JPH11147723A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形型と光学素子素材の熱膨張および冷却時
の温度変化による収縮の影響を受けにくい光学素子の成
形方法を提供する。 【解決手段】上型１６と下型１７の間に所望の光学素子
の体積よりも大きいガラス材ａを配置する。このガラス
材ａをヒータ１０によりガラス転移点温度以上且つガラ
ス軟化点温度以下に加熱する。次いで、シリンダ１９に
よりシリンダ軸１３を上昇させて上下型１６，１７を上
昇させ、受圧ブロック７に上型１６を当接させて上下型
１６，１７間でガラス材ａを一定の圧力で押圧し、上下
型１６，１７の間から余剰ガラスを食み出させる。そし
て、前記ガラス材ａに加わる圧力を一定に保持した状態
で、ガラス材ａを一定の速度で冷却する。その後、冷却
されたガラス材ａに加わる圧力を解除し、成形したガラ
ス材ａを取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学レンズやコン
パクトレンズのピックアップヘッドレンズなどの光学素
子の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱された光学素子素材を一対の
成形型で押圧成形する光学素子の成形方法としては、特
公平４―５５１３４号公報および特公平４―４６９０６
号公報に記載されている。

【０００３】特公平４―５５１３４号公報の光学素子の
成形方法は、所望の光学素子に近い形状のガラス素材を
一対の成形型間に保持する。次に、一対の成形型を前記
ガラス素材のガラス軟化点前後の温度に加熱し、ガラス
素材に約０．１〜５００ｋｇ／ｃｍ² の圧力を加えて押
圧成形する。その後、押圧成形したガラス素材（ガラス
成形体）に加える圧力を約０．１〜５０ｋｇ／ｃｍ² に
減圧し、この圧力でガラス成形体を成形型により保持し
た状態で、成形型をガラス転移点前後の温度に冷却す
る。そして、ガラス成形体への圧力を解除して成形型と
ともに冷却する。

【０００４】すなわち、押圧成形時に大きな圧力を加え
てガラス素材を大きく変形させて所望の光学素子の形状
に概略一致させる。ガラス成形体の冷却時にはヒケの発
生を防止できる程度の圧力、すなわち押圧成形時より減
圧した圧力を加えながらガラス転移点温度付近までガラ
ス成形体を冷却することにより、高度の光学素子を成形
するものである。

【０００５】特公平４―４６９０６号公報の光学素子の
成形方法は、スリーブ内に上型および下型を嵌挿し且つ
少なくとも上型を滑動可能とした押型内に、所望の光学
素子とほぼ同形状のガラスプリフォームを挿入して上下
型の間に配置する。次に、ガラスプリフォームをガラス
粘度１０^8.5 〜１０^10.5ポアズに相当する温度に加熱し
た後、上型と分離し得る押し棒により、上型に荷重をか
けてプレスする。次いでガラスプリフォームをプレスし
て成形したガラス成形体上に上型を残したまま押し棒の
みを後退させて上型自重分以外の荷重を除き、押型に包
んだままガラス粘度が１０^11.5ポアズ以上になるまで冷
却する。

【０００６】これは、押し棒と上型とを分離できるよう
にして、上型の自重のみの荷重を加えつつガラス成形体
を押型に包んだまま、ガラス成形体を冷却するものであ
る。すなわち、プレス後に押し棒を上型から分離して、
ガラス成形体と上下型との接触状態を保つことにより、
ガラス成形体の上表面の接触状態と下表面の接触状態を
同じ状態に保ち、ガラス成形体の上下表面に温度差を生
じさせないようにしている。これによりガラス成形体が
完全に固化するまで型自重による加圧状態を保ち、成形
後の荷重解除時発生する熱による収縮変化を防止してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特公平４―５５１３４
号公報の光学素子の成形方法では、大きな圧力で押圧し
たときは成形型の形状がそのままガラス素材に転写され
るが、冷却時の加圧力を０．１〜５０ｋｇ／ｃｍ² にす
ると、冷却するうちにガラス素材と成形型の線膨張率の
違いで収縮量が異なり、常温では、成形型形状とは異な
った転写面形状の光学素子ができてしまう問題がる。

