(57)【要約】【課題】金型内の温度分布の均一性を向上させた成形装置を提供する。【解決手段】成形装置は、上軸と、下軸と、上軸又は下軸のいずれか一方を上下に移動させる駆動部と、上軸に固定された上部金型と、下軸に固定された下部金型と、上部金型と下部金型の周囲に設けられた透明管と、透明管の周囲に設けられた第１のヒータと、上部金型及び下部金型の一方の内部に設けられた第２のヒータと、上部金型及び下部金型の他方の内部に設けられた第３のヒータと、透明管の内側に設けられ、第２のヒータに電力を供給する配線と、透明管の内側を減圧する真空ポンプと、透明管の内側の圧力が第１の圧力と第１の圧力よりも低い第２の圧力との間にある場合に、第２のヒータに供給される電力を停止する制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上軸と、
下軸と、
前記上軸又は前記下軸のいずれか一方を上下に移動させる駆動部と、
前記上軸に固定された上部金型と、
前記下軸に固定された下部金型と、
前記上部金型と前記下部金型の周囲に設けられた透明管と、
前記透明管の周囲に設けられた第１のヒータと、
前記上部金型及び前記下部金型の一方の内部に設けられた第２のヒータと、
前記上部金型及び前記下部金型の他方の内部に設けられた第３のヒータと、
前記透明管の内側に設けられ、前記第２のヒータに電力を供給する配線と、
前記透明管の内側を減圧する真空ポンプと、
前記透明管の内側の圧力が第１の圧力と前記第１の圧力よりも低い第２の圧力との間にある場合に、前記第２のヒータに供給される電力を停止する制御部と、
を備えることを特徴とする成形装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記透明管の内側の圧力が前記第１の圧力と前記第１の圧力よりも低い第２の圧力との間にある場合に、前記第３のヒータに供給される電力を停止することを特徴とする請求項１記載の成形装置。
【請求項３】
前記第１のヒータが赤外線ランプ、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータがセラミックヒータであることを特徴とする請求項１又は請求項２いずれか一項記載の成形装置。
【請求項４】
前記第１の圧力は１０００Ｐａ以上、前記第２の圧力は１０Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項記載の成形装置。
【請求項５】
前記透明管が石英管であることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の成形装置。
【請求項６】
前記上部金型及び前記下部金型の最大幅が１５０ｍｍより大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか一項記載の成形装置。
【請求項７】
前記配線の少なくとも一部は、前記透明管の内側の空間に露出していることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか一項記載の成形装置。
【請求項８】
前記第２のヒータへの電力の供給が停止された際に、前記第１のヒータへの電力の供給を増加させるよう前記制御部が制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか一項記載の成形装置。
【請求項９】
上軸と、
下軸と、
前記上軸又は前記下軸のいずれか一方を上下に移動させる駆動部と、
前記上軸に固定された上部金型と、
前記下軸に固定された下部金型と、
前記上部金型と前記下部金型の周囲に設けられた透明管と、
前記透明管の周囲に設けられた第１のヒータと、
前記上部金型及び前記下部金型の一方の内部に設けられた第２のヒータと、
前記上部金型及び前記下部金型の他方の内部に設けられた第３のヒータと、
前記透明管の内側に設けられ、前記第２のヒータに電力を供給する配線と、
前記透明管の内側を減圧する真空ポンプと、
を備える成形装置を用いた成形方法であって、
前記上部金型と前記下部金型との間にワークを配置し、
前記第１のヒータ、前記第２のヒータ、及び前記第３のヒータに電力の供給を開始して前記上部金型及び前記下部金型を加熱し、
前記第２のヒータ及び前記第３のヒータへの電力の供給を停止し、
前記真空ポンプにより前記透明管の内側を減圧し、
前記透明管の内側が所定の圧力以下まで減圧された時点で前記第２のヒータ及び前記第３のヒータへの電力の供給を再開し、
駆動装置により、前記上軸又は前記下軸のいずれか一方を上下に移動させて、前記ワークを前記上部金型と前記下部金型とでプレスし、
前記第２のヒータ、及び前記第３のヒータへの電力の供給を停止し、
前記真空ポンプを停止して前記透明管の内側を昇圧することを特徴とする成形方法。
【請求項１０】
前記所定の圧力は１０ｐａであることを特徴とする請求項９記載の成形方法。
