CN101959809A - 光学元件的成形方法及成形装置 - Google Patents

Abstract

一种光学元件的成形方法，包含：对光学元件进行预备加热(A1，A2)，将预备加热后的光学元件输送至成形模，在成形模中，将上述光学元件一边加热至较玻璃转变点高的温度、一边进行成形(B)，将已成形的光学元件在较玻璃转变点低且400℃以上的温度下从成形模取出，通过已加热至较该光学元件的温度低不到200℃的温度的构件把持取出的光学元件并输送至冷却部的动作。由此可将较为耗时的成形步骤缩短为与预备加热步骤及冷却步骤(C1，C2)相同程度的时间，并可防止光学元件产生龟裂。

Description

光学元件的成形方法及成形装置

技术领域

本发明是关于一种通过对玻璃透镜(glass lens)等的光学元件一边加热一边成形而制造(成形)光学元件的方法及装置。

背景技术

以往已有提出有一种光学元件的成形方法，在将光学元件成形为各种形状时，对光学元件在载置于输送盘上的状态下进行加热以使其软化后，将该光学元件以载置于输送盘的状态直接地输送至成形室，并利用上下一对成形模来挤压光学元件而成形。参照例如专利文献1。

专利文献1：日本特开平7-267657号公报(段落[0011]、[0012]栏，图1)

发明内容

然而，该方法中，在成形光学元件之前，为了使光学元件的温度上升至玻璃转变点Tg(例如，约500～600℃)附近，有必要设立对光学元件进行预备加热的元件预热步骤。在该元件预热步骤中，从一方面要避免因光学元件各部位的温度不均而导致光学元件破裂的事态、一方面要尽量缩短光学元件预备加热所需的时间的观点考量，强烈要求能使光学元件整体均匀升温的方法。

另外，该方法中，在加热光学元件的同时必须加热输送盘，故需要与输送盘相应的多余的热能，因而有节能性差的问题。

因此，有采用使用既定的输送装置代替输送盘来输送光学元件的方法的考量。在采用该方法的情况下，在使用输送装置将光学元件搬入成形室中或将光学元件从成形室搬出时，由于该光学元件为高温(例如约500℃)，故而存在因与输送装置的温度差而导致光学元件破裂之虞。

另外，在使用该方法成形光学元件之后，为了使光学元件的温度下降至常温(室温)，有必要设立对光学元件进行冷却的冷却步骤。在该冷却步骤中，可考量采用以既定冷却支撑构件来支撑并冷却光学元件的方法。在采用该方法的情况下，当光学元件被冷却支撑构件支撑时，该光学元件仍维持高温，故而存在因与冷却支撑构件的温度差而导致光学元件破裂之虞。此外，当光学元件被冷却支撑构件支撑后，若两者的温度差过大，则亦存在光学元件破裂之虞。

另外，作为与上述方法不同的其他的方法，提出如下的技术：如图18所示，对具备上成形模12及下成形模13的元件成形部11供给光学元件W本身(亦即，并不带有输送盘)，在该元件成形部11中，对光学元件W实施预热、加热、加压、徐冷、冷却等一连串的步骤。参照例如专利文献2。

专利文献2：日本特开2005-22879号公报(特别记载于段落[0025]～[0033]栏，图1)

在日本特开2005-22879号所记载的方法中，从预热至冷却为止的全部制造步骤在元件成形部11中进行，故而在一个光学元件W的制造步骤结束之前无法开始下一个光学元件W的制造步骤，因此，作业时间(tact time)的缩短自然会受到限制，从而不大能提高光学元件的生产率。

在日本特开昭61-26528号公报(专利文献3)中，公开有一种可高速且连续地制造压制透镜的装置。该装置具有玻璃预型体的取入室、预备加热室、加热室、压制室、徐冷室、急冷室及取出室。玻璃预型体与模及保持具一并通过输送带输送至各室。因此，玻璃预型体在与模一并冷却后、在取出室中从模取出。另外，该文献的实施例3中还公开有一种具备托盘的装置，该托盘用以使多个玻璃预型体以放入到模具中的状态就此作业旋转，但该装置必须具有玻璃预型体的数量的模。