【０００８】また、特公平４―４６９０６号公報は、ス
リーブ内でガラス素材をプレスしてガラス成形体を得た
後、押し棒を後退させてガラス成形体が固化するまで型
自重の荷重により圧力を加えて冷却しているが、特公平
４―５５１３４号公報の成形方法と同様な問題を有して
いる。また、スリーブでガラス成形体の側面を規制して
いるので、ガラス成形体に圧力をかけつつ冷却すると、
ガラス成形体の内部に歪み・内部応力が発生する問題が
ある。

【０００９】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、成形型と光学素子素材の熱膨張および
冷却時の温度変化による収縮の影響を受けにくい光学素
子の成形方法を提供することを目的とする。また、光学
素子素材の側面に余剰ガラスを生じさせつつ押圧成形し
ても良好な転写性の得られる光学素子の成形方法を提供
することを目的とする。さらに、一対の成形型の偏心精
度や摺動性を悪化させることのない光学素子の成形方法
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明に係る光学素子の成形方法は、加熱され
た光学素子素材を一対の成形型で押圧成形して光学素子
とする光学素子の成形方法において、一対の成形型間に
所望の光学素子の体積よりも大きい光学素子素材を配置
する工程と、前記光学素子素材をガラス転移点温度以
上、ガラス軟化点温度以下に加熱する工程と、前記一対
の成形型の少なくとも一方を移動させて、前記光学素子
素材を一定の圧力で押圧し、前記一対の成形型間から余
剰光学素子素材を食み出させる工程と、前記光学素子素
材に加わる圧力を一定に保持した状態で、前記光学素子
素材を一定の速度で冷却する工程と、前記冷却された光
学素子素材に加わる圧力を解除し、前記光学素子素材を
取り出す工程と、を有する。

【００１１】また、第２の発明に係る光学素子の成形方
法は、第１の発明に係る光学素子の成形方法において、
前記光学素子素材に接触する前記成形型の成形面は、球
面形状または非球面形状を有する光学機能面と、前記光
学機能面の外周に形成され且つ前記光学機能面よりも面
粗さが粗い光学機能面外周面と、を有する。

【００１２】さらに、第３の発明に係る光学素子の成形
方法は、第１または第２の発明に係る光学素子の成形方
法において、前記一対の成形型をガイドするガイド部材
および前記成形型の材料は、互いに線膨張係数が等しい
ものを用いる。

【００１３】すなわち、第１の発明に係る光学素子の成
形方法は、一致の成形型間に所望の光学素子の体積より
も大きい光学素子素材を配置し、光学素子素材をガラス
転移点温度以上、ガラス軟化点温度以下に加熱する。そ
して、一対の成形型の少なくとも一方を移動させて、光
学素子素材を一定の圧力で押圧し、一対の成形型間から
余剰光学素子素材を食み出させる。光学素子素材に加わ
る圧力を一定に保持した状態で、光学素子素材を一定の
速度で冷却する。冷却された光学素子素材に加わる圧力
を解除し、光学素子素材を取り出す。

【００１４】また、第２の発明に係る光学素子の成形方
法は、球面形状または非球面形状を有する光学機能面と
この光学機能面の外周に形成され且つ光学機能面よりも
面粗さが粗い光学機能面外周面とを有する成形面で光学
素子素材を押圧する。その結果、余剰光学素子素材は、
光学機能面外周面によって流動性が鈍くなるため、一対
の成形型間から食み出しにくくなり、光学機能面の転写
性が良い光学素子を得ることができる。

【００１５】さらに、第３の発明に係る光学素子の成形
方法は、互いに線膨張係数が等しい材料のガイド部材お
よび成形型で光学素子素材を押圧する。

【００１６】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］まず、本発明の
実施の形態１に使用する成形装置を図１〜３を用いて説
明する。図１は本成形装置を示す断面図、図２は金型体
を示す斜視図、図３は上型（下型）を示す斜視図であ
る。

【００１７】図１において、枠体４は、上壁４ａと下壁
４ｂとから構成されており、加熱室３を形成している。
枠体４の下壁４ｂの下面は、複数本の支柱２’により支
持されており、この支柱２’の下端が基台１の上面に固
定されている。そして、下壁４ｂ、支柱２’および基台
１によって囲んで型交換室６を形成している。基台１の
下面は、複数本の支柱２により支持されている。

【００１８】また、枠体４内には、後述する受圧ブロッ
ク７の軸線を中心として囲むように円筒状の保持筒８が
配設されており、保持筒８内が成形室５となっている。
この保持筒８の内面には、加熱手段としての巻回したヒ
ータ１０が設けられている。

