JPH05221664A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

光学素子の成形方法

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Publication number
JPH05221664A
JPH05221664A JP1977492A JP1977492A JPH05221664A JP H05221664 A JPH05221664 A JP H05221664A JP 1977492 A JP1977492 A JP 1977492A JP 1977492 A JP1977492 A JP 1977492A JP H05221664 A JPH05221664 A JP H05221664A
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JP
Japan
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glass material
molding
optical element
pressure
mold
Prior art date
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Pending
Application number
JP1977492A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Shimizu
義之 清水
Atsushi Murata
淳 村田
Masaaki Haruhara
正明 春原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1977492A priority Critical patent/JPH05221664A/ja
Publication of JPH05221664A publication Critical patent/JPH05221664A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金型の光学素子形状転写面とガラス素材との
間の空隙部の発生及び上下型の軸ズレを防止でき、形状
精度、面精度共に優れた光学素子を成形でき、又、素材
の破砕が起きにくい光学素子の成形方法を提供する。 【構成】 ガラス素材を成形可能な温度まで昇温する予
備加熱工程(A)、ガラス素材を加圧しつつ冷却を行な
う冷却加圧工程(C)、ガラス素材が加圧に対して変形
可能な温度まで冷却加圧を続けた後、加圧力を開放し、
圧力を零にし、更に冷却を続ける冷却工程(D)を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学素子の成形方法に係
わり、特に形状精度及び面精度の優れた光学素子の成形
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光学素子の成形方法を、ガラスの
場合について図5〜図7を用いて説明する。一般にプレ
ス成形によってガラス光学素子を製造する場合、ガラス
素材を所定の大きさに切断し、ガラス転移点近傍の温度
まで予備加熱し、この加熱昇温されたガラス素材を、型
閉めしたとき光学素子の完成品とほぼ同一形状となるよ
うに加工された上型と下型の上下型の間に供給し、所定
の温度と圧力で加圧成形を行っている。
【0003】ガラス素材1の形状は、できる限り簡単な
形状が製造工程あるいは素材の加工の面でも望ましく、
例えば図5に示されるような棒材を所定の幅で切断した
円柱体のものがある。しかしこの素材を用いて成形する
と、図6に示す素材の角部6が最初に変形し、上型2及
び下型3と角部近傍がなじんでしまい、密閉空間7がで
きる。そして一旦発生した密閉空間は、成形完了時まで
存在し、この密閉空間では金型面が素材に十分転写され
ないため成形された製品は不良光学素子となる。 この
様な、未転写不良を防止する従来の方法について図7を
用いて説明する。下型3は連結棒3aを介してベース3b
に固定されており、上型2は連結棒2aを介してピスト
ン棒2bに取り付けられている。素材1は加熱ヒータ8
により成形温度まで加熱される。所望の成形温度に達し
た時点で、上型2がピストン9によって下降し素材と接
触する。その後、上型が上下に振動加圧するが、例えば
サーボパルサ10を使ってこれを実行する。振動加圧は
例えば全加圧ストロークの9割まで行い、残りの1割を
定常加圧で成形する。全加圧ストロークに達したところ
で通電をやめ、所望の温度に降温したところで型を開
き、冷却後光学素子を取り出す。上記一連の成形プロフ
ィールの中で全加圧ストロークの9割を振動加圧するこ
