JPH1143331A - Molding of glass molded article - Google Patents

Molding of glass molded article

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JPH1143331A
JPH1143331A JP19982597A JP19982597A JPH1143331A JP H1143331 A JPH1143331 A JP H1143331A JP 19982597 A JP19982597 A JP 19982597A JP 19982597 A JP19982597 A JP 19982597A JP H1143331 A JPH1143331 A JP H1143331A
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JP
Japan
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glass
mold
pattern
cooling
molding
Prior art date
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Application number
JP19982597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Tomisaka
俊也 富阪
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Priority to US09/122,546 priority patent/US6079228A/en
Publication of JPH1143331A publication Critical patent/JPH1143331A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • C03B11/125Cooling

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  • 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for molding a molded article of glass not causing fusion between a glass material and a mold and not arising a problem of crack, splinter, etc., in the molded article of glass in the case of the molded article of glass having a pattern. SOLUTION: This method for molding a molded article of glass comprises a process for heating a glass material and press molding between a pair of molds at a point of time when the temperature reaches a fixed temperature and a process for cooling the molded glass between the molds. In this process, the cooling process consists of a first cooling process for cooling the temperature of the molds to the range of the glass transition point of the glass material ±20 deg.C while gradually reducing pressure until the pressure against the molded article of the glass in the molds reaches 0 kg/cm<2> and a second cooling process for cooling the molded article of glass in a state in which a pattern molding face in the molded article of glass is not brought into contact with the molds.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズやプリズ
ム、グレーティングなどのパターン素子、すなわちその
表面に間隔が0.1μm〜1000μmの高精細なパター
ンを有する基板や光学素子などをプレス成形により製造
する方法に関するものであって、特に、あらかじめ所定
形状に加工されたプリフォームを加熱した後で金型によ
り加圧し、成形する、いわゆる、「再加熱法」にかかわ
るパターンを有するガラス成形体の成形方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention manufactures pattern elements such as lenses, prisms and gratings, that is, substrates and optical elements having a high-definition pattern with a spacing of 0.1 .mu.m to 1000 .mu.m on the surface thereof by press molding. More particularly, the present invention relates to a method for forming a glass molded body having a pattern related to a so-called "reheating method", in which a preform previously processed into a predetermined shape is heated and then pressed by a mold and molded. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年工学技術の発展にともなって、高精
細なパターンが形成されたパターン素子の大量生産が可
能となった結果、パターン素子は光学系や高精度の位置
決め装置などで多用されている。これらのパターン素子
は、従来は、超精密加工機により直接加工するか、又
は、プラスチックの成形により形成されてきたが、ガラ
ス素材によるものの需要が急速に伸びてきた。これは、
位置決めにおいては熱膨張係数、光学設計的には屈折率
の優位性があるためである。そこで、ガラス製のパター
ン素子を高精度に、かつ、安価で大量に生産する方法が
検討されてきた。
2. Description of the Related Art With the development of engineering technology in recent years, it has become possible to mass-produce pattern elements on which high-definition patterns are formed. As a result, pattern elements are frequently used in optical systems and high-precision positioning devices. I have. Conventionally, these pattern elements have been processed directly by an ultra-precision processing machine or formed by molding plastics, but the demand for glass elements has rapidly increased. this is,
This is because the positioning has superiority in thermal expansion coefficient and optical design in refractive index. Therefore, a method of mass-producing glass pattern elements with high precision at low cost has been studied.

【0003】このようなパターン素子の製造方法として
は、所望の光学素子の形状に近似した形状にあらかじめ
加工されたプリフォームを加熱軟化させて金型間で加圧
成形する、いわゆる「プレス成形プロセス」が最も有望
である。
[0003] As a method of manufacturing such a pattern element, a so-called "press forming process" in which a preform previously processed into a shape similar to a desired optical element shape is heated and softened and press-formed between dies. Is the most promising.

【0004】ガラス素子がパターンを有しない場合のプ
レス成形プロセスにおいては、まず、ガラス塊を所定形
状に加工してガラスプリフォームを形成し、これを金型
間に搬送し、加熱する。ガラスプリフォームの温度が成
形温度に達した時点で金型に圧力を加え、プレス成形を
開始する。所定の成形時間経過後、冷却し、離型し、成
形された素子を取り出す、という方法が一般的である。
上記成形プロセスの冷却工程においては、金型に圧力を
かけた状態で冷却するのが普通である。これは、成形さ
れた素子と金型との接触を維持することにより、所望の
速度でガラスが冷却されるようにコントロールするとと
もに、金型の成形面の形状が正確に転写されるように、
冷却工程中であってもガラスの温度が低下するまで金型
による加圧を継続し、ガラスが流動して転写された形状
が熱変形してしまうのを回避するためである。
In a press forming process in which a glass element has no pattern, first, a glass block is processed into a predetermined shape to form a glass preform, which is conveyed between molds and heated. When the temperature of the glass preform reaches the molding temperature, pressure is applied to the mold to start press molding. After a predetermined molding time has elapsed, a method of cooling, releasing the molded element, and taking out the molded element is generally used.
In the cooling step of the molding process, the mold is usually cooled under pressure. This is to maintain the contact between the molded element and the mold to control the cooling of the glass at the desired speed and to accurately transfer the shape of the molding surface of the mold,
This is because, even during the cooling step, pressurization by the metal mold is continued until the temperature of the glass decreases, so as to prevent the glass from flowing and the transferred shape being thermally deformed.

【0005】このようなプレス成形プロセスにおいては
ガラス成形体における鏡面と金型との間で発生する融着
が問題となっているが、冷却工程において、金型材料と
ガラス材料との間で熱膨張係数差をつけることにより、
これらの問題の発生を防止することができる。双方の当
接面積が面状であるため、冷却中、双方が各固有の熱膨
張係数によって収縮する際にも抵抗が少ないので上記問
題が発生しにくいためである。また、金型やプリフォー
ムの一方、または双方の表面にコートを施すなど、金型
とプリフォームとの間の「すべり」を良くすることによ
り、これらの問題の発生を回避することもできる。
[0005] In such a press molding process, fusion generated between the mirror surface of the glass molded body and the mold has become a problem. However, in the cooling step, heat is generated between the mold material and the glass material. By giving the expansion coefficient difference,
These problems can be prevented from occurring. This is because the contact area between the two members is planar, and the above-mentioned problem is unlikely to occur because both members have a small resistance during contraction due to their respective thermal expansion coefficients during cooling. Further, by improving the “slip” between the mold and the preform, for example, by coating a surface of one or both of the mold and the preform, these problems can be avoided.

【0006】また、かかる融着を防止するための他の手
段としては、プレス成形プロセスの加圧冷却工程におい
て、冷却に伴ってガラス成形体への圧力を徐々に減圧す
る技術(特公平4−35427号公報)、加圧すること
なくガラス成形体を金型と接触させた状態で冷却する技
術(特開平4−170328号公報)、および冷却過程
中、Tgまで加圧冷却を行い、その後、急激に減圧する
技術(特開平4−219329号公報、特開平5−33
9013号公報)が報告されている。
As another means for preventing such fusion, there is a technique of gradually reducing the pressure on the glass molded body with cooling in the pressurizing and cooling step of the press molding process (Japanese Patent Publication No. Hei. No. 35427), a technique of cooling a glass molded body in contact with a mold without pressurizing (Japanese Patent Laid-Open No. 4-170328), and pressurizing and cooling down to Tg during the cooling process, followed by rapid cooling. (JP-A-4-219329, JP-A-5-33)
No. 9013).

