JP3155395B2 - 光学ガラス素子の成形方法および成形装置 - Google Patents
光学ガラス素子の成形方法および成形装置Info
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
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- C03B11/06—Construction of plunger or mould
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Description
どの高精度な光学ガラス素子を、短時間でプレス成形す
ることができる光学ガラス素子の製造方法に関する。
を有する成形用型内に光学素子材料を収容してプレス成
形することにより、光学機器などに使用されるガラスレ
ンズを製造する方法が提唱された。例えば特公昭61−
032263号公報にその様な方法が記載されており、
ガラス素材と成形用型をそのガラスの粘度で108 〜1
010dPa・sに相当する温度に加熱し、ガラス素材を
成形型に一致する形状にプレス成形し、その荷重を保持
したままガラスの粘度で約1011〜1012dPa・sに
相当する温度に冷却し、その温度で比較的短時間保持し
た後、成形品を取り出すことにより最良の形状精度が得
られることが示されている。
公昭61−032263号公報に記載の方法では、ガラ
スの粘度で1011〜1012dPa・sに相当する温度に
おいて、荷重を瞬時に解除し成形品を取り出すので、ガ
ラスの型からの剥離が不均一になり面精度が悪化したり
融着したりするという問題が生じる。例えば、ガラスと
型の間に密着力が生じていない場合には、図10(a)
に示す様にプレスされたレンズ101において、冷却時
に型とガラスの膨張係数の差に起因して図10(b)に
示す様にレンズ101が型102から部分的に剥離しよ
うとし、これが悪影響を及ぼす。
る場合は、荷重を瞬時に解除する際、ガラスの弾性回復
力とその密着力の大小関係により剥離するかどうかが決
まる。ここで弾性回復力はレンズ形状によりレンズ面内
で分布を持ち、さらに密着力もガラス型界面内で均一で
あるとは限らない。したがって、弾性回復力と密着力が
ほぼ等しくなるような温度では、この不均一により荷重
解除時に剥離する部分としない部分が存在してしまい面
精度悪化や融着を発生してしまう。
のガラスの粘度を高くし(約1013dPa・s以上)、
ガラスの弾性回復力を大きくし粘性変形量を抑えれば、
レンズは全面離型して上述の問題は生じ難くなる。ただ
しこの場合は、型をより低温に冷却する必要が生じ成形
サイクルが長くなってしまう。
面精度悪化および融着を防ぎ、かつガラスの粘度で10
13dPa・s以上に相当する温度まで冷却を行う必要が
ないので成形サイクルが短縮され、高精度な素子を簡易
に得られる光学ガラス素子の成形方法および成形装置を
提供することにある。
ガラス素材に荷重を加えることにより該成形型の成形面
をガラス素材に転写する光学ガラス素子の成形方法にお
いて、ガラス内の応力を緩和する工程を有することを特
徴とする光学ガラス素子の成形方法、および成形型内の
ガラス素材に荷重を加えることにより該成形型の成形面
をガラス素材に転写する光学ガラス素子の成形装置にお
いて、ガラス内の応力を緩和する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により達成できる。
荷重を従来法の様に瞬時に解除するのではなく、これを
適当な速度で徐々に低下し解除するので、ガラスの応力
を緩和させながら部分離型しない状態を維持することが
可能となり、部分剥離による面精度悪化及び融着を防ぐ
ことができる。
の関係を例示するグラフである。この例においては、ガ
ラス素材を室温(R.T.)からプレス可能な温度[例
えば粘度で1010dPa・s(Ta)]まで昇温し、温
度が安定したらK1 の荷重を加えることによってプレス
する。続いてこの荷重を全部解除することなく一定荷重
(K2 )に維持して型内を降温させる。適当な温度(T
b)になった時点でこの荷重を適当な速度で徐々に低下
し最終的に荷重をゼロにする。
加える荷重の解除を3000kPa/秒以下の解除速度
で行なうことが望ましく、更には150kPa/秒〜8
00kPa/秒の解除速度が好ましい。また、応力緩和
工程における温度Tb〜Tcはガラス素材の粘度が10
9 〜1013dPa・sとなる温度において行なうことが
成形サイクルの短縮化のなどの点からも望ましい。この
後、成形ガラスを型内から取り出せばよい。
ては、成形のために加えられる荷重の方向とは対向する
方向から加える圧力を減少させる手段が、簡易化などの
点から望ましい。具体的には、後述する実施例における
下ロッド6とこれに連通する制御装置(不図示)などが
挙げられる。
よりガラス内の応力をゼロにした後、ガラスが所望温度
に冷却されたら、その後必要であれば引張力を加えるな
どして離型すればよい。
図2中、1は光学ガラス素材、2は上型、3は下型、4
は成形されたレンズ、5は胴型、6は下ロッド、7は離
型板である。また図3は、転写精度の確認のため本実施
例で対象とした球面凹レンズの形状を示す図である。
ラス素材(SK12、オハラ社製)1を投入した。次い
で、ガラスと型が所定の温度に到達した後、図1(b)
に示す様に上型2から荷重(44400kPa)を加え
プレスした。このプレスは、上型のツバ部2aが胴型5
に接した時点で終了し成形品4の中心厚が決定される。
この後、引き続き冷却工程に入る。
で荷重が瞬時に解除されないようにする目的で、図1
(c)に示す様に下ロッド6から下型3に11000k
Paの荷重を加えた。その後、ガラスが580℃(ガラ
スの粘度で1011.3dPa・s)に冷却された時点で、
下ロッド6による荷重を不図示の制御手段で530kP
a/秒(120N/秒)の速度で低下し、最終的には荷
重解除した。
昇させ、それと連動した離型板7により下型3と成形さ
れたレンズ4を剥離させた。ここでレンズ4が上型3に
密着したままとなる場合は、図1(e)に示す様に胴型
