JPH01208334A - 光学素子の成形方法およびその成形型 - Google Patents
光学素子の成形方法およびその成形型Info
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- JPH01208334A JPH01208334A JP2990288A JP2990288A JPH01208334A JP H01208334 A JPH01208334 A JP H01208334A JP 2990288 A JP2990288 A JP 2990288A JP 2990288 A JP2990288 A JP 2990288A JP H01208334 A JPH01208334 A JP H01208334A
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- optical element
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- molding
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/16—Gearing or controlling mechanisms specially adapted for glass presses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、光学素子の成形方法およびその成形型に係り
、詳しくは光学素子の素材を加熱し、加圧することによ
り所望の光学素子を成形する方法およびその成形型に関
する。
、詳しくは光学素子の素材を加熱し、加圧することによ
り所望の光学素子を成形する方法およびその成形型に関
する。
（従来の技術）
近時、光学素子の成形においては、レンズの高精度化に
伴い研磨の難しい非球面レンズ等を短時間で精度よく製
作することが望まれている。このような要求の対象とな
るその他の光学素子として、例えばプレスレンズ、異形
レンズ、プリズム、ガラスオプティクス等がある。
伴い研磨の難しい非球面レンズ等を短時間で精度よく製
作することが望まれている。このような要求の対象とな
るその他の光学素子として、例えばプレスレンズ、異形
レンズ、プリズム、ガラスオプティクス等がある。
従来のこの種の光学素子を成形する方法としては、例え
ば特開昭４７−１１２７７号公報および特開昭６０−１
１８６３９号公報に記載のものがある、前者の方法では
、金型内に素材となるガラスを置き金型と共にガラスを
加熱して、所定の温度になるとプレスを開始しながら両
者を冷却し、ガラスが転位温度になるまでプレスし続け
て成形し、精度のよい光学素子を成形してる。
ば特開昭４７−１１２７７号公報および特開昭６０−１
１８６３９号公報に記載のものがある、前者の方法では
、金型内に素材となるガラスを置き金型と共にガラスを
加熱して、所定の温度になるとプレスを開始しながら両
者を冷却し、ガラスが転位温度になるまでプレスし続け
て成形し、精度のよい光学素子を成形してる。
また、後者の方法では、プレスの成形工程を数段階に分
けて成形を行うことにより成形時間を短縮し、生産性を
向上させている。
けて成形を行うことにより成形時間を短縮し、生産性を
向上させている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、このような従来の光学素子の成形方法に
あっては、前者の場合、金型が軟化したガラスと長時間
接触するため、金型が肌荒れしやすく寿命が短くなり、
すぐ使用できな（なってしまうという問題点があった。
あっては、前者の場合、金型が軟化したガラスと長時間
接触するため、金型が肌荒れしやすく寿命が短くなり、
すぐ使用できな（なってしまうという問題点があった。
一方、後者の場合、プレス工程を数段階に分けて行うた
め、ガラスを型から型へ移動することになり、成形され
た光学素子の品質にばらつきが大きくなるという問題点
があった。
め、ガラスを型から型へ移動することになり、成形され
た光学素子の品質にばらつきが大きくなるという問題点
があった。
（発明の目的）
そこで本発明は、型の寿命を長くして耐久性の向上を図
るとともに、光学素子の品質を向上させることを目的と
している。
るとともに、光学素子の品質を向上させることを目的と
している。
（発明の構成）
本発明による光学素子の成形方法は、上記目的達成のた
め、光学素子径１に対し全長が少なくとも２．５倍以上
の比率を有する上型・下型の間に素材を挿入するととも
に、これらの上型・下型の両側に該上型・下型および素
材に沿って摺動可能なスリーブを配設した後、素材およ
び上型・下型、スリーブを加熱し、所定温度になると、
