JP2015209365A - プレス成形用プリフォーム、及び、プレス成形用プリフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形装置の構成を複雑化することなく、プレス成形の際のガストラップの発生を防止する、プレス成形用プリフォーム、及び、その製造方法を提供する。【解決手段】プリフォーム１は、凸面２と、凸面２と光軸Ｏが一致した凹面４とを備えたプレス成形用プリフォームであって、凹面４は、光軸Ｏが通る位置を含む第１の領域８と、凹面４の外周縁を含み第１の領域８の外周を包囲する第２の領域１０と、を有し、第２の領域１０の外周縁Ｂは、第２の領域１０の内周縁Ａよりも光軸Ｏに沿って凹面４側に位置し、第２の領域１０は、光軸Ｏを含む断面において第２の領域１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線上、又は、この直線よりも凸面２側に位置し、第１の領域８の接線の光軸Ｏに対する角度θ１の最小値が、第２の領域１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線の光軸Ｏに対する角度θ２よりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、凸形状の一面と、この一面と光軸が一致した凹形状の他面とを備えたプレス成形用プリフォーム、及び、その製造方法に関する。

一面が凸形状で、他面が凹形状の光学素子（ガラスレンズ）を製造する方法の一つに、凸型形状の成形面を有する上型と、凹型形状の成形面を有する下型とを備えた成形型によりプリフォームをプレス成形する方法がある。

この方法において下型の凹状成形面上にプリフォームを配置し、上型を下降させてプリフォームを加圧し、プリフォームを上型の凸型形状の成形面に沿わせようとすると、凸型形状の成形面の中央部分が先行してプリフォームに接触する。この状態で加圧を続けると、凸型形状の成形面の頂部からプリフォームに加えられる圧力により、プリフォームの外周縁が上方に向かって湾曲し、プリフォームの外周部が、外周部と中央部の間の部分よりも先に凸型形状の成形面に接触してしまう。このようにプリフォームの外周部が、外周部と中央部の間の部分よりも先に凸型形状の成形面に接触してしまうと、プリフォームと凸型形状の成形面との間に気体が封入されてしまうガストラップが発生してしまう。このようなガストラップの発生は、プレス成形後のプレス成形体、すなわち光学素子の形状不良となり、光学性能を著しく損ねる。

そこで、ガストラップの発生を防止するべく、特許文献１（特開２００８−１８４３６７号公報）には、凹型形状の成形面を有する第１型部材と、凸型形状の成形面を有する第２型部材と、第２型部材の外周に設けられ、第１型部材と対向する面を有し、第２型部材と同じ方向に移動可能な外周部材と、第１型部材及び第２型部材によりプリフォームを成形する際に、外周部材によりプリフォームの外周部を押圧するように制御する制御部とを備えた成形装置が開示されている。

特開２００８−１８４３６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された装置では、第１型部材及び第２型部材の移動を制御するのみならず、これと並行して外周部材の移動も制御しなければならず、成形型の構成及び移動を制御するための設備が複雑化するという問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、成形装置の構成を複雑化することなく、プレス成形の際のガストラップの発生を防止する、プレス成形用プリフォーム、及び、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明のプリフォームは、凸形状の一面と、一面と光軸が一致した凹形状の他面とを備えたプレス成形用プリフォームであって、他面は、光軸が通る位置を含む第１の領域と、他面の外周縁を含み第１の領域の外周を包囲する第２の領域と、を有し、第２の領域の外周縁は、第２の領域の内周縁よりも光軸に沿って他面側に位置し、第２の領域は、光軸を含む断面において第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線上、又は、この直線よりも一面側に位置し、第１の領域の接線の前記光軸に対する角度の最小値が、第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線の光軸に対する角度よりも小さい。

本発明によれば、第１の領域の外周に第２の領域が形成され、第２の領域は、光軸を含む断面において第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線上、又は、この直線よりも一面側に位置し、第１の領域の接線の前記光軸に対する角度の最小値が、第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線の光軸に対する角度よりも小さいため、プレス成形の際にプリフォームの外周部が凸状の成形面に向かって湾曲しても、第２の領域が第１の領域よりも先に凸状の成形面に接触することを防止できる。これにより、凹形状の他面と凸状の成形面との間のガスが外方に向かって排出されるため、ガストラップの発生を防止する、プレス成形用プリフォームを提供することができる。そして、本発明のプレス成形用プリフォームによれば、ガストラップが防止できるため、形状不良のない良質の光学素子を提供できる。