【００１９】なお、枠体４の下壁４ｂには、成形室５内
に不活性ガスを供給するための接続管９が設けられてお
り、一対の成形型である上型１６と下型１７を有する金
型体１２が酸化しないようになっている。ここで、成形
室５内の酸素濃度を０．５％以下にすると、金型体１２
は酸化が鈍って劣化しにくくなる。

【００２０】枠体４の上壁４ａには、棒状の受圧ブロッ
ク７が下方に向けて取り付けられている。この受圧ブロ
ック７の下方には、その中心軸と同軸で対向するシリン
ダ軸１３が配置されている。

【００２１】シリンダ軸１３は、基台１の下方に設置さ
れているシリンダ１９に連結されており、上下方向に所
望の速度で移動することが可能で且つ所望の位置に高精
度に停止できるようになっている。また、シリンダ軸１
３の上端には受支板１４が取り付けられている。

【００２２】この受支板１４には凹状の段部が設けられ
ており、金型体１２の一部を構成する下型１７および下
リング２２（図２参照）の下端面側の外周が嵌合可能に
なっている。また、受支板１４内には、下型１７の温度
を測定する熱電対２０が埋設されている。

【００２３】枠体４の下壁４ｂの中央部には、シリンダ
軸１３の上端に取り付けられた受支板１４が挿通可能な
連通孔１１が形成されており、この連通孔１１によって
成形室５と型交換室６とを繋げている。さらに、基台１
の中央部には、シリンダ軸１３が挿通可能な孔１８ａを
有する受支台１８が取り付けられている。

【００２４】図２において、光学素子の成形装置に用い
る金型体１２は、成形面部１６ａおよび摺動部１６ｂを
有する円柱状の上型１６と成形面部１７ａおよび摺動部
１７ｂを有する円柱状の下型１７とからなる一対の成形
型と、この上型１６と下型１７の摺動部１６ｂ，１７ｂ
を摺動させて上型１６と下型１７との中心軸を合わせる
３本の棒状のガイド１５と、この３本のガイド１５の両
端を固定する上リング２１および下リング２２と、から
構成される。

【００２５】この金型体１２の側壁には、図２に示すよ
うに、所望の光学素子の体積よりも大きい光学素子素材
としてのガラス材ａ（材質をプラスチックにしても良
い）を上型１６と下型１７の間に挿入可能な挿入口がガ
イド１５間に形成される。この挿入口は、ヒータ１０か
らの輻射熱が、上型１６および下型１７の成形面近傍と
下型１７の成形面上に載置されているガラス材ａに直接
照射されるような役目も果たしている。また、ガイド１
５を金型体１２の円周方向に等間隔に複数設けるすなわ
ち前記挿入口を等間隔に設けることにより、ガラス材ａ
の加熱をより均等にすることが可能となる。

【００２６】ここで、ガラス材ａは、ガラス転移点温度
が７００℃以下のものを使用するのが望ましい。なぜな
ら、本実施の形態では上型１６、下型１７およびガイド
１５には、超硬材を用いるため、材料の耐久温度に限界
があるためである。

【００２７】また、上型１６、下型１７およびガイド１
５の線膨張係数が等しい材料を用いると、熱の影響によ
る上型１６と下型１７との偏心精度の悪化や上下型１
６，１７とガイド１５との摺動抵抗が大きくなる、とい
った問題を防ぐことができる。

【００２８】さらに、上型１６と下型１７との偏心精度
を向上させるためには、上下に移動する成形型（本実施
の形態では上型１６）の温度を、移動しない成形型（本
実施の形態では下型１７）の温度よりも高く設定するこ
とにより、移動する上型１６とガイド１５とのクリアラ
ンスを小さくし、上型１６の傾きを規制しても良い。

【００２９】図３において、上記上型１６または下型１
７の成形面部１６ａ，１７ａの成形面は、球面形状また
は非球面形状を有する光学機能面２５と、光学機能面２
５の外周に形成され且つ光学機能面２５よりも面粗さが
粗い光学機能面外周面２６と、から構成されている。

【００３０】上記光学機能面２５は、面粗さが０．１μ
ｍ以下に仕上げられている鏡面が望ましい。この光学機
能面２５の面粗さが０．１μｍよりも大きいと、ガラス
材ａを成形しても光学素子として使用するのは困難であ
る。

