JP2002012429A - 精密ガラス成形用ガラス金型材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】４００℃から８５０℃までの範囲の成形温度を
有する光学ガラス素子の成形に使用する加工金型を成形
し得る非晶質基材を用いたガラス成形用具を形成する方
法を提供する。 【解決手段】１２００℃より低温で１０^２ポイズより低
い粘度、ガラス光学素子の成形温度より少なくとも５０
℃高い成形温度、並びに２５×１０^−７／℃から７０×
１０ ^−７／℃までの範囲にある熱膨張係数を有する希土
類のアルミノケイ酸塩ガラスから加工金型のプリフォー
ムを形成するステップ、及び、加工金型のプリフォーム
から作られ、光学素子の形成する表面を含み、並びに光
学素子の成形温度において少なくとも１０^１５ポイズの
粘度を有する加工金型用具を成形するステップと、を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に光学ガラ
スレンズの成形に係り、特に光学ガラス素子を成形する
ための酸化イットリウムアルミノケイ酸塩ガラスからガ
ラス金型を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスの光学素子の圧縮成形に関する様
々な方法や装置が従来技術において知られている。これ
らの方法や装置とともに、時々かたまり（gobs）として
言及される光学素子のプリフォーム（予成形品）は、ガ
ラスレンズ素子を形成するための高温での圧縮成形品で
ある。ガラス素子を成形する基本的過程及び装置はＥａ
ｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ Ｃｏｍｐａｎｙに与えられた
一連の特許に示唆されている。それらの特許はＥｎｇｌ
ｅ ｅｔ ａｌ．の米国特許第３８３３３４７号、Ｂｌ
ａｉｒ等の米国特許第４１３９６７７号及びＢｌａｉｒ
の米国特許第４１６８９６１号である。これらの特許
は、成形する光学ガラス素子の光学面の形成に使用され
る金型挿入物を作製するための様々な適切な材料を開示
する。それらの金型挿入物の作製に適切な材料はガラス
様の又はガラス質の炭素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及
び炭化ケイ素と炭素の混合物を含んでいた。これらの特
許に記載されている過程の実行において、ガラスのプリ
フォームやかたまりは、上述の材料の一つ以外で形成さ
れる金型とともに金型キャビティの中へ挿入される。次
にプリフォームを、金型の温度を増加させることによっ
て熱で柔らかくし、それによってプリフォームを、プリ
フォームを作った特定の種類のガラスに対して１０^７か
ら１０^９ポイズの範囲の粘度にする。次に、プリフォー
ムを金型キャビティの形状に一致させるために圧力を適
用する。次に、金型とプリフォームがガラスのガラス転
移温度以下に冷却することが可能である。次に金型にか
かる圧力を開放し、温度をさらに下げて、完成品の成形
レンズを金型から取り外すことができる。

【０００３】米国特許４８９７１０１号及び４９６４９
０３号、両方ともＣａｒｐｅｎｔｅｒ等に与えられてい
るが、成形されたガラス金型を用いて光学ガラス素子を
成形するための方法や装置を示唆している。このような
方法や装置によって、金属マスタ（親）金型が最初に作
製される。このようなマスタを形成するための適切な材
料はＩｎｃｏｎｅ ｌ７１８、ステンレス（スチール）
タイプ４２０、炭化タングステンなどである。マスタの
表面は、成形する材料の化学的分解、腐食、くぼみ、摩
滅や付着を通じた金型面の劣化を最小にするためにコー
ト（塗膜）又はメッキされる。レンズ設計データは、明
らかにマスタの表面の断面の輪郭を計算するために使用
される。必要な金型形状を形成するために、その断面の
輪郭が成形温度におけるレンズと金型材料の異なる熱膨
張係数を補うことが述べられている。Ｃａｒｐｅｎｔｅ
ｒ等は金属マスタツーリング（用刀具加工）の使用を示
唆しているので、示唆される過程と方法は温度に限度が
あった。金属用具で成形されたガラス金型は、比較的低
い成形温度（約５００℃以下）をもつガラスで作られな
ければならない。結果としてこのようなガラス金型を用
いて成形されたレンズは、ガラス金型よりもなお低い成
形温度を有せねばならない。そのガラスは、わずか４０
２℃のＴ_ｇを有するガラス金型で使用できると示唆して
いる。このようにして、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ等の方法や
装置の商業的な実行可能性は、最善の状態でも、そのよ
うな方法と装置を用いてガラス光学素子を成形すること
に使用されるガラスの種類が限定されるという問題があ
る。実際にそのような方法と装置の実行において使用さ
れる商業的に利用可能なガラスはほとんどない。結果と
して、明らかにＣａｒｐｅｎｔｅｒ等は彼らの方法と装
置で使用できる新しい光学ガラス組成を開発することが
必要であることを発見した。現在まで、唯一の商業的に
利用可能な光学ガラス、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃ０５５０が
上記の要求を満足する。

【０００４】ガラス金型の使用は多くの利点がある。ガ
ラス金型は反転した形状のマスタ金型から複製されるの
で、マスタから作製されるガラス金型は、本質的に寸法
の可変性がほとんど無い。ガラス金型はまた、ダイヤモ
ンド旋回金型（diamond turned mold）又は炭化ケイ素
のような研削及び研磨金型と比較してコスト的により効
果的である。多段キャビティ製造（multiple cavity ma
nufacturing）用の金型の集団は、一点回旋金型（singl
e-point turned mold）又は炭化ケイ素のような従来の
研削及び研磨硬質材料と比較してガラス金型から非常に
早く製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】それゆえに、本発明の
目的は、加工金型を成形し得るアモルファス（非晶質）
基材を用いたガラス成形用具を形成する方法を提供する
ことであり、ここで加工金型は、４００℃から８２５℃
までの範囲に成形温度を有するガラスから光学ガラス素
子を成形することに使用できる。

【０００６】本発明の他の目的は、短い又ははかない
（fragile）粘度曲線の特性をもつアモルファス材料か
らガラス成形用具を成形する方法を提供することであ
る。

【０００７】本発明のさらなる目的は、光学ガラス素子
の成形に使用する成形されたガラス用具を製作する方法
を提供することであり、ここでガラス用具の成形に使用
される基材は２５×１０^−７／℃から７０×１０^−７／
℃までの範囲の熱膨張係数を持っている。

【０００８】さらに本発明の他の目的は、光学ガラス素
子の成形に使用する成形されたガラス用具を製作する方
法を提供することであり、ここで金型用具プリフォーム
の材料の熱膨張係数が、ガラスの転移温度又はガラス材
料が少なくとも１０^１５ポイズの粘度をもつ温度を著し
く変えること無しに、２５×１０^−７／℃から７０×１
０^−７／℃まで変化してもよい。

