(57)【要約】【課題】洗浄後の成形素材の清浄状態を維持することができ、成形後の光学素子に表面欠陥が生じることを抑制することができる光学素子の成形方法を提供すること。【解決手段】光学素子の成形方法は、成形素材Ｍを洗浄および乾燥する洗浄工程と、成形素材Ｍに昇華性物質Ｓをコーティングするコーティング工程と、成形素材Ｍにコーティングされた昇華性物質Ｓを除去した後、金型によって成形素材Ｍに光学面を転写することにより光学素子を成形する成形工程と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形素材を洗浄および乾燥する洗浄工程と、
前記成形素材に昇華性物質をコーティングするコーティング工程と、
前記成形素材にコーティングされた前記昇華性物質を除去した後、金型によって前記成形素材に光学面を転写することにより光学素子を成形する成形工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記コーティング工程と前記成形工程との間に、前記成形素材を気密かつ断熱の状態で保管する保管工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記成形工程は、
前記成形素材にコーティングされた前記昇華性物質を除去する除去工程と、
前記成形素材を前記金型内に配置してから加熱する加熱工程と、
加熱軟化後の前記成形素材を前記金型によってプレスし、前記光学面を転写するプレス工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
【請求項４】
前記除去工程は、前記成形素材を減圧する、前記成形素材を加熱する、または前記成形素材を減圧かつ加熱することにより、前記成形素材にコーティングされた前記昇華性物質を除去することを特徴とする請求項３に記載の光学素子の成形方法。
【請求項５】
前記成形工程は、
前記成形素材を前記金型内に配置してから加熱することにより、前記成形素材にコーティングされた前記昇華性物質を除去する除去工程と、
加熱軟化後の前記成形素材を前記金型によってプレスし、前記光学面を転写するプレス工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
【請求項６】
前記成形素材は、リン酸塩系ガラスであり、
前記昇華性物質は、ドライアイスであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学素子の成形方法。
【請求項７】
前記成形素材は、シリカ系ガラスであり、
前記昇華性物質は、水であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に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に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形による光学素子の製造において、プレスする母材となる成形素材（プリフォーム）に付着した異物や汚れがプレス成型品（例えば光学素子）の不具合に繋がることが知られている。そのため、通常は、プレス成形前に成形素材を洗浄する工程が設けられる（例えば特許文献１，２参照)。
【０００３】
成形素材の洗浄工程では、有機溶剤、洗剤、水等により湿式で成形素材を洗浄することが多い。このような湿式洗浄では、洗浄後の成形素材の表面に水染みが残留したり、あるいはフツリン酸塩系ガラスのような化学的耐久性の低いガラスでは、洗浄後に潜傷が生じる場合があった。そこで、例えば特許文献２では、成形素材に欠陥を与えない洗浄方法として、キャリアガスと共に、粒状のドライアイスを噴射ノズルから噴射することにより被洗浄物を洗浄する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２４７４１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６３６０８号公報
【特許文献３】特許第４５５１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
洗浄後の成形素材は、例えば搬送機構によって成形装置に搬送され、金型に移された後にプレス成形される。その際、成形装置に搬送された成形素材が、直ちにプレス成形されるのではなく、一旦別の場所で保管される場合がある。
【０００６】
洗浄後の成形素材の表面は、洗浄直後は清潔であるが、成形装置に搬送される際、あるいは別の場所で保管されている際に、作業者に付着している異物や作業環境中に存在する異物が、成形素材の表面に付着する場合がある。