JP2002226220A - 光学素子の製造方法および光学素子成形用成形型の製造方法 - Google Patents
光学素子の製造方法および光学素子成形用成形型の製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/005—Pressing under special atmospheres, e.g. inert, reactive, vacuum, clean
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/66—Means for providing special atmospheres, e.g. reduced pressure, inert gas, reducing gas, clean room
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- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 繰り返しプレス成形することが従来の方法に
比べて容易な光学素子の製造方法、および光学素子成形
用成形型の製造方法を提供する。 【解決手段】 加熱した光学素子用素材を成形型２０に
よってプレス成形する工程を含み、炭素原子を含む分子
およびフッ素原子を含む分子から選ばれる少なくとも１
つの分子と不活性ガスとを含む雰囲気中でプレス成形を
行う。
比べて容易な光学素子の製造方法、および光学素子成形
用成形型の製造方法を提供する。 【解決手段】 加熱した光学素子用素材を成形型２０に
よってプレス成形する工程を含み、炭素原子を含む分子
およびフッ素原子を含む分子から選ばれる少なくとも１
つの分子と不活性ガスとを含む雰囲気中でプレス成形を
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の製造方
法、および光学素子成形用成形型の製造方法に関する。
法、および光学素子成形用成形型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高精度な光学素子を安価に製造する有効
な方法としてプレス成形法が提案されている。
な方法としてプレス成形法が提案されている。
【０００３】加熱軟化したガラスからなる成形用素材を
光学素子の反転形状を有する金型を用いてプレス成形す
ると、成形用素材が金型と離型しにくいという問題があ
る。このため、金型表面に特殊な離型膜を形成したり、
成形ショットごとに離型剤を塗布して、離型を容易にす
る工夫がなされている。特に、成形用素材がガラスであ
る場合には、かなり特殊なコーティングを金型表面に施
さなければならない。
光学素子の反転形状を有する金型を用いてプレス成形す
ると、成形用素材が金型と離型しにくいという問題があ
る。このため、金型表面に特殊な離型膜を形成したり、
成形ショットごとに離型剤を塗布して、離型を容易にす
る工夫がなされている。特に、成形用素材がガラスであ
る場合には、かなり特殊なコーティングを金型表面に施
さなければならない。
【０００４】たとえば、プレス面上に貴金属系保護膜を
形成した超硬合金またはサーメットからなる金型が報告
されている（特公昭６２−２８０９１号公報参照）。こ
の金型を用いることによって、光学素子のプレス成形に
よる量産が可能となっている。また、窒化ホウ素、窒化
クロム、炭化クロム、酸化クロム、炭化珪素、炭素、白
金、または超硬合金からなる金型本体のプレス面に、膜
厚が１０ｎｍ以下の炭素膜を形成して、ガラスとの離型
性を良くした金型も報告されている（特開平０６−３０
５７４２号公報参照）。また、プレス面形状が光学素子
と同一形状に精密加工されたマスター型を用いてガラス
材料をプレス成形することによって形成されるガラスか
らなる金型も報告されている（特開昭６４−３３０２２
号公報、特開平１−２３９０３０号公報参照）。これら
の金型で光学素子をプレス成形することによって、より
安価に光学素子を製造することができる。
形成した超硬合金またはサーメットからなる金型が報告
されている（特公昭６２−２８０９１号公報参照）。こ
の金型を用いることによって、光学素子のプレス成形に
よる量産が可能となっている。また、窒化ホウ素、窒化
クロム、炭化クロム、酸化クロム、炭化珪素、炭素、白
金、または超硬合金からなる金型本体のプレス面に、膜
厚が１０ｎｍ以下の炭素膜を形成して、ガラスとの離型
性を良くした金型も報告されている（特開平０６−３０
５７４２号公報参照）。また、プレス面形状が光学素子
と同一形状に精密加工されたマスター型を用いてガラス
材料をプレス成形することによって形成されるガラスか
らなる金型も報告されている（特開昭６４−３３０２２
号公報、特開平１−２３９０３０号公報参照）。これら
の金型で光学素子をプレス成形することによって、より
安価に光学素子を製造することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プレス
面に離型膜を形成する上記従来の方法では、成形を繰り
返し行うと離型性が悪くなり、最終的にはプレス面にガ
ラスが付着して金型が使用不能となる。従って、金型が
使用不能となる前に、離型膜を再度形成する必要があ
り、金型の管理が非常に難しいという課題があった。
面に離型膜を形成する上記従来の方法では、成形を繰り
返し行うと離型性が悪くなり、最終的にはプレス面にガ
ラスが付着して金型が使用不能となる。従って、金型が
使用不能となる前に、離型膜を再度形成する必要があ
り、金型の管理が非常に難しいという課題があった。
【０００６】また、貴金属系保護膜でプレス面をコーテ
ィングする上記従来の方法では、金型本体の耐久性はあ
るが、成形を繰り返し行うと金型の表面にガラスが付着
するため、金型表面のメンテナンスが必要となるという
課題があった。
ィングする上記従来の方法では、金型本体の耐久性はあ
るが、成形を繰り返し行うと金型の表面にガラスが付着
するため、金型表面のメンテナンスが必要となるという
課題があった。
【０００７】また、プレス面に炭素膜を形成する上記従
来の方法では、成形用素材から発生する酸素や成形雰囲
気中の酸素によって炭素膜が酸化され、最終的には炭素
膜が消失してプレス面にガラスが付着するという課題が
あった。
来の方法では、成形用素材から発生する酸素や成形雰囲
気中の酸素によって炭素膜が酸化され、最終的には炭素
膜が消失してプレス面にガラスが付着するという課題が
あった。
【０００８】また、ガラス材料をプレス成形してガラス
からなる光学素子成形用金型を製造する上記従来の方法
では、マスター金型を繰り返し使用すると、マスター金
型にガラスが付着してプレス成形ができなくなるという
課題があった。
からなる光学素子成形用金型を製造する上記従来の方法
では、マスター金型を繰り返し使用すると、マスター金
型にガラスが付着してプレス成形ができなくなるという
課題があった。
【０００９】上記問題を解決するため、本発明は、繰り
返しプレス成形することが従来の方法に比べて容易な光
学素子の製造方法、および光学素子成形用成形型の製造
方法を提供することを目的とする。
返しプレス成形することが従来の方法に比べて容易な光
学素子の製造方法、および光学素子成形用成形型の製造
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、本発明の光学素子の製造方法は、加熱した光学素子
用素材を成形型（プレス成形を行うための型）によって
プレス成形する工程を含む光学素子の製造方法であっ
て、炭素原子を含む分子およびフッ素原子を含む分子か
ら選ばれる少なくとも１つの分子と不活性ガスとを含む
雰囲気中で前記プレス成形を行うことを特徴とする。上
記光学素子の製造方法によれば、光学素子用素材が成形
型に付着することを防止できるため、従来の方法に比べ
て容易に、プレス成形を繰り返し行うことができる。
め、本発明の光学素子の製造方法は、加熱した光学素子
用素材を成形型（プレス成形を行うための型）によって
プレス成形する工程を含む光学素子の製造方法であっ
て、炭素原子を含む分子およびフッ素原子を含む分子か
ら選ばれる少なくとも１つの分子と不活性ガスとを含む
雰囲気中で前記プレス成形を行うことを特徴とする。上
記光学素子の製造方法によれば、光学素子用素材が成形
型に付着することを防止できるため、従来の方法に比べ
て容易に、プレス成形を繰り返し行うことができる。
【００１１】上記光学素子の製造方法では、前記光学素
子用素材がガラスからなるものでもよい。
子用素材がガラスからなるものでもよい。
【００１２】上記光学素子の製造方法では、前記雰囲気
は、前記少なくとも１つの分子を気体または霧状の液体
の形態で含んでもよい。上記構成によれば、上記少なく
とも１つの分子を均一に光学素子用素材および成形型に
吸着させることができる。
は、前記少なくとも１つの分子を気体または霧状の液体
の形態で含んでもよい。上記構成によれば、上記少なく
とも１つの分子を均一に光学素子用素材および成形型に
