(57)【要約】【課題】加熱効率の向上を図りつつ高品質の光学素子を得る。【解決手段】粉体素材３５を貯蔵する粉体素材貯蔵槽３４と、この粉体素材貯蔵槽３４内の粉体素材３５を所定量計量して供給するスクリュー４３と、このスクリュー４３により供給された粉体素材３５を加熱して攪拌する加熱攪拌槽３０と、この加熱攪拌槽３０で加熱された粉体素材３５を加圧して成形する上型２７及び下型２８と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された複数の粉体素材を成形用型に供給する供給工程と、
前記粉体素材を加圧して成形する成形工程と、
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
加熱された複数の粉体素材を光学基材上に供給する供給工程と、
前記粉体素材を加圧して成形する成形工程と、
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記成形用型の外周に、前記粉体素材の外周側へのはみ出しを防止する外周規制部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記供給工程の前に、前記粉体素材を、高温気体を用いて加熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記供給工程の前に、加熱された前記粉体素材を攪拌する撹拌工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記供給工程の前に、前記粉体素材を、所定量計量する計量工程を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
複数の粉体素材を貯蔵する粉体素材貯蔵室と、
前記粉体素材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段で加熱された前記粉体素材を成形用型に吐出する吐出部と、
前記成形用型に吐出された前記粉体素材を成形するために、前記成形用型を加圧する加圧手段と、
を具備することを特徴とする光学素子の製造装置。
【請求項８】
複数の粉体素材を貯蔵する粉体素材貯蔵室と、
前記粉体素材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段で加熱された前記粉体素材を光学基材上に吐出する吐出部と、
前記光学基材に吐出された前記粉体素材を成形するために、前記成形用型を加圧する加圧手段と、
を具備することを特徴とする光学素子の製造装置。
【請求項９】
前記成形用型の外周に配置され、前記粉体素材の外周側へのはみ出しを防止する外周規制部材を具備することを特徴とする請求項７に記載の光学素子の製造装置。
【請求項１０】
前記加熱手段で加熱された前記粉体素材を高温気体でさらに加熱する第２の加熱手段を具備することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光学素子の製造装置。
【請求項１１】
前記加熱された前記粉体素材を撹拌する撹拌手段を具備することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の光学素子の製造装置。
【請求項１２】
前記粉体素材貯蔵室内の前記粉体素材を所定量計量して供給する計量供給手段を具備することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の光学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱された粉体素材を加圧して成形し光学素子を製造する光学素子の製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、レンズ等の光学素子を成形する際、金型のキャビティ内に投入した粉体素材を加熱して溶融し、これをキャビティ内で圧縮成形して所定形状の光学素子を得る技術が開示されている。
【０００３】
この従来技術によれば、光学素子に近似した形状のプリフォームを作成することなく、粉体素材を高精度に計量して成形し気泡のない光学素子を得ることができるというものである。
【特許文献１】特開２００６−３４７１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、キャビティ内に粉体素材を投入後に加熱しているため、熱効率が悪くなる。すなわち、非加熱状態の粉体素材をキャビティ内に投入しているので、粉体素材間に空隙が生じており、この状態で加熱しても伝熱効率が落ちてしまう。
【０００５】
また、特許文献１のように、粉体素材を非加熱状態でキャビティ内に投入すると、素材表面積が増加するので、粉体素材からの揮発成分が多く発生し、この揮発成分により、成形された光学素子及び金型に曇りが発生する。
【０００６】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、加熱効率の向上を図りつつ高品質の光学素子を得ることのできる光学素子の製造方法及びその製造装置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】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に係る光学素子の製造方法の発明は、
加熱された複数の粉体素材を成形用型に供給する供給工程と、
前記粉体素材を加圧して成形する成形工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る光学素子の製造方法の発明は、
