JPH05170460A - ガラス光学素子の成形型 - Google Patents

ガラス光学素子の成形型

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JPH05170460A
JPH05170460A JP3354942A JP35494291A JPH05170460A JP H05170460 A JPH05170460 A JP H05170460A JP 3354942 A JP3354942 A JP 3354942A JP 35494291 A JP35494291 A JP 35494291A JP H05170460 A JPH05170460 A JP H05170460A
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molding die
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弘 伊藤
Toshiaki Hayashi
俊明 林
Takeshi Kawamata
健 川俣
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/03Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧冷却時間が比較的短くてもレンズ内部の
温度差が生じにくく、形状精度の良好なガラス光学素子
を得る。 【構成】 上型1は成形型部1a及び型基材1bからな
る。成形型部1aは超硬合金からなり、型基材1bはS
iCの中央部材1b−1及びAl2 3 の外周部材1b
−2からなり、焼結加工により一体的に形成する。成形
面1a−1は凹形状に鏡面仕上げする。外周部材1b−
2の端面は精密な平面とする。下型2も上型1と同様に
構成する。中央部材1b−1,2b−1の方が外周部材
1b−2,2b−2より熱伝導の効率が良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上型および下型からな
る成形型の間に加熱したガラス素材を挿入し、押圧成形
してガラス光学素子を製造する際に用いるガラス光学素
子の成形型に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、特に肉厚差の大きい成形品を得よ
うとする場合における成形型として、特開平2−552
35号公報及び特開平2−11635号公報に開示され
たものがある。特開平2−55235号公報の成形型
は、一対の凸面成形型と胴型から成る精密ガラスプレス
用成形型で、熱源に接する型の一部にくりぬき部を設
け、(凹形状レンズの)光学面部中心の温度を非光学面
部の温度より高く保ちつつ冷却加圧する凹形状レンズの
成形型である。この成形型は、成形型のくりぬき部によ
り、空気断熱層を構成することで、加圧冷却時に収縮量
の小さいレンズ光学面中心の温度を高く保ち、収縮量の
大きい非光学面側との収縮差を縮めながら冷却すること
により、形状精度の良好な高精度の成形レンズを形成し
ようというものである。
【0003】一方、特開平2−111635号公報の成
形型は、凹状の第1の光学面を有する第1の成形型と、
凹状の第2の光学面を有する第2の成形型と、前記第1
および第2の成形型を案内する胴型とを具備し、前記第
1および第2の成形型の少なくとも一方の光学面の背面
の外周部に凹部を設けたプレスレンズの成形型(凸レン
ズ及び凸メニスカスレンズに適用される)であり、ま
た、凸状の第1の光学面を有する第1の成形型と、凸状
の第2の光学面を有する第2の成形型と、前記第1およ
び第2の成形型を案内する胴型とを具備し、前記第1お
よび第2の成形型の少なくとも一方の光学面の背面の中
心部に凹部を設けたプレスレンズの成形型(凹レンズ及
び凹メニカスレンズに適用される)である。
【0004】以上の構成の成形型では、各工程における
加熱ステージと、前記成形型の凹部は接触せず、熱伝達
が抑制され、ガラス内部に温度差を生じにくくすること
ができる。従って、高精度のプレスレンズが製造でき
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開平2−55235
号公報および特開平2−111635号公報の従来の成
形型は、ともに成形型の背面に設けられた凹部により空
気断熱層を形成し、熱伝達を抑制してレンズ内部に温度
差を生じにくくしている。しかしながら、空気断熱層の
存在によりレンズから成形型に移動する熱量の移動速度
は必然的に遅くなるため、加圧冷却時間は長くなり、効
率の良い形成ができない欠点があった。
【0006】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、加圧冷却時間が比較的短くてもレンズ内
部の温度差が生じにくく、形状精度の良好なガラス光学
素子が得られるガラス光学素子の成形型を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は中央部材と外周部材とが熱伝導率の異なる
耐熱性材料からなる型基材上に、耐熱性および鏡面性を
有する材料からなり所望の成形面形状に加工された成形
型部を一体的に形成してガラス光学素子の成形型を構成
した。
【0008】
【作用】加熱されたガラス素材の熱量は成形型によって
