JP2000302473A - 光学素子およびその製造用成形ガラス塊の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 型の形状精度をμｍオーダーで高精度に転写
しており、光学素子製造用素材として利用可能な高品質
な表面状態の成形ガラス塊を、多孔質の成形型を用いて
製造する方法を提供する。 【解決手段】 多孔質の一対の成形型を用いて、その成
形面に溶融ガラス塊を受け、成形面から噴出しているガ
スで、前記溶融ガラス塊を、前記成形面について非接触
の状態で、プレス成形して、所望する形状を得る、光学
素子製造用成形ガラス塊の製造方法において、プレス成
形過程で、前記成形ガラス塊は、その被成形面の一部分
を、多孔質の成形型の成形面に対して接触させ、該成形
面の形状を転写すると共に、その他の部分を、成形型の
成形面から噴出するガスで、保持し、非接触の状態を維
持し、プレス成形されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子およびそ
の製造用成形ガラス塊の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光学機器に用いるレンズなど
の光学素子は、予め、光学素子製造用素材を、前記光学
素子の外形に近似した概略形状に、研削加工した後、そ
の加工面を研磨加工し、滑らかにして、所望の形状を得
ている。そして、このような光学素子製造用素材は、ま
た、軟化状態の光学ガラスを、上下一対の金型からなる
成形型で、プレス形成することによっても得られる。な
お、この金型は、一般には耐熱ステンレス鋼から作られ
ている。

【０００３】そして、軟化状態の光学ガラスをプレス成
形する際に、ガラスが金型に融着するのを防止するた
め、粉状の窒化ボロンなどからなる離型剤を、金型表面
に塗布し、その後で、プレス成形している。また、ガラ
スと金型の融着防止のため、金型温度を、軟化状態のガ
ラスの温度に比べ、かなり低くした状態で、プレス成形
している。

【０００４】そして、このようにして、プレス形成して
得られた光学素子製造用素材は、その表面に、離型剤の
粉末が埋め込まれており、また、低温の金型により冷却
されるために、ガラス表面に大きなウネリがある。そし
て、このガラス表面の大きなウネリ、および、離型剤
を、その後の研削加工により、除去している。

【０００５】一方、最近では、軟化状態の光学ガラス塊
を、一対の成形型でプレス成形することで、直接に、光
学素子を得る技術の開発が進んでいる。特に、従来の研
磨による方法ではその製造が困難である、非球面レンズ
の製造にも、この方法が使われている。そして、このよ
うにして得られた非球面レンズを、光学系に用いること
により、光学機器の小型化、高精度化が達成されてい
る。

【０００６】この成形方法で用いられる成形型は、セラ
ミックスや超硬合金から成り、その成形面は、滑らかに
研磨加工されている。そして、研磨加工された成形面の
上には、一般に、離型作用のあるカーボン膜が、離型膜
として成膜され、この状態で使用される。

【０００７】また、ここで用いる成形ガラス塊（光学ガ
ラス塊）の表面は滑らかで、その表面に異物などがない
ことが必要となる。また、この成形ガラス塊は、成形型
の形状に比べ、中当たりの形状が好ましい。これは、プ
レス成形中に、成形面の中心部からその周辺部へと、ガ
ラス塊への転写・成形が進むからである。即ち、このよ
うにプレス成形が進むことにより、成形面中に、ガスが
成形面とガラス塊表面との間に閉じ込められる現象を回
避することができる。

【０００８】このような光学ガラス塊の製造方法とし
て、特公平４−２２８５７号公報では、溶融状態でノズ
ルから流出している溶融ガラスを、耐熱ステンレス鋼で
作られた受け型の上に受け、光学ガラス塊を得る技術が
開示されている。このようにして、得られた光学ガラス
塊は、受け型により急冷されるので、受け型と接触した
面が収縮し、巨視的なウネリが発生する。また、ここで
は、このような巨視的なウネリのある光学ガラス塊を用
いても、成形時にガスが閉じ込められる現象は起きない
と述べている。

【０００９】しかしながら、本発明者の検討によれば、
このような巨視的なウネリのある光学ガラス塊をプレス
成形すると、ウネリの大きさや形状、光学ガラス塊の形
状、そして、最終的な成形光学素子の形状の関係によ
り、しばしば、成形時に、ガスが閉じ込められるケース
があった。

【００１０】そこで、その表面に巨視的なウネリがな
く、コストが低い、光学ガラス塊を得る方法として、以
下に述べる方法が用いられている。即ち、溶融状態で流
出している溶融ガラスを、多孔質の材料からなる受け型
の上に受けるが、この受け型を多孔質材料で構成して、
その受け面からガスを噴出させることにより、ガラス
を、受け型と非接触の状態に保ちながら、固化させ、所
要量の光学ガラス塊を得るのである。そして、このよう
にして得られた光学ガラス塊は、その表面に巨視的なウ
ネリがなく、滑らかであって、両面が凸で、やや偏平な
形状をしている。

【００１１】また、特開昭５９−１９５５４１号公報に
示されているように、軟化状態の光学ガラス塊を、一対
の成形型でプレス成形し、光学素子を得るに際して、多
孔質材料からなる成形型を用い、この成形型の成形面か
らガスが噴出している状態にし、軟化状態の光学ガラス
と成形型とを接触することなく、成形面上に生じたガス
膜を介して、プレス成形を行い、光学素子を得る技術も
知られている。このようなガス膜を介して、非接触状態
で光学ガラス塊をプレス成形することにより、ガラスと
成形型の融着を防ぎ、また、成形型の劣化を防ぐことが
できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、以下に示すような課題があった。 （１）研磨による方法 既に述べたように、従来、研磨加工により光学素子を得
るために、プレス成形された光学素子素材は、その成形
面に、成形型での急冷で、発生した大きなウネリや離型
剤の付着があり、これらを除去するために、素材の被成
形面を、研削加工により、一定の形状まで可成りの量、
具体的には、１面につき、０．５ｍｍから１ｍｍ程度、
研削・除去していた。

【００１３】一方、光学ガラスには、屈折率を高めるた
めの鉛や、溶融時の脱泡剤としての砒素やアンチモンな
どの毒劇物を含んでいる。従って、光学素子素材の表面
を研削加工することによって発生する、粉末状などの微
細な研削屑（スラッジ）を、そのまま廃棄すれば、そこ
に含まれる毒劇物などが水分により溶出し、土壌環境汚
染を引き起こす畏れがある。

【００１４】この粉末状などの研削屑を無害化するため
に、研削屑を溶融した後、ガラス状の塊に固化すれば良
い。しかしながら、この研削屑の無害化処理にはコスト
がかかる欠点がある。特に、海外において、研磨によ
り、レンズを生産する場合、研削屑（スラッジ）の無害
化処理は、その装置が無いため、大変困難である。

【００１５】即ち、研磨により光学素子を得る場合、そ
の素材表面を研削加工により大きく除去する必要があ
り、そこで発生した研削屑（スラッジ）が有毒であるた
めに、その処理が必要で、コスト高を招くことになる、
と言う欠点がある。 （２）ガラス塊をプレス成形する方法 溶融ガラスを、多孔質の受け型の上に非接触の状態で受
けて、これによって、所定量に調整された溶融ガラス塊
を得る方法では、得られたガラス塊は、その全面が自由
表面からなり、その形状が溶融ガラスの表面張力と自重
のバランスにより決定されるので、通常、両凸で、やや
偏平な形となる。

【００１６】ところが、レンズの形状は、薄い両凸や凸
メニスカスや凹レンズであり、素材である上述のガラス
塊の形状と、それから成形されたレンズの形状とには大
きな差がある。即ち、このようなガラス塊を、そのま
ま、プレス素材として用いると、レンズ生産時のプレス
変形量が大きくなる。一方、成形型の成形面には、一般
的に、離型効果を有する離型膜としてカーボンの薄膜が
形成されている。

