(57)【要約】【課題】万が一、ガラス素材の供給不良が起こったとしても、上金型及び下金型の成形面同士が衝突して高精度に仕上げられた成形面にキズが付くことを防止する。【解決手段】第一金型１０の第一成形面１２と、該第一金型１２に対向配置された第二金型３０の第二成形面３２との間でガラス素材５０をプレス成形することによって光学素子を製造する装置において、第一成形面１２の第一コバ形成面１６の外側に設けられた第一外縁面１８及び第二成形面３２の第二コバ形成面３６の外側に設けられた第二外縁面３８の少なくとも一方に、第一成形面１２及び第二成形面３２の衝突を防止するためのスペーサが配置されている。【選択図】図１
2007145626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金型の第一成形面と、該第一金型に対向配置された第二金型の第二成形面との間でガラス素材をプレス成形することによって光学素子を製造する装置において、
第一成形面の第一コバ形成面の外側に設けられた第一外縁面及び第二成形面の第二コバ形成面の外側に設けられた第二外縁面の少なくとも一方に、第一成形面と第二成形面との間の衝突を防止するためのスペーサが配置されていることを特徴とする、光学ガラス素子の製造装置。
【請求項２】
第一金型が第二金型に最接近したときに、第一コバ形成面と第二コバ形成面との間の間隔が、スペーサの高さ以上であることを特徴とする、請求項１記載の光学ガラス素子の製造装置。
【請求項３】
前記スペーサは、第一コバ形成面及び第二コバ形成面を連続的に囲繞するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の光学ガラス素子の製造装置。
【請求項４】
前記スペーサは、第一コバ形成面及び第二コバ形成面を部分的に囲繞するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の光学ガラス素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス素子の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学ガラス素子を成形によって製造するための装置は、一般に、上金型と、上金型に対向配置された下金型とを備えて構成されている。上金型の成形面と下金型の成形面との間にガラス素材を配置した状態でガラス素材を押圧することによって、光学ガラス素子が製造されている。
【０００３】
上金型及び下金型の各成形面は、光学ガラス素子の光学面を形成するためのものであるから、面形状及び面粗度が非常に高精度に仕上げられている。
【０００４】
上金型の成形面と下金型の成形面との間にガラス素材が供給される際に、何らかの原因で、ガラス素材が供給されないことや、所望とする体積よりも少量のガラス素材が供給されるという不具合が発生することがある。このようなガラス素材の供給不良が起こってしまうと、上金型及び下金型の成形面同士が衝突してしまい、高精度に仕上げられた成形面にキズが付いて、金型不良となってしまう。
【０００５】
ところで、ガラス物品を高精度に成形したいという要望は、レンズ等の光学ガラス素子に限らず、ハードディスク用ガラス基板にも存在する。例えば、平行度や平坦度の優れたハードディスク用ガラス基板を得るために、上型と下型との間に平行スペーサを配置して、ガラスの外周部と平行スペーサとが非接触の状態を維持しながら、上型と下型との間でガラスをプレス成形する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００６】
上記特許文献１において使用されているスペーサは、ガラス基板の平行度や平坦度を向上させて厚みバラツキを抑制するためのものである。したがって、当該スペーサは、上型のある部分及び下型の他の部分に、すなわち、上型及び下型の両者に対して必ず接触しておくことを要する。
【特許文献１】特開２００３−５４９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、万が一、ガラス素材の供給不良が起こったとしても、上金型及び下金型の成形面同士が衝突して高精度に仕上げられた成形面にキズが付くことを防止する、光学ガラス素子の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および作用・効果】