押圧成形されながら、成形型へと熱伝導していくことに
よって冷却される。上記構成の本発明の成形型では、前
記成形型の型基材を熱伝導率の異なる耐熱材料で構成す
ることにより、ガラス全体の冷却速度を遅らせることな
く、ガラス薄肉部の冷却速度を相対的に遅延させること
ができるので、短時間の成形にて形状精度の良好な光学
素子が得られる。
【0009】
【実施例1】本実施例は、凸レンズを成形する例であ
る。図1に本実施例の成形型を示す。上型1は成形型部
1a及び型基材1bから成る。成形型部1aは超硬合金
(熱伝導率0.3cal/cm・sec・℃)からな
り、また型基材1bはSiC(熱伝導率0.2cal/
cm・sec・℃)でできた中央部材1b−1及びAl
2 3 (熱伝導率0.04cal/cm・sec・℃)
でできた外周部材1b−2からなり、焼結加工を経て一
体的に形成されている。その成形面1a−1は所定の凹
形状に精密に鏡面仕上げされている。外周部材1b−2
の端面は精密な平面に仕上げられている。同様に、下型
2は成形型部2aおよび型基材2bからなる。成形型部
2aは超硬合金(熱伝導率0.3cal/cm・sec
・℃)からなり、また型基材2bはSiC(熱伝導率
0.2cal/cm・sec・℃)でできた中央部材2
b−1および可動接点部材Al2 3 (熱伝導率0.0
4cal/cm・sec・℃)でできた外周部材2b−
2からなり、焼結加工を経て一体的に形成されている。
その成形面2a−1は所定の凹形状に精密に鏡面仕上げ
されている。外周部材2b−2の端面は精密な平面に仕
上げられている。
【0010】図2に本実施例の成形型1,2を用いて成
形を行う成形装置の例を示す。11で示すのは上型部
で、上ベース13に固定されている。14で示すのは下
型部で、下型部14はプレス軸16に固定されている。
プレス軸16は下ベース17に固定されたハウジング1
8に軸受け(摺動用軸受け)19を介して軸方向摺動自
在に保持されているとともに、駆動用エアシリンダー2
0を介して昇降駆動自在に構成されている。上型部11
と下型部14とは同一軸線上に対向配置されている。
【0011】上型部11は、図1に示すように、上ベー
ス13に固定された型マウント11a(耐熱性ステンレ
ス、線膨張係数13×10-6)と、これに内蔵された上
型ヒータ11bとから構成されている。上型ヒータ11
bは図示していない温度制御装置と接続され、所定の温
度に制御自在の構成となっている。型マウント11aの
下端面には、前記上型1を位置決めして固定するための
凹部が設けられており、上型1は型マウント11aの下
端面凹部内に収納される。なお、該凹部の底面は平面仕
上げされている。上型1の外周部材1b−2の外周面1
b−3と型マウント11aの内周面11a−1のクリア
ランスは上型ヒータ11bによって所定の温度に加熱さ
れたときに焼きばまって固定される寸法になっている。
このとき、上型1、型マウント11aは熱の伝導が行わ
れのに十分なように互いに密着する。
【0012】下型部14は型マウント14aと下型ヒー
タ14bとからなり、型マウント14aには前記下型2
が固定される。詳細の構成は前述した上型部11及び上
型1と同様であるので説明を省略する。
【0013】図2に示すように、加熱炉21及び成形部
22の周辺は、石英ガラス管またはステンレス製管で成
形されたカバー23及び上下ベース13,17を介して
閉鎖されており、これらの部材23,13,17により
成形室24が形成されている。上下ベース13,17に
は、雰囲気ガス供給装置(図示省略)と接続されたガス
ノズル25が貫設されており、このガスノズル25を介
して成形室24内に供給される窒素ガス、不活性ガス、
または還元性ガスにて成形室24内部の酸化を防止する
ように構成されている。上下ベース13,17は図示を
省略してある部材を結合されており、上ベース13と下
ベース17との間の相互の距離、位置が変化しない構成
になっている。
【0014】32で示すのは光学ガラス素材33および
プレス成形後の光学素子を載置、搬送するキャリアで、
このキャリア32はキャリア搬送用アーム34により保
持され、図示しない温度制御装置によって所定の温度に
設定し得る加熱炉21中を移送され、前記上型1と下型
2間に搬送されるように制御構成されている。21aで
示すのは加熱ヒータである。
【0015】次に、上記構成の成形装置10にて光学素
子を成形する作用について説明する。まず、成形室24
内部に上下のガスノズル25から窒素ガス等を供給し、
成形室24内部の酸素濃度を1%以下に置換する。次
に、加熱炉ヒータ21a、上型ヒータ11bおよび下型
ヒータ14bにより、加熱炉21、上型1、下型2を所
定の温度に加熱する。この状態において、キャリア32
内に光学ガラス素材33を載置し、キャリア搬送用アー
ム34を介して加熱炉21内に搬送し、加熱炉ヒータ2
1aを介して光学ガラス素材33を成形可能状態になる
まで(軟化点温度)加熱軟化処理する。その後、搬送用
アーム34を前進させ、キャリア32ととも軟化した光
学ガラス素材33を上下型1、2間に搬送する。そし
て、下型2を駆動用エアシリンダー20を介して上動さ
せ、上下の成形型1、2を介して軟化状態にある光学ガ
ラス素材33をプレス成形する。
【0016】このとき、上下の成形型1,2の中央部材
1b−1及び2b−1の方が外周部材1b−2及び2b
−2より熱伝導が効率よく行われるため、光学ガラス素
