JPH02208228A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学機器などに用いられる光学素子の成形方
法に関する。

〔従来の技術〕

近年、一対の成形型内にガラス素材を挿入配置し、これ
を押圧成形するのみでレンズなどの光学素子を製造する
成形方法が注目されている。この近代成形方法は、従来
による光学素子の研削、研磨などの加工方法に比較して
加工工程が少なく成形できる。即ち単に所定の寸法に形
成した成形用型の面をガラス素材に転写するということ
のみにより所定の光学素子を製造することができる。

上記成形方法には、ガラス素材の溶融状態を金型に流し
こみ押圧成形するといういわゆるダイレクトプレスが最
も能率的であるとされている。このダイレクトプレスに
よる成形方法は冷却時のガラスの収縮を制御することが
難しく、精密な光学レンズの成形には適していない。一
方、ガラス素材を一定の形状に予備加工してこれを成形
金型間に搬送供給して押圧成形するという方法がある。

この方法はいわゆるリヒートプレスと云われる方法であ
る。

このリヒートプレスの例としては、本出願人による先願
発明特開昭６１−２０５６３０号公報および特開昭６２
−９１４３１号公報がある。上記前者の公報による成形
方法は、加熱軟化されたガラス素材を上・下金型間で加
圧成形する際の冷却固化時に発生する局部収縮やヒケの
発生を防くために、金型とピストンとの間に加圧部材を
介設すると共に、光学素子を所望の肉厚とするため金型
の押圧移動を停止させるストッパを設けている。

このストッパ機構は、光学素子の冷却固化による収縮に
連動して金型が光学素子を加圧するようになされている
。

一方、上記後者による成形方法は、成形を行う上で、従
来よりの制御対象、即ちガラス素材の温度（粘度）、金
型温度、プレスの圧力・時間などの制御に加えて成形速
度即ちプレススピードを制御することにより成形レンズ
の肉厚、面精度などの再現性を良くするようにした発明
である。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記特開昭６１２０５６３０号公報における成形方法に
おいては、成形レンズの肉厚と面精度などの再現性をよ
く行うのには、レンズの肉厚を求めるストッパーを必ず
作動させることが必要不可欠である。そのために、加熱
軟化させたガラス素材の温度（粘度）、金型温度、プレ
ス圧力、成形保持時間を一定に制御する、すなわち初期
状態の設定だけで制御する方法をとっていた。

しかし、光学素子のガラス成形において、ガラス素材の
粘度が低くて流動性の高い状態で大きな変形をさせるこ
とができる状態、すなわちプレス成形開始後の０．５秒
間（それ以後は、ガラス素材が金型と同温度になるので
大変形は難しい）は、ガラス自体が流動状態にあるため
に、圧力よりも速度に変形量は依存する。従って、従来
の制御ではこの速度をコントロールしていないため、こ
の０．５秒間におけるガラス素材の変形量の再現性に問
題があった。

一方、特開昭６２−９１４３１号公報の成形方法即ちプ
レス成形の初期における成形速度を制御して行うことは
ガラス素材の冷却過程を考えると重要なことである。し
かしこの成形方法における技術においては、成形速度を
高速にした場合の衝撃力の吸収機構が全く無いがために
、過大な成形圧力がガラス素材に直接かかり、その為成
形時にガラス素材が破壊されるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決した再現性の改良および成
形時におけるガラス素材の破壊を防ぎ生産性のよい光学
素子の成形方法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〕

本発明は、上型と下型とよりなる金型間に所定の温度に
加熱した光学素子の肉厚より厚いガラス素材を搬入して
押圧成形する光学素子の成形方法において、上記ガラス
素材を金型間に搬入し、金型の成形速度を１０　ｍｍ／
ｓｅｃ以上で押圧成形を行い金型とガラス素材が当接後
約０．５秒間において金型に設けた位置可変式の制御手
段により成形を停止し、上記ガラス素材が所定の温度に
冷却固化するのに伴って、上記制御手段を解除して再び
金型の押圧力作動して上記ガラス素材が収縮するのに連
動して、上記金型が上記ガラス素子を加圧し、所定の肉
厚とするようにした光学素子の成形方法である。

〔実施例］ 本発明の光学素子の成形方法とその装置を図に基づいて
説明する。

第１図は、本発明の光学素子の成形方法を実施した成形
装置の一実施例を示すものである。図に示すトの字形状
は高温による酸化防止を考慮した石英ガラス管１である
。この石英ガラス管１の上・下のそれぞれの開口端には
、上板２および下板３にて閉塞されてその中間位に成形
室４が構成されている。また、上板２と下板３とは、図
示されていないが結合部材により互に装着されて、相互
間の距離および位置が変動しないように構成されている
。更に、成形室４の下方位置の側壁にはガス供給管を接
続したガス供給装置５が配設されている。この成形室４
内には酸化防止のために例えば窒素ガス等の不活性ガス
または還元性ガスが上記供給装置５より供給されて非酸
化性雰囲気となっている。また成形室４内の上記上板２
の下端面にはプレス圧力を測定するブロック形状のロー
ドセル６を装着し、更にロードセル６の下端面には、成
形型を先端に設けた上型７の基端部が固設されている。

