JPH0519490B2 - - Google Patents

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JPH0519490B2
JPH0519490B2 JP11206589A JP11206589A JPH0519490B2 JP H0519490 B2 JPH0519490 B2 JP H0519490B2 JP 11206589 A JP11206589 A JP 11206589A JP 11206589 A JP11206589 A JP 11206589A JP H0519490 B2 JPH0519490 B2 JP H0519490B2
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JP
Japan
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mold
optical element
molding
ultrasonic vibration
molded
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JP11206589A
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JPH02293335A (ja
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Takanobu Shiokawa
Hiroshi Sone
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Pentax Corp
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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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
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/62Vibration-assisted pressing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レンズ等の光学素子の成形方法及び
成形装置に関するものであり、超音波振動を利用
することにより、光学素子成形品の芯合せを容易
に行ない、かつ成形後の離型性を良くするように
したものである。
〔従来技術及びその問題点〕
従来、光学素子、特にガラス材料については研
磨工程により作られてきたが、最近になつて加熱
により素子材料を軟化させ、成形型間で押圧成形
させることにより、光学素子を製造しようとする
ダイレクトプレス(ガラスモールド法)が用いら
れはじめている。
第4図は、その一例を示した成形部の拡大図で
ある。同図に示すように、胴型3内の上型1を摺
動させ、下型2と胴型3との間で加熱軟化した光
学素子材料4を押圧成形することにより、光学素
子成形品を製造しているものである。
ところで、光学素子の光軸とレンズ中心軸を数
ミクロン以内に合せる必要があり、そのためには
胴型3の内径と上下成形型1,2の外径を数ミク
ロン以内の精度で加工しなければならない。しか
し、上述した胴型3と成形型1,2は成形時に昇
温するため、潤滑油等を入れることができない。
このため、上型1にわずかな傾きがあつたり、ず
れがあつたりすると、上型1が胴型3に噛みつい
て成形不可能となり、あるいは成形可能であつて
も、ずれたまま成形すると成形品の両面の芯がず
れるという問題があつた。
また、上下成形型1,2の熱膨張係数が胴型3
の熱膨張係数よりも大きい場合、加熱後の押圧成
形時に上下成形型と胴型が噛み合うのを防ぐた
め、隙間5を膨張分大きめにとる必要があり、こ
のため上型1のずれや傾きが起こりやすくなると
いう問題があつた。
さらに、従来では押圧成形後、上型1を上昇さ
せるとき、成形型1,2と胴型3が焼き付ついて
密着し、容易に離れなかつたり、成形された光学
素子が成形型1,2や胴型3に密着して容易に離
型できないという問題もあつた。
本発明は、このような従来の問題点を解決する
ために検討を重ねた結果提案されたものであり、
光学素子成形型の芯出しを高精度で行なえるよう
にし、かつ押圧成形後、光学素子を容易に離型で
きるような光学素子の成形方法及び成形装置を提
供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的のため、本発明は、光学素子材料を加
熱することにより軟化させた後、その光学素子材
料を押圧成形する光学素子の成形方法において、
