JPH09227136A

JPH09227136A - 光学素子の成形方法

Info

Publication number: JPH09227136A
Application number: JP3671596A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Ishida; 太石田; Tomoko Miyaura; 智子宮浦
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】あらゆる硝種、形状を有する光学素子に対し
ても適用可能な成形方法を提供する。【解決手段】ガラスブランク５に離型のためのコーテ
ィング膜９を施した後に当該ガラスブランク５を金型
１，３に供給し、ガラスブランク５の外周部が加熱工
程、成形工程および冷却工程を通じて金型鏡面２，４と
接触しない状態で成形を終了させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の金型間で成
形用ガラス素材を加圧することにより、レンズやプリズ
ム等の高精度の光学素子をプレス成形する光学素子の成
形方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス光学素子の成形方法としては、従
来、成形用ガラス素材（ガラスブランク）を下型と上型
とを備えた金型に供給し、当該ガラスブランクを加熱軟
化させた後に前記金型でプレス成形し、金型材料が酸化
しない温度まで冷却されてから、成形品としてのガラス
光学素子を取り出すようにしたリヒートプレス方式が広
く知られている。

【０００３】このリヒートプレス方式による光学素子成
形法においては、ガラスブランクとして溶融ガラスから
直接得られるゴブブランクを用いることが主流となって
きているが、ガラス流出時の粘性が低く、ゴブブランク
の製作が困難な硝種や、あるいは大口径のレンズなどに
対しては、研磨等の機械加工を施してガラスブランクを
製作することも多く行われている。

【０００４】しかしながら、この機械加工されたガラス
ブランクは外周部にエッヂを有するためカケ等の欠陥を
有しており、プレス成形前にエッヂ部に対する酸洗浄処
理（特開平２−１２０２４３号公報）や加熱処理（特開
平４−１８７５２８号公報）等の煩雑な処理を施さなけ
れば、前記カケが原因となって金型の転写面等に損傷を
与えていた。金型の損傷を回避する対策としては、金型
より大きなガラスブランクを用いることにより、金型転
写面にガラスエッヂが原因となる損傷を与えないように
する手法がとられている。

【０００５】さらに、このようなリヒートプレス方式に
おいては、プレス成形時に高温下で金型とガラスとが接
触するため、両者が融着するという問題があり、この問
題を解決するために多方面から検討が加えられている。
その有力な手法として、プレス成形の前工程において、
金型と反応しにくい材料をガラスブランク表面にコート
する処理を予め施しておき、プレス成形時の金型に対す
る融着を防止するという方法がある。

【０００６】この種の方法には、例えば、フッ化マグネ
シウム（ＭｇＦ₂）等の高融点材料からなる薄膜をガラ
スブランクにコートし、プレス成形後にＭｇＦ₂膜の除
去を行う方法（特開昭６０−２１０５３４号公報）、炭
素膜をガラスブランクにコートし、プレス成形後に炭素
膜の除去を行う方法（特開昭６２−２０７７２６号公
報）、反射防止膜を融着防止層としてブランクに予めコ
ートする方法（特開昭６０−１４５９２０号公報）等が
ある。ガラスブランクへの成膜は、蒸着、スパッタリン
グ、ＣＶＤ等の一般的なコーティング手法が用いられ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
一般の成膜手法によるコーティングでは、成膜時にガラ
スブランクを保持する治具の構成によっては、ガラスブ
ランクの外周部にコート膜が施されない領域（以下、
「未コート領域」ともいう）が生じてしまうことがあ
る。このため、プレス成形時における高温下での金型と
の接触によって未コート領域で融着が発生し、この融着
により金型を劣化させ、金型の耐久性を著しく低下させ
ていた。

【０００８】また、前述したように研磨等の機械加工に
よりガラスブランクを製作した際には、コーティングを
施さない場合でも、金型にキズをつけ易い要因である欠
け等がブランク外周部に存在しており、プレス成形時の
接触により金型を劣化させ、金型の耐久性を著しく低下
させていた。