また、本発明のプレス成形用プリフォームの製造方法は、切削加工により形成されたガラス素材を準備する工程と、ガラス素材を、一面が凸形状、他面が一面と光軸が一致した凹形状となるように加熱成形する工程と、加熱成型されたガラス素材の他面の中央部を研削または研磨し、第１の領域を形成する工程と、加熱成型されたガラス素材の他面の中央部の外周を研削または研磨し、第２の領域を形成する工程と、を備え、第２の領域を形成する工程は、第２の領域の外周縁が第２の領域の内周縁よりも光軸に沿って他面側に位置し、第２の領域が光軸を含む断面において第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線上、又は、この直線よりも一面側に位置し、かつ、第１の領域の接線の光軸に対する角度の最小値が第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線の光軸に対する角度よりも小さくなるように、加熱成型されたガラス素材の中央部の外周を研削または研磨する工程を含む。

本発明によれば、成形装置の構成を複雑化することなく、プレス成形用プリフォームの形状を変更するのみで、プレス成形の際に発生するガストラップを防止する、プレス成形用プリフォーム、及び、その製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態のプリフォームを示す光軸を含む断面における断面図である。 図１に示すプリフォームの右半分を拡大して示す図である。 第１実施形態のプリフォームの製造方法を説明するための図である。 第１実施形態のプリフォームを成形型によりプレス成形している様子を示す鉛直断面図である。 第２実施形態のプリフォームを示す光軸を含む断面における断面図である。 図５に示す第２実施形態のプリフォームの右半分を拡大して示す図である。 第２実施形態のプリフォームを成形型によりプレス成形している様子を示す鉛直断面図である。 第３実施形態のプリフォームを示す光軸を含む断面における断面図である。 図８に示す第３実施形態のプリフォームの右半分を拡大して示す図である。

以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のプリフォームを示す光軸を含む断面における断面図であり、図２は、図１に示すプリフォームの右半分を拡大して示す図である。本実施形態のプリフォームは、一面が凸形状であり、他面が凹形状のガラスレンズをプレス成形により製造するためのものである。

図１に示すように、本実施形態のプリフォーム１は、光軸Ｏを中心とする回転体形状を有し、凸形状の凸面２と、凹形状の凹面４と、凸面２の外周縁と凹面４の外周縁との間の円筒状の端面６とを備える。凸面２及び凹面４の光軸は一致している。

凹面４は、光軸が通る位置を含む第１の領域８と、凹面４の外周縁を含み第１の領域８の外周を包囲する第２の領域１０とを有する。
第１の領域８は、光軸Ｏ方向に見て円形の領域であり、光軸Ｏ上の点Ｃ１を中心とする第１の曲率半径Ｒ１の球面状を呈している。また、第２の領域１０は、光軸方向から見て円環状の領域であり、光軸Ｏ上の点Ｃ２を中心とする第２の曲率半径Ｒ２の球面状を呈している。本実施形態のプリフォーム１では、第２の領域１０の第２の曲率半径Ｒ２は、第１の領域８の第１の曲率半径Ｒ１よりも大きい。また、図２に示すように、本発明では、ガストラップを防止するため、プリフォームの半径ａに対する第２の領域１０の幅ｂの比ｂ／ａが０．０５以上、かつ、０．５以下となっている。ガストラップを有効に防止するためにより好ましくは、比ｂ／ａは０．１以上であり、かつ、０．３以下である。

図２に示すように、第２の領域１０の外周縁Ｂは、内周縁Ａよりも光軸Ｏに沿って凹面４側（図２の上側）に位置している。
また、第２の領域１０は光軸Ｏを含む断面において第２の領域１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線Ｌ１よりも凸面２側（図２の下側）に位置している。なお、本実施形態では、第２の領域１０の内周縁Ａは曲率半径Ｒ２の円環状の部分の内周縁であり、外周縁Ｂは曲率半径Ｒ２の円環状の部分の外周縁である。
さらに、図２に示すように、第１の領域８の外周縁部には、面取り１２が施されている。なお、本実施形態において、第Ｉの領域８の外周縁部に面取りを施すのは必須ではない。