【０００８】
上記技術的課題を解決するために、本発明によれば、以下の光学ガラス素子の製造装置が提供される。
【０００９】
すなわち、本発明に係る光学ガラス素子の製造装置は、第一金型の第一成形面と、該第一金型に対向配置された第二金型の第二成形面との間でガラス素材をプレス成形することによって光学素子を製造する装置において、第一成形面の第一コバ形成面の外側に設けられた第一外縁面及び第二成形面の第二コバ形成面の外側に設けられた第二外縁面の少なくとも一方に、第一成形面と第二成形面との間の衝突を防止するためのスペーサが配置されていることを特徴とする。
【００１０】
上記製造装置によれば、第一成形面の第一コバ形成面の外側に設けられた第一外縁面及び第二成形面の第二コバ形成面の外側に設けられた第二外縁面の少なくとも一方に、第一成形面と第二成形面との間の衝突を防止するためのスペーサが配置されているので、万が一、ガラス素材の供給不良が起こったとしても、スペーサが第一成形面及び第二成形面を離間させて成形面同士の接触を防止するので、上金型及び下金型の成形面同士の衝突によって高精度に仕上げられた成形面にキズが付くことが防止される。
【００１１】
第一金型が第二金型に最接近したときに、第一コバ形成面と第二コバ形成面との間の間隔が、スペーサの高さ以上であるように構成されている。
【００１２】
上記構成によれば、第一コバ形成面と第二コバ形成面との間で形成される光学ガラス素子のコバ部の厚みがスペーサの高さ以上であるので、コバ部の厚みが、スペーサの厚みで規定されるか又は第一成形面と第二成形面との間の間隔で規定される。
【００１３】
前記スペーサは、第一コバ形成面及び第二コバ形成面を連続的に囲繞するように構成されている。
【００１４】
上記構成によれば、円環状や方形状や多角形状等の閉じた形状をしたスペーサが使用されるので、金型へのスペーサの設置が容易となる。
【００１５】
前記スペーサは、第一コバ形成面及び第二コバ形成面を部分的に囲繞するように構成されている。
【００１６】
上記構成によれば、複数のスペーサ片を金型の適宜の場所に配置することができるので、スペーサ片の設置場所の制約が少なくなり、金型設計の自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る光学ガラス素子５０の製造装置を説明する図である。（Ａ）は衝突防止スペーサ６０が下金型３０に設けられたタイプのものを、（Ｂ）は衝突防止スペーサ６０が上金型１０に設けられたタイプのものを、（Ｃ）は衝突防止スペーサ６０が上金型１０及び下金型３０の両方に設けられたタイプのものを、それぞれ示している。
【００１８】
まず、図１の（Ａ）に示した、衝突防止スペーサ６０が下金型３０に設けられたタイプのものを参照しながら、光学ガラス素子５０の製造装置及び成形方法について説明する。
【００１９】
図１（Ａ）に示した光学ガラス素子の製造装置は、第一金型としての上金型１０と、第二金型としての下金型３０と、衝突防止スペーサ６０と、上金型１０及び下金型３０を所望の温度に加熱する加熱手段（抵抗加熱手段や誘導加熱手段）と、上金型１０及び下金型３０を所望の成形圧力に押圧するプレス手段と、成形温度及び成形圧力を制御する制御手段と、上金型１０及び下金型３０の成形ストロークを制御するストローク制御手段と、を備えている。
【００２０】
大略円柱形状をした上金型１０は、所望の面精度及び面粗度で精密加工された凹面状の光学面を形成する第一光学面１４と、その外側に延在して所望の面精度及び面粗度で平面状に形成された第一コバ形成面１６と、第一コバ形成面１６の外側に位置する第一側縁面１８と、を備えてなる第一成形面１２を有している。同様に、大略円柱形状をした下金型３０は、所望の面精度及び面粗度で精密加工された凹面状の光学面を形成する第二光学面３４と、その外側に延在して所望の面精度及び面粗度で平面状に形成された第二コバ形成面３６と、第二コバ形成面３６の外側に位置する第二側縁面３８と、を備えてなる第二成形面３２を有している。光学素子を製造する際には、第一光学面１４が第二光学面３４に対向し、第一コバ形成面１６が第二コバ形成面３６に対向し、第一側縁面１８が第二側縁面３８に対向するように、一対の上金型１０及び下金型３０がセットされる。
