JP2746425B2 - 光学素子の成形方法及び装置 - Google Patents

光学素子の成形方法及び装置

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JP2746425B2 JP1206490A JP20649089A JP2746425B2 JP 2746425 B2 JP2746425 B2 JP 2746425B2 JP 1206490 A JP1206490 A JP 1206490A JP 20649089 A JP20649089 A JP 20649089A JP 2746425 B2 JP2746425 B2 JP 2746425B2
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/12Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B29/00Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
    • C03B29/02Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins in a discontinuous way

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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、ガラス素材を加熱軟化させ、これを一対の
成形用型により押圧成形する光学素子の成形方法及び装
置に関する。
〔従来の技術〕
従来、ガラス素材を加熱軟化させ、これを一対の成形
用型間に搬送した後、成形用型により押圧成形して光学
素子を得る光学素子の成形方法が知られている。特に、
例えば特開昭62−27335号公報には、ガラス素材を加熱
するに際し、ガラス素材の表面部及び内部をそれぞれ10
9〜104.5ポイズ及び1014.5〜109ポイズ相当の所定温度
とし、表面部と内部との間に温度勾配を与える方法が開
示されている。この方法によれば、ガラス素材と成形用
型との両者が、短時間で転移点以下の温度に達すること
ができ、転写が急速に完了し、成形品を直ちに成形用型
から取り出せるものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、予め研削、研磨により最終形状に近似した形
状に仕上げたガラス素材を用いる場合、例えば片面のみ
が非球面形状の光学素子を得る場合は、非球面にする側
のガラス素材押圧面を成形すればよく、球面にする側の
ガラス素材押圧面は必ずしも非球面側と同様に加熱する
必要はない。したがって、従来のように、ガラス素材の
表面部と内部とで温度差を設けるだけでは、成形の不必
要な側のガラス素材押圧面も軟化させて流動変形させる
こととなり、転写性及び成形用型の耐久性が著しく悪化
してしまった。すなわち、ガラス素材は加熱により軟化
して変形を生じるため、必要以上の加熱をすると、押圧
直前のガラス素材の形状が変形してしまい、より多量の
ガラス流動を生じることにより、転写性と成形用の耐久
性とに悪影響を及ぼしてしまうのである。
また、両面非球面形状の光学素子を得る場合であって
も、従来は非球面量の多少に拘らず、両面(両ガラス素
材押圧面)を均等に加熱、軟化しており、前記片面非球
面形状の光学素子の場合と同様の問題があった。すなわ
ち、非球面量に応じて必要な変形量が各面ごとに決定さ
れるが、一方の必要変形量に合わせて両面均等に加熱を
行ってしまうので、必要以上の加熱をされる側があり、
転写性と成形用型の耐久性とに悪影響を及ぼしていた。
さらに、不必要な加熱を行うことは、サイクルタイムの
短縮化の妨げとなっていた。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、不必要な加熱による押圧直前のガラス素材の形状が
大きく変形することを防止し、転写性及び成形用型の耐
久性に優れかつサイクルタイムの短縮化を図ることがで
きる光学素子の成形方法及び装置を提供することを目的
とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、ガラス素材を
加熱して軟化させ、そのガラス素材を上下一対の成形用
型間に搬送した後、成形用型により押圧成形して光学素
子を得る光学素子の成形方法において、前記ガラス素材
を加熱するに際し、ガラス素材の上側押圧面と下側押圧
面との加熱量を異ならせて該上側押圧面と下側押圧面と
に温度差を与え、その後このガラス素材を前記上下一対
の成形用型間に搬送することした。
また、本発明は、ガラス素材を加熱して軟化させ、そ
のガラス素材を上下一対の成形用型間に搬送した後、成
形用型により押圧成形して光学素子を得る光学素子の成
形方法において、前記ガラス素材を加熱するに際し、ガ
ラス素材の上側押圧面と下側押圧面における変形量に応
じて該上側押圧面と下側押圧面とに温度差を与え、その
後このガラス素材を前記上下一対の成形用型間に搬送す
ることした。
さらに本発明は、ガラス素材を加熱軟化すべく加熱ヒ
ータを備えた加熱炉を設け、加熱軟化したガラス素材を
押圧成形する上下一対の成形用型を備えた成形室を前記
加熱炉に連設してなる光学素子の成形装置において、 前記加熱炉の上下に加熱ヒータを設け、ガラス素材の
上側押圧面と下側押圧面における変形量に応じて該上側
押圧面と下側押圧面に対する加熱量を制御すべく上下そ
れぞれの加熱ヒータの発熱量またはガラス素材と該加熱
ヒータとの相対距離を調整可能にした。
[作用] 上記構成の光学素子の成形方法及び装置によれば、ガ
ラス素材を加熱するに際し、ガラス素材の上側成形面と
下側成形面において加熱量を異ならせて温度差を与えた
りあるいは変形量に応じて温度差を与えられるので、ガ
ラス素材に対する必要以上の加熱が避けられるようにな
り、これにより、ガラス素材の上側押圧面と下側押圧面
での必要以上の加熱によって生じた押圧直前のガラス素
材の形状の必要以上の変形が防止され、転写性と成形用
型の耐久性とが向上され、サイクルタイムの短縮化も達
成される。
〔実 施 例〕
(第1実施例) 第1図及び第2図は、本発明の成形装置の一実施例を
示すもので、予め研削、研磨により最終形状に近似した
形状に仕上げられたガラス素材1は、搬送具2を介して
搬送アーム3に載置されている。搬送アーム3は、その
長手方向に進退自在であって、ガラス素材1を加熱炉4
内を通して成形室5内へ搬送できるとともに、上下動可
能に設けられている。
加熱炉4は、内面に上側加熱ヒータ6を設置した上側
ヒータ板7と、内面に下側加熱ヒータ8を設置した下側
ヒータ板9と、これら上下の両ヒータ板7,9を側方から
閉塞する二枚の側板10,10とから構成されている。ま
た、上側ヒータ板7及び下側ヒータ板9は、それぞれ支
持棒12,13を介してシリンダ等の駆動装置(図示省略)
に接続されており、各々独立に上下動可能に設けられて
いる。これにより、上下の各加熱ヒータ6,8は、搬送ア
ーム3の上下動と相俟って、ガラス素材1に対してそれ
ぞれ独立に接近離反自在となっており、ガラス素材1と
加熱ヒータ6,8の相対距離を変化させることで加熱量を
調整できるように設けられている。さらに、上下の各加
熱ヒータ6,8の中央部には、それぞれ別々に温度制御用
の熱電対(図示省略)が配設されており、各加熱ヒータ
6,8をそれぞれ独立に温度制御でき、必要な加熱量に応
じて温度設定できるように設けられている。
一方、加熱炉4には、加熱炉4内で加熱軟化されたガ
ラス素材1を押圧成形する成形室5が連設されている。
そして、この成形室5内には、成形用上型14及び成形用
下型15が、同軸上に対向して設けられている。成形用下
型15は、図示を省略した駆動装置に連結されており、上
下動可能に設けられている。
本実施例では、このような構成の成形装置により、硝
種SK11からなる非球面量100μmの片面非球面レンズの
成形を行った。
まず、非球面側となるガラス素材押圧面を上面にし
て、ガラス素材1を搬送具2を介して搬送アーム3に載
置した。ここに、ガラス素材1は、予め研削、研磨によ
り加工されており、非球面側となるガラス素材押圧面
(上面)は近似球面に加工され、球面側となるガラス素
