ガラス光学素子の製造方法
【課題】ガラス光学素子の製造方法において、ガラス光学素子を高精度に製造する。
【解決手段】ガラス光学素子の製造方法は、ガラス素材を加熱する加熱工程と、加熱された上記ガラス素材を第１の成形型及び第２の成形型により加圧する加圧工程と、上記ガラス素材を上記第１の成形型及び上記第２の成形型により加圧した状態で冷却する冷却工程と、を含み、上記冷却工程の少なくとも一部は、上記第１の成形型及び上記第２の成形型によりガラス素材を加圧する圧力を加圧側（Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３）及び減圧側（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）のうち一方へ変化させた後に連続的に他方へ変化させる圧力変動を１セット以上行う離型促進工程からなる。
【解決手段】ガラス光学素子の製造方法は、ガラス素材を加熱する加熱工程と、加熱された上記ガラス素材を第１の成形型及び第２の成形型により加圧する加圧工程と、上記ガラス素材を上記第１の成形型及び上記第２の成形型により加圧した状態で冷却する冷却工程と、を含み、上記冷却工程の少なくとも一部は、上記第１の成形型及び上記第２の成形型によりガラス素材を加圧する圧力を加圧側（Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３）及び減圧側（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）のうち一方へ変化させた後に連続的に他方へ変化させる圧力変動を１セット以上行う離型促進工程からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス素材に加熱、加圧及び冷却を行うことによりガラス光学素子を製造するガラス光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス素材に加熱、加圧及び冷却を行うことによりガラス光学素子を製造するガラス光学素子の製造方法が用いられている（例えば、特許文献１〜６参照）。
【０００３】
特許文献１及び２には、冷却工程中に再加圧を行う技術が記載されている。
特許文献３には、ガラス素材の温度がガラス転移点以下に降下した後に引張り荷重（負圧）をかけてガラス素材を強制離型させ、その後荷重なしで所定温度まで加熱し、加熱後再度加圧プレスし、所定量プレス後に荷重ゼロのまま冷却し、離型させる技術が記載されている。
【０００４】
特許文献４には、ガラス素材の温度がガラス転移点以下に降下した後に引張り荷重を付与しつつ上下の型温に差を設けて冷却し、レンズの反り力を発生させて、離型性を向上させる技術が記載されている。
【０００５】
特許文献５には、冷却工程中にガラス素材に回転荷重を付与して強制離型させる技術が記載されている。
特許文献６には、加圧工程中にガラス素材の押圧と開放とを繰り返す技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２４１２０２号公報
【特許文献２】特許第３８２５９７８号公報
【特許文献３】特開平９−２７８４５４号公報
【特許文献４】特許第３９３９１５７号公報
【特許文献５】特開２００２−３３８２７２号公報
【特許文献６】特開平８−３０１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜６の技術のようにガラス素材を成形型から離型させると、成形型とガラス素材とが強い密着状態のときにガラス素材が離型するという理由で、ガラス光学素子にクラック、割れ等の不具合が発生しやすいという問題や、ガラス光学素子の面精度が悪化するという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、ガラス光学素子を高精度に製造することができるガラス光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のガラス光学素子の製造方法は、ガラス素材を加熱する加熱工程と、加熱された上記ガラス素材を第１の成形型及び第２の成形型により加圧する加圧工程と、上記ガラス素材を上記第１の成形型及び上記第２の成形型により加圧した状態で冷却する冷却工程と、を含み、上記冷却工程の少なくとも一部は、上記第１の成形型及び上記第２の成形型により上記ガラス素材を加圧する圧力を加圧側及び減圧側のうち一方へ変化させた後に連続的に他方へ変化させる圧力変動を１セット以上行う離型促進工程からなる。
【００１０】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記圧力変動は、連続して行われるようにしてもよい。
【００１１】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程では、上記ガラス素材が上記第１の成形型及び上記第２の成形型のうち少なくとも一方から離型するまで、上記圧力変動を行うようにしてもよい。
【００１２】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程では、上記ガラス素材を加圧する上記圧力を、まず加圧側へ変化させた後に減圧側へ変化させる、ようにしてもよい。
【００１３】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程では、上記ガラス素材を加圧する上記圧力を、まず減圧側へ変化させた後に加圧側へ変化させるようにしてもよい。
【００１４】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程の上記圧力変動を、上記冷却工程で上記ガラス素材の冷却を開始するのと同時に開始するようにしてもよい。
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程の上記圧力変動を、上記冷却工程で上記ガラス素材の温度が軟化点になったとき以降から開始するようにしてもよい。
【００１５】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記圧力変動の開始は、上記ガラス素材の温度がガラス転移点になる前であるようにしてもよい。
【００１６】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程では、上記ガラス素材を加圧する上記圧力を減圧側へ変化させた後に加圧側へ変化させる圧力変動を２セット以上行い、２セット以上の上記圧力変動における減圧側から加圧側への上記圧力の変化量を、上記セットごとに変動させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガラス光学素子を高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法の加熱工程における光学素子の製造装置を示す部分断面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法の加圧工程における光学素子の製造装置を示す部分断面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法の冷却工程・離型促進工程における光学素子の製造装置を示す部分断面図である。
【図１Ｄ】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法の離型工程における光学素子の製造装置を示す部分断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の第１実施例に係る荷重と温度との関係図である。
【図３】本発明の一実施の形態の第２実施例に係る荷重と温度との関係図である。
【図４】本発明の一実施の形態の第３実施例に係る荷重と温度との関係図である。
【図５】本発明の一実施の形態の第４実施例に係る荷重と温度との関係図である。
【図６】本発明の一実施の形態におけるガラス光学素子の離型状態を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るガラス光学素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の一実施の形態に係るガラス光学素子の製造方法の加熱工程，加圧工程，冷却工程・離型促進工程，離型工程におけるガラス光学素子の製造装置１を示す部分断面図である。
【００２０】
ガラス光学素子の製造装置１は、第１の成形型の一例である上型２と、第２の成形型の一例である下型３と、スリーブ４と、上型保持部５と、下型保持部６と、上超硬プレート７と、下超硬プレート８と、上ヒータプレート（加熱部，冷却部）９と、下ヒータプレート（加熱部，冷却部）１０と、上断熱プレート１１と、下断熱プレート１２と、上冷却プレート１３と、下冷却プレート１４と、型駆動部の一例であるサーボモータ（加圧部）１５と、ロッド１６と、成形室１７と、を備える。
