(57)【要約】  ガラス素材を複数対の上型及び下型でプレスして光学素子を成形するプレス成形装置において、下型圧力付与手段は、前記複数の下型に圧力を付与する。胴型は、前記複数対の上型及び下型をガイドする。圧力発生手段は、前記胴型を押し上げ動作する。調芯手段は、前記複数の上型に沿って前記胴型を摺動させることにより各上型を調芯する。前記調芯手段は、前記各上型を吊り下げ支持するとともに、前記圧力発生手段により前記胴型を前記各上型に沿って押し上げ動作する際に前記胴型の移動軸線に対して直交する平面において前記各上型を移動可能とする吊り下げ部材を有する。
2008050846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素材を複数対の上型及び下型でプレスして光学素子を成形するプレス成形装置であって、
前記複数の下型に圧力を付与する下型圧力付与手段と、
前記複数対の上型及び下型をガイドする胴型と、
前記胴型を押し上げ動作する圧力発生手段と、
前記複数の上型に沿って前記胴型を摺動させることにより各上型を調芯する調芯手段とを具備しており、
前記調芯手段は、前記各上型を吊り下げ支持するとともに、前記圧力発生手段により前記胴型を前記各上型に沿って押し上げ動作する際に前記胴型の移動軸線に対して直交する平面において前記各上型を移動可能とする吊り下げ部材を有する。
【請求項２】
前記各上型を下方に向けて押圧するとともに前記各上型に独立的に圧力を負荷させるための梃子手段を有する上型圧力分配手段を更に備えている請求項１に記載のプレス成形装置。
【請求項３】
前記複数の下型を上方に向けて押圧するとともに各下型に独立的に圧力を負荷させるための梃子手段を有する下型圧力分配手段を更に備えている請求項１又は２に記載のプレス成形装置。
【請求項４】
前記上型圧力分配手段は、支点を介して揺動自在に配置された揺動部材であって、その一端が前記各上型の上端部と当接されるとともに、その他端部がバネ部材に連結されることにより前記各上型を下方に向けて付勢する揺動部材を備え、前記各上型に作用する圧力を前記バネ部材が圧縮されることにより調整する請求項２に記載のプレス成形装置。
【請求項５】
前記下型圧力分配手段は、支点を介して揺動自在に配置された揺動部材であって、その一端が前記各下型の下端部と当接されるとともに、その他端部がバネ部材に連結されることにより前記各下型を下方に向けて付勢する揺動部材を備え、前記各下型に作用する圧力を前記バネ部材が圧縮されることにより調整する請求項３に記載のプレス成形装置。
【請求項６】
前記上型圧力分配手段は、前記揺動部材の揺動支点が可変であり、前記バネ部材の変更無しで前記各上型に作用する圧力が調整される請求項４に記載のプレス成形装置。
【請求項７】
前記下型圧力分配手段は、前記揺動部材の揺動支点が可変であり、前記バネ部材の変更無しで前記各下型に作用する圧力が調整される請求項５に記載のプレス成形装置。
【請求項８】
前記バネ部材は、巻きバネである請求項４又は５に記載のプレス成形装置。
【請求項９】
前記上型圧力発生手段からの圧力を前記各上型に分配する上型圧力分配手段と、前記下型圧力発生手段からの圧力を前記各下型に分配する下型圧力分配手段を更に具備している請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子のプレス成形装置に係り、特に非球面レンズなどの高精度な光学素子をプレス成形する場合に使用される光学素子のプレス成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラスレンズなどの光学ガラス素子をプレス成形し、成形面を研磨加工等することなく、そのまま使用する精密プレス成形法が注目されている。通常、この種の成形には、胴型内で、胴型に対して摺動する成形用の型を用いて、軟化状態にあるガラス素材をプレスし、型の成形面に対応した光学機能面をガラス素材に形成するようにした光学素子のプレス成形装置が用いられる。ここで重要なことは、製品が比較的小型の場合、１台のプレス成形機によって１組の型により成形するのでは、生産性が低いということである。そこで、複数個の型を、１台のプレス成形機に装着して、同時に、複数個の光学素子を生産する方式が提唱された。【０００３】
複数個の型を同時に加圧する場合、成形精度の高い光学素子を得るための工夫が必要である。この方法としては、一本の加圧軸に型の摺動方向に直交して固定された平板などの押圧部材を用いて複数の型を加圧する方法が第一に考えられる。この方法であると、複数個の型のうち最もストロークが短い型を基準に全ての型のストロークが決定されることになる。このため、肉厚寸法や面の傾きの精度がミクロン単位で要求される光学素子を成形するには、ストロークが全て規格内に納まるように各型の寸法や、押圧部材の寸法や、押圧部材の取り付けや加圧時の傾き、押圧部材の型との接触部の摩耗、変形を十分に管理する必要があるが、数百℃の成形条件下では成形機の変形をも含めほとんど管理不可能に近い。そのために、胴型に成形用の型である上型をつき当て、上型と胴型、及びその他の型の構成部材の精度で、上記の様な精度を保証する必要が生じる。【０００４】
しかし、上記のような加圧方法では、ストロークが全ての型に対して同一であるため、上記と同様の理由により、常に全ての型を押しきることは、同様に不可能に近い。また、押圧部材を固定することなくストロークに追従するように、ある程度の自由度を持たせた状態で加圧する方法も考えられるが、複数個の型、特に４個以上の型を同時に加圧する際には、押しきった時の各型の高さが全て同一平面上になければ、全ての型を押しきることはできない。また、成形素材の寸法のばらつきや、加圧時における、各型間の微妙な温度差等により、加圧開始の位置や成形のスピード（ガラスの変形速度）が各型間で異なるため、押圧部材が型の摺動方向に対して傾いた状態で加圧されることが頻繁に発生する。このため、加圧力が型の摺動方向以外にも作用し、型のかじりや破損を招きやすく、更に型と押圧部材との接触部が常に擦り合わされて摩耗し易く、特にこのような高温下の状態では摩耗が激しくなり、その摩耗の結果、型のかじりや破損が更に助長されるという悪循環を繰り返す。 【０００５】
