JP2621912B2 - 光学素子の成形方法 - Google Patents
光学素子の成形方法Info
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- JP2621912B2 JP2621912B2 JP63083513A JP8351388A JP2621912B2 JP 2621912 B2 JP2621912 B2 JP 2621912B2 JP 63083513 A JP63083513 A JP 63083513A JP 8351388 A JP8351388 A JP 8351388A JP 2621912 B2 JP2621912 B2 JP 2621912B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学素子の成形方法に関する。
高精度レンズ素材の成形方法としては、特公昭56−37
8号公報に開示された技術が知られている。この従来技
術においては、金属型（成形型）の温度を被成形ガラス
の転移点以上，軟化点以下で一定に保持して成形してい
るが、かかる条件下で流動性を有するガラス素材を加圧
成形する場合には、上下のいずれかの金属型にガラス素
材が固着して、いわゆる焼付けを生じることは周知の事
実である。又、この事実は、出願人の行ったラマンスペ
クトル解析によっても立証されている。このラマンスペ
クトル解析に関しては、本出願人が特開昭62−230633号
公報にて開示している。
8号公報に開示された技術が知られている。この従来技
術においては、金属型（成形型）の温度を被成形ガラス
の転移点以上，軟化点以下で一定に保持して成形してい
るが、かかる条件下で流動性を有するガラス素材を加圧
成形する場合には、上下のいずれかの金属型にガラス素
材が固着して、いわゆる焼付けを生じることは周知の事
実である。又、この事実は、出願人の行ったラマンスペ
クトル解析によっても立証されている。このラマンスペ
クトル解析に関しては、本出願人が特開昭62−230633号
公報にて開示している。
上記公報の発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであって、成形型とガラス素材との焼付きを
生じさせることなくガラス素材を高精度に成形しうるよ
うにした高精度ガラス素材の成形方法を提供することを
目的としていた。
されたものであって、成形型とガラス素材との焼付きを
生じさせることなくガラス素材を高精度に成形しうるよ
うにした高精度ガラス素材の成形方法を提供することを
目的としていた。
すなわち、非酸化性雰囲気において、成形型と被成形
ガラス素材とを等温度状態に加熱する工程と、ガラス素
材の温度を等温度下で108〜1014ポアズの粘度範囲内の
任意温度に設定するとともに、その温度を保持して型自
重による成形圧力8g/cm2〜2kg/cm2の範囲内の適切圧力
に設定し、ガラス素材の変形量に応じて設定した時間内
その一定成形圧を保持して成形する工程と、成形型と成
形体をガラスの転移点温度以下に冷却して成形体を離型
する工程とよりなるものであり、ガラス素材の成形型へ
の焼付けを防止するとともに熱によるヒケを防止して高
精度ガラス素材を成形しうるようにしたものである。
ガラス素材とを等温度状態に加熱する工程と、ガラス素
材の温度を等温度下で108〜1014ポアズの粘度範囲内の
任意温度に設定するとともに、その温度を保持して型自
重による成形圧力8g/cm2〜2kg/cm2の範囲内の適切圧力
に設定し、ガラス素材の変形量に応じて設定した時間内
その一定成形圧を保持して成形する工程と、成形型と成
形体をガラスの転移点温度以下に冷却して成形体を離型
する工程とよりなるものであり、ガラス素材の成形型へ
の焼付けを防止するとともに熱によるヒケを防止して高
精度ガラス素材を成形しうるようにしたものである。
以下、上記従来の発明を具体的に説明する。まず、第
３図を用いて鉛−シリカを基本組成としたフリント系硝
材の各温度における構造変化をラマン分光スペクトルで
解析した結果を説明する。第３図は、横軸に波数（c
m-1）を、縦軸に強度をとったものであり、図中ａのス
ペクトルは400℃付近までのもので、室温から400℃付近
までは温度のいかんにかかわらず同一のスペクトルであ
った。なお、上記フリント系硝材の転移点温度は440
℃、屈伏温度は470℃付近であった。図中、ｂで示すス
ペクトルは、440℃付近のスペクトルを示すものであ
り、ｃで示すスペクトルは490℃付近のものである。
又、ｄで示すスペクトルは、600℃付近（軟化点付近）
