CN100347108C - 模压成型装置以及光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模压成型装置，其通过具有相互对向的成型面(11、21)的上模(10)和下模(20)对成型坯料进行压制成型，并且具有向上述下模(20)上落下供给成型坯料的成型坯料供给机构(30)；和在成型坯料被落下供给到下模(20)上时，在成型坯料的落下路径上控制其姿势的引导机构(50)。该引导机构(50)，通过使落下过程中的成型坯料暂时静止，之后再落下，防止成型坯料的反转。据此，在向下模上落下供给成型坯料时，可以防止成型坯料上下反转。

Description

模压成型装置以及光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种使用根据所要得到的光学元件的形状精密加工而成的成型模、对玻璃坯料等成型坯料进行压制成型的精密模压技术。特别是，本发明涉及进行精密模压成型的模压成型装置。并且，本发明涉及通过使用模压成型装置进行的压制成型而得到的光学元件的制造方法。

背景技术

近年来，开发了各种通过使用根据所要得到的光学元件的形状精密加工而成的成型模、对加热软化的成型坯料(例如由光学玻璃构成的玻璃坯料)进行压制成型，从而不产生融着等问题地成型高精度的光学元件(例如玻璃透镜)的方法(例如参照日本特开2001-163627号公报(以下称为专利文献1)、日本特开平7-10556号公报(以下称为专利文献2)、日本特开平8-139758号公报(以下称为专利文献3)、日本特开平6-340430号公报(以下称为专利文献4)、特开平8-259242号公报(以下称为专利文献5)、特开2003-104741号公报(以下称为专利文献6))。

要通过这种压制成型得到所需的透镜，必须满足外观、表面形状、壁厚、外径、偏心等各种规格。并且，在将这种玻璃光学元件的成型方法实用化时，生产率会成为很大的问题。即，如何能够用更短的时间、更便宜地生产出更多的玻璃光学元件，是一个很大的课题。

作为压制成型中所使用的玻璃坯料的制造方法，已知有热成型法。该方法是将规定量的熔融玻璃滴到或流入到承接模中而成型玻璃块的方法。这样热成型的玻璃坯料，即使不进行研磨等加工也能得到所需的体积和表面特性，而且生产率高，所以与基于冷加工的玻璃坯料的成型相比，在成本方面有利。

在专利文献1中记载了：在上述的玻璃坯料的热成型中，为了防止在熔融玻璃料滴的上面产生收缩，或者为了使玻璃料滴与压制成型中所使用的成型模的曲率半径相对应，而将熔融玻璃的上面堆高的工序。

并且，作为提高精密模压的生产率(成本效率)的方法，可以举出以下两种方法。其中一个方法是增加每一装置的单位时间加工数，增加每一装置的并排加工数、或缩短一个加工所需要的时间相当于这种方法；另一个方法是降低加工所需要的各种费用，装置制造费用、运行费用、被成型部件费用等的削减则相当于该方法。

要提高单位时间加工数、即缩短每一次的加工时间，就需要进一步缩短成型模的加热冷却周期，对于实现此目的的成型条件、特别是成型时的玻璃坯料和成型模的温度条件，提出了各种方案。

例如，在专利文献2中，记载了：将加热到了10⁷～10⁹dPa·s的粘度的玻璃坯料，用该玻璃坯料显示10¹⁰～10¹²dPa·s的粘度的温度的成型模加压成型的方法。

另外，在专利文献3、专利文献4以及专利文献5中，记载了：一边利用气流使玻璃坯料浮起一边将其加热软化，并将其落下供给到成型模上的方法。

进而，在专利文献6中，公开了：使落下供给到成型面上的被成型物向成型面的中央移动的位置修正机构。

根据上述构成，消除了在加热时、移送时、落下供给时等，玻璃坯料在支撑部件上融着的问题，和由于玻璃坯料的位置相对于成型面偏移而使成型精度降低的问题，所以成品率提高，在成本方面很有利。

在上述的压制成型中，为了确保所要得到的光学元件的精度，而使压制条件(压制载荷、温度、及其变化过程)最佳化。但是，即使用最佳化的压制条件进行连续压制，如果各个玻璃坯料的条件不同，则有时表面形状精度、外观性能等会不稳定。

即，玻璃坯料即使体积一定，如果通过压制而变形的上面或下面的曲率有个体差异，则不能严格地得到压制精度的再现性。而且，在将各个玻璃坯料预热后向成型模供给时，如果预热的温度分布有个体差异，则压制条件不固定。

并且，高精度的玻璃光学透镜，通过使用球面或者非球面形状的凹模或者凸模对加热软化的玻璃坯料进行压制，而成型为规定形状，但是压制成型中使用的玻璃坯料，原则上需要使用符合以下限制的形状的坯料。

