(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素材を挟んで対向して配置された第１の成形型及び第２の成形型と、
前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に設けられた第１のスペーサ及び第２のスペーサと、を備え、
前記第１のスペーサは、前記光学素材の加圧途中の第１の温度において、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間隔を確保し、
前記第１のスペーサは、前記第１の温度から前記光学素材の冷却途中の第２の温度にかけて、前記第２のスペーサよりも型開閉方向に収縮し、
前記第１のスペーサは、前記第１の温度から前記第２の温度にかけての前記型開閉方向の収縮量が前記光学素材よりも大きく、
前記第２のスペーサは、前記第１の温度から前記第２の温度にかけての前記型開閉方向の収縮量が前記光学素材よりも小さく、
前記第２のスペーサは、前記第２の温度において、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間隔を確保する、成形型セット。
【請求項２】
請求項１記載の成形型セットにおいて、
前記第１のスペーサは、前記第２のスペーサよりも線膨張率が高い、成形型セット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の成形型セットにおいて、
前記第１のスペーサは、前記第１の温度及び前記第２の温度における前記型開閉方向の厚さが、前記第２のスペーサよりも厚い、成形型セット。
【請求項４】
請求項３記載の成形型セットにおいて、
前記第１のスペーサは、前記第１の温度及び前記第２の温度における前記型開閉方向の厚さが、前記第２のスペーサよりも２倍以上厚い、成形型セット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項記載の成形型セットにおいて、
前記第１の成形型及び前記第２の成形型の外周に配置され、該第１の成形型及び該第２の成形型を保持する胴型を更に備え、
前記第２のスペーサは、前記胴型と一体に設けられている、成形型セット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項記載の成形型セットにおいて、
前記第１のスペーサは、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間において、前記第２のスペーサよりも外側に位置する、成形型セット。
【請求項７】
対向して配置された第１の成形型と第２の成形型との間で光学素材を加熱軟化させる加熱工程と、
その後、前記光学素材を加圧変形させる加圧工程と、
その後、前記光学素材を冷却する冷却工程と、を含み、
前記加圧工程途中の第１の温度では、第１のスペーサが前記第１の成形型と前記第２の成形型との間隔を確保し、
前記冷却工程途中の第２の温度では、前記第１の温度からの型開閉方向における収縮量が前記第１のスペーサよりも小さい第２のスペーサが、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間隔を確保し、
前記第１のスペーサは、前記第１の温度から前記第２の温度にかけての前記型開閉方向の収縮量が前記光学素材よりも大きく、
前記第２のスペーサは、前記第１の温度から前記第２の温度にかけての前記型開閉方向の収縮量が前記光学素材よりも小さい、光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を製造するのに用いられる成形型セット、及び、光学素子を製造する光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱軟化させたガラスを加圧するプレス成形が行われている。ガラスをプレス成形する場合、一対の成形型と、これら一対の成形型をガイドする胴型とを備える型セットが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
プレス成形では、ガラスは、ガラス転移点温度以上まで加熱されて加熱軟化し、成形型によって加圧されて変形し、ガラス転移点温度以下まで冷却されることで硬化収縮する。その後、ガラス成形品は、成形型から離型され、光学素子として取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１１１６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プレス成形では、ガラスなどの光学素材が加圧された後、硬化収縮する際の成形型表面との摩擦によって剪断力が生まれ、スムーズな光学素子の収縮、ひいては離型が行われない状況が生じる。
【０００６】
その場合、光学素子の内部に引張り応力が発生し、マイクロクラック等のクラックが発生する。
本発明の目的は、簡素な構成でスムーズに光学素子を離型させることができる成形型セット及び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】
