JP2002338265A

JP2002338265A - 光学ガラス成形型、光学ガラス成形体、および、成形光学素子

Info

Publication number: JP2002338265A
Application number: JP2001137540A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tomita; 昌之冨田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】大気中において溶融状態の光学ガラスを成
形することが可能な、すなわち、光学ガラスと融着する
ことなく、その成形面の外観が良好な光学ガラス成形品
を得ることができる光学ガラス成形型、および、安価な
光学ガラス成形体、および、安価な成形光学素子を提供
する。【解決手段】溶融状態の光学ガラスを大気中でプレス
成形し、所望形状の光学ガラス成形体を得るための光学
ガラス成形型において、このガラス成形型が、その主成
分および第２成分が、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選
択された組成の合金からなることを特徴とする光学ガラ
ス成形型、および、上記光学ガラス成形型を用いて、大
気中で溶融光学ガラスを成形し得られた光学ガラス成形
体、および、上記光学ガラス成形体を、精密成形型を用
いてプレス成形し、得られた成形光学素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ガラスをプレ
ス成形し成形光学素子を得る技術に関し、特に、成形光
学素子形状に近似した形状を有する成形用素材であるガ
ラス成形体を、溶融状態の光学ガラスをプレス成形して
得る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融状態の光学ガラスをプレス成形しガ
ラス成形体を得、このガラス成形体を成形用素材とし、
このガラス成形体を精密成形型を用いて精密成形し成形
光学素子を得る技術は、成形光学素子製造のコストダウ
ン技術とし注目され、多くの発明が提案されている。

【０００３】例えば、特開平６−１２７９５５号の実施
例中には、非酸化性ガス雰囲気に保たれた容器内で、溶
融ガラスを受け型の上に受け、この受け型の上に受けら
れた溶融ガラス塊を、上型でプレス成形し、成形ガラス
塊を得る技術が示されている。

【０００４】なお、本公知技術は、受け型の中心部をガ
ラスと濡れ性の良い材料で構成し、型の周辺部を濡れ性
の悪い材料で構成したことを特徴としている。

【０００５】本公知技術の実施例に示されている型材、
および、ガス雰囲気を具体的に以下に挙げる。・受け型中心部：オーステナイト鋼（ＳＵＳ３１６）、
白金系合金薄膜、グラッシーカーボン・受け型周辺部：カーボン、炭化珪素（ＳｉＣ）、ボロ
ンナイトライド・上型中心部：炭化珪素（ＳｉＣ）、グラッシーカーボ
ン・上型周辺部：炭化珪素（ＳｉＣ）・ガス雰囲気：ハロゲン化炭化水素雰囲気、炭化水素雰
囲気

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、上記
の特開平６−１２７９５５号で示されている技術では、
溶融ガラスを受け型に受ける工程、および、受け型上の
溶融ガラス塊を上型でプレス成形する工程を、非酸化性
ガス雰囲気に保たれた容器内で行っている。

【０００７】これは、受け型および上型の酸化を防止す
るため、および、受け型、上型の酸化によるガラスとの
融着を防止するためである。

【０００８】しかし、非酸化性雰囲気ガス中で溶融ガラ
スの成形を行う場合、以下に示す３つの問題がある。・製造コストが高い・作業性が悪い・安全性が低い

【０００９】すなわち、非酸化性ガスが必要なため、そ
の分、製造コストが高くなる。また、ガス雰囲気容器中
で成形を行っているため、トラブル等が発生した場合、
作業性は悪く、その結果製造コストも高くなる。また、
ガス雰囲気として、ハロゲン化炭化水素雰囲気、炭化水
素雰囲気を用いる場合、可燃性ガスとなるので、酸素の
混入や火気に対して注意が必要であり、安全性が低くな
る。

【００１０】本出願の第１の発明の目的は、大気中にお
いて溶融状態の光学ガラスを成形することが可能な、す
なわち、光学ガラスと融着することなく、その成形面の
外観が良好な光学ガラス成形品を得ることができる光学
ガラス成形型を提供することである。

