(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温軟化状態のガラス塊を吸着搬送装置の吸着部に吸着し、上下一対の型部材からなる成形型へ搬送し、型部材間にガラス塊を装填して、プレス成形する、光学素子の成形方法において、
形状が一定しない高温軟化状態のガラス塊を、前記吸着部の吸着面に接触し、変形させて、前記吸着面に対応した一定形状を前記ガラス塊に形成すると共に、吸着力の作用するガラス塊の表面が変形しない程度の吸引力で、前記ガラス塊を吸着部に吸着し、成形型へ搬送することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記高温軟化状態のガラス塊は、溶融坩堝内部で溶融した光学ガラスをノズルから流出し、受け型に受けて、得られた所定量の高温軟化状態のガラス塊であることを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記高温軟化状態のガラス塊は、受け型に受けた所定量の光学ガラス塊を、加熱装置を用いて加熱軟化させて、得られた高温軟化状態のガラス塊であることを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項４】
前記高温軟化状態のガラス塊は、吸着を開始する時点で、その粘度が１０５  ｄｐａ・ｓ以上１０８  ｄｐａ・ｓ以下であり、かつ、前記吸着部の吸着力は、外部との圧力差が１．００×１０２  Ｐａ以上５．００×１０４  Ｐａ以下の範囲であり、前記吸着面は、その際のガラス塊の重量に見合う面積を保持していることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラスの成型方法。
【請求項５】
前記吸着搬送装置による搬送に伴う吸着が終了する時点で、前記ガラス塊の粘度が１０６  〜１０９  ｄｐａ・ｓの範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の成形方法。
【請求項６】
前記吸着面は、高温軟化状態のガラス塊を、成形時の成形品に近似する形状に変形させるのに適応した形状であることを特徴とする請求項１ないし５に記載の光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として、レンズ、プリズムなどの高精度な光学ガラス素子を、高温軟化状態のガラスから直接、プレス成形する、光学素子の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスレンズを得るには、所定寸法のガラスブロックを所定形状になるように研削、研磨する加工法が採用されていた。しかし、非球面形状を有するレンズの製造は、非常に高精度な加工技術が必要で、しかも、上述の研削、研磨の何れにも多くの加工時間を費やし、多大な費用を要していた。
【０００３】
そこで、近年、非球面形状を有する成形型を用いて、加熱軟化した予備成形のガラス素材を、非酸化性の雰囲気中で、直接、プレス加工する成形方法が提唱され、これにより、低コストの非球面レンズを得ることができるようになった。
【０００４】
更に、このプレス成形方法において、安価なプレス成形品を得るために、溶融ガラスを直接、受け型に受け、高温軟化状態のガラス塊（コブ）を非球面形状を有する成形型へ搬送し、装填して、プレス加工することで、非球面レンズを得る成形方法も提唱されており、その成形方法として、例えば、特開平３−６０４３５号公報、特開平５−２３８７６１号公報に所載のものが知られている。
【０００５】
即ち、前者は、第１の熱加工治具（ガラスコブ受け型）上にガラスゴブを載せ、その上面に、第２の熱加工治具（プレス成形型）を、上方向より接触させた状態で、反転させることにより、第２の熱加工治具へガラスコブを転送し、これによって、ガラスゴブをプレス成形する方法である。
【０００６】
また、後者は、ガラスゴブを保持部材に係止させ、前記保持部材を、搬送手段を用いて、第１のガラスゴブ受け型から第２のプレス成形型へと移動することで、ガラスゴブを搬送・装填し、プレス成形する方法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例には、軟化したガラスゴブを、第１のガラスゴブ受け型から第２のプレス成形型へ搬送し、プレス成形する上で、次のような問題がある。即ち、反転動作時の型とガラスゴブとの接触具合のバラツキにより、搬送の確実性に不安あり、また、熱変形のためのプレス予熱時間を要し、サイクルタイムが長くなることによって、量産性が低下する。そこで、量産性を上げるためには、数多くのゴブ受け型、プレス成形型が必要となる。
【０００８】
また、保持部材とゴブ受け型、プレス成形型との相互の嵌着位置を、熱間において正確に位置だしするためには、相当複雑な装置、機構を用いなければならない。また、プレス時において、保持部材とプレス成形型との隙間にバリが発生し、あるいは、保持部材と成形品との間で、離型時においてガラス粉が発生し、これを排除するために、作業を中断する必要から、量産成形性に問題がある。
【０００９】
更に、保持部材を用いてガラスゴブを搬送する際、ガラスゴブは、自重変形による、保持部材の係止部からの脱落や位置ずれを起さない程度の粘度状態まで、冷却、固化されていなければならず、このため、再び、プレス成形型上で成形可能なガラス粘度状態まで再加熱を必要とする。従って、サイクルタイムが長くなり、量産性が低下する。
【００１０】
