JPH06321555A - ガラス光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 離型時に成形品の上型付着を起こすことな
く、良好な光学素子の精度を維持しながら連続的に効率
よくガラス光学素子を製造する方法の開発。 【構成】 ガラス光学素子素材１を成形型の上型４と下
型５との間に収容して所望温度に加熱した状態でプレス
成形し、冷却、離型することにより光学素子を製造する
方法において、プレス成形後、成形品がガラス転移点以
下になるまでは上下型を同じ冷却速度で冷却し、その後
プレス圧力を減圧又はゼロにし、上型冷却速度が下型冷
却速度より高くなるように冷却器２及び３でそれぞれ上
型４及び下型５を別々に冷却し、これにより成形品の離
型が上型側から行われるようにすることを特徴とするガ
ラス光学素子の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学素子の製造方法に
係り、特に光学機能面を有するガラス光学素子を直接プ
レス成形するダイレクトプレス法に関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】ガラス光学素子の成形方法
としては、従来、ガラス光学素子素材を下型と上型との
間に置き、ガラス光学素子素材を加熱軟化させた後プレ
ス成形し、型部材が酸化しない温度まで冷却されてか
ら、成形品としてのガラス光学素子を取り出す方法が知
られている。この方法では成形品を取り出すまでに長時
間を要するため、かなり高い温度で成形品を型から取り
出すことによって成形時間を短縮することが検討されて
いる。

【０００３】ところで、プレス成形後の成形品の離型
は、成形品の自重及び熱収縮によるものが多い。すなわ
ち、プレス直後は、成形品が型部材に付着しているが、
その後の温度低下の過程で型部材とガラス素材の熱膨張
率の差によって離型が起こる。しかし、この離型のタイ
ミングは、成形品取り出し温度や冷却速度などに依存す
るところもあり、一定ではない。また、成形完了時の成
形面（鏡面部）と成形品の光学機能面は、オプティカル
コンタクト状態で接触しており、この接触状態は上型成
形面と下型成形面とでそれぞれ同等であるため、成形完
了後、成形品の取り出しのために上型を上昇あるいは下
型を下降させた際に、上型に成形品が付着したままの場
合が時々起こる。この成形品の上型付着が起こると、成
形品の取り出しが容易でなくなり、オートハンドリング
等の取り出し方法を使用できないなど、作業効率が低下
してしまう。

【０００４】成形品の上型付着を防止するため、特開平
５−８２３号公報には、成形された時の光学素子に対す
る上型の成形面の接触面積が、下型の成形面の接触面積
より小さくなるように成形型を構成することが提案され
ている。しかしながら、この成形型を用いた場合には、
外周部のはみ出し分だけ素材量を余計に使用しなければ
ならないため不経済であるばかりでなく、素材量の増量
分の適切な決定が煩雑であるなどの問題点がある。ま
た、特開平５−４３２５９号公報には、成形後、上下型
部材を所定量開放した状態で、センサーにより上型に成
形品が付着しているかどうかを判定し、上型に成形品が
付着している場合にはそれが落下するまで待機する方法
が開示されている。しかしながら、この方法では装置に
多くの制御用機器が必要になり、装置全体が高価になっ
たり、装置故障などが起こる可能性が出てくるため、複
雑な機構を有する装置を必要とせずに、成形品の上型付
着を防止する方法の開発が求められている。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、離型時に成形品の上型付着を
起こすことなく、良好な光学素子の精度を維持しながら
容易に連続的に効率よく成形を行うことができるガラス
光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】本発明者らは、型部材とガラス素材との
熱膨張率の差を利用して、上型の冷却速度が下型の冷却
速度を上回るように冷却を行えば、成形品の離型が上型
側から先に行われ、上記目的を達成しうることを見出
し、本発明を完成した。すなわち、本発明によるガラス
光学素子の製造方法は、ガラス光学素子素材を成形型の
上型と下型との間に収容して所望温度に加熱した状態で
プレス成形し、冷却、離型することにより光学素子を製
造する方法において、プレス成形後、成形品がガラス転
移点以下になるまでは上下型を同じ冷却速度で冷却し、
その後プレス圧力を減圧又はゼロにし、上型冷却速度が
下型冷却速度より高くなるように上型及び下型を別々に
冷却し、これにより成形品の離型が上型側から行われる
ようにすることを特徴とする。

【０００７】本発明の方法においては、プレス成形後、
成形品の変形が起こらない温度、すなわちガラス転移温
度になるまで上下型を同じ冷却速度で冷却し、成形プレ
スの圧力を減圧又はゼロにし、この時点から上型の冷却
速度が下型のそれより高くなるように上型と下型をそれ
ぞれ別々に冷却する。それぞれの冷却速度は、型部材の
材質や使用するガラスの種類などに応じて適宜決定する
ことができるが、上型の急冷却速度は、成形光学素子の
急冷却によるクラックの発生や割れの発生しない速度で
行うことが必要である。そのため、通常、上型の冷却速
度を２５℃／分〜１００℃／分の範囲で、下型の冷却速
度を２０℃／分〜８０℃／分の範囲で選択するのが好ま
しい。また、上型と下型の成形品取り出し時の温度差が
５０〜１００℃となるように冷却を行うのが好ましい。
この温度差が５０℃未満では目的とする効果が充分に得
られず、１００℃を超えると、クラックや割れなどが発
生する場合がある。