のものであり、ｅで示すスペクトルは650℃付近のもの
である。
３図を用いて鉛−シリカを基本組成としたフリント系硝
材の各温度における構造変化をラマン分光スペクトルで
解析した結果を説明する。第３図は、横軸に波数（c
m-1）を、縦軸に強度をとったものであり、図中ａのス
ペクトルは400℃付近までのもので、室温から400℃付近
までは温度のいかんにかかわらず同一のスペクトルであ
った。なお、上記フリント系硝材の転移点温度は440
℃、屈伏温度は470℃付近であった。図中、ｂで示すス
ペクトルは、440℃付近のスペクトルを示すものであ
り、ｃで示すスペクトルは490℃付近のものである。
又、ｄで示すスペクトルは、600℃付近（軟化点付近）
のものであり、ｅで示すスペクトルは650℃付近のもの
である。
各温度のスペクトルにおける第１のピーク部1,2,3,4
の化学構造を調べたら、 であり、板状構造であった。この構造式においては、結
合手が１個であるために物と結合しにくい、即ち焼付け
を生じにくい性質を有する。又、第２のピーク部5,6,7,
8,9の構造式を調べたら、 であり、鎖状構造であった。この構造式においては、結
合手が２個であるために物と結合し易い、即ち焼付けを
生じ易い性質を有する。特に、650℃のスペクトルｅの
場合には、第２のピーク部９のみであり、プレス圧を付
加すると衝突回数が増加して焼付きを促進させる結果と
なることが理解できる。又、転移温度440℃以上、軟化
点600℃以下の温度においては、ｂ〜ｄのスペクトルで
示すごとく、第１のピーク部2,3,4の強度が減少し、第
２のピーク部7,6,5の強度が次第に大きくなるのが理解
できる。従って、転移温度以上、軟化点以下の領域にお
いては、被成形ガラスが金型に対して焼付きを生じる場
合があることが、第３図のラマンスペクトル解析から判
断できるものであり、前述の従来技術が焼付きを生じ易
い欠点を有することが実証された。又、軟化点600℃付
近以上の高い温度では、第３ピーク部10,11,12,13,14の
吸収帯形態に変化を与えることから、複雑な構造変化、
即ち結合手の多いアニオン活性の構造が形成される。
の化学構造を調べたら、 であり、板状構造であった。この構造式においては、結
合手が１個であるために物と結合しにくい、即ち焼付け
を生じにくい性質を有する。又、第２のピーク部5,6,7,
8,9の構造式を調べたら、 であり、鎖状構造であった。この構造式においては、結
合手が２個であるために物と結合し易い、即ち焼付けを
生じ易い性質を有する。特に、650℃のスペクトルｅの
場合には、第２のピーク部９のみであり、プレス圧を付
加すると衝突回数が増加して焼付きを促進させる結果と
なることが理解できる。又、転移温度440℃以上、軟化
点600℃以下の温度においては、ｂ〜ｄのスペクトルで
示すごとく、第１のピーク部2,3,4の強度が減少し、第
２のピーク部7,6,5の強度が次第に大きくなるのが理解
できる。従って、転移温度以上、軟化点以下の領域にお
いては、被成形ガラスが金型に対して焼付きを生じる場
合があることが、第３図のラマンスペクトル解析から判
断できるものであり、前述の従来技術が焼付きを生じ易
い欠点を有することが実証された。又、軟化点600℃付
近以上の高い温度では、第３ピーク部10,11,12,13,14の
吸収帯形態に変化を与えることから、複雑な構造変化、
即ち結合手の多いアニオン活性の構造が形成される。
上記表に示すように、各種ガラス素材の粘度は108〜1
013ポアズの範囲に設定してあり、表中の成形圧力で成
形すれば、このガラス粘度の範囲における型自重による
焼付きを生じさせない、即ち離型可能な成形圧力の範囲
は8g/cm2〜2kg/cm2であった。
013ポアズの範囲に設定してあり、表中の成形圧力で成
形すれば、このガラス粘度の範囲における型自重による
焼付きを生じさせない、即ち離型可能な成形圧力の範囲
は8g/cm2〜2kg/cm2であった。
以上のラマンスペクトル解析及び諸実験の結果から、
各ガラス材料（ガラス素材）の軟化点より低い温度で、
成形型及びガラス素材を等温加熱下、即ち、成形型及び
ガラス素材のどの部分も等温状態になる加熱条件下に
て、ガラス素材の粘度に応じた焼付きを生じない成形保
持時間に設定して、成形すれば、希望の成形形状に成形
することができることが明らかである。
各ガラス材料（ガラス素材）の軟化点より低い温度で、
成形型及びガラス素材を等温加熱下、即ち、成形型及び
ガラス素材のどの部分も等温状態になる加熱条件下に
て、ガラス素材の粘度に応じた焼付きを生じない成形保