【０００９】金型の耐久性の低下を回避する対策として
は、ガラスブランクの未コート領域を生じさせないため
に、炭素系の膜を熱ＣＶＤでガラスブランクの全面に成
膜したり、あるいは、未コート領域が存在しても、金型
より大きなガラスブランクを準備し、金型より外側でガ
ラスブランクの未コート部を保持したりする等の対策が
ある。

【００１０】ところが、前者の対策による場合には、コ
ーティング膜の材質は炭素等の熱ＣＶＤが可能な材質に
限られてしまうという制約が生じ、後者の対策による場
合には、コバ部が非常に薄いレンズを成形するためのブ
ランクを設計できない等、ガラスブランク形状等に制約
が生じ、両者とも必ずしも満足できる解決法ではなかっ
た。

【００１１】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、あらゆる硝種、形状を
有する光学素子に対しても適用可能な成形方法を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光学素子の成形方法は、一対の金型内に
ガラス素材を供給した後に加熱し、次いで前記金型でプ
レス成形し、冷却した後に成形品の取り出しを行う光学
素子の成形方法において、前記ガラス素材に離型のため
のコーティング膜を施した後に当該ガラス素材を前記金
型に供給し、前記ガラス素材の外周部が加熱工程、成形
工程および冷却工程を通じて前記金型と接触しない状態
で成形を終了させることを特徴としている。

【００１３】本発明によれば、ガラス素材の外周部に加
熱工程、成形工程および冷却工程を通じて金型と接触し
ない領域を設けたので、ガラス素材の外周部が金型と接
触せず、コーティング膜が施されない領域である未コー
ト領域がガラス素材の外周部に存在していても、ガラス
素材と金型との間で融着を起こさず、高温下でのプレス
成形を良好に行い得る。これと同時に、ガラス素材の外
周部の欠け等による金型の損傷も防止でき、金型の耐久
性が向上する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光学素子の成
形方法を具現化した光学素子成形装置の実施の形態につ
いて説明する。光学素子成形装置は、金型とガラスブラ
ンクの外周部とが接触しない状態でプレス成形が終了す
る成形方法を実現する。

【００１５】《実施の形態１》図３（ａ）（ｂ）は、実
施の形態１に係る光学素子成形装置の要部を示す断面図
であり、プレス成形前の状態およびプレス成形後の状態
をそれぞれ示している。実施の形態１の成形装置は、成
形完了時に上下型２１，２３および胴型２２，２４によ
り規制された成形空間を形成するタイプの成形装置であ
る。

【００１６】光学素子成形装置は、相対的に接近離反移
動自在な上型２１およびと下型２３（以下、総称して
「金型」ともいう。）を有し、これら上下型２１，２３
は軸ずれをなくす胴型２２，２４内にそれぞれ取り付け
られている。上下型２１，２３には成形品に転写すべき
鏡面２１ａ，２３ａが形成されている。上下型２１，２
３が閉じることにより、胴型２２，２４同士が接触し、
これら上下型２１，２３および胴型２２，２４により成
形空間が形成される。また、光学素子成形装置には、図
示省略するが、成形空間内に供給されたガラスブランク
２５を加熱軟化させる加熱手段と、上下型２１，２３を
相対的に駆動してガラスブランク２５を加圧する加圧手
段とが設けられている。

【００１７】上下型２１，２３の金型材料としては、ガ
ラスブランク２５と対向する鏡面２１ａ，２３ａを気孔
等の欠陥がなく緻密に精密加工することができ、加熱お
よび加圧に対して所定の硬度および強度を有する等の型
としての一般的要件を備えていれば特に限定されるもの
ではなく、例えば、ＳｉＣなど一般的な材料を使用し得
る。

【００１８】また、ガラスブランク２５の素材として
は、ランタンクラウンガラス、重クラウンガラス、重フ
リントガラスなどの光学ガラスが用いられる。ガラスブ
ランク２５には、離型のためのコーティング膜２７が予
め施されている。