加熱された複数の粉体素材を光学基材上に供給する供給工程と、
前記粉体素材を加圧して成形する成形工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
前記成形用型の外周に、前記粉体素材の外周側へのはみ出しを防止する外周規制部材を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子の製造方法において、
前記供給工程の前に、前記粉体素材を、高温気体を用いて加熱する加熱工程を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子の製造方法において
、
前記供給工程の前に、加熱された前記粉体素材を攪拌する撹拌工程を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子の製造方法において、
前記供給工程の前に、前記粉体素材を、所定量計量する計量工程を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る光学素子の製造装置の発明は、
複数の粉体素材を貯蔵する粉体素材貯蔵室と、
前記粉体素材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段で加熱された前記粉体素材を成形用型に吐出する吐出部と、
前記成形用型に吐出された前記粉体素材を成形するために、前記成形用型を加圧する加圧手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る光学素子の製造装置の発明は、
複数の粉体素材を貯蔵する粉体素材貯蔵室と、
前記粉体素材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段で加熱された前記粉体素材を光学基材上に吐出する吐出部と、
前記光学基材に吐出された前記粉体素材を成形するために、前記成形用型を加圧する加圧手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項７に記載の光学素子の製造装置において、
前記成形用型の外周に配置され、前記粉体素材の外周側へのはみ出しを防止する外周規制部材を具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項７〜９のいずれかに記載の光学素子の製造装置において、
前記加熱手段で加熱された前記粉体素材を高温気体でさらに加熱する第２の加熱手段を具備することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に係る発明は、請求項７〜１０のいずれかに記載の光学素子の製造装置において、
前記加熱された前記粉体素材を撹拌する撹拌手段を具備することを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に係る発明は、請求項７〜１１のいずれかに記載の光学素子の製造装置において、
前記粉体素材貯蔵室内の前記粉体素材を所定量計量して供給する計量供給手段を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加熱効率の向上を図りつつ高品質の光学素子を得ることのできる光学素子の製造方法及びその製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。
【００２１】
この製造装置１０は、粉体素材供給室１１とこれに隣接して配置された成形室１２とを有している。粉体素材供給室１１は周囲を第１の筐体１３に覆われている。また、成形室１２は周囲を第２の筐体１４に覆われている。
【００２２】
第１の筐体１３と第２の筐体１４とは、共通の中間壁１５で仕切られている。
粉体素材供給室１１の入口には搬入シャッタ２４が設けられ、また、中間壁１５には中間シャッタ２５が設けられ、さらに、成形室１２の出口には搬出シャッタ２６が設けられている。
【００２３】
成形室１２内は、成形ステージ１６と第１の冷却ステージ１７とを有している。また、成形室１２の搬送下流側には第２の冷却ステージ１８が形成されている。
粉体素材供給室１１の底面には、粉体供給プレート１９が敷設されている。また、成形室１２における成形ステージ１６の底面には、成形プレート２０が敷設されており、冷却ステージ１７の底面には、第１の冷却プレート２１が敷設されている。さらに、第２の冷却ステージ１８の底面には、第２の冷却プレート２２が敷設されている。
【００２４】
そして、粉体素材供給室１１内に、後述する下型（成形用型）２８及びスリーブ（外周規制部材）２９を搬入するには、搬入シャッタ２４を開いて矢印Ａ方向（搬送方向）に搬入する。また、この搬入された下型２８及びスリーブ２９は、その後、中間シャッタ２５を通り搬送方向に沿って成形室１２内に搬送される。
【００２５】
さらに、成形後には、下型２８及びスリーブ２９は、搬出シャッタ２６を通り成形室１２から第２の冷却ステージ１８に搬出される。なお、粉体素材供給室１１及び成形室１２への搬入、搬出は、不図示の搬送装置を用いて行われる。
【００２６】
粉体素材供給室１１を覆う第１の筐体１３の上部には、不図示の取付け部材によって粉体素材貯蔵室としての粉体素材貯蔵槽３４が固定されている。この粉体素材貯蔵槽３４内に複数の粉体素材３５が投入される。また、粉体素材貯蔵槽３４の下方には、素材供給管３３を介して加熱攪拌室としての加熱攪拌槽３０が吊下されている。
【００２７】
この加熱攪拌槽３０は細長円筒状をなしている。この加熱攪拌槽３０は、上部に縦長の円筒部３２と、この円筒部３２の下部に連接する漏斗状部３９と、この漏斗状部３９から下方に突出する細径の吐出部としての供給ノズル３１と、を有している。
