(57)【要約】【課題】複数の成形素材（例えばガラス）を同時に加熱・加圧する際に、その成形温度と成形圧力とを共に等しく保つことができる成形装置および金型装置を提供する。【解決手段】複数の貫通孔を有する胴型１２と、貫通孔の内部に配置され、光学素子の成形素材１０を収容する上下型（１５，１６）と、複数の貫通孔の内部に配置された複数対の上下型の全ての一端部（１７）に接触可能な第１部材２２を含むと共に、該第１部材の中心部に屈曲可能に連結された第２部材２１を含む関節機構と、複数対の上下型の一端部（１７）とは反対側の他端部を支持し、該他端部と第２部材との間隔を小さくすることにより、上下型に収容された成形素材を加圧する手段２５，２７とを備える。【選択図】      図３
2005060120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有する胴型と、
前記貫通孔の内部に配置され、光学素子の成形素材を収容する上下型と、
前記複数の貫通孔の内部に配置された複数対の前記上下型の全ての一端部に接触可能な第１部材を含むと共に、該第１部材の中心部に屈曲可能に連結された第２部材を含む関節機構と、
前記複数対の上下型の前記一端部とは反対側の他端部を支持し、該他端部と前記第２部材との間隔を小さくすることにより、前記上下型に収容された前記成形素材を加圧する加圧手段とを備えたことを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子成形装置において、
前記第１部材は、前記第２部材と対向する側の面に、凸部と凹部との何れか一方を有し、
前記第２部材は、前記第１部材と対向する側の面に、凸部と凹部との何れか他方を有し、
前記第１部材と前記第２部材とは、凸部と凹部との接触部を介して屈曲可能に連結されていることを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学素子成形装置において、
前記第１部材と前記第２部材との何れか一方が有する凸部は、略球面状の面形状を有し、
前記第１部材と前記第２部材との何れか他方が有する凹部は、円錐面状の面形状を有することを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２または請求項３に記載の光学素子成形装置において、
前記上下型の前記一端部と前記第１部材との接触は、点接触であることを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の光学素子成形装置において、
前記胴型の中心部に、成形温度の測定に用いられる穴を設けたことを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項６】
複数の貫通孔を有する胴型と、
前記貫通孔の内部に配置され、光学素子の成形素材を収容する上下型と、
前記複数の貫通孔の内部に配置された複数対の前記上下型の全ての一端部に接触可能な第１部材を含むと共に、該第１部材の中心部に屈曲可能に連結された第２部材を含む関節機構とを備えたことを特徴とする光学素子成形用金型装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光学素子成形用金型装置において、
前記第１部材は、前記第２部材と対向する側の面に、凸部と凹部との何れか一方を有し、
前記第２部材は、前記第１部材と対向する側の面に、凸部と凹部との何れか他方を有し、
前記第１部材と前記第２部材とは、凸部と凹部との接触部を介して屈曲可能に連結されていることを特徴とする光学素子成形用金型装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光学素子成形装置において、
前記第１部材と前記第２部材との何れか一方が有する凸部は、略球面状の面形状を有し、
前記第１部材と前記第２部材との何れか他方が有する凹部は、円錐面状の面形状を有することを特徴とする光学素子成形用金型装置。
【請求項９】
請求項６または請求項７または請求項８に記載の光学素子成形用金型装置において、
前記上下型の前記一端部と前記第１部材との接触は、点接触であることを特徴とする光学素子成形用金型装置。
【請求項１０】
請求項６から請求項９の何れか１項に記載の光学素子成形用金型装置において、
前記胴型の中心部に、成形温度の測定に用いられる穴を設けたことを特徴とする光学素子成形用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光学素子（例えばガラス素子など）を同時に成形可能な光学素子成形装置および光学素子成形用金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上下型の間に収容された成形素材（例えばガラス）を加熱・加圧することにより、ガラス素子を成形する装置が知られている。また、１つの胴型の内部に複数対の上下型を配置し、共通の平板で複数の上型を同時に押すことにより成形素材を加圧し、複数のガラス素子を同時に成形する装置も知られている（例えば特許文献１を参照）。この装置では、１つの胴型の内部に複数対の上下型を配置するため、複数の成形素材の温度を等しく保つことができる。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−２７１７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の装置では、１つの胴型に配置される複数対の上下型どうしで高さが異なると、複数の成形素材に加わる圧力が互いに異なってしまい、複数のガラス素子の品質（中心厚や面形状など）にバラツキが生じる。