吸着させることができる。
【００１３】上記光学素子の製造方法では、前記雰囲気
が、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエチレングリコールから選ば
れる少なくとも１つを含んでもよい。上記構成によれ
ば、光学素子用素材が成形型に付着することを特に防止
できる。
が、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエチレングリコールから選ば
れる少なくとも１つを含んでもよい。上記構成によれ
ば、光学素子用素材が成形型に付着することを特に防止
できる。
【００１４】上記光学素子の製造方法では、前記不活性
ガスが窒素ガスおよびアルゴンから選ばれる少なくとも
１つであってもよい。上記構成によれば、光学素子用素
材が成形型に付着することを特に防止できる。
ガスが窒素ガスおよびアルゴンから選ばれる少なくとも
１つであってもよい。上記構成によれば、光学素子用素
材が成形型に付着することを特に防止できる。
【００１５】また、本発明の光学素子成形用成形型の製
造方法は、光学素子用素材をプレス成形して光学素子を
形成するための光学素子成形用成形型の製造方法であっ
て、加熱したガラスを金型（広義の意味での金型であ
り、金属製に限らない）を用いてプレス成形することに
よって、プレス面を備える成形型の成形を行う成形工程
を含み、炭素原子を含む分子およびフッ素原子を含む分
子から選ばれる少なくとも１つの分子と不活性ガスとを
含む雰囲気中で前記成形工程を行うことを特徴とする。
上記製造方法では、ガラスが金型に付着することを防止
できるため、従来の方法に比べて容易に、プレス成形を
繰り返し行うことができる。
造方法は、光学素子用素材をプレス成形して光学素子を
形成するための光学素子成形用成形型の製造方法であっ
て、加熱したガラスを金型（広義の意味での金型であ
り、金属製に限らない）を用いてプレス成形することに
よって、プレス面を備える成形型の成形を行う成形工程
を含み、炭素原子を含む分子およびフッ素原子を含む分
子から選ばれる少なくとも１つの分子と不活性ガスとを
含む雰囲気中で前記成形工程を行うことを特徴とする。
上記製造方法では、ガラスが金型に付着することを防止
できるため、従来の方法に比べて容易に、プレス成形を
繰り返し行うことができる。
【００１６】上記光学素子成形用成形型の製造方法で
は、前記雰囲気は、前記少なくとも１つの分子を気体ま
たは霧状の液体の形態で含んでもよい。
は、前記雰囲気は、前記少なくとも１つの分子を気体ま
たは霧状の液体の形態で含んでもよい。
【００１７】上記光学素子成形用成形型の製造方法で
は、前記雰囲気が、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエチレングリ
コールから選ばれる少なくとも１つを含んでもよい。
は、前記雰囲気が、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエチレングリ
コールから選ばれる少なくとも１つを含んでもよい。
【００１８】上記光学素子成形用成形型の製造方法で
は、前記不活性ガスが窒素ガスおよびアルゴンから選ば
れる少なくとも１つであってもよい。
は、前記不活性ガスが窒素ガスおよびアルゴンから選ば
れる少なくとも１つであってもよい。
【００１９】上記光学素子成形用成形型の製造方法で
は、前記成形工程ののち、前記プレス面上に、前記光学
素子用素材に対して不活性な保護膜を形成する工程をさ
らに含んでもよい。上記構成によれば、耐久性が高い光
学素子成形用成形型を製造できる。
は、前記成形工程ののち、前記プレス面上に、前記光学
素子用素材に対して不活性な保護膜を形成する工程をさ
らに含んでもよい。上記構成によれば、耐久性が高い光
学素子成形用成形型を製造できる。
【００２０】上記光学素子成形用成形型の製造方法で
は、前記成形工程は、プレス成形した前記ガラスをさら
に結晶化させる工程を含んでもよい。上記構成によれ
ば、耐熱性および強度の高い光学素子成形用成形型を製
造できる。さらに、結晶化後、前記プレス面に前記光学
素子用素材に対して不活性な保護膜を形成する工程を含
んでもよい。上記構成によれば、耐熱性、強度および耐
久性の高い光学素子成形用成形型を製造できる。
は、前記成形工程は、プレス成形した前記ガラスをさら
に結晶化させる工程を含んでもよい。上記構成によれ
ば、耐熱性および強度の高い光学素子成形用成形型を製
造できる。さらに、結晶化後、前記プレス面に前記光学
素子用素材に対して不活性な保護膜を形成する工程を含
んでもよい。上記構成によれば、耐熱性、強度および耐
久性の高い光学素子成形用成形型を製造できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００２２】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
光学素子の製造方法について説明する。
光学素子の製造方法について説明する。
【００２３】実施形態１の製造方法は、加熱した光学素
子用素材を成形型によってプレス成形する工程を含む光
学素子の製造方法であって、炭素原子を含む分子および
フッ素原子を含む分子から選ばれる少なくとも１つの分
子と不活性ガスとを含む雰囲気中でプレス成形を行うこ
とを特徴とする。プレス成形は、炭素原子を含む分子お
よびフッ素原子を含む分子から選ばれる少なくとも１つ
の分子と不活性ガスとからなる雰囲気中で行うことが好
ましい。
子用素材を成形型によってプレス成形する工程を含む光
学素子の製造方法であって、炭素原子を含む分子および
フッ素原子を含む分子から選ばれる少なくとも１つの分
子と不活性ガスとを含む雰囲気中でプレス成形を行うこ
とを特徴とする。プレス成形は、炭素原子を含む分子お
よびフッ素原子を含む分子から選ばれる少なくとも１つ
の分子と不活性ガスとからなる雰囲気中で行うことが好
ましい。
【００２４】上記光学素子用素材としては、ケイ酸塩系
ガラス、リン酸系ガラス、フッ化物系ガラスなどを用い
ることができる。
ガラス、リン酸系ガラス、フッ化物系ガラスなどを用い
ることができる。
【００２５】上記成形型には、光学素子の成形に一般的
に用いられる成形型を用いることができ、たとえば、機
械加工で形成した金型や、実施形態２の製造方法で製造
される成形型を用いることができる。
に用いられる成形型を用いることができ、たとえば、機
械加工で形成した金型や、実施形態２の製造方法で製造
される成形型を用いることができる。
【００２６】炭素原子を含む上記分子としては、たとえ
ば、ＣＯ2、ＣＦ4（テトラフルオロメタン）、エチレン
グリコール、Ｃ2Ｈ5ＯＨ（エタノール）などを用いるこ
とができる。
ば、ＣＯ2、ＣＦ4（テトラフルオロメタン）、エチレン
グリコール、Ｃ2Ｈ5ＯＨ（エタノール）などを用いるこ
とができる。
【００２７】フッ素原子を含む上記分子としては、たと
えば、ＣＦ4やＣＨＦ3などを用いることができる。
えば、ＣＦ4やＣＨＦ3などを用いることができる。
【００２８】上記不活性ガスとしては、たとえば、Ｎ2
（窒素ガス）およびアルゴン（Ａｒ）から選ばれる少な
くとも１つを用いることができる。
（窒素ガス）およびアルゴン（Ａｒ）から選ばれる少な
くとも１つを用いることができる。
【００２９】プレス成形の雰囲気は、上記少なくとも１
つの分子を、気体または霧状の液体の形態で含む。ま
た、プレス成形の雰囲気は、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエチ
レングリコールから選ばれる少なくとも１つを含むこと
が好ましい。
つの分子を、気体または霧状の液体の形態で含む。ま
た、プレス成形の雰囲気は、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエチ
レングリコールから選ばれる少なくとも１つを含むこと
が好ましい。
【００３０】実施形態１の製造方法では、成形型にガラ
スが付着することを防止できるため、従来の方法に比べ
て、プレス成形を繰り返し行うことが容易である。実施
形態１の製造方法で金型にガラスが付着することを防止
できる理由は明確ではないが、雰囲気中に存在する炭素
原子またはフッ素原子が金型および光学素子用素材の表
面に吸着して両者の濡れ性を悪くしているためであると
考えられる。
スが付着することを防止できるため、従来の方法に比べ
て、プレス成形を繰り返し行うことが容易である。実施
形態１の製造方法で金型にガラスが付着することを防止
できる理由は明確ではないが、雰囲気中に存在する炭素
原子またはフッ素原子が金型および光学素子用素材の表
面に吸着して両者の濡れ性を悪くしているためであると
考えられる。
【００３１】（実施形態２）実施形態２では、本発明の
光学素子成形用成形型の製造方法について説明する。
光学素子成形用成形型の製造方法について説明する。
【００３２】実施形態２の製造方法は、光学素子用素材
をプレス成形して光学素子を形成するための光学素子成