また、上記成形装置では、プレス成形過程におけるガラス素材の温度制御のために、胴型、上型、及び下型をかなりの高低温度差で加熱・冷却する必要がある。そこで胴型、上型、及び下型を、ほぼ同じ熱膨張係数の材料で構成するとともに、胴型に対する上型、下型の摺動を確保するためのクリアランスを設けている。このため、例えば、上型を降下して下型との間で、ガラス素材をプレス成形する場合、上型の中心にプレス圧力を掛けなければ、上型は胴型内で摺動する間に傾き、上型と下型の成形面を互いに正しく対応した状態で、ガラス素材に対してプレス成形できない。更に、極端な場合には、胴型と上型との間でかじりが生じ、上型を胴型に対して完全に閉じることができなくなり、正常なプレスが行われなくなる。換言すれば、結果として、成形された光学素子の光学機能面の中心が光軸に一致しなくなる。また、成形品を型から取り出すために、上型を引き上げる際、引き上げ力が上型の中心から外れていると、上型が傾き、胴型と上型とにかじりが生じ、上型の開閉ができなくなる。このような成形装置は、実際に使用される条件では、特に、胴型と上型との摺動部のクリアランスが１０μ以下と小さく、しかも、熱間で使用される関係で、前記かじりがより発生しやすい環境にある。【０００６】
上述の従来技術の欠点をある程度解決した例として日本国特許第２８１５０３７号公報（特許文献１）に記載された成形装置がある。特許文献１の成形装置では、上型にプレス圧力を加える１本のプレス軸を上軸及び下軸に分割し、分割された上軸と下軸との間に、複数の皿バネを積み重ねて配置することで加圧時の型の高さが異なっても、皿バネの変形でその高さの差を吸収することにより、各型に均一にプレス圧力がかかるようにしている。【０００７】
しかしながら、特許文献１の成形装置では、皿バネが上型に近い部分にあるため、皿バネが高温にさらされ、へたるという欠点があった。この欠点を補うために皿バネの部分を水冷する必要があるが、水冷のため部材が大型化し、複雑化するという欠点が新たに生じた。更に、水冷された部材が成形時に上型に接触するため上型の温度が急激に低下し、成形が不安定になるという欠点もあった。【０００８】
また、コストダウンが目的で複数の上型、下型を１台の胴型にセットするので、各型セット間の距離を大きくとることは経済的にありえない。このため、各型セット間の距離は大きくても十数ミリであるのが通常で、この間隔に対応する軸の１本１本に皿バネを設ける必要がある。通常、ガラスのプレス成形に必要な圧力はφ１８の金型で４．９ｋＮ前後であるから、皿バネに用いられるバネの強さは４．９ｋＮ以上である必要がある。十数ミリの空間に収まる４．９ｋＮの巻きバネは、通常存在しない。そのため特許文献１では皿バネを用いているが、皿バネにしても狭い空間に４．９ｋＮの容量のものとなると複数の皿バネを大量に積み重ねる必要があり、バネ機構の部分の長さが非常に長くなるという欠陥が生じ、成形装置が大型化する。また、プレスするレンズの大きさが当初の予定と変わりプレス圧力を大きく変更する必要が生じた場合には、皿バネを交換してバネ定数を変える必要があるが、積み上げた皿バネを収めた部品を分解し、中の皿バネを交換するのは、大変な労力と手間がかかる。このように、特許文献１の成形装置においても依然として問題がある。なお、特許文献１では、下型が胴型内を摺動しプレスする場合の圧力分配についての記載がなく、下型でプレスする場合には圧力分配しない機構であると推察される。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、少なくとも、上型に対して胴型を摺動動作し、ガラス素材に対してプレス成形する場合、及び成形された光学素子成形品を離型する際、胴型に加える操作部材の力が、常に、上型の中心を通るように作用させることで、精度の高い光学素子を効率的に製造することができる光学素子のプレス成形装置を提供することにある。 
【００１０】
また、本発明は、複数の上型に対して胴型を摺動動作し、ガラス素材に対してプレス成形する場合、全ての成形素材を完全に押しきることができ、しかも、成形素材の寸法のばらつきや、加圧時における、各型間の微妙な温度差等により、加圧開始の位置や成形のスピード（ガラスの変形速度）が各型間で異なっても、これらに対応して調整ができるようにした光学素子のプレス成形装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明によれば、前記目的を達成するために、ガラス素材を複数対の上型及び下型でプレスして光学素子を成形するプレス成形装置であって、前記複数の下型に圧力を付与する下型圧力付与手段と、前記複数対の上型及び下型をガイドする胴型と、前記胴型を押し上げ動作する圧力発生手段と、前記複数の上型に沿って前記胴型を摺動させることにより各上型を調芯する調芯手段とを具備しており、前記調芯手段は、前記各上型を吊り下げ支持するとともに、前記圧力発生手段により前記胴型を前記各上型に沿って押し上げ動作する際に前記胴型の移動軸線に対して直交する平面において前記各上型を移動可能とする吊り下げ部材を有するものが提供される。
【００１２】
前記各上型を下方に向けて押圧するとともに前記各上型に独立的に圧力を負荷させるための梃子手段を有する上型圧力分配手段を更に備えてもよい。
前記複数の下型を上方に向けて押圧するとともに各下型に独立的に圧力を負荷させるための梃子手段を有する下型圧力分配手段を更に備えてもよい。
【００１３】
前記上型圧力分配手段は、支点を介して揺動自在に配置された揺動部材であって、その一端が前記各上型の上端部と当接されるとともに、その他端部がバネ部材に連結されることにより前記各上型を下方に向けて付勢する揺動部材を備え、前記各上型に作用する圧力を前記バネ部材が圧縮されることにより調整してもよい。
【００１４】
前記下型圧力分配手段は、支点を介して揺動自在に配置された揺動部材であって、その一端が前記各下型の下端部と当接されるとともに、その他端部がバネ部材に連結されることにより前記下型を下方に向けて付勢する揺動部材を備え、下型に作用する圧力を前記バネ部材が圧縮されることにより調整してもよい。
【００１５】
前記上型圧力分配手段は、前記揺動部材の揺動支点が可変であり、前記バネ部材の変更無しで前記各上型に作用する圧力が調整されてもよい。
前記下型圧力分配手段は、前記揺動部材の揺動支点が可変であり、前記バネ部材の変更無しで前記各下型に作用する圧力が調整されてもよい。
【００１６】
前記バネ部材は、巻きバネとしてもよい。
前記上型圧力発生手段からの圧力を前記各上型に分配する上型圧力分配手段と、前記下型圧力発生手段からの圧力を前記各下型に分配する下型圧力分配手段を更に具備してもよい。
【００１７】
本発明に係る光学素子のプレス成形装置によれば、上記の調芯手段を有しているので、複数の上型、下型で同時にプレス成形する場合、上型に対して加わる力が常に各上型をその場に支持し、胴型を押し上げ動作する際に胴型の移動軸線の中心に向けて作用させることができ、かじり等の不具合がなく、光学機能面が光軸に対して正確に位置する、精度の高い光学素子を効率よく製造できる。 
【００１８】