本実施形態のプリフォーム１では、光軸Ｏを含む断面において、第１の領域８における接線Ｌ２の光軸Ｏに対する角度の最小値θ１が、第２の領域の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線Ｌ１の光軸Ｏに対する角度θ２よりも小さくなるように形成されている（すなわち、θ１＜θ２）。
本明細書では、光軸Ｏに対する直線（接線）の角度とは鋭角側の角度をいう。なお、本実施形態では、第１の領域８の外周縁部に丸み面取り１２が施されているため、この丸み面取り１２が施された領域の内周縁Ｃにおいて、第１の領域８の接線の光軸Ｏに対する角度が最小となる。なお、本発実施形態において、第１の領域８の外周縁に面取りを施すのは必須ではない。第１の領域８の外周縁に面取りが施されていない場合には、第１の領域８の外周縁において、第１の領域８の接線の光軸Ｏに対する角度が最小となる。

凸面２は、球面状を呈しており、光軸が凹面４の光軸と一致している。後述するように、プリフォームの形状が、凸面２の直径Ｄに対する光軸Ｏ方向の凸面２の頂点から外周縁までの距離Δｈの比が０．１５以上であると、ガストラップを生じやすい。本発明は、このように凸面２の直径Ｄに対する光軸Ｏ方向の凸面の頂点から外周縁までの距離の比が０．１５以上である場合に特に有効である。

また、本実施形態では、凹面４の第１の領域８の曲率半径Ｒ１及び凸面２の曲率半径Ｒ３は、これらの比Ｒ３／Ｒ１が１／４以上、かつ、２以下となるような値とすることが好ましい。後述するように、本発明の要件を満たさない、図４に記載の２点鎖線で図示した部分を含む形状のプリフォームでは、比Ｒ３／Ｒ１が１／４以上、かつ、２以下である場合に、ガストラップが生じやすい。このため、凹面４及び凸面２がこのような条件を満たす場合に、本発明は好適である。
なお、ここでいう曲率半径とは、成形面が球面形状である場合にはその球面の曲率半径をいい、成形面が非球面である場合には、中心軸における表面の曲率半径（近軸半径）をいう。

以下、このようなプリフォーム１の製造方法を、図３を参照しながら説明する。
まず、ＳＴＥＰ１において、板状ガラス部材を円形に切削してカットピース（ガラス素材）２０を作成する。そして、必要に応じ、カットピース２０に対してバレル研磨を行う。これにより、カットピース２０の表裏面及び端面は粗い面となる。

次に、ＳＴＥＰ２において、カットピース２０をリヒートプレス（ＲＰ工程：再加熱で軟化したカットピースを金型にのせてプレスする加熱成形方法）により一面を凸面形状、他面を凹面形状に成形する。そして、リヒートプレス後のカットピース２０の凹面２０Ａの中央部及び凸面２０Ｂを研削、研磨する。この際、凹面２０Ａの中央部を、表面が曲率半径Ｒ１の球面状である研削、研磨部材を用いて研削、研磨することにより、曲率半径Ｒ１の球面状の第１の領域８を形成することができる。

なお、凸面２０Ｂ及び凹面２０Ａの中央部の研削、研磨工程は、カーブジェネレータにより凸面２０Ｂが球面形状を呈するようにレンズを切削し（ＣＧ工程：創成研削工程）、スムージング（ＳＭ工程：精研削工程）を行い、次に、研磨（ＰＯ工程）を行う。

次に、ＳＴＥＰ３において、凹面２０Ａにおける第１の領域８の外周を研削、研磨して第２の領域１０を形成する。この際、凹面２０Ａの外周部を、表面が曲率半径Ｒ２の球面状である研削、研磨部材を用いて研削、研磨することにより、曲率半径Ｒ２の球面状の第２の領域１０を形成することができる。
最後に、第１の領域８と第２の領域１０との境界部に丸み面取りを施す。

本実施形態では、このようにプリフォームを製造しており、カットピース２０の端面は、表裏面のような研磨工程は行われない。このため、本実施形態のカットピース２０において、端面６の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は端面以外の部分（すなわち、凸面２及び凹面４）の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも大きい。

図４は、第１実施形態のプリフォーム１を成形型によりプレス成形している様子を示す鉛直断面図である。なお、図中、従来用いられていた第２の領域１０を有していないプリフォームの形状を破線で示す。

成形型３０は凸型形状の成形面を有する上型３２と、凹型形状の成形面を有する下型３４とを有し、上型３２及び下型３４は成形面が互いに対向するように配置されている。プリフォーム１は、下型３４の成形面上に、凸面２が下方を向くように配置されている。