【００１９】このコーティング膜２７は、ガラスブラン
ク２５の外周部を除いて成膜され、当該コーティング膜
２７が存在する領域のみが、加熱工程、成形工程および
冷却工程を通じて金型２１，２３と接触するようになっ
ている。また、コーティング膜２７は、金型鏡面２１
ａ，２３ａとの融着を起こさない連続被覆を形成するこ
とができ、また、プレス成形時に変質する虞のない薄膜
を形成し得る材料からなり、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、ＭｇＦ
₂、Ｙ₂Ｏ₃や、炭素を含むものなどからなる。Ａｕ、
Ｃｕ、Ｐｔのいずれかからなるコーティング膜にあって
は、膜厚１０〜５００オングストロームの極薄膜であ
り、ＭｇＦ₂、Ｙ₂Ｏ₃のいずれかからなるコーティン
グ膜にあっては、膜厚５０〜３０００オングストローム
の極薄膜である。また、炭素を含むコーティング膜にあ
っては、膜厚１０〜５０オングストロームの極薄膜であ
る。これらコーティング膜は、スパッタ法や蒸着法にて
成膜される。

【００２０】本実施の形態１の光学素子成形装置では、
コーティング膜２７を予め成膜したガラスブランク２５
が上下型２１，２３間に供給され、加熱手段を作動させ
てガラスブランク２５が加熱軟化される。その後に、加
圧手段を作動させて上下型２１，２３を閉じて加圧し
て、上下型２１，２３および胴型２２，２４により規制
された成形空間内で、ガラスブランク２５がプレス成形
される。

【００２１】このタイプの成形装置においては、成形空
間よりも若干小さい容積のガラスブランク２５を準備す
ることはもちろんであるが、金型鏡面２１ａ（２３ａ）
に接触しない領域がガラスブランク２５の片面に集中
し、他方の面の全面が金型鏡面２３ａ（２１ａ）に転写
してしまうという状況を防ぐ必要が生じる。

【００２２】そこで、本実施の形態１では、上下型２
１，２３の型温度のバランスを調整することにより上記
課題を解決するようにしてある。具体的には、ガラスブ
ランク２５の両面のうちガラスブランク形状が目的とす
るレンズ形状と大きく異なる一の面、つまり、プレス成
形による変形の程度が大きい面に対応する側の型温度
を、他方の型温度よりも高くすることにより、ガラスの
変形が上下面で概ね等しく進行するようにする。換言す
れば、ガラスブランク２５の上下面ともほぼ同じ速度で
金型中心部から外周部へと成形が進み、上下で略等しい
口径で成形が終了するようにする。

【００２３】例えば、図３（ａ）に示されるような略球
形形状のガラスブランク２５から両凸レンズを成形する
場合には、上下型２１，２３の温度差は小さくてすむ
が、略球形形状のガラスブランク２５からメニスカスレ
ンズを成形する場合には、凹面を形成する側の型、つま
り凸状の鏡面が形成された側の型の温度を、他方の型温
度よりも約１０℃高めに設定する。

【００２４】型温度を制御することにより、成形された
光学素子には各加工工程を通じて金型２１，２３と非接
触の部分ができ、ブランクエッヂ部のカケによる金型の
損傷や、ガラス外周部の未コート領域の金型鏡面２１
ａ，２３ａへの融着がなくなり、金型２１，２３の耐久
性の向上を図ることができる。

【００２５】さらに、ガラスブランク２５の外周部にコ
ーティング未着部分があっても成形が可能となるため、
コーティング材料・コーティング手法を選ばず、その結
果、あらゆる形状のガラスブランク２５に対して多様な
融着防止コーティングを施すことができ、成形可能な範
囲が大きく広がることになる。

【００２６】《実施の形態２》図４（ａ）（ｂ）は、実
施の形態２に係る光学素子成形装置の要部を示す断面図
であり、プレス成形前の状態およびプレス成形後の状態
をそれぞれ示している。実施の形態２の成形装置は、成
形完了時に上下型２１，２３および胴型２２，２４が規
制された成形空間を形成しないタイプの成形装置であ
る。