【００１７】従って、ガラス塊をプレス成形する際に、
そのプレス変形に伴い、成形型の成形面と、被成形品の
成形面との界面において、せん断力が作用するので、こ
のような状態でのプレス成形が繰り返されると、成形型
の成形面に形成されたカーボンの薄膜が消耗してしま
う。特に、プレス素材であるガラス塊と、被成形品であ
るレンズとの形状の差が大きい場合、カーボンの薄膜の
消耗が激しくなり、成形作業を１００回程度行うだけ
で、カーボンの薄膜が無くなってしまう。

【００１８】即ち、ガラス塊をプレス成形して光学素子
を得る場合、成形素材であるガラス塊と、被成形品であ
るレンズとの形状差が大きい場合、成形型の成形面に形
成された離型膜の耐久性が悪くなる、と言う欠点があ
る。 （３）多孔質の型で溶融ガラス塊をプレス成形する方法 多孔質の成形型の細孔からガスが噴出した状態で、溶融
ガラス塊をプレス成形すれば、型と溶融ガラスが接触す
ることなく、プレス成形が進むので、型の劣化を伴わず
に、成形が可能になると考えられている。しかしなが
ら、この方法は、最適な成形条件を求めることが困難で
あると言う欠点がある。

【００１９】即ち、多孔質の成形型の細孔から噴出する
ガスの流量が少ない場合、溶融ガラスが多孔質の成形型
の細孔に食い込んでしまい、また、逆に、ガスの流量が
多い場合、型への食い込みは発生しないが、型の形状に
倣わせるべきガラス表面の形状が、ガス圧により、型の
形状から離れ、大きく変形してしまう。従って、この方
法で得られた成形ガラスは、その形状精度が低いため、
光学素子として利用することが困難である。

【００２０】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その主たる目的は、型の形状精度をμｍオーダー
で高精度に転写しており、光学素子製造用素材として利
用可能な高品質な表面状態の成形ガラス塊を、多孔質の
成形型を用いて製造する方法を提供することである。

【００２１】本発明の他の目的とするところは、光学素
子製造用素材として、好適である成形ガラス塊を得るこ
と、成形ガラス塊の表面を研磨加工により除去し、光学
素子を得る光学素子の製造方法において、除去するガラ
ス屑の発生量を少なくすること、成形ガラス塊から、プ
レス成形によって、光学素子を製造する際に、そのプレ
ス変形量を少なくすることである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、多孔質の一対の成形型を用いて、その
成形面に溶融ガラス塊を受け、成形面から噴出している
ガスで、前記溶融ガラス塊を、前記成形面について非接
触の状態で、プレス成形して、所望する形状を得る、光
学素子製造用成形ガラス塊の製造方法において、プレス
成形過程で、前記成形ガラス塊は、その被成形面の一部
分を、多孔質の成形型の成形面に対して接触させ、該成
形面の形状を転写すると共に、その他の部分を、成形型
の成形面から噴出するガスで、保持し、非接触の状態を
維持し、プレス成形されることを特徴とする。

【００２３】このような製造方法に依れば、溶融ガラス
塊を、成形面からガスが噴出している状態の多孔質の一
対の成形型を用いてプレス成形し、所望する形状の成形
ガラス塊を得る際に、成形面から噴出するガスの流量を
十分に小さくすると、型の成形面とガラス塊の被成形面
により形成される空隙の厚みが小さくなり、多孔質の材
料を形成する素材粒とその間の細孔とに相当する多孔質
の成形型の成形面の凸凹が、成形ガラス塊の被成形面に
転写され、僅かに凸凹する。

【００２４】即ち、多孔質の成形型の成形面内にある素
材粒の凸部が、成形ガラス塊の凹部として転写され、結
果として、成形ガラス塊の成形面が僅かに凸凹する。し
かも、ここでは、成形型の成形面から噴出しているガス
の圧力が寄与しているので、多孔質の成形型の細孔の中
まで、ガラスが侵入することがない。また、このガス圧
の作用により、素材粒の凸部が成形ガラス塊の凹部と接
触することもなく、これらの間に、僅かな空隙が保たれ
る。このように、成形ガラス塊の成形面が僅かに凸凹し
ている状態に成形された成形ガラス塊は、素材粒の凸部
が成形ガラス塊の凹部を形成するような幾何学的関係を
保ったままで冷却される。

【００２５】この状態のまま、取り出し温度まで冷却さ
れ、型開きによって、成形ガラス塊が取り出されるが、
前記型開き直前まで、成形ガラス塊は、多孔質の成形型
の素材粒の凸部により、軽く拘束された状態でいるの
で、その形状は、多孔質の成形型により形成される形状
に、即ち、最終的に成形される光学素子にほぼ近い形状
となる。そして、このような成形ガラス塊を、研磨加工
するための光学素子の素材として用いれば、素材形状と
光学素子形状を近似させているので、研磨加工による研
削屑（スラッジ）の除去量を少なくすることができる。

【００２６】しかも、成形ガラス塊の被成形面は、その
凸凹が僅かであるので、この成形ガラス塊を加熱軟化さ
せ、プレス成形して成形光学素子を得ようとすると、ガ
ラスの表面張力とプレス時の変形により、凸凹が解消さ
れ、滑らかになる。このようにして得られた成形光学素
子は、その被成形面が滑らかで、成形素材形状と成形光
学素子形状を近似させることにより、その点からも、プ
レス量を少なくすることができる。その実施の形態とし
て、多孔質の成形型の成形面の形状と、成形ガラス塊の
被成形面の形状の間の形状差が、１００μｍ以下になる
ように成形することが好ましい。

【００２７】このために、本発明では、前記成形ガラス
塊が、成形型と接触する被成形面の一部分と、成形型と
非接触の他の部分とが、被成形面全体に亘り、概ね均一
に分布するように、成形型内でプレス成形されること、
また、被成形面上に占める、成形型と接触する前記成形
ガラス塊の一部分の面積が、前記被成形面の５０％以下
であり、また、残りの面積が、成形型と非接触の他の部
分で占められるように、成形面上で前記成形ガラス塊が
形成されていることが好ましい。

【００２８】また、本発明において、成形ガラス塊の被
成形面の表面粗さが、Ｒａ＝０．０５μｍ〜２０μｍの
範囲内になるように、前記被成形面を形成することは、
以下の点で有効である。

【００２９】即ち、成形ガラス塊の被成形面の表面粗さ
がＲａ＝２０μｍ以下の前記範囲にすることにより、こ
の成形ガラス塊を光学素子成形用素材として用いる場合
に、成形ガラス塊の被成形面の凹部にガスが残った状態
で成形されるのを防止ができる。また、成形ガラス塊の
成形面の表面粗さをＲａ＝０．０５μｍ以上の前記範囲
にすると、研磨加工、または、研削加工および研磨加工
により、光学素子を製造する素材として、この成形ガラ
ス塊を用いる場合、確実に、この成形ガラス塊の被成形
面に、研磨加工、または、研削加工および研磨加工がで
きる。

【００３０】因みに、表面粗さが小さ過ぎる、滑らかな
成形ガラス塊の被成形面には、砥粒による研磨作用が効
果的に行われず、研磨加工、または、研削加工および研
磨加工が確実に行なわれない場合もある。

【００３１】なお、このような表面粗さの被成形面を形
成するため、本発明では、多孔質の成形型の成形面の表
面粗さが、Ｒａ＝５μｍ〜Ｒａ１００μｍの範囲内にな
るように、前記成形面を構成するのである。また、この
ために採用する多孔質の成形型が、気孔率が３５％以
下、平均孔径が５０μｍ以下の多孔質材料により形成さ
れているのがよい。