形用成形型の製造方法であって、加熱したガラスを金型
を用いてプレス成形することによって、プレス面を備え
る成形型の成形を行う成形工程を含み、炭素原子を含む
分子およびフッ素原子を含む分子から選ばれる少なくと
も１つの分子と不活性ガスとを含む雰囲気中で成形工程
を行うことを特徴とする。成形工程は、炭素原子を含む
分子およびフッ素原子を含む分子から選ばれる少なくと
も１つの分子と不活性ガスとからなる雰囲気中で行うこ
とが好ましい。
をプレス成形して光学素子を形成するための光学素子成
形用成形型の製造方法であって、加熱したガラスを金型
を用いてプレス成形することによって、プレス面を備え
る成形型の成形を行う成形工程を含み、炭素原子を含む
分子およびフッ素原子を含む分子から選ばれる少なくと
も１つの分子と不活性ガスとを含む雰囲気中で成形工程
を行うことを特徴とする。成形工程は、炭素原子を含む
分子およびフッ素原子を含む分子から選ばれる少なくと
も１つの分子と不活性ガスとからなる雰囲気中で行うこ
とが好ましい。
【００３３】炭素原子を含む上記分子、フッ素原子を含
む上記分子、および上記不活性ガスには、実施形態１で
説明したものを用いることができる。また、プレス成形
の雰囲気は、上記少なくとも１つの分子を、気体または
霧状の液体の形態で含む。また、プレス成形の雰囲気
は、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエチレングリコールから選ば
れる少なくとも１つを含むことが好ましい。
む上記分子、および上記不活性ガスには、実施形態１で
説明したものを用いることができる。また、プレス成形
の雰囲気は、上記少なくとも１つの分子を、気体または
霧状の液体の形態で含む。また、プレス成形の雰囲気
は、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエチレングリコールから選ば
れる少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００３４】また、上記金型には、ガラスのプレス成形
に一般的に用いられている金型を使用できる。
に一般的に用いられている金型を使用できる。
【００３５】また、成形型本体の材料となるガラスに
は、成形型の材料として一般的に用いられているガラス
を用いることができる。たとえば、高ケイ酸ガラスやホ
ウケイ酸ガラスを用いることができる。このガラスは、
そのガラス転移点（Ｔｇ）が、光学素子をプレス成形す
る際の成形温度よりも高いことが好ましい。
は、成形型の材料として一般的に用いられているガラス
を用いることができる。たとえば、高ケイ酸ガラスやホ
ウケイ酸ガラスを用いることができる。このガラスは、
そのガラス転移点（Ｔｇ）が、光学素子をプレス成形す
る際の成形温度よりも高いことが好ましい。
【００３６】実施形態２の製造方法は、上記成形工程の
のち、プレス成形したガラス（成形型本体）のプレス面
上に、光学素子用素材に対して不活性な保護膜を形成す
る工程をさらに含んでもよい。保護膜は、耐酸化性およ
び高温強度に優れた材料からなることが好ましい。光学
素子用素材がガラスからなる場合には、保護膜は、白金
（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、
ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム
（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）、お
よびタンタル（Ｔａ）から選ばれる少なくとも１つを含
む金属（単体金属または合金）からなることが好まし
い。
のち、プレス成形したガラス（成形型本体）のプレス面
上に、光学素子用素材に対して不活性な保護膜を形成す
る工程をさらに含んでもよい。保護膜は、耐酸化性およ
び高温強度に優れた材料からなることが好ましい。光学
素子用素材がガラスからなる場合には、保護膜は、白金
（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、
ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム
（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）、お
よびタンタル（Ｔａ）から選ばれる少なくとも１つを含
む金属（単体金属または合金）からなることが好まし
い。
【００３７】また、実施形態２の製造方法では、結晶核
形成剤を含むガラスを用いた上記成形工程が、プレス成
形したガラスをさらに結晶化させる工程を含んでもよ
い。具体的には、結晶化前のガラス（以下、マザーガラ
スという場合がある）をプレス成形したのち、マザーガ
ラスが結晶化する条件で熱処理を行えばよい。たとえ
ば、マザーガラスを所定の温度でプレス成形し、そのま
まの状態で温度を上昇させて一定時間保持することによ
って結晶化を行ってもよい。
形成剤を含むガラスを用いた上記成形工程が、プレス成
形したガラスをさらに結晶化させる工程を含んでもよ
い。具体的には、結晶化前のガラス（以下、マザーガラ
スという場合がある）をプレス成形したのち、マザーガ
ラスが結晶化する条件で熱処理を行えばよい。たとえ
ば、マザーガラスを所定の温度でプレス成形し、そのま
まの状態で温度を上昇させて一定時間保持することによ
って結晶化を行ってもよい。
【００３８】実施形態２の製造方法によれば、実施形態
１の製造方法と同様に、従来の方法に比べて、プレス成
形を繰り返し行うことが容易である。
１の製造方法と同様に、従来の方法に比べて、プレス成
形を繰り返し行うことが容易である。
【００３９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００４０】（実施例１）実施例１では、実施形態１で
説明した光学素子の製造方法について説明する。
説明した光学素子の製造方法について説明する。
【００４１】まず、光学素子をプレス成形するための光
学素子成形用成形型を作製した。具体的には、図１
（ａ）〜（ｃ）に示す光学素子成形用成形型１０ａ、１
０ｂおよび１０ｃ（以下、それぞれ成形型１０ａ、１０
ｂおよび１０ｃという場合がある）を作製した。
学素子成形用成形型を作製した。具体的には、図１
（ａ）〜（ｃ）に示す光学素子成形用成形型１０ａ、１
０ｂおよび１０ｃ（以下、それぞれ成形型１０ａ、１０
ｂおよび１０ｃという場合がある）を作製した。
【００４２】成形型１０ａは、超硬合金からなるパンチ
部１１（直径６ｍｍ、高さ７ｍｍ）および基底部１２
（直径１６ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を備え、パンチ部１１に
は光学素子用素材をプレス成形するためのプレス面１３
を形成した。プレス面１３は、超硬合金からなる母材を
高精密研削加工法によって研削して形成した。実施例１
では、プレス面の形状が異なる成形型１０ａ（図１
（ａ）参照）を２個（１組）作製した。具体的には、プ
レス面１３が曲率半径３．５ｍｍの凹面形状である成形
型１０ａと、プレス面１３が曲率半径５．０ｍｍの凹面
形状である成形型１０ａとを形成した。光学素子の反転
形状のプレス面を備えるこれら１組の成形型を用いるこ
とによって、両凸非球面レンズ（第１面の曲率半径３．
５ｍｍ、第２面の曲率半径５．０ｍｍ）の光学素子を成
形できる。
部１１（直径６ｍｍ、高さ７ｍｍ）および基底部１２
（直径１６ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を備え、パンチ部１１に
は光学素子用素材をプレス成形するためのプレス面１３
を形成した。プレス面１３は、超硬合金からなる母材を
高精密研削加工法によって研削して形成した。実施例１
では、プレス面の形状が異なる成形型１０ａ（図１
（ａ）参照）を２個（１組）作製した。具体的には、プ
レス面１３が曲率半径３．５ｍｍの凹面形状である成形
型１０ａと、プレス面１３が曲率半径５．０ｍｍの凹面
形状である成形型１０ａとを形成した。光学素子の反転
形状のプレス面を備えるこれら１組の成形型を用いるこ
とによって、両凸非球面レンズ（第１面の曲率半径３．
５ｍｍ、第２面の曲率半径５．０ｍｍ）の光学素子を成
形できる。
【００４３】次いで、成形型１０ａと全く同じ方法で同
じ形状の金型をもう１組作製し、完成後、スパッタリン
グ法によって、それぞれのプレス面１３上にＰｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金からなる保護膜１４（厚さ２μｍ）を形成し
た。このようにして、プレス面の形状が異なる成形型１
０ｂ（図１（ｂ）参照）を２個（１組）作製した。
じ形状の金型をもう１組作製し、完成後、スパッタリン
グ法によって、それぞれのプレス面１３上にＰｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金からなる保護膜１４（厚さ２μｍ）を形成し
