(57)【要約】【課題】本発明は、金型により素材を加圧し、所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法および光学素子成形装置に関し、最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易，確実に低減することを目的とする。【解決手段】第１の金型と第２の金型との間に、光学素子の素材を収容し、前記素材を所定温度まで加熱した状態で、前記第１の金型と前記第２の金型とを相対移動して前記素材を加圧し、所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法において、前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との距離を成形基準距離とし、この成形基準距離から前記第１の金型または前記第２の金型を、予め定められた所定距離移動して前記光学素子の成形を終了することを特徴とする。【選択図】      図３
2005022879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型と第２の金型との間に、光学素子の素材を収容し、前記素材を所定温度まで加熱した状態で、前記第１の金型と前記第２の金型とを相対移動して前記素材を加圧し、所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法において、
前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との距離を成形基準距離とし、この成形基準距離から前記第１の金型または前記第２の金型を、予め定められた所定距離移動して前記光学素子の成形を終了することを特徴とする光学素子成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子成形方法において、
前記第１の金型が固定、前記第２の金型が移動可能とされ、前記成形基準距離は、前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第２の金型の位置に対応して与えられることを特徴とする光学素子成形方法。
【請求項３】
請求項１記載の光学素子成形方法において、
前記第１の金型および前記第２の金型が移動可能とされ、前記成形基準距離は、前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との間隔に応じて与えられることを特徴とする光学素子成形方法。
【請求項４】
第１の金型と第２の金型との間に、光学素子の素材を収容し、前記素材を所定温度まで加熱した状態で、前記第２の金型を移動して前記素材を加圧し、所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法において、
前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第２の金型の位置を成形基準位置とし、この成形基準位置から前記第２の金型を、予め定められた所定距離移動して前記光学素子の成形を終了することを特徴とする光学素子成形方法。
【請求項５】
第１の金型と第２の金型との間に収容される光学素子の素材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により所定温度まで加熱された前記素材を前記第１の金型と前記第２の金型とを相対移動して加圧する金型移動手段と、
前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出された圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との距離を成形基準距離とし、この成形基準距離から前記第１の金型または前記第２の金型が予め定められた所定距離移動するように前記金型移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項６】
請求項５記載の光学素子成形装置において、
前記金型移動手段は、前記第２の金型を移動し、
前記制御手段は、前記成形基準距離を、前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第２の金型の間隔に応じて与えることを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項７】
請求項５記載の光学素子成形装置において、
前記金型移動手段は、前記第１の金型および前記第２の金型を移動し、
前記制御手段は、前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との位置に対応して前記第１の金型または前記第２の金型のそれぞれに前記成形基準距離を設定することを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項８】
第１の金型と第２の金型との間に収容される光学素子の素材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により所定温度まで加熱された前記素材を前記第２の金型を移動して加圧する金型移動手段と、
前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出された圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第２の金型の位置を成形基準位置とし、この成形基準位置から前記第２の金型が予め定められた所定距離移動するように前記金型移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれか１項記載の光学素子成形装置において、
前記制御手段は、前記予め定められた所定の圧力を設定する圧力設定手段を有することを特徴とする光学素子成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子成形方法および光学素子成形装置に係わり、特に、金型により素材を加圧し、所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法および光学素子成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上型と下型との間に、ガラスの素材を収容し、素材を所定温度まで加熱した状態で、下型を下軸により上方に移動して素材を加圧し、所定形状のガラス素子を成形する成形方法が知られている。