【００３２】また、多孔質の成形型の表面粗さに比べ、
成形ガラス塊の表面粗さが小さくなるように、多孔質の
成形型の成形面から噴出するガスの流量を調整すること
が、成形ガラス塊の製造方法の実現の上で最も有効であ
る。

【００３３】即ち、成形型の成形面から噴出するガス流
量が小さいと、成形ガラス塊を得る際に、成形型の成形
面の細孔にガラスが食い込んでしまい、多孔質の型の表
面粗さと成形ガラス塊の表面粗さが、ほぼ同じになる。
この場合は、成形ガラス塊を多孔質の成形型から取り出
すことが困難になる。また、このような成形ガラス塊
を、光学素子を成形して得るための成形素材として用い
ると、成形光学素子の成形面の凹凸で、成形時の界面に
ガス残りが発生する畏れがある。

【００３４】従って、このような現象を防止し、多孔質
の型の表面粗さに比べ、成形ガラス塊の表面粗さが小さ
くなるよう成形するためには、上述のガス流量を調整す
ることが、最も効果的なのである。

【００３５】このために、本発明では、成形ガラス塊の
被成形面が、所望の表面粗さで、僅かに凸凹するよう
に、多孔質の、一対の成形型の接近速度（プレス速
度）、および、多孔質の成形型の成形面から噴出するガ
スの流量を、所望の時刻に、所望の数値になるように制
御する。これにより、成形面が所望の表面粗さで僅かに
凸凹した成形ガラス塊、即ち、光学素子製造用素材とし
て、より適した成形ガラス塊を得ることができる。

【００３６】即ち、例えば、プレス速度が速すぎる場
合、または、ガス流量が少なすぎる場合、ガラスが型の
細孔に食い込んでしまい、好ましくない。逆に、プレス
速度が遅すぎる場合、または、ガス流量が多すぎる場
合、ガラス塊の被成形面が、僅かに凸凹することなく、
非接触で滑らかな面となるが、その被成形面の形状は、
成形型の転写すべき形状から大きく離れてしまう。これ
らを防止するために、プレス速度およびガス流量を、所
望の時刻に所望の数値になるように制御する前述の手段
は、有効である。

【００３７】なお、光学素子の製造のためには、実施の
形態として、成形ガラス塊の表面粗さが、多孔質の型の
表面粗さの１／５以下であることが有効である。この場
合、成形ガラス塊のプレス成形時の成形型の成形面とガ
ラス塊の被成形面との界面にガス残りが発生する畏れが
ない。また、多孔質の成形型からの取り出しも順調に行
われる。

【００３８】また、上述のように、完成品の形状に近似
した成形ガラス塊を、光学素子用素材として採用し、そ
の成形ガラス塊の被成形面を研磨加工、または、研削加
工および研磨加工することで、光学素子を得る場合に
は、加工除去量（有害スラッジの発生量）を大幅に低減
でき、加工時間も短縮できる。

【００３９】なお、上述の成形ガラス塊の製造方法で得
られた、その被成形面が僅かに凸凹している成形ガラス
塊について、それが軟化する温度まで加熱し、一対の精
密成形型でプレス成形する過程で、前記凹凸を除いた所
望形状の成形光学素子を得るのは、プレス量を少なくで
きる点で、成形型の成形面の離型膜の摩耗、損傷を少な
くし、型寿命を向上でき、また、プレス時間の短縮にも
なるという効果が得られる。

【００４０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態は、溶融ガラス塊を、上下一対の多孔質
の成形型を用いて、その成形面の細孔からガスが噴出し
ている状態でプレス成形し、その成形面が僅かに凸凹し
ている状態の成形ガラス塊を得ること、また、この成形
ガラス塊の成形面を、研磨加工、あるいは、研削加工お
よび研磨加工により除去し、光学素子を得ることを目的
としてなされたもので、以下に具体的に説明する。

【００４１】即ち、図１において、符号１は多孔質の材
料から作られている成形型、２は多孔質の成形型１によ
りプレス成形された成形ガラス塊、３は多孔質の成形型
１の成形面から噴出させるガスを供給させるためのガス
供給室であり、このガス供給室３は多孔質の成形型１の
背面に形成されている。４はガス供給室３にガスを供給
するためのガス供給管であり、５は多孔質の成形型１を
保持すると共にガス供給室３を形成する役目をもつ保持
ブロックである。なお、上下の型を構成する多孔質の成
形型１、ガス供給室３、ガス供給管４、型保持ブロック
５は、上下型共に、ほぼ同様の構成になっている。

【００４２】図２は、本発明の第１の実施の形態で用い
た装置の制御部の概略の構成を説明する図である。図２
において、符号１は多孔質の成形型、４はガス供給管で
あり、６は、このガス供給管４を通って多孔質の成形型
１へ供給されるガスを所望の流量に制御するためのマス
フローコントローラであり、７はマスフローコントロー
ラ６へガスを供給するためのガス供給部である。なお、
これら一連のガス流量制御部の構成は、上下型共にほぼ
同様の構成になっている。

【００４３】また、図２において、符号８はプレス速
度、即ち、成形型の移動速度と移動位置を所望の数値に
制御するための１軸のＮＣ（数値制御）駆動装置であ
る。なお、図２では、ＮＣ駆動装置８が、多孔質の成形
型１の下型に連結されており、下型の移動スピードを制
御し、プレス速度を制御しているが、逆に、上型にＮＣ
駆動装置８を連結しても良く、また、上下各々の型にＮ
Ｃ駆動装置を連結してプレス制御しても良い。

【００４４】図２において、符号９は、上下型のガス流
量およびプレス速度の所望の設定値を設定するためのコ
ンピュータである。また、符号１０は、この装置の動作
を制御するシーケンサーである。コンピュータ９により
設定された所望の設定値は、シーケンサー１０のデータ
ーとして、シーケンサー１０に記憶される。更に、符号
１１は、シーケンサー１０からの信号により、マスフロ
ーコントローラ６またはＮＣ駆動装置８を制御するため
のコントローラである。

【００４５】そして、シーケンサー１０とコントローラ
ー１１とマスフローコントローラー６とを使うことによ
り、上下各々の多孔質型１から噴出するガスの流量を、
成形プロセス中の所望のタイミングで、所望の値に制御
することができる。また、シーケンサー１０とコントロ
ーラー１１とＮＣ駆動装置８とを使うことにより、上下
型によるプレス速度、即ち、型位置と移動速度を成形プ
ロセス中の所望のタイミングで、所望の値に制御するこ
とができる。そして、これらの所望の値は、コンピュー
タ９により、容易に変更することができる。

【００４６】図３は、本発明の実施の形態における多孔
質の成形型１の素材である多孔質材の電子顕微鏡写真で
ある。ここでは、日本カーボン株式会社製の多孔質カー
ボンＶＣＰ−１０の顕微鏡写真を示しており、この写真
は、同社の多孔質カーボンのカタログから転載したもの
である。図３から判るように、この多孔質材は、微細な
球状の素材粒が寄り集まって構成されており、この素材
粒同士が部分的に連結されることにより多孔質材として
構成されていることが解る。なお、本発明に用いる多孔
質型材が、この多孔質カーボンＶＣＰ−１０にのみ限定
される訳ではなく、他の材料でも良いことは言うまでも
ない。

【００４７】図４は、この実施の形態において、ガラス
を成形中の、多孔質型の成形面近傍と、ガラスの被成形
面近傍の様子を説明するための図である。図４で、２は
成形ガラス塊の被成形面近傍の一部であり、１２は、多
孔質成形型を構成する球形状の素材粒である。

【００４８】図５は、多孔質の成形型１の成形面の形状
を、ランク・テーラー・ホブソン社製形状測定器である
フォーム・タリサーフで測定したデーターである。ま
た、図６は、ここで得られた成形ガラス塊２の被成形面
の形状を測定したデーターである。更に、図７は、この
実施の形態で用いた多孔質の成形下型１の成形面全体の
形状を測定データーである。同様に、図８は、得られた
成形ガラス塊２の被成形下面全体の形状を測定したデー
ター、図９は、多孔質の成形上型１の成形面全体の形状
を測定データー、図１０は、得られた成形ガラス塊２の
被成形上面全体の形状を測定したデーターである。

