(57)【要約】【課題】  面精度が悪化しやすい形状のレンズや面精度の要求の高いレンズにおいても、高度な温度制御をすることなく、容易に面精度を確保するための成形方法を提供する。【解決手段】  加熱軟化状態となった素材を上下一対の型により押圧成形して得られる光学素子の成形方法において、冷却開始時の成形面に発生している温度分布に対し、冷却開始から素材のガラス転移点までを含む温度範囲において、温度分布の温度差を維持したまま冷却する。  そして温度分布の温度差を維持したまま冷却する際に、冷却手段を使用するとともに加熱時に使用していた加熱手段も併用する。あるいは光学素子の光軸に直行する面内において、成形位置より下流側の熱流方向に沿った任意の２点の型の温度差が一定になるように制御する。【選択図】  図４
2014218412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下一対の型間に供給され、加熱され軟化状態となったガラス素材を前記上下一対の型により押圧成形し、冷却された後に取り出される光学素子の成形方法において、
冷却開始時の成形面に発生している温度分布に対し、冷却開始から前記ガラス素材のガラス転移点を含む温度範囲の冷却時において、前記冷却開始時の温度分布と前記冷却時の温度分布との温度差を±２℃に保ったまま冷却することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記冷却開始時の成形面に発生している温度分布が、成形される光学素子の光軸に対して非対称な温度分布であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記冷却開始時の温度分布と前記冷却時の温度分布との温度差を±２℃に保ったまま冷却する際に、冷却手段を使用するとともに加熱時に使用していた加熱手段をも使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の成形方法。
【請求項４】
前記光学素子が、複数の前記上下一対の型から構成される型セットにより複数個同時に成形されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学素子の成形方法。
【請求項５】
前記冷却開始時の温度分布と前記冷却時の温度分布との温度差を±２℃に保ったまま冷却する際に、事前に実測した冷却条件で冷却することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子の成形方法。
【請求項６】
前記冷却開始時の温度分布と前記冷却時の温度分布との温度差を±２℃に保ったまま冷却する際に、事前にシミュレーションをした冷却条件で冷却することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子の成形方法。
【請求項７】
前記冷却開始時の温度分布と前記冷却時の温度分布との温度差を±２℃に保ったまま冷却する際に、リアルタイムに温度を測定するともに冷却条件を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子の成形方法。
【請求項８】
上下一対の型間に供給され、加熱され軟化状態となったガラス素材を前記上下一対の型により押圧成形し、冷却された後に取り出される光学素子の成形方法において、
前記光学素子の成形面の任意の２点の場所Ｐ１およびＰ２において、Ｐ１及びＰ２の冷却開始時の温度をそれぞれＴ１Ｓ、Ｔ２Ｓとし、Ｐ１及びＰ２の冷却開始から光学素子の素材のガラス転移点までの冷却中の温度をＴ１、温度Ｔ２としたときに以下の式（１）を保って冷却することを特徴とする光学素子の成形方法。
（Ｔ１Ｓ−Ｔ２Ｓ）−（Ｔ１−Ｔ２）＝±２℃      式（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱されたガラスなどの成形素材を一対の型間でプレスすることにより得られる光学素子の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラにおいては、より高機能な製品とするために薄型化、高倍率化が求められている。それに伴い、使用されるレンズにおいて薄肉化、高精度化が求められている。レンズの高精度化のため面精度向上も求められており、形状を問わずより高精度なレンズを成形することが求められている。