【０００９】手短に述べると、本発明におけるこれらの
又は他の多くの特徴、目的及び利点は、これより以後の
詳細な説明、請求項及び図のセットを読むことで容易に
明確になる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】これらの特徴、目的及び
利点は、９００℃から２５００℃までの範囲に最高使用
温度をもつ材料から最初に製作するマスタ金型用具によ
って成し遂げられる。この目的に好適な材料は炭化ケイ
素であり、化学的な真空メッキよって生成される。マス
タ金型用具の製造に使用し得る他の材料は、Ｖｙｃｏｒ
（Ｒ）、融解シリカ（ケイ石）、融解水晶、及び様々な
酸化物、窒化物、炭化物、ケイ化物、並びにホウ化物の
セラミックとそれらの複合材料を含む。マスタ用具はコ
ンピュータ制御の研削及び研磨機器で非常に高い精度で
製造される（ピークから谷まで０．０１５μｍ）。この
マスタ用具は、今度は、反対の曲率の加工用具を製造す
るガラス成形過程において使用される。そしてその加工
用具は、ある製造様式において完成品の光学ガラスレン
ズを製造するために使用される。その方法は、３つの材
料（マスタ用具、加工用具及びレンズ）が異なる熱膨張
係数を持ち、２つの異なる温度（用具過程とレンズ過
程）で使用される２段階の成形過程に対する曲面の校正
（キャリブレーション）を含む。このことは特に非球面
について重要である。その系は、加工用具のガラスは、
レンズガラスの加工温度より高い歪み点を有するような
ガラスの階層の同定を必要とする。加工用具の歪み点が
レンズガラスの加工温度より高くないと、加工用具が各
成形過程で少し変形し、結果として曲面のクリープ（cr
eep）が生じる。また適当な離型剤を必要とする。

【００１１】上述したように一度マスタ用具を製作する
と、それは加工用具の成形に使用される。４００℃から
８２５℃までの範囲にある成形温度を有する加工用具を
使用してレンズは最終的に成形されるので、加工用具は
ガラスレンズの成形温度よりも少なくとも５０℃高いＴ
_ｇ又は歪み点を有するべきである。イットリア（酸化イ
ットリウム）、アルミニウム及びシリカを含んでいるア
モルファスを基材とした酸化物ガラスは、あらかじめ決
められたＣＴＥをもつように配合される。このようなガ
ラスは、イットリアアルミノケイ酸塩（ＹＡＳ）ガラス
と呼ばれ、８８０℃から９１０℃までのＴ_ｇの範囲にわ
たって非常に耐熱性が高い。驚くべきことにイットリア
アルミノケイ酸塩ガラスは、高品質の鋳型スラブ（cast
slab）用の泡を遊離した溶融物が製造可能な非常に短
い粘度特性を有することを発見した。さらに、ガラスの
ガラス転移温度を著しく変えること無く、熱膨張係数が
２５×１０^−７／℃から７０×１０^−７／℃までの範囲
にあるガラスを生産するためにイットリアアルミノケイ
酸塩ガラスの成分を調整してもよい。ガラス転移温度の
変化に関してここで用いた“著しく”という言葉は、お
よそ±２５℃を意味する。好ましくは、イットリアアル
ミノケイ酸塩ガラスの成分は、Ｔ_ｇの変化がおよそ±１
０℃であり、熱膨張係数が２５×１０^−７／℃から７０
×１０^−７／℃までの範囲にあるガラスを生産するよう
に調整してもよい。さらにこのようなＹＡＳガラスは１
２００℃以下の温度で１０^２ポイズ以下の粘度をもつ。
ＹＡＳガラスから作られたプリフォームを、それ自体か
ら加工金型用具を生産するために成形する。これは、成
形される光学素子の形成する面を含み、ガラス光学素子
を成形する成形温度において少なくとも１０^１５ポイズ
の粘性をもつ、加工金型用具に帰着する。次にＹＡＳ加
工金型用具は、成形される光学素子の形成する面でレン
ズのようなガラス光学素子を成形するために使用する。
ガラス光学素子のＣＴＥ及び幾何学は、ＹＡＳガラスの
予め決定したＣＴＥに対する所望の範囲を決定すること
に使用される。他の希土類ガラスを、イットリアアルミ
ノケイ酸塩ガラスの代わりに、本発明の方法の実施にお
いて使用する可能性もある。

【００１２】好ましくは、希土類及びイットリアアルミ
ノケイ酸塩ガラスが少なくとも１０ ^１５の粘度をもつ温
度を著しく変えること無く、熱膨張係数が２５×１０
^−７／℃から７０×１０^−７／℃までの範囲にあるガラ
スを生産するために、希土類及びイットリアアルミノケ
イ酸塩ガラスの成分を調整してもよい。再度、希土類及
びイットリアアルミノケイ酸塩ガラスが少なくとも１０
^１５の粘度をもつ温度の変化に関してここで使用してい
る“著しく”という言葉は、およそ±２５℃を意味す
る。

【００１３】加工用具で成形される光学素子に関して第
一の表面形状が定義される。第二の表面形状はマスタ用
具に関して計算される。次に加工用具に関する第三の表
面形状は、第一の表面形状、及び光学素子、マスタ用
具、並びに加工用具の熱膨張係数はもちろん、加工用具
が成形される温度及び光学素子又はレンズが成形される
温度にも基いて計算される。マスタ用具は研削及び研磨
されて、第二の表面形状を達成する。離型コートはマス
タ用具に適用され、マスタ用具は加工用具を成形するた
めに使用される。

【００１４】

【発明の実施の形態】最初に図１に、本発明のガラス成
形用具を成形するために使用する金型アセンブリ１０の
断面図を示す。金型アセンブリ１０は下部成形カバー１
２及び上部金型カバー１４を含んでいる。下部成形カバ
ー１２の底には炉床板１６がある。下部金型カバー１２
の中にある炉床板１６に支持されるスペーサスリーブ１
８がある。また炉床板１６に支持されスペーサスリーブ
１８の中にはめる金型スーパーリング２０がある。金型
スーパーリング２０は、実質的に金型スーパーリング２
０の円筒軸と共線の円筒軸をもつシリンダ開口部２２を
含む。金型スーパーリング２０はさらに、結果として上
部環状ショルダ２４及び下部環状ショルダ２６になり
（図２参照）、シリンダ開口部２２の円筒軸と共線の円
筒軸をもつ上部及び下部皿穴を含む。金型スーパーリン
グ２０の中で支持されるマスタ金型用具２８がある。マ
スタ金型用具２８は、上部環状ショルダ２４に噛み合わ
せ、それによってマスタ金型用具２８を金型スーパーリ
ング２０に掛けるために半径方向に突出している環状フ
ランジ３０を含む。マスタ金型用具２８の下端には金型
面３２がある。このような方法において、炉床板１６に
よって下端が、金型スーパーリング２０によって周辺
が、金型面３２によって上端が定義される金型キャビテ
ィ３４が作られる。