专利文献3：日本特开昭61-26528号公报

本发明鉴于上述情形，提供一种光学元件的成形装置及制造方法，在连续制造许多个光学元件时，可使节能性优异，且可缩短作业时间，提高光学元件的生产率。本发明的另一目的在于提供一种具备光学元件的输送装置的成形装置及制造方法，在光学元件的成形过程中可防止输送光学元件时光学元件破裂。另外，本发明的附属目的在于提供一种具备光学元件的加热装置的成形装置及制造方法，在对光学元件进行预备加热时可使光学元件整体均匀地升温。本发明的另一附属目的在于提供一种具备光学元件的冷却装置的成形装置及制造方法，可防止冷却光学元件时光学元件破裂。

根据本发明的第1方式，提供一种光学元件的成形方法，依序成形多个光学元件，其包含：在元件加热部对光学元件进行预备加热的动作(S2，S4)；将预备加热后的光学元件从上述元件加热部输送至成形模的动作(S5)；在该成形模中，将该光学元件一边加热至较玻璃转变点高的温度、一边进行成形的动作(S6)；将已成形的光学元件在较玻璃转变点低且400℃以上的温度下从成形模取出的动作(S6‘)；将从成形模取出的光学元件，通过加热至较该光学元件温度低不到200℃的温度的构件加以把持输送至冷却部的动作(S7)；以及在该冷却部冷却该光学元件的动作(S8，S10)。

在将多个光学元件依序成形时，使用将预备加热装置、成形模及冷却器串行排列的成形系统。在该系统的成形模内使光学元件自然冷却后的光学元件的温度由图7的虚拟线CM所表示。根据虚拟线CM可知，若使光学元件在成形模内自然冷却，则直至收容有光学元件的成形模冷却至既定的温度为止需要相当长的待机时间。如此，在使用上述成形系统进行制造时，在成形模中的处理时间会限制整个光学元件的制造过程的速度。另一方面，虽也考虑将每一个模具强制冷却，但由于模具的热容量大，故冷却时需要较多能量。另外，必须具有与光学元件的数量相同的模具，因而成本变高，维护方面亦耗时耗财。

本发明中，为了缩短一个光学元件的成形所需的时间，而将成形模内经加热及成形后的光学元件在较光学元件的玻璃转变点低且较400℃高的温度下从成形模取出(高温释放)。为了防止在从成形模取出时或取出后元件的变形等，必须使取出温度低于玻璃转变点。另外，若元件的温度过低，则根据图7的虚拟线CM可知，无法缩短光学元件的过程时间，因此本发明中将400℃作为下限。由此而知，可将较为耗时的成形步骤缩短为与预备加热步骤及冷却步骤相同程度的时间。为了将400℃以上的较高温的光学元件从模取出并输送至冷却部而使用耐热性的输送构件。然而，通过本发明者的实验可知，若上述输送构件度与被输送的光学元件之间具有超出200℃的温度差，则光学元件会产生畸变或龟裂。因此，在本发明中，为了既防止上述光学元件产生缺陷又实现高温释放，利用已加热至较从成形模取出的光学元件的温度低不到200℃的温度的构件把持该光学元件并输送至冷却部。

根据本发明的第2方式，提供一种成形装置(1)，将光学元件成形，其具备：成型部(11)，将光学元件(W)一边加热至较玻璃转变点(Tg)高的温度、一边进行成形；冷却部(19，20)，将已在成型部(11)成形的光学元件(W)冷却；输送部(41)，具有把持光学元件的把持部(23)，在光学元件的温度较该玻璃转变点低且为400℃以上的温度下，通过把持部(23)把持该光学元件并从成型部(11)取出而输送至该冷却部；以及加热部(25)，将该把持部(23)加热至较从成型部(11)取出的光学元件(W)的温度低不到200℃的温度。

在上述说明中，为了易于理解地说明本发明，对发明的构成要素附以实施方式中所使用的图式符号，但各构成要素并非限定于附有这些符号的具体物。

根据本发明，在成形步骤之后，将光学元件在400℃以上的高温下从模取出并冷却，因此可缩短冷却时间而高效率地实施多个光学元件的连续制造过程。另外，可有效防止伴随上述高温释放而产生的光学元件破裂等的缺陷。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的组装有光学元件的输送装置的光学元件的成形装置的俯视图。