【００２１】
上型２と下型３とは、ガラス素材１００を挟んで対向して配置されている。
上型２の下端中央には、ガラス素材１００に凹形状を転写する凸形状の成形面２ａが形成されている。上型２は、上端にフランジ部２ｂが形成された円柱形状を呈する。
【００２２】
下型３の上端中央には、ガラス素材１００に凹形状を転写する凸形状の成形面３ａが形成されている。下型３は、下端にフランジ部３ｂが形成された円柱形状を呈する。
スリーブ４は、上型２及び下型３の外周に配置され、上型２と下型３との中心位置を一致させる。スリーブ４は、円筒形状を呈し、本実施の形態では例えば上型２に固定されている。
【００２３】
上型保持部５は、上超硬プレート７に固定され、上型２をフランジ部２ｂにおいて保持することで上型２の上面と上超硬プレート７の底面とを面接触させている。
下型保持部６は、下超硬プレート８に固定され、下型３をフランジ部３ｂにおいて保持することで下型３の底面と下超硬プレート８の上面とを面接触させている。
【００２４】
上ヒータプレート９及び下ヒータプレート１０には、それぞれ例えば４本のヒータ９ａ，１０ａが挿入されている。
上断熱プレート１１は、上ヒータプレート９の上部に固定され、この上ヒータプレート９の熱が上方に伝達するのを防ぐ。
【００２５】
下断熱プレート１２は、下ヒータプレート１０の下部に固定され、この下ヒータプレート１０の熱が下方に伝達するのを防ぐ。
上冷却プレート１３には、水等の冷媒が配置され、上断熱プレート１１が断熱しきれなかった熱を冷却する。
【００２６】
下冷却プレート１４には、水等の冷媒が配置され、下断熱プレート１２が断熱しきれなかった熱を冷却する。
サーボモータ１５は、上冷却プレート１３に連結されたロッド１６によって上型２を上下動させ、ガラス素材１００を加圧する。詳しくは後述するが、サーボモータ１５は、図示しない制御部の制御によって、上型２及び下型３によりガラス素材１００を加圧する圧力を加圧側および減圧側のうち一方へ変化させた後に連続的に他方へ変化させる圧力変動を１セット以上行う。なお、「１セット以上」とは、ｎセット（ｎは自然数）に例えば半セットを加えた場合（例えば後述の第２実施例）を含んでいる。
【００２７】
成形室１７には、ガラス光学素子の製造装置１のうちサーボモータ１５及びロッド１６以外の上述の部材が配置されている。また、成形室１７には、例えば窒素である不活性ガスが充填されている。
【００２８】
以下、本実施の形態に係るガラス光学素子の製造方法について、上述の説明と重複する点については適宜省略しながら説明する。
【００２９】
まず、図１Ａに示すように、ガラス素材１００は、下型３の成形面３ａ上に載置された状態で、例えば上ヒータプレート９及び下ヒータプレート１０からの熱伝導により、ガラス転移点Ｔｇ以上の温度になるまで加熱される（加熱工程）。
【００３０】
図１Ｂに示すように、サーボモータ１５が上型２に下方への圧力を付与することによって、加熱されたガラス素材１００は、上型２及び下型３により加圧される（加圧工程）。
図１Ｃに示すように、ガラス素材１００は、加圧工程の途中から又は加圧工程の終了後に、上型２及び下型３により加圧された状態で、例えば、上ヒータプレート９及び下ヒータプレート１０の温度が下がることによって例えば離型するまで冷却される（冷却工程）。冷却工程の少なくとも一部（即ち一部または全部）は、圧力変動を行う離型促進工程からなる。離型促進工程における圧力変動については後述する。
【００３１】
図１Ｄに示すように、冷却されたガラス素材１００は、収縮することで或いは強制的に、上型２及び下型３のうち少なくとも一方である上型２から離型する。その後、上型２が上昇し、製造されたガラス光学素子が上型２と下型３との間から取り出される。
【００３２】
なお、加熱、加圧及び冷却の３つのうち少なくとも１つを行う複数のステージに対し、ガラス素材１００を収容する型セットを循環させることでガラス光学素子を製造するようにしてもよい。
【００３３】
以下、図２〜図５に示す第１実施例〜第４実施例について、上述の説明と重複する点については適宜省略しながら、図１に基づいて説明する。
【００３４】
＜第１実施例＞
第１実施例では、ガラス素材１００にモールド用ランタン系ガラスを用い、光学素子として非球面形状を有する両凹レンズの成形を行った。両凹レンズの概略形状は、外径φ２４ｍｍ、曲率半径４０ｍｍと６０ｍｍ、中肉厚１ｍｍである。上型２には曲率半径４０ｍｍからなる凸状成形面２ａを有し、下型３には曲率半径６０ｍｍからなる凸状成形面３ａを有した成形型を配して成形を行った。尚、成形型２，３は超硬材を研磨した後に貴金属系の膜を施したものを使用した。
【００３５】
図２は、第１実施例に係る荷重と温度との関係図である。
図２において、ヒータ９ａ，１０ａにより型温（成形型２，３の温度）を軟化点（Ｔｓ）以上の６１０℃まで加熱してガラス素材１００を加熱し（加熱工程）、サーボモータ１５を作動させ、プレス荷重２０００Ｎで上下の成形型２，３によりガラス素材１００をプレスする（加圧工程）。
【００３６】
その後、ガラス素材１００が所望肉厚に到達した後にプレス荷重を解除し、型温を０．５℃/秒の速度で冷却する（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス素材１００の温度がガラス転移点（Ｔｇ）５６０℃を通過し、５５７℃である時にサーボモータ１５を作動させて、再プレス荷重１５００Ｎを１秒かけて付与する（Ｃ１１）。
【００３７】
プレス荷重到達後に引張り荷重８００Ｎ（Ｔ１１）を０．５秒（ｔ１１）かけて付与し、その後、図２に示されるように、上述の荷重変化（Ｃ１１，Ｔ１１）と同様の荷重変化を連続的（Ｃ１２,Ｔ１２,Ｃ１３,Ｔ１３）に２回行う（離型促進工程）。計３セットからなる離型促進工程により、最後の引張り荷重Ｔ１３を付与した時点でガラス素材１００が上型２から離型される。離型温度は５５５℃であった。
【００３８】
なお、減圧側への圧力変化（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）に要する時間（ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３）は、衝撃力が増えることで密着力低減効果が大きく得られるため、１秒以内であることが望ましい。
【００３９】
＜離型促進効果の説明＞
１セット目の加圧側への圧力変化（Ｃ１１）の後の１セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１１）では、図６（ガラス光学素子の離型状態を説明するための平面図）に示すように、ガラス素材１００の上面である上型２（成形面２ａ）との密着面の密着力が低下する。これにより、例えば密着面の外周部分（１００−１）の部分剥離が生じる。
【００４０】
２セット目の加圧側への圧力変化（Ｃ１２）では、部分剥離部分１００−１に上型２の成形面２ａからの形状転写が再度行われる。部分剥離が生じていない部分にも、ガラス素材１００に弱い密着力で形状転写が再度行われる。
【００４１】
２セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１２）では、１セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１１）のときよりも密着力が低下する。これにより、例えば、上述の外周部分（１００−１）よりも内側（１００−２）に部分剥離が生じる。
【００４２】
３セット目の加圧側への圧力変化（Ｃ１３）では、部分剥離部分１００−１，１００−２に上型２の成形面２ａからの形状転写が再度行われる。部分剥離が生じていない部分にも、ガラス素材１００に弱い密着力で形状転写が再度行われる。
【００４３】
３セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１３）では、２セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１２）よりも密着力が低下する。これにより、例えば、更に内側の部分（１００−３）に部分剥離が生じるが、本実施例では、この段階でガラス素材１００が上型２から完全に離型する。
【００４４】
なお、ガラス素材１００は、凸形状の成形面２ａ，３ａを有する上型２及び下型３により両凹形状を転写されるため、部分剥離が外周から中央の凹部分に向かって生じやすくなっている。
【００４５】
上述のように加圧側への圧力変化（Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３）と減圧側への圧力変化（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）とを繰り返すことにより、密着力が低下していく。