【００２７】このタイプの光学素子成形装置は、上下型
２１，２３を閉じても胴型２２，２４同士を接触させな
いように構成されている点で、実施の形態１のものと異
なる。他の構成は実施の形態１と同様であるので説明は
省略する。

【００２８】このタイプの光学素子成形装置では、加圧
によるガラスの変形を止めるタイミングが問題となる。
この実施の形態２でも、実施の形態１と同形状のガラス
ブランク２５が用いられるが、金型２１，２３の位置を
検出しつつプレス成形が行われており、成形中のガラス
が所望の心厚になる直前の金型位置を検出した時点で金
型２１，２３の加熱を停止してガラスを固化させる方法
がとられる。なお、ガラスが所望の心厚になった際に、
図示しないストッパ手段で金型２１，２３の駆動を停止
するようにしてもよい。

【００２９】金型位置を制御することにより、成形され
た光学素子には各加工工程を通じて金型２１，２３と非
接触の部分ができ、実施の形態１と同様に、金型２１，
２３の耐久性の向上を図ることができ、さらに、あらゆ
る形状のガラスブランク２５に対して多様な融着防止コ
ーティングを施すことができ、成形可能な範囲が大きく
広がる。

【００３０】《実施の形態３》図５（ａ）（ｂ）は、実
施の形態３に係る光学素子成形装置の要部を示す断面図
であり、プレス成形前の状態およびプレス成形後の状態
をそれぞれ示している。実施の形態３の成形装置は、実
施の形態２と同様に、成形完了時に上下型２１，２３お
よび胴型２２，２４が規制された成形空間を形成しない
タイプの成形装置である。

【００３１】この光学素子成形装置は、ガラスブランク
２５よりも若干大きな開口を有する所定厚さのリング状
部材２６がガラスブランク２５の周囲を囲むように下型
２３上に配置され、このままの状態でプレス成形を行う
ようになっている。リング状部材２６の材質としては、
ガラスとの離型が容易なカーボン、グラッシーカーボン
等が望ましい。

【００３２】そして、プレス成形終了時には、ガラスブ
ランク２５が変形して横方向に伸びるが、コバ部がリン
グ状部材２６の内周面に接触して固化することにより、
ガラスの外周部と金型鏡面２１ａ，２３ａとが接触しな
いようにしてある。

【００３３】リング状部材２６に接触するガラスコバ部
が他の部位よりも先に冷やされることにより、成形され
た光学素子には各加工工程を通じて金型２１，２３と非
接触の部分ができ、実施の形態１、２と同様に、金型２
１，２３の耐久性の向上を図ることができ、さらに、あ
らゆる形状のガラスブランク２５に対して多様な融着防
止コーティングを施すことができ、成形可能な範囲が大
きく広がる。

【００３４】上記いずれの実施の形態においても、所定
条件下での成形における転写径を把握した上で、未コー
ト領域のガラスがプレス成形時に金型鏡面２１ａ，２３
ａに接触しないように、コート条件の設定や、ガラスブ
ランク形状の設計等を行う。このとき、転写径＜コート
径＜ブランク径となる。

【００３５】さらに、金型鏡面２１ａ，２３ａに対する
ガラス外周部の非接触な状態を確実なものとするために
は、金型の有効成形面より外方の面に「逃げ形状」を設
けることも有効な手段の一つとなる。つまり、凸状の鏡
面を有する型の場合には、有効成形面外方における曲率
半径を有効成形面における曲率半径（有効径）よりも小
さくし、凹状の鏡面を有する型の場合は、有効成形面外
方における曲率半径を有効径よりも大きくすればよい。

【００３６】

【実施例】次ぎに、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００３７】《実施例１》図１（ａ）〜（ｄ）は、本発
明の実施例１を示す説明図であり、プレス成形前の状
態、プレス成形後の状態、プレス成形された光学素子、
および、薄膜を除去した光学素子をそれぞれ示してい
る。

