(57)【要約】  加熱成形によりガラス製品を製造する製造装置に関し、ガラスブランク（６１）が上側プレス型（７）と下側プレス型（３）との間のスペースに置かれ、上側プレス型（７）と下側プレス型（３）は、モジュラー式構造であり、それぞれ少なくとも一のサポート部（２１，２３）と、前記サポート部（２１，２３）を受けるベース部（１，２）と、それぞれのサポート部（２１，２３）上に形成された機能表面（１７，１９）を有し、前記サポート部（２１，２３）の機能表面（１７，１９）のそれぞれを実質放射状に囲う加熱装置（１６，１８）が、前記機能表面（１７，１９）を直接加熱することを特徴とする。
2011513166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱成形によるガラス製品の製造装置であって、
ガラスブランク（６１）が、モジュール構造の上側プレス型（７）と下側プレス型（３）との間のギャップに導入され、上側プレス型（７）と下側プレス型（３）のそれぞれが少なくともサポート部（２１，２３）と、前記サポート部（２１，２３）を受けるベース部（１，２）を有し、機能表面（１７，１９）が、それぞれのサポート部（２１，２３）上に設けられ、更に機能表面を加熱するための分離した加熱装置（１６，１８）を有し、
前記加熱装置（１６，１８）は、実質放射状にサポート部（２１，２３）の機能表面（１７，１９）のそれぞれを囲むように備えられ、機能表面（１７，１９）を直接加熱する、
ことを特徴とする加熱成形によるガラス製品の製造装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記加熱装置（１６，１８）は、機能表面（１７，１９）の近傍に制限されていることを特徴とする製造装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれかにおいて、
ガラスブランク（６１）を実質的に放射状に囲む、少なくとも一つの加熱装置（１６，１８，２０）が備えられ、ガラスブランク（６１）を直接に加熱することを特徴とする製造装置。
【請求項４】
請求項１及び３のいずれかにおいて、
加熱装置（１６，１８，２０）が、加熱されるサポート部（２１，２３）と短い距離の位置にあることを特徴とする製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
温度測定デバイス（２９，３１）が、サポート部（２１，２３）内で、特に、機能表面（１７，１９）の近傍の軸（５）に備えられることを特徴とする製造装置。
【請求項６】
上記請求項のいずれかにおいて、
加熱装置（１６，１８，２０）が放射加熱機であり、特に、放射面を有する平面熱放射体、拡散又は平旦に機能するランプ加熱体、又は電気抵抗体、複数の点状の赤外線放射体、又は高温ガス流、レーザビーム、マイクロ波、あるいは、一又は複数の火炎であることを特徴とする製造装置。
【請求項７】
加熱装置（１６，１８，２０）が加圧サイクル中にそれぞれ他から独立して制御され、加熱されることを特徴とする製造装置。
【請求項８】
上記請求項のいずれかにおいて、
サポート部（２１，２３）の直径ｃが、成形されたガラス体（６１）の自由光学径の１．０−２．５倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項９】
上記請求項のいずれかにおいて、
機能表面の近傍に有る加熱体（１６，１８）の寸法がレンズ（６１）の自由光学径ａの２．０−５．０倍であることを特徴とする前記請求項のいずれかにおける製造装置。
【請求項１０】
上記請求項のいずれかにおいて、
サポート部（２１，２３）の高さｈが、レンズ（６１）の自由光学径ａの１．５から５．０倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１１】
上記請求項のいずれかにおいて、
ベース部（１，２）上のサポート部（２１，２３）の出張り量iが、レンズ（６１）の自由光学径ａの０．５から２．５倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１２】
上記請求項のいずれかにおいて、
機能表面の近傍における加熱機（１６，１８）のと突出ｋが、レンズ（６１）の自由光学直径ａの−０．５から１．５倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１３】
上記請求項のいずれかにおいて、
加熱機（１６，１８）の高さがレンズ（６１）の自由光学直径ａの１．０から７．５倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１４】
上記請求項のいずれかにおいて、
ベース部（１，２）と、加圧方向に垂直に形成されるベース部（１，２）の端面（４０，２）のサポート部（２１，２３）との間の転移領域における直径ｄが、レンズ（６１）の自由光学直径ａの２から１０倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１５】
上記請求項のいずれかにおいて、
ベース部（１，２）の高さｅが、レンズの自由光学直径ａの１０から４０倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１６】