【００４９】次に、本発明の係わる成形ガラス塊の製造
方法について、以下に説明する。ここでは、先ず、ガラ
ス溶融るつぼ（図示せず）の中で溶融された光学ガラス
を、ガラス溶融るつぼの下部に接続されている流出パイ
プを介して、その流出口（図示せず）から液滴状に流出
する。そして、この流出パイプの流出口の直下の位置
に、多孔質の下型１を設置する。この多孔質の下型１で
は、ガス供給管４から高圧のガスがガス供給室３に供給
してあり、このガスが下型の上面（成形面）から噴出し
ている。この時、多孔質の成形面から噴出しているガス
は、マスフローコントローラー６により、所望の流量に
制御されている。

【００５０】このような下型１の成形面上に溶融ガラス
流を受け、受けられた溶融ガラス塊が所望の重量になっ
たとき、この下型１を所定量降下させる。これにより、
溶融ガラス流は、この部分で括れ、直ちに自然切断され
る。このようにして得られた溶融ガラス塊（図示せず）
は、その上下面とも自由表面からなり、切断傷のない大
変滑らかな被成形面を持ち、多孔質の下型１の上に、成
形面とは非接触な状態で、即ち、浮上された状態で保持
されている。

【００５１】続いて、溶融ガラス塊（図示せず）を浮上
保持している状態の多孔質の下型１を、多孔質の上型１
の下方の位置まで移動する。そこで、ＮＣ駆動装置８を
用いて、多孔質の下型１を上昇させ、多孔質の上型１に
接近させる。接近が更に進むと、溶融ガラス塊は、ガス
膜を介して、多孔質の上型１と下型１の成形面の形状に
倣って、プレス変形を進めて行く。そして、最終的に、
プレス変形が完了すると、所望の形状の成形ガラス塊２
が得られる。その時の様子は、図１に示すとおりであ
る。

【００５２】この時、プレス速度は、予め、コンピュー
タ９により設定された所望の速度になるように、ＮＣ駆
動装置８により制御されている。また、多孔質の上型１
および下型１から噴出しているガスは、予め、コンピュ
ータ９により設定された所望の流量になるように、マス
フローコントローラー６により制御されている。

【００５３】従って、プレス成形中およびプレス完了時
に、表面の凹凸の一部が接触する状態で、また、他の部
分がガス膜を介して非接触であり、溶融ガラス塊の被成
形面が、多孔質の型の成形面の細孔の中に大きく食い込
むことがなく、また、多孔質の成形型の成形面と、成形
ガラス塊の被成形面との間に、比較的大きな隙間が生じ
てしまう畏れもなく、成形ガラス塊の被成形面が滑らか
になることも避けられる。

【００５４】即ち、この実施の形態で得られる成形ガラ
ス塊２の成形面は、図４に模式的に示すように、多孔質
型を形成する球状の素材粒の成形面の最表面部の凸部を
僅かに転写した凹部が形成されている。この時、多孔質
の成形型１の背部に設けられたガス供給室３に供給され
た高圧のガスは、多孔質型の成形面にある細孔を通っ
て、図４に矢印で示すように、成形面の方向へと噴出し
ている。そして、成形面で噴出したガスは、多孔質の成
形型１の成形面と成形ガラス塊２の被成形面の間の隙間
を通り、成形ガラス塊２の成形面の外周縁部の方向へと
流れる。従って、成形型１と成形ガラス塊２との間の隙
間を、ガス流が流れるので、ベルヌイの定理により、こ
の成形面において、圧力が生じる。そのために、この圧
力により、素材粒１２の凸部と成形ガラス塊２の凹部が
接触することがない。

【００５５】このように、その被成形面が僅かに凸凹し
た成形ガラス塊２を、プレス成形により得た後、この成
形ガラス塊２を、多孔質の成形型１の内部に保持した状
態で冷却を開始する。なお、ここで、ガラスの熱膨張率
は、型の熱膨張率に比べて、大きいので、ガラスは収縮
しようとする。しかしながら、この実施の形態では、素
材粒１２の凸部と成形ガラス塊２の凹部が対応した位置
関係にあるため、ガラスの収縮は、抑制され、収縮量は
小さなものになる。

【００５６】従って、冷却が完了し、多孔質の成形型１
から成形ガラス塊２を取り出すと、成形ガラス塊２の被
成形面の形状が、多孔質の成形型１の成形面の形状にほ
ぼ近い形状となる。そして、成形ガラス塊２の被成形面
の表面粗さは、多孔質の成形型１の成形面の表面粗さに
比べ小さく、その表面は、僅かに凸凹している。

【００５７】次に、この実施の形態における多孔質型の
表面形状を図５に示す。これは、図３に示した多孔質カ
ーボンを、切削加工により、球面形状の成形面に加工し
たものである。なお、図５に示しているのは、球面形状
のＲ成分を除去した後の形状データーである。なお、図
５においては、形状がエッジが立っているように見える
が、これは、横軸の縮尺が縦軸に比べ１／１０になって
いるためであり、実際には、図３や図４に示すように球
形状をしている。図５から判るように、この多孔質型の
成形面の表面粗さは、Ｐ−Ｖ値で約２５μｍ、Ｒａで約
１５μｍである。

【００５８】なお、図６は、この実施の形態で得られた
成形ガラス塊の成形面の形状データーであり、測定方法
は、図５の成形型と同様である。図６から明らかなよう
に、この多孔質型の成形面の表面粗さは、Ｐ−Ｖ値で約
５μｍ、Ｒａで約２μｍである。

【００５９】図５および図６に示す結果から、多孔質型
の成形面の表面粗さは、成形ガラス塊には、転写されて
おらず、成形ガラス塊の被成形面の表面粗さは、型に比
べかなり小さい点、および、特に、高さ方向にウネリの
大きさが小さくなり、横方向のウネリのスパンが大きく
なる点が確認できる。

【００６０】なお、図６を見ると、成形ガラス塊の被成
形面の凹部の谷形状は、エッジが立っているように見え
るが、これは、縦横の縮尺比の影響であり、実際には、
谷底形状は丸い。即ち、ここで得られた成形ガラス塊の
成形面は、約０．３ｍｍ毎に深さ約３μｍの凹みがある
程度の、僅かに凸凹している。この成形ガラス塊の外観
を目視すると、被成形面は、光沢を有する平滑面である
が、微細にみれば、軽い凹凸のあるマット面状に見え
る。なお、図５および図６は、それぞれ、型の成形面お
よびガラス塊の被成形面の一部の形状データーである。

【００６１】続いて、全体の形状データーを示す。図７
は多孔質の下型、図８は成形ガラス塊の下面、図９は多
孔質の上型、図１０は成形ガラス塊の上面の、それぞ
れ、形状測定データーである。これらの測定方法は、図
５と同様で、各々、球面Ｒ成分を除去した結果を示して
いる。なお、図７、図９で、多孔質型の表面形状がエッ
ジが立って見えるのは、縦横の縮尺を１／１００にした
ためで、実際には、凸部の形状は球形状である。

【００６２】これらを見ると、成形ガラス塊の被成形面
は、その上下面とも、被成形面全面に亘ってμｍオーダ
ーであり、所望の形状精度になっていることが判る。こ
れは、成形ガラス塊が、多孔質の型の成形面での素材粒
の凸部により、軽く拘束された状態で、冷却されている
ためで、型の成形面の形状を、良好に転写できたためで
ある。一方において、型の大きな表面粗さは、成形ガラ
ス塊の被成形面には転写されておらず、僅かに凸凹して
いる程度であることが判る。

