばらつきが発生するという問題もある。 In general, since precision press molding of a glass material is performed in a high temperature atmosphere, a molding die made of ceramic or cemented carbide is used for precision press molding. However, in order to produce a mold made of ceramics or cemented carbide, the base material must be cut and ground with high precision using a high-rigidity ultra-precise CNC lathe and the surface must be polished. For this reason, the molds made of ceramics or cemented carbide have a problem that the production cost is high and the time required for the production is long. In addition, since cutting or the like is performed for each mold, there is a problem that variations occur in the shape of the mold.
このような問題に鑑み、例えば特許文献1、2には、ガラス製の成形型が提案されている。ガラス製の成形型は、精密プレス成形法により作製可能であるため、超硬合金製等の成形型のように切削・研削・研磨等を要さず、安価且つ高いスループットで作製することができる。
しかしながら、従来の精密プレス成形法により作製したガラス製成形型には比較的歪みが残存している。このため、精密プレス成形法により作製したガラス製成形型をそのまま用いて精密プレス成形を行った場合、プレス成形の際に繰り返し加熱されることによりガラス製成形型の歪みが徐々に解消されてゆくため、ガラス製成形型の形状寸法が経時的に変化することとなる。従って、ガラス製の光学素子を安定生産するのが困難であるという問題がある。 However, relatively distortion remains in the glass mold produced by the conventional precision press molding method. Therefore, when precision press molding is performed using a glass mold produced by the precision press molding method as it is, distortion of the glass mold is gradually eliminated by repeated heating during press molding. Therefore, the shape dimension of the glass mold changes with time. Therefore, there is a problem that it is difficult to stably produce glass optical elements.
例えば、精密プレス成形されたガラス製成形型をアニール(徐冷)処理することにより予め歪みを低減する方法も考えられる。しかしながら、アニール処理によって、ガラス製成形型の形状寸法が変化してしまうため、所望の形状寸法のガラス製成形型を作製するのが困難となる。 For example, a method of previously reducing strain by annealing (slow cooling) a precision press-molded glass mold is also conceivable. However, the annealing process changes the shape of the glass mold, making it difficult to produce a glass mold having a desired shape.
また、ガラス製の光学素子等を精密プレス成形法により作製する場合にも、作製された光学素子の歪みが問題となる。光学素子に歪みが残存していると、所望の光学性能、機械的耐久性が得られなくなる虞があるからである。また、アニール処理により歪みを除去することも考えられるが、精密プレス成形法により作製された光学素子の残存歪みが多いと、アニール処理により光学素子に形状寸法が大きく変化してしまうため、所望の形状寸法の光学素子を実現するのが困難である。 Further, when a glass optical element or the like is manufactured by a precision press molding method, distortion of the manufactured optical element becomes a problem. This is because if the strain remains in the optical element, desired optical performance and mechanical durability may not be obtained. In addition, it is conceivable to remove the strain by annealing treatment. However, if the residual strain of the optical element produced by the precision press molding method is large, the shape dimension of the optical element is greatly changed by the annealing treatment. It is difficult to realize an optical element having a shape and dimension.
このように、精密プレス成形法によりガラス被成形物を作製した場合の残存歪みを低減することは、ガラス製成形型のみならずガラス被成形物一般に共通するものである。 In this way, reducing the residual strain when a glass molding is produced by a precision press molding method is common not only to glass molds but also to glass moldings in general.
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、歪みの少ないガラス被成形物を製造可能な成形型組を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the point which concerns, and the place made into the objective is to provide the shaping | molding die group which can manufacture the glass molded object with few distortions.
本発明に係る第1の成形型組は、ガラス材をプレス成形することによりガラス被成形物を製造するためのものである。本発明に係る成形型組は、柱状の第1の成形型と、柱状の第2の成形型と、胴型とを備えている。第2の成形型は第1の成形型に対向配置されている。胴型は第1の成形型と第2の成形型とが摺動可能に挿入されるように筒状に形成されている。胴型の線熱膨張係数はプレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以下である。 The first mold set according to the present invention is for producing a glass molding by press molding a glass material. The mold set according to the present invention includes a columnar first mold, a columnar second mold, and a body mold. The second mold is disposed opposite to the first mold. The body mold is formed in a cylindrical shape so that the first mold and the second mold are slidably inserted. The linear thermal expansion coefficient of the body mold is less than or equal to the linear thermal expansion coefficient of the glass material to be press-formed.
