(57)【要約】【課題】本発明は、光学素子の製造時に、シリンダー等は従来の装置をそのまま使用しながら、光学素子の場所によって負荷圧力を変更、調整でき、面形状が安定した光学素子を製造できる光学素子の成形装置及び成形方法を提供する。【解決手段】光学素材５０を収容可能な上型、下型及び胴型からなる成形型２と、成形型２を介して光学素材５０をプレス成形により光学素子形状とできる一対の成形プレート３、４、５と、を有する光学素子の成形装置であって、上型が、光学素子の中心部分を形成する成形面を有するコア部材と、光学素子の外周部分を形成する成形面を有する外周部材と、から構成され、コア部材及び外周部材を、プレス成形における冷却時に独立して動作させ、光学素材の中心部分と外周部分とで付加する圧力を調整できる圧力調整部材７を、有する光学素子の成形装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素材を収容可能な上型、下型及び胴型からなる成形型と、前記成形型を介して前記光学素材をプレス成形により光学素子形状とできる一対の成形プレートと、を有する光学素子の成形装置であって、
前記上型が、光学素子の中心部分を形成する成形面を有するコア部材と、光学素子の外周部分を形成する成形面を有する外周部材と、から構成され、
前記コア部材及び外周部材を、プレス成形における冷却時に独立して動作させ、前記光学素材の中心部分と外周部分とで付加する圧力を調整できる圧力調整部材を、前記上型及び前記成形プレートとの間に、有することを特徴とする光学素子の成形装置。
【請求項２】
前記圧力調整部材が、前記コア部材と前記成形プレートとの間及び前記外周部材と前記成形プレートとの間の少なくとも一方に介在する板状部材である請求項１記載の光学素子の成形装置。
【請求項３】
前記光学素子が凹形状であって、前記圧力調整部材が、冷却時に前記外周部材と前記成形プレートとの間に介在し、光学素材の外周部分に中央部分よりも高い圧力をかけられる請求項２記載の光学素子の成形装置。
【請求項４】
前記光学素子が凸形状であって、前記圧力調整部材が、冷却時に前記コア部材と前記成形プレートとの間に介在し、光学素材の中央部分に外周部分よりも高い圧力をかけられる請求項２記載の光学素子の成形装置。
【請求項５】
前記コア部材の有する成形面が、製造する光学素子の有効径よりも大きい請求項１〜４のいずれか１項記載の光学素子の成形装置。
【請求項６】
前記プレス成形におけるプレス時に、成形プレートと該成形プレート間の距離を規制する胴型との間に挿入され、前記成形プレート間の距離を調整する厚み調整部材を有する請求項１〜５のいずれか１項記載の光学素子の成形装置。
【請求項７】
前記一対の成形プレートを一組有し、加熱、プレス及び冷却の一連のプレス成形動作を、前記一組の成形プレートで全て行う型固定方式である請求項１〜６のいずれか１項記載の光学素子の成形装置。
【請求項８】
前記一対の成形プレートを複数組有し、加熱、プレス及び冷却の一連のプレス成形動作を、それぞれ異なる成形プレートで行う型移動方式である請求項１〜６のいずれか１項記載の光学素子の成形装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の光学素子の成形装置を使用する光学素子の製造方法であって、
前記成形型に光学素材を収容し、前記成形型を介して前記光学素材を加熱し軟化させる加熱工程と、前記成形型により前記光学素材をプレスして光学素子形状とするプレス工程と、前記プレス工程後、前記圧力調整部材により前記コア部材と前記外周部材とで前記光学素子へ付加する圧力を調整しながら前記光学素材を冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記光学素子が凹形状であって、前記圧力調整部材が、冷却時に前記外周部材と前記成形プレートとの間に介在し、光学素材の外周部分に中央部分よりも高い圧力をかけられる請求項９記載の光学素子の成形装置。
【請求項１１】
前記光学素子が凸形状であって、前記圧力調整部材が、冷却時に前記コア部材と前記成形プレートとの間に介在し、光学素材の中央部分に外周部分よりも高い圧力をかけられる請求項９記載の光学素子の成形装置。
【請求項１２】
前記高い圧力が２．５〜４０Ｎ／ｍｍ２の範囲であって、それ以外の圧力が１〜１０Ｎ／ｍｍ２の範囲である請求項１０又は１１記載の光学素子の成形方法。
【請求項１３】
前記高い圧力が、それ以外の低い圧力よりも２〜３０Ｎ／ｍｍ２高い圧力である請求項１２記載の光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の成形装置及び成形方法に係り、特に、プレス成形した後の冷却において、成形した光学素材の中央部分と外周部分とで負荷圧力を調整し、形状不良の発生を抑制する光学素子の成形装置及び成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学素子を製造する方法として、光学素材をプレス成形し、成形面を研磨等せずにそのまま使用できるプレス成形方法がよく用いられている。
【０００３】
このようなプレス成形方法は、光学素材を加熱して軟化させてから、成形型により加圧プレスした後、冷却することにより所定形状の光学素子とするものであるが、このような光学素子には高い形状精度が求められる。
【０００４】
例えば、プレス成形方法としては、光学素材を上型、下型及び胴型からなる成形型に収容し、光学素材を軟化させ、軟化した光学素材を成形型によりプレスして光学素子形状とし、さらに、成形型及び光学素子形状とされた光学素材を冷却して光学素子を製造するのが一般的であり、大きく分けると、１ポジションで上記した一連のプレス成形を行う型固定方式のプレス成形方法と、加熱、プレス、冷却のそれぞれを分け、複数のポジションを設け、成形型を順次各ポジションに移動させながらプレス成形を行う型移動方式のプレス成形方法とが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００５】
型固定方式のプレス成形方法は、１ポジションで一連のプレス成形操作を行うため、成形操作が安定し、面形状も安定するため歩留まりを向上させやすい。一方、型移動方式のプレス成形方法は、加熱、プレス、冷却の各操作を機能的に分離し、順次型を移動させながらプレス成形ができるため、光学素子を大量生産する場合に、非常に効率的でコストの低減等に効果的である。
【０００６】
ところで、プレス成形後の冷却工程において、圧力をかけながら冷却すると光学素子の面形状が安定する。一方、冷却中に圧力をかけないと成形品の内部と外側の温度差に起因するヒケと呼ばれる変形が発生する。したがって、圧力をかけながら冷却させると形状精度の高い光学素子を製造でき、冷却時に熱膨張・収縮が生じても問題なく適正な圧力をかけられる発明を本出願人は既に提案している（特許文献３参照）。