また、上述のように、プレス予熱工程により、成形可能なガラス粘度状態まで再加熱される工程においては、そのガラスゴブの上面形状が、表面張力と自重変形による自由表面形状となっており、例えば、凹型のプレス成形型で、前記ガラスゴブの上面のＲ形状よりも小さな、凸のＲ形状面の精密成形を行う場合、プレス成形時に、型に接触するガラスゴブの中心部付近にガスが残るという不良現象が発生しやすくなる。また、逆に、凸型のプレス成形型で、前記ガラスコブの自由表面形状（なだらかな凸Ｒ形状をした）をプレス成形して、凹形状面の精密成形を行う場合、凸型形状面の型外周部と、変形したガラスとの接触面の転写に不良現象を引き起こしやすくなり（ガラス変形時に、外周コバ部方向へ変形圧力が逃げていってしまう）、これまた、量産性の低下につながる。
【００１１】
【発明の目的】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その第１の目的とするところは、ガラスゴブを第１のガラスゴブ受け型から第２のプレス成形型へガラスゴブを搬送し、プレス成形を行う際に、未だ高温軟化状態のガラス塊を、その低粘度（温度が高く、形状が一定しない）のまま、確実に吸着し、第２のプレス成形型へ短時間で搬送供給することにより、成形可能な粘度状態で、ガラスゴブを成形型に装填でき、高精度、高効率生産を可能とする光学素子の成形方法を提供するにある。
【００１２】
また、本発明の第２の目的とするところは、安価なプレス成形品を得るために、溶融坩堝内部で溶融した溶融ガラスを、第１の受け型に受けて、高温軟化状態のまま、吸着搬送装置で、成形型に供給することにより、成形タクトの短縮化を図り、高効率生産を可能とする、特に、大ロットに好適な、光学素子の成形方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第３の目的とするところは、安価なプレス成形品を得るために、第１の型上で、加熱装置を用いてガラス塊を加熱し、軟化させて、高温軟化状態のガラスゴブを得て、これを吸着搬送装置で、成形型に供給することにより、成形タクトの短縮化を図り、高効率生産を可能とする、特に、小ロットに好適な、光学素子の成形方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第４の目的とするところは、所要の吸着搬送によって、プレス成形時にシワなどの不良が発生しない状態で、高温軟化状態のガラスゴブを、受け型から成形型に供給することにより、成形タクトの短縮化を図り、高効率生産を可能とする、光学素子の成形方法を提供することにある。
【００１５】
この場合、低粘度の（温度の高い）ガラスゴブを、成形可能な粘度状態を保ちながら成形型に搬送するために、吸着搬送装置では、弱い吸引圧力でガラスゴブを吸着し、その変形量を少なくすることが必要である。また、この吸着・搬送の際、ガラスゴブを成形品近似形状に成形するのが好ましい。
【００１６】
【問題点を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、高温軟化状態のガラス塊を吸着搬送装置の吸着部に吸着し、上下一対の型部材からなる成形型へ搬送し、型部材間にガラス塊を装填して、プレス成形する、光学素子の成形方法において、形状が一定しない高温軟化状態のガラス塊を、前記吸着部の吸着面に接触し、変形させて、前記吸着面に対応した一定形状を前記ガラス塊に形成すると共に、吸着力の作用するガラス塊の表面が変形しない程度の吸引力で、前記ガラス塊を吸着部に吸着し、成形型へ搬送することを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記高温軟化状態のガラス塊は、溶融坩堝内部で溶融した光学ガラスをノズルから流出し、受け型に受けて、得られた所定量の高温軟化状態のガラス塊であるか、あるいは、前記高温軟化状態のガラス塊は、受け型に受けた所定量の光学ガラス塊を、加熱装置を用いて加熱軟化させて、得られた高温軟化状態のガラス塊であることが望ましい。
【００１８】
また、本発明では、前記高温軟化状態のガラス塊は、吸着を開始する時点で、その粘度が１０５  ｄｐａ・ｓ以上１０８  ｄｐａ・ｓ以下であり、かつ、前記吸着部の吸着力は、外部との圧力差が１．００×１０２  Ｐａ以上５．００×１０４  Ｐａ以下の範囲であり、前記吸着面は、その際のガラス塊の重量に見合う面積を保持していることを特徴とする。
【００１９】
この場合、前記吸着搬送装置による搬送に伴う吸着が終了する時点で、前記ガラス塊の粘度が１０６  〜１０９  ｄｐａ・ｓの範囲にあることが望ましい。更に、前記吸着面は、高温軟化状態のガラス塊を、成形時の成形品に近似する形状に変形させるのに適応した形状であるとよい。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明を実施するために用いられる装置の一例を示す図である。ここで、符号２０は、ガラスを溶融する溶融炉であり、２１は、溶融されたガラスを流出する流出パイプである。溶融炉２０、流出パイプ２１のまわりには、図示されていないヒーターが配置されていて、ガラスを溶融できるようになっている。
【００２１】
また、符号２３は溶融状態にあるガラスであり、２２は流出パイプ２１の先端に設けられている流出口である。流出口２２の下方には、互いにゲート弁１８，１９で仕切られた置換室１０と成形室１１と取り出し室１２とを備えた成形機が配置されていて、流出口２２は、その置換室１０に設置されている受け型１の真上に位置している。
【００２２】
