(57)【要約】  複数の上型と該上型と対をなす複数の下型との間でガラス素材をプレスして光学素子を成形する光学素子のプレス成形装置は、前記複数の下型に圧力を付与する下型圧力付与手段と、前記複数対の上型が上方から挿入され、前記複数対の下型が下方から挿入され、前記上型と前記下型の相対位置をガイドする胴型と、前記胴型を上方に押圧する圧力発生手段と、該圧力発生手段による押圧力で前記胴型を上動させるのに伴い、前記各上型を下方に向けて押圧すると共に前記各上型に独立的に圧力を付加させるための上型圧力分配手段と、を有し、前記上型圧力分配手段は、前記上型に作用する圧力による荷重を受ける上部シリンダと、支点を介して揺動自在に配置され、一端が前記上型の上端部と当接され、他端部が前記上部シリンダに連結される上部揺動部材と、を備え、前記圧力発生手段により前記胴型を上動させる過程で前記上部揺動部材を介して前記上部シリンダによる各上型に対する圧力を調整すると共に、前記下型圧力付与手段により前記下型を上方に押圧することを特徴とする。
2009131168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の上型と該上型と対をなす複数の下型との間でガラス素材をプレスして光学素子を成形する光学素子のプレス成形装置において、
前記複数の下型に圧力を付与する下型圧力付与手段と、
前記複数対の上型が上方から挿入され、前記複数対の下型が下方から挿入され、前記上型と前記下型の相対位置をガイドする胴型と、
前記胴型を上方に押圧する圧力発生手段と、
該圧力発生手段による押圧力で前記胴型を上動させるのに伴い、前記各上型を下方に向けて押圧すると共に前記各上型に独立的に圧力を付加させるための上型圧力分配手段と、を有し、
前記上型圧力分配手段は、
前記上型に作用する圧力による荷重を受ける上部シリンダと、
支点を介して揺動自在に配置され、一端が前記上型の上端部と当接され、他端部が前記上部シリンダに連結される上部揺動部材と、を備え、
前記圧力発生手段により前記胴型を上動させる過程で前記上部揺動部材を介して前記上部シリンダによる各上型に対する圧力を調整すると共に、前記下型圧力付与手段により前記下型を上方に押圧することを特徴とする光学素子のプレス成形装置。
【請求項２】
少なくとも前記上型、前記下型及び前記胴型を内部に収納する筐体を備え、
前記上部シリンダ及び前記上部揺動部材は、前記筐体の上面に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項３】
前記下型圧力付与手段は、前記圧力発生手段による押圧力で前記胴型を上動させるのに伴い、前記複数の下型を上方に向けて押圧することを特徴とする請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項４】
前記下型圧力付与手段は、
前記下型に作用する圧力による荷重を受ける下部シリンダと、
支点を介して揺動自在に配置され、一端が前記下型の下端部と当接され、他端部が前記下部シリンダに連結される下部揺動部材と、を備え、
前記下部揺動部材が前記支点を中心に揺動することにより前記下部シリンダによる各下型に対する圧力を調整することを特徴とする請求項３に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項５】
前記圧力発生手段による押圧力で前記胴型を上動させる過程で前記胴型に対する前記上型の位置を調芯する複数の調芯手段を備え、
前記複数の各調芯手段は、
前記胴型を上方に押圧動作する際に前記胴型の移動軸線に対して前記上型の軸線を一致させるように前記上型を回動可能とする球面軸受と、
前記球面軸受の外側を支持するように形成され、前記上方への押圧動作により前記球面軸受が離間する上型支持部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項６】
前記上型圧力分配手段は、前記上部揺動部材の長手方向に対する前記支点の連結位置が可変可能であり、前記支点の連結位置と前記上部揺動部材の全長との比率により前記上型に作用する圧力が調整されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項７】
前記下型圧力付与手段は、前記下部揺動部材の長手方向に対する前記支点の連結位置が可変可能であり、前記支点の連結位置と前記下部揺動部材の全長との比率により前記下型に作用する圧力が調整されることを特徴とする請求項４に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項８】
前記上型圧力分配手段は、前記上部シリンダ内の充填圧力が可変可能であり、前記充填圧力によって前記上型に作用する圧力が調整されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項９】
前記下型圧力付与手段は、前記下部シリンダ内の充填圧力が可変可能であり、前記充填圧力によって前記下型に作用する圧力が調整されることを特徴とする請求項４に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項１０】
前記上部シリンダは、内部に所定圧の気体が充填されたエアシリンダであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項１１】
前記下部シリンダは、内部に所定圧の気体が充填されたエアシリンダであることを特徴とする請求項４に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項１２】
プレスする前に前記上型と前記下型との間に挿入され、前記下側に載置された前記ガラス素材の位置を両側より前記下型の中心にセンタリングするセンタリング部材を備え、
前記センタリング部材は、前記ガラス素材をプレスして光学素子を成形した後に前記胴型を降下させると共に、前記光学素子の周縁部を下方に押圧することを特徴とする請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項１３】
前記筐体の内部を移動して前記ガラス素材を前記胴型内の前記下型の成形面に載置し、プレス後の前記光学素子を前記胴型から取り出す吸着ハンドと、
前記吸着ハンドを水平状態に保持するハンド保持機構と、
前記ハンド保持機構を介して前記吸着ハンドを駆動する駆動部と、を備え、
前記ハンド保持機構は、弾性を有する複数のゴム部材により前記吸着ハンドを保持することを特徴とする請求項１に記載の光学素子のプレス成形装置。
【請求項１４】
前記筐体の内部を移動して前記ガラス素材を前記胴型内の前記下型の成形面に載置し、プレス後の前記光学素子を前記胴型から取り出す吸着ハンドと、
前記吸着ハンドを水平状態に保持するハンド保持機構と、
前記ハンド保持機構を介して前記吸着ハンドを駆動する駆動部と、を備え、
前記ハンド保持機構は、リニアガイドにより上下方向にガイドされることを特徴とする請求項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型（上型、下型）を用いて、軟化状態にあるガラス素材を上型、下型間でプレスし、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（特許第２８１５０３７号公報参照）。【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、胴型に成形用金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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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１０μｍ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。【０００８】
上述の従来技術の欠点をある程度解決した例として特許第２８１５０３７号公報に記載された成形装置がある。特許第２８１５０３７号公報の成形装置では、上型にプレス圧力を加えるプレス軸と上型との間に、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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許第２８１５０３７号公報の成形装置では、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、へたるという問題があった。【００１０】
また、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、複雑化するという問題が新たに生じる。【００１１】
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、成形されたガラス温度が不安定になるという欠点もあった。【００１２】
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。【００１３】
そのため、特許第２８１５０３７号公報では、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という問題があった。【００１４】
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、特許第２８１５０３７号公報の成形装置においても依然として上記のような問題がある。【００１５】
なお、特許第２８１５０３７号公報では、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。【００１６】