【００３１】一方、光学機能面外周面２６は、面粗さが
０．１μｍ以上であることが望ましい。このように、面
粗さの異なる光学機能面２５と光学機能面外周面２６と
を成形面に形成することにより、ガラス材ａは上下型１
６，１７間から食み出る付近で流動性が鈍くなる。

【００３２】また、成形面部１６ａ，１７ａの側面２７
は、面粗さが５．０μｍ以上に形成されており、押圧成
形時にガラス材ａの上下型１６，１７間から食み出た余
剰ガラス２８（図６参照）の巻き込みを防止している。

【００３３】上記上型１６または下型１７の成形面部１
６ａ，１７ａの外径は、３本のガイド１５に沿って摺動
する摺動部１６ｂ，１７ｂの外径よりも小さくなってい
る。このように上下型１６，１７を段付き形状に構成
し、上下型１６，１７の間から余剰ガラス２８を発生さ
せやすくしている。また、上型１６または下型１７の摺
動部１６ｂ，１７ｂの外径とガイド１５との間には、常
温時および加熱時に互いに摺動可能なように数μｍの最
小限のクリアランスが設けられている。

【００３４】なお、上型１６または下型１７の摺動部１
６ｂ，１７ｂの外径と嵌合するガイド１５の摺動面１５
ａは、面粗さが０．１μｍ〜５．０μｍ程度である。こ
の摺動面１５ａは、面粗さが５．０μｍよりも大きいと
上下型１６，１７の摺動が鈍くなってしまい、また面粗
さが０．１μｍよりも小さいと熱を吸収しにくくなり、
上下型１６，１７のみが熱膨張してしまい、上下型１
６，１７とガイド１５とのクリアランスが小さくなり上
下型１６，１７の摺動が鈍くなってしまう。

【００３５】次に、上記光学素子の成形装置による本実
施の形態の光学素子の成形方法を説明する。図２および
図４において、３本のガイド１５の下端を下リング２２
の上面に取り付けるとともにガイド１５の上端を上リン
グ２１の下面に取り付ける。下型１７を３本のガイド１
５に摺動させて組み付け、下型１７の成形面上に所望の
光学ガラスの体積よりも大きいガラス材ａを載置させ
る。そして、上型１６を、その成形面と下型１７の成形
面が対向するように、３本のガイド１５に摺動させるこ
とにより上型１６と下型１７との軸心を合わせて金型体
１２を構成する。このとき、上型１６は、その自重によ
りガラス材ａと接触した状態で停止している。

【００３６】次に、型交換室６に位置している受支板１
４上に金型体１２を載置させる。そして、不活性ガスを
接続管９から成形室５内に供給することにより、成形室
５内の酸素濃度を０．５％以下まで低下させる。成形室
５内の酸素濃度が０．５％以下に安定した後、シリンダ
１９を作動し、受支板１４上に載置された金型体１２を
上昇させてヒータ１０内に挿入する（図１参照）。

【００３７】この金型体１２をヒータ１０内に挿入する
動作と同時にヒータ１０から金型体１２に向けて輻射熱
を照射させる。この輻射熱により、上型１６，下型１７
およびガラス材ａを加熱する。

【００３８】そして、ガラス材ａを成形に最適な所定の
温度すなわちガラス転移点温度以上、ガラス軟化点温度
以下まで上昇させる（図７（ａ）の工程Ａ：加熱工
程）。その後、ガラス材ａの内外部、上型１６および下
型１７の表面温度がほぼ均一な温度になるまで一定温度
で加熱保持する（図７（ａ）の工程Ｂ：ガラス転移点温
度以上且つガラス軟化点温度以下に安定させる工程）。
このときの保持時間は、ガラス材ａの硝材によって異な
るが、通常５分〜１０分程度である。

【００３９】次に、シリンダ１９によりシリンダ軸１３
を上昇させることによって、金型体１２を上昇させる。
このシリンダ軸１３の上昇によって、上型１６の摺動部
１６ｂの底面が受圧ブロック７の先端部に当接し、ガラ
ス材ａが押圧成形される（図７（ａ）の工程Ｅ：一定圧
力で押圧する工程）。

【００４０】この押圧成形によって、ガラス材ａは上型
１６、下型１７の成形面を沿うように変形し、上型１６
と下型１７との間から余剰ガラス２８が食み出る（図５
および図６参照）。