また、本発明では、梃子手段からなる圧力分配手段を有しているので、複数の上型に対して複数のガイド孔を有する胴型を摺動動作し、ガラス素材に対してプレス成形する場合、全ての上型を完全に押しきることができ、しかも、成形素材の寸法のばらつきや、加圧時における各型間の微妙な温度差等により、加圧開始の位置や成形のスピード（ガラスの変形速度）が各型間で異なっても、これらに対応して、調整できるので、成形品の精度が良く、生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学素子のプレス成形装置の全体構成図である。
【図２】前記プレス成形装置の要部構造図である。
【図３】前記プレス成型装置においてガラス素材を吸着搬送する吸着パッドの斜視図である。
【図４】前記プレス成型装置におけるロータリーポンプからのエア流系路を示した説明図である。
【図５】前記プレス成型装置における上型、胴型、上型加圧ロッドの位置関係を示した断面図である。
【図６】前記プレス成型装置における調芯部材の斜視図である。
【図７】前記調芯部材の側面図
【図８】前記調芯部材の分解状態と組立状態を示す斜視図である。
【図９】前記プレス成型装置における下型の加圧調整機構の構造図である。
【図１０】前記プレス成型装置による加圧成形の動作を示した説明図である。
【図１１】前記プレス成型装置におけるガラス加熱機構の構造図である。
【図１２】前記プレス成型装置における成形品上型付着防止部材を横方向から見た側面図である。
【図１３】前記成形品上型付着防止部材を上方向から見た平面図。
【図１４】本発明の他の実施の形態に係るプレス成型装置を示した縦断面図である。
【図１５】前記プレス成型装置における胴型の平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るプレス装置の全体図、図２はその要部構造である。これらに示すプレス成形装置は、ガラス素材（ガラスブランク）を成形型１内に装填し、プレス操作機構２の操作によって成形型１の胴型（後述）を押し上げることにより、プレス成形するもので、このプレス成形は、好ましくは、窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気中で行われる。このために、成形型１、プレス操作機構２等は、気密構造の成形チャンバ３内に装備される。 【００２１】
成形チャンバ３は架台１０上に配置され、ガラス素材Ｇの搬入、及び成形品の搬出のための出入口３０１にゲートバルブ１１が装備され、これを介して外部と連通されている。
また、成形チャンバ３内には、成形型１に対するガラス素材Ｇの導入、及び成形品の導出を行うための入換手段４が装備されている。入換手段４は、成形チャンバ３の天井を貫通して、外部から成形チャンバ３内へ垂直に導入された回転軸４０１の下端に、ガラス−成形品出入手段を構成する吸着ハンド４０２が装着され、吸着ハンド４０２の先端に吸着パッド４０３が設けられることにより構成されている。回転軸４０１は、チャンバ３の天井に設けた電動シリンダ機構１４のピストンロッド１４Ａに回転自在に連結され、ピストンロッド１４Ａの動作で軸方向に上下動作されるとともに、ピストンロッド１４Ａに設けた電動モータ１５によりギヤ列１６を介して回転動作される。なお、図１では、同一個所に符号１４Ａ、１５、１６を付している。【００２２】
図３に示すように、吸着ハンド４０２の先端の吸着パッド４０３を具備する吸着フィンガー４０４は、吸着ハンド４０２の先端に水平コンプライアンスバネ部４０５を介して型挿入部材である吸着パッド４０３を保持している。また、吸着フィンガー４０４には垂直動作で案内される位置決め孔が設けられ、これに対応して成形用の胴型側に、前記位置決め孔に案内される位置決めピンを有するガイド部材が装着されている。水平コンプライアンスバネ部４０５は、上・中・下三段の保持ブロックと、上段及び中段の保持ブロック間に架設した一対の板バネと、前記板バネとは９０度位相を替えて中段および下段の保持ブロック間に架設した一対の板バネとから構成されており、その水平コンプライアンスの構造は、コンプライアンス用の板バネと、上・中・下三段の保持ブロックとを結合するため、これらの熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数の材質の結合部材が用いられている。また、上記型挿入部材とガイド部材との間には、上下動作量を規制する突き当て部材が配置されている。なお、吸着パッド４０３は、ヒートショックで成形品が割れることを防ぐ目的で熱伝導率の低い材料で製造されており、かつ高温の成形品を吸着するため耐熱性のある材料で製造されている。一例を上げるとポリイミド樹脂である。【００２３】
しかして、吸着パッド４０３にガラス素材Ｇを吸着した状態で、シリンダ機構１４の制御、及び電動モータ１５の回転制御に基づく回転軸４０１の軸方向動作、及び回動動作で吸着パッド４０３を成形型１内に導入し、また、吸着パッド４０３で成形品を吸着した状態で、回転軸４０１の逆方向の軸方向動作、及び回動動作で成形型１内から取り出すように機能する。【００２４】
なお、吸着パッド４０３は４個の金型それぞれに対応して独立に吸着、又は吸着解除できるように構成されており、吸着源は、成形チャンバ３の窒素（Ｎ２）置換に用いるロータリーポンプ４０である。ロータリーポンプ４０から分岐したサブラインを吸着パッド４０３に連通し、図４に示すように４本の各サブラインの２本につき１個の割合で流量調整する絞り手段４１を配置し ４本の各サブラインの吸引圧力を半独立に制御する構成となっている。４本のサブラインに圧力検出手段４２をそれぞれ装備しているので、吸引圧力が半独立でも問題なく保持圧力制御ができる。吸着力を解除するための真空破壊のためには、窒素を逆噴射する機構がついており、逆噴射力を各ラインで独立に制御できるように４本のサブラインに絞り手段４３がそれぞれ配置されている。【００２５】
図１の出入口３０１の側面に位置して、架台１０の上には、成形チャンバ３に対するガラス素材Ｇ、及び成形品の搬入・搬出手段１７が配置されている。搬入・搬出手段１７は、シリンダ機構１８から横方に延びるピストンロッド１８Ａに入換チャンバ１７１を装着するとともに、入換チャンバ１７１の一端に在る開口１７１Ａから左右に出入りできる置台１７２を装備し、置台１７２を入換チャンバ１７１内に設けた横移動手段（例えば、ピストン・シリンダ機構）１７３によって横移動できるようにしてある。 【００２６】