持時間に設定して、成形すれば、希望の成形形状に成形
することができることが明らかである。
又、第４図は、フリント系ガラスにおける温度と粘度
の関係を示すグラフであり、横軸は温度（テバージング
温度，℃）をとり、縦軸に粘度をとったグラフである。
転移点温度440℃（粘度1013ポアズ）においては、型自
重による成形圧力がかかっているので、成形されたガラ
ス素材が変化する可能性があるが、転移点以下の温度、
例えば、400℃においては、型自重による圧力ではもは
や成形不能部分であるので、この400℃付近（粘度10
14.5ポアズ）で成形品（ガラスレンズ）を取り出せば、
熱によるヒケの生じない高精度の成形品を取り出すこと
ができる。
の関係を示すグラフであり、横軸は温度（テバージング
温度，℃）をとり、縦軸に粘度をとったグラフである。
転移点温度440℃（粘度1013ポアズ）においては、型自
重による成形圧力がかかっているので、成形されたガラ
ス素材が変化する可能性があるが、転移点以下の温度、
例えば、400℃においては、型自重による圧力ではもは
や成形不能部分であるので、この400℃付近（粘度10
14.5ポアズ）で成形品（ガラスレンズ）を取り出せば、
熱によるヒケの生じない高精度の成形品を取り出すこと
ができる。
第５図により作用を説明する。20で示すのは、成形装
置の縦断面図である。
置の縦断面図である。
被成形体であるガラス素材21としては、近似球面形状
にプリフォームされたリン酸塩ガラスを使用し、非球面
形状の成形面22a,23aを有する上下の成形用金型22,23に
て非球面形状に成形してみた。24で示すのは、金型22,2
3の周囲に配設したヒーターで金型22,23とガラス素材21
を等温加熱状態にするためのものである。
にプリフォームされたリン酸塩ガラスを使用し、非球面
形状の成形面22a,23aを有する上下の成形用金型22,23に
て非球面形状に成形してみた。24で示すのは、金型22,2
3の周囲に配設したヒーターで金型22,23とガラス素材21
を等温加熱状態にするためのものである。
成形用金型22,23は、窒化物系セラミックスで成形し
てあり、各成形面22a,23aの曲率半径はそれぞれ150mm,1
00mmに設定して成形してある。又、成形用金型22,23に
おける成形圧力、即ち型自重による成形荷重は、22.5g/
cm2に設定してある。
てあり、各成形面22a,23aの曲率半径はそれぞれ150mm,1
00mmに設定して成形してある。又、成形用金型22,23に
おける成形圧力、即ち型自重による成形荷重は、22.5g/
cm2に設定してある。
ガラス素材21は、直径が30mm、両面の曲率半径がそれ
ぞれ150.5mm,100.5mmに設定してあり、近似球面形状に
プリフォームしてある。
ぞれ150.5mm,100.5mmに設定してあり、近似球面形状に
プリフォームしてある。
まず、上記プリフォームされたガラス素材21を、下型
23上に載置する。成形室内は、99.9％以上の窒素ガスを
用いた非酸化性雰囲気にしてある。
23上に載置する。成形室内は、99.9％以上の窒素ガスを
用いた非酸化性雰囲気にしてある。
次に、ヒーター24を介して上下金型22,23及びガラス
素材21を加熱し、上下金型22,23及びガラス素材21を等
温加熱状態（どの部分も等温状態にある状態）にする。
素材21を加熱し、上下金型22,23及びガラス素材21を等
温加熱状態（どの部分も等温状態にある状態）にする。
ヒーター24による加熱開始から10分後にガラス素材21
の温度を等温加熱状態下で108ポアズ付近の粘度になる
温度に設定した。そして、この温度を保持した状態で、
22.5g/cm2の型自重による成形圧力を有する上型22を介
してガラス素材21の成形を行った。成形圧力保持時間は
50分とした。これらの成形条件は、上記実験結果に基づ
き設定したものである。
の温度を等温加熱状態下で108ポアズ付近の粘度になる
温度に設定した。そして、この温度を保持した状態で、
22.5g/cm2の型自重による成形圧力を有する上型22を介
してガラス素材21の成形を行った。成形圧力保持時間は
50分とした。これらの成形条件は、上記実験結果に基づ
き設定したものである。
次に、成形されたガラス素材21の温度が転移点以下の
温度になるまで30分間徐冷した。更に、同温度にて10分
間保持し、放冷した。
温度になるまで30分間徐冷した。更に、同温度にて10分
間保持し、放冷した。
そして、放冷後に成形されたガラス素材（ガラスレン
ズ）21を取り出した。
ズ）21を取り出した。
上記プレス成形における成形条件を第６図に示す。図
