JP2001010831A

JP2001010831A - ガラス光学素子用成形型及び該成形型を用いたガラス光学素子の製造方法

Info

Publication number: JP2001010831A
Application number: JP11177814A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Hirota; 慎一郎広田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2001-01-16
Anticipated expiration: 2019-06-24
Also published as: JP3922834B2

Abstract

(57)【要約】【課題】成形型に対するガラスの離型を良好に行い得
る光学用ガラスのプレス成形方法を提供する。【解決手段】本発明のプレス成形方法は、成形面を有
する上型１１及び下型１２を含み、その成形面におい
て、その光学的機能形成領域以外の部分に粗面２０を備
える成形型を用意する工程と、軟化したガラス素材を、
下型１２の成形面上に供給する工程と、供給されたガラ
ス素材をプレス成形する工程であって、プレス後のガラ
スの面に粗面の凹凸が転写されるものを成形するもの
と、成形型とガラスとの線膨張係数差によって、粗面の
凹凸とガラスに転写された凹凸とが位置ずれを起こす時
間経過後に、上型及び下型を相対的に引き離す工程と、
プレスされたガラスを成形型から取り出す工程とを備え
る。プレス後のガラスの収縮時に、前記ガラスに転写さ
れた凹凸が粗面の凹凸を乗り上げ、その結果形成される
隙間から外気が型の成形面とガラスの間へ入り、ガラス
の離型が良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス素材をプレ
ス成形後に研削研磨が不要なレンズやプリズム等のガラ
ス光学素子の精密プレス成形方法に関し、特に、プレス
後の成形型に対するガラスの離型性を改善したガラス光
学素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から光学用ガラス、特に光学レンズ
の成形方法として、軟化させたガラスをプレスして成形
を行うプレス成形法が知られている。プレス成形法にお
いては、ガラス素材を所定の温度（ガラスの粘度が１０
^7.5〜１０¹¹ポアズになる温度）まで加熱して軟化さ
せ、又は溶融ガラスを該所定の温度になるように粘度調
整して、上型及び下型を備えた成形型に供給する。次い
で両型の成形面により該軟化させたガラス素材をプレス
し、該成形面に沿った形状のガラスを成形する。そし
て、ガラスの温度がその転移点（約１０^13.4ポアズ）あ
るいはそれ以下になるまでその状態を維持して冷却を行
い、その後、上型及び下型を相互に引き離して、プレス
後のガラスを取り出せるようにする。

【０００３】前記ガラスのプレス成形法、特に凹面を有
するガラスのプレス成形法においては、従来から前記プ
レス後の成形型の引き離し時におけるガラスの離型の問
題が指摘されている。図１１に示すように、プレス後の
ガラスの冷却の過程で、負圧の密閉空間Ｓが上型１とガ
ラスＧの間に生じることがある。これは、ガラスの線膨
張係数が型のそれよりも大きく、従ってガラスが型の成
形面に沿って相対的に収縮していくために引き起こされ
る。このような負圧の密閉空間Ｓが上型とガラスとの間
に生じると、上型とガラスとの間の密着性が高まり、プ
レス後の型の引き離しの際に、ガラスが上型に一時的に
又は永続的に貼り付くことがある。このため、後にガラ
スが上型から落下してその光学面が破損したり、又はガ
ラスの搬送に支障を来すという問題がある。同様の問題
は、周囲につば状の平面部を有する凸面ガラスの成形に
おいても生じることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような問題に対処
するために、従来幾つかの方法が提案されている。代表
的な方法に、上型に貼り付いたガラスに物理的な力を作
用させ、また成形型に振動を与えて離型を行う方法があ
る。しかしながら、この方法は、転移点程度の温度にあ
るガラスに物理的な力や振動が与えられるため、ガラス
の面精度が損なわれたり、クラックを生じさせるなどの
問題がある。

【０００５】また、型の引き離し時に、ガラスの周囲を
減圧状態にする方法、ガラスの両面で曲率半径のきつい
側を上型側にする方法などが知られている。しかしなが
ら、前者の方法においては、周囲雰囲気を減圧させるた
めの大掛かりな構造が必要となり、また後者の方法にお
いては、該方法によって生成できるガラスの形状が限定
されるなどの問題がある。