【００１５】上部成形カバー１４は下部成形カバー１２
と芯を合わせたシリンダメンバー３６を含む。シリンダ
メンバー３６にはめられた押し出し板３８がある。

【００１６】操作において、ガラスプリフォームが金型
キャビティ３４の中に挿入され、マスタ金型用具２８が
金型スーパーリング２０の中に挿入される。押し出し板
３８がマスタ金型用具２８の上面を押し付けるように上
部成形カバー１４を下方へ動かすため、図に表示してい
ない手段を用いる。ガラスプリフォーム及び金型はすで
に、ガラスプリフォームを作ることに使用されるガラス
のＴ_ｇ（ガラス転移温度）より高温に加熱されている。
この方法では、ガラスプリフォームを金型キャビティ３
４の形状に無理に合わせる。もし成形素子の面同士が互
いに適切に芯合わせされていないとすると、成形におい
て正確な面を達成することは十分ではない。このことは
特に非球面について正しく、ここでレンズ組み立て品の
再芯合わせは誤差を完全に取り除くことができない。金
型用具の成形に対する基本システムはこの点でレンズ素
子の直接成形よりも困難な仕事を有する。にもかかわら
ず、用具の適切な管理や許容量（公差）の設定によっ
て、非常に良い結果を達成し得る。

【００１７】スペーサスリーブ１８は、与えられるマス
タ金型用具２８及びそこで作られるガラス成形用具に対
して特別である。このような方法では、スペーサスリー
ブ１８により、同じ金型アセンブリ１０を異なる大きさ
の金型スーパーリング２０や異なる大きさのマスタ金型
用具２８を使用することができる。押し出し板３８はそ
の機械的強度に対して選択される一方、炉床板１６の材
料はその熱伝導性に対して選択される。これらの材料に
は多くの選択枝が考えられるかもしれないが、炉床板１
６に好適な材料は炭素であり（例えば、St. Mary’s PA
のPure CarbonCompany によって製造されるＰ−０３グ
ラファイト）、押し出し板３８に好適な材料はスチール
である。

【００１８】成形されたガラス用具の取り外しはまた考
慮すべきことである。金型スーパーリング２０は炭素
（Ｐ−０３グラファイト）又はＶｙｃｏｒ（Ｒ）で、金
型キャビティ３４の中で作られるガラス金型用具の円筒
軸と芯が合っているべきである、マスタ金型用具２８の
円筒軸と芯を合わせるべきシリンダ開口部の円筒軸にお
ける厳しい公差に対して作られる。使用において金型ア
センブリ１０は、ガラスプリフォームが炉床板１６上の
金型スーパーリング２０の底に置かれることを除いて図
１に示すように組立てられる。そしてマスタ金型用具２
８はガラスプリフォームの上の金型スーパーリング２０
の中に積まれる。金型アセンブリは加熱され、適当な温
度に達した後むりやり閉じられる。図１は加圧成形が起
こった後の開放位置における金型アセンブリを示す。金
型スーパーリング２０からマスタ金型用具２８の取り出
しを可能にするために、マスタ金型用具フランジ３０よ
り下に延びている金型スーパーリング２０の上面にスロ
ット（溝穴）３５がある（図３）。マスタ金型用具２
８、それとともに成形されるガラス金型用具４０、及び
金型スーパーリング２０は冷却後金型アセンブリ１０か
ら取り除かれる。次にマスタ金型用具２８が取り出さ
れ、（もし必要であれば）ガラス金型用具４０が金型ス
ーパーリング２０の底から押し出される。そして金型ア
センブリ１０は再使用の準備ができる。

【００１９】図４には、図１に描いた金型アセンブリ１
０で作られるガラス加工金型用具４０の一例の部分断面
図が示されている。ガラス加工金型用具４０は非球面で
もよい金型面４２を含む。ガラス加工金型用具４０はさ
らに、半径方向へ伸びている環状フランジ部分４４を含
む。

【００２０】図５から図８までを見ると、図１に描かれ
た金型アセンブリに代わる実施例を示している。金型ア
センブリ１００は下部金型カバー１１２及び上部金型カ
バー１１４を含む。下部金型カバー１１２の底には炉床
板１１６がある。下部金型カバー１１２の中の炉床板１
１６に支持されるスペーサスリーブ１１８がある。また
炉床板１１６に支持されて、スペーサスリーブ１１８の
中にはめる金型スーパーリング１２０がある。金型スー
パーリング１２０は、実質的に金型スーパーリング１２
０の円筒軸と共線の円筒軸をもつシリンダ開口部１２２
を含む。金型スーパーリング１２０に支持されてマスタ
金型用具１２８がある（図６から８参照）。マスタ金型
用具１２８は、マスタ金型用具１２８が十分にシリンダ
開口部１２２の中に挿入されるとき、金型スーパーリン
グ１２０の上部環状面１２４を押し付けるために半径方
向に突出している環状フランジ１３０を含む。金型用具
１２８の下端には金型面１３２がある。このような方法
において、炉床板１１６によって下端が、金型スーパー
リング１２０によって周辺が、金型面１３２によってそ
れの上端が定義される金型キャビティ１３４が作られ
る。上部成形カバー１１４は下部成形カバー１１２と芯
合わせをしたシリンダメンバー１３６を含む。シリンダ
メンバー１３６に、はめられた押し出し板１３８があ
る。この金型アセンブリ１００は、まず第一に金型スー
パーリング１２０の形態において、及び炉床板１１６の
形態において金型アセンブリ１０と異なる。加工用具の
底におけるフランジの形成を調節するために炉床板１１
６に溝１４０を作ることによって、及びそこから広がっ
ている環状フランジ１３０からマスタ金型用具１２８を
掛けることによって、金型スーパーリング１２０は一つ
のシリンダ開口部１２２をもつ平凡なシリンダ形状にな
る。