(1)使用凹面形状模时，使与凹面形状模密接的玻璃坯料的表面形状为具有与凹面形状模的曲率半径同等或更小的曲率半径的凸面形状。

(2)使用凸面形状模时，使与凸面形状模密接的玻璃坯料的表面形状为平面形状、凸面形状、或者具有与凸面形状模的曲率半径同等或更大的曲率半径的凹面形状。

这是为了在压制成型时、不在成型品的表面上产生气氛气体的气体存留的限制事项。例如，在如图1所示，与凹面形状的下模成型面21密接的玻璃坯料的表面形状为具有比下模成型面21的曲率更大的曲率半径的凸面形状的情况下，在玻璃坯料和下模成型面21之间形成密闭空间S。因而，由于在该密闭空间S内残存气体，所以会在成型透镜上产生气体痕迹，而成为形状不良的成型品。所以要求对应于成型模的形状而适当使用平板状、球状、双凸曲面状等的玻璃坯料，以满足上述限制事项。

但是，双凸曲面形状的玻璃坯料，上面和下面的曲率半径不一致的情况很多。而且，所要得到的光学元件，其上面和下面为相同形状的情况也很少，一般上下的成型模具有分别不同的曲率半径的成型面。因此，考虑到上下的成型模双方，作为有关玻璃坯料的形状的限制事项，进而需要以下事项。

(3)玻璃坯料的一个表面为满足上模的限制事项的曲率半径，另一个表面为满足下模的限制事项的曲率半径，并且，向下模供给玻璃坯料时，按照使上下面的朝向一直保持固定的方式将玻璃坯料配置在下模上。

此外，在专利文献1的技术中，通过将玻璃坯料的表面堆高，使难以产生气体存留。然而，由于玻璃坯料的上下面的形状不对称，如果在向成型模供给时，局部发生反转，则压制成型条件会不固定，而且根据上下的模形状，有时反转的坯料会产生气体存留的不良。

专利文献2的技术中，通过不将成型模的温度不必要地提高，能够缩短升温及降温所需要的时间，缩短周期时间。另外，在专利文献3的技术中，通过以浮起状态将玻璃坯料加热软化到10^5.5～10^9.0dPA·s的粘度，并将其落下而移送到成型模上，能够在夹具和玻璃之间形成气体层，防止夹具和玻璃的反应，并且一边维持玻璃坯料的形状一边进行加热软化。

这样，将在成型模之外的地方加热软化的玻璃坯料，在成型前移送、供给到成型模，则不仅能够缩短周期时间，而且还可以缩短玻璃坯料和成型模在高温下的密接时间，对于防止成型模的老化具有很好的效果。

要将玻璃坯料配置在下模上，落下供给很有利。尤其是，在如上所述将软化状态的玻璃坯料配置在成型模上时，需要考虑到不在移送夹具和玻璃坯料之间产生融着和表面缺陷。因而，实质上不接触地用夹具浮起保持玻璃坯料，并从该状态将玻璃坯料落下供给到下模上的供给方法很有利。

在上述状况下，为了降低不良品的发生率，本发明人进行了专心研究，发现在从浮起状态落下时，容易发生玻璃坯料的不规则的上下反转。即，如果落下供给玻璃坯料，则有时玻璃坯料会在其落下路径上旋转，落下到下模上时呈反转状态。因此，在玻璃坯料的上面和下面的形状不相同的情况下，由于玻璃坯料的反转，压制条件会产生波动，有可能会脱离上述的限制事项而在成型品上产生气体存留。

此外，专利文献6中，虽然修正玻璃坯料在下模的成型面上的位置，但是不能够对玻璃坯料的上下反转进行修正。

发明内容

本发明是着眼于落下供给玻璃坯料时其容易反转的现象而提出的，目的在于提供一种模压成型装置以及光学元件的制造方法，在向下模上落下供给上下面的形状不同的成型坯料时，将该成型坯料按照其上下面一直保持一定的配置的方式稳定地供给，从而使压制条件一定，并且防止在成型品上产生气体存留的问题，其结果，能够高成品率地生产面精度高的光学元件。

为了实现上述目的，本发明的模压成型装置，通过具有相互对向的成型面的上模和下模对成型坯料进行压制成型，其具有：向上述下模上落下供给上述成型坯料的成型坯料供给机构；和引导机构，该引导机构在上述成型坯料被落下供给到上述下模上时，在上述成型坯料的落下路径上控制其姿势。