【００１１】本出願の第２の発明の目的は、より好適な
光学ガラス成形型を提供することである。

【００１２】本出願の第３の発明の目的は、より好適な
形態の光学ガラス成形型を提供することである。

【００１３】本出願の第４、第５の発明の目的は、より
好適な材料からなる光学ガラス成形型を提供することで
ある。

【００１４】本出願の第６の発明の目的は、より安価な
材料からなる光学ガラス成形型を提供することである。

【００１５】本出願の第７の発明の目的は、安価な光学
ガラス成形体を提供することである。

【００１６】本出願の第８の発明の目的は、安価な成形
光学素子を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本出願の第１の発明は、
溶融状態の光学ガラスを大気中でプレス成形し、所望形
状の光学ガラス成形体を得るための光学ガラス成形型に
おいて、このガラス成形型が、その主成分および第２成
分が、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選択された組成の
合金からなることを特徴とする。

【００１８】本第１の発明の作用を以下に説明する。

【００１９】本出願は、光学ガラス成形型が、その主成
分および第２成分が、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選
択された組成の合金からなる場合、大気中で溶融光学ガ
ラスを成形できる。すなわち、融着が無く、外観も良好
な光学ガラス成形体を得ることができることを見出した
ことをその骨子としている。

【００２０】ここで３ｄ金属とは、スカンジウムＳｃ、
チタンＴｉ、バナジウムＶ、クロムＣｒ、マンガンＭ
ｎ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉ、銅Ｃｕ、亜
鉛Ｚｎのことである。

【００２１】これらからなる合金を、大気中で光学ガラ
ス成形型として用いるためには、これらの元素の酸化物
が酸化を進行させないこと、および、これらの元素の酸
化物が溶融ガラスと反応せず、融着せず、成形面の外観
が良好であることが必要となる。

【００２２】酸化が進行するか、否か、は、酸化物が、
Ｎ型半導体であるか、または、ｐ型半導体であるか、に
より決定されることがＷagnerの酸化理論として知られ
ている。

【００２３】すなわち、酸化物がＮ型半導体である場
合、酸化が進んでいく。そして、３ｄ金属で相当するの
は、酸化鉄Ｆｅ₂Ｏ₃、酸化亜鉛ＺｎＯ、酸化チタンＴｉ
Ｏ₂、酸化バナジウムＶ₂Ｏ₅、であることがわかる。

【００２４】逆に、３ｄ金属で、これ以外の元素は、大
気中高温状態で表面酸化層は、酸化の進展がないので、
大気中における光学ガラス成形型として使用できる可能
性が高い。

【００２５】続いて、これら酸化物膜が溶融ガラスと融
着するか否かは、溶融ガラスと酸化物との濡れ性に起因
すると考えられる。すなわち、濡れ性が良い場合、融着
しやすいと考えられる。

【００２６】そして、各種組み合わせの３ｄ金属からな
る合金で製作した型を用いて実験検討を行った結果、鉄
Ｆｅを大量に含む合金（例えば、ステンレス鋼に近い組
成）では、ガラスとの融着が発生した。また、鉄Ｆｅを
比較的少量含む合金でも、光学ガラス成形体の成形面に
クモリが発生した。すなわち、鉄Ｆｅを含む３ｄ金属か
らなる合金は、光学ガラス成形型としては好ましくない
ことがわかった。

【００２７】なお、上記の酸化物がＮ型半導体になる、
亜鉛Ｚｎ、チタンＴｉ、バナジウムＶを比較的少量含む
合金では、光学ガラス成形体の成形面は外観が良好であ
った。また、亜鉛を中程度含む合金においても、光学ガ
ラス成形体の成形面は外観が良好であった。

【００２８】上記以外の３ｄ金属からなる合金による光
学ガラス成形型を用いて、大気中で溶融光学ガラスを成
形した光学ガラス成形体の成形面は外観が良好であっ
た。

【００２９】このように、鉄Ｆｅ以外の３ｄ金属からな
る合金によるガラス成形型が、大気中での光学ガラス成
形に好適なのは、上述したように、酸化の進展が少な
く、また、ガラスとの濡れ性も小さいためと考えられ
る。

【００３０】本出願の第２の発明は、請求項１記載の光
学ガラス成形型において、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中か
ら選択された組成の合金が、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の
熱伝導率を有することを特徴とする。

【００３１】本第２の発明の作用を以下に説明する。

【００３２】光学ガラス成形型の熱伝導率が高い場合、
この成形型で溶融状態の光学ガラスを成形すると、成形
の進展に伴ない、成形型に接触した光学ガラスは冷却さ
れ、その接触部の周辺の成形型と未接触の部分でもガラ
スの固化が進む。すなわち、型と接触して固化した部分
の周辺に、型と未接触の状態で固化した部分が形成され
る。この状態でさらに成形が進むと、この周辺固化部の
さらに外周部のガラスが成形型と接触する。そして、こ
の接触部の周辺でガラスの固化が進む。

