JPH09188529A - 光学素子の成形装置 - Google Patents
光学素子の成形装置Info
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- JPH09188529A JPH09188529A JP8003267A JP326796A JPH09188529A JP H09188529 A JPH09188529 A JP H09188529A JP 8003267 A JP8003267 A JP 8003267A JP 326796 A JP326796 A JP 326796A JP H09188529 A JPH09188529 A JP H09188529A
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Abstract
型とそれを支持する下型押さえ胴型とを有する光学素子
の成形装置において、成形を数多く繰り返しても成形型
を押さえ胴型から容易に取り出すことができる光学素子
の成形装置を提供すること。 【構成】 加熱により軟化した光学素子材料(4)を、
上型(22)及び下型(26)から成る成形型を用いて
押圧することにより光学素子を成形する成形装置(1
0)において、上型を支持する上型押さえ胴型(20)
と;この上型押さえ胴型とは別部材として設けた、下型
を支持する下型押さえ胴型(24)と;を備え、上型と
下型の各構成材料の線膨張係数を夫々α1 、α1'、上型
押さえ胴型と下型押さえ胴型の各構成材料の線膨張係数
を夫々α2 、α2'としたとき、α1 >α2 かつ α1'
>α2'の関係が成り立つ光学素子の成形装置。
Description
た光学素子材料を押圧成形し、その後冷却することによ
り光学素子を得る光学素子の成形装置に関する。
た光学素子材料を、上型及び下型から成る成形型を用い
て押圧することにより光学素子を成形する成形装置にお
いて、上型を支持する上型押さえ胴型と、下型を支持す
る下型押さえ胴型とを設け、上型押さえ胴型と下型押さ
え胴型のいずれか一方を他方に対して接離移動させて成
形型を開閉させる成形装置が知られている。
成材料と押さえ胴型の構成材料とは同一材料または略同
一の線膨張係数を有する材料から構成されていた。この
構成によれば、成形時(加熱時)及び常温時(非加熱
時)で成形型と押さえ胴型との間(即ち、上型と上型押
さえ胴型との間、及び下型と下型押さえ胴型との間)の
クリアランスが変化せず、成形型及び押さえ胴型の加工
精度さえ良好であれば成形品の偏芯(芯ずれ)の虞れが
なかった。
胴型との間のクリアランスが小さければ成形品の加工精
度は向上する。しかしながら、この従来の成形装置で
は、成形品の加工精度を上げるために、成形型を例えば
数ミクロン程度の微小なクリアランスで押さえ胴型に対
して嵌合させると、成形を繰り返していく間に両者が焼
き付いてしまい、結果として成形型を押さえ胴型から取
り出せなくなる場合がある。この状態で成形型を押さえ
胴型から無理に取り外そうとすると両者とも損傷する虞
れがある。この問題の発生を防ぐために両者間のクリア
ランスを大きく設定すると、逆に成形品の加工精度が落
ちるという問題がある。
に鑑みてなされたもので、上型とそれを支持する上型押
さえ胴型と、下型とそれを支持する下型押さえ胴型とを
有する光学素子の成形装置において、成形を数多く繰り
返しても成形型を押さえ胴型から容易に取り出すことが
できる光学素子の成形装置を提供することを目的とす
る。
材料を、上型及び下型から成る成形型を用いて押圧する
ことにより光学素子を成形する成形装置において、上型
を支持する上型押さえ胴型と;この上型押さえ胴型とは
別部材として設けた、下型を支持する下型押さえ胴型
と;を備え、上型と下型の各構成材料の線膨張係数を夫
々α1 、α1'、上型押さえ胴型と下型押さえ胴型の各構
成材料の線膨張係数を夫々α2 、α2'としたとき、 α
1 >α2 かつ α1'>α2' の関係が成り立つことを
特徴としている。
子材料を、上型及び下型から成る成形型を用いて押圧す
ることにより光学素子を成形する成形装置において、上
型を挿入支持する上型挿入支持孔を有する上型押え胴型
と;下型を挿入支持する下型挿入支持孔を有する、上型
押え胴型とは別部材からなる下型押え胴型と;を備え、
この上型と上型押え胴型、及び下型と下型押え胴型はそ