【００６３】続いて、このように、高精度の形状精度に
仕上がった成形ガラス塊２の成形面表層を、僅かに研削
加工し、除去した後、更に、研磨加工し、光学素子を得
た。なお、従来のプレスガラス素材から、研削研磨によ
り、光学素子を得る場合は、先ず、カップ状のダイヤモ
ンド砥石を用いて、カーブジェネレーター加工機によ
り、粗研削を行う、所謂、通称：ＣＧ加工を行った後、
ペレット砥石を用いて、精研削を行う、通称：ペレット
加工を行い、その後、砥粒を用いて、研磨加工を行って
いたが、この実施の形態で得られた成形ガラス塊は、形
状精度も高く、その表面に異物もないので、ＣＧ加工は
行わず、ペレット加工と研磨加工のみを行った。ペレッ
ト加工による除去量は５μｍ、研磨加工による除去量は
２μｍとした。除去加工の時間は、片面に付き、ペレッ
ト加工：１分、研磨加工：１分であった。

【００６４】一方、従来の方法で、プレスガラス素材を
研削・研磨する場合、その除去量は、ＣＧ加工で５００
μｍ、ペレット加工で５０μｍ、研磨加工で５μｍであ
り、その加工時間は、片面につき、ＣＧ加工１分、ペレ
ット加工１０分、研磨加工３分であった。

【００６５】従って、本発明の実施の形態では、研削・
研磨加工による除去加工時に発生する研削屑（スラッ
ジ）の発生量が、従来の方法に比べ、１．３％にまで、
大幅に低減でき、地球環境保護に大きなメリットがあ
る。また、加工時間も短縮できるので、製造コストも下
がる。

【００６６】

【実施例】以下、本発明の、より具体的な実施例を数
例、挙げて説明し、また、本実施例の比較例も数例、挙
げて説明する。

【００６７】（実施例１−１）本実施例では、ＳＫ１２
相当の光学ガラスの材料を、白金製のるつぼ（図示せ
ず）の中に入れ、その周囲を１２００℃まで加熱し溶融
した。この溶融光学ガラスは白金製の流出パイプ（図示
せず）を通して流出された。この流出パイプの温度は８
６０℃に保たれ、また、溶融ガラス流が、流出パイプの
流出口から液滴状に流出された。

【００６８】多孔質の型１は、図３に示した日本カーボ
ン株式会社製の多孔質カーボンＶＣＰ−１０で作られて
おり、その気孔率は２５％、平均孔径は１０μｍであ
る。この多孔質型１の成形面は、下型が曲率半径６．５
ｍｍ、上型が曲率半径２４ｍｍ、その開口径は直径１０
ｍｍである。この多孔質型の成形面の表面形状は、下型
が図７に示すもので、上型が図９に示すものであり、そ
れらの表面粗さは、下型がＲａ＝１５μｍで、下型がＲ
ａ＝１５μｍであった。

【００６９】型保持ブロック５は、内蔵ヒータ（図示せ
ず）により、常時、５００℃に保たれている。また、ガ
ス供給管４からは、圧力＝０．２ＭＰａの窒素ガスが、
毎分５Ｌ（リッター）の流量で、当初、供給されてい
る。この状態の多孔質の型１の成形面は、流出パイプの
流出口の下方、１０ｍｍの位置に設置し、５秒間、その
状態を保持した。すると、所望重量である、０．７ｇの
溶融ガラスが、多孔質の下型１の成形面上に、ガス膜を
介して、浮上状態で得られた。そこで、多孔質の型１
を、下方に１０ｍｍ降下させ、停止した。すると、直ち
に、溶融ガラス流がその位置で括れ始め、０．２秒後に
は自然に切断された。

【００７０】このようにして得られた溶融ガラス塊を、
浮上保持している状態で、多孔質の下型１を、多孔質の
上型１の下方の位置まで移動させた後、ＮＣ駆動装置８
により、多孔質の下型１を上昇させ、上下型を接近させ
始めた。

【００７１】そして、溶融ガラス塊を得てから１５秒後
に、多孔質の上下型による溶融ガラス塊のプレス成形が
開始された。この時、プレス速度、即ち、ＮＣ駆動装置
８による多孔質の下型１の上昇速度は、０．３ｍｍ／ｓ
に制御されている。また、多孔質の下型から噴出する窒
素ガスの流量は、１Ｌ／分に制御され、多孔質の下型か
ら噴出する窒素ガスの流量は、１Ｌ／分に制御されてい
る。

【００７２】プレス成形を開始してから１０秒後に、プ
レス成形は完了し、所望形状の成形ガラス塊２が得られ
た。この時、多孔質の下型から噴出する窒素ガスの流量
は、０．５Ｌ／分に制御され、多孔質の下型から噴出す
る窒素ガスの流量は、０．７Ｌ／分に制御されている。
また、この直前のプレス速度は０．１ｍｍ／ｓに制御さ
れている。

【００７３】その後、この状態で、４０秒保持し、成形
ガラス塊２を冷却した後、型開きして、成形ガラス塊２
を取り出した。このようにして得られた成形ガラス塊２
の被成形面の表面形状は、その下面が図８に示すもの
で、その上面が図１０に示すものであり、それらの表面
粗さは、下面はＲａ＝２μｍ、上面はＲａ＝２μｍであ
った。即ち、上下とも、成形ガラス塊の被成形面の表面
粗さは、成形型の成形面の表面粗さの１／８以下であ
る。また、多孔質型の成形面形状と成形ガラス塊の被成
形面形状との差は、５μｍ以下であった。

【００７４】続いて、このようにして得られた成形ガラ
ス塊２の成形面を、ペレット加工により、精研削加工し
た後、研磨加工し、光学素子を得た。即ち、まず、一面
をペレット加工で１分行い、５μｍの表面除去をなし、
続いて、研磨加工で１分行い、２μｍの表面除去をなし
た。続いて、反対面も同様に加工した。このようにして
得られた光学素子は、優れた品質を有するものであっ
た。

【００７５】（実施例１−２）本実施例では、多孔質の
型を、日本カーボン株式会社製の多孔質カーボンＶＣＰ
−１５で作った。その気孔率は３０％、平均孔径は１５
μｍである。この多孔質型の成形面の表面粗さは、下型
がＲａ＝５０μｍ、上型がＲａ＝５０μｍである。ま
た、その他の条件、即ち、型形状や成形プロセスなど
は、実施例１−１と同様である。

【００７６】このようにして得られた成形ガラス塊２の
成形面の表面粗さは、下面がＲａ＝５μｍ、上型がＲａ
＝５μｍであった。即ち、上下とも、成形ガラス塊の被
成形面の表面粗さは、成形型の成形面の表面粗さの１／
１０以下である。また、多孔質型の成形面形状と成形ガ
ラス塊の被成形面形状との差は、８μｍ以下であった。

【００７７】続いて、このようにして得られた成形ガラ
ス塊２の成形面を、ペレット加工により、精研削加工し
た後、研磨加工し、光学素子を得た。まず、一面をペレ
ット加工を２分行い、１０μｍの表面除去をなし、続い
て、研磨加工を１分行い、２μｍの表面除去をなした。
続いて、反対面も同様に加工した。このようにして得ら
れた光学素子は、優れた品質を有するものであった。

【００７８】（実施例１−３）本実施例では、多孔質の
型を、日本カーボン株式会社製の多孔質カーボンＶＣＰ
−５で作った。その気孔率は２０％、平均孔径は５μｍ
である。この多孔質型の成形面の表面粗さは、下型がＲ
ａ＝８μｍ、上型がＲａ＝８μｍである。その他の条
件、即ち、型形状や成形プロセスなどは、実施例１−１
と同様である。