本発明は、上記事情に鑑み、上記課題を解決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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の実施様態において、複数の上型と該上型と対をなす複数の下型との間でガラス素材をプレスして光学素子を成形する光学素子のプレス成形装置は、前記複数の下型に圧力を付与する下型圧力付与手段と、前記複数対の上型が上方から挿入され、前記複数対の下型が下方から挿入され、前記上型と前記下型の相対位置をガイドする胴型と、前記胴型を上方に押圧する圧力発生手段と、該圧力発生手段による押圧力で前記胴型を上動させるのに伴い、前記各上型を下方に向けて押圧すると共に前記各上型に独立的に圧力を付加させるための上型圧力分配手段と、を有し、前記上型圧力分配手段は、前記上型に作用する圧力による荷重を受ける上部シリンダと、支点を介して揺動自在に配置され、一端が前記上型の上端部と当接され、他端部が前記上部シリンダに連結される上部揺動部材と、を備え、前記圧力発生手段により前記胴型を上動させる過程で前記上部揺動部材を介して前記上部シリンダによる各上型に対する圧力を調整すると共に、前記下型圧力付与手段により前記下型を上方に押圧することにより、上記課題を解決する。
本発明の第２の実施様態において、前記第１の実施様態における前記プレス成形装置は、少なくとも前記上型、前記下型及び前記胴型を内部に収納する筐体を備え、前記上部シリンダ及び前記上部揺動部材は、前記筐体の上面に配置されることにより、上記課題を解決する。
本発明の第３の実施様態において、前記第１又は第２の実施様態における前記プレス成形装置は、前記下型圧力付与手段が、前記圧力発生手段による押圧力で前記胴型を上動させるのに伴い、前記複数の下型を上方に向けて押圧することにより、上記課題を解決する。
本発明の第４の実施様態において、前記第３の実施様態における前記プレス成形装置は、前記下型圧力付与手段が、前記下型に作用する圧力による荷重を受ける下部シリンダと、支点を介して揺動自在に配置され、一端が前記下型の下端部と当接され、他端部が前記下部シリンダに連結される下部揺動部材と、を備え、前記下部揺動部材が前記支点を中心に揺動することにより前記下部シリンダによる各下型に対する圧力を調整することにより、上記課題を解決する。
本発明の第５の実施様態において、前記第１乃至第４の何れかの実施様態における前記プレス成形装置は、前記圧力発生手段による押圧力で前記胴型を上動させる過程で前記胴型に対する前記上型の位置を調芯する複数の調芯手段を備え、前記複数の各調芯手段は、前記胴型を上方に押圧動作する際に前記胴型の移動軸線に対して前記上型の軸線を一致させるように前記上型を回動可能とする球面軸受と、前記球面軸受の外側を支持するように形成され、前記上方への押圧動作により前記球面軸受が離間する上型支持部材と、を有することを特徴とすることにより、上記課題を解決する。
本発明の第６の実施様態において、前記第１乃至第５の何れかの実施様態における前記プレス成形装置は、前記上型圧力分配手段が、前記上部揺動部材の長手方向に対する前記支点の連結位置が可変可能であり、前記支点の連結位置と前記上部揺動部材の全長との比率により前記上型に作用する圧力が調整されることにより、上記課題を解決する。
本発明の第７の実施様態において、前記第４の実施様態における前記プレス成形装置は、前記下型圧力付与手段が、前記下部揺動部材の長手方向に対する前記支点の連結位置が可変可能であり、前記支点の連結位置と前記下部揺動部材の全長との比率により前記下型に作用する圧力が調整されることを特徴とすることにより、上記課題を解決する。
本発明の第８の実施様態において、前記第１乃至第５の何れかの実施様態における前記プレス成形装置は、前記上型圧力分配手段が、前記上部シリンダ内の充填圧力が可変可能であり、前記充填圧力によって前記上型に作用する圧力が調整されることにより、上記課題を解決する。
本発明の第９の実施様態において、前記第４の実施様態における前記プレス成形装置は、前記下型圧力付与手段が、前記下部シリンダ内の充填圧力が可変可能であり、前記充填圧力によって前記下型に作用する圧力が調整されることにより、上記課題を解決する。
本発明の第１０の実施様態において、前記第１、第２、第８の何れかの実施様態における前記プレス成形装置は、前記上部シリンダが、内部に所定圧の気体が充填されたエアシリンダであることにより、上記課題を解決する。
本発明の第１１の実施様態において、前記第４又は第９の実施様態における前記プレス成形装置は、前記下部シリンダが、内部に所定圧の気体が充填されたエアシリンダであることにより、上記課題を解決する。
本発明の第１２の実施様態において、前記第１乃至第１１の何れかの実施様態における前記プレス成形装置は、プレスする前に前記上型と前記下型との間に挿入され、前記下側に載置された前記ガラス素材の位置を両側より前記下型の中心にセンタリングするセンタリング部材を備え、前記センタリング部材は、前記ガラス素材をプレスして光学素子を成形した後に前記胴型を降下させると共に、前記光学素子の周縁部を下方に押圧することにより、上記課題を解決する。
本発明の第１３の実施様態において、前記第１乃至第１２の何れかの実施様態における前記プレス成形装置は、前記筐体の内部を移動して前記ガラス素材を前記胴型内の前記下型の成形面に載置し、プレス後の前記光学素子を前記胴型から取り出す吸着ハンドと、前記吸着ハンドを水平状態に保持するハンド保持機構と、前記ハンド保持機構を介して前記吸着ハンドを駆動する駆動部と、を備え、前記ハンド保持機構は、弾性を有する複数のゴム部材により前記吸着ハンドを保持することにより、上記課題を解決する。
本発明の第１４の実施様態において、前記第１乃至第１２の何れかの実施様態における前記プレス成形装置は、前記筐体の内部を移動して前記ガラス素材を前記胴型内の前記下型の成形面に載置し、プレス後の前記光学素子を前記胴型から取り出す吸着ハンドと、前記吸着ハンドを水平状態に保持するハンド保持機構と、前記ハンド保持機構を介して前記吸着ハンドを駆動する駆動部と、を備え、前記ハンド保持機構が、リニアガイドにより上下方向にガイドされることにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、圧力発生手段により胴型を上動させる過程で上部揺動部材を介して上部シリンダによる各上型に対する圧力を調整すると共に、下型圧力付与手段により下型を上方に押圧するため、従来のように複数の皿バネを重ね合わすものよりも上部シリンダに作用する圧力を軽減して上部シリンダを小型化できると共に、水冷のための冷却機構を設けずに済み、冷却水が漏れた場合の型の腐食防止などの対策を講じることもない。【００１９】
また、上部シリンダの圧力を調整することにより、上型に対する加圧力の変化にも容易に対応することが可能であり、従来のように皿バネの枚数を変更する作業を行なう場合よりも圧力の変更が容易に行える。【００２０】
さらに、上型の圧力が支点を中心に揺動する揺動部材を介してシリンダに伝える梃子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、容易に調整できるので、成形品の精度が良く、生産性も向上するなどの多くの効果が得られる。【００２１】
本発明に係る光学素子のプレス成形装置によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態のプレス成形装置の全体構成を示す図である。
【図２】プレス成形装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】プレス成形装置１０において行なわれる各工程の手順１〜１９を示す図である。
【図３Ｂ】プレス成形装置１０において行なわれる各工程の手順２０〜３２を示す図である。
【図４】成型用金型ユニット４０、調芯手段９０、上型圧力分配手段１００の構成を示す縦断面図である。
【図５】胴型４２の成形空間４２ｃの内部構造を上方からみた図である。
【図６】調芯手段９０の構成を拡大して示す縦断面図である。
【図７】胴型が上動したプレス成形状態を示す縦断面図である。
【図８Ａ】炉内ハンド機構５０の構成を示す斜視図である。
【図８Ｂ】炉内ハンド機構５０の水平保持機構５６を示す側面図である。
【図９】各吸着パッド５３に接続される吸着配管経路を示す図である。
【図１０】下型圧力付与手段３７０の構成を拡大して示す正面図である。
【図１１Ａ】センタリング・スクレーバ機構６０の動作前の状態を示す平面図である。
【図１１Ｂ】センタリング・スクレーバ機構６０の動作前の状態を示す側面図である。
【図１２Ａ】センタリング・スクレーバ機構６０の動作中の状態を示す平面図である。
【図１２Ｂ】センタリング・スクレーバ機構６０の動作中の状態を示す側面図である。
【図１３】センタリング・スクレーバ機構６０のセンタリング動作を示す平面図である。
【図１４Ａ】センタリング・スクレーバ機構６０のセンタリング動作前のガラス素材の状態を拡大して示す縦断面図である。
【図１４Ｂ】センタリング・スクレーバ機構６０のセンタリング動作後のガラス素材の状態を拡大して示す縦断面図である。
【図１５Ａ】ヒータユニット７０の動作前の状態を示す平面図である。
【図１５Ｂ】ヒータユニット７０の動作中の状態を示す平面図である。
【図１６Ａ】ヒータユニット７０によりガラス素材を加熱する状態を拡大して示す縦断面図である。
【図１６Ｂ】加熱されたガラス素材をプレス成形する状態を拡大して示す縦断面図である。
【図１７Ａ】センタリング・スクレーバ機構６０の挿入レバー７００をガラス素材の上方に挿入した状態を拡大して示す縦断面図である。
【図１７Ｂ】センタリング・スクレーバ機構６０の挿入レバー７００を降下させてガラス素材を上型４６から離間させた状態を拡大して示す縦断面図である。
【図１８】上型圧力分配手段１００の変形例を示す縦断面図である。
【図１９Ａ】炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２の変形例１を示す側面図である。
【図１９Ｂ】炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２の変形例１を示す平面図である。
【図２０Ａ】炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２の変形例２を示す側面図である。
【図２０Ｂ】炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２の変形例２を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００２４】