【0007】一方、ガラス素子がパターンを有する場合
においても、上記プレス成形プロセスにおいて、金型の
成形面に所望のパターンを形成し、これをガラスに転写
するという方法が知られているが、パターンを有しない
ガラス素子を成形する場合と同様に融着等の問題が生じ
ている。パターン素子の成形においては、ガラスにパタ
ーン部分をいかに精度良く転写するかが鍵となるので、
加圧したまま冷却する必要がある。
On the other hand, even when the glass element has a pattern, there is known a method of forming a desired pattern on a molding surface of a mold and transferring the pattern onto glass in the press molding process. As in the case of molding a glass element having no glass, problems such as fusion occur. In forming pattern elements, the key is to accurately transfer the pattern part to the glass.
It is necessary to cool while pressurizing.

【0008】しかしながら、融着等の問題を解決すべ
く、ガラス素子がパターンを有しない場合と同様に、金
型およびガラス素材の熱膨張係数を調節しても、かかる
成形の際(特に加圧冷却の際)、金型の熱膨張係数がガ
ラス材料のそれと比べて大きい場合には、冷却工程にお
いて金型がガラス材料よりも早く収縮するのに対し、ガ
ラスは収縮が遅く、金型の収縮に追随しないため、成形
されたガラス側のパターンの収縮が金型の凸部により妨
げられるような状態となり、ストレスが生じるため、成
形体におけるパターン部分においてカケやワレなどの不
良が生じるという新たな問題が生じている。この逆の場
合も、ガラス側のパターン凸部の収縮が金型のパターン
凸部によって妨げられ、同様の問題が生じる。特に、
0.1〜1000μmの高精細なパターンを形成する場
合には熱膨張係数差をよほど近似させない限り上記のカ
ケ等の問題は顕著となるが、熱膨張係数差の小さいなガ
ラス素材および金型の組み合わせを採用するとパターン
がかみ合った状態のまま等速収縮するため、融着の問題
が再び発生し、離型がスムーズにいかない等の問題が生
じている。また、金型及びプリフォーム双方の凹凸部が
互いに嵌合しているため、ガラス成形体の成形において
は「すべり」による効果は期待できない。このため、パ
ターン素子を成形するにあたっては、熱膨張係数を調節
したり、「すべり」を良くすることによって、融着を防
止することは非常に困難であった。
However, in order to solve the problems such as fusion, as in the case where the glass element does not have a pattern, even if the thermal expansion coefficients of the mold and the glass material are adjusted, it is difficult to perform such molding (especially under pressure). During cooling), when the coefficient of thermal expansion of the mold is larger than that of the glass material, the mold shrinks faster than the glass material in the cooling process, whereas the glass shrinks more slowly and the mold shrinks. In this case, the shrinkage of the formed glass-side pattern is hindered by the convex portion of the mold, and stress is generated. There is a problem. In the opposite case, the contraction of the glass-side pattern protrusion is prevented by the mold pattern protrusion, and the same problem occurs. Especially,
In the case of forming a high-definition pattern of 0.1 to 1000 μm, the above-mentioned problem such as chipping becomes remarkable unless the difference in thermal expansion coefficient is approximated so much. When the combination is adopted, the pattern shrinks at a constant speed in a state in which the patterns are engaged with each other, so that the problem of fusion occurs again, and a problem that the release does not go smoothly occurs. In addition, since the concave and convex portions of both the mold and the preform are fitted to each other, the effect of “slip” cannot be expected in molding the glass molded body. For this reason, in forming a pattern element, it has been very difficult to prevent fusion by adjusting the coefficient of thermal expansion or improving “slip”.

【0009】そこで、上記の冷却工程を改良する技術
を、パターンを有するガラス成形体のプレス成形プロセ
スに適用すると、特公平4−35427号公報および特
開平4−170328号公報の技術では、ガラスの流動
性が十分に小さくなるTg未満になっても金型は継続し
てガラス成形体に接触しているため、ガラス成形体およ
び金型の収縮による成形体のカケやワレ等の上記問題が
顕著になる。また、特開平4−219329号公報およ
び特開平5−339013号公報の技術においては、T
g付近において、急激な減圧が行われるため、金型がガ
ラス成形体から離れる際に、完全には固化していないガ
ラス成形体におけるパターン部が金型のパターン間に付
着して融着やワレ等の問題が生じている。
In view of the above, when the technology for improving the cooling step is applied to a press forming process of a glass molded body having a pattern, the technology disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-35427 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Even when the fluidity becomes lower than Tg at which the fluidity becomes sufficiently small, the above-mentioned problems such as chipping and cracking of the molded body due to shrinkage of the glass molded body and the mold are remarkable because the mold is continuously in contact with the glass molded body. become. In the technology disclosed in JP-A-4-219329 and JP-A-5-339013, T
In the vicinity of g, rapid decompression occurs, so when the mold separates from the glass molded body, the pattern part of the glass molded body that is not completely solidified adheres between the patterns of the mold and causes fusion or cracking. And other problems.

【0010】また、パターンを有するガラス成形体のプ
レス成形プロセスについて、特開平9−90151号公
報ではガラスの収縮を考慮してプレス成形温度はTg付
近が好ましい旨が記載されているが、冷却工程に関する
記載は一切なく、上記問題を解決するには至っていない
のが現状である。
[0010] As for the press forming process of a glass formed body having a pattern, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-90151 describes that the press forming temperature is preferably around Tg in consideration of shrinkage of the glass. There is no description at all, and at present the solution has not been reached.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ガラス成形体がパター
ンを有する場合であっても、ガラス素材と金型との間で
融着が発生せず、かつガラス成形体にワレやカケ等の問
題が生じないガラス成形体の成形方法を提供することを
目的とする。
Even when the glass molded body has a pattern, no fusion occurs between the glass material and the mold, and the glass molded body has problems such as cracks and chips. An object of the present invention is to provide a method for forming a glass molded body that does not occur.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス素材を
加熱し、所定温度に達した時点で、一対の金型間でプレ
ス成形する工程および前記金型間で冷却する工程からな
るパターンを有するガラス成形体の成形方法において、
冷却工程が、金型のガラス成形体への圧力が0kg/cm2
なるまで徐々に減圧しながら金型温度をガラス素材のガ
ラス転移点についての±20℃の範囲内まで冷却する第
一冷却工程および金型とガラス成形体におけるパターン
形成面とが接触しない状態でガラス成形体を冷却する第
二冷却工程からなることを特徴とするガラス成形体の成
形方法に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method of heating a glass material and, when a predetermined temperature is reached, a pattern comprising a step of press-forming between a pair of dies and a step of cooling between the dies. In a method for molding a glass molded article having
A first cooling step of cooling the mold temperature to within ± 20 ° C. of the glass transition point of the glass material while gradually reducing the pressure until the pressure of the mold on the glass molded body becomes 0 kg / cm 2. And a second cooling step of cooling the glass molded body in a state where the mold and the pattern forming surface of the glass molded body do not contact each other.

