(57)【要約】【課題】本発明は、プレス成形により光学素子を製造する際に、上下型の中心軸を高い精度で一致させて、光学素子の偏心精度を高めることができる光学素子の成形装置を提供する。【解決手段】上型１１、下型１２及び胴型１３で構成される成形型と、上型１１及び下型１２の少なくとも一方を上下動する駆動手段２９を備え、成形型内に収容した光学素子成形素材２を軟化温度以上に加熱した後、上型１１及び下型１２により所定形状の光学素子をプレス成形する光学素子の成形装置において、  駆動手段２９を支持するベース２８と、ベース２８に立設され、各々の中心部に冷却用熱交換媒体を循環させる流路２７ａを有する複数のガイド柱２７と、下型１２を保持する下型保持部材１９を上面へ配設し、駆動手段２９の上下動によりガイド柱２７を摺動して上下動するプレート２５と、を有する光学素子の成形装置１。【選択図】図１
2011126751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型、下型及び胴型で構成される成形型と、前記上型及び胴型の上端を保持する上型保持部材と、前記下型の下端を保持する下型保持部材と、これらを直接又は他の部材を介して支持する基台と、前記下型保持部材を上下動する駆動手段とを備え、前記成形型内に光学素子成形素材を収容し、該光学素子成形素材を軟化温度以上に加熱した後、前記上型保持部材及び下型保持部材の少なくとも一方を互いに接近する方向に移動して光学素子成形素材を所定形状の光学素子にプレス成形する光学素子の成形装置において、
前記成形型を囲むように前記基台に立設され、各々の中心部に冷却用熱交換媒体を循環させる流路を有する複数のガイド柱と、
前記下型保持部材を上面へ配設し、前記ガイド柱に対応させて隅部に形成した複数のガイド孔を各ガイド柱に摺動可能に嵌挿させた下フレームとを有し、
前記下型保持部材を、前記下フレームを介して、前記駆動手段により上下動可能としてなることを特徴とする光学素子の成形装置。
【請求項２】
前記下フレームは、可動ブッシュを介して前記複数のガイド柱に上下動可能に支持されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形装置。
【請求項３】
前記冷却用熱交換媒体を温調する熱交換手段をさらに有し、
前記熱交換手段は、前記冷却用熱交換媒体を１８〜２０℃に温調することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光学素子の成形装置。
【請求項４】
ほぼ中央に設けた保持孔で前記上型保持部材の側面部を保持し、前記ガイド柱に対応させて隅部に形成した複数の保持孔を各ガイド柱に嵌挿固定した上フレームをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の光学素子の成形装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の光学素子の成形装置を用いて、成形型上で光学素子成形素材を加熱軟化し、軟化した光学素子成形素材を前記成形型によりプレス成形して光学素子形状を付与し、光学素子形状を付与された光学素子成形素材を冷却固化させる光学素子の成形方法であって、
前記駆動手段を支持するベースに立設され、各々の中心部に冷却用熱交換媒体を循環させる流路を有する複数のガイド柱を摺動して上下動するプレート上に前記下型保持部材を配設し、前記駆動手段の上下動により前記プレートを上下動させて前記光学素子成形素材を前記成形型によりプレス成形することを特徴とする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、ガラスレンズなどの光学素子成形素材をプレス成形する光学素子用成形型及びそれを用いた光学素子の製造方法に係り、特に、得られる光学素子の偏心精度を向上させることができる光学素子の成形装置及びそれを用いた光学素子の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス材料等からなる光学素子成形素材を加熱により軟化させ、この軟化した光学素子成形材料を、上型と下型の間でプレス成形して光学素子形状を付与し、これを冷却固化させる光学素子の製造方法が知られている。
