(57)【要約】【課題】母型に支持された複数の成形型の均熱化を図り、均一性能の光学素子を生産性よく製造する。【解決手段】誘導加熱により発熱する発熱体を有する母型４１１と、前記発熱体中に配置された複数の成形型４１３と、前記母型の周囲を巻回する誘導加熱コイル４１０を有し、前記発熱体４１１を長尺形状に形成するとともに、前記複数の成形型４１３を前記発熱体４１１の長手方向に一列に配置し、かつ、前記誘導加熱コイル４１０の前記発熱体の長手方向における所定部位に、他の部分より前記発熱体に接近する突出部４１０ａを形成した構成とし、光学素子の複数取りにおいても、均一性能の光学素子を生産性よく製造できるようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱により発熱する発熱体を有する母型と、前記発熱体中に配置された複数の成形型と、前記母型の周囲を巻回する誘導加熱コイルを有するモールドプレス成形装置において、
前記発熱体を長尺状に形成するとともに、前記複数の成形型を前記発熱体の長手方向に一列に配置し、
かつ、前記発熱体の長手方向における所定の位置と対向する、前記誘導加熱コイルの所定部位に、他の部分より前記発熱体に接近する突出部を形成したことを特徴とするモールドプレス成形装置。
【請求項２】
前記誘導加熱コイルの突出部を、前記発熱体における発熱量に対応した形状に形成した請求項１記載のモールドプレス成形装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモールドプレス成形装置を用い、複数の成形素材を同時にプレス成形することを特徴とした光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記複数の成形素子がガラス光学素子であって、
このガラス光学素子を、前記モールドプレス装置の成形型の温度より高温に加熱し、
かつ、この複数のガラス光学素子を前記複数の成形型へ同時に供給して、同時にプレス成形する請求項３記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記プレス成形を行う際の、前記複数の成形型の各成形面における温度分布を、１０℃以内とした請求項３又は４記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学レンズ等の製造工程において、予め予備成形した複数のガラス素材（プリフォーム）などを加熱軟化させ、複数の成形型でプレス成形して複数個のガラス光学素子などを同時に成形するためのモールドプレス成形装置及び光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱軟化した状態の成形素材、例えばガラス素材を、所定形状に精密加工され、所定温度に加熱された成形型中でプレス成形し、その成形面をガラス素材に転写すると、面精度、形状精度の高い光学素子を得ることができる。この場合、プレス成形に次いで、ガラス素材を型から離型する際には、成形型を適切な温度にまで冷却した上で離型する必要がある。このため、プレス成形を連続して光学素子を量産するには、成形型は、プレス温度と離型温度の間における所定温度範囲で熱サイクルを行う必要がある。
このような場合、誘導加熱を用いると、加熱手段であるコイル自体は発熱せず、被加熱体（発熱体）が直接加熱されるため、急速加熱が可能で、かつ迅速な冷却も可能であることから、成形サイクルタイムの短縮の上でも有利である。
そこで、ガラス光学素子の精密プレスにおいては、成形型を加熱する手段として、迅速かつ充分な加熱容量が得られる高周波誘導加熱を用いることが知られている。
【０００３】
一方、誘導加熱では、誘導電流の大半が発熱体の表皮部分（表面から数ミリ以内の部分）に集中するため、発熱する表皮部分から内側への熱伝導の挙動が、成形型の加熱効率及び温度分布に大きな影響を与えることになる。
そして、温度分布に一定以上の温度差が生じると、複数型による同時プレスでは、個々のプレス条件にばらつきが生じるため、成形される光学素子の肉厚や面精度にばらつきが生じる。したがって、製品公差を満たさない素子が成形されてしまう。
【０００４】
このため、従来から高周波誘導加熱を用いた複数型による同時プレス成形装置（方法）においては、種々の改良・工夫がなされている。