尚、本明細書において「線熱膨張係数」とは、100℃〜300℃において測定された線熱膨張係数をいう。また、線熱膨張係数は、例えば、理学電機社製 熱機械分析装置により測定することができる。 In this specification, “linear thermal expansion coefficient” refers to a linear thermal expansion coefficient measured at 100 ° C. to 300 ° C. The linear thermal expansion coefficient can be measured by, for example, a thermomechanical analyzer manufactured by Rigaku Corporation.
本発明に係る第2の成形型組は、ガラス材をプレス成形することによりガラス被成形物を製造するためのものである。本発明に係る成形型組は、柱状の第1の成形型と、柱状の第2の成形型と、胴型とを備えている。第1の成形型の頂面には凸状の成形面が形成されている。第2の成形型は成形面に対向配置されている。胴型は第1の成形型と第2の成形型とが摺動可能に挿入されるように筒状に形成されている。第1の成形型の線熱膨張係数はプレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以上である。 The 2nd shaping | molding die group which concerns on this invention is for manufacturing a glass molded object by press-molding a glass material. The mold set according to the present invention includes a columnar first mold, a columnar second mold, and a body mold. A convex molding surface is formed on the top surface of the first mold. The second mold is disposed opposite to the molding surface. The body mold is formed in a cylindrical shape so that the first mold and the second mold are slidably inserted. The linear thermal expansion coefficient of the first mold is not less than the linear thermal expansion coefficient of the glass material to be press-molded.
本発明に係る第3の成形型組は、ガラス材をプレス成形することによりガラス被成形物を製造するためのものである。本発明に係る成形型組は、柱状の第1の成形型と、柱状の第2の成形型と、胴型とを備えている。第1の成形型の頂面には凹状の成形面が形成されている。第2の成形型は成形面に対向配置されている。胴型は第1の成形型と第2の成形型とが摺動可能に挿入されるように筒状に形成されている。第1の成形型の線熱膨張係数はプレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以下である。 The 3rd shaping | molding die group which concerns on this invention is for manufacturing a glass molded object by press-molding a glass material. The mold set according to the present invention includes a columnar first mold, a columnar second mold, and a body mold. A concave molding surface is formed on the top surface of the first molding die. The second mold is disposed opposite to the molding surface. The body mold is formed in a cylindrical shape so that the first mold and the second mold are slidably inserted. The linear thermal expansion coefficient of the first mold is not more than the linear thermal expansion coefficient of the glass material to be press-molded.
本発明に係る成形型組を用いることによって歪みの少ないガラス被成形物を製造することができる。 By using the mold set according to the present invention, it is possible to produce a glass molding with less distortion.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は本実施形態1に係る製造装置1の断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