【００２８】
加熱攪拌槽３０の周囲には、素材加熱手段としてのヒータ３７が配設されている。このヒータ３７としては、例えば電熱線タイプのヒータ、ランプタイプのヒータ、セラミックタイプのヒータ等が用いられる。このヒータ３７により、加熱攪拌槽３０内の粉体素材３５は所定温度に加熱される。
【００２９】
粉体素材３５は、例えばガラスを粉状にしたもので、粉体素材貯蔵槽３４から素材供給管３３を介して加熱攪拌槽３０に一定量が供給される。なお、これについては後述する。この粉体素材３５の大きさは、０．０１ｍｍ〜１ｍｍの範囲の粉体状の素材で構成されている。
【００３０】
なお、粉体素材３５の形状は、特に限定されないが、例えば球状、立方体状、多角体状等のものが想定される。このときの粉体素材３５の大きさは、個々の粉体の最大寸法（最大外径）で表わしている。
【００３１】
この粉体素材３５は、加熱攪拌槽３０内においてヒータ３７により加熱されながら、粉体同士が融着しないように、後述する攪拌手段としてのスクリュー３６によって攪拌されている。また、粉体素材３５の加熱温度は、粉体同士が融着しないようにガラス転移点（Ｔｇ）以下の温度に加熱されている。
【００３２】
この粉体素材３５は、体積が小さく熱源である漏斗状部３９と接触する面積が多くなるので、効率良く加熱されることになる。すなわち、熱容積が小さい粉体状態の段階で加熱することで、効率良く加熱することができる。
【００３３】
また、加熱攪拌槽３０の内側は、粉体素材３５が融着しないように所定の材料で融着防止コーティングが施されている。
さらに、加熱攪拌槽３０には、不活性ガスの出入り口（図示せず）が設けられている。このように、加熱攪拌槽３０内を不活性ガスで循環させることで、加熱攪拌槽３０内は酸素濃度が２０ｐｐｍ以下に設定されている。こうして、加熱した粉体素材３５から発生する揮発成分を除去している。
【００３４】
図２は、粉体素材貯蔵槽３４の断面を示す図である。
なお、この粉体素材貯蔵槽３４は、前述した図１の粉体素材貯蔵槽３４とは形状が異なっているが、その原理は共通している。このため、図１と同一又は相当する部分には同一の符号を付して説明する。
【００３５】
粉体素材貯蔵槽３４の内部には、計量供給手段としてのスクリュー４３が設けられている。このスクリュー４３は回転羽根を有し、駆動手段としてのモータ３８によって駆動される。このスクリュー４３は、回転により粉体素材３５を加熱攪拌槽３０に供給するとともに、後述するように、粉体素材３５の所定量を計量する機能を有している。
【００３６】
この粉体素材貯蔵槽３４は、円筒部３４ａと漏斗状部３４ｂとを有している。漏斗状部３４ｂは、下方に向けて縮径された形状を有している。この漏斗状部３４ｂの内側に、スクリュー４３が内接するように設けられている。
【００３７】
このスクリュー４３は、その回転数により、加熱攪拌槽３０に供給する粉体素材３５の１体当りの供給量を計量することができる。これは、粉体素材３５は粉状であるため、スクリュー４３によって１回転当たりの供給量を正確に計量しやすいためである。なお，このときのスクリュー４３の回転数の制御は、後述する制御部５０によって行われる。
【００３８】
次に、再び図１において、加熱攪拌槽３０の内部には、ヒータ３７によって加熱された粉体素材３５を、攪拌しながら下方に導くスクリュー３６が内蔵されている。
こうして、加熱攪拌槽３０で加熱された粉体素材３５は、スクリュー３６によって攪拌されながら、吐出部としての供給ノズル３１から、下方の粉体供給プレート１９上に待機している下型２８上に所定量ずつ落下供給される。
【００３９】
この下型２８は、型加熱手段としての不図示のヒータ（例えば粉体供給プレート１９に埋設されている）により、粉体素材３５のガラス屈伏点（Ａｔ点）よりも高い温度に加熱されている。これは、粉体素材３５が下型２８に落下供給される過程で若干冷却されることを考慮したものである。
【００４０】
なお、ガラス転移点（Ｔｇ点）とは、一般的にはガラスの熱膨張曲線の解析から求められる温度であって、過冷却液体がガラス状態に変わる温度の意味で使用している。また、ガラス屈伏点（Ａｔ点）とは、例えばガラスの熱膨張曲線において、見かけ上、膨張が停止する温度の意味で使用している。
【００４１】
次に、成形ステージ１６の天井面には、上下方向（搬送方向と直交方向）に移動可能な作動ロッド４０ａを有する加圧手段としてのエアシリンダ４０が取付けられている。この作動ロッド４０ａの先端には、加熱プレート４１が固定されている。この加熱プレート４１には、ヒータ４２が埋設されている。この加熱プレート４１に、上型（成形用型）２７が装着されている。
【００４２】
すなわち、加熱プレート４１の下部には、搬送方向に沿って溝（図示せず）が形成されていて、この溝に上型２７が嵌入保持されている。そして、エアシリンダ４０による加熱プレート４１の昇降動作により、上型２７を昇降させて粉体素材３５が所望形状に加圧成形される。
【００４３】
また、第１の冷却ステージ１７の天井面には、上下方向（搬送方向に対して直交する方向である鉛直方向）に移動可能な作動ロッド４４ａを有するエアシリンダ４４が取付けられている。この作動ロッド４４ａの先端には、冷却プレート４５が固定されている。この冷却プレート４５には、ヒータ４６が埋設されている。
【００４４】
また、成形室１２には、不図示のガス導入口とガス排出口が設けられている。このガス導入口から窒素ガス（Ｎ２ガス）等の不活性ガスを導入して、成形室１２内の雰囲気を窒素ガスで満たすことができる。これにより、成形用型（上型２７，下型２８）、スリーブ２９、及び粉体素材３５等、これらの酸化を防止することができる。なお、成形室１２内の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下に設定されている。ただし、この値に限定されるものではない。