光学素子材料の成形部に、押圧成形前及び/又は
光学素子離型時に超音波振動を加えることをその
特徴とするものである。
また本発明は、加熱軟化した光学素子材料を、
胴型と一対の成形型との間で押圧成形するように
構成された光学素子の成形装置において、前記光
学素子材料の成形部に超音波振動を付与するため
の超音波振動発生装置を設けたことをその特徴と
するものである。
〔作 用〕
上型1、下型2及び胴型3から構成される成形
部に超音波振動を付与することにより、例えばセ
ツト時に上型1が第5図のようにずれていたり、
第6図のように傾いていても、その上型1は超音
波振動により胴型3の中心に変位し、上型1、下
型2の芯が胴型3の中心線上に正確に位置するこ
とになる。したがつて、例えば加熱膨張時の上型
1及び下型2の外径と胴型3の内径が、5μm程度
の差で精密加工されている場合であつても、上型
1がスムーズに昇降し、胴型3に噛み付いたりす
るようなことなく、上下両面の芯が一致した高精
度の光学素子が成形される。また、超音波振動を
付与することにより、熱による材料間の焼き付け
も起こらない。
このような超音波振動を押圧成形直前まで成形
部に付与し、押圧成形時には振動を止めて成形円
を行なう。この場合、成形前の光学素子材料4の
プリフオームとして球形のものを使用したとき、
振動中にその光学素子材料が細かく動くが、下型
2が凹曲面になつていると、振動を止めた際に
は、正確に下型中心に位置するため問題はない。
また、押圧成形後、離型時に再び超音波振動を
加えることにより、成形された光学素子と密接し
ていた上型1、下型2及び胴型3に衝撃を与える
ため、光学素子その離型がスムーズとなる。
なお、上型1、下型2、胴型3の各材料の膨張
係数をそれぞれα1、α2、α3とした場合、本発明
はα1、α2≧α3の条件下で特に有効であり、α1、
α2<α3の条件下では加熱膨張後の成形型1,2
と胴型3の隙間5はセツト時よりさらに大きく開
くため、芯出しは困難となる。
以下、本発明の実施例を第1図乃至第3図に従
つて説明する。
〔実施例〕
第1実施例 第1図は、本発明に係る成形装置の実施例を示
す断面概略図である。
図中1は上型、2は下型であり、上型1はシリ
ンダー7によつて昇降可能となつている。また3
は支持台13に固定された胴型であり、これら上
型1、下型2及び胴型3によつて光学素子の成形
部が構成されている。さらに、6は光学素子材料
を加熱するためのヒータ、12は前記成形部を密
封するシールボツクス、8はその、シールドボツ
クスに雰囲気ガスを供給するための供給口、9は
温度測定のための熱電対である。
本実施例では、シリンダー7及び支持台13に
超音波振動発生機10が設けられており、そのシ
リンダー7及び支持台13を介して上型1、下型
2及び胴型3に微振動を付与している。
なお、超音波振動発生機10の設置位置は、本
発明の目的が達成される限り、任意に変更できる
ことはいうまでもない。
前記した上型1は凸曲面状となつており、母材
としてSUS420(熱膨張係数α=120×10-7)を使
用した。また下型2は凹曲面状となつており、母
材として超硬合金タングステンカーバイトWC
(α=47×10-7)を使用し、胴型3にも同じく
WCを使用した。
光学素子材料4は、球面に研磨されたF2(小原
光学硝子製)を使用した。この光学素子材料につ
いて、数回の押圧成形実験を繰り返し、最適な成
形温度を見つけ(F2ガラスの成形の際は480℃)、
これをもとに、上型1、下型2の外径寸法を決め
た。
本実施例では胴型3の内径寸法を20.0mmとした
ため、加熱後、成形時の寸法は、 20+20×47×10-7×480=20.045mm となる。上型1の外径寸法はこれに合せるために
成形時寸法を20.040mmとしたい。そこで、セツト
時(昇温前)の上型寸法(x)を計算し、 (x)+(x)×120×10-7×480=20.040 より、上型1の外径寸法は19.925mmとした。下型
2については胴型3と熱膨張係数が等しい材料で
あるため、外径寸法は単純に19.995mmとした。
成形型はそれぞれ所望形状に加工後、研磨工程
により表面粗さRmax=0.02μmにした後、芯取
りを行ない、上記外径寸法に仕上げ、最終的にス
パツタリングにて表面に厚さ2μmの白金金合金被
膜を施して成形型とした。
成形方法としては、まず下型2上に球形の光学
素子材料4をのせ、第1図に示すようにセツトし
た。この光学素子材料4のセツト終了後、上部及
び下部に設置した超音波振動発生機10を用い、
約45KHzで振動を加えながらヒーター6を使用
し、480℃まで加熱した。温度は熱電対9によつ
て測定した。また加熱中は成形型の酸化による悪
化を押えるために雰囲気ガス供給口8より非酸化
性である窒素ガスを流した。
所定温度に達した後、超音波振動を止め、第2
