JPH0710556A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

光学素子の成形方法

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JPH0710556A JP17854093A JP17854093A JPH0710556A JP H0710556 A JPH0710556 A JP H0710556A JP 17854093 A JP17854093 A JP 17854093A JP 17854093 A JP17854093 A JP 17854093A JP H0710556 A JPH0710556 A JP H0710556A
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潔 山本
Takeshi Nomura
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Masaki Omori
正樹 大森
Masayuki Tomita
昌之 冨田
Masashi Mashige
雅志 真重
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    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス成形品に割れや成形不良が発生しない
ように、成形用型および硝子素材を温度制御する最適条
件を設定した光学素子の成形方法を提供する。 【構成】 硝子素材を加熱軟化し、成形用型でプレスし
て、光学素子を成形する方法において、107 〜109
dPaSの粘度になるように、加熱した硝子素材を、そ
の硝子素材の1010〜1012dPaSの粘度に相当する
温度に調温した成形用型でプレスすることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱軟化した光学用の
成形ガラス素材をプレス成形する光学素子の成形方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、所定の表面精度を有する成形用型
内に光学素子成形用の素材、例えば、或る程度の形状お
よび表面精度に予備成形されたガラスブランクを収容し
て加熱下でプレス成形することにより、研削および研磨
などの後加工を必要とした、高精度の光学機能面を有す
る光学素子を製造する方法が開発されている。
【0003】このようなプレス成形法では、一般に、成
形用上型部材と成形用下型部材とをそれぞれ成形用胴型
部材内に摺動可能に対向配置し、これら上型部材、下型
部材および胴型部材により形成されるキャビティ内に成
形用素材を導入し、型部材の酸化防止のために雰囲気を
非酸化性雰囲気、例えば、窒素雰囲気として、成形可能
温度、すなわち、成形用素材が108 〜1012dPaS
となる温度まで型部材を加熱し、型を閉じ、適宜な時
間、プレスして、型部材表面形状を成形用素材表面に転
写し、そして、型部材温度を成形用素材のガラス転移温
度より十分に低い温度まで冷却し、プレス圧力を除去
し、型を開いて成形済みの光学素子を取出すのである。
【0004】なお、型部材内に導入する前に成形用素材
を適宜の温度まで予備加熱したり、あるいは成形用素材
を成形可能温度まで加熱してから型部材内に導入するこ
ともなされている。更に、型部材とともに成形用素材を
搬送しながら、それぞれ所定の場所で加熱、プレスおよ
び冷却し、連続作用を可能とし、成形の高速化も果すこ
とができるようにしている。
【0005】以上のような光学素子プレス成形法とし
て、米国特許3,833,347号明細書、米国特許
3,844,755号明細書、特開昭58−84134
号公報などには、予め、硝子素材を成形用型内に配置し
て、型と硝子とを等温状態で加熱して、所要温度でプレ
ス成形する方法が示されている。また、特開昭59−2
03732号公報、特開昭62−27334号公報など
には、成形可能な温度に加熱した硝子素材を、その硝子
より低温に保持した成形用型内に移送して、そこでプレ
ス成形する方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、前
記従来例には、次のような問題点がある。先ず、硝子素
材を成形用型内に予め、配置して、型と硝子とを同時に
加熱する場合、型と硝子とは同温度となるが、この場
合、ガラス粘度で109 〜109.5 が適温域である。し
かし、型がガラス粘度で109.5 以下の温度では、変形
に長時間を要し、逆に、型がガラス粘度で1010以上の
温度では、界面における融着、曇りなどが発生しやす
い。更に、型がガラス粘度で1010以上の温度では、型
と硝子との間で反応が進み易いために、型自体の寿命が
短くなる。このように、従来の方法は、好ましくない。
【0007】また、成形可能な温度に加熱した硝子素材
を、その硝子より低温に保持した成形用型内に移送し
て、プレス成形する方法を採用する特開昭59−203
732号公報では、硝子素材を105.5 〜107 dPa
Sの粘度に相当する温度に、また、成形用型の温度を、
その硝子より100℃程、低温にして置き、プレス成形
する方法が開示されているが、硝子温度が軟化点(リト
ルトン点、107.6 dPaS)よりも高いため、硝子の
流動性が大きすぎて、その搬送時に変形したり、搬送部
材との接触面で変質するなどの問題がある。
【0008】特開昭62−27334号公報では、硝子
素材を106 〜108 dPaSの粘度に相当する温度T
gに、また、成形用型の温度をTgからTg−200℃
になるように温度制御し、プレス成形する方法が開示さ
れているが、型温度が低すぎるため、プレスした際に、
硝子の温度が急激に下がりすぎ、成形品に必要な精度が
得られないばかりか、所定の肉厚迄、プレスできなかっ
たり、あるいは、硝子が割れたり、急激な硝子内の温度
分布のバラ付きによって、成形品の表面にシワが発生し
