JPH01270529A - ガラス光学素子の成形型 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成形可能に加熱軟化されたガラス素材を加圧
して光学素子を成形するガラス素子の成形型に関する。

〔従来の技術〕

従来、ガラス素材を加熱軟化した後、ガラス素材を所望
の光学素子に加圧成形する一対の成形型を備えた光学素
子成形装置が、例えば特開昭６２−２８８１１９号公報
に開示されている。

第９図ａは、上記光学素子成形装置を示し、図示を省略
した温度制御装置により所定の温度に設定可能な上型１
と下型２の一対の成形型が対向配置され、上型１と下型
２間にガラス素材３を搬送する搬送用アーム４が設けら
れている。ガラス素材３ば、胴型キャリア５に保持され
つつ搬送用アーム４により加熱炉６内に搬送されて所定
温度に加熱軟化された後、上型１と下型２間に搬送され
、第９図すに示すように上型１と下型２により光学ガラ
ス素材３をプレスしてガラス光学素子を成形し得るよう
に構成されている。また、上型１と下型２は、その高温
となる部分の酸化を防止するため石英ガラス管７内に配
置され、石英ガラス管７内は、雰囲気ガス供給装置９に
より窒素ガス又は不活性ガスあるいは還元性ガス等の非
酸化性ガスが供給し得るように構成されている。

〔発明が解決しようとする課Ｂ］ しかしながら、従来の成形型にあっては、成形型１，２
の型表面から非酸化性ガスとの熱交換が行われるので、
成形型１．２の中心軸ａを対称にして径方向に大きな温
度分布が生じ、成形型１゜２の中心軸ａ（」近で温度が
高く、成形型表面に近ずくに従い急激に温度が低くなる
。

このため、ガラス光学素子の成形時に、加熱軟化された
ガラス素材にガラス素材より温度が低く保持された成形
型が接触すると、ガラス素材から成形型へ熱交換が行わ
れ、−船釣に熱の逃げにくいガラス素材の中央部が最終
的に最も温度が高くなるような温度分布となり、このた
めに熱収縮差による形状変化いわゆる「ヒケ」を生ずる
こととなる。したがって成形型に前記した大きな温度分
布が生じていると、ガラス素材の温度分布を助長させる
とともに、ガラス素材外周部の粘度」二昇が早くなり、
ガラス素材を加圧保持することによって、「ヒケ」を除
去修正する効果が妨げられ、ガラス光学素子に「ヒケ」
が発生ずる問題点があった。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑メてなされた
ものであって、成形型の温度分布を減少させ、ヒケのな
い光学素子を成形し得るガラス光学素子の成形型を擢供
することを目的とする。

（課題を解決するだめの手段） 上記目的を達成するために、本発明のガラス光学素子の
成形型は、第１図に示すように、成形可能に加熱軟化さ
れたガラス素材を加圧成形すべく対向配置された成形型
１１．１２の少なくとも一方の成形型外周部１１ａ、１
２ａに断熱材１３．１４を付設して構成されている。

（作用］ 上記構成のガラス光学素子の成形型によれば、成形型１
１および／または成形型１２の外周部１１ａ、１２ａの
表面と非酸化性ガスとの熱交換が緩和され、成形型１．
１．１２の中心軸ａを対称とする成形型１１．１２の温
度分布が減少する。

［実施例］ 以下、１面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明する
。

（第１実施例） 第２図は、本発明に係るガラス光学素子の成形型の第１
実施例を示すもので、図にあっては、本実施例の成形型
を用いた成形装置２０を断面図で示しである。

図において、２１．２２で示すのは成形型（上型２１．
下型２２）で、この成形型２１．２２番１１、温度制御
された加熱し−タ２３．２４により所定の温度に制御さ
れるとともに、上型２１が上板２５に固定され、下型２
２が下板２６を貫通して図示を省略した駆動ｆｉ（例え
ばシリンダ）により上下方向（矢印入方向）に移動自在
に保持され、」二型２１と下型２２とは、その軸心ａが
一致するように設定構成されている。更に、上型２１．
下型２２には、その成形面２１ａ、２２ｂに比較的近接
した外周部２１ｂ、２２ｂにジルコニアセラミンクから
なる円筒形状の断熱材２７．２８が取イ」けられ、成形
型２１．２２まわりの雰囲気ガスと成形型２１．２２と
の熱交換を弱め、成形型２１．２２の径方向に生ずる温
度分布（温度勾配）を軽減し得るように構成されている
。