置換室１０は、置換室チャンバー１３と置換室蓋１４とからなっていて、チヤンバー１３には、搬入シリンダー３２と受け型駆動シリンダー３５とが取りつけられており、各シリンダー３２、３５のシリンダーシャフト３３、３６が、それぞれ、シールゴム６２、６３を介して、置換室１０の内部に挿入されている。また、シリンダーシャフト３６の先端には、ヒーター５１を内蔵した受け型１が取り付けられており、シリンダー３５を上昇駆動させることにより、図示のように、流出口２２から流出する溶融ガラスを受け止め、受け型１の上にガラス塊２４を形成できるようになっている。また、シリンダー３５を下降駆動させることにより、受け型１と、その上に形成されたガラス塊２４とを、置換室１０の内部に引き込むことができる。
【００２３】
また、シリンダーシャフト３６の中間部には圧力センサー３６ａが取り付けられており、また、前述と同様に、シリンダーシャフト３３の先端には、ヒーター５２を内蔵した吸着フィンガー３４が取り付けられていて、それによって、置換室１０内に取り込まれたガラス塊２４を吸着し、置換室１０からゲート弁１８を通過して成形室１１へと搬送し、成形室１１の内部に設けられている成形型の下型部材３の上に載置できるようになっている。
【００２４】
置換室の蓋１４は、受け型１が置換室１０の中に引き込まれた後に、矢印Ａの方向に回転することにより、置換室チヤンバー１３の上に、シールゴム６１を介して、被さり、チャンバー１０の気密性を保てるようになっている。更に、置換室１０には、内部の温度をコントロールするためのヒーター５３が配置されていて、任意の雰囲気温度を得られるようになっている。また、チャンバー１３には、図示されていない真空引き用の排気口と雰囲気ガス供給用の供給口とが設けられている。
【００２５】
成形室１１は、成形室チャンバー１５により外気と遮断されていて、そのチャンバー１５の上下には、精密成形用の上型シリンダー３７と下型シリンダー３９とが取り付けられており、両者のシリンダーシャフト３８、４０が、シールゴム６４、６５を介して、成形室１１の内部に挿入されており、更に、シャフト３８の先端には、成形型の上型部材２の開閉のためのフック６が取り付けられている。
【００２６】
シャフト３８、４０の間には、胴型４が置かれており、胴型４の上下間を貫通して開けられた貫通穴には、成形型の上型部材２と下型部材３が挿入されており、上型部材２は、加圧時に、シャフト３８の先端により加圧され、また、上昇時には、上型部材２の上部に設けられているフランジ部を、フック６で引き上げる構造になっている。また、下型部材３は、底板５で支えられていて、胴型４の内部で、上下に動かせる構造となっている。更に、胴型４には、上型部材２および下型部材３の温度調整用に、上型ヒーター５４と下型ヒーター５５とが設けられている。
【００２７】
取り出し室１２は、成形室１１の場合と同様に、取り出し室チャンバー１６と取り出し室蓋１７とから構成されていて、チャンバー１６には、置き台駆動シリンダー４１と取り出しシリンダー４４とが取り付けられている。これらシリンダー４１、４４のそれぞれのシリンダーシャフト４２、４５は、その一端側において、シールゴム６７、６８を介して、成形室１１の内部に挿入されており、また、シャフト４２の先端には置き台４３が取り付けられている。更に、シャフト４５の先端には吸着フィンガー４６が取り付けられていて、シリンダー４４を駆動することによって、下型部材３上の成形品を置き台４３の上に載置できるようになっている。また、蓋１７とチャンバー１６との間には、シールゴム６６が取り付けられていて、両者間で気密を保てるようになっている。更に、成形用チャンバー１５と取り出し室チャンバー１６とには、置換室チャンバー１３の場合と同様に、図示されていない真空引き用の排気口と雰囲気ガス供給用の供給口とが設けられている。
【００２８】
次に、このような装置を用いて、本発明の成形方法を実施する場合の実施の態様を、以下に詳述する。
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例では、前述の装置を使用して、図２に示すように、有効径が１２ｍｍ、製品外径が約１６ｍｍ、中心肉厚が４ｍｍ、光学面の曲率半径が２５ｍｍ、３０ｍｍの両凸形状レンズを成形する場合、温度が１０４０℃の時に、粘度が１０２  ｄｐａ・ｓ、５８０℃の時に粘度が１０８．２  ｄＰａ・ｓ、５１５℃の時に粘度が１０１１ｄＰａ・ｓ、４６５℃の時に粘度が１０１４ｄＰａ・ｓとなるように、その粘性特性を持ったガラスの原料が用いられる。
【００２９】
まず、前述のガラスの原料を溶融炉２０に投入し、ガラス化した後に、脱泡、撹拌を行い、均質な溶融ガラス２３を作り、流出パイプ２１に導き、流出口２２をガラス粘度で１０２  ｄＰａ・ｓに相当する温度にし、流出口２２からガラスを流出させた。
【００３０】
而して、ゲート弁１８、１９を閉じた後、成形室１１と取り出し室１２との内部を、一旦、真空にした後、非酸化性のガスとして、Ｎ２  ガスを導入し、胴型４内の上下ヒーター５４、５５に通電し、上下型部材２、３を、ガラス粘度で１０８．５  ｄＰａ・ｓに相当する温度に加熱した。
【００３１】
カーボン系の材質で作られた受け型１の、球Ｒ：３０ｍｍの凹形状をした受け面を、また、吸着フィンガー３４を、それぞれ、ヒーター５１、５２を用いて、ガラス粘度で１０８．５  ｄＰａ・ｓに相当する温度に加熱し、置換室の蓋１４を開け、シリンダー３５を駆動し、受け型１を流出口２２の真下に移動した。
【００３２】
そして、図６の（１）に示すように、受け型１で流出ガラスを受け、所定の量の溶融ガラス塊２４を受け取った段階で、受け型駆動シャフト３６を下降させ、置換室の蓋１４を閉じた。
【００３３】