減圧時の引張り荷重によって、ガラス素材１００には、密着面外周部に微小の界面剥れ箇所が形成され部分剥離部（微小離型部）となる。そのままガラス素材１００に引張り荷重をかけ続けると、ガラス素材１００は型形状が転写される前に完全に離型してしまうため不適となる。
【００４６】
一方で、部分剥離部を形成した後すぐに再加圧すると成形型２，３によってガラス素材１００の部分剥離部は空気層を間に有しながら成形型２，３と再密着する。結果、ガラス素材１００は初期加圧時に比べて上型２と弱い力で密接することになる（ガラス素材１００の内部が柔らかく追従層となり、ガラス素材１００の表面形状は減圧前に戻っているが、外周部の密着力だけ下がった状態が得られる）。任意に減圧回数（及び加圧回数）と減圧値とを設定することで、密着力低減領域が徐々に広がり、成形面２ａ全体としての密着力は下がることになる。このように離型が促進されることにより、離型温度も上がる。
【００４７】
また、減圧と加圧の圧力変動をセットとする事で部分剥離部が変動し、一定の部分剥離状態が長時間維持されることが無いため、光学素子の光学機能面に不連続な境界線が形成されるのを抑え、光学機能に優れた光学素子を得ることができる。
【００４８】
なお、冷却工程においてガラス素材１００の温度が降下しているときに、ガラス素材１００への加圧量が大きければ密着力が強くなり、加圧量が小さければガラス素材１００が自由収縮し成形型（上型２）との拘束が解かれて面形状が悪くなる。そこで、圧力変動を行うようにしている。
【００４９】
以上説明した第１実施例の離型促進工程では、上型（第１の成形型）２及び下型（第２の成形型）３によりガラス素材１００を加圧する圧力を加圧側及び減圧側のうち一方（加圧側Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３）へ変化させた後に連続的に他方（減圧側Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）へ変化させる圧力変動が１セット以上行われる。
【００５０】
そのため、ガラス素材１００の面精度を維持しながらガラス素材１００と上型２の成形面２ａとの間の密着力を低下させることができる。これにより、離型時に、ガラス素材１００にクラック、割れ等の不具合が発生したり面精度が悪化したりするのを抑えることができる。
【００５１】
よって、本実施例によれば、ガラス光学素子を高精度に製造することができる。
【００５２】
更には、密着力を低下させることで、離型温度を高めることも可能となる。離型温度が高まると、ガラス素材１００にクラック、割れ等の不具合が発生するのをより確実に抑え、ガラス光学素子をより一層高精度に製造することができる。
【００５３】
更には、ガラス素材１００を強制離型させる離型手段（例えば、突き出し機構や入れ子（型）の分割）を必要としないため、ガラス光学素子の製造装置１の構成を簡単にすることができる。
【００５４】
また、第１実施例の離型促進工程では、圧力変動が連続して行われる。これにより、ガラス素材１００の形状精度をより確実に維持しながらガラス素材１００と上型２との密着力を弱め、ガラス素材１００の上型２からの離型を促進することができる。
【００５５】
また、第１実施例の離型促進工程では、ガラス素材１００が上型２及び下型３から離型するまで圧力変動が行われる。そのため、ガラス素材１００の形状精度をより確実に維持しながらガラス素材１００と上型２との密着力を弱めることができる。
【００５６】
また、第１実施例の離型促進工程では、ガラス素材１００を加圧する圧力は、まず加圧側（Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３）へ変化した後に減圧側（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）へ変化する。そのため、減圧量（離型促進するための圧力差）が多くなることで密着力をより確実に低下させることができる。更には、離型温度を高くすることができる。
【００５７】
また、第１実施例では、離型促進工程の圧力変動は、冷却工程でガラス素材１００の温度が軟化点Ｔｓになったとき以降から開始される。そのため、ガラス素材１００の形状精度をより確実に維持しながらガラス素材１００と上型２との密着力を弱め、ガラス素材１００の上型２からの離型を促進することができる。
【００５８】
＜第２実施例＞
第２実施例では、ガラス素材１００にモールド用クラウン系ガラスを用い、光学素子として非球面形状を有する両凸レンズの成形を行った。両凸レンズの概略形状は、外径φ１８ｍｍ、曲率半径２８ｍｍと４１ｍｍ、中肉厚４ｍｍである。ガラス光学素子の製造装置１の構成は、成形する光学素子の形状（上型２及び下型３の成形面２ａ，３ａの形状）を除いて、第１の実施形態のものと同様である。
【００５９】
図３は、第２実施例に係る荷重と温度との関係図である。
図３において、ヒータ９ａ，１０ａにより型温を軟化点（Ｔｓ）以上の５８０℃まで加熱し（加熱工程）、サーボモータ１５を作動させ、プレス荷重１２００Ｎで上下の成形型２，３によりガラス素材１００をプレスする（加圧工程）。
【００６０】
その後、ガラス素材１００が所望肉厚に到達した後にプレス荷重を維持したまま型温を１．０℃／秒の速度で冷却する（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス素材１００の温度がガラス転移点（Ｔｇ）５２８℃に降下する前の５５０℃である時にサーボモータ１５により引張り荷重４００Ｎ（Ｔ２１）を０．２秒（ｔ２１）かけて付与し、その後、再プレス荷重１０００Ｎを１０秒かけて付与する（Ｃ２１）。
【００６１】
その後、図３に示されるように、上述の荷重変化（Ｔ２１，Ｃ２１）と同様の荷重変化を連続的（Ｔ２２,Ｃ２２）に行い、その後荷重を解除し（Ｔ２３）、荷重ゼロとなる（離型促進工程）。計２セット半からなる離型促進工程により、荷重ゼロの状態でガラス素材１００が上型２から離型温度５２８℃で離型した。
【００６２】
本実施例においても、減圧側への圧力変化（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）に要する時間（ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３）は、１秒以内であることが望ましい。
【００６３】
以上説明した第２実施例においても、第１実施例と同様の部分については、第１実施例と同様の効果、例えば、ガラス光学素子を高精度に製造することができるなどの効果を得ることができる。
【００６４】
また、第２実施例の離型促進工程では、ガラス素材１００を加圧する圧力は、まず減圧側（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）へ変化した後に連続的に加圧側（Ｃ２１，Ｃ２２）へ変化する。そのため、肉厚制御を容易にすると共に離型温度を高くすることができる。更には、圧力変動の最初から密着力を弱める動作を行うことができる。
【００６５】
また、第２実施例では、離型促進工程の圧力変動は、冷却工程でガラス素材１００の温度が軟化点Ｔｓになったとき以降、軟化点Ｔｓになる前に開始される。そのため、ガラス素材１００の形状精度をより確実に維持しながらガラス素材１００と上型２との密着力を弱め、ガラス素材１００の上型２からの離型を促進することができる。
【００６６】
＜第３実施例＞
第３実施例では、ガラス素材１００にモールド用のフッ化物系ガラスを用い、光学素子として非球面形状を有する両凹レンズの成形を行った。両凹レンズの概略形状は、外径φ２４ｍｍ、曲率半径４５ｍｍと２００ｍｍ、中肉厚１．２ｍｍである。ガラス光学素子の製造装置１の構成は、成形する形状（上型２及び下型３の成形面２ａ，３ａの形状）を除いて、第１の実施形態のものと同様である。
【００６７】
図４は、第３実施例に係る荷重と温度との関係図である。
図４において、ヒータ９ａ，１０ａにより型温を軟化点（Ｔｓ）以上の５１０℃まで加熱し（加熱工程）、サーボモータ１５を作動させ、プレス荷重１０００Ｎで上下の成形型２，３によりガラス素材１００をプレスする（加圧工程）。
【００６８】
加圧工程が終了するのと同時で且つ冷却工程で型温を１．０℃／秒の速度で開始するのと同時に、サーボモータ１５により引張り荷重２００Ｎ（Ｔ３１）を０．２秒（ｔ３１）かけて付与し引張り荷重を１秒間かけ続け（Ｓ１）、その後、再プレス荷重１０００Ｎ（Ｃ３１）を１０秒かけて付与し再プレス荷重を１秒間かけ続ける（Ｓ２）。
【００６９】
その後、図４に示されるように、上述の荷重変化（Ｔ３１，Ｃ３１）と同様の荷重変化を連続的（Ｔ３２，Ｃ３２，Ｔ３３，Ｃ３３，Ｔ３４，Ｃ３４，Ｔ３５）に行い、その後荷重ゼロのまま保持する（離型促進工程）。計４セット半からなる離型促進工程により、荷重ゼロの状態でガラス素材１００が上型２から離型温度４５０℃で離型した。