前記成形型２１．２２は、石英ガラス管２９で周囲が囲
まれ、石英ガラス管２９の内部３０に雰囲気ガス供給装
置３１により窒素ガス又は不活性ガスあるいは還元性ガ
ス等の非酸化性ガスを供給し、成形型２１．２２の高温
となる部分の酸化するのが防止されている。なお、前記
上板２５．下板２６は図示しない部材で結合されており
、上板２５と下板２６間の相互の距離３位置が変化しな
い構成となっている。

３３は光学ガラス素材３４及びプレス成形後の光学素子
を載置・搬送する胴型キャリアで、この胴型キャリア３
３は胴壁キャリア搬送用アーム３５乙こより保持され、
図示しない温度制御装置によって所定の温度に設定し得
る加熱炉３６中を移送され、前記上型２１と下型２２間
に搬送される。

次に前記成形装置によりガラス光学素子を成形する方法
について説明する。

まず、胴型キャリア３３内に光学ガラス素材３４を載置
し、胴壁キャリア搬送用アーム３５で加熱炉３６内に搬
送し、上下のヒータ３７を介して光学ガラス素材３４を
成形可能状態になるまで（軟化点温度付近まで）加熱軟
化処理する。次に、前記アーＪ、３５を前進させ前記胴
型キャリア３３とともに光学ガラス素材３４を上型２１
と下型２２間に搬送せしめる。その後、前記下型２２を
上動させ、前記成形型２１．２２を介して軟化状態にあ
る光学ガラス素材３４をプレス成形し、上型２１の成形
面２１ａ、下型２２の成形面２２ａにより光学素子を成
形する。成形後は前記下型２２を下動して離型し、前記
加熱が３６と反対側に設けた図示しない徐冷炉中に前記
胴壁キャリア搬送アーム３５を介して搬送して前記プレ
ス成形された光学素子を冷却し、その後、前記胴壁キャ
リア３３から光学素子を取り出す。なお、前記胴壁キャ
リア３３及び光学素子の徐冷炉中への搬送は、前記胴壁
キャリア搬送アーム３５からプレス成形後、受は渡しを
受けた別の胴壁キャリア搬送アーム（図示せず）により
行なうことができる。

第３図は、前記構成からなる成形型２１．２２により押
圧成形したガラス光学素子の形状精度を示す干渉縞で、
かかるガラス光学素子は、光学ガラス素材３４をＬ　Ｌ
　Ｆ　６　、径１８ｍｍ、Ｂ面曲率半径２０ｍｍ、Ａ面
平面、厚さ４　ｍｍの平凸形状に形成し、加熱炉３６内
を６５０°Ｃに設定して光学ガラス素材３４を加熱軟化
し、雰囲気ガスにＮ２ガスを用いて毎分５Ｐの流量で供
給し、外形１７ｍｍ。

型温４５０°Ｃに設定したステンレス鋼の成形型２１．
２２により押圧成形されている。更に、断熱材２７．２
８は内径１６ｍｍ、外形２０ｍｍ、長さ１５ｍｍの円筒
形状のジルコニアセラミック（熱伝導率０．００７ｃａ
ｌ／ｃｍ、ｓｅｃ、　’Ｃ）を成形型２１．２２の外周
部２１ｂ、２２ｂに取付けられている。なお、断熱材は
、上型２１．下型２２のいずれが一方の外周部に設けて
実施できる。

第４図は、前記光学素子の成形時における成形型２１．
２２の成形面２４ａ’、２２ａの表面温度の分布状態を
示し、成形型２１（２２）の中心軸、径８ｍｍおよび径
１６ｍｍ上の温度を測定しである。

なお、第５図および第６図に断熱材を用いず、上記と同
一条件にて光学素子をプレス成形した光学素子の干渉縞
および成形型４ｏの成形面４０ａの温度分布を示す。

本実施例によれば、第４図と第６図との比較がら明らか
なように、成形型の中心軸上の成形面温度を４５０°Ｃ
に設定した時、外周部（径１６ｍｍの位置）の温度は４
４０°Ｃと４３０°Ｃになり、本実施例の温度分布状態
が、断熱材を用いない成形型に比し、１０°ｃｔｔ少し
ている。したがって、成形型の中心軸を対称とした温度
分布が減少して光学素子成形時の光学ガラス素材の温度
勾配を低下させるとともに、光学ガラス素材の外周部の
粘度上昇を遅らせて成形型による加圧保持時のヒケ修正
効果が大きくなり、断熱材を用いない場合にあっては、
第５図に示す如く中央部にヒケが生じているが、第３図
に示す如くヒケが発生しない高精度なガラス光学素子を
成形できる。