【００２１】操作において、一般的に円筒状プリフォー
ム１５０が、炉床板１１６に載っているシリンダ開口部
１２２に挿入される。そしてマスタ金型用具１２８が、
プリフォーム１５０の上に金型面１３２が載るようにシ
リンダ開口部１２２に挿入される（図７）。金型アセン
ブリが予め決められた温度に加熱された後、上部金型カ
バー１１４は、押し出し板１３８がマスタ金型用具１２
８の上面を押し付けるように鉛直下向きに動かされる。
このような方法で、マスタ金型用具１２８は、環状フラ
ンジ１３０が金型スーパーリング１２０の上部環状面１
２４を押し付けて、結果としてプリフォーム１５０が金
型キャビティ１３４の形状に無理やり合わせられるまで
シリンダ開口部１２２に向かって下向きに動かされる。
プリフォーム１５０はこのようにして、環状フランジ１
６２及び一般的に凹面の成形面をもつ加工金型用具１６
０になる。

【００２２】本発明の方法は、完成品の光学ガラス素子
を成形するために最終的に使用されるガラス成形用具を
製造するために、ある基本システムを使用をする。マス
タ金型用具２８は、コンピュータ制御の研削装置により
非常に高い精度（ピークから谷まで０．１５μｍ）で製
造される。コンピュータ制御の研削装置の一例は、Ｋｅ
ｅｎｅ， ＮＨ の Ｒａｎｋ Ｐｎｅｕｍｏ によっ
て製造されたＵｌｔｒａ ２０００である。次にマスタ
金型用具２８は、研削操作の結果としての表面粗さを減
少させるために研磨される。研磨はドイツＷｅｔｚｌａ
ｒ の ＬｏｈＯｐｔｉｋ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎ ＡＧ
によって製造されたもののような研磨機で行なっても
良い。マスタ金型用具２８は一度製造されると、今度
は、完成品のガラス光学素子を作るために使用される同
じ成形機においてガラス成形過程に使用される。このよ
うな方法では、マスタ金型用具２８はガラス金型用具４
０を製造することに使用し、ここでガラス金型用具４０
は、マスタ金型用具２８の金型面３２の曲率と反対の曲
率の金型面４２を有する。次にガラス金型用具４０はあ
る製造様式における完成品のレンズを製造するために使
用される。

【００２３】この方法は、マスタ金型用具２８、ガラス
金型用具４０及び最終的なレンズが異なる熱膨張係数を
もつ３つの異なる材料から作られるような２段階の成形
過程に対する曲面の校正を含む。加えて異なる加工温度
が含まれる。マスタ金型用具２８がガラス金型用具４０
を成形するために使用される温度は、ガラス金型用具４
０が最終的なレンズを成形するために使用される温度よ
りも高いことが必要である。曲面の校正は特に非球面で
重要であり、また本発明のシステムでは、ガラス金型用
具４０の材料は最終的なレンズが成形される加工温度よ
りも上に歪み点を持つというようなガラスの階層の同定
を必要とする。そうでない場合は、曲面のクリープは、
金型面４２が各成形周期で少し動くような結果となる。
また適当な離型剤が成形の操作において必要とされる。

【００２４】曲面（レンズ及び金型の面）の校正は単純
な膨張の一次理論と、含まれる材料が等方的であるとい
う仮定に基いている。それは材料と過程の経験的なデー
タ、すなわちその過程の温度に適用する熱膨張係数、及
び所望のレンズ曲面の設計係数を必要とする。

【００２５】一次の膨張理論は、物体の線形の次元にお
ける部分の変化が温度の変化に直接比例することを述べ
ている。

【００２６】これは数学的に

【００２７】

【数１】 式（１） のように表わすことができる。ここで比例定数は熱膨張
の線形係数（ＣＴＥ）と呼ばれ、実験的に決められる。
ΔＬは長さの変化、Ｌ_０は初期の長さ、及びΔＴは過程
から周囲への温度変化である。ほとんどの光学ガラスに
ついては、（加工温度−４０℃）がガラス成形過程に対
して、よい測定値であることが経験的に決められてい
る。２０度は周囲（室温〜２０℃）を代表し、他の２０
度は成形温度からガラスが言わば構造的な保全性をもつ
温度点までの減少として考えられる。言いかえれば、こ
の点におけるガラスは用具に依存せずに自己支持による
表面をもつ。αは温度の逆数の単位をもつ。もしΔＬ＝
Ｌ−Ｌ_０とすると式（１）は別の形で計算され、

【００２８】

【数２】 式（２） ここでＬは最終的な温度における長さである。これは等
方的な材料の全ての線形の次元に適用し、ここで温度レ
ジメ（regime）における挙動は一定のＣＴＥによって記
述し得る。中間の温度における膨張の挙動は考える必要
はない。温度の終点における膨張の挙動のみが重要であ
る。それゆえに必ずしも便覧の値である必要のないαは
式（２）を満たすように定義される。半径は線形な次元
であるので、それは式（３）によってこのように記述さ
れ、

【００２９】

【数３】 式（３） ここでＲ_Ｔは加工の運転温度におけるレンズの半径であ
り、Ｒ_Ｌは周囲の温度におけるレンズの所望の半径であ
り、α_Ｇはガラスの熱膨張の等価線形係数、及びΔＴは
温度差（過程から周囲へ）である。これは加工用具材料
に対する同様な式及び周囲の温度ではなく高温で曲がり
（replication）が起こるという認識との組み合わせで
利用される。それゆえに

【００３０】

【数４】 式（４） ここでＲ_Ｎは加工用具の周囲（温度で）の半径であり、
またα_Ｎは加工用具材料のＣＴＥであり、また

【００３１】

【数５】 式（５） 又は

【００３２】

【数６】 式（６） である。

【００３３】非球面に対しては、補正は次元解析の基礎
の上になされる。例えば、非球面の典型的な設計式は

【００３４】

【数７】 （式７） によって与えられ、ここでＸは半開口縦座標（half-ape
rture ordinate）Ｙにおけるサグ（sag）であり、Ｋは
円錐係数（無次元の形状係数）であり、Ｄ、Ｅ、Ｆ，及
びＧはいわゆる非球面変形定数（deformation constan
t）である。Ｃは頂点の曲率であり、頂点の半径Ｒの逆
数と等価である。レンズの面を記述しているものからナ
ビン（nubbin）面を記述しているものへ、式（７）を変
換するために、式（６）からの係数Ｋ^Ｌ _Ｎは変換される
定数の次元（dimensionality）によって使用される。Ｋ
は無次元の形状係数である。それゆえに、それは同じま
まである（放物面は放物面のままである）。Ｃは長さの
逆数の単位をもつ。それゆえに、それはＫ^Ｌ _Ｎで割るこ
とによって変換される。Ｄは長さの３乗の逆数の単位を
もつ。それゆえに、それはＫ^Ｌ _Ｎの３乗で割らなければ
ならい、などである。基本システムに対して、この校正
はさらにもう一段階を必要とし、マスタ用具はここでは
加工用具であり、又加工用具はガラス擬レンズ（pseudo
-lens）である。もちろん、異なる材料及び温度定数が
この繰返しで用いられる。