図１は、実施の形態のプレス成形装置の全体構成を示す図である。図１に示されるように、プレス成形装置１０は、光学素子を成形するための真空チャンバ（筐体）２０と、真空チャンバ２０にガラス素材を供給、成形された光学素子を取り出すためのストッカ室３０とを有する。
【００２５】
真空チャンバ２０は、成型用金型ユニット４０と、ガラス素材を搬入し、成形された光学素子を取り出す炉内ハンド機構５０と、成型用金型ユニット４０に搬入されたガラス素材のセンタリング及び光学素子を上型から離間させる行なうセンタリング・スクレーバ機構６０と、成形前にガラス素材を加熱するヒータユニット７０とを有する。
【００２６】
真空チャンバ２０は、真空チャンバ架台２２に支持されており、真空チャンバ架台２２には、成型用金型ユニット４０の胴型４２及び下型４４を上方に押圧する圧力発生手段８０と、上型の軸線を調芯する調芯手段９０と、成形時に上型４６の圧力を分配する上型圧力分配手段（上型加圧調整機構）１００とが設けられている。
【００２７】
圧力発生手段８０は、真空チャンバ２０の下面に固定された支持ベース８２に支持された昇圧シリンダ８１を有する。昇圧シリンダ８１の圧力により昇降する昇降駆動軸８４は、胴型４２を支持する昇降ベース４３に支持部材８５を介して連結されており、昇降ベース４３には、下型圧力付与手段３７０が搭載されている。
【００２８】
また、ストッカ室３０は、ガラス素材が載置されたパレット台１１０と、パレット台１１０上のガラス素材を吸着して移送するスカラ型ロボット１２０と、ガラス素材及び光学素子を搬入・搬出するための置換室１３０と、置換室１３０のシフタ１４０を移動させるシフタ移動手段１５０と、置換室１３０と真空チャンバ２０との間を連通する連通路１３２を開閉するゲート弁１６０とを有する。さらに、ストッカ室３０を支持するストッカ室架台３２の下部には、真空ポンプユニット１７０が設けられ、ストッカ室３０の上面には、ストッカ室３０に清浄な空気を供給するフィルタユニット１８０が設けられている。
【００２９】
また、真空チャンバ２０には、高圧空気を供給する空気配管１９０と、窒素ガスを供給する窒素配管２００と、冷却用窒素配管２１０と、真空による空気吸引を行なう真空配管２２０とが接続され、ストッカ室３０には、高圧空気を供給する空気配管１９０及び真空配管２２０が接続されている。
【００３０】
そして、空気配管１９０には、高圧空気の供給を制御する電磁弁Ｖ２１〜Ｖ２５が配されている。また、窒素配管２００には、窒素ガスの供給を制御する電磁弁Ｖ１４が配され、冷却用窒素配管２１０には、冷却用窒素の供給を制御する電磁弁Ｖ１９，Ｖ２０が配されている。また、真空配管２２０には、電磁弁Ｖ１〜Ｖ９，Ｖ１１〜Ｖ１６，Ｖ１８，Ｖ２６が配されている。尚、電磁弁Ｖ１０は、真空チャンバ２０と置換室１３０との間をバイパスする管路１３６に設けられており、開弁により真空チャンバ２０の圧力と置換室１３０の圧力とを均圧化する。
【００３１】
また、真空チャンバ２０の側壁及び底部には、排気用の電磁弁Ｖ１７，Ｖ２７が接続されている。各電磁弁Ｖ１〜Ｖ２７は、例えば、ソレノイドの励磁により開弁し、ソレノイドの消磁により閉弁するノーマルクローズ型の２ポート２位置弁からなる。
【００３２】
また、真空チャンバ２０の下方には、真空チャンバ２０内に搬入されたガラス素材を持ち上げるリフタユニット２５０と、炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２に真空による空気吸引を行なう吸着制御ユニット２６０とが配されている。
【００３３】
プレス成形装置１０は、ガラス素材（ガラスブランク）を成型用金型ユニット４０内に装填し、圧力発生手段８０によっての胴型４２を押し上げることにより、プレス成形するように構成されている。また、プレス成形は、好ましくは、気密構造とされた真空チャンバ２０の内部に窒素ガスなどの不活性ガスを充填し、不活性ガス雰囲気中で行われる。
【００３４】
図２はプレス成形装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、プレス成形装置１０の制御装置３００は、上記炉内ハンド機構５０、センタリング・スクレーバ機構６０、ヒータユニット７０、圧力発生手段８０、上型圧力分配手段１００、スカラ型ロボット１２０、真空ポンプユニット１７０及び高圧空気用の電磁弁Ｖ２１〜Ｖ２５、真空用の電磁弁Ｖ１〜Ｖ１６，Ｖ１８，Ｖ２６、排気用の電磁弁Ｖ１７，Ｖ２７を制御する。
【００３５】
また、制御装置３００は、上記以外にも高圧空気供給ユニット３１０、ゲート弁開閉機構３２０、置換室内圧力調整ユニット３３０、チャンバ内圧力調整ユニット３４０、窒素供給ユニット３５０、窒素冷却ユニット３６０、下型圧力付与手段３７０を制御する。
【００３６】
高圧空気供給ユニット３１０は、空気圧縮機を有しており、空気配管１９０に高圧空気を供給している。ゲート弁開閉機構３２０は、電磁弁Ｖ２１の開弁により高圧空気が供給されると、ゲート弁１６０を上動させて置換室１３０の連通路１３２を開くように駆動するエアシリンダ３２２を有する。
【００３７】
また、置換室内圧力調整ユニット３３０は、電磁弁Ｖ９の開弁により真空ポンプユニット１７０で生成された真空を置換室１３０に導入し、ガラス素材の搬入時に空気がチャンバ２０内に進入しないように作動する。
【００３８】
窒素供給ユニット３５０は、ガラス素材をプレス成形する際に電磁弁Ｖ１４の開弁によりチャンバ２０内に窒素ガスを供給する。
【００３９】
窒素冷却ユニット３６０は、ガラス素材のプレス成形時に電磁弁Ｖ１９，Ｖ２０の開弁により成型用金型ユニット４０の上型及び下型を冷却する低温の窒素ガスを供給する。
【００４０】
下型圧力付与手段３７０は、圧力発生手段８０による圧力によって胴型４２を上動させてプレス成形する際に各下型４４を上方に加圧する下型加圧調整機構よりなる。下型圧力付与手段３７０は、後述するように、下部梃子手段と、エアシリンダからなる下部シリンダとを有しており、下型４４に作用する圧力に応じた加圧を発生するように空気圧が制御される。
【００４１】
図３Ａ及び図３Ｂはプレス成形装置１０において行なわれる各工程の手順を示す図である。ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照して光学素子の製造方法について説明する。尚、前回の最終工程では、シフタ移動手段１５０の水平移動台１５２が移動して置換室１３０を開放すると共に、シフタ移動手段１５０のエアシリンダ１５４によりシフタ１４０を真空チャンバ２０から置換室１３０に移動させている。
【００４２】
図３Ａに示す手順１では、シフタ移動手段１５０により置換室１３０を閉じる。次いで、真空ポンプユニット１７０を起動すると共に、電磁弁Ｖ９を開弁して置換室１３０を介して真空チャンバ２０内を真空にする。
【００４３】
手順２では、電磁弁Ｖ１４を開弁させて真空になった真空チャンバ２０内に窒素ガスを供給する。ゲート弁１６０を閉じて置換室１３０と真空チャンバ２０との間を遮断する。
【００４４】
手順３では、複数のガラス素材が載置されたパレット１１２をストッカ室３０内のパレット台１１０に搬入する。尚、このパレット搬入は上記手順２と同時に行なっても良い。
【００４５】
手順４では、ストッカ室３０内のスカラ型ロボット１２０を駆動して真空チャック１２２をパレット１１２上に移動させ、電磁弁１１を開弁させてパレット１１２上のガラス素材を吸着する。
【００４６】
手順５では、置換室１３０を開放すると共に、スカラ型ロボット１２０のアーム１２４を旋回させて真空チャック１２２を置換室１３０内に収納されたシフタ１４０の上方に移動させる。そして、電磁弁Ｖ１１を閉弁させて真空チャック１２２による吸着を解除してガラス素材をシフタ１４０上の所定位置（本実施の形態では、４箇所）に載置する。
【００４７】
手順６では、置換室１３０を密閉させ、電磁弁Ｖ９を開弁させて置換室１３０を真空にする。次いで、電磁弁Ｖ１０を開弁させて真空チャンバ２０内の窒素を置換室１３０に導入し、置換室１３０を窒素に置換すると共に、真空チャンバ２０の圧力と置換室１３０の圧力とを均圧化する。
【００４８】
手順７では、電磁弁Ｖ２１を開弁して空気圧の供給によりゲート弁１６０を開く。次いで、シフタ移動手段１５０の水平移動台１５２及びエアシリンダ１５４を作動させてシフタ１４０を真空チャンバ２０の内部に水平移動させる。
【００４９】
手順８では、炉内ハンド機構５０を駆動して吸着ハンド５２をシフタ１４０の上方に移動させる。吸着ハンド５２は、４個の吸着パッドが設けられており、電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開弁によりシフタ１４０上の４個のガラス素材を同時に吸着する。このとき、電磁弁Ｖ２５の開弁によりリフタユニット２５０が駆動されてシフタ１４０のガラス素材を吸着ハンド５２に接近するようにシフタ１４０を上昇させる。
【００５０】
手順９では、圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１により胴型４２を上動させて胴型４２の側面開口部の高さ位置を吸着ハンド５２が挿入するのに最適な位置に調整する。また、吸着ハンド５２が胴型４２の内部に挿入されると、吸着ハンド５２の下面側に吸着された各ガラス素材を各下型の上端に載置するのに適した高さ位置となるように胴型４２の高さを調整する。
【００５１】
手順１０では、胴型４２の内部に挿入された炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２を、電磁弁Ｖ１〜Ｖ４を閉弁して４個のガラス素材に対する吸着を解除する。これにより、吸着ハンド５２によって搬入された各ガラス素材が胴型４２内の下型４４に載置される。このとき、上型４６及び下型４４は、予め例えば、ガラス粘度で１０１６ｄＰａ・ｓ程度の温度に加温されている。
【００５２】
手順１１では、炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２をシフタ１４０側に戻す。
【００５３】