そして、このような成形素材をプレス成形すると、異物が原因となり、プレス成形品に汚れ、クモリ、凹凸、泡等の欠陥が生じるおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２で開示された粒上のドライアイスを用いる洗浄方法は、水染みや潜傷等の問題は生じないものの、ドライアイスと成形素材との摩擦によって静電気が発生し、搬送時または保管時に作業環境中の異物を吸着しやすくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、洗浄後の成形素材の清浄状態を維持することができ、成形後の光学素子に表面欠陥が生じることを抑制することができる光学素子の成形方法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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の成形方法は、成形素材を洗浄および乾燥する洗浄工程と、前記成形素材に昇華性物質をコーティングするコーティング工程と、前記成形素材にコーティングされた前記昇華性物質を除去した後、金型によって前記成形素材に光学面を転写することにより光学素子を成形する成形工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上記発明において、前記コーティング工程と前記成形工程との間に、前記成形素材を気密かつ断熱の状態で保管する保管工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上記発明において、前記成形工程は、前記成形素材にコーティングされた前記昇華性物質を除去する除去工程と、前記成形素材を前記金型内に配置してから加熱する加熱工程と、加熱軟化後の前記成形素材を前記金型によってプレスし、前記光学面を転写するプレス工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上記発明において、前記除去工程は、前記成形素材を減圧する、前記成形素材を加熱する、または前記成形素材を減圧かつ加熱することにより、前記成形素材にコーティングされた前記昇華性物質を除去することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上記発明において、前記成形工程は、前記成形素材を前記金型内に配置してから加熱することにより、前記成形素材にコーティングされた前記昇華性物質を除去する除去工程と、加熱軟化後の前記成形素材を前記金型によってプレスし、前記光学面を転写するプレス工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上記発明において、前記成形素材は、リン酸塩系ガラスであり、前記昇華性物質は、ドライアイスであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上記発明において、前記成形素材は、シリカ系ガラスであり、前記昇華性物質は、水であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、成形素材を洗浄および乾燥した後に、当該成形素材の清浄状態を維持した状態で光学素子を成形することができるため、成形後の光学素子に表面欠陥が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、コーティング工程で用いるホルダの構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、コーティング工程で用いるキャリアの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、コーティング工程の様子を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、コーティング工程後のキャリアを導入部に連結した状態を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、キャリア内のホルダを、搬送機構によって導入部に搬送する様子を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、搬送機構によってホルダを回転させる様子を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、除去工程の様子を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、除去工程後の成形素材を下型に配置する様子を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、下型に配置した成形素材を組立部に搬送する様子を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法において、成形工程の様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る光学素子の成形方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。
【００１９】
［光学素子の成形方法］
本実施の形態に係る光学素子の成形方法は、洗浄した成形素材（ガラス素材）から光学素子（ガラスレンズ）を成形する方法である。光学素子の成形方法は、洗浄工程と、コーティング工程と、搬送工程と、成形工程と、をこの順番で行う。また、光学素子の成形方法では、必要に応じて、コーティング工程と成形工程との間に保管工程を行ってもよい。
【００２０】
成形素材としては、例えばフツリン酸塩ガラス等のリン酸塩系ガラス、シリカ系ガラス等を用いることができる。以下では、成形素材としてフツリン酸塩ガラスを用いた例を説明する。
【００２１】
（洗浄工程）
洗浄工程では、例えば成形素材を超音波洗浄機に収容し、アセトンやエタノール等の有機溶剤、洗剤、水等を用いて成形素材を洗浄する。続いて、洗浄後の成形素材を乾燥させる。なお、以降の記載では、洗浄および乾燥させた後の成形素材のことを、単に「洗浄後の成形素材」と表記する。