【０００３】
光学素子は、撮像機器、光ピックアップなどに多用され、その画素数や記録密度の増大に伴い、偏心精度などの要求精度が極度に高くなってきている。光学素子の偏心精度は、光学素子における第一面の中心軸と第二面の中心軸との一致を要求する精度であり、平行偏心（ディセンタ）、傾き偏心（チルト）などによって評価されている。
【０００４】
このような光学素子の偏心精度を向上したプレス成形装置としては、例えば、第１のプレスヘッドによって胴型を下型のフランジに圧接して胴型及び下型の位置決めを行い、次に、第２のプレスヘッドにより上型に荷重を加えて成形素材をプレス成形するプレス成形装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、上型又は下型の移動をガイドする胴型として、上型又は下型の少なくとも一部に対して、上下方向から圧接させる圧接手段、具体的には、胴型に段を設け、その段をスプリングにより押さえることができるようにした、プレス成形装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４８８６９号公報
【特許文献２】特開２００５−２８１０５３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に開示されたプレス成形装置では、通常のプレス軸とは別に、胴型を押さえるためのプレス軸を配置しているため、プレス軸が２軸必要となり、また、それぞれプレス軸を独立に動作させることで偏心を抑制しようとするものであるから、これらの動作をそれぞれ制御しなければならず、装置構成が複雑となってしまう問題があった。このような装置では、光学素子の製造コストが高くなってしまう。
【０００８】
また、特許文献２に開示されたプレス成形装置では、胴型を押さえる力をスプリング（バネ）のみで発生させているが、プレス成形装置の使用条件が高温であることから、使用によりスプリングがへたりやすく、へたった場合には胴型を圧接する力が十分に発生させることができなくなるという問題があった。また、高温でもへたりが少ないセラミックス製スプリングを使用することも考えられるが、その場合には、荷重と撓み量が制限されてしまい十分な力が発生できなかったり、折損してしまったりして調整が難しく、安定して胴型を圧接することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に対処してなされたものであり、プレス成形により光学素子を製造する際に、上下型の中心軸を高い精度で一致させて、光学素子の偏心精度を高めることができる光学素子の成形装置及び光学素子の成形方法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】
【００１０】
本発明の光学素子の成形装置は、上型、下型及び胴型で構成される成形型と、上型及び胴型の上端を保持する上型保持部材と、下型の下端を保持する下型保持部材と、これらを直接又は他の部材を介して支持する基台と、下型保持部材を上下動する駆動手段とを備え、成形型内に光学素子成形素材を収容し、該光学素子成形素材を軟化温度以上に加熱した後、上型保持部材及び下型保持部材の少なくとも一方を互いに接近する方向に移動して光学素子成形素材を所定形状の光学素子にプレス成形する光学素子の成形装置において、成形型を囲むように基台に立設され、各々の中心部に冷却用熱交換媒体を循環させる流路を有する複数のガイド柱と、下型保持部材を上面へ配設し、ガイド柱に対応させて隅部に形成した複数のガイド孔を各ガイド柱に摺動可能に嵌挿させた下フレームとを有し、記下型保持部材を、下フレームを介して、駆動手段により上下動可能とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