とにより、従来発生していた未接触部分がなくなるとい
う効果が開示されている(例えば特開昭60−2462
31)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の成形方法にあっ
ては、光学素子の形状を決定する上型が成形途中すなわ
ち加熱加圧工程中において、ガラス素材と密着、型離れ
と言う動作を繰り返すため、その際に空気を巻き込み、
軟化した素材に気泡がたまるという問題があった。
【0005】又、上記上型の挙動により、下型との位置
合わせが非常に難しく、成形光学素子の両面の傾きを保
障することが困難であった。又同じく上記した上型の挙
動により、上型の温度が均一でなくなる為、ガラス素材
の温度分布も不均一となり、成形光学素子に大きなヒケ
を生ずる原因となっていた。
【0006】又、加熱中に加圧するためガラス素材の加
熱状態が悪いとガラス素材が破砕、ガラス粉が型内に飛
散し、光学素子の光学有効面内に影響を与えるという問
題点があった。また、その飛散物処理の為のメンテナン
スを毎回行う必要があるばかりか、金型の寿命が短くな
ると言う課題を有していた。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の光学素子の成形方法は、上型と下型とからな
る成形型で、前記上型と下型の間の空間に供給されたガ
ラス素材を加圧成形する方法に於て、ガラス素材をガラ
ス軟化点以上に加熱し、冷却加圧工程中に成形圧力を少
なくとも一回以上減圧するかもしくは零にし、冷却加圧
工程終了後、完全冷却することを特徴とするものであ
る。金型とガラス素材は、常に密着した状態で成形され
ることが望ましく、ガラス素材は円柱形状が望ましい。
【0008】
【作用】上記のような構成であれば、金型の光学素子形
状転写面とガラス素材との間に未接触部分を発生させる
事なく成形でき、又、上下型の軸ズレを防止でき、成形
時の光学素子の不均一な収縮をなくすることができる。
又、冷却時に加圧工程を行うことにより、ガラス素材の
予備加熱が充分に行われ、素材の破砕が起きにくくな
る。
【0009】
【実施例】図1において、上型11は上型ツバ部11c
の大きさに合わせて座ぐりの入った加圧ステ−ジ15に
はめ合わされ、ビス等で固定されている。下型12は下
型ツバ部12cの大きさに合わせて座ぐりの入った成形
ステージ16にはめ合わされ、ビス等で固定されてい
る。又加圧ステージ15と成形ステージ16は、上型1
1と下型12の軸心が一致するような位置に正確に調整
されており、上型11が上下に移動した際にも軸心がず
れることはない。
【0010】加圧ステージ15及び成形ステージ16に
は図示していないが任意の温度に調整できる加熱源を内
蔵している。更に加圧ステージ15は、図示していない
が例えば油圧ポンプ等により加圧力が加えられ、上型1
1に正確に圧力を伝え、任意の位置に停止することが可
能であり、圧力は成形途中に任意の圧力に減圧、或は零
にできるようになっている。
【0011】以上のように構成された成形装置を用い
て、ガラス素材を成形する方法を説明する。
【0012】まず一般的な成形プロフィールを図2に示
す。図2は、横軸に時間、縦軸に温度をとっている。成
形は大きく分けて予備加熱工程、加熱加圧工程、冷却加
圧工程、冷却工程の4工程から成っている。
【0013】予備加熱工程に於て、まず金型及びガラス
素材の温度を成形可能な温度まで昇温する。これを予備
加熱工程(A)と称する。
【0014】金型の温度分布が均一になったところで、
金型に加圧力を加えガラス素材を任意の厚さまで変形さ
せる。これを加熱加圧工程あるいは均熱加圧工程(B)
と称する。
【0015】ガラス素材を任意の厚さまで変形し終った
時点から加圧力を維持した状態で冷却にはいる。これを
冷却加圧工程(C)と称する。
【0016】ガラス素材が加圧に対して変形可能な温度
まで冷却加圧を続けた後、加圧力を開放し、圧力を零に
する。そして更に冷却を続ける。これを冷却工程(D)
と称する。
【0017】常温になったところで金型を開いて光学素
子を取り出す。各工程を一定時間でステージ移動するこ
とで成形タクトを短縮しているのが一般的な成形プロフ
ィールである。
【0018】本発明の成形方法は、以上に述べたような
基本的な工程を若干変更し、図3の成形プロフィールの
ように加熱加圧工程あるいは均熱加圧工程(B)におい
て、圧力を加えないような工程をとりながら、前記課題
を解決している。
【0019】また、ガラス素材は図4に示す様に金型内
に配置される円柱体であり、端面は鏡面である。本実施
例では直径7mm×長さ7mmの光学ガラスSF−8
(ガラス転移点420℃、線膨張率100℃〜300℃
で90×10-7/℃)の円柱体を使用した。
【0020】このガラス素材を図4に示すように、下型