図に示すように、シリンダー7を降下させ、光学
素子材料4を約100Kg/cm2の圧力で押圧成形した。
その後、冷却し、成形部温度が光学ガラス素材
の転移点を下回つた時点(430℃)で再び超音波
振動を加え、その後、圧力を抜き、シリンダー7
を上昇させて成形品である光学素子11を取り出
した(第3図)。
以上の条件下で成形を繰り返すことにより、成
形型の噛み合いもなく、面の偏心量5μm以下とい
う高精度の光学素子を再現性よく成形することが
可能であつた。
第2実施例 下型2、胴型3には第1実施例と同じ材料WC
(α=47×10-7)を用い、上型1としてニツケル
Ni材(α=140×10-7)、光学素子材料4として
SFS01(小原光学硝子製)を使用した。
第1実施例と同様、前実験により最適成形温度
が420℃であることを見い出し、成形型寸法の設
計を行なつた。
本実施例では、胴型3の内径寸法を10mmとした
ので、加熱後成形時の内径寸法は、 10+10×47×10-7×420=10.020mm となる。このときの上型1の外径寸法を10.015mm
とするため、セツト時の上型外径寸法(y)は、次式 (y)+(y)×140×10-7×420=10.015 より、寸法(y)は9.956mmとした。また、下型13
の外径寸法は9.995mmである。
成形型作成方法、成形方法については、第1実
施例と同様に加熱中絶えず振動を加え、その後、
振動を止め押圧成形をし、また離型時直前に振動
を加えて離型することにより、偏心量5μm以下の
高精度の光学素子を再現性良く成形させることが
できた。
なお、本発明はガラスレンズのみならず、プラ
スチツクレンズ等の成形にも応用することができ
る。また、超音波振動は成形部全体のみならず例
えば上型や胴型等、部分的に加えても有効であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の成形方法及び成形装置に
よれば、成形部に押圧成形直前まで超音波振動を
加えるようにしたので、成形型と胴型の芯合せが
正確となる。したがつて、数ミクロン以内で芯が
出せるように成形型と胴型を高精度で作つた場合
でも、成形型と胴型の摺動がスムーズとなり、成
形型が噛み付くことがない。このため光学素子の
芯を精度良く出すことができる。
また、成形後にも成形部に超音波振動を加える
ようにしたので、成形型を上昇させる場合にも胴
型とスムーズに摺動する。しかも、成形された光
学素子を成形型及び胴型から離型するときも、容
易に離型することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す断面概略図、第
2図は同じく押圧成形時の状態を示す断面概略
図、第3図は成形された光学素子の概略図、第4
図は一般的な光学素子成形装置における成形部の
拡大断面概略図、第5図は上型の芯がずれている
状態を示した拡大断面概略図、第6図は同じく上
型が傾いた状態を示した拡大断面概略図である。 1…上型、2…下型、3…胴型、4…光学素子
材料、5…成形型と胴型の隙間、6…ヒーター、
7…シリンダー、8…雰囲気ガス供給口、9…熱
電対、10…超音波振動発生機、11…成形され
た光学素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光学素子材料を加熱することにより軟化させ
    た後、その光学素子材料を押圧成形する光学素子
    の成形方法において、 光学素子材料の成形部に、押圧成形前及び/又
    は光学素子離型時に超音波振動を加えることを特
    徴とする光学素子の成形方法。 2 加熱軟化した光学素子材料を、胴型と一対の
    成形型との間で押圧成形するように構成された光
    学素子の成形装置において、 前記光学素子材料の成形部に超音波振動を付与
    するための超音波振動発生装置を設けたことを特
    徴とする光学素子の成形装置。
JP11206589A 1989-05-02 1989-05-02 光学素子の成形方法及び成形装置 Granted JPH02293335A (ja)

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JP3727399B2 (ja) 1996-02-19 2005-12-14 ミサワホーム株式会社 画面表示式キー入力装置
JP5033340B2 (ja) * 2006-03-20 2012-09-26 株式会社オハラ 成形装置及びこれを用いたガラス成形品製造装置
JP5177620B2 (ja) * 2007-01-22 2013-04-03 大日本印刷株式会社 プリフォーム圧縮成形方法およびプリフォーム圧縮成形装置

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