【請求項１１】
前記第２のヒータへの電力及び前記第３のヒータへの電力の供給を停止した後、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータへの電力の供給を再開するまでの間の少なくとも一部の期間、前記第１のヒータへの電力の供給を増加させることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形装置及び成形方法に関し、特に、ガラス等の素材を加熱及びプレスにより成形を行う成形装置及び成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス等の素材（ワーク）を加熱して軟化させ、金型を用いてプレスすることによりガラスレンズ等を成形する成形装置がある。ガラスレンズ等を高精度に成形するためには、金型内の温度分布を均一にすることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、金型内の温度分布の均一性を向上させた成形装置及び成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様の成形装置は、上軸と、下軸と、前記上軸又は前記下軸のいずれか一方を上下に移動させる駆動部と、前記上軸に固定された上部金型と、前記下軸に固定された下部金型と、前記上部金型と前記下部金型の周囲に設けられた透明管と、前記透明管の周囲に設けられた第１のヒータと、前記上部金型及び前記下部金型の一方の内部に設けられた第２のヒータと、前記上部金型及び前記下部金型の他方の内部に設けられた第３のヒータと、前記透明管の内側に設けられ、前記第２のヒータに電力を供給する配線と、前記透明管の内側を減圧する真空ポンプと、前記透明管の内側の圧力が第１の圧力と前記第１の圧力よりも低い第２の圧力との間にある場合に、前記第２のヒータに供給される電力を停止する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
上記態様の成形装置において、前記制御部が、前記透明管の内側の圧力が第１の圧力と前記第１の圧力よりも低い第２の圧力との間にある場合に、前記第３のヒータに供給される電力を停止することが望ましい。
【０００７】
上記態様の成形装置において、前記第１のヒータが赤外線ランプ、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータがセラミックヒータであることが望ましい。
【０００８】
上記態様の成形装置において、前記第１の圧力は１０００Ｐａ以上、前記第２の圧力は１０Ｐａ以下であることが望ましい。
【０００９】
上記態様の成形装置において、前記透明管が石英管であることが望ましい。
【００１０】
上記態様の成形装置において、前記上部金型及び前記下部金型の最大幅が１５０ｍｍより大きいことが望ましい。
【００１１】
上記態様の成形装置において、前記配線の少なくとも一部は、前記透明管の内側の空間に露出していることが望ましい。
【００１２】
上記態様の成形装置において、前記第２のヒータへの電力の供給が停止された際に、前記第１のヒータへの電力の供給を増加させるよう前記制御部が制御することが望ましい。
【００１３】
本発明の一態様の成形方法は、上軸と、下軸と、前記上軸又は前記下軸のいずれか一方を上下に移動させる駆動部と、前記上軸に固定された上部金型と、前記下軸に固定された下部金型と、前記上部金型と前記下部金型の周囲に設けられた透明管と、前記透明管の周囲に設けられた第１のヒータと、前記上部金型及び前記下部金型の一方の内部に設けられた第２のヒータと、前記上部金型及び前記下部金型の他方の内部に設けられた第３のヒータと、前記透明管の内側に設けられ、前記第２のヒータに電力を供給する配線と、前記透明管の内側を減圧する真空ポンプと、を備える成形装置を用いた成形方法であって、前記上部金型と前記下部金型との間にワークを配置し、前記第１のヒータ、前記第２のヒータ、及び前記第３のヒータへの電力の供給を開始して前記上部金型及び前記下部金型を加熱し、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータへの電力の供給を停止し、前記真空ポンプにより前記透明管の内側を減圧し、前記透明管の内側が所定の圧力以下まで減圧された時点で前記第２のヒータ及び前記第３のヒータへの電力の供給を再開し、前記駆動装置により、前記上軸又は前記下軸のいずれか一方を上下に移動させて、前記ワークを前記上部金型と前記下部金型とでプレスし、前記第２のヒータ、及び前記第３のヒータへの電力の供給を停止し、前記真空ポンプを停止して前記透明管の内側を昇圧することを特徴とする。
【００１４】
上記態様の成形方法において、前記所定の圧力は１０ｐａであることが望ましい。
【００１５】