【００７０】
なお、減圧側への圧力変化（Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３,Ｔ３４）の後、加圧側への圧力変化（Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３,Ｃ３４）まで圧力一定の時間（Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５,Ｓ７）があるが、この時間は例えば１秒以内とすることで減圧側から加圧側へは連続的に圧力を変化させるとよい。これにより、ガラス素材１００の面精度を維持しながら、圧力変動のセット数を増やすことができる。
【００７１】
また、圧力変動の間（Ｔ３１，Ｃ３１と、Ｔ３２，Ｃ３２と、Ｔ３３,Ｃ３３と、Ｔ３４,Ｃ３４と、Ｔ３５との間）に時間（Ｓ２，Ｓ４,Ｓ６,Ｓ８）があるが、この時間も例えば１秒以内とすることで連続して圧力変動を行うようにするとよい。これによっても、ガラス素材１００の面精度を維持しながら、圧力変動のセット数を増やすことができる。
【００７２】
本実施例においても、減圧側への圧力変化（Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３，Ｔ３４，Ｔ３５）に要する時間（ｔ３１，ｔ３２，ｔ３３，ｔ３４，ｔ３５）は、１秒以内であることが望ましい。
【００７３】
以上説明した第３実施例においても、第１実施例及び第２実施例と同様の部分については、第１実施例及び第２実施例と同様の効果、例えば、ガラス光学素子を高精度に製造することができるなどの効果を得ることができる。
【００７４】
また、第３実施例では、離型促進工程の圧力変動が、冷却工程でガラス素材１００の冷却を開始するのと同時に開始される。そのため、圧力変動の時間を多くとることができる。また、離型温度を高めることも可能となる。
【００７５】
＜第４実施例＞
第４実施例では、ガラス素材１００にモールド用のフリント系ガラスを用い、光学素子として非球面形状を有する凸メニスカスレンズの成形を行った。凸メニスカスレンズの概略形状は、外径φ３２ｍｍ、曲率半径５０ｍｍと１７０ｍｍ、中肉厚３ｍｍである。ガラス光学素子の製造装置１の構成は、成形する光学素子の形状（上型２及び下型３の成形面２ａ，３ａの形状）を除いて、第１の実施形態のものと同様である。
【００７６】
図５は、第４実施例に係る荷重と温度との関係図である。
図５において、ヒータ９ａ，１０ａにより型温を軟化点（Ｔｓ）以上の６１０℃まで加熱し（加熱工程）、サーボモータ１５を作動させ、プレス荷重２０００Ｎで上下の成形型２，３によりガラス素材１００をプレスする（加圧工程）。
【００７７】
その後、ガラス素材１００が所望肉厚に到達した後にプレス荷重を解除し型温を０．２℃／秒の速度で冷却する（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス素材１００の温度がガラス転移点（Ｔｇ）５６０℃を通過し、５５７℃である時にサーボモータ１５により再プレス荷重１２００Ｎを３秒かけて付与する（Ｃ４１）。荷重到達後に荷重解除（Ｔ４１）を０．２秒（ｔ４１）かけて付与し、その後、図５に示すように、ガラス素材１００を加圧する圧力をまず加圧側へ変化させ、その後に連続的に減圧側へ変化させる。
【００７８】
加圧側への変化のさせ方は、２．５秒かけてプレス荷１０００Ｎ（Ｃ４２）、２秒かけてプレス荷重８００Ｎ（Ｃ４３）、１．５秒かけてプレス荷重６００Ｎ（Ｃ４４）、１秒かけてプレス荷重４００Ｎ（Ｃ４５）、０．５秒かけてプレス荷重２００Ｎ（Ｃ４６）とし、減圧側への変化のさせ方は、いずれも荷重解除（Ｔ４２，Ｔ４３，Ｔ４４，Ｔ４５，Ｔ４６）で、全て０．２秒で変化させる（離型促進工程）。計６セットからなる離型促進工程により、最後の荷重解除Ｔ４６を付与した時点でガラス素材１００が上型２から離型される。離型温度は５５５℃であった。
【００７９】
なお、本実施例の減圧側への圧力変化（Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３，Ｔ４４、Ｔ４５、Ｔ４６）では、圧力が引張り荷重側に加えられるのではなく、プレス荷重解除（圧力＝０）されることにより行われる。このように圧力が解除されることでも、ガラス素材１００の収縮中の成形動作によって密着力の低下を生じさせることは可能である。
【００８０】
また、本実施例の離型促進工程では、６セットの圧力変動における減圧側から加圧側への圧力の変化量（本実施例では減圧側が圧力＝０のため、加圧量）が、例えば徐々に小さくなるように変動する。なお、変動するセット数は１セット以上であればよく、変化量が徐々に大きくなるように変動するようにしてもよい。
【００８１】
また、本実施例においても、減圧側への圧力変化（Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３，Ｔ４４,Ｔ４５,Ｔ４６）に要する時間（ｔ４１，ｔ４２，ｔ４３，ｔ４４,ｔ４５,ｔ４６）は、１秒以内であることが望ましい。
【００８２】
以上説明した第４実施例においても、第１実施例〜第３実施例と同様の部分については、第１実施例〜第３実施例と同様の効果、例えば、ガラス光学素子を高精度に製造することができるなどの効果を得ることができる。
【００８３】
また、本実施例の離型促進工程では、ガラス素材１００を再加圧する圧力を変化させている。それに伴い減圧側への変化量も変化している。この動作によって部分離型する面積を変化させることができる。そのため、非球面量が多い場合や口径が大きい場合などのガラス光学素子の形状においても本実施例の離型促進工程を好適に用いることができる。
【００８４】
なお、以上説明した第１実施例〜第４実施例では、圧力変動（加圧側及び減圧側の一方の圧力変化、その後の他方の圧力変化）が２セット半〜６セットである場合を例に説明したが、圧力変動は、１セット以上であれば、数１０セット以上行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ ガラス光学素子の製造装置
２ 上型（第１の成形型）
２ａ 成形面
３ 下型（第２の成形型）
３ａ 成形面
４ スリーブ
５ 上型保持部
６ 下型保持部
７ 上超硬プレート
８ 下超硬プレート
９ 上ヒータプレート
９ａ ヒータ
１０ 下ヒータプレート
１０ａ ヒータ
１１ 上断熱プレート
１２ 下断熱プレート
１３ 上冷却プレート
１４ 下冷却プレート
１５ サーボモータ
１６ ロッド
１７ 成形室
１００ ガラス素材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス素材に加熱、加圧及び冷却を行うことによりガラス光学素子を製造するガラス光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス素材に加熱、加圧及び冷却を行うことによりガラス光学素子を製造するガラス光学素子の製造方法が用いられている（例えば、特許文献１〜６参照）。
【０００３】
特許文献１及び２には、冷却工程中に再加圧を行う技術が記載されている。
特許文献３には、ガラス素材の温度がガラス転移点以下に降下した後に引張り荷重（負圧）をかけてガラス素材を強制離型させ、その後荷重なしで所定温度まで加熱し、加熱後再度加圧プレスし、所定量プレス後に荷重ゼロのまま冷却し、離型させる技術が記載されている。
【０００４】
特許文献４には、ガラス素材の温度がガラス転移点以下に降下した後に引張り荷重を付与しつつ上下の型温に差を設けて冷却し、レンズの反り力を発生させて、離型性を向上させる技術が記載されている。
【０００５】
特許文献５には、冷却工程中にガラス素材に回転荷重を付与して強制離型させる技術が記載されている。
特許文献６には、加圧工程中にガラス素材の押圧と開放とを繰り返す技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２４１２０２号公報
【特許文献２】特許第３８２５９７８号公報
【特許文献３】特開平９−２７８４５４号公報
【特許文献４】特許第３９３９１５７号公報
【特許文献５】特開２００２−３３８２７２号公報
【特許文献６】特開平８−３０１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜６の技術のようにガラス素材を成形型から離型させると、成形型とガラス素材とが強い密着状態のときにガラス素材が離型するという理由で、ガラス光学素子にクラック、割れ等の不具合が発生しやすいという問題や、ガラス光学素子の面精度が悪化するという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、ガラス光学素子を高精度に製造することができるガラス光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のガラス光学素子の製造方法は、ガラス素材を加熱する加熱工程と、加熱された上記ガラス素材を第１の成形型及び第２の成形型により加圧する加圧工程と、上記ガラス素材を上記第１の成形型及び上記第２の成形型により加圧した状態で冷却する冷却工程と、を含み、上記冷却工程の少なくとも一部は、上記第１の成形型及び上記第２の成形型により上記ガラス素材を加圧する圧力を加圧側及び減圧側のうち一方へ変化させた後に連続的に他方へ変化させる圧力変動を１セット以上行う離型促進工程からなる。