素材を所定圧力で加圧しつつ同時に上・下型の位置を所
定の素子肉厚になる変位で制御し、次いで上・下型およ
びスリーブの温度差を所定範囲内に保ちつつ冷却を開始
し、素材温度および前記加圧力が所定値まで低下すると
、素材への加圧を停止して光学素子を成形するようにし
たことを特徴とする。
め、光学素子径１に対し全長が少なくとも２．５倍以上
の比率を有する上型・下型の間に素材を挿入するととも
に、これらの上型・下型の両側に該上型・下型および素
材に沿って摺動可能なスリーブを配設した後、素材およ
び上型・下型、スリーブを加熱し、所定温度になると、
素材を所定圧力で加圧しつつ同時に上・下型の位置を所
定の素子肉厚になる変位で制御し、次いで上・下型およ
びスリーブの温度差を所定範囲内に保ちつつ冷却を開始
し、素材温度および前記加圧力が所定値まで低下すると
、素材への加圧を停止して光学素子を成形するようにし
たことを特徴とする。
また、本発明による光学素子の成形型は、上記目的達成
のため、光学素子径ｌに対し全長が少なくとも２．５倍
以上の比率を有し、光学素子を成形する上型・下型と、
上型・下型の両側に配設され、該上型・下型および素材
に沿って摺動可能なスリーブと、からなることを特徴と
する。
のため、光学素子径ｌに対し全長が少なくとも２．５倍
以上の比率を有し、光学素子を成形する上型・下型と、
上型・下型の両側に配設され、該上型・下型および素材
に沿って摺動可能なスリーブと、からなることを特徴と
する。
以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。
第１〜４図は本発明に係る光学素子の成形型を用いたプ
レス成形装置の一実施例を示す図である。
レス成形装置の一実施例を示す図である。
まず、構成を説明する。
第１図において、１は光学素子のプレス成形装置であり
、プレス成形装置りは大きく分けて成形型２および成形
型２の制御装置３から構成される。
、プレス成形装置りは大きく分けて成形型２および成形
型２の制御装置３から構成される。
成形型２は上型４、下型５およびスリーブ６を有してお
り、第１図は上型４お・よび下型５の間に素材としての
ガラス７を挿入した状態を示している。
り、第１図は上型４お・よび下型５の間に素材としての
ガラス７を挿入した状態を示している。
上型４および下型５はガラス７の径りに対して少なくと
も全長が２．５Ｄ以上のものを用いればよいが、本図で
は３Ｄのものが用いられる。このように全長を長くする
のは、型全体の上下方向に温度を分布させてガラス７に
対する温度分布を緩やかにするためであり、全長の値は
ガラス７の種類や要求精度等に応じて適切に定められる
。また、上型４および下型５は高温での強度を高めるた
め、例えば超硬合金あるいは低熱伝導性のセラミックに
より製造される。スリーブ６は上型４および下型５の全
長よりは短いがガラス７の径りに対しては長いものが用
いられる。スリーブ６は上型４および下型５の側方を摺
動可能であり、材質としては、例えば低熱伝導性のセラ
ミックが用いられる。
も全長が２．５Ｄ以上のものを用いればよいが、本図で
は３Ｄのものが用いられる。このように全長を長くする
のは、型全体の上下方向に温度を分布させてガラス７に
対する温度分布を緩やかにするためであり、全長の値は
ガラス７の種類や要求精度等に応じて適切に定められる
。また、上型４および下型５は高温での強度を高めるた
め、例えば超硬合金あるいは低熱伝導性のセラミックに
より製造される。スリーブ６は上型４および下型５の全
長よりは短いがガラス７の径りに対しては長いものが用
いられる。スリーブ６は上型４および下型５の側方を摺
動可能であり、材質としては、例えば低熱伝導性のセラ
ミックが用いられる。
なお、成形型２は図示していな成形炉内に配置され、加
熱および冷却が行われるとともに、図外の上下型位置制
御機構により上型４および下型５の位置（変位）を制御
可能となっている。
熱および冷却が行われるとともに、図外の上下型位置制
御機構により上型４および下型５の位置（変位）を制御
可能となっている。
スリーブ６には上型ヒータ８および下型ヒータ９が密接
して設けられており、上・下型ヒータ８．９への供給電
力はサイリスタ（ＳＳＲ）１０により制御される。また
、上・下型４．５にはそれぞれ熱電対１１．１２が設け
られており、熱電対１１．１２による型４．５の各温度
は起電力信号として温度調節回路１３に入力される。温
度調節回路１３は熱電対１１．１２の間に温度差が生じ
ると、内部の比例回路（図示路）により少なくとも温度
差ΔＴを無にするような制御出力を演算し、この制御出
力をサイリスタ（ＳＳＲ）１０に出力する。サイリスク
（ＳＳＲ）１０は温度調節回路１３からの制御出力に基
づき交流電源１４からの電力を調節して上・下型ヒータ