上記態様の成形方法において、前記第２のヒータへの電力及び前記第３のヒータへの電力の供給を停止した後、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータへの電力の供給を再開するまでの間の少なくとも一部の期間、前記第１のヒータへの電力の供給を増加させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金型内の温度分布の均一性を向上させた成形装置及び成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態の成形装置の一例を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態の成形装置の一部の拡大模式図である。
【図３】第１の実施形態の成形方法を説明する模式図である。
【図４】第１の実施形態の成形方法を説明する模式図である。
【図５】第１の実施形態の成形方法を説明する図である。
【図６】第１の実施形態の作用・効果を説明する図である。
【図７】第２の実施形態の成形方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
本実施形態の成形装置は、上軸と、下軸と、上軸又は下軸のいずれか一方を上下に移動させる駆動部と、上軸に固定された上部金型と、下軸に固定された下部金型と、上部金型と下部金型の周囲に設けられた透明管と、透明管の周囲に設けられた第１のヒータと、上部金型及び下部金型の一方の内部に設けられた第２のヒータと、上部金型及び下部金型の他方の内部に設けられた第３のヒータと、透明管の内側に設けられ、第２のヒータに電力を供給する配線と、透明管の内側を減圧する真空ポンプと、透明管の内側の圧力が第１の圧力と第１の圧力よりも低い第２の圧力との間にある場合に、第２のヒータに供給される電力を停止する制御部と、を備える。
【００２０】
図１は、本実施形態の成形装置の一例を示す模式図である。本実施形態の成形装置は、例えば、ガラス素材から光学レンズを成形するガラス成形装置１００である。
【００２１】
ガラス成形装置１００は、フレーム１０、上プレス軸（上軸）１２、下プレス軸（下軸）１４、駆動部１６、上部金型１８、下部金型２０、上スペーサ２２、下スペーサ２４、上フランジ２６、下フランジ２８、石英管（透明管）３０、第１のヒータ３２、第２のヒータ３４、第３のヒータ３６、第１の接続配線（配線）３８、第２の接続配線４０、第１の電力端子４２、第２の電力端子４４、制御部４６、成形室５０、供給管５２、排出管５４、及び真空ポンプ５６を備える。
【００２２】
上プレス軸１２と下プレス軸１４はフレーム１０に支持される。上プレス軸１２と下プレス軸１４は同軸上に設けられる。上プレス軸１２と下プレス軸１４は、例えば、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）で形成される。
【００２３】
駆動部１６は、下プレス軸１４を上下に移動させる。駆動部１６は、例えば、モータを用いて下プレス軸１４を上下に移動させるアクチュエータである。
【００２４】
上プレス軸１２の下端には、上スペーサ２２を間に挟んで、上部金型１８が設けられる。上部金型１８は、上プレス軸１２に固定される。
【００２５】
下プレス軸１４の上端には、下スペーサ２４を間に挟んで下部金型２０が設けられる。下部金型２０は、下プレス軸１４に固定される。
【００２６】
上部金型１８と下部金型２０との間に、ガラス素材のワークＷが配置される。
【００２７】
上スペーサ２２は、上プレス軸１２と上部金型１８との間を断熱する機能を備える。下スペーサ２４は、下プレス軸１４と下部金型２０とを断熱する機能を備える。
【００２８】
上スペーサ２２と下スペーサ２４は、例えば、セラミックで形成される。上スペーサ２２と下スペーサ２４は、例えば、窒化珪素である。
【００２９】
上部金型１８と下部金型２０は、金属又はセラミックである。上部金型１８と下部金型２０は、例えば、タングステンカーバイドである。
【００３０】
また、上部金型１８と下部金型２０の素材と接する部分が、超硬合金であることが望ましい。超硬合金を用いることにより、表面粗さを低減することが可能である。特に、バインダレス超硬合金を用いることが、表面粗さを低減する観点から望ましい。
【００３１】
上部金型１８及び下部金型２０は、例えば、円形又は矩形である。上部金型１８及び下部金型２０の最大幅（最大径）は、例えば、１５０ｍｍより大きい。また、上部金型１８及び下部金型２０の最大幅（最大径）は、例えば、２００ｍｍより大きい。
【００３２】
石英管３０は、上部金型１８、下部金型２０、上スペーサ２２、及び、下スペーサ２４の周囲に設けられる。石英管３０は、上フランジ２６と下フランジ２８との間に設けられる。石英管３０は、上フランジ２６に固定される。
【００３３】