れぞれ、上型と上型挿入支持孔との間の非加熱時のクリ
アランス、及び下型と下型挿入支持孔との間の非加熱時
のクリアランスがそれぞれ、同加熱成形時の両クリアラ
ンスより大きくなる線膨張係数を有する異なる材料から
構成されていることを特徴としている。
を説明する。本発明を適用した成形装置10は、成形装
置10本体に固定された固定下型土台12と、この固定
下型土台12に対して接離可能に上下方向に駆動される
可動上型支持部材14を有している。これら固定下型土
台12と可動上型支持部材14の周囲には石英管16が
設けられている。この石英管16は上下方向に移動可能
とされ、石英管16の周囲にはヒーター18が固定され
ている。
示せず)を介して脱着可能に上型押さえ胴型20が固定
されている。上型22は、この上型押さえ胴型20を介
して可動上型支持部材14に支持されている。他方、固
定下型土台12には、ボルト等(図示せず)を介して脱
着可能に下型押さえ胴型24が固定されている。下型2
6は、この下型押さえ胴型24を介して固定下型土台1
2に支持されている。下型26の下面と固定下型土台1
2の上面との間には、所定の厚みを有する型高さ調整ス
ペーサー28が配設されている。この型高さ調整スペー
サー28は、成形品の肉厚寸法を調整するためのもので
ある。ヒーター18により加熱される上型22の温度
は、上型押さえ胴型20内にその温度センサー部を位置
させた熱電対29により測定され、ヒーター18により
加熱される下型26の温度は、下型押さえ胴型24内に
その温度センサー部を位置させた熱電対30により測定
される。
間隔で4か所に、上下方向(図1、図2の上下方向)即
ち上型22と下型26の接離方向と平行に延びる基準平
面(基準面)32が形成されている(図4参照)。他
方、下型押さえ胴型24の側面には、上型押さえ胴型2
0の側面に形成された基準平面32に対応させて、略9
0度間隔で4か所に、上下方向に延びる基準平面(基準
面)34が形成されている(図5参照)。上下方向で互
いに対応する基準平面32と基準平面34とは上下方向
に延びる同一平面内に位置するように形成されている。
2が挿入される胴型孔(成形型挿入支持孔)36は、基
準平面32を基準としてその中心位置が決定されてい
る。同様に、下型押さえ胴型24に形成された、下型2
6が挿入される胴型孔(成形型挿入支持孔)38は、基
準平面34を基準としてその中心位置が決定されてい
る。したがって、上下方向で互いに対応する基準平面3
2と基準平面34との上下方向での位置が完全に一致し
た状態では、胴型孔36と胴型孔38との中心は一致す
る。
は、下方に延びる位置出し板(芯出し部材)40が固定
されている。各位置出し板40の下端部には、下方に向
かうにしたがって外側に向かうテーパー部41が形成さ
れている。この構成により、可動上型支持部材14を降
下させて型閉め状態(上型押さえ胴型20の下端と下型
押さえ胴型24の上端を互いに合わせた図2に示す状
態)とするとき、各位置出し板40の内側平面40aが
対応の基準平面34上を摺動して上型押さえ胴型20を
下型押さえ胴型24上に導くので、上下方向で互いに対
応する基準平面32と基準平面34との上下方向での位
置が完全に一致する。よって胴型孔36と胴型孔38と
の中心は一致し、これによって上型22と下型26の芯
出しが確実に行われる。また、上下方向で上型押さえ胴
型20と下型押さえ胴型24の位置が若干ずれている場
合、即ち、可動上型支持部材14を降下させる前、上下
方向で上型押さえ胴型20の各基準平面32と、下型押
さえ胴型24の対応の基準平面34との位置が若干ずれ
ている場合であっても、位置出し板40のテーパー部4
1によってその位置ずれが調整されるので、上下方向で
互いに対応する基準平面32と基準平面34との上下方
向での位置が完全に一致し、よって上型22と下型26
との芯出しが確実に行われる。
22と下型26の夫々は、凹面形状の成形面42を有し
ている。また上型22と下型26の夫々は、母材1の成
形面42側の表面上に耐熱性、耐酸化性及び耐濡れ性を
目的とした薄膜2が形成されている。上型22及び下型
26の各々は、成形面42が形成される端部とは反対側
の端部にフランジ部3を一体に有しており、このフラン
ジ部3により対応の胴型孔36または胴型孔38からの
抜け止めがなされている。
は、線膨張係数α1 が48×10-7/deg (α1 =48
