(57)【要約】【課題】最適な光学特性を有して経済的に製造されるガラス体、特に大きな直径のガラス体をプレス成形する方法、及び本発明に係る方法を実施するガラス体をプレス成形する装置を提供することである。【解決手段】特に光学用途のガラス体をブランクプレスする方法であって、前記方法は、ａ）上型部品と、下型部品及びオプションとしてのリングとからなるプレス型を用意する工程と；ｂ）前記プレス型に成形温度以上に加熱したガラス体を収容する工程と；ｃ）粘着温度を越えた温度で前記ガラス体を加工するため前記上型部品と下型部品に亘って電圧を印加する工程と；ｄ）遅くとも該プレス型内のガラス体の温度が該プレス型の温度に一致した後、ガラス体にプレス力を付加する工程を有することを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　特に光学用途のガラス体をブランクプレスする方法であって、前記方法は、
　ａ）上型部品と、下型部品及びオプションとしてのリングとからなるプレス型を用意する工程と；
　ｂ）前記プレス型に成形温度を越えた加熱したガラス体を収容する工程と；
　ｃ）粘着温度以上の温度で前記ガラス体を加工するため前記上型部品と下型部品に亘って電圧を印加する工程と；
　ｄ）遅くとも、該プレス型内のガラス体の温度が該プレス型の温度に一致した後、ガラス体にプレス力を付加する工程を有することを特徴とするガラス体をブランクプレスする方法。
【請求項２】
前記電圧は直流電圧であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電圧は非対称交流電圧であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プレス型の前記温度が低下する場合、前記プレス力を一定に保持するか低下させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ガラス体が前記プレス型内にある時に、前記ガラス体を加熱することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
　特に光学用途のガラス体をブランクプレスする方法であって、前記方法は、
　ａ）上型部品と、下型部品及びオプションとしてのリングとからなるプレス型を用意する工程と；
　ｂ）前記プレス型に成形温度を越えて加熱したガラス体を収容する工程と；ｃ）前記プレス型が所定温度に達した後、該プレス型を冷却する工程と；
ｄ）粘着温度（Ｔ０）を超えた後、前記ガラス体にプレス力を付加する工程を有することを特徴とするガラス体をブランクプレスする方法。
【請求項７】
前記上型部品と下型部品に亘って電圧を印加する工程をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電圧は直流電圧であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電圧は非対称交流電圧であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記プレス型の前記温度が低下する場合、前記プレス力を一定に保持するか低下させることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガラス体が前記プレス型内にある時に、前記ガラス体を加熱することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
　請求項１の方法を特に実施するためにガラス体をブランクプレスするための装置であって、前記装置は、
　上型と、下型と、オプションとしてのリングと、前記ガラス体がある場合に前記ガラス体にプレス力を印加する手段とからなっており、成形温度を越えて加熱されたガラス体を収容するプレス型と；
　前記上型と前記下型に亘って電圧を印加し、ケーブルと、前記上型と前記下型に前記ケーブルで接続される電圧電源とからなる手段を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
　前記電圧電源は直流電圧電源であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
　前記電圧電源は機能発電機であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
　プレス型は異なった特性を有する種々の被覆領域で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
　該プレス型用の加熱手段をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
　請求項６の方法を特に実施するためにガラス体をブランクプレスするための装置であって、前記装置は、