手順１２では、電磁弁Ｖ１５，Ｖ１６，Ｖ２６を開弁させて、センタリング・スクレーバ機構６０を成型用金型ユニット４０の胴型４２内に側方から挿入させると共に、下型４４に載置された各ガラス素材の載置位置を下型４４の中心（軸線上）にセンタリングする。
【００５４】
手順１３では、センタリング・スクレーバ機構６０を成型用金型ユニット４０から離脱させる。
【００５５】
手順１４では、電磁弁Ｖ１８を開弁させて、加熱温度が９００°Ｃに設定されたヒータユニット７０を成型用金型ユニット４０の胴型４２内に側方から挿入させると共に、下型４４に載置されたガラス素材を加熱する。尚、胴型４２は別の加熱手段により加熱されており、下型４４、上型４６は、胴型４２からの熱伝導により間接的に加熱される。
【００５６】
手順１５では、ヒータユニット７０により加熱されたガラス素材の粘度が例えば、１０７ｄＰａ・ｓになると、ヒータユニット７０による加熱をやめてヒータユニット７０を成型用金型ユニット４０の胴型から離脱させる。
【００５７】
手順１６では、圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１を作動させて成型用金型ユニット４０の胴型４２及び下型４４を上昇させる。これにより、ガラス素材は、上型４６と下型４４との間でプレスされる。上型４６は、上下方向の軸線に対して調芯手段９０の球面軸受により調芯可能に支持されている。
【００５８】
手順１７では、上記プレス工程時において、上型４６の軸線が調芯手段９０の球面軸受により下型４４の軸線と一致するように調芯される。
【００５９】
手順１８では、下型４４と上型４６との間でガラス素材が所定時間プレスされて光学素子（非球面レンズ）に成形される。
【００６０】
手順１９では、プレス圧が上型圧力分配手段１００の上部梃子手段１０２を介して上部エアシリンダ１０４に伝達されてエアシリンダ１０４に圧縮荷重が作用し、上部エアシリンダ１０４内のエア圧上昇によって上型４６の圧力を緩衝する。また、三方弁Ｖ３０の切り替えによって上部エアシリンダ１０４内のエア圧を上型４６に対するプレス圧力の増減に応じて制御する。また、胴型４２を上方に押圧する昇圧シリンダ８１のプレス圧力が一定となるように制御する。
【００６１】
図３Ｂに示す手順２０では、電磁弁Ｖ１９，Ｖ２０を開弁し、下型４４及び上型４６に冷却窒素を供給して下型４４及び上型４６と共に成形された光学素子を冷却する。
【００６２】
手順２１では、冷却によってガラス素材が収縮し、ガラス素材にかかる圧力が抜けてくるので、下型圧力付与手段３７０の下部シリンダ６１０（図１０参照）を作動させて下型４４を僅かに上昇させる。これにより、光学素子の形状を安定化させることができる。
【００６３】
手順２２では、電磁弁Ｖ１５，Ｖ１６，Ｖ２６を開弁させて、センタリング・スクレーバ機構６０を成型用金型ユニット４０の胴型４２内に側方から挿入させる。このとき、センタリング・スクレーバ機構６０の挿入高さ位置は、光学素子の周縁部の上方に設定される。
【００６４】
手順２３では、下型４４及び上型４６の温度が所定温度に低下すると、下型圧力付与手段３７０の下部シリンダ６１０（図１０参照）を作動させて成型用金型ユニット４０の下型４４を降下させる。
【００６５】
手順２４では、圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１を作動させ胴型４２とセンタリング・スクレーバ機構６０を降下させる。これにより、下型４４は、上型４６から離間し、上型４６に付着した光学素子（成形品）は、センタリング・スクレーバ機構６０により上型４６から離間し、下型４４に載置する。
【００６６】
手順２５では、センタリング・スクレーバ機構６０を成型用金型ユニット４０から離脱させる。
【００６７】
手順２６では、炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２を成型用金型ユニット４０の胴型４２内に挿入させ、圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１により胴型４２を上下動させて下型４４の高さ位置を吸着ハンド５２がプレスされた光学素子を吸着するのに最適な位置に調整する。次いで、電磁弁Ｖ１〜Ｖ４を開弁してプレス成形された４個の光学素子を吸着ハンド５２の各吸着パッド５３に吸着する。そして、吸着ハンド５２をシフタ１４０側に移動させる。電磁弁２５の開弁によりリフタユニット２５０が駆動されてシフタ１４０の上面を吸着ハンド５２に吸着された光学素子に接近させる。
【００６８】
手順２７では、電磁弁Ｖ１〜Ｖ４を閉弁して４個の光学素子に対する吸着を解除する。
これにより、吸着ハンド５２によって移送された各光学素子がシフタ１４０に載置される。
【００６９】
手順２８では、シフタ移動手段１５０のエアシリンダ１５４によりシフタ１４０を摺動させて置換室１３０に戻し、ゲート弁１６０を閉止動作させて置換室１３０と真空チャンバ２０との間の連通路１３２を遮蔽する。
【００７０】
手順２９では、置換室１３０を開放して空気を置換室１３０に導入する。
【００７１】
手順３０では、スカラ型ロボット１２０を駆動して真空チャック１２２を置換室１３０のシフタ１４０の上方に移動させ、電磁弁Ｖ１１を開弁してシフタ１４０上の４個の光学素子（成型品）を真空チャック１２２により吸着する。
【００７２】
手順３１では、スカラ型ロボット１２０を駆動して真空チャック１２２をパレット１１２の上方に移動させ、電磁弁Ｖ１１を閉弁させて各光学素子に対する吸着を解除し、各光学素子をパレット１１２に載置する。これで、プレス成形装置１０による光学素子のプレス成形の製造工程が終了する。プレス成形装置１０においては、上記手順１〜３１を繰り返すことにより、光学素子を効率良く量産することが可能になる。
【００７３】
次に、上記のように光学素子をプレス成形するプレス成形装置１０の各部の構成について説明する。
〔成型用金型ユニット４０の構成〕
図４は成型用金型ユニット４０、調芯手段９０、上型圧力分配手段１００の構成を示す縦断面図である。図４に示されるように、成型用金型ユニット４０は、胴型４２により下型４４と、上型４６とをガイドするように構成されている。胴型４２は、下部に４本の下型４４が挿通される４つの下部ガイド孔４２ａを有し、上部に４本の上型４６が挿通される４つの上部ガイド孔４２ｂを有する。また、胴型４２は、中央部に下型４４の上端（下成形部）４４ａと上型４６の下端（上成形部）４６ａが挿入される成形空間４２ｃが設けられている。この成形空間４２ｃは、胴型４２の左右側面に開口する４２ｄに連通されており、左側の開口４２ｄから炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２またはヒータユニット７０が挿入され、右側の開口４２ｄからセンタリング・スクレーバ機構６０が挿入される。
【００７４】
図５に示されるように、胴型４２の下部ガイド孔４２ａ及び上部ガイド孔４２ｂは、Ｘ，Ｙ方向に２つずつ並設されており、軸線からどの方向にも対称となるように配置されている。これにより、４本の下型４４及び上型４６は、夫々がプレス成形時に発生する熱が均等に伝導することになり、温度による各型のばらつきが抑制される。
【００７５】
また、胴型４２の上下面には、冷却用窒素ガスを通すための冷却用溝４８が設けられている。プレス成形時には、冷却用溝４８に冷却窒素ガスが供給されることで、胴型４２が冷却される。
【００７６】
図４に戻って説明する。下型４４は、超硬合金からなる丸棒材を加工したものであり、上端４４ａに光学素子をプレスするための成形用凹部が形成されている。この成形用凹部には、前述したガラス素材（例えば、ガラス玉）が載置される。尚、成形用凹部の形状は、成形される非球面レンズの表面形状に応じたＲ形状に加工されている。
【００７７】
また、下型４４は、下部に半径方向に突出する大径部４４ｂを有する。
【００７８】
胴型４２の下方に配置された胴型ベースプレート４３７の上部には、断熱材４３８、底板４３９が積層されており、底板４３９上には、胴型４２が締結されている。また、底板４３９には、冷却窒素ガスを流した際の窒素ガスを逃がすための溝（図４中隠れて見えない）が設けられている。
【００７９】
胴型４２の底部４２ｇには切欠部４２ｈが形成され、切欠部４２ｈ内にスペーサ部材４００がそれぞれ配されている。各スペーサ部材４００の上に各下型４４が載置されている。各スペーサ部材４００は、各下型４４の軸線方向の寸法精度のバラツキを調整するものである。すなわち、スペーサ部材４００は、各下型４４の大径部４４ｂの下面に当接しており、各下型４４の成形面の高さが一致するように構成される。
【００８０】
真空チャンバ２０の底板２０ａには４つの貫通孔６０３ａが形成され、各下型加圧ロッド６０２が各貫通孔６０３ａに挿通されている。各下型加圧ロッド６０２は、プレス成形時に真空チャンバ２０の底板２０ａの下面側に配された下型圧力付与手段３７０（図１０参照）によって上方に加圧される。
【００８１】
一方、胴型ベースプレート４３７、断熱材４３８、底板４３９の中央には、冷却用溝４８に冷却用窒素ガスを供給する通路４９が設けられている。この通路４９には、冷却窒素ガスを供給する窒素供給管４３５が接続されており、窒素供給管４３５には電磁弁Ｖ１９が配されている。
【００８２】
また、上型４６をガイドする胴型４２の上面にも冷却用溝４８が設けられており、この冷却用溝４８には窒素供給管４３６からの冷却用窒素ガスが供給され、窒素供給管４３６には電磁弁Ｖ２０が配されている。従って、胴型４２は、上下面に形成された冷却用溝４０に冷却用窒素ガスが供給されて冷却される。
〔調芯手段９０の構成〕
次に上型４６の調芯手段９０の構成について図６を参照して説明する。
【００８３】
図６に示されるように、調芯手段９０は、上型４６の上端を自在に揺動可能に支持する球面軸受９２と、球面軸受９２の外周を保持する軸受保持部材９４とを有する。軸受保持部材９４は、周縁部９４ａが真空チャンバ２０の天板２０ｂから吊り下げられた吊下部材３１２に載置されている。
【００８４】
上型４６は、超硬合金からなる丸棒材を加工したものであり、下端４６ａに光学素子をプレスするための成形用凹部または成型用凸部が形成されている。尚、成形用凹部及び成型用凸部の形状は、成形される非球面レンズの表面形状に応じた曲面形状に加工されている。