【００４５】
なお、成形室１２内をガス置換する代わりに真空引きし、減圧下で粉体素材３５の成形を行ってもよい。これにより、加熱された粉体素材３５から発生する揮発成分を残らず除去して、気泡や曇り等のないクリーンな光学素子を得ることができる。
【００４６】
さらに、この光学素子の製造装置１０は制御部５０を有している。この制御部５０は、粉体素材供給室１１及び成形室１２内に配置されたスクリュー３６，スクリュー４３、ヒータ３７，ヒータ４２、ヒータ４６等を、まとめて制御している。
【００４７】
次に、成形用型としての上型２７と下型２８、及び外周規制部材としてのスリーブ２９の構成について説明する。
図１において、上型２７と下型２８は、いずれも円柱形状をなし、スリーブ２９は円筒形状をなしている。ただし、形状はこれに限らず、例えば上型２７と下型２８を角柱形状とし、スリーブ２９を角筒形状としてもよい。これら上型２７、下型２８、及びスリーブ２９は、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）などの超硬合金を研削・研磨して仕上げられている。
【００４８】
粉体素材供給室１１の粉体供給プレート１９上では、スリーブ２９内に下型２８が嵌挿されている。そして、上方の加熱攪拌槽３０から、この下型２８上に、攪拌されかつ加熱された粉体素材３５が落下供給される。
【００４９】
このとき、加熱攪拌槽３０から下型２８上に供給された粉体素材３５が、下型２８の外周側にはみ出ないように、スリーブ２９の上端面は下型２８の成形面よりも上方に突出して形成されている。なお、スリーブ２９が下型２８よりも上方に突出していることで、上型２７が摺動する際のガイドともなっている。
【００５０】
図３（ａ）は、下型２８の表面に粉体素材３５を供給したときの状態を示す図であり、
図３（ｂ）は、そのＢ部拡大を示す図である。
粉体素材３５を加熱しないで供給したとすると、下型２８の表面を荒らしてしまう。特に、図３（ｂ）に示すように、粉体素材３５を自重による落下ではなく、例えば噴出する気体の勢いで粉体素材３５を下型２８に供給する場合は、粉体素材３５のエッジが下型２８の表面に突き刺さって傷が付く。この場合の、傷の深さｈは、例えば、ｈ＝０．０１μｍ〜０．１μｍ程度になることが知られている。
【００５１】
これに対し、本実施の形態のように、粉体素材２５を加熱して下型２８に供給すると、粉体素材３５のエッジが丸くなり、下型２８の表面に突き刺さることがない。
なお、本実施の形態では、粉体素材３５の形状として立方体形状のものを示したが、多面体形状の場合にも同様のことがいえる。
【００５２】
このように、粉体素材２５を加熱して下型２８に供給することは、粉体素材３５が有している揮発成分を除去する効果と、下型２８の表面を荒らさないという効果と、を併有している。
【００５３】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
成形される光学素子の形状は、平面視７ｍｍの正方形で両凸レンズ形状、中心肉厚１．５ｍｍ、コバ厚０．６ｍｍである。また、使用した粉体素材３５は、ガラス転移点（Ｔｇ点）５１０℃、ガラス屈伏点（Ａｔ点）５４０℃のガラスで、粉体の大きさは０．０１〜０．２ｍｍのものを使用した。
（１）まず、粉体素材３５を粉体素材貯蔵槽３４へ供給する。
（２）次に、粉体素材貯蔵槽３４から、１体当たり６０ｍｍ３の体積分の粉体素材３５を加熱攪拌槽３０へ供給する。この場合の粉体素材３５の供給量は、ロス分を含めて若干多めに供給するのが好ましい。また、このときの粉体素材３５の計量は、前述したように、スクリュー４３の回転によって行うことができる。
【００５４】
例えば、スクリュー４３の１回転当りの粉体素材３５の供給量を把握しておけば、スクリュー４３の回転数によって粉体素材３５の供給量を制御することができる。また、スクリュー４３の回転を停止することで粉体素材３５の供給を停止することができる。
（３）加熱攪拌槽３０は、ヒータ３７によって４８０℃に加熱保持されている。この状態で加熱攪拌槽３０に供給された粉体素材３５は、約１５秒でガラス転移点（Ｔｇ点）以下の所定温度に加熱される。ここでの加熱により、粉体素材３５は揮発成分が除去される。これにより、この粉体素材３５を用いて成形された光学素子の曇りの発生を防止することができる。
【００５５】
なお、粉体素材３５の揮発成分は、成形ステージ１６等でのヒータ４２による加熱においても除去される。また、加熱攪拌槽３０内には不図示の出入り口から不活性ガスが供給されている。
（４）次に、不図示の搬送装置により、下型２８及びスリーブ２９が粉体素材供給室１１の粉体供給プレート１９上の所定位置に搬送される。
（５）粉体供給プレート１９は、不図示の型加熱手段によって５４０℃の温度に加熱保持されている。この粉体供給プレート１９に、下型２８及びスリーブ２９が搬送された後、約６０秒で下型２８及びスリーブ２９は所定温度（５４０℃）に加熱されるようになっている。
（６）その後、加熱攪拌槽３０内の粉体素材３５は、スクリュー３６により攪拌されながら下型２８上に落下供給される。このとき、加熱攪拌槽３０の先端の供給ノズル３１の形状は、成形される光学素子の形状と略同形状に形成されている。
【００５６】
こうして、粉体素材３５は、成形される光学素子と近似した形状で下型２８上に供給さ
れる。これは、粉体素材３５は粉体であるため比較的流動性がよく、所望の形状に分散して下型２８上に堆積することができるからである。これにより、成形工数の短縮化が図られる。
