JPH07132500A - 光学素子素材の加工装置,光学素子素材および光学素子の成形方法,光学素子 - Google Patents
光学素子素材の加工装置,光学素子素材および光学素子の成形方法,光学素子Info
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- JPH07132500A JPH07132500A JP5279679A JP27967993A JPH07132500A JP H07132500 A JPH07132500 A JP H07132500A JP 5279679 A JP5279679 A JP 5279679A JP 27967993 A JP27967993 A JP 27967993A JP H07132500 A JPH07132500 A JP H07132500A
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- pressure
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B33/00—Severing cooled glass
- C03B33/06—Cutting or splitting glass tubes, rods, or hollow products
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 形状精度及び面精度に優れ、安価で大量生産
に適した光学素子素材の加工装置,光学素子素材、およ
び光学素子の成形方法,光学素子を提供する。 【構成】 ロッド状ガラス素材(ワーク)102が挿入され
ると、このロッド状ガラス素材102の外側を覆うスリー
ブ3と、スリーブ3の両端に設置されたOリング4,4
aと、このOリング4,4aを加圧変形させるための加圧
リング5およびストッパリング12とからなり、前記ロッ
ド状ガラス素材102に形成されているノッチ101に側圧を
かけることにより応力割断加工する光学素子素材の加工
装置において、前記ストッパリング12に段差部12aを設
け、ロッド状ガラス素材102とOリング4aを接触させな
いようにし、Oリング4aの破損を防ぐ。
に適した光学素子素材の加工装置,光学素子素材、およ
び光学素子の成形方法,光学素子を提供する。 【構成】 ロッド状ガラス素材(ワーク)102が挿入され
ると、このロッド状ガラス素材102の外側を覆うスリー
ブ3と、スリーブ3の両端に設置されたOリング4,4
aと、このOリング4,4aを加圧変形させるための加圧
リング5およびストッパリング12とからなり、前記ロッ
ド状ガラス素材102に形成されているノッチ101に側圧を
かけることにより応力割断加工する光学素子素材の加工
装置において、前記ストッパリング12に段差部12aを設
け、ロッド状ガラス素材102とOリング4aを接触させな
いようにし、Oリング4aの破損を防ぐ。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロッド状ガラス素材を
応力割断加工することで形成される光学素子素材,光学
素子素材の加工装置、および前記光学素子素材から形成
される光学素子,光学素子の成形方法に関するものであ
る。
応力割断加工することで形成される光学素子素材,光学
素子素材の加工装置、および前記光学素子素材から形成
される光学素子,光学素子の成形方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、レンズ,プリズム等の光学素子
は、ガラスなどの光学素子素材を研磨で製造する代わり
に、金型内に光学素子素材を投入し加熱加圧することに
よって成形する方法が数多く提案されている。光学素子
素材の重量を正確に制御するためには最も予備加工が簡
単で安価な円柱形状が好ましい。
は、ガラスなどの光学素子素材を研磨で製造する代わり
に、金型内に光学素子素材を投入し加熱加圧することに
よって成形する方法が数多く提案されている。光学素子
素材の重量を正確に制御するためには最も予備加工が簡
単で安価な円柱形状が好ましい。
【0003】円柱形状の光学素子素材の加工方法とし
て、棒材を切断し、研磨,ラップ,ポリッシュ加工する
ことにより両端面が鏡面である光学素子素材を得る方法
に対して、近年、側圧による材料の破壊を利用した新し
い加工法が提案されている。この新しい加工法は、加工
において切り屑や騒音を発生せず、加工に要する時間も
エネルギも僅少で、また加工に用する側圧は、被加工物
の大きさには関係せず一定値で、しかも割断面が平滑
で、ガラス,セラミックでは鏡面であるなど、従来の加
工法には見られない多くの利点をもつ。
て、棒材を切断し、研磨,ラップ,ポリッシュ加工する
ことにより両端面が鏡面である光学素子素材を得る方法
に対して、近年、側圧による材料の破壊を利用した新し
い加工法が提案されている。この新しい加工法は、加工
において切り屑や騒音を発生せず、加工に要する時間も
エネルギも僅少で、また加工に用する側圧は、被加工物
の大きさには関係せず一定値で、しかも割断面が平滑
で、ガラス,セラミックでは鏡面であるなど、従来の加
工法には見られない多くの利点をもつ。
【0004】従来の側圧切断法を図9に示す加工装置で
説明する。図9において、加工装置は、圧力導入口100
をもつ圧力容器1と、圧力容器1内に設けられたストッ
パリング2と、中間リング6の両端に設けられた一対の
Oリング4,4aと、圧力導入口100から一対のOリング
4,4aの間の圧力容器1内に加圧媒体を供給する圧力
発生機7とから構成されている。ロッド状ガラス素材
(以下、ワークという)102には、あらかじめノッチ(切り