【０００６】更に、本発明者らにより、型の成形面に複
数の窪みを形成し、プレス後のガラスの収縮時に、該窪
みに対応する突起部分が該窪みを乗り越えることによっ
て、型に対するガラスの離型を良好にするための技術が
開示されている（特開平３−２１８９３２号公報）。し
かしながら、前記方法においては、型の成形面に窪みを
形成することが容易でなく、またその加工の出来具合に
よって、型の窪みがガラスの収縮の際の抵抗となり、該
ガラスの部分に応力が集中してその面精度を歪めたり、
クラックを生じさせたりすることがある。

【０００７】従って本発明の目的は、成形型の複雑な形
状や複雑な装置構成を用いることなく、成形型に対する
離型を良好に行い得る光学用ガラスのプレス成形方法を
提供することにある。

【０００８】また本発明の別の目的は、成形型に対する
ガラスの離型の際に、ガラスの面精度を低下させたり、
クラックを生じさせたりすることのない光学用ガラスの
プレス成形方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、相対向する上
型及び下型を含み、該成形面で軟化したガラス素材をプ
レスしてガラス光学素子を成形するための成形型に関す
る。本発明において、該上型及び下型は、その成形面に
それぞれ該ガラス光学素子の光学的機能面を形成するた
めの光学的機能形成領域を有し、かつ、該上型の成形面
における該光学的機能形成領域以外の領域には、粗面が
形成されており、該粗面におけるＲｍａｘで表わされる
凹凸の最大高さが、該下型の成形型における該光学的機
能形成領域以外の領域においてＲｍａｘにより表わされ
る凹凸の最大高さよりも大きいことを特徴とする。

【００１０】前記成形型を用いてガラス素材をプレスし
た場合、前記粗面が成形されるガラス光学素子の面に転
写される。前記プレス後のガラス光学素子の収縮時に、
前記転写された凹凸が成形型の粗面の凹凸を乗り上げ、
その結果、型とガラス光学素子の間に外部と連通する僅
かな隙間が形成される。この僅かな隙間から外気が成形
型の成形面とガラスの間へ入ることが可能となり、成形
型に対するガラスの離型が良好となる。この場合におい
て、前記粗面は所定の範囲をもって成形面上に形成され
ているので、前記ガラスの収縮時においてガラス光学素
子の一点に応力が生じることが回避され、該応力に起因
するクラックやガラス面の歪みを防ぐことができる。

【００１１】この場合に、好ましくは該粗面が、最大高
さＲｍａｘ０．１μｍ以上の粗面である。

【００１２】また、該上型が、成形しようとするガラス
光学素子の光軸に対して垂直な平面を含む成形面を有す
ることが好ましい。

【００１３】また、該上型が、光学的機能形成領域が凸
面である成形面を有することことが好ましい。

【００１４】また、該下型に、最大高さＲｍａｘ０．１
μｍ以下の粗面が形成されていることことが好ましい。

【００１５】また、該下型を、最大高さＲｍａｘ０．０
３μｍ以下の鏡面で構成しても良い。

【００１６】更に、前記上型および／または下型の成形
面の粗面が、前記除去されるガラスの外周部分に対応す
る前記成形面の位置に形成されていることが好ましい。

【００１７】本発明はまた、相対向する成形面を有する
上型及び下型を含む成形型で、ガラス素材をプレス成形
することによりガラス光学素子を製造する方法に関す
る。本発明の方法は、以下の各工程を含む。すなわち、
該上型の成形面における光学的機能形成領域以外の領域
に、該下型の成形面における光学的機能形成領域以外の
領域の最大高さＲｍａｘよりも大きい最大高さＲｍａｘ
を有する粗面が形成されている成形型で、該プレス成形
を行い、該ガラス素材に該粗面を転写する工程、該プレ
ス成形後、該成形型及びガラスを冷却する工程、該冷却
したのち、該上型と該下型とを相対的に引き離す工程、
該成形されたガラスを下型の成形面上から取り出す工程
を含む。