【００１０】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記圧力変動は、連続して行われるようにしてもよい。
【００１１】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程では、上記ガラス素材が上記第１の成形型及び上記第２の成形型のうち少なくとも一方から離型するまで、上記圧力変動を行うようにしてもよい。
【００１２】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程では、上記ガラス素材を加圧する上記圧力を、まず加圧側へ変化させた後に減圧側へ変化させる、ようにしてもよい。
【００１３】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程では、上記ガラス素材を加圧する上記圧力を、まず減圧側へ変化させた後に加圧側へ変化させるようにしてもよい。
【００１４】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程の上記圧力変動を、上記冷却工程で上記ガラス素材の冷却を開始するのと同時に開始するようにしてもよい。
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程の上記圧力変動を、上記冷却工程で上記ガラス素材の温度が軟化点になったとき以降から開始するようにしてもよい。
【００１５】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記圧力変動の開始は、上記ガラス素材の温度がガラス転移点になる前であるようにしてもよい。
【００１６】
また、上記ガラス光学素子の製造方法において、上記離型促進工程では、上記ガラス素材を加圧する上記圧力を減圧側へ変化させた後に加圧側へ変化させる圧力変動を２セット以上行い、２セット以上の上記圧力変動における減圧側から加圧側への上記圧力の変化量を、上記セットごとに変動させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガラス光学素子を高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法の加熱工程における光学素子の製造装置を示す部分断面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法の加圧工程における光学素子の製造装置を示す部分断面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法の冷却工程・離型促進工程における光学素子の製造装置を示す部分断面図である。
【図１Ｄ】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法の離型工程における光学素子の製造装置を示す部分断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の第１実施例に係る荷重と温度との関係図である。
【図３】本発明の一実施の形態の第２実施例に係る荷重と温度との関係図である。
【図４】本発明の一実施の形態の第３実施例に係る荷重と温度との関係図である。
【図５】本発明の一実施の形態の第４実施例に係る荷重と温度との関係図である。
【図６】本発明の一実施の形態におけるガラス光学素子の離型状態を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るガラス光学素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の一実施の形態に係るガラス光学素子の製造方法の加熱工程，加圧工程，冷却工程・離型促進工程，離型工程におけるガラス光学素子の製造装置１を示す部分断面図である。
【００２０】
ガラス光学素子の製造装置１は、第１の成形型の一例である上型２と、第２の成形型の一例である下型３と、スリーブ４と、上型保持部５と、下型保持部６と、上超硬プレート７と、下超硬プレート８と、上ヒータプレート（加熱部，冷却部）９と、下ヒータプレート（加熱部，冷却部）１０と、上断熱プレート１１と、下断熱プレート１２と、上冷却プレート１３と、下冷却プレート１４と、型駆動部の一例であるサーボモータ（加圧部）１５と、ロッド１６と、成形室１７と、を備える。
【００２１】
上型２と下型３とは、ガラス素材１００を挟んで対向して配置されている。
上型２の下端中央には、ガラス素材１００に凹形状を転写する凸形状の成形面２ａが形成されている。上型２は、上端にフランジ部２ｂが形成された円柱形状を呈する。
【００２２】
下型３の上端中央には、ガラス素材１００に凹形状を転写する凸形状の成形面３ａが形成されている。下型３は、下端にフランジ部３ｂが形成された円柱形状を呈する。
スリーブ４は、上型２及び下型３の外周に配置され、上型２と下型３との中心位置を一致させる。スリーブ４は、円筒形状を呈し、本実施の形態では例えば上型２に固定されている。
【００２３】
上型保持部５は、上超硬プレート７に固定され、上型２をフランジ部２ｂにおいて保持することで上型２の上面と上超硬プレート７の底面とを面接触させている。
下型保持部６は、下超硬プレート８に固定され、下型３をフランジ部３ｂにおいて保持することで下型３の底面と下超硬プレート８の上面とを面接触させている。
【００２４】
上ヒータプレート９及び下ヒータプレート１０には、それぞれ例えば４本のヒータ９ａ，１０ａが挿入されている。
上断熱プレート１１は、上ヒータプレート９の上部に固定され、この上ヒータプレート９の熱が上方に伝達するのを防ぐ。
【００２５】
下断熱プレート１２は、下ヒータプレート１０の下部に固定され、この下ヒータプレート１０の熱が下方に伝達するのを防ぐ。
上冷却プレート１３には、水等の冷媒が配置され、上断熱プレート１１が断熱しきれなかった熱を冷却する。
【００２６】
下冷却プレート１４には、水等の冷媒が配置され、下断熱プレート１２が断熱しきれなかった熱を冷却する。
サーボモータ１５は、上冷却プレート１３に連結されたロッド１６によって上型２を上下動させ、ガラス素材１００を加圧する。詳しくは後述するが、サーボモータ１５は、図示しない制御部の制御によって、上型２及び下型３によりガラス素材１００を加圧する圧力を加圧側および減圧側のうち一方へ変化させた後に連続的に他方へ変化させる圧力変動を１セット以上行う。なお、「１セット以上」とは、ｎセット（ｎは自然数）に例えば半セットを加えた場合（例えば後述の第２実施例）を含んでいる。
【００２７】
成形室１７には、ガラス光学素子の製造装置１のうちサーボモータ１５及びロッド１６以外の上述の部材が配置されている。また、成形室１７には、例えば窒素である不活性ガスが充填されている。
【００２８】
以下、本実施の形態に係るガラス光学素子の製造方法について、上述の説明と重複する点については適宜省略しながら説明する。
【００２９】
まず、図１Ａに示すように、ガラス素材１００は、下型３の成形面３ａ上に載置された状態で、例えば上ヒータプレート９及び下ヒータプレート１０からの熱伝導により、ガラス転移点Ｔｇ以上の温度になるまで加熱される（加熱工程）。
【００３０】
図１Ｂに示すように、サーボモータ１５が上型２に下方への圧力を付与することによって、加熱されたガラス素材１００は、上型２及び下型３により加圧される（加圧工程）。
図１Ｃに示すように、ガラス素材１００は、加圧工程の途中から又は加圧工程の終了後に、上型２及び下型３により加圧された状態で、例えば、上ヒータプレート９及び下ヒータプレート１０の温度が下がることによって例えば離型するまで冷却される（冷却工程）。冷却工程の少なくとも一部（即ち一部または全部）は、圧力変動を行う離型促進工程からなる。離型促進工程における圧力変動については後述する。
【００３１】
図１Ｄに示すように、冷却されたガラス素材１００は、収縮することで或いは強制的に、上型２及び下型３のうち少なくとも一方である上型２から離型する。その後、上型２が上昇し、製造されたガラス光学素子が上型２と下型３との間から取り出される。
【００３２】
なお、加熱、加圧及び冷却の３つのうち少なくとも１つを行う複数のステージに対し、ガラス素材１００を収容する型セットを循環させることでガラス光学素子を製造するようにしてもよい。
