JPS63307130A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレンズ、プリズム、ミラー及びフィルタ等の光
学素子を成形する方法に関し、特に研削及び研摩等の工
程を経ることなしに溶融ガラス材料からプレスにより表
面精度の良好な光学機能面を有する光学素子を成形する
方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、レンズ、プリズム、ミラー及びフィルタ等の光
学素子は、ガラス素材を研削して外形を所望の形状とし
た後に、機能面即ち光が透過及び／または反射する面を
研摩して光学面とすることにより製造されている。

しかして、以上の様な光学素子の製造においては、研削
及び研摩により所望の表面精度（即ち表面形状及び表面
粗さ等の精度）を得るためには、熟練した作業者が相当
の面間加工を行なうことが必要であった。また、機能面
が非球面である光学素子を製造する場合には、一層高度
な研削及び研摩の技術が要求され且つ加工時間も長くな
らざるを得なかった。

そこで、最近では、上記の様な伝統的な光学素子製造方
法に代って、所定の表面精度を有する成形用金型装置内
に光学素子材料を収容して加熱及び加圧することにより
プレス成形にて直ちに機能面を含む全体的形状を形成す
ることが行なわれる様になってきている。これによれば
、機能面が非球面である場合でさえも比較的簡単且つ短
時間で光学素子を製造することができる。

プレス成形により光学機能面を形成して光学素子を製造
する方法には、一旦光学ガラス素材を目的形状の近似形
状として予備成形品（プレフォーム）を得た上で該プレ
フォームを成形用型装置内に収容してプレスにより最終
的目的形状とする方式と、溶融光学ガラスを直ちに成形
用型装置内に収容してプレスし成形を行なう方式とがあ
る。

プレフォームを用いる方式では、特公昭６１−３２２６
３号公報に記載されている様に、適宜の方法たとえば研
削及び研摩によりプレフォームを得、該プレフォーム及
び最終成形用型装置の型部材を別々にあるいは該プレフ
ォームを型装置内に収容した状態で所定の温度まで加熱
し、かくして軟化したプレフォームを型装置により適宜
の圧力でプレスし、そして冷却させることが必要である
。

しかし、この方法ではプレフォームを得る際に従来の伝
統的方法と同様な工程を必要とするので、製造コストの
面では未だ十分とはいえない。

これに対し、溶融ガラスを直接型装置内に収容してプレ
ス成形する方式は、工程所用時間が短縮され、特に連続
的成形に好適である。

ところで、プレス成形により高精度の光学機能面を形成
するためには、型部材の表面精度を高めることに加えて
、プレス時の型部材及びガラス材料の温度管理を厳密に
行なうことが必要である。

特に、上記溶融ガラスを直接型内に収容してプレス成形
する方式では温度の変化が大きいので十分な温度管理が
必要である。

この様な温度管理を容易にするために、プレス成形を２
以」二の工程に分けて連続的に行なうことが提案されて
いる。たとえば、特開昭６０−１１８６３９号公報には
、大略の外形を得る第１次の成形（ガラス粘度１０〜１
０３ポアズ、プレス圧、２〜１０Ｋｇ／ｃｍ”　）を行
ない、該第１次成形で得られた成形品の粘度がｌ　Ｑ　
８．５〜１Ｑ１１ポアズである間にガラス転移点温度以
上の温度の型部材を用いて第２次の成形を行ない、かく
して目的とする形状及び精度の光学素子を得る方法が開
示されている。

しかしながら、この様な従来のプレス成形方法では、外
径寸法公差が０．０５ｍｍ以内、光学面の表面粗さがＲ
ｍａｘｏ、０２ｇｍ以下、光学面の面精度がニュートン
リング２木以内、該光学面の非対称性（アス）及び部分
的面変化（クセ）がいずれもニュートンリング０．５木
以内の、写真レンズの様な高精度な光学素子を安定して
得ることは困難である。

更に、プレス成形により高精度の光学素子を良好に得る
ためには以下の諸点が満足されるのが好ましい。

即ち、高温にさらされる型の寿命を延ばし、型のコスト
をできるだけ低減すること、成形された光学素子にヒケ
による変形やパリ、ワレ等が生じないこと、成形光学素
子の表面汚染を生じさせないために離型剤等を使用しな
いで型部材との融着を防止すること、ガラス材料成分の
揮発等による表面変化層の厚さが光学的用途に支障を来
さない程度であること、成形光学素子を型から取出した
後も表面精度が低下せず更に屈折率調整のためのファイ
ンアニールを行なっても面精度を維持できること、ガラ
ス材料の種類によらず十分な精度で成形が行なわれるこ
と、温度サイクルに無駄が少なく低消費エネルギー量に
て連続成形が可能であること、が好ましい。

本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、溶融
ガラス材料からプレス成形により良好な効率にて安定し
て高精度の光学素子を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段１ 本発明によれば、以上の如き目的は、 ガラス材料を第１次成形用型装置を用いて第１次成形し
て第１次成形品を得、更に該第１次成形品を第２次成形
用型装置を用いて第２次成形して第２次成形品を得る光
学素子の成形方法であって、 第１次成形において第１次成形用型装置の型部材の温度
をガラス材料のガラス転移点温度と該温度より１１０℃
低い温度との間の温度に維持した状態で該型装置内に溶
融ガラス材料を収容して成形し第１次成形品を得、 第２次成形において第２次成形用型装置の型部材の温度
を上記ガラス転移点温度と該温度より５０°Ｃ低い温度
との間の温度に維持した状態で該型装置内に上記第１次
成形品を収容して成形し第２次成形品を得る、 ことを特徴とする、光学素子の成形方法、により達成さ
れる。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図は本発明による光学素子成形方法を実施するため
の成形用型装置の一実施例の要部の構成図である。本装
置は第２図に示される様な光学素子（第１面の曲率半径
５２ｍｍ、第２面の曲率半径４０　ｍ　ｍの両凸レンズ
）２の第１次成形のために用いられるものである。

第１図において、１２は上型部材であり、その下面には
上記光学素子２の第１而に対応した形状の成形作用面１
２ａが形成されている。１４は下型部材であり、その上
面には上記光学素子２の第２面に対応した形状の成形作
用面１４ａが形成されている。これら型部材はたとえば
ＳＵＳ　３１０８等からなる。上記上下の型部材中には
それぞれそれらの型部材の温度を測定するための熱電対
１６．１８の測定点が埋め込まれており、また各型部材
の周囲にはそれぞれ該型部材の加熱のためのヒータ２０
．２２が付設されている。該ヒータ２０はコントローラ
２４により発熱量を制御され、またヒータ２２はコント
ローラ２６により発熱量を制御される。上記コントロー
ラ２４には上記熱電対１６から検出温度信号が入力され
、同様に上記コントローラ２６には上記熱電対１８から
検出温度信号が入力される。また、２８は上記各型部材
加熱のためのヒータ２０．２２に対し上記コントローラ
２４．２６を介して電力を供給するための電源である。

上記上型部材１２は支持部材３０により支持されており
、該支持部材に接続されている不図示の駆動源により上
下方向に移動せしめられる。同様に、上記下型部材１４
は支持部材３２により支持されており、該支持部材に接
続されている不図示の駆動源により上下方向に移動せし
められる。以上の様な上型部材１２及び／または下型部
材１４の上下方向移動により型の開閉が行なわれる。

以上の型装置においては、上型部材１２と下型部材１４
とを閉じた時に、両型部材の成形作用面１２ａ、１４ａ
間に形成されるキャビティの形状が第２図で示される最
終的レンズ形状の中心厚２．９ｍｍに対し約５％厚い３
．０５ｍｍの中心厚となる様な形状とされている。

型部材１２．１４の成形作用面１２ａ、１４ａの表面粗
さはＲｍａｘ１０用ｍ以下たとえば６゜３ｇｍとされて
いる。この様な型部材は通常の機械加工で容易に製作す
ることができる。

第３図及び第４図は上記第１図の成形用型装置を用いて
行なわれる第１次成形までの工程を説明するための図で
ある。

第３図において、３３はガラス溶融槽（ルツボ）であり
、該ツルボの周囲にはヒータ３４が付設されている。ル
ツボ３２の下部には流出部３６が接続されており、該流
出部の周囲にはヒータ３８が付設されている。そして、
」−記流出部３６の下方には連続的に流出する溶融ガラ
スを適宜の長さに切断するためのカッター４０が配置さ
れている。

ルツボ３３内に所望の光学ガラスの原料を入れ、ヒータ
３４を作用させて適宜の温度に加熱する。これにより、
ルツボ３３内に溶融光学ガラスＧが形成される。該ガラ
スＧの粘度はたとえば１０４ポアズ以下とされる。尚、
この際に必要に応じて適宜攪拌し且つ脱泡処理を行なう
ことにより、より均質性の高い光学ガラスが得られる。

溶融ガラスは重力の作用により流出部３６内を次第に流
下し、該流出部下端の流出口から押し出される。この際
に、該流出口の下方に上記第１図の装置の下型部材１４
を配置しておく。

該下型部材１４は予めヒータ２２により上記光学ガラス
が粘度１Ｏ１３ポアズを示す温度（ガラス転移点温度）
と該温度よりｉｔｏ℃低い湿度との間の温度に調整して
おく。

上記溶融軟化したガラスが流出部３６の流出口から押し
出され、その先端部が上記カッター４０よりも下方の適
宜の高さに到達した時点で、該カッターを作用させ溶融
ガラスの切断を行なう。

かくして切断されたガラスブロック４は上記下型部材１
４の成形作用面１４ａ上に落下する。

次に、第４図に示される様に、下型部材１４に対し上記
」−型部材１２を押圧して型を閉じ第１次成形を行ない
、第１次成形品６を得る。尚、この成形に先立ち予め上
型部材１２も下型部材１４と同様←こ予めヒータ２０に
よりＬ記光学ガラスのガラス転移点温度と該温度より１
１０°Ｃ低い温度との間の温度に調整しておく。

以上の様な第１次成形では、型部材１２．１４がガラス
転移点温度と該温度よりｔｔｏ’ｃ低い温度との間の温
度に調整されているので、該型部材間に供給される高温
の溶融ガラスブロック４は表面部分のみ温度が急激に低
下し固化する。このため、該型部材の成形作用面１２ａ
、１４ａの表面粗さは第１次成形品６に忠実に転写され
ることはなく該成形品の表面粗さは比較的小さくなり、
更に型合せ部におけるパリ発生もなくなる。そして、型
部材の成形作用面１２ａ、１４ａの表面粗さをＲｍａｘ
ｌＯｐ、ｍ以下としておくことにより第２次成形で十分
に良好な表面粗さの第２次成形品を得ることができる。

従って、上記第１次成形用型装置の型部材の成形作用面
を鏡面仕上げする必要がなく、該型部材製作のコストダ
ウンが可能である。

また、上記第１次成形ではガラス材料は表面部分のみ温
度が急激に低下し固化するので、ガラス表面からのガラ
ス成分の揮発等により第１次成形品６の表面に形成され
る表面変質層の厚さを、通常の用途には全く問題ない程
度に十分に薄くすることが可能である。

更に、」二記第１次成形ではガラス材料は表面部分のみ
温度が急激に低下し固化するが内部はそれ程温度低下が
ないため大きな変形が可能である。

そして、上記第１次成形では型部材とガラスブロック４
との間にある程度の温度差があるので第１次成形品の表
面には部分的にヒケが発生するが、上記の様な第１次成
形条件を用いることにより、ヒケは第２次成形において
２％以上の上下方向押し代にて十分に解消することがで
きる。

尚、上記第１次成形の開始時点の型部材温度をガラス転
移点温度を越える温度とすると、上記ヒケが少なくなる
という利点が生ずるけれども、型部材とガラスとの融着
が生じやすくなり、また第１次成形品の型部材合せ部に
おけるパリ発生が顕著となる。更に、型部材成形作用面
の転写の忠実度が高まるので、該成形作用面の表面粗さ
を十分に高く（たとえば鏡面仕上げ）する必要が生ずる
。

一方、上記第１次成形開始時の型温度をガラス転移点温
度より１１０℃低い温度未満とすると、第１次成形品に
ワレやピリを生じやすくなり、さらにヒケも第２次成形
で解消できない程度に増大するおそれがある。

第５図及び第６図は第１次成形後第２次成形までの工程
を説明するための図である。第２次成形は上記第１図に
示されると同様の型装置を用いて行なわれる。但し、上
型部材１３及び下型部材１５として上記第１図の装置の
型部材１２．１４とまた、上型部材１３と下型部材１５
とを閉じた時に、両型部材の成形作用面１３ａ、１５日
間に形成されるキャビティの形状が第２図で示される最
終的レンズ形状となる様な形状とされている。

型部材１３．１５の成形作用面の表面粗さは目的とする
光学素子の光学的機能面の表面粗さと同程度またはそれ
以下とされ（鏡面仕上げ）、たとえばＲｍａｘＯ，Ｏ１
７ｈｍ以下とされている。

上記第１次成形で得られた第１次成形品６は、その表面
近傍の粘度が１０８〜ｌ　Ｑ　１４，５ポアズとなった
時点で、第５図に示される様に、第２次成形用型装置の
下型部材１５の成形作用面１５ａ上に所定の姿勢で載置
されるのが好ましい。尚、この時点で第１次成形品６の
中心部分の粘度は１０５〜１Ｑ１２ポアズであるのが好
ましい。

この型装置からの取出し時の第１次成形品６の表面近傍
の粘度が１０８ポアズ未満であると、型からの取出し時
及び第２次成形用型装置への搬入時に生ずる変形が大き
くなりがちであり、第２次成形において良好な成形を行
なえなくなる場合がある。また、型装置からの取出し時
の第１次成形品６の表面近傍の粘度が１Ｑ１４・５ポア
ズを越えると、型からの取出し時及び第２次成形時にワ
レを生じやすくなり、更に第２次成形に要する時間も長
くなりがちである。この様な不利は上記条件にて型装置
からの取出しを行なうことにより解消される。

第２次成形に先立ち、第２次成形用型装置の上型部材１
３及び下型部材１５はそれぞれ予めヒータ２１，２ｇに
より上記ガラス転移点温度と該温度より５０℃低い温度
との間の温度に調整しておく。

次に、第６図に示される様に、下型部材１５に対し上記
上型部材１３を押圧して型を閉じ第２次成形を行なう。

この第２次成形は、その終了時点において下型部材１３
及びｆ型部材１５が第２次成形品８の粘度が１０８・５
〜１０１１ポアズを示す温度となり且つ該」−型部材１
３と下型部材１５とが２０℃以内の温度差に収束する様
に、上記ヒータ２１，２３の発熱量を適宜調節しながら
、適度の圧力で適宜の時間待なうのが好ましい。これに
より、第２次成形終了時点で成形品８内の温度差を上記
型部材の温度差範囲内に維持して第２次成形品８が得ら
れる。尚、面精度を向上させるためには、この成形の際
に、型部材の温度を徐々に上昇させ且つガラス温度を徐
々に低下させ、更にプレス圧力を徐々に上昇させるのが
好ましい。

以上の様な第２次成形において、成形終了時点の成形品
８の粘度がｌ　Ｑ　８．５ポアズ未満であると冷却時に
おけるヒケ発生が顕著となりがちであり、また成形終了
時点の成形品８の粘度が１０１１ポアズを越えると成形
時間が長くなり且つ成形後に成形品８に部分的な弾性回
復が発生しがちであり良好な面精度が得られなくなるこ
とがある。この様な不利は上記１０日・５〜１０１１ポ
アズの範囲とすることにより解消される。

また、成形終了時点の上型部材１３と下型部材１５との
温度差が２０℃を越えると、成形品８の両面の温度差が
大きくなり冷却時に成形品８に発生するソリ応力が大き
くなりすぎ良好な面精度が得られなくなることがある。

この様な不利は温度差を２０℃以下とすることにより解
消される。

更に、第２次成形の開始時における上型部材及び下型部
材の温度がガラス転移点温度を越える温度であると、」
二記第１次成形で生じたヒケが十分には解消されず良好
な面精度を得にくいという不利がある。一方、上記第２
次成形開始時の型温度がガラス転移点温度より５０’０
低い温度未満であると、第２次成形品にワレやピリを生
じやすくなり、さらに成形に要する時間も長くなるとい
う不利がある。この様な不利は上記温度範囲とすること
により解消される。

更に、後述する冷却工程終了後に成形品が第２の型装置
から取出される際の該型装置の型部材温度は成形品の粘
度が１０１４・５ポアズを示す温度であることから、こ
の型装置に引き続き次サイクルの第１次成形品を収容す
る際に該型部材を大きく加熱する必要がない。

更に、第２次成形開始時点において型部材よりも第１次
成形品の温度が高いので、型部材が成形品から加熱を受
け、従ってヒータによる型部材加熱をそれ程強くしなく
てもよく、型温度の制御が容易で熱サイクル的に無理が
生ずることがなく、サイクルタイムを一層短縮すること
が可能である。

更に、第２次成形において型部材温度が最も高くなるの
は成形終了時であり、この時点では型部材はガラス成形
品により十分に覆われているため酸化の程度も少なく、
型部材の耐久性の向上が可能となる。

該第２次成形の後に、型装置内に第２次成形品８を位置
させたままで冷却を行なう。冷却は以下の様な２段階で
行なうのが好ましい。

第１次冷却はガラス転移点温度までの段階であり、第２
次冷却は第２次成形品８が粘度１０１４・５ポアズを示
す温度（以下、「除歪下限点温度」という）までの段階
である。

第１次冷却はその終了時点において上型部材１３の温度
と下型部材１５の温度との差が５℃以内好ましくは２℃
以内となる様に冷却速度を適宜調節しながら行なわれる
。そして、これにより成形品の温度も上記温度範囲内と
なる様にする。冷却速度の調節は第１次成形に用いるコ
ントローラ２４．２６と同様の不図示のコントローラに
よりそれぞれヒータ２１，２３の発熱量をコントロール
することによりなされる。

第２次冷却はその工程中において上型部材１３の温度と
下型部材１５の温度との差が上記第１次冷却工程終了時
点よりも大きくならずに次第に小さくなる様にコントロ
ーラによりそれぞれヒータ２１．２３の発熱量をコント
ロールしながら行なわれる。この際には、成形品の温度
も型部材温度と同等に維持する。

以上の様な冷却を行なって得られた最終成形品には残留
歪が殆どなく、上記第２次成形の型部材成形作用面の面
精度に極めて忠実な（たとえばニュートンリング２木以
内の）光学的機能面を有し、続いて屈折率調整のための
ファインアニールを行なっても面精度が大きく低下する
ことがない。

以」−の様にして実際に本発明による光学素子成形方法
を実施したいくつかの例を以下に示す。

例　　ｌ　： 第２図に示される様な形状を有するカメラ用のガラスレ
ンズをプレス成形により製造した。

ガラス材料としては、屈折率ｎ　（ｄ）が１．５９５５
１でアラへ数υ（ｄ）が３９．２のフリント系光学ガラ
スＦ８を用いた。

先ず、該ガラス材料の原料を第３図に示されるルツボ３
３内に収容し１４００°Ｃに加熱溶融してガラス化させ
、その後１３５０’Ｏまで急冷し更に１３３５°Ｃまで
７．５°Ｏ／ｈの速度で徐冷し脱泡処理を行なった。こ
の脱泡処理の前及び後で攪拌操作による均質化処理を行
なった。

次に、該溶融ガラスを第１図に示される様な第１次成形
用型装置を用いて第１次成形した。該成形用型装置の型
部材１２．１４は５ＵＳ３１０Ｓからなり、それらの成
形作用面１２ａ、１４ａの表面粗さはＲｍａｘ６．３ｐ
ｍであり、更に該型部材１２．１４を閉じた時に形成さ
れるキャビティは上下方向の中心厚さが第２図に示され
る目的レンズ形状の対応中心厚２．９ｍｍよりも約５％
厚ｌ／′３．０５ｍｍとされていた。尚、第２次成形用
型装置の型部材１３．１５の材料は超硬合金であった。

第７図は本例における第１次成形用型装置の下型部材１
４、第２次成形用型装置の上型部材１３及び下型部材１
５、及び被成形材料であるガラスの温度の時間的変化を
示すグラフである。

第１次成形では、当初（時刻Ｏ）、第１次成形用型装置
の上型部材１２及び下型部材１４はガラス材料のガラス
転移点温度Ｔｇ　（４４５°Ｃ）　ｃｊ：す１５℃低い
４３０℃に調整された。

第３図に示されるガラス流出部３６から流下するガラス
の温度は９２０　’Ｃとされた。この温度で該ガラスの
粘度は約１０３・８ポアズである。ガラスはカッター４
０の切断動作により所定の重量のガラスブロック４とし
て下型部材１４上に供給した。

第１次成形で型装置に供給されるガラスの粘度には好ま
しい範囲がある。即ち、ガラス粘度が小さすぎると流動
性が過剰となり適正なブロックを得にくくなり、他方ガ
ラス粘度が大きすぎると型装置に供給される際にガラス
ブロック中に泡を巻き込んだり該ブロック中に脈理を発
生させたりしがちである。たとえば、フリント系ガラス
及びクラウン系ガラスでは好ましい範囲としては１０３
・Ｏ〜１０５・Ｏ程度が例示でき、ランタン系ガラスで
は好ましい範囲として１００・５〜ｌ　Ｑ　３．５程度
が例示できる。

上記下型部材１４に対するガラスの供給は時刻ｔ１にお
いてなされ、該下型部材を上型部材１２に対応する位置
へと移動させ、その後直ちに該下型部材に対し上型部材
を合せて、時刻ｔ２まで第１次成形を行なった。この過
程で、ガラス内部は粘度が約Ｉ　Ｑ　３．８ポアズから
約１０６〜１０７ポアズとなり温度が急激に低下する。

同時に、型部材１４の温度は４３０　’Ｏから急激に上
昇する。第１次成形は約５秒間かけて行なわれ、この間
プレス圧力は最大２５Ｋｇ／ｃｍ２まで徐々に高められ
た。

一方、第２次成形用型装置の上型部材１３及び下型部材
１５は、時刻ｔ３までにガラス材料のガラス転移点温度
より５°Ｃ低い４４０°Ｃに調整された。

上記時刻ｔ２において第１次成形用型装置から第１次成
形品６を取出し、該第１次成形品を時刻ｔ３において第
２次成形用型装置の下型部材１５上に供給する。時刻ｔ
２において成形品６の粘度は内部で約１０６．６ポアズ
で表面部で約１０９ポアズであり、時刻ｔ３において該
成形品の粘度は内部で約１０７ポアズで表面部で約１０
１０ポアズであった・ 時刻ｔ４において、第２次成形用型装置の下型部材１５
に対し上型部材１３を合せて、時刻ｔ５まで第２次成形
を行なった。この過程で、上型部材１３、下型部材１５
及び成形品の温度はそれぞれ図示される様に５１５°Ｃ
（ガラス粘度的１０　！１，４ポアズに相当する温度）
に向かって収束せしめられ、第２次成形終了の時刻ｔ５
においてばらつきが２０℃以内となる様にコントロール
された。

第２次成形は約１５秒間かけて行なわれ、この間プレス
圧力は最大８０Ｋｇ／ｃｍ２まで徐々に高められた。こ
の第２次成形により厚さ方向の５％の押し代のプレスが
なされ、表面粗さが減少せしめられ且つヒケが解消され
、第２図に示される様な形状の第２次成形品８が得られ
た。

次に、該第２次成形品を第２次成形用型装置内に収容し
たままで、時刻ｔ５から七６まで第１次冷却を行なった
。この冷却は時刻ｔ６において−１−型部材１３、下型
部材１５及び第２次成形品８の温度差が５°Ｃ以内とな
る様に１０’Ｏ／ｍｉｎの速度でガラス転移点温度まで
行なわれた。

次に、同様に第２次成形品８を第２次成形用型装置内に
収容したままで、時刻上〇からｔ７まで第２次冷却を行
なった。この冷却は」二型部材１３、下型部材１５及び
第２次成形品８の温度差が次第に小５くなる様に５°Ｑ
／ｍｉｎの速度で除歪下限点温度まで行なわれた。

第２次冷却が終了した後、第２次成形用型装置から成形
品を取出し室温まで自然放冷した。

かくして得られたレンズの外形寸法精度を測定したとこ
ろ第２図に示す公差内であり、更に該レンズの光学的機
能面の表面粗さはＲｍａｘｏ、０２ＪＬｍ以下であり、
鎖部のアス及びクセはいずれもニュートンリング０．５
木以内であった。

更に、このレンズを所望の屈折率ｎ　（ｄ）　＝１．５
９５５１とするためのファインアニールを行なった後に
、同様に光学的機能面の表面精度測定を行なったところ
、表面粗さ、アス及びクセは上記と変化なく、更に曲率
のズレはニュートンリングで２本以内であった。更に、
成形及び冷却の工程中で生じた成形品の表面変化層の厚
さは４００人であり、そのままでカメラ用レンズとして
十分良好に使用できるものであった。

尚、第７図に示される様に、第２成形用型装置の型部材
を時刻ｔ８からｔ９までヒータにより４４０℃まで加熱
し、該時刻ｔ９から直ちに次サイクルのプレス成形を開
始することができる。

例　　２　： 上記例１と同様のガラス材料（Ｆ８）及び同様の装置を
・用いて、外径が２５ｍｍ、中心厚が１１ｍｍ±０．０
５ｍｍ、光学的機能面の曲率半径が第１面２０ｍｍ、第
２面４０ｍｍの両凸レンズのプレス成形を行なった。

尚、第１次成形用型装置の型部材の光学的機能面成形作
用面の表面粗さはＲｍａｘ　１０ｇｍとされ、第２次成
形用型装置の型部材の光学的機能面成形作用面の表面粗
さはＲｍａｘｏ　、ＯＩ　ＪＬｍとされた。

先ず、上記例１と同様にしてルツボ内でガラス化処理、
脱泡処理及び均質化処理を行なった。

第１次成形では、中心厚が目的形状よりも約２％大きい
１１．２２ｍｍとされた。

第１次成形では、当初（時刻０）、第１次成形用型装置
の上型部材１２及び下型部材１４はガラス材料のガラス
転移点温度（４４５°Ｃ）より９５℃低い３５０℃に調
整された。

第１次成形の際に型装置に供給されるガラスの温度は８
８０℃とされた。この温度で該ガラスの粘度は約Ｉ　Ｑ
　４．１ポアズである。

第１次成形は約５秒間かけて行なわれ、この間プレス圧
力は最大２０Ｋｇ／ｃｍ２まで徐々に高められた。

かくして得られた第１次成形品の表面粗さはＲｍａｘ５
ｇｍ程度であったが、該表面の四部及び凸部のピークは
第１次成形用型装置の型部材の表面に比べて丸みをもっ
ており、またヒケによる表面のうねりはごくわずかであ
った。

一方、第２次成形用型装置の上型部材１３及び丁型部材
１５は、第２次成形開始時刻までにガラス材料のガラス
転移点温度より４５℃低い３９０°Ｃに調整された。

上記第１次成形用５装置から第１次成形品を取出し、温
度が低下しない様に保温しながら窒素雰囲気中に移行さ
せた。そして、以後の工程は全て窒素雰囲気下で行なわ
れた。

Ｌ記第２次成形用型装置に第１次成形品を収容する際の
該第１次成形品の粘度は内部で約１０８ポアズでありで
表面部で約１０１０ポアズであった。

第２次成形においては、上型部材１３、下型部材１５及
び成形品８の温度はそれぞれ５１０℃（ガラス粘度的Ｉ
　Ｑ　９．５ポアズに相当する温度）に向かって収束せ
しめられ、第２次成形終了の時刻においてばらつきが２
０℃以内となる様にコントロールされた。

第２次成形は約１８秒間かけて行なわれ、この間プレス
圧力は最大８０Ｋｇ／ｃｍ２まで徐々に高められた。こ
の第２次成形により厚さ方向の２％の押し代のプレスが
なされ、目的形状の第２次成形品が得られた。

第１次冷却は、その終了時点で型部材及び成形品の温度
差が２℃以内に収束する様に１０°Ｃ／ｍｉｎの速度で
行なわれた。

第２次冷却は、更に型部材及び成形品の温度差が小さく
なる様に５℃／　ｍ　ｉ　ｎの速度で行なわれた。

第２次冷却が終了した後、第２次成形用型装置から成形
品を取出し室温まで自然放冷し、更にこのレンズを所望
の屈折率とするためのファインアニールを行なった。

かくして得られたレンズの光学的機能面の表面粗さはＲ
ｍａｘｏ、０２ＪＬｍ以下であり、曲率のズレはニュー
トンリング２本以内であり、数面のアス及びクセはいず
れもニュートンリング０．５本以内であった。

例　　３　： 上記例１と同一の形状のレンズを、屈折率ｎ（ｄ）が１
．７７２５０でアツベ数υ（ｄ）が４９．６のランタン
系光学ガラスＬａ５Ｆ０１６を用いてプレス成形した。

尚、第１次成形用型装置及び第２次成形用型装置として
は上記例１と同様のものを用いた。更に、第１次成形は
窒素雰囲気中で行ない且つ第２次成形は真空中で行なっ
た。

先ず、上記例１と同様にしてルツボ内でガラス化処理、
脱泡処理及び均質化処理を行なった。

第１次成形では、当初（時刻Ｏ）、第１次成形用型装置
の上型部材１２及び下型部材１４はガラス材料のガラス
転移点温度（７００℃）より１００℃低い６００℃に調
整された。

第１次成形の際に型装置に供給されるガラスの温度は９
００℃、とされた。この温度で該ガラスの粘度は約１０
２・９ポアズである。尚、ガラス流出部から１ｓ１次成
形用型装置へのガラスブロックの供給は大気と窒素雰囲
気とを遮断するためのフレームカーテンを介して行なわ
れた。

第１次成形は約５秒間かけて行なわれ、この間プレス圧
力は最大２０Ｋｇ／ｃｍ２まで徐々に高められた。

一方、第２次成形用型装置の上型部材１３及び下型部材
１５は、第２次成形開始時刻までにガラス材料のガラス
転移点温度より２５℃低い６７５°Ｃに調整された。

上記第１次成形用型装置から第１次成形品を取出し、温
度が低下しない様に保温しながら第２次成形用型装置へ
供給した。

上記第２次成形用型装置に第１次成形品を収容する際の
該第１次成形品の粘度は内部で約１０ツボアズでありで
表面部で約１０１１ポアズであつ３ま た。

第２次成形においては、−Ｌ型部材１３、下型部材１５
及び成形品の温度はそれぞれ７λＯ℃（ガラス粘度的１
０１０．＜ｌポアズに相当する温度）に向かって収束せ
しめられ、第２次成形終了の時刻においてばらつきが１
０’Ｏ以内となる様にコントロールされた。

第２次成形は約１５秒間かけて行なわれ、この間プレス
圧力は最大１２０Ｋｇ／ｃｍ２まで徐々に高められた。

この第２次成形により厚さ方向の５％の押し代のプレス
がなされ、目的形状の第２次成形品が得られた。

第１次冷却は、その終了時点で型部材及び成形品の温度
差が２°Ｃ以内に収束する様にガラス転移点温度まで５
℃／　ｍ　ｆ　ｎの速度で行なわれた。

第２次冷却は、更に型部材及び成形品の温度差が小さく
なる様に除歪下限点温度（６８５℃）まで３℃／　ｍ　
ｉ　ｎの速度で行なわれた。

第２次冷却が終了した後、第２次成形用型装置から成形
品を取出し室温まで自然放冷し、更にこのレンズを所望
の屈折率とするためのファインアニールを行なった。

かくして得られたレンズの光学的機能面の表面粗さはＲ
ｍａｘＯ，０２μｍ以下であり、曲率のズレはニュート
ンリング２木以内であり、数面のアス及びクセはいずれ
もニュートンリング０．５本以内であった。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、カメラ用レンズに代表され
る高精度の光学素子を溶融ガラス材料から直接プレス成
形により良好な効率にて得ることができ、かくして得ら
れた光学素子はファインアニールや真空蒸着等の処理に
際しても精度低下がない。

また１本発明は、使用するガラスの種類に制約されるこ
となしに、成形温度の高いガラスであっても十分に適用
できる。

また、成形時の型部材温度が比較的低いので、ガラスと
型部材との融着の発生がなく、該型部材の寿命を長くす
ることができるとともに、成形品における表面変化層の
厚さを十分に薄いものとすることができ、更に型の温度
サイクルに無駄なく低消費エネルギー量にて連続成形が
可能である。

更に、本発明においては、第１次成形用型部材として安
価なものを使用でき、更に比較的高価な第２次成形用型
部材も高温となる時間は極めて短かいので十分な耐久性
があり、かくして装置コストを大幅に低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は成形用型装置の要部構成図である。 第２図は光学素子の形状を示す図である。 第３図〜第６図は成形工程の説明図である。 第７図は成形における型部材及びガラスの温度の時間的
変化を示すグラフである。 ４ニガラスブロツク、 ６：第１次成形品。 ８：第２次成形品、 １２．１３：上型部材、 １４．１５：下型部材、 １６．１８：熱電対、 ２０．２１，２２，２３，３４，３８：ヒータ。 ２４．２６：コントローラ、 ３３ニルツボ、　　　３６：流出部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス材料を第１次成形用型装置を用いて第１次
   成形して第１次成形品を得、更に該第１次成形品を第２
   次成形用型装置を用いて第２次成形して第２次成形品を
   得る光学素子の成形方法であって、 第１次成形において第１次成形用型装置の型部材の温度
   をガラス材料のガラス転移点温度と該温度より１１０℃
   低い温度との間の温度に維持した状態で該型装置内に溶
   融ガラス材料を収容して成形し第１次成形品を得、 第２次成形において第２次成形用型装置の型部材の温度
   を上記ガラス転移点温度と該温度より５０℃低い温度と
   の間の温度に維持した状態で該型装置内に上記第１次成
   形品を収容して成形し第２次成形品を得る、 ことを特徴とする、光学素子の成形方法。
2. （２）第１次成形品の表面近傍の粘度が１０＾８〜１０
   ＾１＾４＾．＾５ポアズの時に該第１次成形品を第２次
   成形用型装置内に収容する、特許請求の範囲第１項の光
   学素子の成形方法。