欠き傷)101が設けられており、ノッチ101が圧力導入口1
00に対向する位置まで圧力容器1内に挿入される。つい
で圧力発生機7からの加圧液体が圧力導入口100から圧
力容器1内に導入されるとワーク102の表面には圧縮応
力が、中心部には引っ張り応力が発生する。発生する内
部応力は加圧力に比例して大きくなり、内部に発生した
引っ張り応力がワーク102の引っ張り強さ以上になる
と、その時点でワーク102は破断して切断される。そし
てワーク102を矢印の向きに前進させ、次のノッチ101に
対して切断を行う(特開平4−249112号公報参照)。
説明する。図9において、加工装置は、圧力導入口100
をもつ圧力容器1と、圧力容器1内に設けられたストッ
パリング2と、中間リング6の両端に設けられた一対の
Oリング4,4aと、圧力導入口100から一対のOリング
4,4aの間の圧力容器1内に加圧媒体を供給する圧力
発生機7とから構成されている。ロッド状ガラス素材
(以下、ワークという)102には、あらかじめノッチ(切り
欠き傷)101が設けられており、ノッチ101が圧力導入口1
00に対向する位置まで圧力容器1内に挿入される。つい
で圧力発生機7からの加圧液体が圧力導入口100から圧
力容器1内に導入されるとワーク102の表面には圧縮応
力が、中心部には引っ張り応力が発生する。発生する内
部応力は加圧力に比例して大きくなり、内部に発生した
引っ張り応力がワーク102の引っ張り強さ以上になる
と、その時点でワーク102は破断して切断される。そし
てワーク102を矢印の向きに前進させ、次のノッチ101に
対して切断を行う(特開平4−249112号公報参照)。
【0005】一方、多数個同時に切断するディスキング
法も検討が進められている。ディスキング法による切断
例を図10の加工装置で説明する。圧力導入口100をもつ
圧力容器1と、圧力容器1内に設けられたストッパリン
グ2と、1回の切断個数分の長さのスリーブ3の両端に
設けられた一対のOリング4,4aと、圧力導入口100か
ら一対のOリング4,4aの間の圧力容器1内に加圧媒
体を供給する圧力発生機(図省略)と、一方のOリング4
に当接している加圧リング5から構成されている。
法も検討が進められている。ディスキング法による切断
例を図10の加工装置で説明する。圧力導入口100をもつ
圧力容器1と、圧力容器1内に設けられたストッパリン
グ2と、1回の切断個数分の長さのスリーブ3の両端に
設けられた一対のOリング4,4aと、圧力導入口100か
ら一対のOリング4,4aの間の圧力容器1内に加圧媒
体を供給する圧力発生機(図省略)と、一方のOリング4
に当接している加圧リング5から構成されている。
【0006】図9に示す加工装置との相違点は、中間リ
ング6の代わりにスリーブ3を設けた点であり、ワーク
102には、あらかじめノッチ101が設けられており、ノッ
チ101が圧力導入口100に対向する位置まで圧力容器1の
スリーブ内に挿入される。ついで圧力発生機7からの加
圧液体が圧力導入口100から圧力容器1内に導入される
と、ワーク102の表面にはスリーブ3を介して圧縮応力
が、中心部には引っ張り応力が発生する。発生する内部
応力は加圧力に比例して大きくなり、内部に発生した引
っ張り応力がワーク102の引っ張り強さ以上になると、
その時点でワーク102は、破断して切断される。スリー
ブ3内の切り欠き傷から各々時間差はあるものの、ほぼ
同時に切断される。またワーク102とスリーブ3の間に
は油を充填しておくとよい。
ング6の代わりにスリーブ3を設けた点であり、ワーク
102には、あらかじめノッチ101が設けられており、ノッ
チ101が圧力導入口100に対向する位置まで圧力容器1の
スリーブ内に挿入される。ついで圧力発生機7からの加
圧液体が圧力導入口100から圧力容器1内に導入される
と、ワーク102の表面にはスリーブ3を介して圧縮応力
が、中心部には引っ張り応力が発生する。発生する内部
応力は加圧力に比例して大きくなり、内部に発生した引
っ張り応力がワーク102の引っ張り強さ以上になると、
その時点でワーク102は、破断して切断される。スリー
ブ3内の切り欠き傷から各々時間差はあるものの、ほぼ
同時に切断される。またワーク102とスリーブ3の間に
は油を充填しておくとよい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の加工装置では、
切断終了後、次のノッチ101に対して切断を行うために
ワーク102を矢印の向きに前進させたとき、Oリング
4,4aを通過する際にOリング4,4aを破損させ、O
リング4,4aの寿命を著しく低下させる原因となって
いた。また、切断時における高圧によるOリング4,4
aの変形を回復させる時間を要することから、生産性に
も課題があった。
切断終了後、次のノッチ101に対して切断を行うために
ワーク102を矢印の向きに前進させたとき、Oリング
4,4aを通過する際にOリング4,4aを破損させ、O
リング4,4aの寿命を著しく低下させる原因となって
いた。また、切断時における高圧によるOリング4,4
aの変形を回復させる時間を要することから、生産性に
も課題があった。
【0008】本発明の目的は、形状精度および面精度に
優れ、安価で大量生産に適した光学素子素材の加工装
置,光学素子素材および光学素子の成形方法,光学素子
を提供することにある。
優れ、安価で大量生産に適した光学素子素材の加工装
置,光学素子素材および光学素子の成形方法,光学素子
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の光学素子素材の加工装置は、ロッド状ガラ