石英管３０は、上フランジ２６と一体に上下移動が可能である。石英管３０と上フランジ２６は図示しない駆動部によって上下移動する。また、石英管３０、上フランジ２６、及び下フランジ２８で囲まれる領域が成形室５０である。成形室５０は減圧可能となっている。
【００３４】
第１のヒータ３２は、石英管３０の周囲に設けられる。第１のヒータ３２は、石英管３０に固定される。
【００３５】
第１のヒータ３２は、上部金型１８及び下部金型２０の周囲に設けられる。第１のヒータ３２は、上部金型１８及び下部金型２０を加熱する。
【００３６】
第１のヒータ３２は、例えば、赤外線ランプである。第１のヒータ３２は、例えば、ハロゲンヒータである。第１のヒータ３２は、例えば、高純度カーボンワイヤを発熱体として用いたヒータである。
【００３７】
第２のヒータ３４は、上部金型１８の内部に設けられる。第２のヒータ３４は、主に上部金型１８の中心部を加熱する。第２のヒータ３４は、上部金型１８内の温度分布の均一性を向上させる。
【００３８】
第３のヒータ３６は、下部金型２０の内部に設けられる。第３のヒータ３６は、主に下部金型２０の中心部を加熱する。第３のヒータ３６は、下部金型２０内の温度分布の均一性を向上させる。
【００３９】
第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６は、例えば、円板状のセラミックヒータである。
【００４０】
第２のヒータ３４に電力を供給するための第１の電力端子４２、第３のヒータ３６に電力を供給するための第２の電力端子４４が設けられる。また、第２のヒータ３４と第１の電力端子４２との間を繋ぐ第１の接続配線３８が設けられている。また、第３のヒータ３６と第２の電力端子４４との間を繋ぐ第２の接続配線４０が設けられている。
【００４１】
第１の接続配線３８の少なくとも一部は、成形室５０内の空間に露出している。第２の接続配線４０の少なくとも一部は、成形室５０内の空間に露出している。
【００４２】
図２は、第１の実施形態の成形装置の一部の拡大模式図である。上部金型１８、上スペーサ２２、第１の接続配線３８の一部、上プレス軸１２の一部を拡大して示す。
【００４３】
第１の接続配線３８の一部は、例えば、カーボン接続部材３８ａ、耐熱電線３８ｂ、ボルト３８ｃ、圧着端子３８ｄ、ボルト３８ｅで構成される。カーボン接続部材３８ａ、耐熱電線３８ｂ、ボルト３８ｃ、圧着端子３８ｄ、ボルト３８ｅを用いて、上プレス軸１２内の第１の接続配線３８と、第２のヒータ３４が接続される。
【００４４】
カーボン接続部材３８ａは、例えば、絶縁被膜されたカーボン導電体である。耐熱電線３８ｂは、例えば、絶縁性を得るためセラミック碍子で被覆される。
【００４５】
ボルト３８ｃ、ボルト３８ｅ、圧着端子３８ｄは、例えば、金属である。ボルト３８ｃ、ボルト３８ｅ、圧着端子３８ｄは、絶縁被膜される。
【００４６】
また、上部金型１８には金型の外周部の温度を測定する第１の熱電対６２が設けられている。また、上部金型１８には金型の中心部の温度を測定する第２の熱電対６４が設けられている。
【００４７】
上部金型１８と同様に、下部金型２０には金型の外周部の温度を測定する第１の熱電対（図示せず）が設けられている。また、下部金型２０には金型の中心部の温度を測定する第２の熱電対（図示せず）が設けられている。
【００４８】
供給管５２は、下フランジ２８に接続される。供給管５２から下フランジ２８を通って、酸素の含有量が極めて小さい非酸化性ガスが成形室５０内に供給される。
【００４９】
非酸化性ガスにより成形室５０内の金属部材の酸化を抑制する。非酸化性ガスは、例えば、窒素ガスである。
【００５０】
排出管５４は、上フランジ２６に接続される。真空ポンプ５６は排出管５４に接続される。真空ポンプ５６により成形室５０内を減圧することが可能である。真空ポンプ５６により石英管３０の内側を減圧することが可能である。
【００５１】
制御部４６は、上述したガラス成形装置１００の各部を制御する。制御部４６は、例えば、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。例えば、ＣＰＵ、半導体メモリ及び半導体メモリに記憶されるプログラムで構成される。
【００５２】
制御部４６は、石英管３０の内側の成形室５０の圧力が第１の圧力と上記第１の圧力よりも低い第２の圧力との間にある場合に、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６に供給される電力を停止する機能を備える。言い換えれば、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６は、第１の圧力と第２の圧力との間の圧力範囲では、オフ状態にあるように制御部４６で制御される。
【００５３】
第１の圧力は、例えば、１０００Ｐａ以上である。第２の圧力は、例えば、１０Ｐａ以下である。