た。このようにして、プレス面の形状が異なる成形型１
０ｂ（図１（ｂ）参照）を２個（１組）作製した。
【００４４】次いで、成形型１０ａと全く同じ方法で同
じ形状の金型をもう１組作製し、完成後、スパッタリン
グ法によって、それぞれのプレス面１３上にＰｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金からなる保護膜１４（厚さ２μｍ）を形成
し、さらにその上に、表面の離型性を良くするために、
スパッタリング法によって炭素膜１５（厚さ１μｍ）を
形成した。このようにして、プレス面の形状が異なる成
形型１０ｃ（図１（ｃ）参照）を２個（１組）作製し
た。
じ形状の金型をもう１組作製し、完成後、スパッタリン
グ法によって、それぞれのプレス面１３上にＰｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金からなる保護膜１４（厚さ２μｍ）を形成
し、さらにその上に、表面の離型性を良くするために、
スパッタリング法によって炭素膜１５（厚さ１μｍ）を
形成した。このようにして、プレス面の形状が異なる成
形型１０ｃ（図１（ｃ）参照）を２個（１組）作製し
た。
【００４５】このようにして作製した３組の光学素子成
形用成形型を用いて両凸非球面レンズ（第１面の曲率半
径３．５ｍｍ、第２面の曲率半径５．０ｍｍ）を作製で
きる。成形プロセスを図２示す。光学素子成形用成形型
２０（以下、単に成形型２０という場合がある）は、下
型２１と上型２２と胴型２３とからなる。下型２１およ
び上型２２には、上記３組の成形型１０ａ〜１０ｃのい
ずれか１組を用いる。胴型２３は、下型２１と上型２２
との中心軸を合わせるためのものである。
形用成形型を用いて両凸非球面レンズ（第１面の曲率半
径３．５ｍｍ、第２面の曲率半径５．０ｍｍ）を作製で
きる。成形プロセスを図２示す。光学素子成形用成形型
２０（以下、単に成形型２０という場合がある）は、下
型２１と上型２２と胴型２３とからなる。下型２１およ
び上型２２には、上記３組の成形型１０ａ〜１０ｃのい
ずれか１組を用いる。胴型２３は、下型２１と上型２２
との中心軸を合わせるためのものである。
【００４６】まず、下型２１のプレス面上に光学素子用
素材２４を載せ、胴型２３を介して、上型２２をかぶせ
る。次に、成形型２０全体を加熱して、光学素子用素材
２４が変形可能な温度となったところで圧力を加えて変
形させ、下型２１および上型２２のプレス面の形状を光
学素子用素材２４に転写する（加熱加圧成形）。最後
に、成形型２０を冷却して成形された両凸非球面レンズ
２５を成形型２０から取り出す。
素材２４を載せ、胴型２３を介して、上型２２をかぶせ
る。次に、成形型２０全体を加熱して、光学素子用素材
２４が変形可能な温度となったところで圧力を加えて変
形させ、下型２１および上型２２のプレス面の形状を光
学素子用素材２４に転写する（加熱加圧成形）。最後
に、成形型２０を冷却して成形された両凸非球面レンズ
２５を成形型２０から取り出す。
【００４７】以下、上記プロセスによる非球面レンズの
製造方法について、具体例を説明する。成形に用いた成
形機の概略を図３に模式的に示す。
製造方法について、具体例を説明する。成形に用いた成
形機の概略を図３に模式的に示す。
【００４８】まず、光学素子用素材をセットした成形型
２０を成形型投入口３１より投入し、５９０℃に加熱し
た予熱ステージ３３で加熱し、さらに同じく５９０℃に
加熱したプレスステージ３４に成形型２０を搬送した。
光学素子用素材には、クラウン系の硼珪酸ガラス（ガラ
ス転位点：５０１℃、Ａｔ点（屈伏点）：５４９℃）を
直径４ｍｍの球状に加工したものを使用した。
２０を成形型投入口３１より投入し、５９０℃に加熱し
た予熱ステージ３３で加熱し、さらに同じく５９０℃に
加熱したプレスステージ３４に成形型２０を搬送した。
光学素子用素材には、クラウン系の硼珪酸ガラス（ガラ
ス転位点：５０１℃、Ａｔ点（屈伏点）：５４９℃）を
直径４ｍｍの球状に加工したものを使用した。
【００４９】そして、シリンダー３７に接続され上下に
可動な上ヘッド３６で成形型２０を１００Ｎの加圧力で
プレスし、光学素子用素材のプレス成形を行った（成形
工程）。このとき、上ヘッド３６も５９０℃に加熱し
た。次に、３００℃に設定した冷却ステージ３５に成形
型２０を搬送して冷却したのち、取り出し口３９から成
形型２０を外部に取り出した。そして、成形されたレン
ズを成形型２０から取り出した。
可動な上ヘッド３６で成形型２０を１００Ｎの加圧力で
プレスし、光学素子用素材のプレス成形を行った（成形
工程）。このとき、上ヘッド３６も５９０℃に加熱し
た。次に、３００℃に設定した冷却ステージ３５に成形
型２０を搬送して冷却したのち、取り出し口３９から成
形型２０を外部に取り出した。そして、成形されたレン
ズを成形型２０から取り出した。
【００５０】成形機は、チャンバ３２を備える。成形工
程中のチャンバ３２内の雰囲気は、ガス導入口３８から
導入されるガスによって制御した。実施例１では、ガス
導入口３８から、Ｎ2、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス（Ｃ
Ｏ2：１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4との混合ガス（Ｃ
Ｆ4：１０ｖｏｌ．％）、または、Ｎ2をエチレングリコ
ール溶液の中に通過させて得られたガス（霧状のエチレ
ングリコールを含むＮ2ガス）をそれぞれチャンバ３２
内に導入し、これら４種類のガス雰囲気下で成形工程を
行った。そして、レンズを繰り返し成形したのち、成形
型２０（すなわち、成形型１０ａ〜１０ｃ）の表面を観
察した。
程中のチャンバ３２内の雰囲気は、ガス導入口３８から
導入されるガスによって制御した。実施例１では、ガス
導入口３８から、Ｎ2、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス（Ｃ
Ｏ2：１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4との混合ガス（Ｃ
Ｆ4：１０ｖｏｌ．％）、または、Ｎ2をエチレングリコ
ール溶液の中に通過させて得られたガス（霧状のエチレ
ングリコールを含むＮ2ガス）をそれぞれチャンバ３２
内に導入し、これら４種類のガス雰囲気下で成形工程を
行った。そして、レンズを繰り返し成形したのち、成形
型２０（すなわち、成形型１０ａ〜１０ｃ）の表面を観
察した。
【００５１】各種ガスを導入し成形型１０ａ〜１０ｃを
用いてレンズを成形したときの、２０００ショットごと
の成形型の観察結果を表１に示す。なお、表１中、Ｎ2
をガス（１）、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス（ＣＯ2：１０
ｖｏｌ．％）をガス（２）、Ｎ2とＣＦ4との混合ガス
（ＣＦ4：１０ｖｏｌ．％）をガス（３）、Ｎ2をエチレ
ングリコール溶液の中に通して得られた気体をガス
（４）と表示する。
用いてレンズを成形したときの、２０００ショットごと
の成形型の観察結果を表１に示す。なお、表１中、Ｎ2
をガス（１）、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス（ＣＯ2：１０
ｖｏｌ．％）をガス（２）、Ｎ2とＣＦ4との混合ガス
（ＣＦ4：１０ｖｏｌ．％）をガス（３）、Ｎ2をエチレ
ングリコール溶液の中に通して得られた気体をガス
（４）と表示する。
【００５２】
【表１】
【００５３】表１に示したように、ガス（１）を導入し
て成形を行った場合、成形型１０ａ、すなわちプレス面
が超硬合金の金型では、２０００ショットで成形型の表
面にガラスが大量に付着し、メンテナンスを行っても成
形型を再生することができず、それ以上の成形ができな
くなってしまった。成形型１０ｂでは、プレス面にＰｔ
−Ｐｄ−Ｒｈ合金からなる保護膜を形成しているので２
０００ショットまではガラス付着がなかったが、４００
０ショットを越えると少量のガラス付着が発生するよう
になった。このガラス付着は成形型のメンテナンスによ
って除去できたため、メンテナンスを繰り返して成形型
の再生を行いながら、１００００ショットまで成形でき
た。成形型１０ｃでは、プレス面にＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合
金からなる保護膜を形成し、さらにその上に炭素膜を形
成しているので、４０００ショットまではガラス付着が
全く発生しなかった。しかしながら、６０００ショット
まで成形を繰り返すと、成形型１０ｂと同様に少量のガ
ラス付着が発生し、成形型のメンテナンスを繰り返し
て、１００００ショットまで成形できた。６０００ショ
ットを越えるとガラス付着が発生するのは、プレス面に
形成した炭素膜がガラスから発生する酸化性ガスによっ
て酸化され、気化して消失してしまったためである。い
ずれにしても、ガス（１）を導入した場合は、特殊なコ
ーティングを施した成形型１０ｂおよび１０ｃでも、初