【０００７】
本発明の成形型セットは、光学素材を挟んで対向して配置された第１の成形型及び第２の成形型と、上記第１の成形型と上記第２の成形型との間に設けられた第１のスペーサ及び第２のスペーサと、を備え、上記第１のスペーサは、上記光学素材の加圧途中の第１の温度において、上記第１の成形型と上記第２の成形型との間隔を確保し、上記第１のスペーサは、上記第１の温度から上記光学素材の冷却途中の第２の温度にかけて、上記第２のスペーサよりも型開閉方向に収縮し、上記第２のスペーサは、上記第２の温度において、上記第１の成形型と上記第２の成形型との間隔を確保する。
【０００８】
また、上記成形型セットにおいて、上記第１のスペーサは、上記第１の温度から上記第２の温度にかけての上記型開閉方向の収縮量が上記光学素材よりも大きく、上記第２のスペーサは、上記第１の温度から上記第２の温度にかけての上記型開閉方向の収縮量が上記光学素材よりも小さい構成としてもよい。
【０００９】
また、上記成形型セットにおいて、上記第１のスペーサは、上記第２のスペーサよりも線膨張率が高い構成としてもよい。
また、上記成形型セットにおいて、上記第１のスペーサは、上記第１の温度及び上記第２の温度における上記型開閉方向の厚さが、上記第２のスペーサよりも厚い構成としてもよい。
【００１０】
また、上記成形型セットにおいて、上記第１のスペーサは、上記第１の温度及び上記第２の温度における上記型開閉方向の厚さが、上記第２のスペーサよりも２倍以上厚い構成としてもよい。
【００１１】
また、上記成形型セットにおいて、上記第１の成形型及び上記第２の成形型の外周に配置され、これら第１の成形型及び第２の成形型を保持する胴型を更に備え、上記第２のスペーサは、上記胴型と一体に設けられている構成としてもよい。
【００１２】
また、上記成形型セットにおいて、上記第１のスペーサは、上記第１の成形型と上記第２の成形型との間において、上記第２のスペーサよりも外側に位置する構成としてもよい。
【００１３】
本発明の光学素子の製造方法は、対向して配置された第１の成形型と第２の成形型との間で光学素材を加熱軟化させる加熱工程と、その後、上記光学素材を加圧変形させる加圧工程と、その後、上記光学素材を冷却する冷却工程と、を含み、上記加圧工程途中の第１の温度では、第１のスペーサが上記第１の成形型と上記第２の成形型との間隔を確保し、上記冷却工程途中の第２の温度では、上記第１の温度からの型開閉方向における収縮量が上記第１のスペーサよりも小さい第２のスペーサが、上記第１の成形型と上記第２の成形型との間隔を確保する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡素な構成でスムーズに光学素子を離型させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その１）である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その２）である。
【図１Ｃ】本発明の第１実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その３）である。
【図１Ｄ】本発明の第１実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その４）である。
【図１Ｅ】本発明の第１実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その５）である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る成形型セットの加圧途中の状態と冷却途中の状態とを比較説明するための断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る成形型セットにおける光学素子の硬化収縮を説明するための断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例に係る成形型セットの高膨張リング及び低膨張リングを示す斜視図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その１）である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その２）である。
【図５Ｃ】本発明の第２実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その３）である。
【図６Ａ】本発明の第３実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その１）である。
【図６Ｂ】本発明の第３実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その２）である。
【図６Ｃ】本発明の第３実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その３）である。