本実施形態1に係る製造装置1は、複数のヒーター4が埋設された上プレス盤2と、複数のヒーター4が埋設された下プレス盤3と、上プレス盤2及び下プレス盤3の間に配設された成形型組10とを備えている。上プレス盤2は、図示しないプレス器(例えば、エアーシリンダ、サーボモータ等)に連結されており、上プレス盤2は下プレス盤3に対して相対的に変位可能に構成されている。
The
成形型組10は、上型11と、下型12と、円筒状の胴型13とを備えている。
The
上型11は円柱状に形成されている。詳細には、上型11は、円柱状の本体と、本体の基端側に設けられたフランジ部とにより構成されている。上型11の頂面には凸状の成形面が形成されている。成形面の上には、成形されるガラス材14の離型性を向上するための離型膜11aが形成されている。尚、離型膜11aは、例えば、Pt、Ir、SiC、Ti/Pt−Ir等により形成することができる。
The
上型11は、円筒状の胴型13に摺動挿入可能なように、その外径が胴型13の内径と略同一となるように(詳細には、胴型13の内径よりもほんの少しだけ小さくなるように)形成されている。
The
下型12は上型11と対向するように下プレス盤3の上に配置されている。下型12は円柱状に形成されている。詳細には、下型12は、円柱状の本体と、本体の基端側に設けられたフランジ部とにより構成されている。下型12の頂面には平坦な成形面が形成されている。成形面の上には、成形されるガラス材14の離型性を向上するための離型膜12aが形成されている。尚、離型膜12aは、離型膜11aと同様に、例えば、Pt、Ir、SiC、Ti/Pt−Ir等により形成することができる。離型膜11aと離型膜12aとは同一の材料で形成されていてもよく、また別の材料で形成されていてもよい。
The
下型12は、円筒状の胴型13に摺動挿入可能なように、その外径が胴型13の内径と略同一となるように(詳細には、胴型13の内径よりもほんの少しだけ小さくなるように)形成されている。
The
次に、製造装置1を用いたガラス材14の成形について詳細に説明する。
Next, the shaping | molding of the
まず、胴型13内に上型11と下型12とにより区画形成された内部空間にガラス材14を装入する。次に、上プレス盤2及び下プレス盤3のそれぞれに埋設されたヒーター4を用いて、成形型組10と成形型組10内に装入されたガラス材14とを加熱する。その際、上プレス盤2は上型11に近接して配置することが好ましい。具体的には、上プレス盤2を0.1mm以上5mm以下(より好ましくは、0.1mm以上1mm以下、例えば0.5mm)上型11から離間させて配置することが好ましい。上プレス盤2を上型11に適度に近接させることにより、成形型組10に生じる温度ムラを低減することができる。尚、加熱は、例えば、ガラス材14の温度が屈伏点(軟化温度)近傍になるまで行うことが好ましい。
First, the
次に、プレス器(図示せず)を用いて上プレス盤2と共に上型11を下型12方向(図1において下方向)に変位させることによりガラス材14をプレス成形する。プレス成形は上型11の成形面がガラス材14に転写されるような条件(温度、圧力、プレス時間)で行うことが好ましい。尚、これら条件は、ガラス材14の材質(ガラス転移温度、軟化温度、線熱膨張係数等)や上型11の成形面の形状等に基づいて適宜決定することができる。
Next, the
プレス成形完了後、ヒーター4の出力を低下させ(或いは、ヒーター4の電源をオフにして)成形型組10内で成形したガラス材14を所定の温度まで冷却する。この際の冷却スピードは、冷却工程におけるガラス材14内部の温度ムラを小さくして、成形されたガラス材14に残存する歪みを低減する観点からは遅い方が好ましい。一方、スループットの観点からは冷却スピードが速い方が好ましい。このため、冷却スピードは許容される歪みの量とスループットの両観点を比較考量した上で決定することが好ましい。
After the press molding is completed, the output of the
成形型組10及び成形されたガラス材14は、冷却されるに従ってそれぞれ収縮していく。その単位温度あたりの収縮量は成形型組10、ガラス材14の線熱膨張係数(α)に依存する。具体的には、線熱膨張係数が大きくなるに従って単位温度あたりの収縮量が大きくなる。
The mold set 10 and the molded
例えば、胴型13の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも大きい場合は、胴型13の単位温度あたりの熱収縮量がガラス材14の単位温度あたりの熱収縮量よりも小さくなる。このため、冷却工程において、ガラス材14は胴型13によって焼き嵌められることとなる。すなわち、ガラス材14は胴型13により押圧されながら冷却されることとなる。従って、冷却されたガラス材14に大きな歪みが残存することとなる。
For example, when the linear thermal expansion coefficient of the
しかしながら、本実施形態1では、胴型13の線熱膨張係数はガラス材14の線熱膨張係数以下に設定されている。このため、本実施形態1では、胴型13の単位温度あたりの熱収縮量はガラス材14の単位温度あたりの熱収縮量以下である。従って、冷却工程においてガラス材14は胴型13により押圧されないため、成形されたガラス材14に残存ずる歪みを低減することができる。
However, in the first embodiment, the linear thermal expansion coefficient of the