上記請求項のいずれかにおいて、
加熱状態におけるベース部（１，２）の高さｆが、レンズの自由光学直径ａの３から１０倍であり、未加熱状態のベース部（１，２）の突出ｇが、レンズの自由光学直径ａの０から７倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１７】
上記請求項のいずれかにおいて、
加熱が互いに独立して形成された加熱装置（１６，１８，２０）を介して加圧サイクルにおいて発生することを特徴とする製造装置。
【請求項１８】
請求項１−１７の装置を用いてガラス製品を製造するための加熱形成方法であって、
非等温的に行われることを特徴とする加熱形成方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
機能表面（１７，１９）の温度が、加圧の開始時に、ガラス遷移温度TG近くに保たれ、ガラスブランク（６１）が高温で用いられることを特徴とする加熱形成方法。
【請求項２０】
請求項１８において、
ガラスブランク（６１）の温度が少、加圧操作の開始時に少なくともガラス遷移温度TGに等しく、機能表面（１７，１９）が、高温度に設定されることを特徴とする加熱形成方法。
【請求項２１】
請求項１８において、
ガラスブランクが、初めに、独立の加熱装置で形成インターバルＴ１の下限温度と形成インターバルＴ２の上限温度との間の温度Ｔ３まで加熱され、前記限界温度は、各ケースにおいて選択されるガラスのタイプの粘性の温度カーブに依存し、予備加熱されたガラスブランクが移送手段により、０ｓから３００ｓの空白期間の後に、実際の加圧デバイスまで移動されることを特徴とする加熱形成方法。
【請求項２２】
精密光学及び又は画像システム用の無機質ガラスの光学製品を製造するための請求項１８から２１のいずれかにおける加熱形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱成形，即ち粘性−可塑性状態でガラスを加圧,又は成形してガラス製品を製造する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスの加熱成形用の装置は知られており、当該装置において成形工程は、実質等温度で行われる、即ち、ガラスと二つのプレス型は、実質同じ温度に設定され、成形工程が進行する間、同じ温度に保たれる。この等温状態は、成形されるガラスブランクの完全な周囲を、前記二つの成形用具とともに、拡張された加熱装置によって、作業温度に加熱し、成形後に前記加熱装置で冷却する，即ち特定の割合で冷却することにより達成される。
【０００３】
上側プレス型と下側プランシャー及びガラスブランクに対する共通の過熱装置を用いて等温加熱成形するこの種の装置は、特許文献１，２（米国特許5,346,522及び6,003,339）により知られている。上側プレス型と下側プレス型の機能表面が単一の加熱装置によって加熱されるので、成形工程の間、それぞれの機能表面を目標とする、可変な加熱を行うことは、この装置の場合は、可能ではない。
【０００４】
また、特許文献３（ドイツ特許公報DE-OS2 639 259）は、等温加圧を行う加熱成形方法、即ち、加圧動作の開始前に、ガラスブランクとそれを加圧するパーツを実質同じ温度にすること、そして、加圧動作の終了区間で、加圧モールドと加圧負荷状態に保たれている加圧ガラスの温度が、加圧モールドと加圧ガラスの温度が、冷却の間、実質同じ温度にされるように徐々に冷却されることを開示している。
【０００５】
等温加圧は、モールド近傍のガラス領域における熱ストレス及び、ガラス表面と形成表面が冷却の間に生じ、加圧されたガラス体の表面欠陥となる微小欠陥（ずれ）を回避できる特徴を有する。
【０００６】
また、等温加圧は、上記の理由により、例えば、米国軟化点[softing point](107.6 dPas)の温度範囲におけるEP 19 342、又はEP 78 658に従う同様の他の知られた方法において用いられている。
【０００７】
しかしながら、変成工程の開始からモールドからの取り出しまでが、１０分以上となる長い加圧時間が、等温加圧には必要である。
【０００８】
一方、光学目的用として成形ガラス体加圧方法が知られている。この方法においては、適切に加熱されたガラスブランクが、ガラスブランクと加圧モールド機能表面の温度間の特定の関係を考慮することなしに、従来の方法 (DE-C 397427)で、相当に冷い加圧モールド機能表面間に加圧される。このように製造された加圧成形ガラス体、特にレンズは、精密光学用途及び画像システムには不適当であり、例えば、集光レンズ用照明光学に使用される。
【０００９】
しかしながら、より最近の方法では、画像光学システム用の成形ガラス体の精密な加圧が望まれており、技術の発展が、これが特定の温度の遵守に依存するかもしれないことを示している。したがって、特に、既に言及したEP78 658は、加圧が、ガラスの高粘性、即ち、ガラスブランクが妥当な加圧時間内に最小量変形される低温で行われ、それにより製造される加圧成形体が望ましい正確な成形状態になければならないことを述べている。この、正確に予備処理されたガラスブランクを使用する必要性は、費用を高めることになる。 低温加圧は、長い加圧時間と、高加圧圧力を必要とし、従って、この方法は、非常に不経済であり、及び/または、欠陥製品をもたらすことになる。
