JP2771648B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光学素子の製造方法に関し、特に光学機能面
を有する光学素子を成形用素材から直接プレス成形によ
り得るための方法に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 近年、所定の表面精度を有する成形用型内に光学素子
成形用の素材たとえばある程度の形状及び表面精度に予
備成形されたガラスブランクを収容して加熱下でプレス
成形することにより、研削及び研摩等の後加工を不要と
した、高精度光学機能面を有する光学素子を製造する方
法が開発されている。

この様なプレス成形法では、一般に成形用上型部材と
成形用下型部材とをそれぞれ成形用胴型部材内に摺動可
能に対向配置し、これら上型部材、下型部材及び胴型部
材により形成されるキャビティ内に成形用素材を導入
し、型部材の酸化防止のため雰囲気を非酸化性雰囲気た
とえば窒素雰囲気として、成形可能温度たとえば成形用
素材が10⁸〜10¹²ポアズとなる温度まで型部材を加熱
し、型を閉じ適宜の時間プレスして型部材表面形状を成
形用素材表面に転写し、そして型部材温度を成形用素材
のガラス転移温度より十分低い温度まで冷却し、プレス
圧力を除去し、型を開いて成形済光学素子を取出す。

尚、型部材内に導入する前に成形用素材を適宜の温度
まで予備加熱したり、あるいは成形用素材を成形可能温
度まで加熱してから型部材内に導入することもできる。
更に、型部材とともに成形用素材を搬送しながら、それ
ぞれ所定の場所で加熱、プレス及び冷却を行い、連続化
及び高速化をはかることもできる。

以上の様な光学素子プレス成形法及びその装置は、た
とえば特開昭58−84134号公報、特開昭49−97009号公
報、イギリス国特許第378199号公報、特開昭63−11529
号公報、特開昭59−150728公報及び特開昭61−26528号
公報等に開示されている。

更に、上記プレス成形により良好な精度の光学素子を
得るためには、プレス後の冷却時の温度管理が重要な要
素となり、それに関しては、たとえば特開昭62−91430
号公報、特開昭60−81032号公報、特開昭52−45613号公
報及び特公昭61−32263号公報等に開示されている。

しかして、これら公報に開示されている冷却方法は、
いずれも光学素子の精度を高めるために慎重を期すもの
であり、冷却形式も単純且つなだらかな温度低下を行う
ものであり、結果として冷却時間が長くかかり、光学素
子製造のコストを高いものとしている。

そこで、本発明は、良好な光学素子精度を維持しなが
らプレス後の冷却時間を短縮し、もってコスドダウンを
実現し得る光学素子製造方法を提供することを目的とす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的を達成するものとして、 ガラスからなる成形用素材を成形用型内に収容して加
熱下でプレス成形し冷却することにより光学素子を製造
する方法において、成形用型内に収容した成形用素材を
粘度10⁹〜10¹⁰ポアズに加熱しつつ所定の形状にプレス
成形し、次いで冷却し、該冷却において、成形済光学素
子にプレス圧力をかけつつ粘度10¹⁰ポアズから粘度10¹³
ポアズまで冷却する第１冷却工程と、該第２冷却工程に
続いて成形済光学素子にプレス圧力をかけつつ粘度10¹³
ポアズから粘度10^14.5〜10¹⁵ポアズまで冷却する第２冷
却工程と、該第２冷却工程に続いて成形済光学素子にプ
レス圧力をかけずに粘度10^14.5〜10¹⁵ポアズから粘度10
¹⁶ポアズまで冷却する第３冷却工程とを行い、更に成形
済光学素子を粘度10¹⁶ポアズ以上とした後に型から取出
し、しかも上記第２冷却工程の冷却速度よりも上記第１
冷却工程の冷却速度及び／または第３冷却工程の冷却速
度が大きいことを特徴とする、光学素子の製造方法、 が提供される。

本発明においては、上記第１冷却工程の冷却速度が30
℃／分以上であり、上記第２冷却工程の冷却速度が５〜
20℃／分である形態がある。

本発明においては、上記第２冷却工程の冷却速度が５
〜20℃／分であり、上記第３冷却工程の冷却速度が20℃
／分を越えている形態がある。

本発明においては、上記成形用素材として、光学素子
の形状に対応した形状を有し且つ光学素子の光学面に対
応する面の表面粗さRmaxが0.04μｍ以下のものを用いる
形態がある。