根据该构成，在向下模上落下供给上下面的形状不同的成型坯料时，通过在其落下路径上控制成型坯料的姿势，能够使上下面一直保持一定配置地将成型坯料向下模上稳定地供给。

在本发明的模压成型装置中，上述引导机构在上述落下路径上至少使上述成型坯料静止一次。

如果这样构成，则不仅能够在落下途中对成型坯料的姿势进行一次修正，还能够缩短成型坯料的实质上的落下距离，所以能够有效防止成型坯料的反转。

在本发明的模压成型装置中，上述引导机构由在上述落下路径上进行开闭动作的部件构成，在关闭状态下使上述成型坯料静止，并通过之后的打开动作使上述成型坯料再落下。

如果这样构成，则不仅能够用多个部件可靠地承接落下的成型坯料，还能够通过多个部件的打开动作，不打乱姿势地使成型坯料再落下。

在本发明的模压成型装置中，上述引导机构设置在对落下在上述下模上的上述成型坯料的位置进行修正的位置修正机构上。并且，上述引导机构也能够设置在向上述下模上落下供给上述成型坯料的上述供给机构上。

如果这样构成，则能够通过兼用引导机构和位置修正机构、或者兼用引导机构和成型坯料供给机构，实现零件数目的减少、构造的简化。

在具有位置修正机构的模压成型装置中，能够不延长成型坯料的落下距离地设置引导机构，能够提高成型坯料的反转防止效果。

本发明的光学元件的制造方法中，使用具有相互对向的成型面的上模和下模，对由于加热而呈软化状态的成型坯料进行连续压制成型而得到光学元件，其中，在向上述下模上落下供给上述成型坯料时，在上述成型坯料的落下路径上进行上述成型坯料的姿势控制，使落下到上述下模上的上述成型坯料的姿势保持一定。

此时，优选进行上述姿势控制，使落下供给后的上述成型坯料的姿势与落下供给前的上述成型坯料的姿势一致。

采用这种方法，能够使上下面一直保持一定配置地将成型坯料稳定地供给到下模上。据此，能够使压制条件一定，并且防止在成型品上产生气体存留的问题，能够高成品率地生产面精度高的光学元件。

此外，本发明的光学元件的制造方法，如果适用以下的条件(1)～(5)中的至少一个，则能够得到尤其高的效果。

(1)上述成型坯料，在被加热到相当于低于10⁹dPa·s的粘度的温度的状态下，向上述下模上落下供给。

(2)上述成型坯料是将熔融玻璃滴下或者流下到承接模中而预成型的玻璃坯料。

(3)上述成型坯料是以下的形状，其在以规定姿势向上述下模上供给的情况下，在压制成型时不在与上述成型面之间产生密闭空间，在以上下反转姿势向上述下模上供给的情况下，在压制成型时在与上述成型面之间产生密闭空间。

(4)上述成型坯料是预成型为双凸曲面形状的坯料，并且其双凸曲面为曲率相互不同的曲面。

(5)在所要得到的光学元件是第一面、第二面的曲率半径分别为RL1、RL2的双凸透镜，与之相对应的玻璃坯料的双凸曲面的曲率半径分别为R1、R2时，满足以下的关系式：

RL1≥R1

RL2≥R2

并且，RL1＜R2、或者RL2＜R1。

如上所述，根据本发明，即使在将上下面的形状不同的成型坯料向下模上落下供给时，通过在成型坯料的落下路径上控制其姿势，能够使上下面一直保持一定配置地将成型坯料向下模上稳定地供给。据此，可以使压制条件一定，并且防止在成型品上产生气体存留的问题，能够高成品率地生产面精度高的光学元件。

附图说明

图1是表示气体存留的产生原理的图。

图2是本发明的实施方式的模压成型装置的主要部分剖视图。

图3是图2的下模的俯视图。

图4(A)是图2的成型坯料供给机构的俯视图，图4(B)是图2的位置修正机构的俯视图。

图5(A)是设于图2的位置修正机构中的引导部件的俯视图，图5(B)是图5(A)的引导部件的X-X剖视图。

图6(A)、(B)是表示图2的引导机构的其它例的主要部分剖视图。

图7(A)～(C)是表示图2的引导机构的其它例的主要部分剖视图。

图8是表示图2的引导机构的其它例的主要部分剖视图。

图9是表示利用本发明的模压成型装置进行压制成型时的动作顺序的流程图。

图10(A)～(E)是表示利用本发明的模压成型装置进行压制成型时的动作顺序的流程图。

图11(A)是比较例中所使用的引导部件的俯视图，图11(B)是图11(A)的引导部件的X-X剖视图。

图12(A)～(D)是表示比较例的动作顺序的说明图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施方式。

(模压成型装置)

首先，结合图2～图8对本发明的实施方式的模压成型装置进行说明。

图2是本发明的实施方式的模压成型装置的主要部分剖视图，图3是图2的下模的俯视图，图4(A)是图2的成型坯料供给机构的俯视图，图4(B)是图2的位置修正机构的俯视图，图5(A)是设于图2的位置修正机构中的引导部件的俯视图，图5(B)是图5(A)的引导部件的X-X剖视图。

如上述图所示，模压成型装置具有对玻璃坯料(成型坯料)进行压制的上模10和下模20。上模10和下模20具有利用镍或者钨等合金材料构成的上母模和下母模22，具有在横方向上长的形状。而且，在上模10和下模20的各对向面上，形成有多个用于向玻璃坯料复制规定的形状的、由超硬材料(WC)或陶瓷(Si₃N₄、SiC)构成的成型面11、21。