【００１０】
さらに、非等温方法が知られており、その方法では、加圧工程の開始時点で、上側プレス型と下側プレス型が、それぞれガラスブランクより高い温度、あるいは低い温度にある。この非等温方法は、より速く処理が行われ、特に、加圧処理開始時点では、ガラスブランクの温度がTgより相当に高い温度であり、モールドの温度は低く保たれる。
【００１１】
特許文献４（ドイツ特許DE37 29 281A1）により知られている加圧モールドにおいて、下側プレス型と上側プレス型は、別個の加熱装置を使用して加熱される。そして、次に、プレス型は一緒に動かされ、加圧処理が開始され、上側プレス型と下側プレス型の温度が、加圧処理の間、下げられる。この場合、下側及び上側プレス型は、標準寸法設計を有し、各々が、サポート部と、サポート部を受けるベース部を有している。上側プレス型と下側プレス型は、個別の加熱装置、即ち上側プレス型を円筒状に囲む加熱装置と、下側プレス型を円筒状にを囲む加熱装置を使用して加熱される。さらに、2つの熱伝導サポート部のそれぞれに制御可能な加熱装置が備えられる。ガラスブランクは、サポート部用の加熱装置を介して、及び加圧モールドの外側の双方から予備加熱される。
【００１２】
非等温加圧の一つの不都合は、上昇された温度が容易にガラスとモールドを結合し、従って、モールドに修復不能の損傷を与えることである。また、製造された成形ガラス体の輪郭の低再現性と非均一性を与えることが不都合な点である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許5,346,522
【特許文献２】米国特許6,003,339
【特許文献３】ドイツ特許公報DE-OS2 639 259
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、低コストで、結合することなしに不変の品質の状態で成形製品を生産できるという効果を与える非等温ガラス製造方法と装置の改良を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、実質的にそれぞれのサポート部の機能表面を放射状に取り囲む加熱装置が、それぞれのサポート部に備えられ、直接にそれぞれの機能表面を加熱するために寄与することにより達成される。
【発明の効果】
【００１６】
機能表面の直接加熱は、要求される加熱量が、より迅速に成形ツールに与えられることを意味し、この場合、機能表面が過熱されるリスクを効果的に防ぎ、短時間で達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、加圧モールドの概略断面を示す図である。
【図２】図２は、図示される幾何学的寸法a-1を有する加圧モールドの部分を示す図である。
【図３】図３は、モールドの閉時間の関数として、レンズの望ましい輪郭から加圧レンズの表面輪郭の偏差の依存度を示す図である。
【図４】図４は、焦点レンズの製造に関する詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の基本的な特徴は、機能表面の近傍における加熱装置の放射状配置と、それぞれのプレス型、即ち下側プレス型と上側プレス型のための別個に制御可能の加熱装置として、それぞれにおけるデザインにある。
【００１９】
これにより、例えば、両側に不均等の表面輪郭を有し、多くの場合、高度に非対称の成形度の、要求される非均一性を有する光学レンズの様な加圧ガラスに対して、２つの機能表面に大きさが異なる熱の導入が可能であり、粘性の限界を超えて機能表面における温度を上昇することなしに、処理進行に要求される成形に従う加圧処理の間、目標とする制御を可能とする。
【００２０】
機能表面近くの加熱装置の温度を精密に制御するために、機能表面の近傍において対象軸に沿って、それぞれのサポート部に温度測定センサーが用いられる。これにより、機能表面の近くでの、速くて信頼性ある温度判定と制御が可能になる。
【００２１】
本発明により、機能表面、又は加圧されるガラスブランクを加熱する加熱装置がサポート部、又は加熱される機能表面から短い距離の位置に配置される。短い距離は、回転する対称の加熱装置の直径が機能表面の直径の５倍より小さいことを意味する。
【００２２】
これにより、加熱装置は、燃焼室壁に密着せず、加圧されるガラスから遠くにあり、熱の導入を下げ、従って、機能表面の温度を設定する時、時間ズレを大きくする。
【００２３】
機能表面の近傍で、且つ機能表面の近傍に制限される加熱装置の配置は、成形に必要な加熱量を、ガラスブランクと機能表面に対し迅速に且つ非常に確実に供給し、それぞれのサポート部を受けるベース部を全体に、ガラス成形のための機能表面に要求される高温度に加熱する必要なく、又成形が終了した後に、加圧モールドから成形されたガラスを外すために冷却することを要しない。本発明による局所的加熱は、機能表面の領域における機能層を加熱及び冷却するために要する時間を短縮し、これにより継続する製造シーケンスにおける個々の加圧サイクルのための処理期間を著しく短縮する。
【００２４】