また、上型11の成形面が凸状に形成されている本実施形態1では、上型11の線熱膨張係数はガラス材14の線熱膨張係数以上に設定されている。
In the first embodiment in which the molding surface of the
図2は、上型11の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも小さい場合の上型11及びガラス材14の熱収縮の様子を模式的に表した図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the thermal contraction of the
図2に示すように、上型11の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも小さい場合は、上型11の熱収縮量はガラス材14の熱収縮量よりも小さくなる。このため、ガラス材14は上型11に押圧されながら冷却されることとなる。従って、冷却されたガラス材14に大きな歪みが残存することとなる。
As shown in FIG. 2, when the linear thermal expansion coefficient of the
図3は、上型11の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数以上である場合の上型11及びガラス材14の熱収縮の様子を模式的に表した図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the thermal contraction of the
図3に示すように、上型11の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数以上である場合は、上型11の熱収縮量はガラス材14の熱収縮量以上となる。従って、冷却工程においてガラス材14は上型11により押圧されないため、成形されたガラス材14に残存ずる歪みを低減することができる。
As shown in FIG. 3, when the linear thermal expansion coefficient of the
以上説明したように、胴型13の線熱膨張係数をガラス材14の線熱膨張係数以下とすること、及び/又は、凸状の成形面を有する上型11の線熱膨張係数をガラス材14の線熱膨張係数以上とすることにより残存歪みの少ないガラス被成形物を得ることができる。
As described above, the linear thermal expansion coefficient of the
例えば、本実施形態1に係る成形型組10を用いてガラス製光学素子成型用のガラス製成形型を形成した場合、得られるガラス製成形型は歪みの少ないものとなる。このため、このガラス製成形型はガラス製光学素子の成形工程を繰り返し行っても経時的に形状寸法が変化しにくく、安定したガラス製光学素子の製造が可能となる。すなわち、本実施形態1に係る成形型組10を用いることにより、例えば、安定してガラス製光学素子を製造することができるガラス製成形型を製造することができる。尚、ガラス製成形型を成形する場合は、ガラス材14は、成形を予定しているガラス製光学素子のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有するものであることが好ましい。
For example, when a glass mold for molding a glass optical element is formed using the mold set 10 according to the first embodiment, the resulting glass mold is less distorted. For this reason, even if this glass shaping | molding die repeats the shaping | molding process of a glass optical element, a shape dimension does not change easily with time and manufacture of the stable glass optical element is attained. That is, by using the mold set 10 according to the first embodiment, for example, a glass mold that can stably manufacture a glass optical element can be manufactured. In the case of molding a glass mold, the
尚、より歪みの少ないガラス被成形物を得る観点から、成形型組10を用いて成形したガラス材14をさらにアニール処理(焼鈍処理)してもよい。具体的に、ガラス材14をガラス転移温度(Tg)近傍の温度(Tg−100℃〜Tg+100℃程度)まで加熱し、所定の時間(数分〜数時間)保持した後、1時間あたり5℃〜200℃程度ずつ冷却してもよい。
In addition, from the viewpoint of obtaining a glass molding with less distortion, the
(実施形態2)
図4は本実施形態2に係る製造装置の断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the manufacturing apparatus according to the second embodiment.