【０００３】
特に肉厚差のある凸レンズや凹レンズの成形では、冷却時のレンズに温度分布が発生しやすく、それによりヒケや歪みが発生する。これらを防止するために、特許文献１では、プレス直前に型の厚肉成形部を冷却するなどしてあらかじめ成形面に温度分布を設け、冷却時の温度分布をなくすようにしている。同様の目的で、特許文献２では、熱交換プレートと接触する型の薄肉成形部背面に凹部を設けるなどして冷却時の成形面に温度分布もたせ、レンズの場所による冷却時の収縮量の差をなくすようにしている。
【０００４】
また、レンズを成形する際に、レンズの光軸に対して非対称な温度分布が生じていると、成形品にも非対称な歪みが発生しやすく、部分的な面転写不良（以下、「クセ」と称す）が発生してしまう。
【０００５】
レンズの光軸に対して対称形状のクセであれば、成形条件を固定した上で、発生したクセの量だけ型の形状を補正して成形することも可能であるが、非対称形状のクセの場合は、型の加工も複雑となりコストアップになってしまう。非対称のクセの発生を抑制するため、少なくとも光軸に対して対称な温度分布となるように装置や型を構成することが望ましいが、装置や型の構成で非対称のクセの発生を防止することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２１７４７２号公報
【特許文献２】特開２００６−１１１４８４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、特許文献１ではプレス直前に型の温度を制御するだけで、冷却途中の温度を高精度に制御することが難しかった。また、特許文献２では成形するレンズの形状や成形条件ごとに型の背面の形状を調整する必要があり、高精度な温度制御を行うには準備が煩雑になるなどの不具合があった。
【０００８】
本発明の目的は、面精度が悪化しやすい形状のレンズや、より高精度な面形状が求められるレンズにおいても、高精度な温度制御をすることなく、容易に面精度を確保するための成形技術を得ることである。
【０００９】
特に成形素材の冷却が開始される時点で発生している不可避な温度分布に起因するクセを抑制することにある。
【００１０】
また、多数個取りの型の場合、レンズの光軸に対して非対称な温度分布を生じやすいが、装置や型の構成で非対称のクセを防止することは困難である。このような場合にも、非対称なクセの発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上下一対の型間に供給され、加熱軟化状態となったガラス素材を前記上下一対の型により押圧成形し、冷却された後に取り出される光学素子の成形方法において、冷却開始時の成形面に発生している温度分布を、冷却開始から前記光学素子の素材のガラス転移点を含む温度範囲において、前記温度差の分布を維持したまま冷却することを特徴とする光学素子の成形方法に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学素子の成形方法は、冷却開始時の温度分布を維持して、面形状がほぼ固定されるガラス転移点まで冷却されるので、光学素子の全面で冷却される温度の幅が一定となり、光学素子面の部分的な歪みの発生を抑制できる。したがって、高精度な面形状の成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態である型を示す。
【図２】型の温度分布の状態を説明する図である。
【図３】成形された光学素子の面形状を説明する図である。
【図４】冷却時の温度分布を説明する図であり、（ａ）は本発明の第１の実施形態における冷却状態を、（ｂ）は他の実施形態、そして（ｃ）は従来の冷却状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に関する型を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１を用いて、本発明の第１の実施形態に関する型の構成を説明する。図１（ｂ）および（ｃ）は、型を垂直平面で切ったときの断面図であり、図１（ｂ）はプレス前の側面図であり、図１（ｃ）はプレス後の側面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）で示すＡ−Ａ断面の矢視図で、平面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）で示すＢ−Ｂ断面の矢視図に対応する。図１（ｄ）は、図１（ａ）で示すＢ−Ｂ断面とは直行方向のＣ−Ｃ断面の矢視図であり、プレス前の側面図である。