機能表面とガラスブランクの直接加熱は、加熱要素の本発明に従う配置により実現される。ベース部から境界上に始まり、機能表面の領域に接するために要求される熱伝導と、関連した熱慣性の高度性と、境界及び接触面におけるは熱伝導の条件の変化の結果としての機能表面温度の時間揺らぎは、もはや非等温動作プレス型の場合には当てはまらず、ガラス及び、機能表面のすぐ近くにおける加熱動作の制御が決定的に改善される。
【００２５】
本発明に従うこの種の加熱は、従来技術におけるモールドの結合と均一性と再現性の欠如は、もはや生じない。本発明に従う配置は、更に加圧されたガラス体の冷却制御を、より確実に且つ非常に迅速に可能とする。
【００２６】
加熱装置は、機能表面の近傍のヒーターがその外側面の近傍におけるサポート部の外側に配置され、それにより、機能表面の上端を超える明確な突起で放射状に囲み、ガラスブランクが、この加熱装置によって同時に加熱されるるように望ましく設計されている。
【００２７】
機能表面/サポート部用の加熱装置は、好ましくは、放射ヒーターであり、特に大きな放射表面を持つ平板状加熱ラジエータであり、拡散的あるいは平面状に機能するランプヒーターであり、電気抵抗ヒーターであり、高温ガス流であり、あるいは複数の点状の赤外線放射源の配置である。
【００２８】
熱が、実質的に放射状に対称的に導かれること、即ち、加熱装置が少なくともサポート部上の機能表面を部分的に囲うことが重要である。ガラスブランクは機能表面の加熱装置を用いて同様に加熱される。
【００２９】
機能表面の加熱装置を用いてガラスブランクを加熱することに加え、同様に、実質的に放射状に対称的にガラスブランクを囲む、少なくとも一つの加熱装置をガラスブランクに対して備えることが可能である。この少なくとも一つの加熱装置は、大きな放射面を有する平板加熱ラジエータ、複数の点状のＩＲ放射源あるいはレーザビームの配置、又はマイクロ波あるいは一又は複数の火炎の形態とすることができる。
【００３０】
さらに、加熱装置は、抵抗ヒーター、平板加熱ラジエータ、拡散又はフラットフォーカスを有して機能する放射ヒータ、あるいは、高温ガス流に基づいて、ベース部上に備えることが可能である。
【００３１】
加熱装置は、個々の加圧サイクルの期間中、互いに独立して制御及び加熱される。
【００３２】
サポート部は、複数の部材、例えば、サポート層及び実サポート部により構成される。
【００３３】
本発明のコンテキストにおいて、ベース部とサポート部のデザインと寸法、及び製造されるガラスレンズの大きさに対して特定の幾何学的条件が満たされる場合、特に高品質のガラス製品が得られる。
【００３４】
基準寸法は、関連する図１，図２に“ａ”で示される加圧装置の軸に垂直な成形ガラス体の放射直径である。
【００３５】
狭義には、完成したガラス部品の光学効果の機能表面の直径である。寸法“ａ”は、レンズの自由光学直径を示す、即ち、光学像に対する決定的なレンズの部分であり、光学設計において、輪郭精度と表面品質に対する適切な仕様が要求される部分である。この場合、光学表面の曲率の大きさは、実質的には、重要でないことが証明されている。
【００３６】
サポート部の寸法に関しては、好ましくは、以下の寸法である。
【００３７】
図２におけるサポート部の直径ｃは、好ましくは、“ａ”の1.0−2.5倍であり、機能表面の近傍の加熱装置の寸法ｂは、“ａ”の2.0−5.0倍である。これにより、サポート部上に形成された機能表面における放射方向の温度勾配が、許容できない程大きくならない。したがって、輪郭の変化も許容できないほど大きくならず、そして機能表面の近傍における加熱装置の高加熱パワーに伴う、非常に大きな熱の流入による機能表面の急激な加熱によって、ガラスブランクの成形中に、損傷をするほど大きな圧力が生じることにならないという効果を有する。
【００３８】
サポート部の高さｈは、“ａ”の1.5−5.0倍であり、従って、サポート部の加熱容量を、予備加熱されたガラスブランクとともに機能層に導入された熱量に対応させることができる。これにより、最初の接触において、加熱ガラスブランクを過度に冷却させて、ガラス表面にクラックを生じさせることも、機能表面を過度に加熱して、ガラスに粘着させることもないという効果を有する。
【００３９】
ベース部上のサポート部の出っ張りｉは、機能表面の近傍における加熱装置によるサポート部への熱の充分な導入を得るために、好ましくは、“ａ”の0.5−2.5倍である。
【００４０】
機能表面の近傍における加熱装置の出っ張りｋは、放射表面が効果的にガラス体に作用する様に設定するために、好ましくは、“ａ”の-0.5−1.5倍である。
【００４１】
機能表面の近傍における加熱装置の高さlは、“ａ”の1.0−7.5倍であり、サポート部の加熱のための充分な放射表面が得られる。
【００４２】
本発明に従い、ベース部は、ベース部と加圧方向に垂直に形成されるベース部の端面のサポート部との間の遷移領域における直径ｄが、サポート部上に形成された機能表面の直線寸法“ａ”と明確な幾何学関係にある様に設計される。特に、遷移領域におけるベース部の直径ｄが、光学効果の機能表面の直線寸法のおよそ2-10倍である様に設計される。
【００４３】
ベース部の寸法に関して、以下の寸法が好ましい。
【００４４】