【００５４】
次に、本実施形態の成形方法について説明する。本実施形態の成形方法は、例えば、ガラス成形装置１００を用いて行われる。
【００５５】
図３、図４は、本実施形態の成形方法を説明する模式図である。図３、図４は、ワークＷを成形途中の成形装置１００の状態を示す。
【００５６】
図５は、本実施形態の成形方法を説明する図である。図５は、加熱アルゴリズムを示す。図５は、金型の外周温度、金型の中心温度、及び成形室５０内の圧力の経時変化を示す図である。
【００５７】
本実施形態の成形方法は、上軸と、下軸と、上軸又は下軸のいずれか一方を上下に移動させる駆動部と上軸に固定された上部金型と、下軸に固定された下部金型と、上部金型と下部金型の周囲に設けられた透明管と、透明管の周囲に設けられた第１のヒータと、上部金型及び下部金型の一方の内部に設けられた第２のヒータと、上部金型及び下部金型の他方の内部に設けられた第３のヒータと、透明管の内側に設けられ、第２のヒータに電力を供給する配線と、透明管の内側を減圧する真空ポンプと、を備える成形装置を用いた成形方法である。上部金型と下部金型との間にワークを配置し、第１のヒータ、第２のヒータ、及び第３のヒータへの電力の供給を開始して上部金型及び下部金型を加熱し、第２のヒータ及び第３のヒータへの電力の供給を停止し、真空ポンプを作動して透明管の内側を減圧し、透明管の内側が所定の圧力以下まで減圧された時点で第２のヒータ及び第３のヒータへの電力の供給を再開し、駆動装置により、上軸又は下軸のいずれか一方を上下に移動させて、ワークを上部金型と下部金型とでプレスし、第２のヒータ、及び第３のヒータへの電力の供給を停止し、真空ポンプを停止して透明管の内側を昇圧する。
【００５８】
まず、図３に示すように、図示しない駆動部によって上フランジ２６、石英管３０、及び、第１のヒータ３２を上方に移動させる。上部金型１８及び下部金型２０が露出する。
【００５９】
下部金型２０上に、ワークＷとして、ガラスウェハを載置する。ワークＷは、例えば、ロボットアーム又は手動により、下部金型２０上に載置される。
【００６０】
ガラスウェハは、例えば、２００ｍｍφである。上部金型１８及び下部金型２０は、例えば、ガラスウェハに複数の両凸レンズを形成するための金型である。
【００６１】
次に、図４に示すように、図示しない駆動部によって上フランジ２６、石英管３０、及び、第１のヒータ３２を下方に移動させる。石英管３０は下フランジ２８と接し、石英管３０の内側に気密な成形室５０が形成される。
【００６２】
次に、駆動部１６により下プレス軸１４を上方に移動する。下プレス軸１４をワークＷが上部金型１８の近傍に来る位置まで移動させる。ワークＷは上部金型１８に接しないようにする。
【００６３】
次に、真空ポンプ５６の動作を開始し、成形室５０内の空気が排出管５４を通って排気する。その後、窒素ガスを供給管５２から成形室５０内に導入する。窒素ガス等の非酸化性ガスを導入することにより、成形室５０内の金属部材の酸化が抑制される。
【００６４】
次に、第１のヒータ３２、第２のヒータ３４、及び第３のヒータ３６への電力の供給を開始して上部金型１８及び下部金型２０を加熱する。すなわち、第１のヒータ３２、第２のヒータ３４、及び第３のヒータ３６をオン状態にする。
【００６５】
上部金型１８及び下部金型２０の金型外周温度及び金型中心温度が所定の温度Ｔ１（図５）になるまで加熱する。Ｔ１は、例えば、７００℃以上８００℃以下である。所定の温度Ｔ１には、時間ｔ１に到達する。
【００６６】
なお、上部金型１８及び下部金型２０の金型外周温度は、主に第１のヒータ３２に供給される電力を調整することで制御される。また、上部金型１８及び下部金型２０の金型中心温度は、主に第２のヒータ３４、及び、第３のヒータ３６に供給される電力を調整することで制御される。
【００６７】
時間ｔ１から時間ｔ２の間で、上部金型１８及び下部金型２０の金型外周温度及び金型中心温度を所定の温度Ｔ１に安定させる。時間ｔ１から時間ｔ２の間、成形室５０内は圧力Ｐ０に保たれる。圧力Ｐ０は、例えば、大気圧（約１０１３ｈＰａ）である。
【００６８】
圧力Ｐ０は、第１の圧力（図５中のＰ１）以上の圧力である。第１の圧力Ｐ１は、例えば、１０００Ｐａ以上である。
【００６９】
次に、時間ｔ２で、第２のヒータ３４、及び、第３のヒータ３６への電力の供給を停止する。すなわち、第２のヒータ３４、及び、第３のヒータ３６をオフ状態にする。この後、上部金型１８及び下部金型２０の金型中心温度は、温度Ｔ１から低下する。
【００７０】
そして、時間ｔ２で、真空ポンプ５６により成形室５０内の減圧を開始する。なお、真空ポンプ５６による減圧開始前に、第２のヒータ３４、及び、第３のヒータ３６への電力の供給を停止しても構わない。
【００７１】