【０００５】
本発明の目的は、複数の成形素材（例えばガラス）を同時に加熱・加圧する際に、その成形温度と成形圧力とを共に等しく保つことができる光学素子成形装置および光学素子成形用金型装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光学素子成形装置は、複数の貫通孔を有する胴型と、前記貫通孔の内部に配置され、光学素子の成形素材を収容する上下型と、前記複数の貫通孔の内部に配置された複数対の前記上下型の全ての一端部に接触可能な第１部材を含むと共に、該第１部材の中心部に屈曲可能に連結された第２部材を含む関節機構と、前記複数対の上下型の前記一端部とは反対側の他端部を支持し、該他端部と前記第２部材との間隔を小さくすることにより、前記上下型に収容された前記成形素材を加圧する加圧手段とを備えたものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学素子成形装置において、前記第１部材は、前記第２部材と対向する側の面に、凸部と凹部との何れか一方を有し、前記第２部材は、前記第１部材と対向する側の面に、凸部と凹部との何れか他方を有し、前記第１部材と前記第２部材とは、凸部と凹部との接触部を介して屈曲可能に連結されているものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光学素子成形装置において、前記第１部材と前記第２部材との何れか一方が有する凸部は、略球面状の面形状を有し、前記第１部材と前記第２部材との何れか他方が有する凹部は、円錐面状の面形状を有するものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２または請求項３に記載の光学素子成形装置において、前記上下型の前記一端部と前記第１部材との接触を点接触としたものである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の光学素子成形装置において、前記胴型の中心部に、成形温度の測定に用いられる穴を設けたものである。
請求項６に記載の光学素子成形用金型装置は、複数の貫通孔を有する胴型と、前記貫通孔の内部に配置され、光学素子の成形素材を収容する上下型と、前記複数の貫通孔の内部に配置された複数対の前記上下型の全ての一端部に接触可能な第１部材を含むと共に、該第１部材の中心部に屈曲可能に連結された第２部材を含む関節機構とを備えたものである。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光学素子成形用金型装置において、前記第１部材は、前記第２部材と対向する側の面に、凸部と凹部との何れか一方を有し、前記第２部材は、前記第１部材と対向する側の面に、凸部と凹部との何れか他方を有し、前記第１部材と前記第２部材とは、凸部と凹部との接触部を介して屈曲可能に連結されているものである。
【００１１】
請求項９に記載の発明は、請求項６または請求項７または請求項８に記載の光学素子成形用金型装置において、前記上下型の前記一端部と前記第１部材との接触を点接触としたものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項６から請求項９の何れか１項に記載の光学素子成形用金型装置において、前記胴型の中心部に、成形温度の測定に用いられる穴を設けたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
ここでは、３個のガラス製レンズを同時に成形可能な装置を例に説明する。
第１実施形態の光学素子成形装置には、図１，図２に示す成形型（１１〜１８）が設けられる。図１は成形型（１１〜１８）の上面図、図２は図１のＡＡ断面図である。
【００１３】
成形型（１１〜１８）について説明する。金型ベース１１の上に、円筒状の胴型１２が配置される。また、胴型１２がシフト方向に位置ずれしないようにするため、金型ベース１１の上には、胴型１２より僅かに内径の大きい環状部材１３がネジ１４で固定される。胴型１２の内部には３個の貫通孔が設けられ、各々の貫通孔に上型１５と下型１６とが配置される。
【００１４】
３対の上型１５と下型１６は、各々、胴型１２に対して上下方向に摺動自在である。上型１５と下型１６の間には、各々、ガラス素材１０（その形状は例えば精度の良いボール形状などを有する）が収容される。３個のガラス素材１０は、その重量（体積）が等しくなるようにある程度管理されたものである。上型１５の下端面および下型１６の上端面には、成形品のレンズに対応した所望の形状が形成される。
【００１５】
上型１５の上端面の中心部には、ピン１７が配置される。ピン１７の上面は球面状である。成形温度（ガラス素材１０の温度）の測定に用いるため、胴型１２の中心部には、熱電対挿入穴１８が設けられる。熱電対挿入穴１８の深さは、胴型１２の高さの半分程度である。
また、第１実施形態の光学素子成形装置には、図３，図４に示す関節機構（２１〜２４）と、上軸２５と、熱電対２６と、下軸２７とが設けられる。図３，図４は、成形型（１１〜１８）が下軸２７の上に配置され、その状態で例えば下軸２７が上昇した後、成形型（１１〜１８）のピン１７が関節機構（２１〜２４）に接触した状態を示している。図３は図１のＡＡ断面に相当し、図４は図１のＢＢ断面に相当する。
【００１６】