【図６Ｄ】本発明の第３実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その４）である。
【図６Ｅ】本発明の第３実施形態に係る成形型セットを示す断面図（その５）である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る成形型セットの加圧途中の状態と冷却途中の状態とを比較説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る、型セットと光学素子の製造方法とについて、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１Ａ〜図１Ｅは、本発明の第１実施形態に係る成形型セット１０を示す断面図である。
図１Ａに示すように、成形型セット１０は、第１の成形型としての上型１１と、第２の成形型としての下型１２と、胴型１３と、上型１１と下型１２との間に設けられた第１のスペーサとしての高膨張リング１４と、上型１１と下型１２との間に設けられた第２のスペーサとしての低膨張リング１５と、を備える。
【００１８】
上型１１と下型１２とは、例えばガラスである光学素材１００を挟んで対向して配置されている。
上型１１は、下端に小径部１１ａが形成された円柱形状を呈する。下型１２は、上端に小径部１２ａが形成された円柱形状を呈する。
【００１９】
上型１１の小径部１１ａ及び下型１２の小径部１２ａには、対向する端面に、光学素材１００に両凸形状を転写するための凹成形面１１ｂ，１２ｂが形成されている。
胴型１３は、円筒形状を呈し、上型１１及び下型１２の外周に配置され、上型１１及び下型１２を保持する。
【００２０】
上型１１、下型１２及び胴型１３は、図示しない光学素子の製造装置に固定されている。上型１１は、図示しないエアシリンダ等の加圧手段によって昇降し、胴型１３に対して挿抜される。
【００２１】
高膨張リング１４及び低膨張リング１５は、下型１２の小径部１２ａを取り囲むように下型１２の上部に載置され、上型１１と下型１２との間隔を、それぞれ所定長さに確保する。高膨張リング１４は、低膨張リング１５の外側に配置されている。
【００２２】
高膨張リング１４は、低膨張リング１５よりも線膨張係数が高い。例えば、高膨張リング１４は、線膨張係数が１７０×１０−７［１／Ｋ］のステンレスであり、低膨張リング１５は、線膨張係数が３０×１０−７［１／Ｋ］の結晶化ガラスである。
【００２３】
高膨張リング１４は、光学素材１００よりも線膨張係数が高く、低膨張リング１５は、光学素材１００よりも線膨張係数が低い。例えば、光学素材１００は、線膨張係数が９０×１０−７［１／Ｋ］のガラスである。なお、低膨張リング１５は、光学素材１００よりも、１０×１０−７［１／Ｋ］以上、４０×１０−７［１／Ｋ］以下の範囲で線膨張係数を低くするのが後述する離型をスムーズに行う上では望ましい。
【００２４】
上型１１、下型１２及び胴型１３は、例えば、線膨張係数が５０×１０−７［１／Ｋ］の超硬合金である。なお、以上の線膨張係数は、４５０［℃］〜６００［℃］の場合の一例であり、適宜変更可能である。
【００２５】
以下に光学素子材料１００から光学素子２００を製造する流れについて説明するが、上述の説明と重複する点については適宜説明を省略する。なお、上型１１、下型１２及び胴型１３が光学素子の製造装置に固定されて同一位置で光学素材１００の加熱・加圧・冷却が行われる場合を例に説明するが、型セット１０は、光学素子の製造装置に配置されるそれぞれ１つ以上の加熱ステージ・加圧ステージ・冷却ステージに順次移送されるようにしてもよい。
【００２６】
まず、上型１１が上方の待機位置に移動した状態で、図示しない搬送ロボットにより例えば球状の光学素材１００が下型１２の凹成形面１２ｂ上に載置される。そして、図１Ａに示すように、上型１１は、図示しない加圧手段によって下降し、胴型１３に対して上方から挿入されて光学素材１００に当接する。なお、このとき（加熱工程前）の高膨張リング１４の型開閉方向（図中の上下方向）における厚さｈ１１は、低膨張リング１５の厚さｈ２１よりも薄い。
【００２７】
そして、光学素材１００は、図示しないヒータ等の加熱手段による熱が上型１１、下型１２、胴型１３等を介して熱伝導されることで、上型１１と下型１２との間で加熱軟化する（加熱工程）。
【００２８】
高膨張リング１４の厚さｈ１１は、図１Ｂに示すように、上型１１の下降により光学素材１００を加圧変形させる加圧工程の開始後（厚さｈ１２）において、光学素材１００の加熱によって低膨張リング１５の厚さｈ２２よりも厚くなる。
【００２９】
そのため、図１Ｃに示すように、加圧工程途中（第１の温度Ｔ１）で、高膨張リング１４（厚さｈ１３）及び低膨張リング１５（厚さｈ２３）のうち高膨張リング１４のみが上型１１に接触して上型１１と下型１２との間隔を確保（決定）する。この間隔が目的の加圧位置となるように、高膨張リング１４の厚さは、線膨張係数との関係で規定されている。加圧工程では、光学素材１００は、例えばガラス転移点温度よりも３０度程度高い温度まで加熱されている。なお、第１の温度Ｔ１は、加圧工程中の少なくとも１つの温度である。