【００１８】この場合に、前記上型の最大高さが０．２
μｍ以上の粗面であることが好ましい。

【００１９】また、該下型成形面の光学的機能形成領域
以外の領域に、最大高さＲｍａｘ０．１μｍ以下の粗面
が形成されていることが好ましい。

【００２０】また、該下型の成形面の光学的機能形成領
域以外の領域を、最大高さＲｍａｘ０．０３以下の鏡面
で構成しても良い。

【００２１】また、該上型が、成形しようとするガラス
光学素子の光軸に対して垂直な平面を含む成形面を有す
ることが好ましい。

【００２２】また、該上型が、光学的機能形成領域が凸
面である成形面を有することが好ましい。

【００２３】また、前記粗面が、前記除去されるガラス
の外周部分に対応する前記成形面の位置に形成されてい
ることが好ましい。

【００２４】また、前記上型及び下型の成形面を相対的
に引き離す工程は、前記プレス後のガラスの温度が、粘
度１０¹²ポアズに相当する温度よりも低く、該ガラスの
ガラス転移点の温度−５０℃よりも高い温度にあるとき
に行われることが好ましい。

【００２５】更に、該粗面形成部分を除く工程を行うこ
とが好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に沿って説明する。以下に示す実施形態では、メニスカ
スレンズ成形用の型を用いた光学レンズの成形方法に沿
って本発明を説明する。図１は、本発明が適用される成
形型の側断面図を示している。図に示すように、成形型
１０は、図示しないプレス機に設置されることによって
対向配置された、上型１１及び下型１２を備える。前記
上型１１及び下型１２間に、ガラスプリフォーム、すな
わちプレス成形のために予備成形したガラス素材を配置
し、両型の成形面１１ａ及び１２ａでこれをプレスする
ことによって、所望の形状の光学レンズを得る。プレス
成形後、レンズは成形型１０から取り出され、芯取りを
行うためにその外周端が切削される。

【００２７】前記上型１１及び下型１２は、相互に対向
する成形面１１ａ、１２ａをそれぞれ有している。上型
の成形面１１ａは凸面に成形され、下型の成形面１２ａ
は凹面に形成され、これら成形面を用いてプレスを行う
ことにより、該形状に沿ったメニスカスレンズが形成さ
れる。面精度の高いメニスカスレンズを成形するため、
前記成形面１１ａ及び１２ａは、高度に精密加工されて
いる。ダイヤモンド砥石による粗研削及び精研削の後、
仕上げ研磨を施すことにより、これらの成形面を平滑な
光学鏡面に仕上げることができる。本発明では、仕上げ
加工ののち所定部分を粗らしたり、又は、粗研削若しく
は粗研削ののち、光学的機能形成領域のみその後の工程
（精研削、仕上げ研磨）を行うことができる。なお、本
発明の実施に関し、成形型１０の材料は特に限定されな
い。超硬合金を基盤とし成形面に貴金属合金や窒化チタ
ンなどの薄膜を設けたもの、炭化ケイ素や超硬合金を基
盤とし硬質炭素やダイヤモンドライクカーボンなどの炭
素系薄膜を設けたものなどを採用することができる。

【００２８】本発明において、前記成形型のうち上型１
１の成形面１１ａには、粗面２０が形成される。ここ
で、成形面とは、ガラスに形状を転写することを予定さ
れている面をいう。図２には、上型の成形面を平面的に
見た様子を示しており、ここに成形面１１ａに対する粗
面２０の領域が明瞭に示されている。また、図３及び図
４は、ガラスプレス後の状態における成形型１０の側断
面図及びその要部拡大図であり、ここに、プレスされた
ガラスＧに対する前記粗面２０の対応位置関係が示され
ている。以下、これらの図に沿って、上型の成形面の詳
細について説明する。

【００２９】これら図に示すように、上型１１の成形面
１１ａには、その周囲に沿って環状に粗面２０が形成さ
れている。粗面２０は、成形面１１ａの周端部から内側
の所定の領域まで形成されるが、成形面における前記粗
面２０の配置は、プレス後のレンズＧの諸寸法との関係
で決定することができる。すなわち、図３に示すよう
に、光学レンズＧでは、その中心から所定の範囲が、有
効径ｒで示された光学的に機能する領域とされ、粗面２
０は、これに対応する成形面１１ａ上の領域（以下、光
学的機能形成領域という）の外側に形成されている。従
って、プレスによってレンズ側に転写される粗面２０の
凹凸は、光学的機能面に影響を与えることはない。ま
た、光学的機能形成領域以外の領域全体に粗面を形成す
る必要はなく、その配置形状も前記環状のほか、ブロッ
ク状や、成形面中心から放射状に位置する島状に点在さ
せるなど適宜選択することができる。なお、図中の芯取
り後レンズ外径Ｋは、芯取りのための切削を行った後の
レンズの外径寸法を示している。