期的にはガラス付着は発生しないが、プレス成形を繰り
返すとガラス付着が発生するようになり、成形型のメン
テナンスをしなければ繰り返し成形することができなか
った。
て成形を行った場合、成形型１０ａ、すなわちプレス面
が超硬合金の金型では、２０００ショットで成形型の表
面にガラスが大量に付着し、メンテナンスを行っても成
形型を再生することができず、それ以上の成形ができな
くなってしまった。成形型１０ｂでは、プレス面にＰｔ
−Ｐｄ−Ｒｈ合金からなる保護膜を形成しているので２
０００ショットまではガラス付着がなかったが、４００
０ショットを越えると少量のガラス付着が発生するよう
になった。このガラス付着は成形型のメンテナンスによ
って除去できたため、メンテナンスを繰り返して成形型
の再生を行いながら、１００００ショットまで成形でき
た。成形型１０ｃでは、プレス面にＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合
金からなる保護膜を形成し、さらにその上に炭素膜を形
成しているので、４０００ショットまではガラス付着が
全く発生しなかった。しかしながら、６０００ショット
まで成形を繰り返すと、成形型１０ｂと同様に少量のガ
ラス付着が発生し、成形型のメンテナンスを繰り返し
て、１００００ショットまで成形できた。６０００ショ
ットを越えるとガラス付着が発生するのは、プレス面に
形成した炭素膜がガラスから発生する酸化性ガスによっ
て酸化され、気化して消失してしまったためである。い
ずれにしても、ガス（１）を導入した場合は、特殊なコ
ーティングを施した成形型１０ｂおよび１０ｃでも、初
期的にはガラス付着は発生しないが、プレス成形を繰り
返すとガラス付着が発生するようになり、成形型のメン
テナンスをしなければ繰り返し成形することができなか
った。
【００５４】これに対して、本発明の実施例である実施
例１−１、１−２、および１−３では、いずれの成形型
を用いた場合でも、１００００ショット成形後もガラス
付着は全く発生せず、成形型のメンテナンスは不要であ
った。これは、プレス成形の雰囲気中に含まれる炭素原
子（Ｃ）またはフッ素原子（Ｆ）が成形型の表面および
レンズの素材であるガラス表面に吸着し、成形型とガラ
スとの塗れ性を悪くしているためであると考えられる。
例１−１、１−２、および１−３では、いずれの成形型
を用いた場合でも、１００００ショット成形後もガラス
付着は全く発生せず、成形型のメンテナンスは不要であ
った。これは、プレス成形の雰囲気中に含まれる炭素原
子（Ｃ）またはフッ素原子（Ｆ）が成形型の表面および
レンズの素材であるガラス表面に吸着し、成形型とガラ
スとの塗れ性を悪くしているためであると考えられる。
【００５５】（実施例２）実施例２では、実施形態２で
説明した光学素子成形用成形型の製造方法について一例
を説明する。
説明した光学素子成形用成形型の製造方法について一例
を説明する。
【００５６】光学素子成形用成形型を成形するために実
施例２で用いたマスター金型４０について、断面図を図
４に示す。マスター金型４０は、超硬合金からなるパン
チ部４１（直径６ｍｍ、高さ７ｍｍ）および基底部４２
（直径１６ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を備え、パンチ部４１に
は光学素子成形用成形型をプレス成形するためのプレス
面４３を形成した。プレス面４３上には、Ｉｒ−Ｗ合金
からなる保護膜４４（厚さ２μｍ）をスパッタリング法
によって形成した。プレス面４３は、超硬合金からなる
母材を高精密研削加工法によって研削して形成した。実
施例２では、プレス面の形状が異なるマスター金型４０
を２個（１組）作製した。具体的には、プレス面４３が
曲率半径３．５ｍｍの凸面形状であるマスター金型４０
と、プレス面４３が曲率半径５．０ｍｍの凸面形状であ
るマスター金型４０とを形成した。すなわち、光学素子
の両凸非球面レンズ（第１面の曲率半径３．５ｍｍ、第
２面の曲率半径５．０ｍｍ）の２つの光学面と同じ形状
のプレス面を備えるマスター金型４０を作製した。
施例２で用いたマスター金型４０について、断面図を図
４に示す。マスター金型４０は、超硬合金からなるパン
チ部４１（直径６ｍｍ、高さ７ｍｍ）および基底部４２
（直径１６ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を備え、パンチ部４１に
は光学素子成形用成形型をプレス成形するためのプレス
面４３を形成した。プレス面４３上には、Ｉｒ−Ｗ合金
からなる保護膜４４（厚さ２μｍ）をスパッタリング法
によって形成した。プレス面４３は、超硬合金からなる
母材を高精密研削加工法によって研削して形成した。実
施例２では、プレス面の形状が異なるマスター金型４０
を２個（１組）作製した。具体的には、プレス面４３が
曲率半径３．５ｍｍの凸面形状であるマスター金型４０
と、プレス面４３が曲率半径５．０ｍｍの凸面形状であ
るマスター金型４０とを形成した。すなわち、光学素子
の両凸非球面レンズ（第１面の曲率半径３．５ｍｍ、第
２面の曲率半径５．０ｍｍ）の２つの光学面と同じ形状
のプレス面を備えるマスター金型４０を作製した。
【００５７】マスター金型４０を用いた光学素子成形用
成形型の成形プロセスを図５に示す。まず、図５（ａ）
に示すように、鋼材からなる基台５１上に、光学素子成
形用成形型の材料である高融点ガラスからなる成形用素
材５４を載せ、胴型５３を介して上型５２をかぶせる。
上型５２には、上述した２つのマスター金型４０を用い
る。
成形型の成形プロセスを図５に示す。まず、図５（ａ）
に示すように、鋼材からなる基台５１上に、光学素子成
形用成形型の材料である高融点ガラスからなる成形用素
材５４を載せ、胴型５３を介して上型５２をかぶせる。
上型５２には、上述した２つのマスター金型４０を用い
る。
【００５８】次に、成形型全体を加熱して、成形用素材
５４が変形可能な温度となったところで圧力を加えて変
形させ、マスター金型５２のプレス面の形状を成形用素
材５４に転写する（加熱加圧成形）。その後、成形型を
冷却すると、図５（ｂ）に示すように、成形された成形
用素材５４と基台５１とが融着し、基台５１と基台５１
上に固定されたパンチ部５５とを備える金型本体が得ら
れる。パンチ部５５は、非球面レンズの反転形状のプレ
ス面５５ａを備える。最後に、スパッタリング法によっ
てプレス面５５ａにＩｒ−Ｗ合金からなる保護膜５６
（厚さ２μｍ）を形成し、非球面レンズの成形用成形型
が完成する。
５４が変形可能な温度となったところで圧力を加えて変
形させ、マスター金型５２のプレス面の形状を成形用素
材５４に転写する（加熱加圧成形）。その後、成形型を
冷却すると、図５（ｂ）に示すように、成形された成形
用素材５４と基台５１とが融着し、基台５１と基台５１
上に固定されたパンチ部５５とを備える金型本体が得ら
れる。パンチ部５５は、非球面レンズの反転形状のプレ
ス面５５ａを備える。最後に、スパッタリング法によっ
てプレス面５５ａにＩｒ−Ｗ合金からなる保護膜５６
（厚さ２μｍ）を形成し、非球面レンズの成形用成形型
が完成する。
【００５９】以下、上記プロセスによる非球面レンズの
成形用成形型の製造方法について、具体例を説明する。
図６は用いた成形機の概略図である。成形用素材には、
クラウンガラス（ガラス転移点：６５０℃、Ａｔ点：６
９０℃）を直径４ｍｍの円柱状に加工したものを使用し
た。
成形用成形型の製造方法について、具体例を説明する。
図６は用いた成形機の概略図である。成形用素材には、
クラウンガラス（ガラス転移点：６５０℃、Ａｔ点：６
９０℃）を直径４ｍｍの円柱状に加工したものを使用し
た。
【００６０】具体的には、まず、成形用素材をセットし
た金型６０を金型投入口６１から投入し、７４０℃に加
熱した予熱ステージ６３で加熱し、同じく７４０℃に加
熱したプレスステージ６４に搬送した。次に、シリンダ
ー６７に接続され上下に可動な上ヘッド６６で金型６０
を１０００Ｎの加圧力でプレスし、成形用素材をプレス
成形した。このとき、上ヘッド６６も７４０℃に加熱し
た。
た金型６０を金型投入口６１から投入し、７４０℃に加
熱した予熱ステージ６３で加熱し、同じく７４０℃に加
熱したプレスステージ６４に搬送した。次に、シリンダ
ー６７に接続され上下に可動な上ヘッド６６で金型６０
を１０００Ｎの加圧力でプレスし、成形用素材をプレス
成形した。このとき、上ヘッド６６も７４０℃に加熱し
た。
【００６１】プレス成形後、３００℃に設定した冷却ス
テージ６５に金型６０を搬送して冷却した。そして、金
型取出し口６９から金型６０を外部に取り出し、プレス
成形された成形型本体を金型６０から取り出した。その
後、成形された成形型本体のプレス面に、Ｉｒ−Ｗ合金
からなる保護膜を成膜し光学素子成形用成形型を得た。
テージ６５に金型６０を搬送して冷却した。そして、金
型取出し口６９から金型６０を外部に取り出し、プレス
成形された成形型本体を金型６０から取り出した。その
後、成形された成形型本体のプレス面に、Ｉｒ−Ｗ合金