ワークＷの成形中に金型とワークＷとの間に、空気だまりが生じ、成形の精度が低下する場合がある。成形室５０内を減圧することにより、空気だまりの発生が抑制される。したがって、ワークＷの加工精度が向上する。
【００７２】
次に、成形室５０内の圧力が第２の圧力（所定の圧力、図５中のＰ２）以下まで減圧された時点（時間ｔ３）で、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６への電力の供給を再開する。すなわち、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６を再びオン状態にする。第２の圧力Ｐ２は、例えば、１０Ｐａ以下である。
【００７３】
時間ｔ３で、第２のヒータ３４、及び、第３のヒータ３６への電力の供給を再開した後、上部金型１８及び下部金型２０の金型中心温度は、上昇に転ずる。
【００７４】
その後、成形室５０内が所定の圧力Ｐｘに達し、且つ、金型外周温度及び金型中心温度が所定の温度Ｔ１に安定した状態となる。所定の圧力Ｐｘは、例えば、０．５Ｐａ以下である。
【００７５】
駆動部１６により下プレス軸１４を上方に移動する。下プレス軸１４をワークＷが上部金型１８に接し、ワークＷに所望のプレス力が加わる位置まで移動させる。図５中、両矢印でワークＷがプレスされる時間範囲を示している。
【００７６】
所定の時間ワークＷにプレス力が加えられた後、第１のヒータ３２、第２のヒータ３４、及び第３のヒータ３６への電力の供給を停止する。第１のヒータ３２、第２のヒータ３４、及び第３のヒータ３６をオフ状態にする。時間ｔ４で第１のヒータ３２、第２のヒータ３４、及び第３のヒータ３６をオフ状態にする。
【００７７】
そして、時間ｔ４で、真空ポンプ５６を停止し、成形室５０内を昇圧する。なお、真空ポンプ５６の停止前に、第２のヒータ３４、及び、第３のヒータ３６への電力の供給を停止しても構わない。なお、第１のヒータ３２については、真空ポンプ５６の停止後にオフ状態にしても構わない。
【００７８】
成形室５０内が圧力Ｐ０となり、金型外周温度及び金型中心温度が室温（図５中Ｔｏ）になった時点で、ワークＷの成形が終了する。なお、圧力Ｐ０は、例えば、大気圧である。
【００７９】
以上の成形方法において、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６は、第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２との間の圧力範囲では、オフ状態となるように制御部４６で制御されている。
【００８０】
次に、本実施形態の作用・効果について説明する。
【００８１】
ガラスレンズ等を高精度に成形するためには、金型内の温度分布を均一にすることが重要である。例えば、上部金型１８及び下部金型２０を、成形室５０外に設けられた第１のヒータ３２のみで加熱する場合、金型外周温度と金型中心温度の差が所望の温度差よりも大きくなる恐れがある。
【００８２】
図６は、本実施形態の作用・効果を説明する図である。成形時の金型内の温度分布を示す図である。図中金型１８内の点線が、等温線である。
【００８３】
図６（ａ）は、金型が円形で１１０ｍｍφ、加熱温度が７５０℃、第２及び第３のヒータを備えない場合である。図６（ｂ）は、金型が円形で２６０ｍｍφ、加熱温度が７５０℃、第２及び第３のヒータを備えない場合である。図６（ｃ）は、金型が円形で２６０ｍｍφ、加熱温度が７５０℃、第２及び第３のヒータを備える場合である。図６（ｃ）が本実施形態に相当する。
【００８４】
図６（ａ）に示す金型が１１０ｍｍφの場合、金型外周温度と金型中心温度の差を±５℃で制御することが可能である。しかし、図６（ｂ）に示すように、金型が２６０ｍｍφになると、第１のヒータ３２だけでは、金型外周温度と金型中心温度の差を狭い温度範囲に制御することが困難になる。金型が２６０ｍｍφの場合、金型外周温度と金型中心温度の差は±５０℃となる。
【００８５】
本実施形態では、上部金型１８の内部に第２のヒータ３４、下部金型２０の内部に第３のヒータ３６を設ける。これにより、金型外周温度と金型中心温度の差を抑制することが可能となる。
【００８６】
図６（ｃ）に示すように、金型が円形で２６０ｍｍφ、加熱温度が７５０℃の場合、金型外周温度と金型中心温度の差を±１０℃で制御することが可能となる。
【００８７】
もっとも、第２のヒータ３４に電力を供給するために、少なくとも一部が成形室５０内の空間に露出した第１の接続配線３８を設ける必要が生じる。このため、成形室５０内を減圧した場合に、第１の接続配線３８と周囲の金属部材との間に放電が生じる恐れがある。放電が生じると、ワークＷの成形を中断せざるを得ない。
【００８８】
放電は、第１の接続配線３８の構造上絶縁被覆が困難な場所で生ずる。例えば、図２におけるボルト３８ｃ、ボルト３８ｅや、圧着端子３８ｄが、絶縁被覆が困難な場所に相当する。第２の接続配線４０についても同様の問題が存在する。