【０００７】
ところが、レンズ形状によっては（例えば、中心部の肉厚が薄く周辺部の肉厚が分厚い凹メニスレンズの場合）、冷却中に圧力をかけるとレンズの中心部に圧力が集中してレンズが割れたり、割れないように圧力を弱めて成形すると周辺部には十分な圧力が加わらず形状精度が出なかったり、という問題が生じていた。
【０００８】
このような問題を解消するために、シリンダーによって光学素子の中央部分と外周部分で負荷圧力を変えられるようにして、光学素子のプレス後の冷却時に、圧力を調整して製品とする光学素子の製造装置が知られている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２５９２４０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４７８３４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１６６３２号公報
【特許文献４】特開２０１０−１９５６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した特許文献４の方法では、冷却時に圧力を場所によって変更するために、上型の押圧状態を制御するために同じ軸を有する２つのシリンダーを用いなければならず、高価な部品が必要となるとともに高度な動作の制御が必要となる。また、このような構成とすると、従来の装置をそのまま使用できないため、その面でもコスト的に不利である。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題を解消するために、光学素子の製造時の冷却時において、シリンダー等は従来の装置をそのまま使用しながら、光学素子の場所によって負荷圧力を変更、調整でき、面形状が安定した光学素子を製造できる光学素子の成形装置及び成形方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討した結果、本発明の光学素子の成形装置及び成形方法により、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１３】
すなわち、本発明の光学素子の成形装置は、光学素材を収容可能な上型、下型及び胴型からなる成形型と、前記成形型を介して前記光学素材をプレス成形により光学素子形状とできる一対の成形プレートと、を有する光学素子の成形装置であって、前記上型が、光学素子の中心部分を形成する成形面を有するコア部材と、光学素子の外周部分を形成する成形面を有する外周部材と、から構成され、前記コア部材及び外周部材を、プレス成形における冷却時に独立して動作させ、前記光学素材の中心部分と外周部分とで付加する圧力を調整できる圧力調整部材を、前記上型及び前記成形プレートとの間に、有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の光学素子の成形方法は、上記本発明の光学素子の成形装置を使用する光学素子の製造方法であって、前記成形型に光学素材を収容し、前記成形型を介して前記光学素材を加熱し軟化させる加熱工程と、前記成形型により前記光学素材をプレスして光学素子形状とするプレス工程と、前記プレス工程後、前記圧力調整部材により前記コア部材と前記外周部材とで前記光学素材へ付加する圧力を調整しながら前記光学素材を冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光学素子の成形装置及び成形方法によれば、光学素子をプレス直後から面形状が安定するまでの冷却過程において、加圧状態が維持され、常に圧力がかかっているため温度履歴が安定し、光学素子形状の安定性（再現性）を向上できる。さらに、光学素子形状に応じて、光学素子の周辺部と中心部で加圧状態を調整できるため、面形状の不具合の発生を防止しつつ、光学素子の割れをも抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図である。
【図２】図１の光学素子の成形装置における、成形型の側断面図である。
【図３Ａ】図１の光学素子の成形装置を用いた成形方法における、プレス時の上型、プレート及び厚み調整部材の関係を説明する図である。
【図３Ｂ】図１の光学素子の成形装置を用いた成形方法における、冷却時の上型、プレート及び圧力調整部材の関係を説明する図である。
【図４】上型へ部分的に圧力をかける機構を有する構造の一例を示した断面図である。
【図５Ａ】図２で示した成形型における上型の変形例を示した断面図である。
【図５Ｂ】図２で示した成形型における上型の他の変形例を示した断面図である。
【図５Ｃ】図２で示した成形型における上型のさらに他の変形例を示した断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図である。
【図７】図６の光学素子の成形装置における、成形型の側断面図である。
【図８Ａ】図６の光学素子の成形装置を用いた成形方法における、プレス時の上型、プレート及び厚み調整部材の関係を説明する図である。
【図８Ｂ】図６の光学素子の成形装置を用いた成形方法における、冷却時の上型、プレート及び圧力調整部材の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。図１は第１の実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図、図２は本発明の一実施形態である光学素子の成形型の側断面図、図３Ａは図１の光学素子の成形装置を用いた成形方法における、プレス時の上型、プレート及び厚み調整部材の関係を説明する図、図３Ｂは図１の光学素子の成形装置を用いた成形方法における、冷却時の上型、プレート及び圧力調整部材の関係を説明する図である。
【００１８】
この図１に示した光学素子の成形装置１は、光学素材５０を内部に収容した上型、下型及び胴型からなる成形型２を介して光学素材５０を加熱し軟化させる加熱プレート３ａ及び３ｂと、軟化した光学素材５０を、成形型２を介してプレスして光学素子形状とするプレスプレート４ａ及び４ｂと、成形型２を介して光学素子形状とされた光学素材５０を冷却して固化させる冷却プレート５ａ及び５ｂと、を有し、成形型２を加熱プレート、プレスプレート及び冷却プレートへ順次移動させる型移動方式の光学素子の成形装置である。そして、上側のプレスプレート４ａ及び冷却プレート５ａの下方には、それぞれ厚み調整部材６、圧力調整部材７が設けられている。
【００１９】