ス素材が挿入される圧力容器と、前記ロッド状ガラス素
材の外側を覆うスリーブと、このスリーブの両端に設置
されたOリングと、このOリングを加圧変形させるため
の加圧リングおよびストッパリングとからなり、前記ロ
ッド状ガラス素材に形成されている切り欠き傷に側圧を
かけることにより応力割断加工して光学素子素材を得る
加工装置において、少なくともいずれか一方のOリング
を前記ロッド状ガラス素材と接触させないように構成し
たことを特徴とする。
め、本発明の光学素子素材の加工装置は、ロッド状ガラ
ス素材が挿入される圧力容器と、前記ロッド状ガラス素
材の外側を覆うスリーブと、このスリーブの両端に設置
されたOリングと、このOリングを加圧変形させるため
の加圧リングおよびストッパリングとからなり、前記ロ
ッド状ガラス素材に形成されている切り欠き傷に側圧を
かけることにより応力割断加工して光学素子素材を得る
加工装置において、少なくともいずれか一方のOリング
を前記ロッド状ガラス素材と接触させないように構成し
たことを特徴とする。
【0010】さらに、加圧リングかストッパリングの少
なくともいずれか一方に、Oリングとロッド状ガラス素
材が接触しないような段差、あるいは加圧リングかスト
ッパリングの少なくともいずれか一方の中間部にOリン
グを固定する溝を設けたことを特徴とする。
なくともいずれか一方に、Oリングとロッド状ガラス素
材が接触しないような段差、あるいは加圧リングかスト
ッパリングの少なくともいずれか一方の中間部にOリン
グを固定する溝を設けたことを特徴とする。
【0011】また、本発明の光学素子素材は、ロッド状
ガラス素材が挿入される圧力容器と、前記ロッド状ガラ
ス素材の外側を覆うスリーブと、このスリーブの両端に
設置されたOリングと、このOリングを加圧変形させる
ための加圧リングおよびストッパリングとからなり、前
記ロッド状ガラス素材に形成されている切り欠き傷に側
圧をかけることにより応力割断加工して光学素子素材を
得る加工装置により形成された光学素子素材において、
切断面に切り欠き傷の傷痕を残留させたことを特徴とす
る。
ガラス素材が挿入される圧力容器と、前記ロッド状ガラ
ス素材の外側を覆うスリーブと、このスリーブの両端に
設置されたOリングと、このOリングを加圧変形させる
ための加圧リングおよびストッパリングとからなり、前
記ロッド状ガラス素材に形成されている切り欠き傷に側
圧をかけることにより応力割断加工して光学素子素材を
得る加工装置により形成された光学素子素材において、
切断面に切り欠き傷の傷痕を残留させたことを特徴とす
る。
【0012】さらに、切断面のうねり量が30μm以下で
あることを特徴とする。
あることを特徴とする。
【0013】また、本発明の光学素子の成形方法は、ロ
ッド状ガラス素材が挿入される圧力容器と、前記ロッド
状ガラス素材の外側を覆うスリーブと、このスリーブの
両端に設置されたOリングと、このOリングを加圧変形
させるための加圧リングおよびストッパリングとからな
り、前記ロッド状ガラス素材に形成されている切り欠き
傷に側圧をかけることにより応力割断加工して光学素子
素材を得る加工装置を用いて、Oリングとロッド状ガラ
ス素材が接触しない状態で応力割断してなる切断面が平
坦な円柱状の光学素子素材を、上下型からなる成形型の
間に切断面が型成形面と向き合うように縦向きに挿入
し、予備加熱した後、成形途中に成形圧力を少なくとも
1回以上減圧するか零にしながら加圧成形した後、ガラ
ス転移点近傍まで冷却することを特徴とする。
ッド状ガラス素材が挿入される圧力容器と、前記ロッド
状ガラス素材の外側を覆うスリーブと、このスリーブの
両端に設置されたOリングと、このOリングを加圧変形
させるための加圧リングおよびストッパリングとからな
り、前記ロッド状ガラス素材に形成されている切り欠き
傷に側圧をかけることにより応力割断加工して光学素子
素材を得る加工装置を用いて、Oリングとロッド状ガラ
ス素材が接触しない状態で応力割断してなる切断面が平
坦な円柱状の光学素子素材を、上下型からなる成形型の
間に切断面が型成形面と向き合うように縦向きに挿入
し、予備加熱した後、成形途中に成形圧力を少なくとも
1回以上減圧するか零にしながら加圧成形した後、ガラ
ス転移点近傍まで冷却することを特徴とする。
【0014】また、本発明の光学素子は、ロッド状ガラ
ス素材が挿入される圧力容器と、前記ロッド状ガラス素
材の外側を覆うスリーブと、このスリーブの両端に設置
されたOリングと、このOリングを加圧変形させるため
の加圧リングおよびストッパリングとからなり、前記ロ
ッド状ガラス素材に形成されている切り欠き傷に側圧を
かけることにより応力割断加工して光学素子素材を得る
加工装置を用いて、Oリングとガラス素材が接触しない
状態で応力割断してできた円柱状の光学素子素材を、上
下型からなる成形用金型の間に切断面が型成形面と向き
合うように縦向きに挿入し、予備加熱した後、成形途中
に成形圧力を少なくとも1回以上減圧するか零にしなが
ら加圧成形した後、ガラス転移点近傍まで冷却して製造
したことを特徴とする。
ス素材が挿入される圧力容器と、前記ロッド状ガラス素
材の外側を覆うスリーブと、このスリーブの両端に設置
されたOリングと、このOリングを加圧変形させるため
の加圧リングおよびストッパリングとからなり、前記ロ
ッド状ガラス素材に形成されている切り欠き傷に側圧を
かけることにより応力割断加工して光学素子素材を得る
加工装置を用いて、Oリングとガラス素材が接触しない
状態で応力割断してできた円柱状の光学素子素材を、上
下型からなる成形用金型の間に切断面が型成形面と向き
合うように縦向きに挿入し、予備加熱した後、成形途中
に成形圧力を少なくとも1回以上減圧するか零にしなが