【００３３】
以下、図２〜図５に示す第１実施例〜第４実施例について、上述の説明と重複する点については適宜省略しながら、図１に基づいて説明する。
【００３４】
＜第１実施例＞
第１実施例では、ガラス素材１００にモールド用ランタン系ガラスを用い、光学素子として非球面形状を有する両凹レンズの成形を行った。両凹レンズの概略形状は、外径φ２４ｍｍ、曲率半径４０ｍｍと６０ｍｍ、中肉厚１ｍｍである。上型２には曲率半径４０ｍｍからなる凸状成形面２ａを有し、下型３には曲率半径６０ｍｍからなる凸状成形面３ａを有した成形型を配して成形を行った。尚、成形型２，３は超硬材を研磨した後に貴金属系の膜を施したものを使用した。
【００３５】
図２は、第１実施例に係る荷重と温度との関係図である。
図２において、ヒータ９ａ，１０ａにより型温（成形型２，３の温度）を軟化点（Ｔｓ）以上の６１０℃まで加熱してガラス素材１００を加熱し（加熱工程）、サーボモータ１５を作動させ、プレス荷重２０００Ｎで上下の成形型２，３によりガラス素材１００をプレスする（加圧工程）。
【００３６】
その後、ガラス素材１００が所望肉厚に到達した後にプレス荷重を解除し、型温を０．５℃/秒の速度で冷却する（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス素材１００の温度がガラス転移点（Ｔｇ）５６０℃を通過し、５５７℃である時にサーボモータ１５を作動させて、再プレス荷重１５００Ｎを１秒かけて付与する（Ｃ１１）。
【００３７】
プレス荷重到達後に引張り荷重８００Ｎ（Ｔ１１）を０．５秒（ｔ１１）かけて付与し、その後、図２に示されるように、上述の荷重変化（Ｃ１１，Ｔ１１）と同様の荷重変化を連続的（Ｃ１２,Ｔ１２,Ｃ１３,Ｔ１３）に２回行う（離型促進工程）。計３セットからなる離型促進工程により、最後の引張り荷重Ｔ１３を付与した時点でガラス素材１００が上型２から離型される。離型温度は５５５℃であった。
【００３８】
なお、減圧側への圧力変化（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）に要する時間（ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３）は、衝撃力が増えることで密着力低減効果が大きく得られるため、１秒以内であることが望ましい。
【００３９】
＜離型促進効果の説明＞
１セット目の加圧側への圧力変化（Ｃ１１）の後の１セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１１）では、図６（ガラス光学素子の離型状態を説明するための平面図）に示すように、ガラス素材１００の上面である上型２（成形面２ａ）との密着面の密着力が低下する。これにより、例えば密着面の外周部分（１００−１）の部分剥離が生じる。
【００４０】
２セット目の加圧側への圧力変化（Ｃ１２）では、部分剥離部分１００−１に上型２の成形面２ａからの形状転写が再度行われる。部分剥離が生じていない部分にも、ガラス素材１００に弱い密着力で形状転写が再度行われる。
【００４１】
２セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１２）では、１セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１１）のときよりも密着力が低下する。これにより、例えば、上述の外周部分（１００−１）よりも内側（１００−２）に部分剥離が生じる。
【００４２】
３セット目の加圧側への圧力変化（Ｃ１３）では、部分剥離部分１００−１，１００−２に上型２の成形面２ａからの形状転写が再度行われる。部分剥離が生じていない部分にも、ガラス素材１００に弱い密着力で形状転写が再度行われる。
【００４３】
３セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１３）では、２セット目の減圧側への圧力変化（Ｔ１２）よりも密着力が低下する。これにより、例えば、更に内側の部分（１００−３）に部分剥離が生じるが、本実施例では、この段階でガラス素材１００が上型２から完全に離型する。
【００４４】
なお、ガラス素材１００は、凸形状の成形面２ａ，３ａを有する上型２及び下型３により両凹形状を転写されるため、部分剥離が外周から中央の凹部分に向かって生じやすくなっている。
【００４５】
上述のように加圧側への圧力変化（Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３）と減圧側への圧力変化（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）とを繰り返すことにより、密着力が低下していく。
減圧時の引張り荷重によって、ガラス素材１００には、密着面外周部に微小の界面剥れ箇所が形成され部分剥離部（微小離型部）となる。そのままガラス素材１００に引張り荷重をかけ続けると、ガラス素材１００は型形状が転写される前に完全に離型してしまうため不適となる。
【００４６】
一方で、部分剥離部を形成した後すぐに再加圧すると成形型２，３によってガラス素材１００の部分剥離部は空気層を間に有しながら成形型２，３と再密着する。結果、ガラス素材１００は初期加圧時に比べて上型２と弱い力で密接することになる（ガラス素材１００の内部が柔らかく追従層となり、ガラス素材１００の表面形状は減圧前に戻っているが、外周部の密着力だけ下がった状態が得られる）。任意に減圧回数（及び加圧回数）と減圧値とを設定することで、密着力低減領域が徐々に広がり、成形面２ａ全体としての密着力は下がることになる。このように離型が促進されることにより、離型温度も上がる。
【００４７】
また、減圧と加圧の圧力変動をセットとする事で部分剥離部が変動し、一定の部分剥離状態が長時間維持されることが無いため、光学素子の光学機能面に不連続な境界線が形成されるのを抑え、光学機能に優れた光学素子を得ることができる。
【００４８】
なお、冷却工程においてガラス素材１００の温度が降下しているときに、ガラス素材１００への加圧量が大きければ密着力が強くなり、加圧量が小さければガラス素材１００が自由収縮し成形型（上型２）との拘束が解かれて面形状が悪くなる。そこで、圧力変動を行うようにしている。
【００４９】
以上説明した第１実施例の離型促進工程では、上型（第１の成形型）２及び下型（第２の成形型）３によりガラス素材１００を加圧する圧力を加圧側及び減圧側のうち一方（加圧側Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３）へ変化させた後に連続的に他方（減圧側Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）へ変化させる圧力変動が１セット以上行われる。
【００５０】
そのため、ガラス素材１００の面精度を維持しながらガラス素材１００と上型２の成形面２ａとの間の密着力を低下させることができる。これにより、離型時に、ガラス素材１００にクラック、割れ等の不具合が発生したり面精度が悪化したりするのを抑えることができる。
【００５１】
よって、本実施例によれば、ガラス光学素子を高精度に製造することができる。
【００５２】
更には、密着力を低下させることで、離型温度を高めることも可能となる。離型温度が高まると、ガラス素材１００にクラック、割れ等の不具合が発生するのをより確実に抑え、ガラス光学素子をより一層高精度に製造することができる。
【００５３】
更には、ガラス素材１００を強制離型させる離型手段（例えば、突き出し機構や入れ子（型）の分割）を必要としないため、ガラス光学素子の製造装置１の構成を簡単にすることができる。
【００５４】
また、第１実施例の離型促進工程では、圧力変動が連続して行われる。これにより、ガラス素材１００の形状精度をより確実に維持しながらガラス素材１００と上型２との密着力を弱め、ガラス素材１００の上型２からの離型を促進することができる。
【００５５】
また、第１実施例の離型促進工程では、ガラス素材１００が上型２及び下型３から離型するまで圧力変動が行われる。そのため、ガラス素材１００の形状精度をより確実に維持しながらガラス素材１００と上型２との密着力を弱めることができる。
【００５６】
また、第１実施例の離型促進工程では、ガラス素材１００を加圧する圧力は、まず加圧側（Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３）へ変化した後に減圧側（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）へ変化する。そのため、減圧量（離型促進するための圧力差）が多くなることで密着力をより確実に低下させることができる。更には、離型温度を高くすることができる。
【００５７】