【００３３】このように成形が進んで行くと、成形面
は、型に接触して固化した部分と、型に接触する前に固
化した部分が交互に現れ、その成形面は、同心円状の凸
凹となる。なお、一般にこのような成形面の同心円状凸
凹を、ゴブインマークと称している。

【００３４】このように成形面にゴブインマークが発生
する状態で成形された光学ガラス成形体は、型とガラス
の実質的接触面積が小さいため、離型性が良く、また、
ガラス成形体の成形面の外観も良好である。

【００３５】逆に、成形型の熱伝導率が低い場合，成形
中のガラスの温度降下が少ないため、ガラスと型の接触
部の周辺でガラスが固化することはない。そして、この
ような成形型で成形されたガラス成形体の成形面には、
凸凹のゴブインマークは生じず、成形型形状を転写して
いる。

【００３６】このように型成形面形状を転写しているガ
ラス成形体は、離型性が悪く、また、成形面の外観も型
の微細形状を転写するため良好ではない。

【００３７】そして、このように、ガラス成形体の成形
面にゴブインマークが生じるのは、成形型の熱伝導率が
２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の場合であることを実験結果か
ら見出した。

【００３８】本出願の第３の発明は、溶融状態の光学ガ
ラスを大気中でプレス成形し、所望形状の光学ガラス成
形体を得るための光学ガラス成形型において、このガラ
ス成形型の成形部を構成する部材の一部が、請求項１ま
たは２記載の鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選択された
組成の合金にからなことを特徴とする。

【００３９】本第３の発明の作用を以下に説明する。

【００４０】鉄Ｆｅを除く３ｄ金属からなる合金を成形
型として用いると、大気中で溶融光学ガラスを成形で
き、得られた光学ガラス成形体は、その外観は良好であ
ることは、上記第１の発明の作用で説明した。しかし、
この成形型で成形した成形面は同心円状凸凹にゴブイン
マークが生じることは、上記第２の発明の作用で説明し
た。

【００４１】本第３の発明では、ガラス成形体の成形面
の内、成形面の外観が良好であることが必要で、かつ、
その形状精度が不要な面を、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属から
なる合金からなる成形型で成形し、それ以外の面、例え
ば、形状精度が必要とされる面、については、他の材料
からなる成形型で成形する。

【００４２】このように、光学ガラス成形型の成形部を
構成する部材の一部を、請求項１記載の鉄Ｆｅを除く３
ｄ金属からなる合金により構成することにより、この成
形型を用いて得られる光学ガラス成形体の成形面の内、
外観が良好であることが必要とされる面を形成すること
ができる。

【００４３】本出願の第４の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の光学ガラス成形型において、鉄Ｆｅを除
く３ｄ金属の中から選択された組成の合金が、その主成
分が銅Ｃｕからなることを特徴とする。

【００４４】本第４の発明の作用を以下に説明する。

【００４５】第２の発明の作用で、成形型の熱伝導率が
良いと、ガラス成形体と成形型の離型性が良く、成形面
の外観が良好であることを説明した。

【００４６】一方、銅Ｃｕの熱伝導率は４００Ｗ／（ｍ
・Ｋ）と高い。すなわち、銅Ｃｕを主成分とし、第２成
分を鉄Ｆｅを除く３ｄ金属からなる合金を成形型として
用いれば、この合金の熱伝導率も相当に高くなるので、
成形面の外観が良好なガラス成形体を得ることができ
る。

【００４７】一方、第１の発明の作用で説明したよう
に、銅Ｃｕの酸化膜は大気中で酸化が進展しない。よっ
て、銅Ｃｕを主成分とし、第２成分を鉄Ｆｅを除く３ｄ
金属からなる合金からなる成形型は、光学ガラス成形型
として大気中で安定し連続成形できる。

【００４８】また、銅Ｃｕを合金化することで、その硬
度も上がり実用的な硬度にすることができる。

【００４９】本出願の第５の発明は、請求項４記載の光
学ガラス成形型において、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中か
ら選択された組成の合金が、その主成分が銅Ｃｕ、第２
成分が亜鉛Ｚｎからなることを特徴とする。