ら加圧成形した後、ガラス転移点近傍まで冷却して製造
したことを特徴とする。
【0015】さらに、応力割断加工の際にロッド状ガラ
ス素材の端面に形成された切り欠き傷の傷痕を、再加熱
成形後に光学素子の有効径外に残留させ、位置決め用の
マークとして利用可能にしたことを特徴とする。
ス素材の端面に形成された切り欠き傷の傷痕を、再加熱
成形後に光学素子の有効径外に残留させ、位置決め用の
マークとして利用可能にしたことを特徴とする。
【0016】
【作用】前記構成の本発明では、光学素子素材を応力割
断加工にてロッド状ガラス素材から形成する際、圧力密
封用のOリングとロッド状ガラス素材とが接触しないた
め、Oリングが破損することがなく、生産性が向上し、
しかも形成された光学素子素材のうねりが均一で、かつ
小さく平坦であるため、成形不良のない光学素子が得ら
れる。
断加工にてロッド状ガラス素材から形成する際、圧力密
封用のOリングとロッド状ガラス素材とが接触しないた
め、Oリングが破損することがなく、生産性が向上し、
しかも形成された光学素子素材のうねりが均一で、かつ
小さく平坦であるため、成形不良のない光学素子が得ら
れる。
【0017】また形成された光学素子素材および光学素
子に加工の際に生じた切り欠き傷の傷痕を残留させるこ
とで、その傷痕を位置決め用マークとして利用すること
が可能になる。
子に加工の際に生じた切り欠き傷の傷痕を残留させるこ
とで、その傷痕を位置決め用マークとして利用すること
が可能になる。
【0018】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
する。
【0019】図1は本発明に係る光学素子素材の加工装
置の第1実施例の断面図であり、この加工装置は、多数
個切断用で、圧力導入口100をもつ圧力容器1と、圧力
容器1内に設けられたストッパリング12と、スリーブ3
の両端に設けられた一対のOリング4,4aと、圧力導
入口100から一対のOリング4,4aの間の圧力容器1内
に加圧媒体を供給する圧力発生機(図省略)とから構成さ
れている点は、図10に示す従来の切断機と同様である。
但し、ストッパリング12には一方のOリング4aを保持
する段差部12aを設け、このOリング4aと接する面に
は、ワーク102とOリング4aが接触しないように構成さ
れている。したがって、Oリング4aは圧力容器1の内
壁とスリーブの端面を密閉する役目をもつ。圧力媒体と
してタービン油を使用した。
置の第1実施例の断面図であり、この加工装置は、多数
個切断用で、圧力導入口100をもつ圧力容器1と、圧力
容器1内に設けられたストッパリング12と、スリーブ3
の両端に設けられた一対のOリング4,4aと、圧力導
入口100から一対のOリング4,4aの間の圧力容器1内
に加圧媒体を供給する圧力発生機(図省略)とから構成さ
れている点は、図10に示す従来の切断機と同様である。
但し、ストッパリング12には一方のOリング4aを保持
する段差部12aを設け、このOリング4aと接する面に
は、ワーク102とOリング4aが接触しないように構成さ
れている。したがって、Oリング4aは圧力容器1の内
壁とスリーブの端面を密閉する役目をもつ。圧力媒体と
してタービン油を使用した。
【0020】従来の加工装置の構成におけるOリング
4,4aの破損は、出口側のOリング4aに多く発生して
いる。これは切断後のワーク102の切断面におけるエッ
ジ部がOリング4aを通過する際に、エッジ部と接触す
る部分でOリング4aの一部分がむしり取られることに
よるものである。破損が発生すると最終的に圧力媒体を
シールできなくなり、加圧に対してワーク102の表面に
圧縮応力が発生しなくなり、切断が全く生じないか、あ
るいはスリーブ3内のいくつかのノッチ101で切断不良
が発生する。
4,4aの破損は、出口側のOリング4aに多く発生して
いる。これは切断後のワーク102の切断面におけるエッ
ジ部がOリング4aを通過する際に、エッジ部と接触す
る部分でOリング4aの一部分がむしり取られることに
よるものである。破損が発生すると最終的に圧力媒体を
シールできなくなり、加圧に対してワーク102の表面に
圧縮応力が発生しなくなり、切断が全く生じないか、あ
るいはスリーブ3内のいくつかのノッチ101で切断不良
が発生する。
【0021】従来のストッパリング2を使用した場合に
は、50回の切断で不良が発生したが、本実施例のストッ
パリング12を使用して切断した結果、2,000回の切断で
も不良は発生しなかった。また従来は、加圧の際にOリ
ングが変形したのち元通り回復するまで待たずにワーク
を送ると、Oリングの破損が発生し易いために、待ち時
間が必要であったのに対して、本実施例の加工装置で
は、Oリング4aとワーク102が接触していないので待ち
時間は必要なく、したがって、生産性が高い。
は、50回の切断で不良が発生したが、本実施例のストッ
パリング12を使用して切断した結果、2,000回の切断で
も不良は発生しなかった。また従来は、加圧の際にOリ
ングが変形したのち元通り回復するまで待たずにワーク
を送ると、Oリングの破損が発生し易いために、待ち時
間が必要であったのに対して、本実施例の加工装置で
は、Oリング4aとワーク102が接触していないので待ち
時間は必要なく、したがって、生産性が高い。
【0022】本実施例の加工装置で加工された光学素子
素材の切断面は鏡面であり、表面粗さは研磨加工した面
とほとんど変わりがないが、図5に示す光学素子素材の
斜視図のように、光学素子素材10の切断面10aにおける
前記ノッチ101の部分にわずかに傷痕10bが残っている。
また従来のディスキング法では、切断面のうねり量が50
μm程度と大きかったが、本実施例の前記ストッパリン