加熱プレート３ａ及び３ｂ、プレスプレート４ａ及び４ｂ、冷却プレート５ａ及び５ｂは、それぞれ所定の処理が行われる場（ステージ）を形成し、各ステージにより順次円滑に処理できるように、成形型２は、搬送手段（図示せず）により所定のタイミングで各ステージを移動する。すなわち、この光学素子の成形装置は、１以上のポジションを有し、各ポジションで温度の上げ下げやプレス等の所定の処理を施す型移動方式の成形装置である。型移動方式の場合は、各処理ごとに一対の成形プレートを有し、図１では、成形プレートは加熱プレート、プレスプレート、冷却プレートと異なる処理ごとに３組設けられているが、加熱や冷却を段階的に行うなどそれ以上の複数組の成形プレートを設けてもよい。
【００２０】
ここで、成形型２は、図２に示したように、上型２１、下型２２及び胴型２３とからなる成形型である。また、胴型２３は、プレス時に、上型２１及び下型２２間の距離を規制する外胴２３ａと、上型２１及び下型２２の光軸を同軸上に規制する内胴２３ｂとからなり、この外胴２３ａ及び内胴２３ｂは、それぞれ中空円筒状である。
【００２１】
この成形型２は、超硬合金やセラミックス等の素材からなり、上型２１及び下型２２は、成形する光学素子の面形状を転写するための成形面をそれぞれ有している。なお、本実施形態においては、上型２１が、光学素子の中央部分を形成する成形面を有するコア部材２１ａと光学素子の周辺部分を形成する成形面を有する周辺部材２１ｂと、からなる点に特徴を有する。
【００２２】
ここで、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂとは、互いに摺動しながら嵌合できる構造となっている。基本的な構造はコア部材２１ａが円柱状、周辺部材２１ｂが円筒状であり、これら部材には、嵌合させたときに、所定の位置で係止して光学素子の成形面が形成されるように、嵌合する面にそれぞれ対応する段差２１ｃが設けられている。この段差２１ｃは、コア部材２１ａにおいては、成形面側の直径が小さくなっている。すなわち、上型２１の周辺部材２１ｂの中空部分に対してコア部材２１ａが上方から挿入され、最終的には摺動しながら段差２１ｃが接触したところで図３Ａに示したような嵌合状態が維持される。このとき、ガラス素材５０に対して光学面を形成できる成形面となる。
【００２３】
なお、このとき形成される成形面は、コア部材２１ａが有する成形面が、得られる光学素子の有効径よりも大きいことが好ましい。これは、光学素子の機能を確保するためであり、仮に、有効径よりも小さい場合には、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂとの境界部分が有効径内に入ってしまうため、目的とする機能を有する光学素子が得られない可能性があるためである。
【００２４】
そして、上型２１は上記のような構造を有しているため、上型２１の上方からプレートを接触させる際に、コア部材２１ａを押圧すると、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂとは一体的に下方に押される。すなわち、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂとが下方に与える圧力は同じとなる。
【００２５】
一方、周辺部材２１ｂを押圧すると、周辺部材２１ｂは下方に押されるが、コア部材２１ａは周辺部材２１ｂが下がることに追従して下方に動くが、ここでコア部材２１ａが下方に動く力は重力に基づくもので、周辺部材２１ｂとコア部材２１ａとで下方へかかる圧力を変えられる。すなわち、光学素材の周辺部分には周辺部材２１ｂがプレートによって付加される高い圧力を、光学素材の中央部分にはコア部材２１ａの自重による低い圧力を下方に与えることとなり、光学素材の中央部分と外周部分とで負荷する圧力を調整できる。
【００２６】
この図２では、成形型として凹メニスカス形状の光学素子を製造するものを図示したが、光学素子形状はこれに限定されず、両凹及び平凹形状のように外周部分よりも中央部分の厚さが薄い形状の光学素子を成形する成形型であってもよい。
【００２７】
本発明の加熱プレート３ａ及び３ｂは、光学素材５０を加熱により軟化させる手段であり、その内部にヒータが埋め込まれたプレートからなる。この加熱プレート３ａ及び３ｂは、それぞれ上型２１、下型２２に接触させ、上型２１及び下型２２を加熱でき、さらに成形型内部に収容されている光学素材５０をも加熱できる。
【００２８】
本発明のプレスプレート４ａ及び４ｂは、軟化した光学素子５０に対し、プレス温度を維持したままプレスして光学素子形状とする手段である。そして、プレスプレート４ａ及び４ｂは、プレスに当たっては、それらプレート間の距離を狭めて成形型２の上型２１と下型２２との距離をも狭め、成形型２内に収容された光学素材５０を軟化状態のまま押圧して変形させる。このように変形された光学素材５０は、上型２１及び下型２２の光学形成面形状が転写、付与されたものとなる。冷却中のプレス押し代を残してプレスする。
【００２９】
本発明の冷却プレート５ａ及び５ｂは、成形型２を冷却することにより光学素子形状とされた光学素材５０を固化させる手段である。これにより光学素子形状を安定化し、変形を抑制する。この温度は依然として高温であるため、この冷却プレート５ａ及び５ｂにもその内部にヒータが埋め込まれている。
【００３０】
その後、さらに別工程として冷却を継続し、２００℃以下にまで冷却して光学素子が得られる。このように冷却する際には、例えば、プレート内部に冷却水を循環させて水冷した水冷プレートを使用できる。さらに、冷却して得られた光学素子は、アニール工程等に付されて歪み等を除去する等の後処理を施して最終的な製品とされる。
【００３１】
なお、この加熱プレート３ａ及び３ｂ、プレスプレート４ａ及び４ｂ、冷却プレート５ａ及び５ｂによる処理は、成形型２を順次各プレートへと移動させながら処理を行うため、成形型２を移動させるための移動手段が設けられている。この移動手段は図示していないが、例えば、ロボットアーム等により、加熱プレート３ｂからプレスプレート４ｂへ、プレスプレート４ｂから冷却プレート５ｂへと移動できるようになっている。
【００３２】
また、各ステージの上側の加熱プレート３ａ、プレスプレート４ａ及び冷却プレート５ａは、図示していないが断熱板を介してシャフトに固定されており、このシャフトがシリンダーに接続されている。ここでシリンダーは、各プレートの上下動が可能となればよく、例えば、エアシリンダー、電動サーボシリンダー、油圧シリンダー、電動油圧シリンダー等のシリンダーが挙げられる。
【００３３】
本発明の厚み調整部材６は、上側のプレスプレート４ａの下方に配置したプレートである。この厚み調整部材６は、図３Ａに示したように、プレス時に上型２１とは接触しないようにして外胴２３ａとプレスプレート４ａとの間に挟まれた状態で使用され、プレスプレート４ａ及び４ｂ間の距離を、外胴２３ａの高さに厚み調整部材６の厚さを加えた長さに規制する。このとき、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂはプレスプレート４ａと接触して下方に押圧される。