例えば、円形の金型の同心円状に複数の成形キャビティを設けた成形装置が提案されている（特許文献１）。この特許文献１に記載の成形装置では、複数のキャビティのそれぞれにおいて、加熱コイルに近い部分のみに加熱が集中してしまうといった問題がある。そこで、この装置では、ダイプレートの背面に断熱リング体と加熱バックアップ体を設けることにより、ダイプレートの半径方向の温度差を補償するようにしている。
【０００５】
また、複数の成形型を長尺状の母型に一列に配置し、母型の周辺を誘導加熱コイルで巻回した成形装置が提案されている（特許文献２）。この特許文献２に記載の成形装置では、複数の成形型を均一に加熱するため、母型の長手方向に複数の成形型を等間隔で配置し、母型の短手方向でのコイルと母型の距離を一定にするようにしてある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６４−４５７３５号
【特許文献２】
特開平１１−２９３３３号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のプレス成形装置では、装置構成が大掛かりになる上、均熱のために装置全体の熱容量を大きくしていることから、熱効率が極めて低い。また、冷却効率が低く、成形サイクルタイムが長くなるため、成形空間に不活性ガスを供給する冷却手段を併用する必要がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載のプレス成形装置は、特許文献１に記載のプレス成形装置に比べて、コンパクトな設計で高い熱効率を得ることができる。これは、母型を長尺状にし、複数の成形型を直線状に配置したため、成形型がいずれも発熱体の表皮部分から近距離にあり、効率的に加熱されるからである。
しかし、発熱体を長尺状にした場合には、配置された成形型の、長手方向中央付近では、両端付近に比較して、長手方向端部からの熱伝導に時間がかかり、結果として中央付近に配置された成形型の加熱が、両端付近と比べて相対的に低温になる。このため、成形される複数の光学素子の面精度、肉厚に影響を与える。
そこで、特許文献２に記載のプレス成形装置では、母型の長手方向両端に気体を吹き付けることによって、複数の成形型の間での均熱を図るようにしているが、近年、このような補助手段を用いなくても、複数型の均熱が計られるような装置が求められていた。
【０００９】
本発明は、コンパクトで加熱効率が高いモールドプレス成形装置の提供と、この成形装置を用いて複数個の光学素子を同時に成形することによって、各成形型間の温度不均一を抑止し、面精度、肉厚精度にばらつきがなく、高い均一な光学性能を有する光学素子の製造方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、次の知見にもとづいてなされたものである。
すなわち、発熱体中に配置された複数の成形型を均一な条件で加熱するためには、誘導作用によって最も発熱する発熱体表皮部（表面から数ミリの部分）から成形型への熱伝導効率を部分的に調整するか、又は、発熱体表皮部の発熱量を部分的に調整するかのいずれかが必要であることに発明者は着目した。そして、本発明では、発熱体表皮部の発熱量を部分的に調整する後者の方法を採用した。
【００１１】
ところで、加熱効率の観点からは、コイルと発熱体は近い方が好ましい。コイルからの距離が小さいほど発生する磁束密度が大きく、発熱体表皮部に発生するうず電流も大きくなるからである。また、発熱体表皮部と、成形型の距離も小さい方が、成形型の加熱が速く、好ましい。これらの点から、本発明では、母型の発熱体を長尺状とし、そこに複数の成形型を一列に配置するとともに、長尺状の発熱体の周囲に誘導加熱コイルを配置した。
そしてさらに、誘導加熱コイルを、発熱体長手方向の、発熱量の小さい位置に接近させるような形状とした。これにより、発熱体の表皮部分と成形型の距離を小さくでき、加熱効率が高いコンパクトな設計モールドプレス成形装置を実現し、かつこの成形装置を用いて、光学性能が均一かつ高精度の成形素子、特にガラス成形素子の製造を可能とした。
【００１２】
具体的には、本発明のモールドプレス成形装置は、誘導加熱により発熱する発熱体を有する母型と、前記発熱体中に配置された複数の成形型と、前記母型の周囲を巻回する誘導加熱コイルを備え、
前記発熱体を長尺状に形成するとともに、前記複数の成形型を前記発熱体の長手方向に一列に配置し、
かつ、前記発熱体の長手方向における所定の位置と対向する、前記誘導加熱コイルの所定部位に、他の部分より前記発熱体に接近する突出部を形成した構成としてある。
【００１３】