グ12を使用し、加工してできた光学素子素材10の切断面
10aは、うねり量が30μm以下と小さく平坦性に優れてい
ることがわかった。したがって、光学素子素材10の重量
精度も向上し、本実施例で加工した光学素子素材10では
498mg±2%の重量幅にはいることを確認した。
素材の切断面は鏡面であり、表面粗さは研磨加工した面
とほとんど変わりがないが、図5に示す光学素子素材の
斜視図のように、光学素子素材10の切断面10aにおける
前記ノッチ101の部分にわずかに傷痕10bが残っている。
また従来のディスキング法では、切断面のうねり量が50
μm程度と大きかったが、本実施例の前記ストッパリン
グ12を使用し、加工してできた光学素子素材10の切断面
10aは、うねり量が30μm以下と小さく平坦性に優れてい
ることがわかった。したがって、光学素子素材10の重量
精度も向上し、本実施例で加工した光学素子素材10では
498mg±2%の重量幅にはいることを確認した。
【0023】図2は本発明に係る加工装置の第2実施例
の断面図であり、第1実施例で説明した部材と対応する
部材には同一符号を付して詳しい説明は省略するが、第
2実施例は1個切断用の加工装置である。
の断面図であり、第1実施例で説明した部材と対応する
部材には同一符号を付して詳しい説明は省略するが、第
2実施例は1個切断用の加工装置である。
【0024】図3は前記第2実施例の変形例を示す断面
図であり、この変形例のように、加圧リング15にも段差
15aを設けてOリング4とワーク102が接触しないように
すると、他方のOリング4の破損がなくなる。
図であり、この変形例のように、加圧リング15にも段差
15aを設けてOリング4とワーク102が接触しないように
すると、他方のOリング4の破損がなくなる。
【0025】図4は第2実施例の他の変形例を示す断面
図であり、この変形例のように、前記段差部12aの代わ
りにストッパリング20の外側の一部に溝20aを設けてO
リング4aを嵌着し、ワーク102とOリング4aが接触し
ないようにしてもよい。また前記溝20aは加圧リング5
に設けてもよい。
図であり、この変形例のように、前記段差部12aの代わ
りにストッパリング20の外側の一部に溝20aを設けてO
リング4aを嵌着し、ワーク102とOリング4aが接触し
ないようにしてもよい。また前記溝20aは加圧リング5
に設けてもよい。
【0026】次に、上述したようにワークを切断してで
きた円柱状の光学素子素材を成形して、光学素子を製造
する方法について説明する。以下、その一実施例につい
て図7,図8を参照しながら説明する。
きた円柱状の光学素子素材を成形して、光学素子を製造
する方法について説明する。以下、その一実施例につい
て図7,図8を参照しながら説明する。
【0027】図7において、本発明の光学素子の成形方
法が適用される成形装置Yは、予備加熱ステージ21と、
成形ステージ22と、冷却ステージ23,24を備えている。
各々のステージ21〜24及び上ヒータブロック25,26,27
には、図示していないがヒータが組み込まれており、温
度制御が可能となっている。
法が適用される成形装置Yは、予備加熱ステージ21と、
成形ステージ22と、冷却ステージ23,24を備えている。
各々のステージ21〜24及び上ヒータブロック25,26,27
には、図示していないがヒータが組み込まれており、温
度制御が可能となっている。
【0028】成形型Xは上型111と下型112の軸ずれをな
くし、かつ所定の光学素子の厚みになるように任意の高
さに調整した胴型114とからなり、上型111と下型112及
び胴型114で囲まれる空間に両平坦部が上下型111,112
に接するように縦向きに光学素子素材10を投入する。前
記成形型X,成形装置Yは量産性を考慮して複数個用意
されており、総高さ,外径などはμmオーダで均一に管
理されている。各々のステージ21〜24の上ヒータブロッ
ク25,26,27はシリンダロッドに連結されており、図示
していないがエアーシリンダによって上ヒータブロック
25〜27を介して上型111に所望の圧力がかけられるよう
になっている。
くし、かつ所定の光学素子の厚みになるように任意の高
さに調整した胴型114とからなり、上型111と下型112及
び胴型114で囲まれる空間に両平坦部が上下型111,112
に接するように縦向きに光学素子素材10を投入する。前
記成形型X,成形装置Yは量産性を考慮して複数個用意
されており、総高さ,外径などはμmオーダで均一に管
理されている。各々のステージ21〜24の上ヒータブロッ
ク25,26,27はシリンダロッドに連結されており、図示
していないがエアーシリンダによって上ヒータブロック
25〜27を介して上型111に所望の圧力がかけられるよう
になっている。
【0029】光学素子素材10は円柱体であり、直径5mm
×長さ6mmの光学ガラスSF−8(ガラス転移温度420
℃,屈伏温度454℃,線膨張率100℃〜300℃で90×10~7
/℃)である。この素材は、既述したようにディスキン
グ法で棒材を加工してできたものであり、図5を参照す
れば、側面10cはセンタレス加工により仕上げられてお
り、表面粗さが3μmである。平坦部である切断面10aは
表面粗さが0.1μmである。この光学素子素材10を加圧成
形し、成形が完了するまでの総変形寸法は2mmである。
このとき図8に示されるように成形型転写面111a,112a
と光学素子素材10の上下の平坦部10aで囲まれた密閉空
間111b,112bができる。
×長さ6mmの光学ガラスSF−8(ガラス転移温度420
℃,屈伏温度454℃,線膨張率100℃〜300℃で90×10~7
/℃)である。この素材は、既述したようにディスキン