本実施形態2は上型の構成を除いて上記実施形態1と同様の構成を有する。ここでは、本実施形態2における上型21について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施形態2において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態1と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
The second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except for the upper mold configuration. Here, the upper mold |
本実施形態2では、成形型組20は、上型21と、下型12と、胴型13とを備えている。上型21は、凹状の成形面を有する点を除いては上記実施形態1の上型11と同様の構成を有している。上型21の頂面には離型膜21aが形成されている。
In the second embodiment, the mold set 20 includes an
本実施形態2では、上型21の線熱膨張係数はガラス材14の線熱膨張係数以下に設定されている。
In the second embodiment, the linear thermal expansion coefficient of the
図5は、上型21の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも大きい場合の上型21及びガラス材14の熱収縮の様子を模式的に表した図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the state of thermal contraction of the
図5に示すように、上型21の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも大きい場合は、上型21の熱収縮量はガラス材14の熱収縮量よりも大きくなる。このため、ガラス材14は上型21に押圧されながら冷却されることとなる。従って、冷却されたガラス材14に大きな歪みが残存することとなる。
As shown in FIG. 5, when the linear thermal expansion coefficient of the
図6は、上型21の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数以下である場合の上型21及びガラス材14の熱収縮の様子を模式的に表した図である。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the thermal contraction of the
図6に示すように、上型21の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数以下である場合は、上型21の熱収縮量はガラス材14の熱収縮量以下となる。従って、冷却工程においてガラス材14は上型21により押圧されないため、成形されたガラス材14に残存ずる歪みを低減することができる。
As shown in FIG. 6, when the linear thermal expansion coefficient of the
以上説明したように、胴型13の線熱膨張係数をガラス材14の線熱膨張係数以下とすること、及び/又は、凹状の成形面を有する上型21の線熱膨張係数をガラス材14の線熱膨張係数以下とすることにより残存歪みの少ないガラス被成形物を得ることができる。
As described above, the linear thermal expansion coefficient of the
(実施例1、2、及び参考例1〜3)
まず、上記実施形態1において説明した製造装置1を用いて、頂面に凹状の成形面(パンチ径:6mm、曲率半径:5mm)が形成されたガラス製成形型33、35を成形した。成形温度は780℃として、成形後、3時間かけて400℃まで低下させた後、常温まで自然冷却し、その後得られたガラス製成形型33、35を取り出した。
(Examples 1 and 2 and Reference Examples 1 to 3)
First, using the
尚、実施例1では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:690℃、屈伏点:740℃、線熱膨張係数:54×10-7/℃)を用いた。上型11及び下型12は超硬合金(線熱膨張係数:60×10-7/℃)により形成した。胴型13は超硬合金(線熱膨張係数:50×10-7/℃)により形成した。
In Example 1, borosilicate glass (glass transition temperature: 690 ° C., yield point: 740 ° C., linear thermal expansion coefficient: 54 × 10 −7 / ° C.) was used as the
実施例2では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:674℃、屈伏点:724℃、線熱膨張係数:47×10-7/℃)を用いた。上型11及び下型12は超硬合金(線熱膨張係数:50×10-7/℃)により形成した。胴型13はチッ化ケイ素(線熱膨張係数:30×10-7/℃)により形成した。
In Example 2, borosilicate glass (glass transition temperature: 674 ° C., yield point: 724 ° C., linear thermal expansion coefficient: 47 × 10 −7 / ° C.) was used as the
参考例1では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:689℃、屈伏点:741℃、線熱膨張係数:64×10-7/℃)を用いた。上型11及び下型12は超硬合金(線熱膨張係数:60×10-7/℃)により形成した。胴型13は超硬合金(線熱膨張係数:50×10-7/℃)により形成した。
In Reference Example 1, borosilicate glass (glass transition temperature: 689 ° C., yield point: 741 ° C., linear thermal expansion coefficient: 64 × 10 −7 / ° C.) was used as the
参考例2では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:689℃、屈伏点:741℃、線熱膨張係数:64×10-7/℃)を用いた。上型11、下型12及び胴型13はすべて超硬合金(線熱膨張係数:60×10-7/℃)により形成した。
In Reference Example 2, borosilicate glass (glass transition temperature: 689 ° C., yield point: 741 ° C., linear thermal expansion coefficient: 64 × 10 −7 / ° C.) was used as the
参考例3では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:689℃、屈伏点:741℃、線熱膨張係数:64×10-7/℃)を用いた。上型11、下型12及び胴型13はすべて超硬合金(線熱膨張係数:50×10-7/℃)により形成した。