【0013】本発明は、このように第一冷却工程におい
て、金型のガラス素材への圧力を残したまま、かつ0kg
/cm2になるまで徐々に減圧しながら、ガラス素材の粘
性流動が十分に小さくなる転移点付近まで冷却すること
によって、粘性流動の高い状態のガラス素材が金型に形
成されたパターン溝の中に十分に入り込んで、その形状
を正確に転写することができ、さらには急激に減圧した
場合に起こる、完全には固化していないガラスパターン
部の金型パターン間への付着や融着、および、それらに
伴うワレ等を回避することができる。また、第二冷却工
程において、ガラス素材の温度が転移点付近になってガ
ラス素材の粘性流動が低下した状態でガラスと金型とを
離隔することによって、金型の凸部によりパターン素子
の凸部の収縮が妨げられることなく冷却を継続すること
ができ、さらには依然として比較的高温環境下にあるガ
ラス素材の金型への融着を防止することができる。
According to the present invention, in the first cooling step, while maintaining the pressure on the glass material of the mold, 0 kg
/ Cm 2 , while gradually reducing the pressure until the viscous flow of the glass material becomes sufficiently small, the glass material is cooled to the vicinity of the transition point, so that the glass material with a high viscous flow is formed in the pattern groove formed in the mold. Into the mold, the shape can be accurately transferred, and even if the pressure is suddenly reduced, adhesion and fusion between the mold pattern of the glass pattern portion that is not completely solidified, and In addition, cracks and the like accompanying them can be avoided. Further, in the second cooling step, by separating the glass and the mold in a state where the temperature of the glass material is near the transition point and the viscous flow of the glass material is reduced, the convexity of the mold causes the protrusion of the pattern element. The cooling can be continued without hindering the contraction of the portion, and further, the fusion of the glass material still in a relatively high temperature environment to the mold can be prevented.

【0014】本発明において用いられるガラス素材とし
ては従来から、光学素子の製造で用いられているいかな
るガラス種であっても使用可能であるが、ガラス種と、
後述する金型材料の熱膨張係数差が15×10-7〜12
0×10-7/℃、好ましくは25×10-7〜60×10
-7/℃の範囲内のものを選択することが好ましい。本発
明においてはガラス素材は転移点付近まで金型とパター
ン同士が噛み合った状態のまま等速で冷却収縮されるた
め、その差がこれより小さい場合、融着が起こり易くな
って、第二冷却工程においてスムーズに離型することが
できなくなるおそれがある。一方、これより大きいと冷
却の際、両者間の収縮速度の差が大きくなりすぎ、成形
された素子に歪みが発生し、パターン寸法精度が低下す
るおそれがあるだけでなく、ワレやカケが発生し易くな
る。好ましいものとして、例えば、BK7ガラス、La
F71ガラス、SK5、耐熱ガラス等が有用に用いられ
る。本発明においてこのようなガラス素材は、従来から
の光学素子のプレス成形法においてと同様に、研削後、
研磨等を施され、プリフォームとして用いられる。プリ
フォームの厚みは特に限定されるものではないが、1〜
5mmの範囲内であることが望ましい。
As the glass material used in the present invention, any glass type conventionally used in the production of optical elements can be used.
The difference between the thermal expansion coefficients of the mold materials described later is 15 × 10 −7 to 12
0 × 10 −7 / ° C., preferably 25 × 10 −7 to 60 × 10
It is preferable to select one within the range of -7 / ° C. In the present invention, the glass material is cooled and shrunk at a constant speed while the mold and the pattern are in mesh with each other up to the transition point, and if the difference is smaller than this, fusion is likely to occur and the second cooling is performed. There is a possibility that the mold cannot be released smoothly in the process. On the other hand, if it is larger than this, upon cooling, the difference in shrinkage speed between the two becomes too large, causing distortion in the molded element, which may not only reduce the pattern dimensional accuracy, but also cause cracks and chips. Easier to do. Preferred are, for example, BK7 glass, La
F71 glass, SK5, heat resistant glass and the like are usefully used. In the present invention, such a glass material, after grinding, as in a conventional optical element press molding method,
It is polished and used as a preform. The thickness of the preform is not particularly limited.
It is desirable to be within the range of 5 mm.

【0015】上記プリフォームは、パターン部を有する
従来からのプレス成形機により、従来からのプレス条件
を採用して、プレス成形される。本発明の方法において
用いられるプレス成形機における上金型は、ガラス成形
体にパターンを転写すべく、パターン部を有している。
パターンの凹凸部はプレス成形による付与が可能な、い
かなる形状であってもよく、例えば、その断面形状が三
角形(図3(b)参照)、四角形(図7(b)参照)、
半円形等の場合が挙げられる。また、パターン部を下面
に有する上金型を下から見たときのパターン部全体の形
状としては、直線状、1本の直線状パターンが平行に複
数並んだ四角形状(図3(a)参照)、円形状(図7
(a)参照)、点状等、様々な形状を有していてもよ
い。凹部の深さは0.1〜300μm、好ましくは1〜
200μmが望ましい。
The preform is press-formed by a conventional press forming machine having a pattern portion under the conventional pressing conditions. The upper mold in the press molding machine used in the method of the present invention has a pattern portion for transferring a pattern to a glass molded body.
The uneven portion of the pattern may have any shape that can be applied by press molding. For example, its cross-sectional shape is triangular (see FIG. 3B), square (see FIG. 7B),
A case of a semicircle or the like is given. When the upper mold having the pattern portion on the lower surface is viewed from below, the shape of the entire pattern portion is a linear shape, a square shape in which a plurality of linear patterns are arranged in parallel (see FIG. 3A). ), Circular shape (FIG. 7)
(See (a)), and various shapes such as a dot shape. The depth of the recess is 0.1 to 300 μm, preferably 1 to 300 μm.
200 μm is desirable.

【0016】上金型および下金型の材料については、前
述のように、ガラス種と金型の熱膨張係数の差が15×
10-7〜120×10-7/℃、好ましくは25×10-7
〜60×10-7/℃となるものを選択することが好まし
い。そのようなものとして、例えば、超硬合金、ステン
レス、セラミックス等が使用可能である。熱膨張係数差
が15×10-7/℃未満では融着が発生しやすくなり、
120×10-7を越えると第一冷却工程においてカケや
ワレが発生しやすくなる。
As described above, as for the materials of the upper mold and the lower mold, the difference between the glass type and the thermal expansion coefficient of the mold is 15 ×.
10 -7 to 120 × 10 -7 / ° C, preferably 25 × 10 -7
It is preferable to select one having a temperature of up to 60 × 10 −7 / ° C. As such, for example, cemented carbide, stainless steel, ceramics and the like can be used. If the difference in thermal expansion coefficient is less than 15 × 10 −7 / ° C., fusion is likely to occur,
If it exceeds 120 × 10 −7 , chips and cracks are likely to occur in the first cooling step.