【００４１】ガラス材ａが所望の形状に成形されたら、
ガラス材ａに加える圧力を変えないで一定（工程Ｅ）に
しておくとともに、設定時間が経過したらヒータ１０の
加熱を止める。この状態で、金型体１２を２０℃〜４０
℃すなわち作業者が金型体１２を取り出せる温度になる
まで冷却する（図７（ａ）の工程Ｃ：冷却工程）。ここ
で、冷却工程Ｃ中にも所定の押圧力を一定にかけるの
は、押圧成形しているガラス材ａに上下型１６，１７の
成形面形状を良好に転写させるためである。しかし、押
圧力をかけたまま冷却すると、ガラス材ａの内部に歪み
・内部応力が発生するため、歪みを解除する必要があ
る。そこで、押圧成形の際にガラス材ａの側面への規制
をなくして解放状態にし、上型１６と下型１７との間か
ら余剰ガラス２８を食み出させてガラス材ａの側面に発
生させる。これにより、一定の押圧力を保ちつつガラス
材ａを冷却する際に、ガラス材ａの内部応力の発生を防
ぎ、上下型１６，１７の成形面の転写性を確保してい
る。なお、上下型１６，１７の成形面には面粗さの粗い
光学機能面外周面２６を光学機能面２５の外周に形成し
てあるので、上下型１６，１７の間から食み出るガラス
材ａの流動性は光学機能面外周面２６で鈍くなり、上下
型１６，１７によるガラス材ａへの加圧状態は良好に保
たれ、転写性に不具合は生じない。

【００４２】この冷却によって、ガラス材ａは流動が止
まり所定の形状に固化される。このとき、図８に示すよ
うに、上下型１６，１７間から食み出る余剰ガラス２８
は、ガラス材ａの側面を保温する役目を果たしている。
図９は余剰ガラスのない場合の温度分布を示している。
このため、余剰ガラス２８が有ると、上下型１６，１７
とガラス材ａの線膨張および冷却時の温度変化による収
縮の影響が受けにくくなる（図７（ｂ）余剰ガラス体
積）。

【００４３】その後、シリンダ１９を作動させて、ガラ
ス材ａに加える圧力を解除し、シリンダ軸１３を下降さ
せることによって、受支板１４上に載置されている金型
体１２を下降させる。

【００４４】そして、型交換室６まで下降してきた金型
体１２から、成形されたガラス材ａ（光学素子）を取り
出す（図７（ａ）の工程Ｄ：取り出し工程）。このと
き、ガラス材ａの側面である余剰ガラス２８を保持する
ことによって、押圧成形した光学素子の光学機能面に触
れることなく取り出すことができる。

【００４５】本実施の形態によれば、ガラス材ａの側面
に対する規制をなくした状態のまま、ガラス材ａに加え
る圧力を変えずに所定の時間押圧し、ガラス材ａの側面
に余剰ガラス２８を発生させ、ガラス材ａの外周部を保
温することで、ガラス材ａの内外部の温度変化を小さく
し、内部応力の発生を防ぎ、かつ転写性を確保すること
ができる。

【００４６】［実施の形態２］まず、本発明の実施の形
態２に使用する光学素子の成形装置を図１０〜１２を用
いて説明する。図１０は金型体を示す分解斜視図、図１
１は上型（下型）を示す一部拡大断面図、図１２はガイ
ド部材と上リングを示す斜視図である。なお、成形装置
のその他の構成は、図１と同様に構成されているので、
図示およびその説明を省略する。

【００４７】図１０，１１において、光学素子の成形装
置に用いる金型体３０は、成形面部３１ａおよび摺動部
３１ｂを有する円柱状の上型３１と成形面部３２ａおよ
び摺動部３２ｂを有する円柱状の下型３２とからなる一
対の成形型と、この上型３１と下型３２の摺動部３１
ｂ，３２ｂを摺動させて上型３１と下型３２との中心軸
を合わせるガイド部材３３と、このガイド部材３３の上
端に着脱可能な上リング３６と、から構成される。ガイ
ド部材３３は、円筒形状の部材を、下リング３７となる
下部を残して上部から直線状に切り欠いて３本のガイド
３５を形成して構成されており、３本のガイド３５の上
端に上リング３６が着脱可能に取り付けられるようにな
っている。