８．９に電力を供給し、上・下型ヒータ８．９によるス
リーブ６の補助加熱を制御する。
して設けられており、上・下型ヒータ８．９への供給電
力はサイリスタ（ＳＳＲ）１０により制御される。また
、上・下型４．５にはそれぞれ熱電対１１．１２が設け
られており、熱電対１１．１２による型４．５の各温度
は起電力信号として温度調節回路１３に入力される。温
度調節回路１３は熱電対１１．１２の間に温度差が生じ
ると、内部の比例回路（図示路）により少なくとも温度
差ΔＴを無にするような制御出力を演算し、この制御出
力をサイリスタ（ＳＳＲ）１０に出力する。サイリスク
（ＳＳＲ）１０は温度調節回路１３からの制御出力に基
づき交流電源１４からの電力を調節して上・下型ヒータ
８．９に電力を供給し、上・下型ヒータ８．９によるス
リーブ６の補助加熱を制御する。
次に、作用を説明する。なお、本実施例では、ガラス７
にフリント系ガラス５ＦＩＩを用いるとともに、上・下
型４．５については面精度をＲＭＳ値でｏ、ｏｏｓ ｗ
に仕上げたものを用いた場合についてを説明する。また
、説明にあたり第２図に示す圧力チャートを参照する。
にフリント系ガラス５ＦＩＩを用いるとともに、上・下
型４．５については面精度をＲＭＳ値でｏ、ｏｏｓ ｗ
に仕上げたものを用いた場合についてを説明する。また
、説明にあたり第２図に示す圧力チャートを参照する。
第１図に示すように素材となるガラス７を上型４と下型
５の間に挿入し、上・下型４．５の両側にスリーブ６を
配置する。次いで、上・下型４．５およびスリーブ６か
ら構成される成形型２およびガラス７を、ガラス７の粘
性流動が起き加圧によるガラスの変形が可能な温度、例
えばガラス７の粘度が１０１３ポアズ以下、好ましくは
１０目ポアズ以下となる温度４８０℃まで加熱する。
５の間に挿入し、上・下型４．５の両側にスリーブ６を
配置する。次いで、上・下型４．５およびスリーブ６か
ら構成される成形型２およびガラス７を、ガラス７の粘
性流動が起き加圧によるガラスの変形が可能な温度、例
えばガラス７の粘度が１０１３ポアズ以下、好ましくは
１０目ポアズ以下となる温度４８０℃まで加熱する。
４８０℃に達した後、第２図の圧力チャートに示すよう
に、ガラス７を１７７ｋｇ／ｃａｌの圧力で少なくとも
４分間加圧する。なお、本実施例は１７７ｋｇ／ｃｍｌ
の圧力に限定されず８５〜３６０ｋｇ／ｃｎｉの間の圧
力であればよく、時間は４分間としているがこれも１〜
４分の間であればよい。また、このとき同時に、ガラス
７が所望の素子肉厚になる変位になるよう上・下型４．
５の位置を上下型位置制御機構により制御する。
に、ガラス７を１７７ｋｇ／ｃａｌの圧力で少なくとも
４分間加圧する。なお、本実施例は１７７ｋｇ／ｃｍｌ
の圧力に限定されず８５〜３６０ｋｇ／ｃｎｉの間の圧
力であればよく、時間は４分間としているがこれも１〜
４分の間であればよい。また、このとき同時に、ガラス
７が所望の素子肉厚になる変位になるよう上・下型４．
５の位置を上下型位置制御機構により制御する。
次いで、４分が経過すると、上型４と下型５の温度差が
１０℃以内に保持されるよう上・下型ヒータ８．９への
供給電力で制御しつつ、成形型２およびガラス７を１０
℃／分の速さで冷却する。この場合、この温度制御は上
型４および下型５の温度差を熱電対１１１２の起電力か
ら温度調節回路１３で検出し、この検出結果に基づきサ
イリスク（ＳＳＲ）１０により、上・下型ヒータ８．９
への供給電力を制御して行う。なお、実際上、成形炉内
では上型４の方が下型５より高温となるため、下型ヒー
タ９への供給電流の方が大きくなることが予想される。
１０℃以内に保持されるよう上・下型ヒータ８．９への
供給電力で制御しつつ、成形型２およびガラス７を１０
℃／分の速さで冷却する。この場合、この温度制御は上
型４および下型５の温度差を熱電対１１１２の起電力か
ら温度調節回路１３で検出し、この検出結果に基づきサ
イリスク（ＳＳＲ）１０により、上・下型ヒータ８．９
への供給電力を制御して行う。なお、実際上、成形炉内
では上型４の方が下型５より高温となるため、下型ヒー
タ９への供給電流の方が大きくなることが予想される。
この冷却工程中も上下型位置制御機構でガラス７は所定
圧力によって加圧されるとともに、上・下型４．５の位
置はガラス７が所望の素子肉厚になる変位で制御される
。冷却開始後、ガラス７が所定温度４１０℃以下および
ガラス７にかけられた圧力が所定圧力１５ｋｇ／ｃｆｆ
ｌ以下、好ましくはＯｋｇ ／ ｃＩ］ｌになる時間、
この場合６．４分間後にガラス７への圧力を除去して光
学素子を成形する。
圧力によって加圧されるとともに、上・下型４．５の位
置はガラス７が所望の素子肉厚になる変位で制御される
。冷却開始後、ガラス７が所定温度４１０℃以下および