上軸２５には、その中心部を貫通するように熱電対２６が配置される。熱電対２６の下部は、関節機構（２１〜２４）に設けられた穴を通り、その下方に位置する成形型（１１〜１８）の熱電対挿入穴１８の中まで達している。熱電対２６の下部の先端は、ガラス素材１０の近傍に位置する。
関節機構（２１〜２４）は、プレート２１と天秤２２と天秤かけ２３とネジ２４とで構成されている。このうち、天秤２２が請求項の「第１部材」に対応し、プレート２１が「第２部材」に対応する。
【００１７】
プレート２１は、ネジ２４により、上軸２５の下側に固定されている。天秤かけ２３は、上端部がプレート２１の中心部に固定され、下端部で天秤２２の中心部を引っ掛けている。このように、プレート２１と天秤２２は、天秤かけ２３により中心部どうしで連結されている。なお、プレート２１と天秤２２との間の遊び幅Δ１は例えば１ｍｍ程度である。
【００１８】
また、プレート２１の下側（天秤２２と対向する側）の中心部には凹部が設けられ、この凹部の側面２１Ａが円錐面の一部になっている。一方、天秤２２の上側（プレート２１と対向する側）の中心部には凸部が設けられ、この凸部の側面２２Ａが球面や楕円面などの軸対称な曲面の一部になっている。そして、プレート２１と天秤２２とは、凹部の側面２１Ａと凸部の側面２２Ａとの接触部で屈曲可能になっている。このため、天秤２２は、プレート２１に対してチルト方向に自在に動くことができる。
【００１９】
さらに、天秤２２の下側は平面である。天秤２２は、その下側の平面において、成形型（１１〜１８）を構成する３対の上下型（１５，１６）の全てのピン１７に接触可能である。このときの天秤２２とピン１７との接触は、点接触である。
また、上記の関節機構（２１〜２４）が取り付けられた上軸２５自体は、第１実施形態の光学素子成形装置の本体に固定されている。下軸２７は、不図示の加圧機構（モータや駆動機構などを含む）により上下方向に移動可能である。このため、下軸２７を上方に移動させ、下軸２７と上軸２５との間隔を小さくすることにより、ガラス素材１０を加圧することができる。なお、上軸２５，下軸２７，加圧機構は、総じて、請求項の「加圧手段」に対応する。
【００２０】
その他、第１実施形態の光学素子成形装置には、図示省略したが、成形室や加熱機構や制御機構も設けられる。成形室は、後述の成形時に、成形型（１１〜１８）の周囲を不活性ガス（例えば窒素ガス）の雰囲気に保つための場所である。これにより、成形型（１１〜１８）の酸化を防止することができる。加熱機構は、成形室の外側に配置される。制御機構には、熱電対２６による検知信号が入力される。
【００２１】
なお、プレート２１の下側の中心部に設けられた凹部の表面形状は、前述の通り、円錐面だけに限定されず、略球面形状となっても構わない。このとき、天秤２２の上側の中心部に設けられた凸部は凹部の反転形状となっている。
次に、第１実施形態の光学素子成形装置による３個のガラス製レンズの同時成形について説明する。このとき成形型（１１〜１８）は成形室の中に配置される。
【００２２】
（Ｉ）    ガラス素材１０を加圧しない状態で所定の温度まで加熱する。このと
き、熱電対２６からの検知信号に基づいて温度制御を行う。既に説明した通り、ガラス素材１０の近傍に熱電対２６の下部の先端が位置するため、ガラス素材１０の温度を正確に測定できる。さらに、１つの胴型１２の中に３対の上下型（１５，１６）を挿入するため、３個のガラス素材１０の温度（成形温度）を等しく保つことができる。
【００２３】
（ＩＩ）    そして、ガラス素材１０の温度が目標値に達した後、一定時間が経過した時点で、下軸２７を成形型（１１〜１８）と共に上方に移動させ、ガラス素材１０の加圧を開始する。
このとき、３対の上下型（１５，１６）のピン１７は、各々、天秤２２の下面に押し付けられていく。また、下軸２７の上方移動によるプレス力は、天秤２２から３個のピン１７に対して均等に伝達され、３対の上下型（１５，１６）の間に収容された各々のガラス素材１０に対して均等に圧力が加えられていく。
【００２４】
さらに、図４のように、３対の上下型（１５，１６）の高さが互いに異なる場合でも（例えばΔ２＝１ｍｍ程度）、高さの差Δ２に応じて天秤２２がチルト方向に動くため、天秤２２から３個のピン１７に対してプレス力が均等に伝達される。そして、３対の上下型（１５，１６）の間に収容された各々のガラス素材１０に対して均等に圧力が加えられていく。
【００２５】
このように、第１実施形態の成型装置によれば、３個のガラス素材１０を同時に加熱・加圧する際に、その成形温度と成形圧力とを共に等しく保つことができる。したがって、同じ温度条件および圧力条件の下で良好に成形処理を行うことができる。
【００２６】
（ＩＩＩ）    加圧を開始してから所定の時間が経過すると（または下軸２７の移動量が所定値になると）、ガラス素材１０の温度を少しずつ下げる。そして、ガラス素材１０の温度がガラス転移点近傍になると、下軸２７を下降させて徐圧し、成形処理を終了させる。
第１実施形態の光学素子成形装置によれば、３対の上下型（１５，１６）の高さが互いに異なる場合でも、３個のガラス素材１０に対する成形処理を同じ温度条件および圧力条件の下で良好に行うことができるため、品質（中心厚や面形状など）が同じ３個のレンズを同時に成形できる。
【００２７】
さらに、胴型１２の中心部に配置された熱電対２６により、ガラス素材１０の温度を正確に測定できるため、加圧を開始してからの時間（または下軸２７の移動量）に基づいて、レンズの中心厚を高精度に制御することができる。したがって、高品質で品質の揃った３個のレンズを同時に成形できる。