【００５０】本第５の発明の作用を以下に説明する。

【００５１】亜鉛Ｚｎの熱伝導率も比較的高く、１２０
Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。したがって、銅Ｃｕと亜鉛Ｚｎ
の合金も熱伝導率が高くなる。その結果、銅Ｃｕと亜鉛
Ｚｎの合金を成形型として用いれば、成形面の外観が良
好なガラス成形体を得ることができる。

【００５２】また、銅Ｃｕを主成分とすることにより、
亜鉛Ｚｎの酸化の進展を少なくすることができ、この合
金からなる成形型は、光学ガラス成形型として大気中で
安定し連続成形できる。

【００５３】本出願の第６の発明は、請求項５記載の光
学ガラス成形型において、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中か
ら選択された組成の合金の組成が、銅Ｃｕが５０〜８０
ｗｔ％、亜鉛Ｚｎが２０〜５０ｗｔ％の範囲から選択さ
れることを特徴とする。

【００５４】本第６の発明の作用を以下に説明する。

【００５５】銅Ｃｕを主成分、亜鉛Ｚｎを第２成分とす
る合金が、光学ガラス成形型として優れていることは、
第５の発明の作用で述べた。そして、その組成を、銅Ｃ
ｕが５０〜８０ｗｔ％、亜鉛Ｚｎが２０〜５０ｗｔ％の
範囲にすることにより，市販の黄銅材を用いて、光学ガ
ラス成形型とすることが可能であるので、光学ガラス成
形型の製造コストを大幅に下げることができる。

【００５６】本出願の第７の発明は、請求項１〜６のい
ずれかに記載の光学ガラス成形型を用いて、大気中で溶
融光学ガラスを成形し得られた光学ガラス成形体を特徴
とする。

【００５７】本第７の発明の作用を以下に説明する。

【００５８】請求項１記載の光学ガラス成形型は、第１
の発明の作用で説明した様に、大気中において、溶融状
態の光学ガラスをプレス成形し、光学ガラス成形体を得
ることができる。このように、大気中での成形が可能
で、非酸化性ガス雰囲気に保つ必要がないため、装置コ
ストは下がり、作業性は向上し、安全性も向上し、その
結果、光学ガラス成形体の製造コストを下げることがで
きる。

【００５９】また、本発明で得られた光学ガラス成形体
は、その成形面は外観が良好であるので、成形光学素子
用の成形素材として使うことができる。すなわち、低コ
ストで、成形光学素子用成形素材を得ることができる。

【００６０】本出願の第８の発明は、請求項７記載の光
学ガラス成形体を、精密成形型を用いてプレス成形し、
得られた成形光学素子を特徴とする。

【００６１】本第８の発明の作用を以下に説明する。

【００６２】請求項７記載の光学ガラス成形体は、その
成形面外観は良好である。このガラス成形体を、成形光
学素子用の成形素材とし、精密成形型を用いてプレス成
形して得られた成形光学素子の成形面は、外観が良好で
ある。

【００６３】また、このガラス成形体の形状が、所望す
る成形光学素子の形状に近似した形状であれば、プレス
量が少なく済み、プレス時間が短縮され、結果として、
成形光学素子の製造コストが下がる。

【００６４】

【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。

【００６５】１．鉄Ｆｅを除く３ｄ金属からなる合金
から好適なものを選択するまず、その主成分および第２成分が、鉄Ｆｅを除く３ｄ
金属の中から選択された組成の各種の合金で、実験試料
を作り、大気中で、この試料に溶融状態の光学ガラス液
滴を垂らし、合金とガラスの反応性（融着の有無、離型
性、成形面の外観）と成形面の形状について、事前確認
し、光学ガラス成形に適した合金組成を求める。

【００６６】また、それぞれの組成の試料について、熱
伝導率をレーザーフラッシュ法で測定した。

【００６７】下記の表１〜３に、大変好適であった合金
組成、好適であった合金組成、および、鉄Ｆｅを含む組
成の合金組成、についての検討結果を記す。なお、この
結果は、ＳＫ１２相当の光学ガラスに関するものであ
る。