【0017】また上金型は最下端部に傾斜面を有するこ
とが好ましい。詳しくは、金型材料の熱膨張係数がガラ
ス素材のそれより小さい場合は、図3(b)に示すよう
に上金型3は外周面における最下端部に傾斜面5を有す
ることが好ましく、金型材料の熱膨張係数がガラス素材
のそれより大きい場合は、図7(b)または(c)に示
すように上金型をコア23および外型225から構成さ
せ、外型の内周面における最下端部に傾斜面5を有する
ことが好ましい。それぞれの傾斜面5と金型の中心軸と
のなす傾斜角θ(θ<90°)は3°以上、好ましくは
10〜60°であることが望ましい。このように傾斜面
を形成することにより、冷却時の収縮によって熱膨張係
数の大きい方の材料が熱膨張係数の小さい方の材料を締
め付ける力を加圧方向に逃がし、離型を促進することが
できる。この結果、パターン部のガラスが完全に冷却固
化する前に、ガラスにおける傾斜面と接触している部分
(図3(c)における8、図7(c)における9)が金
型の傾斜面に沿って退避するため、ガラス成形体が金型
からスムーズに離れ、パターン部分において融着やワレ
等が生じることなく成形しやすくなる。なお、金型材料
の熱膨張係数がガラス素材のそれより大きい場合に使用
される上金型について、上金型を構成するコアおよび外
型の材料は、それらの熱膨張係数がガラス素材の熱膨張
係数より大きいものであれば同一のものを用いる必要は
なく、またそれらは分離可能であっても、一体化されて
いてもよい。
It is preferable that the upper mold has an inclined surface at the lowermost end. Specifically, when the coefficient of thermal expansion of the mold material is smaller than that of the glass material, the upper mold 3 preferably has an inclined surface 5 at the lowermost end of the outer peripheral surface as shown in FIG. When the thermal expansion coefficient of the mold material is larger than that of the glass material, the upper mold is constituted by the core 23 and the outer mold 225 as shown in FIG. Preferably has an inclined surface 5 at the lowermost end. It is desirable that the inclination angle θ (θ <90 °) formed between each inclined surface 5 and the central axis of the mold is 3 ° or more, preferably 10 to 60 °. By forming the inclined surface in this manner, the material having the larger thermal expansion coefficient can release the force for tightening the material having the smaller thermal expansion coefficient in the pressurizing direction due to shrinkage during cooling in the pressing direction, thereby facilitating mold release. it can. As a result, before the glass of the pattern portion is completely cooled and solidified, the portions (8 in FIG. 3 (c) and 9 in FIG. 7 (c)) in contact with the inclined surface of the glass are formed on the inclined surface of the mold. Since the glass molded body retreats along the mold, the glass molded body can be smoothly separated from the mold, and can be easily molded without causing fusion or cracking in the pattern portion. For the upper mold used when the coefficient of thermal expansion of the mold material is larger than that of the glass material, the material of the core and the outer mold constituting the upper mold has a coefficient of thermal expansion of the glass material. It is not necessary to use the same material as long as it has a larger expansion coefficient, and they may be separable or integrated.

【0018】パターンを有するガラス成形体を上記プレ
ス成形機を用いて成形するに際して、具体的には、ま
ず、プリフォームを上記の成形機の上下金型対の間に搬
送して金型間で成形温度にまで加熱する。成形温度は、
用いられるガラス種によって異なるが、パターンが転写
され得る程度にガラス種が軟化する温度であり、通常4
80〜750℃が適当である。
In molding a glass molded article having a pattern using the above-mentioned press molding machine, first, the preform is first conveyed between the upper and lower mold pairs of the above-mentioned molding machine, and the preform is placed between the molds. Heat to molding temperature. The molding temperature is
Although it depends on the type of glass used, it is a temperature at which the glass type is softened to the extent that a pattern can be transferred.
80-750 ° C is suitable.

【0019】プリフォームの温度が成形温度に達した
後、上下金型を互いに接近させ、圧力を金型にかけ、プ
レス成形を開始し、プリフォームの温度を成形温度に保
ったまま、3〜10分間プレスを継続する。プリフォー
ムに対して加える圧力は、パターンが転写され得る程度
の圧力であればよく、通常15〜60kg/cm2である。
After the temperature of the preform reaches the molding temperature, the upper and lower molds are brought close to each other, pressure is applied to the molds, press molding is started, and the preform is kept at the molding temperature for 3 to 10 minutes. Continue pressing for minutes. The pressure applied to the preform only needs to be such that the pattern can be transferred, and is usually 15 to 60 kg / cm 2 .

【0020】プレス成形の終了後、成形されたガラス成
形体の冷却を開始する。第一冷却工程においては、20
〜40℃/分、好ましくは25〜30℃/分の速度で徐
々に冷却し、ガラス成形体の温度がその転移点付近とな
る点Tまで、2〜5分間、冷却を続ける。この時、ガラ
ス成形体に加える圧力は、温度が点Tに達するときに0
kg/cm2となるように、3〜30kg/cm2/分、好ましく
は3〜10kg/cm2/分の速度で徐々に減圧する。尚、
点Tについては必ずしも使用するガラス素材の転移点で
ある必要はなく、成形するパターンの精度によって転移
点±20℃の幅で、好ましくは転移点±10℃の幅で選
択して設定することができる。特に、成形されるパター
ンが高精細の場合は、金型のパターン形状を精密に転写
する必要があるため、転移点から−10℃程度に点Tを
設定すれば、ガラス素材はこの温度でほぼ硬化してお
り、形状の崩れもほとんどない。
After the completion of press molding, cooling of the molded glass molded body is started. In the first cooling step, 20
Cool gradually at a rate of 4040 ° C./min, preferably 25-30 ° C./min, and continue cooling for 2-5 minutes until a point T where the temperature of the glass molded body is near its transition point. At this time, when the temperature reaches the point T, the pressure applied to the glass molded body becomes zero.
so that kg / cm 2, 3~30kg / cm 2 / min, preferably gradually reduced pressure at a rate of 3~10kg / cm 2 / min. still,
The point T does not necessarily need to be the transition point of the glass material to be used, and may be selected and set within a range of the transition point ± 20 ° C., preferably within a range of the transition point ± 10 ° C. depending on the precision of the pattern to be formed. it can. In particular, when the pattern to be formed is of high definition, it is necessary to transfer the pattern shape of the mold precisely. Therefore, if the point T is set at about −10 ° C. from the transition point, the glass material can be almost heated at this temperature. It is hardened and has almost no deformation.

【0021】温度が点Tに達するときに0kg/cm2とな
るように徐々に減圧するのは、点Tに達したとき急激に
減圧すると、融着やワレ等が発生しやすくなるためであ
る。即ち、転移点付近ならびにそれ以上の温度でパター
ン部分を急激に減圧し、ほとんど圧力がかからない状態
にすると、金型がガラスから離れる際に、完全には固化
しきっていないガラス成形体のパターン部分が金型のパ
ターン間に付着したままになるため、融着やワレ等の原
因となりやすいからである。一方で、プレス直後、即
ち、冷却工程直前に型を離すと、ガラスの流動性が高
く、パターンの形状が崩れてしまい金型のパターン形状
が正確に転写されないためである。冷却速度が20℃/
分未満では冷却に時間がかかり過ぎ成形サイクルが長く
なり、結果的にコストアップにつながる。40℃/分を
越えるとプレス圧力分布差が生じやすくなり、内部歪み
が大きくなるため、形状の変化、ワレが生じかねない。
そこで、融着、カケおよびワレを防止しながらも、高い
転写精度を維持できるよう、本冷却加圧条件を採用し
た。
The reason why the pressure is gradually reduced to 0 kg / cm 2 when the temperature reaches the point T is that if the pressure is rapidly reduced when the temperature reaches the point T, fusing or cracking easily occurs. . That is, when the pattern portion is rapidly reduced in pressure near the transition point and at a temperature higher than that, and the pressure is hardly applied, when the mold separates from the glass, the pattern portion of the glass molded body that is not completely solidified when the mold separates from the glass. This is because it remains adhered between the patterns of the mold, which is likely to cause fusion or cracking. On the other hand, if the mold is released immediately after pressing, that is, immediately before the cooling step, the flowability of the glass is high, the shape of the pattern collapses, and the pattern shape of the mold is not accurately transferred. Cooling rate 20 ℃ /
If it is less than minutes, cooling takes too much time and the molding cycle becomes longer, resulting in an increase in cost. If the temperature exceeds 40 ° C./min, a difference in press pressure distribution is likely to occur, and the internal strain increases, so that a change in shape and cracks may occur.
Therefore, the present cooling and pressurizing condition is adopted so that high transfer accuracy can be maintained while preventing fusion, chipping and cracking.