また、繰り返し成形する際にも、温度条件および圧力条件を一定に保つことができ、寸法安定性のよい成形処理を行うことができる。このため、生産性が格段に向上する。
【００２８】
さらに、第１実施形態の光学素子成形装置では、天秤２２とピン１７との点接触によりプレス力を分配するため、３個のガラス素材１０に対する各々の成形圧力を確実に均等なものとすることができる。
また、第１実施形態の光学素子成形装置は、小径（φ１０ｍｍ程度以下）のガラス非球面レンズを成形する場合に特に好適である。この光学素子成形装置を用いることにより、高品質で品質の揃った小径のガラス非球面レンズを１回の処理で３個同時に製造でき、生産性が向上する。
【００２９】
なお、上記した第１実施形態では、上下型（１５，１６）にピン１７を配置し、ピン１７と天秤２２とを点接触させたが、本発明はこれに限定されない。天秤２２の側に同様のピンを配置し、このピンと上下型（１５，１６）とを点接触させても構わない。また、ピンの代わりに、上下型（１５，１６）または天秤２２の該当箇所を球面状の凸部として一体に構成してもよい。
【００３０】
（第２実施形態）
ここでは、６個のガラス製レンズを同時に成形可能な装置を例に説明する。
第２実施形態の光学素子成形装置は、第１実施形態の光学素子成形装置（図１〜図４）の成形型（１１〜１８）に代えて、図５〜図８に示す成形型（１１，１３〜１８，３１〜３３）を用いたものである。成形型（１１，１３〜１８，３１〜３３）のうち、第１実施形態と構成が同じ部品（１１，１３〜１８）については、その説明を省略する。ただし、第２実施形態では、６対の上下型（１５，１６）が用いられる。以下、第１実施形態と構成が異なる部品（胴型３１と天秤３２とピン３３）について説明する。
【００３１】
なお、図５は第２実施形態における天秤３２が設けられた成形型の上面図、図６は天秤３２が設けられた成形型の断面図であり、図４と対応する断面図である。また、図７，図８は、天秤３２の部分を拡大した断面図であり、特に図８については成形型に高さのバラツキが有り、天秤３２がチルトした状態を示す。
胴型３１の内部には６個の貫通孔が設けられ、各々の貫通孔に上下型（１５，１６）が配置される。６対の上下型（１５，１６）に収容された６個のガラス素材１０は、その重量（体積）が等しくなるように管理されている。胴型３１の中心部に設けられた熱電対挿入穴１８は、その深さが胴型３１の高さの半分程度である。
【００３２】
次に、天秤３２とピン３３について説明する。天秤３２は、隣り合う２対の上下型（１５，１６）の両方のピン１７に接触可能である。このときの天秤３２とピン１７との接触は、点接触である。また、天秤３２には、隣り合う２対の上下型（１５，１６）の並び方向に平行なガイド部３２Ａ（図６）が外側に設けられ、且つ、隣り合う２対の上下型（１５，１６）の間に挿入可能な仕切り部３２Ｂ（図７）が内側に設けられる。そして、天秤３２の上端面の中心部にピン３３が配置される。ピン３３の上面は球面状である。
【００３３】
このように、第２実施形態の光学素子成形装置では、６対の上下型（１５，１６）のピン１７の上に天秤３２が配置される（図５参照）ため、成形型（１１，１３〜１８，３１〜３３）が下軸２７の上に配置された状態で例えば下軸２７を上昇させると、成形型（１１，１３〜１８，３１〜３３）のピン３３が関節機構（２１〜２４）に接触することになる。
【００３４】
次に、第２実施形態の光学素子成形装置による６個のガラス製レンズの同時成形について説明する。このとき成形型（１１，１３〜１８，３１〜３３）は成形室の中に配置される。
（ｉ）    上記（Ｉ）と同様、ガラス素材１０を加圧しない状態で所定の温度まで加熱する。ガラス素材１０の近傍に熱電対２６の下部の先端が位置するため、ガラス素材１０の温度を正確に測定できる。さらに、１つの胴型３２の中に６対の上下型（１５，１６）を挿入するため、６個のガラス素材１０の温度（成形温度）を等しく保つことができる。
【００３５】
（ｉｉ）    そして、ガラス素材１０の温度が目標値に達した後、一定時間が経過した時点で、下軸２７を成形型（１１，１３〜１８，３１〜３３）と共に上方に移動させ、ガラス素材１０の加圧を開始する。
このとき、６対の上下型（１５，１６）のピン１７は、各々、３個の天秤３２の下面に押し付けられ、さらに、３個の天秤３２のピン３３は、各々、関節構造（２１〜２４）の天秤２２の下面に押し付けられていく。また、下軸２７の上方移動によるプレス力は、図７に示すとおりに、天秤２２から３個のピン３３に対して均等に伝達され、さらに、各々のピン３３に伝達されたプレス力は、各々の天秤３２から２個のピン１７に対して均等に伝達され、６対の上下型（１５，１６）の間に収容された各々のガラス素材１０に対して均等に圧力が加えられていく。
【００３６】
さらに、図８のように、隣り合う２対の上下型（１５，１６）の高さが互いに異なる場合でも（例えばΔ３＝１ｍｍ程度）、高さの差Δ３に応じて天秤３２がチルト方向に動くため、天秤３２から２個のピン１７に対してプレス力が均等に伝達される。また、図４と同様、３個のピン３３の高さが互いに異なる場合でも、高さの差に応じて天秤２２がチルト方向に動くため、天秤２２から３個のピン３３に対してプレス力が均等に伝達される。そして、６対の上下型（１５，１６）の間に収容された各々のガラス素材１０に対して均等に圧力が加えられていく。
【００３７】
このように、第２実施形態の成型装置によれば、６個のガラス素材１０を同時に加熱・加圧する際に、その成形温度と成形圧力とを共に等しく保つことができる。したがって、同じ温度条件および圧力条件の下で良好に成形処理を行うことができる。