成形温度を越えて加熱されたガラス体を収容し、上型部品と、下型部品と、オプションとしてのリングと、冷却用の冷却素子と、前記ガラス体がある場合に、プレス力を前記ガラス体に印加する手段とからなるプレス型を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
　前記上型部品と前記下型部品に亘って電圧を印加し、ケーブルと、前記上型と前記下型に前記ケーブルで接続される電圧電源とからなる手段を備えていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
　前記電圧電源は直流電圧電源であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
　前記電圧電源は機能発電機であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
　プレス型は異なった特性を有する種々の被覆領域で形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
　該プレス型用の加熱手段をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、上型部品と下型部品及び／又はリングからなるプレス型を使用して特に光学用途のガラス体をブランクプレスする方法に関し、このプレス型は成形温度を越えて加熱されるガラス体を収容する。本発明はまた、この方法を実施するための装置にも関する。
　用語「ブランクプレス」は光学的に活性であるため、これ以上加工する必要がない表面を有するガラス体にプレスすることを意味している。研磨工程も研削工程もこれらの表面には必要ない。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ２２５２６２９は、ガラス体が２工程プレスプロセスで処理され、既に成形されたガラス体がこのプレスプロセス時に冷却される、このタイプの方法を記載している。好ましい実施形態では、円筒状のプレフォームが上下ダイ間に配置され、加熱され、続いてプレス成形される。第１の成形又は造形プロセスを完了した後、プレス力を一時的に完全にあるいは部分的に下げ、それからに冷却時、再度ガラス転移温度ＴＧ以下にされる。
ＵＳＰ５，９８７，９２２は、光学装置、例えばレンズとして使用できる溶融ガラス体の製造方法を開示している。この公知方法では、先ず、初期プレス力が粘性ガラス体にかけられ、該ガラス体はある時間、例えば５〜２０秒の後、中間圧力が重ね合わされる。この中間圧力はガラス温度が低下するにつれて低下する。
公知の方法の本質的な欠点は、特に大きな直径のブランクプレス光学部品が所定の品質で有効に製造されない点にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　本発明の目的は、最適な光学特性を有して経済的に製造される、ガラス体、特に大きな直径のガラス体をプレス成形する方法を提供するものである。
　本発明の別の目的は、本発明に係る方法を実施するガラス体をプレス成形する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
　以後、さらに明らかになるこの目的とその他は、上型部品、下型部品及びオプション（必要ならの意）としてのリングからなるプレス型を用意する工程と、成形温度を越えて加熱したガラス体を前記プレス型に収容する工程を有する第１方法で達成される。
　本発明によれば、粘着温度を越えた温度でガラス体を加工するために上下型部品間に亘って電圧をかけ、遅くともプレス型内のガラス体の温度がガラス型の温度に一致した後、プレス力をガラス体にかける。
　ガラス体をプレス成形するために現在使用されている製造方法は、ガラス体がプレス型に付着する粘着温度Ｔ０で制約されている。プレス型内のガラス体両端に電圧をかけることによって、ガラス体を粘着温度Ｔ０を越えて加工することが可能である。従って、該プロセスの初めに、すなわちプレス型での加熱時にガラス体を高い温度レベル、従って低粘度までもってゆくことができる。これによりプレス型にガラス体が短時間しか滞留しないことになる。その後、この方法をより迅速に実施することができ、そのため製造コストを低減することができる。
【０００５】
　本発明に係る方法の別の態様は、付着挙動の影響であり、それにより現在可能な条件よりガラスを高温で、従って低粘度でプレスできる。そのため、これまで可能でなかった改善された光学特性をガラス体の直径が大きくても得ることができた。
別の実質的な利点は、プレス型によるガラス体の改善された成形及び／又は構造化は、ぬれ挙動を調整することで可能である。そのため、４０ｍｍより大の直径を有するガラス体でも１００ｎｍ未満の僅かなずれしかない。
　さらに、大きな加工可能性があり、すなわち、例えば、高いプレス型あるいはガラス温度、プレス型とプレス本体との間のより長い接触時間あるいはより高いプレス力が可能である。プレス時、小さな粘度のため、ガラスのストレスと歪が良好に解放可能で、これが完成プレスガラス体の光学特性を改善する。