【0022】第一冷却工程終了後、即ち、温度が点Tに
達するとともに圧力が0kg/cm2になった後は、上金型
の加圧制御機構を駆動して、上金型をわずかに上方に移
動させ、この状態を保ちつつ、第二冷却を行う(第二冷
却工程)。ガラスにかかる圧力を温度点Tにおいて0kg
/cm2となるようにし、金型およびガラス成形体、双方
のパターンを非接触の状態にするのは、ガラスはその温
度が転移点以上であれば、粘弾性的な性質を有してお
り、金型の収縮に追随して流動することができるが、こ
れ以下になると、粘弾性的な性質が失われ、ワレやカケ
が発生しやすくなり、特にパターン部分においては、パ
ターン間に入り込んだガラスが上金型の収縮に追随しき
れず、カケやワレが発生するためである。さらには、点
T付近まで冷却が進んだ時点で金型にかかる圧力を0kg
/cm2にすれば、パターン部の傾斜面および側面に沿っ
て、熱膨張の小さい金型が、熱膨張が大きく、収縮速度
の速いガラスのパターン凸部に押し出され、金型がガラ
スから離れやすくなるためである。従って、圧力がほぼ
0kg/cm2になった際には、辛うじてガラス成形体と金
型、双方のパターン凸部の先端部が重複、または、接触
している程度になっており、成形されたガラス表面にほ
とんど応力をかけることなく、金型を引き上げることが
できる。
After the completion of the first cooling step, that is, after the temperature reaches the point T and the pressure becomes 0 kg / cm 2 , the pressure control mechanism of the upper mold is driven to slightly move the upper mold. It is moved upward, and the second cooling is performed while maintaining this state (second cooling step). The pressure applied to the glass is 0 kg at the temperature point T.
/ Cm 2, and the pattern of the mold and the glass molded body, both of which are in a non-contact state, is that glass has a viscoelastic property if its temperature is higher than the transition point. , Can flow following the shrinkage of the mold, but below this, the viscoelastic properties are lost, cracking and chipping are likely to occur, especially in the pattern part, This is because the glass cannot completely follow the shrinkage of the upper mold, causing chipping and cracking. Further, when the cooling has progressed to the vicinity of the point T, the pressure applied to the mold is reduced to 0 kg.
/ Cm 2 , the mold having a small thermal expansion is extruded along the inclined surface and the side surface of the pattern portion into the pattern convex portion of the glass having a large thermal expansion and a high contraction speed, and the mold is separated from the glass. This is because it becomes easier. Therefore, when the pressure became almost 0 kg / cm 2 , the glass molded body and the mold, the tips of the pattern convex portions of both, were almost overlapped or in contact with each other, and the molded product was formed. The mold can be pulled up with little stress on the glass surface.

【0023】また、上金型の移動位置は、冷却収縮した
際にもガラスと金型のパターン同士が重複又は接触しな
い位置、即ち、パターンの深さ以上に引き上げるのが望
ましい。実際には、成形されたガラス成形体の基準面か
ら型の基準面を1〜200μm引き離すことが好まし
い。これは金型の熱がガラス成形体に間接的に伝わるよ
うにするためであり、この距離であれば、金型の冷却速
度をコントロールすればガラス成形体の冷却速度を制御
可能である。尚、第二冷却工程では、上述のごとく、流
動性が十分に減少しているので、冷却速度は、第一冷却
工程の速度よりも速くしても差し支えない。
It is desirable that the upper mold is moved to a position where the patterns of the glass and the mold do not overlap or come into contact with each other even after cooling and shrinkage, that is, the upper mold is raised to a depth equal to or greater than the pattern depth. In practice, it is preferable to separate the reference surface of the mold from the reference surface of the molded glass article by 1 to 200 μm. This is to allow the heat of the mold to be indirectly transmitted to the glass molded body. With this distance, the cooling rate of the glass molded body can be controlled by controlling the cooling rate of the mold. In the second cooling step, as described above, since the fluidity is sufficiently reduced, the cooling rate may be higher than that in the first cooling step.

【0024】第二冷却工程終了後、上金型をさらに上昇
させ、成形されたガラス成形体を取り出し、本発明のガ
ラス成形体の成形方法による成形手順を終了することが
できる。
After the completion of the second cooling step, the upper mold is further raised, the formed glass molded body is taken out, and the molding procedure by the method for forming a glass molded body of the present invention can be completed.

【0025】得られたガラス成形体を目視により評価す
ると、パターンが高精度に転写されており、融着やカケ
・ワレはほとんど見あたらなかった。また、転写された
パターンの形状を市販の触針式の形状測定器サーフコム
(東京精密社製)を用いて評価した結果、パターンの間
隔について、パターン設計値に対してズレは±0.5μ
mの範囲内に収まっていた。さらに、同様のプロセスを
用いて、数ショット成形を繰り返し、成形されたレンズ
を評価したところ、有効転写径の全面にわたってに金型
の形状が転写されており、ズレが±0.1μmの範囲内
に収まっていた。
When the obtained glass molded body was visually evaluated, the pattern was transferred with high precision, and almost no fusion or chipping or cracking was found. In addition, as a result of evaluating the shape of the transferred pattern using a commercially available stylus type shape measuring device Surfcom (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.), the deviation of the pattern interval from the pattern design value was ± 0.5 μm.
m. Further, using a similar process, several shot molding was repeated, and the molded lens was evaluated. The shape of the mold was transferred to the entire effective transfer diameter, and the deviation was within ± 0.1 μm. It was in.

【0026】以上で説明した本発明のガラス成形体の成
形方法は、ガラス成形体がパターンを有しない場合にお
いても、本発明の効果を有効に発揮できることは明らか
である。本発明の方法を以下の実施例によりさらに詳し
く説明する。
It is clear that the above-described method for molding a glass molded article of the present invention can effectively exert the effects of the present invention even when the glass molded article has no pattern. The method of the present invention is described in more detail by the following examples.

【0027】実施例1 本実施例において使用したプリフォーム2の形状を図2
に示す。プリフォーム2は、厚さ4mmのBK7ガラス
(熱膨張係数91×10-7/℃、転移点557℃)の基
板を切断し、所定の厚みに研磨することによって形成し
た。また、本発明にかかる成形装置の金型構成を表す概
略断面構成図を図3(b)に示す。本実施例において使
用する成形装置の金型は超硬合金(熱膨張係数55×1
-7/℃)からなり、一対の上金型3と下金型4とから
構成した。なお、上金型3はプリフォームとの接触面
に、ピークからピークまでの間隔250μm、長さ20
mm、深さ180μmのパターンが幅12mmにわたっ
て形成されており(図3(a)参照)、その外周面にお
ける最下端部には傾斜面5(θ=30°)が形成されて
いる(図3(b)参照)。パターンにおけるピークの断
面形状は図3(b)に示すように三角形状(V型形状)
である。
Example 1 FIG. 2 shows the shape of the preform 2 used in this example.
Shown in The preform 2 was formed by cutting a 4 mm thick substrate of BK7 glass (coefficient of thermal expansion: 91 × 10 −7 / ° C., transition point: 557 ° C.) and polishing it to a predetermined thickness. FIG. 3B is a schematic cross-sectional configuration diagram illustrating a mold configuration of the molding apparatus according to the present invention. The mold of the molding apparatus used in this embodiment is a cemented carbide (thermal expansion coefficient 55 × 1).
0 −7 / ° C.), and was composed of a pair of an upper mold 3 and a lower mold 4. The upper mold 3 has a peak-to-peak interval of 250 μm and a length of 20 μm on the contact surface with the preform.
A pattern having a width of 12 mm and a depth of 180 μm is formed over a width of 12 mm (see FIG. 3A), and an inclined surface 5 (θ = 30 °) is formed at the lowermost end of the outer peripheral surface (FIG. 3). (B)). The cross-sectional shape of the peak in the pattern is triangular (V-shaped) as shown in FIG.
It is.