（第２実施例） 本実施例の成形型は、断熱材を前記第１実施例の断熱材
と異なる材質を用いて形成してもので、その他の構成は
前記第１実施例と同一なので、図示を省略するとともに
、その説明を省略する。

即ち、成形型は断熱材の材料として、石英ガラス（熱伝
導率０．００３７ｃａｌ／ｃｍ、ｓｅｃ、　’Ｃ）を用
いて構成されている。

本実施例によれば、第１実施例と同様な温度分布が得ら
れ、ヒケの生じないガラス光学素子を成形できる。さら
に、ジルコニアセラミックに比し安価な石英ガラスを断
熱材に用いているので、比較的安価に実施できる。

（第３実施例） 第７図は、本発明に係るガラス光学素子の成形型の第３
実施例を示す断面図である。

本実施例の成形型（上型４５．下型４６）は、上型成形
面４５ａおよび下型成形面４６ａの径に対して、断熱材
４７．４８を取付ける」二型４５および下型４６の外周
部４５ｂ、４６ｂの径が大きく構成されている。即ち、
成形面４５ａ、４６ａを径１６ｍｍに形成し、外周部４
５ｂと４６ｂの径が２４ｍｍに形成されている。更に、
断熱材４９゜５０は、前記第１実施例、第２実施例と同
様に、ジルコニアセラミック又は石英ガラスにて形成さ
れ、その内径を２４ｍｍ、外径を２８ｍｍの円筒形状に
構成され、成形型４５．４６の外周部４５ｂ、４６ｂに
取合ｔ　ＩＪられでいる。

上記構成によれば、断熱材４９．５０を取付ける成形型
４５．４６の外周部４５ｂ、４６ｂの径を成形面４５ａ
、４６ａの径に比し太き（形成して成形型４５．４６を
構成しであるので、成形面４５ａ、４６ａと外周部４５
ｂ、４６ｂ間の温度勾配が低下するとともに、更に、断
熱＋Ａ’　４９　。

５０により雰囲気ガスとの熱交換が緩和させられるので
、成形面４５ａ、４６ａの中心軸上（中央部）と外周部
４５ｂ、４６ｂとの温度差を前記第１、第２実施例に比
し更に減少することができる。

第８図は前記第１、第２実施例と同一条件にて成形面４
５ａ（４６ａ）の温度分布状態の実測値を示し、図から
明らかなように、温度差は前記第１実施例と比較し、３
°ＣＸ少しでいる。

本実施例によれば、前記実施例と同様にヒケのない高精
度なガラス光学素子を成形することができる。

〔発明の効果］ 本発明によれば、成形型の中心軸を対称とじた温度分布
か減少するとともに、カラス素材の外周部の粘度上昇を
遅らせることができるので、ヒケのない、成形型の成形
面の形状方性を向上させた、高精度なガラス光学素子を
成形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガラス光学素子の成形型を示す概
念図、第２図は本発明に係るガラス光学素子の成形型の
第１実施例を示す断熱材、第３図は、前記実施例の成形
型により成形したガラス光学素子の測定結果を示す干渉
縞図、第４図は成形型の温度分布を示す図、第５図、第
６図は従来の成形型による測定結果を示し、第５図は光
学素子の干渉縞図、第６図は成形型の温度分布を示す図
、第７圓は本発明に係るガラス光学素子の成形型の断面
図、第８図は上記成形型の温度分布を示す図、第９図ａ
、ｂは従来技術を示し、第９図ａは成形装置を示す断面
図、第９図すは光学素子の押圧成形時を示す説明図であ
る。 １１．１２−・・成形型 １１ａ、１２ａ・・−成形型り）周部 １３．１４・・・断熱材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 成形可能に加熱軟化されたガラス素材を加圧成形すべく
   対向配置されたガラス光学素子の成形型において、上記
   一対の成形型の少なくとも一方の成形型外周部に断熱材
   を付設して構成したことを特徴とするガラス光学素子の
   成形型。