【００２１】
第一光学面１４及び第二光学面３４の形状は、所望とするいかなる形状であっても良いことは言うまでもない。また、上金型１０及び下金型３０の材料は、公知の低ガラス反応性で高耐熱性で高強度の材料が使用可能であり、例えば、超硬合金やステンレス鋼や鋳鉄やセラミックス等が挙げられる。これらの材料を母材としてその表面に低ガラス反応性で高耐熱性で耐摩耗性の薄膜を形成することもできる。
【００２２】
大略円筒状をした衝突防止スペーサ６０は、軸方向に所定量突出した円環状の突出部６２と、下金型３０の側面を囲繞する胴部６４とを備えている。突出部６２及び胴部６４は、断面視Ｌ字状に構成されている。突出部６２は、下金型３０の第二側縁面３８に係合配置されていて、衝突防止スペーサ６０の位置ズレが起こらないように構成されている。衝突防止スペーサ６０の材料は、ガラス素材５０との接触を想定していないので上記金型１０，３０ほどの低ガラス反応性は要求されないが、高耐熱性で高強度の材料が好ましく、例えば、超硬合金やステンレス鋼や鋳鉄やセラミックス等が挙げられる。
【００２３】
一対の上金型１０及び下金型３０によってプレス成形されるガラス素材５０は、様々なガラス材料が使用可能であり、例えば、リチウムアルミノシリケートガラスやアルミノシリケートガラスやランタン系ガラス等が使用される。上金型１０及び下金型３０に供給されるガラス素材の形態は、熔融ガラスタンクのノズルから液滴状に供給される液滴状ガラス、又は、一度冷却・固化したガラスを所定形状に加工したもの（いわゆるプリフォーム）を再加熱して熱軟化させた塊状ガラスが使用される。
【００２４】
後述するように、突出部６２の上面が対向する第一側縁面１８に接触しないように、すなわち突出部６２の上面と第一側縁面１８との間が離間するように、光学ガラス素子５０のコバ部５８の厚み及び突出部６２の突出高さが寸法構成されている。
【００２５】
次に、図１（Ａ）の製造装置の動作について説明する。
【００２６】
一対の上金型１０及び下金型３０が対向配置される。衝突防止スペーサ６０の突出部６２が、下金型３０の第二側縁面３８に配置される。対向配置された上金型１０の第一成形面１２と下金型３０の第二成形面３２との間に、所定形状のガラス素材５０が供給される。上金型１０及び下金型３０の少なくとも一方を所定位置まで移動させて、ガラス素材５０をプレス成形する。このとき、ストローク制御手段によって金型１０，３０の位置が制御されて、突出部６２の上面が対向する第一側縁面１８に接触することは無く、すなわち突出部６２の上面と第一側縁面１８との間が離間している。したがって、万が一、ガラス素材５０の供給不良が起こったとしても、衝突防止スペーサ６０が第一成形面１２及び第二成形面３２を離間させて成形面１２，３２同士の接触を防止するので、上金型１０及び下金型３０の成形面１２，３２同士の衝突によって高精度に仕上げられた成形面１２，３２にキズが付くことが防止される。
【００２７】
ガラス素材５０が一対の金型１０，３０内に所定時間保持されたあと、ガラス素材５０を保持した状態で金型１０，３０が冷却される。そして、金型１０，３０内から光学ガラス素子５０が取り出される。以上のような手順で得られた光学ガラス素子５０において、金型１０，３０の光学面１４，３４及びコバ成形面１６，３６がガラス素材５０に忠実に転写されて、光学ガラス素子５０の光学面５１，５６及びコバ面５２，５７となる。
【００２８】
次に、図１の（Ｂ）を参照しながら他の実施形態について説明する。図１の（Ｂ）の製造装置の基本的な構成は、上記図１の（Ａ）のものと同じであり、両者の相違点を中心に説明する。
【００２９】
すなわち、衝突防止スペーサ６０が上金型１０の側に設けられている点が相違していて、衝突防止スペーサ６０の突出部６２は、上金型１０の第一側縁面１８に係合配置されていて、衝突防止スペーサ６０の位置ズレ及び落下が起こらないように構成されている。そして、突出部６２の下面が対向する第二側縁面３８に接触しないようにすなわち突出部６２の下面と第二側縁面３８との間が離間するように、光学ガラス素子５０のコバ部５８の厚み及び突出部６２の突出高さが寸法構成されている。