また、成形室４の上記上型７の先端には同軸的に先端を
成形型に形成した下型８が対応配設して上記下板３に穿
設した孔を介して駆動軸１０に装着している。下型８に
は、サーボモーフなどにより、加圧（押圧）および下型
８の上方への摺動によるスピードを制御するスピード制
御装置９を設けている。このスピード制御装置９には、
下型８の摺動を駆動制御するプレス駆動軸１０と一体的
に連設されている。この駆動軸１０は軸方向に移動可能
に構成され上記上型７に接近離反自在となっている。ま
た、プレス駆動軸１０の中間位には、上方を小径に形成
した段部１５を形成し、この段部１５近傍の上部には図
に示す矢印方向即ち上・下および前後方向に移動自在な
ストッパ１６が配設されている。また、プレス駆動軸１
０の段部近傍には、電磁マイクロのプローブヘッド１１
が軸方向に取付は設けられている。即ち保持台１４に載
置されたガラス素材１２は上型７と下型８との間に搬送
されるように構成されている。

また保持台１４の先端部はガラス素材１２を載置するよ
う形成され、かつ下型８を挿通自在とした挿通孔を穿設
して載置したガラス素材１２が下型８と上型７に当接し
押圧プレスされるよう構成している。上記構成による本
発明の成形装置によるとレンズ（光学素子）の成形方法
は、まず所定の光学素子の肉厚より厚いガラス素材１２
を保持台１４上に載置して成形室４内に搬送する途中に
設けた温度コントローラで所定の温度に設定した加熱炉
１３によりガラス素材１２を素材の軟化温度まで加熱す
る。加熱されたガラス素材１２は保持台１４の移動によ
り成形室４に搬送されて予めガラス素材１２の転移点温
度付近に加熱された、上型７と下型８との間に搬送する
。搬送されたガラス素材１２には、プレス駆動軸１０の
作動にて上昇する。この場合レンズの形状にもよるがプ
レス速度１０　ｍｍ／ｓｅｅ以上、圧力５０ｋｇ／ｃ＋
ｆ１以上で下型８を上昇させると下型８は、保持台１４
の挿通孔を貫通してガラス素材１２を載置して上型７と
押圧しプレス成形を行う。この押圧成形において、ガラ
ス素材１２は、ガラス素材１２より低温（転移点温度付
近）に加熱された金型と接触するため、ガラス自体が金
型との熱交換により象、激に冷却固化する。そのためガ
ラスが大きく変形できる時間は、通常、接触してから０
．５秒以内に限定される。

さらに、この０．５秒間においては、ガラスが粘性体（
あるいは粘弾性体）であるのでガラス自体の変形量は通
常下型の時間当たりの移動量即ち、成形速度に比例して
、加圧力にはほとんど影響されないので、この０．５秒
間においてプレス駆動軸１０の段部１５が予め所定位置
に移動したストッパ１６に当接するようにプレス条件（
主に速度）を設定することにより、プレス駆動軸１０を
ガラス素材１２が所定の肉厚よりわずかに厚い（所定の
肉厚＋５μｍ程度）位置に停止する。従って、従来の問
題点における加圧力の設定だけでストッパに当接させる
のにくらべて、再現性にすぐれ、また、この状態では、
衝撃力および加圧力はストッパ１６にかかるため、従来
の問題点におけるガラス素材の破壊を防止することがで
きる。上記押圧成形作動の停止により冷却固化したガラ
ス素材１２の収縮に連動して上記ストッパ１６を上方に
移動（退避）させることにより上方向の加圧力が、ガラ
ス素材１２に与えられ、レンズ収縮時の加圧を行うこと
ができ、光学素子１２のヒケの発生を防くことができる
。この場合の光学素子１２の収縮量は、数ミクロンであ
るため、最終形状の肉厚に対しては、なんら問題ない。

上記成形後は、下型７を下降させるためプレス駆動軸１
０を作動させて上型７と下型８とを離型し、図示しない
が徐冷炉を経て成形光学素子即ちレンズを保持台１４よ
り取り出す。なお、離型は、図示されないがたとえば上
型７および下型８の外周に上・下動自在構成した筒状の
離型部材を設け、この離型部材により離型を行うもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光学素子の成形方法に実施した成形
装置の側面よりの概略平面図である。 １・・・石英ガラス管 ３・・・上・下板 ５・・・ガス供給室 ８・・・下型 ０・・・プレス駆動軸 ２・・・ガラス素材 ４・・・保持台 ６・・・ストッパー ２・・・上板 ４・・・成形室 ７・・・上型 ９・・・制御装置 １１・・・プローブヘシド １３・・・加熱炉 １５・・・段部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上型と下型とよりなる金型間に、所定温度に加熱した光
   学素子の肉厚より厚いガラス素材を搬入して、押圧成形
   する光学素子の成形方法において、上記ガラス素材を金
   型間に搬入し成形速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ以上で成形を
   行うと共に金型に設けた位置可変式の制御手段にて金型
   の押圧作動を停止し、上記ガラス素材が所定の温度に冷
   却固化するのに伴って、前記制御手段を解除して再び金
   型の押圧作動して上記ガラス素材が収縮するのに連動し
   て、上記金型が上記ガラス素材を加圧し、所定の肉厚と
   するようにしたことを特徴とする光学素子の成形方法。