【００６８】

【表１】

【００６９】

【表２】

【００７０】

【表３】２．ガラス成形体の製造装置下記の構成の溶融装置と成形装置と成形型からなるガラ
ス成形体の製造装置を用意する。

【００７１】２−１．光学ガラスの溶融装置白金製の光学ガラス溶融るつぼを大気中に設置する。こ
のるつぼは、その周囲に設置されたヒーターにより溶融
温度まで加熱できる。このるつぼに連接された白金製の
ガラス流出パイプから、溶融状態の光学ガラスが、大気
中に、液滴状に流出する。

【００７２】２−２．ガラス成形体の成形装置ガラス成形体成形装置は、上下方向と横方向に移動可能
な下型と、固定された上型からなる。下型は、ガラス流
出パイプ出口の直下の位置から、上型の下方位置へと横
移動できる構成である。この位置で、下型は上方へ移動
でき、上下型でプレスできる構成である。これらの移動
は、移動位置速度を制御可能なＮＣ装置で行われる。

【００７３】これらの装置は、大気雰囲気に設置され
る。

【００７４】２−３．ガラス成形型鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選択された組成の合金に
より、上下一対のガラス成形型が作られる。

【００７５】下型ユニットは、下型と胴型から構成され
る。下型と胴型からなるキャビティーに、溶融状態の光
学ガラスが溜められる。胴型は、溶融ガラスの周辺への
流出を防ぐ目的を持つ。

【００７６】上型、下型には、その温度を所望の温度に
制御するヒーターが内蔵される。

【００７７】これらの型は、成形装置に設置され、大気
雰囲気に晒される。

【００７８】３．ガラス成形体を成形する下型の温度を、ガラスの粘度で約１０¹⁵ｄＰａ・ｓに相
当する温度に保つ。

【００７９】流出パイプ出口からは、ガラスの粘度で約
１０²ｄＰａ・ｓに相当する温度の溶融状態の光学ガラ
スを流出させる。

【００８０】大気雰囲気において、溶融ガラスを下型の
上に受け、所望重量の溶融ガラス塊を得た。

【００８１】その後、直ちに下型を上型の下方の位置へ
と横移動させ、そこで数秒保持し、ガラス温度が、ガラ
スの粘度で約１０⁴ｄＰａ・ｓに相当する温度になるま
で冷却した。

【００８２】上型は、ガラスの粘度で約１０²⁰ｄＰａ・
ｓに相当する温度に保たれている。

【００８３】下型を上昇させ、溶融ガラス塊をプレスし
た。プレスした状態で数秒保持した後、下型を下降させ
離型させた。このとき、ガラス成形体の成形面の表面温
度は、ガラスの粘度で約１０¹²ｄＰａ・ｓに相当する温
度であった。

【００８４】このように表面は固化した状態のガラス成
形体を取り出した。

【００８５】４．成形光学素子を成形する成形光学素子を精密成形する精密成形型として、型母材
が、超硬合金またはセラミックスの型を用意した。成形
面を所望形状に研磨加工した後、成形面に、カーボン系
または貴金属系の薄膜を形成した。

【００８６】精密成形は、窒素ガス雰囲気中で行った。

【００８７】上下一対の精密成形型とガラス成形体を、
ガラスの粘度で約１０⁹ｄＰａ・ｓに相当する温度まで
加熱し、プレス力を与え、ガラス成形体をプレス成形
し、成形光学素子を得た。成形光学素子を精密成形型の
中に保ったまま、ガラスの粘度で約１０¹²ｄＰａ・ｓに
相当する温度まで冷却し、その後、型開きし、成形光学
素子を取り出した。

【００８８】

【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。

【００８９】（実施例１）実施例１では、両凸形状の成
形光学素子を成形するため、両凸形状のガラス成形体を
得る例について説明する。

【００９０】図１は、本実施例の光学ガラス成形型、お
よび、光学ガラス成形体、および、その成形プロセスを
説明する図である。

【００９１】図１において、１は光学ガラス成形型の下
型、２は光学ガラス成形型の上型、３は溶融ガラス塊、
４は光学ガラス成形体、５は溶融ガラス流出パイプであ
る。

【００９２】溶融ガラス流出パイプ５から流出してくる
溶融状態の光学ガラスは、下型１の上に所望重量受けら
れ、その後、下型１を所定距離下降させ、溶融ガラス流
に括れを作り、溶融ガラスの表面張力により自然切断
し、下型１の上に所望重量の溶融ガラス塊３を得る。そ
の後、下型１は上型２の下方位置へ移動し、プレス成形
を行った。