【００１６】
図１（ａ）〜（ｄ）において、１は上型、２は下型、４は胴型、７，８は測温センサー、９〜１１はヒーター、１３は素材、１４は成形品、１５は上下一対の型セット、１６，１７は押圧部材、１８，１９はＮ２流路である。
【００１７】
上型１と下型２を有する上下一対の型セット１５は、外気から遮断された不図示の密閉チャンバー内に設置されている。
【００１８】
略直方体の胴型４には、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、光学素子の素材１３や成形品１４の出し入れを行うための横方向に貫通した角状の穴である窓部４ａが設けられている。
【００１９】
また、図１（ａ）に示すように、４つの貫通穴が、胴型４の中心から等距離に配置されて、上下に貫通している。これらの４つの上側の貫通穴には、各々上型１が嵌合した状態で上下方向に沿って摺動可能に挿入されている。そして上型１の下面には、光学素子の素材１３を押圧してその表面に所望の光学機能面を転写するための成形面が形成されている。
【００２０】
そして、上型１の上方には各々プレス圧を伝える略円筒形の押し圧部材１６が上型１の上面に当接可能なように設置されており、押し圧部材１６は上方に設置された不図示のプレス軸を介して、不図示の駆動源に接続されている。また、前記プレス軸の動作により、押し圧部材１６の動きとは別に上型１を上下に駆動可能なように構成されている。
【００２１】
そして押し圧部材１６には冷却用の気体、例えばＮ２（窒素）ガスを流せるようにＮ２流路１８が形成されており、押し圧部材１６の先端部には前記Ｎ２ガスを逃がすように、押し圧部材１６の径方向に溝が設けてある。これにより各々の上型１が均等に冷却される。
【００２２】
また、胴型４の窓部４ａの上部には上型１を加熱するためのヒーター９，１０、および温度センサー７が内設され、温調が行われる。ここでヒーター９、１０は、胴型４内の温度分布の発生を極力抑えるために、ヒーター９、１０の長手方向が、窓部４ａの穴の方向と直行するように配置されている。これは成形される光学素子の光軸に対して非対称形状である窓部４ａとヒーター９、１０の方向が同じになることで温度分布の非軸対称性がより強くなるのを抑制するためである。また、同様に温度分布の発生を抑えるために、胴型４の中心側に配置されるヒーター１０は、側面側に配置されるヒーター９よりも発熱量が小さくなるように制御されている。
【００２３】
一方、胴型４の下側の貫通穴には、各々下型２が、嵌合した状態で上下方向に沿って摺動可能に挿入されている。そして下型２の上面には、光学素子の素材１３の下面に所望の光学機能面を転写するための成形面が形成されている。
【００２４】
下型２の下方には、各々プレス圧を伝える略円筒形の押し圧部材１７が底板１２の穴部１２ａを通って下型２の下面に当接可能なように設置されており、押し圧部材１７は下方に設置された不図示のプレス軸を介して、不図示の駆動源に接続されている。なお、前記下型２の下方に設置された不図示の駆動源は、プレス圧を下型２に印加して、プレス工程で上型１が素材１３を押圧変形させた後の冷却過程においても、成形品１４の面や形状が崩れるのを防止するためのものである。
【００２５】
そして押し圧部材１７には冷却用の気体、例えばＮ２（窒素）ガスが噴出可能なようにＮ２流路１９が形成されており、押し圧部材１９の先端部には前記Ｎ２ガスを逃がすように、押し圧部材１９の径方向に溝が設けてある。これにより各々の下型２が均等に冷却される。
【００２６】
胴型４の窓部４ａの下部には、下型２を加熱するためのヒーター１１、および温度センサー８が内設され、温調が行われる。ここでヒーター１１は、胴型４内の温度分布の発生を極力抑えるために、ヒーター１１の長手方向が、窓部４ａの穴の方向と直行するように配置されている。また同じ理由で、胴型４の中心側に配置されるヒーター１１の本数が側面側に配置されるヒーター１１の本数より少なくなるように構成されている。