次に、ガラスの表面が１０５  ｄＰａ・ｓ以上の粘度に成った時に、真空引きを１０秒間行い、その後、置換室に、７００℃に加熱された非酸化性ガス（のＮ２  ガス）を５秒間導入した。この時点において、置換室１０内の酸素濃度は、成形室１１内の酸素濃度と同等となり、また、ガラスの表面は１０６．２  ｄＰａ・ｓの粘度となっていた。
【００３４】
次いで、ゲート弁１８を開け、搬入シリンダー３２を駆動させ、シャフト３３の吸着フィンガー３４をガラス２４の上に移動した。更に、シャフト３６を上昇駆動させ、受け型１上のガラス２４の上表面２４ａを、図４に示すように、吸着フィンガー３４のリング状（内側円錐面形状）の吸着口面３４ａに接触させ、加圧を行った。この時、シャフト３６に設置した圧力センサー３６ａにより、圧力５Ｎとなるまで、ガラスの上表面２４ａを加圧変形させ、吸着口面３４ａに全周密着させた。この加圧変形に要した時間は２秒であった。
【００３５】
また、吸着フィンガーによる吸着口内部圧力を、吸着口外部圧力より５．００×１０３  Ｐａに相当する低い圧力差をつけるように設定し、ガラス２４を吸着保持させ、シャフト３６を下方に逃がした。更に、シリンダー３２を動かし、吸着されたガラス２４を下型部材３上に置いた（この吸着・搬送の終了時に下型部材３上にガラス２４が載置された直後の）ガラスは、粘度が１０７  ｄＰａ・ｓであった。
【００３６】
そして、シャフト３５を戻し、ゲート弁１８を閉じた。上下型部材２、３をガラス粘度１０８．５  ｄＰａ・ｓに相当する温度に保持した状態で、シリンダー３７を駆動し、シャフト３８の動作によって、上型部材２のフランジの下面が胴型４の上面に完全につき当たる迄、上型部材２に圧力（５０００Ｎ）を、６０秒間、加えて、ガラスを成型した。
【００３７】
上型部材２のフランジの下面が、胴型４の上面につき当たった状態で、ガラスを型内に入れたまま冷却し、ガラス２４ｂが冷却されて、収縮するのに合わせて、下型部材３を追従させるため、下型シリンダー３９を作動させ、下型シャフト４０の先端で、下型３を下から３０００Ｎの力で、押圧した。
【００３８】
ガラス２４ｂが、その粘度が１０１４ｄＰａ・ｓに相当する温度になった時、下型シリンダー３９による加圧をやめ、その後、直ちに上型シリンダー３７を上方に動かし、上型シヤフト３８に固定されているフック６で、上型２のフランジを引っかけて、型を開いた。
【００３９】
次に、ゲート弁１９を開け、取り出したシリンダー４４を駆動させ、取り出しシヤフト４５の先端に設けた吸着フィンガー４６を、下型３の上に移動させ、得られた精密ガラス製品２４ｂを吸着した。そして、取り出しシリンダー４４を戻し、置き台４３の上で停止させ、置き台の駆動シリンダー４１を動かし、置き台４３を、ガラス２４ｂの下面に触れる位置にした時に、吸着フィンガー４６の吸着を解除した。シリンダー４１を下に動かし、シリンダー４１の上に製品２４ｂを載せた後、更に、シャフト４５を図１に示す位置まで戻した。
【００４０】
ゲート弁１９を閉じ、取り出した室蓋１７を開け、図示されていないハンドで製品２４ｂを、取り出し室１２の外に取り出した。
【００４１】
取り出し室蓋１７を閉じ、取り出し室１２の中の雰囲気を、前記操作により、置換し、次の取り出しに備えた。なお、上述で説明したように、溶融ガラスを受け止めてから、ガラス製品を取り出すまでの成形タクトは、１８０秒であった。
【００４２】
この成形動作を１００回、連続して繰り返し、得られた製品２４ｂの品質を確認したところ、製品２４ｂの外観には、ガラスゴブの吸着搬送時による変形シワなどの異状も何ら認められず、また、面精度もアス、クセとも一本以内の良好なものが得られた。
【００４３】
また、この時点で、各型部材１、２、３および吸着フィンガー３４の表面を観察したが、有害な揮発物の付着は認められず、まだ、十分に連続成形できる状態であった。
【００４４】
なお、比較として、シリンダー３６の上昇駆動時のガラスゴブ２４に対する変形加圧力を、１２Ｎ以上にして、吸着後に同様の成形を行ったところ、製品２４ｂの外観には変形シワ（吸着変形が大きと、ガラスの折れ込み状態が発生）などの外観不良品が、５割以上の確率で多発した。また、吸着フィンガー３４の搬送・吸着口の内部圧力を、吸着口の外部圧力より１．０×１０４  Ｐａ以上の高い圧力差でガラスゴブの吸着をしたところ、上述のようなガラスの外観不良品が、ほぼ、同確率で発生した。
【００４５】
また、吸着フィンガー３４の搬送吸着口内部圧力を、１．５×１０２  Ｐａ以下で、吸着口の外部圧力より低い圧力差にしたところ、ガラスの吸着不良が２割以上の確率で発生した。
【００４６】
なお、上記実施例において、吸着フィンガー３４によるガラス塊の吸着を実現する場合には、高いガラス温度で、吸着時にガラス塊上表面に、次の成形に適した変形をもたらし、しかも、吸引力で局部的にしわを生じさせるような変形を避ける必要から、吸着フィンガー３４の接触面積、吸引力の作用する面積、吸着圧力を、ガラス塊の重量との関係で、選択設定する必要がある。
【００４７】
そこで、種々の実験が試みられた。その一例が、下記の表に示されている。
【００４８】
【表１】
0003596826.tif 000002
なお、この表１には、実施例１および以後に述べる実施例２、３についてのガラス素材の重量、ガラス素材の接触面積、ガラス素材の吸着力の作用面積が具体的な数値で示されている。なお、ガラス素材の接触面積について、その大小は、ガラス素材の、吸着前での変形だけに、その意味があり、吸引力との関係については、あくまで、外圧との気密（全周密着状態）が保持されれば問題ない。
【００４９】
【表２】
0003596826.tif 000003