【００９３】本実施例において、光学ガラスはＳＫ１２
相当のガラスを用いた。

【００９４】下型１および上型２の材質は、市販の黄銅
を用いた。その組成は、銅６０重量％、亜鉛４０重量％
である。また、下型１は常時４００℃に保たれ、上型２
は常時３００℃に保たれた。下型１の成形面は、開口１
２ｍｍ、曲率半径８ｍｍの球面に研削加工されている。
上型２の成形面は、開口１２ｍｍ、曲率半径２０ｍｍの
球面に研削加工されている。

【００９５】溶融ガラス流出パイプ５から流出する１０
００℃の溶融状態の光学ガラスを、５秒間、下型１の上
に受け、０．７ｇの溶融ガラス塊３を得た。

【００９６】その後、下型１を移動させ、上型２の下方
位置で１０秒間停止させ、溶融ガラス塊３を冷却した。
溶融ガラス塊３の表面温度が８００℃まで下がった状態
で、下型１を上昇させ、下型１と上型２で、溶融ガラス
塊３をプレス成形した。プレス成形時の下型１の上昇速
度は１０ｍｍ／ｓであった。

【００９７】プレスが完了した後、１０秒間保持し、ガ
ラス成形体４を冷却した後、下型１を下降させ、ガラス
成形体４を取り出した。ガラス成形体の離型性は、良好
であった。このとき、ガラス成形体４の表面温度は５０
０℃であり、ガラス成形体４の表面は固化した状態であ
った。

【００９８】このように得られたガラス成形体４の成形
面は、上下面ともに、同心円状のゴブインマークが形成
されていた。また、このガラス成形体４の成形面の外観
は、クモリなど無く、良好であった。

【００９９】なお、本実施例では、ガラス成形型の材質
が黄銅の場合を説明したが、上記の表１、表２に記載の
合金材料ならば、同様に成形できる。しかし、離型性の
やや悪い材料の場合、プレス後の保持時間を長くした
り、型開き後にガラス成形体を冷却しないと、ガラス成
形体を取り出せない場合があった。

【０１００】続いて、このガラス成形体４を、上下一対
の精密成形型を用いて成形し、両凸レンズを成形光学素
子として得た。

【０１０１】精密成形型は、超硬合金で製作した。成形
面は、研磨加工され、その上に、カーボン膜が形成され
ている。本実施例では、精密成形上型の成形面は、開口
１３ｍｍ、曲率半径２４ｍｍの球面に研磨加工されてい
る。精密成形下型の成形面は、開口１３ｍｍ、曲率半径
８．８ｍｍの球面に研磨加工されている。

【０１０２】精密成形型は、窒素雰囲気に保たれた成形
室内に設置され、ガラス成形体４は、精密成形下型の成
形面の上に置かれる。この状態で、精密成形型とガラス
成形体４は、プレス温度の６００℃まで加熱される。ガ
ラス成形体４を精密成形型に搬入してから、プレス温度
に達するまでの所要時間は、１００秒であった。

【０１０３】そこで、４０００Ｎのプレス力を精密成形
上型に加え、プレス成形した。プレス成形が完了するま
でに要する時間は、１０秒であった。

【０１０４】プレス完了後、その状態で、精密成形型を
窒素ガスで冷却し、成形光学素子も冷却した。９０秒
後、精密成形型温度が４５０℃になった時点で、型開き
し、成形光学素子を取り出した。

【０１０５】このようにして得られた成形光学素子は、
成形面に、傷やクモリなどの外観上の欠点はなく、その
成形面精度も優れており、成形光学素子として大変優れ
ている。

【０１０６】なお、本実施例特有の効果とし、成形時間
が短縮される点がある。

【０１０７】すなわち、従来は、精密成形用の成形素材
として、溶融ガラス塊を冷却して得たガラス塊を用いて
いた。そのため、成形光学素子との形状差が大きいた
め、加熱に１３０秒、プレスに１５秒を要していた。

