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 - Google Patents

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

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JP2002338265A
JP2002338265A JP2001137540A JP2001137540A JP2002338265A JP 2002338265 A JP2002338265 A JP 2002338265A JP 2001137540 A JP2001137540 A JP 2001137540A JP 2001137540 A JP2001137540 A JP 2001137540A JP 2002338265 A JP2002338265 A JP 2002338265A
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glass
mold
molding
optical
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Masayuki Tomita
昌之 冨田
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Canon Inc
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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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Fe23、酸化亜鉛ZnO、酸化チタンTi
2、酸化バナジウムV25、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 (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007001811A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 石英ガラス管の製造方法および製造装置
JP2008074636A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Konica Minolta Opto Inc 光学素子の製造方法及び製造装置

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