からなる保護膜を成膜し光学素子成形用成形型を得た。
【００６２】成形機はチャンバ６２を備える。成形工程
におけるチャンバ６２内の雰囲気は、ガス導入口６８か
ら導入されるガスによって制御した。実施例２では、ガ
ス導入口６８から、Ｎ2、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス（Ｃ
Ｏ2：１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4との混合ガス（Ｃ
Ｆ4：１０ｖｏｌ．％）、またはＮ2をエチレングリコー
ル溶液の中に通過させて得られたガス（霧状のエチレン
グリコールを含むＮ2ガス）をそれぞれチャンバ６２内
に導入し、これら４種類のガス雰囲気下で成形工程を行
った。そして、光学素子成形用成形型の成形後、マスタ
ー金型の表面を観察した。
におけるチャンバ６２内の雰囲気は、ガス導入口６８か
ら導入されるガスによって制御した。実施例２では、ガ
ス導入口６８から、Ｎ2、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス（Ｃ
Ｏ2：１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4との混合ガス（Ｃ
Ｆ4：１０ｖｏｌ．％）、またはＮ2をエチレングリコー
ル溶液の中に通過させて得られたガス（霧状のエチレン
グリコールを含むＮ2ガス）をそれぞれチャンバ６２内
に導入し、これら４種類のガス雰囲気下で成形工程を行
った。そして、光学素子成形用成形型の成形後、マスタ
ー金型の表面を観察した。
【００６３】各種ガスを導入し、マスター金型を用いて
光学素子成形用成形型を成形したときの、１００ショッ
トごとのマスター金型の観察結果を表２に示す。なお、
表２中、Ｎ2をガス（１）、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス
（ＣＯ2：１０ｖｏｌ．％）をガス（２）、Ｎ2とＣＦ4
との混合ガス（ＣＦ4：１０ｖｏｌ．％）をガス
（３）、Ｎ2をエチレングリコール溶液の中に通して得
られた気体をガス（４）と表示する。
光学素子成形用成形型を成形したときの、１００ショッ
トごとのマスター金型の観察結果を表２に示す。なお、
表２中、Ｎ2をガス（１）、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス
（ＣＯ2：１０ｖｏｌ．％）をガス（２）、Ｎ2とＣＦ4
との混合ガス（ＣＦ4：１０ｖｏｌ．％）をガス
（３）、Ｎ2をエチレングリコール溶液の中に通して得
られた気体をガス（４）と表示する。
【００６４】
【表２】
【００６５】表２に示したように、ガス（１）を導入し
て成形を行った場合、初期の１００ショットまでは全く
ガラス付着はなかった。しかし、成形温度が７４０℃と
非常に高温であるため、２００ショット後にマスター金
型表面に少量のガラス付着が発生した。そのため、マス
ター金型のメンテナンスを行って３００ショットまで成
形を繰り返したが、最終的に大量のガラスが付着してプ
レス成形ができなくなった。
て成形を行った場合、初期の１００ショットまでは全く
ガラス付着はなかった。しかし、成形温度が７４０℃と
非常に高温であるため、２００ショット後にマスター金
型表面に少量のガラス付着が発生した。そのため、マス
ター金型のメンテナンスを行って３００ショットまで成
形を繰り返したが、最終的に大量のガラスが付着してプ
レス成形ができなくなった。
【００６６】これに対して、本発明の実施例である、実
施例２−１、２−２、２−３では、成形温度が７４０℃
と非常に高温であるにもかかわらず、５００ショットを
経過してもガラス付着が全く発生せず、マスター金型の
メンテナンスは不要であった。これは、プレス成形の雰
囲気中に含まれる炭素原子（Ｃ）またはフッ素原子
（Ｆ）がマスター金型表面および成形用素材であるガラ
ス表面に吸着し、マスター金型とガラスとの塗れ性を悪
くしているためと考えられる。このようにして製造した
光学素子成形用成形型は、機械加工で母材を非球面形状
に加工して製造された成形型に比べて、約１／１０のコ
ストで製造できた。
施例２−１、２−２、２−３では、成形温度が７４０℃
と非常に高温であるにもかかわらず、５００ショットを
経過してもガラス付着が全く発生せず、マスター金型の
メンテナンスは不要であった。これは、プレス成形の雰
囲気中に含まれる炭素原子（Ｃ）またはフッ素原子
（Ｆ）がマスター金型表面および成形用素材であるガラ
ス表面に吸着し、マスター金型とガラスとの塗れ性を悪
くしているためと考えられる。このようにして製造した
光学素子成形用成形型は、機械加工で母材を非球面形状
に加工して製造された成形型に比べて、約１／１０のコ
ストで製造できた。
【００６７】以上のようにして製造した光学素子の成形
用成形型を用いて両凸非球面レンズを、図３の成形機に
よって成形した。成形用素材には、クラウンガラス（ガ
ラス転移点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃）を用い、ガ
ス（２）、ガス（３）、またはガス（４）を成形機に導
入しながら成形を繰り返したところ、いずれのガスを使
用した場合とも、１００００ショット成形後もガラス付
着の発生はなく、良好な両凸非球面レンズの成形ができ
た。
用成形型を用いて両凸非球面レンズを、図３の成形機に
よって成形した。成形用素材には、クラウンガラス（ガ
ラス転移点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃）を用い、ガ
ス（２）、ガス（３）、またはガス（４）を成形機に導
入しながら成形を繰り返したところ、いずれのガスを使
用した場合とも、１００００ショット成形後もガラス付
着の発生はなく、良好な両凸非球面レンズの成形ができ
た。
【００６８】（実施例３）実施例３では、実施形態２で
説明した光学素子成形用成形型の製造方法について、他
の一例について説明する。
説明した光学素子成形用成形型の製造方法について、他
の一例について説明する。
【００６９】光学素子成形用成形型を成形するために実
施例３で使用したマスター金型７０について、断面図を
図７に示す。図７のマスター金型７０は、実施例２で説
明したマスター金型４０と比較して、Ｉｒ−Ｗ合金から
なる保護膜４４の代わりにＰｔ−Ｉｒ−Ｒｕ合金からな
る膜７４を形成した点のみが異なるため、重複する説明
は省略する。実施例３では、実施例２と同様にプレス面
の形状が異なる２つのマスター金型７０を作製した。
施例３で使用したマスター金型７０について、断面図を
図７に示す。図７のマスター金型７０は、実施例２で説
明したマスター金型４０と比較して、Ｉｒ−Ｗ合金から
なる保護膜４４の代わりにＰｔ−Ｉｒ−Ｒｕ合金からな
る膜７４を形成した点のみが異なるため、重複する説明
は省略する。実施例３では、実施例２と同様にプレス面
の形状が異なる２つのマスター金型７０を作製した。
【００７０】マスター金型７０を用いた光学素子成形用
成形型の成形プロセスを図８に示す。まず、図８（ａ）
に示すように、鋼材からなる基台８１上に、光学素子成
形用成形型の材料であるマザーガラス（結晶化前のガラ
ス）からなる成形用素材８４を載せ、胴型８３を介して
上型８２をかぶせる。上型８２には、上述した２つのマ
スター金型７０を用いる。
成形型の成形プロセスを図８に示す。まず、図８（ａ）
に示すように、鋼材からなる基台８１上に、光学素子成
形用成形型の材料であるマザーガラス（結晶化前のガラ
ス）からなる成形用素材８４を載せ、胴型８３を介して
上型８２をかぶせる。上型８２には、上述した２つのマ
スター金型７０を用いる。
【００７１】次に、成形型全体を加熱して、成形用素材
８４が変形可能な温度となったところで圧力を加えて変
形させ、上型８２のプレス面の形状を成形用素材８４に
転写する（加熱加圧成形）。この状態のまま、さらに温
度を上昇させて、プレス成形された成形用素材８４（マ
ザーガラス）を結晶化させる。その後、成形型を冷却す
ると、図８（ｂ）に示すように、成形された成形用素材
８４と基台８１とが融着し、基台８１と基台８１上に固
定された結晶化ガラスからなるパンチ部８５とを備える
金型本体が得られる。パンチ部８５は、非球面レンズの
反転形状のプレス面８５ａを備える。最後に、スパッタ
リング法によって、プレス面８５ａにＰｔ−Ｉｒ−Ｒｕ
合金からなる保護膜８６（厚さ２μｍ）を形成し、非球
面レンズの成形用成形型が完成する。
８４が変形可能な温度となったところで圧力を加えて変
形させ、上型８２のプレス面の形状を成形用素材８４に
転写する（加熱加圧成形）。この状態のまま、さらに温
度を上昇させて、プレス成形された成形用素材８４（マ
ザーガラス）を結晶化させる。その後、成形型を冷却す
ると、図８（ｂ）に示すように、成形された成形用素材
８４と基台８１とが融着し、基台８１と基台８１上に固
定された結晶化ガラスからなるパンチ部８５とを備える
金型本体が得られる。パンチ部８５は、非球面レンズの