【００８９】
減圧下での放電は、雰囲気ガスの圧力、電極間の電圧、及び、電極間の距離に依存することが知られている（例えば、パッシェンの法則）。具体的には、放電が開始する電圧は、ガス圧と電極間距離との積の関数となる。
【００９０】
例えば、電極間距離を固定して考えると、特定のガス圧で放電が最も生じやすくなる。上記特定のガス圧よりも低圧側或いは高圧側では放電が生じにくくなる。
【００９１】
本実施形態の成形装置は、圧力が第１の圧力Ｐ１と第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２との間にある場合に、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６に供給される電力を停止する制御部４６を備える。また、本実施形態の成形方法において、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６は、第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２との間の圧力範囲では、オフ状態にあるようにする。
【００９２】
第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２との間の圧力範囲は、本実施形態の成形装置において、第１の接続配線３８又は第２の接続配線４０からの放電が生じにくい圧力範囲である。本実施形態の成形装置及び成形方法は、上記構成により、ワークＷの成形中に第１の接続配線３８又は第２の接続配線４０からの放電が生じることを抑制する。
【００９３】
なお、第１の接続配線３８又は第２の接続配線４０の放電が生じやすい箇所と、近接する金属部材までの距離は、例えば、１ｃｍ以上１０ｃｍ以下である。また、第１の接続配線３８又は第２の接続配線４０に印加される電圧は、例えば、１００Ｖ以上３００Ｖ以下である。
【００９４】
成形室５０内を窒素ガス雰囲気、第１の接続配線３８又は第２の接続配線４０から放電が生じやすい箇所までの距離を約２ｃｍ、第１の接続配線３８又は第２の接続配線４０に印加される電圧を２００Ｖとした場合のガラス成形装置１００では、成形室５０内の圧力が１Ｐａの場合は放電が生じないことが確認されている。また、成形室５０内の圧力が７００Ｐａの場合には放電が生じることが確認された。
【００９５】
放電を抑制する観点から、第１の圧力Ｐ１は、１０００Ｐａ以上であることが望ましく、１００００Ｐａ以上であることがより望ましい。また、放電を抑制する観点から、第２の圧力Ｐ２は、１０Ｐａ以下であることが望ましく、１Ｐａ以下であることがより望ましい。
【００９６】
以上、本実施形態は、金型内に、主に金型中心を加熱する第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６を設ける。そして、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６を設けることで、問題となる第１の接続配線３８又は第２の接続配線４０からの放電を抑制する。したがって、金型内の温度分布の均一性を向上させた成形装置及び成形方法を提供することが可能となる。
【００９７】
（第２の実施形態）
本実施形態の成形装置は、第２のヒータへの電力の供給が停止された際に、第１のヒータへの電力の供給を増加させるよう制御部が制御する点で第１の実施形態の成形装置と異なっている。また、本実施形態の成形方法は、第２のヒータへの電力の供給を停止した後、第２のヒータへの電力の供給を再開するまでの間の少なくとも一部の期間、第１のヒータへの電力の供給を増加させる点で、第１の実施形態の成形方法と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００９８】
本実施形態の成形装置の制御部４６は、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６への電力の供給が停止された際に、第１のヒータ３２への電力の供給を増加させる機能を備える。
【００９９】
図７は、本実施形態の成形方法を説明する図である。図７は、加熱アルゴリズムを示す。図７は、金型の外周温度、金型の中心温度及び、成形室５０内の圧力の経時変化を示す図である。
【０１００】
時間ｔ２前までの加熱アルゴリズムは、第１の実施形態と同様である。
【０１０１】
時間ｔ２で、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６への電力供給を停止する。すなわち、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６をオフ状態にする。この後、上部金型１８及び下部金型２０の金型中心温度は、温度Ｔ１から低下する。
【０１０２】