は、横軸に成形時間（分）をとり、縦軸にプリフォーム
されたガラス素材21の粘度（ポアズ）をとったものであ
る。図において、粘度1013にて引いた横線25はガラスの
転移点温度を示すものである。
は、横軸に成形時間（分）をとり、縦軸にプリフォーム
されたガラス素材21の粘度（ポアズ）をとったものであ
る。図において、粘度1013にて引いた横線25はガラスの
転移点温度を示すものである。
上記の従来技術においてはガラス素材（成形品）が成
形型に固着することは確実に防止することができるとと
もに、成形品に発生しやすいヒケについても防止するこ
とができる。しかしながら、成形の全領域を上型による
型自重が作用しているため、型自重による圧力ではもは
やガラス素材を変形させることができない粘度（1014.5
ポアズ以上：フリント系ガラスでは約400℃以下）にな
るまでの間は、成形品（ガラスレンズ）を型から取り出
すことができず、成形時間の増大化を招いてしまい、生
産性を阻害してしまっていた。
形型に固着することは確実に防止することができるとと
もに、成形品に発生しやすいヒケについても防止するこ
とができる。しかしながら、成形の全領域を上型による
型自重が作用しているため、型自重による圧力ではもは
やガラス素材を変形させることができない粘度（1014.5
ポアズ以上：フリント系ガラスでは約400℃以下）にな
るまでの間は、成形品（ガラスレンズ）を型から取り出
すことができず、成形時間の増大化を招いてしまい、生
産性を阻害してしまっていた。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、成形サイクルタイムを短縮して生産性の向上を図
り、高精度の成形品を安価に得ることができる光学素子
の成形方法を提供することを目的とする。
で、成形サイクルタイムを短縮して生産性の向上を図
り、高精度の成形品を安価に得ることができる光学素子
の成形方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、ガラス素材と
成形型とを等温度状態に加熱する工程と、前記ガラス素
材と前記成形型との温度を108〜1012ポアズの粘度範囲
内の任意温度で且つ前記成形型の型自重による成形圧力
を8g/cm2〜2kg/cm2の範囲内の適切圧力に設定する工程
と、前記ガラス素材の変形量に応じて設定した時間内、
前記成形型の型自重による成形圧力を一定に保持して前
記ガラス素材を成形する工程と、前記成形型と前記ガラ
ス素材とを前記ガラス素材がその自重では変化しない10
12ポアズの粘度になるまで冷却し、このときの温度を一
定時間保持して前記成形型の型自重による成形圧力で前
記ガラス素材と前記成形型とを隙間なく密着させる工程
と、前記成形型で成形された成形体を取り出す工程とを
有する構成にした。
成形型とを等温度状態に加熱する工程と、前記ガラス素
材と前記成形型との温度を108〜1012ポアズの粘度範囲
内の任意温度で且つ前記成形型の型自重による成形圧力
を8g/cm2〜2kg/cm2の範囲内の適切圧力に設定する工程
と、前記ガラス素材の変形量に応じて設定した時間内、
前記成形型の型自重による成形圧力を一定に保持して前
記ガラス素材を成形する工程と、前記成形型と前記ガラ
ス素材とを前記ガラス素材がその自重では変化しない10
12ポアズの粘度になるまで冷却し、このときの温度を一
定時間保持して前記成形型の型自重による成形圧力で前
記ガラス素材と前記成形型とを隙間なく密着させる工程
と、前記成形型で成形された成形体を取り出す工程とを
有する構成にした。
従来の成形条件は第６図にて説明したようなサイクル
パターンをとっている。同図において、ガラス素材21の
温度を、ヒーター24により、上下金型22,23と等温状態
下で108ポアズ付近の粘度に加熱開始から10分後に到達
する工程と、この粘度において22.5g/cm2の型自重によ
る成形圧力を50分間作用させ、ガラス素材21を変形させ
て金型22,23に密着させる工程は、ガラスの成形におい
てはともに不可欠の工程である。ここまでの工程の時間
を短縮しようとして、成形圧力を上げ、ガラス素材21の
変形速度を早めると、従来技術にて説明したように、金
型22,23とガラス素材21とが焼き付きを生じてしまうの
で、圧力を上昇して成形時間を短縮化することはできな
い。
パターンをとっている。同図において、ガラス素材21の
温度を、ヒーター24により、上下金型22,23と等温状態
下で108ポアズ付近の粘度に加熱開始から10分後に到達
する工程と、この粘度において22.5g/cm2の型自重によ