【0028】まず、プリフォーム2を公知の成形機(図
示せず)の上下金型対3、4の間に搬送して金型間で成
形温度(650℃付近)にまで加熱した。プリフォーム
の温度が成形温度に達した後、上下金型3、4を互いに
接近させ、約16kg/cm2の圧力を金型にかけ、プレス
成形を開始し、プリフォーム2の温度を成形温度に保っ
たまま、約2.5分間プレスを継続した(図3(c)参
照)。
First, the preform 2 was conveyed between a pair of upper and lower molds 3 and 4 of a known molding machine (not shown) and heated to a molding temperature (around 650 ° C.) between the molds. After the temperature of the preform reaches the molding temperature, the upper and lower dies 3, 4 are brought close to each other, a pressure of about 16 kg / cm 2 is applied to the dies, press molding is started, and the temperature of the preform 2 is brought to the molding temperature. Pressing was continued for about 2.5 minutes while keeping the pressure (see FIG. 3 (c)).

【0029】プレス成形の終了後、成形されたパターン
素子1の冷却を開始した。第一冷却工程においては、2
5℃/分の速度で冷却させ、パターン素子1の温度がそ
の転移点付近となる点T(550℃)まで、4分間、冷
却を続けた。この時、パターン素子1に加える圧力は、
成形時の圧力約16kg/cm2から点Tにおいてはほぼ0
kg/cmとなるように、4kg/cm2/分の速度で
減圧した。
After the completion of the press forming, cooling of the formed pattern element 1 was started. In the first cooling step, 2
The pattern element 1 was cooled at a rate of 5 ° C./min, and the cooling was continued for 4 minutes to a point T (550 ° C.) where the temperature of the pattern element 1 was near the transition point. At this time, the pressure applied to the pattern element 1 is
From the pressure during molding of about 16 kg / cm 2 to the point T, almost zero
The pressure was reduced at a rate of 4 kg / cm 2 / minute so that the pressure became kg / cm 2 .

【0030】点Tに至ったとき、上金型3を引き上げ、
パターン同士が接触しない状態、即ち、上金型3の基準
面をパターン素子1の基準面から180μm引き離し
た。次に、点T以下の第二冷却工程においては、この状
態を保ちつつ、80℃/分の速度で5分間冷却を行っ
た。
When the point T is reached, the upper mold 3 is lifted,
A state where the patterns did not contact each other, that is, the reference surface of the upper mold 3 was separated from the reference surface of the pattern element 1 by 180 μm. Next, in the second cooling step below the point T, while maintaining this state, cooling was performed at a rate of 80 ° C./min for 5 minutes.

【0031】第二冷却工程終了後、上金型3をさらに上
昇させ、成形されたパターン素子1を取り出し(図1参
照)、外観品質を評価したところ、融着やカケ・ワレは
ほとんど見あたらず、上金型におけるパターン部に対応
するパターン6および傾斜面5に対応するザグリ7を有
していた。そこで、転写されたパターン6の形状を市販
の触針式の形状測定器サーフコム(東京精密社製)を用
いて評価した結果、ピークからピークまでの間隔は、上
型3におけるパターン設計値の250μmに対してズレ
が±0.5μmの範囲内に収まっていた。
After the completion of the second cooling step, the upper mold 3 was further raised, the formed pattern element 1 was taken out (see FIG. 1), and the appearance quality was evaluated. As a result, almost no fusion, chipping or cracking was found. And a pattern 6 corresponding to the pattern portion of the upper mold and a counterbore 7 corresponding to the inclined surface 5. Then, the shape of the transferred pattern 6 was evaluated using a commercially available stylus-type shape measuring device Surfcom (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). As a result, the interval between the peaks was 250 μm, which is the pattern design value of the upper mold 3. The deviation was within the range of ± 0.5 μm.

【0032】ここで同様のプロセスを用いて、20ショ
ット成形を繰り返し、成形されたレンズを評価したとこ
ろ、有効転写径の全面にわたってに金型の形状が転写さ
れており、ズレが±0.5μmの範囲内に収まっている
パターン素子が得られた。以上の成形工程における、金
型温度変化を金型の圧力変化とともに経時的模式図とし
て図4に示した。
Here, 20 shot molding was repeated using the same process, and the molded lens was evaluated. The shape of the mold was transferred over the entire effective transfer diameter, and the deviation was ± 0.5 μm. The pattern element falling within the range was obtained. FIG. 4 is a schematic diagram showing the temperature change of the mold and the change of the pressure of the mold in the above-described molding process over time.

【0033】実施例2 本実施例においては、プリフォーム10を使用した。そ
の形状を図6に示す。プリフォーム10は、厚さ1m
m、直径20mmの高融点ガラス(LaF71、熱膨張
係数67×10-7/℃ 転移点632℃)を炉内で溶融
し、炉底部に設けたノズルから滴下させ、滴下したガラ
スを金型で受けることにより形成した。本実施例におい
ては成形機の上下各金型材料として、ステンレス(熱膨
張係数180×10-7/℃)を選択した。なお、上金型
は、図7(a)および(b)に示すように、パターン面
を形成したコア23と、円筒状でガラスよりも熱膨張の
大きなカーボンでできた外型225とから構成され、そ
の外型225の内周面における最下端部には傾斜面(θ
=15°)が形成されていた。コア23の表面は、平面
状にステンレスを鏡面加工し、その上にクロムからなる
パターン形成層をコートし、そこへ、同心円パターン面
220を形成した。一方、下金型24は平面とした。コ
ア23におけるパターン220の深さは0.6μm、格
子の間隔は中心から半径方向に0.5mmの位置で12.
6μm、同じく8.0mmの位置で0.97μmと順に狭
まるように設計されていた。
Example 2 In this example, a preform 10 was used. The shape is shown in FIG. The preform 10 is 1 m thick
m, a high-melting glass having a diameter of 20 mm (LaF71, thermal expansion coefficient: 67 × 10 −7 / ° C., transition point: 632 ° C.) is melted in a furnace, dropped from a nozzle provided at the bottom of the furnace, and the dropped glass is molded by a mold. It was formed by receiving. In this example, stainless steel (thermal expansion coefficient: 180 × 10 −7 / ° C.) was selected as the upper and lower mold materials of the molding machine. As shown in FIGS. 7A and 7B, the upper mold comprises a core 23 having a pattern surface formed thereon and an outer mold 225 made of carbon having a cylindrical shape and having a larger thermal expansion than glass. The lower end of the inner peripheral surface of the outer mold 225 has an inclined surface (θ
= 15 °). The surface of the core 23 was mirror-finished stainless steel in a flat shape, and a chromium pattern forming layer was coated thereon, and a concentric pattern surface 220 was formed thereon. On the other hand, the lower mold 24 was flat. The depth of the pattern 220 in the core 23 is 0.6 μm, and the lattice spacing is 12.2 at a position 0.5 mm radially from the center.
It was designed so as to gradually narrow to 6 μm and 0.97 μm at the position of 8.0 mm.

【0034】尚、本実施例においては、前記上下金型対
を4対準備し、いわゆる、多数個取り成形の構成とし
た。各々の金型は、上胴型223、下胴型224及び背
板233、234によって固定保持する構成とした。
尚、コア23は外型225に嵌入させ、嵌入させた状態
で胴型に取り付けるようにした。各胴型はステンレス製
とし、背板は耐熱性セラミックスから形成した。
In this embodiment, four pairs of the upper and lower molds are prepared, so-called multi-cavity molding. Each mold was configured to be fixedly held by an upper body mold 223, a lower body mold 224, and back plates 233 and 234.
The core 23 was fitted into the outer mold 225, and the core 23 was attached to the body mold in the fitted state. Each body was made of stainless steel, and the back plate was made of heat-resistant ceramic.