12の転写面12aに端面が金型転写面と向き合うよう
に、縦置きに供給した後加圧ステージが下降し、上型1
1の転写面11aとガラス素材13はガラス素材の円周
で線接触する。このときガラス素材には、加圧ステージ
の自重が加わることになる。
【0021】この状態で加圧ステージ15及び成形ステ
ージ16に内蔵された加熱源に通電し、ガラス素材の温
度が530℃になるまで加熱する。ここまでが前記の予
備加熱工程である。
【0022】ガラス素材の温度が530℃になった時点
でガラス素材の温度は、1010ポアズ程度となってい
る。しかし、ガラス素材の体積にもよるが、充分均一な
加熱が行われていないことが多く、この状態で油圧ポン
プにより加圧ステージに圧力を供給、上型11がガラス
素材を押圧し始めると、成形中に軟化していない部分の
ガラス素材が破砕し、光学素子有効面内に飛散、所望の
光学性能を満たす光学素子が得られにくかった。すなわ
ち、従来の成形工法では、この時点から加熱加圧工程が
始まったが、本成形工法では次の冷却加圧工程でのみ圧
力を加える。この時の圧力は2kg/mm2以上が良
い。
【0023】冷却加圧工程中、所定の時間が経過後一旦
成形圧力を零にし、加圧ステージ15を上昇して上型1
1の転写面11aとガラス素材を離型する。前記圧力を
零にした時点で正圧になっていた金型転写面11a、1
2aとガラス素材端面で囲まれる空間11b、12bは
常圧に戻る。
【0024】次に再び加圧ステージ15を下降し、金型
11と転写面11b及び金型12の転写面12bをガラ
ス素材と密着させる。この時、転写面11a、12aとガ
ラス素材端面で囲まれる空間11b、12bは、冷却加圧
工程開始直後の空間11b、12bよりも、かなり小さい
容積となっている。
【0025】油圧ポンプにより再び加圧ステージに圧力
が供給され、上型11がガラス素材を押圧し始める。上
型11が所定の位置まで下降した時点で、加圧ステージ
15が停止する。この時のガラス素材の粘度は109
アズ程度となっており、ガラス素材には金型転写面が完
全に転写されていない部分があり閉じた空間となってお
り、成形圧力によって内圧が高くなっている。
【0026】さらに冷却加圧工程終了時点までに一旦成
形圧力を零にし、加圧ステージ15を上昇して上型11
の転写面11aとガラス素材を離型する。前記圧力を零
にした時点で正圧になっていた金型転写面11a、12
aとガラス素材端面で囲まれる空間11b、12bは常
圧に戻る。
【0027】次に再び加圧ステージ15を下降し、金型
11と転写面11b及び金型12の転写面12bをガラ
ス素材と密着させる。この時転写面11a、12aとガラ
ス素材端面で囲まれる空間11b、12bは、更に小さい
容積となっており、ほとんどなくなっている。又、加熱
中の粘度より幾分高い粘度状態である冷却加圧工程中に
圧力を抜く為に、上型11の転写面11aとガラス素材
を離型した際の気泡のかみ込みに対して、光学素子表面
が影響を受けることもない。
【0028】次に430℃迄冷却加圧を行った後圧力供
給を停止し、成形圧力を再び零にする。この時ガラス素
材と型は密着した状態を保っている。そして冷却工程に
入る。すなわち型内の光学素子の温度が常温になるまで
ガラス素材と型が密着した状態で放置しておき、その後
加圧ステージを上昇し、型を開いて光学素子を取り出
す。まれに、冷却加圧工程中になくならなかったガラス
素材端面の凹部は、冷却加圧工程中にガラス素材の収縮
に伴う流動により、更に小さくなりほぼ完全に金型面が
転写される。又、ガラス素材の線膨張率が50×10-7
/℃以上であれば、ガラス素材の収縮による流動が更に
大きくなるため、光学素子表面の凹部はなくなり易くな
る。
【0029】更に、上型11とガラス素材は密着したま
まで成形圧力を零にするかもしくは減圧すれば、ガラス
素材の熱分布やエアーの巻き込み防止の点で望ましい。
【0030】本実施例のように、上型11とガラス素材
を成形圧力を零にする際に離型すると、エアーの巻き込
みが発生し、ガラス素材表面の特に金型転写面が転写さ
れた良好な面に小さな凹部が発生する場合があるが、冷
却加圧工程時に成形圧力を零にすることによって、凹部
は完全になくなるかあるいは、光学素子性能に影響のな
い大きさになる。
【0031】本実施例では、冷却加圧工程中に所定の時
間が経過後、複数回圧力を零にしたが、光学素子形状、
寸法によってはさらに多くの回数実施すれば、効果が大
きい。又、冷却加圧時の収縮量によって、圧力をぬくタ
イミングを決めても良い。更に本実施例では冷却加圧工
程終了後、ガラス素材と型は密着した状態を保ったが、
上型11と光学素子を離した状態で冷却工程に入っても
良い。
【0032】
【発明の効果】本発明は以上に説明した成形方法である
ために、以下に記載されるような効果を奏する。