［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。

第１図は本発明による光学素子の製造方法の実施され
る装置の一例の概略構成を示す縦断面模式図であり、第
２図はそのＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ断面模式図である。

図において、２はケーシングであり、4a,4bはその支
持脚である。上記ケーシングにより外気と遮断可能に成
形室６及び置換室８が形成されている。成形室６と置換
室８とはその間に設けられた密閉可能なゲートバルブ10
により区画されており、ちょうど成形室６の側方に置換
室８が付設された形態とされている。該置換室８の下部
には外部との間に密閉可能なゲートバルブ12が設けられ
ている。

該ゲートバルブ12の下方には、外部から置換室８内へ
と成形用素材を送入し更に該置換室８内から外部へと成
形済光学素子を取出すための送入取出し手段20が配置さ
れている。

上記置換室８の近傍には、該置換室８内の成形用素材
を上記成形室６内へと搬送し更に該成形室６内から置換
室８内へと成形済光学素子を搬送する搬送手段22が配置
されている。

上記成形室６内には、加熱部24,移送部26及びプレス
部28が配設されている。

尚、本実施例では、第２図に示されている様に、２つ
の同等なプレス部P₁，P₂が設けられている。

上記加熱部24は、上記搬送手段22により成形室６内に
搬送される成形用素材を受取り該素材を適宜の温度に加
熱し、更に上記移送部26から成形済光学素子を受取る。

上記移送部26は、上記加熱部24にある成形用素材を上
記プレス部28へと移送し、更に該プレス部にある成形済
光学素子を上記加熱部24へと移送する。

上記プレス部28は、上記移送部26により移送されてき
た成形用素材を適宜の温度にまで加熱した上で成形用型
部材によりプレスする。

以下、各部の詳細につき説明する。

上記送入取出し手段20において、シリンダ32が支持脚
34a,34bにより支持されて上下方向に配置されている。3
6はシリンダ36により上下移動せしめられるピストンロ
ッドであり、その上端には成形用素材または成形済光学
素子を載置するための載置台38が取付けられている。該
載置台38は、上記成形室６内に２つのプレス部28（P₁，
P₂）が設けられていることに対応して、成形用素材また
は成形済光学素子が２つ載置される様に第１図の紙面に
垂直の方向に２つの載置部が併設されている。

上記載置台38は、その上下移動ストロークの上下両端
位置が上記置換室８内及び該置換室外となる様に設定さ
れている。もちろん、載置台38の上下移動の際には、置
換室８に付設されたゲートバルブ12が開状態とされる。

上記搬送手段22において、ロッドレスシリンダ42がロ
ッドレスシリンダ支持脚44a,44bにより支持されて上記
置換室８の方を向いて水平方向に配置されている。46は
上記ロッドレスシリンダ42により水平往復移動せしめら
れる軸受け部材であり、該軸受け部材にはその移動方向
と平行な水平方向の搬送軸48の一端部が該軸方向のまわ
りに回動可能に取付けられている。該搬送軸の他端部は
上記置換室８内まで延びており、その先端には成形用素
材または成形済光学素子を吸着するための吸着手段50が
取付けられている。一方、上記軸受け部材46には回転シ
リンダ52が取付けられており、54はその出口ギヤであ
る。また、上記搬送軸48の先端部には、上記ギヤ54と噛
み合うギヤ56が固定されており、従って上記回転シリン
ダ52により搬送軸48を回動させることができる。

上記吸着手段50には上下両面にそれぞれ２つづつ吸着
部が設けられており、その配置は上記載置台38の２つの
載置部の配置と対応している（第２図参照）。該上下各
面の吸着部は、上記搬送軸48の180°回動により、上下
反転せしめられる。尚、吸着手段50にはヒータが内蔵さ
れている。

上記搬送軸48に取付けられた吸着手段50の水平方向移
動は、上記載置台38の上方の置換室８内の位置（第１図
に示される位置）から上記成形室６内の加熱部24の位置
まで行う。もちろん、吸着手段50の水平移動の際には、
置換室８と成形室６との間のゲートバルブ10が開状態と
される。

上記加熱部24において、シリンダ62が成形室６外にて
ケーシング２に取付けられており、上下方向に配置され
ている。64はシリンダ62により上下移動せしめられるピ
ストンロッドであり、ケーシング２を貫通して成形室６
内まで延びており、その上端には成形用素材または成形
済光学素子を載置するための載置台66が取付けられてい
る。該載置台66は成形用素材または成形済光学素子が２
つ載置される様に第１図の紙面に垂直の方向に２つの載
置部が併設されている（第２図参照）。