上型３２と下型３４とを近接させると、まず、上型３２の成形面の中央部がプリフォーム１の凹面４の中央部に当接する。この状態でプリフォーム１が加圧されると、プリフォーム１の凹面４の外周部が上型３２へ向かって湾曲する。

プレス成形の際、本発明の要件を満たさない、図４の２点鎖線で図示した部分を含む形状のプリフォームでは、プリフォーム１の凹面４の外周部が上方へと移動すると、外周部が、外周部と中央部との間の部分よりも先に上型３２の成形面と当接してしまい、外周部と中央部との間にガストラップが発生していた。

これに対して、本実施形態のプリフォーム１の凹面４の外周部は、球面状に研削、研磨されて第２の領域１０が形成されている。このため、上型３２の成形面の中央部がプリフォーム１の凹面４の中央部に当接した状態から、プリフォーム１が加圧されたとしても、プリフォーム１の凹面４は中心部から外方に向かって、順次、上型３２の成形面に当接することとなる。このため、上型３２とプリフォーム１の上面との間のガスは外方に向かって押し出されることとなり、ガストラップの発生を防止することができる。

本実施形態によれば、凹面４において第１の領域８の外周に、この第１の領域８の曲率半径Ｒ１よりも大きい曲率半径Ｒ２の球面状に形成された第２の領域１０が形成されているため、プレス成形の際にプリフォーム１の外周部が上型３２に向かって湾曲しても、第２の領域１０が第１の領域８よりも先に上型３２の成形面に接触することを防止できる。これにより、凹面４と上型３２の成形面との間のガスが外方に向かって排出され、プレス成形装置を複雑化することなくガストラップを防止できる。そして、本実施形態のプリフォーム１によれば、ガストラップが防止できるため、形状不良のない良質の光学素子を提供できる。

また、第１の領域８と第２の領域１０との境界に鋭角部（エッジ）が存在する場合には、この鋭角部において、研削または研磨工程時にクラックが発生するおそれがある。第１の領域８の外周部に面取り１２を施すことは、プリフォーム内にクラックが残存するのを防止できるため、好ましい。

また、プリフォーム１をプレス成形してレンズを形成する際に、プリフォーム１の表面に第１の領域８と第２の領域１０との境界の鋭角部が存在すると、レンズに鋭角部の痕跡が残ってしまう場合がある。第１の領域８の外周部に面取り１２を施すことは、第１の領域８と第２の領域１０とが連続的になり、レンズにエッジの痕跡が残るのを防止できるため、好ましい。エッジの痕跡を防止するためには、面取りの中でも丸み面取りを施すことがより好ましい。

また、本実施形態では、凸面２の直径Ｄに対する光軸Ｏ方向の凸面２の頂点から外周縁までの距離Δｈの比が０．１５以上である。また、本実施形態では、凹面４の第１の領域８の曲率半径Ｒ１及び凸面２の曲率半径Ｒ３は、これらの比Ｒ３／Ｒ１が１／４以上、かつ、２以下である。このような形状のプリフォームは、特にガストラップを生じやすいが、本発明によれば、このようにガストラップが発生しやすい形状のプリフォームであっても、ガストラップの発生を防止することができる。

次に、第２実施形態のプリフォームについて説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
図５は、第２実施形態のプリフォーム１０１を示す光軸を含む断面における断面図である。また、図６は、図５に示す第２実施形態のプリフォーム１０１の右半分を拡大して示す図である。

図５に示すように、本実施形態では、第１実施形態と比較して、第２の領域の形状が異なっている。第２実施形態のプリフォーム１０１の第２の領域１１０は、内周縁Ａが外周縁Ｂよりも凸面２側に位置するような円錐台形状を呈している。

図６に示すように、第２の領域１１０は、第２の領域１１０の外周縁Ｂが内周縁Ａよりも光軸Ｏに沿って凹面４側（図６の上側）に位置している。また、第２の領域１１０は光軸Ｏを含む断面において第２の領域１１０の外周縁Ｂと内周縁Ａとを結ぶ直線Ｌ１´上に位置している。なお、本実施形態では、第２の領域１１０の内周縁Ａは、光軸を含む断面において、直線状である部分の内周縁であり、外周縁Ｂは直線状である部分の外周縁である。
さらに、図６に示すように、第１の領域１０８の外周縁部には、面取り１２が施されている。