上模10和下模20，在与各对向面相反一侧安装有上主轴(未图示)和下主轴(未图示)。上主轴固定在装置框架(未图示)上，下主轴由电机(未图示)向铅垂方向驱动。即，通过下主轴的驱动，进行上模10和下模20的接近动作和分离动作。另外，在上模10和下模20的周围，设置有对其进行高频感应加热的感应加热线圈C。

模压装置具有将加热软化的玻璃坯料向上模10和下模20之间移送，并将其落下供给到下模20上的成型坯料供给机构30。成型坯料供给机构30由利用耐热性高的金属(例如不锈钢合金)成型的长的支撑臂31、和沿其长度方向配置成一列的多个浮起盘32构成。浮起盘32具有研钵状的承载部，在其中保持玻璃坯料。作为浮起盘32的材质，能够使用将高密度碳的表面作为缓冲碳的材料。

在支撑臂31内部，形成有从下方向浮起盘32的承载部吹送惰性气体的吹气孔31a。通过该气体的压力，使玻璃坯料一边在浮起盘32内稍微浮起一边被输送。支撑臂31和浮起盘32在其宽度方向的中心线被分割成两个，并通过未图示的开闭驱动机构沿平行方向开闭。也就是说，通过在下模20的上方位置打开支撑臂31和浮起盘32，在浮起盘32的承载部中被浮起保持的玻璃坯料就被落下供给到下模20的成型面21上。

模压装置具有配置在成型坯料供给机构30和下模20之间，并进行玻璃坯料的位置修正的位置修正机构40。位置修正机构40由在横方向长的引导臂41、和沿其长度方向配置成一列的多个引导部件42构成。引导臂41和引导部件42与成型坯料供给机构30同样地、在其宽度方向的中心线被分割成两个，并通过未图示的开闭驱动机构沿平行方向开闭。

此外，优选引导臂41和引导部件42与成型坯料供给机构30同样地由耐热性高的材料构成。

引导部件42是可分割的筒形状(例如圆筒形状)，其内径尺寸设定为与玻璃坯料的外径同等或者比之稍大。玻璃坯料刚落下供给到下模20上后，引导部件42为开状态，之后进行关闭动作。引导部件42关闭时，其内周面与玻璃坯料的外周接触，使玻璃坯料向下模20的成型面中心位置移动。由此，玻璃坯料的位置得以修正，能够进行高精度的压制成型。

本发明的模压装置，具有在将玻璃坯料落下供给到下模20上时，在其落下路径上控制玻璃坯料的姿势，防止玻璃坯料的反转的引导机构50。作为这种引导机构50，优选使落下过程中的玻璃坯料至少静止一次。如果落下距离长，则反转的概率上升，所以优选在短的落下距离使玻璃坯料暂时静止。而且，如果使落下过程中的玻璃坯料暂时静止，则能够将由于不规则的旋转而致使姿势开始破坏的玻璃坯料回复到落下前的姿势。因此，优选使玻璃坯料静止的引导机构50，暂时支撑玻璃坯料，以使玻璃坯料成为落下前的姿势。

优选引导机构50在落下路径上使玻璃坯料暂时停止后，通过退避动作开放落下路径，以使玻璃坯料再落下。此时，优选引导机构50具有多个部件，该多个部件各向同性地以相等的速度退避，以不对玻璃坯料施加不规则的旋转力。例如，能够在设于位置修正机构40的引导部件42的内周上部形成构成引导机构50的凸部，利用引导部件42的开闭动作进行玻璃坯料的静止和再落下。这种情况下，在多个部件关闭的状态下，通过与其一部分的接触来承接正在落下中的玻璃坯料，之后，多个部件打开并从落下路径退避，从而能够开放落下路径而使玻璃坯料再落下。

优选构成引导机构50的多个部件，仅与玻璃坯料的周缘部分接触。例如，在支撑玻璃坯料的周缘部、然后使之再落下的部件由中空构造的阶梯形状构成的情况下，若将中空部分的最长径设为X、玻璃坯料的水平方向最外径设为Y、引导水平方向的开闭量设为Z，则玻璃坯料的水平方向最外径能够为满足X＜Y＜X+Z的关系的构造。这样，引导机构50能够使玻璃坯料可靠地静止，并且可靠地再落下。

这里，优选引导机构50的中空部的最长径X，考虑到所要得到的光学元件的光学有效直径而不过分小。即，当光学元件的有效直径为D时，如果设与之对应的部分的玻璃坯料的直径为D’，则优选X＞D’。这样，就不会在成为光学元件的有效直径内的部分上造成表面缺陷。