上記載置台66の上方には加熱筒体68が支持部材70によ
り吊されて配置されている。該筒体68は下方が開放され
ており、その内面にはヒータ72が取付けられている。

上記載置台66の上下移動は、上記吸着手段50が到来す
る位置より下方の位置（第１図に示される位置）から上
記加熱筒体68内の位置まで行う。

上記移送部26において、シリンダ82が成形室６外にて
ケーシング２に取付けられており、上下方向に配置され
ている。84はシリンダ82により上下移動せしめられるピ
ストンロッドであり、ケーシング２を貫通して成形室６
内まで延びており、その外面には上下方向のまわりに相
対回動自在に回転スリーブ86が取付けられている。該ス
リーブはケーシング２を貫通しており、その上端には水
平方向に延びた２股のアーム88a,88bが付設されてい
る。これらアームの先端には、それぞれ吸着手段90a,90
bが取付けられている。一方の吸着手段90aはプレス部P₁
に対応しており、他方の吸着手段90bはプレス部P₂に対
応している。各吸着手段の下面には吸着部が設けられて
いる。また、92は上記スリーブ86をピストンロッド84に
対し回動させるための駆動手段である。

該スリーブ86の回動に基づく上記吸着手段90aの回動
は上記加熱部24の載置台66上方の位置から第２図に示さ
れる中間位置を含む上記プレス部28（P₁）の位置まで行
うことが必要であり、上記吸着手段90bの回動は上記加
熱部24の載置台66上方の位置から第２図に示される中間
位置を含む上記プレス部28（P₂）の位置まで行うことが
必要である。

上記プレス部28には、上下方向の固定筒102がケーシ
ング２に固定されている。シリンダ104が成形室６外に
おいて上記固定筒102の下端部に取付けられており、上
下方向に配置されている。106はシリンダ104のピストン
ロッドに接続され上下移動せしめられる下軸であり、該
下軸は上記固定筒102内に上下方向に摺動可能な様に収
容されている。

上記固定筒102の上端上にはリング状のヒータプレー
ト108を介して筒状の胴型部材110の下端が載置されてお
り、該下端が押えリング112により上記固定筒102に対し
固定されている。また、上記下軸106の上端上には下型
部材114が配置されている。該下型部材は胴型部材110内
に収容されており、該胴型部材に対し上下方向に摺動可
能である。

また、シリンダ122が成形室６外においてケーシング
２に対し取付けられており、上下方向に配置されてい
る。124はシリンダ122のピストンロッドに接続され上下
移動せしめられる上軸であり、該上軸は上記下軸102の
上方において該下軸と同軸状に配置されている。上軸12
4の下端面は凸球面形状とされており、126は該凸球面形
状に対応する凹球面形状の上面を有する球面座である。
該球面座126はプレスの際の自動調心の機能を発揮す
る。該球面座126の下側には上型部材128の上端フランジ
部が配置されており、該上端フランジ部が上軸固定の押
えリング130により係止されている。上型部材128は胴型
部材110内に収容されており、該胴型部材に対し上下方
向に摺動可能である。

尚、上記下型部材114の上端面及び上記上型部材128の
下端面は成形すべき光学素子の光学機能面形成のための
転写面であり、所望の表面精度に仕上げられている。

上記下軸106及び上軸124内にはそれぞれ冷媒流通経路
C₁，C₂が設けられている。また、上記ヒータプレート10
8、胴型部材110及び上軸124下部にはそれぞれヒータ
H₁，H₂，H₃が内蔵されている。

尚、図示はされていないが、下型部材114及び上型部
材128には、それぞれ温度検出のための熱電対が内蔵さ
れている。

次に、上記の装置の動作について説明する。第３図は
各部の動作タイミングを示す図である。

不図示の窒素ガス供給系により成形室６内を窒素雰囲
気で満たしておく。当初、ゲートバルブ10,12は閉じて
いる。

先ず、ゲートバルブ12を開き（T₀）、第１図に示され
る下方位置にある載置台38上に２つの成形用素材を載置
して、該載置台38をシリンダ32により上昇させ、ゲート
バルブ12を通って置換室８内へと導入する（T₁）。該置
換室内において、上記成形用素材は吸着手段50の下面側
吸着部により吸着される。この時の吸着手段50の回動位
置を基準状態とし、これから180°回動した状態を反転
状態とする。該吸着は不図示のエアー吸引手段によりな
される。