（ｉｉｉ）    上記（ＩＩＩ）と同様、加圧を開始してから所定の時間が経過すると（または下軸２７の移動量が所定値になると）、ガラス素材１０の温度を少しずつ下げる。そして、ガラス素材１０の温度がガラス転移点以下になると、下軸２７を下降させて徐圧し、成形処理を終了させる。
【００３８】
第２実施形態の光学素子成形装置によれば、６対の上下型（１５，１６）の高さが互いに異なる場合でも、６個のガラス素材１０に対する成形処理を同じ温度条件および圧力条件の下で良好に行うことができるため、品質（中心厚や面形状など）が同じ６個のレンズを同時に成形できる。
さらに、胴型３２の中心部に配置された熱電対２６により、ガラス素材１０の温度を正確に測定できるため、加圧を開始してからの時間（または下軸２７の移動量）に基づいて、レンズの中心厚を高精度に制御することができる。したがって、高品質で品質の揃った６個のレンズを同時に成形できる。
【００３９】
また、繰り返し成形する際にも、温度条件および圧力条件を一定に保つことができ、寸法安定性のよい成形処理を行うことができる。このため、生産性が格段に向上する。
【００４０】
さらに、第２実施形態の光学素子成形装置では、天秤２２とピン３３との点接触および天秤３２とピン１７との点接触によりプレス力を分配するため、６個のガラス素材１０に対する各々の成形圧力を均等なものとすることができる。
また、第２実施形態の光学素子成形装置は、小径（φ１０ｍｍ程度以下）のガラス非球面レンズを成形する場合に特に好適である。この光学素子成形装置を用いることにより、高品質で品質の揃った小径のガラス非球面レンズを１回の処理で６個同時に製造でき、生産性が向上する。
【００４１】
なお、上記した第２実施形態では、上下型（１５，１６）にピン１７を配置し、天秤３２にピン３３を配置し、ピン１７と天秤３２を点接触させると共に、ピン３３と天秤２２を点接触させたが、本発明はこれに限定されない。天秤２２，３２の側に同様のピンを配置し、このピンを用いて点接触させても構わない。また、ピンの代わりに、上下型（１５，１６）または天秤２２，３２の該当箇所を球面状の凸部として一体に構成してもよい。
【００４２】
また、上記した第１，第２実施形態では、関節機構（２１〜２４）の天秤２２に凸部を設け、プレート２１に凹部を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、天秤２２に凹部を設け、凹部の側面を円錐面の一部とし、且つ、プレート２１に凸部を設け、この凸部の側面を球面の一部としても構わない。凸部の側面の形状は、球面以外でも構わない。凹部の側面の形状は、円錐面以外でも構わない。
【００４３】
さらに、上記した第１，第２実施形態では、３個，６個のガラス製レンズを同時に成形する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば３の倍数個の同時成形であれば、上記の天秤３２と同様の天秤を増やすことで、最終的に３個のピンを関節構造（２１〜２４）の天秤２２に接触させ、成形圧力を等しく保つことができる。ただし、３の倍数個に限らず、それ以外の個数（２個，４個など）でも本発明を適用できる。全ての上下対（１５，１６）は１つの円周上に配置することが好ましい。
【００４４】
また、上記した第１，第２実施形態では、ガラス製レンズの成形を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、樹脂などからなるレンズや、種々の光学素子の成形に広く適用することができる。
（第３実施形態）
ここでは、成形素材が収容された成形型１２３を成形室に搬入・搬出するための構成、および、成形室を不活性ガス雰囲気とする構成を主に述べる。図９には、第３実施形態の光学素子成形装置の要部の内部断面を示す。また、図１０には搬送機構１０８を、図１１には加熱機構を示す。成形型１２３は、例えば図１〜図４に示す成形型（１１〜１８）である。
【００４５】
第３実施形態の光学素子成形装置は、図９に示すように、供給室１０１と中間室１０２と成形室１０３と取出室１０４と搬送機構１０５，１０７，１０８と成形兼搬送機構１０６とを備える。なお、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖ，Ｖ’，ＶＩは、成形型１２３の位置を示す。
第３実施形態の光学素子成形装置の供給室１０１は、ロータリポンプ等の真空ポンプ１０９と、不活性ガス導入部１１０と、圧力計１１９と、仕切りバルブ１４７と、成形型１２３を外部からセットする為の前扉（不図示）とを備える。
【００４６】
図９中のＩの位置は、成形型１２３を外部からセットする位置である。開閉軸１５３の回りに弁体を反時計回りに回転させて、仕切りバルブ１４７を閉め、成形型１２３をＩの位置にセットし、前扉を閉め、供給室１０１を密閉した状態で真空ポンプ１０９を働かせると、供給室１０１内を真空雰囲気にすることができる。
【００４７】
また、供給室１０１が真空に到達したら排気を止め、不活性ガスをガス導入部１１０から導入させれば、供給室１０１の内部を不活性ガス雰囲気にし、酸素を成形型１２３から排除することができる。その供給室１０１内の不活性ガスの圧力を圧力計１１９で測定することができるので、不活性ガス導入部１１０のガス流量を調節をすることにより供給室１０１内を所望の圧力の不活性ガス雰囲気に調節することができる。
【００４８】
また、供給室１０１内の雰囲気は前扉を開けることで大気雰囲気に置換されてしまうが、供給室１０１の容積は成形機全体から見れば小さいので、不活性ガスの消費量を減らすことができる。また、成形型１２３をＩの位置からＩＩの位置へ搬送する為に搬送軸１３８を上昇させる時には、開閉軸１５３の回りに弁体を時計回りに回転させて、仕切りバルブ１４７を開ける。