【００３０】前記粗面２０は、仕上げ研磨後の成形面１
１ａの周囲部分を、粒度の大きいダイヤモンド砥石など
で加工することによって形成することができる。また、
成形面の製造工程において、その周囲部分について精研
削又は最終の仕上げ研磨を行わないことによって、前記
粗面を形成しても良い。このとき、粗面の凹凸形状は特
に限定されず、島状であってもすじ状であっても良い。
好ましい実施態様において、前記成形面の光学的機能形
成領域の表面粗さＲｍａｘは０．０３μｍ以下である
が、必要とされる光学特性に応じて、０．０１５μｍ、
さらには０．００７μｍ以下とすることができる。

【００３１】また、粗面とは、同一成形面における光学
的機能形成領域の表面粗さＲｍａｘよりも大きい表面粗
さＲｍａｘを有する面をいうが、Ｒｍａｘ０．１μｍを
超えることが好ましく、特に、Ｒｍａｘ０．２μｍ以上
がより好ましい。前記粗面の具体的な作用については、
次の成形手順の項において説明する。

【００３２】次に、前記成形型を用いた本発明に係る光
学レンズの成形の手順について説明する。図５〜図７
は、本発明の一実施形態に係るプレス成形の手順を示す
工程図である。プレスの工程に先立って、成形型１０及
び供給されるガラスプリフォームは、非酸化性雰囲気中
で、所定の温度、例えばガラスプリフォームの軟化点近
傍に予熱される。一つの実施例で、成形型１０を、供給
されるガラスプリフォームの温度よりも低い温度、すな
わち非等温に予熱することができる（例えば、ガラスを
その粘度が１０⁷ポアズとなる温度に予熱する場合に、
ガラスの粘度が１０⁹ポアズとなるに必要な温度に成形
型を予熱する）。もっとも、成形型をガラスプリフォー
ムと等温に予熱する場合でも、本発明は好適に利用され
る。

【００３３】成形の最初の工程で、上型１１に対し離間
させた下型１２の成形面１２ａ上に、前記予熱したガラ
スプリフォームＧを供給する（図５）。好適には、ガラ
スプリフォームＧを気流で浮かせて搬送する図示しない
浮上皿を用いることができる。ここで、供給されるガラ
スプリフォームＧのガラス組成は、成形するガラスの種
類や用途、化学的耐久性、熱膨張係数、成形型の材料と
の関係等を考慮して決定される。また、ガラスプリフォ
ームとして、球、円板又は球面又は非球面を有する扁平
な球形状その他の形状が採用され、冷間研磨又は熱間成
形したものが採用される。このようなガラスプリフォー
ムの種類や製法に拘わらず、本発明のプレス成形方法が
適用可能なことは当業者であれば明らかであろう。

【００３４】次に、上型１１に対し下型１２を相対的に
上昇させて（もちろん上型１１を下降させる構成のもの
であっても良い）、下型の成形面１２ａ上に供給された
ガラスプリフォームＧを所定圧力（例えば、１００Ｋｇ
／ｃｍ²）でプレスする（図６）。成形面間の距離やプ
レスの圧力は、必要とされる光学ガラスの形状に従って
決定される。該プレスにより、ガラスプリフォームＧ
は、図示のように、両成形面に沿って圧延され、所望の
形状となる（以下、プレス後のものを成形されたガラス
という）。ここで、上型の成形面１１ａの周囲には、上
述したように粗面２０が形成されていることに留意すべ
きである。前記プレスによるガラスプリフォームＧの変
形により、レンズの周囲は該粗面２０を形成した成形面
の領域に至り、従って成形されたガラスの周囲表面に、
粗面の凹凸に対応した凹凸が転写されることとなる。