【００８５】
また、上型４６は、上端近傍に大径部４６ｂが半径方向に突出しており、大径部４６ｂの下方に延在する下部４６ｃが胴型４２の上部ガイド孔４２ｂに挿通される。また、上型４６は、大径部４６ｂの上方に延在する上部４６ｄを有しており、この上部４６ｄが球面軸受９２に挿通されてどの方向にも揺動自在に保持されている。
【００８６】
さらに、上型４６の上部４６ｄの外周には、球面軸受９２からの脱落を防止するストッパリング４７が係止されている。また、上型４６の上部４６ｄの上端に開口する軸孔４６ｅには、上部４６ｄの外径より大径な頭部を有するリベット形状の圧力伝達部材４９が挿入されている。この圧力伝達部材４９は、超硬合金により形成されており、上型４６に対する荷重を受けるため、変形あるいは摩耗する前に定期的に交換される。
【００８７】
球面軸受９２は、上型４６の上部４６ｄの外周に嵌合する球体（内輪）９５と、球体９５の外周が摺動する球面凹部を有する球体受部（外輪）９６とを有する。球体９５は、球体受部９６の球面凹部に対して隙間無く摺接しており、且つ摺動抵抗が軽減されている。
そのため、例えば、上型４６の軸線が胴型４２の上部ガイド孔４２ｂに対してずれている場合、上型４６の下部４６ｃが半径方向の外力が上型４６に作用すると、球体９５は負荷の小さい方向に回動する。
【００８８】
これにより、上型４６は、軸線が胴型４２の上部ガイド孔４２ｂの軸線と一致するように調芯動作を行なうことができる。図６において、左側の上型４６は、軸線に対して角度θ傾いた調芯動作中の状態を示しており、右側の上型４６は、調芯完了した状態を示している。
【００８９】
また、球体９５と球体受部９６の球面凹部とは、同じ曲率の球面同士が摺接するため、球体９５はどの方向にも回動することが可能である。
【００９０】
図７は胴型が上動したプレス成形状態を示す縦断面図である。図７に示されるように、上型４６は、円形断面であり、その上端４６ｄに圧力伝達部材４９が装着されており、胴型４２を上昇させた時、圧力伝達部材４９の頭部中心でプレス圧を受けるようになっている。
【００９１】
吊下部材３１２は、軸受保持部材９４を真空チャンバ２０内で吊り下げるための部材であり、下端フック部３１２ａは、軸受保持部材９４の外周から鍔状に突出する周縁部９４ａに係合され、上端フック部３１２ｂは真空チャンバ２０の天板２０ｂに取り付けられた支持部材３０３と係合可能に構成されている。尚、支持部材３０３は、図４においては、省略している。
【００９２】
また、プレス成形時は、圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１の押圧力により胴型４２が上動して下型４４の上端４４ａが上型４６の下端４６ａに当接しており、上型４６を僅かに（例えば、数ｍｍ）上方に持ち上げることで、ガラス素材を加圧する。このとき、軸受保持部材９４（上型支持部材）も上動しているので、軸受保持部材９４の周縁部９４ａが下端フック部３１２ａの上方に離間している。これにより、球面軸受９２に対する拘束が解除された状態に変化し、球体９５と球体受部９６との調芯動作が阻害されないフリー動作状態になる。
【００９３】
また、上型４６を押圧する圧力は、胴型４２の上面４２ｆと上型４６の大径部４６ｂとの間に介在する環状のスペーサ９１で受けるため、上型４６の上端に螺入された圧力伝達部材４９の頭部に当接する上型加圧ロッド３０２に伝達される。そのため、球面軸受９２には、プレス圧が作用しない構成になっている。
【００９４】
この状態において、上型４６の軸線が胴型４２の上部ガイド孔４２ｂに対してずれていると、球面軸受９２の回動動作によりスムーズな調芯動作が行える。このように、軸受保持部材９４は胴型４２が上下動する際に、上型４６は球面軸受９２の調芯作用により、自在に動くので胴型４２の動きに合わせて軸線に対する傾きを自動補正できる。これにより、胴型４２を上下動する際に、胴型４２の軸線に対する上型４６の傾きを防ぐことができ、胴型４２の摺動時の「かじり」を防ぐことができる。
【００９５】
また、吊下部材３１２により上型４６を保持した状態で胴型４２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４４の上に載置して再び加圧成形する場合は、吊下部材３１２により上型４６を保持した状態で胴型４２を上昇させる。これにより、胴型４２は、そのガイド孔が上型４６をガイドとして摺接しながら、軸受保持部材９４、球面軸受９２を介して上昇する。このとき、上型４６は動作せず、ほぼその場に固定される。この場合、４個の上型４６と胴型４２との「かじり」を生じさせることなく胴型４２を摺動移動させる必要があるが、球面軸受９２の前述した作用により可能となる。
【００９６】
胴型４２を引き下げた状態では、軸受保持部材９４、球面軸受９２によって、各上型４６は、軸線に対する水平面を直交状態に保っている。この状態から胴型４２を上昇させると、上型４６、軸受保持部材９４、球面軸受９２が自重によって略その場に保持され、胴型４２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。  
このように、少なくとも、上型４６の中心で胴型４２との摺動面と平行なプレス圧が働くと共に、上記上型４６の中心で引き下げ力が働くように、吊下部材３１２に吊り下げ支持される軸受保持部材９４が調芯手段９０の球面軸受９２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４６に対して加える胴型上下部材の力が、常に、上型４６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。
〔上型圧力分配手段（上型加圧調整機構）１００の構成〕
次に、上型圧力分配手段１００の構成について図４を参照して説明する。上型圧力分配手段１００は、真空チャンバ２０の天板２０ｂ上面に設けられた上型４６の加圧調整機構であり、各上型４６の夫々に対応して配された４つの上部梃子手段１０２と、４つの上部シリンダ１０４とから構成されている。尚、図４においては、２つずつが示してある。
【００９７】
上部梃子手段１０２は、真空チャンバ２０の天板２０ｂにボルトなどにより締結される上部支点部材１０５と、上部支点部材１０５の上端に連結ピン１０５ａを介して連結された上部揺動部材１０６とから構成されている。上部支点部材１０５は、天板２０ｂの上面の取付け部材１０８に対して摺動可能に締結されている。そのため、上部揺動部材１０６に設けられた複数の孔１０６ａに対する連結ピン１０５ａの挿通位置を変更すると共に、取付け部材１０８に対する上部支点部材１０５の締結位置を変更することにより、上部梃子手段１０２の圧力を調整することが可能である。
【００９８】
真空チャンバ２０の天板２０ｂを貫通するように上下方向に延在する上型加圧ロッド３０２は、上端が連結ピン１０９を介して上部揺動部材１０６の一端に連結されている。また、上部揺動部材１０６の他端は、連結ピン１０７を介して上部シリンダ１０４のピストンロッド１０４ａに連結されている。そのため、前述したプレス成形時に、上型４６が上方に押圧されると、その上動による圧力が上型加圧ロッド３０２を介して上部揺動部材１０６に伝達され、上部支点部材１０５を中心に上部揺動部材１０６が揺動して上部シリンダ１０４のピストンロッド１０４ａを圧縮方向に駆動する。
【００９９】
上部シリンダ１０４は、エアシリンダからなり、シリンダ内部には高圧空気が充填されている。そのため、圧縮荷重がピストンロッド１０４ａに印加されると、ピストンロッド１０４ａが下方に摺動すると共に、空気が圧縮されてピストンロッド１０４ａを上方に押圧する圧力が増大する。この圧力は、上部揺動部材１０６と上部支点部材１０５との連結位置によって決まる連結ピン１０７，１０５ａ，１０９の各距離に応じた比率によって増大される。
【０１００】
そのため、上部シリンダ１０４で発生した圧力は、上部梃子手段１０２によって増大されて上型加圧ロッド３０２を介して上型４６に伝達される。これにより、上型４６は、下型４４により上方に押圧される圧力を受けると共に、上部シリンダ１０４で発生した圧力によって下方に押圧され、両方向の圧力が釣り合った安定状態に保持される。よって、下型４４と上型４６との間でプレス成形されたガラス素材は、下型４４の上端４４ａと上型４６の下端４６ａの表面に隙間無く密着した状態で加圧され、上端４４ａと下端４６ａとの間に形成された空間形状に応じた非球面レンズに成形される。
【０１０１】
この場合に、圧力発生手段８０の押圧力（例えば、総荷重を１９．６ｋＮ）を各上型４６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４６への分布荷重のばらつきが生じると４個の成形品（光学素子）の品質（例えば押圧によるレンズ肉厚のばらつきや、形状、精度のばらつき）への影響を生ずる。また、４つの各組の下型４４、上型４６、上型加圧ロッド３０２等の寸法上のばらつきも当然有り、これにより圧力発生手段８０の押圧力による各型の押切りストロークに差が生じる。
【０１０２】
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４６に高い圧力（３．９２〜５．８８ｋＮ）を作用させる必要がある。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（光学素子）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。
【０１０３】
更に、実施例の装置において、４つ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７に示す上型加圧ロッド３０２と上昇する胴型４２によって上型４６を押圧し、上型４６の大径部４６ｂの下端面に胴型４２の上面４２ｆを、スペーサ９１を介して押し当て、胴型４２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。
【０１０４】