ベース部の高さｅは、好ましくは10-40倍である。これは、ガラス体の成形のために高温度の加熱されるサポート部上に形成された機能表面と、適切な冷却装置によって充分な低温度に維持されるベース部の機械-側表面との間で軸方向において、温度勾配が、過度に大きくならないという効果を有する。加熱された状態におけるベース部の高さｆは、好ましくは、“ａ”の3-10倍であり、非加熱状態でのベース部の出っ張りｇは、“ａ”の0-7倍である。その結果として、適合した熱シンクが、成形工程の終了後にガラス体の制御された冷却のために得られる。
【００４５】
製造される光学レンズの高品質及び特に高温形成されたガラス表面の高い輪郭精度が、特にサポート部の機能表面及び成形されたガラスにおける低い（平坦な）温度勾配によって得られ、特に直径方向において明確である。
【００４６】
本発明に従い、機能層における低温度勾配は、熱がサポート部から軸方向における機能層に導入される。放射温度カーブはサポート部内において熱の伝導により調和される。
【００４７】
本発明により、形成される光学ガラスレンズに対する短いサイクル時間、及びこれによる、より低コストの製造が、ガラス体及びサポート部の機能表面に対する必要な熱量の急速な導入により実現できる。
【００４８】
ガラス部品の加熱形成される機能表面の高表面品質の実現を可能とするために、少なくとも同様の高表面品質を有するガラスブランクを使用することが必要である。
【００４９】
したがって、好ましくは、例えば、粘性状態で非かく乱ガラスの場合に存在する様な、最も可能な表面品質を有するガラスブランクが使用される。本発明の一つの改良において、成形されたガラス体の光学的効果表面に対して備えられた表面領域が熱分解により生じているガラスブランクを使用して単純な方法により、そのような高表面品質が確保される。
【００５０】
また、ガラスブランクを有する全てのパーツは、加圧処理の前に可能な限り清浄されることが必須である。
【００５１】
本発明の更なる改良において、空中粒子がm3当たり104より少ないクリーンルームにおいて、前記方法が実行される。製造された加圧ガラス体の表面における事前に分からない微小欠陥の発生が、実質的に完全に回避できた。
【００５２】
本発明の更なる改良において、１Paより少ない全圧力が、加圧処理の間、加圧モールドを囲む領域において維持される。それにより、本発明方法に使用する材料と気体物質間の可能性のある化学的相互反応作用が、充分に回避される。還元、又は酸化ガス，特に酸素の10-1 Paより低圧、あるいは、好ましくは10-3 Paより低圧の部分圧が、加圧過程中、加圧モールドを囲う領域において観測されるならば、特に好都合である。これに関連して，特に、還元ガスが破壊的な効果を有すること即ち、非常に高光学屈折指数を有する場合、これらのガスは，重金属酸化物の還元により表面の黒化をもたらすことを考慮すべきである。
【００５３】
試験により、目標とする非等温処理の管理が、加圧されるガラス及び機能表面間の不要な粘着を防ぐことに、効果的な貢献をしていることを実証している。したがって、ガラスブランクと加圧モールド間に付与される温度差を与え、この温度差は、加圧モールドの機能表面から加圧されるガラスの分離を促進するが、この温度差は、加圧されるガラスにおける望ましくない不均一性を心配する程に大きくはない。
【００５４】
温度管理（レジーム）に関し、加圧処理の開始時点で、機能表面の温度をガラス遷移温度Tgの近くに維持し、より高い温度でガラスブランクを使用することが好ましい。これは、高速加圧と比較的急速な冷却を組み合わせるために、ガラスブランクの寸法と成形されるガラス体の最終の寸法との間に大きな寸法差を有するガラスレンズを加圧する時に、特に有利である。しかし、一方、ガラスブランクの温度を、加圧処理の開始時点で少なくともガラス遷移温度Tgに等しく保ち、機能表面をより高い温度に設定することも可能である。これにより、特にガラスブランクの高初期粘性で加圧する際、加圧速度を、多くの場合に、高めることができる。
【００５５】
上記した特別の処理は、又、特に、既存の方法で、二つの対向するプレス型（それぞれが機能表面を持つ）を有する加圧モールド内で、加圧開始時に、プレス型の一方側、垂直方向配置される加圧装置の通常下側のプレス型にガラスブランクが配置される時に、使用することができる。したがって、ガラスブランクを前記プレス型とともに他方のプレス型の温度より高い温度にすることが好ましい。特に、本発明による温度差は、二つの対向するプレス型を有する加圧モールドを使用する時、これらプレス型の機能表面が異なる温度に維持される。この温度差は加圧処理の終了まで維持されることが好ましい、それにより機能表面からガラスを分離することが容易となる。
【００５６】
特に、有利な実施例方法において、付与される温度差は、加圧されるガラスの粘性プロファイルに調整され、好ましくは少なくとも５０ｋである。
【００５７】
製造速度を速めるために、本発明の一改良においては、加圧モールドにおける冷却が既にガラスの変形の間に始まる場合、成形加工の出来るだけ初期フェーズで精密であることが望ましい。これは、適切な高い初期温度で有れば、容易に可能である。この意味において、本発明の方法においては、非常に低温度で、そして高ガラス粘性で動作することを要しない、反対に、本発明の方法において、ガラスブランクの比較的に高い初期温度の選択により製造速度に関して全ての有利性を利用することが可能である、ことを認識されるべきである。
【００５８】