しかして、成形チャンバ３に対してガラス素材Ｇ、又は成形品を搬入・搬出するときには、置台１７２にガラス素材Ｇを載せた状態で、シリンダ機構１８の制御により、ピストンロッド１８Ａを作動させ、入換チャンバ１７１を横移動して、その開口１７１Ａをゲートバルブ１１に気密に接触させる。この状態で、入換チャンバ１７１内を真空ポンプ４０で真空引きした後、窒素雰囲気に置換し、ゲートバルブ１１を開放して、成形チャンバ３と入換チャンバ１７１とを連通し、更に、横移動手段１７３によって置台１７２を成形チャンバ３内に導入し、入換手段４に対してガラス素材Ｇの受け渡し、及び成形品の受け取りを行うのである。そして、この後、横移動手段１７３を逆に動作し、置台１７２を入換チャンバ１７１に戻し、ゲートバルブ１１を閉じ、シリンダ機構１８の動作によって、入換チャンバ１７１を横移動し、置台１７２からの成形品の取り出し、及び、そこへの新たなガラス素材Ｇの持ち込みを行う。【００２７】
本実施の形態では、置台１７２へのガラス素材Ｇの持込み、そこからの成形品の取り出しには、所要のロボット１９が用いられる。ロボット１９は、吸着手段などを用いてストッカー２０からガラス素材Ｇを置台１７２へ置き換えるとともに、置台１７２から所要個所に成形品を持ち出す。すなわち、ロボット１９は図１ではスカラーロボットの場合を示しているが、これに限られず、Ｘ−Ｙロボットでもよい。【００２８】
〔型装置の説明〕
次に、図２、図４、図５、図６、図７、及び図８を参照して型装置を説明する。
図２の胴型ベースプレート３３７の上部には、断熱材３３８を介して胴型１００とネジ結合した底板３３９が載置され、底板３３９は胴型ベースプレート３３７に断熱材３３８を介してネジ結合される。胴型１００は、図１５に示す平面図から明らかなように非直方体を成し、図２の図示紙面表面から裏面方向に向けて貫通した開口部１００Ａが形成され、直方体の開口部１００Ａ、上方の天井部１００Ｂ１には４つの貫通孔が形成され、これらの貫通孔にそれぞれ４つの上型１０２が嵌入されている。また、胴型１００の非直方体の底部１００Ｂ２には、上型１０２と型セットとなる４つの下型１０１が嵌入される孔部が形成されている。非直方体としたのは、胴型１００の熱容量を小さくするため、ヒーターの入る部分以外を必要な強度を落とさない程度に削除したためである。【００２９】
胴型１００の底部１００Ｂ２には切欠部１００Ｅが形成され、切欠部１００Ｅ内に突上部材３００がそれぞれ配されており、各突上部材３００の上に各下型１０１が載置されている。各突上部材３００は、各下型１０１の軸線方向の寸法精度のバラツキを調整する役目を担う。【００３０】
そして、本実施の形態の構成では、複数個、例えば４台の上・下型のセットの型によって４個の成形品を同時に加圧成形する。４台の上型１０２には、後述するように、例えば、総加荷１９．６ｋＮが加荷され、各上型１０２には等分の加荷を作用することが必要である。しかしながら、上型１０２、下型１０１、胴型１００の各部材の寸法の仕上げ精度のばらつきにより胴型１００、下型１０１のガラス成形のための移動ストロークにおいては、４つの型セットが多少ずれることがある。このストロークの調整のために突上部材３００が設けられている。【００３１】
一方、底板１００Ｄの中央には、冷却用窒素ガスを供給する孔が設けられ、底板１００Ｄに吹き付けられた窒素ガスは、底板１００Ｄに設けられた通路に沿って各下型１０１に吹き付けられ、更に底板１００Ｄに設けられた通路により胴型１００の外に放出される。
各上型１０２には、図５の如く大径部１０２Ａと上端のフランジ部１０２Ｂとが形成されている。また、符号１０５は４台の上型１０２を同時に吊り下げるための吊下部材であり、円板部１０５Ｄ、筒部１０５Ｅ、フランジ部１０５Ｆから構成され、円板部１０５Ａに４台の上型１０２を嵌装するための４つの孔が開口されている。 【００３２】
図５において、上型部材１０２は、円形断面であり、それぞれ、その中心に位置して、その頂部に小径の当て駒１０４が装着されており、胴型１００を上昇させた時、その中心でプレス圧を受けるようになっている。また、上型部材１０２には、その上部に位置して非円形断面のフランジ部１０２Ｂが図８の（Ａ）、（Ｂ）に示すように形成され、前述の大径部１０２Ａには、皿状の吊下部材１０５が載せられている。そして、フランジ部１０２Ｂと吊下部材１０５との間には、上型部材１０２の中心で吊り下げ力が働くように、調芯手段１０６が介装されている。吊下部材１０５には、図８に示すように、中央を横断する形で、帯状の回り止め部材１０７がビス１０８で固定されていて、その側面を、各フランジ１０２Ｂの側面に対応させ、吊下部材１０５に対する上型部材１０２の回り止めの働きをしている。そして、吊下部材１０５には、フランジ部１０２Ｂが回り止め位置に対して直交する向きの姿勢で挿通される挿通孔１０５Ｂが形成されている。【００３３】
調芯部材１０６は、図６及び図７に示すように、上型部材１０２の摺動方向と直交する面において互いに９０度ずらせて配置された各一対の半球形突起状の支持部１０６Ａ及び１０６Ｂを、上型部材１０２及び吊下部材１０５に対応させて、リング１０６Ｃに設けた構成になっている。また、リング１０６Ｃの中央には、図７及び図８に示すように、上型部材１０２のフランジ部１０２Ｂを挿通する挿通孔１０６Ｄが形成されている。
また、吊下部材１０５には、支持部１０６Ｂを受け入れる支持溝孔１０５Ｃが形成されている。【００３４】
吊下部材１０５及び調芯手段１０６に対して、上型部材１０２を組み立てる際には、まず、上型部材１０２のフランジ部１０２Ｂを下側から、挿通孔１０５Ｂ及び１０６Ｄに挿通し、調芯手段１０６の上側に突出させ、この状態で、フランジ部１０２Ｂを９０度旋回し、その下面を支持部１０６Ａに支持させる。その後、回り止め部材１０７を吊下部材１０５に取り付けることで、上型部材１０２と調芯手段１０６との相対位置を保持できるようにする。この場合、吊下部材１０５及び調芯手段１０６の相対位置は、支持部１０６Ｂが支持溝孔１０５Ｃに入っていることで、確保されている。【００３５】
図２の符号２１２は、吊下部材１０５をチャンバ３内で吊り下げ固定するためのフック部材であり、図５の如く支持部２１２Ａ、下端フック部２１２Ｂ、上端フック部２１２Ｃから構成される。下端フック部２１２Ｂは、吊下部材１０５のフランジ部１０５Ｃに係合され、上端フック部２１２Ｃはホルダーブロック２０３と係合可能に構成されている。【００３６】
そして、複数の上型１０２、下型１０１のセットにより同時に多数の成形を行なうが、この実施の形態の成形装置において、４台の上型１０２と４台の下型１０１とによってガラスをプレス成形してレンズを成形後、成形品レンズを各上・下型の間から取り出すために胴型１００を下方に引き下げ、下型１０１の上に残っている成形品を胴型１００の開口部１００Ａから取り出す作業を行なう。【００３７】
本実施の形態では、調芯部材１０６によって４台の上型１０２の調芯を行なっている。すなわち、胴型１００を下方に引き下げると、下端フック部２１２Ｂに、吊下部材１０５のフランジ部１０５Ｆが当たり、吊下部材１０５はそこから下方に移動しない。 【００３８】