グ法で棒材を加工してできたものであり、図5を参照す
れば、側面10cはセンタレス加工により仕上げられてお
り、表面粗さが3μmである。平坦部である切断面10aは
表面粗さが0.1μmである。この光学素子素材10を加圧成
形し、成形が完了するまでの総変形寸法は2mmである。
このとき図8に示されるように成形型転写面111a,112a
と光学素子素材10の上下の平坦部10aで囲まれた密閉空
間111b,112bができる。
【0030】以下に成形手順を説明する。まず光学素子
素材10を前述のように型内に投入した後、型111,112を
成形装置内の予備加熱ステージ21に移送し、上ヒータブ
ロック25を上型111に接触させる。上ヒータブロック25
と予備加熱ステージ21は硝材が型の押圧力に対して十分
変形可能な温度まで上げる必要があるが、必要以上に温
度を上げすぎると所望の性能を満足しない光学素子とな
るため、素材の屈伏温度と軟化温度の間に設定するとよ
い。本実施例では上ヒータブロック25と予備加熱ステー
ジ21の温度は530℃に設定した。光学素子素材10の温度
が530℃になった時点で、光学素子素材10の粘度は109ポ
アズとなる。
素材10を前述のように型内に投入した後、型111,112を
成形装置内の予備加熱ステージ21に移送し、上ヒータブ
ロック25を上型111に接触させる。上ヒータブロック25
と予備加熱ステージ21は硝材が型の押圧力に対して十分
変形可能な温度まで上げる必要があるが、必要以上に温
度を上げすぎると所望の性能を満足しない光学素子とな
るため、素材の屈伏温度と軟化温度の間に設定するとよ
い。本実施例では上ヒータブロック25と予備加熱ステー
ジ21の温度は530℃に設定した。光学素子素材10の温度
が530℃になった時点で、光学素子素材10の粘度は109ポ
アズとなる。
【0031】成形型転写面111a,112aと光学素子素材10
の平坦部10aで囲まれた密閉空間111b,112bを除去し、
型の成形型転写面111a,112aの形状を光学素子素材10に
押圧転写するためには、最適成形圧力は3.5kg/cm2,加
圧回数は4回,加圧時間は8secであることがわかって
いる。
の平坦部10aで囲まれた密閉空間111b,112bを除去し、
型の成形型転写面111a,112aの形状を光学素子素材10に
押圧転写するためには、最適成形圧力は3.5kg/cm2,加
圧回数は4回,加圧時間は8secであることがわかって
いる。
【0032】次に成形ステージ22での成形過程について
説明する。1回目の加圧後8sec経過した後、一旦成形
圧力を零にし、上ヒータブロック25を上昇して上型111
から離す。圧力を零にする直前、正圧になっていた成形
型Xと光学素子素材10の平坦部10aで囲まれる空間は常
圧に戻る。成形圧力を零にしたときにも、成形型Xと光
学素子素材10は接触したままである。次に上ヒータブロ
ック26を下降し、上型111に密着させ2回目の加圧を行
う。さらに8sec経過した時点で一旦成形圧力を零に
し、上ヒータブロック26を上昇して上型111から離す。
圧力を零にする直前、正圧になっていた成形型Xと光学
素子素材10の切断面10aで囲まれる空間は常圧に戻る。
このとき、成形型Xと光学素子素材10の平坦部10aで囲
まれる空間は2回目の加圧開始直後の空間よりも小さく
なっている。
説明する。1回目の加圧後8sec経過した後、一旦成形
圧力を零にし、上ヒータブロック25を上昇して上型111
から離す。圧力を零にする直前、正圧になっていた成形
型Xと光学素子素材10の平坦部10aで囲まれる空間は常
圧に戻る。成形圧力を零にしたときにも、成形型Xと光
学素子素材10は接触したままである。次に上ヒータブロ
ック26を下降し、上型111に密着させ2回目の加圧を行
う。さらに8sec経過した時点で一旦成形圧力を零に
し、上ヒータブロック26を上昇して上型111から離す。
圧力を零にする直前、正圧になっていた成形型Xと光学
素子素材10の切断面10aで囲まれる空間は常圧に戻る。
このとき、成形型Xと光学素子素材10の平坦部10aで囲
まれる空間は2回目の加圧開始直後の空間よりも小さく
なっている。
【0033】同様に4回繰り返した後、上ヒータブロッ
ク26を上昇して上型111から離す。4回の加圧が終了し
た時点で光学素子素材10に成形型Xの形状が完全に転写
されている。1回目の加圧を開始してから50sec経過
後、成形型Xを冷却ステージ23に移送する。冷却ステー
ジにおいて上ヒータブロック27を下降し、上型111に密
着させる。あらかじめ冷却ステージ23の温度は400℃に
設定されている。50sec経過した後、上ヒータブロック2
7を上昇させ加圧を終了する。その後、成形型Xを成形
装置Yの外に移送して取り出し、そして常温まで冷却
後、型開きを行い光学素子を取り出す。
ク26を上昇して上型111から離す。4回の加圧が終了し
た時点で光学素子素材10に成形型Xの形状が完全に転写
されている。1回目の加圧を開始してから50sec経過
後、成形型Xを冷却ステージ23に移送する。冷却ステー
ジにおいて上ヒータブロック27を下降し、上型111に密
着させる。あらかじめ冷却ステージ23の温度は400℃に
設定されている。50sec経過した後、上ヒータブロック2
7を上昇させ加圧を終了する。その後、成形型Xを成形
装置Yの外に移送して取り出し、そして常温まで冷却
後、型開きを行い光学素子を取り出す。
【0034】本実施例の光学素子素材は、従来のディス
キング法による素材に比べて切断面のうねりが小さいた
め、成形型Xと光学素子素材10の平坦部(切断面)10aで
囲まれる空間は簡単になくすことができた。すなわち従