【００３８】図１（ａ）において、光学素子成形装置
は、上下動駆動自在な上型１と、固定された下型３とを
有し、上下型１，３のそれぞれは、図示しない加熱手段
を用いて所望の温度に加熱することができる。上下型
１，３には、成形レンズとして転写すべき鏡面２，４が
形成されている。この上下型１，３は必要に応じて非酸
化性ガス雰囲気にさらされるべく成形チャンバの内部に
配置される。

【００３９】本実施例１では以下の構成の金型１，３、
ガラスブランク５を用い、凹メニスカスレンズ８を成形
する場合について説明する。上型１：外径φ１８ｍｍ、凸型（曲率半径：Ｒ＝２０ｍｍ）下型３：外径φ１８ｍｍ、凹型（曲率半径：Ｒ＝５０ｍｍ）ガラスブランク５：概略球形状のゴブブランク、外径約φ１０ｍｍ硝種：ランタンクラウンガラスＬａＫ８（ガラス転移温度Ｔｇ：６５０℃ 屈伏点温度Ａｔ：６８０℃ ）なお、金型１，３の材質はともにＳｉＣである。

【００４０】まず、図１（ａ）に示すように、下型３の
上の所定位置にガラスブランク５をセットした。ガラス
ブランク５には、その外周部を除いて、融着防止膜とし
ての炭素膜９（膜厚３０オングストローム）を、蒸着法
にて予めコーティングしてある。

【００４１】次いで、金型１，３周辺の雰囲気を大気か
ら非酸化性ガスに置換した後に、金型１，３およびガラ
スブランク５を７００℃まで加熱し、３分間保持した。

【００４２】そして、ガラスブランク５の温度が略均一
になったら、図１（ｂ）に示すように、上型１を駆動し
て約７０ｋｇ／ｃｍ²でプレスを行い、ガラスと金型と
の転写径（接触径）が約φ１５ｍｍになった時点で上型
１の駆動を停止し、そのまま約１０秒間保持した後に冷
却を行った。上型１の駆動停止のタイミングは、予め実
験により求めた停止位置において機械的ストッパを当接
させることにより行った。

【００４３】そして、図１（ｃ）に示すように、転写部
７が約φ１５ｍｍの凹メニスカスレンズ８を得た。成形
した凹メニスカスレンズ８は金型１，３と非接触の部分
６を有しており、上記と同じ成形を１００ショット繰り
返して行ったところ、金型１，３にブランクエッヂ部の
カケによる損傷、および、融着防止膜の未着による金型
１，３への融着は全く発生しなかった。また、成形後の
凹メニスカスレンズ８には炭素膜９が残存しているが、
６００℃での加熱処理または酸素プラズマによるアッシ
ング等により簡単に除去することができた（図１（ｄ）
参照）。

【００４４】なお、本実施例では上型１を駆動している
が、下型３を駆動させてもよいことはいうまでもない。
また、金型１，３としてＳｉＣの上にＰｔ，ＢＮ、Ａｌ
Ｎ、ＤＬＣ等の保護膜をコーティングすることにより、
本実施の効果と相俟ってさらに良好な金型耐久性を得る
ことができる。さらに、この実施例では、金型駆動の停
止を機械的ストッパで行ったが、その他の方法、例え
ば、単にある一定のプレス時間の後に冷却を開始してり
ガラスを固化させ、変形を所定位置で終了させるように
種々の条件を設定することも可能である。

【００４５】《実施例２》図２（ａ）〜（ｄ）は、本発
明の実施例２、後述する実施例３および実施例４を示す
説明図であり、プレス成形前の状態、プレス成形後の状
態、プレス成形された光学素子、および、薄膜を除去し
た光学素子をそれぞれ示している。なお、成形装置の構
成は実施例１と同様であるので説明は省略する。

【００４６】本実施例２では以下の構成の金型１，３、
ガラスブランク５を用い、両凹レンズ１０を成形する場
合について説明する。上型１：外径φ１８ｍｍ、凸型（Ｒ３０ｍｍ）下型３：外径φ１８ｍｍ、凸型（Ｒ５０ｍｍ）ガラスブランク５：外径φ１８ｍｍ、平行平板硝種：重クラウンガラスＳＫ５（Ｔｇ：６６０℃、Ａｔ：７０５℃）なお、金型１，３の材質はともにＳｉＣである。