【００２７】
さらに、型セット１５の外部には下型２の上に載置された光学素子の素材１３を加熱するための不図示のヒーター（以後、「素材加熱ヒーター」と記載する）が設置されている。そして不図示の駆動手段により胴型４の窓部４ａに前記素材加熱ヒーターの加熱部を挿入し、光学素子の素材１３を上方から加熱して、加熱後は胴型４の外に退避するように構成されている。
【００２８】
次に、上記のように構成された一対の成形型によりレンズを成形する工程について説明する。
【００２９】
まず、上下一対の型セット１５がヒーター９〜１１により所定の温度に加熱される。上型１が図１（ｂ）に示すように上方に引き上げられ胴型４の窓部４ａが解放された状態にて、不図示の搬送手段により窓部４ａを介して上型１と下型２の型間にガラスの素材１３が各々載置される。
【００３０】
そして不図示の素材加熱ヒーターが窓部４ａ内に挿入され、また胴型４内のヒーター９〜１１とともに、ガラス素材１３および型セット１５が加熱される。
【００３１】
ガラス素材１３および型セット１５が所定のプレス温度まで到達するとガラス素材１３は、軟化状態になる。不図示の素材加熱ヒーターが胴型４の外側に退避し、不図示の上方の駆動源の動作により上型１が下降し、押圧部材１８が上型１の上面に当接して軟化状態のガラス素材１３の押圧成形が開始する。そして上型１の上方にあるつば部がスペーサー５を介して胴型４の上部に当接するとプレス動作が終了する。そして突き当てた状態の上型１への圧力はそのまま保持しておく。
【００３２】
このとき胴型４の温度分布は、均一に加熱するようにヒーターの配置などを工夫してはいるものの、少なからず不均一な状態となっている。つまり、ヒーターの出力がある状態ではヒーターの中央部の温度が高めとなり、また、型の外周部が非加熱状態の雰囲気に接していることもあり、結果的に胴型４の中央部の温度は外周部にくらべ高めの状態となっている。上型１や下型２の成形面の温度分布は、図２に示すように、成形される光学素子の光軸に対して非対称な温度分布であり、胴型４の中心から外周方向へ向かって温度が低くなるような分布が生じている。
【００３３】
成形後、適宜時間を置いた後に冷却工程へと移行するが、上述のような温度分布を残したまま冷却が開始される。このときヒーター９〜１１の出力は切らずにプレス時とほぼ同等の出力を保つようにしておき、上下の押圧部材１６，１７のＮ２流路１８，１９からそれぞれＮ２ガスを流して均等に熱量が奪われるようにして冷却を促進する。Ｎ２ガスの流量は冷却速度により調節するが、あらかじめ図１で示す測温位置２６，２７での冷却時の温度差が、図４（ａ）に示すように、素材のガラス転移点付近までの温度範囲において、±２℃の範囲内で一定となる冷却条件を調べておく。このような条件は、第１の方法としては、事前に実測して冷却条件を調べておく方法である。第２の方法としては、事前にシミュレーションをして冷却条件を調べておく方法である。第３の方法としては、リアルタイムに温度を測定するともに冷却条件を制御する方法である。このようにして、加熱時のヒーター配置などにより発生していた温度分布を維持したまま冷却することができる。なお、上記の冷却温度範囲において、常にほぼ一定の温度差で冷却することが望ましい。しかし、図４（ｂ）のように温度差が広がったり狭まったりしているが、トータル（冷却温度範囲における温度差の平均値）で、冷却開始時の温度差に近い状態となるようにしてもよい。
【００３４】
冷却開始から光学素子の素材のガラス転移点までを含む温度範囲において、前記冷却開始時の温度分布と前記冷却時の温度分布との温度差を±２℃に保ったまま冷却する。すなわち、光学素子の成形面における任意の２点の場所（Ｐ１およびＰ２）の冷却開始から光学素子の素材のガラス転移点までを含む温度範囲において、以下の式（１）を保って冷却することを意味する。ここで、場所Ｐ１の冷却開始温度をＴ１Ｓ冷却中の温度をＴ１として、場所Ｐ２の冷却開始温度をＴ２Ｓ冷却中の温度Ｔ２とする。
（Ｔ１Ｓ−Ｔ２Ｓ）−（Ｔ１−Ｔ２）＝±２℃      式（１）