优选构成引导机构50的部件，其至少与玻璃坯料接触的部分为不对玻璃坯料造成损伤的形状。例如，如果使与玻璃坯料的接触面为适度的倾斜面(例如30°)或者曲面，则能够避免接触时的玻璃坯料的损伤。

另外，如图6所示，也可以从与玻璃坯料的接触面喷出惰性气体，从而浮起保持玻璃坯料。例如，在位置修正机构40上设置引导机构50的情况下，如果在引导臂41和引导部件42上形成吹气孔41a、42a，并将其与成型坯料供给机构30的气体供给源连接，则能够从与玻璃坯料的接触面喷出惰性气体。这样，能够进一步降低玻璃坯料的损伤概率。

引导机构50可以在落下路径上设置一个，从而将落下距离分割成两部分，或者在落下路径长的情况下，设置两处而将落下距离分割成三部分。即，如果设置N个上述引导机构50，则能够将玻璃坯料的落下路径在垂直方向上分割成(N+1)部分。例如，如图7(A)所示，如果在玻璃坯料的落下路径上设置三个引导机构50，就能够将落下路径分割成四部分。这种情况下，优选引导机构50越靠近下侧其突出量越大，在再落下时使引导机构50以低速进行退避动作。这样，在引导机构50退避的过程中，能够使玻璃坯料一段一段落下。

引导机构50的设置高度，能够根据落下路径的距离任意设定。例如，如图7(B)所示，在落下路径的距离长的情况下，能够在引导部件42的中间或者下侧设置引导机构50，缩短再落下时的落下距离。

而且，在玻璃坯料的落下距离长的情况下，如图7(C)所示，可以增大引导机构50自身的高度，在高度方向的较宽的范围内与玻璃坯料接触。此时，如果使引导机构50的接触面为适度的倾斜面(例如45°)，在再落下时使引导机构50以低速进行退避动作，则在引导机构50退避的过程中，能够使玻璃坯料渐渐地向下方移动。

此外，为了降低玻璃坯料的反转概率，也可以考虑降低其落下距离，但是这并不容易做到、或者有利。

例如，在使玻璃坯料浮起落下的情况下，为了以浮起状态向下模20上移送玻璃坯料，而在成型坯料供给机构30上设置气体供给通路，需要使成型坯料供给机构30为规定的厚度。而且，为了抑制成型坯料供给机构30自身的热变形，也需要使成型坯料供给机构30有一定的厚度。

另外，为了得到与产品规格精密吻合的表面形状精度，需要精密地配置玻璃坯料，以使加热软化的玻璃坯料的水平方向中心位置与下模20的成型面的水平方向中心位置相一致。这是因为，如果在成型面上的偏斜的位置压制成型玻璃坯料，则会由于偏厚、压制载荷的不均匀而产生形状不良、面精度不良。所以，设置向成型面上供给后、立即对成型面上的成型坯料精密地进行位置修正的位置修正机构很有效。因此，在使玻璃坯料落下的成型坯料供给机构30和下模20之间，需要规定的间隔。

另外，由于设置本发明的引导机构50，而使落下距离进一步延长的话，则很不理想。所以，在位置修正机构40上设置本发明的引导机构50，很有效。此时，引导机构50的开闭驱动机构能够兼用位置修正机构40的开闭驱动机构。

而且，基于上述理由，在成型坯料供给机构30上设置本发明的引导机构50也很有效。此时，引导机构50的开闭驱动机构能够兼用成型坯料供给机构30的开闭驱动机构。在成型坯料供给机构30上设置引导机构50时，例如如图8所示，能够在成型坯料供给机构30的浮起盘32上设置向内侧突出的凸部，并将其作为引导机构50。在这种情况下，通过阶段性地打开成型坯料供给机构30，进行玻璃坯料的落下、静止和再落下。

(成型坯料)

本发明所使用的成型坯料能够为玻璃坯料，能够适用于将具有所需性质的光线玻璃加工成平版状、柱状、球状、平凸形状、平凹形状、或者双凹形状等形状的坯料，尤其是两面(配置于平面时的上下面)形状非对称的坯料对于本发明更为适宜。此外，即使在上下面形状对称(例如球形状)的情况下，也能够适用本发明，得到后述的那样的本发明的效果。本发明的效果极其显著的是上下面非对称的双凸曲面形状，以下以此为例进行说明。

玻璃坯料能够通过将熔融玻璃滴下或者流下到承接模中而得到。

例如，可以准备具有规定的曲率半径的凹面的承接模，在从承接模的底部喷出浮起用气体的状态下，滴下或者流下熔融玻璃，从而一边将其浮起保持一边成型玻璃块。由此，能够以几乎不与承接模接触的状态成型玻璃坯料，能够得到没有表面缺陷的质量好的玻璃坯料。

玻璃坯料的形状能够根据所要得到的光学元件的形状、即压制成型时使用的上模、下模的成型面形状决定。即，优选在成型模内配置玻璃坯料，在使上下模接近时，不在上下模的任一个和玻璃坯料之间产生密闭空间。特别是，在玻璃坯料和上下模形状具有以下的关系的情况下，本发明的尤为显著。