材押圧面(下面)はほぼ設計値に加工されている。した
がって、非球面側は変形量が非球面量100μmに応じた
加熱量を必要とし、球面側は変形の必要がない。このた
め、ガラス素材1の上面と上側加熱ヒータ6との相対距
離は10mmに、ガラス素材1の下面と下側加熱ヒータ8と
の相対距離は30mmにそれぞれ設定した。本実施例では、
このように、ガラス素材1と加熱ヒータ6,8との相対距
離を独立に変化させることで加熱量を異ならせることと
したので、加熱ヒータ6,8は上側,下側ともに680℃に設
定した。
ガラス素材1は、加熱炉4内にて1分間加熱した後、
搬送アーム3により成形用型14,15間に搬送し、成形用
下型15を上昇させることによって押圧成形を行った。熱
電対により測定した結果、ガラス素材1の上面は約655
℃であり、下面は約600℃であった。加熱後のガラス素
材1の形状は、上面で平均60μm、下面で平均5μm程
度の変形をしていた。なお、成形用下型14,15は、転写
性を向上するために、ガラス素材1の転移点付近の温度
に保持することが必要であった。
本実施例では、ガラス素材1の下面側はほぼ変形の必
要がなく、下側のガラス素材押圧面の温度も低くしてい
るため、それに応じて成形用下型15の温度も低くするこ
とができた。これにより、成形用下型15は、ガラスとの
反応が少なくなり、耐久性が向上した。また、ガラス素
材1は、必要最小限度にしか加熱されず、温度が比較的
低いので、押圧成形特有の中心部のヒケが生じにくくな
り、転写性の歩留りが向上した。さらに、加熱の際、不
必要な加熱をしないので、加熱中のガラス素材1は形状
変化のバラツキが少なくなるために、転写性のバラツキ
が減少した。また、不必要な加熱がないことは、冷却効
率を向上させ、サイクルタイムの短縮化を図ることにも
役立った。
(第2実施例) 本実施例では、第1実施例と同様に第1図及び第2図
に示す成形装置を用い、上下の加熱ヒータ6,8の発熱量
を独立に制御して、ガラス素材押圧面に対する加熱量を
異ならせた。その他の構成、作用等は第1実施例と同様
であるので説明を省略する。
ガラス素材1を加熱するにあたり、上側加熱ヒータ6
とガラス素材1との間の距離及び下側加熱ヒータ8とガ
ラス素材1との間の距離は、それぞれ10mmとした。そし
て、上側加熱ヒータ6は非球面量100μmに応じて680℃
に設定し、下側加熱ヒータ8は下面側が変形不要である
ことを考慮して620℃に設定した。これにより、ガラス
素材1の上面及び下面の温度は、熱電対により測定した
結果、それぞれ約655℃及び約600℃で、第1実施例と同
様であった。
本実施例でも第1実施例と同様の効果を得ることがで
きる。特に、搬送アーム3に剛性を持たせたり、成形用
型14,15とガラス素材1との位置決めを良好にするため
に搬送アーム3に位置決め用部材を付加したりした場合
に、搬送アーム3が大形化することとなって、搬送アー
ム3と加熱炉4との隙間が少なくなり、両者が接触し易
くなることがあるが、本実施例では、両加熱ヒータ6,8
を別々に温度制御できるので、加熱軟化速度を自在に調
整でき、有効であって、サイクルタイムの短縮化を実現
することができる。
(第3実施例) 本実施例では、第1図及び第2図に示す成形装置によ
り、硝種SK11からなる非球面量150μmの片面非球面平
凸レンズの成形を行った。
まず、非球面側となるガラス素材押圧面を上面にし
て、ガラス素材1を搬送具2を介して搬送アーム3に載
置した。ここに、ガラス素材1は、予め研削、研磨によ
り、非球面側となるガラス素材押圧面(上面)は近似球
面に加工され、平面側となるガラス素材押圧面(下面)
は平面に加工されている。したがって、ガラス素材1の
上面と上側加熱ヒータ6との相対距離は10mmに、ガラス
素材1の下面と下側加熱ヒータ8との相対距離は50mmに
それぞれ設定した。また、非球面側を優先的に温度設定
し、上側加熱ヒータ6は695℃に設定した。一方、下側
加熱ヒータ8も同様に695℃に設定すると、平面が加熱
によって変形してしまうので、ガラス素材1との相対距
離を最長の50mmとしたことを考慮して600℃に設定し
た。
これにより、ガラス素材1の平面側は、変形を生じず