【００４８】この金型体３０の側壁には、図１３に示す
ように、所望の光学素子の体積よりも大きい光学素子素
材としてのガラス材ａ（材質をプラスチックにしても良
い）を上型３１と下型３２の間に挿入可能な挿入口（以
下、切り欠き部という）がガイド３５間に形成される。
この切り欠き部は、ヒータ１０（図１０参照）からの輻
射熱が、上型３１および下型３２の成形面近傍と下型３
２の成形面上に載置されているガラス材ａに直接照射さ
れるような役目も果たしている。また、ガイド３５をガ
イド部材３３の円周方向に等間隔に複数設けるすなわち
前記切り欠き部を等間隔に設けることにより、ガラス材
ａの加熱をより均等にすることが可能となる。さらに、
切り欠き部からは、ガラス材ａを押圧成形する際に生ず
る余剰ガラス２８が食み出すため（図１４参照）、切り
欠き部の大きさ（幅）を変化させることにより、ガラス
材ａの内圧を左右することができ、ガラス材ａの硬さに
よって作用させる加圧力を調整することが可能になる。
ここで、ガラス材ａは、実施の形態１と同様に、ガラス
転移点温度が７００℃以下のものを使用するのが望まし
い。

【００４９】また、上型３１、下型３２およびガイド部
材３３の線膨張係数が等しい材料を用いると、熱の影響
による上型３１と下型３２との偏心精度の悪化や上下型
３１，３２とガイド部材３３との摺動抵抗が大きくな
る、といった問題を防ぐことができる。

【００５０】さらに、上型３１と下型３２との偏心精度
を向上させるためには、上下に移動する成形型（本実施
の形態では上型３１）の温度を、移動しない成形型（本
実施の形態では下型３２）の温度よりも高く設定するこ
とにより、移動する上型３１とガイド３５とのクリアラ
ンスを小さくし、上型３１の傾きを規制しても良い。

【００５１】上記上型３１、下型３２には、図１１に示
すように、円柱状の摺動部３１ｂ，３２ｂの上部を面取
り加工して形成したテーパ状の成形面部３１ａ，３２ｂ
が構成されている。成形面部３１ａ，３２ａをテーパ状
にすることにより、上下型３１，３２の間から余剰ガラ
ス２８を発生させやすくしている。成形面部３１ａ，３
２ａの端面である成形面には、球面形状または非球面形
状を有する光学機能面４０と、光学機能面４０の外周に
形成され且つ光学機能面４０よりも面粗さが粗い光学機
能面外周面４１とが形成されている。なお、成形面部３
１ａ，３２ａと上記光学機能面４０および光学機能面外
周面４１は、実施の形態１と同様な面粗さにそれぞれ形
成され、実施の形態１と同様な作用を持たせている。

【００５２】また、上型３１または下型３２の摺動部３
１ｂ，３２ｂの外径とガイド３５との間には、常温時お
よび加熱時に互いに摺動可能なように数μｍの最小限の
クリアランスが設けられている。なお、上型３１または
下型３２の摺動部３１ｂ，３２ｂの外径と嵌合するガイ
ド３５の摺動面は、面粗さが０．５μｍ〜１．０μｍ程
度である。

【００５３】次に、上記光学素子の成形装置による本実
施の形態の光学素子の成形方法を説明する。下型３２を
３本のガイド３５に摺動させてガイド部材３３に組み付
け、下型３２の成形面上に所望の光学ガラスの体積より
も大きいガラス材ａを載置させる。そして、上型３１
を、その成形面と下型３２の成形面が対向するように、
３本のガイド１５に摺動させることにより、上型３１と
下型３２との軸心を合わせてガラス材ａを挟む。そし
て、３本のガイド３５に上リング３６を取り付けて金型
体３０を構成する。このとき、上型３１は、その自重に
よりガラス材ａと接触した状態で停止している（図１３
参照）。

【００５４】次に、この金型体３０を型交換室６に位置
している受支板１４上に載置させる（図１参照）。その
後の工程Ａ〜Ｅ（図７参照）は実施の形態１と同様であ
る。

【００５５】この押圧成形によって、ガラス材ａは上型
３１、下型３２の成形面を沿うように変形し、上型３１
と下型３２との間から余剰ガラス２８が食み出るととも
に、図１４に示すように、ガイド部材３３の切り欠き部
から大きく食み出す。このとき、切り欠き部の大きさ
（幅）を変化させることにより、押圧成形時のガラス材
ａの内圧を左右することができ、ガラス材ａの硬さによ
って作用させる加圧力を調整することが可能になる。