×10-7/deg )である超硬合金タングステンカーバイ
ドWCを母材として作成されている。この作成の際、先
ず、上記母材の超硬合金タングステンカーバイドWCの
成形面を超精密旋盤で研削した後、ダイヤモンド研磨剤
を用いて表面粗さRmax 0.02μm以下になるように
研磨し、その表面上にスパッタリングにより白金膜から
なる薄膜2を1μmの厚さで形成している。
型24の夫々は、上型22と下型26の母材よりも線膨
張係数が小さい(即ち上型22と下型26の母材よりも
熱膨張率が低い)材料である、線膨張係数α2 が38×
10-7/deg (α2 =38×10-7/deg )の炭化ケイ
素(SiC)を用いて作成されている。
は、以下の式を満足する。 0≦D+D×α2 ×T−(K+K×α1 ×T)<0.010 … ただし、Dは常温時における各胴型孔36、38の内径
(mm)、Kは常温時における各胴型孔36、38の挿
入部の外径(mm)、Tは成形温度と常温との温度差
(℃)である。
>Kとなりクリアランスが大きく、成形時には胴型孔3
6(または胴型孔38)と上型22(下型26)との間
のクリアランスが10ミクロン以下となる。成形時に両
者間のクリアランスを10ミクロン以下にすれば、成形
時には上型及び下型が対応の胴型孔内で確実に支持さ
れ、常温時では両者間のクリアランスが大きくなり、上
型及び下型を対応の胴型孔から容易に着脱することがで
きる。
上型22及び下型26の各挿入部の外径を16.000
mm、成形するプリフォーム4を住田光学ガラス製のV
C78(成形温度580℃)とし、成形時、胴型孔36
と上型22との間、及び胴型孔38と下型26との間の
各間に3ミクロンのクリアランスをもたせるためには、
上記式を用いて胴型孔36と胴型孔38の夫々の内径
を以下のように算出すればよい。
0))−(16+16×48×10-7×560)=0.
003なので、 D=(16(1+48×10-7×560))/(1+3
8×10-7×560)+0.003=16.009+
0.003=16.012 よって、各胴型孔36、38の内径を16.012mm
とすればよい。
素子の具体的な成形例を説明する。図1は下型26の成
形面上にプリフォーム4が載せられた成形前の状態、図
2はプリフォーム4を押圧成形している状態を示してい
る。
26を互いから分離させた状態において、下型26の成
形面42上にプリフォーム4を載せる。その後、可動上
型支持部材14を降下させて上型22をプリフォーム4
と接触しない程度まで接近させ、同時に石英管16を降
下させて成形型周囲を取り囲み、石英管16内を不活性
ガスでパージしながらヒーター18により加熱する。
80℃になった時点で可動上型支持部材14を更に降下
させ、上型22と下型26の間でプリフォーム4を押し
潰して押圧成形を行う(図2)。このときの成形圧力
は、通常、100kg/cm2前後とする。また、この
可動上型支持部材14の降下の際、各位置出し板40の
内側平面40aが対応の基準平面34上を摺動し、上型
22と下型26の芯出しが行われる。
4の成形完了後、ヒーター18を止めて冷却する。その
後、熱電対29、30による測定温度が成形材料のガラ
ス転移点以下の温度(490℃)になった時点で可動上
型支持部材14及び石英管16を上昇させる。その後、
光学素子成形品は、下型26上から装置外に取り出され
る。
0では、上記成形工程を1万回繰り返し行った後、成形
型を交換するために各押さえ胴型20、24から上型2
2、下型26を取り出したが、両者間での焼き付きはな
く、容易に取り出すことができた。
は同一材料または略同一の線膨張係数を有する材料から
構成されていたために成形型と押さえ胴型の間のクリア
ランスが微小であれば両者が焼き付く虞れがあったが、
本発明を適用した光学素子の成形装置によれば、成形時
には両者のクリアランスが小さくなるため成形品の加工
精度が良く、冷却時には同クリアランスが大きくなるの
で両者が焼き付く虞れがない。
膜2を、スパッタリングにより白金膜からなる薄膜2と
して1μmの厚さで形成しているが、本発明はこれに限
定されず、スパッタリング以外のイオンプレーティング
等の他の方法で、白金に限らず他の金属(金等)や種々
のセラミックスからなる薄膜2を形成してもよい。ま
た、薄膜2の厚みも1μmの厚さに限定されない。
の夫々は、線膨張係数α1 が48×10-7/deg である
超硬合金タングステンカーバイドWCを母材として作成