【0035】まず、プリフオーム10を公知の成形機
(図示せず)に取り付けた胴型対223、224に保持
されたコア23、下金型24の間に搬送して金型間で成
形温度(700℃付近)にまで加熱した。プリフオーム
10の温度が成形温度に達した後、コア23、下金型2
4を互いに接近させ、約25kg/cm2の圧力を金型にか
け、プレス成形を開始し、プリフオーム10の温度を成
形温度に保ったまま、約6分間プレスを継続した(図7
(c)参照)。
First, the preform 10 is conveyed between the core 23 held by the pair of body dies 223 and 224 attached to a known molding machine (not shown) and the lower mold 24, and the molding temperature is set between the molds ( (Around 700 ° C.). After the temperature of the preform 10 reaches the molding temperature, the core 23, the lower mold 2
4 were brought close to each other, a pressure of about 25 kg / cm 2 was applied to the mold to start press molding, and the press was continued for about 6 minutes while maintaining the temperature of the preform 10 at the molding temperature (FIG. 7).
(C)).

【0036】プレス成形の終了後、成形されたパターン
素子21の冷却を開始した。第一冷却工程においては、
25℃/分の速度で冷却させ、パターン素子21の温度
がその転移点付近となる点T650℃まで、5分間、冷
却を続けた。この時、パターン素子21に加える圧力
は、成形時の圧力約25kg/cmから点Tにおいて
はほぼ0kg/cmとなるように、5kg/cm
分の速度で減圧した。点Tに至ったとき、コア23を引
き上げ、金型とガラス双方のパターンが接触しない状
態、即ち、コア23の基準面をパターン素子21の基準
面から約1μm引き離した状態で第二冷却工程に移り、
80℃/分の速度で5分間冷却を行った。
After the completion of press molding, cooling of the formed pattern element 21 was started. In the first cooling step,
Cooling was performed at a rate of 25 ° C./min, and cooling was continued for 5 minutes until the temperature of the pattern element 21 reached a point T650 ° C. near the transition point. At this time, the pressure applied to the pattern element 21 is to be substantially 0 kg / cm 2 is at point T from the pressure of about 25 kg / cm 2 at the time of molding, 5 kg / cm 2 /
The pressure was reduced at the speed of minutes. When the point T is reached, the core 23 is pulled up, and the second cooling step is performed in a state where the pattern of both the mold and the glass is not in contact with each other, that is, in a state where the reference surface of the core 23 is separated from the reference surface of the pattern element 21 by about 1 μm. Transfer,
Cooling was performed at a rate of 80 ° C./min for 5 minutes.

【0037】第二冷却工程終了後、コア23をさらに上
昇させ、成形されたパターン素子21(図5参照)を取
り出し、外観品質を評価したところ、融着やカケ・ワレ
はほとんど見あたらず、上金型におけるパターン部に対
応するパターン22を有していた。そこで、転写された
パターンの形状を市販の触針式の形状測定器サーフコム
(東京精密社製)を用いて評価した結果、パターン22
の形状は、コア23におけるパターン220の設計値に
対してズレが±0.5μmの範囲内に収まっていた。
After the completion of the second cooling step, the core 23 was further raised, the formed pattern element 21 (see FIG. 5) was taken out, and the appearance quality was evaluated. It had a pattern 22 corresponding to the pattern part in the mold. Then, the shape of the transferred pattern was evaluated using a commercially available stylus-type shape measuring device Surfcom (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.).
Has a deviation within ± 0.5 μm from the design value of the pattern 220 in the core 23.

【0038】ここで同様のプロセスを用いて、50ショ
ット成形を繰り返し、成形された回折格子を評価したと
ころ、有効転写径の全面にわたってに金型の形状が転写
されており、ズレが±0.5μmの範囲内に収まってい
る同心円パターンが得られた。以上の成形工程における
金型の温度変化を金型の圧力変化とともに経時的模式図
として示した図は図4と同様であった。
Here, 50 shot molding was repeated using the same process, and the formed diffraction grating was evaluated. As a result, the shape of the metal mold was transferred over the entire effective transfer diameter, and the deviation was ± 0. A concentric pattern falling within the range of 5 μm was obtained. FIG. 4 is a diagram showing the temperature change of the mold in the above molding process together with the pressure change of the mold as a schematic diagram with time.

【0039】実施例3 本実施例にかかる上下金型構成33、34を図8に示
す。本実施例においては、近似曲率90mmの凸非球面
を片面に有する下金型34および実施例2と同様の同心
円パターンを形成した上金型35(θ=15°)を用い
た。金型材料としては酸化アルミ(熱膨張係数82×1
-7/℃)とし、その上にクロムからなるパターン形成
層をコートし、そこに上記同心円パターンを形成したも
のを用いた。その他の構成は、実施例2においてと同様
とした。ここでは、厚さ3mm、直径12mmの平板状
のLaF71からなるプリフォームを使用した。
Embodiment 3 FIGS. 8A and 8B show upper and lower mold structures 33 and 34 according to this embodiment. In this embodiment, a lower mold 34 having a convex aspheric surface with an approximate curvature of 90 mm on one side and an upper mold 35 (θ = 15 °) having a concentric pattern similar to that of the second embodiment are used. Aluminum mold (coefficient of thermal expansion 82 × 1)
0 −7 / ° C.), a chromium pattern forming layer was coated thereon, and the above-described concentric pattern was formed thereon. Other configurations were the same as in the second embodiment. Here, a flat preform made of LaF71 having a thickness of 3 mm and a diameter of 12 mm was used.

【0040】ここで、実施例2においてと同様の条件で
成形し、外観品質を評価したところ、融着やカケ・ワレ
はほとんど見あたらず、上金型におけるパターン部に対
応するパターンを有していた。また、さらに30ショッ
ト、同様に成形を繰り返し、成形されたレンズ回折格子
を前記実施例と同様の形状測定器により評価した結果、
全数において、その表面に金型の形状が正確に転写され
ており、測定における反射波面で1/2λ以上の光学性
能を有しており、融着などもほとんど見られなかった。
以上の成形工程における金型の温度変化を金型の圧力変
化とともに経時的模式図として示した図は図4と同様で
あった。なお、第一冷却工程における冷却速度は25℃
/分、減圧速度は5kg/cm2/分、第二冷却工程に
おける冷却速度は80℃/分であった。
Here, when molding was performed under the same conditions as in Example 2 and the appearance quality was evaluated, almost no fusion, chipping or cracking was found, and the pattern corresponding to the pattern portion in the upper mold was found. Was. Further, molding was repeated for another 30 shots in the same manner, and the formed lens diffraction grating was evaluated by the same shape measuring device as in the above-described embodiment.
In all cases, the shape of the mold was accurately transferred to the surface, had an optical performance of 1 / 2λ or more at the reflected wavefront in the measurement, and almost no fusion was observed.
FIG. 4 is a diagram showing the temperature change of the mold in the above molding process together with the pressure change of the mold as a schematic diagram with time. The cooling rate in the first cooling step was 25 ° C.
/ Min, the pressure reduction rate was 5 kg / cm 2 / min, and the cooling rate in the second cooling step was 80 ° C / min.