上表において、吸着圧力はガラス素材の重量／吸着力の作用面積（吸着口の吸引面積）で設定されることが理解される。また、しわなどの変形を起こさせない範囲での吸着圧力差は、ガラス素材の粘度との関係で制限される。換言すれば、ガラス素材の種類には関係なく、あくまでも、ガラス粘度と吸着圧力差により、上記の変形が関連する。
【００５０】
この点を考慮して、吸着フィンガーの吸着口の吸引面積、吸着圧力を選択設定しなければならない（これは、以下の実施例においても考慮されるべき事柄である）。
【００５１】
このような本発明の実施例において、溶融坩堝で溶融し、流出した光学ガラスから、受け型上で、高温軟化状態のガラスゴブ（塊）を得て、吸着搬送装置の吸着部の吸着面で接触し、変形させた状態で、吸着・搬送し、プレス成形型を用いて、光学素子を得る場合においては、下記のような特有の効果がある。
【００５２】
・低粘度の（温度が高く、形状が一定しない）ガラスゴブを、プレス成形型に確実、かつ、短時間で搬送でき、成形サイクルを短縮することにより、生産コストを低減できる。
【００５３】
・溶融光学ガラスからプレス成形で光学素子を一貫生産することが可能となり、材料代、成形サイクルの短縮（溶融からプレス成形までの熱エネルギーロスがない）により、生産コストを低減できる。
【００５４】
・ガラスゴブの吸着による変形、および、プレス成形時、折れ込み不良を防止することにより、成形品の歩留りが向上する。
〔実施例２〕
実施例１で用いたのと同じガラス原料を用いて、図３に示すように、有効径が１３ｍｍ、製品外径が約１７ｍｍ、中心肉厚が３ｍｍ、光学面の曲率半径が２０ｍｍ、３０ｍｍの凹メニスカス形状のレンズを成形する成形方法を、図１、図５を参照して具体的に説明する。
【００５５】
実施例１と同様に、ガラス粘度で１０２  ｄＰａ・ｓに相当する温度を持つ溶融ガラスを流出口２２から受け型１（カーボン系の材質で作られ、球Ｒ３０ｍｍの凹形状）の上に流出させるが、ここでは、ゲート弁１８、１９を閉じた後、成形室１１と取り出し室１２との内部を一旦、真空にした後、非酸化性のガスとしてＮ２  ガス導入し、上下加熱ヒーター５４、５５に通電し、上下型部材２、３を、ガラス粘度で１０８．５  ｄＰａ・ｓに相当する温度に加熱しておく。
【００５６】
また、前述の受け型１は、実施例１と同様に、ガラス粘度で１０８．５  ｄＰａ・ｓに相当する温度に加熱されている。そして、この受け型１で流出ガラスを受け、所定の量の溶融ガラス塊２４を取り、置換室１０に入れ、置換室の蓋１４を閉じ、置換室１０内をＮ２  ガス置換させた後、ゲート弁１８を開け、ガラス塊２４の上に吸着フィンガー３４を移動した。そして、シャフト３６を上昇駆動させ、受け型１上のガラス２４の上表面２４ａを、図５に示すように、吸着フィンガー３４に接触させた。
【００５７】
ここでは、吸着フィンガー３４が、ガラス塊の上表面２４ａに接触する吸着面３４ａを中央に、また、その周囲にリング状で、吸引力を作用する領域を中心径１１ｍｍ〜１３ｍｍの範囲に形成した吸着口３４ｂを、更に、吸着口３４ｂの外周にリング状の吸着面３４ｃを具備している。
【００５８】
而して、この時、シャフト３６に設置した圧力センサー３６ａにより、吸着フィンガー３４にて、圧力１５Ｎとなるまで、ガラス上表面２４ａを加圧変形させ、吸着面３４ａ、３４ｃに、全面的に密着させた。この加圧変形に要した時間は５秒であった。
【００５９】
次いで、吸着フィンガーの吸着口に、その内部圧力が、吸着口の外部の圧力より５．００×１０３  Ｐａ低い圧力の差をつけて、吸引力を作用させ、ガラス２４を吸着保持させ、シヤフト３６を下方に逃がした。更に、シリンダー３２を動かし、吸着されたガラス２４を下型部材３上に置いた。この吸着搬送の終了時（下型部材３上にガラス２４が載置された直後）のガラス粘度は、１０７  ｄＰａ・ｓであった。
【００６０】
而して、シャフト３３を戻し、ゲート弁１８を閉じ、上下型部材２、３をガラス粘度で１０８．５  ｄＰａ・ｓに相当する温度に保持した状態で、シリンダー３７を駆動し、シャフト３８を介して、上型部材２に圧力（４５００Ｎ）を、上型部材２のフランジの下面が胴型４の上面に完全につき当たる迄の８０秒間、加えて、ガラスをプレス成形する。
【００６１】
この状態で、ガラス２４ｂを冷却し、これが冷却されて収縮するのに合わせ、下型部材３を追従させるため、下型シリンダー３９を作動させて、下型シャフト４０の先端で、下型部材３を下から２５００Ｎの力で押圧した。
【００６２】
ガラス２４ｂがそのガラス粘度で１０１４ｄＰａ・ｓに相当する温度になった時、下型シリンダー３９による加圧をやめ、その後、直ちに上型シリンダー３７を上方に動かし、上型シャフト３８に固定されているフック６で、上型部材２のフランジを引っかけて、成形型を開いた。
【００６３】
次いで、実施例１と同様の方法で、ガラス製品２４ｂを取り出し室１２の外に取り出した。この場合、溶融ガラスを受け型１で受け止めてから、ガラス製品を取り出すまでの成形タクトは、２１０秒であった。
【００６４】
この成形動作を、実施例１と同様に連続的に繰り返し、得られた製品２４ｂの品質を確認したところ、製品２４ｂの外観には、ガラスゴブの吸着、搬送時における変形、シワなどの異常も何ら認められず、また、面精度もアス、クセとも一本以内の良好なものが得られた。また、１００回の連続使用の時点での各型部材１、２、３および吸着フィンガー３４の表面を観察したところでは、有害な揮発物の付着は認められず、まだ、十分に成形を継続できる状態であった。
【００６５】
また、本実施例においては、ガラス製品形状が凹メニスカスレンズであったが、同製品形状が、凸メニスカスレンズおよび、両凹レンズについても、上述の成形方法において、同様の成形を行ったところ、同等の成形についての結果を得ることができた。
【００６６】