されているが、本発明はこれに限定されず、上型押さえ
胴型20と下型押さえ胴型24の夫々を構成する母材よ
りも線膨張係数が大きい材料から構成されていれば他の
材料でもよい。同様に、上型押さえ胴型20と下型押さ
え胴型24の夫々は、線膨張係数α2 が38×10-7/
deg の炭化ケイ素(SiC)を用いて作成されている
が、本発明はこれに限定されず、上型22と下型26の
母材よりも線膨張係数が小さい材料から構成されていれ
ば、他の材料でもよい。
の夫々を同一材料(線膨張係数α1が48×10-7/deg
である超硬合金タングステンカーバイド)により構成
し、上型押さえ胴型20と下型押さえ胴型24の夫々も
同一材料(線膨張係数α2 が38×10-7/deg の炭化
ケイ素)で構成したが、本発明はこれに限定されず、上
型22と下型26を互いに異なる材料で構成し、上型押
さえ胴型20と下型押さえ胴型24を、上型22と下型
26の各構成材料の線膨張係数を考慮して選択した互い
に異なる材料で構成してもよい。この場合、上型22と
下型26の各構成材料の線膨張係数を夫々α1 、α1'、
上型押さえ胴型32と下型押さえ胴型34の各構成材料
の線膨張係数を夫々α2 、α2'としたとき、α1 >α2
かつ α1'>α2' (α2 =α2')の関係が成り立て
ばよい。
と上型22との間、及び胴型孔38と下型26との間の
各間に3ミクロンのクリアランスをもたせるように胴型
孔36と胴型孔38の各内径が上記式にしたがって決
定されているが、本発明はこれに限定されず、成形時の
胴型孔36と上型22との間、及び胴型孔38と下型2
6との間の各間のクリアランスが10ミクロン以下であ
ればよい。
24の夫々に基準平面を各4つ形成する構成としたが、
基準平面の数はこの数に限定されず、3つまたは5以上
としてもよい。また上記実施例では位置出し板40を4
つ設ける構成としたが、設ける基準平面の数に応じて3
つまたは5以上としてもよい。
型押さえ胴型20側の各基準平面32に固定する構成と
したが、下型押さえ胴型24側の各基準平面34に固定
する構成としても同様の効果が得られる。また、位置出
し板40が上型押さえ胴型20または下型押さえ胴型2
4に一体形成されていてもよい。
24の夫々の基準面を平面である基準平面32、34と
して構成としたが、上下方向に延びる曲面として形成し
てもよい。この場合、位置出し板40の内側面も、基準
面の曲面に対応させて曲面として構成すればよい。ま
た、図6に示すように、上記基準平面32、34及び位
置出し板40を形成せず、各押さえ胴型20、24の夫
々に、上下方向で対応する位置に複数の孔44、46を
形成し、これら孔44、46の内周面を夫々基準面3
2’、34’として構成し、孔44、46のいずれか一
方(図6では各孔46)に、孔44、46の形状に対応
させかつ先端部をテーパー状に形成した、上下押さえ胴
型20、24と同一材料からなる柱状の位置出し部材
(芯出し部材)48を固定する構成としても、上型押さ
え胴型20を下型押さえ胴型24と合わせて型閉めをす
るとき、各位置出し部材48の周面が対応の孔44(ま
たは孔46)の基準面32’(または基準面34’)上
を摺動して上型押さえ胴型20を下型押さえ胴型24上
に導き、よって上記実施例と同様に上型22と下型26
の芯出しを行える。
と下型26からなる成形型を備えるものであるが、本発
明は成形型の対の数に限定されるものではなく、上型と
下型の対を2対以上備える構成でもよい。さらに上記実
施例及び成形例では、本発明の成形装置を成形装置10
に関して説明したが、本発明はこれに限定されることな
く、互いに接離される上型と下型を備えた成形装置であ
れば他の構造を有する成形装置にも本発明を適用するこ
とができる。
装置によれば、上型と下型の各構成材料の線膨張係数を
夫々α1 、α1'、上型押さえ胴型と下型押さえ胴型の各
構成材料の線膨張係数を夫々α2 、α2'としたとき、α
1 >α2 かつ α1'>α2'の関係が成り立つ構成とし
たので、上型とそれを支持する上型押さえ胴型と、下型
とそれを支持する下型押さえ胴型とを有する光学素子の
成形装置において、成形を数多く繰り返しても成形型を
押さえ胴型から容易に取り出すことができる。また請求
項4に記載の発明によれば、上型と下型の芯出しが確実
に行われる。
る。
縦断面図である。
ある。