5により上型3とレンズを剥離すればよい。この後レン
ズを型から取り出し、再び冷却ガスなどによりガラスが
自重変形を起こさなくなる温度まで冷却した。
す様な(フィゾー干渉計による測定)、アス、クセ、ニ
ュートンが各々0.5本以下、曲率半径成分においては
ニュートン2本以下の良好な形状精度を有していた。
は、曲率半径30.11において図5に示す様な中心部
が周辺部に比べ曲率半径が小さくなるクセをもった形状
のものを用いた。これは、クセの無い型で成形すると成
形されたレンズがクセをもつので予めその分を補正して
おくためである。
秒)とした以外は実施例1と全く同様にして得たレンズ
を得たところ、上型とレンズ上面の剥離が不均一なため
図6に示す様に段差が生じてしまった。これは荷重の解
除速度を速くし過ぎたことによる。
同様にしてプレス成形を行った。本実施例においては、
冷却時には下ロッド6から下型3に11300kPaの
荷重を加えた。そして、ガラスが560℃(ガラスの粘
度で1012.3Pa・s)に冷却された時点で、荷重を2
825kPa/秒(1500N/秒)の速度で解除しガ
ラス内の応力を緩和したところ、融着や段差の存在しな
い良好な面精度のレンズを得ることができた。
秒)とした以外は実施例2と全く同様にして得たレンズ
を得たところ、凹面側の中帯部の融着による欠陥が生じ
た。これは圧力の解除速度を速くし過ぎたことによる。
ある。このグラフにおいて粘度が1013dPa・sより大
きいA点(低温・高粘度)と、それよりも粘度が小さい
B点(高温・低粘度)の条件下で、従来法および本発明
の方法を実施した場合の離型状況の変化を図9に示す。
明する。図8に示す様にB点ではガラスの弾性係数が大
きく型に対し働く力が大きい。したがって密着力が小さ
い場合は全面離型する(密着力は図中の矢印の大きさと
する)。これは瞬時に除荷した場合(従来法)は当然で
あるが、徐々に荷重解除した場合(本発明)にも解除の
途中では部分剥離するが全圧解除後は全面剥離する。こ
れは、この温度域においてはガラスが弾性的に振舞うた
めである。
説明する。図8に示す様にB点ではガラスの弾性係数が
小さいので型に働く力が小さく、瞬時に除荷した場合
(従来法)には密着力との大小関係により離型するとこ
ろとしないところが生じ、この形状で残りの応力が緩和
してしまうと離型した部分としない部分が段差となり形
状不良となる。一方、B点で徐々に荷重を低下する場合
(本発明)には、ガラス内の応力は緩和されながら解除
され、全面離型しない状態で荷重解除が可能となる。し
たがって、本発明は特に応力緩和時においてガラスが高
温・低粘度である場合に優位であることがわかる。
力解除時の型に働く力に分布が生じるので部分離型によ
る形状不良が発生するとしたが、型とガラスの接触面内
で密着力により大きな分布が有る場合にも同様な現象は
生じる。
り荷重解除時に型に働く力に分布が生じるので部分離型
による形状不良が発生する例を説明したが、型とガラス
の接触面内で密着力に大きな分布がある場合にも同様な
現象が起こる。
剥離による面精度悪化および融着を防ぎ、かつガラスの
粘度で1013dPa・s以上に相当する温度まで冷却を
行う必要がないので成形サイクルが短縮され、高精度な
光学ガラス素子が良好に得られる。
するグラフである。
す図である。
フィゾー干渉計により測定した図である。
により測定した図である。
フィゾー干渉計により測定した図である。
を表した図である。
ある。
粘度)の条件下で従来法および本発明の方法を実施した
場合の離型状況の変化を示す図である。
態を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 成形型内のガラス素材に荷重を加えるこ
とにより該成形型の成形面をガラス素材に転写する光学
ガラス素子の成形方法において、離型直前にガラス内の
応力を緩和する工程を有することを特徴とする光学ガラ
ス素子の成形方法。 - 【請求項2】 ガラス内の応力を緩和するための荷重の
解除速度が3000kPa/秒以下である請求項1記載
の光学ガラス素子の成形方法。 - 【請求項3】 ガラス内の応力の緩和は、ガラス素材の
粘度が109 〜1013dPa・sとなる温度において行
なう請求項1または2記載の光学ガラス素子の成形方
法。 - 【請求項4】 成形型内のガラス素材に荷重を加えるこ
とにより該成形型の成形面をガラス素材に転写する光学
ガラス素子の成形装置において、ガラス内の応力を緩和
する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。 - 【請求項5】 ガラス内の応力を緩和する手段は、成形
のために加えられる圧力の方向とは対向する方向から加
える荷重を減少させる手段である請求項4記載の光学ガ
ラス素子の成形装置。
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JP13777593A JP3155395B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 光学ガラス素子の成形方法および成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06345456A JPH06345456A (ja) | 1994-12-20 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP13777593A Expired - Fee Related JP3155395B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 光学ガラス素子の成形方法および成形装置 |
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-
1993
- 1993-06-08 JP JP13777593A patent/JP3155395B2/ja not_active Expired - Fee Related
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