【００５６】また、冷却工程Ｃによる冷却によって、ガ
ラス材ａは流動が止まり所定の形状に固化される。この
とき、図１５に示すように、上下型３１，３２間から食
み出る余剰ガラス２８は、上下型３１，３２の先端を保
温する役割をするため、光学機能面４０の温度変化が小
さくなり、上下型３１，３２とガラス材ａの線膨張およ
び冷却時の温度変化による収縮の影響が受けにくくな
る。

【００５７】本実施の形態によれば、ガラス材ａの側面
に対する規制をなくし余剰ガラス２８を発生させること
で、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。さ
らに、余剰ガラス２８の熱で上下型３１，３２の先端を
保温することで、ガラス材ａの内外部の温度変化を小さ
くし、内部応力の発生を防ぎ、かつ転写性の確保するこ
とができる。

【００５８】なお、上記した具体的実施の形態から次の
ような構成の技術的思想が導き出される。 （付記） （１）一対の上下型間にガラス材を配置し、前記型およ
びガラス材を加熱し押圧成形することにより、光学素子
を成形する光学素子の成形方法において、摺動面粗さが
５．０μｍ〜０．１μｍのガイド材に、球面形状または
非球面形状の光学機能面で、かつ面粗さが鏡面に仕上げ
られている成形面を有する上下型を載置し、ガラス転移
点温度が７００℃以下のガラス材を前記上下型成形面に
挟み金型体を構成する工程と、前記金型体を成形室に配
置する工程と、前記成形室内に不活性ガスを流入して成
形室内の酸素濃度を一定に保つ工程と、前記金型体を金
型体周辺に設けたヒータでガラス転移点温度以上、ガラ
ス軟化点温度以下に加熱する工程と、前記金型体中の上
下型のいずれか一方を前記ガイド材面を摺動させ、一定
の圧力でガラス材を押圧する工程と、ガラス材に圧力を
一定時間かけた後、一定速度で冷却する工程と、前記ガ
ラス材圧力をガラス材温度が２０℃〜４０℃で解除し、
押圧されたガラス材を前記金型体より取り出す工程と、
からなることを特徴とする光学素子の成形方法。

【００５９】（２）前記上下型の光学機能面外周面粗さ
が０．１μｍ以上の粗さに仕上げられていることを特徴
とする付記（１）に記載の光学素子の成形方法。

【００６０】（３）上下型とガイド部材の線膨張係数が
等しい材料を用いることを特徴とする付記（１）に記載
の光学素子の成形方法。

【００６１】（４）ガイド部材内を「上下に移動する型
温度≧移動しない型温度」なる関係で加熱されることを
特徴とする付記（１）に記載の光学素子の成形方法。

【００６２】（５）成形室内の酸素濃度が０．５％以下
であることを特徴とする付記（１）に記載の光学素子の
成形方法。

【００６３】（６）光学機能面周辺に段差を設け、加工
粗さを１．０〜５．０μｍにしたことを特徴とする付記
（１）に記載の光学素子の成形方法。

【００６４】（７）ガイド部材に切り欠き部を設け、ガ
ラス材を上下型で押圧した際に生ずる余剰ガラスを前記
切り欠き部から食み出させることを特徴とする付記
（１）に記載の光学ガラスの成形方法。

【００６５】付記（１）の光学素子の成形方法によれ
ば、押圧成形するガラス材の内部応力を解除し、かつ転
写性を得るために、ガラス材側面の規制をなくした状態
のまま、加圧力を変えずに所定時間押圧することで、ガ
ラス材の内部応力を防ぎ、かつ転写性を確保して光学素
子の成形を行うことができる。

【００６６】付記（２）の光学素子の成形方法によれ
ば、面粗さの粗い光学機能面外周面で余剰ガラスの流動
が鈍くなり、ガラス材側面の規制をなくした状態で加圧
冷却しても高度の転写性を得ることができる。