【００２２】
（コーティング工程）
コーティング工程では、成形素材の表面に昇華性物質をコーティングする。昇華性物質としては、ドライアイス（炭酸ガス）、ナフタレン、水等を用いることができる。以下では昇華性物質としてドライアイスを用いた例を説明する。
【００２３】
コーティング工程では、図１に示すように、洗浄後の成形素材Ｍをホルダ１０の下ホルダ１１に載せた後、図２に示すように、当該下ホルダ１１をキャリア１３内に格納する。ホルダ１０は、下ホルダ１１と、上ホルダ１２と、から構成される。下ホルダ１１および上ホルダ１２は、それぞれ円柱状に形成されている。また、下ホルダ１１および上ホルダ１２には、成形素材Ｍを配置する窪み１１ａ，１２ａと、ガス流通用の貫通孔１１ｂ，１２ｂと、が形成されている。
【００２４】
キャリア１３は、例えば壁面が中空構造である等の断熱構造を有しているか、あるいは断熱素材によって構成されている。また、キャリア１３は、内部が気密状態に保たれており、作業環境中に存在する異物が混入しない構成を有している。また、キャリア１３は、内部が断熱状態であり、内部の温度を昇華温度以下に保つことにより、成形素材Ｍを保冷可能に構成されている。キャリア１３の底部には、外部からガス（炭酸ガス）を導入するための貫通孔１３ａが形成されている。この貫通孔１３ａは、下ホルダ１１の貫通孔１１ｂに対応する位置に形成されている。これにより、貫通孔１３ａと貫通孔１１ｂとは連通した状態となっている。
【００２５】
コーティング工程では、キャリア１３内の成形素材Ｍを冷却した後、図２に示すように、下ホルダ１１の貫通孔１１ｂから冷却した炭酸ガスを噴射する。これにより、成形素材Ｍが浮遊し、かつ成形素材Ｍの表面に昇華性物質Ｓであるドライアイスがコーティングされる。続いて、昇華性物質Ｓがコーティングされた成形素材Ｍに対して上ホルダ１２を下降させることにより、下ホルダ１１および上ホルダ１２によって成形素材Ｍを保持する。
【００２６】
ここで、コーティング工程では、キャリア１３内に配置された成形素材Ｍの温度を、炭酸ガスの温度よりも低くすることが好ましい。成形素材Ｍの温度を炭酸ガスの温度よりも低く設定することにより、成形素材Ｍに対して炭酸ガスを噴射した際に、当該成形素材Ｍの表面に昇華性物質Ｓを容易にコーティングすることができる。
【００２７】
（保管工程）
保管工程では、成形素材Ｍを気密かつ断熱の状態で保管する。本工程では、具体的には図３に示すように、コーティング工程後の成形素材Ｍを、キャリア１３に格納した状態で所定の場所で保管する。本工程は、例えば後段の成形工程に移行するまでに待機時間が存在する場合に行う。
【００２８】
（搬送工程）
搬送工程では、成形素材Ｍを気密かつ断熱の状態で搬送する。本工程では、具体的には図４に示すように、コーティング工程後または保管工程後の成形素材Ｍを、キャリア１３に格納した状態で導入部１４に搬送する。そして、キャリア１３を導入部１４に連結する。
【００２９】
（成形工程）
成形工程では、成形素材Ｍにコーティングされた昇華性物質Ｓを除去した後、金型によって成形素材Ｍに光学面を転写することにより光学素子を成形する。成形工程は、具体的には、除去工程と、組立工程と、加熱工程と、プレス工程と、冷却工程と、を行う。
【００３０】
（除去工程）
除去工程では、成形素材Ｍにコーティングされた昇華性物質Ｓを除去する。除去工程では、具体的には図５に示すように、キャリア１３と導入部１４とを連通させた後、搬送機構３０によってホルダ１０を保持する。続いて、図６に示すように、搬送機構３０によってホルダ１０を導入部１４内に搬送した後、当該ホルダ１０を９０°回転させる。続いて、図７に示すように、成形素材Ｍにコーティングされた昇華性物質Ｓを昇華させて除去する。
【００３１】
除去工程では、昇華性物質Ｓの昇華点以下にするという目的で、成形素材Ｍを減圧する、成形素材Ｍを加熱する、または成形素材Ｍを減圧かつ加熱する、のいずれかを行う。ここで、成形素材Ｍの加熱によって昇華性物質Ｓを昇華させる場合、成形素材Ｍの成形前に予備加熱を行えるという利点がある。また、成形素材Ｍの減圧および加熱によって昇華性物質Ｓを昇華させる場合、減圧のみまたは加熱のみによって昇華性物質Ｓを昇華させる場合と比較して、昇華性物質Ｓの除去時間（昇華時間）を短縮することができるという利点がある。なお、本工程で昇華性物質Ｓを昇華させる場合は、排気しながら行うことが好ましい。
【００３２】
（組立工程）
組立工程では、図８に示すように、成形素材Ｍを挟んでいるホルダ１０を開き、当該成形素材Ｍを下型２１の成形面２１ａに配置する。続いて、図９に示すように、下型２１を組立部１５に搬送した後、図１０に示すように、上型２２を下降させることにより、金型２０を組み立てる。なお、金型２０は、光学素子の下側の光学面を成形するための成形面２１ａを有する下型２１と、光学素子の上側の光学面を成形するための成形面２２ａを有する上型２２と、下型２１および上型２２を収容するスリーブ２３と、を備えている。
【００３３】
（加熱工程）
以降の工程は成形装置４０で行う。加熱工程では、組立工程後の金型２０を成形装置４０に搬送した後、金型２０内に配置された成形素材Ｍを、当該成形素材Ｍの屈服点以上の温度に加熱することによって軟化させる。なお、図１０では具体的な構成の図示を省略しているが、成形装置４０は、金型循環式や金型固定式等の一般的な構成のものを用いればよい。