In Reference Example 3, borosilicate glass (glass transition temperature: 689 ° C., yield point: 741 ° C., linear thermal expansion coefficient: 64 × 10 −7 / ° C.) was used as the
次に、ガラス製成形型33、35に、それぞれ離型膜33a、35aを成膜した。離型膜33a、35aの成膜はスパッタ法により行った。具体的に、実施例1及び参考例1〜3では、カーボン60at.%の炭化ケイ素膜を0.4μmの層厚で形成した。実施例2では、膜厚0.1μmのTi膜と、膜厚0.4μmのIr−Pt合金膜との積層を形成した。
Next,
その後、ガラス製成形型33、35を備えた製造装置30を用いてガラス製の光学素子(凸レンズ)38を形成した。
Thereafter, a glass optical element (convex lens) 38 was formed using a
図7は光学素子38の形成に用いた製造装置30(光学素子38の形成前)の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of the manufacturing apparatus 30 (before forming the optical element 38) used for forming the
図8は光学素子38の形成に用いた製造装置30(光学素子38の形成後)の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the manufacturing apparatus 30 (after the
図7に示すように、製造装置30はヒーター32が埋設された上プレス盤31及び下プレス盤36とを備えている。上プレス盤31と下プレス盤36との間には成形型組が配置されている。成形型組は、上記工程で作製された上型33及び下型35と、上型33及び下型35とが摺動可能に挿入された円柱状の胴型34とを備えている。
As shown in FIG. 7, the
この製造装置30に光学素子38の材料となるガラス材37を装入し、100回プレス成形を行った。具体的には、上型33から0.5mm離間させて配置した上プレス盤31と下プレス盤36とをそれぞれ600℃まで加熱し、30秒間保持した。その後、上プレス盤31を50kgfで押圧することによりプレス成形を行った。尚、ガラス材37は住田光学ガラス社製K−PBK40(ガラス転移温度:501℃、屈伏点:549℃)を用いた。
The
図9は下型35の成形面の形状評価方法を説明するための図である。尚、図9において、成形後の成形面の形状を実線で示し、成形前の成形面の形状を破線で示した。
FIG. 9 is a diagram for explaining a method for evaluating the shape of the molding surface of the
その後、プレス成形に使用する前の下型35の成形面の形状とプレス成形に使用した後の下型35の成形面の形状とを比較測定した。具体的には、下型35の成形面の形状評価は、図9に示すように、成形面の最下点を一致させた状態における、成形面の中心から2mm離れた箇所の成形後の成形面と成形前の成形面との高さの差(変化量:Δ)を測定した。その変化量Δが0.2μm以下である場合は「○」とし、0.2μmより大きい場合は「×」として評価した。尚、形状測定は松下電器産業(株)製 UA3Pを用いて行った。
Thereafter, the shape of the molding surface of the
(実施例3、4、及び参考例4、5)
まず、上記実施形態1において説明した製造装置1を用いて、頂面に凸状の成形面(パンチ径:6mm、曲率半径:5mm)が形成されたガラス製成形型33、35を成形した。成形温度は780℃として、成形後、3時間かけて400℃まで低下させた後、常温まで自然冷却し、その後得られたガラス製成形型33、35を取り出した。
(Examples 3 and 4 and Reference Examples 4 and 5)
First, using the
尚、実施例3では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:679℃、屈伏点:724℃、線熱膨張係数:56×10-7/℃)を用いた。上型11、下型12及び胴型13はすべて超硬合金(線熱膨張係数:50×10-7/℃)により形成した。
In Example 3, borosilicate glass (glass transition temperature: 679 ° C., yield point: 724 ° C., linear thermal expansion coefficient: 56 × 10 −7 / ° C.) was used as the
実施例4では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:689℃、屈伏点:741℃、線熱膨張係数:64×10-7/℃)を用いた。上型11及び下型12は超硬合金(線熱膨張係数:50×10-7/℃)により形成した。胴型13は超硬合金(線熱膨張係数:60×10-7/℃)により形成した。
In Example 4, borosilicate glass (glass transition temperature: 689 ° C., yield point: 741 ° C., linear thermal expansion coefficient: 64 × 10 −7 / ° C.) was used as the
参考例4では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:679℃、屈伏点:724℃、線熱膨張係数:56×10-7/℃)を用いた。上型11及び下型12は超硬合金(線熱膨張係数:60×10-7/℃)により形成した。胴型13は超硬合金(線熱膨張係数:50×10-7/℃)により形成した。
In Reference Example 4, borosilicate glass (glass transition temperature: 679 ° C., yield point: 724 ° C., linear thermal expansion coefficient: 56 × 10 −7 / ° C.) was used as the
参考例5では、ガラス材14として、ホウ珪酸ガラス(ガラス転移温度:674℃、屈伏点:724℃、線熱膨張係数:47×10-7/℃)を用いた。上型11及び下型12は超硬合金(線熱膨張係数:50×10-7/℃)により形成した。胴型13はチッ化ケイ素(線熱膨張係数:30×10-7/℃)により形成した。
In Reference Example 5, borosilicate glass (glass transition temperature: 674 ° C., yield point: 724 ° C., linear thermal expansion coefficient: 47 × 10 −7 / ° C.) was used as the
次に、ガラス製成形型33、35に、それぞれカーボン60at.%の炭化ケイ素膜(膜厚0.4μm)からなる離型膜33a、35aを成膜した。離型膜33a、35aの成膜はスパッタ法により行った。
Next, carbon 60 at.