加圧ガラスは、加圧ガラスが充分な高い構造的疲労強度に適合しだい、早期に加圧モールドから分離できる。加圧ガラスは、少なくとも機能表面の近傍において、少なくとも1013 dPasのガラス粘性に対応する、温度の時に、加圧モールドから分離することが好ましい。
【００５９】
本発明に従う加圧モールドは、本発明による特別の加圧レジームにかかわらず、加圧された成形ガラス体の表面品質及び精密構造に関して特に効果をもたらす。
【００６０】
製品の寸法精度及び加圧時間が、成形方法の経済的使用に対し、決定的に重要である。低ガラス粘性は、ガラスブランクの主たる成形を、非常に短い加圧時間で可能にする。本発明は、ガラスが低粘性の場合に不都合なほどに成形用具と密に結合し、モールド表面に付着するという問題を解消し、従って、何れの問題もなく、又経済的に有利な時間内で用具と製造過程にある製品が分離可能になる。本発明は、付着を生じさせないで、機能層における接触表面の温度を制御することが出来る。
【００６１】
この方法により製造される光学効果表面の輪郭の、望ましい輪郭からの偏差は、加圧ガラスを加圧モールド内に閉じ込める時間に直接左右される。図３に示すグラフは、選択されたパラメータのセット（モールド温度、ガラス温度、ガラスレンズの中心厚み等）に対するモールドに閉じ込める（保持時間）時間の関数として、加圧レンズの表面輪郭の、望ましい加圧レンズの表面輪郭からの偏差の依存性を示す。
【００６２】
精密光学目的、特に画像目的のための、本発明による装置を使用する、成形されたガラス体を製造する本発明の方法において、製造される成形ガラス体の望ましい成形に関して加工されていないガラスブランクが使用される。そして、少なくとも光学効果表面を形成する領域において、少なくとも、おおよそファイア研磨に対応する高表面品質を有する。この場合、ガラスブランクは、加圧処理に対して充分高い温度で加圧モールド内で加圧され、製造された加圧ガラスは、加圧モールド内で充分な構造的疲労強度に達するまで冷却される。ついで、加圧モールドから分離し、微細焼き鈍し、成形ガラス体を形成し、完成させる。加圧モールドは、保護ガス雰囲気、あるいは真空内に保持される。
【００６３】
本発明に従う方法は、例えば、屈折球面、非球面、又は自由フォーム輪郭を有する面画像光学、照明光学用の光学レンズ、そして回折表面を有する、又は屈折及び回折表面の組み合わせを有する光学部品であって、内視鏡用部品、投影システム、レーザにおけるビームシェーピング、光ガイド及び光分配システム用部品、そして類似のスペーサ、調整素子、封入材料、センサー、液体ガイドシステム、あるいは複数の個別部品の連結又はその他ハンダ付け処理用の部品を有する光学部品の製造に使用することが出来る。
【００６４】
本発明を、図面を参照して以下に詳細を説明する。
【００６５】
図１は、垂直軸５に沿って相対的に移動する、下側プレス型３と上側プレス型７を有する加圧モールドの概略を示す。
【００６６】
プレス型３と７は、ベース部１，２とサポート部２１，２３から成る。薄い機能層９，１１は、それぞれ相手方向に向き、固定接着方法で、サポート部２１，２３に取り付けられる。 
【００６７】
それぞれの外側面には、それぞれ、熱的膨張して、光学的効果表面の品質に対応し、製造される加圧ガラス体の形状に対応する機能表面１７，１９を形成する。
【００６８】
それぞれのサポート部２１，２３は、金属、又はセラミック等の熱伝導材料から成り、それぞれのベース部１，２の凹みに固定されている。
【００６９】
機能表面１７，１９は、それぞれの加熱装置１６，１８に放射状に囲まれている。加熱装置１６，１８は、特に、放射伝導により機能表面１７，１９を直接加熱する。
【００７０】
温度測定センサ２９，３１は、軸５に沿って、サポート部２１，２３のそれぞれにおいて、（軸５上）重心対称に機能層９，１１の近傍に備えられる。
【００７１】
さらに、ガラスブランク６１を放射状に囲む、加熱装置２０が備えられ、特に放射伝導によって、ガラスブランク６１を直接加熱する。
【００７２】
加圧成形ガラス体上に得られる高表面品質のために、サポート部２１，２３は、０．５マイクロメータより小さい粒子を有するアモルファス、単結晶、あるいは多結晶の、構造的に弱い物質から成る。
【００７３】
機能層９，１１は、例えば、反応スパッタリングにより、非構造の薄層として、それぞれ表面領域５７，５９に付与され、５マイクロメータ以下、例えば、４マイクロメータの均一の厚さで、０．１マイクロメータ以下の粗さを有する。したがって、機能表面１７，１９は、表面領域５７，５９の研磨により微小欠陥の存在は、平滑化され、それぞれの表面領域５７，５９の下側の精密な形態を有する。
【００７４】
機能層は、メタロイド物質に加え、好ましくは、窒素を含むセラミック硬質層から成る。
【００７５】
加熱装置３３，３５のそれぞれは、例えば、電気加熱線、誘導加熱装置あるいは同様のものであり、プレス型３，７の外側に配置されている。
【００７６】
加圧モールドは、真空にされ、あるいは線４７，４９を通して望ましいガス雰囲気に充填、又は浄化されるハウジング４５内に備えられる。ハウジング４５は、クリーンルーム５１内に、配置され、クリーンルーム５１は、カギ５３を介して入室が可能である。通気孔５５は、クリーンルーム５１を、不純物質が望ましく除去され、特に、m3当たり１０4粒子以下の空気にする。
【００７７】