換言すれば、４つの上型４６に全ての胴型４２の上面４２ｆがスペーサ９１を介して突き当たることが４つの成形品の肉厚寸法を得ることの必要な条件である。そのためには４つの上型４６の夫々に独立的に押圧力を作用させ、かつ各上型４６に完全に胴型４２の上面４２ｆが突き当たり、更に、充分な押圧力を上型４６に作用させる必要がある。
【０１０５】
本実施の形態では、胴型４２の押圧力を真空チャンバ２０の天板２０ｂ上に配された上部シリンダ１０４によって発生した圧力を上部梃子手段１０２によって増大させて上型４６に作用させることで、上型４６に対する十分な押圧力を得ることができる。また、上型圧力分配手段１００では、上部シリンダ１０４を真空チャンバ２０の外側に配置することにより、真空チャンバ２０を小型化することが可能になり、且つ上部梃子手段１０２を用いることにより上部シリンダ１０４自体の小型化が図れる。
【０１０６】
尚、本実施の形態では、エアシリンダを上部シリンダ１０４に適用した構成を例に挙げて説明したが、これに限らず、空気以外の気体を充填するシリンダ装置でも良いし、あるいは油圧シリンダの加圧手段（アキュムレータなど）を設けたものでも良い。
【０１０７】
圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１から押圧力が胴型４２に作用すると、胴型４２とともに上昇する下型４４と上型４６との間でプレス成形が開始される。この押圧動作により上型４６を介して上型加圧ロッド３０２が押し上げられるとともに、上部梃子手段１０２の揺動部材１０６の一端が押し上げられる。これにより、上部シリンダ１０４が圧縮される。
【０１０８】
プレスが進むにつれて胴型４２のガイド孔４２ｂに上型４６が摺接しつつ移動し、上型４６の大径部４６ｂに胴型４２の上面４２ｆに載置されたスペーサ９１が当接するまで、胴型２の移動が行なわれる。ここで、各４つの金型セットにおいて、その中の３つの上型４６の大径部４６ｂに、スペーサ９１が当接した状態の時に、他の上型４６の大径部４６ｂに、スペーサ９１が当接しない状態を考えてみる。この場合、圧力発生手段８０からの押圧により上型加圧ロッド３０２を介して上部シリンダ１０４が圧縮されることにより前記未当接の上型４６にもスペーサ９１を押し当てることができる。これにより４つの上型４６の全ての位置は常に定位置に保障できるので、全ての成形品の肉厚寸法を保てる。
【０１０９】
次に、上型圧力分配手段１００の具体例について説明する。上部シリンダ１０４に一本の最大荷重が５６８Ｎのエアシリンダを用いた場合、揺動部材１０６を支える上部支点部材１０５の位置を上型加圧ロッド３０２までの距離と上部シリンダ１０４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構成について説明する。この結果、梃子の原理により上部シリンダ１０４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４６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、真空チャンバ２０内に皿ばねを組み込む特許第２８１５０３７号公報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ばね調整作業の必要が無く、また真空チャンバ２０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。
【０１１０】
また、上記皿ばねを用いた従来装置のように、上部シリンダ１０４を冷却する必要もないので、冷却水を供給するための配管等を設ける必要もない。すなわち、本実施の形態では、上部シリンダ１０４を冷却するための冷却機構を設けずに済み、且つ冷却水が漏れた場合の超硬合金により製作された上型４６，下型４４の腐食防止などの対策を講じる必要もない。
【０１１１】
更に、上部シリンダ１０４に供給するエア圧力を変更するだけで、さまざまなプレス圧力に対応することが可能であり、特許第２８１５０３７号公報のように皿ばね部分を分解して調整する必要がなくなる。上部シリンダ１０４へのエア供給圧力を変更する代わりに上部支点部材１０５の位置を変更することでも、さまざまなプレス圧力に対応することが可能であり、この方法でも特許第２８１５０３７号公報よりも容易に調整が可能である。
【０１１２】
この状態で、圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１の推力（４つの上型４６に加わる総加圧力）を１９．６ｋＮに設定し、各上型加圧ロッド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事を確認した。その後に、スペーサ９１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。
〔炉内ハンド機構５０の構成〕
次に、炉内ハンド機構５０の構成について図８Ａ、図８Ｂを参照して説明する。図８Ａ、図８Ｂに示されるように、炉内ハンド機構５０は、アーム５４の先端に吸着ハンド５２を水平に保持する水平保持機構５６を有する。また、炉内ハンド機構５０は、真空チャンバ２０の天板２０ｂの上面にエアシリンダ５０ａを有し、エアシリンダ５０ａによって回転軸５０ｂを回転駆動する。回転軸５０ｂに下端には、アーム５４が連結されており、吸着ハンド５２はアーム５４と共に回動する。さらに、吸着ハンド５２は、下面側に４つの真空吸着パッド５３が設けられている。各真空吸着パッド５３の間隔は、下型４４の間隔と同じである。
【０１１３】
また、吸着ハンド５２の下面には、胴型４２に設けられた一対の位置決めピン４３が嵌合する一対の位置決め孔５１が設けられている。この一対の位置決め孔５１を一対の位置決めピン４３に嵌合させることにより、４つの真空吸着パッド５３は、胴型４２内の各下型４４に対向する位置に位置決めされる。
【０１１４】
水平保持機構５６は、アーム５４の先端下面に固定された上部ベース５５ａと中間ベース５５ｂとの側面に連結された一対の板部材５７と、中間ベース５５ｂと下部ベース５５ｃとの間に連結された４本のボルト５８と、各ボルト５８の外周に巻装された４本のコイルバネ５９とを有する。下部ベース５５ｃは、吸着ハンド５２の基部５２ａに固定され、４本のコイルバネ５９のばね力により、水平状態に保持される。吸着ハンド５２は、基部上面に下部ベース５５ｃが締結されており、下部ベース５５ｃと共に水平状態に保持される。
【０１１５】
また、水平保持機構５６は、一対の板部材５７により中間ベース５５ｂが水平に保持され、中間ベース５５ｂの下面側に配された４本のコイルバネ５９の圧縮変形により下部ベース５５ｃがＺ方向及びＸ軸回り、Ｙ軸回りに変位可能に保持されている。
【０１１６】
各ボルト５８は、中間ベース５５ｂを貫通して下部ベース５５ｃに螺入され、頭部が中間ベース５５ｂの孔径よりも大きくなっており、中間ベース５５ｂから脱落しないように取り付けられている。また、下部ベース５５ｃに上方への外力が作用した場合、ボルト５８が中間ベース５５ｂの上方に突出するように動作すると共にコイルバネ５９が圧縮されて下部ベース５５ｃは上方に変位することができる。そして、外力が無くなると、下部ベース５５ｃは、各コイルバネ５９のばね力により水平状態に復帰する。
【０１１７】
また、吸着ハンド５２に傾く方向の外力が加わると４本のボルト５８の何れかが中間ベース５５ｂより上方に突出してその傾きを吸収する。そして、外力が無くなれば、コイルバネ５９のバネ力で元の水平状態に戻り、吸着ハンド５２は水平に保持される。
【０１１８】
また、上記吸着ハンド５２と位置決めピン４３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５３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。
【０１１９】
また、炉内ハンド機構５０は、吸着パッド５３にガラス素材Ｇを吸着した状態で、エアシリンダ５０ｂの回転制御に基づく回転軸５０ａの回動動作及び胴型の上下位置決め機構で吸着パッド５３を胴型４２内に導入し、また、吸着パッド５３の吸引力で成形品を吸着した状態で、胴型４２の上下位置決め機構及び回転軸５０ｂの逆方向の回動動作で胴型４２内から取り出すように機能する。
〔炉内ハンド機構５０の吸着配管系路〕
図９は各吸着パッド５３に接続される吸着制御ユニット２６０の配管経路を示す図である。図９に示されるように、各吸着パッド５３には、吸着制御ユニット２６０の各吸引配管５０１〜５０４が接続されており、各吸引配管５０１〜５０４は、２本の分岐配管５０６，５０７に接続されている。各吸引配管５０１〜５０４には、圧力センサ５１１〜５１４と吸着用の電磁弁Ｖ１〜Ｖ４が配されている。
【０１２０】
また、分岐配管５０６，５０７には、流量調整用の可変絞り５１６，５１７が配されている。さらに、窒素配管５２１〜５２４には、流量調整用の可変絞り５３１〜５３４と電磁弁Ｖ５〜Ｖ８が配されている。
【０１２１】
各吸着パッド５３は、電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開弁により４個の下型４４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、真空ポンプユニット１７０である。真空ポンプユニット１７０から分岐した吸引配管５０１〜５０４を各吸着パッド５３に連通し、４本の各吸引配管５０１〜５０４の２本につき１個の割合で流量調整する可変絞り５１６，５１７を配置し、４本の各吸引配管５０１〜５０４の吸引圧力を半独立に制御する構成となっている。４本の吸引配管５０１〜５０４に圧力センサ５１１〜５１４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本の窒素配管５２１〜５２４に可変絞り５３１，５３２，５３３，５３４がそれぞれ配置されている。
【０１２２】
従って、本実施の形態では、可変絞り５１６，５１７により４つの各吸着パッド５３の吸着力を制御することができ、各吸引配管５０１〜５０４のそれぞれに可変絞りを設ける場合よりも少ない数の絞りで制御することが可能になり、コスト的にも有利である。
〔下型圧力付与手段３７０の構成〕