本実施形態のプリフォーム１０１においても、光軸Ｏを含む断面において、第１の領域１０８における接線Ｌ２´の光軸Ｏに対する角度の最小値θ１´が、第２の領域１１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線Ｌ１´の角度θ２´よりも小さくなるように形成されている（すなわち、θ１´＜θ２´）。なお、本実施形態においても、第１の領域１０８の接線の光軸Ｏに対する角度は、面取り１２が施された領域の内周縁Ｃにおいて最小となる。なお、本実施形態においても、第１の領域１０８の外周縁に面取りを施すのは必須ではない。第１の領域１０８の外周縁に面取りが施されていない場合には、第１の領域１０８の外周縁において、第１の領域１９８の接線の光軸Ｏに対する角度が最小となる。

第２実施形態のプリフォーム１０１を製造する場合には、図３を参照して説明した第１実施形態のプリフォーム１の製造方法のＳＴＥＰ３において、第１の領域１０８の外周を研削、研磨して第２の領域を形成する際に、凹面２０Ａの外周部を、円錐形状または円錐台形状の研削、研磨部材を用いて研削、研磨すればよい。

図７は、第２実施形態のプリフォーム１０１を成形型によりプレス成形している様子を示す鉛直断面図である。なお、図中、従来用いられていた第２の領域１１０を有していないプリフォームの形状を破線で示す。

本実施形態のプリフォーム１０１の凹面４の外周部は円錐台状に研削、研磨されて第２の領域１１０が形成されている。このため、上型３２の成形面の中央部がプリフォーム１の凹面４の中央部に当接した状態から、プリフォーム１が加圧されたとしても、プリフォーム１の凹面４は中心部から外方に向かって、順次、上型３２の成形面に当接することとなる。このため、上型３２とプリフォーム１の上面との間のガスは外方に向かって押し出されることとなり、ガストラップの発生を防止することができる。

以上の通り、第２の領域１１０を円錐台形状とした第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が奏される。

次に、第３実施形態のプリフォームについて説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
図８は、第３実施形態のプリフォーム２０１を示す光軸を含む断面における断面図である。また、図９は、図８に示す第３実施形態のプリフォーム２０１の右半分を拡大して示す図である。

図８に示すように、本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と比較して、第２の領域の形状が異なっている。第３実施形態のプリフォーム２０１の第２の領域２１０は、光軸Ｏを中心とした非球面状の曲面形状を呈している。

図９に示すように、第２の領域２１０の外周縁Ｂは、内周縁Ａよりも光軸Ｏに沿って凹面４側（図９の上側）に位置している。また、第２の領域２１０は光軸Ｏを含む断面において第２の領域２１０の外周縁Ｂと内周縁Ａとを結ぶ直線Ｌ１´´よりも、凸面２側（図９の下側）に位置している。なお、本実施形態における、第２の領域２１０の内周縁Ａは、光軸Ｏを含む断面においてこの内周縁Ａにおける接線が第２の領域２１０の外周縁Ｂを通るような位置として定義する。また、第２の領域２１０外周縁Ｂは凹面４の外周縁である。なお、本実施形態では、図９に示すように、第１の領域２０８の外周縁部及び第２の領域２１０の内周縁部に、面取り１２が施されている。

本実施形態のプリフォーム２０１においても、光軸Ｏを含む断面において、第１の領域２０８における接線Ｌ２´´の光軸Ｏに対する角度の最小値θ１´´が、第２の領域２１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線Ｌ１の角度θ２´´よりも小さくなるように形成されている（すなわち、θ１´´＜θ２´´）。なお、本実施形態においても、第１の領域２０８の接線の光軸Ｏに対する角度は、面取り１２が施された領域の内周縁Ｃにおいて最小となる。なお、本実施形態においても、第１の領域２０８の外周縁に面取りを施すのは必須ではない。第１の領域２０８の外周縁に面取りが施されていない場合には、第１の領域２０８の外周縁において、第１の領域２０８の接線の光軸Ｏに対する角度が最小となる。

第３実施形態のプリフォーム２０１を製造する場合には、図３を参照して説明した第１実施形態のプリフォーム１の製造方法のＳＴＥＰ３において、第１の領域２０８の外周を研削、研磨して第２の領域を形成する際に、凹面２０Ａの外周部を、非球面形状の研削、研磨部材を用いて研削、研磨すればよい。