次に、載置台38を少し下降させ、回転シリンダ52によ
り搬送軸48を180°回転させ、置換室８内において吸着
手段50を上下反転させる（T₂）。これにより、成形用素
材は吸着手段50の上面側に位置することになる。

次いで、上記載置台38を置換室８内の位置から該置換
室外の下方位置まで下降させる（T₃）。

次に、ゲートバルブ12を閉じ（T₄）、不図示の減圧手
段により置換室８内を減圧し、吸着手段50に内蔵されて
いるヒータにより成形用素材を予備加熱する。

次いで、置換室８内に不図示の窒素ガス供給系により
窒素ガスを供給し、該置換室８内を窒素雰囲気で満たし
た後、ゲートバルブ10を開く（T₅）。

そして、シリンダ42により搬送軸48を成形室６の方へ
と移動させ、吸着手段50を成形室６内の加熱部24の下限
位置の載置台66の上方に位置させる（T₆）。

次に、この位置で、回転シリンダ52により搬送軸48を
180°回転させ、吸着手段50を上下反転させる（T₇）。

そして、加熱部のシリンダ62により載置台66を少し上
昇させ、上記吸着手段50の下面側に吸着されている成形
用素材を吸着解除により載置台66上に置く。

尚、該載置台66は上記吸着手段50の到来に先立って、
シリンダ62により上限位置まで上昇せしめられ（T_a）、
加熱筒体68内に適宜の時間配置されることにより、適宜
の温度まで加熱され、しかる後に第１図で示される下方
位置まで下降せしめられ（T_b）ている。従って、該載置
台66上に成形用素材が置かれた時に、該素材が温度ショ
ックで割れる様なことがない。

次に、載置台66を下限位置まで少し下降させて搬送軸
48を水平方向に移動させることにより吸着手段50を置換
室８まで後退させ（T₈）、ゲートバルブ10を閉じる
（T₉）。

尚、成形用素材の載置された載置台66は上記T₈より後
且つT₉より前において、シリンダ62により上限位置まで
上昇せしめられ（T_c）、加熱筒体68内に適宜の時間配置
されることにより、適宜の温度まで加熱され、T₉より後
において第１図で示される下方位置まで下降せしめられ
る（T_d）。

次いで、回動駆動手段92によりアーム88a,88bを回動
させて、先ず吸着手段90aを上記載置台66の上方に位置
させ（T₁₀）、加熱部のシリンダ62により載置台66を少
し上昇させ、該載置台66上の第１の成形用素材を上記吸
着手段90aに吸着させ、再び載置台66を少し下降させ
る。該吸着は不図示のエアー吸引手段によりなされる。

次に、回動駆動手段92によりアーム88a,88bを回動さ
せて、吸着手段90aを第１のプレス部P₁へと移動させる
（T₁₁）。ここで、吸着手段90aにより吸着されている成
形用素材G₁は胴型部材110の側部に設けられた開口111を
通って胴型部材内部へと導入され（第４図（ａ））、こ
こで移送部のシリンダ82により吸着手段90aが少し下降
せしめられ（第４図（ｂ））、下型部材114上に成形用
素材が置かれる（第４図（ｃ））。

尚、上記T₁₀において吸着手段90bは上記第２のプレス
部P₂へと移動せしめられ、上記T₁₁において吸着手段90b
は上記載置台66の上方に位置せしめられる。そして、T
₁₁において加熱部のシリンダ62により載置台66を少し上
昇させ、該載置台66上の第２の成形用素材を上記吸着手
段90bに吸着させ、再び載置台66を少し下降させる。

続いて、上記アーム88a,88bを回動させて、吸着手段9
0bを第２のプレス部P₂へと移動させる（T₁₃）。ここ
で、上記第１のプレス部P₁の場合と同様に、吸着手段90
bにより吸着されている成形用素材は胴型部材110の側面
に設けられた開口を通って胴型部材内部へと導入され、
ここでシリンダ82により吸着手段90bが少し下降せしめ
られ、下型部材114上に成形用素材が置かれる。

次に、アーム88a,88bを回動させて、吸着手段90bを第
２のプレス部から中間位置に戻す（T₁₄）。尚、上記T₁₃
において吸着手段90aは上記載置台66の上方に位置せし
められ、上記T₁₄において吸着手段90aは中間位置に戻
る。