このような構成とすると、発熱体の、発熱量が小さく温度の上がりにくい（温度上昇率の低い）部位、例えば、長手方向中央部に誘導加熱コイルを近づけることができるので、発熱量の小さい部位のうず電流を大きくして、発熱量を高めることができ、この結果、発熱体の全体を均一に加熱することが可能となる。
【００１４】
また、本発明のモールドプレス成形装置においては、前記誘導加熱コイルの突出部を、前記発熱体における発熱量に対応した形状に形成することが好ましい。このように、突出部を発熱体の発熱量の大小に応じた形状とすることによって、発熱量に応じて誘導加熱コイルの接近量を調整することができるようになり、発熱体の温度制御御をきめ細かく行うことが可能になる。その結果、複数の成形型のあいだにおける温度のばらつきを最小限に抑えることができる。
【００１５】
なお、本発明のモールドプレス成形装置においては、前記発熱体の、長手方向端部における誘導加熱コイルとの距離を、長手方向におけるいずれの位置の距離よりも大きい構成とすることが好ましい。このようにすると、発熱体のうち最も発熱量が大きく、温度上昇しやすい端部の温度上昇を抑制して、発熱体の均熱化に有効である。
【００１６】
本発明の光学素子の製造方法においては、上記モールドプレス成形装置を用いて、複数の成形素材を同時にプレス成形して光学素子を製造する。
このような製造方法によれば、加熱効率が良く、しかも均一の温度で複数の光学素子を加熱することが可能となり、短いサイクルタイムで、均一な光学性能を有した光学素子を容易に製造することができる。
【００１７】
また、本発明の光学素子の製造方法においては、前記複数の成形素子がガラス光学素子であって、このガラス光学素子を、前記モールドプレス成形装置の成形型の温度より高温に加熱し、かつ、この複数のガラス光学素子を前記複数の成形型へ同時に供給して、同時にプレス成形してガラス光学素子を製造する。
このような製造方法によれば、面精度、形状精度の高いガラス光学素子を、さらに短いサイクルタイムで、複数同時に製造することができる。
【００１８】
また、本発明の光学素子の製造方法においては、プレス成形を行う際の、前記複数の成形型の各成形面における温度分布を、１０℃以内となるようにしてある。
このような製造方法によれば、均一な光学性能を有した（ガラス）光学素子を複数同時に製造することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、以下では、本発明をガラス光学素子の製造装置に適用した実施形態にそって説明するが、本発明のモールドプレス成形装置は、この実施形態に限られるものではなく、樹脂製光学素子の製造、あるいは、ガラス及び樹脂製の光学素子以外の部品製造にも適用できる。
【００２０】
［ガラス光学素子の製造装置］
図１は、本発明に係るモールドプレス成形装置をガラス光学素子の製造装置に適用した場合の概略平断面図である。
図１に示す製造装置は、球状のガラスプリフォームをプレスし、小型のコリメーターレンズを製造するものである。概略的に、球状のガラスプリフォームは、本製造装置筐体内に複数（図の例では６つ）同時に供給され、その加熱により軟化され、成形型によってプレスされ、冷却され、そして筐体外へ搬出される。この繰り返しにより、連続的に多数のコリメーターレンズが製造される。
【００２１】
図１に示すように、このガラス光学素子の製造装置１０は、加熱室２０及び成形室４０を備えている。加熱室２０と成形室４０は、開閉バルブ６１を備えた通路６０で相互に連通されており、この加熱室２０、成形室４０及び通路６０によって、外部から遮断された一つの密閉空間が形成されている。この密閉空間の外壁は、ステンレスその他の部材により形成されており、シーリング材によって、その気密性が保持されている。この加熱室２０、成形室４０及び通路６０によって形成される密閉空間は、ガラス光学素子の成形に際して、不活性ガス雰囲気にされる。すなわち、図示しないガス交換装置によって、空間内の空気が排気され、代わりに不活性ガスが充填される。不活性ガスとしては、窒素ガス（例えば、Ｎ２＋０．０２ｖｏｌ％Ｈ２）を用いることが好ましい。
【００２２】
加熱室２０は、供給されるガラスプリフォームをプレスするに先立って予備加熱するための領域であり、ここには、プリフォーム供給装置２２、プリフォーム搬送装置２３及びプリフォーム加熱装置２４が設置される。また、外部からガラスプリフォームを加熱室２０内へ供給するための供給準備室２１が設置される。供給準備室２１には、図示しない受け皿が６つ配置され、ここに図示しないロボットアームを用いて６つのガラスプリフォームが置かれる。供給準備室２１内に設置したプリフォーム供給装置２２の吸着パッドによって、この受け皿上のガラスプリフォームが吸着され、加熱室２０内へ搬入される。供給準備室２１は、加熱室２０内への空気の流入を禁止するため、ガラスプリフォームを受け皿に配置した後、密閉されて不活性ガス雰囲気に置換される。