機能層９，１１の下側に有るサポート部２１，２３のそれぞれの表面領域５７及び５９は、出来るだけ精密に形成され、通常の研磨方法により、製造される加圧ガラス体の光学的効果表面に従い、最も可能な表面品質を有する。
【００７８】
方法は、比較的低温のガラスブランク６１（変形１）を用いるか、特別の装置で予備加熱されたガラスブランク６１（変形２）を用いて、実行される。
【００７９】
変形１の方法において、低温のガラスブランク６１は、熱成形ツール上の置かれ、ガラスが加熱され、望ましいモールドの温度に加熱される間の５ないし３００秒の休止期間の後に、成形される。
【００８０】
変形１の方法を実行するために、機能表面の近傍のサポート部２１，２３のヒーター１６，１８は、同時に又、ガラスブランク６１を加熱するために用いられる。
【００８１】
この場合、機能表面の近傍のヒーター１６，１８は、平面加熱ラジエータ、拡散又は平面焦点を有するランプヒーター、あるいは高温ガス流の形態で用いられる。
【００８２】
抵抗加熱機、平面加熱ラジエータ、拡散又は平面焦点を有するランプヒーター、あるいは高温ガス流拡散又は平面焦点を有するランプ加熱機あるいは、加熱ガス流は、ベース部１，２の加熱装置３３，３５として備えることができる。
【００８３】
ガラスブランク６１の加熱装置２０は、レーザビーム、マイクロ波、焦点方法で動作するランプヒーター、加熱ガス流、あるいは、一又は複数の火炎によって、形成できる。
【００８４】
変形２の方法においては、ガラスブランク６１は、先ず個別の加熱装置で成形期間Ｔ１の下限温度と成形期間Ｔ２の上限温度との間の温度Ｔ３まで加熱される。制限温度は、ケースごとに、選択されるガラスの形態の粘性の温度曲線に依存する。
【００８５】
予備加熱されたガラスブランク６１は、移送システムにより実際の加圧装置に動かされ、0 s to 300 sの休止期間後に成形される。
【００８６】
変形２に従う方法の実行のため、母材は、実際の加圧装置の外側に追加的に置かれ、母材はＴ１とＴ２間の温度Ｔ３で加熱される。
【００８７】
母材が、移送手段により、母材加熱装置から実際の加圧装置に移動される。
【００８８】
ガラスブランクは、レーザビームにより、マイクロ波により、平板加熱ラジエータ、放射又は焦点対応に熱拡散するランプヒーターにより、あるいは、加熱ガス流により加熱される。
【００８９】
焦点レンズの製造
図４に示すガラスタイプＦ２の非球面凸表面と非円筒の凹面を有する焦点レンズは、上記に説明した装置により上記に述べた方法で製造される。
【００９０】
光学レンズの全口径が6.0 mm、非球面凸表面が、5.2 mmである。中心における非球面凸表面の曲率の半径が、5.84 mm、非円筒の凹面の曲率の半径が、中心で−100 mm,そしてレンズの中心厚みが2.0 mmである。
【００９１】
成形が１５-２０s続く場合は、330 nm P/V以上の良好な輪郭精度が、上記方法で達成される。そして、一連の加圧操作における中心厚みの変動は、± 0.02 ｍｍ以下である。
【００９２】
メニスカスレンズの製造
メニスカスレンズは、上記の装置により製造され、機能表面の直径は5 mm、凹面の半径は5 mm、凸面半径は10 mm、そして中心厚みが1 mmである。達成される輪郭の精度は、300 nm以上であり、中心厚みの変動は、+0.02 mm以下である。
【符号の説明】
【００９３】
１，２  ベース部
３  下側プレス型
７  上側プレス型
１６，１８  加熱装置
２１，２３  サポート部
６１  ガラスブランク
【図１】
2011513166.tif 000003
【図２】
2011513166.tif 000004
【図３】
2011513166.tif 000005
【図４】
2011513166.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱成形による光学部品の製造装置であって、
ガラスブランク（６１）が、モジュール構造の上側プレス型（７）と下側プレス型（３）との間のギャップに導入され、上側プレス型（７）と下側プレス型（３）のそれぞれが少なくともサポート部（２１，２３）と、前記サポート部（２１，２３）を受けるベース部（１，２）を有し、
前記ベース部は、前記サポート部の断面より大きい断面（ｄ）を有し、
機能表面（１７，１９）が、それぞれのサポート部（２１，２３）上に設けられ、更に機能表面を加熱するための分離した加熱装置（１６，１８）を有し、
前記加熱装置（１６，１８）は、実質放射状にサポート部（２１，２３）の機能表面（１７，１９）のそれぞれを囲むように備えられ、機能表面（１７，１９）を直接加熱し、
前記加熱装置（１６，１８）の内側の直径（ｂ）が、前記ガラス部品の自由光学直径の内側の直径ａの2.0−5.0倍である、
ことを特徴とする加熱成形による光学部品の製造装置。
【請求項２】
請求項１において、
ガラスブランク（６１）を実質的に放射状に囲む、少なくとも一つの加熱装置（１６，１８，２０）が備えられ、ガラスブランク（６１）を直接に加熱することを特徴とする製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
温度測定デバイス（２９，３１）が、サポート部（２１，２３）内で、特に、機能表面（１７，１９）の近傍の軸（５）に備えられることを特徴とする製造装置。
【請求項４】
請求項1−３のいずれかにおいて、