【００４９】
第３実施形態の光学素子成形装置の中間室１０２は、ＩＩＩの位置と、Ｖ’の位置と、Ｖの位置と、冷却機構１１７，１１８と、不活性ガス導入部１１１と、不活性ガス排出部１１５と、中間室１０２内の圧力を測定するための圧力計１２０とを備える。
図９中のＩＩの位置は、搬送軸１３８の上昇によって供給室１０１のＩの位置から搬送された成形型１２３を搬送機構１０８が受取る位置である。ＩＩＩの位置は搬送機構１０８が搬送した成形型１２３を成形兼搬送機構１０６に受け渡す位置である。Ｖ’の位置は成形済みの成形型１２３を冷却する位置である。Ｖの位置は、冷却が終了して、搬送機構１０８が搬送した成形型１２３を搬送機構１０７に受け渡す位置である。
【００５０】
中間室１０２の圧力は、圧力計１２０で圧力を測定しながら、不活性ガス導入部１１１からのガス導入量と不活性ガス排出部１１５からのガス排出量とを調整することにより所望の圧力に調節することができる。
冷却機構１１７，１１８は、水冷された金属ブロックから構成され、搬送機構１０８が成形型１２３を冷却機構１１７に載置し、その後、冷却機構１１７を矢印１５７で示すように上昇させ、冷却機構１１７，１１８を成形型１２３の上面と下面に押し当て、熱伝導による冷却を行なう。
【００５１】
第３実施形態の光学素子成形装置の成形室１０３は、不活性ガス導入部１１２と、軸シール１１６と、ガス流路１５０と、圧力計１２１と、加熱ヒータ１２４と、熱電対１２５とを備える。
図９中のＩＶの位置は、成形型１２３の不活性ガス置換と加熱と成形をする為の位置である。圧力計１２１で圧力を測定しながら不活性ガス導入部１１２を調整することにより成形室１０３の不活性ガスを所望の圧力に調節することができる。
【００５２】
ガス流路１５０は成形室１０３と中間室１０２とを連通するように軸シール１１６の回りに開けられた複数の小さな孔であり、成形室１０３の圧力が過大にならないように、また中間室１０２と適度な圧力差を保つことができるようなコンダクタンスを持つように孔の数と大きさを決めている。
加熱ヒータ１２４は、加熱成形位置ＩＶにある成形型１２３を熱電対１２５で温度を測定しながら加熱し、ガラス母材を成形に適した粘度にする。
【００５３】
第３実施形態の光学素子成形装置の取出室１０４は、不活性ガス導入部１１３と、不活性ガス排出部１１４と、圧力計１２２と、仕切りバルブ１４８と、成形型１２３を光学素子成形装置の外へ取り出す為の前扉（不図示）を備える。
図９中のＶＩの位置は、搬送軸１４０の下降によって中間室１０２から搬送された成形型１２３を外部への取り出しの為に保持する位置である。
【００５４】
取出室１０４では、開閉軸１５４の回りに弁体を時計回りに回転させて、仕切りバルブ１４８を閉め、前扉を閉めた状態で圧力計１２２で圧力を測定しながら不活性ガス導入部１１３と不活性ガス排出部１１４に接続された排気ポンプを調整することにより取出室１０４の内部を所望の圧力の不活性ガス雰囲気にすることができる。
【００５５】
また、不活性ガス排出部１１４に接続された排気ポンプを制御することで、不活性ガス導入部１１３から導入された不活性ガスが、取出室１０４に向かって流れが常に生ずるようになる。このようにすることにより、取出室１０４が大気中に開放されたとしても、酸素が成形室１０３に到着しにくくなっている。
【００５６】
なお、取出室１０４の容積は不活性ガスの消費量を減らす為に出来るだけ小さくされることが好ましい。また、搬送軸１４０を下降させて成形型１２３をＶの位置からＶＩの位置へ下降させるときには、開閉軸１５４の回りに弁体を反時計回りに回転させて、仕切りバルブ１４８を開けるように構成されている。
第３実施形態の光学素子成形装置の搬送機構１０８は、成形型１２３をＩＩの位置からＩＩＩの位置へ、ＩＩＩの位置からＶ’の位置へ、Ｖ’の位置からＶの位置へ搬送することができるよう構成されている。搬送機構１０８の上面図を、図１０に示す。
【００５７】
また、搬送機構１０８は、ＩＩの位置では、Ｉの位置から搬送機構１０５によって搬送された成形型１２３を受取ることができるように構成されている。ＩＩＩの位置では成形兼搬送機構１０６へ成形型１２３を受け渡すことができ、成形兼搬送機構１０６から成形済の成形型１２３を受取ることができるように構成されている。Ｖ’の位置では冷却機構１１７へ成形済の成形型１２３を受け渡すことができ、冷却機構１１７から冷却済の成形型１２３を受け取ることができるように構成されている。Ｖの位置では搬送機構１０７へ成形型１２３を受け渡すことができるように構成されている。
【００５８】
第３実施形態の光学素子成形装置の搬送機構１０８は、本体の主要部分が中間室１０２の中に設けられ、ボールネジ１４１とボールネジ１４１に螺合させた移動機構１４３とボールネジ１４１を回転させる為のモータ１４２とを備える。
また、移動機構１４３は、その先端部に把持部１４４を具え、不図示の開閉機構で把持部１４４を１４５で示す方向に開閉することができる。また、把持部１４４は１４６の矢印で示す方向に把持部１４４単独で移動可能な構造を有する。
【００５９】
図１０はＡの方向に移動した把持位置を示す。把持部１４４はＡの方向に移動して、成形型１２３を把持する動作を行い、ＩＩ〜Ｖの位置間での搬送が行なわれ、Ｂの方向に移動して、把持部１４４が退避し、移動機構１４３をＩＩ〜Ｖの位置間で干渉なく移動させることができる。
【００６０】