【００３０】
次に、加圧変形した光学素材１００（成形された光学素子２００）は、例えば加熱手段の温度が下降することなどにより、例えばガラス転移点温度以下まで冷却され（冷却工程）、硬化収縮する。高膨張リング１４は、低膨張リング１５よりも線膨張係数が高いため、冷却工程開始後、低膨張リング１５よりも型開閉方向において収縮し、低膨張リング１５と同一厚さとなる（図１Ｄに示す厚さｈ１４，ｈ２４）。
【００３１】
上型１１は、冷却工程中も図示しない加圧手段によって下方に加圧される。上型１１は、高膨張リング１４が低膨張リング１５よりも厚いときには、高膨張リング１４の収縮に合わせて下降する。このとき、高膨張リング１４よりも線膨張係数の低い光学素材１００（光学素子２００）は、収縮量以上に加圧される。
【００３２】
高膨張リング１４が低膨張リング１５と同一厚さとなった後、高膨張リング１４は、低膨張リング１４よりも線膨張係数が高いため、冷却工程途中の第２の温度Ｔ２においては低膨張リング１５よりも薄くなる。なお、第２の温度Ｔ２は、冷却工程途中の少なくとも１つの温度である。
【００３３】
そして、低膨張リング１５は、光学素材１００（光学素子２００）よりも線膨張係数が低く収縮量が小さいため、図１Ｅに示すように、上型１１は、低膨張リング１５に接触する。このように、低膨張リング１５は、冷却工程途中の第２の温度Ｔ２において上型１１と下型１２との間隔を確保（決定）する。そして、低膨張リング１５によって、上型１１は、光学素材１００（光学素子２００）に引っ張られても光学素材１００（光学素子２００）の硬化収縮に追従しない。そのため、光学素材１００（光学素子２００）との間に隙間が生じ、光学素材１００（光学素子２００）が上型１１から離型される。
【００３４】
本実施形態では、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２にかけての光学素材１００の収縮量は、低膨張リング１５の収縮量よりも大きいものとする。なお、第１の温度Ｔ１及び第２の温度Ｔ２に達するタイミングは、高膨張リング１４、低膨張リング１５及び光学素材１００で互いに異なる。
【００３５】
上述の離型の際には、図３に示すように、型開閉方向に直交する方向における光学素材１００（光学素子２００）の収縮量（矢印Ａ１）と上型１１の収縮量（矢印Ａ２）との差による力のみならず、型開閉方向における光学素材１００（光学素子２００）の収縮（矢印Ａ３，Ａ４）、更には、上型１１の収縮（矢印Ａ５）による力も働く。
【００３６】
そのため、光学素材１００（光学素子２００）の離型がスムーズに行われる。この後、上型１１が上方の待機位置に移動し、図示しない搬送ロボットが下型１２の凹成形面１２ｂ上の光学素子を取り出す。
【００３７】
以上説明した本実施形態では、高膨張リング（第１のスペーサ）１４は、光学素材１００の加圧途中の第１の温度Ｔ１において、図１Ｃ（図２）に示すように上型（第１の成形型）１１と下型（第２の成形型）１２との間隔を確保する。また、高膨張リング１４は、第１の温度Ｔ１から光学素材２００の冷却途中の第２の温度Ｔ２にかけて、低膨張リング（第２のスペーサ）１５よりも型開閉方向に収縮する。そして、図１Ｅ（図２）に示すように、低膨張リング１５は、第２の温度Ｔ２において、上型１１と下型１２との間隔を確保する。
【００３８】
そのため、上型１１の位置を加圧手段等により複雑に制御しなくとも、高膨張リング１４は、光学素材１００の加圧途中の第１の温度Ｔ１において、光学素材１００（光学素子２００）の加圧位置を調整する。その後、上型１１は、高膨張リング１４の収縮に追従して下降する。また、低膨張リング１５は、高膨張リング１４の収縮に上型１１を追従させるのを防ぐことで、第２の温度Ｔ２において光学素材１００（光学素子２００）の離型位置を調整する。
【００３９】
よって、本実施形態によれば、簡素な構成でスムーズに光学素子２００を離型させることができる。更には、簡素な構成で、光学素子２００の厚さ及び離型タイミングを調整することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、高膨張リング１４は、図１Ｃに示す状態の第１の温度Ｔ１から図１Ｅに示す状態の第２の温度Ｔ２にかけての型開閉方向の収縮量が光学素材１００よりも大きく、低膨張リング１５は、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２にかけての型開閉方向の収縮量が光学素材１００よりも小さい。
【００４１】