【０１０８】一方、本実施例では、加熱１００秒、プレ
ス１０秒であったので、１サイクルあたり３５秒の成形
時間の短縮がされた。

【０１０９】（実施例２）実施例２では、凹メニスカス
形状の成形光学素子を成形するため、凹メニスカス形状
のガラス成形体を得る例について説明する。

【０１１０】図２は、本実施例の光学ガラス成形型、お
よび、光学ガラス成形体を説明する図である。

【０１１１】図２において、１は光学ガラス成形型の下
型、２は光学ガラス成形型の上型、３は溶融ガラス塊、
４は光学ガラス成形体、６は胴型である。

【０１１２】光学ガラス成形体を成形する動作は、実施
例１と同様である。

【０１１３】本実施例において、光学ガラスはＳＫ１２
相当のガラスを用いた。

【０１１４】下型１および上型２の材質は、市販の黄銅
を用いた。その組成は、銅６０重量％、亜鉛４０重量％
である。また、下型１は常時４００℃に保たれ、上型２
は常時３００℃に保たれた。下型１の成形面は、開口１
６ｍｍ、曲率半径３０ｍｍの球面に研削加工されてい
る。上型２の成形面は、開口１６ｍｍ、曲率半径６ｍｍ
の球面に研削加工されている。

【０１１５】胴型６は、多孔質カーボンで製作した。こ
の多孔質カーボンの胴型は、カーボンの酸化を防止する
ため、その内部から窒素ガスを噴出できる構成になって
おり、多孔質の細孔から窒素ガスが噴出している状態で
ガラス成形体を成形した。

【０１１６】本実施例では、６秒間溶融ガラスを受け２
ｇの溶融ガラス塊を得、これをプレス成形し凹メニスカ
ス形状のガラス成形体を得た。成形条件は、実施例１と
同一である。

【０１１７】このようにして得られた凹メニスカス形状
のガラス成形体は、その側面部も、多孔質カーボンの胴
型により成形されるので、ガラス成形体の側面成形部
は、多孔質型の成形面の細孔を転写しており、大変高い
形状精度で胴型の成形面形状を転写していた。

【０１１８】一方、黄銅製の下型と上型により成形され
たガラス成形体の成形面には、同心円状のゴブインマー
クが形成されていた。そして、この成形面は、クモリな
ど無く、外観が良好であった。

【０１１９】続いて、このガラス成形体４を、上下一対
の精密成形型を用いて成形し、凹メニスカスレンズを成
形光学素子として得た。

【０１２０】精密成形型は、超硬合金で製作した。成形
面は、研磨加工され、その上に、カーボン膜が形成され
ている。本実施例では、精密成形上型の成形面は、開口
１６ｍｍ、曲率半径３４ｍｍの球面に研磨加工されてい
る。精密成形下型の成形面は、開口１６ｍｍ、曲率半径
５．６ｍｍの球面に研磨加工されている。また、本実施
例では、精密成形下型は、その開口径の外周規制部材
を、成形面外周に有している。

【０１２１】側面も成形されたガラス成形体は、精密成
形下型の外周規制部材により、その位置を規制された状
態で、精密成形用下型の上に置かれる。

【０１２２】その状態で、精密成形型およびガラス成形
体をプレス温度まで上げ、成形を行い、冷却し、成形光
学素子を取り出した。なお、この工程は、実施例１と同
一の条件で行った。

【０１２３】この結果得られた成形光学素子は、成形面
に、傷やクモリなどの外観上の欠点はなく、その成形面
精度も優れており、成形光学素子として大変優れてい
る。

【０１２４】なお、本実施例特有の効果として、成形光
学素子の偏肉が少ない点がある。これは、ガラス成形体
の側面部が、高精度に成形されているので、精密成形時
に、成形用素材であるガラス成形体を、精密成形下型の
外周規制部材により、高い精度で位置決めできる点、お
よび、成形用素材であるガラス成形体の形状が、成形光
学素子形状に近いため、プレス変形量が少ない点、に起
因している。

【０１２５】（実施例３）実施例３では、プリズム状の
反射光学素子である成形光学素子を成形するため、近似
形状のガラス成形体を得る例について説明する。

【０１２６】図３は、本実施例の光学ガラス成形型、お
よび、光学ガラス成形体を説明する図である。

【０１２７】図３において、１は光学ガラス成形型の下
型、２は光学ガラス成形型の上型、３は溶融ガラス塊、
４は光学ガラス成形体、６は胴型である。

【０１２８】光学ガラス成形体を成形する動作は、実施
例１と同様である。

【０１２９】本実施例において、光学ガラスは燐酸系の
光学ガラスを用いた。

【０１３０】下型１および上型２は、多孔質カーボンで
製作した。下型１は常時３００℃に保たれ、上型２は常
時２５０℃に保たれた。下型１および上型２の成形面は
平面で、研磨加工されている。この多孔質カーボンの上
下型は、カーボンの酸化を防止するため、その内部から
窒素ガスを噴出できる構成になっており、多孔質の細孔
から窒素ガスが噴出している状態でガラス成形体を成形
した。