【００３５】本発明の方法は、ガラスのプリフォームか
ら光学ガラス素子を製造することを含むので、ガラス金
型用具４０の明確な粘度は、光学ガラスレンズのプリフ
ォームの成形温度で少なくとも１０^１５ポイズであるべ
きである。本発明の方法で使用する関心のある光学ガラ
スレンズのプリフォームは、４００℃から８２５℃まで
の範囲の成形温度を有するので、相対的に高いＴ_ｇ及び
Ｔ_ｍ（ここでＴｍは材料が１０^１５ポイズの粘度を有す
る温度である。）の材料からガラス金型用具４０を成形
することが必要である。ガラス金型用具４０を成形する
ための容認できる材料は、融解シリカ、融解石英、Ｖｙ
ｃｏｒ（Ｒ）及びアルミノケイ酸塩ガラスのような高シ
リカガラス（high silica glasses）を含む。Ｖｙｃｏ
ｒ（Ｒ）は９６パーセントシリカ構造ガラスである。ア
ルミノケイ酸塩ガラスの例はＣｏｒｎｉｎｇ１７２３、
Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＧＥ−１８０、Ｍ
ｏ−Ｓｃｉ ＹＡＳ−６、及びＳｅｍ−Ｃｏｍ ＳＣＥ
−３＋５％ＳｉＯ_２を含む。Ｖｙｃｏｒ（Ｒ）又はアル
ミノケイ酸塩ガラスからガラス金型用具４０を成形する
ために、Ｖｙｃｏｒ（Ｒ）又はアルミノケイ酸塩ガラス
の成形温度で変形しないマスタ金型用具２２をもつこと
が必要である。マスタ金型用具２８を製造するための好
ましい材料は、化学的な真空メッキによって製造される
炭化ケイ素である。アルミノケイ酸塩ガラスから成形用
具４０を製造するために、また融解シリカ、Ｖｙｃｏｒ
（Ｒ）、又はジルコニアやアルミナのような高温特性を
有する他の細粒化した窯業製品を使用することも可能で
ある。

【００３６】以前に述べたように、離型剤の系は、２つ
の異なる成形操作を必要とする。離型剤の系は、含まれ
る２つの材料及び２つの材料が互いに接触する温度の直
接的な関数である。フリントガラスに対しては、成形温
度は５００℃のオーダーと考えられる。クラウンガラス
に対しては、成形温度は７００℃のオーダーと考えられ
る。アルミノケイ酸塩ガラスに対しては、成形温度は９
００℃のオーダーである。融解シリカ（又はＶｙｃｏｒ
（Ｒ））に対しては、成形温度は１５００℃のオーダー
である。化学的真空メッキによって製造される炭化ケイ
素は、（窒素環境で）２６００℃まで構造の保全性を維
持するべきである。酸化スズの適用に関する好ましいコ
ート技術は、ゾル−ゲル（Ｓｏｌ−Ｇｅｌ）のスピンコ
ーティング（spin-coating）、及び引き続く焼き付けで
ある。この方法で使用できるいいくつか可能性のある酸
化スズの前駆体がある。ゲルの相は、使用者に、個々の
ガラス同調（glass tuning）に対して微小な添加物の利
用を許す。またスピンコーティング技術は、例えば蒸発
コーティング（evaporative coating）において起こる
ように、ピンホールにほとんど敏感でない。スパッター
は酸化スズの離型剤コーティングに対するさらなる選択
である。

【００３７】炭素コーティングは様々な方法で行うこと
ができる。炭素コーティングの好ましい方法は、メタン
やアセチレンのような単純な炭化水素気体の熱分解であ
る。追加の方法が、ダイヤモンド様の製造を主張する従
来技術で知られている。プリフォームの表面はプレスを
する動作間にリマップする（remap）ので、離型剤をプ
リフォームよりもむしろ用具に置くことが好ましい。成
形過程が正しく行われるとき、プリフォームの湾曲は常
に成形面の湾曲よりも大きい。この方法では、最終的な
レンズは常に、製造されたプリフォームの表面より大き
い成形領域を有する。またプリフォーム及び用具の両方
を炭素コーティングでコートすることも可能である。

【００３８】本発明の方法の発展において、実験は、金
型用具４０の光学表面の形状が粘弾性クリープ（viscoe
lastic creep）によって変化しないことを確実とするた
めにガラス金型用具４０の明確な粘度はレンズ成形温度
において１０１５ポイズであるべきであることを示し
た。

【００３９】以前に再調査して、融解シリカのような高
シリカガラスは別として、任意の商業的に利用可能な光
学ガラスの最高の成形温度は７８℃（Ｓｃｈｏｔｔ Ｓ
Ｋ５）である。よって、レンズの成形温度において少な
くとも１０^１５ポイズの粘度を有するガラスが必要であ
る。（過程の混乱を調節するための）４０℃の安全係数
を使用して、８２５℃で１０^１５ポイズの粘度のガラス
が必要である。さらに、ガラス金型４０の材料は、補助
的な成形定着物（mold fixture）及び装置だけでなくマ
スタ金型２８も保存するために１１００℃より低い温度
で変形可能及び成形可能であるべきである。

【００４０】加えて、金型ガラスは、金型スーパーリン
グ２０からの改善した離型を許すために、３０×１０
^−７／℃より大きい、好ましくは約５０×１０^−７／℃
の熱膨張係数を有するべきである。第２に、金型アセン
ブリにおける全体の公差を厳しくできる。第３に、ガラ
ス金型用具４０を製造するためのＹＡＳガラスの組成の
選択は、レンズが成形されるガラスの熱膨張係数、及び
その表面が凸面か凹面かのどちらかによってなされ得
る。例えば、金型スーパーリング２０からの離型に関し
て、もしグラファイトの金型スーパーリング２０が、４
６×１０^−７／℃のＣＴＥ及びガラス金型用具４０が６
０×１０^−７／℃のＣＴＥを有するならば、プレスの跡
に冷却して、ガラス金型用具４０は、容易な分離のため
に金型スーパーリング２０から離れて動く。金型アセン
ブリ１０の公差を厳しくすることに関して、例えば、使
用に対する金型アセンブリ１０の現実的な公差の限界は
周囲の温度におけるある値であり、２つの材料が同様で
あるとすると、成形温度においてレンズの一面を他の面
と関係付ける公差の連鎖は改善されない。しかしなが
ら、ガラス金型用具４０の材料が金型スーパーリング２
０及びマスタ金型用具２８よりも高い膨張率であれば、
アセンブリは周囲の温度で寸法を測定でき（dimensio
n）、公差をより高い成形温度で厳しくでき、それによ
ってより正確な完成品の部分を製造することができる。