【００４７】まず、図２（ａ）に示すように、下型３の
上の所定位置にガラスブランク５をセットした。ガラス
ブランク５には、融着防止膜としてのＡｕ膜９（膜厚４
０オングストローム）を、スパッタ法にて予めコーティ
ングしてある。このＡｕ膜９は、成膜時にガラスブラン
ク５を保持する保持具のために、ガラスブランク５の全
面に亘ってコーティングすることができず、ガラスブラ
ンク外周部に未コート領域の部分を有している。有コー
ト領域は約φ１６ｍｍであった。

【００４８】次いで、金型１，３周辺の雰囲気を大気か
ら非酸化性ガスに置換した後に、金型１，３およびガラ
スブランク５を７１５℃まで加熱し、３分間保持した。

【００４９】そして、ガラスブランク５の温度が略均一
になったら、図２（ｂ）に示すように、上型１を駆動し
て約１００ｋｇ／ｃｍ²でプレスを行い、ガラスと金型
の転写径（接触径）が約φ１５ｍｍになった時点で上型
１の駆動を停止し、そのまま約１０秒間保持した後に冷
却を行った。上型１の駆動停止のタイミングは、予め実
験により求めた停止位置において機械的ストッパを当接
させることにより行った。

【００５０】そして、図２（ｃ）に示すように、転写部
７が約φ１５ｍｍの両凹レンズ１０を得た。成形した両
凹レンズ１０は金型１，３と非接触の部分６を有してお
り、上記と同じ成形を１５０ショット繰り返して行った
ところ、金型１，３にブランクエッヂ部のカケによる損
傷、および、融着防止膜の未着による金型１，３への融
着は全く発生しなかった。また、成形後の両凹レンズ１
０にはＡｕ膜９が残存しているが、５倍希釈された王水
に３０秒間浸漬させることにより簡単に除去することが
できた（図２（ｄ）参照）。

【００５１】《実施例３》前述した図２（ａ）〜（ｄ）
は、本発明の実施例３をも示す説明図である。なお、成
形装置の構成は実施例１と同様であるので説明は省略す
る。

【００５２】本実施例３では以下の構成の金型１，３、
ガラスブランク５を用い、両凹レンズ１０を成形する場
合について説明する。上型１：外径φ１８ｍｍ、凸型（Ｒ３０ｍｍ）下型３：外径φ１８ｍｍ、凸型（Ｒ５０ｍｍ）ガラスブランク５：外径φ１８ｍｍ、平行平板硝種：重フリントガラスＳＦ６（Ｔｇ：４３０℃、Ａｔ：４６５℃）なお、金型１，３の材質はともにＳｉＣである。

【００５３】まず、図２（ａ）に示すように、下型３の
上の所定位置にガラスブランク５をセットした。ガラス
ブランク５には、融着防止膜としてのＣｕ膜９（膜厚５
０オングストローム）を、スパッタ法にて予めコーティ
ングしてある。このＣｕ膜９は、成膜時にガラスブラン
ク５を保持する保持具のために、ガラスブランク５の全
面に亘ってコーティングすることができず、ガラスブラ
ンク外周部に未コート領域の部分を有している。有コー
ト領域は約φ１６ｍｍであった。

【００５４】次いで、金型１，３周辺の雰囲気を大気か
ら非酸化性ガスに置換した後に、金型１，３およびガラ
スブランク５を４９０℃まで加熱し、３分間保持した。

【００５５】そして、ガラスブランク５の温度が略均一
になったら、図２（ｂ）に示すように、上型１を駆動し
て約８０ｋｇ／ｃｍ²でプレスを行い、ガラスと金型の
転写径（接触径）が約φ１５ｍｍになった時点で上型１
の駆動を停止し、そのまま約１０秒間保持した後に冷却
を行った。上型１の駆動停止のタイミングは、予め実験
により求めた停止位置において機械的ストッパを当接さ
せることにより行った。