【００７９】このようにして得られた成形ガラス塊２の
成形面の表面粗さは、下面がＲａ＝１μｍ、上面がＲａ
＝１μｍであった。即ち、上下とも、成形ガラス塊の被
成形面の表面粗さは、成形型の成形面の表面粗さの１／
８以下である。また、多孔質型の成形面形状と成形ガラ
ス塊の被成形面形状との差は、５μｍ以下であった。

【００８０】続いて、このようにして得られた成形ガラ
ス塊２の被成形面を、ペレット加工により、精研削加工
した後、研磨加工し、光学素子を得た。まず、一面をペ
レット加工を１分行い、５μｍの表面除去をなし、続い
て、研磨加工を１分行い、２μｍの表面除去をなした。
続いて、反対面も同様に加工した。このようにして得ら
れた光学素子は、優れた品質を有するものであった。

【００８１】（比較例１−１）本発明の実施例との対比
のための比較例では、多孔質の型を、日本カーボン株式
会社製の多孔質カーボンＶＣＦ−２５で作った。その気
孔率は６５％、平均孔径は２５μｍである。この多孔質
型の成形面の表面粗さは、下型がＲａ＝８０μｍ、上型
がＲａ＝８０μｍである。その他の条件、即ち、型形状
や成形プロセスなどは、実施例１−１と同様である。

【００８２】このようにして得られた成形ガラス塊は、
その成形面が多孔質型の細孔に食い込んでおり、型から
取り出すことが困難であった。また、成形プロセスを変
更して、成形速度を遅くしたり、型からの噴出ガス流量
を大きくすることにより、型への食い込みを低減するこ
とを行ったが、すると、多孔質型の成形面形状と成形ガ
ラス塊の被成形面形状との差が許容範囲を大きく上回っ
た。

【００８３】そして、このような成形ガラス塊を、ＣＧ
加工を行わずに、ペレット加工のみで精研削し、光学素
子に加工すると、多大な時間が必要となり、実用的でな
い。

【００８４】（比較例１−２）本比較例では、多孔質の
型を、日本カーボン株式会社製の多孔質カーボンＶＣＰ
−５０で作った。その気孔率は４０％、平均孔径は５０
μｍである。この多孔質型の成形面の表面粗さは、下型
がＲａ＝５０μｍ、上型がＲａ＝５０μｍである。その
他の条件、即ち、型形状や成形プロセスなどは、実施例
１−１と同様である。

【００８５】このようにして得られた成形ガラス塊は、
その成形面が多孔質型の細孔に食い込んでおり、型から
取り出すことが困難であった。また、成形プロセスを変
更して、成形速度を遅くしたり、型からの噴出ガス流量
を大きくすることにより、型への食い込みを低減するこ
とを行ったが、すると、多孔質型の成形面形状と成形ガ
ラス塊の被成形面形状との差が許容範囲を大きく上回っ
た。

【００８６】そして、このような成形ガラス塊を、ＣＧ
加工を行わずに、ペレット加工のみで精研削し、光学素
子に加工すると、多大な時間が必要となり、実用的でな
い。

【００８７】（第２の実施例）本発明の第２の実施例で
は、溶融ガラス塊を、上下一対の多孔質の成形型を用い
て、その成形面の細孔からガスが噴出している状態で、
プレス成形し、その被成形面が僅かに凸凹している状態
の成形ガラス塊を得、この成形ガラス塊の被成形面を、
研磨加工のみで除去し、光学素子を得るのである。

【００８８】なお、第２の実施例での、型構造、装置構
成、および、装置の動作は、第１の実施例と同様であ
る。即ち、多孔質の下型の上に、噴出ガスにより、浮上
保持されている状態で、溶融ガラス塊を得て、これを上
下一対の多孔質の型で、プレス成形し、その被成形面が
僅かに凸凹した、高精度の形状精度の成形ガラス塊を得
るまでの工程は、第１の実施例と同様である。

【００８９】続いて、このように高精度の形状精度に仕
上がった成形ガラス塊２の被成形面の表層を研磨加工
し、光学素子を得た。即ち、従来のプレスガラス素材か
ら研削研磨により光学素子を得る場合に行われていた、
ＣＧ加工工程とペレット加工工程を、第２の実施例では
省略している。

【００９０】本実施例では、研磨加工による除去量を５
μｍとしたが、その除去加工時間は、片面につき２分で
あった。従って、本実施例によれば、研削研磨加工によ
る除去加工時に発生する研削屑（スラッジ）の発生量
を、従来の方法に比べ、大幅に下げることができ、地球
環境保護に大きなメリットがある。また、加工時間も短
縮でき、また、ＣＧ加工およびペレット加工の加工装置
も不要になるので、製造コストも下がる。

【００９１】以下、本実施例のより具体的な実施例を数
例挙げて説明し、また、本実施例の比較例も数例挙げて
説明する。 （実施例２−１）本実施例では、実施例１−１と同様の
型を用いた。即ち、多孔質の型１は、日本カーボン株式
会社製の多孔質カーボンＶＣＰ−１０で作られており、
その気孔率は２５％、平均孔径は１０μｍである。この
多孔質型１の成形面は、下型が曲率半径：６．５ｍｍ、
上型が曲率半径：２４ｍｍ、その開口径は直径：１０ｍ
ｍである。この多孔質型の成形面の表面形状は、下型が
図７に示すもので、上型が図９に示すものであり、それ
らの表面粗さは、下型がＲａ＝１５μｍ、上型がＲａ＝
１５μｍであった。

【００９２】本実施例における、成形ガラス塊を得るプ
ロセスは、実施例１−１とほぼ同様である。しかしなが
ら、本実施例２−１では、成形型保持ブロックの温度
を、プレス成形開始時に６００℃、プレス成形開始時に
５００℃、更に、プレス成形完了後、上下一対の多孔質
型を、その状態のまま保ち、６０秒間、保持し、その間
に、成形型保持ブロックの温度を４５０℃になるように
制御し、成形ガラス塊の内部の温度分布に差が生じるこ
とを防いだ。

【００９３】このようにして得られた成形ガラス塊２の
被成形面の表面粗さは、下面がＲａ＝１μｍ、上面がＲ
ａ＝１μｍであった。即ち、上下とも、成形ガラス塊の
被成形面の表面粗さは、成形型の成形面の表面粗さの１
／１５以下である。また、多孔質型の成形面形状と成形
ガラス塊の被成形面形状との差は、３μｍ以下であっ
た。

【００９４】続いて、このようにして得られた成形ガラ
ス塊２の成形面を、研磨加工し、光学素子を得た。研磨
加工を２分行い、５μｍの表面除去をなした。続いて、
反対面も同様に加工した。このようにして得られた光学
素子は、優れた品質を有するものであった。

【００９５】（実施例２−２）上述の実施例２−１で
は、両凸レンズを得る例を説明したが、本実施例２−２
では、両凹レンズを得る例を説明する。ここで用いた型
材は、多孔質カーボンのＶＣＰ−１０である。型の形状
は、下型が曲率半径：２４ｍｍの凸形状で、その開口径
は直径：１０ｍｍであり、上型は曲率半径：６．５ｍｍ
の凸形状であった。また、これらの表面粗さは、下型が
Ｒａ＝２０μｍ、上型がＲａ＝２５μｍであった。

【００９６】本実施例における、成形ガラス塊を得るプ
ロセスは、実施例２−１と同様である。このようにして
得られた成形ガラス塊２の成形面の表面粗さは、下面が
Ｒａ＝２μｍ、上面がＲａ＝２μｍであった。即ち、上
下とも、成形ガラス塊の被成形面の表面粗さは、成形型
の成形面の表面粗さの１／１３以下である。また、多孔
質型の成形面形状と成形ガラス塊の被成形面形状との差
は、３μｍ以下であった。

