JPH0729780B2 - 光学ガラス成形品の成形方法 - Google Patents

光学ガラス成形品の成形方法

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JPH0729780B2 JP11552288A JP11552288A JPH0729780B2 JP H0729780 B2 JPH0729780 B2 JP H0729780B2 JP 11552288 A JP11552288 A JP 11552288A JP 11552288 A JP11552288 A JP 11552288A JP H0729780 B2 JPH0729780 B2 JP H0729780B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、光学ガラス成形品の成形方法、特に光学素子
として直接使用し得る高精度成形面を有する光学ガラス
成形品の成形方法に関する。
〈従来の技術〉 従来、ガラスから成るレンズ、プリズム等の各種光学素
子を製造するには、軟化ガラス塊を一対の型の成形面で
押圧して得た成形品を荒摺り、研磨する方法が取られて
来たが、近年、各種光学素子として非球面レンズの需要
が高まるにつれ、上記従来法に代って、工程を大幅に簡
略化し、ガラス塊を加熱軟化し、これを高精度成形面を
有する型で成形して、光学素子として直接使用し得る高
精度成形面を有する光学ガラス成形品を得る方法が種々
提案されている。これらの成形法においては、成形品に
生じやすい表面欠陥やヒケ変形を防止し、また、成形型
のライフを延ばす等の目的で、まず、所定の光学素子に
近似した形状を有し、所定量に調整され、かつ表面欠陥
の除去されたガラス予備成形体を用意することが必要と
されている。
上記予備成形体を得る具体的方法として、例えば、特開
昭61-146723号公報等には、ガラス塊を冷間において、
研削または研磨して表面欠陥の除去されたガラス予備成
形体を作る方法が開示されているが、この方法において
は、研削または研磨工程に時間および費用を多く要し、
大量生産に適さないという欠点がある。
また、特開昭61-21925号公報等には、研削加工等により
得たガラス予備成形体をレーザー等の加熱装置により急
熱し、その外形形状を変化させることなく、表面部のみ
を軟化させポリッシュする方法が知られているが、この
方法においては、上記欠点に加えて、加熱装置に多大の
費用を要す。
さらに、特開昭61-132526号公報には、溶融ガラス流切
断塊を押圧成形して最終製品形状に近似の予備成形ガラ
スを得た後、この予備成形ガラスを本成形して光学素子
を製造する方法も開示されているが、上記予備成形ガラ
ス主要表面中心部に生じやすいシヤーマーク(切断跡)
やチルマーク等の表面欠陥を最終的に除去し難い。
〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、軟化ガ
ラス予備成形体を押圧成形して、光学素子として直接使
用し得る高精度成形面を有する光学ガラス成形品を低コ
ストで大量生産する簡便な方法を提供することにある。
〈問題点を解決するための手段〉 前記目的達成のための本発明の方法の特徴は、特許請求
の範囲第1項に記載のとおりであり、これを要するに所
定形状の光学ガラス成形品に近似した形状を有する軟化
ガラス予備成形体を高精度成形面を有する成形型で押圧
成形して、上記光学ガラス成形品を得る方法において、
上記予備成形体より大きな中心肉厚を有するガラス原成
形体を成形した後、この成形の際上記ガラス原成形体の
上部表面に発生した欠陥を除去するよう、上記ガラス原
成形体を軟化状態下においてその中心肉厚を低減させる
とともに底面を除く上部表面の面積を中心から周辺方向
へ拡大しつつ変形させて、上表面鏡面状態の上記近似形
状を有するガラス予備成形体を得ることにある。
上記の除去される表面欠陥は、通常、ガラス表面上に形
成される熱間成形時のシヤーマークやチルマーク等の表
面欠陥や冷間加工時の荒摺面、ブレード切断面および貝
殻状破断面等の表面欠陥が含まれる。