本実施形態のプリフォーム２０１の凹面４は、光軸Ｏが通る第１の領域２０８における接線Ｌ２´´の光軸に対する角度の最小値θ１よりも、第１の領域２０８を包囲する第２の領域２１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線Ｌ１の角度θ２が小さくなるような非球面形状の第２の領域２１０が外周部に形成されている。このため、本実施形態によっても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、上型３２の成形面の中央部がプリフォーム１の凹面４の中央部に当接した状態から、プリフォーム１が加圧されたとしても、プリフォーム１の凹面４は中心部から外方に向かって、順次、上型３２の成形面に当接することとなる。このため、上型３２とプリフォーム１の上面との間のガスは外方に向かって押し出されることとなり、ガストラップの発生を防止することができる。

以上の通り、第２の領域２１０を非曲面形状とした第３実施形態によっても、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が奏される。

なお、上記の各実施形態では、凹面の第１の領域が球面形状である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第１の領域は非球面であってもよい。なお、このように非球面である場合には、第１の領域の中心（すなわち、光軸との交点）における表面の曲率半径（近軸半径）を、第１の領域の曲率半径とすればよい。

ここで、発明者らは、凹面と、凸面を有するプリフォームの形状と、ガラスレンズ成形時におけるガストラップの発生との関連を調べるための実験を行ったので、以下説明する。ここで用いたプリフォームは、本発明の要件を満たさない、図４、図７の２点鎖線で図示した部分を含む形状のプリフォームである。本実験では、凹面の曲率半径Ｒ１に対する凸面の曲率半径Ｒ３の比Ｒ３／Ｒ１と、凸面の直径Ｄに対する光軸Ｏ方向の凸面の頂点から外周縁までの距離Δｈの比とをパラメータとして変化させてガストラップの発生の有無を調べた。実験結果を表１に示す。

なお、表１において、○はガストラップが発生した場合を、×はガストラップが発生しなかった場合を示す。

表１においてΔｈ／Ｄに着目すると、ガストラップは、凸面の直径Ｄに対する光軸Ｏ方向の凸面の頂点から外周縁までの距離Δｈの比が０．１５以上である場合に発生している。また、比Ｒ３／Ｒ１に着目すると、凹面の曲率半径Ｒ１に対する凸面の曲率半径Ｒ３の比が１／４以上、かつ、２以下である場合に発生している。

すなわち、本発明は、凸面及び凹面を有するプリフォームにおいて、凸面の直径Ｄに対する光軸Ｏ方向の凸面の頂点から外周縁までの距離Δｈの比が０．１５以上である場合、及び、凹面の曲率半径Ｒ１に対する凸面の曲率半径Ｒ３の比が１／４以上、かつ、２以下である場合に好適であることがわかった。

以下、図面を参照しながら、本発明を総括する。
本発明に係るプリフォームは、例えば図１、図２に示すプリフォーム１のように、凸面２と、凸面２と光軸Ｏが一致した凹面４とを備えたプレス成形用プリフォームであって、凹面４は、光軸Ｏが通る位置を含む第１の領域８と、凹面４の外周縁を含み第１の領域８の外周を包囲する第２の領域１０と、を有し、第２の領域１０の外周縁Ｂは、第２の領域１０の内周縁Ａよりも光軸Ｏに沿って凹面４側に位置し、第２の領域１０は、光軸Ｏを含む断面において第２の領域１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線上、又は、この直線よりも凸面２側に位置し、第１の領域８の接線の光軸Ｏに対する角度θ１の最小値が、第２の領域１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線の光軸Ｏに対する角度θ２よりも小さい。

第１実施形態のプリフォーム１は、図１に示すように、凸面２と、凸面２と光軸が一致した凹面４とを備えたプレス成形用プリフォームであって、凹面４は、光軸Ｏが通る位置を含む第１の領域８と、凹面４の外周縁を含み第１の領域８の外周を包囲する第２の領域１０と、を有し、第１の領域８は第１の曲率半径Ｒ１を有し、第２の領域１０は第２の曲率半径Ｒ２を有し、第１の曲率半径Ｒ１と第２の曲率半径Ｒ２の曲率中心のそれぞれは光軸Ｏ上に位置し、第２の曲率半径Ｒ２は第１の曲率半径Ｒ１よりも大きい。

また、第２実施形態のプリフォーム１０１は、図５に示すように、凸面２と、凸面２と光軸が一致した凹面４とを備えたプレス成形用プリフォームであって、凹面４は、光軸Ｏが通る位置を含む第１の領域１０８と、凹面４の外周縁を含み第１の領域１０８の外周を包囲する第２の領域１１０と、を有し、第２の領域１１０は、内周縁Ａが外周縁Ｂよりも凸面２側に位置するような円錐台状に形成されている。