【００３４】
この厚み調整部材６は、例えば、図３Ａに示したように板状の部材であって、プレスプレート４ａによるプレス時に、コア部材２１ａ及び周辺部材２１ｂには接触せず、外胴２３ａのみを押圧するような中央に円形の穴を設けた円板状のプレートが挙げられる。すなわち、中央の穴は上型を平面視したときの直径よりも大きな直径として形成される。これにより、プレス動作においては、コア部材２１ａ及び周辺部材２１ｂを一体的に動作させながら、冷却時における押代を確保する。ここで押代とは、冷却時に光学素子を押し込む際の変形量と同等であり、プレスにより成形された光学素材の厚みと製品としての光学素子の厚みの差をいう。すなわち、プレスにより成形された光学素材は製品としての光学素子よりも押代分だけ厚く成形されている。
【００３５】
また、この厚み調整部材６の厚さは、プレスプレート４ａによって上型２１に押圧力を直接伝達でき、かつ、必要な押代を確保できる厚さであればよく、任意の厚さでよい。したがって、この厚み調整部材６の厚さは、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度が好ましく、０．５〜５ｍｍがより好ましい。この厚さが０．１ｍｍ未満であると、強度が確保できず、部材自体が撓んでしまう可能性があり、また１０ｍｍを超えると熱容量が大きくなり、成形型の温度の低下を招き、成形操作を安定的にできなくなるおそれがある。また、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂとが嵌合した際に、周辺部材２１ｂの上面よりもコア部材２１ａの上面が高い場合には、その高さの差分だけ厚み調整部材６の厚さを厚くする必要がある。なお、シリンダーによりプレス時の高さ位置を調節できる等の他の方法で押代を確保できる場合には、この厚み調整部材６は省略してもよい。
【００３６】
本発明の圧力調整部材７は、上側の冷却プレート５ａの下方に配置したプレートである。この圧力調整部材７は、図３Ｂに示したように、プレス時に上型２１と冷却プレート５ａとの間に挟まれた状態で使用され、周辺部材２１ｂと接触して下方に押圧する。このとき、圧力調整部材７はコア部材２１ａと接触させず、冷却プレート５ａにより下方へ押圧する力が生じないようにする。
【００３７】
この圧力調整部材７は、例えば、図３Ｂに示したように板状の部材であって、冷却プレート５ａによる冷却時に、周辺部材２１ｂのみを押圧するような中央に円形の穴が開いた円板状のプレートが挙げられる。この穴は、コア部材２１ａと接触しないように、コア部材２１ａの上面部よりも大きい直径の穴である。これにより、冷却時にはコア部材２１ａと周辺部材２１ｂは、周辺部材２１ｂが冷却プレート５ａにより下方に押圧され、コア部材２１ａは冷却プレート５ａから力を受けずに、それぞれの部材が独立して動作する。このような動作によって、光学素材５０の中心部分と外周部分とで付加する圧力を調整できる。
【００３８】
また、この圧力調整部材７の厚さは、冷却プレート５ａによって周辺部材２１ｂに押圧力を直接伝達できる厚さであればよく、任意の厚さでよい。また、厚み調整部材６の厚さと同様の理由で、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度が好ましく、０．５〜５ｍｍがより好ましい。
【００３９】
なお、厚み調整部材６及び圧力調整部材７は、上記では独立した部材として説明したが、これをプレスプレート４ａ又は冷却プレート５ａと一体化してもよい。すなわち、プレート形状を予め対応する形状として形成してもよい。
【００４０】
また、厚み調整部材６及び圧力調整部材７は、プレス工程、冷却工程時の圧力、加熱温度に耐えられる素材で形成されている必要があり、さらに、耐酸化性、加工性に優れたものが好ましい。このような素材としては、例えば、超硬合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、タングステンを主原料とした焼結合金（例えば、三菱マテリアルシーエムアイ株式会社製、商品名：アンビロイ（登録商標））等が挙げられる。
【００４１】
次に、図１の光学素子の成形装置１を用いた光学素子の成形方法について説明する。なお、ここで、加熱工程、プレス工程、冷却工程のそれぞれについて、各工程の処理を行う場を、加熱ステージ、プレスステージ、冷却ステージともいう。
【００４２】
まず、成形型２の内部に光学素材５０を収容し、成形型２を搬送手段により加熱プレート３ｂ上に搬送し載置する。搬送されると、下型２２は加熱プレート３ｂに接触しているため加熱プレート３ｂと同程度の温度にまで昇温される。これと同時に、上型２１には上方向から加熱プレート３ａを接触させて同様に加熱する。このように上型２１及び下型２２が加熱されると、その内部に収容されている光学素材５０も伝熱により加熱される。この加熱工程においては、光学素材５０をプレス温度にまで加熱する。このときのプレス温度は、用いる光学素材が加圧変形できればよく、屈伏点と軟化点との中間付近の温度が好ましい。
【００４３】
このようにして加熱ステージで十分に加熱された成形型２及び光学素材５０は、次に、搬送手段により、プレスプレート４ｂ上に搬送され載置される。
【００４４】
次いで、プレス温度を維持しながら、プレス動作を行う。例えば、プレスプレート４ａを下降させ、プレスプレート４ａ及び４ｂ間の距離を狭めて上型２１と下型２２との距離を狭め、成形型２の内部に収容された光学素材５０に圧力をかけ変形させる。
【００４５】
なお、このプレス時においては、プレスプレート４ａを下降させていくと、まず厚み調整部材６と接触し、さらに下降させると、プレスプレート４ａとコア部材２１ａが接触し、コア部材２１ａに下方へ押圧する力が生じる。このとき、既に上記で説明したように、コア部材２１ａを押圧するようにすると、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂは嵌合し、それぞれ対応する形状に設けた段差部分がぶつかった時点からは一体的に下方に押される。すなわち、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂとが下方に与える圧力は同じとなり、光学素材５０へかかる圧力は、中央部分でも周辺部分でも同じとなる。さらに、プレスプレート４ａ及び４ｂは、外胴２３ａと厚み調整部材６とを挟み、プレート間の距離がそれ以上縮まらない状態となるまでプレスされる（押し切られる）。
【００４６】
このプレス動作によって、上記のように上下から圧力がかかり、光学素材５０には上型２１及び下型２２の成形面形状が転写され、光学素子形状が付与される。このプレス工程における光学素材５０が受けるプレス時の圧力は２．５〜３７．５Ｎ／ｍｍ２が好ましく、例えば、１０〜１５Ｎ／ｍｍ２が特に好ましい。