【００３４】
（プレス工程）
プレス工程では、加熱軟化後の成形素材Ｍを金型２０によってプレスし、当該成形素材Ｍに光学面を転写する。
【００３５】
（冷却工程）
冷却工程では、プレス後の成形素材Ｍを冷却することによって硬化させる。本実施の形態に係る光学素子の成形方法は、以上のような工程を経て光学素子を成形する。
【００３６】
以上説明したような本実施の形態に係る光学素子の成形方法によれば、成形素材Ｍを洗浄および乾燥した後に、当該成形素材Ｍの清浄状態を維持した状態で光学素子を成形することができるため、成形後の光学素子に表面欠陥が生じることを抑制することができる。すなわち、光学素子の成形方法によれば、成形素材Ｍを洗浄および乾燥した直後に、外部環境に晒すことなく、清浄状態を維持しながら金型２０に配置し、かつ成形を行うことができる。
【００３７】
また、本実施の形態に係る光学素子の成形方法では、成形素材Ｍの表面に昇華性物質Ｓをコーティングするため、他の物質（例えば樹脂等）をコーティングする場合と比較して、除去後における成形素材Ｍの表面への残留が極めて少なくなる。また、例えば成形素材Ｍの表面に、昇華性物質Ｓ以外の、例えば樹脂等をコーティングする場合、コーティングの除去後に再度洗浄を行う必要がある。一方、本実施の形態で用いる昇華性物質Ｓは、昇華によって固相から気相に変化し、除去後の洗浄が不要であるため、プロセスの簡易化と、装置の簡易化とによるコストダウンを図ることができる。
【００３８】
また、従来の成形方法によって実際に１００個の光学素子を成形したところ、１０個目で汚れ、クモリ、凹凸、泡等の表面欠陥が発生した。一方、本実施の形態に係る光学素子の成形方法によって１００個の光学素子を成形したところ、前記した表面欠陥はいずれも発生しなかった。従って、本実施の形態に係る光学素子の成形方法を用いることにより、成形後の光学素子に表面欠陥が生じることを抑制することができる。
【００３９】
［変形例１］
前記した実施の形態では、昇華性物質Ｓとしてドライアイスを用いていたが、昇華性物質Ｓとしてナフタレンを用いても同様の効果を得ることができる。なお、昇華性物質Ｓとしてナフタレンを用いる場合、前記した除去工程において、排気を行いながら、昇華性物質Ｓを昇華させて除去する。
【００４０】
［変形例２］
前記した実施の形態では、成形素材Ｍとしてフツリン酸塩ガラスを、昇華性物質Ｓとしてドライアイスを用いていたが、成形素材Ｍとしてシリカ系ガラスを、昇華性物質Ｓとして水を用いても同様の効果を得ることができる。なお、昇華性物質Ｓとして水を用いる場合、コーティング工程の後の保管工程および搬送工程では、例えばキャリア１３内の温度を−２０℃まで下げた状態で保管および搬送する。そして、除去工程では、導入部１４内の圧力を１０＾２Ｐａ以下に下げた状態で、昇華性物質Ｓである水を昇華させる。
【００４１】
［変形例３］
また、前記した実施の形態では、図７に示すように、導入部１４内において、ホルダ１０によって保持された成形素材Ｍから昇華性物質Ｓを除去していたが、同図とは異なる場所およびタイミングで昇華性物質Ｓを除去してもよい。
【００４２】
この場合、搬送工程の後の除去工程を行うことなく、そのまま組立工程を実施することにより、昇華性物質Ｓがコーティングされた状態の成形素材Ｍを金型２０内に配置する。そして、後段の加熱工程において、金型２０内に配置した成形素材Ｍを加熱することにより、成形素材Ｍにコーティングされた昇華性物質Ｓを除去する。すなわち、除去工程を加熱工程と並行して実施する。これにより、昇華性物質Ｓの除去と、成形素材Ｍの成形の際の加熱を一度に行うことができるため、プロセスの簡易化と、装置の簡易化とによるコストダウンを図ることができる。
【００４３】
以上、本発明に係る光学素子の成形方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【００４４】
例えば、前記したコーティング工程では、成形素材Ｍの下から炭酸ガスを噴射することにより昇華性物質Ｓを成形素材Ｍにコーティングしていたが、炭酸ガスの噴射方向は上記に限定されず、成形素材Ｍの左右から炭酸ガスを噴射することにより昇華性物質Ｓを成形素材Ｍにコーティングしてもよい。
【００４５】
また、前記したコーティング工程では、成形素材Ｍを浮き上がらせながら炭酸ガスを噴射することにより昇華性物質Ｓを成形素材Ｍにコーティングしていたが、コーティングの方法は上記に限定されず、例えば真空蒸着、ウェットコート、浸漬引き上げ法、インクジェット法等によって昇華性物質Ｓを成形素材Ｍにコーティングしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ホルダ
１１  下ホルダ
１１ａ  窪み
１１ｂ  貫通孔
１２  上ホルダ
１２ａ  窪み
１２ｂ  貫通孔
１３  キャリア
１３ａ  貫通孔
１４  導入部
１５  組立部
２０  金型
２１  下型
２１ａ  成形面
２２  上型
２２ａ  成形面
２３  スリーブ
３０  搬送機構
４０  成形装置
Ｍ  成形素材
Ｓ  昇華性物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019172479.tif 000011
【図１０】
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