（７）次に、下型２８への粉体素材３５の供給が完了した時点で、中間シャッタ２５を開放し、粉体素材３５、下型２８、及びスリーブ２９を、不図示の搬送装置で成形ステージ１６の所定位置に搬送する。
（８）このとき、成形プレート２０は、不図示の加熱手段により成形温度５５０℃に加熱保持されている。
（９）また、成形ステージ１６における上方の加熱プレート４１には、不図示の搬送装置により、予め上型２７が嵌入・保持されている。この上型２７は、粉体素材３５、下型２８、及びスリーブ２９が搬入されるたびに、その都度加熱プレート４１に取付けられる。これは、例えば加熱プレート４１に形成された溝（図示せず）に、上型２７をスライド挿入して取付けることができる。この上型２７も、ヒータ４２により成形温度５５０℃に加熱保持されている。
（１０）粉体素材３５、下型２８、及びスリーブ２９が成形プレート２０の所定位置に搬送された後、この粉体素材３５、下型２８、及びスリーブ２９は成形プレート２０上で１５ｓｅｃ加熱される。この加熱後、上型２７を下降させて、下型２８上に配置された粉体素材３５のプレスを行う。
【００５７】
このとき、上型２７によるプレス圧力は、１５ｋｇｆ／ｃｍ２で３０ｓｅｃ加圧される。また、上型２７の降下量（プレス量）は、不図示のセンサーによって検出されて位置制御が行われる。
（１１）このプレス後、不図示の搬送装置により、上方の加熱プレート４１に保持された上型２７の保持が開放される。この場合、不図示の搬送装置により、上型２７を搬送方向にスライド移動させることで、上型２７を加熱プレート４１から簡単に離脱させることができる。
【００５８】
次に、上型２７を外した加熱プレート４１を上昇させる。さらに、不図示の搬送装置により、成形品（光学素子）を挟持した上型２７、下型２８、及びスリーブ２９を第１の冷却ステージ１７に搬送する。
（１２）このとき、第１の冷却プレート２１は、不図示の加熱手段により４５０℃の温度に加熱保持されている。上型２７、下型２８、及びスリーブ２９が、第１の冷却プレート２１の所定位置に搬送されたら、冷却プレート４５を下降させて上型２７の上面に接触させる。そして、冷却プレート４５により上型２７に対し圧力１５ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧しながら、６０ｓｅｃ保持する。
【００５９】
こうして、冷却プレート４５により上型２７を６０ｓｅｃ加圧保持した後、冷却プレート４５を上昇させる。
（１３）次いで、搬出シャッタ２６を開き、不図示の搬送装置により、成形品を挟持した上型２７、下型２８、及びスリーブ２９を第２の冷却ステージ１８に搬送する。
【００６０】
このとき、第２の冷却プレート２２は、常温に保持されている。
ここで、成形品を挟持した上型２７、下型２８、及びスリーブ２９を７０ｓｅｃ放置する。すなわち、第２の冷却ステージ１８では大気中で冷却を行う。この後、上型２７及びスリーブ２９を取外し、光学素子を取り出す。
【００６１】
なお、本実施の形態では、粉体素材３５としてガラスの粉体を用いた場合について説明したが、これに限らない。例えば、合成樹脂（プラスチック）の粉体であってもよい。
本実施の形態によれば、粉体素材３５を熱容積が小さい粉体状態の段階で加熱するので、少ない熱量で粉体素材３５を所望の温度まで効率的に加熱することができ、省エネルギ
ー化を図ることができる。
【００６２】
また、加熱した粉体素材３５を下型２８に供給するようにしたので、この加熱時に粉体素材３５の揮発成分を除去することができる。このため、揮発成分が成形品に付着することはなく、曇りのない高品質の光学素子を得ることができる。
【００６３】
さらに、本実施の形態によれば、加熱された粉体素材３５を用い、これを加圧成形することで、平面視丸形以外の光学素子（例えば四角形等）であっても容易にプレス成形することができる。
【００６４】
これに対し、従来の成形方法では、平面視丸形以外の光学素子のプレス成形では、ガラスの流動制御を行うために複雑なプリフォームを準備することが必要となる。
［第２の実施の形態］
図４は、第２の実施の形態の光学素子の製造装置の粉体素材供給室１１を示す図である。また、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態と第１の実施の形態とは、粉体素材供給室１１の構成のみが相違している。
本実施の形態の粉体素材供給室１１には、気体加熱装置５２と、この気体加熱装置５２を中心として左右対称に配置された粉体素材貯蔵室としての複数（本実施の形態では２つ）の粉体素材貯蔵槽３４と、この粉体素材貯蔵槽３４に素材供給管５６を介して接続された加熱攪拌室としての加熱供給ノズル５７と、が配設されている。
【００６６】
加熱供給ノズル５７は、先端部に先端ノズル６３を有している。また、この加熱供給ノズル５７には、回転羽根を有する撹拌手段としてのスクリュー５８が内蔵されている。このスクリュー５８は、スクリュー駆動手段としてのモータ５９によって駆動される。
【００６７】
なお、気体加熱装置５２は、第２の素材加熱手段としての加熱筒５３と吐出部としての加熱ノズル５４とを有している。
加熱ノズル５４と加熱供給ノズル５７とは、一体的に形成されている。これにより、気体加熱装置５２とその周辺の粉体素材貯蔵槽３４、及び加熱供給ノズル５７等とが一体化された粉体素材供給ユニット６５が形成されている。
【００６８】
また、気体加熱装置５２は、吐出部駆動手段としてのモータ１００に接続されており、気体加熱装置５２の中心軸線と直交する水平方向（Ｘ−Ｘ方向）に移動可能となっている。このため、粉体素材供給ユニット６５は、Ｘ−Ｘ方向に一体的に移動する。
【００６９】