【００３５】前記成形型によるプレスは所定時間維持さ
れ、この間、成形型１０及び成形されたガラスＧは冷却
される。このとき、成形型及びガラスの冷却は、プレス
成形開始前から、またはプレス成形開始と同時に、また
はプレス開始後に開始することができる。本発明の作用
に関連して、この冷却工程は、成形型１０と成形された
ガラスＧとの線膨張係数差によって、前記粗面２０の凹
凸と前記成形されたガラスＧに転写された凹凸とが位置
ずれを起こすように行われる。かかる位置ずれは、プレ
ス中、特にプレス圧が減圧されたときに生じる場合、プ
レス圧を解除したときに生じる場合、またはプレス圧解
除後の前記引き離し工程の開始のとき、さらに下型にあ
っては引き離し工程中に生じる場合、または成形された
ガラスの取り出しと同じに生じる場合を含む。

【００３６】上型及び下型を相対的に引き離す工程は、
成形されたガラスの粘度が１０¹²ポアズ以上の粘度にま
で冷却された後に行うことが好ましい。一方、成形され
たガラスが（Ｔｇ−５０）℃よりも低くなるまで冷却し
た後に離型を行うと、成形のサイクルタイムが長くなり
生産性が低下するため、（Ｔｇ−５０）℃よりも高い温
度で引き離しを行うことが好ましい。従って、引き離し
は、（Ｔｇ−５０）℃〜１０¹²ポアズに相当する温度が
好ましく、（Ｔｇ−３０）℃〜１０¹²ポアズに相当する
温度がより好ましい。発明者らの実験により、これ以下
の粘度又はその粘度を得るに相応する温度以上の温度で
離型を行った場合は、成形されたガラスの面精度が十分
でないことがある。

【００３７】そして、位置ずれが生じるように冷却した
後に、すなわち、ガラスと型が位置ずれを生じた後に、
又は生じる状態になった後に、下型１２を下降させて型
同士を引き離す（図７）。ここで、ガラスと成形型とが
位置ずれを生じる状態とは、プレス圧を減圧または解除
されたとき、または成形されたガラスが離型されたとき
に、位置ずれを生じるような状態であることをいう。こ
の際、引き離し開始時点では前記粗面の作用により位置
ずれが生じて、少なくともこの部分においてはオプティ
カルコンタクト状態が解除されているので、上型１１の
成形面１１ａに対する成形されたガラスＧの離型が良好
に行われる。このことを図８に沿って概念的に説明す
る。同図（Ａ）は、成形面１１ａ上の粗面２０付近にお
ける、プレス直後の成形面１１ａと成形されたガラスＧ
との関係を示し、同図（Ｂ）は、冷却の工程により、成
形されたガラスＧが上型の１１に対し相対的に収縮した
後の状態を示している。同図（Ａ）に示すように、粗面
２０の凹凸は、プレスの際に成形されたガラスＧの表面
に転写される。冷却により成形されたガラスＧの粘度が
増すので、転写された凹凸の形状は維持されるが、型と
成形されたガラスの線膨張係数差による相対的な成形さ
れたガラスＧの収縮又は膨張により、成形されたガラス
Ｇの周囲は中心部に向かって移動するとともに、成形さ
れたガラスＧの凹凸が成形面１１ａの凹凸を乗り上げ、
成形されがガラスと成形面の間に隙間が生じる。かかる
隙間の生じる現象を位置ずれという。該隙間は、成形さ
れたガラスＧの中央付近と成形面１１ａとの間への気体
の流れ込みを可能とし、該凹凸部分におけるガラスと型
のオプティカルコンタクト状態が解除され、成形された
ガラスＧの型に対する離型が良好となる。このとき、上
型の光学的機能形成領域以外の部分のＲｍａｘが下型の
光学的機能形成領域以外の部分のＲｍａｘよりも大きい
ことにより、位置ずれを生じる際のガラスと成形面の隙
間が上型の方が大きくなり、ガラスと型の密着性は、上
型の方が小さくできる。従って、位置ずれを生じるよう
にガラスと成形型とを冷却することが好ましい。

【００３８】このように、上型と下型との引き離し工程
において、成形されたガラスが上型に貼り付くのを防止
するために、少なくとも上型に前記粗面を形成すること
が好ましい。このとき、対向する下型には粗面を形成し
なくともよいが、粗面を形成すれば下型から成形された
ガラスを取り出すときの離型性が向上する。