図８において、吊下部材１０５は固定で胴型１００が下降する際に、吊下部材１０５と調芯部材１０６とは、調芯部材１０６の下面側突起部１０６Ａによって図６の軸線Ｏ−Ｏに対する一平面のＸ−Ｘ方向の面が点接触状態になる。更に、Ｘ−Ｘ方向と直交するＹ−Ｙ方向の面は、調芯部材１０６の上面側の突起部１０６Ｂと上型１０２のフランジ部１０２Ｂとの接触によって点接触状態になり、これにより、上型１０２は、胴型１００の下降する方向の軸線Ｏ−Ｏに対して直交する二つの平面Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙを互いに直交状態に保ってその場に保持される。これにより、胴型１００を下降する際に、上型１０２の軸線Ｏ−Ｏに対する胴型１００の傾きを防ぐことができ、胴型１００の摺動時の「かじり」を防ぐことができる。【００３９】
図２のフック部材２１２により上型１０２を保持した状態で胴型１００を下降させ、成形品を取り出した後に、再びガラス素材Ｇを各下型１０１の上に載置して再び加圧成形する場合は、フック部材２１２により上型１０２を保持した状態で胴型１００を上昇させる。これにより、胴型１００は、その貫通孔が上型１０２をガイドとして摺接しながら、吊下部材１０５、調芯部材１０６を介して上昇する。このとき、上型１０２は動作せず、ほぼその場に固定される。この場合、４台の上型１０２と胴型１００との「かじり」を生じさせることなく胴型１００を摺動移動させる必要があるが、調芯部材１０６の前述した作用により可能となる。【００４０】
胴型１００を引き下げた状態では、吊下部材１０５、調芯部材１０６によって、各上型１０２は、図６の軸線Ｏ−Ｏに対する直交二平面Ｘ−Ｘ・Ｙ−Ｙを直交状態に保っている。この状態から胴型１００を上昇させると、上型１０２、調芯部材１０６、吊下部材１０５が自重によって略その場に保持され、胴型１００の上昇時に前述の直交状態が保たれるので、「かじり」を防ぐことができる。 【００４１】
図２の符号１０４は、各上型１０２のフランジ部１０２Ｂの上面に設けた押圧板であり、後述する上型加圧ロッド２０２の押圧加荷重が各上型１０２の軸線方向に集中的に作用するようにする部材である。各押圧板１０４は、上型１０２との高さの合計が一致するように構成される。また、符号２０３のホルダーブロックによってフック部材２１２がチャンバ３に固定される。チャンバ３には４つの貫通孔２０３ａが形成され、上型加圧ロッド２０２が貫通孔２０３ａに挿通されている。４本の上型加圧ロッド２０２の下端は、前述したように、押圧板１０４に当接（微小な隙間が形成される場合を含む。以下同様）され、上端２０２Ａは、チャンバ３の外にあり、チャンバ３の外側の上部に設けられた梃子ロッド２３０の一方の端２３０Ａと接している。【００４２】
梃子ロッド２３０は、梃子支点部材２３１によって揺動自在に支持され、上型加圧ロッド２０２の上端２０２Ａと接する側の一端２３０Ａの反対側の他端２３０Ｂが圧縮スプリング２３２を介してチャンバ３に固定されている。上型加圧ロッド２０２と梃子ロッド２３０と梃子支点部材２３１と圧縮スプリング２３２によって、上型１０２の後述する加圧調整機構が構成されている。また、符号２３３は４本の上型加圧ロッド２０２の中心部分に設けられた窒素冷却パイプであり、その上端はチャンバ３に設けられた冷却媒体供給口２３４に結合され、下端は胴型１００の上部中心に面しており、胴型１００に設けられた窒素ガス用溝に沿って窒素ガス冷却が行われる。【００４３】
〔上型の加圧調整機構〕
上型１０２の加圧調整機構（上型圧力分配手段）２０８は、上型加圧ロッド２０２と梃子ロッド２３０と梃子支点部材２３１と圧縮スプリング２３２とから構成される。本発明の課題の１つは複数の上下型のセットにより、同時に多数の成形品を得る装置の提供にある。そのためには、４台の型セットに必要な押圧荷重を均一に作用させる必要がある。図２に示す装置において、胴型上昇シリンダの圧力を、胴型１００を介して４台の上型１０２に作用させる。４台の上型１０２に作用した圧力は４本の上型加圧ロッド２０２を介して梃子ロッド２３０の端２３０Ａを押し上げ、同時に端２３０Ｂを押し下げて圧縮スプリング２３２を圧縮する。この場合に、胴型上昇シリンダの押圧力（総荷重を１９．６ｋＮ）を各上型１０２に均等に４．９ｋＮの荷重を作用させるように構成することが望ましく、各上型１０２への分布荷重のばらつきが生じると４個の成形品の品質（例えば押圧によるレンズ肉厚のばらつき）への影響を生ずる。また、４台の各組の上・下型、上型加圧ロッド２０２等の寸法上のばらつきも当然有り、これにより胴型上昇シリンダの押圧力による各型の押切りストロークに差が生じる。【００４４】
ガラス材料を加熱圧力して高精度光学素子を成形するためには、各上型１０２に高い圧力（３．９２〜５．８８ｋＮ）を発生させ、胴型上昇シリンダから前記各部材を介して各上型１０２に伝達する必要がある。更に、ガラス材料を型内で所定温度（４００〜８００℃）に加熱して、加圧成形後、成形品を取り出すプロセスを繰り返す方法の装置においては、成形品、型部材、胴型等の加熱・冷却を繰り返すために加熱−冷却−加熱サイクルの短縮を要求されるので、型装置全体の熱容量を小さくする必要があり、そのため装置の小型化を図る必要がある。 【００４５】
図５に示す上型加圧ロッド２０２と上昇する胴型１００によって上型１０２を押圧し、上型１０２の大径部１０２Ａの下端面に胴型１００の上端表面１００ａを、スペーサ１０２Ｃを介して押し当て、胴型１００の移動位置が規制されることにより成形品の肉厚寸法は定まる。 【００４６】
４台の上型１０２〜１０２に全ての胴型１００の上端表面１００ａがスペーサ１０２Ｃを介して突き当たることが、４台の型部材によって同じ成形品、例えば同一肉厚寸法のレンズを得るために必要な条件である。そのためには４台の上型１０２に独立的に押圧力を作用させ、かつ各上型１０２に完全に胴型１００の上端表面１００ａが突き当たり、更に、充分な押圧力を上型１０２に作用させる必要がある。【００４７】
本実施例では、上記の問題の解決のために、胴型１００の押圧力をバネ部材、特に、図２に示す圧縮スプリング２３２をチャンバ３の外部に設置した加圧調整機構（上型圧力分配手段）２０８を備えている。すなわち、一般的な圧縮スプリング２３２と上型加圧ロッド２０２を図２の如く、梃子支点部材２３１で支持された梃子ロッド２３０に接触、又は連結することで加圧調整機構２０８を構成している。【００４８】
胴型上昇シリンダ２１０（図２参照：上型圧力発生手段）から押圧力が胴型１００に作用すると、胴型１００とともに上昇する下型１０１と上型１０２とによるプレスが開始され、この動作により上型１０２を介して上型加圧ロッド２０２が押し上げられるとともに梃子ロッド２３０が押し上げられる。これにより、圧縮スプリング２３２が圧縮される。