材33の光学面部33a外周の冷却速度は相対的に遅延
する。このとき、従来技術のような空気断熱層を介さな
いため、ガラス全体の冷却速度は遅らせる必然性はな
い。従って、光学ガラス素材33の外周温度は中心部よ
り高く保ちつつ加圧冷却され、均等に収縮する結果、短
時間の成形で所望の形状精度を容易に得ることができ
る。
【0017】成形が終了したら、下型2を下動させて離
型し、加熱炉21に対して反対側に設けた除冷炉(図示
省略)中に成形後の光学素子を搬送用アーム34介して
搬送し、プレス成形された光学素子を冷却し、その後、
光学素子をキャリア32から取り出す。以上の本実施例
によれば、形状精度の良好な光学素子を短時間で得るこ
とができる。
【0018】本実施例の変形例として、中央部材及び外
周部材の材料の組み合わせ例を表1に示した。なお、前
記成形型部、中央部材、外周部材の一体化の手段は焼結
加工に限らず、機械的な固定手段でもよく、また成形型
部は型基材端面にCVD、PVD等で薄膜状に形成して
もよい。この時の薄膜材料としては、SiC,BN,
C,CrN,TiN,Cr2 3 ,Ptなどがあげられ
る。一方、前記成形型部の厚さは薄いほど上記効果を得
ることができる。
【0019】
【表1】
【0020】
【実施例2】図3に実施例2を示す。本実施例は、実施
例1の成形型とは、中央部材と外周部材の形状が異なる
成形型である。熱伝導率の大きい材料からなる中央部材
3b−1が、前記型マウント11a,14aに接触する
ように、成形型3の下端面まで構成する形状にしてあ
る。熱伝導率の小さい材料からなる外周部材3b−2は
中央部材3b−1外周に一体的に形成されている。
【0021】本実施例では熱伝導率の大きい材料からな
る中央部材3b−1が前記型マウント11a,14aに
接触しているので、成形レンズ中央部の熱をより効率よ
く型マウント11a,14a側に熱伝導させることがで
き、偏肉度の大きい凸レンズにおいても良好な形状精度
を達成できる。
【0022】
【実施例3】図4に実施例3を示す。本実施例は、凹レ
ンズを成形する例である。実施例1と異なるのは、成形
型部4aの成形面4a−1は所定の凸形状に精密に鏡面
仕上げされている点及び型基材4bの外周部材4b−2
の方が中央部材4b−1よりも熱伝導率の大きい材料で
構成されている点である。
【0023】このような構成によれば、成形型4の中央
部材4b−1よりも外周部材4b−2の方が熱伝導が効
率よく行われるため、光学ガラス素材33の光学面部3
3a中心の冷却速度は相対的に遅延する。このとき、従
来技術のような空気断熱層を介さないため、ガラス全体
の冷却速度は遅らせる必然性はない。従って、光学ガラ
ス素材33の中心温度は外周部より高く保ちつつ加圧冷
却され、均等に収縮する結果、短時間の成形で所望の形
状精度を容易に得ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明の成形型によれ
ば、成形型の型基材を熱伝導率の異なる耐熱材料で構成
することにより、ガラス全体の冷却速度を遅らせること
なく、ガラス薄肉部の冷却速度を相対的に遅延させるこ
とができるので、短時間の成形にて形状精度の良好な光
学素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の成形型を組込んだ成形装置
の要部を示す縦断面図である。
【図2】本発明の実施例1の成形型を組込んだ成形装置
を示す縦断面図である。
【図3】本発明の実施例2の成形型を示す縦断面図であ
る。
【図4】本発明の実施例3の成形型を示す縦断面図であ
る。
【符号の説明】
1 上型 1a,2a,3a,4a 成形型部 1b,2b,3b,4b 型基材 1b−1,2b−1,3b−1,4b−1 中央部材 1b−2,2b−2,3b−2,4b−2 外周部材 2 下型 3,4 成形型
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】上型部11は、図1に示すように、上ベー
ス13に固定された型マウント11a、Si3 4 −A
2 3 系セラミックス(線膨張係数3.5×10-6
と、これに内蔵された上型ヒータ11bとから構成され
ている。上型ヒータ11bは図示していない温度制御装
置と接続され、所定の温度に制御自在の構成となってい
る。型マウント11aの下端面には、前記上型1を位置
決めして固定するための凹部が設けられており、上型1
は型マウント11aの下端面凹部内に収納される。な
お、該凹部の底面は平面仕上げされている。上型1の外
周部材1b−2の外周面1b−3と型マウント11aの
内周面11a−1のクリアランスは上型ヒータ11bに
よって所定の温度に加熱されたときに焼きばまって固定
される寸法になっている。このとき、上型1、型マウン
ト11aは熱の伝導が行われのに十分なように互いに密
着する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部材と外周部材とが熱伝導率の異な
    る耐熱性材料からなる型基材上に、耐熱性および鏡面性
    を有する材料からなり所望の成形面形状に加工された成
    形型部を一体的に形成したことを特徴とするガラス光学
    素子の成形型。
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