【００３９】ただし、上型と下型との引き離し工程にお
いて上型に成形されたガラスが貼り付くのを防止するた
めには、上型とガラスとの離型性を下型とガラスとのそ
れよりも高めるほうが有利であるため、上型に形成する
粗面を下型に形成する粗面よりも表面粗さＲｍａｘを大
きくすることが重要である。また、例えば、好ましい実
施形態としては、下型に表面粗さＲｍａｘ０．１μｍ以
下の前記粗面を形成したときに、上型に表面粗さＲｍａ
ｘ０．２μｍ以上の前記粗面を形成する場合、下型は前
記粗面を形成せずに表面粗さＲｍａｘ０．０３μｍ以下
の鏡面とし、上型にのみ粗面を形成する場合が挙げられ
る。

【００４０】また、前記粗面の表面粗さＲｍａｘに拘わ
らず、上型及び下型の引き離し工程の開始時においては
上型とガラスの間にのみ位置ずれが生じており、かつ、
下型から成形されたガラスを取り出す工程の開始時にお
いては下型とガラスの間に位置ずれが生じているように
前記冷却工程を行っても良い。

【００４１】下型１２上の成形されたガラスＧは、図示
しない吸着パッドによって吸着され、成形型１０より搬
出される。ここで、本発明は、成形されたガラスを取り
出す型が下型である場合に限られず、例えば、ガラス素
材を光軸が水平となるように配置した左右の成形型でプ
レス成形し、成形されたガラスの取り出しを左右何れか
の決められたほうの成形型から行う光学素子のプレス成
形方法にも適用される。搬出された成形されたガラスＧ
は、後の工程で、芯取りを行うためにその外周端が切削
される。本実施形態においては、成形されたガラスに転
写された粗面の凹凸は、前記芯取り後もその一部が周囲
に残るが、これは、成形されたガラスの有効径よりも外
側にあるので、その光学的機能に支障を来すことがな
い。

【００４２】

【実施例】本実施例（実施例１〜５）では、ガラス素材
として、冷却工程の温度域における線膨張係数が７〜１
５×１０^-6／℃であるガラスからなるものを用いた。 [実施例１]前記実施形態に示した装置構成において、実
際にメニスカスレンズの成形を行った。成形したレンズ
は、上面のレンズ有効径（光学的機能面）が１８ｍｍ、
レンズ外径が２３ｍｍで、プレス後の後工程で芯取りを
行うことにより、その外径（芯取り後レンズ外径）が２
０ｍｍに仕上げられる。実施例において、成形用型の材
料としてＣＶＤ法で作った炭化ケイ素（線膨張係数：
４．２×１０^-6／℃）を用い、上型及び下型の外径は２
５ｍｍとした。上型の成形面は、表面粗さを７０オング
ストロームＲｍａｘ以下に仕上げ加工した後、有効径よ
りも外側を粒度の大きいダイヤモンド砥石により、表面
粗さを０．２〜０．４μｍＲｍａｘに荒らした。その
際、仕上げ面（光学的機能面）との境界に段差が生じな
いように加工した。これは、境界における段差がレンズ
収縮の際の引っ掛かりとなって面精度が損なわれるよう
なことがないようにするためである。一方、下型はその
成形面全体を表面粗さ７０オングストロームＲｍａｘ以
下に仕上げた。成形に先立って、前記成形面を、炭素系
薄膜で被覆した。

【００４３】ガラスプリフォームのガラス素材を用意
し、前記成形型で１００ｋｇ／ｃｍ²の圧力でプレス成
形を行い（このときガラスは、上型の成形面の径約２２
ｍｍのところまで延び、プレス外径としては２３ｍｍと
なる）、所定時間これを維持しつつ冷却を行い、温度が
ガラスの転移点以下になったところで、下型を下降して
離型を行った。

【００４４】前記条件で、多数のレンズを成形したとこ
ろ、プレス後の下型の下降の際に、レンズが上型に貼り
付くことはなく、確実に離型が行われた。成形されたレ
ンズの面精度は良好で、外観上の欠陥もなかった。この
レンズは、成形後の後工程で芯取りを行い、所定の最終
外径２０ｍｍに仕上げた。

【００４５】一方、比較のため、粗面を形成しないで成
形面全体の表面粗さＲｍａｘを７０オングストローム以
下に仕上げた上型を用いて、前記ガラスプリフォームに
対し同様にプレス成形を行った。殆どのレンズのプレス
において、下型の下降の際に、レンズが上型に貼り付
き、数秒から数１０秒後に落下した。落下したレンズの
うち幾つかには、割れが生じた。