このような冷却方法をとることにより、冷却開始時に非対称な温度分布を有している場合であってもクセの発生を抑制できる。また、冷却開始時の成形面の温度差が４℃以上２０℃以下、より好ましは４℃以上１０℃以下あってもクセの発生を抑制できる。成形面の温度差とは、成形面の最も温度が高い所と最も温度が低い所との差を示す。成形面の温度差を測定する方法としては、あらかじめ高温と低温が予想される型内の成形面近傍に熱電対を入れて測定するか、シミュレーションにより温度分布を算出する。
【００３５】
上記のようにして冷却開始時の温度分布を保つようにして冷却を行い、所定の温度まで冷却した時点で、下方の不図示の駆動源を動作させて下型２より成形品１４に圧力を印加する。そして素材のガラス転移点付近、あるいはその温度以下まで冷却した時点でヒーター９〜１１の出力を切って冷却速度を上げ、冷却を続ける。そして所定の温度まで冷却した時点で冷却を終了し、下方の不図示の駆動源による圧力を解除するとともに、上方の不図示の駆動源を動作させて上型１を上昇させ、不図示の搬送手段により各々の成形品１４の取り出しを行う。
【００３６】
ここで成形された光学素子の面形状についての説明を行うが、図２で説明したような温度分布が冷却初期に発生している場合、従来の成形方法では、その成形品１４の面形状を表面粗さ測定機で評価すると図３に示すような形状となることがある。つまり胴型４の中心から外周方向に対応する向きで成形品１４の面の断面形状を測定した結果が図２のＯ方向の形状であり、それと直行方向に測定した結果がＳ方向の形状となる。ここでＯ方向の形状はレンズの中心に対して非対称なうねりとなっており、このうねりの左右の高さの差が大きいと性能上問題となってくる。それに対し、Ｓ方向の形状はほとんどうねりがなく、このことから非対称なうねりが冷却初期の温度分布に関係していることが推測できる。
【００３７】
そこで上記本実施形態の方法で成形された成形品１４の面形状を測定したところ、冷却開始時に温度分布が発生しているにもかかわらず、Ｏ方向の非対称なうねりを所望の値以下に、例えばうねりの山と谷の高さの差が０．１μｍ以下に抑えることができる。そして良好な面精度の光学素子を得ることができる。したがって、本発明の光学素子の成形方法は、光学素子の光軸に対称な形状のクセに比べて型の補正加工の対策が取りづらい非対称な形状のクセに対しても、型補正に頼らずに高精度な面形状の成形品を得ることができる。
【００３８】
なお、抑えるべき温度差の具体的な変動の幅については、そのレンズの面形状の要求精度、外径や曲率などの形状、そして冷却速度などの成形条件などにより決定される。
【００３９】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。型の構成は第１の実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００４０】
図５に、第２の実施形態で用いる型の一例を示す。図５（ａ）は型の横断面図であり、図５（ｂ）は縦断面図である。図５（ａ）は、（ｂ）で示すＤ−Ｄ断面の矢視図で、平面図である。また、（ｂ）は（ａ）で示すＥ−Ｅ断面の矢視図であり、プレス前の側面図である。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ）において、２０，２１は冷却管、２４は胴型、２５は型セット、３１〜３４は測温センサーであり、基本的な型構成は第１の実施形態と同じである。
【００４２】
第１の実施形態と異なる部分について説明する。図５（ａ），（ｂ）に示すように、胴型２４の窓部２４ａより上方の位置と窓部２４ａより下方の位置の２系統の冷却管２０が型の４方向にそれぞれ設置されている。なお、冷却管２０は胴型２４の外周を冷却するためのものであり、吹き出しの位置や本数などについては型の構成や成形条件などにより適宜決定される。
【００４３】
また、胴型２４の窓部２４ａより上方の位置には温度センサー３１，３２があり、主として上型１の温度を制御するが、それぞれのセンサーの測温位置２９，３０は、上型１より下流の、胴型の中心からの熱流方向に沿った位置ｄ，ｅとしている。一方、胴型２４の窓部２４ａより下方の位置には温度センサー３３，３４があり、主として下型２の温度を制御するが、それぞれのセンサーの測温位置は、上型１と同じく下型２より下流の、胴型の中心からの熱流方向に沿った位置としている。
【００４４】