また、第１実施例では、離型促進工程の圧力変動は、冷却工程でガラス素材１００の温度が軟化点Ｔｓになったとき以降から開始される。そのため、ガラス素材１００の形状精度をより確実に維持しながらガラス素材１００と上型２との密着力を弱め、ガラス素材１００の上型２からの離型を促進することができる。
【００５８】
＜第２実施例＞
第２実施例では、ガラス素材１００にモールド用クラウン系ガラスを用い、光学素子として非球面形状を有する両凸レンズの成形を行った。両凸レンズの概略形状は、外径φ１８ｍｍ、曲率半径２８ｍｍと４１ｍｍ、中肉厚４ｍｍである。ガラス光学素子の製造装置１の構成は、成形する光学素子の形状（上型２及び下型３の成形面２ａ，３ａの形状）を除いて、第１の実施形態のものと同様である。
【００５９】
図３は、第２実施例に係る荷重と温度との関係図である。
図３において、ヒータ９ａ，１０ａにより型温を軟化点（Ｔｓ）以上の５８０℃まで加熱し（加熱工程）、サーボモータ１５を作動させ、プレス荷重１２００Ｎで上下の成形型２，３によりガラス素材１００をプレスする（加圧工程）。
【００６０】
その後、ガラス素材１００が所望肉厚に到達した後にプレス荷重を維持したまま型温を１．０℃／秒の速度で冷却する（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス素材１００の温度がガラス転移点（Ｔｇ）５２８℃に降下する前の５５０℃である時にサーボモータ１５により引張り荷重４００Ｎ（Ｔ２１）を０．２秒（ｔ２１）かけて付与し、その後、再プレス荷重１０００Ｎを１０秒かけて付与する（Ｃ２１）。
【００６１】
その後、図３に示されるように、上述の荷重変化（Ｔ２１，Ｃ２１）と同様の荷重変化を連続的（Ｔ２２,Ｃ２２）に行い、その後荷重を解除し（Ｔ２３）、荷重ゼロとなる（離型促進工程）。計２セット半からなる離型促進工程により、荷重ゼロの状態でガラス素材１００が上型２から離型温度５２８℃で離型した。
【００６２】
本実施例においても、減圧側への圧力変化（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）に要する時間（ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３）は、１秒以内であることが望ましい。
【００６３】
以上説明した第２実施例においても、第１実施例と同様の部分については、第１実施例と同様の効果、例えば、ガラス光学素子を高精度に製造することができるなどの効果を得ることができる。
【００６４】
また、第２実施例の離型促進工程では、ガラス素材１００を加圧する圧力は、まず減圧側（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）へ変化した後に連続的に加圧側（Ｃ２１，Ｃ２２）へ変化する。そのため、肉厚制御を容易にすると共に離型温度を高くすることができる。更には、圧力変動の最初から密着力を弱める動作を行うことができる。
【００６５】
また、第２実施例では、離型促進工程の圧力変動は、冷却工程でガラス素材１００の温度が軟化点Ｔｓになったとき以降、軟化点Ｔｓになる前に開始される。そのため、ガラス素材１００の形状精度をより確実に維持しながらガラス素材１００と上型２との密着力を弱め、ガラス素材１００の上型２からの離型を促進することができる。
【００６６】
＜第３実施例＞
第３実施例では、ガラス素材１００にモールド用のフッ化物系ガラスを用い、光学素子として非球面形状を有する両凹レンズの成形を行った。両凹レンズの概略形状は、外径φ２４ｍｍ、曲率半径４５ｍｍと２００ｍｍ、中肉厚１．２ｍｍである。ガラス光学素子の製造装置１の構成は、成形する形状（上型２及び下型３の成形面２ａ，３ａの形状）を除いて、第１の実施形態のものと同様である。
【００６７】
図４は、第３実施例に係る荷重と温度との関係図である。
図４において、ヒータ９ａ，１０ａにより型温を軟化点（Ｔｓ）以上の５１０℃まで加熱し（加熱工程）、サーボモータ１５を作動させ、プレス荷重１０００Ｎで上下の成形型２，３によりガラス素材１００をプレスする（加圧工程）。
【００６８】
加圧工程が終了するのと同時で且つ冷却工程で型温を１．０℃／秒の速度で開始するのと同時に、サーボモータ１５により引張り荷重２００Ｎ（Ｔ３１）を０．２秒（ｔ３１）かけて付与し引張り荷重を１秒間かけ続け（Ｓ１）、その後、再プレス荷重１０００Ｎ（Ｃ３１）を１０秒かけて付与し再プレス荷重を１秒間かけ続ける（Ｓ２）。
【００６９】
その後、図４に示されるように、上述の荷重変化（Ｔ３１，Ｃ３１）と同様の荷重変化を連続的（Ｔ３２，Ｃ３２，Ｔ３３，Ｃ３３，Ｔ３４，Ｃ３４，Ｔ３５）に行い、その後荷重ゼロのまま保持する（離型促進工程）。計４セット半からなる離型促進工程により、荷重ゼロの状態でガラス素材１００が上型２から離型温度４５０℃で離型した。
【００７０】
なお、減圧側への圧力変化（Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３,Ｔ３４）の後、加圧側への圧力変化（Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３,Ｃ３４）まで圧力一定の時間（Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５,Ｓ７）があるが、この時間は例えば１秒以内とすることで減圧側から加圧側へは連続的に圧力を変化させるとよい。これにより、ガラス素材１００の面精度を維持しながら、圧力変動のセット数を増やすことができる。
【００７１】
また、圧力変動の間（Ｔ３１，Ｃ３１と、Ｔ３２，Ｃ３２と、Ｔ３３,Ｃ３３と、Ｔ３４,Ｃ３４と、Ｔ３５との間）に時間（Ｓ２，Ｓ４,Ｓ６,Ｓ８）があるが、この時間も例えば１秒以内とすることで連続して圧力変動を行うようにするとよい。これによっても、ガラス素材１００の面精度を維持しながら、圧力変動のセット数を増やすことができる。
【００７２】
本実施例においても、減圧側への圧力変化（Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３，Ｔ３４，Ｔ３５）に要する時間（ｔ３１，ｔ３２，ｔ３３，ｔ３４，ｔ３５）は、１秒以内であることが望ましい。
【００７３】
以上説明した第３実施例においても、第１実施例及び第２実施例と同様の部分については、第１実施例及び第２実施例と同様の効果、例えば、ガラス光学素子を高精度に製造することができるなどの効果を得ることができる。
【００７４】
また、第３実施例では、離型促進工程の圧力変動が、冷却工程でガラス素材１００の冷却を開始するのと同時に開始される。そのため、圧力変動の時間を多くとることができる。また、離型温度を高めることも可能となる。
【００７５】
＜第４実施例＞
第４実施例では、ガラス素材１００にモールド用のフリント系ガラスを用い、光学素子として非球面形状を有する凸メニスカスレンズの成形を行った。凸メニスカスレンズの概略形状は、外径φ３２ｍｍ、曲率半径５０ｍｍと１７０ｍｍ、中肉厚３ｍｍである。ガラス光学素子の製造装置１の構成は、成形する光学素子の形状（上型２及び下型３の成形面２ａ，３ａの形状）を除いて、第１の実施形態のものと同様である。
【００７６】
図５は、第４実施例に係る荷重と温度との関係図である。
図５において、ヒータ９ａ，１０ａにより型温を軟化点（Ｔｓ）以上の６１０℃まで加熱し（加熱工程）、サーボモータ１５を作動させ、プレス荷重２０００Ｎで上下の成形型２，３によりガラス素材１００をプレスする（加圧工程）。
【００７７】
その後、ガラス素材１００が所望肉厚に到達した後にプレス荷重を解除し型温を０．２℃／秒の速度で冷却する（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス素材１００の温度がガラス転移点（Ｔｇ）５６０℃を通過し、５５７℃である時にサーボモータ１５により再プレス荷重１２００Ｎを３秒かけて付与する（Ｃ４１）。荷重到達後に荷重解除（Ｔ４１）を０．２秒（ｔ４１）かけて付与し、その後、図５に示すように、ガラス素材１００を加圧する圧力をまず加圧側へ変化させ、その後に連続的に減圧側へ変化させる。
【００７８】
加圧側への変化のさせ方は、２．５秒かけてプレス荷１０００Ｎ（Ｃ４２）、２秒かけてプレス荷重８００Ｎ（Ｃ４３）、１．５秒かけてプレス荷重６００Ｎ（Ｃ４４）、１秒かけてプレス荷重４００Ｎ（Ｃ４５）、０．５秒かけてプレス荷重２００Ｎ（Ｃ４６）とし、減圧側への変化のさせ方は、いずれも荷重解除（Ｔ４２，Ｔ４３，Ｔ４４，Ｔ４５，Ｔ４６）で、全て０．２秒で変化させる（離型促進工程）。計６セットからなる離型促進工程により、最後の荷重解除Ｔ４６を付与した時点でガラス素材１００が上型２から離型される。離型温度は５５５℃であった。
【００７９】