图2是图1所示的光学元件的成形装置的II-II线的剖面图。

图3是本发明实施方式1的成形装置的透视图。

图4是表示由图3所示的吸附垫支撑光学元件的支撑状态的剖面图。

图5是表示图3所示的吸附垫的加热方法的剖面图。

图6是表示由图1所示的光学元件的成形装置制造光学元件的制造方法的示意图。

图7是表示由图1所示的光学元件的成形装置制造光学元件的制造方法中的温度循环的时序图。

图8是表示图2所示的光学元件的成形装置的辅助臂附近的图，其中(a)为其主视图，(b)为其右侧视图。

图9(a)～(d)是表示由图8所示的辅助臂来交接光学元件的交接方法的示意图。

图10是本发明实施方式1的成形装置所使用的吸附垫的立体图。

图11是表示本发明实施方式1的成形装置所使用的加热装置的剖面图。

图12是表示本发明实施方式1的成形装置所使用的冷却装置的立体图。

图13是表示本发明实施方式1的成形装置所使用的冷却装置的概念图。

图14是表示本发明实施方式2的成形装置所使用的光学元件的输送装置的立体图。

图15是图14所示的光学元件的输送装置的垂直剖面图。

图16是表示本发明实施方式2的成形装置所使用的加热装置的剖面图。

图17是表示本发明实施方式1的成形方法的步骤的流程图。

图18是表示以往光学元件的制造方法的示意图。

【主要元件符号说明】

1    光学元件的成形装置

2    机体框

3         成形室

5         真空室

6、7      滑动门

9         工件贮藏室

11        元件成形部(元件成形机构)

12        上成形模

13        下成形模

14        石英管

15        成形加热器

16        第1元件预热部

16a       第1加热器

17        第2元件预热部

17a       第2加热器

19        第1元件冷却部

19a       第1散热装置

20        第2元件冷却部

20a       第2散热装置

21        导轨

22        输送臂

23        吸附垫(元件输送构件)

23a       吸气口

23b       垫本体

23c       元件抵接部位

23d       热阻部

25        加热盘(输送构件加热机构)

26        辅助臂

26a       臂本体

26b       工件支撑片

27        工件支撑台

27a、27b  工件搭载片

31        托板

32        导轨

33        输送臂

34        吸附垫

35        控制部

41        加热装置

43        传热板

45        加热器

49        温度传感器

51        加热器电力供给部

52        序列控制器

53        马达控制部

55        马达

56        开/关阀

57        通气管

58        温度控制部(温度控制机构)

59        滚珠螺杆

60        元件把持具(元件输送构件)

61        把持片

61a       元件抵接部位

141       输送装置(元件输送机构)

241       载置台

W         光学元件

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

[发明的实施方式1]

使用图1～图13说明实施方式1的光学元件的成形装置。如图3的透视图所示，成形装置1中，在机体框2上划分设置有成形室3、真空室5及工件贮藏室9。在之后的说明中，以图1及图3所示的X、Y及Z方向来表示成形装置1的朝向。成形室3内由氮净化后成为氮环境。加载互锁室等的真空室5设置成与成形室3相邻接。在成形室3与真空室5之间开闭自如地设置有滑动门6。进而，工件贮藏室9包围真空室5，在真空室5与工件贮藏室9之间开闭自如地设置有滑动门7。

如图1～图3所示，在成形室3设置有元件成形部11，且如图2及图6所示，元件成形部11具备上成形模12、下成形模13、石英管14及成形加热器15。上成形模12相对于成形室3而固定，下成形模13在上成形模12的下方相对于上成形模12在Z轴方向(图2中箭头C、D方向)升降自如地被支撑。另外，如图6所示，在上成形模12周围设置有石英管14，石英管14内因与成形室3内相连通而成为被氮所净化的状态。进而，在石英管14周围设置有成形加热器15。作为该成形加热器15，可使用例如红外线加热器。此外，作为上成形模12、下成形模13，可使用例如模具。该模具的材料可使用表面实施有贵金属涂敷的陶瓷、贵金属、碳化硅、碳化钨等。

另外，如图1～图3所示，在成形室3内，在元件成形部11的后方(图2右方)设置有第1元件预热部(第1加热区域)16，且在元件成形部11的前方(图2左方)设置有第2元件预热部(第2加热区域)17。此处，如图1所示，第1元件预热部16具有第1加热器16a，第2元件预热部17具有第2加热器17a。并且，第2加热器17a的加热温度设定为高于第1加热器16a的加热温度。作为第1加热器16a及第2加热器17a，优选为能以避免因光学元件W的部位而产生温度不均的方式进行加热的加热器。例如，可使用一种在加热用载置台上载置有光学元件W的状态下通过放射热(辐射热)而加热光学元件W的加热器。此处，一边参照图11，一边对第2元件预热部17加以说明。