【００４６】[実施例２]成形型の材料がタングステンカ
ーバイド（線膨張係数：４．７×１０^-6／℃）であるこ
と以外は、実施例１と同様にレンズを製造したところ、
実施例１と同様な結果が得られた。また、比較のため、
実施例１における比較実験と同様にレンズの製造を行っ
たところ、同様な結果が得られた。

【００４７】[実施例３]実施例１では、上型の成形面に
おいて、レンズの有効径（１８ｍｍ）より外側に対応す
る領域に粗面を形成したが、図９に示すように、本実施
例では、レンズの芯取り後のレンズ外径（２０ｍｍ）よ
り外側に対応する位置に粗面２０を形成した。他の条件
を実施例１のものと同じとし、多数のレンズをプレス成
形した。この場合においても、上型に対するレンズの離
型は良好であり、離型不良は発生しなかった。本実施例
の場合、レンズに転写された粗面の凹凸は、芯取り後レ
ンズ外径の外にあるので、芯取り後に完全に除去され
る。

【００４８】[実施例４]本発明のプレス成形方法に従っ
て、図１０に示すような、周辺に平面部３０を有する両
凸レンズを成形した。平面部３０は、光学系への組み込
みの際の保持部分として機能される。従来、このような
形状のレンズをプレス成形する場合においても、レンズ
の収縮時にこの平面部が成形面側に密着しているので、
その離型性が悪かった。実施例では、この平面部３０に
対する上型１１の平面部を表面粗さ０．５μｍＲｍａｘ
に荒らして粗面２０を形成し、先の実施例と同様の条件
でプレスを行った。その結果、プレス後の型の引き離し
時に、レンズが上型に貼り付くことなく良好に離型し
た。

【００４９】[実施例５]成形型の材料がタングステンカ
ーバイド（線膨張係数：４．７×１０^-6／℃）であるこ
と以外は、実施例４と同様にレンズを製造したところ、
実施例１と同様な結果が得られた。

【００５０】なお、この際に、下型１２の平面部にも粗
面を形成することが可能であるが、レンズの下型に対す
る密着性を、上側に対するそれよりも高くするために、
その表面粗さは、０．１μｍＲｍａｘ以下にすることが
好ましい。

【００５１】以上、本発明の一実施形態及び実施例を図
面に沿って説明した。しかしながら本発明は前記実施形
態及び実施例に示した事項に限定されず、特許請求の範
囲の記載に基いてその変更、改良等が可能であることは
明らかである。また、本発明の方法は、プレス成形後に
芯取りの必要がない、マイクロレンズの成形においても
用いることができる。また、上型に対するガラスの離型
を改善するための他の周知の方法を本発明と併用するこ
ともできる。

【００５２】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、プレス成形
によってガラスには、成形型に形成した粗面の凹凸を概
ね転写され、この凹凸がプレス後のガラスの収縮時に型
側の凹凸を乗り上げるために、型の成形面とガラスの間
に僅かな隙間が形成され、ここから気体が型とガラスの
間に流入する。この結果、ガラスは成形型に密着するこ
となく、容易に離型される。

【００５３】前記粗面は、型の成形面の所定範囲に亘っ
て形成されているために、これがガラスの一点に応力を
生じさせたりすることがなく、クラックや面精度の低下
を引き起こすことがない。

【００５４】また、本発明によれば、レンズがＴｇ−５
０℃以上であっても型の引き離し時に良好に離型がなさ
れるので、短いサイクルで支障なく光学ガラスの成形を
行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される成形型の側断面図である。