加熱供給ノズル５７は、第１の素材加熱手段としての不図示のヒータによって４８０℃に保持されている。なお、この温度（４８０℃）は粉体素材３５が融着しない温度である。また、加熱供給ノズル５７内には、不図示のガス導入口から窒素ガス（Ｎ２ガス）等の不活性ガスが供給されている。こうして、加熱供給ノズル５７内は酸素濃度２０ｐｐｍ以下に設定されている。
【００７０】
加熱筒５３には不図示のヒータが内蔵されている。また、加熱筒５３には不図示のホースが接続されている。このホースによって、加熱筒５３には窒素ガス（Ｎ２ガス）等の不活性ガスが所定圧で送り込まれる。下部の加熱ノズル５４は中空円筒状をなしていて、この加熱ノズル５４に加熱供給ノズル５７から所定量の粉体素材３５が送り込まれるようになっている。
【００７１】
粉体素材３５の加熱供給ノズル５７への供給量は、前述したように、粉体素材貯蔵槽３４内のスクリュー４３（図２参照）によって正確に計量される。
粉体素材貯蔵槽３４内には、常温でのガラスの粉体素材３５が収容されている。この粉体素材３５の大きさは、最大寸法が０．０１〜０．２ｍｍの球状又は多角体状等の形状をなしている。
【００７２】
こうして、粉体素材貯蔵槽３４から素材供給管５６を介して加熱供給ノズル５７に供給された粉体素材３５は、ここで加熱され（４８０℃）、かつ内蔵されたスクリュー５８によって先端ノズル６３から加熱ノズル５４内に移送される。
【００７３】
そして、加熱ノズル５４内に移送された粉体素材３５は、加熱筒５３内の不図示のヒータによって加熱された高温気体としての不活性ガスにより、さらに所定温度に加熱される。こうして、加熱された粉体素材３５は、加熱ノズル５４の先端から高温の気体によって下方の下型２８上に噴射供給される。
【００７４】
なお、本実施の形態では、粉体素材貯蔵槽３４及び加熱供給ノズル５７として、気体加熱装置５２を中心として左右対称に２つ配置した場合について説明したが、これに限らない。例えば、粉体素材貯蔵槽３４及び加熱供給ノズル５７を１つずつ配置してもよいし、３つ以上配置してもよい。
【００７５】
次に、図４に示すように、下型２８及びスリーブ２９が搬入載置される粉体供給プレート６０は、その回転軸６０ａがプレート駆動手段としてのモータ６１に接続されている。こうして、粉体供給プレート６０は、その回転軸６０ａを中心として同一平面内で回転可能となっている。なお、粉体供給プレート６０の下方には型加熱手段としてのヒータ６２が配置されている。
【００７６】
制御部５０は、気体加熱装置５２をＸ−Ｘ方向に移動制御する他、スクリュー５８、モータ５９，モータ６１、モータ３８、モータ１００及びヒータ６２等を制御している。
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００７７】
成形される光学素子の形状は、φ１０ｍｍの両凸レンズ形状、中心肉厚１．５ｍｍ、コバ厚０．４ｍｍである。また、使用した粉体素材３５は、ガラス転移点（Ｔｇ点）５１０℃、ガラス屈伏点（Ａｔ点）５４０℃のガラスで、大きさは最大寸法が０．０１〜０．２ｍｍの粉体を使用した。
（１）まず、粉体素材３５を粉体素材貯蔵槽３４へ供給する。
（２）次に、この粉体素材貯蔵槽３４から、１体当たり４２ｍｍ３の体積分の粉体素材３５を加熱供給ノズル５７へ供給する。このときの計量は、粉体素材貯蔵槽３４内のスクリュー４３（図２参照）によって行われる。
（３）ここで、加熱供給ノズル５７は、不図示のヒータによって４８０℃に加熱保持されている。このため、粉体素材貯蔵槽３４から加熱供給ノズル５７に供給された粉体素材３５は、約１５ｓｅｃで所定温度となる。
【００７８】
なお、加熱供給ノズル５７内は窒素ガス（Ｎ２ガス）等の不活性ガスで充満しており、酸素濃度２０ｐｐｍ以下となっている。こうして、加熱された粉体素材３５の酸化が防止されている。
（４）また、気体加熱装置５２の加熱筒５３内のヒータ（図示せず）によって、送り込まれた窒素ガス（Ｎ２ガス）等の不活性ガスは５４０℃に加熱される。そして、この不活性ガスを加熱ノズル５４に、２０ｌ／ｍｉｎの割合で供給する。この風量は、粉体素材３５が飛散しないで供給できるガス量である。
（５）次に、不図示の搬送装置により、下型２８及びスリーブ２９を粉体供給プレート６
０の所定位置に搬送する。
（６）この粉体供給プレート６０は、ヒータ６２によって５４０℃に加熱保持されている。下型２８及びスリーブ２９は、粉体供給プレート６０に搬送された後、約６０ｓｅｃで所定温度（５４０℃）に加熱される。
（７）次いで、加熱供給ノズル５７内のスクリュー５８の回転により、加熱された粉体素材３５を加熱ノズル５４内へ移送する。
【００７９】
さらに、この加熱された粉体素材３５を、高温の気体によって下方の下型２８上に噴射供給する。
（８）この場合、光学素子形状に適した粉体素材３５の量を下型２８上に供給するために、粉体供給プレート６０の回転速度、粉体素材供給ユニット６５のＸ−Ｘ方向への移動速度、及び粉体素材３５の供給量を調整する。
【００８０】
例えば図４及び図５に示すように、粉体供給プレート６０を回転させながら、加熱ノズル５４を下型２８の外周点Ａから型の中心Ｏに向けて移動（Ｘ−Ｘ方向）させる。そして、夫々の位置で所望量の粉体素材３５を吐出する。
【００８１】
こうすることで、例えば粉体素材３５を、光学素子形状に近似した形状に、例えば中心が高く周辺が低い山形の形状に供給することができる。
また、例えば光学素子形状が平面視丸形以外の場合、粉体素材供給ユニット６５をＸ−Ｘ方向に加え、水平で且つＸ−Ｘ方向に対して直交するＹ−Ｙ方向にも移動可能とし、粉体供給プレート６０の回転を停止したまま粉体素材供給ユニット６５をＸ−Ｘ方向およびＹ−Ｙ方向に移動させればよい。こうして、粉体素材３５を所望の形状にして下型２８に供給することができる。こうすることで、光学素子形状が平面視丸形以外の場合にも対応することができる。
【００８２】