プレスが進むにつれ胴型１００の貫通孔に上型１０２が摺接しつつ移動し、上型１０２の大径部１０２Ａに胴型１００の上端表面１００ａが当接するまで、胴型１００の移動が行なわれる。各４台の型セットにおいて、その中の３台の上型１０２の大径部１０２Ａに、胴型１００の上端表面１００ａが当接した状態の時に、他の１台の大径部１０２Ａに、上端表面１００ａが当接しない状態を生じたとしても、胴型上昇シリンダ２１０からの押圧により上型加圧ロッド２０２を介して圧縮スプリング２３２が圧縮することにより前記未当接の上型１０２に胴型１００の上端表面１００ａを押し当てることができる。これにより４台の上型１０２の全ての位置は常に定位置に保障できるので、成形品の肉厚寸法を保てる。【００４９】
次に、圧縮スプリング２３２のバネの具体例について記述する。すなわち、一本の外径がφ１８ｍｍ、内径がφ９ｍｍ、バネ定数が４４．１Ｎ／ｍｍ、最大荷重が５６８Ｎ、自由高さが４５ｍｍからなるシリコンクロム鋼線からなる平角線バネを１本用い、梃子ロッド２３０を支える梃子支点部材２３１の位置を上型加圧ロッド２０２までの距離と圧縮スプリング２３２までの距離の比が１：１０になるように設定し各部材を組んだ。この結果、梃子の原理により圧縮スプリング２３２の最大荷重の１０倍の荷重に耐える（今回の場合は５．６８ｋＮ）加圧調整機構を構成できた。これを各上型１０２に対応するように４個分組むことにより、４個取り用の加圧調整機構が完成する（全圧で２２．７ｋＮまで耐える）。よって、チャンバ内に皿ばねを組み込む特許文献１の成形装置と比較して、大量の皿バネを組む必要がないため調整の必要が無く、またチャンバの外側に設置するのでスペースに余裕があり設計が容易になる。また、圧縮スプリング２３２を冷却する必要もない。【００５０】
通常のピアノ線を用いた圧縮スプリング２３２でも同様の構成が可能である。具体的には、一本の外径がφ２８ｍｍ、線径がφ４.５ｍｍ、バネ定数が６８．６Ｎ／ｍｍ、最大荷重が８６２Ｎ、自由高さが４０ｍｍからなるピアノ線からなる平角線バネを１本用い、梃子ロッド２３０を支える梃子支点部材２３１の位置を上型加圧ロッド２０２までの距離と圧縮スプリング２３２までの距離の比が１：６になるように設定し各部材を組んだ。この結果、梃子の原理により圧縮スプリング２３２の最大荷重の６倍の荷重に耐える（今回の場合は５．１７ｋＮ）加圧調整機構を構成できた。これを各上型１０２に対応するように４個分組むことにより、４個取り用の加圧調整機構が完成する（全圧で２０．７ｋＮまで耐える）。この状態で、胴型上昇シリンダロッドの推力（４台の上型１０２に加わる総加圧力）を１９．６ｋＮに設定し、各上型加圧ロッド２０２間の圧力ばらつきを測定したところ、９８Ｎのばらつき範囲に納まる事を確認した。その後に、押圧板１０４迄の高さのばらつきが、０．２ｍｍ以内に調整された型セットを用いて、成形条件の一つである１９．６ｋＮの胴型上昇圧力で、出来上がり寸法がφ１０ｍｍ、中心肉厚が３．５ｍｍ、レンズ面の曲率が、それぞれ１５、２０ｍｍであるビデオカメラ用のレンズを成形したところ、４台の型ともほぼ同時にかじり等の不都合を生じることなく、完全に押し切り、出来上がった成形品も各型で形成されるキャビ空間と完全に一致し、肉厚精度と光学的な面の傾きの許容値を十分に満足する成形品が得られた。【００５１】
〔下型加圧機構〕
下型加圧機構（下型圧力分配手段）は図９に示しているが、図２の符号３００は、各下型１０１のフランジ部１０１ｂの下面に設けた突上部材であり、下型加圧ロッド３０２の押圧加荷重が各下型１０１の軸線方向に集中的に作用するようにする部材である。各突上部材３００は、各下型１０１との高さの合計が一致するように構成される。図２の如く、チャンバ３には４つの貫通孔３０３ａが形成され、下型加圧ロッド３０２が貫通孔３０３ａに挿通されている。４本の下型加圧ロッド３０２の上端は、前述したように、突上部材３００に近接し、その下端３０２Ａは図９の如く、チャンバ３の外にあり、チャンバ３の外側の胴型上昇シリンダの途中に設けられた、梃子支点部材３３１に連結した梃子ロッド３３０の一端３３０Ａと接している。梃子ロッド３３０は、梃子支点部材３３１で連結され下型加圧ロッド３０２の下端３０２Ａと接する一端３３０Ａの反対側の他端３３０Ｂで圧縮スプリングユニット３３３と連結されている。圧縮スプリングユニット３３３は、圧縮スプリング３３２と圧縮スプリング保持部材３３４とによって構成される。また、図２の符号３３５は、４本の下型加圧ロッド３０２の中心部分に設けられた窒素冷却パイプであり、その一端はチャンバ３に設けられた冷却媒体供給口３３６に連結され、もう一端はベースプレート３３７、断熱材３３８、底板３３９を貫通した穴３３７ａ、３３８ａ、３３９ａを通って胴型１００の下部中心１００ｂに面しており、胴型１００に設けられた窒素ガス用溝に沿って窒素ガス冷却ができるようになっている。【００５２】
〔下型の加圧調整機構〕
下型１０１の加圧調整機構は図９の如く、下型加圧ロッド３０２と梃子ロッド３３０と梃子支点部材３３１と圧縮スプリング３３２と圧縮スプリング保持部材３３４とから構成される。圧縮スプリング３３２の付勢力によって、下型加圧ロッド３０２は下方に付勢されている。【００５３】
本発明の課題の１つは複数の上下型のセットにより、同時に多数の成形品を得る装置の提供にある。そのためには、冷却中に４台の型セットに必要な押圧荷重を均一に作用させる必要がある。図２に示す成形装置において、下型上昇シリンダ３４０（下型圧力発生手段）の圧力を下型１０１の加圧調整機構を介して４台の下型１０１に作用させる。下型上昇シリンダ３４０の圧力は、４本の梃子ロッド３３０の一端３３０Ａを押し上げると同時に、下型加圧ロッド３０２の下端３０２Ａを押し上げる。その際に、梃子ロッド３３０の他端３３０Ｂを、梃子支点部材３３１を介して下方向に下げ、同時に圧縮スプリング３３２を圧縮する。この場合に、下型上昇シリンダ３４０の押圧力（統荷重を９．８ｋＮ）を各下型に均等に２．４５ｋＮの荷重を作用させるように構成することが望ましく、各下型１０１への分布荷重のばらつきが生じると４個の成形品の品質（例えば押圧によるレンズ肉厚のばらつき）への影響を生ずる。また、４台の各組の上型及び下型、下型加圧ロッド３０２等の寸法上のばらつきも当然有り、これにより下型上昇シリンダ３４０の押圧力による各型の移動ストロークに差が生じる。 【００５４】