る成形圧力を50分間作用させ、ガラス素材21を変形させ
て金型22,23に密着させる工程は、ガラスの成形におい
てはともに不可欠の工程である。ここまでの工程の時間
を短縮しようとして、成形圧力を上げ、ガラス素材21の
変形速度を早めると、従来技術にて説明したように、金
型22,23とガラス素材21とが焼き付きを生じてしまうの
で、圧力を上昇して成形時間を短縮化することはできな
い。
したがって、金型22,23とガラス素材21とが密着した
後、成形されたガラス素材（ガラスレンズ）21を上下金
型22,23より取り出すまでの工程について検討した。従
来は、108ポアズの粘度から1013ポアズの転移点以下の
温度になるまで、上型22の自重をかけつつ30分間かけて
徐冷し、更に同温度にて10分間保持し、放冷した。そし
て、室温に冷えたガラス素材（ガラスレンズ）21を型よ
りとり出すのに、更に、10数分の放冷時間を要してい
た。
後、成形されたガラス素材（ガラスレンズ）21を上下金
型22,23より取り出すまでの工程について検討した。従
来は、108ポアズの粘度から1013ポアズの転移点以下の
温度になるまで、上型22の自重をかけつつ30分間かけて
徐冷し、更に同温度にて10分間保持し、放冷した。そし
て、室温に冷えたガラス素材（ガラスレンズ）21を型よ
りとり出すのに、更に、10数分の放冷時間を要してい
た。
高温のガラスに圧力を加えるとガラスは変形する。10
8ポアズの粘度にあるガラスには22.5g/cm2の型自重が作
用していて、この圧力によってガラスが変形し、金型2
2,23と密着させることができる。この状態で上型22を取
り外したとしたら、ガラス素材21は自重により徐冷する
間に変形してしまい、高精度の成形品を得ることはでき
ない。
8ポアズの粘度にあるガラスには22.5g/cm2の型自重が作
用していて、この圧力によってガラスが変形し、金型2
2,23と密着させることができる。この状態で上型22を取
り外したとしたら、ガラス素材21は自重により徐冷する
間に変形してしまい、高精度の成形品を得ることはでき
ない。
上型からの圧力が加われば変形するが、ガラス素材の
自重ではガラスが変形しない粘度（1012ポアズ以上）に
なるまで、上型の自重による成形圧力を加えつつ徐冷
し、この粘度（1012ポアズ以上）で徐冷を停止し、上下
金型とガラス素材とを同温度で保持してガラスを変形さ
せ、上下金型とガラス素材とが完全に密着してから上型
を取り外し、次いでガラス素材（ガラスレンズ）21を下
型より取り外すことで、高精度のガラス成形品を短時間
で取り出すことができる。
自重ではガラスが変形しない粘度（1012ポアズ以上）に
なるまで、上型の自重による成形圧力を加えつつ徐冷
し、この粘度（1012ポアズ以上）で徐冷を停止し、上下
金型とガラス素材とを同温度で保持してガラスを変形さ
せ、上下金型とガラス素材とが完全に密着してから上型
を取り外し、次いでガラス素材（ガラスレンズ）21を下
型より取り外すことで、高精度のガラス成形品を短時間
で取り出すことができる。
なお、前記工程において、ガラス素材が自重では変形
しない粘度になったとき、上下金型とガラス素材とを同
温度で一定時間保持する理由は、金型とガラス素材との
線膨張係数の違いにより発生する両者の微小な形状の差
を補正し、金型とガラス素材とを完全に密着させるため
である。すなわち、108ポアズの等温状態で50分に保持
される間にガラスが変形し、金型とガラス素材とは完全
に密着する。
しない粘度になったとき、上下金型とガラス素材とを同
温度で一定時間保持する理由は、金型とガラス素材との
線膨張係数の違いにより発生する両者の微小な形状の差
を補正し、金型とガラス素材とを完全に密着させるため
である。すなわち、108ポアズの等温状態で50分に保持
される間にガラスが変形し、金型とガラス素材とは完全
に密着する。
次いで、徐冷工程に移るが、第６図の徐冷工程の各ポ
イントにおいては、温度の低下に伴って線膨張係数分だ
け上下の金型が収縮し、成形面の形状が微小量変化す
る。ガラス素材もそれ自身の線膨張係数に見合った分だ
け微小量の形状変化を生じて、上下金型とガラス素材と
の密着が僅かに隙間を生じる。ところが、上型が自重に
よる成形圧力を加え続けているので、徐冷を停止して上
下金型とガラス素材とを同温度で一定時間保持すること
によって、再び上下金型とガラス素材とを完全に密着さ
せることが可能である。
イントにおいては、温度の低下に伴って線膨張係数分だ
け上下の金型が収縮し、成形面の形状が微小量変化す
る。ガラス素材もそれ自身の線膨張係数に見合った分だ