【００９７】続いて、このようにして得られた成形ガラ
ス塊２の成形面を、研磨加工し、光学素子を得た。研磨
加工を２分行い、５μｍの表面除去をなした。続いて、
反対面も同様に加工した。このようにして得られた光学
素子は、優れた品質を有するものであった。

【００９８】（比較例２−１）本比較例では、多孔質型
材として、日本カーボン株式会社製の多孔質カーボンＶ
ＣＰ−０．５を用いた。その気孔率は２０％、平均孔径
は０．５μｍである。この多孔質型の成形面の表面粗さ
は、下型がＲａ＝１μｍ、上型がＲａ＝１μｍである。
その他の条件、即ち、型形状や成形プロセスなどは、実
施例２−１と同様である。

【００９９】この多孔質型は、通気性が悪いため、ガス
の噴出量が少なく、成形ガラス塊の成形面は、多孔質の
成形型の成形面に接触しており、その成形面には、カー
ボンが付着していた。

【０１００】また、成形プロセスを変更し、供給ガス量
を多くしても、型の通気性が悪いため、そのガスは、ガ
ス配管の途中で漏れ、型からの噴出量は多くならず、ガ
ラスと型の接触を防止することができなかった。そし
て、このような成形ガラス塊は、その成形面にカーボン
が付着しているため、光学素子として利用するのに、そ
の表面層を多量に除去する必要があった。即ち、研磨の
みで、この層を除去するためには、片面につき、３０分
研磨加工する必要があり、コスト上のメリットがなかっ
た。

【０１０１】（比較例２−２）本比較例では、多孔質型
材として、日本カーボン株式会社製の多孔質カーボンＶ
ＣＰ−５０を用いた。その気孔率は４０％、平均孔径は
５０μｍである。この多孔質型の成形面の表面粗さは、
下型がＲａ＝５０μｍ、上型がＲａ＝５０μｍである。
その他の条件、即ち、型形状や成形プロセスなどは、実
施例２−１と同様である。

【０１０２】このようにして得られた成形ガラス塊は、
その成形面が多孔質型の細孔に食い込んでおり、型から
取り出すことが困難であった。また、成形プロセスを変
更して、成形速度を遅くしたり、型からの噴出ガス流量
を大きくすることにより、型への食い込みを低減するこ
とはできるが、このようにすると、多孔質型の成形面形
状と成形ガラス塊の被成形面形状との差が大きくなっ
た。そして、このような成形ガラス塊を、研磨加工のみ
で、光学素子に加工すると、多大な時間が必要となり、
実用的ではない。

【０１０３】（第３の実施例）本発明の第３の実施例で
は、溶融ガラス塊を、上下一対の多孔質の成形型を用い
て、その成形面の細孔からガスが噴出している状態で、
プレス成形し、その被成形面が僅かに凸凹している状態
の成形ガラス塊を得て、この成形ガラス塊を一対の成形
型で、プレス成形して、成形光学素子を得るのである。

【０１０４】第３の実施例での、型構造、装置構成、お
よび、装置の動作は、第１の実施例と同様である。即
ち、多孔質の下型の上に噴出ガスにより、浮上・保持さ
れている状態で、溶融ガラス塊を得て、これを上下一対
の多孔質の型でプレス成形し、その被成形面が僅かに凸
凹した、高精度の形状精度の成形ガラス塊を得るまでの
工程は、第１の実施例と同様である。

【０１０５】続いて、このようにして得られた高精度の
形状精度の成形ガラス塊を、成形温度に保たれた上下一
対の成形型の下型の上に載せ、この成形ガラス塊がプレ
ス成形可能な温度になるまで加熱軟化する。その後、こ
の上下一対の成形型を用いて、軟化された成形ガラス塊
をプレス成形して、成形光学素子を得た。

【０１０６】本実施例において用いた成形型は、超硬合
金からなり、その成形面は、研磨加工された面の上に、
保護膜としての作用を有するＴｉＮ膜を成膜し、さら
に、その上に、離型膜としての機能を有するカーボン膜
を、成膜している。

【０１０７】本実施例では、所望する成形光学素子の形
状と、その成形用素材として使う成形ガラス塊の形状の
差、即ち、それらの成形面、被成形面の曲率半径の差
は、１０００μｍ以内とし、また、それらの中心厚の
差、即ち、プレス代は、１０００μｍ以内とした。

【０１０８】よって、成形温度に保たれている成形型か
らの伝熱により、成形ガラス塊を成形下型の上に載せて
から、４５秒後には、成形ガラス塊はプレス成形可能な
温度に加熱された。その後、プレス力を加えて、プレス
成形を開始すると、プレス代が小さいため、１０秒でプ
レスは終了した。その後、その状態のまま、成形光学素
子内部に温度分布が生じないように、冷却した後、型開
きし、成形光学素子を取り出した。

【０１０９】本実施例により得られた成形光学素子は、
成形光学素子として優れた品質であった。また、本実施
例では、型耐久性が大変優れ、連続成形を１００００ｓ
ｈｏｔした後でも、成形型の成形面に形成されている離
型膜としての機能を有するカーボン膜には、ダメージが
見られない。従って、本実施例によれば、成形光学素子
を得るに際して要する加熱時間と、成形時間とを短縮
し、製造コストを下げることができ、また、型耐久性が
向上することによっても、製造コストが下がる。

【０１１０】以下、本実施例のより具体的な実施例を数
例挙げて説明し、また、本実施例の比較例も数例挙げて
説明する。

【０１１１】（実施例３−１）本実施例では、実施例１
−１と同様の型を用いた。即ち、多孔質の型１は、日本
カーボン株式会社製の多孔質カーボンＶＣＰ−１０で作
られており、その気孔率は２５％、平均孔径は１０μｍ
である。この多孔質型１の成形面は、下型が曲率半径：
６．５ｍｍ、上型が曲率半径：２４ｍｍ、その開口径は
直径：１０ｍｍである。この多孔質型の成形面の表面形
状は、下型が図７に示すもので、上型が図９に示すもの
であり、それらの表面粗さは、下型がＲａ＝１５μｍ、
上型がＲａ＝１５μｍであった。なお、本実施例におけ
る、成形ガラス塊を得るプロセスは、実施例１−１とほ
ぼ同様である。

【０１１２】このようにして得られた成形ガラス塊２の
被成形面の表面粗さは、下面がＲａ＝１μｍ、上面がＲ
ａ＝１μｍであった。即ち、上下とも、成形ガラス塊の
被成形面の表面粗さは、成形型の成形面の表面粗さの１
／１５以下である。また、多孔質型の成形面形状と成形
ガラス塊の被成形面形状との差は、５μｍ以下であっ
た。

【０１１３】続いて、この成形ガラス塊を、上下一対の
成形型でプレス成形して、成形光学素子を得た。この成
形型の内、下型の成形面は曲率半径：７ｍｍ、上型は曲
率半径：３０ｍｍに研磨加工されている。そして、この
一対の成形型を、５８０℃に保った。その状態の成形下
型の上に成形ガラス塊を載せ、この成形ガラス塊が加熱
軟化された後、３０００Ｎのプレス力を加え、成形光学
素子を得た。このようにして得られた成形光学素子は大
変優れた品質を有していた。

【０１１４】（実施例３−２）本実施例では、多孔質の
型を、日本カーボン株式会社製の多孔質カーボンＶＣＰ
−１５で作った。この気孔率は３０％、平均孔径は１５
μｍである。この多孔質型１の成形面は、下型が曲率半
径：６．５ｍｍ、上型が曲率半径：２４ｍｍ、その開口
径は直径：１０ｍｍである。この多孔質型の成形面の表
面粗さは、下型がＲａ＝５０μｍ、上型がＲａ＝５０μ
ｍであった。なお、本実施例における成形ガラス塊を得
るプロセスは、実施例１−１とほぼ同様である。