かくして第２図に示される状態とする。

次に、２つのプレス部28（P₁，P₂）において、プレス
成形が実行される。

尚、上記胴型部材110内への成形用素材G₁の導入時に
は、上軸124はシリンダ122により上方へと引き上げられ
ており、これにより、上記第４図（ａ）〜（ｃ）に示さ
れる様に、上型部材128が胴型部材110内で上方位置へと
移動しており、これにより上記胴型部材側部の開口111
が型部材内のキャビティと連通していて、ここからキャ
ビティ内に成形用素材G₁が導入される。

プレス時には、上記シリンダ122により上軸124が下方
へと移動せしめられ、上型部材128が上記胴型部材110の
開口111をふさぎ、キャビティが閉塞され、更に上型部
材128が下方へと押圧されることによりキャビティ内の
成形用素材がプレス成形され、光学素子G₂が形成される
（第４図（ｄ））。尚、上型部材128は押えリング130の
下端が胴型部材110の上端に当接するまで下方に移動す
る。

次に、上記プレス成形及びその後における成形済光学
素子の温度変化に関し説明する。

第５図は、成形用素材及び成形済光学素子の温度変化
を示すグラフであり、但しここでは温度は成形用素材ガ
ラスの粘度に換算して示されている。

成形用素材は、プレス部28へ到達するまでに、上記の
様に予備加熱により成形可能温度近くまで加熱されてい
る。上記成形用素材としては、光学素子の形状に対応し
た形状を有し且つ光学素子の光学面に対応する面の表面
粗さRmaxが0.04μｍ以下のものを用いるのが好ましい。

成形用素材を型内に収容した後に、先ずヒータH₁，
H₂，H₃により加熱する。そして、該成形用素材を粘度10
⁹〜10¹⁰ポアズ相当の温度範囲内の温度（Φ₀）まで加熱
してプレスする。上型部材128によるプレス圧は時刻t₀
から成形用素材に印加され、時刻t_aにおいて押えリング
130の下端が胴型部材110の上端に当接し、所定の寸法に
成形される。

上記粘度10⁹〜10¹⁰ポアズ相当の温度範囲は、良好に
プレスするに十分な温度である。即ち、この温度範囲内
ではガラスと型部材との融着を防止しつつプレス時間の
短縮が可能である。尚、このプレス工程では、上型部材
128と下型部材114との温度差を５℃以内とするのが好ま
しい。この温度差が大きすぎると、続く冷却工程での成
形済光学素子の上面及び下面の収縮量が異なり良好な面
精度を得ることが困難となるからである。

時刻t_aから冷却が開始される。該冷却時には、上記ヒ
ータH₁，H₂，H₃による加熱を停止し、冷媒流通経路C₁，
C₂に冷媒たとえば冷却窒素ガスを流す。

該冷却は以下の３つの工程を含んでいる。

（１）粘度10¹⁰ポアズ相当温度（Φ₁）から粘度10¹³
ポアズ相当温度（Φ₂）へと冷却する、第１冷却工程（t
₁〜t₂）。

この第１冷却工程での冷却速度R₁は（Φ₁−Φ₂）／
（t₂−t₁）である。

（２）上記第１冷却工程に続いて、粘度10¹³ポアズ相当
温度（Φ₂）から10^14.5ポアズ相当温度（Φ₃）まで冷却
する、第２冷却工程（t₂〜t₃）。

この第２冷却工程での冷却速度R₂は（Φ₂−Φ₃）／
（t₃−t₂）である。

（３）上記第２冷却工程に続いて、粘度10^14.5ポアズ相
当温度（Φ₃）から10¹⁶ポアズ相当温度（Φ₄）まで冷却
する、第３冷却工程（t₃〜t₄）。

この第３冷却工程での冷却速度R₃は（Φ₃−Φ₄）／
（t₄−t₃）である。

但し、上記第２冷却工程は、更に粘度10^14.5ポアズ相
当温度（Φ₃）から粘度10¹⁵ポアズ相当温度（Φ_p）まで
（t_bまで）適宜延長することができ、この場合は上記第
３冷却工程はt_bからt_cまでとなる。

上記３つの冷却工程は、R₁及びR₃がいづれもR₂より大
きくなる様に、設定されている。たとえば、R₁は30℃／
分以上であり、R₂は５〜20℃／分であり、R₃は40℃／分
以上である。即ち、第１冷却工程及び第３冷却工程は急
冷工程であり、第２冷却工程は徐冷工程である。これら
冷却工程での冷却速度の制御は、冷媒の流通量を調節す
ることで行うことができる。