如图11所示，在第2元件预热部17中设置有加热装置41，加热装置41由工作台47、短圆筒状的加热载置台42、圆筒状的壁体46、石英管48、圆筒状的红外线加热器(加热机构)43及热电偶49所构成。

如图11所示，在工作台47上侧，搭载有由不锈钢SUS304等的金属所形成的加热载置台42。在加热载置台42的上面，设置有与光学元件W的下面形状相对应的球面状、即凹状的散热面42a。在散热面42a的上方划分出光学元件W的载置预定区域S1。进而，在该载置预定区域S1与散热面42a之间形成有散热空间S2，该散热空间S2在散热方向(与散热面42a垂直的方向)的尺寸L1为5mm以下。另外，在散热面42a，以自下侧接触于光学元件W的载置预定区域S1的形态，呈圆环状地立设有抵接于光学元件W的有效直径的外侧部位(例如从光学元件W的载置预定区域S1的外周缘起的5mm以内的内侧)而进行支撑的支撑凸部42b。该支撑凸部42b位于从光学元件W的载置预定区域S1的外周缘起的半径方向5mm以内的内侧。再者，在加热载置台42的底部，埋设有用以测定加热载置台42的温度的热电偶49。

另外，如图11所示，在工作台47上侧，以在加热载置台42的周围将加热载置台42挤压并固定的方式立设有壁体46，该壁体46的高度H1与光学元件W的载置预定区域S1的上端为相同高度。壁体46由碳化钨(WC)、碳化硅(SiC)等的金属碳化物形成而获得。

另外，如图11所示，在壁体46的周围设置有石英管48，石英管48内成为被氮净化的状态。进而，在石英管48的周围设置有红外线加热器43，石英管48与红外线加热器43之间的空间对大气开放。此外，红外线加热器43具备将加热载置台42加热至较光学元件W的温度高的能力。

如图1～图3所示，在成形室3中，在第1元件预热部16的后方(+X侧：输送方向上游侧)设置有第1元件冷却部19，在第1元件冷却部19的后方(+X侧：输送方向上游侧)设置有第2元件冷却部20。此处，如图1所示，第1元件冷却部19具有第1散热装置19a，第2元件冷却部20具有第2散热装置20a。并且，第2散热装置20a的冷却温度设定为低于第1散热装置19a的冷却温度。

作为第1散热装置19a及第2散热装置20a，优选能以避免因光学元件W的部位而产生温度不均的方式进行冷却。例如，可使用一种在以等角度间隔配置于圆周上的3个支撑片来支撑光学元件W的状态下使光学元件W自然放冷的散热装置。另外，亦可使用使风扇旋转来强制冷却光学元件W的散热装置、或者喷射常温的氮气来强制冷却光学元件W的散热装置。

以下，对第1元件冷却部19的具体例加以说明。如图13所示，在第1元件冷却部19中设置有冷却装置40，冷却装置40由冷却支撑构件44、加热器电力供给部51、序列控制器52及控制部35所构成。冷却支撑构件44具有由铝等的金属所形成的平板状的载置台241，在载置台241上，以等角度间隔(亦即，120°间隔)在圆周上配置有3个支撑片42。各支撑片42分别由金属(例如，不锈钢SUS304)制的爪43、用以对该爪43进行加热的电气式加热器45、及隔热构件46所构成。此处，爪43载置在加热器45的上侧，加热器45经由隔热构件46而安装在载置台241的上侧。并且，如图4所示，在3个支撑片42的加热器45连接有加热器电力供给部51，在加热器电力供给部51连接有序列控制器52。进而，在该序列控制器52连接有控制部35。另外，对于3个支撑片42的爪43而言，其全部热容量可与光学元件W的热容量为相同程度。

此外，作为加热器45，从能以短时间加热爪43的观点考虑，热容量较小者较为理想，可采用例如股份有限公司MISUMI制造的小型陶瓷加热器MMCPH-20-10等。又，作为隔热构件46，则能尽量抑制从加热器45向载置台241传递热量者较为理想，可采用例如聚酰亚胺树脂(例如，杜邦股份有限公司制造的“VESPEL(注册商标)”、日本POLYPENCO股份有限公司制造的“PBI(注册商标)”、及NARASAKI产业股份有限公司制造的“UPIMOL(注册商标)”)等。