図１０は下型圧力付与手段（下型加圧調整機構）３７０の構成を示す図である。図１０に示す下型圧力付与手段３７０は、圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１による圧力を胴型４２に伝達する支持部材８５に設けられている。支持部材８５は、矩形状に形成されており、昇圧シリンダ８１の昇降駆動軸８４が連結された下部ベース８５ａと、下部ベース８５ａの両側より上方に延在する支柱８５ｂと、支柱８５ｂの上端に連結された上部ベース８５ｃとを有する。
【０１２３】
下型圧力付与手段３７０は、支持部材８５の上部ベース８５ｃの下面に取り付けられた４つの下部梃子手段６００と、４つの下部シリンダ６１０とから構成されている。各下部梃子手段６００及び各下部シリンダ６１０は、夫々各下型４４の夫々に対応して配されている。
【０１２４】
下部梃子手段６００は、各下型４４を下方から押圧する４本の下型加圧ロッド６０２と、上部ベース８５ｃの下面に締結される下部支点部材６０４と、下部支点部材６０４の連結ピン６０４ａを中心に揺動可能に支持された下部揺動部材６０６とから構成されている。
【０１２５】
下部支点部材６０４は、上部ベース８５ｃの下面の取付け部材６０８に対して摺動可能に締結されている。そのため、下部揺動部材６０６に設けられた複数の孔６０６ａに対する連結ピン６０４ａの挿通位置を変更すると共に、取付け部材６０８に対する下部支点部材６０４の締結位置を変更することにより、下部梃子手段６００の圧力を調整することが可能である。
【０１２６】
下部シリンダ６１０は、エアシリンダからなり、シリンダ内部には高圧空気が充填されている。圧縮荷重がピストンロッド６１０ａに印加されると、ピストンロッド６１０ａが下方に摺動すると共に、空気が圧縮されてピストンロッド６１０ａを上方に押圧する圧力が増大する。この圧力は、下部揺動部材６０６と下部支点部材６０４との連結位置によって決まる連結ピン６０７，６０４ａ，凹部６０６ｂの各距離に応じた比率によって増大される。
【０１２７】
下型加圧ロッド６０２は、下端が下部揺動部材６０６の一端に設けられた凹部６０６ｂに嵌合されている。また、下部揺動部材６０６の他端は、連結ピン６０７を介して下部シリンダ６１０のピストンロッド６１０ａの下端部に連結されている。
【０１２８】
前述したプレス成形時に、圧力発生手段８０の昇降駆動軸８４が上方に押圧されると、下型圧力付与手段３７０は、支持部材８５、昇降ベース４３、胴型４２と共に上方に押圧される。
【０１２９】
下型圧力付与手段３７０は、胴型４２の上動により下型４４が上型４６に近接した状態で、下部シリンダ６１０への圧力を増圧する。これにより、下部シリンダ６１０は、ピストンロッド６１０ａを下方に駆動し、下部揺動部材６０６を介して下型加圧ロッド６０２を上動させる。そして、下型加圧ロッド６０２は、下型４４を上方に押圧する。この下型加圧ロッド６０２の上動による圧力が下型４４と上型４６との間に載置されたガラス素材に対する下型４４のプレス圧となる。
【０１３０】
下型４４と上型４６との間でプレス成形されたガラス素材は、下型４４の上端４４ａの成形面と上型４６の下端４６ａの成形面の表面に隙間無く密着した状態で加圧され、上端４４ａと下端４６ａとの間に形成された空間形状に応じた非球面レンズに成形される。
〔センタリング・スクレーバ機構６０の構成〕
図１１Ａはセンタリング・スクレーバ機構６０の動作前の状態を示す平面図である。図１１Ｂはセンタリング・スクレーバ機構６０の動作前の状態を示す側面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、センタリング・スクレーバ機構６０は、水平方向（Ｙ方向）に延在する４本の挿入レバー７００を有する２組の挿入部７１０と、挿入部７１０を支持すると共に各挿入レバー７００をＸ方向に振動させるレバー支持部７２０と、レバー支持部７２０をＺ方向に移動させるＺ軸駆動部７３０と、Ｚ軸駆動部７３０を支持する移動台７４０と、移動台７４０をＹ方向に移動させるＹ軸方向駆動部７５０と、Ｙ軸方向駆動部７５０を支持する取付台７６０とを有する。
【０１３１】
取付台７６０は、胴型４２が載置固定された胴型ベースプレート４３７に締結されている。また、挿入部７１０の挿入レバー７００は、胴型４２の成形空間４２ｃに水平方向から挿入される。
【０１３２】
挿入レバー７００は、Ｙ方向に平行に配された一対ずつが一組として配置されており、レバー支持部７２０には、センタリング時に一対の挿入レバー７００を互いに近接方向または離間方向に開閉移動するように駆動するレバー駆動手段が設けられている。このレバー駆動手段としては、空気圧によって駆動されるエアシリンダを用いても良いし、あるいは空気圧によって駆動される揺動型アクチュエータを用いても良い。
【０１３３】
一対の挿入レバー７００は、ハサミのように互いに近接、離間するように振動することにより下型４４に載置されたガラス素材を両側から同時に押圧することが可能になる。
【０１３４】
また、一対の挿入レバー７００の互いに近接する側面には、ガラス素材の直径に応じた凹部７００ａ，７００ｂが設けられている。また、凹部７００ａ，７００ｂの中心の間隔は、Ｙ方向の各下型４４の離間距離と同じ距離に設定されている。
【０１３５】
図１２Ａはセンタリング・スクレーバ機構６０の動作中の状態を示す平面図である。図１２Ｂはセンタリング・スクレーバ機構６０の動作中の状態を示す側面図である。図１２Ａ及び図１２Ｂに示されるように、センタリング・スクレーバ機構６０は、胴型４２を支持する昇降ベース４３に搭載されており、Ｚ軸駆動部７３０によって胴型４２に対する挿入レバー７００の高さ位置が調整され、Ｙ軸方向駆動部７５０によって挿入レバー７００が胴型４２の成形空間４２ｃに挿入される。
【０１３６】
図１３はセンタリング・スクレーバ機構６０のセンタリング動作を示す平面図である。
図１３に示されるように、ガラス素材Ｇが下型４４に載置されると、各挿入レバー７００が胴型４２の成形空間４２ｃに挿入される。そして、各挿入レバー７００の凹部７００ａ，７００ｂが下型４４の上端に載置されたガラス素材Ｇの両側に位置するように降下させる。尚、本例では、プレス前のガラス素材Ｇは、球形ではなく、成形される光学素子に近い楕円形状に予め形成されているため、転がりにくい。
【０１３７】
この挿入状態において、各挿入レバー７００をＸ方向に振動させると、各挿入レバー７００の凹部７００ａ，７００ｂが互いに近接方向（閉方向）に繰り返し複数回移動する。
例えば、図１４Ａに示すように、ガラス素材Ｇが下型４４の上端４４ａに形成された成形面（成形凹部）の中心位置（一点鎖線で示す位置）から半径方向に外れた位置（実線で示す）に載置された場合のセンタリング動作について説明する。上記のように各挿入レバー７００の凹部７００ａ，７００ｂがＸ方向に往復動してガラス素材Ｇの外周を中心側に押圧する。これにより、ガラス素材Ｇは、振動する各挿入レバー７００の凹部７００ａ，７００ｂに押圧されて下型４４の上端４４ａに形成された成形面（成形凹部）の中心に移動する。図１４Ｂに上記各挿入レバー７００の往復動によりガラス素材Ｇを成形面（成形凹部）の中心にセンタリングした調整後の状態を示す。
【０１３８】
これにより、ガラス素材Ｇは、吸着パッド５３から分離されて下型４４の上端４４ａに載置された後、下型４４の軸心からずれた位置に載置されてしまった場合でも、各挿入レバー７００の凹部７００ａ，７００ｂによって両側から同時に押圧されることで、下型４４の軸心に位置するようにセンタリングされる。
〔ヒータユニット７０の構成〕
図１５Ａはヒータユニット７０の動作前の状態を示す平面図である。図１５Ｂはヒータユニット７０の動作中の状態を示す平面図である。図１５Ａに示されるように、ヒータユニット７０は、ガラス加熱ヒータ８００と駆動部８０４からなる。ガラス加熱ヒータ８００は複数のカートリッジヒータ８０２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８００に差し込まれた熱電対８０３により温度が検出された加熱温度が制御される。複数のカートリッジヒータ８０２は、夫々円筒形状に形成されており、平板状のヒータ部８０１の内部に同じ方向に延在する向きで並設される。
【０１３９】
また、ガラス加熱ヒータ８００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、より好ましくはアンビロイ、超硬合金）。
【０１４０】
駆動部８０４とヒータ部８０１との間は、連結部８０５により連結されている。駆動部８０４は、例えば、エアシリンダからなり、電磁弁Ｖ１８の開弁により供給される空気圧によって胴型４２の側面開口４２ｄより、ガラス加熱ヒータ８００を挿入する。
【０１４１】
そして、図１５Ｂに示されるように、複数のカートリッジヒータ８０２は、通電されて発熱した状態でヒータ部８０１を加熱し、一定温度（加熱温度）に保たれているヒータ部８０１が胴型４２の成形空間４２ｃに挿入される。
【０１４２】
ここで、ガラス素材Ｇを加熱する工程とプレス成形する工程の動作について説明する。
【０１４３】
図１６Ａに示されるように、下型４４の上端４４ａに載置されたガラス素材Ｇは、ヒータ部８０１の下方に位置するため、ヒータ部８０１から放射された熱によってガラスの粘度が例えば、１０７ｄＰａ・ｓになるまで加熱される。
【０１４４】
そして、カートリッジヒータ８０２により９００°Ｃに保持されたヒータ部８０１は、胴型４２の開口４２ｄから下型４４とガラス素材Ｇの上方、上型４６の下方の間に挿入される。ガラス加熱ヒータ８００とガラス素材Ｇの距離は、胴型４２の上昇位置を調整することで自在に設定できる。上型４６と下型４４は、胴型４２に挿入されたカートリッジヒータにより、例えば、ガラス粘度で１０９ｄＰａ・ｓ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８００により、例えば、ガラス粘度で１０７ｄＰａ・ｓ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４６及び下型４４が加温された後（例えば９０秒）、ヒータユニット７０のシリンダ機構７２（図１参照）を作動させてガラス加熱ヒータ８００を胴型４２から引き抜く。
【０１４５】
その後、図１６Ｂに示されるように、胴型４２を圧力発生手段８０の昇圧シリンダ８１の圧力で上昇させ、プレス成形する。
【０１４６】