ここで、型セット２５の温度の制御方法について説明すると、加熱時にはヒーター９，１０の出力は測温センサー３１の温度をもとに制御し、ヒーター１１の出力は測温センサー３３の温度をもとに制御される。また、冷却時には第１の実施形態と同じく、上下の押圧部材１６，１７のＮ２流路１８，１９からそれぞれＮ２ガスを流して上型１、下型２が冷却される。
【００４５】
そしてそれとともに胴型の上部が冷却管２０から噴出される冷却用Ｎ２（窒素）ガスで冷却され、測温センサー３１と測温センサー３２の温度差が一定となるように冷却用Ｎ２ガスの流量が調整される。同様に胴型の下部が冷却管２１から噴出される冷却用Ｎ２（窒素）ガスで冷却され、測温センサー３３と測温センサー３４の温度差が一定となるように冷却用Ｎ２ガスの流量が調整される。なお、Ｎ２ガスの調整はあらかじめ温度差が一定になる量を把握し、設定しておいてもよいが、冷却中の温度差を逐次把握してＮ２流量を制御することで、雰囲気の変動などにも対応できるようになる。
【００４６】
次に、上記のように構成された成形型によりレンズを成形する工程について説明する。ここでも第１の実施形態と同じ部分については記載を省略し、プレス終了時点から説明を行う。
【００４７】
プレス動作が終了した時点で、測温位置２８（ｃ）の温度が測温位置２９（ｄ）の温度より高い状態であり、ここから冷却が開始される。
【００４８】
このとき、ヒーター９〜１１の出力は切っておく。そして上下の押圧部材１６，１７のＮ２流路１８，１９からそれぞれＮ２ガスを流して、上型１および下型２から均等に熱量が奪われるようにして冷却を促進し、所望の冷却速度になるようにＮ２ガスの流量を調節しておく。
【００４９】
また、冷却管２０，２１からそれぞれＮ２ガスを流して胴型２４の外周を冷却し、胴型２４の上下部それぞれについての、測温位置２９（ｄ）と測温位置３０（ｅ）の温度差が一定となるようにそれぞれＮ２ガスの流量を制御する。このように、光学素子の光軸に直行する面内において、測温位置２９（ｄ）と３０（ｅ）の２点の温度差を一定に制御する。これにより、上型１および下型２内の、同じ熱流方向の熱量の移動が一定となり、例えば測温位置２８（ｃ）と測温位置２９（ｄ）の温度差を一定にして冷却することができる。
【００５０】
上記のようにして冷却開始時の温度差の分布を保つようにして冷却を行い、その他は第１の実施形態と同様の冷却工程を経て、成形品１４を得た。
【００５１】
以上の実施形態の方法においても、冷却開始時に発生している温度分布の温度差を所定の範囲内で一定に保ったまま冷却することができ、成形品の非対称なうねりの発生を所望の値以下に抑えることができる。
【００５２】
（他の実施形態）
本発明においては、上記実施形態においてその適用範囲が限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限り適用が可能であることはいうまでもない。つまり本件は基本的には冷却開始時の温度分布に起因する部分的な収縮差による面形状の悪化を抑える方法であるため、以下の場合にも適用可能である。
【００５３】
例えば、実施形態１及び２では４個取りの型セットでの例を挙げているが、複数のセットにより複数個同時に成形しても良い。また、１個取りの型セットも適用できる。また、非対称クセに限らず、軸対称形状やその他の面形状不良においても適用でき、またレンズの形状や外径に対しても限定するものではない。
【００５４】
（実施例１）
実施例１は、実施形態１についての実施例である。
【００５５】
実施例１では、カメラに使用されるレンズの成形を行った。
【００５６】
光学素子の素材１３には高屈折率低分散ガラス（屈折率１．８５，アッベ数４０．１，転移点６１２℃）で、略おはじき形状のゴブ材を使用した。そして、上記素材１３を用いて、上面側凹非球面（近似Ｒ５．５ｍｍ）、下面側凸球面（Ｒ１１４ｍｍ）、中心肉厚０．７ｍｍ、最大肉厚３．１ｍｍ、外径φ１４．７ｍｍの片側非球面凹メニスカスレンズを成形した。
【００５７】
実施例１では、図１に示す型を用いた。また、このとき使用する上下一対の型セット１５の胴型４は超硬で平面視での縦横一辺寸法がともに７５ｍｍ、高さが９０ｍｍであり、同じく超硬の上型１および下型２を各４個備えている。そしてこの型を加熱するヒーターにはカートリッジヒーターを用い、上側の側面部ヒーター９には１本当たり７００Ｗ／２２０Ｖの仕様のものを左右で計２本使用した。それ以外のヒーター１０，１１には１本当たり４００Ｗ／２２０Ｖのものを使用し、上側中心部に１本、下側の側面部に各３本、下側中心部に２本をそれぞれ使用した。