【０００８】次に、本発明の方法を図面を参照して具体
的に説明する。図１は、本発明の方法を実施する成形装
置の成形部の概略構成図であり、図２は図１に示した装
置における光学素子成形中の様子を示す説明図である。
また、図３は、従来法で成形品取り出し時に起きた、成
形品の上型付着の状態を示す説明図である。図１におい
て、光学素子素材としては、球状に研磨したガラス光学
素子素材１を示したが、これは最終形状に近い形に形成
されたものであってもよい。図１に示した成形装置の成
形部は、上型４、下型５及び胴型６からなり、さらに、
上型４の冷却用に冷却器２、下型５の冷却用に冷却器３
を備えている。

【０００９】この成形装置で成形を行う際には、先ず、
ガラス光学素子素材１を上型４と下型５の間に挿入し、
成形部及び素材の均温化をはかるために上型４をガラス
光学素子素材１に接する程度まで降下させ、ヒーター７
によって加熱する。各型の温度は、それぞれ上型熱電対
８及び下型熱電対９によって検知する。ガラス光学素子
素材１を所望の成形温度まで加熱し、軟化させたら、上
型４を降下させてプレス成形し、成形品１０を形成す
る。

【００１０】その後、成形品の変形が起こらない温度
（ガラス転移温度）を超えるまでは、上型４及び下型５
をそれぞれ冷却器２及び３によって同じ冷却速度で冷却
する。次いで、成形プレスシリンダー（図示していな
い）のプレス圧力をゼロあるいは減圧した後、上型の冷
却速度が下型のそれより高くなるように冷却する。これ
により、成形品１０の上型側が下型側より急速冷却さ
れ、熱収縮が早期に起こって離型される。

【００１１】図４は上型４を上昇させて、成形品を取り
出す様子を示す説明図である。下型５が離型可能な一定
温度まで冷却されたとき、上型４はさらに低温になって
成形品が離型している状態となるので、このとき上型４
を上昇させれば、成形品が上型４に付着してくることは
なく、直ちに取り出すことが可能となる。あるいは、上
型４が一定温度に達し、成形品の上型側が離型している
状態となったときに、上型４を上昇させ、その後、必要
に応じて下型５の冷却を続け、下型５が一定温度に達し
たときに成形品を取り出してもよい。成形品の取り出し
は、オートハンドリングなど様々な方法で行うことがで
き、例えば、吸着部材１１を用いて行うことができる。
このようにして、複雑な制御装置を必要とせずに簡単な
操作で成形品の上型付着を防止することができる。

【００１２】

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を詳述する
が、本発明はこれによって制限されるものではない。

【００１３】実施例１ 球状に研磨した光学ガラスＦ２を図１に示した成形装置
の下型上に載置し、上型を降下させ、成形温度４８０℃
に達するまで加熱した後、プレス成形した。その後、冷
却を開始してガラス転移点以下の４３０℃に達したら、
圧力をゼロにした（圧抜きした）。次に、上型の冷却速
度を３８℃／分、下型の冷却速度を２７℃／分にして冷
却を行い、下型温度が２００℃に達した時に吸着部材を
用いて成形品を取り出すことができた。この実施例にお
ける成形サイクルの温度経過を図５に示す。図５におい
て、Ａは成形温度、Ｂは圧抜き温度、Ｃは下型冷却線、
Ｄは上型冷却線、Ｅは成形品取り出し温度である。

【００１４】この方法で、連続成形を１０００ショット
実施したが、上型付着による作業中断及び取り出し不良
は起こっていない。また、同様にしてメニスカスレンズ
の成形を行った場合にも、１０００ショット連続成形し
ても上型付着は起こらなかった。

【００１５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、上型を下型より
も早く冷却することにより素材と金型材との熱膨張の差
を利用して、常に上型側から離型を行うので、成形品の
取り出し時に上型付着を防止でき、取り出し不良が発生
しないので、大幅な不良率の減少を図ることができる。
また、本発明の方法を実施するために、冷却機構が二つ
必要となること以外の特別な装置を必要としないため、
装置全体として従来の装置と大差ない大きさ、価格で光
学素子を製作でき、しかも取り出し不良が発生しないの
で、作業の中断がなく大幅なコストダウンになる。さら
に、本発明の方法によれば、成形品の上型付着が起こら
ないので、成形品が必ず下型上に載っているため、簡単
な機構でオートハンドリングを使用でき、自動化を促進
することができる。また、本発明の方法における制御
は、温度制御及び冷却制御が主なものであり、複雑な制
御装置を必要としないので、故障によるトラブルは少な
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する成形装置の成形部の概
略構成図である。

【図２】図１の成形部における光学素子成形中の様子を
示す説明図である。

【図３】従来法で成形品取り出し時に起こった成形品の
上型付着の状態を示す説明図である。

【図４】図１の成形部で成形した光学素子を取り出す様
子を示す説明図である。

【図５】実施例１における成形サイクルの温度経過を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ ガラス光学素子素材 ２ 冷却器 ３ 冷却器 ４ 上型 ５ 下型 ７ ヒーター １０ 成形品 １１ 吸着部材 Ａ 成形温度 Ｂ 圧抜き温度 Ｃ 下型冷却線 Ｄ 上型冷却線 Ｅ 成形品取り出し温度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス光学素子素材を成形型の上型と下
   型との間に収容して所望温度に加熱した状態でプレス成
   形し、冷却、離型することにより光学素子を製造する方
   法において、プレス成形後、成形品がガラス転移点以下
   になるまでは上下型を同じ冷却速度で冷却し、その後プ
   レス圧力を減圧又はゼロにし、上型冷却速度が下型冷却
   速度より高くなるように上型及び下型を別々に冷却し、
   これにより成形品の離型が上型側から行われるようにす
   ることを特徴とするガラス光学素子の製造方法。
2. 【請求項２】 上型と下型の成形品取り出し時の温度差
   が５０〜１００℃となるようにガラス転移点以下の冷却
   を行う請求項１記載のガラス光学素子の製造方法。