【００６７】付記（３）の光学素子の成形方法によれ
ば、一対の上下型の偏心精度や摺動性を悪化させること
なく光学素子の成形を行うことができる。

【００６８】付記（４）の光学素子の成形方法によれ
ば、移動する型とガイド部材間のクリアランスを小さく
でき、移動する型の傾きを防ぐことができる。

【００６９】付記（５）の光学素子の成形方法によれ
ば、成形型の酸化を防ぎ、型寿命を長くすることができ
る。

【００７０】付記（６）の光学素子の成形方法によれ
ば、余剰ガラスを上下型の間から発生させやすくするこ
とができる。

【００７１】付記（７）の光学素子の成形方法によれ
ば、切り欠き部の幅を変化し、加圧力を光学素子素材の
硬さに合わせて調整した成形を行うことができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１による本
発明の光学素子の成形方法によれば、光学素子素材の側
面を規制することなく、押圧成形時に余剰ガラスを一対
に成形型間から食み出させることで、冷却時にあっても
押圧成形体の側面を保温し、押圧成形体の温度変化を小
さくし、内部応力の発生を防ぎ、かつ転写性の優れた光
学素子を成形することができる。

【００７３】また、請求項２による本発明の光学素子の
成形方法によれば、面粗さの粗い光学機能面外周面で余
剰ガラスの流動が鈍くなり、ガラス材側面の規制をなく
した状態で加圧冷却しても高度の転写性を得ることがで
きる。

【００７４】さらに、請求項３による本発明の光学素子
の成形方法によれば、一対の成形型の偏心精度や摺動性
を悪化させることなく光学素子を成形することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における光学素子の成形
装置を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１における金型体を示す斜
視図である。

【図３】本発明の実施の形態１における上型（下型）を
示す斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態１におけるガラス材を配置
する工程を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１におけるガラス材を押圧
し、余剰ガラス材を食み出させる工程を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態１におけるガラス材を押圧
し、余剰ガラス材を食み出させる工程を示す斜視図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態１における成形工程を示す
図で、図７（ａ）は金型体の温度と押圧力の関係、図７
（ｂ）は金型体の温度と余剰ガラス体積との関係を示し
ている。

【図８】本発明の実施の形態１における成形したガラス
材内部の温度分布を示す図である。

【図９】余剰ガラスを発生させない場合のガラス材内部
の温度分布を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態２における金型体を示す
分解斜視図である。

【図１１】本発明の実施の形態２における上型（下型）
を示す一部拡大断面図である。

【図１２】本発明の実施の形態２におけるガイド部材と
上リングを示す斜視図である。

【図１３】本発明の実施の形態２におけるガラス材を押
圧し、余剰ガラス材を食み出させる工程を示す断面図で
ある。

【図１４】本発明の実施の形態２におけるガラス材を押
圧し、余剰ガラス材を食み出させる工程を示す斜視図で
ある。

【図１５】本発明の実施の形態２における上型、下型内
部の温度分布を示す図である。

【符号の説明】

３ 加熱室 ５ 成形室 １０ ヒータ １２，３０ 金型体 １５，３５ ガイド １６，３１ 上型 １７，３２ 下型 ２５，４０ 光学機能面 ２６，４１ 光学機能面外周面 ３３ ガイド部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱された光学素子素材を一対の成形型
   で押圧成形して光学素子とする光学素子の成形方法にお
   いて、 一対の成形型間に所望の光学素子の体積よりも大きい光
   学素子素材を配置する工程と、 前記光学素子素材をガラス転移点温度以上、ガラス軟化
   点温度以下に加熱する工程と、 前記一対の成形型の少なくとも一方を移動させて、前記
   光学素子素材を一定の圧力で押圧し、前記一対の成形型
   間から余剰光学素子素材を食み出させる工程と、 前記光学素子素材に加わる圧力を一定に保持した状態
   で、前記光学素子素材を一定の速度で冷却する工程と、 前記冷却された光学素子素材に加わる圧力を解除し、前
   記光学素子素材を取り出す工程と、を有することを特徴
   とする光学素子の成形方法。
2. 【請求項２】 前記光学素子素材に接触する前記成形型
   の成形面は、球面形状または非球面形状を有する光学機
   能面と、前記光学機能面の外周に形成され且つ前記光学
   機能面よりも面粗さが粗い光学機能面外周面と、を有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方
   法。
3. 【請求項３】 前記一対の成形型をガイドするガイド部
   材および前記成形型の材料は、互いに線膨張係数が等し
   いものを用いることを特徴とする請求項１または２に記
   載の光学素子の成形方法。