上記第１冷却工程では、シリンダ104により下型部材1
14を上方へと適度の圧力（但し、シリンダ122による上
型部材128の下方への押圧力より小さい圧力）で押圧し
て、光学素子の収縮に伴うヒケの発生を防止する。即
ち、この急冷工程で成形済光学素子が型部材表面から離
隔して面精度が低下するのを防止するのである。尚、第
１冷却工程より前に下型部材128による押圧を行わない
のは、ガラス粘度が低いことによる寸法精度低下を避け
るためである。

上記第２冷却工程は、ガラスが粘弾性体から弾性体へ
と変化する温度領域（転移域）を含む領域で行われる。
上記第１冷却工程で急冷された成形済光学素子は、素子
内に温度分布を有しているため及びプレス圧下で急冷さ
れたため残留応力を有しており、そのまま型から取出す
と、素子温度が均一になるにつれて収縮量が不均一なた
め面精度が低下したり、また残留応力が開放された時に
面精度が低下したりすることがある。そこで、第２冷却
工程では、型内に成形済光学素子を保持し下型部材114
でプレス圧を与えて型部材と密着させた状態を維持しつ
つゆっくりと冷却することで、素子内の温度分布を少な
くし且つ急冷で生じた残留応力を小さくし、高い面精度
を有する素子を得るのである。尚、第２冷却工程を粘度
10¹³ポアズ相当温度（Φ₂）から粘度10¹⁵ポアズ相当温
度（Φ_p）までとし第３冷却工程を10¹⁵ポアズ相当温度
から10¹⁶ポアズ相当温度（Φ₄）までとすることによ
り、光学素子精度をより高くすることができる。

上記第２冷却工程まで冷却された光学素子は、型部材
の表面精度を十分正確に転写していて、型部材表面との
密着性が高い。そのため、第２冷却工程後直ちに素子を
取出そうとすると、該素子の表面が剥離したり型部材表
面が損傷したりすることがある。そこで、上記第３冷却
工程で急冷を行うことにより、型部材の膨張係数よりガ
ラスの膨張係数が大きいので、ガラスの方が収縮量が大
きく、容易に型から取出すことができる様になる。これ
は徐冷よりも急冷の方が効果大である。尚、本急冷工程
では、ガラスは既に弾性体となっているので、精度低下
が発生することがない。

次に、粘度10¹⁶ポアズ相当温度以下まで冷却して型か
ら成形済光学素子を取出す（t₄以降またはt_c以降）。

以上の説明では、各冷却工程での冷却速度が一定であ
るとされているが、冷却速度は連続的に徐々に変化して
もよい。

光学素子取出しに際しては、上軸124を上昇させ、胴
型部材側部の開口111を開く。

そして、上記プレス部28への成形用素材の導入時とほ
ぼ逆の順序で、移送部26の吸着手段90a,90bを移動さ
せ、第１のプレス部P₁及び第２のプレス部P₂の成形済光
学素子をそれぞれ吸着して取出し、順次加熱部24の載置
台66上に置き、最後に吸着手段90a,90bを第２図に示さ
れる中間位置に置く（T₁₅〜T₁₉）。

尚、上記T₁₃より後且つT₁₆より前において、シリンダ
62により載置台66を上昇させ（T_e）て加熱筒体68内に移
動させ、適宜の温度に加熱を行った後に、第１図に示さ
れる下方位置へと移動させ（T_f）ておく。これは、上記
T_a〜T_bと同様の工程である。

他方、上記T₀〜T₆と同様にして、ゲートバルブ12を開
き、載置台38上の新たな成形用素材を置換室８内にて吸
着手段50により吸着し、予備加熱して、成形室６内の加
熱部24へと搬送する（T₂₀〜T₂₆）。

尚、上記T₂₆は上記T₁₉より後となる様にタイミングが
調整されている。

そして、上記載置台66を少し上昇させ、該載置台上に
ある成形済光学素子を吸着手段50の下側吸着部により吸
着し、上記載置台66を少し下降させた後に、上記吸着手
段50を反転させ（T₂₇）、次いで上記載置台66を少し上
昇させ、新たな下側となった吸着部に吸着されている成
形用素材を載置台66上に置く。

そして、T₈〜T₉と同様にして、吸着手段50を加熱部24
から置換室８内へと移動させ（T₂₈）た後に、ゲートバ
ルブ10を閉じる（T₂₉）。

尚、上記T_c〜T_dと同様にして、成形用素材の載置され
た載置台66は上記T₂₈より後且つT₂₉より前において、シ
リンダ62により上限位置まで上昇せしめられ（T_g）、加
熱筒体68内に適宜の時間配置されることにより、適宜の
温度まで加熱され、T₂₉より後において第１図で示され
る下方位置まで下降せしめられる（T_h）。