なお、本実施例では、高温軟化状態のガラスゴブ（塊）を、吸着搬送装置の吸着部の吸着面で、成形品に近似した形状に変形させた後に、プレス成形型を用いて成形し、光学素子を得るようにしたので、その点で、下記のような特有の効果が得られた。
【００６７】
・プレス成形品の形状領域の拡大が図れる。
【００６８】
・低粘度の（温度が高く、形状が一定しない）ガラスゴブを、プレス成形型に確実かつ、短時間で搬送でき、成形サイクルを短縮することにより生産コストを安価にできる。
【００６９】
・溶融光学ガラスから成形光学素子を一貫生産することが可能となり、材料代、成形サイクルの短縮（溶融からプレス成形まで熱エネルギーロスがない）により生産コストを安価にできる。
〔実施例３〕
図７では、本発明の第３の実施例を説明するための、装置の断面を概略的に示している。ここで、符号７１はガラス塊、７６はガラス塊の置き台、７４はガラス塊７１を大気雰囲気から非酸化性雰囲気へ置換するために、成形室１１に隣接して設置された置換室である。置換室７４は、置換室チャンバー７４ａと大気との連絡をする開閉口７５からなっていて、チャンバー７４ａには、搬入シリンダー７３が取り付けらけており、シリンダー７３は、そのシリンダーシャフト７２をシールゴム８１を介して置換室７４に挿入させている。シャフト７２の先端には、吸着フィンガー７２ａが取り付けらており、それによって、置換室７４に置かれたガラス塊７１を吸着し、ゲート弁１８を通過して、成形室１１の内部に設けられている加熱型７０の上に移動できるようになっている。また、置換室チャンバー７４ａには、図示されていない真空引き用の排気口と雰囲気ガス供給用の供給口が設けらている。
【００７０】
成形室１１は、成形室チャンバー１５により、外気と遮断されていて、ゲート弁１８、１９で仕切られた置換室７４および取り出し室１２に隣接している。チャンバー１５には、加熱型の駆動シリンダー８３と、搬送シリンダー８５と、上下において、精密成形用の上型シリンダー３７と下型シリンダー３９とが取り付けられており、シリンダー８３、８５、３７、３９の各シリンダーシャフト８２、７８、３８、４０は、シールゴム８４、８６、６４、６５を介して、成形室１１に挿入されている。
【００７１】
シリンダーシャフト８２の先端には、ヒーター７０ａを内蔵した加熱型７０が取り付けられており、シリンダー８３を上昇駆動させることにより、吸着フィンガー７２ａにより吸着されたガラス塊７１を、加熱型７０の上に載置できるようになっている。また、シリンダーシャフト８２の中間部には圧力センサー８２ａが取付けられている。
【００７２】
符号７７は、成形室１１内に搬送されたガラス塊７１を、プレス成形可能な温度まで加熱するための加熱装置である。シリンダーシャフト７８の先端には、ヒーター８０を内蔵した吸着フィンガー７９が取り付けられており、それによって加熱型７０の上でプレス成形可能な温度まで加熱されたガラス塊７１を吸着し、下型部材３の上に載置できるようになっている。
【００７３】
また、シリンダーシャフト３８の先端には、上型部材２を上昇動作して、成形型を開放するためのフック６が取り付けられている。シャフト３８、４０の間には胴型４が置かれており、胴型４には、その上下間を貫通して開けられた貫通穴に、成形型の上型部材２と下型部材３が挿入されていて、上型部材２は、加圧時には、シャフト３８の先端により加圧され、上昇時には、上部に設けられているフランジ部をフック６で引っかけて、引き上げる構造になっている。また、下型部材３は、底板５で支えられていて、胴型４の内部において上下に動かせる構造となっている。更に、胴型４には、上型部材２および下型部材３の温度調整用に上型ヒーター５４と下型ヒーター５５が設けられている。
【００７４】
取り出し室１２は、成形室１１と同様に、取り出し室チャンバー１６とその蓋１７から構成されていて、チャンバー１６には、置き台の駆動シリンダー４１と取り出しシリンダー４４とが取り付けられている。両シリンダー４１と４４のシリンダーシャフト４２、４５の一端側は、シールゴム６７、６８を介して、成形室１１の内部に挿入されていて、シャフト４２の先端には、置き台４３が取り付けられている。シャフト４５の先端には、吸着フィンガー４６が取り付けられていて、シリンダー４４を駆動することによって、下型部材３上の成形品を置き台４３の上に載置できるようになっている。
【００７５】
また、蓋１７とチャンバー１６との間にはシールゴム６６が取り付けられていて、気密を保てるようになっている。成形用チャンバー１５と取り出し室チャンバー１６には、置換室チャンバー１３の場合と同様に、図示されていない真空引き用の排気口と雰囲気ガス供給用の供給口が設けられている。
【００７６】
このような構成の光学素子成形装置を用いて、本発明の成形方法を具体的に説明する。まず、ガラス塊７１を成形素材（ブランク）を準備する。ガラス塊７１としては、溶融ガラス流をシャーマークを発生させることなく得た、外観上に欠陥の無いガラス塊が、コスト上もっとも望ましいが、光学素子の生産が、小ロットで行われる場合、その成形素材には、予め、研削・研磨した加工品が用いられても良い。本実施例においては、実施例１と同じガラス材で、成形レンズ形状に近似させた研削・研磨加工品を用い、図２に示すように、有効径が１２ｍｍ、製品外径が約１６ｍｍ、中心肉厚が４ｍｍ、光学面の曲率半径が２５ｍｍ、３０ｍｍの両凸形状レンズを成形する場合を、図７を参照して下記に説明する。
【００７７】
常温で、ガラス塊７１を、置換室７４に隣接する位置に準備する。置換室７４の開閉口７５を開け、置換室７４内部を大気雰囲気にする。常温のガラス塊７１を供給搬送装置（図示せず）を用いて、置換室７４内のガラス置き台７６へ載置する。吸着搬送装置（図示せず）は置換室７４の外部へ退出し、開閉口７５は閉じられ、置換室７４は気密に保たれる。