第３実施形態の光学素子成形装置の成形兼搬送機構１０６は、下軸１３９とガイド機構１３４と空圧シリンダ機構（不図示）と軸シール１３５，１１６とを備える。
搬送に当たっては、中間室１０２のＩＩＩの位置で、搬送機構１０８から受け渡され、頂上部１４９に成形型１２３が載置された下軸１３９を、ＩＩＩの位置から成形室１０３のＩＶの位置までガイド機構１３４に沿って上昇させる。この上昇によって、熱電対１２５が成形型１２３の熱電対挿入穴１８に挿入され、成形時の温度が測定可能になる。この段階では未だ上型１５のピン１７が天秤１５１（図３の天秤２２参照）に突き当たっていない。この状態で成形型１２３の不活性ガス供給と加熱とを行なう。不活性ガス供給と加熱が終了すると成形を行なう。
【００６１】
成形に当たっては、搬送終了の状態から、更に下軸１３９を上方に移動させて、上型１５のピン１７が天秤１５１に突き当てられる。更に、下軸１３９を上方に移動するように駆動力を与えることで、上型１５と下型１６とがガラス素材１０に対して相対的に移動し、上型１５と下型１６とがガラス素材１０に接触し密着してガラス素材１０が成形される。成形を終えると、下軸１３９の頂上部１４９を下降させて成形型１２３をＩＩＩの位置にまで戻す。
【００６２】
このように中間室１０２の上に成形室１０３を設け、更に成形兼搬送機構１０６は、中間室１０２と成形室１０３との問での成形型１２３の搬送と、成形型１２３の上型１５と下型１６の間での加圧とを同一部材で行えるようにしたので、省スペースでかつ安価な光学素子成形装置を得ることが可能となった。
また、成形室１０３では成型時に不活性ガスを導入しているが、従来成形室１０３だけで不活性ガスを導入しただけでは、成形室に酸素が残存していたため、成形時に成形室１０３に存在する各部品を酸化してしまっていたが、本光学素子成形装置では供給室１０１を一旦真空にして酸素を極力排除しているため、成形時に発生する酸化を極力防ぐことができるようになった。
【００６３】
第３実施形態の光学素子成形装置の搬送機構１０７は、搬送軸１４０とガイド機構１３６と空圧シリンダ機構（不図示）とを備える。
搬送に当たっては、開閉軸１５４の回りに弁体を反時計回りに回転させて、仕切りバルブ１４８を開けた状態で、中間室１０２のＶの位置で搬送機構１０８から受け渡され、頂上部１５２に成形型１２３が載置された搬送軸１４０を、Ｖの位置から取出室１０４のＶＩの位置まで下降させる。取出室１０４の前扉を開ければ、頂上部１５２から成形型１２３が取り外し可能となる。
【００６４】
第３実施形態の光学素子成形装置では、酸素等の活性ガスを極力減らした条件で成形型１２３の加熱、成形を行なうために、中間室１０２と供給室１０１との問、成形室１０３と中間室１０２との間、及び中間室と取出室１０４との間に圧力差を設けている。
すなわち、第３実施形態の光学素子成形装置では、例えば供給室１０１から中間室１０２へ成形型１２３を搬送する時に供給室１０１から中間室１０２へ流入する酸素等の活性ガスの流入量を減らす為に、中間室１０２の圧力を供給室１０１の圧力よりも高めてある。中間室１０２と供給室１０１との圧力差は高い程、活性ガスのこの流入防止効果は高まるが、圧力差を高くし過ぎると、仕切りバルブ１４７を開けたときに不活性ガスが吹き出すので好ましくなく、供給室１０１の前扉を開けて成形型１２３をセットするときに散逸する不活性ガスの量が増える点でも好ましくない。
【００６５】
このことは取出室１０４で外部に成形型１２３を取り出す場合についても言える。また、逆に圧力差を低くし過ぎると活性ガスの流入防止効果が低くなる。好ましい圧力差は、１ｈＰａ以上〜１０ｈＰａ以下である。同様な理由で、成形室１０３の圧力は中間室１０２の圧力よりも１ｈＰａ以上〜１０ｈＰａ以下だけ高くされることが好ましく、中間室１０２の圧力は取出室１０４の圧力よりも１ｈＰａ以上〜１０ｈＰａ以下だけ高くされることが好ましい。
【００６６】
また、中間室１０２と供給室１０１、中間室１０２と取出室１０４のあいだには、仕切りバルブ１４７，１４８を設けることで、中間室１０２に存在する不活性ガスを不用意に消費することを抑えている。特に供給室１０１は成形型１２３から酸素を排除するため、真空引きしている。そのときに、不活性ガスの無駄な放出を抑えることができる。
【００６７】
このように構成することにより、中間室１０２の不活性ガスの純度を供給室１０１や取出室１０４の不活性ガスの純度よりも高く、また、成形室１０３の不活性ガスの純度を中間室１０２の不活性ガスの純度よりも高くすることができる。なお、供給室１０１と取出室１０４は成形型１２３のセットと取り出しのときには必ず大気圧にしなければならない。その為に、供給室１０１と取出室１０４に於ける不活性ガスの圧力はほぼ大気圧にすることが好ましい。
【００６８】
第３実施形態の光学素子成形装置は、以上述べたような圧力調整をする為に、不活性ガス導入部１１０，１１１，１１２，１１３に圧力制御器やガス流量制御器を、また、不活性ガス排出部１１４，１１５にガス流量制御器を設けている。また、第３実施形態の光学素子成形装置で用いる不活性ガスとしては消費金額の点で高純度の窒素ガスが好ましいが、必要に応じて高純度のアルゴン，ネオン等の稀ガスを用いても良い。
【００６９】
第３実施形態の光学素子成形装置は以下のような手順で成形を行なう。以下に図９，図１０，図１１を用いて成形工程を説明する。
（１）先ず供給室１０１のＩの位置に成形型１２３を手または自動供給機でセットする。
（２）次に供給室１０１を真空ポンプ１０９で排気し、真空に到達したら、排気を止める。
【００７０】