なお、このときの粉体素材供給ユニット６５や粉体供給プレート６０等の制御は、制御部５０によって行われる。
（９）次に、粉体素材３５の下型２８への供給が完了した時点で、下型２８及びスリーブ２９を不図示の搬送装置で成形室１２の成形ステージ１６に搬送する。
（１０）成形ステージ１６の成形プレート２０は、成形温度５０５℃に加熱保持されている。
（１１）また、成形ステージ１６における上方の加熱プレート４１には、不図示の搬送装置により、予め上型２７が嵌入・保持されている。この上型２７は、粉体素材３５、下型２８、及びスリーブ２９が搬入されるたびに、その都度加熱プレート４１に取付けられる。この上型２７も、ヒータ４２により成形温度５５０℃に加熱保持されている。
（１０）粉体素材３５、下型２８、及びスリーブ２９が成形プレート２０の所定位置に搬送された後、この粉体素材３５、下型２８、及びスリーブ２９は成形プレート２０上で１５ｓｅｃ加熱される。この加熱後、上型２７を下降させて、下型２８上に配置された粉体素材３５のプレスを行う。
【００８３】
このとき、上型２７によるプレス圧力は、１５ｋｇｆ／ｃｍ２で所定位置まで加圧される。また、上型２７の降下量（プレス量）は、不図示のセンサーによって検出されることで位置制御される。
（１１）このプレス後、不図示の搬送装置により、上方の加熱プレート４１に保持された上型２７の保持を開放する。この場合、不図示の搬送装置により、上型２７を搬送方向にスライド移動させることで、上型２７を加熱プレート４１から簡単に離脱させることができる。
【００８４】
次に、上型２７を外した加熱プレート４１を上昇させる。さらに、不図示の搬送装置に
より、成形品（光学素子）を挟持した上型２７、下型２８、及びスリーブ２９を第１の冷却ステージ１７に搬送する。
（１２）このとき、第１の冷却プレート２１は、不図示の加熱手段により４５０℃の温度に加熱保持されている。上型２７、下型２８、及びスリーブ２９が、第１の冷却プレート２１の所定位置に搬送されたら、温調プレート４５を下降させて上型２７の上面に接触させる。そして、冷却プレート４５により上型２７に対し圧力１５ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧しながら、６０ｓｅｃ保持する。
【００８５】
こうして、冷却プレート４５により上型２７を６０ｓｅｃ加圧保持した後、冷却プレート４５を上昇させる。
（１３）次いで、搬出シャッタ２６を開き、不図示の搬送装置により、成形品を挟持した上型２７、下型２８、及びスリーブ２９を第２の冷却ステージ１８に搬送する。
【００８６】
このとき、第２の冷却プレート２２は、２００℃に保持されている。
ここで、成形品を挟持した上型２７、下型２８、及びスリーブ２９を６０ｓｅｃ放置する。次いで、上型２７、下型２８、及びスリーブ２９を取外し、光学素子を取り出す。
【００８７】
本実施の形態によれば、下型２８上に加熱した粉体素材３５を供給するときに、光学素子と近似した形状に設定することができるので、成形品が平面視丸形の場合は勿論、丸形以外の場合でも容易に短時間で成形することができる。こうして、曇りのない高品質の光学素子を短時間で成形することができる。
［第３の実施の形態］
図６は、第３の実施の形態の光学素子の製造装置の粉体素材供給室１１を示す図である。
また、第２の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８８】
本実施の形態と第２の実施の形態とは、粉体供給プレート６０に搬入される下型２８及びスリーブ２９の代わりに、光学素子固定台６７及び光学素子６８である点が相違している。
【００８９】
本実施の形態では、光学素子固定台６７上に、光学基材としての光学素子６８が載置されている。この光学素子６８の上面に、所定温度に加熱された粉体素材３５を供給する。こうして、光学素子６８上に供給された粉体素材３５をプレス成形することで、接合光学素子が得られる。
【００９０】
この場合、光学素子６８と粉体素材３５との温度特性を考慮することにより、粉体素材３５と光学素子６８との密着力を制御することができる。
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００９１】
光学素子６８の形状は、φ１０ｍｍの両凸レンズ形状、中心肉厚１．５ｍｍ、コバ厚０．４ｍｍである。また、この光学素子６８に接合される粉体素材３５を、０．０５ｍｍの厚みで均一に接合するものとする。
【００９２】
粉体素材３５は、ガラス転移点（Ｔｇ点）４５０℃、ガラス屈伏点（Ａｔ点）４９０℃のガラスで、大きさは最大寸法が０．０１〜０．１ｍｍの粉体を使用した。
また、ベースとなる光学素子６８の材料は、ガラス転移点（Ｔｇ点）５７０℃のガラスを用いた。
（１）まず、粉体素材３５を粉体素材貯蔵槽３４へ供給する。
（２）次に、粉体素材貯蔵槽３４から、１体当たり１０ｍｍ３の体積分の粉体素材３５を
加熱供給ノズル５７へ供給する。このときの計量は、粉体素材貯蔵槽３４内のスクリュー４３（図２参照）によって行われる。
（３）加熱供給ノズル５７は、不図示のヒータによって４３０℃に加熱保持されている。このため、粉体素材貯蔵槽３４から加熱供給ノズル５７に供給された粉体素材３５は、約１０ｓｅｃで所定温度となる。
【００９３】
なお、加熱供給ノズル５７内は窒素ガス（Ｎ２ガス）等の不活性ガスで充満しており、酸素濃度２０ｐｐｍ以下となっている。
（４）また、気体加熱装置５２の加熱筒５３内のヒータ（図示せず）によって、窒素ガス（Ｎ２ガス）等の不活性ガスは４８０℃に加熱されている。そして、この不活性ガスを加熱ノズル５４に、２０ｌ／ｍｉｎの割合で供給する。この風量は、粉体素材３５が飛散しないで供給できるガス量である。