つまり、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２にかけては、高膨張リング１４の収縮量が光学素材１００の収縮量よりも大きくなるため、上型１１を光学素材１００（光学素子２００）の収縮に合わせて又はそれ以上に下降させることができる。その後は、低膨張リング１５の収縮量が光学素材１００の収縮量よりも小さいため、上型１１は、光学素材１００（光学素子２００）に引っ張られても光学素材１００（光学素子２００）の硬化収縮に追従しない。これにより、上型１１と光学素材１００（光学素子２００）との間に隙間が生じ、離型が行われる。したがって、スムーズに光学素子２００を離型させることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、高膨張リング１４は、低膨張リング１５よりも線膨張率が高い。そのため、高膨張リング１４及び低膨張リング１５を互いに同程度の厚さとした簡素な構成によって、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２にかけての型開閉方向の高膨張リング１４の収縮量を、低膨張リング１５の収縮量よりも大きくすることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、高膨張リング１４は、上型１１と下型１２との間において、低膨張リング１５よりも外側に位置する。そのため、内側よりも低温となる外側に位置する高膨張リング１４が、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２にかけて、より冷却されやすく、収縮しやすくなる。したがって、より一層、スムーズに光学素子２００を離型させることができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、光学素子２００（光学素材１００）が両凸レンズである場合について説明したが、光学素子２００は、両凹レンズ、片凸レンズ或いはその他の形状であってもよく、更には、プリズム、ミラー等の他の用途の光学素子であってもよく、特に限定されない。
【００４５】
また、本実施形態では、第１のスペーサが高膨張リング１４であり、第２のスペーサが低膨張リング１５である場合を例に説明したが、第１のスペーサ及び第２のスペーサは、リング形状（円筒形状）を呈しなくともよく、上型１１と下型１２の間隔を確保しうるものであれば代用可能である。
【００４６】
更には、第１のスペーサ及び第２のスペーサを円筒形状（リング形状）の高膨張リング１４−１及び低膨張リング１５−１とする場合、図４に示すように、周方向に亘って同一厚さとする必要はなく、周方向に亘って厚さが異なるようにしてもよい（厚さｈ−１＜ｈ−２）。その場合、上型１１が高膨張リング１４−１及び低膨張リング１５−１の最も厚さのある部分（厚さｈ−２）のみに接触することで傾き、光学素材１００（光学素子）を上型１１からスムーズに離型させることができる。なお、第１のスペーサの厚さよりも第２のスペーサの厚さを周方向に亘って異なるようにすることで、離型時に、より確実に上型１１を傾かせることができる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図５Ａ〜図５Ｅは、本発明の第２実施形態に係る成形型セット２０を示す断面図である。
本実施形態は、第２のスペーサとして、第１実施形態の低膨張リング１４ではなく、胴型２３と一体の低膨張凸部２３ａを用いる構成及びそれに関連する構成において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は概ね同様である。そのため、同様の点については、適宜説明を省略する。
【００４８】
図５Ａに示すように、成形型セット２０は、第１の成形型としての上型２１と、第２の成形型としての下型２２と、胴型２３と、第１のスペーサとしての高膨張リング２４と、を備える。
【００４９】
胴型２３は、円筒形状を呈し、上型２１及び下型２２の外周に配置され、上型２１及び下型２２を保持する。胴型２３には、上型２１と下型２２との間隔を確保する低膨張凸部２３ａが、胴型２３の内側に周方向に亘って突出して設けられている。
【００５０】
高膨張リング２４は、下型２２の小径部２２ａを取り囲むように下型２２の上部に載置され、低膨張凸部２３ａと同様に、上型２１と下型２２との間隔を確保する。高膨張リング２４は、低膨張凸部２３ａの内側に配置されている。
【００５１】
高膨張リング２４は、低膨張凸部２３ａよりも線膨張係数が高い。例えば、高膨張リング２４は、線膨張係数が１７０×１０−７［１／Ｋ］のステンレスであり、低膨張凸部２３ａは、上型２１及び下型２２並びに胴型２３の他の部分と同様に、線膨張係数が５０×１０−７［１／Ｋ］の超硬合金である。
【００５２】
高膨張リング２４は、光学素材１００よりも線膨張係数が高く、低膨張凸部２３ａは、光学素材１００よりも線膨張係数が低い。例えば、光学素材１００は、線膨張係数が９０×１０−７［１／Ｋ］のガラスである。なお、以上の線膨張係数は、４５０［℃］〜６００［℃］の場合の一例であり、適宜変更可能である。
【００５３】
以下に光学素子材料１００から光学素子２００を製造する流れについて説明するが、第１実施形態と重複する点及び上述の構成の説明と重複する点については適宜説明を省略する。
【００５４】