け微小量の形状変化を生じて、上下金型とガラス素材と
の密着が僅かに隙間を生じる。ところが、上型が自重に
よる成形圧力を加え続けているので、徐冷を停止して上
下金型とガラス素材とを同温度で一定時間保持すること
によって、再び上下金型とガラス素材とを完全に密着さ
せることが可能である。
本発明においては、このときの温度、すなわちガラス
素材の粘度がガラス素材が自重では変形しない粘度（10
12ポアズ以上）とすることによって、不必要に上下金型
内に保持しつつ徐冷することなく、高精度の成形品を短
時間に得ることができる。
素材の粘度がガラス素材が自重では変形しない粘度（10
12ポアズ以上）とすることによって、不必要に上下金型
内に保持しつつ徐冷することなく、高精度の成形品を短
時間に得ることができる。
以下、本発明を第１図および第２図に示す一実施例に
基づき詳細に説明する。なお、従来と同一部分について
は第５図と同一符号をもって示し、説明を省略する。
基づき詳細に説明する。なお、従来と同一部分について
は第５図と同一符号をもって示し、説明を省略する。
第２図において20で示すのは本実施例に用いた成形装
置の縦断面図である。ガラス素材21として従来技術で用
いたのと同じ硝材の近似球面形状にプリフォームされた
線膨張係数12×10-6℃-1のリン酸塩ガラスを使用し、非
球面形状の成形面22a,23aを有する上下の成形用金型22,
23にて非球面形状に成形した。24で示すのは金型22,23
の周囲に配設したヒーターで、金型22,23とガラス素材2
1とを等温加熱状態にするためのものである。
置の縦断面図である。ガラス素材21として従来技術で用
いたのと同じ硝材の近似球面形状にプリフォームされた
線膨張係数12×10-6℃-1のリン酸塩ガラスを使用し、非
球面形状の成形面22a,23aを有する上下の成形用金型22,
23にて非球面形状に成形した。24で示すのは金型22,23
の周囲に配設したヒーターで、金型22,23とガラス素材2
1とを等温加熱状態にするためのものである。
成形用金型22,23は、窒化物系セラミックス（線膨張
係数６×10-6℃-1）で形成してあり、各成形面22a,23a
の非球面の近似曲率半径は、それぞれ150mm,100mmに設
定されている。又、成形用金型22,23における成形圧
力、すなわち上型22の型自重による成形荷重は、22.5g/
cm2に設定してある。25は上型の成形面22aと反対側の端
部に穿設された穴で、この穴25にツメを引っかけること
で上型22を引き上げることができる。
係数６×10-6℃-1）で形成してあり、各成形面22a,23a
の非球面の近似曲率半径は、それぞれ150mm,100mmに設
定されている。又、成形用金型22,23における成形圧
力、すなわち上型22の型自重による成形荷重は、22.5g/
cm2に設定してある。25は上型の成形面22aと反対側の端
部に穿設された穴で、この穴25にツメを引っかけること
で上型22を引き上げることができる。
ガラス素材21は、直径30mm,両面の曲率半径がそれぞ
れ150.5mm,100.5mmに設定してあり、近似球面形状にプ
リフォームしてある。
れ150.5mm,100.5mmに設定してあり、近似球面形状にプ
リフォームしてある。
上記構成の成形装置により、ガラスレンズの成形を行
うには、先ず、上記ガラス素材21を下型23上に載置す
る。このとき下型23の温度は直前に成形したガラス素材
（ガラスレンズ）21が自重では変形しない1012ポアズ以
上の粘度、すなわち本実施例に用いたリン酸塩ガラスで
は約480℃以下に相当する温度にしか低下していないの
で、ヒーター24の作用にて上下金型22,23及びガラス素
材21を108ポアズ（本実施例のガラスでは約580℃）に５
分間で到達できた。そして、この温度を保持した状態で
22.5g/cm2の型自重による成形圧力を有する上型22を介
してガラス素材21の成形を行った。成形圧力保持時間50
分でガラス素材21は変形して上下型の成形面22a,23aに
密着した。
うには、先ず、上記ガラス素材21を下型23上に載置す
る。このとき下型23の温度は直前に成形したガラス素材
（ガラスレンズ）21が自重では変形しない1012ポアズ以
上の粘度、すなわち本実施例に用いたリン酸塩ガラスで
は約480℃以下に相当する温度にしか低下していないの
で、ヒーター24の作用にて上下金型22,23及びガラス素
材21を108ポアズ（本実施例のガラスでは約580℃）に５
分間で到達できた。そして、この温度を保持した状態で
22.5g/cm2の型自重による成形圧力を有する上型22を介