反転形状のプレス面８５ａを備える。最後に、スパッタ
リング法によって、プレス面８５ａにＰｔ−Ｉｒ−Ｒｕ
合金からなる保護膜８６（厚さ２μｍ）を形成し、非球
面レンズの成形用成形型が完成する。
【００７２】以下、上記プロセスによる光学素子成形用
成形型の製造方法について、具体例を説明する。図９は
用いた成形機の概略図である。成形用素材には、結晶化
前のマザーガラス（ガラス転移点：４７２℃、Ａｔ点：
５１８℃）を直径４ｍｍの円柱状に加工したものを使用
した。
成形型の製造方法について、具体例を説明する。図９は
用いた成形機の概略図である。成形用素材には、結晶化
前のマザーガラス（ガラス転移点：４７２℃、Ａｔ点：
５１８℃）を直径４ｍｍの円柱状に加工したものを使用
した。
【００７３】まず、成形用素材をセットした金型９０を
金型投入口９１より投入し、５６０℃に加熱した予熱ス
テージ９３で加熱し、同じく５６０℃に加熱したプレス
ステージ９４に搬送した。そして、シリンダー９７に接
続され上下に可動な上ヘッド９６を５６０℃に加熱し、
この上ヘッド９６で金型９０を１０００Ｎの加圧力でプ
レスした。そして、プレス圧力を印加したまま、プレス
ステージ９４および上ヘッド９６を８００℃まで昇温さ
せ、そのままの状態で１時間保持してマザーガラスを完
全に結晶化させた。
金型投入口９１より投入し、５６０℃に加熱した予熱ス
テージ９３で加熱し、同じく５６０℃に加熱したプレス
ステージ９４に搬送した。そして、シリンダー９７に接
続され上下に可動な上ヘッド９６を５６０℃に加熱し、
この上ヘッド９６で金型９０を１０００Ｎの加圧力でプ
レスした。そして、プレス圧力を印加したまま、プレス
ステージ９４および上ヘッド９６を８００℃まで昇温さ
せ、そのままの状態で１時間保持してマザーガラスを完
全に結晶化させた。
【００７４】その後、３００℃に設定した冷却ステージ
９５に金型９０を搬送し冷却したのち、取り出し口９９
より金型９０を外部に取り出した。そして、プレス成形
された成形型本体を金型９０から取り出した。その後、
成形型本体のプレス面上に、Ｐｔ−Ｉｒ−Ｒｕ合金から
なる保護膜を成膜して光学素子成形用成形型を得た。
９５に金型９０を搬送し冷却したのち、取り出し口９９
より金型９０を外部に取り出した。そして、プレス成形
された成形型本体を金型９０から取り出した。その後、
成形型本体のプレス面上に、Ｐｔ−Ｉｒ−Ｒｕ合金から
なる保護膜を成膜して光学素子成形用成形型を得た。
【００７５】成形機はチャンバ９２を備える。成形工程
におけるチャンバ９２内の雰囲気は、ガス導入口９８か
ら導入されるガスによって制御した。実施例３では、ガ
ス導入口９８から、Ｎ2、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス（Ｃ
Ｏ2：１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4との混合ガス（Ｃ
Ｆ4：１０ｖｏｌ．％）、またはＮ2をエチレングリコー
ル溶液の中に通過させて得られたガス（霧状のエチレン
グリコールを含むＮ2ガス）をそれぞれチャンバ９２内
に導入し、これら４種類のガス雰囲気下で成形工程を行
った。そして、光学素子成形用成形型の成形後、マスタ
ー金型の表面を観察した。
におけるチャンバ９２内の雰囲気は、ガス導入口９８か
ら導入されるガスによって制御した。実施例３では、ガ
ス導入口９８から、Ｎ2、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス（Ｃ
Ｏ2：１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4との混合ガス（Ｃ
Ｆ4：１０ｖｏｌ．％）、またはＮ2をエチレングリコー
ル溶液の中に通過させて得られたガス（霧状のエチレン
グリコールを含むＮ2ガス）をそれぞれチャンバ９２内
に導入し、これら４種類のガス雰囲気下で成形工程を行
った。そして、光学素子成形用成形型の成形後、マスタ
ー金型の表面を観察した。
【００７６】各種ガスを導入し、マスター金型を用いて
光学素子成形用成形型を成形したときの、１００ショッ
トごとのマスター金型の観察結果を表３に示す。なお、
表３中、Ｎ2をガス（１）、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス
（ＣＯ2：１０ｖｏｌ．％）をガス（２）、Ｎ2とＣＦ4
との混合ガス（ＣＦ4：１０ｖｏｌ．％）をガス
（３）、Ｎ2をエチレングリコール溶液の中に通して得
られた気体をガス（４）と表示する。
光学素子成形用成形型を成形したときの、１００ショッ
トごとのマスター金型の観察結果を表３に示す。なお、
表３中、Ｎ2をガス（１）、Ｎ2とＣＯ2との混合ガス
（ＣＯ2：１０ｖｏｌ．％）をガス（２）、Ｎ2とＣＦ4
との混合ガス（ＣＦ4：１０ｖｏｌ．％）をガス
（３）、Ｎ2をエチレングリコール溶液の中に通して得
られた気体をガス（４）と表示する。
【００７７】
【表３】
【００７８】表３に示したように、ガス（１）を導入し
て成形を行った場合、１００ショットまでは全くガラス
が付着しなかったが、結晶化温度が８００℃と非常に高
温であるため、２００ショット後でマスター金型の表面
に少量のガラスが付着した。そのため、マスター金型の
メンテナンスを行って３００ショットまで成形を繰り返
したが、最終的には大量のガラス付着が発生してプレス
成形ができなくなった。
て成形を行った場合、１００ショットまでは全くガラス
が付着しなかったが、結晶化温度が８００℃と非常に高
温であるため、２００ショット後でマスター金型の表面
に少量のガラスが付着した。そのため、マスター金型の
メンテナンスを行って３００ショットまで成形を繰り返
したが、最終的には大量のガラス付着が発生してプレス
成形ができなくなった。
【００７９】これに対して、本発明の実施例である実施
例３−１、３−２、および３−３では、成形温度が８０
０℃と非常に高温であるにもかかわらず、５００ショッ
トを経過してもガラス付着は全く発生せず、マスター金
型のメンテナンスが不要であった。これは、プレス成形
の雰囲気中に含まれる炭素原子（Ｃ）またはフッ素原子
（Ｆ）がマスター金型表面および成形用素材であるガラ
ス表面に吸着し、マスター金型とガラスとの塗れ性を悪
くしているためと考えられる。このようにして製造した
光学素子成形用成形型は、機械加工で母材を非球面形状
に加工して製造された成形型に比べて、約１／１０のコ
ストで製造できた。
例３−１、３−２、および３−３では、成形温度が８０
０℃と非常に高温であるにもかかわらず、５００ショッ
トを経過してもガラス付着は全く発生せず、マスター金
型のメンテナンスが不要であった。これは、プレス成形
の雰囲気中に含まれる炭素原子（Ｃ）またはフッ素原子
（Ｆ）がマスター金型表面および成形用素材であるガラ
ス表面に吸着し、マスター金型とガラスとの塗れ性を悪
くしているためと考えられる。このようにして製造した
光学素子成形用成形型は、機械加工で母材を非球面形状
に加工して製造された成形型に比べて、約１／１０のコ
ストで製造できた。
【００８０】以上のようにして製造した光学素子の成形
用成形型を用いて両凸非球面レンズを、図３の成形機に
よって成形した。成形用素材には、クラウンガラス（ガ
ラス転移点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃）を用い、ガ
ス（２）、ガス（３）、またはガス（４）を成形機に導
入しながら成形を繰り返したところ、いずれのガスを使
用した場合とも、１００００ショット成形後もガラス付
着の発生はなく、良好な両凸非球面レンズの成形ができ
た。
用成形型を用いて両凸非球面レンズを、図３の成形機に
よって成形した。成形用素材には、クラウンガラス（ガ
ラス転移点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃）を用い、ガ
ス（２）、ガス（３）、またはガス（４）を成形機に導
入しながら成形を繰り返したところ、いずれのガスを使
用した場合とも、１００００ショット成形後もガラス付
着の発生はなく、良好な両凸非球面レンズの成形ができ
た。
【００８１】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
【００８２】
【発明の効果】以上のように、本発明の光学素子の製造
方法では、プレス成形を繰り返しても金型に光学素子用
素材が付着せず、金型のメンテナンスが不要である。し
たがって、本発明の光学素子の製造方法は、繰り返しプ
レス成形することが従来の方法に比べて容易であり、光
学素子を低コストで製造できる。
方法では、プレス成形を繰り返しても金型に光学素子用
素材が付着せず、金型のメンテナンスが不要である。し
たがって、本発明の光学素子の製造方法は、繰り返しプ
レス成形することが従来の方法に比べて容易であり、光
学素子を低コストで製造できる。
【００８３】同様に、本発明の光学素子成形用成形型の
製造方法は、繰り返しプレス成形することが従来の方法
に比べて容易である。光学素子成形用成形型を低コスト
で製造できる。
製造方法は、繰り返しプレス成形することが従来の方法
に比べて容易である。光学素子成形用成形型を低コスト
で製造できる。
【図１】 本発明の光学素子の製造方法で使用する金型
の例を示す断面図である。
の例を示す断面図である。
【図２】 本発明の光学素子の製造方法について一例を
模式的に示す工程図である。
模式的に示す工程図である。
【図３】 本発明の光学素子の製造方法について成形機
の一例を模式的に示す図である。
の一例を模式的に示す図である。
【図４】 本発明の光学素子成形用成形型の製造方法で
使用するマスター金型の一例を示す断面図である。
使用するマスター金型の一例を示す断面図である。
【図５】 本発明の光学素子成形用成形型の製造方法に
ついて一例を模式的に示す工程図である。
ついて一例を模式的に示す工程図である。
【図６】 本発明の光学素子成形用成形型の製造方法に
ついて成形機の一例を模式的に示す図である。
ついて成形機の一例を模式的に示す図である。
【図７】 本発明の光学素子成形用成形型の製造方法で
使用するマスター金型の他の一例を示す断面図である。
使用するマスター金型の他の一例を示す断面図である。
【図８】 本発明の光学素子成形用成形型の製造方法に
ついて他の一例を模式的に示す工程図である。
ついて他の一例を模式的に示す工程図である。
【図９】 本発明の光学素子成形用成形型の製造方法に
ついて成形機の他の一例を模式的に示す図である。
ついて成形機の他の一例を模式的に示す図である。
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 光学素子成形用成形型 １１、４１、５５、８５ パンチ部 １２、４２ 基底部 １３、４３、５５ａ、８５ａ プレス面 １４、４４、５６、７４、８６ 保護膜 １５ 炭素膜 ２０ 光学素子成形用成形型 ２１ 下型 ２２、５２、８２ 上型 ２３、５３、８３ 胴型 ２４ 光学素子用素材 ２５ 両凸非球面レンズ ４０、７０ マスター金型 ５１、８１ 基台 ５４、８４ 成形用素材
フロントページの続き (72)発明者 土肥 美代子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中村 正二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G015 EA02 HA01
Claims (11)
- 【請求項１】 加熱した光学素子用素材を成形型によっ
てプレス成形する工程を含む光学素子の製造方法であっ
て、 炭素原子を含む分子およびフッ素原子を含む分子から選
ばれる少なくとも１つの分子と不活性ガスとを含む雰囲
気中で前記プレス成形を行うことを特徴とする光学素子
の製造方法。 - 【請求項２】 前記光学素子用素材がガラスからなる請
求項１に記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記雰囲気は、前記少なくとも１つの分
子を気体または霧状の液体の形態で含む請求項１または
２に記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記雰囲気が、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエ
チレングリコールから選ばれる少なくとも１つを含む請
求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子の製造方
法。 - 【請求項５】 前記不活性ガスが窒素ガスおよびアルゴ
ンから選ばれる少なくとも１つである請求項１ないし４
のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項６】 光学素子用素材をプレス成形して光学素
子を形成するための光学素子成形用成形型の製造方法で
あって、 加熱したガラスを金型を用いてプレス成形することによ
って、プレス面を備える成形型の成形を行う成形工程を
含み、 炭素原子を含む分子およびフッ素原子を含む分子から選
ばれる少なくとも１つの分子と不活性ガスとを含む雰囲
気中で前記成形工程を行うことを特徴とする光学素子成
形用成形型の製造方法。 - 【請求項７】 前記雰囲気は、前記少なくとも１つの分
子を気体または霧状の液体の形態で含む請求項６に記載
の光学素子成形用成形型の製造方法。 - 【請求項８】 前記雰囲気が、ＣＯ2、ＣＦ4、およびエ
チレングリコールから選ばれる少なくとも１つを含む請
求項６または７に記載の光学素子成形用成形型の製造方
法。 - 【請求項９】 前記不活性ガスが窒素ガスおよびアルゴ
ンから選ばれる少なくとも１つである請求項６ないし８
のいずれかに記載の光学素子成形用成形型の製造方法。 - 【請求項１０】 前記成形工程ののち、前記プレス面上
に、前記光学素子用素材に対して不活性な保護膜を形成
する工程をさらに含む請求項６ないし９のいずれかに記
載の光学素子成形用成形型の製造方法。 - 【請求項１１】 前記成形工程は、プレス成形した前記
ガラスをさらに結晶化させる工程を含む請求項６ないし
１０のいずれかに記載の光学素子成形用成形型の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001018882A JP4567893B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 光学素子の製造方法および光学素子成形用成形型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001018882A JP4567893B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 光学素子の製造方法および光学素子成形用成形型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002226220A true JP2002226220A (ja) | 2002-08-14 |
| JP4567893B2 JP4567893B2 (ja) | 2010-10-20 |
Family
ID=18884842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001018882A Expired - Fee Related JP4567893B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 光学素子の製造方法および光学素子成形用成形型の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4567893B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009046320A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Sumita Optical Glass Inc | 光学ガラス素子成形型 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02225324A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学ガラス素子の製造方法並びにその方法に用いる製造装置 |
| JPH03153531A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-07-01 | Canon Inc | 光学素子を成形するための製造方法 |
-
2001
- 2001-01-26 JP JP2001018882A patent/JP4567893B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH03153531A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-07-01 | Canon Inc | 光学素子を成形するための製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009046320A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Sumita Optical Glass Inc | 光学ガラス素子成形型 |
| JP4585558B2 (ja) * | 2007-08-13 | 2010-11-24 | 株式会社住田光学ガラス | 光学ガラス素子成形型 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4567893B2 (ja) | 2010-10-20 |
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