来の光学素子素材では、素材ごとに切断面のうねり量が
異なるために、成形型Xと光学素子素材10の切断面10a
で囲まれる空間が最後まで残ることによる成形不良が多
かったが、前記加工装置で加工した光学素子素材10はう
ねりが均一でしかも小さく平坦であるため、成形不良の
ない優れた光学素子となることがわかった。成形タクト
も従来の60secから50secに短縮できることが明らかにな
った。また成形された光学素子は、設計通りの形状を有
する光学特性に優れたものであった。
キング法による素材に比べて切断面のうねりが小さいた
め、成形型Xと光学素子素材10の平坦部(切断面)10aで
囲まれる空間は簡単になくすことができた。すなわち従
来の光学素子素材では、素材ごとに切断面のうねり量が
異なるために、成形型Xと光学素子素材10の切断面10a
で囲まれる空間が最後まで残ることによる成形不良が多
かったが、前記加工装置で加工した光学素子素材10はう
ねりが均一でしかも小さく平坦であるため、成形不良の
ない優れた光学素子となることがわかった。成形タクト
も従来の60secから50secに短縮できることが明らかにな
った。また成形された光学素子は、設計通りの形状を有
する光学特性に優れたものであった。
【0035】光学素子素材10の切断面10aにできた切り
欠き傷の傷痕10bは、図6(図6(b)は光学素子の正面
図、図6(a)は図6(b)のA矢視図、図6(c)は図6(b)の
B矢視図である)に示すように、成形後の光学素子30に
わずかに残るが、有効径の外側であり実用上何等問題が
ない。また、前記傷痕10bは光学素子30を光学装置に組
み込む際の位置決め検出用として有効であることがわか
った。
欠き傷の傷痕10bは、図6(図6(b)は光学素子の正面
図、図6(a)は図6(b)のA矢視図、図6(c)は図6(b)の
B矢視図である)に示すように、成形後の光学素子30に
わずかに残るが、有効径の外側であり実用上何等問題が
ない。また、前記傷痕10bは光学素子30を光学装置に組
み込む際の位置決め検出用として有効であることがわか
った。
【0036】本加工法で加工した光学素子素材10は、安
価なロッド状ガラス素材102から材料ロスなく加工して
得た円柱状光学素子素材であり、光学素子30は、例え
ば、光ディスク用ピックアップレンズやコンパクトディ
スク用ピックアップレンズ、あるいはビデオカメラ用レ
ンズ等に使用するが、安価に大量に生産することが可能
である。
価なロッド状ガラス素材102から材料ロスなく加工して
得た円柱状光学素子素材であり、光学素子30は、例え
ば、光ディスク用ピックアップレンズやコンパクトディ
スク用ピックアップレンズ、あるいはビデオカメラ用レ
ンズ等に使用するが、安価に大量に生産することが可能
である。
【0037】
【発明の効果】本発明は、以上に説明した加工装置で切
断して光学素子素材とし、以上に説明した成形方法であ
るために、以下に記載されるような効果を奏する。
断して光学素子素材とし、以上に説明した成形方法であ
るために、以下に記載されるような効果を奏する。
【0038】すなわち、ワークとOリングが接触しない
ようにしたために、加工中にOリングが破損することに
よる不良の発生がない。切断時のOリングの変形回復時
間が不要となることから、生産性が向上する。また光学
素子素材のうねりが均一で、かつ小さく平坦であるため
成形不良がなく、形状精度,面精度に優れた良好な光学
特性を示し、かつ安価な光学素子を大量かつ安価に得る
ことができる。
ようにしたために、加工中にOリングが破損することに
よる不良の発生がない。切断時のOリングの変形回復時
間が不要となることから、生産性が向上する。また光学
素子素材のうねりが均一で、かつ小さく平坦であるため
成形不良がなく、形状精度,面精度に優れた良好な光学
特性を示し、かつ安価な光学素子を大量かつ安価に得る
ことができる。
【図1】本発明の光学素子素材の加工装置の第1実施例
の断面図である。
の断面図である。
【図2】本発明の光学素子素材の加工装置の第2実施例
の断面図である。
の断面図である。
【図3】第2実施例の変形例を示す断面図である。
【図4】第2実施例の他の変形例を示す断面図である。
【図5】本発明の光学素子素材の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図6】本発明の光学素子の一例を示す説明図である。
【図7】本発明の光学素子の成形方法の一例を説明する
ための成形装置の断面図である。
ための成形装置の断面図である。
【図8】図7の成形型を拡大して示した断面図である。
【図9】従来の切断加工装置の断面図である。
【図10】従来の切断加工装置の断面図である。
1…圧力容器、 3…スリーブ、 4,4a…Oリン
グ、 5…加圧リング、10…光学素子素材、 10a…切
断面、 10b…傷痕、 10c…側面、 12,20…ストッパ
リング、 12a…段差部、 21…予備加熱ステージ、 2
2…成形ステージ、 23,24…冷却ステージ、 25,2
6,27…上ヒータブロック、 100…圧力導入口、 101
…ノッチ(切り欠き傷)、 102…ワーク(ロッド状ガラス
素材)、111…上型、 111a,112a…成形型転写面、 11
1b,112b…密閉空間、 112…下型、 114…胴型、 X
…成形型、 Y…成形装置。
グ、 5…加圧リング、10…光学素子素材、 10a…切
断面、 10b…傷痕、 10c…側面、 12,20…ストッパ
リング、 12a…段差部、 21…予備加熱ステージ、 2
2…成形ステージ、 23,24…冷却ステージ、 25,2
6,27…上ヒータブロック、 100…圧力導入口、 101
…ノッチ(切り欠き傷)、 102…ワーク(ロッド状ガラス