【００７８】
置換室７４内部を非酸化性ガス雰囲気へ置換後（置換室７４内の酸素濃度と成形室１１内の酸素濃度は同等）、ゲート弁１８を開ける。搬入シリンダ７３を駆動させ、シャフト７２の吸着フインガー７２ａをガラス塊７１の上に移動し、ガラス塊の上表面７１ａを吸着フィンガー７２ａにて吸着する。更に、シリンダー７３を動かし、吸着されたガラス塊７１を成形室１１内の加熱型７０上に置き、シャフト７２を戻し、ゲート弁１８を閉める。
【００７９】
加熱型７０上に置かれた常温のガラス塊７１は、加熱型７０の上方に設置された加熱装置７７によって、プレス可能な温度まで加熱される。加熱装置７７は、ハロゲンランプの周囲に、回転楕円体形状の反射鏡を有する構造をしており、ハロゲンランプから発光された赤外光を、ガラス塊７１へ集光することができる。
【００８０】
本実施例においては、加熱型７０は、カーボン系の材質で作られており、内蔵するヒーター７０ａにより、常時、ガラス粘度にて１０８．５  ｄＰａ・ｓに相当する温度に加熱保持されている。この加熱型７０上に置かれた常温のガラス塊７１は、加熱装置７７のハロゲンランプの出力１００Ｗにて、加熱開始より４０秒後に、ガラス粘度にて１０７．９  ｄＰａ・ｓに相当する温度まで加熱された。
【００８１】
次いで、搬入シリンダー８５を回転駆動させ、シャフト７８の吸着フィンガー７９を、加熱されたガラス塊７１の上に移動した。シャフト８２を上昇駆動させ、加熱型７０上のガラス塊７１の上表面７１ａを、吸着フィンガー７９の吸着口７９ａに接触させ、加圧を行った。この時、シャフト８２に設置した圧力センサー８２ａにより、圧力８Ｎとなるまで、ガラス上表面７１ａを加圧変形させた。この加圧変形に要した時間は３秒であった。
【００８２】
次いで、吸着フィンガー７９には、その吸着口の内部圧力を、吸着口の外部圧力より１．００×１０４  Ｐａ低い圧力差をつけた状態にして、ガラス７１を吸着、保持させ、シャフト８２を下方に逃がした（この時の吸着保持可能な圧力差の範囲は、５．００×１０３  Ｐａ〜２．００×１０４  Ｐａで設定される）。
【００８３】
更に、搬入シリンダー８５を回転駆動させ、吸着されたガラス塊７１を下型部材３上に置いた。この吸着、搬送の終了時、即ち、下型部材３上にガラス塊７１が載置された直後のガラス粘度は、１０８．２  ｄＰａ・ｓであった。
【００８４】
シャフト７８を戻した後は、実施例１と同様の方法で、ガラス製品７１ｂをプレス成形し、型開きし、その後、取り出し室１２の外に取り出した。この時の成形条件は、下記の通りであった。
【００８５】
・上型部材２の加圧力：４８００Ｎ、プレス変形時間：７０秒
・下型部材３の加圧力：２８００Ｎ（この際、ガラス７１ｂが、その粘度にて１０１４ｄＰａ・ｓに相当する温度である）
・溶融ガラスを受け型で受け止めてから、成型品を取り出すまでの成形タクト：２７０秒
この成形動作を、実施例１と同様に、連続的に繰り返し、得られた製品２４ｂの品質を確認したところ、製品７１ｂの外観には、ガラスゴブの吸着搬送時による変形、シワなどの異常が何も認められず、また面精度もアス、クセとも一本以内の良好なものが得られた。また、１００回の連続使用の時点で、各型部材１、２、３および吸着フィンガー７９の吸着面の表面観察では、有害な揮発物の付着が認められず、まだ、充分に連続成形できる状態であった。
【００８６】
また、本実施例において、常時、ガラス粘度にて１０８．５  ｄＰａ・ｓに相当する温度に加熱、保持された加熱型７０上におかれた常温のガラス塊７１は、加熱装置７７のハロゲンランプの出力１００Ｗにて、加熱開始より３０秒後に、ガラス粘度にて１０８．２  ｄＰａ・ｓに相当する温度まで加熱された。
【００８７】
次いで、搬入シリンダー８５を回転駆動させ、シャフト７８の吸着フィンガー９を、加熱されたガラス塊７１の上に移動した。シャフト８２を上昇駆動させ、加熱型７０上にあるガラス塊７１の上表面７１ａを、吸着フィンガー７９の吸着口７９ａに接触させ、加圧を行った。この時、シャフト８２に設置した圧力センサー８２ａにより、圧力１０Ｎとなるまで、ガラス上表面７１ａを加圧変形させた。この加圧変形に要した時間は５秒であった。
【００８８】
次いで、吸着フィンガー７９による吸着口の内部圧力を、吸着口の外部圧力より４．００×１０４  Ｐａ低い圧力差をつけた状態にして、ガラス７１を吸着、保持させ、シャフト８２を下方に逃がした（この時の吸着保持可能な圧力差の範囲は、１．００×１０４  Ｐａ〜５．００×１０４  Ｐａの設定されている）。
【００８９】
更に、搬入シリンダー８５を回転駆動させ、吸着されたガラス塊７１を成形下型３上に置いた。この吸着、搬送の終了時、即ち、下型部材３上にガラス塊７１が載置された直後のガラス粘度は、１０８．５  ｄＰａ・ｓであった。
【００９０】
本実施例では、所定量の光学ガラス塊を、加熱装置を用いて、加熱軟化させ、これで得た高温軟化状態のガラス塊を、搬送部の吸着面で接触し、変形させた状態で吸着、搬送し、プレス成形型を用いて光学素子を得るが、この際に、下記の特有の効果がある。
【００９１】
・高温軟化状態のガラスゴブ（塊）を、プレス成形型に、確実、かつ、短時間で搬送でき、成形サイクルを短縮することにより、生産コストを安価にできる。
【００９２】