【００４７】
プレス動作が終了したら、成形型２は、搬送手段によりプレスステージから冷却ステージへと搬送される。この搬送手段は、上記した搬送手段と同様のものである。
【００４８】
この冷却工程では、光学素材５０へ圧力をかけながら、プレス後の冷却を行う点に特徴を有している。なお、この冷却時においては、冷却プレート５ａを下降させていくと、まず圧力調整部材７と接触し、さらに下降させると、圧力調整部材７を介して周辺部材２１ｂに下方へ押圧する力が生じる。このとき、既に上記で説明したように、周辺部材２１ｂを押圧しても、コア部材２１ａにはプレートからの圧力がかからないため、コア部材２１ａと周辺部材２１ｂとが下方に与える圧力が異なり、周辺部材２１ｂと接触する光学部材の外周部分は高い圧力となり、コア部材２１ａと接触する光学素材の中心部分は低い圧力となる。
【００４９】
この冷却時の光学素子へかかる圧力は、外周部分では２．５〜４０Ｎ／ｍｍ２とし、中心部分では１〜１０Ｎ／ｍｍ２とするのが好ましく、中心部分よりも外周部分の方が２〜３０Ｎ／ｍｍ２程度圧力が高くなるようにすればよく、中心部分の圧力に対して外周部分の圧力を２〜３倍とするのがより好ましい。すなわち、圧力が低すぎると、光学素子の内部と最表面の温度差に起因するヒケの発生が防げず、一方、圧力が高すぎると光学素子の破壊強度を上回り光学素子が割れてしまう。さらに、光学素材の厚さの薄い部分は、厚い部分に比べて低い圧力で割れが生じてしまうため、中央部分に過度な圧力がかからないように、上記の圧力範囲を設定した。なお、ここでの加圧は多段階に圧力を調整して加圧してもよい。
【００５０】
なお、上記では光学素材の中央部分への低い圧力は対応する部材の自重による圧力として説明しているが、それよりも高い圧力をかけたい場合には、冷却プレートからコア部材に部分的に圧力をかける機構を設ければよい。このような機構としては、例えば、図４に示したような冷却時に冷却プレート５１ａの上型接触面から部分的に圧力をかけるための部分圧力部材５２をわずかに突出させ、これがコア部材に接触するように設けておき、この部分圧力部材５２を皿バネ等の弾性部材５３により冷却プレート５１ａに保持させたものが挙げられる。このような構造とすると、冷却プレート５１ａの押圧による圧力を直接下方に伝達せず、弾性部材５３により緩和した所定の圧力が加えられる。また、このような構造とすると、弾性部材５３の弾発力を調整すれば、所望の圧力への調整が可能となる。この機構を設ける場合には、弾性部材が高温に晒されないようにして劣化を抑制することが好ましい。
【００５１】
圧力を付加する温度範囲は、開始温度がガラスの屈伏点（Ａｔ）〜ガラスの転移点＋１０℃、終了温度がガラスの転移点〜ガラスの歪点−１００℃とするのが好ましい。すなわち、圧力をかけ始める温度が、容易にガラスが変形できるプレス直後であると冷却中のプレス変形量が大きくなりすぎて光学素子の肉厚が公差で定められた適正範囲に入らなかったり、肉厚がばらついたり、より低い温度に達した際に押し代が無くなったりするため好ましくない。また、あまりにも低い温度まで圧力を付加すると光学素子に成形型とガラスの熱膨張率の差で発生する応力が溜りすぎて割れることがある。光学素材の面形状が安定するまで、加圧を継続するのが好ましい。このステージで光学素子５０を冷却して固化させる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、プレス工程で所定の厚みよりも１〜３０μｍ厚いレンズを成形し、冷却工程で１〜３０μｍ押込んで、所定の厚みを有する光学素子が得られるようにすることが好ましい。所定の厚みよりも厚いレンズとするには、位置制御が可能なシリンダーを用いてもよい。
【００５３】
なお、この冷却工程は、ヒートショックで割れなければ光学素子を［歪点−１００℃］付近の温度から室温にまで冷却する水冷工程としてもよく、この工程により、成形型の非酸化温度の２００℃以下まで確実に冷却できる。なお、ヒートショックで割れない程度の速さは、光学素材によっても異なるが、一般に１５℃／分〜１５０℃／分とすればよい。
【００５４】
上記説明では、外胴及び内胴の２つの胴型を有する成形型を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、１つの胴型を有する成形型であってもよい。
【００５５】
さらに、成形型としては図２で示した構造のものを挙げたが、図２の周辺部材を変形したものとして、図５Ａに示すように上型３１の周辺部材３１ｂが、その成形面側において、コア部材３１ａ側から胴型側に向かって（すなわち、内側から外側に向かって）、テーパー状の中空部分を形成した部材としてもよく、この場合、型キャビティーを小さくできるため、光学素子成形素材として使用するガラスの体積を減らすことができる。そのため、光学素子の製造コストの低減に有用である。
【００５６】
また、図２のコア部材を変形したものとして、図５Ｂに示すように、上型４１を、コア部材４１ａ−１、４１ａ−２と、周辺部材４１ｂの３ピース構造としてもよい。このように３ピース構造とした場合、コア部材４１ａ−２として、高さの異なる部材を用意しておけば、そのプレス成形の位置によって、コア部材４１ａ−２を所定の高さのものに変えるだけで、他の製造条件を変えることなく対応可能となる。とりわけ、冷却時の押代を位置制御可能なシリンダーを用いて確保する場合には特に有効である。
【００５７】
さらに、図２のコア部材を変形したものとして、図５Ｃに示すように、図５Ｂにおけるコア部材４１ａ−２を、コア部材４１ａ−３のように断面が「エ」の字型となるように変更しただけの上型４２としてもよい。このような形状とすることでコア部材の熱容量を小さくでき加熱・冷却に要する時間を短縮し生産効率を高くできる。
【００５８】
図５Ｂ及び図５Ｃのように、コア部材を分割して形成することで、各部材の高さを比較的低くできる。これはφ５０ｍｍを超えるような大口径の光学素子を成形する場合に特に有効である。プレス成形に好適に用いられるバインダレス超硬合金は放電プラズマ焼結で製造されることが多く、この製造方法では材料の最大厚みが３５ｍｍ程度に限定されるため、図５Ｂ及び図５Ｃの成形型はφ５０ｍｍを超えるような光学素子であっても各部材の高さを３５ｍｍ以下に抑えられるので好適である。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態である第２の実施形態について、図６〜８を参照して説明する。図６は、この第２の実施形態である光学素子の成形装置の概略構成図、図７は本発明の一実施形態である光学素子の成形型の側断面図、図８Ａは図６の光学素子の成形装置を用いた成形方法における、プレス時の上型、プレート及び厚み調整部材の関係を説明する図、図８Ｂは図１の光学素子の成形装置を用いた成形方法における、冷却時の上型、プレート及び圧力調整部材の関係を説明する図である。