另外，如图1～图3所示，具有第2散热装置20a的第2元件冷却部20具有由铝等的金属所形成的工作台47，该工作台47与第1元件冷却部19的载置台241形成为一体。

作为第2散热装置20a，与第1散热装置19a同样地优选为，能以避免因光学元件W的部位而产生温度不均的方式进行冷却。第2散热装置20a例如与第1散热装置19a同样地，可使用在以等角度间隔而配置于圆周上的3个支撑片支撑光学元件W的状态下使光学元件W自然放冷的散热装置。另外，亦可使用使风扇旋转来强制冷却光学元件W的散热装置、或者喷射常温的氮气来强制冷却光学元件W的散热装置。

另外，如图1及图2所示，在成形室3设置有输送装置141，该输送装置141由导轨21、输送臂22、以耐高温性树脂所形成的吸附垫(元件输送构件)23、以及作为吸附垫用的加热部的加热盘(输送构件加热机构)25所构成。另外，在成形室3中，设置有用以在成形室3与真空室5之间输送光学元件W的辅助臂26。

此处，导轨21配设于X轴方向(图1中箭头A、B方向)上，在导轨21，输送臂22被支撑成可沿着从第1元件预热部16、第2元件预热部17并经由元件成形部11直至第1元件冷却部19、第2元件冷却部20的输送路径而在X轴方向移动驱动自如。进而，在输送臂22的下面，将吸附垫23支撑成可在Z轴方向(图2中箭头C、D方向)升降驱动自如，可经由该吸附垫23减压吸附光学元件W的上面以支撑光学元件W。

即，如图4(及图13)所示，在成形室3设置有马达55，在该马达55连接有马达控制部53。在该马达55的输出轴连结有滚珠螺杆59，在该滚珠螺杆59螺合有输送臂22。另一方面，如图4及图10所示，吸附垫23具有圆盘状的垫本体23b。在该垫本体23b，环状的元件抵接部位23c与垫本体23b一体地向下突设于周缘部。在元件抵接部位23c的内周侧近处，在圆周上形成有薄壁状的热阻部23d。另外，在垫本体23b的中心部，以贯通垫本体23b的方式形成有吸气口23a。并且，在该吸附垫23，以与吸气口23a连通的形式连接有与真空线相连接的通气管57，在通气管57的中途安装有开/关阀56。进而，在开/关阀56连接有序列控制器52。

因此，若对马达55通电以使滚珠螺杆59向正反方向旋转，则输送臂22及吸附垫23会向X轴方向(图4中箭头A、B方向)移动。另外，如图4中实线所示，在使吸附垫23抵接于光学元件W的上部的状态下，若打开开/关阀56，则光学元件W被减压吸附到吸附垫23的下侧而受到支撑。相反地，若在该状态下关闭上述开/关阀56，则吸附垫23对光学元件W的吸附状态被解除。

另一方面，加热盘25控制吸附垫的温度的部位，如图1～图3所示，其设置于元件成形部11与第1元件预热部16之间。该加热盘25如图5所示，具有由金属所形成的平板状的传热板43，在该传热板43内安装有电气式加热器45。在该加热器45连接有加热器电力供给部51，在加热器电力供给部51连接有温度控制部58。另外，在传热板43的附近，设置有测定传热板43的表面温度的温度传感器49，该温度传感器49连接于温度控制部58。进而，在温度控制部58连接有控制部35。控制部35控制成形装置1以实施下述的光学元件的制造步骤。如上所述，由于加热盘25是用以控制吸附垫温度的构件，故吸附垫本身无需具有加热装置。由于吸附垫不存在加热装置，故而吸附垫的热容量较少，因此应着眼于可对吸附垫本身急速地进行温度控制这一方面。

此外，吸附垫23的耐高温性树脂只要是耐光学元件W的高温的，则可为任意树脂，可采用例如聚酰亚胺树脂(例如，杜邦股份有限公司制造的“VESPEL(注册商标)”、日本POLYPENCO股份有限公司制造的“PBI(注册商标)”、NARASAKI产业股份有限公司制造的“UPIMOL(注册商标)”)、聚苯并咪唑树脂(例如，日本POLYPENCO股份有限公司制造的“POLYPENCOPBI(注册商标)”)、及氮化硼等。