【００５８】
なお、本装置でのカートリッジヒーターへの電力の供給は２００Ｖで行った。
【００５９】
以上の型セット１５を使って成形する方法を詳細に説明する。
【００６０】
まず、型セット１５が上述のヒーター９〜１１により５６０℃に加熱された状態で、不図示の搬送手段によりガラス素材１３が、下型２に各々載置した。続いて不図示の９００℃に設定された素材加熱ヒーターが胴型４の窓部４ａよりガラスの素材１３の上方に挿入した。それとともに、胴型４のヒーター９〜１１により型セット１５が６７５℃まで加熱した。
【００６１】
そして上型１側の不図示の駆動源を１９６００Ｎ（ニュートン）の力で押し出し動作させてプレス動作を開始し、上型１のフランジ部がスペーサー５を介して胴型４に突き当るとプレス動作が終了した。このときヒーター９〜１１への出力は２５〜３０％であり、測温位置２６（ａ）の温度が測温位置２７（ｂ）の温度より５〜６℃高い状態であった。温度の測定は、胴型4に熱電対を入れて測定した。
【００６２】
ここで冷却工程に入る際に、冷却時にもヒーター９〜１１への出力を切らずに２５〜３０％の出力となるようにあらかじめ型の冷却Ｎ２流量を調整してある。このときの設定は上型側の押圧部材１６のＮ２流路１８から噴出されるＮ２流量の４本の合計が２００リットル／分、下型側の押圧部材１７のＮ２流路１９から噴出されるＮ２流量の４本の合計が１５０リットル／分であり、平均冷却速度は４０℃／分であった。
【００６３】
以上のように冷却を行い、６２０℃になった時点で下型２により成形品１４に５９００Ｎ（ニュートン）の力を加え、素材１３の転移点温度以下の６００℃になった時点でヒーター出力を切ってこのときの平均冷却速度８０℃／分とし、冷却を続けた。なお、６００℃まで冷却した時の測温位置２６（ａ）の温度は測温位置２７（ｂ）の温度より４〜５℃高い状態であり、１℃程度温度差が縮小した状態であった。
【００６４】
そして５６０℃／分になった時点で冷却を終了して下型２からの圧力を解除し、上型１を上昇させて型を開き、成形品１４を取り出した。
【００６５】
上記のような一連の動作によりレンズの成形を繰り返し行い、成形品の面形状を表面粗さ測定機のフォームトレーサ（ミツトヨ社製）で測定したところ、前述のＯ方向の非対称なうねりの左右の高さの差を０．１μｍ程度とすることができた。よって所望の値以下の精度に抑えることができ、良好な面精度の光学素子を得ることができた。
【００６６】
なお、上述の例では、冷却Ｎ２流量の調整にて冷却時のヒーターの出力を変化させているが、あらかじめ冷却時のヒーター出力そのものを一定値として設定し、冷却速度をＮ２流量で調整するようにしてもよい。
【００６７】
（比較例１）
比較例１は、型構成やプレス動作までは実施例１と同様に行った。比較例１は、実施例１と冷却工程が異なるので、プレス終了時点から説明を行う。
【００６８】
プレス動作が終了し、このときのヒーター９〜１１への出力は２５〜３０％であり、測温位置２６（ａ）の温度が測温位置２７（ｂ）の温度より５〜６℃高い状態であるのは上記実施例１と同じであり、ここから冷却を開始した。
【００６９】
このときヒーター９〜１１の出力を切り、冷却Ｎ２流量を以下のように調整した。
【００７０】
上型側の押圧部材１６のＮ２流路１８から噴出されるＮ２流量の４本の合計が１８０リットル／分、下型側の押圧部材１７のＮ２流路１９から噴出されるＮ２流量の４本の合計が１１０リットル／分であり、平均冷却速度は８０℃／分であった。
【００７１】
以上のように冷却を行い、実施例１と同じく６２０℃になった時点で下型２により成形品１４に５９００Ｎ（ニュートン）の力を加え、素材１３の転移点温度以下の６００℃になった時点でもヒーター出力を切ったまま平均冷却速度８０℃／分での冷却を続けた。なお、６００℃まで冷却した時の測温位置２６（ａ）の温度は測温位置２７（ｂ）の温度より２〜３℃高い状態であり、３℃程度温度差が縮小した状態であった。
【００７２】
そして５６０℃／分になった時点で冷却を終了して下型２からの圧力を解除し、上型１を上昇させて型を開き、成形品１４を取り出した。
【００７３】