なお、本実施例の減圧側への圧力変化（Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３，Ｔ４４、Ｔ４５、Ｔ４６）では、圧力が引張り荷重側に加えられるのではなく、プレス荷重解除（圧力＝０）されることにより行われる。このように圧力が解除されることでも、ガラス素材１００の収縮中の成形動作によって密着力の低下を生じさせることは可能である。
【００８０】
また、本実施例の離型促進工程では、６セットの圧力変動における減圧側から加圧側への圧力の変化量（本実施例では減圧側が圧力＝０のため、加圧量）が、例えば徐々に小さくなるように変動する。なお、変動するセット数は１セット以上であればよく、変化量が徐々に大きくなるように変動するようにしてもよい。
【００８１】
また、本実施例においても、減圧側への圧力変化（Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３，Ｔ４４,Ｔ４５,Ｔ４６）に要する時間（ｔ４１，ｔ４２，ｔ４３，ｔ４４,ｔ４５,ｔ４６）は、１秒以内であることが望ましい。
【００８２】
以上説明した第４実施例においても、第１実施例〜第３実施例と同様の部分については、第１実施例〜第３実施例と同様の効果、例えば、ガラス光学素子を高精度に製造することができるなどの効果を得ることができる。
【００８３】
また、本実施例の離型促進工程では、ガラス素材１００を再加圧する圧力を変化させている。それに伴い減圧側への変化量も変化している。この動作によって部分離型する面積を変化させることができる。そのため、非球面量が多い場合や口径が大きい場合などのガラス光学素子の形状においても本実施例の離型促進工程を好適に用いることができる。
【００８４】
なお、以上説明した第１実施例〜第４実施例では、圧力変動（加圧側及び減圧側の一方の圧力変化、その後の他方の圧力変化）が２セット半〜６セットである場合を例に説明したが、圧力変動は、１セット以上であれば、数１０セット以上行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ ガラス光学素子の製造装置
２ 上型（第１の成形型）
２ａ 成形面
３ 下型（第２の成形型）
３ａ 成形面
４ スリーブ
５ 上型保持部
６ 下型保持部
７ 上超硬プレート
８ 下超硬プレート
９ 上ヒータプレート
９ａ ヒータ
１０ 下ヒータプレート
１０ａ ヒータ
１１ 上断熱プレート
１２ 下断熱プレート
１３ 上冷却プレート
１４ 下冷却プレート
１５ サーボモータ
１６ ロッド
１７ 成形室
１００ ガラス素材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素材を加熱する加熱工程と、
加熱された前記ガラス素材を第１の成形型及び第２の成形型により加圧する加圧工程と、
前記ガラス素材を前記第１の成形型及び前記第２の成形型により加圧した状態で冷却する冷却工程と、を含み、
前記冷却工程の少なくとも一部は、前記第１の成形型及び前記第２の成形型により前記ガラス素材を加圧する圧力を加圧側及び減圧側のうち一方へ変化させた後に連続的に他方へ変化させる圧力変動を１セット以上行う離型促進工程からなる、ガラス光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記離型促進工程では、前記圧力変動を２セット以上行う、請求項１記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記圧力変動は、連続して行われる、請求項２記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記離型促進工程では、前記ガラス素材が前記第１の成形型及び前記第２の成形型のうち少なくとも一方から離型するまで、前記圧力変動を行う、請求項１から請求項３のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記離型促進工程では、前記ガラス素材を加圧する前記圧力を、まず加圧側へ変化させた後に減圧側へ変化させる、請求項１から請求項４のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記離型促進工程では、前記ガラス素材を加圧する前記圧力を、まず減圧側へ変化させた後に加圧側へ変化させる、請求項１から請求項４のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記離型促進工程の前記圧力変動を、前記冷却工程で前記ガラス素材の冷却を開始するのと同時に開始する、請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記離型促進工程の前記圧力変動を、前記冷却工程で前記ガラス素材の温度が軟化点になったとき以降から開始する、請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記圧力変動の開始は、前記ガラス素材の温度がガラス転移点になる前である、請求項８記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記離型促進工程では、前記ガラス素材を加圧する前記圧力を減圧側へ変化させた後に加圧側へ変化させる圧力変動を２セット以上行い、
２セット以上の前記圧力変動における減圧側から加圧側への前記圧力の変化量を、前記セットごとに変動させる、請求項１から請求項９のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項１】
ガラス素材を加熱する加熱工程と、
加熱された前記ガラス素材を第１の成形型及び第２の成形型により加圧する加圧工程と、
前記ガラス素材を前記第１の成形型及び前記第２の成形型により加圧した状態で冷却する冷却工程と、を含み、
前記冷却工程の少なくとも一部は、前記第１の成形型及び前記第２の成形型により前記ガラス素材を加圧する圧力を加圧側及び減圧側のうち一方へ変化させた後に連続的に他方へ変化させる圧力変動を１セット以上行う離型促進工程からなる、ガラス光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記離型促進工程では、前記圧力変動を２セット以上行う、請求項１記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記圧力変動は、連続して行われる、請求項２記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記離型促進工程では、前記ガラス素材が前記第１の成形型及び前記第２の成形型のうち少なくとも一方から離型するまで、前記圧力変動を行う、請求項１から請求項３のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記離型促進工程では、前記ガラス素材を加圧する前記圧力を、まず加圧側へ変化させた後に減圧側へ変化させる、請求項１から請求項４のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記離型促進工程では、前記ガラス素材を加圧する前記圧力を、まず減圧側へ変化させた後に加圧側へ変化させる、請求項１から請求項４のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記離型促進工程の前記圧力変動を、前記冷却工程で前記ガラス素材の冷却を開始するのと同時に開始する、請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記離型促進工程の前記圧力変動を、前記冷却工程で前記ガラス素材の温度が軟化点になったとき以降から開始する、請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記圧力変動の開始は、前記ガラス素材の温度がガラス転移点になる前である、請求項８記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記離型促進工程では、前記ガラス素材を加圧する前記圧力を減圧側へ変化させた後に加圧側へ変化させる圧力変動を２セット以上行い、
２セット以上の前記圧力変動における減圧側から加圧側への前記圧力の変化量を、前記セットごとに変動させる、請求項１から請求項９のいずれか１項記載のガラス光学素子の製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２０１５１８（Ｐ２０１２−２０１５１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４９８１（Ｐ２０１１−６４９８１）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
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