另外，辅助臂26在成形室3至真空室5的可动区域中，如图8(a)及图8(b)所示，设置成在X轴方向(箭头A、B方向)上移动驱动自如且在Z轴方向(箭头C、D方向)上升降驱动自如。辅助臂26具有平板状的臂本体26a，在该臂本体26a上安装有U字形的工件支撑片26b。如图8(b)所示，该辅助臂26的宽度L1均窄于光学元件W的宽度L2。

进而，如图8(a)所示，在真空室5内载置有工件支撑台27。该工件支撑台27由相互对向的一对L字形的工件搭载片27a、27b构成，如图8(b)所示，这些工件搭载片27a、27b的间隔L3窄于光学元件W的宽度L2、且宽于辅助臂26的宽度L1，以便可利用一对L字形的工件搭载片27a、27b来支撑光学元件W的宽度方向的两端部，并可使辅助臂26通过工件搭载片27a、27b之间。

另外，如图1及图3所示，在工件贮藏室9设置有用以保管成形前及成形后的光学元件W的托板31。进而，在工件贮藏室9中，沿Y轴方向(图1中箭头E、F方向)配设有导轨32，并在该导轨32上，沿Y轴方向及X轴方向(图1中箭头G、H方向)移动驱动自如地支撑有输送臂33。更进一步构成为，在输送臂33的下面沿Z轴方向升降驱动自如地支撑有吸附垫34，通过该吸附垫34而可减压吸附光学元件W并进行支撑。

接着，参照图17的流程图说明光学元件的成形装置1的动作(作用)。

由于光学元件的成形装置1具有如上所述的构造，故而在要使用该光学元件的成形装置1来成形非球面玻璃透镜等的光学元件W时，会向控制部35发出该指令。接收到该指令后，控制部35即进行如下所述的控制：将欲成形的光学元件W从工件贮藏室9搬入成形室3之后，依照图7所示的时序图中的预热步骤A(第1预热步骤A1、第2预热步骤A2)、成形步骤B、冷却步骤C(第1冷却步骤C1、第2冷却步骤C2)来对该光学元件W依序实施二阶段的预热、成形、二阶段的冷却这样一连串的步骤，最后，将该光学元件W从成形室3搬出至工件贮藏室9。此外，若将光学元件W的成形步骤予以细分，如图6所示，其由加热、加压、徐冷这三个步骤所构成。

亦即，在元件搬入步骤中，将光学元件W从工件贮藏室9经由真空室5搬入成形室3，并输送至第1元件预热部16(S1)。

其中，首先关闭滑动门6后，打开滑动门7，在该状态下，使输送臂33沿Y轴方向及X轴方向进行适当移动，同时使吸附垫34沿Z轴方向进行适当升降，由此，将光学元件W在以吸附垫34来减压吸附并支撑的状态下从托板31输送至真空室5，并如图9(a)所示载置于工件支撑台27上之后，将吸附垫34对光学元件W的支撑状态解除，在使光学元件W残留于工件支撑台27上的状态下使输送臂33及吸附垫34退避。

接着，在关闭滑动门7之后，利用真空泵(未图示)将真空室5进行抽真空处理，然后向真空室5内导入氮气。真空室5内被导入氮气直至成为大气压后，打开滑动门6，在该状态下，如图9(a)所示使辅助臂26沿箭头D方向下降既定距离，如图9(b)所示使辅助臂26沿箭头B方向移动既定距离，如图9(c)所示使辅助臂26沿箭头C方向上升既定距离，如图9(d)所示使辅助臂26沿箭头A方向移动既定距离，由此将光学元件W从真空室5输送至成形室3内。此时，工件支撑台27的一对L字形的工件搭载片27a、27b的间隔L3较辅助臂26的宽度L1宽，因此光学元件W从真空室5向成形室3的交接动作可通过如上所述仅驱动辅助臂26而简单地执行。

最后，使输送臂22沿X轴方向适当地移动，同时使吸附垫23沿Z轴方向适当地升降，由此将光学元件W在以吸附垫23减压吸附并支撑的状态下从辅助臂26的工件支撑片26b输送至第1元件预热部16后，将吸附垫23对光学元件W的支撑状态解除，在使光学元件W残留于第1元件预热部16的状态下使输送臂22及吸附垫23退避，随后关闭滑动门6。