してガラス素材21の成形を行った。成形圧力保持時間50
分でガラス素材21は変形して上下型の成形面22a,23aに
密着した。
次に、成形されたガラス素材21の温度が、ガラス素材
21が自重では変形しない1012ポアズの粘度になるまで25
分間徐冷した。このとき、上下型の成形面22a,23aとガ
ラス素材21とは、それぞれの線膨張係数が異なることに
よって微小な隙間が生じているので、1012ポアズの粘度
に相当する温度で等温状態下で５分間保持してガラス素
材21を上型自重にて変形させて、微小の隙間をなくし
て、上下型の成形面22a,23aとガラス素材21とを再び隙
間なく密着させた。
21が自重では変形しない1012ポアズの粘度になるまで25
分間徐冷した。このとき、上下型の成形面22a,23aとガ
ラス素材21とは、それぞれの線膨張係数が異なることに
よって微小な隙間が生じているので、1012ポアズの粘度
に相当する温度で等温状態下で５分間保持してガラス素
材21を上型自重にて変形させて、微小の隙間をなくし
て、上下型の成形面22a,23aとガラス素材21とを再び隙
間なく密着させた。
そして、上型22の穴25に図示を省略したツメを引っか
けて、上型22を取り外し、成形されたガラス素材（ガラ
スレンズ）21を取り出し、室温に冷却した。もはや自重
では変形しないので、室温に冷却されたガラス素材（ガ
ラスレンズ）21は従来と同じ程度の高精度なものであっ
た。なお、本実施例においては、上下金型22,23は99.9
％以上の窒素ガスを用いた非酸化性雰囲気に保たれ酸化
が防止されている。
けて、上型22を取り外し、成形されたガラス素材（ガラ
スレンズ）21を取り出し、室温に冷却した。もはや自重
では変形しないので、室温に冷却されたガラス素材（ガ
ラスレンズ）21は従来と同じ程度の高精度なものであっ
た。なお、本実施例においては、上下金型22,23は99.9
％以上の窒素ガスを用いた非酸化性雰囲気に保たれ酸化
が防止されている。
このようにして、本実施例ではガラス素材21を下型23
上に載置してから、成形されたガラス素材（ガラスレン
ズ）21を取り出すまでに85分を要した。これに対し、従
来は、ガラス素材21の温度が転移点温度になるまで徐冷
し、更に同温度で10分間保持し、室温になるまで約10数
分間放冷していたので、第６図に示したように、１回の
成形に100分に加えて10数分間のサイクルタイムを必要
としていた。
上に載置してから、成形されたガラス素材（ガラスレン
ズ）21を取り出すまでに85分を要した。これに対し、従
来は、ガラス素材21の温度が転移点温度になるまで徐冷
し、更に同温度で10分間保持し、室温になるまで約10数
分間放冷していたので、第６図に示したように、１回の
成形に100分に加えて10数分間のサイクルタイムを必要
としていた。
従って、本実施例による時間短縮効果は、25分以上も
あり、高精度の成形品を極めて高い生産性で成形するこ
とが可能となった。また、成形時間が大幅に短縮できた
ことは、同じ個数の成形品を得るのに必要である上下金
型の個数が少なくなって済むという効果をもたらす。上
下金型は非球面形状をしており、非常に高価な金型とな
っているが、高価な金型の製作が少なくて済むことにな
る。
あり、高精度の成形品を極めて高い生産性で成形するこ
とが可能となった。また、成形時間が大幅に短縮できた
ことは、同じ個数の成形品を得るのに必要である上下金
型の個数が少なくなって済むという効果をもたらす。上
下金型は非球面形状をしており、非常に高価な金型とな
っているが、高価な金型の製作が少なくて済むことにな
る。
以上のように、本発明の光学素子の成形方法によれ
ば、ガラス素材がその自重では変形しない粘度になって
から、等温状態で更に一定時間保持して成形型とガラス
素材とを上記粘度領域にて再び密着させた後、上型を取
り去り、次いで成形体を取り出すこととしたので、従
来、長時間を要して成形した高精度の成形体を、成形型
とガラス素材との焼き付きを生じさせることなく、短時
間で得ることができ、大幅なコストダウンを図ることが
できるとともに、同じ個数の成形体を得るために高価な
成形型の制作が少なくて済むという効果を奏する。
ば、ガラス素材がその自重では変形しない粘度になって
から、等温状態で更に一定時間保持して成形型とガラス
素材とを上記粘度領域にて再び密着させた後、上型を取
り去り、次いで成形体を取り出すこととしたので、従
来、長時間を要して成形した高精度の成形体を、成形型
とガラス素材との焼き付きを生じさせることなく、短時
間で得ることができ、大幅なコストダウンを図ることが