预成型后的成型坯料具有如下的形状，即当配置在成型模内，且使上下模接近、上下模的成型面成为与成型坯料接触的位置时，不在上下模的成型面和成型坯料之间产生密闭空间，而在使成型坯料上下反转配置的情况下，上下模的成型面中的任一个和成型坯料之间产生密闭空间。

在使用这种玻璃坯料进行压制成型时，即使预先控制玻璃坯料的上下姿势，并在压制的家断配置在托盘上，在将各个玻璃坯料供给到下模上的阶段，如果发生玻璃坯料的上下反转，则会在压制时产生气体存留，而成为不良透镜。这样的上下模形状和成型坯料的关系，在所要得到的透镜为双凸透镜、双凹透镜、凹弯月面透镜、凸弯月面透镜、以及异型透镜等所有的情况下都能够适用。

例如，能够举出以下的情况，即在所要得到的光学元件为双凸透镜，设第一面和第二面的曲率半径(或者近轴曲率半径)分别为RL1、RL2，与之对应的玻璃坯料的双凸曲面的曲率半径(或者以与所要得到的光学元件的光轴对应的部分为轴时的近轴曲率半径)分别为R1、R2时，

RL1≥R1

RL2≥R2

并且，RL1＜R2，或者RL2＜R1。

此外，在上述的双凸透镜的情况下，例如，如果尽量减小玻璃坯料的双凸曲面的R1、R2，则可以降低气体存留的发生概率。但是，在玻璃坯料的热成型时，将熔融玻璃滴下/流下后的玻璃块的曲率，无法容易地进行控制。特别是，不受承接模的形状的制约的上面一侧的自由表面，由于重力和粘性的关系，曲率半径等的形状的控制很难。所以，如果在与要成型的光学元件的形状相适合的范围内，能够增大R1、R2，则玻璃坯料成型方面的自由度扩大，在批量生产方面价值很高。

另外，能够举出以下的情况，即在所要得到的光学元件为双凹透镜，设透镜的第一面和第二面的曲率半径(或者近轴曲率半径)分别为RL3、RL4，与之对应的玻璃坯料为双凹曲面时(平面时的曲率半径为∞)的曲率半径(或者以与所要得到的光学元件的光轴对应的部分为轴时的近轴曲率半径)分别为R3、R4时，

RL3≥R3

RL4≥R4

并且，RL3＜R4，或者RL4＜R3。

并且，能够举出以下的情况，即在所要得到的光学元件为凸弯月面透镜、或者凹弯月面透镜之类的弯月面透镜时，设透镜的凹面侧为第一面，凸面侧为第二面，其各自的曲率半径分别为RL5、RL6，与之对应的玻璃坯料的两曲面(也可以为平面，此时的曲率半径为∞)的曲率半径(或者以与所要得到的光学元件的光轴对应的部分为轴时的近轴曲率半径)分别为R5、R6时，

R5面为凹面或者平面(曲率＝∞)、R6面为凸面，RL5≤R5，且RL6≥R6的情况，或

R5、R6面为凸面，RL6≥R6、且RL6＜R5的情况等。

另外，能够举出以下的情况，即在所要得到的光学元件为双凹透镜，设透镜的第一面和第二面的曲率半径(或者近轴曲率半径)分别为RL7、RL8，与之对应的玻璃坯料的两曲面(平面时的曲率半径为∞)的曲率半径分别为R7、R8时，

R7面为凹面、R8面为凸面或者平面，RL7≤R7＜RL8的情况。

例如，即使玻璃坯料的上下面的形状对称，本发明仍有意义。即，虽然玻璃坯料能够在向成型模供给时事先预热，但是有时会出现预热的温度分布偏倚。预热后的玻璃坯料如果被以一定的朝向(在上下方向)压制成型，则压制条件全部均匀，但是如果混入预热后反转了的坯料，则压制成型的温度条件会产生偏差，无法将成型后的透镜性能控制为一定。所以，根据本发明，控制玻璃坯料的姿势是很有意义的。

(光学元件的制造方法)

如上所述预成型后的玻璃坯料，通过利用浮起夹具(成型坯料供给机构)等移送并使之落下到下模的上方，从而能够供给到成型模上。

使之落下到下模上时的玻璃坯料的温度，优选为粘度处于10⁹dPa·s以下的温度。更优选为10^5.5dPa·s～10^9.0dPa·s的范围。另一方面，由上下模构成的成型模温度，优选为玻璃坯料的粘度处于10⁸dPa·s以上的温度范围。玻璃坯料落下时的温度可以与成型模温度相等，也可以在向成型模内供给玻璃坯料后进一步进行加热，进一步优选将比成型模温度更高的玻璃坯料供给到成型模中，并立即开始压制成型。成型模温度进而优选处于10⁹dPa·s～10¹²dPa·s的范围。通过选择这样的温度范围，能够以较短的周期时间进行成型，并且能够确保光学元件的充分的面精度。上下模的温度可以相同，也可以有温度差。能够根据压制成型的透镜形状、坯料来决定。