本発明のガラス材料を加熱圧力して高精度光学素子を成形するためには、冷却中に各下型１０１に高い圧力（０．９８〜３．９２ｋＮ）を発生させ、下型上昇シリンダ３４０から前記各部材を介して各下型１０１に伝達する必要がある。更に、ガラス材料を型内で所定温度（４００〜８００℃）に加熱して、加圧成形後、成形品を取り出すプロセスを繰り返す方法の装置においては、成形品、型部材、胴型等の加熱・冷却を繰り返すために加熱−冷却−加熱サイクルの短縮を要求されるので、型装置全体の熱容量を小さくする必要があり、そのため装置の小型化を図る必要がある。 【００５５】
更に、本実施例の型装置において、４台の型部材によって同じ成形品、例えば同一肉厚寸法のレンズを得るためには、図２、９に示す下型加圧ロッド３０２と上昇する下型１０１によって上型１０２と下型１０１で成形品を押圧し、胴型１００には下型１０１を押し当てずに、成形品の肉厚寸法が定まる。したがって、冷却中の成形品の押し込み量を均等にするには、圧力が均等に４分割されていることが絶対条件となる。【００５６】
そのためには４台の下型１０１に独立的に均等な押圧力を作用させ、かつ各下型１０１に充分な押圧力を作用させる必要がある。 
本実施例では、上記の問題の解決のために、下型上昇シリンダ３４０の押圧力をバネ部材、特に、図９に示す圧縮スプリング３３２をチャンバ３の外部に設置した前述のような加圧調整機構を備える。各４台の型セットにおいて、その中の３台の下型１０１にのみ圧力が作用する状態の時に、他の１台の下型１０１に圧力が作用しない状態を生じても、下型上昇シリンダ３４０からの押圧によって下型加圧ロッド３０２を介して圧縮スプリング３３２荷重を加えることにより、前記未当接の下型１０１に下型上昇シリンダ３４０からの圧力を作用させることができる。これにより４台の下型１０１に加わる圧力は常に一定に保障できるので、成形品の肉厚寸法を保てる。【００５７】
次に、圧縮スプリング３３２の具体例について記述する。すなわち、一本の外径がφ１８ｍｍ、内径がφ９ｍｍ、ばね定数が２３．５Ｎ／ｍｍ、最大荷重が３８２Ｎ、自由高さが４５ｍｍからなるシリコンクロム鋼線からなる平角線バネを１本用い、梃子ロッド３３０を支える梃子支点部材３３１の位置を上型加圧ロッド２０２までの距離と圧縮スプリング２３２までの距離の比が１：７になるように設定し各部材を組んだ。この結果、梃子の原理により圧縮スプリング３３２の最大荷重の７倍の荷重に耐える（今回の場合は２．６８ｋＮ）加圧調整機構が構成できた。これを各下型１０１に対応するように４台分組むことにより、４個取り用の加圧調整機構が完成する（全圧で１０．７ｋＮまで耐える）。よって、チャンバ内に皿バネを組み込む特許文献１の成形装置と比較して、大量の皿バネを組む必要がないため調整の必要が無く、また、チャンバ３の外側に設置するのでスペースに余裕があり、設計が容易になる。また、圧縮スプリング３３２を冷却する必要もない。【００５８】
通常のピアノ線を用いた圧縮スプリングでも同様の構成が可能である。具体的には、一本の外径がφ２５ｍｍ、線径がφ３.５ｍｍ、ばね定数が２８．４Ｎ／ｍｍ、最大荷重が０．４９ｋＮ、自由高さが４０ｍｍからなるピアノ線からなる平角線バネを１本用い、梃子ロッド３３０を支える梃子支点部材３３１の位置を下型加圧ロッド３０２までの距離と圧縮スプリング３３２までの距離の比が１：６になるように設定し各部材を組んだ。この結果、梃子の原理により圧縮スプリング３３２の最大荷重の６倍の荷重に耐える（今回の場合は１．９６ｋＮ）加圧調整機構ができた。これを各下型１０１に対応するように４台分組むことにより４個取り用の加圧調整機構が完成する（全圧で７．８４ｋＮまで耐える）。この状態で、下型上昇シリンダ３４０のロッドの推力（４台の下型１０１に加わる総加圧力）を６．８６ｋＮに設定し、各下型加圧ロッド３０２間の圧力ばらつきを測定したところ、レンジで９８Ｎのばらつきに納まることを確認した。その後に、押圧板１０４迄の高さのばらつきが、０．２ｍｍ以内に調整された型セットを用いて、成形条件の一つであるプレス時は１９．６ｋＮの胴型上昇圧力、冷却中は６．８６ｋＮの下型上昇圧力で、出来上がり寸法がφ１０ｍｍ、中心肉厚が３．５ｍｍ、レンズ面の曲率が、それぞれ１５、２０ｍｍであるビデオカメラ用のレンズを成形したところ、４台ともほぼ同時にかじり等の不具合を生じることなく、完全に押し切り、出来上がった成形品も各型で形成されるキャビ空間と完全に一致し、肉厚精度と光学的な面の傾きの許容値を十分に満足する成形品が得られた。【００５９】
しかして、図２のプレス操作機構２を用いて、ガラス素材Ｇをプレス成形する時には、まず、図１０の（ａ）に示す状態から、シリンダ機構２１０（図２参照）によって上型加圧ロッド２０２を下方移動させて胴型１００を下降させると、下端フック部２１２Ｂに吊下部材１０５のフランジ部１０５Ｃが当たる。このため、吊下部材１０５は下降移動せず、上型１０２も下降移動せず、これによって、所謂、型開きをなす。そして、図３に示した吸着ハンド４０２により、ガラス素材Ｇを成形型１内の下型１０１に導入し、ヒーターで加熱する。【００６０】
次に、シリンダ機構２１０によって上型加圧ロッド２０２を上方移動させて胴型１００を上昇させると、図１０の（ｂ）に示すように、上型１０２にガラス素材Ｇが押し付けられる。【００６１】
次いで、更にシリンダ機構２１０により胴型１００を上昇させると、図１０の（ｃ）の如く、上型加圧ロッド２０２が押圧板１０４を介して、上型１０２の中心にプレス圧を加える（その後、冷却時にシリンダ機構３４０は上型加圧ロッド２０２を押し上げ、突上部材３００を介して下型１０１を上向きに押圧する）。【００６２】
したがって、胴型１００と上型１０２との摺動部分に、摺動上必要なクリアランスがあっても、上型１０２の姿勢が垂直に保たれた状態で胴型１００を上昇でき、結果として、水平方向に関して、上型１０２及び下型１０１の各成形面の位置ずれがなく、成形された光学素子の光軸に対する光学機能面の位置を正しく保持した状態で成形できる。【００６３】
特に、この実施例では、共通のシリンダ機構２１０で、胴型１００を駆動し、４台の上型１０２で同時にプレスする関係から、上型１０２、及び上型加圧ロッド２０２の寸法誤差を吸収する必要がある。しかし、上型加圧ロッド２０２は、加圧調整機構２０８で弾持されているので、図１０の（ｃ）に示すように、上型１０２の大径部１０２Ａとスペーサ１０２Ｃを介して胴型１００の上端表面１００ａが当たった後、更に、胴型１００が上昇しても、その位置で上昇を終了することができる。【００６４】
また、成形後、型開きを行うため、シリンダ機構２１０の働きで、胴型１００を下降させると、図１０の（ｄ）に示すように、下端フック部２１２Ｂが吊下部材１０５を保持するが、この時、調芯部材１０６が働いて自動調心作用をなす。したがって、上型１０２は、その中心で保持力を受けるので、上記クリアランスの範囲で傾くことがなく、たとえ、胴型１００に対してホルダーブロック２０３、吊下部材１０５、フランジ部１０２Ｂが十分な精度を保持していなくても、かじりを生じることがなく、上型１０２はその場で保持され、胴型１００は垂直に下降できる。【００６５】