ガラス７にかけられた圧力が所定圧力１５ｋｇ／ｃｆｆ
ｌ以下、好ましくはＯｋｇ ／ ｃＩ］ｌになる時間、
この場合６．４分間後にガラス７への圧力を除去して光
学素子を成形する。
上記のプロセスにおいて、ガラス７の温度分布に着目す
ると、第３図に示すように、本実施例の成形型２はガラ
ス７のレンズ径りに対して全長が２．５Ｄ以上と長くな
っている。このため、スリーブ６の外周より熱を成形型
２全体に与える際、あるいは冷却する際、ガラス７を含
めた成形型２全体の温度分布を示す等温度線は型の中心
を軸として、上下に広くガラス７のレンズ径方向に対し
て比較的狭い分布となる。したがって、ガラス７に対し
ては同一の中心軸を持ち、円周方向へ樹木の年輪のよう
な円柱状の等温度線をもつ温度分布となる。このことは
、ガラス７の表面が外部から順序よく冷却されていくこ
とを示している。
ると、第３図に示すように、本実施例の成形型２はガラ
ス７のレンズ径りに対して全長が２．５Ｄ以上と長くな
っている。このため、スリーブ６の外周より熱を成形型
２全体に与える際、あるいは冷却する際、ガラス７を含
めた成形型２全体の温度分布を示す等温度線は型の中心
を軸として、上下に広くガラス７のレンズ径方向に対し
て比較的狭い分布となる。したがって、ガラス７に対し
ては同一の中心軸を持ち、円周方向へ樹木の年輪のよう
な円柱状の等温度線をもつ温度分布となる。このことは
、ガラス７の表面が外部から順序よく冷却されていくこ
とを示している。
従来は第５図に示すように、ガラス７の温度分布は等温
度線は密なものとなっており、従来例と比較すると本実
施例の成形型２では、ガラス７の中心部の熱の発散がゆ
っくりかつ規則的に行われている。したがって、ガラス
７を８〜ｂ速さで急速冷却させても異常収縮による変形
（ひけ）を発生する部分がほとんどなく、ガラス７を高
精度な面精度をもつ光学素子に成形することができる。
度線は密なものとなっており、従来例と比較すると本実
施例の成形型２では、ガラス７の中心部の熱の発散がゆ
っくりかつ規則的に行われている。したがって、ガラス
７を８〜ｂ速さで急速冷却させても異常収縮による変形
（ひけ）を発生する部分がほとんどなく、ガラス７を高
精度な面精度をもつ光学素子に成形することができる。
また、冷却工程中ガラス７に常に圧力をかけながら冷却
することによっても変形（ひけ）等の発生を抑えること
ができる。
することによっても変形（ひけ）等の発生を抑えること
ができる。
一例として、上記で説明した光学素子の素材ガラス７に
フリント系ガラス５ＦＩＩ（転位点温度４３５℃）を用
いて、４８０℃の加熱、１７７ｋｇ／ｃＩＩ！の加圧を
４分間与えた後、１０°Ｃ／分の冷却速度で冷却し、４
１０℃に低下した後除圧した場合、このとき成形された
φ１２のレンズの面精度は有効径においてｐ−ｖ値で０
．０８６ μｍ、 ＲＭＳ値で０．００９μｍを示した
。参考にフリント系ガラス５ＦＩＩの温度と粘性の関係
を表すグラフを第４図に示す。
フリント系ガラス５ＦＩＩ（転位点温度４３５℃）を用
いて、４８０℃の加熱、１７７ｋｇ／ｃＩＩ！の加圧を
４分間与えた後、１０°Ｃ／分の冷却速度で冷却し、４
１０℃に低下した後除圧した場合、このとき成形された
φ１２のレンズの面精度は有効径においてｐ−ｖ値で０
．０８６ μｍ、 ＲＭＳ値で０．００９μｍを示した
。参考にフリント系ガラス５ＦＩＩの温度と粘性の関係
を表すグラフを第４図に示す。
（効果）
本発明の光学素子の成形型によれば、光学素子径ｌに対
し全長が２．５倍以上の上・下型と、核上・下型および
光学素子素材に摺動可能なスリーブと、から構成してい
るので、素材の温度分布を緩やかに保ちながら冷却速度
を速くすることによる冷却工程時間の短縮を図ることが
でき、型の寿命を長くし、耐久性および品質を向上させ
ることができる。
し全長が２．５倍以上の上・下型と、核上・下型および
光学素子素材に摺動可能なスリーブと、から構成してい
るので、素材の温度分布を緩やかに保ちながら冷却速度
を速くすることによる冷却工程時間の短縮を図ることが
でき、型の寿命を長くし、耐久性および品質を向上させ
ることができる。
また、本発明の光学素子の成形方法によれば、成形途中
において、素材が所望の素子肉厚になるよう素材を常に
加圧しているので、素材の変形（ひけ）を防止し光学素
子の品質を向上させることができる。
において、素材が所望の素子肉厚になるよう素材を常に
加圧しているので、素材の変形（ひけ）を防止し光学素
子の品質を向上させることができる。
第１〜４図は本発明に係る光学素子の成形型を用いたプ
レス成形装置の一実施例を示す図であり、第１図はその
概略構成図、第２図はその成形方法の圧力と工程時間の
関係を示す図、第３図はその成形型と素材の温度分布を
示す図、第４図はそのフリント系ガラス５ＦＩＩの温度