玻璃坯料，在压制成型之前，在成型模的外面，利用公知的加热装置加热到所需的温度。优选将玻璃坯料在通过惰性气体浮起的状态下在加热炉中配置规定时间，进行加热。然后，在保持于浮起夹具的状态下向下模上移送，并将浮起夹具分割，从而能够使玻璃坯料落下，供给到下模上。

本发明，通过从上方落下而将玻璃坯料供给到下模的成型面上，并在其落下路径上进行玻璃坯料的姿势控制，以使玻璃坯料的姿势不由于落下而反转。即，使落下到下模上的玻璃坯料的姿势与落下前的姿势相同。优选使落下的玻璃坯料在落下途中至少静止一次。由此，即使玻璃坯料在落下过程中产生方向不确定的旋转，在静止时也能够修正为与落下前相同的姿势。而且，在静止后使成型坯料再落下。

落下供给到下模上的玻璃坯料，通过上模和下模的接近而被压制，成型为所需的光学元件形状。在压制成型开始后的任意的时刻，开始冷却，当玻璃粘度成为10¹²dPa·s以下时，分离上下模，进行脱模。优选脱模温度为粘度为10¹³dPa·s～10¹⁴dPa·s时。

下面，使用实施例对本发明的实施方式进行具体说明。并且，以下所示的内容只不过是本发明的实施例，并不对本发明的技术范围构成任何限定。

(实施例)

使用图2～图5所示的模压成型装置，按照图9和图10所示的顺序进行了光学元件的成型。具体而言，对钡硼硅酸玻璃(转变点514℃、屈服点545℃)进行压制成型，成型了外径25mm的双凸形状的双球面形状透镜。使下模面的曲率半径为20mm，上模面的曲率半径为40mm。

另外，通过从熔融状态滴下到承接模上，利用热成型准备了4个双凸曲面形状玻璃坯料(外径19mm，上面一侧的曲率半径为约30mm，下面一侧的曲率半径为约15mm)。将暂时固化后的上述玻璃坯料供给配置到能够开闭的支撑臂31上的浮起盘32上，并在利用从各浮起盘32的下方喷出的气流浮起的状态下，向加热炉(未图示)中移送并加热。此时，按照使玻璃坯料的上面一侧(利用上模成型面压制的一方)成为上部的方式，使之浮起并加热软化。此时，将下母模、支撑臂31、引导臂41向原点位置移动(S100)。

将成型坯料加热到规定温度(换算成玻璃粘度，相当于10⁷dPa·s)后，将支撑臂31插入上下母模之间，按照四个玻璃坯料位于四个下模20的各自的上部的方式进行配置(图9的S102)。几乎与此同时，将引导臂41插入支撑臂31和下模20之间，并使之处于支撑臂31的下方约2mm处(图9的S101)。使下模20上升到引导臂41的下方后(图9的S103、图10的(A))，在引导臂41关闭的状态下，迅速地打开支撑臂31，从而将多个浮起盘32左右分割使多个玻璃坯料从浮起盘32落下(图9的S104、图10的(B))。各玻璃坯料与设置在引导臂41的引导部件42上的引导机构50接触，在此暂时停止。

然后(延迟1秒)停止浮起气体的喷出(图9的S105)，并将引导臂41打开4mm，从而将多个引导部件42的对接面间隔扩大4mm(图9的S106、图10的(C))。通过该动作，玻璃坯料被供给到下模20上(图10的(D))。然后(马上)，关闭引导臂41，从而对供给到下模20上的玻璃坯料的位置进行修正(图9的S107、图10的(E))。然后，使支撑臂31和引导臂41立即从下模20上后退(图9的S108～S113)，然后，使下母模上升而进行压制(图9的S114)。冷却到转变点以下，进行脱模，将成型后的玻璃透镜取出。

在各个模中对上述操作重复进行了182次。即，总计进行了728个的加工。其结果，玻璃坯料在向下模20供给时，没有出现玻璃坯料的上面处于下方地供给的情形，由此也没有出现在玻璃光学透镜上产生气体存留的情形。在总计728个的加工中，由产生气体存留而导致的不良率为0％。

此外，将引导臂41的开闭设为两个阶段，在关闭状态时用引导机构50支撑玻璃坯料，并且在打开状态时开放玻璃坯料的落下路径，进而，成为关闭状态时在下模20的水平中心位置对玻璃坯料进行位置修正。因此，优选适当选择开、闭各状态时的引导部件42的各部分的内径。并且，也能够使引导臂41的开闭为多个阶段，在这种情况下，可以使位置修正面和引导机构50的内径相同。而且，引导部件42，优选在插入前被事先预热到相当于10⁷dPa·s～10⁹dPa·s的温度。