【００６０】
ここで、図６に示した光学素子の成形装置１１は、光学素材５０を内部に収容した上型、下型及び胴型からなる成形型１２を介して光学素材５０を加熱し軟化させる加熱プレート３ａ及び３ｂと、軟化した光学素材５０を、成形型１２を介してプレスして光学素子形状とするプレスプレート４ａ及び４ｂと、成形型１２を介して光学素子形状とされた光学素材５０を冷却して固化させる冷却プレート５ａ及び５ｂと、を有し、成形型１２を加熱プレート、プレスプレート及び冷却プレートへ順次移動させる型移動方式の光学素子の成形装置である。そして、上側のプレスプレート４ａ及び冷却プレート５ａの下方には、それぞれ厚み調整部材１６、圧力調整部材１７が設けられている。
【００６１】
本実施形態は、第１の実施形態とは、使用する成形型１２が異なり、それに応じて、圧力調整部材１７が異なる構成となっているが、それ以外は共通であるため、以下、第１の実施形態との相違点のみについて説明する。
【００６２】
ここで、成形型１２は、図７に示したように、上型１２１、下型１２２及び胴型１２３とからなる成形型である。また、胴型１２３は、プレス時に、上型１２１及び下型１２２間の距離を規制する外胴１２３ａと、上型１２１及び下型１２２の光軸を同軸上に規制する内胴１２３ｂとからなり、この外胴１２３ａ及び内胴１２３ｂは、それぞれ中空円筒状である。
【００６３】
この成形型１２は、超硬合金やセラミックス等の素材からなり、上型１２１及び下型１２２は、成形する光学素子の面形状を転写するための成形面をそれぞれ有している。なお、本実施形態においては、上型１２１が、光学素子の中央部分を形成する成形面を有するコア部材１２１ａと光学素子の周辺部分を形成する成形面を有する周辺部材１２１ｂと、からなる点に特徴を有する。
【００６４】
ここで、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとは、互いに摺動しながら嵌合できる構造となっている。基本的な構造はコア部材１２１ａが円柱状、周辺部材１２１ｂが円筒状であり、これら部材には、嵌合させたときに、所定の位置で係止して光学素子の成形面が形成されるように、嵌合する面にそれぞれ対応する段差１２１ｃが設けられている。この段差１２１ｃは、コア部材１２１ａにおいては、成形面側の直径が大きくなっている。すなわち、上型１２１の周辺部材１２１ｂの中空部分に対してコア部材１２１ａが下方から挿入され、最終的には摺動しながら段差１２１ｃが接触したところで嵌合状態が維持される。このとき、ガラス素材５０に対して光学面を形成できるような成形面が形成される。すなわち、段差１２１ｃの凹凸の関係は第１の実施形態とは逆になっている。
【００６５】
なお、このとき形成される成形面は、コア部材１２１ａが有する成形面が、得られる光学素子の有効径よりも大きいことが好ましい。これは、光学素子の機能を確保するためであり、仮に、有効径よりも小さい場合には、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとの境界部分が有効径内に入ってしまうため、目的とする機能を有する光学素子が得られない可能性があるためである。
【００６６】
そして、上型１２１は上記のような構造を有しているため、上型１２１の上方からプレートを接触させる際に、周辺部材１２１ｂを押圧するようにすると、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとは一体的に下方に押される。すなわち、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとが下方に与える圧力は同じとなる。
【００６７】
一方、コア部材１２１ａを押圧するようにすると、コア部材１２１ａは下方に押されるが、周辺部材１２１ｂはコア部材１２１ａが下がることに追従して下方に動くが、ここで周辺部材１２１ｂが下方に動く力は重力に基づくもので、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとで下方へかかる圧力を変えられる。すなわち、光学素材の中心部分にはコア部材１２１ａがプレートによって付加される高い圧力を、光学素材の外周部分には外周部材１２１ｂの自重による低い圧力を下方に与えることとなり、光学素材の中央部分と外周部分とで負荷する圧力を調整できる。
【００６８】
この図７では、成形型として両凸形状の光学素子を製造するものを図示したが、光学素子形状はこれに限定されず、凸メニスカス及び平凸形状のように外周部分よりも中央部分の厚さが厚い形状の光学素子を成形する成形型であってもよい。
【００６９】
本実施形態の厚み調整部材１６は、上側のプレスプレート４ａの下方に配置したプレートである。この厚み調整部材１６は、図８Ａに示したように、プレス時に外胴１２３ａとプレスプレート４ａとの間に挟まれた状態で使用され、プレスプレート４ａ及び４ｂ間の距離を、外胴１２３ａの高さに厚み調整部材１６の厚さを加えた長さに規制する。このとき、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂは上側のプレスプレート４ａと接触して下方に押圧される。
【００７０】
この厚み調整部材１６は、例えば、図８Ａに示したように板状の部材であって、プレスプレート４ａによるプレス時に、コア部材１２１ａ及び周辺部材１２１ｂには接触せず、外胴１２３ａのみを押圧するような中央に円形の穴が開いた円板状のプレートが挙げられる。すなわち、この穴は、上型を平面視したときの直径よりも大きな直径として形成される。これにより、プレス動作においては、コア部材１２１ａ及び周辺部材１２１ｂを一体的に動作させながら、冷却時における押代を確保する。なお、シリンダーによりプレス時の高さ位置を調節できる等の他の方法で押代を確保できる場合には、この厚み調整部材１６は省略してもよい。厚み調整部材１６は第１の実施形態の厚み調整部材６と同一の作用を有するものであり、上型形状に応じて中央の穴の大きさを調節する以外は厚み調整部材６と同等のものである。
【００７１】
本実施形態の圧力調整部材１７は、上側の冷却プレート５ａの下方に配置したプレートである。この圧力調整部材１７は、図８Ｂに示したように、冷却時に上型１２１と冷却プレート５ａとの間に挟まれた状態で使用され、コア部材１２１ａと接触して下方に押圧する。このとき、圧力調整部材１７は周辺部材１２１ｂと接触させず、冷却プレート５ａにより下方へ押圧する力が生じないようにする。
【００７２】
この圧力調整部材１７は、例えば、図８Ｂに示したように板状の部材であって、冷却プレート５ａによる冷却時に、コア部材１２１ａのみを押圧するような円板状のプレートが挙げられる。これにより、冷却時にはコア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂは、コア部材１２１ａが冷却プレート５ａにより下方に押圧され、周辺部材１２１ｂは冷却プレート５ａから力を受けずに、それぞれの部材が独立して動作する。このような動作によって、光学素材５０の中心部分と外周部分とで付加する圧力を調整できる。