【００４１】レンズのガラスのＣＴＥが、ガラス成形用
具４０を製造するために使用する材料の選択を支配する
ことに関して、意図するレンズが、ＣＴＥが６０×１０
^−７／℃で凸面／凹面の場合、ガラス金型用具４０の凸
面側の製造に対する基材としてＣＴＥが４０から５０×
１０^−７／℃までの範囲にあるガラスを、及びガラス金
型用具４０の凹面側の製造に対する基材としてＣＴＥが
６０から７０×１０^{− ７}／℃までの範囲にあるガラスを
使用することが望ましい。この方法では、レンズガラス
は常に、冷却時に用具のガラスから離れて動き、任意の
可能性のある把握傾向（gripping tendency）を除くこ
とによって、離型及び最小の摩滅を促進する。

【００４２】加えて、ガラス金型の成形に使用するプリ
フォームの表面は従来の手段で研磨される表面を有する
ので、金型用具４０のガラスは、つや出し性の改善のた
めに、ＭＩＬ−Ｏ−１３８３０Ａに対して測定したよう
な１０−５より良好な、高い硬度及び化学的耐久性を有
するべきである。この高い表面の仕上げは、金型から複
製されるレンズもまた優れた表面を有することを保証す
る。

【００４３】金型用具４０のガラスは、水酸基含有量の
変化による最小の性質の変化を伴い、鋳造後にほとんど
泡及び内包物が無く、容易に製造可能であることが要求
される。（ガラスの溶融過程の間の）空気中の水分又は
湿度は、ガラスの転移温度のような性質に影響するガラ
ス中の水酸基又は水分の含有量に影響し得る。

【００４４】以下の表１に示すようなこの調査におい
て、いくつかの候補となるガラスが考えられる。

【００４５】表１ 候補となる金型ガラスの組成

【００４６】

【表１】 これらのガラスの性質は以下の表２に示す。

【００４７】表２ 候補となる金型ガラスの熱特性

【００４８】

【表２】 理想的には、融解シリカ、融解石英、又はＶｙｃｏｒ
（Ｒ）（Ｃｏｒｎｉｎｇ７９１３）のような他のシリカ
ガラスが、ガラス金型用具４０のような適用のために選
択される。しかしながら、このような材料の高い成形温
度のために（１４００℃より高いことが良い）、これら
の材料はマスタ金型２８、用具、及び装置（耐用年数は
乏しい）と互換性がない。さらに、前述の議論による
と、これらの材料の低い熱膨張係数は、金型用具４０に
対するこれらのガラスの適合性を減少させる。

【００４９】伝統的に、ガラス金型用具４０のために選
択されるガラスは、アルカリ又はアルカリ土類アルミノ
ケイ酸塩の化合物群からのガラスを含んでも良い。２つ
のこのようなガラス、Ｃｏｒｉｎｇ ７８１０及びＳｅ
ｍ−Ｃｏｍ ＳＣＥ３＋５％ＳｉＯ_２は、実験的に評価
された。ガラス金型は、これらのガラスからうまく製造
され、容認できる光学レンズが、これらのガラス金型用
具４０を使用して製造された。これらの２つのガラス
は、全ての粘弾性クリープ無しで、ＳｃｈｏｔｔＢＫ７
及びＨｏｙａ ＴａＣ４のような光学ガラスを成形する
ために十分な耐熱性があることが発見された。これらの
ガラスは、しかしながら、重大な欠点を有する。２４時
間１６００℃に浸したときでさえ、これらのガラスの高
い溶融物の粘度（高いシリカ含有量による）が溶融物か
らの泡を発見することを困難にする（図９参照）。泡の
遊離したガラス（bubble-free glass）の小集団を得る
ために、特別な過程を発展させたが、しかしながら、こ
れらの過程は、大規模生産に容易には移行できなかっ
た。高い粘度はまた、これらのガラスが容易に、厚板や
鉢（boules）のような使用可能な形状に鋳造されること
を妨げる。典型的に、高いシリカ含有量のために、これ
らのガラスは比較的低い熱膨張係数、金型用具４０に対
してガラスの望ましくない形態を有する。加えて、アル
カリ及びアルカリ土類アルミノケイ酸塩は、組成や水酸
基の含有量に対するＴ_ｇの実質的な変化を有する。

【００５０】前述の問題を克服するために、希土類アル
ミノケイ酸塩と呼ばれる少数の既知のガラス系を調査し
た。希土類元素は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅ
ｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及び
Ｌｕを含む。イットリウムは、技術的にではないとして
も、希土類元素のように良く振舞うので、しばしばこの
ような議論に含まれる。この適用の目的のために、“希
土類元素”という言葉はイットリウムを含むことが意図
されている。シリカ及び希土類酸化物の二元系は、液体
の不混和性及び相分離のために製造が有名に困難であ
る。しかしながら、三元系はガラスの形成及び製造に従
順である。希土類アルミノケイ酸塩ガラスの顕著な特性
の一つは、それらの比較的高いガラス転移温度である
（Shelby, J.E., Kohli, J.T., “Rare Earth Aluminos
ilicate Glasses” J. American Ceramic Soc. Vol73,
No.1. 1990, pp.39-42.からの図１０参照）。驚くべき
ことに、そのような希土類アルミノケイ酸塩ガラスは、
また低い溶融粘度を有することが発見された。さらに、
そのようなガラスは、通常の加工温度（１６００−１７
００℃）においてかなり流動的であり（図９参照）、そ
れゆえに泡の遊離した溶融物が、比較的短時間で（典型
的には約数分で）得られる。しかしながら、これらのガ
ラスの高い流動性は、結晶化に対してはその性質を増加
させる。この特徴は、溶融物から鋳造する厚板の大きさ
に影響する。