できるとともに、同じ個数の成形体を得るために高価な
成形型の制作が少なくて済むという効果を奏する。
第１図は本発明に係る光学素子の成形方法の一実施例に
おける成形条件を示すグラフ、第２図は本発明の一実施
例で用いた成形装置の縦断面図、第３図はフリント系硝
材のラマンスペクトル解析図、第４図はフリント系ガラ
スの温度と粘度との関係を示すグラフ、第５図は従来法
で用いた成形装置の縦断面図、第６図は従来法の成形条
件を示すグラフである。 21……ガラス素材 22,23……成形用金型 24……ヒーター
おける成形条件を示すグラフ、第２図は本発明の一実施
例で用いた成形装置の縦断面図、第３図はフリント系硝
材のラマンスペクトル解析図、第４図はフリント系ガラ
スの温度と粘度との関係を示すグラフ、第５図は従来法
で用いた成形装置の縦断面図、第６図は従来法の成形条
件を示すグラフである。 21……ガラス素材 22,23……成形用金型 24……ヒーター
Claims (1)
- 【請求項１】ガラス素材と成形型とを等温度状態に加熱
する工程と、 前記ガラス素材と前記成形型との温度を108〜1012ポア
ズの粘度範囲内の任意温度で且つ前記成形型の型自重に
よる成形圧力を8g/cm2〜2kg/cm2の範囲内の適切圧力に
設定する工程と、 前記ガラス素材の変形量に応じて設定した時間内、前記
成形型の型自重による成形圧力を一定に保持して前記ガ
ラス素材を成形する工程と、 前記成形型と前記ガラス素材とを前記ガラス素材がその
自重では変化しない1012アズの粘度になるまで冷却し、
このときの温度を一定時間保持して前記成形型の型自重
による成形圧力で前記ガラス素材と前記成形型とを隙間
なく密着させる工程と、 前記成形型で成形された成形体を取り出す工程と、 を有することを特徴とする光学素子の成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63083513A JP2621912B2 (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 光学素子の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63083513A JP2621912B2 (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 光学素子の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257140A JPH01257140A (ja) | 1989-10-13 |
| JP2621912B2 true JP2621912B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=13804567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63083513A Expired - Fee Related JP2621912B2 (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 光学素子の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621912B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6148432A (ja) * | 1984-08-16 | 1986-03-10 | Hoya Corp | 高精度プレスレンズの成形方法 |
| JPS6153126A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-03-17 | Hoya Corp | 高精度プレスレンズの成形方法 |
| JPS62230633A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-09 | Olympus Optical Co Ltd | 高精度ガラス素材の成形方法 |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP63083513A patent/JP2621912B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01257140A (ja) | 1989-10-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |