(57)【要約】【課題】本発明は、光学素子の面形状の不具合が生じるのを抑制する光学素子の成形方法及び成形装置を提供する。【解決手段】ガラス素材を収容してプレス成形可能な上型２、下型３、内胴４及び外胴５を有する成形型と、成形型を加熱してガラス素材８０を軟化させる加熱手段（６ａ及び６ｂ）と、軟化したガラス素材を、成形型により加圧して光学素子形状を付与するプレス手段６ａ及び６ｂと、成形型を冷却し、光学素子形状を付与したガラス素材を固化させる冷却手段（６ａ及び６ｂ）と、を有する光学素子の成形装置であって、プレス手段によるプレス成形時に、外胴を冷却する外胴冷却手段７を有する光学素子の成形装置１。【選択図】図１
2011105562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素材を収容してプレス成形可能な上型、下型、内胴及び外胴を有する成形型と、前記成形型を加熱して該成形型内のガラス素材を軟化させる加熱手段と、軟化したガラス素材を前記成形型により加圧して光学素子形状を付与するプレス手段と、成形型を冷却し、光学素子形状を付与したガラス素材を固化させる冷却手段と、を有する光学素子の成形装置であって、
前記プレス手段によるプレス成形時に、前記外胴を冷却する外胴冷却手段を有することを特徴とする光学素子の成形装置。
【請求項２】
前記外胴冷却手段が、前記外胴に冷却ガスを噴射させて冷却させるものであることを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形装置。
【請求項３】
前記外胴冷却手段が、パイプを円環状に形成したものであって、その環の中心側側面に、環の中心に向かって冷却ガスを噴出する冷却ガス噴出口を有する冷却ガス噴出部と、前記冷却ガス噴出部に冷却ガスを送出する冷却ガス送出部と、を有することを特徴とする請求項２記載の光学素子の成形装置。
【請求項４】
上型、下型、内胴及び外胴を有する成形型にガラス素材を収容し、前記成形型を加熱して該成形型内のガラス素材を軟化させる加熱工程と、軟化したガラス素材を、プレス手段を用いて前記成形型により加圧して光学素子形状を付与するプレス工程と、プレス工程後、前記成形型を冷却し、光学素子形状を付与したガラス素材を固化させる冷却工程と、を有する光学素子の成形方法であって、
前記プレス工程において前記ガラス素材の押切が完了した後、前記外胴を冷却する外胴冷却工程を行うことを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項５】
前記外胴冷却工程が、前記外胴に冷却ガスを噴射させて行われることを特徴とする請求項４記載の光学素子の成形方法。
【請求項６】
前記冷却ガスが窒素ガスであることを特徴とする請求項５記載の光学素子の成形方法。
【請求項７】
前記窒素ガスの供給量が、２〜３０Ｌ／分であることを特徴とする請求項６記載の光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の成形方法及び成形装置に係り、特に、ガラス素材をプレス成形する際、冷却時にガラス素材に圧力をかけられるようにすることで、光学素子の面形状不良の発生を抑制する光学素子の成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガラスレンズなどの光学素子を製造する方法として、光学素子成形素材であるガラス素材をプレス成形し、成形面を研磨せずにそのまま使用可能としたプレス成形方法がよく用いられている。
【０００３】
このプレス成形方法は、ガラス素材を加熱軟化させてから、成形型により加圧プレスした後、冷却することにより所定形状の光学素子とするものであるが、このような光学素子には高度な形状精度が求められる。特に、厚み寸法が目的の厚みとなるように、プレス時に上型及び下型間の距離が所定の距離となるように厳密に装置が構成されている。
【０００４】
例えば、図４に、従来のプレス成形方法の操作を示したが、ここで用いる光学素子の成形装置１０１は、ガラス素材８０をプレス成形可能な上型１０２、下型１０３、中空円筒形状の内胴１０４及び外胴１０５を有する成形型と、この成形型を加熱してガラス素材８０を軟化させる加熱プレート１０６ａ及び１０６ｂと、軟化したガラス素材を成形型によりプレスして光学素子形状を付与するプレスプレート１０７ａ及び１０７ｂと、成形型及び光学素子形状を付与されたガラス素材を冷却する冷却プレート１０８ａ及び１０８ｂと、を有するものである。
【０００５】
また、内胴１０４は、上型１０２及び下型１０３の光軸を同軸上に規制する機能を有し、外胴１０５は、プレス時に、上型１０２及び下型１０３間の距離を規制する機能を有するものである。
【０００６】
図４に示したように、まず、加熱プレート１０６ａ及び１０６ｂにより成形型及びガラス素材８０を加熱し（図４−加熱ステージ）、次いで、加熱により軟化状態となったガラス素材８０をプレスプレート１０７ａ及び１０７ｂの間隔を狭めることで上型１０２及び下型１０３間の距離を狭めてプレスする。このとき、この上型１０２及び下型１０３間の最小間隔は、外胴１０５によって一定距離に規制され、成形される光学素子は所定の圧力下で一定の厚みとされる（図４−プレスステージ（ａ））。
【０００７】
ところで、このプレス成形時に、プレスプレート１０７ａ及び１０７ｂの温度は、例えば、５００℃以上の高温に加熱されているが、このような高温のプレスプレートと胴型とが接触することで、外胴１０５の温度が上昇して膨張し、プレスプレート１０７ａ及び１０７ｂ間の距離を広げてしまう場合があった。その結果、プレスプレート１０７ａと上型１０２との間に空間が生じてしまい、ガラス素材に必要な圧力がかけられなくなる場合があった（図４−プレスステージ（ｂ））。このように圧力がかけられないまま、ガラス素材を冷却固化させると、得られた光学素子の面形状に不具合が生じる原因となり、製品の歩留まりが低下する場合があった。
【０００８】
このような問題を解消するものとして、例えば、プレス位置である目標位置を予め算出しておき、プレスする際には、その成形型のプレス位置を検出しつつ、その検出位置が目標位置となるまでプレス荷重を加えていくようにした成形方法（特許文献１参照）や、上型とガラス素材とが接触する位置を検出し、この接触位置から上型又は下型の移動量に基づいてプレス成形を行うようにした成形方法（特許文献２参照）、成形面の間隔を規制する胴型を、上下方向の熱収縮量がガラス成形体の肉厚の熱収縮量以上となるように選択された材質としたガラス光学素子の製造方法（特許文献３参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１７６３５６号公報
【特許文献２】特開２００８−１７９４８８号公報
【特許文献３】特許第４０９４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１や２の方法は、胴型による距離規制ではなく、成形型のプレス位置や移動量が所定の数値となるようにセンサ等を用いて行うため、装置構成が複雑で、位置調整も難しくなるという問題があった。また、特許文献３の方法は、胴型により距離規制をするもので、その熱収縮量をガラス成形体に対するものよりも大きくなるように材質を選択するものであるが、加熱及び冷却は成形型の周囲の雰囲気温度を変化させて行うものであった。ところで、この技術を、成形型に直接加熱手段及び冷却手段を接触させて温度調整するような場合に転用しても、接触による温度調整は成形型の部材の接触位置との距離による温度差も大きくなり、そのまま適用できるものではない。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題を解消するために、加熱手段及び冷却手段を接触させることにより成形型の温度を調整する光学素子の成形方法及び成形装置において、成形型の上下位置を胴型で簡便に規制することができ、かつ、ガラス素材をプレス成形した後にも、簡便な構成でガラス素材に圧力をかけることができる光学素子の成形方法及び成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光学素子の成形装置は、ガラス素材を収容してプレス成形可能な上型、下型、内胴及び外胴を有する成形型と、成形型を加熱して該成形型内のガラス素材を軟化させる加熱手段と、軟化したガラス素材を、成形型により加圧して光学素子形状を付与するプレス手段と、成形型を冷却し、光学素子形状を付与したガラス素材を固化させる冷却手段と、を有する光学素子の成形装置であって、プレス手段によるプレス成形時に、外胴を冷却する外胴冷却手段を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の光学素子の成形方法は、上型、下型、内胴及び外胴を有する成形型にガラス素材を収容し、成形型を加熱して該成形型内のガラス素材を軟化させる加熱工程と、軟化したガラス素材を、プレス手段を用いて成形型により加圧して光学素子形状を付与するプレス工程と、プレス工程後、成形型を冷却し、光学素子形状を付与したガラス素材を固化させる冷却工程と、を有する光学素子の成形方法であって、プレス工程においてガラス素材の押切が完了した後、ガラス素材への加圧を継続しながら外胴を冷却することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学素子の成形方法及び成形装置によれば、成形型の上下位置を外胴で簡便に規制することができ、かつ、ガラス素材をプレス成形する際に、押切後、外胴を冷却することで、ガラス素材への加圧状態を継続し、光学素子の面形状の不具合が生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した外胴冷却手段の平面図及びＡ−Ａ´方向の側断面図である。
【図３】本発明の一実施形態である光学素子の成形方法の成形条件を示した図である。
【図４】従来の光学素子の成形装置における光学素子プレス時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。ここで、図１は本発明の一実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図であり、図２は、図１の光学素子の成形装置に用いた外胴冷却手段の平面図及び側面図である。
【００１７】
まず、図１に示した光学素子の成形装置１は、ガラス素材８０をプレス成形可能な上型２、下型３、内胴４及び外胴５を有する成形型と、成形型を加熱してガラス素材８０を軟化させた後、軟化したガラス素材を成形型により加圧して光学素子形状を付与するプレス手段であるプレスプレート６ａ及び６ｂと、を有する光学素子の成形装置であって、プレスプレート６ａ及び６ｂ間には、このプレスプレートによってガラス素材をプレスする際に、外胴５を冷却するための外胴冷却手段７が設けられている。なお、ここで、プレスプレート６ａ及び６ｂは、成形型の加熱及び冷却を行うことができるように温調機能を有するものであり、加熱手段、プレス手段及び冷却手段を兼ねるものである。
【００１８】
本実施形態において、成形型は、上型２、下型３、内胴４及び外胴５とからなり、上型２及び下型３は円柱状の部材であり、中空円筒形状に形成されている内胴４の中空部分に嵌挿可能なようになっている。内胴４は、上型２及び下型３を嵌挿し、プレス時に、これら上型２及び下型３の光軸を同軸上に規制するものである。また、外胴５は、内胴４と同様に中空円筒形状であるが、内胴４を内挿可能とし、プレスプレート６ａ及び６ｂ間の距離を規制することにより、上型２及び下型３間の距離を規制するものである。ここで、内胴４及び外胴５は、同一の中心軸を有し、非接触の状態で設けられていることが好ましい。
【００１９】
この成形型は、超硬合金やセラミックス等の素材からなり、上型２及び下型３には、成形する光学素子の面形状を転写するための成形面をそれぞれ対向する面に有している。この図１では、成形型として凹メニスカス形状の光学素子を製造するものを図示したが、光学素子形状はこれに限定されるものではなく、両凸、両凹、平凸、平凹、凸メニスカス形状のいずれの形状を成形する成形型であっても用いることができる。なお、外胴には、上記セラミックスではなくステンレス（ＳＵＳ）を用いる。ステンレス製とすると、加工が容易で、熱膨張係数がセラミックスより大きく、コストが安い点で好ましいものである。
【００２０】
本実施形態のプレスプレート６ａ及び６ｂは、これらプレート間の距離を狭めることにより成形型の上型２と下型３との距離を狭めることができ、成形型内に収容されたガラス素材８０を軟化状態のまま押圧して変形させ、上型２及び下型３の光学形成面形状をガラス素材８０に付与することにより光学素子の成形を行うものである。
【００２１】
なお、このプレス手段であるプレスプレート６ａは、成形型の加熱及び冷却を行う温調機能を有するものであり、その内部にはヒータが埋め込まれている。したがって、このプレス手段を成形型と接触させることにより、成形型を通じてガラス素材８０を溶融軟化させ、成形型によりプレス成型を行い、その後、成形されたガラス素材を冷却、固化する一連の操作を１つのプレート上でできるようになっている。
【００２２】
このプレスプレート６ａ及び６ｂは、ガラス素材をプレスする際に、成形型の外胴５の高さによりプレスプレート６ａ及び６ｂ間の距離を規制することで、上型２及び下型３の距離を調整するものである。これにより成形される光学素子の厚みが調整される。
【００２３】
なお、成形型を冷却することにより光学素子形状を付与されたガラス素材を冷却、固化する際には、ガラス素材のガラス転移点以下、より好ましくは歪点以下に冷却するものであり、十分に冷却されるとガラス素材の光学素子形状は安定し、変形が抑制される。
【００２４】
さらに、このプレスプレート６ａには、必要に応じて、光学素子形状が付与されたガラス素材を冷却、固化させる際にも段階的に圧力を高くしてガラス素材への加圧が可能なように圧力を制御する圧力制御手段を設けてもよい。
【００２５】
そして、本発明の外胴冷却手段７は、成形型の外胴５を冷却するものであり、成形型によるガラス素材のプレス成形の際に、外胴を冷却するものである。この外胴冷却手段７は、外胴５を冷却することができるものであれば、特に限定されるものではないが、効率性の観点から、外胴５の外周から冷媒を接触させるものとし、その接触を均等に行うことができるものであることが好ましい。
【００２６】
このような外胴冷却手段７としては、外胴に冷却ガスを噴射して冷却するもの、外胴に冷媒により冷却された冷却手段を直接接触させて冷却するもの、等が挙げられ、操作が簡便で、外胴５と非接触で冷却することができ、装置構成が簡便で、効率が良く、汚染等の問題を生じにくいことから冷却ガスの噴射により外胴５を冷却するものであることが好ましい。
【００２７】
この外胴冷却手段７が冷却ガスの噴射によるものとしては、例えば、図２に示したように、パイプを円環状に形成した冷却ガス噴出部７ａと、冷却ガス噴出部７ａに冷却ガスを送出するための冷却ガス送出部７ｂと、からなり、冷却ガス送出部７ｂの端部は、冷却ガスボンベ等と接続され、冷却ガスを供給するようになっている。冷却ガス噴出部７ａが円環状であるのは、その環の内部に成形型を配置して、冷却を行うためである。
【００２８】
そして、この冷却ガス噴出部７ａには、そのパイプの環の中心側の側面に、環の中心に向かって冷却ガスを噴出する冷却ガス噴出口７ｃが複数設けられており、この冷却ガス噴出口７ｃから、冷却ガスを噴出することにより、冷却ガスが外胴５に接触して外胴５を冷却するようになっている。このとき、冷却ガス噴出口７ｃは、複数個設けられているが、その冷却ガス噴出口７ｃと外胴５との距離がそれぞれ等しくなるように、かつ、隣接する冷却ガス噴出口７ｃ同士をそれぞれ等間隔に設けて外胴５の冷却をある水平面に対して均一に行うようにすることが好ましい。この均一な冷却は、例えば、外胴冷却手段７を重ねて設け、鉛直方向に対しても均一に冷却することができるようにすることが好ましいものである。
【００２９】
なお、通常、このプレスプレート６ａの前には、ガラス素材８０を予備加熱しておく予備加熱用のプレートが、プレスプレート６ｂの後には、ガラス転移点以下又は歪点以下に冷却されたガラス素材に対し、さらに冷却を継続し、２００℃以下にまで冷却して光学素子とする冷却プレートを設ける。この冷却プレートとしては、例えば、プレート内部に冷却水を循環させるようにして水冷した水冷プレートが挙げられる。さらに、冷却して得られた光学素子は、アニール工程等に付されて歪み等を除去する等の後処理を施して最終的な製品とされる。
【００３０】
また、上記したプレスプレート６ａ及び６ｂは、加熱、プレス成型、冷却の各操作を行うようになっているものとして説明したが、図４の従来例で示したようにこれらの操作を別々のプレート上で行うようにして、加熱プレート及び冷却プレートをプレスプレートとは別に設けてもよい。このとき、プレスプレートは、ガラス素材の温度を維持しながら成形型によるプレス成型の操作を行うことができればよい。また、このときには、成形型を順次各プレートへと移動させながら処理が行われるが、このプレートからプレートへと成形型を移動させるための移動手段が設けられる。この移動手段は、例えば、ロボットアーム等により、加熱プレートからプレスプレートへ、プレスプレートから冷却プレートへと移動させるようになっている。
【００３１】
次に、この光学素子の成形装置１を用いた光学素子の成形方法について説明する。
まず、成形型の内部にガラス素材８０を収容し、成形型を加熱して、ガラス素材を予め所定の温度まで熱して予備加熱を行っておく。次いで、成形型をプレスプレート６上に移動させた後、プレスプレート６ａ及び６ｂを上型２及び下型３に接触させ、さらに加熱させると、その内部に収容されているガラス素材８０も加熱され、これによりガラス素材が軟化する。
【００３２】
ガラス素材は、変形が容易な屈伏点以上に加熱するが、一般的には、軟化点まで温度を上げるとレンズ表面が白濁するので屈伏点（Ａｔ）から軟化点の間の温度に設定する。
【００３３】
この加熱温度は、用いるガラス素材が加圧変形できる温度であればよく、屈伏点と軟化点との中間付近の温度であることが好ましい。プレスプレート６ａ及び６ｂを所定の温度に設定して、この加熱工程を行うと、上型２及び下型３は、温度が昇温していきプレスプレートの設定温度と同じ温度にまで加熱される。
【００３４】
上型２及び下型３が加熱され、ガラス素材がプレス成型するのに十分な温度となったところで、プレスプレート６ａは、これを下降させプレスプレート６ａ及び６ｂ間の距離を狭めることにより、上型２と下型３との距離を狭めて、成形型の内部に収容されたガラス素材８０に圧力をかけて変形させてプレス成型を行う。このとき、上型２及び下型３の間の距離は、外胴５の高さにより所定の距離に規制される。
【００３５】
このプレス工程では、上記したように成形型の上下から圧力をかけることでガラス素材８０のプレス成形を行い、これによりガラス素材には上型２及び下型３の光学形成面が転写され、光学素子形状が付与される。
【００３６】
このプレス工程におけるプレス時の圧力は、０．１〜３０Ｎ／ｍｍ２とすることが好ましく、例えば、０．５〜１０Ｎ／ｍｍ２であることが特に好ましい。
【００３７】
ただし、本発明では、プレス成形を行う際に、外胴５の周囲に外胴冷却手段９を配置し、プレスプレート６ａ及び６ｂにより、ガラス素材８０が押し切られた直後に、該外胴冷却手段９により、外胴５を冷却するものである。
【００３８】
ここで外胴冷却手段７を設けるのは、従来の問題点で挙げたように、外胴５がプレスプレートに接触することで加熱されて膨張し、当初プレスした位置よりも、膨張により上に押し上げられ、上型２とプレスプレート６ａとの間に空間が生じて、ガラス素材に圧力がかけられなくなることを回避して、光学素子の面形状における不具合の発生を生じにくくするためである。
【００３９】
本発明のようにプレス工程において、押切直後に外胴５を冷却することで、その後のプレス工程及び冷却工程において上型２によりガラス素材に圧力をかけることができるようになる。すなわち、ガラス素材には常に上型２から圧力がかけられるようになっているため、光学素子の面形状の不具合を抑制するのに効果的である。
【００４０】
このとき外胴５の冷却は、プレス工程における押切完了後、できるだけ早く開始することが好ましく、例えば、１秒以内に開始することがより好ましい。その冷却速度は、ガラス素材８０、上型２及び下型３の高さ方向の収縮による変化量よりも外胴５の高さ方向の収縮による変化量が大きくなるようにすればよく、プレスプレート（６ａ，６ｂ）の冷却速度以上であることが好ましく、プレート冷却速度よりも遅いと面ワレが生じてしまう可能性がある。
【００４１】
この外胴冷却において、外胴の鉛直方向の膨張を十分に抑える温度にまで冷却する。例えば、ステンレス製の外胴を、上型、下型温度より５〜２００℃低く、好ましくは１０〜１００℃低くなるように冷却することで膨張を十分に抑えて、その後のプレス工程及び冷却工程においても、ガラス素材に圧力をかけることができるようになる。
【００４２】
このとき、窒素ガスにより冷却を行う場合には、窒素ガスとして、工業用の窒素ガスを用い、この窒素ガスを外胴に吹き付けることにより外胴の温度を下げることができる。この窒素ガスを用いて冷却する場合に、例えば、円筒形状の外胴５の外周がφ３０ｍｍ程度のものに対しては、窒素流量を２〜３０Ｌ／分とすることが好ましく、５〜２０Ｌ／分とすることがより好ましい。
【００４３】
この外胴冷却では、これと同時にプレスプレート６ａ及び６ｂの温度も下げて、外胴５を含む成形型もあわせて温度を下げるようにする。また、この外胴冷却では歪点以下になるまで冷却することが好ましい。
【００４４】
外胴冷却は、プレス工程における成形型の押切直後に行われるものであるが、ガラス素材への加圧はそのまま継続して行うものであり、上記歪点以下の温度になるまで加圧を続けることが好ましい。さらに、この冷却中に、ガラス素材の温度がガラス転移点以下になったところで、ガラス素材に加圧する圧力を変化させることが好ましい。例えば、ガラス素材８０の温度が、ガラス転移点以上のときにはプレス時の圧力をそのままかけ、ガラス転移点よりも低い温度になってからは圧力を高くして、段階的に加圧することが好ましい。
【００４５】
ガラス転移点以上の温度での加圧を低圧にする理由は、肉厚バラツキを抑える（押込み量を少なくする）為であり、それ以下の温度域では押込み量がほとんど無いので増圧する。すなわち、ガラス素材が硬化状態に近づくガラス転移点（Ｔｇ）付近までは低い圧力で保圧し、ガラス転移点（Ｔｇ）付近からそれ以下の温度となりガラス素材が固化するまで、より高い圧力をかけるものである。
【００４６】
ここで、低い圧力とは５Ｎ／ｍｍ２以下、高い圧力とは５Ｎ／ｍｍ２超である。高い圧力をかける際には、ガラス素材にワレが生じる等の不具合が生じない限りはどのような圧力でもよいが、通常、３０Ｎ／ｍｍ２程度が上限である。このとき、上記では２段階に圧力を増加させていく例を示したが、それ以上の多段階として増圧又は減圧するようにしてもよい。
【００４７】
このように、１つのプレート上で、加熱、プレス成形及び冷却をすることで、少ないプレート数で光学素子の製造をすることができ、装置構成を簡素にすることができる。また、このように冷却固化するまでを１つのプレートで行うことで、プレス後、プレート間の移動における圧力がかからない状態を回避でき、成形された光学素子の面形状が安定しない、という問題を解決できる。
【００４８】
そして、このようにプレス工程が完了した成形型は、さらに冷却させるために、例えば、水冷プレート上へ移動させる。この水冷プレートによる冷却は、プレス工程で冷却されたガラス素材をさらに急冷させ、ガラス素材を歪点付近の温度から成形型が酸化しない温度の２００℃以下まで冷却させるものである。
【００４９】
本発明によれば、プレス工程において外胴の冷却を行うことにより、外胴の鉛直方向の膨張を抑え、光学素子の厚みを成形型本来のものへと近づけることができ、形状精度の高い光学素子を得ることができる。
【００５０】
また、外胴の鉛直方向の膨張を抑えることにより、押切直後から冷却工程にかけて、ガラス素材への加圧状態を維持することを可能とし、冷却工程においてもガラス素材に圧力を継続してかけることによって、光学素子の面形状の不具合発生を抑制することができるものである。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００５２】
（実施例１）
図１の光学素子の成形装置を用いて、光学素子の成形を以下の通り行った。なお、このプレス成型における、成形条件として上型及び下型温度と時間の関係を図３（ａ）に、ガラス素材にかける圧力と時間の関係を図３（ｂ）に示した。図３（ｂ）の圧力とはプレス装置のプレス用エアーシリンダーに送るエアーの圧力を指すものである。本プレス装置にて直径１６ｍｍのレンズ素子を成形する場合はエアーの圧力０．１ＭＰａで素子が受ける圧力は５Ｎ／ｍｍ２となる。
【００５３】
ここで用いた成形型は、タングステンカーバイドからなる超硬合金製のものであり、プレス成形により、直径１６ｍｍ、中心厚さ１ｍｍ、周辺厚さ５ｍｍの凹メニスカス形状の光学素子が得られるものである。なお、外胴はＳＵＳ３１６Ｌ製で、その円筒状の内径がφ２４．６ｍｍ、外径がφ３０ｍｍ、高さが２９．８ｍｍのものを用いた。
【００５４】
また、外胴冷却手段は、内径４ｍｍ、外径６ｍｍのパイプを図２のように、円環状にして冷却ガス噴出部とし、この冷却ガス噴出部の一部には、そこに冷却ガスを送出できる冷却ガス送出部が接続されている。また、冷却ガス噴出部には、その環の中心側の側面に、環の中心に向かって冷却ガスを噴出する直径φ１ｍｍの冷却ガス噴出口が等間隔に８つ設けられている。
【００５５】
この成形型の内部に直径φ１４ｍｍ、中心厚み５．４ｍｍの断面楕円状のランタン系のガラス素材を収容し、成形型を７００℃近辺に加熱する。なお、このガラス素材の歪点は５８０℃、ガラス転移点（Ｔｇ）は６１６℃、屈伏点（Ａｔ）は６６２℃である。
【００５６】
まず、ガラス素材を収容した成形型を、５００℃程度に予備加熱した後、搬送手段によりプレスプレート６ｂ上に搬送して載置すると同時に、プレスプレート６ａを、下降させて上型に接触させ、上型、下型及びガラス素材を１５０秒間十分に加熱し、昇温させてガラス素材を軟化状態とした。
【００５７】
次に、成形型及びガラス素材が十分に加熱されプレスプレート６ａ及び６ｂと同程度の温度（７００℃程度）となったところで、プレスプレート６ａをさらに下降させて加圧し、上型２及び下型３によりガラス素材のプレス成形を行った。成形時の圧力を０．１ＭＰａ（５Ｎ／ｍｍ２）とし、１６０秒程度押圧して押切った。
【００５８】
このプレス成型においては、押切完了１秒後に、外胴冷却手段による冷却を開始し、窒素ガスを１０Ｌ／分で供給して外胴の冷却を行った。この外胴冷却時においても、ガラス素材へはさらに継続してプレス時と同一の圧力をかけ続けた。また、外胴冷却を開始すると同時に、プレスプレート６ａ及び６ｂの温度を２／５（℃／秒）の速度で降温させていき、成形型全体を冷却した。このとき、図３に示すように、上型及び下型の温度も、プレスプレート６ａ及び６ｂの温度に追随するように下がっている。
【００５９】
そして、上プレート６ａの温度が、６４０℃以下になったところで、ガラス素材への圧力を０．１５ＭＰａ（７．５Ｎ／ｍｍ２）へと高め、そのまま冷却は継続して、ガラス素材の歪点以下になるまで冷却した。
【００６０】
ガラス素材が歪点以下の温度となったところで、プレスプレート６ａを上昇させて、成形型を水冷プレート上に搬送させて載置し、ガラス素材を室温になるまで冷却した。ガラス素材が十分に冷却したところで、成形型から取り出し、光学素子を得た。
この光学素子の成形で得られた光学素子を異なる成形型からランダムに取出し、順番に成形型Ａ〜Ｄと区別し、肉厚を測定したところ、表１の結果が得られた。
【００６１】
（実施例２）
外胴冷却手段による冷却を、窒素ガスを６Ｌ／分で供給して行った以外は実施例１と同様の操作により、光学素子を得た。実施例１で測定されたものと同じ成形型から得られた光学素子について肉厚を測定したところ、表１の結果が得られた。
【００６２】
（比較例１）
プレス工程において、外胴冷却手段から窒素ガスを噴出せず、外胴冷却を行わなかった以外は実施例１と同様の操作により、光学素子の成形を行った。実施例１で測定されたものと同じ成形型から得られた光学素子について肉厚を測定したところ、表１の結果が得られた。
【００６３】
【表１】
2011105562.tif 000003
【００６４】
（試験例）
実施例１及び比較例１において、得られた光学素子について、面ワレの有無について調べたところ、表２の結果が得られた。面ワレのないものをＯＫとし、一部でも面ワレがあるものをＮＧとした。面ワレの検査は、水銀灯などの光源に投影された影を目視で確認する方法と顕微鏡で確認する方法がある。今回は水銀灯で投影して目視確認した。なお、本明細書において、面ワレとは、光学素子が成形型から離型する際に、一部だけが先に離型し、その後に残りが離型した場合に、曲率が不連続な光学面が形成されて非球面形状精度が悪化する不良が生じる離型異常のことを言う。
【００６５】
【表２】
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【００６６】
以上に示したように、本発明の光学素子の成形方法により、プレス成形操作の押切直後から外胴冷却を行うことで、本来予定していた成形型の形状を精度よく転写することができ、形状精度の高い光学素子を得ることができることがわかった。また、この成形方法は、外胴の強制冷却により、光学素子に圧力をかけながら冷却操作を行うことができるため、光学素子の面ワレ等の面形状の不具合が生じることを効果的に抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の光学素子の成形方法及び成形装置は、プレス成形により光学素子を製造する際に用いることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１…光学素子の成形装置、２…上型、３…下型、４…内胴、５…外胴、６ａ，６ｂ…プレスプレート、７…外胴冷却手段、８０…ガラス素材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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