（３）不活性ガス導入部１１０から不活性ガスを導入し、中間室１０２との圧力差を所定値にした状態で仕切りバルブ１４７を開け、搬送機構１０５が成形型１２３をＩの位置からＩＩの位置へ搬送し、ＩＩの位置で成形型１２３を搬送機構１０８に受け渡す。受け渡し終了後、搬送機構１０５の頂上部１３７を供給室１０１まで戻し、仕切りバルブ１４７を閉める。
【００７１】
（４）搬送機構１０８は成形型１２３をＩＩＩの位置に搬送し、成形兼搬送機構１０６に受け渡す。
（５）成形兼搬送機構１０６は成形型１２３をＩＩＩの位置からＩＶの位置まで移動する。この位置で成形型１２３の不活性ガス置換と加熱とを行い、不活性ガス置換と加熱の終了後に成形を行なう。
【００７２】
（６）成形を終えたら、下軸１３９を下降させ、成形型１２３をＩＶの位置からＩＩＩの位置まで戻す。
（７）成形兼搬送機構１０６は成形型１２３をＩＩＩの位置で搬送機構１０８へ受け渡す。
（８）搬送機構１０８は成形済の成形型１２３をＩＩＩの位置からＶ’の位置へ搬送する。
【００７３】
（９）搬送機構１０８は成形型１２３をＶ’の位置で冷却機構１１７に受け渡し、冷却機構１１７，１１８により成形型１２３の冷却を行なう。
（１０）搬送機構１０８は冷却済の成形型１２３を冷却機構１１７から受取り、Ｖ’の位置からＶの位置へ搬送する。
（１１）搬送機構１０８はＶの位置で成形型１２３を搬送機構１０７に受け渡す。
【００７４】
（１２）搬送機構１０７は仕切りバルブ１４８を開けた状態で成形型１２３をＶの位置からＶＩの位置へ搬送する。搬送終了後仕切りバルブ１４８を閉める。
（１３）ＶＩの位置で前扉を開け、成形処理を終了した成形型１２３を外部に取り出す。
【００７５】
以上説明した「ＩとＩＩの位置での処理」「ＩＩＩとＩＶの位置での処理」「Ｖ’の位置での処理」「ＶとＶＩの位置での処理」の４つの処理は、相互に干渉しないで行うことができる。すなわち、これら４つの処理は並行して行うことができるので、第３実施形態の光学素子成形装置は４個の成形型を同時に並行処理することができる。したがって、第３実施形態の光学素子成形装置は生産数が多い（スループットが高い）。
【００７６】
また、第３実施形態の光学素子成形装置は、成形室１０３を大気に曝すことなく、中間室１０２よりも高圧に、中間室１０２を供給室１０１や取出室１０４よりも高圧に、成形室１０３と外部との間で差圧が二重に取られている。更に成形型をセット後に供給室１０１を一度真空にして、酸素等の活性ガスを脱ガスしてから不活性ガス雰囲気にしているので、成形型のセットや取り出しの際にも成形室１０３の不活性ガス雰囲気中へ流れ込む酸素等の活性ガスの量が極めて少ないので、成形型１２３の上下型（１５，１６）が酸化することが殆どない。その為、第３実施形態の光学素子成形装置を用い、以上の工程で成形された光学素子は成形された面である光学面にくもりがない。
【００７７】
また、第３実施形態の光学素子成形装置は成形型１２３を用いて成形している。成形型１２３は、図１に示すような胴型１２が上下型（１５，１６）のガイドの役割を持っているので、上下型（１５，１６）の傾きが少なく、成形された光学素子に偏心が少ない。
第３実施形態の光学素子成形装置においても第１，第２実施形態と同様の効果を得ることができるが、第３実施形態では、くもりがなく、偏心が少ない高品質の光学素子を成形することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の成形素材（例えばガラス）を同時に加熱・加圧する際に、その成形温度と成形圧力とを共に等しく保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の成形型（１１〜１８）の上面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】成形型（１１〜１８）のピン１７が関節機構（２１〜２４）に接触した状態を示す断面図である。
【図４】上下型（１５，１６）の高さが異なる場合の関節機構（２１〜２４）のチルト状態を示す断面図である。
【図５】第２実施形態の成形型（１１，１３〜１８，３１〜３３）の上面図である。
【図６】成形型（１１，１３〜１８，３１〜３３）の断面図である。
【図７】天秤３２の構造を示す断面図である。
【図８】上下型（１５，１６）の高さが異なる場合の天秤３２のチルト状態を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の光学素子成形装置の要部を示す説明図である。
【図１０】図９の搬送機構１０８を説明する図である。
【図１１】図９の加熱ヒータ回りを説明する図である。
【符号の説明】
１１  金型ベース
１２，３１  胴型
１３  環状部材
１５  上型
１６  下型
１７，３３  ピン
１８  熱電対挿入穴
２１  プレート
２２，３２  天秤
２３  天秤かけ
２５  上軸
２６  熱電対
２７  下軸
【図１】
2005060120.tif 000003
【図２】
2005060120.tif 000004
【図３】
2005060120.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005060120.tif 000008
【図７】
2005060120.tif 000009
【図８】
2005060120.tif 000010
【図９】
2005060120.tif 000011
【図１０】
2005060120.tif 000012
【図１１】
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