たりする。
【0009】
【発明の目的】本発明は、上記事情に基いてなされたも
ので、ガラス成形品に割れや成形不良が発生しないよう
に、成形用型および硝子素材を温度制御する最適条件を
設定した光学素子の成形方法を提供しようとするもので
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
107 〜109 dPaSの粘度になるように、加熱した
硝子素材を、その硝子素材の1010〜1012dPaSの
粘度に相当する温度の成形用型でプレス成形することに
より、上記問題を解決するのである。
【0011】この場合、上記粘度の範囲の設定の根拠
は、硝子素材の粘度が107 未満になると、搬送中の変
形や搬送部材との接触面での変質が起こり、109 dP
aSを超えると、流動性が不足してプレス成形できない
という事情があることである。また、型温度が1010
PaSの粘度を超える相当温度では、硝子との融着が発
生しやすく、1012dPaSの粘度未満での相当温度で
は、硝子温度が下がりすぎて、必要な精度が得られない
という事情に基く。
【0012】そこで、前記温度条件に設定することで、
これらの問題を解決したのであるが、さらに、具体的な
方法をいえば、別の場所で、107 〜109 dPaSの
粘度になるように加熱した硝子素材を、1010〜1012
dPaSの粘度に相当する温度に保った成形用型内に移
送して、プレス成形してもよいし、また、1010〜10
12dPaSの粘度に相当する温度に保持した成形用型内
に、予め、硝子素材を載置し、この硝子素材だけを10
7 〜109 dPaSの粘度に相当する温度に加熱して、
プレス成形してもよい。
【0013】この場合、プレス中に硝子素材の温度は低
下し、プレス完了時には、金型温度(1010〜1012
PaSの粘度に相当する温度)に一致するが、そのま
ま、型開きをせず、1013dPaSの粘度に相当する温
度以下迄、冷却してから、プレス圧力を解除して、型開
きをした方が、成形品における形状の転写性が良い。
【0014】
【実施例】
〔実施例1〕図1は本発明の成形方法を実施するための
装置を概略的に示しており、符号1は成形チャンバー、
2は硝子素材を予備加熱するためのヒーター、3は搬送
軸、4は硝子ホルダー、5は硝子素材である。ヒーター
2は、硝子素材を集中的に加熱するのに適当な形状と位
置とを有し、また、硝子ホルダー4は、高温の硝子と融
着しないように、高密度の炭素材を使用している。な
お、図中、符号6はシリンダー、7は上軸、8はシリン
ダー、9は下軸、10は上型部材、11は下型部材、1
2は胴型、13はヒーター、14は搬送軸、15は吸着
治具である。
【0015】レンズ成形用素材としては、SK12(η
d=1.58313、νd=59.4、Tg=550
℃、At=588℃)が用いられ、これを直径9.7m
mの球状ゴブに加工した。そして、上記素材から、R1
=16.45mm、R2 =16.86mm、中心厚=
4.5mm、光線の有効径φ12.5mm、外径φ15
mmの両凸レンズを成形するのであるが、この場合、不
図示の置換室を経由して、硝子素材5を、N2 雰囲気に
保ったチャンバー1内に搬入し、予熱ヒーター2の直下
の加熱ポイントに停止させ、次に、ヒーター2に通電
し、硝子5の粘度を、107 dPaS(720℃)にす
る迄、上記硝子を加熱軟化させる。一方、これと並行し
て、ヒーター13によって、上型部材10、下型部材1
1の温度を1010dPaSの粘度に相当する温度(60
0℃)に調温する。
【0016】次に、搬送軸3により、硝子素材5を上下
型部材間のスペースに移送し、硝子ホルダー4を開い
て、硝子素材5を下型部材11の上端面に置き、搬送軸
3を後退させて、直ちに、上型部材を下降して、プレス
成形を行う。図2は、硝子素材を胴型内へ移送するため
の硝子ホルダーを示しており、そこの硝子素材を保持し
ている状態を示している。
【0017】図4は、硝子素材を胴型内に入れて、上下
型部材で、プレス成形してから、成形されたレンズを取
り出す迄の、硝子と型との温度変化を、その時の硝子素
材の粘度換算で表わしたものである。図中、tO はプレ
ス開始の瞬間で、硝子温度は急激に低下し、成形用型の
温度は、僅かに上昇し、t1 時点で、両者の温度が一致
するのである。この時、すでに必要な肉厚精度は出てお
り、t2 時点で、成形用型の初期温度(1010dPas
の粘度に相当)となり、さらに、圧力をかけたまま冷却
し、t3 時点で1013dPaSの粘度に相当する温度と
なった時、上型部材を上昇させ、成形品を離型する。
【0018】そして、搬送軸14によって、吸着治具1
5を胴型内へ移動し、成形レンズ16を吸着し、再び、
搬送軸14を後退させて、不図示の置換室を経由して、
レンズ16を胴型外に取り出す。このようにして、取り
出したレンズ16は、実験によれば、N:1本およびク
セ:0本の良好な形状、および、高い精度のものであっ
た。
【0019】さらに、硝子粘度と成形用型との温度条件
を、種々に変更して、実験的に成形を行なった結果を表
1に示す。
【0020】
【表1】 さらに、表1で、適切であった範囲の条件において、t
2 時点(成形用型が初期温度に戻った時点)で強制的に
上型部材を上昇し、その時の成形品の形状を調べた結果
は、表2に示されている。
【0021】
【表2】 ここでは、表1の結果に比べて、聊か、その成形品の形
状、精度が悪化する傾向にあるが、光学素子としては、
使用可能な範囲内にあると認められる。 〔実施例2〕図5は、本発明の第2の実施態様を示すも
ので、図中、符号17は、集光加熱ヒーターであり、下
型部材の上端面に載る硝子素材5を集中的に加熱する。
このでは、レンズ成形用素材として、LaK12(ηd
=1.67790、νd=55.3、Tg=554、A
t=596℃)が採用されており、直径7.22mmの
球状ゴブに加工してある。そして、上記素材から、R1
=7.79mm、R2=16.50mm、中心厚=3.