以下、移送部26及びプレス部28において、上記T₁₀〜T
₁₉と同様の工程が実行される。

一方、ゲートバルブ12を開き（T₃₀）、更なる新たな
成形用素材を載置した載置台38を上昇させ（T₃₁）、置
換室８内にて吸着手段50の下側吸着部により吸着した後
に、該載置台38を少し下降させ、次に回転シリンダ52に
より搬送軸48を180°回転させ、吸着手段50を上下反転
させ（T₃₂）、載置台38を少し上昇させ、新たに下側と
なった吸着部に吸着されている成形済光学素子を載置台
38上に置く。次に、該載置台38を置換室８外まで下降さ
せ（T₃₃）、ゲートバルブ12を閉じる（T₃₄）。

以上により、載置台38上に置いた成形用素材がプレス
成形されて、該載置台上に回収される。

以下、同様に繰り返すことにより、連続的にプレス成
形を行うことができる。

次に、本発明方法を実施した結果につき説明する。

実施例1: 第６図は本実施例で用いた成形用型装置の概略断面図
である。本図において、上記第１図におけると同様の部
材には同一の符号が付されている。

第６図において、上型部材128の下面が胴型部材110の
上面に当接して、所定形状のキャビティが形成される様
になっている。Ｇは該キャビティ内の成形済光学素子で
ある。S₁，S₂はそれぞれ下型部材114及び上型部材128の
温度測定のための熱電対である。また、109は胴型部材
取付け用プレートである。Ｈはヒータであり、型部材の
周囲に配置されている。

直径26mmの両凸レンズを製造するために、光学ガラス
SF8からなり目的形状に近似した形状で両面を研摩処理
により表面粗さ（Rmax）0.04μｍに仕上げた成形用素材
を用意した。

第６図の成形用型装置を収容した不図示のケーシング
内を10^-2Torrに減圧し、ヒータＨに通電して300℃に加
熱し、この温度で３分間維持した。

次いで、上記ケーシング内に窒素ガスを導入し、更に
ヒータＨにより加熱して、熱電対で測定される温度が51
0℃（ガラス粘度10^9.2ポアズに相当する温度）になった
ときに、不図示のシリンダにより上軸124を介して上型
部材128を600Kgの圧力（全圧）で押圧を開始し、この温
度で該押圧を１分間継続したところ、上型部材128が胴
型部材110に当接し、上型部材の下降が停止した。この
プレスにより所定形状の光学素子が形成された。

続いて、ヒータＨへの通電を停止し、冷媒流通経路
C₁，C₂にそれぞれ20l/分の流量で冷却窒素ガスを流通さ
せ、上型部材128及び下型部材114の急冷を開始した。

温度が480℃（ガラス粘度10¹⁰ポアズに相当する温
度）になったときに、不図示のシリンダにより下軸106
を介して下型部材114を500Kgの圧力（全圧）で押圧を開
始した。

急冷開始後、２分で420℃（ガラス粘度10¹³ポアズに
相当する温度）となったところで、冷却窒素ガス流通量
を5l/分に減少させ、５分間かけて370℃（ガラス粘度10
¹⁵ポアズに相当する温度）まで徐冷した。

次に、上型部材128及び下型部材114の押圧を停止し、
冷媒流通経路C₂の冷却窒素ガス流通量を30l/分に増加さ
せて、上型部材の方から重点的に急冷を開始した。350
℃（ガラス粘度10¹⁶ポアズに相当する温度）になった時
点で、冷却窒素ガスの供給を停止し、上型部材128を上
方へと引上げた。成形済光学素子Ｇは下型部材114上に
残っていた。

その後、冷却窒素ガスで急冷し、型部材酸化の生じな
い250℃になったところで、ケーシングを開いて、光学
素子を取出した。

得られた光学素子は、面精度ニュートン２本、アス・
クセ0.5本、中心厚精度±0.005mm以内の精度良好なもの
であった。

尚、本実施例では、第１冷却工程の冷却速度は45℃／
分であり所要時間は２分であり、第２冷却工程の冷却速
度は10℃／分であり所要時間は５分であり、第３冷却工
程の冷却速度は20℃／分であり所要時間は１分であっ
た。従って、第１冷却工程の開始から第３冷却工程の終
了までの時間（CT）は８分であった。