【００５６】そして、図２（ｃ）に示すように、転写部
７が約φ１５ｍｍの両凹レンズ１０を得た。成形した両
凹レンズ１０は金型１，３と非接触の部分６を有してお
り、上記と同じ成形を１００ショット繰り返して行った
ところ、金型１，３にブランクエッヂ部のカケによる損
傷、および、融着防止膜の未着による金型１，３への融
着は全く発生しなかった。また、成形後の両凹レンズ１
０にはＣｕ膜９が残存しているが、塩化第二鉄の飽和溶
液に５分間浸漬させることにより簡単に除去することが
できた（図２（ｄ）参照）。

【００５７】《実施例４》前述した図２（ａ）〜（ｄ）
は、本発明の実施例４をも示す説明図である。なお、成
形装置の構成は実施例１と同様であるので説明は省略す
る。

【００５８】本実施例４では以下の構成の金型１，３、
ガラスブランク５を用い、両凹レンズ１０を成形する場
合について説明する。上型１：外径φ１８ｍｍ、凸型（Ｒ３０ｍｍ）下型３：外径φ１８ｍｍ、凸型（Ｒ５０ｍｍ）ガラスブランク５：外径φ１８ｍｍ、平行平板硝種：ランタンクラウンガラスＬａＫ８（Ｔｇ：６５０℃、Ａｔ：６８０℃）なお、金型１，３の材質はともにＳｉＣである。

【００５９】まず、図２（ａ）に示すように、下型３の
上の所定位置にガラスブランク５をセットした。ガラス
ブランク５には、融着防止膜としてのＭｇＦ₂膜９（膜
厚３００オングストローム）を、蒸着法にて予めコーテ
ィングしてある。このＭｇＦ₂膜９は、成膜時にガラス
ブランク５を保持する保持具のために、ガラスブランク
５の全面に亘ってコーティングすることができず、ガラ
スブランク外周部に未コート領域の部分を有している。
有コート領域は約φ１６ｍｍであった。

【００６０】次いで、金型１，３周辺の雰囲気を大気か
ら非酸化性ガスに置換した後に、金型１，３およびガラ
スブランク５を７００℃まで加熱し、３分間保持した。

【００６１】そして、ガラスブランク５の温度が略均一
になったら、図２（ｂ）に示すように、上型１を駆動し
て約１００ｋｇ／ｃｍ²でプレスを行い、ガラスと金型
の転写径（接触径）が約φ１５ｍｍになった時点で上型
１の駆動を停止し、そのまま約１０秒間保持した後に冷
却を行った。上型１の駆動停止のタイミングは、予め実
験により求めた停止位置において機械的ストッパを当接
させることにより行った。

【００６２】そして、図２（ｃ）に示すように、転写部
７が約φ１５ｍｍの両凹レンズ１０を得た。成形した両
凹レンズ１０は金型１，３と非接触の部分６を有してお
り、上記と同じ成形を１２０ショット繰り返して行った
ところ、金型１，３にブランクエッヂ部のカケによる損
傷、および、融着防止膜の未着による金型１，３への融
着は全く発生しなかった。また、成形後の両凹レンズ１
０にはＭｇＦ₂膜９が残存しているが、そのまま反射防
止膜の一部として作用させることができる。

【００６３】《比較例１》図６（ａ）〜（ｄ）は、本発
明に対する比較例を示す説明図であり、プレス成形前の
状態、プレス成形後の状態、プレス成形された光学素
子、および、薄膜を除去した光学素子をそれぞれ示して
いる。なお、成形装置の構成は本発明の実施例１と同様
であるので説明は省略する。

【００６４】本比較例では以下の構成の金型１，３、ガ
ラスブランク５を用い、両凹レンズ１２を成形する場合
について説明する。上型１：外径φ１８ｍｍ、凸型（Ｒ３０ｍｍ）下型３：外径φ１８ｍｍ、凸型（Ｒ５０ｍｍ）ガラスブランク５：外径φ１８ｍｍ、平行平板硝種：重クラウンガラスＳＫ５（Ｔｇ：６６０℃、Ａｔ：７０５℃）なお、金型１，３の材質はともにＳｉＣである。