【００２３】
プリフォーム搬送装置２３は、供給準備室２１から搬入されるガラスプリフォームを受け取り、プリフォーム加熱装置２４による加熱領域に搬送し、さらに、加熱軟化したガラスプリフォームを成形室４０へ搬送する。プリフォーム搬送装置２３は、そのアーム２５の先端に６つの皿２６を備え、その上でガラスプリフォームを保持する。
実施形態のものでは、加熱室２０内に固定される駆動部２３ａによって、皿２６を備えるアーム２５が水平に支承され、該アーム２５はほぼ９０度の回転角をもって水平方向に回動される。また、アーム２５は、駆動部２３ａを中心とした半径方向に出退可能に構成されており、これによって、保持したガラスプリフォームを成形室４０に搬送する。
【００２４】
プリフォーム搬送装置２３は、駆動部２３ａ内に、図示しないアーム開閉機構を備え、これによってアーム２５の先端を開いて皿２６上のガラスプリフォームを前記成形型上に落下させる。
【００２５】
プリフォーム加熱装置２４は、供給されたガラスプリフォームを、所定の粘度に対応した温度まで加熱するためのものである。ガラスプリフォームを安定して一定の温度まで昇温するために、抵抗素子を用いた抵抗加熱による加熱装置（例えば、Ｆｅ−Ｃｒヒータ）を用いることが好ましい。プリフォーム加熱装置２４は、側面から見て概略コ字状を有しており、その内側の上下面にヒータ部材を備えている。プリフォーム加熱装置２４は、図１に示すように、アーム２５上に保持したガラスプリフォームの移動軌跡上に設置される。
アーム２５は、前記プリフォーム供給装置２２からガラスプリフォームを受け取るとき及び成形室４０へこれを搬送するときを除き、前記プリフォーム加熱装置２４内に置かれる。前記プリフォーム加熱装置２４のヒータ表面温度は約１１００℃、炉内雰囲気、すなわち上下ヒータ間の雰囲気は約７００〜８００℃とすることができる。なお、本実施形態においては、上下ヒータ間に温度差を設けることによって、アーム２５の縦方向における反りを防止するようにしている。
【００２６】
一方、成形室４０は、前記加熱室２０において予備加熱されたガラスプリフォームをプレスして、所望の形状のガラス光学素子を成形するための領域であり、ここには、プレス装置４１及びガラス光学素子の搬出装置４２が設置されている。また、プレス成形されたガラス光学素子を外部へ搬出するための取り出し準備室４３が設置される。
【００２７】
プレス装置４１は、プリフォーム搬送装置２３によって加熱室２０から搬送される６つのガラスプリフォームを同時に受け入れ、これをプレスして所望の形状のガラス光学素子を得る。プレス装置４１は、上型及び下型を含む成形型を備えており、その間に供給された６つのガラスプリフォームをそれらの成形面によって同時にプレスする。プリフォーム搬送装置２３のアーム２５上の６つのガラスプリフォームは、該アームの先端が開かれることによって、前記下型上に落下され、該アームが成形型間から後退した直後に、下型が上型に向けて上昇し、これによってその間に挟まれたガラスプリフォームがプレスされる。
【００２８】
前記成形型の周囲には、これを加熱するための高周波による誘導加熱コイル４１０が設置されている。ガラスプリフォームのプレスに先立って、成形型を誘導加熱コイル４１０によって加熱し、所定の温度に維持する。プレス時における成形型の温度は、予熱されたガラスプリフォームの温度とほぼ同じであっても、それよりも低い温度であってもよい。
【００２９】
搬出装置４２は、プレス装置４１によってプレスされたガラス光学素子を、前記取り出し準備室４３へ受け渡すものである。搬出装置４２は、駆動部４２ａに対し回動自在に支承されたアーム４２ｂの先端に６つの吸着パッド４２ｃを備えている。吸着パッド４２ｃは、成形型の下型上にある６つのガラス光学素子を真空吸着し、搬出装置４２による搬送を可能にする。アーム４２ｂの回動により吸着されたガラス光学素子は、取り出し準備室４３下に搬送され、ここに設置された図示しない昇降手段上に置かれる。アーム４２ｂの待避後に、該昇降手段が上昇され、ガラス光学素子は取り出し準備室４３へ受け渡される。
本実施形態においては、昇降手段のレンズ載置面によって、取り出し準備室４３の成形室４０と通じる開口が閉鎖され、これによって取り出し準備室４３と成形室との間の気体交換が不能な状態となる。取り出し準備室４３の上部を開放することによって、ロボットアームその他の搬出手段を用い、その内部のガラス光学素子が順次外部へ搬出される。ガラス光学素子の搬出後、取り出し準備室４３は密閉され、ここに不活性ガスが充填される。
【００３０】
〔プレス装置〕
次に、プレス装置について説明する。
図２は、本実施形態にかかるガラス光学素子製造装置のプレス装置の概略平面図を示し、図３は、同じく要部構造を示す側断面図である。このプレス装置は、長尺状の上母型４１１ａ及び下母型４１１ｂが、それぞれ上主軸４１２ａ及び下主軸４１２ｂに取り付けられている。そして、上母型４１１ａ及び下母型４１１ｂにはそれぞれ６個の上型４１３ａ及び下型４１３ｂが取り付けられている。また、上母型４１１ａ及び下母型４１１ｂの周囲には、誘導加熱コイル４１０が設けられている。
さらに、上型４１３ａの外周には下型４１３ｂと狭いクリアランスで嵌合して滑動することによりレンズの上下面の軸ずれを防止するスリーブ４１４が設けられている。上母型４１１ａには、ガイドピン４１５が突設され、下母型４１１ｂにはガイドピン４１５に係合するガイド孔４１６が形成されている。
【００３１】
上下母型４１１ａ，４１１ｂの素材は、誘導加熱によって発熱する発熱体を用いている。この発熱体としては、例えば鉄、コバルト、ニッケルなどを用いることができる。また、上下の成形型４１３ａ，４１３ｂには、例えば炭化ケイ素、窒化ケイ素などのセラミック、あるいは超硬合金などを用いることができる。
ここで、上下母型４１１ａ，４１１ｂの発熱体としては、熱膨張率が成形型４１３ａ，４１３ｂの素材と近いものを使用することが好ましい。例えば、成形型の素材としてセラミックを用いる場合には、発熱体として、タングステン合金などを用いることが好ましい。
なお、上下の成形型４１３ａ，４１３ｂの成形面には離型膜を設けることができる。離型膜としては、貴金属（Ｐｔ、Ｉｒ，Ａｕなど）や、炭素を主成分とする膜が適用できる。炭素膜は、特に、安価であって離型効果が優れており、好適である。
【００３２】
本実施形態における誘導加熱コイル４１０は、図２に示すように母型４１１の長手方向中央部と対向する部位を母型と接近する方向に曲げて突出部４１０ａを形成してある。このように誘導加熱コイル４１０に突出部４１０ａを形成して母型との距離を狭くすると、母型に流れるうず電流が大きくなり発熱量を大きくすることができる。
【００３３】
この突出部４１０ａの形状は、図７に示す従来装置で加熱したときの母型の発熱量分布を予め測定しておき、このときの温度分布を参考にして設計することが好ましい。
すなわち、図７に示すように、母型における発熱量の最も小さい部分に誘導加熱コイルが最も接近するようにするとともに、母型の温度上昇の差（ばらつき）に対応して誘導加熱コイルと母型との距離を決定すると、母型における温度上昇（温度分布）を均一化することができる。
【００３４】
そこで、本実施形態のプレス装置では、図７に示す誘導加熱コイルによって加熱したときの母型における発熱量の差を考慮して、突出部４１０ａ両側に傾斜部４１０ｂを形成してある。
このように、突出部４１０ａの長さと、その両側の傾斜部４１０ｂの傾斜角度を、図７に示す誘導加熱コイルによって加熱したときの母型の発熱量に応じて適宜選択することにより、母型における温度上昇の状態を調整することが可能となる。
突出部４１０ａと傾斜部４１０ｂの組み合わせによっては、誘導加熱コイル４１０の母型側に突出する部分を、湾曲状に形成することも可能である。
【００３５】
一方、母型４１１の両端は温度上昇率が高いので、誘導加熱コイル４１０の母型両端と対向する部位は、母型から遠ざけて他の部位より、母型４１１と誘導加熱コイル４１０の間の距離を大きく取ることが好ましい。
【００３６】
図４は、３個の成形型を一列に配置した母型を二つ直列に備えたプレス成形装置の例である。このように母型の長さを小さくすると、母型の上下方向の熱分布によって母型に反りが生じた場合でも、成形されるレンズのティルト（上下型の軸の傾き）を抑止できる点で好ましい。さらに、このようにすることで、二つの母型の向き合う面付近の誘導加熱効率を上げることができる。本態様では向き合う面を平面としており、角部には曲率をつけている。このようにすることで、二つの母型の向き合う面付近の加熱効率を適切にしている。
【００３７】
このプレス成形装置においては、誘導加熱コイル４１０が二つの母型４１１の周囲を巻回するようにしてある。この場合、従来の誘導加熱コイルで加熱したときの二つの母型における発熱量は図８に示すようになる。そこで、母型における最も温度が低い母型中央付近と対応する誘導加熱コイルの部位に突出部４１０ａを形成することによって、母型の温度の均一化を図っている。
【００３８】
なお、３個の成形型を一列に配置した母型を二つ直列に備えたプレス成形装置、例えば、図８に示すように、二つ並べた母型の内側両端に、図示のような曲率を付け、かつコイルを図示のような位置関係で巻回した装置においては、二つの母型の外側両端の温度が最も高く、次に二つの母型の内側両端の温度が高く、二つの母型の中央部付近の温度が最も低くなる。したがって、この場合には、図５に示すように、誘導加熱コイル４１０の、二つの母型４１１の中央付近と対向する部位を母型と最も接近する突出部４１０ａとし、二つの母型のあいだと対向する部位を次に母型と接近する突出部４１０ｃとすることもできる。
このように誘導加熱コイルを設計すると、より一層母型の均熱化を図ることが可能となる。
【００３９】
上記のように突出部を形成した誘導加熱コイルは、上下の母型の両方あるいはどちらか一方に設けることができる。
【００４０】
なお、本実施形態にかかるプレス成形装置を設計するときには、次の点に留意する必要がある。
すなわち、加熱効率の観点からすると、作業性に問題の無い範囲で、極力、誘導加熱コイルを母型に近接して配置することが好ましい。しかし、接近しすぎると、放電する可能性があるので、例えば、１０〜５０ｋｗの出力を使用する場合には、コイル内周と母型外周との距離（図３におけるＷ１の部分）は、３〜５ｍｍとすることが好ましい。
また、母型に最も接近している部位のコイルと母型の距離（Ｗ１）は、中央付近以外で母型と対向する部位のコイルと母型の距離（Ｗ２）と、１．５〜２．５Ｗ１の関係とし、さらに、母型両端部と対向する部位のコイルと母型の距離（Ｗ３）は２．５〜４．５Ｗ１の関係とすることが、好ましい。
【００４１】
上記のようにプレス成形装置を構成することによって、例えば、各成形型の成形面同士における、温度ばらつきを１０℃以内であるようにすると、均質な複数の光学素子を成形することができる。温度のばらつきは、好ましくは５℃以内、さらに好ましくは３℃以内である。
【００４２】
［ガラス光学素子の製造方法］
以上のような構成のガラス光学素子製造装置を用いて、本発明に係るガラス光学素子を製造する方法の実施形態について説明する。
（ａ）加熱工程
前回の成形サイクルが終了した状態の上下成形型は、Ｔｇ付近の温度に冷却されているため、プレス成形に適した温度まで加熱する必要がある。すなわち、上母型と下母型の周囲を巻回する誘導加熱コイルに電流を流し、上下母型を発熱させ、この熱伝導によって上下の各成形型を所定温度まで加熱する。このとき、複数の成形型の温度のばらつきをできるだけ小さくすることが重要である。
上下成形型の温度設定値は、通常、上下とも同一とするが、成形されるレンズ形状や径などによっては、上下の成形型に温度差を設けてもよい。
なお、上下母型の熱容量が相違し、加熱効率に差のあることが多いため、この点も考慮して、高周波コイル巻き数、及び出力範囲を決定する。
【００４３】
（ｂ）ガラス素材供給工程
加熱された上下型間に、搬送されたガラス素材が供給され、下型上に配置される。ガラス素材の供給は、予め適切な重量の所定形状に予備成形されたガラス素材を用い、成形に適した粘度まで軟化したものを供給するか、あるいは、成形に適した温度よりも低温のガラス素材を上下型間に供給し、成形型においてさらに加熱してもよい。
予め、型の設定温度よりも高温に加熱し、軟化した状態のガラス素材を供給する場合には、特に、型温度の制御を精密に行う必要があるので、本発明を実施すると好適である。すなわち、母型の発熱量が小さく温度の上昇しにくい部位に接近して誘導加熱コイルの突出部を形成し、及び／又は母型の両端と対向する誘導加熱コイルの部位を母型から遠ざけることによって、複数の成形型に伝導される熱をそれぞれ調整し、各成形型のあいだの温度差が１０℃以内、好ましくは５℃以内、さらに好ましくは３℃以内となるようにする。
このときのガラス素材の温度は、粘度で１０９ポアズ相当未満の温度とし、好ましくは１０５．５〜１０７．５ポアズ相当とする。
なお、軟化したガラス素材を搬送して下型上に配置するときには、ガラス素材が搬送部材に接触して、表面に欠陥が起きると、成形される光学素子の面形状に影響するため、軟化したガラス素材を気体により浮上させた状態で搬送し、下型上にガラス素材を落下させる治具を用いることが好ましい。
【００４４】
（ｃ）加圧工程
上下型とガラス素材がそれぞれ所定の温度範囲にあり、ガラス素材が加熱軟化した状態で、下母型を上昇させて加圧し、上下成形型の成形面を転写することによって、所定面形状をもったガラス光学素子を成形する。下型の上昇は、駆動手段（例えばサーボモータ）を作動させて行う。ガラス素材が加熱軟化した状態で供給される場合には、供給後直ちに加圧が行われる。
加圧のための下型の上昇ストロークは、予め、成形する光学素子の肉厚から設定された値であり、この後の冷却工程においてガラスが熱収縮する分を見込んで定めた量とする。加圧のスケジュールは、成形する光学素子の形状や大きさに応じて任意に設定することができ、初期加圧の後、荷重を開放したのち、二次加圧を行うなどの、複数回の加圧方法を採用することもできる。
【００４５】
（ｄ）冷却・離型工程
加圧を維持したまま、あるいは加圧を減じた状態で、成形されたガラス光学素子と成形型の密着を保ち、ガラスの粘度で１０１２ポアズ相当の温度になるまで冷却したのち、離型する。離型温度は、１０１２．５〜１０１３．５ポアズ相当、あるいはそれ以下で行うことが好ましい。
【００４６】
（ｅ）取り出し工程
吸着部材を備えた取り出しアーム等により、成形されたガラス光学素子を自動的に取り出す。
【００４７】
次に、本発明の成形装置と製造方法を用いてガラス光学素子の製造を行った実施例と、比較例の結果を示す。
［実施例１］
図１〜３に示すモールドプレス成形装置を用い、ガラスレンズを成形した。本実施例のプレス成形装置における成形型はＳｉＣ製であり、その成形面には炭素系膜が被覆されており、母型はタングステン合金製である。上母型は支持体を介して成形室の天板に固定され、下母型は支持体を介して上下動と加圧を可能にするための駆動軸に固定されている。さらに、母型の周囲には成形型を加熱するための誘導加熱コイルが、長尺状母型の周囲に巻回されている。
ここで、母型の長手方向中央付近と誘導加熱コイルの突出部との距離（Ｗ１）を５ｍｍとし、他の部分における母型と誘導加熱コイルの距離（Ｗ２）を１０ｍｍとし、突出部と母型との距離（Ｗ１）を他の部分における距離（Ｗ２）よりも５ｍｍ小さくした。また、母型の長手方向両端部においては、母型と誘導加熱コイルの距離（Ｗ３）を１７ｍｍとした。この誘導加熱コイルに高周波電流を流すと、母型の表面付近が誘導加熱され、この部分から熱伝導が起こり各成形型を加熱した。母型には、制御用熱電対が差し込まれ、この測温値にもとづいて加熱制御が行われる。
本実施例では、上型の代わりにダミー型を入れ、熱電対をダミー型に差込んで上型位置での温度を測定した。プレス温度５７０℃、離型温度４５０℃、サイクルタイム１１０秒の設定で、プレス開始時での型温を比較例とともに図６に示す。サイクルタイムが短いにもかかわらず各型の最大温度差は７℃以下となった。
【００４８】
次に、上記成形装置にて、バリウム硼珪酸塩ガラス（Ｔｇ：５１０℃  Ｔｓ：５４５℃）のガラスプリフォーム（球形）を用いて、外径１５ｍｍの凹メニスカスレンズを成形した。プリフォームには、あらかじめ炭素系膜をコートした。窒素ガス雰囲気のチャンバー内で、上下各成形型の予熱温度を５８０℃（ガラス粘度で１０８．３ポアズ相当）とした。
一方、浮上治具上に浮上させながら６１０℃（ガラス粘度で１０７．５ポアズ相当）に予熱された６個のプリフォームを、下型上に落下供給し、ただちに下型を上昇させることによってプレス成形を開始した。最終肉厚より、約７０μｍ厚いところまで１２０ｋｇ／ｃｍ２の圧力にて初期加圧し、２０ｋｇ／ｃｍ２まで減圧すると同時に冷却過程に移った。Ｔｓ付近にまで冷却された時点で７０ｋｇ／ｃｍ２に増圧し、上下型の温度が５００℃に下がった時点で下母型を下降させて離型し、取出し手段でプレス品を取り出した。成形サイクルタイムは１２０秒とし、上記の昇温・供給・プレス・冷却・離型取り出しの繰り返し運転を行い、３００回の連続プレスを行った。このプレスにより、１８００個のレンズが得られた。
得られたレンズの面精度を下記に示す。
【００４９】
【表１】
2004269339.tif 000003
【００５０】
［比較例］
図７に示す形状の上下母型とコイル（誘導加熱コイルを、母型の周囲に１０ｍｍの等距離で巻回）を用いた以外は、実施例１と同じ条件で、プレス成形装置を駆動した。すなわち、実施例１と同じ条件で上ダミー型の温度を測定した結果を図６に示す。最大温度差は２６℃であり、実施例１の三倍以上あった。