【００３０】
そして、図１（Ｂ）の製造装置を動作させて光学ガラス素子５０をプレス成形を行うと、ストローク制御手段によって金型１０，３０の位置が制御されて、突出部６２の下面が対向する第二側縁面３８に接触することは無く、すなわち突出部６２の上面と第一側縁面１８との間が離間した状態で、光学ガラス素子５０がプレス成形される。したがって、万が一、ガラス素材５０の供給不良が起こったとしても、衝突防止スペーサ６０が第一成形面１２及び第二成形面３２を離間させて成形面１２，３２同士の接触を防止するので、上金型１０及び下金型３０の各成形面１２，３２同士の衝突によって高精度に仕上げられた各成形面１２，３２にキズが付くことが防止される。
【００３１】
次に、図１の（Ｃ）を参照しながら他の実施形態について説明する。図１の（Ｃ）の製造装置の基本的な構成は、上記図１の（Ａ）のものと同じであり、両者の相違点を中心に説明する。
【００３２】
すなわち、衝突防止スペーサ６０が上金型１０及び下金型３０の両方に設けられている点が相違している。そして、下金型３０側の衝突防止スペーサ６０の突出部６２は、下金型３０の第二側縁面３８に係合配置されていて、衝突防止スペーサ６０の位置ズレが起こらないように構成されているとともに、上金型１０側の衝突防止スペーサ６０の突出部６２は、上金型１０の第一側縁面１８に係合配置されていて、衝突防止スペーサ６０の位置ズレ及び落下が起こらないように構成されている。そして、上金型３０側の突出部６２の下面が対向する下金型３０側の突出部６２の上面に接触しないようにすなわち上金型３０側の突出部６２の下面と下金型３０側の突出部６２の上面との間が離間するように、光学ガラス素子５０のコバ部５８の厚み及び突出部６２の突出高さが寸法構成されている。
【００３３】
そして、図１（Ｃ）の製造装置を動作させて光学ガラス素子５０をプレス成形を行うと、ストローク制御手段によって金型１０，３０の位置が制御されて、上金型１０側の突出部６２の下面が下金型３０側の突出部６２の上面に接触することは無く、すなわち上金型３０側の突出部６２の下面と下金型３０側の突出部６２の上面との間が離間した状態で、光学ガラス素子５０がプレス成形される。したがって、万が一、ガラス素材５０の供給不良が起こったとしても、衝突防止スペーサ６０が第一成形面１２及び第二成形面３２を離間させて成形面１２，３２同士の接触を防止するので、上金型１０及び下金型３０の成形面１２，３２同士の衝突によって高精度に仕上げられた各成形面１２，３２にキズが付くことが防止される。
【００３４】
なお、第一コバ形成面１６及び第二コバ形成面３６を連続的に囲繞するように構成されている衝突防止スペーサ６０としては、円環状や方形状や多角形状等の閉じた形状のものが使用される。したがって、金型１０，３０への衝突防止スペーサ６０の設置が容易となる。
【００３５】
また、円環状の突出部６２は、その一部分が規則的に又は不規則に切り欠かれた形状にすることもできる。さらにまた、図１の（Ａ）及び（Ｃ）のように、衝突防止スペーサ６０を下金型３０の側に配設する場合には、衝突防止スペーサ６０を下金型３０の第二側縁面３８上に載置する形態であってもよい。このとき、円柱状や角柱状や円錐状や角錐状の様々な形状をしたチップ状の衝突防止スペーサ６０を、下金型３０のコバ形成面３６を囲繞するように複数個載置することができる。
【００３６】
ところで、上記実施形態は、いずれも、上金型１０及び下金型３０の各光学面１４，３４が凹面であり、得られる光学ガラス素子５０の両光学面５１，５６が凸面であるいわゆる両凸レンズである。
【００３７】
両凸レンズの場合、図２の（Ａ）に示したように、光学ガラス素子５０のコバ部厚みをＡ、衝突防止スペーサ６０の突出高さをＢ、光学ガラス素子５０の光学部厚みをＣとするとき、Ｃ＞Ａ＞Ｂ＞０の関係を満たすと、上金型１０の光学面１４と下金型３０の光学面３４とが衝突することは無い。
【００３８】
また、凹凸レンズの場合、図２の（Ｂ）に示したように、Ｃ＞Ａ−Ｂ＞０又はＡ＞Ｂ＞０の関係を満たすと、上金型１０の光学面１４と下金型３０の光学面３４とが衝突することは無い。