【０００６】
　別の利点はプレス型の高価なコーティングを設ける必要がないか、安価なコーティングとプレス型材料を使用することができる。
　本発明に係る第２の代替方法において、プレス型は、該プレス型が所定温度に達した後に冷却され、粘着温度を超えたときにプレス力がガラス体にかけられる。
　この第２方法の好ましい実施形態では、ガラス体とプレス型双方が非常に高い温度まで加熱され、その温度でプレス力がかけられない限り、互いに付着しない。しかし、プレス力がこの時にガラス体にかけられると、ガラス体とプレス型は互いに付着する。この理由から、良好な熱伝導率のプレス型は、プレス開始の直前に非常に迅速に冷却されるため、ガラス体とプレス型はプレス力を付加しても付着しない。従って、熱伝導率が低いガラスは少しだけ冷え、それによって先行技術で公知の方法と違って、この第２方法は本発明に係る第１方法に関して述べられた利点を有するようになる。この第２方法の本質的な側面はガラス体が比較的高温であり、またそれに相応して粘度が低く、プレス型によるガラス体の非常に正確な成形及び／又は構造化を可能にすることである。
【０００７】
　本発明に係る第２方法の特に好ましい実施形態では、電圧が上型部品及び下型部品に亘って適用される。この電圧の印加によりさらに上昇し、それによって第１及び第２方法に関して説明された利点がこの第１及び第２方法双方の特徴の組み合わせによって奏される。
　印加電圧は直流電圧が有利である。しかし、非対称交流電圧も印加電圧として使用することができる。
　プレス力は、プレス型の温度を下げたときに一定に保持するか、あるいは下げるのが好ましい。ガラスの歪は、ガラス体の品質を改善するため、プレス力とガラス温度を計画的に下げることで有利に作用させることができる。
　本方法の特殊な実施形態では、ガラス体をプレス型内で加熱する。これは、外部加熱ステーションから型への移動時の再形成と、型内でのガラスバッチ位置決めに関する困難性を防止する。
【０００８】
　第１方法を実施するための本発明に係る装置には、ケーブルとそのケーブルで上型部品と下型部品に接続される電圧電源とからなる電圧を印加する手段と、プレス型内でガラス体にプレス力をかける手段が設けられている。
第２方法を実施するための本発明に係る装置には、プレス型を冷却する冷却素子と型内でガラス体にプレス力をかける手段とが設けられている。
　プレス型はケーブルで直流電圧又は機能発電機の電圧電源に接続されることが好ましい。
　この装置の有利な実施形態では、プレス型には種々の被覆領域が設けられている。この種々の被覆領域は例えば異なった導電率の領域とすることができる。これによりガラス体の異なった領域において電気化学変換プロセスに選択的に影響を受けることができる。例えば、ガラス体とプレス型との間の付着性に影響を与え、それによりガラス体の表面とガラス体輪郭の形成を制御することができる。
　熱源がプレス型に好適に配置される。これによりプレス型内でのガラス体の加熱とプレスプロセス時にプレス型の正確な焼き戻しが可能となる。
　ここで、本発明の目的、特徴及び利点を、添付図面を参照して以下の好ましい実施形態の説明により、より詳細に例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明に係る第１方法による電位印加時にガラス体とプレス型の時間に対する温度依存性を示すグラフである。下の曲線は同様に電位印加時、付加圧力の時間に対する依存性を示している。
この方法の開始時に、先ず型を粘着温度Ｔ０を越える最大温度Ｔ１まで連続的に加熱する。これは、プレス型内のガラス体の両端に電位又は電圧を印加するだけで、ガラス体がプレス型に付着せずに可能である。該方法のこの段階では、ガラス体の温度がプレス型の温度に近づく。ガラス体とプレス型が共通の温度に達した後、最大圧力を、例えば図１で示した時間間隔「プレス段階１」でガラス体に付与する。プレス型とガラス体の温度は時間間隔「プレス段階２」の開始まで実質的に一定になる。
【００１０】
該段階「プレス段階２」では、付加圧力とプレス型の温度が同時に低下する。図１に示したように、ガラス温度はプレス型の温度に通常近づく。これは、ガラス体がプレス型内の付加圧力下にあるため熱貫流が改善され、加熱段階時よりかなり迅速に行われる。この「プレス段階２」時にガラス体に付加された圧力は連続的に低下する。
次の段階「プレス段階３」（図では「３」とだけ示した）時は、ガラス体に付加した圧力と、ガラス体及びプレス型の温度が一定である。
ガラス体の取り外し前の最終段階、「プレス段階４」（図では「４」とだけ示した）では、プレス型の温度を先ずかなり下げられ、その後、短時間で低下される。同様に付加した圧力が下げられる。圧力が低いため、ガラス体からプレス型への熱貫流が低く、それによりガラス体の熱がプレス型の温度に「プレス段階２」の段階の場合よりゆっくり近づく。