まず、上型２１が上方の待機位置に移動した状態で、図示しない搬送ロボットにより例えば球状の光学素材１００が下型２２の凹成形面２２ｂ上に載置される。そして、図５Ａに示すように、上型２１は、図示しない加圧手段によって下降し、胴型２３に対して上方から挿入されて光学素材１００に当接する。なお、このときの加熱工程前の高膨張リング２４の型開閉方向における厚さｈ３１は、低膨張凸部２３ａの厚さｈ４１よりも薄い。
【００５５】
そして、光学素材１００は、図示しないヒータ等の加熱手段による熱が上型２１、下型２２、胴型２３等を介して熱伝導されることで、上型２１と下型２２との間で加熱軟化する（加熱工程）。
【００５６】
図５Ｂに示すように、高膨張リング２４の厚さｈ３１は、上型２１の下降により光学素材１００を加圧変形させる加圧工程の開始後（厚さｈ３２）において、光学素材１００の加熱によって低膨張凸部２３ａの厚さｈ４２よりも厚くなる。
【００５７】
そのため、図示は省略するが、加圧工程途中（第１の温度Ｔ１）で、高膨張リング２４（厚さｈ３３）及び低膨張凸部２３ａ（厚さｈ４３）のうち高膨張リング２４のみが上型１１に接触して上型１１と下型１２の間隔を確保する。
【００５８】
次に、加圧変形した光学素材１００（成形された光学素子２００）は、例えば加熱手段の温度が下降することなどにより、例えばガラス転移点温度以下まで冷却され（冷却工程）、硬化収縮する。高膨張リング２４は、低膨張凸部２３ａよりも線膨張係数が高いため、冷却工程開始後、低膨張凸部２３ａよりも型開閉方向において収縮し、低膨張凸部２３ａと同一厚さとなる。
【００５９】
上型２１は、冷却工程中も図示しない加圧手段によって下方に加圧される。上型２１は、高膨張リング２４が低膨張凸部２３ａよりも厚いときには、高膨張リング２４の収縮に合わせて下降する。このとき、高膨張リング２４よりも線膨張係数の低い光学素材１００（光学素子２００）は、収縮量以上に加圧される。
【００６０】
高膨張リング２４が低膨張凸部２３ａと同一厚さとなった後、高膨張リング２４は、低膨張凸部２３ａよりも線膨張係数が高いため、冷却工程途中の第２の温度Ｔ２においては低膨張リング２５よりも薄くなる。
【００６１】
そして、低膨張凸部２３ａは、光学素材１００（光学素子２００）よりも線膨張係数が低いため、図５Ｃに示すように、上型２１は、低膨張凸部２３ａに接触する。このように、低膨張凸部２３ａは、冷却工程途中の第２の温度Ｔ２において上型２１と下型２２との間隔を確保する。そして、低膨張凸部２３ａによって、上型２１は、光学素材１００（光学素子２００）に引っ張られても光学素材１００（光学素子２００）の硬化収縮に追従しない。そのため、光学素材１００（光学素子２００）との間に隙間が生じ、光学素材１００（光学素子２００）が上型２１から離型される。
【００６２】
このようにして、光学素材１００（光学素子２００）の離型がスムーズに行われる。この後、上型２１が上方の待機位置に移動し、図示しない搬送ロボットが下型２２の凹成形面２２ｂ上の光学素子を取り出す。
【００６３】
以上説明した本実施形態では、高膨張リング（第１のスペーサ）２４は、光学素材１００の加圧途中の第１の温度Ｔ１において、上型（第１の成形型）２１と下型（第２の成形型）２２との間隔を確保する。また、高膨張リング２４は、第１の温度Ｔ１から光学素材２００の冷却途中の第２の温度Ｔ２にかけて、低膨張凸部（第２のスペーサ）２３ａよりも型開閉方向に収縮する。そして、図５Ｃに示すように、低膨張凸部２３ａは、第２の温度Ｔ２において、上型２１と下型２２との間隔を確保する。
【００６４】
そのため、上型２１の位置を加圧手段等により複雑に制御しなくとも、高膨張リング２４は、光学素材１００の加圧途中の第１の温度Ｔ１において、光学素材１００（光学素子２００）の加圧位置を調整する。その後、上型２１は、高膨張リング２４の収縮に追従して下降する。また、低膨張凸部２３ａは、高膨張リング２４の収縮に上型２１が追従するのを防ぐことで、光学素材１００（光学素子２００）の離型位置を調整する。
【００６５】
よって、本実施形態によれば、簡素な構成でスムーズに光学素子２００を離型させることができる。更には、簡素な構成で、光学素子２００の厚さ及び離型タイミングを調整することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、第２のスペーサとしての低膨張凸部２３ａは、胴型２３と一体に設けられている。そのため、より一層簡素な構成で、スムーズに光学素子２００を離型させることができる。
【００６７】
＜第３実施形態＞
図６Ａ〜図６Ｅは、本発明の第３実施形態に係る成形型セット３０を示す断面図である。
【００６８】
本実施形態は、第１の温度Ｔ１及び第２の温度Ｔ２の型開閉方向における高膨張リング３４の厚さが低膨張リング３５の厚さよりも厚い構成及びそれに関連する構成において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は概ね同様である。そのため、同様の点については、適宜説明を省略する。
【００６９】
図６Ａに示すように、成形型セット３０は、第１の成形型としての上型３１と、第２の成形型としての下型３２と、胴型３３と、第１のスペーサとしての高膨張リング３４と、第２のスペーサとしての低膨張リング３５と、を備える。