なお、本実施の形態では、上型１０２と下型１０１の双方に圧力分配手段を設けたが、これに限定されるものではなく、双方に圧力分配手段を設けないか、又は上型１０２又は下型１０１の少なくとも一方に設けてもよい。【００６６】
（ガラス加熱機構）
ガラス加熱機構は、図１１に示すようにガラス加熱ヒーター６００と駆動部６０４からなる。ガラス加熱ヒーター６００はカートリッジヒーター６０２を内蔵し、独立した温度調節機に接続され、ガラス加熱ヒーター６００に差し込まれた熱電対６０３により制御される。ガラス加熱ヒーター６００は、高温に設定される（例えば９００℃）ので、高温に耐える材質で作られる（例えば、ＳＫＤ６１、ＳＫＤ６２、ハステロイ、より好ましくはアニビロイ、超硬合金）。駆動部６０４は、ヒーター部６０１と駆動部６０４とをつなぐ連結部６０５を具備し、胴型の開口部より、ガラス加熱ヒーター６００を挿入可能とする。【００６７】
次に、本実施の形態に係るプレス成形装置を用いて、具体的に光学素子成形品を成形する工程を、ガラス素材Ｇを中心に、搬入・成形・搬出の順序で説明する。なお、ここで成形される光学素子は、カメラ、ビデオカメラなどに用いられる非球面レンズである。【００６８】
ガラス素材Ｇは、予め球形に成形されたガラスブランクで、まず、図１のストッカー２０のパレット２０Ｃ上に置かれる。そして、ロボット１９が稼動されて、その位置に吸着バンド１９３をもたらし、パレット２０Ｃから１個のガラス素材Ｇを吸着・保持する。次に、ロボット１９の動作で、吸着バンド１９３は置台１７２上に上記ガラス素材Ｇを置く。これを４回繰返して４個のガラス素材Ｇを置台１７２に置く。置台１７２上のガラス素材Ｇは、室温であり、予め加温されていない、前述のように、搬入・搬出手段１７の働きで、成形チャンバ３内に搬入され、ポリイミド樹脂製の入換手段４の吸着パッド４０３によって吸着・保持され、成形型１内に導入される。また、ここでは、予め上型１０２及び下型１０１が、例えば、ガラス粘度で１０16ポアズ程度の温度に加温されている。【００６９】
成形型１内にガラス素材Ｇが導入されると、図１に示されるガラス素材センタリング機構５００が成形型１内に導入され、ガラス素材センタリングシリンダ５０１の動きにより、ガラス素材Ｇを下型１０１の中心に位置するようにセンタリング動作する。【００７０】
そして、カートリッジヒーター６０２により９００℃に保持されたガラス加熱ヒーター６００が、シリンダ機構６０４の作動により胴型１００の窓から下型１０１とガラス素材Ｇの上方、上型１０２の下方の間に挿入される。上型１０２と下型１０１は胴型１００に設けられたカートリッジヒーターにより、例えば、ガラス粘度で１０９ポアズ程度の温度に加熱される。一方、ガラス素材Ｇはガラス加熱ヒーター６００により、例えば、ガラス粘度で１０７ポアズ程度の温度に加熱される。所望の時間、ガラス素材Ｇ及び上型１０２及び下型１０１が加温された後（例えば９０秒）、シリンダ機構６０４を作動させてガラス加熱ヒーター４００を胴型１００の窓から引き抜き、そこで、例えば、胴型上昇シリンダを１９６ＭＰａの圧力で上昇させ、プレス成形する。フランジ部１０２Ａが、スペーサ１０２Ｃを介して胴型１００の上端に十分接触した後(例えば１０秒後)、胴型１００のヒーターを切り、上型１０２及び下型１０１の冷却媒体導入部１０１Ｂ、１０２Ｄに冷却媒体を導入し、上型１０２及び下型１０１の温度がガラス粘度で１０10.5から１０13ポアズ程度の間で、下型１０１で下からプレス圧を加える(例えば全圧力で９８ＭＰａ)。一方で、上型１０２の切り欠きと成形品の間に成形品が型開き時に上型１０２に張り付いた状態にならないようにするための、シリンダを具備した抜き差し機構を装備した成形品上型付着防止部材７００（図１参照）を挿入する。その後、冷却を継続し、成形品の温度が、例えばガラス粘度で１０14.5ポアズになった後、胴型１００を下降し（成形品上型付着防止部材７００は、胴型１００と共に下降）、型開きをして、成形品上型付着防止部材７００を抜き、さきの吸着パッド４０３で、成形品を下型１０１と上型１０２の間から取り出す。成形品上型付着防止部材７００と上型１０２等との関係を図１２、図１３に示す。図１２には、成形品上型付着防止部材７００を横方向から見た図であり、図１３は上方向から見た図である。【００７１】
この後、成形品は、入換え手段４の逆の働きで、置台１７２へ戻され、搬入・搬出手段１７によって成形チャンバ３から取出され、更にロボット１９の働きで、パレット２０Ｃに戻される。【００７２】
なお、本実施の形態では、成形型１は４台（組）の上型１０２、及び下型１０１を共通の胴型１００内で稼動するようにしたが、図８と同様の構造を、１台の上型１０２、及び下型１０１について、前述のような調芯部材１０６の構造を採用してもよい。また、本実施の形態では、成形型１は４台の上型１０２、及び下型１０１を共通の胴型１００内で稼動するようにしたが、図１４の如く、胴型１００を上胴型７０２、下胴型７０４に分割するととともに、上胴型７０２に４台の上型１０２を一体的に保持させ、かつ、下胴型７０４に４台の下型１０１を一体的に保持させ、そして、上胴型７０２及び下胴型７０４を長めのピン７０６によってガイドしつつ摺動するタイプの構造を採用してもよい。この構造では、上胴型７０２が調芯部材１０６によって吊り下げ支持されている。【００７３】
以上説明したように、少なくとも、上型１０２の中心で胴型１００との摺動面と平行なプレス圧が働くように、吊下部材１０５が押圧板１０４を介して対応し、かつ、上記中心で引き下げ力が働くように、フック部材２１２に吊り下げ支持される吊下部材１０５が調芯部材６を介して連動される構成にしたので、ガラス素材Ｇに対してプレス成形する場合、及び成形された光学素子成形品を離型する際、上型１０２に対して加える胴型上下部材の力が、常に、上型１０２の中心を通るように作用させることができ、光学機能面が光軸に対して正確に位置する、精度の高い光学素子を、効率的に製造できる。【００７４】
本発明により、耐久性や光学ガラスとの離型性に優れた精密プレス成形法に好適な光学ガラス用成形型を提供できる。また、本型を使用して光学ガラスをプレス成形することにより各種光学素子を成形後に研磨等することなく製造できるため、量産性があり、かつ、原価面でも有利な光学素子製造法を提供できる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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