【００６５】まず、図６（ａ）に示すように、下型３の
上の所定位置にガラスブランク５をセットした。ガラス
ブランク５には、Ａｕ膜１１（膜厚４０オングストー
ム）を予めコーティングしてある。このＡｕ膜１１は、
成膜時の保持具のために、ガラスブランク５の中心部約
φ１６ｍｍの部分に存在する。

【００６６】次いで、金型１，３周辺の雰囲気を大気か
ら非酸化性ガスに置換した後に、金型１，３およびガラ
スブランク５を７１５℃まで加熱し、３分間保持した。

【００６７】そして、ガラスブランク５の温度が略均一
になったら、図６（ｂ）に示すように、上型１を駆動し
て約１００ｋｇ／ｃｍ²でプレスを行い、ガラスと金型
の転写径（接触径）が約φ１８ｍｍになるまで全面転写
させ、そのまま約１０秒間保持した後に冷却を行った。

【００６８】そして、図６（ｃ）に示すように、転写部
７が約φ１８ｍｍの両凹レンズ１２を得た。この比較例
による１０ショット成形後の金型１，３を観察したとこ
ろ、ガラスブランク５のエッヂ部に対応したキズが約φ
１８ｍｍ付近の輪帯上に発生し、さらに、Ａｕ膜の未着
による金型１，３への融着も発生しており、充分な金型
耐久性が得られなかった。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、金型がガラス素材の外
周部と接触しないので、ガラス素材エッヂ部のカケ等に
よる金型損傷の発生を防ぐことができる。さらに、本発
明によりガラス素材の外周部にコーティング膜の未着部
分があっても成形が可能となるため、コーティング材料
やコーティング手法などが制限されず、その結果、あら
ゆる形状のガラス素材に対して多種多様な融着防止コー
ティングを施すことができ、成形可能な範囲が大きく広
がるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例１を
示す説明図であり、プレス成形前の状態、プレス成形後
の状態、プレス成形された光学素子、および、薄膜を除
去した光学素子をそれぞれ示している。

【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例２、
実施例３および実施例４を示す説明図であり、プレス成
形前の状態、プレス成形後の状態、プレス成形された光
学素子、および、薄膜を除去した光学素子をそれぞれ示
している。

【図３】図３（ａ）（ｂ）は、実施の形態１の光学素
子成形装置の要部を示す断面図であり、プレス成形前の
状態およびプレス成形後の状態をそれぞれ示している。

【図４】図４（ａ）（ｂ）は、実施の形態２の光学素
子成形装置の要部を示す断面図であり、プレス成形前の
状態およびプレス成形後の状態をそれぞれ示している。

【図５】図５（ａ）（ｂ）は、実施の形態３の光学素
子成形装置の要部を示す断面図であり、プレス成形前の
状態およびプレス成形後の状態をそれぞれ示している。

【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明に対する比較
例を示す説明図であり、プレス成形前の状態、プレス成
形後の状態、プレス成形された光学素子、および、薄膜
を除去した光学素子をそれぞれ示している。

【符号の説明】

１…上型（金型）２…鏡面３…下型（金型）４…鏡面５…ガラスブランク（ガラス素材）６…金型と非接触の部分７…レンズに形成された転写部８…凹メニスカスレンズ（光学素子）９…炭素膜、Ａｕ膜、Ｃｕ膜、ＭｇＦ₂膜（コーティン
グ膜）１０…両凹レンズ（光学素子）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の金型内にガラス素材を供給した後
に加熱し、次いで前記金型でプレス成形し、冷却した後
に成形品の取り出しを行う光学素子の成形方法におい
て、前記ガラス素材に離型のためのコーティング膜を施した
後に当該ガラス素材を前記金型に供給し、前記ガラス素
材の外周部が加熱工程、成形工程および冷却工程を通じ
て前記金型と接触しない状態で成形を終了させることを
特徴とする光学素子の成形方法。