上記のような一連の動作によりレンズの成形を繰り返し行い、成形品の面形状を測定したところ、前述のＯ方向の非対称なうねりの左右の高さの差は０．４μｍ程度となり、所望の値以下の精度に抑えることができなかった。
【００７４】
この理由は、冷却時にヒーターの出力を切ってしまうと、ヒーターの出力に起因して発生していた温度分布が冷却とともに緩和されるため（温度が高いほど冷えやすく、低いほど冷えにくいため）、図４（Ｃ）に示すように温度差が縮小したためと推測される。
【００７５】
よってこの方法では高精度な面形状が要求される光学素子の成形を行うことができなかった。
【００７６】
（実施例２）
実施例２は、実施形態２についての実施例である。
【００７７】
実施例２では、カメラに使用されるレンズの成形を行い、プレス動作までは実施例１と同様に行った。実施例２は、実施例１と冷却工程が異なるので、プレス終了時点から説明を行う。
【００７８】
実施例２では、図５に示す型を用いた。
【００７９】
図５（ａ）は（ｂ）で示すＤ−Ｄ断面の矢視図で、平面図である。また、図５（ｂ）は（ａ）で示すＥ−Ｅ断面の矢視図であり、プレス前の側面図である。
【００８０】
実施例２では、プレス動作が終了した時点で、実施例１と同様に、測温位置２８（ｃ）の温度が測温位置２９（ｄ）の温度より５〜６℃高い状態であった。このとき光学素子の光軸に直行する面内において、測温位置２９（ｄ）の温度は、熱流方向に沿った測温位置３０（ｅ）の温度より４〜５℃高い状態であった。そしてこの状態で冷却が開始される。
【００８１】
このときヒーター９〜１１の出力を切り、冷却Ｎ２流量を以下のように調整した。
【００８２】
上型側の押圧部材１６のＮ２流路１８から噴出されるＮ２流量の４本の合計が１２０リットル／分、下型側の押圧部材１７のＮ２流路１９から噴出されるＮ２流量の４本の合計が７０リットル／分とした。また、測温センサー３１と測温センサー３２の温度差、および測温センサー３３と測温センサー３４の温度差がともに４〜５℃となるように冷却管２０，２１のＮ２ガスの流量制御を行った。なお、流量制御においては、測温センサー３１〜３４の温度を検出してそれぞれの温度差を算出し、各温度差の変動に応じて冷却管２０，２１に供給されるＮ２ガスの流量をマスフローコントローラーで制御して行った。なお、このときの平均冷却速度は８０℃／分であった。
【００８３】
以上のように冷却を行い、実施例１と同じく６２０℃になった時点で下型２により成形品１４に５９００Ｎ（ニュートン）の力を加えた。
【００８４】
その後、素材１３の転移点温度以下の６００℃になった時点で、冷却管２０，２１のＮ２ガスの流量制御を終了し、冷却管２０，２１にはそれぞれ８０リットル／分のＮ２ガスを供給し、平均冷却速度８０℃／分での冷却を続けた。なお、６００℃まで冷却した時の測温位置２８（ｃ）の温度を確認したところ、測温位置２９（ｄ）の温度より５〜６℃高い状態であり、冷却開始時からほとんど温度差に変化は生じていなかった。
【００８５】
そして５６０℃／分になった時点で冷却を終了して下型２からの圧力を解除し、上型１を上昇させて型を開き、成形品１４を取り出した。
【００８６】
上記のような一連の動作によりレンズの成形を繰り返し行い、成形品の面形状を測定したところ、前述のＯ方向の非対称なうねりの左右の高さの差を０．１μｍ以下とすることができた。よって十分に所望の値以下の精度に抑えることができ、より良好な面精度の光学素子を得ることができた。
【００８７】
なお、上述の例では４個の上下の型セットに対し、上下各１か所での温度差をもとに制御を行ったが、必要であれば各型ごと、あるいは各方向ごとに温度差を検出して、冷却管のＮ２流量の制御も個別に行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１  上型
２  下型
４，２４  胴型
４ａ，２４ａ  窓部
５，６  スペーサー
７，８，３１〜３４  測温センサー
９〜１１  ヒーター
１２  底板
１２ａ  穴部
１３  ガラス素材
１４  成形品
１５，２５  型セット
１６，１７  押圧部材
１８，１９  Ｎ２流路
２０，２１  冷却管
２６〜３０  測温位置
【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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