実施例２〜9: 上記実施例１と同様にして、但し第１冷却工程の冷却
速度R₁（℃／分）、第２冷却工程の冷却速度R₂（℃／
分）、及び第３冷却工程の冷却速度R₃（℃／分）を以下
の様に設定して、光学素子を製造した。上記第１冷却工
程の開始から上記第３冷却工程の終了までの時間（CT,
分）も示す。

上記いずれの実施例の場合も、実用可能な良好な精度
の光学素子が得られた。

比較例1: 上記実施例１と同様にして、但し冷却工程を、冷媒を
用いることなく、自然放冷で行い、光学素子を製造し
た。

480℃から350℃まで冷却するに要した時間は25分であ
った。

比較例2: 上記実施例１と同様にして、但し下型部材による押圧
を行わずに、光学素子を製造した。

得られた光学素子には著しいヒケが存在し、面精度不
良であった。

尚、本発明においては、第２冷却工程を徐冷工程と
し、その前後の第１冷却工程及び第３冷却工程のうちの
少なくとも一方を急冷工程とすることにより、冷却時間
を短縮できる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明方法によれば、第２冷却工
程をプレス圧印加下での徐冷工程とし、且つ第１冷却工
程をプレス圧印加下での急冷工程とし及び／または第３
冷却工程をプレス圧非印加下での急冷工程とすることに
より、良好な光学素子精度を維持しながら冷却時間を短
縮でき、もってコストダウンを実現することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学素子の製造方法の実施される
装置の一例の概略構成を示す縦断面模式図であり、第２
図はそのＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ断面模式図である。 第３図は本発明による光学素子の製造方法の実施される
装置の各部の動作タイミングを示す図である。 第４図（ａ）〜（ｄ）はいずれも本発明による光学素子
の製造方法の実施される装置のプレス部の断面概略図で
ある。 第５図は成形用素材及び成形済光学素子の温度変化を示
すグラフである。 第６図は本発明方法で用いられる成形用型装置の概略断
面図である。 6:成形室、8:置換室、10,12:ゲートバルブ、20:送入取
出し手段、22:搬送手段、24:加熱部、26:移送部、28:プ
レス部、38:載置台、48:搬送軸、50:吸着手段、66:載置
台、68:加熱筒体、90a,90b:吸着手段、106:下軸、110:
胴型部材、114:下型部材、124:上軸、128:上型部材、H,
H₁〜H₃：ヒータ、C₁，C₂：冷媒流通経路、P₁，P₂：プレ
ス部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 文孝 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−311322（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−196039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−169940（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−307130（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C03B 11/00,11/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラスからなる成形用素材を成形用型内に
   収容して加熱下でプレス成形し冷却することにより光学
   素子を製造する方法において、成形用型内に収容した成
   形用素材を粘度10⁹〜10¹⁰ポアズに加熱しつつ所定の形
   状にプレス成形し、次いで冷却し、該冷却において、成
   形済光学素子にプレス圧力をかけつつ粘度10¹⁰ポアズか
   ら粘度10¹³ポアズまで冷却する第１冷却工程と、該第２
   冷却工程に続いて成形済光学素子にプレス圧力をかけつ
   つ粘度10¹³ポアズから粘度10^14.5〜10¹⁵ポアズまで冷却
   する第２冷却工程と、該第２冷却工程に続いて成形済光
   学素子にプレス圧力をかけずに粘度10^14.5〜10¹⁵ポアズ
   から粘度10¹⁶ポアズまで冷却する第３冷却工程とを行
   い、更に成形済光学素子を粘度10¹⁶ポアズ以上とした後
   に型から取出し、しかも上記第２冷却工程の冷却速度よ
   りも上記第１冷却工程の冷却速度及び／または第３冷却
   工程の冷却速度が大きいことを特徴とする、光学素子の
   製造方法。
2. 【請求項２】上記第１冷却工程の冷却速度が30℃／分以
   上であり、上記第２冷却工程の冷却速度が５〜20℃／分
   である、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 【請求項３】上記第２冷却工程の冷却速度が５〜20℃／
   分であり、上記第３冷却工程の冷却速度が20℃／分を越
   えている、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
4. 【請求項４】上記成形用素材として、光学素子の形状に
   対応した形状を有し且つ光学素子の光学面に対応する面
   の表面粗さRmaxが0.04μｍ以下のものを用いる、請求項
   １に記載の光学素子の製造方法。