【図２】本発明に係る上型の成形面を平面的に見た図で
ある。

【図３】ガラスプレス後の状態における成形型の側断面
図である。

【図４】図３の要部拡大図である。

【図５】本発明の一実施形態に係るプレス成形の手順を
示す工程図である。

【図６】本発明の一実施形態に係るプレス成形の手順を
示す工程図である。

【図７】本発明の一実施形態に係るプレス成形の手順を
示す工程図である。

【図８】粗面による作用を説明するための図である。

【図９】芯取り後のレンズ外径より外側に対応する位置
に粗面を形成した成形型による成形の過程を説明するた
めの本発明の一実施形態に係る側断面図である。

【図１０】周辺に平面部を有する両凸レンズを成形する
ための本発明の一実施形態に係る側断面図である。

【図１１】従来の問題点を説明するための型とガラスの
関係を示した断面図である。

【符号の説明】

Ｇガラスプリフォーム１０成形型１１上型１１ａ、１２ａ成形面１２下型２０粗面３０平面部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対向する上型及び下型を含み、該成形
面で軟化したガラス素材をプレスしてガラス光学素子を
成形するための成形型であって、該上型及び下型は、その成形面にそれぞれ該ガラス光学
素子の光学的機能面を形成するための光学的機能形成領
域を有し、かつ、該上型の成形面における該光学的機能形成領域以
外の領域には、粗面が形成されており、該粗面におけるＲｍａｘで表わされる凹凸の最大高さ
が、該下型の成形型における該光学的機能形成領域以外
の領域においてＲｍａｘにより表わされる凹凸の最大高
さよりも大きいことを特徴とするガラス光学素子用成形
型。
【請求項２】該粗面が、最大高さＲｍａｘ０．１μｍ
以上の粗面であることを特徴とする請求項１記載のガラ
ス光学素子用成形型。
【請求項３】該上型が、成形しようとするガラス光学
素子の光軸に対して垂直な平面を含む成形面を有するこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のガラス光学素子用
成形型。
【請求項４】該上型が、光学的機能形成領域が凸面で
ある成形面を有することを特徴とする請求項１、２又は
３記載のガラス光学素子用成形型。
【請求項５】該下型に、最大高さＲｍａｘ０．１μｍ
以下の粗面が形成されていることを特徴とする請求項
１、２、３又は４記載のガラス光学素子用成形型。
【請求項６】該下型が、最大高さＲｍａｘ０．０３μ
ｍ以下の鏡面であることを特徴とする請求項１、２、３
又は４記載のガラス光学素子用成形型。
【請求項７】前記上型および／または下型の成形面の
粗面が、前記除去されるガラスの外周部分に対応する前
記成形面の位置に形成されていることを特徴とする請求
項１、２、３、４、５又は６記載のガラス光学素子用成
形型。
【請求項８】相対向する成形面を有する上型及び下型
を含む成形型で、ガラス素材をプレス成形することによ
りガラス光学素子を製造する方法であって、該上型の成形面における光学的機能形成領域以外の領域
に、該下型の成形面における光学的機能形成領域以外の
領域の最大高さＲｍａｘよりも大きい最大高さＲｍａｘ
を有する粗面が形成されている成形型で、該プレス成形
を行い、該ガラス素材に該粗面を転写する工程、該プレス成形後、該成形型及びガラスを冷却する工程、該冷却したのち、該上型と該下型とを相対的に引き離す
工程、該成形されたガラスを下型の成形面上から取り出す工
程、を含むことを特徴とするガラス光学素子の製造方
法。
【請求項９】前記上型の最大高さが０．２μｍ以上の
粗面であることを特徴とする請求項８記載のガラス光学
素子の製造方法。
【請求項１０】該下型成形面の光学的機能形成領域以
外の領域に、最大高さＲｍａｘ０．１μｍ以下の粗面が
形成されていることを特徴とする請求項８又は９記載の
ガラス光学素子の製造方法。
【請求項１１】該下型の成形面の光学的機能形成領域
以外の領域が、最大高さＲｍａｘ０．０３以下の鏡面で
あることを特徴とする請求項８又は９記載のガラス光学
素子の製造方法。
【請求項１２】該上型が、成形しようとするガラス光
学素子の光軸に対して垂直な平面を含む成形面を有する
ことを特徴とする請求項８、９、１０又は１１記載のガ
ラス光学素子の製造方法。
【請求項１３】該上型が、光学的機能形成領域が凸面
である成形面を有することを特徴とする請求項８、９、
１０、１１又は１２記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項１４】前記粗面が、前記除去されるガラスの
外周部分に対応する前記成形面の位置に形成されている
ことを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２又は
１３記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項１５】前記上型及び下型の成形面を相対的に
引き離す工程は、前記プレス後のガラスの温度が、粘度
１０¹²ポアズに相当する温度よりも低く、該ガラスのガ
ラス転移点の温度−５０℃よりも高い温度にあるときに
行われることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、
１２、１３又は１４記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項１６】さらに、該粗面形成部分を除く工程を
行うことを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１
２、１３、１４又は１５記載のガラス光学素子の製造方
法。