上記本発明の方法の実施に当って、ガラス原成形体の成
形方法としては、連続溶融ガラス流から得た所定量の切
断ガラス塊を鋳型に鋳込み成形する方法または熱間成形
によって得た丸棒、角棒あるいは板状体を切断する方法
によることが生産効率向上のため望ましい。また、上記
原成形体を変形させるに際し、原成形体を載置する下部
部材による熱の奪取や熱伝達の妨害によって、拡大形成
される原成形体の底面に凹部や折れ込み等の欠点を生じ
やすいので、下部部材の上部から上記原成形体へ必要十
分な熱伝達を行ない得るよう、上記下部部材に備えた加
熱手段を利用することが好ましい。
〈実施例〉 つぎに、本発明の光学ガラス成形品の成形方法の好適な
実施例を図面に即して説明する。
実施例1 第1図((イ)〜(ニ))は、連続溶融ガラス流から、
直接、高精度成形面を有する光学ガラス成形品を成形す
る場合の本発明方法の一実施例を示す側断面図である。
まず、図(イ)に示すとおり、導管1の先端オリフィス
2より連続的に流下する溶融ガラス流3(点線)をオリ
フィス2の直下に備えた鋳型4に受取り、所定量のガラ
スが鋳型4に流入した時、シヤーブレード5(点線およ
び実線)によりガラス流3を切断し、先端部に丸味を有
する円錐形の原成形体6a(中心肉厚H′=35mm、最大直
径D′=25mm(実線))を鋳込み成形する。この際、鋳
型4と接する原成形体6aの中心部Aには、表面欠陥とし
てシヤーマークとチルマークが発生している。このシヤ
ーマークの深さは、通常、0.01〜0.5mm程度であり、ま
たチルマークは、鋳型接触面全体に生ずる場合もある。
つぎに、鋳型4を反転して原成形体6aを取り出し、これ
を図(ロ)に実線で示すとおり、予熱されたグラファイ
ト、ムライト質またはコージェライト質等の耐火物支持
板7の上に載置し、炭化珪素製ヒーター8を備えた図示
していない加熱炉の内部に移して急速に加熱する。加熱
軟化された原成形体6aは、その底部を除く上部表面が自
重により下方へ移動して中心肉厚H′が減少するととも
にその上表面中心部Aの面積が中心から周辺方向へ大幅
に拡大され欠陥部の層厚が減少し、同時に中心部A以外
の上部表面も同方向の拡大化を生じ、最大直径D′が増
大する。この過程で、原成形体上部表面の全ての欠陥
は、極めて容易にかつ完全に除去され内部から表面に向
って高温勾配を有し、上表面鏡面状態であって所定の近
似形状を有する軟化ガラス予備成形体9a(中心肉厚H=
16mm、最大直径D=40mm(点線))を得る。
つぎに、図(ハ)に示すとおり、軟化ガラス予備成形体
9aを平面形状の中型10aと胴型11aからなる下型と高精度
非球面加工した上型12aの一対の成形型間に供給し、図
(ニ)に示すとおり、この成形型で押圧成形して成形品
13aを得る。離型後の成形品13aの上型12aによる成形面
は、直接、光学素子として使用し得る高精度非球面であ
り、中型10aによる成形面を研磨して、所定の光学素子
とする。
実施例2 第2図((イ)〜(ハ))は、連続溶融ガラス流から、
直接、高精度成形面を有する光学ガラス成形品を成形す
る場合の本発明方法の別の一実施例を示す側断面図であ
る。
まず、図(イ)に示すとおり、前実施例同様、連続的に
流出する溶融ガラス流3(点線)をオリフィス2の直下
に備えた凹球面を有する中型10bと胴型11bからなる下型
とその上に設けた上部開口14付側面型15を有する鋳型に
上記開口14を通して流入させ、流入ガラスが所定量に達
したところでガラス流3をシヤーブレード5(点線およ
び実線)により切断し、回転楕円形状の側面を有する原
成形体6b(中心肉厚H′=27mm、最大直径D′=50mm
(実線))を鋳込み成形する。そして、原成形体6bが固
化した後、側面型15を離脱させる。この原成形体6bの開
口14に対応する中心部Aには表面欠陥としてシヤーマー
クが存在しており、また鋳型との接触面には、チルマー
クが若干生じている。
つぎに、図(ロ)に示すとおり、下型とともに原成形体
6b(点線)を図示していない加熱炉の内部に移送し、前
記実施例の場合と同様、加熱により軟化し、その中心肉
厚を低減するとともに上部表面の面積をその中心から周