た上面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 加熱により軟化した光学素子材料を、上
型及び下型から成る成形型を用いて押圧することにより
光学素子を成形する成形装置において、 上型を支持する上型押さえ胴型と;この上型押さえ胴型
とは別部材として設けた、下型を支持する下型押さえ胴
型と;を備え、 上型と下型の各構成材料の線膨張係数を夫々α1 、
α1'、上型押さえ胴型と下型押さえ胴型の各構成材料の
線膨張係数を夫々α2 、α2'としたとき、 α1 >α2 かつ α1'>α2'の関係が成り立つことを
特徴とする光学素子の成形装置。 - 【請求項2】 請求項1において、上型押さえ胴型と下
型押さえ胴型の夫々には、対応の上型または下型を挿入
させて支持する成形型挿入支持孔が形成されており、こ
の成形型挿入支持孔の常温での内径をD(mm)、この
成形型挿入支持孔に挿入される対応の上型または下型の
常温での外径をK(mm)、成形温度と常温との温度差
をT(℃)としたとき、 0≦D+D×α2 ×T−(K+K×α1 ×T)<0.0
10 かつ 0≦D+D×α2'×T−(K+K×α1'×T)<0.0
10 の関係が成り立つ光学素子の成形装置。 - 【請求項3】 請求項1または2において、上型押さえ
胴型と下型押さえ胴型の夫々には、成形型の接離方向と
平行に延びる少なくとも1つの基準面が形成されてお
り、各成形型挿入支持孔は、対応の押さえ胴型の上記基
準面を基準として位置決めされている光学素子の成形装
置。 - 【請求項4】 請求項3において、上型押さえ胴型と下
型押さえ胴型のいずれか一方の基準面には、上型押さえ
胴型と下型押さえ胴型を互いに接近させたときに他方の
対応の基準面に摺接して上型と下型の芯出しを行う芯出
し部材が固定されている光学素子の成形装置。 - 【請求項5】 加熱により軟化した光学素子材料を、上
型及び下型から成る成形型を用いて押圧することにより
光学素子を成形する成形装置において、 上型を挿入支持する上型挿入支持孔を有する上型押え胴
型と;下型を挿入支持する下型挿入支持孔を有する、上
型押え胴型とは別部材からなる下型押え胴型と;を備
え、 この上型と上型押え胴型、及び下型と下型押え胴型はそ
れぞれ、上型と上型挿入支持孔との間の非加熱時のクリ
アランス、及び下型と下型挿入支持孔との間の非加熱時
のクリアランスがそれぞれ、同加熱成形時の両クリアラ
ンスより大きくなる線膨張係数を有する異なる材料から
構成されていることを特徴とする光学素子の成形装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか一項におい
て、光学素子材料はガラス材料である光学素子の成形装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00326796A JP3814003B2 (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | 光学素子の成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00326796A JP3814003B2 (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | 光学素子の成形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09188529A true JPH09188529A (ja) | 1997-07-22 |
| JP3814003B2 JP3814003B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=11552692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00326796A Expired - Fee Related JP3814003B2 (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | 光学素子の成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3814003B2 (ja) |
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