【００７０】
上型３１と下型３２とは、例えばガラスである光学素材１００を挟んで対向して配置されている。
上型３１は、下端に小径部３１ａが形成された円柱形状を呈する。
【００７１】
下型３２は、上端に小径部３２ａが形成され、下端に大径部３２ｃが形成された円柱形状を呈する。
上型３１の小径部３１ａ及び下型３２の小径部３２ａには、対向する端面に、光学素材１００に両凸形状を転写するための凹成形面３１ｂ，３２ｂが形成されている。
【００７２】
低膨張リング３５は、小径部３２ａを取り囲むように小径部３２ａの周囲に載置されている。一方、高膨張リング３４は、大径部３２ｃの上部に配置されている。
小径部３２ａと大径部３２ｃとの間の厚さはｈ０であり、高膨張リング３４の下端は、低膨張リング３５の下端よりも厚さｈ０の分だけ下方に位置する。なお、この厚さｈ０の値は、光学素子２００の製造過程の温度変化により変動するが、説明の便宜上一定であるものとする。
【００７３】
高膨張リング３４は、例えば低膨張リング３５と同一材料からなるようにすることができ、例えば、線膨張係数が３０×１０−７［１／Ｋ］の結晶化ガラスである。
高膨張リング３４は及び低膨張リング３５は、光学素材１００よりも線膨張係数が低い。例えば、光学素材１００は、線膨張係数が９０×１０−７［１／Ｋ］のガラスである。
【００７４】
なお、上型３１、下型３２及び胴型３３は、例えば、線膨張係数が５０×１０−７［１／Ｋ］の超硬合金である。
以下に光学素子材料１００から光学素子２００を製造する流れについて説明するが、第１実施形態と重複する点及び上述の構成の説明と重複する点については適宜説明を省略する。
【００７５】
まず、上型３１が上方の待機位置に移動した状態で、図示しない搬送ロボットにより例えば球状の光学素材１００が下型３２の凹成形面３２ｂ上に載置される。そして、図６Ａに示すように、上型３１は、図示しない加圧手段によって下降し、胴型３３に対して上方から挿入されて光学素材１００に当接する。なお、このとき（加熱工程前）の高膨張リング３４の型開閉方向における厚さｈ５１から上記の位置差ｈ０を引いた値（ｈ５１−ｈ０）は、低膨張リング３５の厚さｈ６１よりも薄い。
【００７６】
そして、光学素材１００は、図示しないヒータ等の加熱手段による熱が上型３１、下型３２、胴型３３等を介して熱伝導されることで、上型３１と下型３２との間で加熱軟化する（加熱工程）。
【００７７】
図６Ｂに示すように、高膨張リング３４の厚さｈ５１から位置差ｈ０を引いた値（ｈ５１−ｈ０）は、上型３１の下降により光学素材１００を加圧変形させる加圧工程の開始後（厚さｈ５２−ｈ０）において、光学素材１００の加熱によって、低膨張リング３５の厚さｈ６２よりも厚くなる。
【００７８】
これは、高膨張リング３４と低膨張リング３５との線膨張係数が同一であっても、高膨張リング３４が後述する第１の温度Ｔ１及び第２の温度Ｔ２において低膨張リング３５よりも型開閉方向において厚いためである。この厚さ比は、好ましくは２倍以上とするとよい。
【００７９】
図６Ｃに示すように、加圧工程途中（第１の温度Ｔ１）で、高膨張リング３４（厚さｈ５３）及び低膨張リング３５（厚さｈ６３）のうち高膨張リング３４のみが上型３１に接触して上型３１と下型３２との間隔を確保する。
【００８０】
次に、加圧変形した光学素材１００（成形された光学素子２００）は、例えば加熱手段の温度が下降することなどにより、例えばガラス転移点温度以下まで冷却され（冷却工程）、硬化収縮する。この光学素材１００（光学素子２００）の冷却によって、冷却工程開始後における高膨張リング３４の厚さｈ５４から位置差ｈ０を引いた値（ｈ５４−ｈ０）は、低膨張リング３５の厚さｈ６４と同一厚さとなる。
【００８１】
上型３１は、冷却工程中も図示しない加圧手段によって下方に加圧される。高膨張リング３４の厚さから位置差ｈ０を引いた値が低膨張リング３５の厚さよりも厚いときの上型３１は、高膨張リング３４の収縮に合わせて下降する。このとき、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２にかけての収縮量が高膨張リング３４よりも小さい光学素材１００（光学素子２００）は、収縮量以上に加圧される。
【００８２】
高膨張リング３４の厚さから位置差ｈ０を引いた値が低膨張リング３５の厚さと同一厚さとなった後の冷却工程途中の第２の温度Ｔ２において、高膨張リング３４は、低膨張リング３５よりも収縮量が大きくなる。そのため、低膨張リング３５の厚さｈ６５よりも、高膨張リング３４の厚さｈ５５から位置差ｈ０を引いた値が小さくなる。
【００８３】
そして、低膨張リング３５は、光学素材１００（光学素子２００）よりも線膨張係数が低く収縮量が小さいため、図６Ｅに示すように、上型３１は、低膨張リング３５に接触する。このように、低膨張リング３５は、冷却工程途中の第２の温度Ｔ２において上型３１と下型３２との間隔を確保する。そして、低膨張リング３５によって、上型３１は、光学素材１００（光学素子２００）に引っ張られても光学素材１００（光学素子２００）の硬化収縮に追従しない。そのため、光学素材１００（光学素子２００）との間に隙間が生じ、光学素材１００（光学素子２００）が上型３１から離型される。