【0041】比較例1 実施例1で用いた成形機(上下金型を含む)を用い、L
aF71からなるプリフォームを、図9に示すように冷
却終了まで加圧を継続することにより成形した。即ち、
プリフォームを成形温度750℃まで加熱し、25kg
/cmで加圧成形した後、その加圧を継続したまま室
温までプリフォームを金型と接触した状態で加圧冷却
し、その後離型したところ、成形された素子のパターン
部は目視検査でも判別できるほどのカケやワレが生じて
おり、一方、金型のパターンの間には、融着したガラス
片が付着していた。なお、金型温度が点Tになるまでの
冷却速度は25℃/分、点T以下の冷却速度は80℃/
分であった。
Comparative Example 1 Using the molding machine (including the upper and lower dies) used in Example 1,
A preform made of aF71 was formed by continuing to apply pressure until the end of cooling as shown in FIG. That is,
The preform is heated to a molding temperature of 750 ° C. and 25 kg
/ Cm 2 , and then pressurized and cooled to room temperature while maintaining the pressure while contacting the preform with a mold, and then releasing the mold. The pattern of the formed element was visually inspected. However, chips and cracks were generated to the extent that they could be discerned, while fused glass pieces were attached between the mold patterns. The cooling rate until the mold temperature reaches the point T is 25 ° C./min, and the cooling rate below the point T is 80 ° C./min.
Minutes.

【0042】これを50ショット繰り返したところ、各
実施例に比べて成形回数が少ないにも関わらず、ほとん
ど全数が不良であり、特に、融着の著しいものが多かっ
た。これは、明らかに金型とプリフォームを接触させた
まま離型直前まで冷却を継続したため生じたものと考え
られる。
When this was repeated for 50 shots, almost all of the moldings were defective, despite the fact that the number of moldings was smaller than in each of the examples. This is considered to be caused by the fact that cooling was continued until just before the mold release with the mold and the preform kept in contact.

【0043】比較例2 図10に示すような成形プロセス、即ち、金型のプレス
成形終了後、直ちに金型を引き上げ、非接触状態にして
冷却したこと以外、比較例1と同様にして、パターン素
子を成形したところ、V溝パターンの形状がくずれ、正
確に転写されておらずV溝の角度にばらつきが生じてい
た。また、その各頂点はだれて丸くなっていたため、使
用に耐えるものはなかった。なお、金型温度が点Tにな
るまでの冷却速度は25℃/分、点T以下の冷却速度は
80℃/分であった。
Comparative Example 2 A pattern was formed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the mold was pulled up immediately after the completion of the molding process as shown in FIG. When the element was molded, the shape of the V-groove pattern was distorted, and the pattern was not transferred accurately, and the angle of the V-groove varied. In addition, since each of the vertices was rounded off, there was nothing to withstand use. The cooling rate until the mold temperature reached point T was 25 ° C./min, and the cooling rate below point T was 80 ° C./min.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の方法により、ガラス素材と金型
との間での融着、ワレ・カケ等の問題が発生することな
く、金型のパターンを正確にガラス成形体に付与するこ
とができる。
According to the method of the present invention, it is possible to accurately apply a mold pattern to a glass molded body without causing problems such as fusion between the glass material and the mold and cracks and chips. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例1において成形されたガラス成形体の
斜視図を示す。
FIG. 1 is a perspective view of a glass molded body formed in Example 1. FIG.

【図2】 実施例1において成形されるプリフォームの
斜視図を示す。
FIG. 2 is a perspective view of a preform formed in Example 1.

【図3】 (a)は実施例1において使用される上金型
の概略下面図を示し、(b)は上下金型の概略断面構成
図(上金型については(a)におけるA−Aの概略断面
図)を示し、(c)はプリフォームを金型により加圧成
形している状態を表す概略断面図を示す。
3A is a schematic bottom view of an upper mold used in Example 1, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional configuration diagram of upper and lower molds (for the upper mold, AA in FIG. 3A); (C) is a schematic cross-sectional view showing a state in which the preform is being press-molded by a mold.

【図4】 実施例1においてガラス成形体を成形する際
の成形条件を表す経時的模式図を示す。
FIG. 4 is a schematic diagram with time showing molding conditions when molding a glass molded body in Example 1.

【図5】 実施例2において成形されたガラス成形体の
概略上面図及び概略断面図を示す。
5 shows a schematic top view and a schematic cross-sectional view of a glass molded body molded in Example 2. FIG.

【図6】 実施例2において使用されるプリフォームの
斜視図を示す。
FIG. 6 shows a perspective view of a preform used in Example 2.

【図7】 (a)は実施例2において使用される上金型
の概略下面図および下金型の概略上面図を示し、(b)
は上下金型の概略断面構成図((a)におけるB−B、
C−Cの概略断面図)を示し、(c)はプリフォームを
一対の金型により加圧成形している状態を表す概略断面
図を示す。
FIG. 7A shows a schematic bottom view of an upper mold and a schematic top view of a lower mold used in Example 2, and FIG.
Is a schematic cross-sectional configuration diagram of the upper and lower molds (BB in FIG.
(C) is a schematic cross-sectional view showing a state in which the preform is being pressure-formed by a pair of dies.

【図8】 実施例3において使用される上下金型の概略
断面構成図を示す。
FIG. 8 is a schematic sectional configuration diagram of upper and lower dies used in a third embodiment.

【図9】 比較例1の成形条件を表す経時的模式図を示
す。
FIG. 9 shows a schematic diagram over time showing the molding conditions of Comparative Example 1.

【図10】 比較例2の成形条件を表す経時的模式図を
示す。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the molding conditions of Comparative Example 2 over time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:パターン素子、2:プリフォーム、3:上金型、
4:下金型、5:傾斜面、6:パターン、7:ザグリ、
8、9:ガラス素材における傾斜面との接触部分、1
0:プリフォーム、21:パターン素子、22:パター
ン、23:コア、24:下金型、33:上金型、34:
下金型、220:パターン、223:上胴型、224:
下胴型、225:外型、233、234:背板。
1: pattern element, 2: preform, 3: upper mold,
4: lower mold, 5: inclined surface, 6: pattern, 7: counterbore,
8, 9: contact portion of glass material with inclined surface, 1
0: Preform, 21: Pattern element, 22: Pattern, 23: Core, 24: Lower mold, 33: Upper mold, 34:
Lower mold, 220: pattern, 223: upper body mold, 224:
Lower trunk type, 225: outer die, 233, 234: back plate.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガラス素材を加熱し、所定温度に達した
時点で、一対の金型間でプレス成形する工程および前記
金型間で冷却する工程からなるパターンを有するガラス
成形体の成形方法において、冷却工程が、金型のガラス
成形体への圧力が0kg/cm2になるまで徐々に減圧しなが
ら金型温度をガラス素材のガラス転移点についての±2
0℃の範囲内まで冷却する第一冷却工程および金型とガ
ラス成形体におけるパターン形成面とが接触しない状態
でガラス成形体を冷却する第二冷却工程からなることを
特徴とするガラス成形体の成形方法。
1. A method for forming a glass molded body having a pattern comprising a step of press-forming between a pair of dies and a step of cooling between said dies when a glass material is heated and reaches a predetermined temperature. In the cooling step, while gradually reducing the pressure on the glass molded body of the mold to 0 kg / cm 2 , the mold temperature is set to ± 2 with respect to the glass transition point of the glass material.
A first cooling step of cooling to a temperature within the range of 0 ° C. and a second cooling step of cooling the glass molded body in a state where the mold and the pattern forming surface of the glass molded body are not in contact with each other. Molding method.
【請求項2】 ガラス素材および金型材料についての熱
膨張係数の差が15×10-7/℃〜120×10-7/℃
であることを特徴とする請求項1または2記載のガラス
成形体の成形方法。
2. The difference in the coefficient of thermal expansion between the glass material and the mold material is from 15 × 10 −7 / ° C. to 120 × 10 −7 / ° C.
The method for forming a glass molded body according to claim 1 or 2, wherein:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006256917A (en) * 2005-03-17 2006-09-28 Olympus Imaging Corp Glass forming device and glass forming method

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