図１１は、このような成形方法を示すもので、金型の下型が、下軸の機械的な原点Ｚ０から、成形方向に決まった位置Ｚ１まで上昇され、金型が加熱される。
【０００３】
そして、金型の温度が、目標温度Ｔ１に達した後に、下型が上方に向けて成形圧力Ｐ１で移動され、下型が成形終了位置Ｚ２に達した位置で、成形が終了される。
また、従来、金型によりガラスを加圧し、所定形状のガラス素子を成形するガラス素子成形装置として、例えば、特開平８−２０８２４７号公報に開示されるものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２０８２４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１１に示した成形方法では、下型の成形終了位置Ｚ２を、下軸の機械的な原点Ｚ０を基準としているため、金型の外形の高さに誤差があるとその誤差に応じ成形された光学素子の形状が変わってしまうという問題があった。
【０００６】
従って、従来、複数の金型を使用する場合には、全ての金型の高さを高い精度で揃えるか、あるいは、制御装置に誤差を吸収するパラメータを付与することが必要であった。
しかしながら、全ての金型の高さを高い精度で揃える場合には、加工に多大な時間が必要になり、また、制御装置に誤差を吸収するパラメータを付与する場合には、金型の管理が煩雑になるという問題が生じる。
【０００７】
一方、近年、ガラス光学素子の成形精度が高精度化しつつあり、高精度化を実現するためには、機械の剛性を高めるとともに、使用環境（周囲温度、成形圧力、成形温度）を向上し、また、金型の誤差をより小さくすることが要望されている。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易，確実に低減することができる光学素子成形方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の光学素子成形方法は、第１の金型と第２の金型との間に、光学素子の素材を収容し、前記素材を所定温度まで加熱した状態で、前記第１の金型と前記第２の金型とを相対移動して前記素材を加圧し、所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法において、前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との距離を成形基準距離とし、この成形基準距離から前記第１の金型または前記第２の金型を、予め定められた所定距離移動して前記光学素子の成形を終了することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の光学素子成形方法は、請求項１記載の光学素子成形方法において、前記第１の金型が固定、前記第２の金型が移動可能とされ、前記成形基準距離は、前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第２の金型の位置に対応して与えられることを特徴とする。
請求項３の光学素子成形方法は、請求項１記載の光学素子成形方法において、前記第１の金型および前記第２の金型が移動可能とされ、前記成形基準距離は、前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との間隔に応じて与えられることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の光学素子成形方法は、第１の金型と第２の金型との間に、光学素子の素材を収容し、前記素材を所定温度まで加熱した状態で、前記第２の金型を移動して前記素材を加圧し、所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法において、前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第２の金型の位置を成形基準位置とし、この成形基準位置から前記第２の金型を、予め定められた所定距離移動して前記光学素子の成形を終了することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の光学素子成形装置は、第１の金型と第２の金型との間に収容される光学素子の素材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により所定温度まで加熱された前記素材を前記第１の金型と前記第２の金型とを相対移動して加圧する金型移動手段と、前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段で検出された圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との距離を成形基準距離とし、この成形基準距離から前記第１の金型または前記第２の金型が予め定められた所定距離移動するように前記金型移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６の光学素子成形装置は、請求項５記載の光学素子成形装置において、前記金型移動手段は、前記第２の金型を移動し、前記制御手段は、前記成形基準距離を、前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第２の金型の間隔に応じて与えることを特徴とする。
請求項７の光学素子成形装置は、請求項５記載の光学素子成形装置において、前記金型移動手段は、前記第１の金型および前記第２の金型を移動し、前記制御手段は、前記素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第１の金型と前記第２の金型との位置に対応して前記第１の金型または前記第２の金型のそれぞれに前記成形基準距離を設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項８の光学素子成形装置は、第１の金型と第２の金型との間に収容される光学素子の素材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により所定温度まで加熱された前記素材を前記第２の金型を移動して加圧する金型移動手段と、前記第１の金型と前記第２の金型との間に生じる前記素材への成形圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段で検出された圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の前記第２の金型の位置を成形基準位置とし、この成形基準位置から前記第２の金型が予め定められた所定距離移動するように前記金型移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項９の光学素子成形装置は、請求項５ないし請求項８のいずれか１項記載の光学素子成形装置において、前記制御手段は、前記予め定められた所定の圧力を設定する圧力設定手段を有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の光学素子成形装置の第１の実施形態を示している。