【００１１】
図２には、付加圧力をガラス体にかける前に型が粘着温度以下まで迅速に冷却される第２方法がより詳細に示されている。これは加熱段階後に直ちになされるが、加熱段階そのものは図１に示した加熱段階に似ている。次に、温度が粘着温度Ｔ０より下になるまで型を迅速に冷却した後、圧力を段階「プレス段階１」で付加する。この結果、ガラス体とプレス型は接触しているので熱平衡をしようとして、ガラス体の温度をかなり迅速に下げる。
次の段階、すなわち「プレス段階２」の開始では、付加圧力がかなり下げられ、プレス型とガラス体の温度が低下する。第３段階「プレス段階３」では、プレス型の温度とガラス体にかけられた圧力が大体一定に保持される。
図２の最終段階「プレス段階４」での温度と圧力の挙動は、上記した図１の「プレス段階２」と「プレス段階３」に示された方法の挙動に相当する。
【００１２】
図３では、プレス型内のガラス体両端への電位の印加時と同時に圧力付加前のプレス型の冷却時のガラス体とプレス型の温度と関連付加圧力の挙動が示されている。
加熱段階では、先ずガラス体を、電位だけが印加される方法か、プレス型の迅速な冷却だけが圧力付加前に行われる方法で使用される温度を越えた温度レベルまで加熱する。他の方法の挙動は図２に関して既に説明された挙動に性質状対応するが、一般的に高い温度レベルにある。段階「プレス段階１」はガラス体の最大温度で開始するが、一方プレス型の温度はこの段階の最終温度に既に低下している。付加圧力を上げることでガラス体の温度がプレス型の温度により迅速に合致する。ガラス体とプレス型の略共通の温度が段階「プレス段階１」の終わりでは明らかに粘着温度Ｔ０を越えている。
図３に示した方法の後続の段階、特に付加圧力の過程は図１と図２に関して説明した同様の段階に相当する。
【００１３】
図４は、本発明に係るガラス体をブランクプレスあるいはプレス成形するために、本発明に係る第１方法の好ましい実施形態を実施する第１装置を示している。プレス型１は上型部品４と下型部品２を有し、ガラス体ＧＢは図４でこの上型部品４と下型部品２の間に示されている。オプションとしてのリング９が示されているが、上型部品４、下型部品２及びリング９周囲に配置される、その支持部を備えたハウジングは簡略化のために省略されている。
プレス力を上型部品４にかける手段１２を図４に示す。この手段は例えばピストンシリンダーユニットからなる。
この装置の好ましい実施形態では、図４に示すように、プレス型１を加熱するためにヒーター１４が設けられている。また、上下型部品２，４の表面には異なった導電率の領域Ｒ１，Ｒ２が設けられて、得られるガラス体の表面特性に影響を与える。
図４に示した第１装置では、ガラス体ＧＢを横切って電位あるいは電圧を印加する手段が設けられ、より高温での加工又は造形を可能にしている。電圧を印加する手段は、電圧電源１９と、上型部品２と下型部品４との両端で電圧電源１９を接続するケーブル７とからなる。電圧電源１９は直流電圧電源か機能発電機とすることができる。
【００１４】
図５は、ガラス体をブランクプレスする本発明に係る第２方法を実施するための第２装置の好ましい実施形態を示している。図４の装置と同じ部品には同じ参照番号を付与し、図５の実施形態についてはこれ以上説明しない。
しかし、図５の実施形態にはプレス型１を冷却する冷却素子１６が設けられている。
本発明は光学部品をブランクプレスする方法において具体化するように例示し説明したが、種々の改良と改造が本発明の精神から何ら逸脱せずに行うことができるため、例示されたその詳細に限定しようとするものではない。
他の解析を行わずに、前述内容は本発明の要旨を十分に示しているので、他人は現在の知識を適用して本発明の総括的あるいは特殊な態様の本質的な特性をかなり構成する特徴を、先行技術の観点から省略せずに種々の用途に本発明を容易に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１方法に係る電圧の印加時にガラス体とプレス型の温度及び型内のガラス体に付加された圧力の挙動のグラフである。
【図２】本発明の第２方法に係る型の冷却時及び電圧の印加時にガラス体とプレス型の温度及び型内のガラス体に付加された圧力の挙動のグラフである。
【図３】本発明の第１方法と第２方法の組み合わせに係る電圧の印加時とプレス型の冷却時にガラス体とプレス型の温度及びプレス型内のガラス体に付加された圧力の挙動のグラフである。
【図４】本発明に係るガラス体をブランクプレスする第１方法の好ましい実施形態を実施するための本発明に係る装置の概略断面図である。
【図５】本発明に係るガラス体をブランクプレスする第２方法の好ましい実施形態を実施するための本発明に係る別の装置の概略断面図である。
【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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