更に、時間ｔ２で、第１のヒータ３２への電力の供給を増加させる。上部金型１８及び下部金型２０の金型外周温度は、温度Ｔ１から上昇する。
【０１０３】
第１のヒータ３２への電力の供給が増加されるため、金型中心温度の温度低下が、第１の実施形態と比較して抑制される。
【０１０４】
そして、時間ｔ２で、真空ポンプ５６により成形室５０内の減圧を開始する。なお、真空ポンプ５６による減圧開始前に、第２のヒータ３４、及び、第３のヒータ３６への電力の供給を停止しても構わない。
【０１０５】
次に、成形室５０内の圧力が第２の圧力（所定の圧力、図７中のＰ２）以下まで減圧された時点（時間ｔ３）で、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６への電力の供給を再開する。第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６を再度オン状態にする。第２の圧力Ｐ２は、例えば、１０Ｐａ以下である。
【０１０６】
そして、時間ｔ３で、第１のヒータ３２への電力の供給を減少させる。上部金型１８及び下部金型２０の金型外周温度は、温度Ｔ１へ低下する。
【０１０７】
その後の、加熱アルゴリズムは、第１の実施形態と同様である。
【０１０８】
本実施形態によれば、放電を抑制するために、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６をオフ状態にしている期間の少なくとも一部の期間で、第１のヒータ３２への電力の供給を増加させる。これにより、金型中心温度の温度低下が抑制される。したがって、第２のヒータ３４及び第３のヒータ３６を再度オン状態にした際に、金型中心温度が所定の温度Ｔ１に到達するまでの時間が、第１の実施形態と比較して短縮される。結果的に、時間ｔ３から時間ｔ４までの期間が短縮される。よって、ワークＷの成形時間が短縮される。
【０１０９】
以上、本実施形態は、第１の実施形態同様、金型内の温度分布の均一性を向上させた成形装置及び成形方法を提供することが可能となる。更に、ワークＷの成形時間を短くすることが可能な成形装置及び成形方法を提供することが可能となる。
【０１１０】
第１及び第２の実施形態においては、ガラス素材から光学レンズを成形するガラス成形装置及び成形方法を例に説明したが、例えば、プラスチック素材から光学レンズを成形するプラスチック成形装置及び成形方法等、その他の成形装置及び成形方法にも本発明を適用することが可能である。
【０１１１】
また、第１及び第２の実施形態においては、駆動部１６によって下プレス軸１４を上下に移動させる場合を例に説明したが、例えば、上プレス軸１２を上下に移動させる構成とすることも可能である。
【０１１２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。実施形態においては、成形装置、成形方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分については記載を省略したが、必要とされる、成形装置、成形方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【０１１３】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての、成形装置、成形方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【０１１４】
１０        フレーム
１２        上プレス軸（上軸）
１４        下プレス軸（下軸）
１６        駆動部
１８        上部金型
２０        下部金型
２２        上スペーサ
２４        下スペーサ
２６        上フランジ
２８        下フランジ
３０        石英管（透明管）
３２        第１のヒータ
３４        第２のヒータ
３６        第３のヒータ
３８        第１の接続配線（配線）
３８ａ      カーボン接続部材
３８ｂ      耐熱電線
３８ｃ      ボルト
３８ｄ      圧着端子
３８ｅ      ボルト
４０        第２の接続配線
４２        第１の電力端子
４４        第２の電力端子
４６        制御部
５０        成形室
５２        供給管
５４        排出管
５６        真空ポンプ
６２        第１の熱電対
６４        第２の熱電対
１００      ガラス成形装置（成形装置）
【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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