【００７３】
また、この圧力調整部材１７の厚さは、冷却プレート５ａによってコア部材１２１ａに押圧力を直接伝達できる厚さであればよく、任意の厚さでよい。また、第１の実施形態の圧力調整部材７の厚さと同様の理由で、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度が好ましく、０．５〜５ｍｍがより好ましい。
【００７４】
なお、厚み調整部材１６及び圧力調整部材１７は、上記では独立した部材であるが、これをプレスプレート４ａ又は冷却プレート５ａと一体化してもよい。すなわち、プレート形状を予め対応する形状として形成してもよい。
【００７５】
次に、この光学素子の成形装置１１を用いた光学素子の成形方法について説明する。上記のように、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、プレス時には上型１２１を一体的に動作させ、光学素材へのプレス圧力を均一にかけ、冷却時には光学素材の厚さの厚い部分には高い圧力を、薄い部分には低い圧力をかけるという思想は同じである。
【００７６】
まず、光学素材５０を加熱し、軟化させる加熱工程は、第１の実施形態と同様に行えばよい。
【００７７】
また、軟化した光学素材５０を成形型１２によりプレスし、光学素材５０に光学素子形状を付与するプレス工程も第１の実施形態と同様に行えばよい。ただし、ここで使用する成形型１２は、上記のようにコア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとを一体的に動作させたり、独立して動作させたりする際に、プレートにより直接圧力を加える部材が逆転している。
【００７８】
すなわち、プレスプレート４ａを下降させていくと、まず厚み調整部材１６と接触し、さらに下降させると、プレスプレート４ａとコア部材１２１ａ及び周辺部材１２１ｂが接触し、コア部材１２１ａ及び周辺部材１２１ｂに下方へ押圧する力が生じる。このとき、既に上記で説明したように、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとは嵌合し、それぞれ対応する形状に設けた段差部分がぶつかった時点から一体的に下方に押される。すなわち、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとが下方に与える圧力は同じとなり、光学素材５０へかかる圧力は、中央部分でも周辺部分でも同じとなる。さらに、プレスプレート４ａ及び４ｂは、外胴１２３ａと厚み調整部材１６とを挟み、プレート間の距離がそれ以上縮まらない状態となるまでプレスされる（押し切られる）。
【００７９】
このプレス動作によって、上記のように上下から圧力がかかり、光学素材５０には上型１２１及び下型１２２の成形面形状が転写され、光学素子形状が付与される。
【００８０】
また、プレス後の光学素材を冷却し、固化させる冷却工程でも、光学素材５０へ圧力をかけながら、プレス後の冷却を行う点に特徴を有している点で第１の実施形態と同様である。ただし、ここで使用する成形型１２は、上記のようにコア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとを一体的に動作させたり、独立して動作させたりする際に、プレートにより直接圧力を加える部材が逆転している。
【００８１】
ここでは、冷却プレート５ａを下降させていくと、まず圧力調整部材１７と接触し、さらに下降させると、圧力調整部材１７を介してコア部材１２１ａに下方へ押圧する力が生じる。このとき、既に上記で説明したように、コア部材１２１ａを押圧しても、周辺部材１２１ｂにはプレートからの圧力がかからないため、コア部材１２１ａと周辺部材１２１ｂとが下方に与える圧力が異なり、コア部材１２１ａと接触する光学部材の中心部分は高い圧力となり、外周部材１２１ｂと接触する光学素材の外周部分は低い圧力となる。
【００８２】
この冷却時の光学素子へかかる圧力は、中心部分では２．５〜４０Ｎ／ｍｍ２とし、外周部分では１〜１０Ｎ／ｍｍ２とするのが好ましく、外周部分よりも中心部分の方が２〜３０Ｎ／ｍｍ２程度圧力が大きくなるようにすればよく、中心部分の圧力に対して外周部分の圧力を２〜３倍とするのがより好ましい。すなわち、圧力が低すぎると、光学素子の内部と最表面の温度差に起因するヒケの発生が防げず、一方、圧力が強すぎると光学素子の破壊強度を上回り光学素子が割れてしまう。さらに、光学素材の厚さの薄い部分は、厚い部分に比べて低い圧力で割れが生じてしまうため、外周部分に過度な圧力がかからないように、上記の圧力範囲を設定した。なお、ここでの加圧は多段階に圧力を調整して加圧してもよい。
【００８３】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態として、上記したように型移動方式の光学素子の製造装置について説明したが、型固定方式の光学素子の製造装置を用いてもよい。
【００８４】
この場合、加熱、プレス、冷却の各工程を一対の成形プレートを一組だけ用い１ポジションで行うものであるため、厚み調整部材６又は１６、圧力調整部材７又は１７は、その対応する工程を行う際に、上側のプレートと上型との間に挿入し、他の工程を行う際には、外部へ退避させる構造、例えば、不図示のシリンダーで水平方向に出し入れ可能な構造、とすればよい。このようにした場合、厚み調整部材と圧力調整部材は工程によって移動させることが必須であるため、厚み調整部材と圧力調整部材とを一体的に形成して１つの部材とし、これを水平方向に移動させる移動手段を設けてもよい。
【実施例】
【００８５】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
（実施例１）
図１の光学素子の成形装置において、冷却プレートの後段に水冷プレート設けた装置を用いて、光学素子の成形を以下のとおり行った。
【００８６】
ここで用いた成形型は、タングステンカーバイドからなる超硬合金製であり、プレス成形により、直径φ１６ｍｍ、中心厚さ１ｍｍ、周辺厚さ５ｍｍの凹メニスカス形状の光学素子が得られるものである。下型の首径はφ２０ｍｍ、フランジ径はφ２６ｍｍ、上型のコア部材の首径はφ１０ｍｍとφ１２ｍｍ、周辺部材の外径はφ２０ｍｍ、内径はコア部材の外径に対応してφ１０ｍｍとφ１２ｍｍで段差は首長の中間の位置に設けられ、周辺部材のフランジ部の径はφ２６ｍｍであり、これらは嵌合したときに、各処理プレートと接触する上面部がそれぞれ同じ高さとなる。また、内胴の外径はφ２６ｍｍ、内径はφ２０ｍｍ、外胴の外径はφ３０ｍｍ、内径はφ２７ｍｍである。また、プレスプレート４ａの下方には厚み調整部材６としてステンレス製（ＳＵＳ３０４）で肉厚１ｍｍ、中心部の穴径はφ２７ｍｍのリング状のプレートを、冷却プレート５ａの下方には圧力調整部材７としてステンレス製（ＳＵＳ３０４）で肉厚１ｍｍ、中心部の穴径はφ１３ｍｍのリング状のプレートを設けている。