【0033】成形途中に於て、冷却加圧工程で一旦圧力
供給を停止し、成形圧力を零にし、型内の圧力を常圧に
戻すことにより、従来発生していた空気の巻き込みによ
る成形不良がなくなり、形状精度、面精度共に優れた光
学素子を成形できる。また上下の金型とガラス素材が、
冷却工程終了時点まで常に密着した状態で成形が可能で
あるために、上下型の精度をそのままガラス素材に転写
できる。又、軸ズレも防止できる。
【0034】更に上下の金型とガラス素材が冷却加圧工
程終了時点まで常に密着した状態で成形することが可能
であるために、光学素子の両面の傾きを成形ステージと
加圧ステージ或は、金型と胴型によって容易に保障でき
る。金型とガラス素材が密着していることにより、金型
からガラス素材に伝わる熱の温度分布が均一であり、ガ
ラス素材の成形途中の変形、及び冷却時の収縮が不均一
とならないために形状精度の良い光学素子が得られる。
【0035】一方、成形圧力を零にするか減圧する際
に、金型とガラス素材を離しても、冷却加圧工程で成形
圧力を零にするか減圧することにより、所望の光学素子
性能を得ることができる。また冷却中に加圧成形を行う
ことで、ガラス素材の破砕粉が金型に付着することがな
く、金型の寿命も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形方法の一実施例において用いた成
形装置の断面図
【図2】一般的な成形プロフィールを示す図
【図3】同実施例の方法における成形プロフィールを示
す図
【図4】同実施例における成形金型内の状態を示す断面
【図5】ガラス素材の外観図
【図6】従来の成形方法を説明するための成形装置の断
面図
【図7】従来の成形方法を説明するための成形装置の外
観図
【符号の説明】
11 上型 11a 金型転写面 11b 空間 11C 上型ツバ部 12C 下型ツバ部 12 下型 12a 金型転写面 12b 空間 13 ガラス素材 14 胴型 15 加圧ステージ 16 成形ステージ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上型と下型とからなる成形型を用いて、前
    記上型と下型の間の空間に供給されたガラス素材を加圧
    成形する光学素子の成形方法に於て、ガラス素材を加
    熱、ガラス軟化点近傍まで昇温した後、冷却加圧工程中
    に成形圧力を少なくとも一回以上減圧することを特徴と
    する光学素子の成形方法。
  2. 【請求項2】上型と下型とからなる成形型で、前記上型
    と下型の間の空間に供給されたガラス素材を加圧成形す
    る光学素子の成形方法に於て、ガラス素材を加熱、ガラ
    ス軟化点近傍まで昇温した後、冷却加圧工程中に成形圧
    力を少なくとも一回以上零にすることを特徴とする光学
    素子の成形方法。
  3. 【請求項3】ガラス素材は円柱硝材であることを特徴と
    する請求項1または2記載の光学素子の成形方法。
  4. 【請求項4】上下型とガラス素材は常に密着した状態で
    成形されることを特徴とする請求項1または2記載の光
    学素子の成形方法。
JP1977492A 1992-02-05 1992-02-05 光学素子の成形方法 Pending JPH05221664A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6099765A (en) * 1998-03-31 2000-08-08 Fuji Photo Optical Co., Ltd. Optical component formation method
WO2000064823A1 (fr) * 1999-04-22 2000-11-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Procede et dispositif de moulage de dispositif optique

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6099765A (en) * 1998-03-31 2000-08-08 Fuji Photo Optical Co., Ltd. Optical component formation method
WO2000064823A1 (fr) * 1999-04-22 2000-11-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Procede et dispositif de moulage de dispositif optique

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