加熱装置（１６，１８，２０）が加圧サイクル中にそれぞれ他から独立して制御され、加熱されることを特徴とする製造装置。
【請求項５】
請求項１−４のいずれかにおいて、
サポート部（２１，２３）の直径ｃが、成形されたガラス体（６１）の自由光学径の１．０−２．５倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項６】
請求項１−５のいずれかにおいて、
サポート部（２１，２３）の高さｈが、レンズ（６１）の自由光学径ａの１．５から５．０倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項７】
請求項１−６のいずれかにおいて、
ベース部（１，２）上のサポート部（２１，２３）の出張り量iが、レンズ（６１）の自由光学径ａの０．５から２．５倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項８】
請求項１−７のいずれかにおいて、
機能表面の近傍における加熱機（１６，１８）のと突出ｋが、レンズ（６１）の自由光学直径ａの−０．５から１．５倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項９】
請求項１−８のいずれかにおいて、
加熱機（１６，１８）の高さｌがレンズ（６１）の自由光学直径ａの１．０から７．５倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１０】
請求項１−９のいずれかにおいて、
ベース部（１，２）と、加圧方向に垂直に形成されるベース部（１，２）の端面（４０，２）のサポート部（２１，２３）との間の転移領域における直径ｄが、レンズ（６１）の自由光学直径ａの２から１０倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１１】
請求項１−１０のいずれかにおいて、
ベース部（１，２）の高さｅが、レンズの自由光学直径ａの１０から４０倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１２】
請求項１−１１のいずれかにおいて、
加熱状態におけるベース部（１，２）の高さｆが、レンズの自由光学直径ａの３から１０倍であり、未加熱状態のベース部（１，２）の突出ｇが、レンズの自由光学直径ａの０から７倍であることを特徴とする製造装置。
【請求項１３】
加熱成形による光学部品の製造方法であって、
ガラスブランク（６１）が、モジュール構造の上側プレス型（７）と下側プレス型（３）との間のギャップに導入され、上側プレス型（７）と下側プレス型（３）のそれぞれが少なくともサポート部（２１，２３）と、前記サポート部（２１，２３）を受けるベース部（１，２）を有し、
前記ベース部は、前記サポート部の断面より大きい断面（ｄ）を有し、
機能表面（１７，１９）が、それぞれのサポート部（２１，２３）上に設けられ、更に機能表面を加熱するための分離した加熱装置（１６，１８）を有し、
前記加熱装置（１６，１８）は、実質放射状にサポート部（２１，２３）の機能表面（１７，１９）のそれぞれを囲むように備えられ、機能表面（１７，１９）を直接加熱し、
前記加熱装置（１６，１８）の内側の直径（ｂ）が、前記ガラス部品の自由光学直径の内側の直径ａの2.0−5.0倍であり、
前記ベース部（１，２）が前記機能表面の温度まで加熱されないで、成形に必要な加熱量が前記機能表面に与えられる、  
ことを特徴とする加熱成形による光学部品の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
加圧処理の初めに、前記機能表面（１７，１９）の温度を、少なくともガラス遷移温度Ｔｇの近くに維持し、ガラスブランク（６１）が、上側プレス型（７）と下側プレス型（３）との間のスペースにより高い温度で、挿入される、
ことを特徴とする加熱成形による光学部品の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３において、
加圧処理の初めに、前記ガラスブランク（６１）の温度が、ガラス遷移温度Ｔｇに等しくされ、前記機能表面（１７，１９）が、より高い温度に調整される、
ことを特徴とする加熱成形による光学部品の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３において、
ガラスブランク（６１）が、初めに、独立の加熱装置で形成インターバルＴ１の下限温度と形成インターバルＴ２の上限温度との間の温度Ｔ３まで加熱され、前記予備加熱されたガラスブランク（６１）が移送手段により、０ｓから３００ｓの空白期間の後に、前記上側プレス型（7）と下側プレス型（３）の間のスペースに挿入されることを特徴とする加熱成形による光学部品の製造方法。
【請求項１７】
光学部品が、精密光学及び又は画像システム用の無機質ガラスから製造されることを特徴とする請求項１４−１６のいずれかにおける加熱成形による光学部品の製造方法。
【国際調査報告】
2011513166.tif 000007
2011513166.tif 000008
2011513166.tif 000009
2011513166.tif 000010
2011513166.tif 000011
2011513166.tif 000012