【０１３１】胴型６の材質は、市販の黄銅である。

【０１３２】本実施例では、１５秒間溶融ガラスを受け
１０ｇの溶融ガラス塊を得、これをプレス成形しガラス
成形体を得た。

【０１３３】このようにして得られたガラス成形体は、
その上下の成形面は、研磨された多孔質カーボンの型で
成形されるので、大変高い形状精度で型形状を転写して
いる。

【０１３４】一方、黄銅製の胴型で成形されたガラス成
形体の側面成形面には、ゴブインマークが形成されてい
た。そして、このガラス成形体の離型性は良好であっ
た。

【０１３５】続いて、このガラス成形体４を、上下一対
の精密成形型を用いて成形し、プリズム状の反射光学素
子を成形光学素子として得た。

【０１３６】精密成形型は、超硬合金で製作した。成形
面は、研磨加工され、その上に、カーボン膜が形成され
ている。

【０１３７】上下面を高い形状精度で成形されたガラス
成形体は、精密成形用下型の上に置かれる。

【０１３８】その状態で、精密成形型およびガラス成形
体をプレス温度まで上げ、成形を行い、冷却し、成形光
学素子を取り出した。

【０１３９】この結果得られた成形光学素子は、成形面
に、傷やクモリなどの外観上の欠点はなく、その成形面
精度も優れており、成形光学素子として大変優れてい
る。

【０１４０】なお、本実施例特有の効果として、ガラス
成形体の成形面形状精度が高いため、複雑な形状をして
いるプリズム状の反射光学素子の成形用素材として使用
できるため、プリズム状の反射光学素子の製造コストを
大幅に下げることができる。

【０１４１】

【発明の効果】本発明によれば、大気中で、溶融状態の
光学ガラスを成形することが可能になるので、光学ガラ
ス成形体のコストを大幅に下げることが可能になる。ま
た、それにより、成形光学素子の製造コストも下げるこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例を説明する図。

【図２】第２の実施例を説明する図。

【図３】第３の実施例を説明する図。

【符号の説明】

１：下型２：上型３：溶融ガラス塊４：ガラス成形体６：胴型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融状態の光学ガラスを大気中でプレス
成形し、所望形状の光学ガラス成形体を得るための光学
ガラス成形型において、このガラス成形型が、その主成
分および第２成分が、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選
択された組成の合金からなることを特徴とする光学ガラ
ス成形型。
【請求項２】請求項１記載の光学ガラス成形型におい
て、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選択された組成の合
金が、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有すること
を特徴とする光学ガラス成形型。
【請求項３】溶融状態の光学ガラスを大気中でプレス
成形し、所望形状の光学ガラス成形体を得るための光学
ガラス成形型において、このガラス成形型の成形部を構
成する部材の一部が、請求項１または２記載の鉄Ｆｅを
除く３ｄ金属の中から選択された組成の合金からなるこ
とを特徴とする光学ガラス成形型。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガ
ラス成形型において、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選
択された組成の合金が、その主成分が銅Ｃｕからなるこ
とを特徴とする光学ガラス成形型。
【請求項５】請求項４記載の光学ガラス成形型におい
て、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選択された組成の合
金が、その主成分が銅Ｃｕ、第２成分が亜鉛Ｚｎからな
ることを特徴とする光学ガラス成形型。
【請求項６】請求項５記載の光学ガラス成形型におい
て、鉄Ｆｅを除く３ｄ金属の中から選択された組成の合
金の組成が、銅Ｃｕが５０〜８０ｗｔ％、亜鉛Ｚｎが２
０〜５０ｗｔ％の範囲から選択されることを特徴とする
光学ガラス成形型。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の光学ガ
ラス成形型を用いて、大気中で溶融光学ガラスを成形し
得られた光学ガラス成形体。
【請求項８】上記請求項７記載の光学ガラス成形体
を、精密成形型を用いてプレス成形し、得られた成形光
学素子。