の光学素子の製造方法は、本発明の光学素子の成形装置を用いて、成形型上で光学素子成形素材を加熱軟化し、軟化した光学素子成形素材を成形型によりプレス成形して光学素子形状を付与し、光学素子形状を付与された光学素子成形素材を冷却固化させる光学素子の成形方法であって、駆動手段を支持するベースに立設され、各々の中心部に冷却用熱交換媒体を循環させる流路を有する複数のガイド柱を摺動して上下動するプレート上に下型保持部材を配設し、駆動手段の上下動によりプレートを上下動させて光学素子成形素材を成形型によりプレス成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学素子の成形装置及び光学素子の成形方法によれば、駆動手段を支持するベースに立設され、各々の中心部に冷却用熱交換媒体を循環させる流路を有する複数のガイド柱を摺動して上下動するプレート上に下型を保持する下型保持部材を配設し、駆動手段の上下動によりプレートを上下動させて光学素子成形素材を成形型によりプレス成形することで、光学素子を製造する際に、上下型の中心軸を高い精度で一致させて、光学素子の偏心精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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を示す側断面図である。
【図２】図１の光学素子の成形装置のプレス成形時における動作を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、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を示す側断面図であり、図２は、図１で表わした成形型及び成形素材用ヒータのプレス成形時における動作を示した図である。
【００１５】
光学素子の成形装置１は、光学素子成形素材２をプレス成形する装置である。光学素子用成形装置１は、上型１１、下型１２、胴型１３、ストッパ１４、成形素材用ヒータ１５、上断熱部材１６、下断熱部材１７、上軸１８、下軸１９、上ヒータ２０、下ヒータ２１、ランプヒータ２２、調芯機構２３、上フレーム２４、下フレーム２５、支持部材２６、ガイド柱２７、ベースフレーム２８、駆動手段２９、熱電対３１乃至３３、熱交換装置３４などを備える。
【００１６】
上型１１は、プレス成形により光学素子の上面を成形する。下型１２は、プレス成形により光学素子の下面を成形する。上型１１及び下型１２は、それぞれ円柱状の胴部を基本形状とする部材である。上型１１及び下型１２は、それぞれ中心部に上ヒータ２０及び下ヒータ２１を挿入するための孔を有する。
【００１７】
上型１１は、上断熱部材１６を介して上軸１８に取り付けられている。上断熱部材１６は、断熱機能を有し、上型１１の熱が上軸１８へ伝達するのを抑制する。上軸１８は、上フレーム２４に取り付けられた固定軸である。上フレーム２４は、略四角形状をなし、その四隅をそれぞれ四本のガイド柱２７に固定された状態で支持されている。
【００１８】
上断熱部材１６及び上軸１８は、各々の中心部に、上ヒータ２０が貫通する孔を有する。また、図１では図示を省略しているが、上断熱部材１６及び上軸１８は、各々冷却用窒素Ｎ２を上型１１へ導入する導入経路を有する。上ヒータ２０は、上断熱部材１６及び上軸１８を貫通し、上型１１の内部にまで挿入され上型１１を直接加熱する。
【００１９】
下型１２は、使用時における安定性を向上させるため下型１２の下端にフランジ１２ｂ（鍔）を有する。また、上型１１には光学素子の上面を成形する上成形面１１ａが、下型１２には光学素子の下面を成形する下成形面１２ａが成形されている。上型１１及び下型１２は、上成形面１１ａと下成形面１２ａとを対向させて一組の成形型として使用される。
【００２０】