に成形することができた。また、成形用下型15の温度
は、転移点以下の低い温度に設定でき、成形用下型15の
耐久性を向上できた。
なお、ガラス素材1の中心肉厚が厚い場合、片方の面
の変形量に合わせると、変形不要の面が変形してしま
い、さらに熱容量が大きいため、冷却の際の温度分布を
生じ易く、冷却時間を長く要する等の不具合を生じる
が、本実施例によれば、冷却時間を短くできるうえに良
好な転写性を得ることができる。また、特に、本実施例
では、ガラス素材1と下側加熱ヒータ8とが最長距離に
あり、下側加熱ヒータ8の発熱量を低くすることによっ
て、変形の不必要な面の加熱軟化を防ぐのに有効であ
る。その他、第1実施例と同様に効果を得ることができ
る。
上記各実施例で用いた成形装置は、ガラス素材1と各
加熱ヒータ6,8との相対距離を変えることもできるし、
各加熱ヒータ6,8の発熱量をそれぞれ独立に制御できる
が、いずれか一方の構成であっても所定の効果を得るこ
とができる。
〔発明の効果〕 以上のように、本発明の光学素子の成形方法及び装置
によれば、ガラス素材を加熱するに際し、ガラス素材の
上側押圧面と下側押圧面とで温度差を与えるようにする
と、不必要な加熱によって押圧直前のガラス素材の形状
が必要以上に大きく変形することを防止でき、転写性と
成形用型の耐久性とを向上できるとともに、サイクルタ
イムの短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る光学素子の成形装置の一実施例を
示す縦断正面図、第2図は第1図における要部の横断側
面図である。 1……ガラス素材 3……搬送アーム 4……加熱炉 5……成形室 6……上側加熱ヒータ 8……下側加熱ヒータ 14……成形用上型 15……成形用下型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 暢喜 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−164730(JP,A) 特開 平1−298033(JP,A) 特開 平1−148716(JP,A) 特開 平1−305827(JP,A) 特開 平1−176238(JP,A) 特開 昭61−197428(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス素材を加熱して軟化させ、そのガラ
    ス素材を上下一対の成形用型間に搬送した後、成形用型
    により押圧成形して光学素子を得る光学素子の成形方法
    において、 前記ガラス素材を加熱するに際し、ガラス素材の上側押
    圧面と下側押圧面との加熱量を異ならせて該上側押圧面
    と下側押圧面とに温度差を与え、その後このガラス素材
    を前記上下一対の成形用型間に搬送することを特徴とす
    る光学素子の成形方法。
  2. 【請求項2】ガラス素材を加熱して軟化させ、そのガラ
    ス素材を上下一対の成形用型間に搬送した後、成形用型
    により押圧成形して光学素子を得る光学素子の成形方法
    において、 前記ガラス素材を加熱するに際し、ガラス素材の上側押
    圧面と下側押圧面における変形量に応じて該上側押圧面
    と下側押圧面とに温度差を与え、その後このガラス素材
    を前記上下一対の成形用型間に搬送することを特徴とす
    る光学素子の成形方法。
  3. 【請求項3】ガラス素材を加熱軟化すべく加熱ヒータを
    備えた加熱炉を設け、加熱軟化したガラス素材を押圧成
    形する上下一対の成形用型を備えた成形室を前記加熱炉
    に連設してなる光学素子の成形装置において、 前記加熱炉の上下に加熱ヒータを設け、ガラス素材の上
    側押圧面と下側押圧面における変形量に応じて該上側押
    圧面と下側押圧面に対する加熱量を制御すべく上下それ
    ぞれの加熱ヒータの発熱量またはガラス素材と該加熱ヒ
    ータとの相対距離を調整可能にしたことを特徴とする光
    学素子の成形装置。
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