至此，元件搬入步骤(S1)结束。这样，将光学元件W经由真空室5而搬入到成形室3，从而可避免伴随光学元件W向成形室3的搬入而使大气中的氧流入成形室3内的不良情形。

此外，在该元件搬入步骤中，如图4所示，吸附垫23在支撑光学元件W时，元件抵接部位23c抵接于光学元件W的外周部(有效直径的外侧部位)。因此，即使因该支撑动作而使光学元件W略有受损，也不会有光学元件W的产品价值降低之虞。

在将光学元件W搬入至成形室3后，即转移至元件预热步骤(参照图6的“预热步骤A”)，在第1元件预热部16及第2元件预热部17中，对光学元件W进行阶段性地预备加热，直至达到玻璃转变点(温度)Tg的附近为止(S2)。在将光学元件W搬入成形室3并输送至第1元件预热部16之后，开始第1阶段的元件预热步骤(参照图7的“第1预热步骤A1”及图17的步骤S2)。在该步骤中，利用第1元件预热部16的第1加热器16a来对光学元件W进行预备加热，直至达到某一程度的温度(例如，200～300℃)为止。作为第1加热器16a，可使用例如将已加热的氮气喷吹至光学元件W的气体加热器、或者与下述加热盘25相同的加热器。

如上述将光学元件W预备加热到达到第1元件预热部16的程度的温度后，即从第1预热步骤转移至第1元件输送步骤，并将光学元件W从第1元件预热部16输送至第2元件预热部17(S3)。其中，使输送臂22沿X轴方向适当移动，同时使吸附垫23沿Z轴方向适当升降，由此利用吸附垫23减压吸附光学元件W并进行支撑。将光学元件W在以吸附垫23支撑的状态下从第1元件预热部16输送至第2元件预热部17后，解除吸附垫23对光学元件W的支撑状态。接着，在使光学元件W残留于第2元件预热部17上的状态下使输送臂22及吸附垫23退避。

此外，在该第1元件输送步骤(S3)中，亦会在吸附垫23支撑光学元件W时，元件抵接部位23c抵接于光学元件W的外周部(有效直径的外侧部位)。因此，即便因该支撑动作而使光学元件W略有受损，也不会有光学元件W的产品价值下降之虞。

以上述方式将光学元件W输送至第2元件预热部17之后，转移至第2阶段的元件预热步骤(参照图7的“第2预热步骤A2”及图17的步骤S4)，利用第2元件预热部17的第2加热器17a对光学元件W进一步预备加热，直至达到玻璃转变点Tg附近的温度(例如400～500℃)为止(S4)。此外，所谓玻璃转变点Tg，是指在对玻璃加热时其刚性及粘度急速下降而流动性增加的温度。该第2阶段的元件预热步骤中的预备加热动作根据来自控制部35的指令而如下述方式执行。

亦即，如图11所示，在将光学元件W载置于载置预定区域S1上的状态下，控制部35对红外线加热器43通电并朝向加热载置台42照射红外线。如此，该红外线穿过石英管48而到达加热载置台42。其结果为，加热载置台42吸收红外线而升温，从散热面42a经由散热空间S2而向光学元件W放射(辐射)热。从而，光学元件W吸收该热而升温。

此时，光学元件W的下面中，除了支撑凸部42b所抵接的狭小区域以外，整个面与加热载置台42的散热面42a相对向，因此光学元件W的整体被均匀地加热而升温。结果，可一方面避免因光学元件W各部位的温度不均而导致光学元件W破裂，一方面缩短光学元件W预备加热所需的时间。

另外，由于散热空间S2的散热方向的尺寸L1较短，为5mm以下(例如4mm)，故而可使从加热载置台42的散热面42a所放射的热不浪费地到达光学元件W，从而可高效地进行加热载置台42对于光学元件W的加热动作。

进而，在元件预热步骤中，光学元件W通过加热载置台42的支撑凸部42b而支撑于有效直径的外侧部位。因此，即便因该支撑动作使光学元件W略有受损，也不会有光学元件W的产品价值下降之虞。

而且，由于支撑凸部42b设置成圆环状，故而可稳定地支撑光学元件W。另外，由于以同心圆状传递热，故与具有局部突起的形状相比，难以产生光学元件W的温度不均。

进而，如图11所示，光学元件W在从红外线加热器43侧观察时隐藏于壁体46的背侧，因此可预防来自红外线加热器43的红外线直接照射至光学元件W而导致光学元件W破裂的事态。