(比较例)

使用与上述实施例同样的装置，成型了相同形状的玻璃透镜。而且所使用的玻璃坯料也使用相同的坯料。但是，引导部件没有使用图5所示的结构，而使用图11所示的没有引导机构50的引导部件60，并按照图12所示的顺序进行了成型。即，将引导臂41插入支撑臂31和下模20之间，并使之处于支撑臂31的下方约2mm处(图12的(A))。然后，在引导臂41打开的状态下，迅速打开支撑臂31(图12的(B))，将多个浮起盘32左右分割，将多个玻璃坯料从浮起盘32供给到分别对应的下模20上(图12的(C))。然后，通过关闭引导臂41，对供给到下模20上的玻璃坯料的位置进行修正(图12的(D))。然后，使支撑臂31和引导臂41立即从下模20上后退，然后，使下模20上升而进行压制。

在各个模中对上述操作重复进行了154次。即，总计进行了616个的加工。其结果，玻璃坯料在向下模20供给时，其中336个发生了玻璃坯料的上面处于下方地供给的情形，由此也出现了336个在玻璃光学透镜上产生气体存留的情形。在总计616个的加工中，由产生气体存留而导致的不良率为54.5％。

如以上所说明的那样，本发明适用于使用根据所要得到的光学元件的形状精密加工而成的成型模、对玻璃坯料等成型坯料进行压制成型的精密模压技术。特别是，在将上下面的形状不同的成型坯料向下模上落下供给时很有效，通过将该成型坯料按照其上下面一直保持一定的配置的方式稳定地供给，可以使压制条件一定，并且防止在成型品上产生气体存留的问题，能够高成品率地生产面精度高的光学元件。

Claims (12)

1.一种模压成型装置，其通过具有相互对向的成型面的上模和下模对成型坯料进行压制成型，其特征在于，具有：

向上述下模上落下供给上述成型坯料的成型坯料供给机构；和

引导机构，该引导机构在上述成型坯料被落下供给到上述下模上时，在上述成型坯料的落下路径上控制其姿势。

2.根据权利要求1所述的模压成型装置，其特征在于，上述引导机构在上述落下路径上至少使上述成型坯料静止一次。

3.根据权利要求1或2所述的模压成型装置，其特征在于，上述引导机构由在上述落下路径上进行开闭动作的部件构成，在关闭状态下使上述成型坯料静止，并通过之后的打开动作使上述成型坯料再落下。

4.根据权利要求1或2所述的模压成型装置，其特征在于，还具有位置修正机构，上述位置修正机构配置于上述成型坯料供给机构和上述下模之间，对落下在上述下模上的上述成型坯料的位置进行修正，上述引导机构设置在上述位置修正机构上。

5.根据权利要求1或2所述的模压成型装置，其特征在于，上述引导机构设置在向上述下模上落下供给上述成型坯料的上述供给机构上。

6.一种光学元件的制造方法，该制造方法使用具有相互对向的成型面的上模和下模，对由于加热而呈软化状态的成型坯料进行连续压制成型而得到光学元件，其特征在于，在向上述下模上落下供给上述成型坯料时，在上述成型坯料的落下路径上进行上述成型坯料的姿势控制，使落下到上述下模上的上述成型坯料的姿势保持一定。

7.根据权利要求6所述的光学元件的制造方法，其特征在于，进行上述姿势控制，使落下供给后的上述成型坯料的姿势与落下供给前的上述成型坯料的姿势一致。

8.根据权利要求6所述的光学元件的制造方法，其特征在于，上述成型坯料，在被加热到相当于低于10⁹dPa·s的粘度的温度的状态下，向上述下模上落下供给。

9.根据权利要求6或8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，上述成型坯料是将熔融玻璃滴下或者流下到承接模中而预成型的玻璃坯料，上述承接模是在上述上模和上述下模之外准备的，其位于上述熔融玻璃滴下或者流下的位置的下方。

10.根据权利要求6或8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，上述成型坯料是以下的形状，其在以规定姿势向上述下模上供给的情况下，在压制成型时不在与上述成型面之间产生密闭空间，在以相对上述规定姿势上面和下面反转后的姿势向上述下模上供给的情况下，在压制成型时在与上述成型面之间产生密闭空间。

11.根据权利要求6或8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，上述成型坯料是预成型为双凸曲面形状的坯料，并且其双凸曲面为曲率相互不同的曲面。

12.根据权利要求6或8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，在所要得到的光学元件是第一面、第二面的曲率半径分别为RL1、RL2的双凸透镜，与之相对应的玻璃坯料的双凸曲面的曲率半径分别为R1、R2时，满足以下的关系式：

RL1≥R1

RL2≥R2

并且，RL1＜R2、或者RL2＜R1。

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