と粘性の関係を示す図、第５図は従来の成形方法による
素材の温度分布を示す図である。 ２・・・・・・成形型、 ４・・・・・・上型、 ５・・・・・・下型、 ６・・・・・・スリーブ、 ７・・・・・・ガラス（素材）。
レス成形装置の一実施例を示す図であり、第１図はその
概略構成図、第２図はその成形方法の圧力と工程時間の
関係を示す図、第３図はその成形型と素材の温度分布を
示す図、第４図はそのフリント系ガラス５ＦＩＩの温度
と粘性の関係を示す図、第５図は従来の成形方法による
素材の温度分布を示す図である。 ２・・・・・・成形型、 ４・・・・・・上型、 ５・・・・・・下型、 ６・・・・・・スリーブ、 ７・・・・・・ガラス（素材）。
Claims (2)
- （１）光学素子径１に対し全長が少なくとも２．５倍以
上の比率を有する上型・下型の間に素材を挿入するとと
もに、これらの上型・下型の両側に該上型・下型および
素材に沿って摺動可能なスリーブを配設した後、素材お
よび上型・下型、スリーブを加熱し、所定温度になると
、素材を所定圧力で加圧しつつ同時に上・下型の位置を
所定の素子肉厚になる変位で制御し、次いで上・下型お
よびスリーブの温度差を所定範囲内に保ちつつ冷却を開
始し、素材温度および前記加圧力が所定値まで低下する
と、素材への加圧を停止して光学素子を成形するように
したことを特徴とする光学素子の成形方法。 - （２）光学素子径１に対し全長が少なくとも２．５倍以
上の比率を有し、光学素子を成形する上型・下型と、上
型・下型の両側に配設され、該上型・下型および素材に
沿って摺動可能なスリーブと、からなることを特徴とす
る光学素子の成形型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2990288A JPH01208334A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光学素子の成形方法およびその成形型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2990288A JPH01208334A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光学素子の成形方法およびその成形型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01208334A true JPH01208334A (ja) | 1989-08-22 |
Family
ID=12288910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2990288A Pending JPH01208334A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光学素子の成形方法およびその成形型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01208334A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250099A (en) * | 1990-03-29 | 1993-10-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Glass molding process and molding apparatus for the same |
| JP2008105885A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Toshiba Mach Co Ltd | 光学素子の成形方法 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP2990288A patent/JPH01208334A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250099A (en) * | 1990-03-29 | 1993-10-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Glass molding process and molding apparatus for the same |
| JP2008105885A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Toshiba Mach Co Ltd | 光学素子の成形方法 |
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