・プレス成形型上での軟化のための再加熱時間が不要で、成形サイクルを短縮することにより、生産コストを安価にできる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、高温軟化状態のガラス塊を吸着搬送装置の吸着部に吸着し、上下一対の型部材からなる成形型へ搬送し、型部材間にガラス塊を装填して、プレス成形する、光学素子の成形方法において、形状が一定しない高温軟化状態のガラス塊を、前記吸着部の吸着面に接触し、変形させて、前記吸着面に対応した一定形状を前記ガラス塊に形成すると共に、吸着力の作用するガラス塊の表面が変形しない程度の吸引力で、前記ガラス塊を吸着部に吸着し、成形型へ搬送することを特徴とする。
【００９４】
この場合、前記高温軟化状態のガラス塊は、溶融坩堝内部で溶融した光学ガラスをノズルから流出し、受け型に受けて、得られた所定量の高温軟化状態のガラス塊であるか、あるいは、前記高温軟化状態のガラス塊は、受け型に受けた所定量の光学ガラス塊を、加熱装置を用いて加熱軟化させて、得られた高温軟化状態のガラス塊であることが望ましい。
【００９５】
また、本発明では、前記高温軟化状態のガラス塊は、吸着を開始する時点で、その粘度が１０５  ｄｐａ・ｓ以上１０８  ｄｐａ・ｓ以下であり、かつ、前記吸着部の吸着力は、外部との圧力差が１．００×１０２  Ｐａ以上５．００×１０４  Ｐａ以下の範囲であり、前記吸着面は、その際のガラス塊の重量に見合う面積を保持していることを特徴とする。
【００９６】
この場合、前記吸着搬送装置による搬送に伴う吸着が終了する時点で、前記ガラス塊の粘度が１０６  〜１０９  ｄｐａ・ｓの範囲にあることが望ましい。更に、前記吸着面は、高温軟化状態のガラス塊を、成形時の成形品に近似する形状に変形させるのに適応した形状であるとよい。
【００９７】
これにより、本発明においては、ガラスゴブを第１のガラスゴブ受け型から第２のプレス成形型へガラスゴブを搬送し、プレス成形を行う際に、未だ高温軟化状態のガラス塊を、その低粘度（温度が高く、形状が一定しない）のまま、確実に吸着し、第２のプレス成形型へ短時間で搬送供給することにより、成形可能な粘度状態で、ガラスゴブを成形型に装填でき、高精度、高効率生産を実現できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第２の実施例に係る光学素子の成形方法において用いる成形装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１、第３の実施例に係る光学素子の成形方法において成形される精密ガラス製品の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る光学素子の成形方法において形成される精密ガラス製品の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る光学素子の成形方法における高温軟化状態のガラス塊を吸着している状態の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る光学素子の成形方法における高温軟化状態のガラス塊を吸着している状態の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る光学素子の成形方法において、成形工程の一部を示す工程説明図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る光学素子の成形方法において用いる成形装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１    受け型
２    上型部材
３    下型部材
４    胴型
５    底板
６    フック
１０，７４    置換室
１１    成形室
１２    取り出し室
１３，７４ａ    置換室チャンバー
１４    置換室蓋
１５    成形室チャンバー
１６    取り出し室チャンバー
１７    取り出し室蓋
１８，１９    ゲート弁
２０    溶融炉
２１    流出パイプ
２２    流出口
２３    溶融ガラス
２４，７１    溶融ガラス塊
２４ａ    溶融ガラス塊上表面
２４ｂ    精密ガラス製品
３２    搬入シリンダー
３３    搬入シリンダーシャフト
３４，７９    吸着フィンガー
３４ａ    吸着フィンガー吸着面
３４ｂ，ｃ    吸着フィンガー吸着口
３５    受け型駆動シリンダー
３６    受け型駆動シリンダーシャフト
３６ａ    受け型圧力センサー
３７    上型シリンダー
３８    上型シリンダーシャフト
３９    下型シリンダー
４０    下型シリンダーシャフト
４１    置台駆動シリンダー
４２    置台駆動シリンダーシャフト
４３    置台
４４    取出しシリンダー
４５    取出しシリンダーシャフト
４６    吸着フィンガー
５１    受け型ヒーター
５２，８０    吸着フィンガーヒーター
５３    置換室ヒーター
５４    上型ヒーター
５５    下型ヒーター
６１〜６８，８１，８４，８６    シールゴム
７０    加熱型
７２    搬入シリンダーシャフト
７３    搬入シリンダー
７５    開閉口
７６    ガラス載置台
７７    加熱装置
７８    吸着フィンガーシャフト
８５    吸着フィンガーシリンダー
【図１】
0003596826.tif 000004
【図２】
0003596826.tif 000005
【図３】
0003596826.tif 000006
【図４】
0003596826.tif 000007
【図５】
0003596826.tif 000008
【図６】
0003596826.tif 000009
【図７】
0003596826.tif 000010