【００５１】希土類アルミノケイ酸塩ガラスの特性（un
iqueness）は希土類の陽イオンに由来する。希土類の変
更子の陽イオンの強い場の強度は、この階級のガラスに
おいて、大きく乱れた構造及び結合角並びにケイ素−酸
素四面体の形態の著しい変動性を導く。本質的に、アル
カリ及びアルカリ土類アルミノケイ酸縁と比較して、希
土類アルミノケイ酸塩ガラスにおいては、より著しい構
造の歪みがある。最近まで希土類アルミノケイ酸塩ガラ
スを形成できることが知られていなかった。ガラス形成
の古典的な理解は、希土類アルミノケイ酸塩はガラスを
全く形成しないはずであることを暗示する。

【００５２】希土類アルミノケイ酸塩は、かなりのレベ
ルの非架橋（nonbridging）酸素原子を含む。反対にア
ルカリアルミノケイ酸塩は、（等モルのアルカリ金属酸
化物及びアルミナの濃度を有するガラスについて）非架
橋酸素原子をほとんど含まない。また、イットリアアル
ミノケイ酸塩におけるイットリアの組成の変化と共に、
非架橋酸素原子の濃度における非常に小さな変化がある
のみであることに注意することは興味深い。イットリア
アルミノケイ酸塩において、ことが考えられる。非架橋
酸素の高い濃度は、イットリア濃度に対してこれらのガ
ラス溶融物の高い流動性にもそれらの低いＴ_ｇ変化にも
寄与する。

【００５３】イットリアアルミノケイ酸塩ガラスＹＡＳ
−６は、その性質の組み合わせのために、ガラス金型に
好ましいガラスである。希土類アルミノケイ酸塩のにつ
いて、イットリアアルミノケイ酸塩は、比較的高いガラ
ス転移温度及び比較的低い熱膨張係数を有する。さら
に、イットリアアルミノケイ酸は、希土類ケイ酸塩と比
較して良好な性質を有する。例えば熱膨張係数は、２５
から７０×１０^−７／℃までのイットリア濃度に対して
一般的に線形に増加する（Shelby, J.E., et al., “Fo
rmation and Properties of Yttrium Aluminosilicate
Glasses.” Physics and Chemistry of Glasses, Vol.3
3, No.3, 1992, pp.93-98からの図１１参照）。制限さ
れたデータに基いて、他の希土類ケイ酸塩のＣＴＥは、
組成に対して広く及び不規則に変化する。同様にイット
リアアルミノケイ酸塩は、（ShelbyJ.E., et al., “Fo
rmation and Properties of Yttrium Alminosilicate G
lasses.” Physics and Chemistry of Glasses, Vol.3
3, No.3, 1992, pp.93-98.からの）図１２に示すように
組成に対して非常に安定である。それゆえに、本発明の
方法は、他の希土類アルミノケイ酸塩と使用できる場合
もあり、特別な応用に対して所望の性質を有するそのよ
うな組成に到達するためにいくらか実験が必要な場合も
ある。

【００５４】以前述べたように、アルミノケイ酸ガラス
に伴う困難の一つは、離型コートの付着である。伝統的
に炭素基材の離型コートは、成形したレンズ（特にクラ
ウンガラス）が用具に結合することを防ぐことに使用す
る。実験は、炭素基材のコートをアルカリアルミノケイ
酸塩金型（ＳＣＥ３＋５％ＳｉＯ_２）の表面に直接適用
するとき、このコートの付着は非常に矛盾することを示
した。いくつかの金型は、数周期のみでコートの破損及
び何かの破損の前の容認できる寿命（２５０周期以上）
を有する（図１４参照）。この問題を修正するために、
１０００オングストロームの炭化ケイ素の層を、炭素基
材のコートの積層に先立ち表面上にコートした。この方
法でコートされる用具は著しく改善された寿命を有す
る。

【００５５】しかしながら、イットリアアルミノケイ酸
塩の金型は、炭素−基材のコートに十分受け入れられる
ことを発見した。早期の実験に、（物理的な真空メッキ
によって）炭素でコートした用具は、２１０から３６０
周期の間まで継続する。１０００オングストロームの炭
化ケイ素の層を、炭素基材のコートに先立ちガラス金型
に適用すると、コートの寿命は２５０から３５０周期ま
でに完全される（図１３参照）。模擬製造の実行におい
て、用具が破損の芽に６００周期以上継続することは珍
しいことではない。用具が破損するとき、それは一般的
にコートの付着よりもむしろ傷や他方の面の欠陥が理由
である。イットリアアルミノケイ酸塩ガラスにおける優
れた加水分解安定性もアルカリの欠除もコートの付着及
び持続性（durability）を向上させると考えられる。こ
の観察は、さらにホウ素化ケイ酸塩及び融解シリカガラ
ス上の炭素フィルムの付着を比較することによって実証
される。このような研究において、コートは常に融解シ
リカに良好に結合するが、ホウ素化ケイ酸塩には必ずし
もならない。

【００５６】模範的な適用において、両面非球面、両
凸、デジタルカメラレンズ（直径６．９６ｍｍ、中心厚
２．０１ｍｍ）を、表３に示すようなイットリアアルミ
ノケイ酸塩ガラス（ＹＡＳ）から製造される上下のガラ
ス金型を使用して、成形した。このレンズはＳｃｈｏｔ
ｔ ＢＫ７光学ガラスから成形した。

【００５７】表３ ＹＡＳ金型ガラスの組成

【００５８】

【表３】 このガラスの性質を表４に示す。

【００５９】表４ ＹＡＳ金型ガラスの熱特性

【００６０】

【表４】 ガラス加工金型を、反対の形状のＣＶＤ炭化ケイ素のマ
スタ金型を使用して成形した。炭化ケイ素マスタ金型
は、従来のダイヤモンド研削及び非球面研磨の技術を使
用して製造する。マスタ用具、次に適用できる離型剤で
コートした。シリンダ状のプリフォームを、ＹＡＳ−６
ガラスから製造し、各プリフォームの一方の端を従来の
手段によって、ＭＩＬ−ＰＲＦ−１３８３０当たり引掻
き評価１０及び掘削評価５まで研磨した。次にプリフォ
ームを熱分解離型剤でコートした。ＹＡＳ−６からの上
下の加工金型を成形するために、コートしたピリフォー
ムを成形装置に置き（図７参照）、プリフォームの研磨
した端をマスタ用具の表面に向けた。次に、金型の系を
窒素雰囲気で包み、１０２０℃まで加熱した。１度、金
型及びプリフォームを１０２０℃まで加熱すると、金型
ハルブ（mold halve）は、ゆっくりと閉じ、プリフォー
ムを所望の形状に成形する（図８参照）。次に、金型を
冷却し、ガラス金型を取り除いた。次にガラス金型を、
６４０オングストロームの炭化ケイ素及び引き続き１５
００オングストロームの炭素で真空蒸着した。次に、Ｙ
ＡＳ−６ガラス加工金型を成形機に置き、レンズを、７
００℃（粘度１０^８ポイズ）でＳｃｈｏｔｔ ＢＫ７球
面プリフォームから成形した。レンズの成形に先立ち、
Ｓｃｈｏｔｔ ＢＫ７球面プリフォームを熱分解離型層
でコートした。成形後に、熱分解離型コートを、レンズ
の表面から除去した。次にレンズを従来の方法で光学的
に心出しし、洗浄した。この方法で製造したレンズは、
最終用途製品に対して適していることを発見した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施において使用する金型アセンブリ
の断面図である。