また、第３実施形態のプリフォーム２０１は、図８に示すように、凸面２と、凸面２と光軸が一致した凹面４とを備えたプレス成形用プリフォームであって、凹面４は、光軸Ｏが通る位置を含む第１の領域２０８と、凹面４の外周縁を含み第１の領域２０８の外周を包囲する非球面形状の第２の領域２１０と、を有し、図９に示すように、第２の領域２１０の外周縁Ｂは、第２の領域２１０の内周縁Ａよりも光軸Ｏに沿って凹面４側に位置し、第２の領域２１０は、光軸Ｏを含む断面において第２の領域２１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線Ｌ１´´よりも凸面２側に位置し、第１の領域４の接線Ｌ２´´の光軸Ｏに対する角度の最小値θ１´´が、第２の領域２１０の内周縁Ａと外周縁Ｂとを結ぶ直線Ｌ１´´の光軸Ｏに対する角度θ２´´よりも小さい。

１、１０１、２０１ プリフォーム
２ 凸面
４ 凹面
６ 端面
８、１０８、２０８ 第１の領域
１０、１１０、２１０ 第２の領域
２０ カットピース
３０ 成形型
３２ 上型
３４ 下型

Claims (8)

1. 凸形状の一面と、前記一面と光軸が一致した凹形状の他面とを備えたプレス成形用プリフォームであって、
   前記他面は、前記光軸が通る位置を含む第１の領域と、前記他面の外周縁を含み前記第１の領域の外周を包囲する第２の領域と、を有し、
   前記第２の領域の外周縁は、前記第２の領域の内周縁よりも光軸に沿って他面側に位置し、
   前記第２の領域は、前記光軸を含む断面において前記第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線上、又は、前記直線よりも一面側に位置し、
   前記第１の領域の接線の前記光軸に対する角度の最小値が、前記第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線の前記光軸に対する角度よりも小さい、プレス成形用プリフォーム。
2. 前記第１の領域は第１の曲率半径を有し、
   前記第２の領域は第２の曲率半径を有し、
   前記第１の曲率半径と前記第２の曲率半径の曲率中心のそれぞれは前記光軸上に位置し、前記第２の曲率半径は前記第１の曲率半径よりも大きい、請求項１記載のプレス成形用プリフォーム。
3. 前記第２の領域は、前記外周縁が前記内周縁よりも前記一面側に位置するような円錐台状に形成されている、請求項１記載のプレス成形用プリフォーム。
4. 少なくとも前記第１の領域の外周部には面取りが施されている、請求項１から３の何れか１項に記載のプレス成形用プリフォーム。
5. 前記面取りは、丸み面取りである、請求項４記載のプレス成形用プリフォーム。
6. 前記一面の直径に対する光軸方向における前記一面の凸形状の頂点から外周縁までの距離の比が０．１５以上である、請求項１から５の何れか１項に記載のプレス成形用プリフォーム。
7. 前記一面の外周縁と前記他面の外周縁との間の端面の表面の算術平均粗さは、前記端面以外の部分の表面の算術平均粗さよりも大きい、請求項１から６の何れか１項に記載のプレス成形用プリフォーム。
8. 切削加工により形成されたガラス素材を準備する工程と、
   前記ガラス素材を、一面が凸形状、他面が前記一面と光軸が一致した凹形状となるように加熱成形する工程と、
   前記加熱成型されたガラス素材の他面の中央部を研削または研磨し、第１の領域を形成する工程と、
   前記加熱成型されたガラス素材の他面の前記中央部の外周を研削または研磨し、第２の領域を形成する工程と、を備え、
   前記第２の領域を形成する工程は、前記第２の領域の外周縁が前記第２の領域の内周縁よりも前記光軸に沿って他面側に位置し、前記第２の領域が前記光軸を含む断面において前記第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線上、又は、この直線よりも一面側に位置し、かつ、前記第１の領域の接線の光軸に対する角度の最小値が前記第２の領域の内周縁と外周縁とを結ぶ直線の前記光軸に対する角度よりも小さくなるように、前記加熱成型されたガラス素材の前記中央部の外周を研削または研磨する工程を含む、プレス成形用プリフォームの製造方法。

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