【０１１５】このようにして得られた成形ガラス塊２の
被成形面の表面粗さは、下面がＲａ＝５μｍ、上面がＲ
ａ＝５μｍであった。即ち、上下とも、成形ガラス塊の
被成形面の表面粗さは、成形型の成形面の表面粗さの１
／１０以下である。また、多孔質型の成形面形状と成形
ガラス塊の被成形面形状との差は、１０μｍ以下であっ
た。

【０１１６】続いて、この成形ガラス塊を、上下一対の
成形型でプレス成形して、成形光学素子を得た。この成
形型の内、下型の成形面は曲率半径：７ｍｍ、上型は曲
率半径：３０ｍｍに研磨加工されている。そして、この
一対の成形型を５８０℃に保った。その状態の成形下型
の上に成形ガラス塊を載せ、この成形ガラス塊が加熱軟
化された後、ここに３０００Ｎのプレス力を加え、成形
光学素子を得た。このようにして得られた成形光学素子
は、大変優れた品質を有していた。

【０１１７】（比較例３−１）本比較例では、多孔質型
材として、日本カーボン株式会社製の多孔質カーボンＶ
ＣＰ−５０を用いた。その気孔率は４０％、平均孔径は
５０μｍである。この多孔質型の成形面の表面粗さは、
下型はＲａで３０μｍ、上型はＲａで３０μｍである。
その他の条件、即ち、型形状や成形プロセスなどは、実
施例３−１と同様である。

【０１１８】このようにして得られた成形ガラス塊は、
その被成形面が多孔質型の細孔に食い込んでおり、型か
ら取り出すことが困難であった。また、成形プロセスを
変更し、成形速度を遅くしたり、型からの噴出ガス流量
を大きくすることにより、型への食い込みを低減するこ
とはできるが、この場合、多孔質型の成形面形状と成形
ガラス塊の被成形面形状との差が大きくなった。そし
て、このような所望の形状が得られていない成形ガラス
塊を、成形光学素子成形用素材として用いると、プレス
成形時にガス残りが発生することなどが多く、実用的で
はない。

【０１１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学素子製造用素材として、好適した高精度な成形ガラ
ス塊を得ることができ、光学素子の低コスト化に寄与す
る。

【０１２０】また本発明によれば、光学素子製造用素材
として、より適した高精度な成形ガラス塊を得ることが
でき、光学素子の低コスト化に寄与する。

【０１２１】また、本発明では、光学素子を製造するに
あたり、排出される加工屑の発生量を抑えることができ
るので、環境保護に寄与すると共に、光学素子の低コス
ト化に寄与する。

【０１２２】また、本発明によれば、成形光学素子を製
造するにあたり、製造時間を短縮するとともに、型耐久
性を向上できるので、光学素子の低コスト化に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の型の構成を概略説明す
る図である。

【図２】同じく、第１の実施例の装置の構成を概略説明
する図である。

【図３】同じく、型材の構造を説明する図である。

【図４】同じく、成形中の様子を概略説明する図であ
る。

【図５】同じく、型の成形面の形状を説明する図であ
る。

【図６】同じく、成形ガラス塊の成形面の形状を説明す
る図である。

【図７】同じく、下型の成形面の形状を説明する図であ
る。

【図８】同じく、成形ガラス塊の被成形面の形状を説明
する図である。

【図９】同じく、上型の成形面の形状を説明する図であ
る。

【図１０】本発明の第１の実施例の成形ガラス塊の成形
面の形状を説明する図である。

【符号の説明】

１ 多孔質型 ２ 成形ガラス塊 ３ ガス供給室 ４ ガス供給管 ５ 型保持ブロック ６ マスフローコントローラ ７ ガス供給部 ８ ＮＣ駆動装置 ９ コンピュータ １０ シーケンサー １１ コントローラ １２ 多孔質型の素材粒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 余語 瑞和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 久保 裕之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 4G015 HA01

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質の一対の成形型を用いて、その成
   形面に溶融ガラス塊を受け、成形面から噴出しているガ
   スで、前記溶融ガラス塊を、前記成形面について非接触
   の状態で、プレス成形して、所望する形状を得る、光学
   素子製造用成形ガラス塊の製造方法において、 プレス成形過程で、前記成形ガラス塊は、その被成形面
   の一部分を、多孔質の成形型の成形面に対して接触さ
   せ、該成形面の形状を転写すると共に、その他の部分
   を、成形型の成形面から噴出するガスで、保持し、非接
   触の状態を維持し、プレス成形されることを特徴とする
   光学素子製造用成形ガラス塊の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の成形ガラス塊の製造方
   法において、前記成形ガラス塊は、成形型と接触する被
   成形面の一部分と、成形型と非接触の他の部分とが、被
   成形面全体に亘り、概ね均一に分布するように、成形型
   内でプレス成形されることを特徴とする光学素子製造用
   成形ガラス塊の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは２に記載の成形ガラス
   塊の製造方法において、被成形面上に占める、成形型と
   接触する前記成形ガラス塊の一部分の面積が、前記被成
   形面の５０％以下であり、また、残りの面積が、成形型
   と非接触の他の部分で占められるように、成形面上で前
   記成形ガラス塊が形成されていることを特徴とする光学
   素子製造用成形ガラス塊の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の何れかに記載の成形
   ガラス塊の製造方法において、成形ガラス塊の被成形面
   の表面粗さが、Ｒａ＝０．０５μｍ〜２０μｍの範囲内
   になるように、前記被成形面を形成することを特徴とす
   る光学素子製造用成形ガラス塊の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４の何れかに記載の成形
   ガラス塊の製造方法において、多孔質の成形型の成形面
   の表面粗さが、Ｒａ＝５μｍ〜Ｒａ１００μｍの範囲内
   になるように、前記成形面を構成することを特徴とす
   る、光学素子製造用成形ガラス塊の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５の何れかに記載の成形
   ガラス塊の製造方法において、多孔質の成形型が、気孔
   率が３５％以下、平均孔径が５０μｍ以下の多孔質材料
   により形成されている事を特徴とする、光学素子製造用
   素材の成形ガラス塊の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６の何れかに記載の成形
   ガラス塊の製造方法において、多孔質の成形型の表面粗
   さに比べ、成形ガラス塊の表面粗さが小さくなるよう
   に、多孔質の成形型の成形面から噴出するガスの流量を
   調整することを特徴とする、光学素子製造用成形ガラス
   塊の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７の何れかに記載の成形
   ガラス塊の製造方法において、成形ガラス塊の被成形面
   が、所望の表面粗さで、僅かに凸凹するように、多孔質
   の、一対の成形型の接近速度（プレス速度）、および、
   多孔質の成形型の成形面から噴出するガスの流量を、所
   望の時刻に、所望の数値になるように制御することを特
   徴とする、光学素子製造用成形ガラス塊の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８の何れかに記載の成形
   ガラス塊の製造方法において、成形ガラス塊の表面粗さ
   が、多孔質の型の表面粗さの１／５以下であることを特
   徴とする、光学素子製造用成形ガラス塊の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９の何れかに記載の成
    形ガラス塊の製造方法において、多孔質の成形型の成形
    面の形状と、成形ガラス塊の被成形面の形状の間の形状
    差が、１００μｍ以下になるように成形することを特徴
    とする光学素子製造用成形ガラス塊の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０の何れかの方法で
    得られた被成形面が、僅かに凸凹している成形ガラス塊
    について、その被成形面を研磨加工、または、研削加工
    および研磨加工をすることにより、その被成形面の表層
    部分を除去し、これによって、所望する形状の光学素子
    を得ることを特徴とする光学素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１０の何れかの方法で
    得られた、被成形面が僅かに凸凹している成形ガラス塊
    を、それが軟化する温度まで加熱し、一対の精密成形型
    でプレス成形する過程で、前記凹凸を除きあるいは減少
    させた所望形状の成形光学素子を得ることを特徴とする
    光学素子の製造方法。