【図２】金型のスーパーリング（ｓｕｐｅｒ ｒｉｎ
ｇ）の断面図である。

【図３】金型のスーパーリングの上面図である。

【図４】ガラス加工金型用具の側面図／部分断面図であ
る。

【図５】マスタ金型用具を取り除いた本発明の実施にお
いて使用する代替実施例の金型アセンブリの断面図であ
る。

【図６】断面図に示していないがマスタ金型用具を挿入
した図５の代替実施例の金型アセンブリの断面図であ
る。

【図７】マスタ金型用具及びガラスプリフォーム（断面
図になし）及びマスタ金型用具を押し付けるために下げ
た上部金型カバーとともに示した図５の代替実施例の金
型アセンブリの断面図である。

【図８】マスタ金型用具及び挿入されたガラスプリフォ
ーム及び十分に位置を下げた上部金型カバーとともに示
した図５の代替実施例の金型アセンブリの断面図であ
る。

【図９】Ｃｏｒｎｉｎｇ １７２３、Ｍｏ−Ｓｃｉ Ｙ
ＡＳ−６、Ｓｅｍ−Ｃｏｍ ＳＣＥ−３＋５％Ｓｉ
Ｏ_２、及びＣｏｒｎｉｎｇ ７８１０について温度の関
数として粘度を比較するグラフである。

【図１０】様々な希土類アルミノケイ酸塩ガラスについ
てイオン半径の関数としてガラスの転移温度を示すグラ
フである。

【図１１】イットリアの組成の関数としてイットリアア
ルミノケイ酸塩ガラスの熱膨張係数を示すグラフであ
る。

【図１２】組成の関数としてイットリアアルミノケイ酸
塩ガラスのガラスの転移温度を示すグラフである。

【図１３】炭素又は炭化ケイ素／炭素複合材料でコート
したイットリアアルミノケイ酸塩（ＹＡＳ−６）ガラス
金型の寿命を示す確率をプロットした図である。

【図１４】炭化ケイ素／炭素複合材料でコートしたアル
カリアルミノケイ酸塩（ＳＣＥ−３＋５％ＳｉＯ_２）ガ
ラス金型の寿命を示す確率をプロットした図である。

【符号の説明】

１０ 金型アセンブリ １２ 下部金型カバー １４ 上部金型カバー １６ 炉床板 １８ スペーサスリーブ ２０ 金型スーパーリング ２２ シリンダ開口部 ２４ 上部環状ショルダ ２６ 下部環状ショルダ ２８ マスタ金型用具 ３０ 環状フランジ ３２ 金型面 ３４ 金型キャビティ ３５ スロット ３６ シリンダメンバー ３８ 押し出し板 ４０ 加工ガラス金型用具 ４２ 金型面 ４４ 環状フランジ部分 １００ 成形アセンブリ １１２ 下部金型カバー １１４ 上部金型カバー １１６ 炉床板 １１８ スペーサスリーブ １２０ 金型スーパーリング １２２ シリンダ開口部 １２４ 上部環状面 １２８ マスタ金型用具 １３０ 環状フランジ １３２ 金型面 １３４ 金型キャビティ １３６ シリンダメンバー １３８ 押し出し板 １４０ 溝 １５０ シリンダプリフォーム １６０ 加工金型用具 １６２ 環状フランジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０３Ｃ 3/095 Ｃ０３Ｃ 3/095 Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｚ (72)発明者 ジョン シー パルヴァー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14559 スペンサーポート ソーンクリフ・ロード ５ (72)発明者 ジェイソン ジェイ ネルソン アメリカ合衆国 ニューヨーク 14580 ウェブスター バッカス・ロード 535 (72)発明者 ユージーン ジー ヒル アメリカ合衆国 ニューヨーク 14606 ロチェスター リマーリック・レーン 135 (72)発明者 デイヴィッド エイ リチャーズ アメリカ合衆国 ニューヨーク 14624 ロチェスター ニビー・ロード 15 Ｆターム(参考） 4G015 HA01 4G062 AA01 AA04 BB06 CC04 DA05 DA06 DA07 DB04 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB01 EC01 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FJ05 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH18 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM02 NN29 NN31 NN33

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４００℃から８２５℃までの範囲にある
   成形温度を有するガラス光学素子を成形するための成形
   用具を製造する方法において、 １２００℃より低い温度において１０^２ポイズより低い
   粘度、前記ガラス光学素子の前記成形温度より少なくと
   も５０℃高いＴｇ、並びに２５×１０^−７／℃から７０
   ×１０^−７／℃までの範囲にある熱膨張係数を有する希
   土類のアルミノケイ酸塩ガラスから加工金型プリフォー
   ムを形成するステップと、及び前記加工金型プリフォー
   ムから作られ、成形される光学素子の形成する表面を含
   み、並びに成形される前記ガラス光学素子の成形温度に
   おいて少なくとも１０ ^１５ポイズの粘度を有する前記加
   工金型用具、を成形するステップと、 を含む方法。
2. 【請求項２】 さらに、前記希土類アルミノケイ酸塩ガ
   ラスの予め決定した前記熱膨張係数の所望の範囲を決定
   する前記ガラス光学素子の前記熱膨張係数及び形状係数
   を有する前記成形される光学素子の形成する表面を有す
   るガラス光学素子を、成形するステップを含む請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】 前記希土類アルミノケイ酸塩ガラスはイ
   ットリアアルミノケイ酸塩ガラスであり、該イットリア
   アルミノケイ酸塩ガラスは、前記ガラス転移温度が±２
   ５℃以上変わること無く前記熱膨張係数が２５×１０
   ^−７／℃から７０×１０^−７／℃までの変化が許容され
   る請求項１記載の方法。