【００８７】
この成形型の内部に直径φ１４ｍｍ、中心厚み５．４ｍｍの断面楕円状のランタン系の光学素材を収容した。なお、この光学素材の歪点は５８０℃、ガラス転移点（Ｔｇ）は６１６℃、屈伏点（Ａｔ）は６６２℃である。
【００８８】
光学素材を収容した成形型を、搬送手段により加熱プレート３ｂ上に搬送し載置すると同時に加熱プレート３ａを下降させ、上型に接触させ、上型、下型及び光学素材を１２０秒間加熱した。この加熱プレート３ａ及び３ｂの温度はヤケが発生しないように５５０℃とした。
【００８９】
次に、加熱された成形型を６９０℃に設定したプレスプレート４ｂ上に搬送し載置し、プレスプレート４ａを下降させ、圧力調整部材６を介して上型に接触させエアシリンダーの圧力を調整しながら６９０℃でプレス成形を行った。成形時のプレスプレート４ａを下降させるエアシリンダーの圧力は、最初は１Ｎ／ｍｍ２程度とし、プレス温度に到達したら光学素材の圧力が１〜１０Ｎ／ｍｍ２と徐々に増圧するように光学素材の加熱状態に合わせて調整した。押切はレンズの肉厚寸法よりも３０μｍ肉厚が厚くなるように厚み調整部材６により調整し、プレスした。
【００９０】
押切が完了したら、エアシリンダーを上昇させ圧力を解除し、成形型を冷却プレート５ｂ上に搬送した。このときのプレス動作のタクトタイムは１２０秒である。
【００９１】
成形型を冷却プレート５ｂ上に搬送し載置すると同時に冷却プレート５ａを下降させて、圧力調整部材７を介して上型２１に接触させた。このときのエアシリンダーの圧力は光学素材の圧力が２０Ｎ／ｍｍ２となるように調整し、周辺部材２１ｂと接触する光学素材には同圧力が、コア部材２１ａの成形面には、その部材の自重による圧力として１Ｎ／ｍｍ２程度の圧力が、かかっている。このとき、冷却プレート５ａ及び５ｂの温度は６００℃とした。
【００９２】
次にタクトタイムがアップしたら成形型を水冷プレート上に搬送し載置して、光学素材を室温になるまで冷却し、十分に冷却したところで、成形型を成形機から取り出し、成形型から光学素子を取り出し、光学素子を得た。この光学素子の成形を２００ショット行い、得られた光学素子の割れの有無を確認したところ、表１に示した結果が得られた。
【００９３】
（比較例１）
成形型として、上型がコア部材と周辺部材に分割されていない一体的に形成されている従来型の上型を用いた点、圧力調整部材７は用いない点、以外は実施例１と同様の操作により、光学素子の成形を行った。
【００９４】
実施例１と同様に、この光学素子の成形を２００ショット行い、得られた光学素子の割れの有無を確認したところ、表１に示した結果が得られた。なお、この比較例では、冷却時の圧力２０Ｎ／ｍｍ２が光学素材の全ての面においてかかっている。
【００９５】
【表１】
2014047110.tif 000003
【００９６】
割れの有無：割れについては、目視で割れの有無を確認し、比較例１では２００ショット中１８０個ランダムに発生し、実施例１では２００ショット中、発生ゼロ、という結果であった。
実施例１の成形品の形状精度を確認したところ、２００ショット中、規格を満たさないものはゼロであった。
【００９７】
（実施例２）
図６に示す光学素子の成形装置を用いて（すなわち、図７に示した両凸レンズを成形する成形型を用いて）、実施例１と同じ方法で成形を行った。ここで用いた成形型は、タングステンカーバイドからなる超硬合金製であり、プレス成形により、直径φ１４ｍｍ、中心厚さ８ｍｍ、周辺厚さ０．５ｍｍの両凸形状の光学素子が得られるものである。下型の首径はφ２０ｍｍ、フランジ径はφ２６ｍｍ、上型のコア部材の首径はφ１２ｍｍとφ１５ｍｍ、周辺部材の外径はφ２０ｍｍ、内径はコア部材の外径形に対応してφ１２ｍｍとφ１５ｍｍで段差は首長の中間の位置に設けられ、周辺部材のフランジ部の径はφ２６ｍｍであり、これらは嵌合したときに、各処理プレートと接触する上面部がそれぞれ同じ高さとなる。
【００９８】
また、内胴の外径はφ２６ｍｍ、内径はφ２０ｍｍ、外胴の外径はφ３０ｍｍ、内径はφ２７ｍｍである。また、プレスプレート４ａの下方には厚み調整部材１６としてステンレス製（ＳＵＳ３０４）で肉厚１ｍｍ、中心部の穴径はφ２７ｍｍのリング状のプレートを、冷却プレート５ａの下方には圧力調整部材１７としてステンレス製（ＳＵＳ３０４）で肉厚１ｍｍ、φ１４ｍｍの円板状のプレートを設けている。ただし、厚み調整部材１６として厚み調整部材６を、圧力調整部材１７としてコア部材１２１ａの細い部分の直径よりも小さな外径の円板状の圧力調整部材を用いて、冷却時に光学素材の中心側の圧力が高くなるようにした。２００ショットでの割れの発生はゼロであった。
【００９９】
（実施例３）
実施例１で用いた図２の成形型を使用し、型固定方式の光学素子の成形装置にセットしてプレス成形を行った。型固定方式の成形装置は、加熱、プレス、冷却の一連の処理が可能な一対の成形プレートを有し、上側の成形プレートと接続された上部シリンダーが下降してプレスする方式である。このとき、圧力調整部材としては、厚み調整部材６と圧力調整部材７の側面を接合して一体化した形状の圧力調整部材を使用し、プレス時には厚み調整部材６に対応する部分をプレートと上型の間に挟み、冷却時には圧力調整部材７の対応する部分をプレートと上型の間に挟み、各処理を行った。この成形を２００ショット行ったとき、光学素子の割れの発生はゼロであった。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の光学素子の成形装置及び成形方法は、プレス成形により光学素子を製造する際に使用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１…光学素子の成形装置、２…成形型、３ａ，３ｂ…加熱プレート、４ａ，４ｂ…プレスプレート、５ａ，５ｂ…冷却プレート、６…厚み調整部材、７…圧力調整部材、２１…上型、２１ａ…コア部材、２１ｂ…周辺部材、２１ｃ…段差、２２…下型、２３…胴型、５０…光学素材
【図１】
2014047110.tif 000004
【図２】
2014047110.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2014047110.tif 000010
【図５Ｃ】
2014047110.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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