【００８４】
このようにして、光学素材１００（光学素子２００）の離型がスムーズに行われる。この後、上型３１が上方の待機位置に移動し、図示しない搬送ロボットが下型３２の凹成形面３２ｂ上の光学素子を取り出す。
【００８５】
以上説明した本実施形態では、高膨張リング（第１のスペーサ）３４は、光学素材１００の加圧途中の第１の温度Ｔ１において、図６Ｃ（図７）に示すように上型（第１の成形型）３１と下型（第２の成形型）３２との間隔を確保する。また、高膨張リング３４は、第１の温度Ｔ１から光学素材２００の冷却途中の第２の温度Ｔ２にかけて、低膨張リング（第２のスペーサ）３５よりも型開閉方向に収縮する。そして、図６Ｅ（図７）に示すように、低膨張リング３５は、第２の温度Ｔ２において、上型３１と下型３２との間隔を確保する。
【００８６】
そのため、上型３１の位置を加圧手段等により複雑に制御しなくとも、高膨張リング３４は、光学素材１００の加圧途中の第１の温度Ｔ１において、光学素材１００（光学素子２００）の加圧位置を調整する。その後、上型３１は、高膨張リング３４の収縮に追従して下降する。また、低膨張リング３５は、高膨張リング３４の収縮に上型３１が追従するのを防ぐことで、光学素材１００（光学素子２００）の離型位置を調整する。
【００８７】
よって、本実施形態によれば、簡素な構成でスムーズに光学素子２００を離型させることができる。更には、簡素な構成で、光学素子２００の厚さ及び離型タイミングを調整することができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、高膨張リング３４は、第１の温度Ｔ１及び第２の温度Ｔ２の型開閉方向における厚さが、低膨張リング３５よりも厚い。そのため、高膨張リング３４の線膨張係数を低膨張リング３５の線膨張係数よりも高くしなくとも、高膨張リング３４の収縮量と低膨張リング３５の収縮量とを調整することができる。したがって、高膨張リング３４と低膨張リング３５とを同一材料としてより一層簡素な構成とすることができるなど、設計の自由度が増す。
【００８９】
なお、この場合でも、高膨張リング３４と低膨張リング３５とを別材料からなるようにしてもよく、上記第１実施形態のように高膨張リング３４の線膨張係数が低膨張リング３５の線膨張係数よりも高くすることで、高膨張リング３４の収縮量を、低膨張リング３５の収縮量よりもより一層大きくすることができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、高膨張リング３４は、第１の温度Ｔ１及び第２の温度Ｔ２の型開閉方向における厚さが、低膨張リング３５よりも２倍以上厚い。そのため、高膨張リング３４の収縮量と低膨張リング３５の収縮量との調整を容易にすることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１０      成形型セット
１１      上型
１１ａ      小径部
１１ｂ      凹成形面
１２      下型
１２ａ      小径部
１２ｂ      凹成形面
１３      胴型
１４      高膨張リング
１５      低膨張リング
２０      成形型セット
２１      上型
２１ａ      小径部
２１ｂ      凹成形面
２２      下型
２２ａ      小径部
２２ｂ      凹成形面
２３      胴型
２３ａ      低膨張凸部
２４      高膨張リング
３０      成形型セット
３１      上型
３１ａ      小径部
３１ｂ      凹成形面
３２      下型
３２ａ      小径部
３２ｂ      凹成形面
３２ｃ      大径部
３３      胴型
３４      高膨張リング
３５      低膨張リング
１００      光学素材
２００      光学素子
【図１Ａ】
0005642458.tif 000002
【図１Ｂ】
0005642458.tif 000003
【図１Ｃ】
0005642458.tif 000004
【図１Ｄ】
0005642458.tif 000005
【図１Ｅ】
0005642458.tif 000006
【図２】
0005642458.tif 000007
【図３】
0005642458.tif 000008
【図４】
0005642458.tif 000009
【図５Ａ】
0005642458.tif 000010
【図５Ｂ】
0005642458.tif 000011
【図５Ｃ】
0005642458.tif 000012
【図６Ａ】
0005642458.tif 000013
【図６Ｂ】
0005642458.tif 000014
【図６Ｃ】
0005642458.tif 000015
【図６Ｄ】
0005642458.tif 000016
【図６Ｅ】
0005642458.tif 000017
【図７】
0005642458.tif 000018