上型４６の大径部４６ｂが、スペーサ９１を介して胴型４２の上端に十分接触した後（例えば１０秒後）、胴型４２の冷却用溝４８に冷却媒体（例えば窒素ガス）を供給し、ガラス粘度が例えば、１０１０．５ｄＰａ・ｓから１０１３ｄＰａ・ｓ程度の間で、下部シリンダ６１０の圧力が下部梃子手段６００を介して下型４４を上方に押圧して下型４４からプレス圧を加える（例えば全圧力で３ＫＮ）。
【０１４７】
圧力発生手段８０の圧力により下型４４が胴型４２と共に上動し、ガラス素材Ｇを下型４４の上端４４ａと上型４６の下端４６ａとの間でプレスすると、ガラス素材Ｇは成形面の所定形状（例えば、楕円形状）に応じた形状に成形される。また、上型４６は、下端４６ａの外周に小径段部４６ｃが形成されている。
【０１４８】
図１７Ａに示されるように、上記ガラス素材Ｇに対するプレス成形の所定時間が経過すると、前述したセンタリング・スクレーバ機構６０の上型４６の下端に形成された小径段部４６ｃに挿入レバー７００を挿入する。その際、挿入レバー７００の挿入高さは、Ｙ軸方向駆動部７５０（図１２Ｂ参照）によって小径段部４６ｃの高さ位置に調整されている。そのため、挿入レバー７００は、ガラス素材Ｇに接触しない高さで挿入され、ガラス素材Ｇを損傷しないように挿入される。
【０１４９】
また、各挿入レバー７００は、一対ずつのレバー同士が互いに近接するＸ方向に駆動されて凹部７００ａ，７００ｂが小径段部４６ｃに近接する。この挿入状態では、各挿入レバー７００は、楕円形状に成形されたガラス素材Ｇ（光学素子）の周縁部と非接触である。
【０１５０】
図１７Ｂに示されるように、胴型４２及び下型４４が降下して離型する際は、昇降ベース４３に搭載されたセンタリング・スクレーバ機構６０の挿入レバー７００も降下する。
そのため挿入レバー７００の下面が成形された光学素子Ｇの周縁部に接触して光学素子Ｇを下方に押圧する。光学素子Ｇは、上記加熱された状態でプレス成形されるため、上型４６の成形面に密着しており、自重のみで落下することができないことがある。
【０１５１】
そこで、センタリング・スクレーバ機構６０の挿入レバー７００を上型４６の小径段部４６ｃにあてがって離型動作すると、挿入レバー７００が胴型４２と共に降下することにより、光学素子を下型４４に載置させることができる。これにより、成形後の光学素子を胴型４２の成形空間４２ｃから取り出す際は、炉内ハンド機構５０が駆動されてアーム５４の先端に装着された吸着ハンド５２が胴型４２の成形空間４２ｃに挿入される。そして、胴型４２の高さ位置を吸着ハンド５２の高さ位置に応じて吸着しやすい位置に調整した後、電磁弁Ｖ１〜Ｖ４が開弁されて吸着ハンド５２の各吸着パッド５３に真空ポンプユニット１７０で生成された真空が供給される。
【０１５２】
これにより、吸着ハンド５２の各吸着パッド５３は、下型４４上に載置された光学素子を吸着し、アーム５４の回動により成形された光学素子を胴型４２から取り出す。そして、光学素子は、炉内ハンド機構５０の動作によりシフタ１４０に移送され、シフタ１４０上の所定位置に移動した時点で吸着パッド５３による吸着を解除されてシフタ１４０上に載置される。この後の光学素子は、シフタ移動手段１５０の駆動によってシフタ１４０と共に置換室１３０に回収され、さらにスカラロボット１２０の回収動作によりストッカ室３０のパレット１１２に移送される。
〔変形例〕
ここで、変形例について説明する。図１８は上型圧力分配手段１００の変形例を示す縦断面図である。図１８に示されるように、上部シリンダ１０４が縦方向に長い寸法を有する場合には、上部シリンダ１０４の本体１０４ｂ端部を上部揺動部材１０６の他端に連結する。また、上部シリンダ１０４のピストンロッド１０４ａは、本体１０４ｂ端部より下方に延在しており、真空チャンバ２０の天板２０ｂに固定部材１０１により固定されている。
【０１５３】
そのため、上部揺動部材１０６が上部支点部材１０５を中心に揺動した場合には、本体１０４ｂがピストンロッド１０４ａに対して上下動して荷重が上部シリンダ１０４に付与される。これにより、上部シリンダ１０４で発生した圧力が上部揺動部材１０６を介して上型加圧ロッド３０２に付与される。そのため、上型４６は、上部シリンダ１０４の圧力によって下型４４の下方から押圧力を緩衝されると共に、下型４４に対する押圧力を付与される。
【０１５４】
尚、この変形例においては、上型圧力分配手段１００の作用、効果は、前述した図４に示すものと同じなので、その説明は省略する。
【０１５５】
図１９Ａは炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２の変形例１を示す側面図である。図１９Ｂは炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２の変形例１を示す平面図である。図１９Ａ及び図１９Ｂに示されるように、吸着ハンド５２の基部５２ａは、アーム５４の下面に固定された上部ベース５５ａとの間に配された水平保持機構９００によって常に水平状態を保つように保持されている。この水平保持機構９００は、所謂リストコンプライアンサとも呼ばれており、上部取付部９０２と下部取付部９０４との間に中心軸９１０と、その周囲に３本の弾性部材９２０が円周方向に１２０度間隔に配されている。３本の弾性部材９２０は、各下端が中心軸９１０よりに傾斜した向きに取り付けられている。そのため、吸着ハンド５２が外力を受けてＸ軸周りあるいはＹ軸周りに傾いた場合には、３本の弾性部材９２０の何れかが圧縮荷重を受けることになり、各弾性部材９２０が均等な力で吸着ハンド５２を付勢する向き、すなわち水平状態に吸着ハンド５２を復帰させることができる。
【０１５６】
図２０Ａは炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２の変形例２を示す側面図である。図２０Ｂは炉内ハンド機構５０の吸着ハンド５２の変形例２を示す平面図である。図２０Ａに示されるように、吸着ハンド５２の基部５２ａは、リニアガイド９５０により昇降可能に支持されている。リニアガイド９５０は、アーム５４の下面より鉛直方向に延在するガイドレール９５２と、ガイドレール９５２の３面（正面及び左右側面）を囲むようにコ字状（上方からみた形状）に形成されたスライダ９５４とから構成されている。
【０１５７】
ガイドレール９５２には、スライダ９５４を上下方向に駆動するＺ軸駆動手段が設けられている。このＺ軸駆動手段は、例えばボールネジあるいはリニアモータなどがあり、適宜選択することができる。
【０１５８】
吸着ハンド５２の基部５２ａは、スライダ９５４に結合されているので、スライダ９５４の駆動方向である上下方向（Ｚ方向）にのみ移動することができる。また、アーム５４の旋回動作により、吸着ハンド５２を水平方向に回動させることができる。
【０１５９】
図２０Ｂに示されるように、ガラス素材Ｇを吸着パッド５３に吸着させる際は、スライダ９５４を降下させることにより、吸着ハンド５２を水平状態のまま降下させることができ、各吸着パッド５３とガラス素材Ｇとの位置ずれが生じないように吸着動作を行うことが可能になる。また、アーム５４を昇降させるのではなく、吸着ハンド５２のみを昇降させることができるので、吸着ハンド５２を素早く昇降させて吸着動作時間を短縮させることも可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
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。【０１６１】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、２００８年４月２３日出願の日本特許出願（特願２００８−１１３００６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【０１６２】
１０  プレス成形装置
２０  真空チャンバ（筐体）
３０  ストッカ室
４０  成型用金型ユニット
４２  胴型
４２ｃ  成形空間
４３  昇降ベース
４４  下型
４４ａ  上端
４６  上型
４６ａ  下端
４６ｂ  大径部
４６ｃ  小径段部
４８  冷却用溝
４９  圧力伝達部材
５０  炉内ハンド機構
５２  吸着ハンド
５３  吸着パッド
６０  センタリング・スクレーバ機構
７０  ヒータユニット
８０  圧力発生手段
８１  昇圧シリンダ
８４  昇降駆動軸
８５  支持部材
９０  調芯手段
９１  スペーサ
９２  球面軸受
９４  軸受保持部材
９４ａ  周縁部
１００  上型圧力分配手段（上型加圧調整機構）
１０２  上部梃子手段
１０４  上部エアシリンダ
１０４ａ  ピストンロッド
１０５  上部支点部材
１０６  上部揺動部材
１１０  パレット台
１２０  スカラ型ロボット
１２２  真空チャック
１３０  置換室
１３２  連通路
１４０  シフタ
１５０  シフタ移動手段
１５４  エアシリンダ
１６０  ゲート弁
１７０  真空ポンプユニット
１９０  空気配管
２００  窒素配管
２１０  冷却用窒素配管
２２０  真空配管
２６０  吸着制御ユニット
３００  制御装置
３０２  上型加圧ロッド
３０３  支持部材
３１０  高圧空気供給ユニット
３１２  吊下部材
３１２ｂ  上端フック部
３１２ａ  下端フック部
３２０  ゲート弁開閉機構
３３０  置換室内圧力調整ユニット
３４０  チャンバ内圧力調整ユニット
３５０  窒素供給ユニット
３６０  窒素冷却ユニット
３７０  下型圧力付与手段（下型加圧調整機構）
４３５  窒素供給管
６００  下部梃子手段
６０２  下型加圧ロッド
６０４  下部支点部材
６０６  下部揺動部材
６０８  取付け部材
６１０  下部シリンダ
６１０ａ  ピストンロッド
７００  挿入レバー
７００ａ，７００ｂ  凹部
８００  ガラス加熱ヒータ
８０２  カートリッジヒータ
９００  水平保持機構
９５０  リニアガイド
９５２  ガイドレール
９５４  スライダ
Ｖ１〜Ｖ２７  電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【国際調査報告】
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