その後、実施例1と同様の材料、条件で、製造装置30を用いてガラス製の光学素子(凹レンズ)38を形成し、プレス成形に使用する前の下型35の成形面の形状とプレス成形に使用した後の下型35の成形面の形状とを比較測定した。
Thereafter, a glass optical element (concave lens) 38 is formed using the
実施例1〜4及び参考例1〜5の結果を下記表1に示す。 The results of Examples 1 to 4 and Reference Examples 1 to 5 are shown in Table 1 below.
表1に示すように、凸レンズを形成するための凹状の成形面を有する成形型35の場合、胴型13の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも小さく、且つ上型11の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも大きい場合に形状変化が比較的少ないことがわかった。すなわち、ガラス製成形型33、35に残存する歪みの量が少ないことがわかった。
As shown in Table 1, in the case of a
また、凹レンズを形成するための凸状の成形面を有する成形型35の場合、胴型13の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも小さく、且つ上型11の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも小さい場合に形状変化が比較的少ないことがわかった。すなわち、ガラス製成形型33、35に残存する歪みの量が少ないことがわかった。
Further, in the case of the molding die 35 having a convex molding surface for forming a concave lens, the linear thermal expansion coefficient of the
さらに、成形後、400℃まで30分で冷却した以外は上記方法と同様の方法で作成した実施例1〜4及び参考例1〜5におけるガラス製成形型33をアニール処理した。具体的には、650℃で8時間保持し、その後120℃/時間で室温まで冷却した。そして、アニール処理前とアニール処理後の成形面の形状変化を確認した。その結果、実施例1〜4では比較的形状変化が少なく、参考例1〜5では比較的形状変化が多い結果となった。
Furthermore, the
この結果も、凸レンズを形成するための凹状の成形面を有する成形型35の場合、上型11の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも大きい方が残存歪みを低減できること、また、凹レンズを形成するための凸状の成形面を有する成形型35の場合、上型11の線熱膨張係数がガラス材14の線熱膨張係数よりも小さい方が残存歪みを低減できることを支持している。
As a result, in the case of the molding die 35 having a concave molding surface for forming a convex lens, the residual strain can be reduced when the linear thermal expansion coefficient of the
以上説明したように、本発明に係る成形型組を用いることによって歪みの少ないガラス被成形物を製造することができるため、レンズ、プリズム等の光学素子、ガラス素子を成形するためのガラス製成形型等の製造に有用である。 As described above, since a glass molding with less distortion can be produced by using the mold set according to the present invention, glass molding for molding optical elements such as lenses and prisms, and glass elements. Useful for manufacturing molds.