（５）次に、不図示の搬送装置により、光学素子固定台６７及び光学素子６８を粉体供給プレート６０の所定位置に搬送する。
（６）この粉体供給プレート６０は、ヒータ６２によって４８０℃に加熱保持されている。光学素子固定台６７及び光学素子６８は、粉体供給プレート６０に搬送された後、約７０ｓｅｃで所定温度（４８０℃）に加熱される。
（７）次いで、加熱供給ノズル５７内のスクリュー５８の回転により、加熱された粉体素材３５を先端ノズル６３から加熱ノズル５４内へ移送する。
【００９４】
さらに、この加熱された粉体素材３５を、高温の気体によって下方の光学素子６８上に噴射供給する。
（８）この場合、光学素子形状に適した粉体素材３５の量を光学素子６８上に供給するために、粉体供給プレート６０の回転速度、粉体素材供給ユニット６５のＸ−Ｘ方向への移動速度、及び粉体素材３５の供給量を適宜調整する。
【００９５】
この場合も、粉体供給プレート６０の回転を停止したまま粉体素材３５を供給することで、平面視丸形以外の接合光学素子にも対応することができる。
（９）粉体素材３５の供給が完了した時点で、光学素子固定台６７及び光学素子６８を、不図示の搬送装置で成形室１２の成形ステージ１６に搬送する。
（１０）成形ステージ１６の成形プレート２０は、成形温度５０５℃に加熱保持されている。
（１１）この成形ステージ１６の上方の加熱プレート４１には、上型２７が固定保持されている。すなわち、上型２７は成形の都度着脱されることはない。この点は、第１及び第２の実施の形態と相違する。
【００９６】
この上型２７は、ヒータ４２によって成形温度５０５℃に加熱保持されている。
（１２）次いで、光学素子固定台６７及び光学素子６８が成形プレート２０の所定位置に搬送され、１５ｓｅｃ加熱した後に上型２７を下降させてプレスを行う。このときのプレス圧力は、５ｋｇｆ／ｃｍ２で所定位置（接合したガラスの厚さ０．０５ｍｍ）までプレスする。このプレスにより、光学素子６８と粉体素材３５とが一体的に接合された接合光学素子が成形される。このプレス後、上型２７の所定位置を保持しながら成形プレート２０を４５０℃まで冷却する。
（１３）このプレス後、加熱プレート４１に固定された上型２７を上昇させる。
【００９７】
次に、光学素子固定台６７及び光学素子６８を第１の冷却ステージ１７に搬送する。
（１４）この第１の冷却ステージ１７では、第１の冷却プレート２１は４００℃に加熱保持されている。この状態で、光学素子固定台６７及び光学素子６８を３０ｓｅｃ保持する。
（１５）次いで、不図示の搬送装置により、光学素子固定台６７及び光学素子６８を第２
の冷却ステージ１８に搬送する。このとき、第２の冷却プレート２２は２００℃に加熱保持されている。この第２の冷却ステージ１８で７０ｓｅｃ放置後、成形された接合光学素子を取り出す。
【００９８】
本実施の形態によれば、光学基材としての光学素子６８と異種ガラスの接合を容易に短時間で行うことができる。また、ベースとなる光学素子６８の形状精度の変化や、内部歪の発生が少ない接合光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。
【図２】粉体素材貯蔵槽の断面を示す図である。
【図３】（ａ）は、下型の表面に粉体素材を供給したときの状態を示す図であり、（ｂ）は、そのＢ部拡大を示す図である。
【図４】第２の実施の形態の光学素子の製造装置の粉体素材供給室を示す図である。
【図５】加熱ノズルを移動させて所望量の粉体素材を吐出した状態を示す図である。
【図６】第３の実施の形態の光学素子の製造装置の粉体素材供給室を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０      光学素子の製造装置
１１      粉体素材供給室
１２      成形室
１３      第１の筐体
１４      第２の筐体
１５      中間壁
１６      成形ステージ
１７      第１の冷却ステージ
１８      第２の冷却ステージ
１９      粉体供給プレート
２０      成形プレート
２１      第１の冷却プレート
２２      第２の冷却プレート
２４      搬入シャッタ
２５      中間シャッタ
２６      搬出シャッタ
２７      上型
２８      下型
２９      スリーブ
３０      加熱攪拌槽
３１      供給ノズル
３２      円筒部
３３      素材供給管
３４      粉体素材貯蔵槽
３４ａ    円筒部
３４ｂ    漏斗状部
３５      粉体素材
３６      スクリュー
３７      ヒータ
３８      モータ
３９      漏斗状部
４０      エアシリンダ
４０ａ    作動ロッド
４１      加熱プレート
４２      ヒータ
４３      スクリュー
４４      エアシリンダ
４４ａ    作動ロッド
４５      温調プレート
４６      温調管
５０      制御部
５２      気体加熱装置
５３      加熱筒
５４      加熱ノズル
５６      素材供給管
５７      加熱供給ノズル
５８      スクリュー
５９      モータ
６０      粉体供給プレート
６０ａ    回転軸
６１      モータ
６２      ヒータ
６３      先端ノズル
６５      粉体素材供給ユニット
６７      光学素子固定台
６８      光学素子
【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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