【００３９】
また、両凹レンズの場合、図２の（Ｃ）に示したように、Ａ−Ｂ＞Ｃ＞０の関係を満たすと、上金型１０の光学面１４と下金型３０の光学面３４とが衝突することは無い。
【００４０】
いずれも場合も、少なくとも、Ａ＞Ｂの関係を満たすようにすることで上金型１０の光学面１４と下金型３０の光学面３４とが衝突することは無い。
【００４１】
＜実施例＞
電気炉中で溶解した熔融ガラスを別の成形機を用いて所望とするガラスプリフォームに近似した形状のガラス粗材を作製し、ガラス粗材の両面を粗研磨及び研磨、洗浄を行って両凸形状（心厚２．５ｍｍ、上凸面の曲率半径９ｍｍ、下凸面の曲率半径１０ｍｍ）のガラスプリフォーム（材料：ＬａＦ７１）を作製した。
【００４２】
光学ガラス素子５０の製造装置は、図１の（Ａ）に示した構成のものであり、超硬合金からなる一対の上金型１０の第一成形面１２及び下金型３０の第二成形面３２を対向配置し、ステンレスからなる衝突防止スペーサ６０を下金型３０の第二側縁面３８上に係合配置した。上金型１０及び下金型３０の間でガラス素材としてのガラスプリフォームを加熱して、ガラス素材５０の温度が約７１５℃に達した後、しばらくその温度を維持した。その後、プレス手段を作動させてガラス素材５０を０．５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力でプレス成形を行った。ストローク制御手段によって金型１０，３０の位置が制御されて、上金型１０側の突出部６２の下面が下金型３０側の突出部６２の上面に接触することは無く、すなわち上金型３０側の突出部６２の下面と下金型３０側の突出部６２の上面との間が離間した状態で、光学ガラス素子５０がプレス成形された。
【００４３】
０．５ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧を継続しながら成形品の温度が約５８０℃になるまで自然冷却を行った。そして、無加重の状態で８０℃まで冷却したあと、金型１０，３０を開放して、成形された光学ガラス素子５０を取り出した。
【００４４】
１００個の光学ガラス素子５０を成形し、成形した光学ガラス素子５０の特性を評価した。その結果、心厚のバラツキは、σ＝０．０００５ｍｍと非常に小さく、成形面５１，５６の面精度がλ／６以上のものが９２％以上であった。
【００４５】
上記の光学ガラス素子５０の成形中において、偶然に、ガラス素材５０の供給不良が起こった。しかしながら、衝突防止スペーサ６０が第一成形面１２及び第二成形面３２を離間させて成形面１２，３２同士の接触を防止したので、上金型１０及び下金型３０の成形面１２，３２同士の衝突によって高精度に仕上げられた成形面１２，３２にキズが付くことが防止された。
【００４６】
なお、上記実施形態では上金型及び下金型がいずれも大略円柱形状をしていると説明したが、上金型及び下金型は四角柱形状等の多角柱形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学ガラス素子の製造装置を説明する図である。（Ａ）は衝突防止スペーサが下金型に設けられているものを、（Ｂ）は衝突防止スペーサが上金型に設けられたタイプのものを、（Ｃ）は衝突防止スペーサが上金型及び下金型の両方に設けられたタイプのものを、それぞれ示している。
【図２】光学ガラス素子の製造装置において、光学ガラス素子の形状と、衝突防止スペーサと、コバ部との関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０：上金型（第一金型）
１２：第一成形面
１４：第一光学面
１６：第一コバ形成面
１８：第一側縁面
３０：下金型（第二金型）
３２：第二成形面
３４：第二光学面
３６：第二コバ形成面
３８：第二側縁面
５０：光学ガラス素子（ガラス素材）
５１：第一光学面
５２：第一コバ面
５３：光学部
５６：第二光学面
５７：第二コバ面
５８：コバ部
６０：衝突防止スペーサ
６２：突出部
６４：胴部
Ａ：コバ部厚み
Ｂ：突出高さ
Ｃ：光学部厚み
【図１】
2007145626.tif 000003
【図２】
2007145626.tif 000004