この実施形態では、装置本体１１の上部に成形室１５が形成されている。そして、この成形室１５に成形型集合体１７を配置した状態で成形が行われる。
【００１７】
図２は、成形型集合体１７の詳細を示している。成形型集合体１７は、上成形型１９と下成形型２１とを備えている。上成形型１９と下成形型２１とは、円筒状のスリーブ２３に上下方向に摺動自在に嵌合されている。上成形型１９の下端面および下成形型２１の上端面には、成形すべきレンズに対応する形状の凹部１９ａ，２１ａが形成されている。そして、上成形型１９と下成形型２１との間に、ガラス母材からなる素材２５が収容されている。上成形型１９には、熱電対挿入孔１９ｂが形成されている。なお、下成形型２１に熱電対挿入孔を形成しても良い。
【００１８】
この実施形態では、成形室１５の上方に上軸２７が配置されている。この上軸２７は、装置本体１１の上板２９の下面に固定されている。そして、上軸２７の下面に成形型集合体１７の上成形型１９の上面が当接可能とされている。上板２９および上軸２７を貫通して熱電対３１が配置され、熱電対３１の下部が、成形型集合体１７の上成形型１９に形成される熱電対挿入孔１９ｂ（図２に示す）に挿入可能とされている。
【００１９】
成形室１５の外側には、成形型集合体１７を加熱する加熱ユニット３３が配置されている。加熱ユニット３３の下端は、仕切板３５を備え、仕切板３５は成形室１５を成形時に密閉し、成形室１５が窒素からなる不活性ガス雰囲気とされている。なお、このように成形室１５を不活性ガス雰囲気とすることにより、成形型集合体１７の酸化を防止することができるが、後述する第２の実施形態の光学素子成形装置を使用することでも、成形室１５を確実に不活性ガス雰囲気とすることが可能になる。
【００２０】
この実施形態では、成形室１５の下方に下軸３７が配置されている。この下軸３７の上面には、成形型集合体１７の下成形型２１の下面が当接可能とされている。下軸３７は、仕切板３５および支持板３９を貫通して下方に垂下されている。仕切板３５の下面には、下軸３７を冷却する冷却ユニット４１が配置されている。支持板３９には、下軸３７を案内する下軸ガイド４３が配置されている。この下軸ガイド４３は、例えば、ボールブッシュからなる。
【００２１】
下軸３７の下軸ガイド４３の下方には、加圧検出器４５が介在されている。この加圧検出器４５は、例えば、ロードセルからなる。下軸３７の下端には、下軸加圧ユニット４７が配置されている。この下軸加圧ユニット４７は、図示しないモータおよび駆動機構を備えており、モータにより駆動機構を作動することにより、下軸３７が上下方向に移動される。モータには、例えば、サーボモータ等のモータが使用される。
【００２２】
下軸加圧ユニット４７の下部には、下軸３７の位置を検出する下軸位置検出部４９が配置されている。この下軸位置検出部４９は、モータ軸に配置される図示しないエンコーダからのパルスを検出し、モータ軸の回転数および回転位置から下軸３７の位置を検出する。なお、本実施形態では、下成形型２１の位置を下軸３７の位置をモニターすることで得る様にしている。
【００２３】
図１において符号５１は、上述した光学素子成形装置を制御する制御装置を示している。
この制御装置５１には、熱電対３１からの温度信号、加圧検出器４５からの圧力信号、および、下軸位置検出部４９からの下軸位置信号が入力される。
そして、この制御装置５１は、加圧検出器４５で検出された圧力が、予め定められた所定の圧力（以下成形基準圧力値Ｐｓという）になった時の下成形型２１の位置を成形基準位置Ｚｓとし、この成形基準位置Ｚｓから下成形型２１が予め定められた所定距離移動するように下軸加圧ユニット４７を制御する。
【００２４】
なお、この実施形態では、制御装置５１には、上述した成形基準圧力値Ｐｓを設定する圧力設定手段であるダイヤル５３が設けられており、ダイヤル５３を操作することにより成形基準圧力値Ｐｓを変更可能である。
【００２５】
図３は、この実施形態の光学素子成形装置による成形方法を示している。
この実施形態では、先ず、成形型集合体１７の上成形型１９と下成形型２１との間にガラス母材からなる素材２５が収容される。この素材２５の収容は、例えば、図４の（ａ）に示すように、スリーブ２３から上成形型１９を抜き取り、スリーブ２３内に素材２５を投入した後、図４の（ｂ）に示すように、スリーブ２３に上成形型１９を嵌挿することにより行われる。
【００２６】
次に、素材２５が収容された成形型集合体１７が、加熱ユニット３３および成形室１５に形成される図示しない成形型集合体１７の搬入部から、成形室１５内に収容される。なお、素材２５が収容された成形型集合体１７の成形室１５内への搬入および搬出は、後述する第２の実施形態の光学素子成形装置を使用することにより、容易，確実に行うことが可能になる。
【００２７】
この状態では、図５の（ａ）に示すように、下軸３７の上端に下成形型２１の下端が当接され、成形型集合体１７は上軸２７に対し、作業が行い易い様に十分な広さの間隙Ｌを有している。そして、この状態では、図３に示すように、成形型集合体１７の温度が常温Ｔ０とされている。また、この時の下軸３７の上端の位置がＺ０とされている。さらに、下軸３７には成形圧力の作用はなく、加圧検出器４５の圧力がＰ０とされている。
【００２８】
次に、図３に示すように、下軸３７の上端が、成形加熱位置Ｚ１まで上昇される。この状態では、図５の（ｂ）に示すように、下軸３７の上端に下成形型２１の下端が当接され、上成形型１９の上端と上軸２７との間に多少の間隙Ｌ１が形成されている。
そして、所定時間後に、加熱ユニット３３による成形型集合体１７の加熱が開始される。成形型集合体１７の温度は熱電対３１を介して制御装置５１に入力されており、制御装置５１は、熱電対３１からの温度が成形温度Ｔ１になるまで成形型集合体１７を加熱し、成形温度Ｔ１になった後には、この成形温度Ｔ１を維持するように加熱ユニット３３を制御する。
【００２９】
そして、成形型集合体１７が成形温度に所定時間維持された後に、下軸加圧ユニット４７により、下軸３７が上方に向けて予め定められた所定の速度で移動される。この下軸３７の移動により、下成形型２１が上方に移動され、上成形型１９と下成形型２１との間隔が狭まり、加圧検出器４５から制御装置５１に入力される圧力値が増大する。
【００３０】
制御装置５１は、この圧力値が、予め定められた成形基準圧力値Ｐｓになった時の下成形型２１の位置を成形基準位置Ｚｓとする。この状態では、図５の（ｃ）に示すように、下軸３７の上端に下成形型２１の下端が当接され、上成形型１９の上端と上軸２７とが当接されている。
そして、制御装置５１は、この成形基準位置Ｚｓから下成形型２１が予め定められた所定距離移動するように下軸加圧ユニット４７を制御する。
【００３１】
すなわち、下軸３７の上端の成形終了位置をＺ２とすると、所定距離は、Ｚ２−Ｚｓとなり、制御装置５１は、この距離だけ下軸３７を移動する。なお、このときの成形基準位置Ｚｓから成形終了位置Ｚ２までの距離は、制御装置５１に予め設定可能とされている。
この実施形態では、図３に示すように、下軸加圧ユニット４７は、トルク制御されており、圧力値が、予め定められた成形圧力値Ｐ１になるまでは、下軸３７が上方に向けて予め定められた所定の速度で移動される。そして、圧力値が、予め定められた成形圧力値Ｐ１になった後には、成形圧力値Ｐ１を維持しながら下軸３７が成形終了位置Ｚ２まで移動される。
【００３２】
図５の（ｄ）は、下軸３７の上端を成形終了位置Ｚ２まで移動した時の上成形型１９と下成形型２１の状態を示しており、上成形型１９と下成形型２１の凹部１９ａ，２１ａが形成する最終的な成形空間の形状には、殆ど誤差が生じておらず、ガラスのレンズからなる光学素子が高い精度で成形されている。
【００３３】
この後、図３に示すように、下軸加圧ユニット４７により、下軸３７の上端の位置がＺ０の位置まで下降され、同時に、加熱ユニット３３による加熱が断たれ、成形室１５に供給される窒素からなる不活性ガスにより、成形型集合体１７が冷却される。そして、冷却後に、成形型集合体１７が成形室１５から取り出される。
上述した実施形態では、加圧検出器４５で検出された圧力が、成形基準圧力値Ｐｓというになった時の下成形型２１の位置を成形基準位置Ｚｓとし、この成形基準位置Ｚｓから下成形型２１が予め定められた所定距離移動するように下軸加圧ユニット４７を制御するようにしたので、上成形型１９と下成形型２１の凹部１９ａ，２１ａが形成する最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易，確実に低減することができる。従って、ガラスのレンズからなる光学素子を高い精度で容易，確実に成形することができる。
【００３４】
すなわち、上述した実施形態では、加熱および加圧後に成形基準位置Ｚｓを決めることにより、装置自身の加熱による熱膨張、加圧による装置自身の歪、および、成形型集合体１７のプレス方向長さの誤差を吸収することが可能になる。また、同時に、使用環境周囲温度、湿度、冷却水温度、冷却水流量においても使用条件を緩和することが可能になる。そして、光学素子成形装置の繰り返し精度さえよければ、装置の強度を下げても高精度のレンズ成形が可能になる。
【００３５】
そして、複数の成形型集合体１７を使用する場合にも、全ての成形型集合体１７の高さを高い精度で揃える必要がなくなり、また、制御装置５１に誤差を吸収するパラメータを付与する必要がなくなる。
また、上述した実施形態では、制御装置５１に成形基準圧力値Ｐｓを設定する圧力設定手段であるダイヤル５３を設けたので、成形される光学素子の形状に応じて成形基準圧力値Ｐｓを、Ｐ０＜Ｐｓ＜Ｐ１の範囲で調整することにより、光学素子をより高い精度で容易，確実に成形することができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、上成形型１９を固定状態にし、加圧検出器４５で検出された圧力が、成形基準圧力値Ｐｓになった時の下成形型２１の位置を成形基準位置Ｚｓとし、この成形基準位置Ｚｓから下成形型２１が予め定められた所定距離移動するように下軸加圧ユニット４７を制御するようにした例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、図６の（ａ）に示すように、上軸加圧ユニット５５により上成形型１９を下方向に積極的に移動可能に構成し、上成形型１９と下成形型２１の両者を移動して成形を行うようにしても良い。
【００３７】
そして、この場合には、図６の（ｂ）に示すように、加圧検出器４５で検出された圧力が、成形基準圧力値Ｐｓになった時の上成形型１９と下成形型２１との距離Ｌ２を成形基準距離とし、この成形基準距離Ｌ２から上成形型１９および下成形型２１を予め定められた所定距離移動することにより成形が行われる。なお、この成形基準距離Ｌ２は、図示していない上軸位置検出部と、下軸位置検出部のそれぞれから、上成形型１９の上端面の位置と、下成形型２１の下端面の位置を得て、それぞれの位置の差から求められる。
【００３８】
また、上述した実施形態では、ガラスからなるレンズの成形に本発明を適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、樹脂等からなるレンズあるいは種々の光学素子の成形に広く適用することができる。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００３９】
図７はこの実施形態の光学素子成形装置であり、その要部の内部断面図を示す。また、図８は搬送機構１０８を、図９は成形型集合体１２３を、図１０は加熱機構を示す。図７，図８，図９，図１０を参照して本発明の第２の実施形態の光学素子成形装置を説明する。
なお、この第２の実施形態では、素材が収容された成形型集合体１２３を成形室内へ搬入，搬出するための構成、および、成形部を不活性ガス雰囲気とする構成を主に述べる。そして、下軸１３９を移動するための構造、および、制御方法等については、第１の実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００４０】
図７にて、本発明の実施の形態の光学素子成形装置は、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とを具える。なお、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖ，Ｖ’，ＶＩは成形型集合体１２３の位置を示す。
この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、成形型集合体１２３を外部からセットする為の前扉（不図示）とを具える。
【００４１】
図７中のＩの位置は、成形型集合体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、成形型集合体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。
【００４２】
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、酸素を成形型集合体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。
【００４３】
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、成形型集合体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。
【００４４】
この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とを具える。
図７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集合体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が搬送した成形型集合体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集合体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が搬送した成形型集合体１２３を搬送機構１０７に受け渡す位置である。
【００４５】
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が成形型集合体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を成形型集合体１２３の上面と下面に押し当て、熱伝導による冷却を行なう。
【００４６】
この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とを具える。
図７中のＩＶの位置は、成形型集合体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。
【００４７】
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にある成形型集合体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。
【００４８】
この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、成形型集合体１２３を光学素子成形装置の外へ取り出す為の前扉（不図示）を具える。
図７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集合体１２３を外部への取り出しの為に保持する位置である。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
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集合体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。
【００５１】
この実施形態では、成形型集合体１２３は図９に示されるように構成されている。以下成形型集合体１２３を図９を参照して説明する。
成形型集合体１２３は、上成形型１２６と、下成形型１２７と、スリーブ１２８と、ガラス母材１２９と、搬送台１３０とを具える。
下成形型１２７とガラス母材１２９と上成形型１２６とは、この順番でスリーブ１２８に嵌めこまれ、これらがスリーブ１２８の内壁に沿って上下に動けるように嵌合されている。
【００５２】
スリーブ１２８と上成形型１２６とガラス母材１２９と下成形型１２７とは、搬送台１３０に載置され、搬送台１３０の側面には搬送用の窪み１３１が設けられている。この搬送用の窪み１３１は中間室１０２で搬送機構１０８が成形型集合体１２３を搬送するために用いられる。
また、上成形型１２６には熱電対１２５の挿入孔１３２が開けられており、そこに熱電対１２５を挿入することにより上成形型１２６の温度を測ることができる。また、下成形型１２７にも上成形型１２６と同様な挿入孔と、搬送台１３０にその挿入孔と連通するような貫通孔を設けて、そこに熱電対を挿入して、下成形型１２７の温度を計測できるようにしても良い。
【００５３】
次に、この実施形態の光学素子成形装置の搬送機構１０５，１０６，１０７，１０８について説明する。
この実施形態の光学素子成形装置の搬送機構１０８の上面図を図８に示す。図８，図７を参照してこの実施形態の光学素子成形装置の搬送機構１０８を説明する。
【００５４】
この実施形態の光学素子成形装置の搬送機構１０８は、成形型集合体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。
また、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集合体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へ成形型集合体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集合体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へ成形済の成形型集合体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集合体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へ成形型集合体１２３を受け渡すことができるように構成されている。
【００５５】
この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とを具える。
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。
【００５６】
図８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、成形型集合体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。
搬送機構１０８が成形型集合体１２３を受け取る方法を以下の具体例で説明する。
【００５７】
ＩＩの位置で、搬送機構１０８は以下のように動作し、供給室１０１から搬送された成形型集合体１２３を受け取る。
移動機構１４３は、把持部１４４を開き、Ｂ方向に後退させ退避させた状態でＩＩの位置まで移動する。ＩＩの位置には搬送軸１３８の上昇によって、成形型集合体１２３が待機している。その状態で、把持部１４４をＡの方向に前進させ把持部１４４を閉じて成形型集合体１２３の搬送用窪み１３１を挟むことにより成形型集合体１２３を把持する。その後、搬送軸１３８を下降させることができる。この把持の様子を図９に示す。成形型集合体１２３を把持した状態でモータ１４２を回転させて成形型集合体１２３を左方向へ移動させることにより搬送が行なわれる。
【００５８】
搬送機構１０８が成形型集合体１２３を受け渡す方法を以下の具体例で説明する。
ＩＩＩの位置で、搬送機構１０８は以下のように動作し、供給室１０１から搬送した成形型集合体１２３を受け渡す。
移動機構１４３は、把持部１４４を閉じて、成形型集合体１２３を把持した状態でＩＩＩの位置まで移動する。ＩＩＩの位置に於いて、搬送された成形型集合体１２３は、成形兼搬送機構１０６の頂上部１４９の真上に位置する。その状態で、移動機構１４３の把持部１４４を開いて成形型集合体１２３の把持を解除することにより成形型集合体１２３は頂上部１４９に載置される。
【００５９】
このようにして受け渡しを終了させ、その後、移動機構１４３は把持部１４４を退避方向Ｂへ後退させ、次の搬送位置まで移動する。モータ１４２を正転させれば左方向へ逆転させれば右方向に移動機構１４３を移動させることができる。
他のＶの位置、Ｖ’の位置等での成形型集合体１２３の受け渡しと受取りの動作方法は上に説明した方法と概略同じであるので説明を省略する。
【００６０】
この実施形態の搬送機構１０５は、搬送軸１３８と、ガイド及びシール機構１３３と、空圧シリンダ機構（不図示）とを具える。
搬送軸１３８の頂上部１３７に成形型集合体１２３を載置し、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を開けた状態で、搬送軸１３８をガイド及びシール機構１３３に沿って上昇させることにより供給室１０１のＩ位置から中間室１０２のＩＩ位置へ成形型集合体１２３を搬送する。搬送を終えると、搬送軸１３８の頂上部１３７をＩの位置にまで戻す。
【００６１】
この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とを具える。
【００６２】
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に成形型集合体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が成形型集合体１２３の熱電対挿入孔１３２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成形型１２６の上面は突き当て面１５１に突き当たっていない。この状態で成形型集合体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。
【００６３】
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、上成形型１２６が突き当て面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、上成形型１２６と下成形型１２７とがガラス母材１２９に対して相対的に移動し、上成形型１２６と下成形型１２７とがガラス母材１２９に接触し密着してガラス母材１２９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集合体１２３をＩＩＩの位置にまで戻す。
【００６４】
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との問での成形型集合体１２３の搬送と、成形型集合体１２３の上成形型１２６と下成形型１２７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。
【００６５】
この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）とを具える。
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に成形型集合体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から成形型集合体１２３が取り外し可能となる。
【００６６】
この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集合体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、この実施形態の光学素子成形装置では、例えぱ供給室１０１から中間室１０２へ成形型集合体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集合体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。
【００６７】
このことは取出室１０４で外部に成形型集合体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。
【００６８】
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は成形型集合体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。
【００６９】
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は成形型集合体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。
【００７０】
この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、この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。
【００７１】
この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７，図８，図９，図１０を用いて成形工程を説明する。
（１）先ず供給室１０１のＩの位置に成形型集合体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。
【００７２】
（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が成形型集合体１２３をＩの位置からＩＩの位置へ搬送し、ＩＩの位置で成形型集合体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。
【００７３】
（４）搬送機構１０８は成形型集合体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は成形型集合体１２３をＩＩＩの位置からＩＶの位置まで移動する。この位置で成形型集合体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。
【００７４】
（６）成形を終えたら、下軸１３９を下降させ、成形型集合体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は成形型集合体１２３をＩＩＩの位置で搬送機構１０８へ受け渡す。
（８）搬送機構１０８は成形済の成形型集合体１２３をＩＩＩの位置からＶ’の位置へ搬送する。
【００７５】
（９）搬送機構１０８は成形型集合体１２３をＶ’の位置で冷却機構１１７に受け渡し、冷却機構１１７，１１８により成形型集合体１２３の冷却を行なう。
（１０）搬送機構１０８は冷却済の成形型集合体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の位置で成形型集合体１２３を搬送機構１０７に受け渡す。
【００７６】
（１２）搬送機構１０７は仕切りバルブ１４８を開けた状態で成形型集合体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集合体１２３を外部に取り出す。
【００７７】
以上説明した、▲１▼ＩとＩＩの位置での処理、▲２▼ＩＩＩとＩＶの位置での処理、▲３▼Ｖ’の位置での処理、▲４▼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、この実施形態の光学素子成形装置は４個の成形型集合体を同時に並行処理することができる。従って、この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）。
【００７８】
また、この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。更に成形型集合体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、成形型集合体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、上成形型１２６、下成形型１２７が酸化することが殆どない。その為、この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。
【００７９】
また、この実施形態の光学素子成形装置は成形型集合体１２３を用いて成形している。成形型集合体１２３は、図９を見れば分かるようにスリーブ１２８が上成形型１２６、下成形型１２７のガイドの役割を持っているので、上成形型１２６、下成形型１２７の傾きが少なく、従来の光学素子成形装置と較べて、成形された光学素子に偏心が少ない。
【００８０】
この実施形態の光学素子成形装置においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができるが、この実施形態では、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。
【００８１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の光学素子成形方法および装置によれば、最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易，確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子成形装置の第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】図１の光学素子成形装置に使用される成形型集合体を示す説明図である。
【図３】図１の光学素子成形装置による成形方法を示す説明図である。
【図４】図２の成形型集合体内への素材の収容方法を示す説明図である。
【図５】図３の成形方法における上成形型と下成形型の動きを示す説明図である。
【図６】本発明の光学素子成形装置の他の例を示す説明図である。
【図７】本発明の光学素子成形装置の第２の実施形態の要部を示す説明図である。
【図８】図７の搬送機構を示す説明図である。
【図９】図７の光学素子成形装置に使用される成形型集合体を示す説明図である。
【図１０】図７の加熱ヒータ回りを示す説明図である。
【図１１】従来の光学素子成形方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１７，１２３  成形型集合体
１９，１２６  上成形型
２１，１２７  下成形型
３３  加熱ユニット
３７，１３９  下軸
４５  加圧検出器
４７  下軸加圧ユニット
４９  下軸位置検出部
５１  制御装置
Ｐｓ  成形基準圧力値
Ｚｓ  成形基準位置
【図１】
2005022879.tif 000003
【図２】
2005022879.tif 000004
【図３】
2005022879.tif 000005
【図４】
2005022879.tif 000006
【図５】
2005022879.tif 000007
【図６】
2005022879.tif 000008
【図７】
2005022879.tif 000009
【図８】
2005022879.tif 000010
【図９】
2005022879.tif 000011
【図１０】
2005022879.tif 000012
【図１１】
2005022879.tif 000013