辺方向に拡大しつつ変形して、上記表面欠陥を除去し、
上表面鏡面状態の所定の近似形状を有する軟化ガラス予
備成形体9b(中心肉厚H=20mm、最大直径D=58mm(実
線))を得る。
つぎに、図(ハ)に示すとおり、上記軟化ガラス予備成
形体9bを高精度非球面加工した上型12bと下型とにより
前記実施例と同様に押圧成形して、成形品13bを得る。
成形品13bの上型12bによる成形面は、直接、光学素子と
して使用し得る高精度非球面であり、中型10bによる成
形面を研磨して、所定の光学素子とする。
この実施例では、シヤーマーク存在部位のガラス上表面
中心部が鋳型と接触せず急冷しないので、マークが一層
消失しやすい利点がある。
実施例3 第3図((イ)〜(ロ))は、連続鋳造して得た長尺状
ガラス体からの冷間切断塊を原成形体として使用して、
直接、高精度成形面を有する所望の光学ガラス成形品を
成形する場合の本発明方法の一実施例を示す側断面図で
ある。
本実施例では、まず公知の連続鋳込法によって得られた
図示していない長尺状丸棒をダイヤモンドブレードで輪
切り切断して、円柱状の原成形体(H′=50mm、D′=
28mm、およびH′=20mm、D′=10mm)を成形した。つ
いで、図(イ)にみられるとおり、凸球面を有する中型
10cと胴型11cからなる予熱された下型上に同じく予熱さ
れた上記原成形体6cを載置して、これらを図示していな
い加熱炉中に送入する。中型10cの凸球面上には、原成
形体6cの加熱手段として、熱反射性のアルミニウム箔16
が予め被覆してある。原成形体6cは、その側面Bに丸棒
鋳造の際形成されたリング状のチルマークが多数あり、
またその切断面Cは切断跡の凹凸のため不透明であり、
さらに切断面Cの周縁には微小な貝殻状の破砕面が多数
みられる。原成形体6cは、炉内ヒーター8から直接受け
る熱とアルミニウム箔16からの反射熱とを受けてその全
表面がほぼ均等に加熱される。原成形体6cは、表面から
軟化をはじめ肉厚H′が減少するとともに上部表面であ
る側面Bとそれに続いて切断面Cが中心から周辺方向へ
拡大変形し、上表面鏡面状態であって所望の近似形状を
有する予備成形体9c(H=14mm、D=53mm、およびH=
7mm、D=20mm(点線))を得る。この変形過程におい
て、拡大する側面Bは、主に底面C′とともに予備成形
体9cの底面部を形成し、また切断面Cは、さらに大幅に
拡大して主に予備成形体9cの上表面全体を形成する。こ
の際、上記アルミニウム箔16の熱反射による伝熱作用に
よって、上記表面欠陥が全てより速やかにかつ完全に消
失し、しかも側面Bの拡大化が遅れて予備成形体9cの底
面に発生しやすい凹部や折れ込み等の欠点を一段と容易
に除去することができる。
つぎに、図(ロ)に示すとおり、軟化状態の予備成形体
9cを高精度非球面加工した上型12cと下型とにより前記
実施例と同様に押圧成形して、成形品13cを得る。成形
品13cの上型12cによる成形面は、直接、光学素子として
使用し得る高精度非球面であり、中型10cによる成形面
を研磨して、所定の光学素子とする。
なお、上記アルミニウム箔のような鏡面材料は、原成形
体の下部部材に備える加熱手段として、簡便に用いるこ
とができるので、とくに好ましい。また、本実施例にお
いて、前記実施例の第1図(ロ)における支持板上にア
ルミニウム箔を覆い、その上に上記円柱状原成形体を置
いて予備成形体を得た後、同図(ハ)、(ニ)の工程を
経ることもできる。
以上、実施例について説明したが、本発明の光学ガラス
成形品の成形方法は、上記実施例に限られるものではな
く、本発明の技術思想の範囲で任意に変更し得る。例え
ば、ガラス原成形体の形状は、中心肉厚の減少とそれに
伴なう直径の増大化によって表面欠陥を除去し得る形状
であればよく、所定の光学ガラス成形品に近似する予備
成形体の形状に応じて適宜選ぶことができ、前記形状の
ほか、角錐台形状、角柱状、球状、半球状等であっても
よく、また寸法的にも通常とくに制限はない。また、溶
融ガラス流の切断に当っては、公知の種々の技術を適用
可能であり、原成形体の加熱に当っては、所望の形状と