7mm、光線有効径φ7.9mm、外径φ10.3mm
の両凸レンズを成形する。なお、上型部材10および下
型部材11は、予め、1010dPaSの粘度に相当する
温度(603℃)に調温してある。そして、不図示の置
換室を経由して、硝子素材5を胴型内に移送し、続い
て、ヒーター17に通電し、硝子素材5を集中的に加熱
する。20秒後に、不図示の放射温度計で、硝子素材が
107.6 dPaS(660℃)であることを確認して、
上型部材を下降して、プレス成形を行う。この場合、実
施例1と同様に、1013dPaSの粘度に相当する温度
迄、成形用型を冷却してから、上型部材を上昇し、成形
品を離型させる。その後、取り出した成形レンズは、実
験によれば、N:1本、クセ:0本の良好な形状、高精
度のものであった。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上説明したようになり、1
7 〜109 dPaSの粘度になるように加熱した硝子
素材を、1010〜1012dPaSの粘度に相当する温度
に調温した成形用型で、プレス成形することにより、良
好な形状、高い精度をもつ光学素子を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための装置の概略構成図であ
る。
【図2】図1の中の硝子を予備加熱する部分を示す図で
ある。
【図3】図1の中の成形レンズを吸着取出しする部分を
示す図である。
【図4】プレスから離型迄の成形用型、硝子の温度変化
(粘度相当)を示すグラフである。
【図5】本発明の第2の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1 成形チャンバー 2 予熱用ヒーター 3 搬送軸 4 硝子ホルダー 5 硝子素材 6 シリンダー 7 上軸 8 シリンダー 9 下軸 10 上型部材 11 下型部材 12 胴型 13 ヒーター 14 搬送軸 15 吸着治具 16 成形レンズ 17 予熱用ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 昌之 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 真重 雅志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硝子素材を加熱軟化し、成形用型でプレ
    スして、光学素子を成形する方法において、107 〜1
    9 dPaSの粘度になるように、加熱した硝子素材
    を、その硝子素材の1010〜1012dPaSの粘度に相
    当する温度に調温した成形用型でプレスすることを特徴
    とする光学素子の成形方法。
  2. 【請求項2】 硝子素材を加熱軟化し、成形用型でプレ
    スして、光学素子を成形する方法において、成形用型と
    は別の場所で107 〜109 dPaSの粘度に成るよう
    に加熱した硝子素材を、その硝子素材の1010〜1012
    dPaSの粘度に相当する温度の上記成形用型内に移送
    して、プレスすることを特徴とする光学素子の成形方
    法。
  3. 【請求項3】 硝子素材を加熱軟化し、成形用型でプレ
    スして、光学素子を成形する方法において、硝子素材の
    1010〜1012dPaSの粘度に相当する温度に保持し
    た上記成形用型内に載置した上記硝子素材だけを、10
    7 〜109 dPaSの粘度になるように、加熱軟化し、
    プレスすることを特徴とする光学素子の成形方法。
  4. 【請求項4】 硝子素材を加熱軟化し、成形用型でプレ
    スして、光学素子を成形する方法において、107 〜1
    9 dPaSの粘度になるように、加熱した硝子素材
    を、その硝子素材の1010〜1012dPaSの粘度に相
    当する温度に調温した型でプレスし、その後、成形用型
    の温度が1013dPaS以下になる迄、冷却してから、
    プレス圧力を解除することを特徴とする光学素子の成形
    方法。
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