1、30 製造装置
2、31 上プレス盤
3、36 下プレス盤
4、32 ヒーター
10、20 成形型組
11、21、33 上型
11a、12a、21a、33a、35a 離型膜
12、35 下型
13、34 胴型
14、37 ガラス材
38 光学素子
1, 30 Production equipment
2, 31 Upper press board
3, 36 Lower press panel
4, 32 heater
10, 20 Mold set
11, 21, 33 Upper mold
11a, 12a, 21a, 33a, 35a Release film
12, 35 Lower mold
13, 34 trunk type
14, 37 Glass material
38 Optical elements
Claims (8)
柱状の第1の成形型と、
上記第1の成形型に対向配置された柱状の第2の成形型と、
上記第1の成形型と上記第2の成形型とが摺動可能に挿入される筒状の胴型と、
を備え、
上記胴型は、その線熱膨張係数がプレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以下である成形型組。 A mold set for producing a glass molding by press molding a glass material,
A columnar first mold,
A columnar second mold placed opposite to the first mold;
A cylindrical body mold into which the first mold and the second mold are slidably inserted;
With
The barrel mold is a mold set whose linear thermal expansion coefficient is equal to or less than the linear thermal expansion coefficient of the glass material to be press-molded.
上記第1の成形型は、その上記第2の成形型と対向する頂面に形成された凸状の成形面を有し、且つ、その線熱膨張係数が上記プレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以上である成形型組。 In the mold set according to claim 1,
The first molding die has a convex molding surface formed on the top surface facing the second molding die, and the linear thermal expansion coefficient of the glass material wire to be press-molded. Mold set that has a thermal expansion coefficient or higher.
上記第1の成形型は、その上記第2の成形型と対向する頂面に形成された凹状の成形面を有し、且つ、その線熱膨張係数が上記プレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以下である成形型組。 In the mold set according to claim 1,
The first molding die has a concave molding surface formed on the top surface facing the second molding die, and the linear thermal expansion coefficient thereof is the linear heat of the glass material to be press-molded. A mold set that has an expansion coefficient or less.
頂面に凸状の成形面が形成された柱状の第1の成形型と、
上記成形面に対向配置された柱状の第2の成形型と、
上記第1の成形型と上記第2の成形型とが摺動可能に挿入される筒状の胴型と、
を備え、
上記第1の成形型は、その線熱膨張係数がプレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以上である成形型組。 A mold set for producing a glass molding by press molding a glass material,
A columnar first molding die having a convex molding surface formed on the top surface;
A columnar second mold placed opposite to the molding surface;
A cylindrical body mold into which the first mold and the second mold are slidably inserted;
With
Said 1st shaping | molding die is a shaping die group whose linear thermal expansion coefficient is more than the linear thermal expansion coefficient of the glass material by which press molding is carried out.
頂面に凹状の成形面が形成された柱状の第1の成形型と、
上記成形面に対向配置された柱状の第2の成形型と、
上記第1の成形型と上記第2の成形型とが摺動可能に挿入される筒状の胴型と、
を備え、
上記第1の成形型は、その線熱膨張係数がプレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以下である成形型組。 A mold set for producing a glass molding by press molding a glass material,
A columnar first molding die having a concave molding surface formed on the top surface;
A columnar second mold placed opposite to the molding surface;
A cylindrical body mold into which the first mold and the second mold are slidably inserted;
With
Said 1st shaping | molding die is a shaping die group whose linear thermal expansion coefficient is below the linear thermal expansion coefficient of the glass material press-molded.
上記胴型は、その線熱膨張係数が上記プレス成形されるガラス材の線熱膨張係数以下である成形型組。 In the mold set according to claim 4 or 5,
The barrel mold is a mold set whose linear thermal expansion coefficient is equal to or less than the linear thermal expansion coefficient of the glass material to be press-molded.
上記ガラス被成形物はガラス製の光学素子を成形するための成形型である成形型組。 In the mold set according to claim 1, 4, or 5,
The glass molding is a mold set that is a mold for molding a glass optical element.
上記ガラス被成形物は、そのガラス転移温度が上記光学素子のガラス転移温度よりも高い成形型組。 In the mold set according to claim 7,
The glass molding is a mold set whose glass transition temperature is higher than the glass transition temperature of the optical element.
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JP2005334616A JP2007137723A (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Mold set |
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JP2022107291A (en) * | 2021-01-08 | 2022-07-21 | Hoya株式会社 | Manufacturing method of glass molding tool and manufacturing method of optical element |
-
2005
- 2005-11-18 JP JP2005334616A patent/JP2007137723A/en active Pending
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