下型１２は、下断熱部材１７を介して下軸１９に取り付けられている。下断熱部材１７は、断熱機能を有し、下型１２の熱が下軸１９へ伝達するのを抑制する。下断熱部材１７及び下軸１９は、各々の中心部に、下ヒータ２１が貫通する孔を有する。また、図１では図示を省略しているが、下断熱部材１７及び下軸１９は、各々冷却用Ｎ２を下型１２へ導入する導入経路を有する。下ヒータ２１は、下断熱部材１７及び下軸１９を貫通し、下型１２の内部にまで挿入され下型１２を直接加熱する。下軸１９は、調芯機構２３上に配置されているため、下型１２が胴型１３に挿入、嵌合される際に自動的に調芯される。
【００２１】
胴型１３は、上断熱部材１６に取り付けられた円筒形状の部材であり、上型１１と下型１２とを摺動させて上型１１と下型１２の中心軸を位置合わせする。ストッパ１４は、下型１２のフランジ１２ｂ上に配設され、上型１１と下型１２の上下方向の距離を規制する。成形素材用ヒータ１５は、カートリッジヒータを挿入した金属板であり、このカートリッジヒータに熱せられた金属板の輻射熱により光学素子成形素材２を加熱する。
【００２２】
ランプヒータ２２は、赤外線ランプ２２ａ、その背後に配置された反射ミラー２２ｂ、赤外線ランプ２２ａ及び反射ミラー２２ｂを支持するための支持部材２２ｃとから構成され、支持部材２６に取り付けられる。赤外線ランプ２２ａ及び反射ミラー２２ｂは、それぞれ、半円弧状の部品を２つ組み合わせてリング状にしたものを複数段積み重ねて構成されており、全体として円筒形の形状をなし、胴型１３を取り囲むようにして取り付けられている。胴型１３は、ランプ２２ａから放射される赤外線により加熱される。
【００２３】
支持部材２６は、略四角形状を有し、その四隅に固定ブッシュ２６ａを備えている。支持部材２６は、この固定ブッシュ２６ａによりそれぞれ個別に四隅を四本のガイド柱２７に固定されている。
【００２４】
なお、上型１１、下型１２及び胴型１３には、温度測定用の熱電対３１乃至３３がそれぞれ取り付けられ、図示しない制御装置に接続されている。制御装置には、温度制御プログラムが入力されており、上記熱電対３１乃至３３で測定される温度に応じて上ヒータ２０、下ヒータ２１及びランプヒータ２２の出力をそれぞれ個別に制御する。
【００２５】
調芯機構２３は、下フレーム２５上に取り付けられている。調芯機構２３は、スラストベアリング２３ａと、このスラストベアリング２３ａを保持する基台２３ｂとを備える。スラストベアリング２３ａは、軌道板、転動体（ベアリング）及び保持器から構成され、下軸１９を水平移動できるようになっている。この下軸１９が水平移動すると、下軸１９と一体的に形成された下断熱部材１７及び下型１２も下軸１９と共に水平移動する。このため、下型１２の上端をわずかに先細のテーパー状に形成するか、又は胴型１３先端内面を開口部に向けてわずかに拡開するテーパー状に形成することにより、下型１２が胴型１３に挿入、嵌合するさいに、自動的に調芯が行われる。なお、下フレーム２５の撓みを抑制するため、下フレーム２５の材質は鉄とし、その厚みを１５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２６】
駆動手段２９（この実施形態では、スクリュージャッキ）は、サーボモータを駆動源としサーボモータの回転運動を直線運動推力に変換して、移動軸２９ａを上下動させる。駆動手段２９は、移動軸２９ａの上端が下フレーム２５の下面に当接した状態でベースフレーム２８に取り付けられている。
【００２７】
移動軸２９ａは、図示しない制御装置に入力されたプログラムにより、速度、位置及び軸荷重が制御され、上下方向に駆動される。このため、移動軸２９ａの上下動に伴い、下フレーム２５も上下動し、さらに、下フレーム２５に間接的に固定されている下型１２も上下動する。
【００２８】
下フレーム２５は、略四角形状を有し、その四隅に可動ブッシュ２５ａを備えている。下フレーム２５は、この可動ブッシュ２５ａにより、その四隅をそれぞれ個別に四本のガイド柱２７に上下方向に移動可能に支持されており、後述する駆動手段２９の上下動により該ガイド柱２７を摺動して上下動する。つまり、下フレーム２５が上下方向に移動する際のリニアガイドとして機能する。このため、下フレーム２５を水平に保ちながら上下に移動できる。
【００２９】
四本のガイド柱２７は、ベースフレーム２８に立設されており、各々の中心部にガイド柱２７を冷却する熱交換媒体の流路２７ａを有する。各ガイド柱２７の流路２７ａは、熱交換装置３４に接続されており、流路２７ａ内には、熱交換装置３４から供給される熱交換媒体が循環する。ガイド柱２７には、ガイド柱２７の下側から熱交換媒体が供給され、ガイド柱２７の上側から熱交換媒体が熱交換装置３４へ戻される。この第１の実施形態では、熱交換媒体として水を使用しているが、他の熱交換媒体、例えばエチレングリコール等を使用してもよい。また、熱交換媒体の温度は１８℃〜２０℃に保つことが好ましい。
【００３０】
熱交換装置３４は、内部に一つもしくは複数の熱交換器を有し、ガイド柱２７の流路２７ａ内を循環する熱交換媒体の温度が略２０℃で一定となるよう熱交換を行う。熱交換装置３４により流路２７ａ内を流れる熱交換媒体を略一定の温度に保つことで、ガイド柱２７の温度も略一定に保たれる。このため、ガイド柱２７の温度変化による熱膨張もしくは熱収縮に起因する上型１１と下型１２の中心軸及び平行度のずれを抑制して、上型１１及び下型１２の平行度及び同軸度を高精度に維持できる。その結果、成形される光学素子の面間偏心精度を向上できる。
【００３１】
チャンバー３０は、駆動手段２９及び熱交換装置３４を除く、この光学素子の成形装置１全体を収容する。チャンバー３０には、窒素等の不活性ガスを導入する導入管３０ａが接続されている。この導入管３０ａから導入される不活性ガスによりチャンバー３０の内部雰囲気は、不活性ガス雰囲気に保たれプレス成型時に、この光学素子の成形装置１を構成する部材が酸化しないように構成されている。
【００３２】
次に、本発明の光学素子の成形方法について、図１の光学素子の成形装置１を用いた場合について説明する。
【００３３】
光学素子の成形装置１はチャンバー３０内に配置されており、このチャンバー３０内は、導入管３０ａから導入される窒素等の不活性ガスに置換される。置換が完了し、チャンバー３０内が不活性ガス雰囲気となったところで、予熱された光学素子成形素材２が下型１２の成形面１２ａ上に載置され、上ヒータ２０、下ヒータ２１及びランプヒータ２２により成形型全体が加熱され、それと同時に光学素子成形素材２も加熱される。
【００３４】
この加熱を行いながら、駆動手段２９により下フレーム２５を上方向に移動させる。この下フレーム２５の上方向への移動に伴い、下型１２も上方向へ移動する。そして、下型１２を胴型１３に嵌合させる。この際、下フレーム２５の四隅に備えた可動ブッシュ２５ａにより、下フレーム２５を四本のガイド柱２７に上下方向に移動可能に支持しているので、下フレーム２５が水平を保ちながら上方向に移動し、下型１２が胴型１３に嵌合される。
【００３５】
また、四本のガイド柱２７は、各々の中心部にガイド柱を冷却する熱交換媒体の流路２７ａを有し、この流路２７ａ内を熱交換装置３４から供給される熱交換媒体が循環するので、ガイド柱２７の温度が略一定に保たれている。このため、ガイド柱２７の温度変化による熱膨張もしくは熱収縮に起因する上型１１と下型１２の中心軸及び平行度のずれを抑制して、上型１１及び下型１２の平行度及び同軸度を高精度に維持できる。その結果、成形される光学素子の面間偏心精度を向上できる。
【００３６】
嵌合させた下型１２をさらに上方に移動させていき、成形素材用ヒータ１５と光学素子成形素材２が所定の距離となったら、一旦上方への移動を停止する。この嵌合させた下型１２をさらに上方に移動させる際にも、上述したように、ガイド柱２７の温度変化による熱膨張もしくは熱収縮に起因する上型１１と下型１２の中心軸及び平行度のずれが抑制されるので、上型１１及び下型１２の各々の中心軸が高い精度で一致した状態が保たれる。
【００３７】
下型１２の上方への移動を停止したら成形素材用ヒータ１５により、光学素子成形素材２を軟化する温度まで加熱する（図２（ａ））。成形素材用ヒータ１５と光学素子成形素材２との距離は、成形素材を均一に加熱することができるように、ヒータの形状や性能、光学素子成形素材の大きさ等により適宜決定すればよい。
【００３８】
また、これと同時に上ヒータ２０及び下ヒータ２１により、それぞれ上型１１及び下型１２を加熱するが、これらのヒータ２０，２１は、それぞれ型の温度を個別に制御するようになっている。型温度は、上型１１及び下型１２に設けられた熱電対３１、３２で検出することができ、これら熱電対３１、３２を取り付ける位置は、光学素子成形素材２の温度をできるだけ正確に反映するように、成形面１１ａ及び１２ａの近接した型内部に設けることが好ましい。
【００３９】
図２には、上型１１には上ヒータ２０の先端に熱電対３１を、下型１２には下ヒータ２１の先端に熱電対３２を設けた例を示している。このように成形型内にヒータ及び熱電対を設置することで、温度制御におけるタイムラグを抑制し、上型１１及び下型１２の温度をより厳格に管理できる。
【００４０】
これと同時にランプヒータ２２でも、成形型全体を加熱し、プレス成形時にその加熱状態を維持することができるようになっている。このとき、それぞれのヒータは温度制御手段により個別に所定の温度となるように調節、維持される。
【００４１】
成形素材用ヒータ１５は、成形素材を軟化溶融させる温度にまで加熱するもので、その素材の屈伏点（Ａｔ）以上に加熱すると変形が容易となるが、一般的には、軟化点まで温度を上げるとレンズ表面が白濁するので屈伏点から軟化点の間の温度に設定する。ここでの加熱温度は、用いるガラス素材が加圧変形できる温度にすればよく、屈伏点と軟化点との中間付近の温度であることが好ましい。このヒータは、用いる光学素子成形素材の種類によって、その加熱温度は異なるが、フィードバック制御を行わずに、光学素子を所定の温度範囲に加熱できるように温度制御手段により、加熱温度と加熱のタイミングを制御すればよい。なお、この成形素材用ヒータ１５は、プレス成形を行う時には、成形型の外部への移動により加熱対象物がなくなるため、加熱を停止するようにしてもよい。
【００４２】
また、上ヒータ２０及び下ヒータ２１は、それぞれ上型１１及び下型１２の温度を個別に管理するようになっており、その温度は、それぞれの型内に埋め込まれた熱電対３１，３２により検出された温度をフィードバックすることによって、所定の温度範囲に制御される。このときの上型１１及び下型１２の温度は、その成形素材の屈伏点（Ａｔ）に対して５〜５０℃高い温度とすることが好ましい。
【００４３】
また、ランプヒータ２２は、成形型全体を加熱するものであり、急速に成形型の加熱を行うことができる。このランプヒータ２２は、成形型全体を加熱するのに適しており、特に加熱の初期段階において有用である。このランプヒータ２２は、胴型１３の温度をその胴型内に埋め込まれた熱電対３３により検出し、その検出した温度をフィードバックすることによって、温度制御手段により所定の温度範囲に制御される。このときの胴型１３の温度は、その成形素材の屈伏点（Ａｔ）に対して、５〜５０℃高い温度とすることが好ましい。
【００４４】
これら成形素材用ヒータ１５、上ヒータ２０、下ヒータ２１及びランプヒータ２２により光学素子成形素材２及び成形型が十分に加熱されたところで、成形素材用ヒータ１５を胴型１３の開口部から成形型の外部へと移動させる。成形素材用ヒータ１５が移動すると同時に、下型１２を再度上方へ移動させていき、光学素子成形素材２を上型１１との間でプレスし、所望の光学素子形状を付与する（図２（ｂ））。
【００４５】
プレスのための下型１２のストロークは、成形する光学素子の肉厚に基づき、予め設定された値であり、次工程の冷却工程において、成形後の光学素子が熱収縮する分を見込んで定めた量とすることができる。なお、本実施形態においては、下型１２の上方移動を所定の位置で停止するようにストッパ１４が設けられている。
【００４６】
また、プレス成形の速度は、一般に、３〜６００ｍｍ／分であることが望ましい。直径が１５ｍｍ以上のガラスレンズを成形する場合には、３〜８０mｍ／分とすることが望ましい。また、プレスの手順は、成形する光学ガラスの形状や大きさに応じて、任意に設定することができる。このとき、プレス時の圧力は２．５〜３７．５Ｎ／ｍｍ２とすることが好ましく、１０〜２０Ｎ／ｍｍ２であることが特に好ましい。
【００４７】
成形素材をプレス成形により押し切った直後に、上ヒータ２０、下ヒータ２１及びランプヒータ２２による加熱を停止し、成形型を冷却する。そして、成形型の温度が成形素材のガラス転移点（Ｔｇ）以下になったところで、駆動手段２９により下型１２を下降してプレス成形された光学素子を離型し、光学素子を搬出可能とする。
【００４８】
この成形型の冷却は、上型１１を保持する上断熱部材１６及び上軸１８の内部に冷却媒体を流通させることで上型１１を、下型１２を保持する下断熱部材１７及び下軸１９の内部に冷却媒体を流通させることで下型１２を冷却することができるように構成してもよく、このとき、冷却媒体としては、窒素等の気体、冷却水等の液体のいずれも用いることができるが、成形型の酸化による劣化を考慮した場合、窒素等の不活性ガスであることが好ましい。
【００４９】
このとき、光学素子の割れや放射傷の発生を防止するために、冷却速度は、冷却開始から離型までの平均値として、５０〜２００℃／分とすることができる。冷却開始時の冷却速度は、平均の冷却速度より大きくてもよく、離型温度に近づくに従って冷却速度を下げゆっくり冷却し成形素材の内部に歪が生じないようにすることが好ましい。離型温度は、ガラス転移点Ｔｇ付近やそれ以下とすることができるが、一般には、（Ｔｇ−５０℃）〜Ｔｇまでの範囲内の値とすることが好ましい。
【００５０】
さらに光学素子をその材料の歪点以下まで冷却し、好ましくは２００℃以下となったところで、搬出手段によって、下型１２上の光学素子をチャンバー３０外へと搬出する。光学素子がチャンバー３０外に搬出されると、上ヒータ２０、下ヒータ２１及びランプヒータ２２により再度成形型の加熱が行われ、次のプレス成形に備える。
【００５１】
以上のような操作を繰り返し行うことにより、効率的に光学素子を製造することができる。
【００５２】
なお、製造する光学ガラスレンズの形状については、特に制限はなく、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどの成形を行うことができる。光学素子の大きさについても特に制限はなく、一般に、直径１mm程度から５０mm程度のものを成形できる。１mm以下の場合にはレンズが小さすぎて形状の測定が困難であり、５０ｍｍ以上では成形に時間を要すると共に、成形に必要なプレス圧力が大きくなりすぎて成形装置が大きくなりすぎるからである。さらに、光学ガラスの形状は球面、非球面、あるいはこれらの組み合わせとすることができる。
【００５３】
ちなみに、このとき用いる成形型はタングステンカーバイド等の超硬合金製のもので形成することが好ましい。
【実施例】
【００５４】
次に、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
図１及び図２に示した光学素子の成形装置を用いて、光学素子の成形を以下の通り行った。
【００５５】
なお、成形型は、タングステンカーバイドからなる超硬合金製のものであり、プレス成形により、直径φ４０ｍｍ、中心厚さ７．５ｍｍ、周辺厚さ３ｍｍ非球面の近時曲率半径がそれぞれ１００ｍｍと８５ｍｍの両凸形状の成形品が得られ、後加工の芯取り加工をすることで直径３５ｍｍの光学素子が得られるものである。
【００５６】
また、下フレーム２５は、撓みを抑制するため、厚さを１５ｍｍとし、下フレーム２５を上下方向に移動可能に支持する四本のガイド柱２７の直径は、３０ｍｍとした。さらに、各ガイド柱２７の中心に設けられた熱交換媒体の流路２７ａの内径は６ｍｍとした。下フレーム２５及びガイド柱２７の材質は、どちらも鉄である。
【００５７】
また、各ガイド柱２７の中心部に設けられた流路２７ａを循環する熱交換媒体を冷却する熱交換装置３４には、オリオン社製の空冷チラーを使用した。熱交換媒体の温度は、２０℃に設定した。この時のガイド柱２７の表面温度は略２５℃に保たれていた。
【００５８】
初めに、成形型を５５０℃に予熱しておき、下型１２の成形面１２ａに２００℃に予熱したランタン系ガラスからなる研削研磨により作製した直径φ３６ｍｍ、中心厚み８．８３ｍｍ、周辺厚さ４．３ｍｍ、曲率半径がそれぞれ９０ｍｍと６０ｍｍの両凸球面レンズの光学素子成形素材を載置した。次いで、上ヒータ２０、下ヒータ２１及びランプヒータ２２の出力を上げ成形型を６８０℃に加熱するようにした。なお、この光学素子成形素材の歪点は５８０℃、ガラス転移点（Ｔｇ）は６１６℃、屈伏点（Ａｔ）は６６２℃である。
【００５９】
上記加熱と同時に、駆動手段２９により下フレーム２５を上方向へ移動させることにより、ガラス素材が載置された下型１２を上方向に移動させた。そして、下型１２を胴型１３に嵌合させ、さらに、成形素材用ヒータ１５と光学素子成形素材２との距離が１０ｍｍとなるまで下型１２を上方に移動させた後、一旦上方への移動を停止した。
【００６０】
下型１２の上方向への移動を停止後、成形素材用ヒータ１５の温度を  ９２０℃として光学素子成形素材２を６９０℃程度までに加熱し、十分に加熱したところで、成形素材用ヒータ１５を成形型の外部に移動させた。その後、再度、下型１２を、ストッパ１４により停止するまで上方へ移動させ、光学素子成形素材２を上型１１及び下型１２により押圧してプレス成形を行った。この成形時のプレス圧力は２０Ｎ／ｍｍ２、プレス時間は４５秒とした。この時、下型２３の位置が所望のレンズ肉厚７．５ｍｍになる位置になるように位置制御し、所望の位置になったらプレス圧力をゼロにする。
【００６１】
プレス後、上ヒータ２０、下ヒータ２１及びランプヒータ２２の出力を下げ、さらに、上軸１８及び上断熱部材１６に設けられた流路にＮ２ガスを流通させて上型１１を、下軸１９及び下断熱部材１７に設けられた流路にＮ２ガスを流通させて下型１２を、３０℃／分の一定の冷却速度で冷却するようにして、屈伏点（Ａｔ）とガラス転移点（Ｔｇ）の間の所望の温度で再びプレス圧力を２０N／ｍｍ２に上げ、５８０℃になったらプレス圧力をゼロになるようにして、光学素子形状を付与された成形素材を５８０℃まで冷却し、固化させた。
【００６２】
次に、上ヒータ２０、下ヒータ２１及びランプヒータ２２を停止し、上型１１及び下型１２の冷却速度を６０℃／分とすると同時に、駆動手段２９により下型１２を下降させ、成形素材が５５０℃程度になるまで冷却したところで、成形型から取り出し、光学素子を得た。
【００６３】
以上のように、本発明の光学素子の成形装置及び成形方法では、四隅に備えた可動ブッシュにより、下フレームを四本のガイド柱に上下方向に移動可能に支持しているので、下フレームの水平を保ったまま上下方向に移動できる。また、四本のガイド柱の中心部に設けられた熱交換媒体の流路内に、熱交換装置から供給される熱交換媒体を循環させているので、ガイド柱の温度変化による熱膨張もしくは熱収縮に起因する上型と下型の中心軸及び平行度のずれを抑制して、上型及び下型の平行度及び同軸度を高精度に維持できる。つまり、上型及び下型の各々の中心軸が高い精度で一致した状態が保たれる。その結果、成形される光学素子の面間偏心精度を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の光学素子の成形方法及び成形装置は、プレス成形による光学素子の製造に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…光学素子の成形装置、１１…上型、１２…下型、１３…胴型、１４…ストッパ、１５…成形素材用ヒータ、１６…上断熱部材、１７…下断熱部材、１８…上軸、１９…下軸、２０…上ヒータ、２１…下ヒータ、２２…ランプヒータ、２３…調芯機構、２４…上フレーム、２５…下フレーム、２６…支持部材、２７…ガイド柱、２８…ベースフレーム、２９…駆動手段、３０…チャンバー、３１〜３３…熱電対、３４…熱交換装置。
【図１】
2011126751.tif 000003
【図２】
2011126751.tif 000004