実施例１と同じプリフォームとプレス条件のもとでプレスした。一度にプレスされた６個のレンズのレンズ厚と面精度を下記に示す。位置ＡとＦでプレスされたレンズでは面精度不良となった。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
［実施例２］
実施例１と同じ硝材で外径１８ｍｍの凹メニスカスレンズをプレスした。ここでは、図４に示すプレス装置を用いた。
すなわち、各母型は、図２の形状の母型を二分割し、それぞれ３個の成形型を一列に配置した。また、誘導加熱コイルは、各母型の長手方向中央付近で母型に接近するような形状のものを使用した。成形型・母型の素材は実施例１と同じものを用いた。
ここで、二つの母型の間隔を３ｍｍとし、それぞれの母型の長手方向中央付近と誘導加熱コイルの突出部との距離（Ｗ１）を４ｍｍとし、他の部分における母型と誘導加熱コイルの距離（Ｗ２）を１０ｍｍとし、突出部と母型との距離（Ｗ１）を他の部分における距離（Ｗ２）よりも５ｍｍ小さくした。また、母型の長手方向両端部においては、母型と誘導加熱コイルの距離（Ｗ３）を１２ｍｍとした。
熱間で成形された扁平球形状のガラスプリフォームを用い、上下型の予熱温度を６００℃（ガラス粘度で１０８．０ポアズ）相当とし、プリフォーム予熱温度６３０℃（ガラス粘度で１０７．０ポアズ相当）とし、離型温度５００℃サイクルタイム１３０秒の設定で連続３００回の連続プレスを行った。その結果は以下に示すとおり、面精度の良好なレンズが１８００個得られた。
【００５３】
【表３】
2004269339.tif 000005
【００５４】
なお、今回用いた誘導加熱コイルにおいて、母型と接近する部位の形状は直線状であったが、この部分を円弧状にすることも可能である。
【００５５】
本発明のモールドプレス成形装置によれば、長手方向中央付近の成形型と、両端付近の成形型に生じる、温度環境の不均一を解消できることがわかった。また、この装置を用いた光学素子製造方法によれば、複数同時プレスを行なうための複数の成形型間で温度環境の不均一を相殺し、均一な熱条件で複数の同時プレス成形を行えることが可能となった。
【００５６】
さらに、従来技術では、母型長手方向中央付近に配置された成形型においては、成形サイクルタイムを短くしたような場合に、長手方向両端部からの熱伝導による加熱が不足するため、成形面内での温度不均一によりアスを生じたが、本発明の装置では加熱効率が高いことから、成形サイクルタイムを短くしても、母型の長手方向、短手方向の両方（複数の成形型）において、均熱化を図ることができ、その結果、アス、クセともに抑止されることがわかった。
【００５７】
このようなモールドプレス成形装置とその装置を用いた光学素子の製造方法によれば、面精度を得る難度の高い、凹メニスカスレンズなどにおいても、均一性能のものを得られることがわかった。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、母型に支持された成形型の均熱化を図ることができ、特に複数の成形型による複数取りにおいて、均一性能の光学素子が生産性よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用するモールドプレス成形装置の一実施形態を示す概略平面図である。
【図２】図２は、図１におけるプレス装置の概略平面図である。
【図３】図３は、図２に示すプレス装置の概略側断面図である。
【図４】図４は、他のプレス装置例の概略平面図である。
【図５】図５は、さらに他のプレス装置例の概略平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１の結果（温度分布）と比較例の結果（温度分布）を示すグラフである。
【図７】図７は、従来のプレス装置の一例を示す概略平面図である。
【図８】図８は、従来のプレス装置の他の例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０  光学ガラス製造装置
２０  加熱室
４０  成形室
４１  プレス装置
４１０  高周波誘導コイル
４１０ａ，４１０ｃ  突出部
４１０ｂ  傾斜部
４１１ａ，４１１ｂ  母型
４１３ａ，４１３ｂ  成形型
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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