素材)、111…上型、 111a,112a…成形型転写面、 11
1b,112b…密閉空間、 112…下型、 114…胴型、 X
…成形型、 Y…成形装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩山 忠夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項1】 ロッド状ガラス素材が挿入される圧力容
器と、前記ロッド状ガラス素材の外側を覆うスリーブ
と、このスリーブの両端に設置されたOリングと、この
Oリングを加圧変形させるための加圧リングおよびスト
ッパリングとからなり、前記ロッド状ガラス素材に形成
されている切り欠き傷に側圧をかけることにより応力割
断加工して光学素子素材を得る加工装置において、少な
くともいずれか一方のOリングを前記ロッド状ガラス素
材と接触させないように構成したことを特徴とする光学
素子素材の加工装置。 - 【請求項2】 加圧リングかストッパリングの少なくと
もいずれか一方に、Oリングとロッド状ガラス素材が接
触しないような段差、あるいは加圧リングかストッパリ
ングの少なくともいずれか一方の中間部にOリングを固
定する溝を設けたことを特徴とする請求項1記載の光学
素子素材の加工装置。 - 【請求項3】 ロッド状ガラス素材が挿入される圧力容
器と、前記ロッド状ガラス素材の外側を覆うスリーブ
と、このスリーブの両端に設置されたOリングと、この
Oリングを加圧変形させるための加圧リングおよびスト
ッパリングとからなり、前記ロッド状ガラス素材に形成
されている切り欠き傷に側圧をかけることにより応力割
断加工して光学素子素材を得る加工装置により形成され
た光学素子素材において、切断面に切り欠き傷の傷痕を
残留させたことを特徴とする光学素子素材。 - 【請求項4】 切断面のうねり量が30μm以下であるこ
とを特徴とする請求項3記載の光学素子素材。 - 【請求項5】 ロッド状ガラス素材が挿入される圧力容
器と、前記ロッド状ガラス素材の外側を覆うスリーブ
と、このスリーブの両端に設置されたOリングと、この
Oリングを加圧変形させるための加圧リングおよびスト
ッパリングとからなり、前記ロッド状ガラス素材に形成
されている切り欠き傷に側圧をかけることにより応力割
断加工して光学素子素材を得る加工装置を用いて、Oリ
ングとロッド状ガラス素材が接触しない状態で応力割断
してなる切断面が平坦な円柱状の光学素子素材を、上下
型からなる成形型の間に切断面が型成形面と向き合うよ
うに縦向きに挿入し、予備加熱した後、成形途中に成形
圧力を少なくとも1回以上減圧するか零にしながら加圧
成形した後、ガラス転移点近傍まで冷却することを特徴
とする光学素子の成形方法。 - 【請求項6】 ロッド状ガラス素材が挿入される圧力容
器と、前記ロッド状ガラス素材の外側を覆うスリーブ
と、このスリーブの両端に設置されたOリングと、この
Oリングを加圧変形させるための加圧リングおよびスト
ッパリングとからなり、前記ロッド状ガラス素材に形成
されている切り欠き傷に側圧をかけることにより応力割
断加工して光学素子素材を得る加工装置を用いて、Oリ
ングとガラス素材が接触しない状態で応力割断してでき
た円柱状の光学素子素材を、上下型からなる成形用金型
の間に切断面が型成形面と向き合うように縦向きに挿入
し、予備加熱した後、成形途中に成形圧力を少なくとも
1回以上減圧するか零にしながら加圧成形した後、ガラ
ス転移点近傍まで冷却して製造したことを特徴とする光
学素子。 - 【請求項7】 応力割断加工の際にロッド状ガラス素材
の端面に形成された切り欠き傷の傷痕を、再加熱成形後
に光学素子の有効径外に残留させ、位置決め用のマーク
として利用可能にしたことを特徴とする請求項6記載の
光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5279679A JPH07132500A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 光学素子素材の加工装置,光学素子素材および光学素子の成形方法,光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5279679A JPH07132500A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 光学素子素材の加工装置,光学素子素材および光学素子の成形方法,光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07132500A true JPH07132500A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17614364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5279679A Pending JPH07132500A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 光学素子素材の加工装置,光学素子素材および光学素子の成形方法,光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07132500A (ja) |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP5279679A patent/JPH07132500A/ja active Pending
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