温度勾配を有する予備成形体を得るよう、炉内の温度分
布および支持板や型等の下部部材の温度を種々制御する
ことができる。上記下部部材に備える加熱手段として、
アルミニウム箔に代り、部材上表面に熱反射性の貴金属
蒸着膜等を被覆してもよく、また部材中にヒーターを埋
設しておいてもよい。予備成形体を得るに当っては、原
成形体を改めて加熱することなく、成形直後の保有熱と
自重により変形させたり、または必要に応じ原成形体を
その中心軸のまわりに回転しつつ変形させたりして同様
に所定形状の予備成形体とすることもできる。なお、こ
の予備成形体を一旦固化させた後、表面層を加熱軟化し
て押圧成形工程に供してもよい。さらに、ガラス原成形
体の成形に当って、ガラス原塊からの型落し成形を応用
することもできる。
〈発明の効果〉 上述のとおり、本発明の光学ガラス成形品の成形方法
は、ガラス原成形体を成形した後、これを軟化状態下に
おいて中心肉厚を減少させるとともに上表面部の面積を
拡大しつつ変形させ、その過程で表面欠陥を除去して、
上記所定近似形状の軟化ガラス予備成形体とし、さらに
最終的に高精度成形面を有する型で押圧成形する方法で
あるから、従来法に比べ、表面欠陥のない予備成形体を
容易に得ることができ、また連続ガラス流を利用した原
成形体の成形作業を工程中に導入することができるの
で、成形品の成形効率を大幅に改善し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図((イ)〜(ニ))、第2図((イ)〜(ハ))
および第3図((イ)〜(ロ))は、それぞれ本発明の
方法にかかる一実施例の成形工程を示す側断面図であ
る。 (符号) 6a、6b、6c……ガラス原成形体 8……ヒーター 9a、9b、9c……ガラス予備成形体 10a、10b、10c……中型 11a、11b、11c……胴型 12a、12b、12c……上型 13a、13b、13c……成形品 16……アルミニウム箔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定形状の光学ガラス成形品に近似した形
    状を有する軟化ガラス予備成形体を高精度成形面を有す
    る成形型で押圧成形して、上記光学ガラス成形品を得る
    方法において、上記予備成形体より大きな中心肉厚を有
    するガラス原成形体を成形した後、上記ガラス原成形体
    の上部表面に存在する欠陥を除去するよう上記ガラス原
    成形体を軟化状態下においてその中心肉厚を低減させる
    とともに上記上部表面の面積を拡大しつつ変形させて、
    上記近似形状のガラス予備成形体を得ることを特徴とす
    る光学ガラス成形品の成形方法。
  2. 【請求項2】導管先端のオリフィスから連続的に流下す
    る溶融ガラス流を所定のガラス原成形体に対応する形状
    の空隙を設けた鋳型に鋳込み、所定量のガラスが鋳型に
    流入した時に上記溶融ガラス流を切断して、ガラス原成
    形体を成形することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の光学ガラス成形品の成形方法。
  3. 【請求項3】ガラス棒状体または板状体を熱間成形した
    後、冷間切断してガラス原成形体を成形することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光学ガラス成形品の
    成形方法。
  4. 【請求項4】ガラス原成形体を載置する下部部材に備え
    た加熱手段を利用して、ガラス原成形体を変形させるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項および第
    3項記載の光学ガラス成形品の成形方法。
  5. 【請求項5】加熱手段として、下部部材の上部に備えた
    鏡面からの反射熱を利用することを特徴とする特許請求
    の範囲第4項記載の光学ガラス成形品の成形方法。
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