另外，由于加热载置台42由金属所构成，故热传导性优异，在从红外线加热器43所接收的热的作用下，加热载置台42整体会快速一致地升温。

另外，由于壁体46由金属碳化物所构成，因此具有各种优点。第一，比金属轻，可实现系统整体的轻量化。第二，高温下的变形少，所以不会成为光学元件W出入时的障碍。第三，高温下的劣化少，因而使用寿命长。

此外，在加热载置台42上设置有热电偶49，因此控制部35能以如下方式进行控制：利用该热电偶49来实时测定加热载置台42的温度，并将加热载置台42维持于既定的温度。如此，将放置于加热载置台42的光学元件W加热到玻璃转变点Tg附近的温度(例如400～500℃)。

如此，光学元件W在第1元件预热部16及第2元件预热部17中受到阶段性地预备加热，因而可将易于在温度突然上升时产生的光学元件W各部位的温度不均而导致龟裂(裂缝)的情形防患于未然。另外，与第1元件预热部16的第1加热器16a的预热开始温度相较，第2元件预热部17的第2加热器17a的预热开始温度较高，故而可顺利进行光学元件W的预备加热动作。进而，吸附垫23在其可动范围内，可在支撑光学元件W的支撑状态与该支撑状态解除后的非支撑状态之间进行切换，在对光学元件W进行预备加热的时刻，吸附垫23为非支撑状态，且在第1元件预热部16、第2元件预热部17中仅存在光学元件W，输送臂22或吸附垫23已退避，故而光学元件W以单体(亦即，不带有输送臂22或吸附垫23)形式进行预备加热。因此，加热对象的热容量变为最小限度，从而节能性优异。

以上述方式将光学元件W预备加热到玻璃转变点Tg附近之后，转移至第2元件输送步骤，将光学元件W从第2元件预热部17输送至元件成形部11(S5)。其中，使输送臂22沿X轴方向适当移动，同时使吸附垫23沿Z轴方向适当升降，由此将光学元件W在以吸附垫23减压吸附并支撑的状态下从第2元件预热部17输送至元件成形部11，然后解除吸附垫23对光学元件W的支撑状态，在使光学元件W残留于元件成形部11的状态下使输送臂22及吸附垫23退避。

此外，在该第2元件输送步骤(S5)中，亦会在吸附垫23支撑光学元件W时，元件抵接部位23c抵接于光学元件W的外周部(有效直径的外侧部位)。因此，即使因该支撑动作而使光学元件W略有受损，也会有光学元件W的产品价值下降之虞。

另外，在该第2元件输送步骤中，光学元件W的温度变为高温(400℃以上)，故为了避免在利用吸附垫23来吸附并输送光学元件W时因两者的温度差而导致光学元件W破裂的事态，在该第2元件输送步骤之前，使用加热盘25而使吸附垫23的元件抵接部位23c升温至既定的温度(例如相对于光学元件W的温度为+100℃～-200℃的范围内的温度，但是为不超出Tg的温度)。在下一个成形步骤中若使光学元件W的温度进一步上升，则光学元件W的温度越高越可缩短加热时间，因而较为理想。该第2元件输送步骤中的吸附垫23的升温动作根据来自控制部35的指令而执行如下。

亦即，如图4及图5所示，控制部35对序列控制器52发出指令，以使吸附垫23的元件抵接部位23c碰触到加热盘25的传热板43。接收到该指令后，序列控制器52使吸附垫23沿Z轴方向(图5中箭头D方向)下降。其结果为，吸附垫23向加热盘25侧下降，并如图5中实线所示，成为元件抵接部位23c抵触于加热盘25的传热板43的状态。

如此，在吸附垫23的元件抵接部位23c抵触于加热盘25的传热板43的状态下，如图5所示，控制部35对温度控制部58发出指令，以进行传热板43的升温动作。接收到该指令后，温度控制部58对加热器电力供给部51发出指令，以进行对加热器45的通电动作。接收到该指令后，加热器电力供给部51对加热器45进行通电。其结果，传热板43受到加热器45的加热而升温。

此时，由于吸附垫23的元件抵接部位23c抵接于传热板43，因此伴随传热板43的升温，吸附垫23的元件抵接部位23c也升温。

而且，传热板43的表面温度经温度传感器49测定后被反馈至温度控制部58，因此温度控制部58以如下方式进行控制，亦即，根据吸附垫23的元件抵接部位23c抵接于加热盘25的传热板43的状态下的两者温度的对应关系，将元件抵接部位23c限制于既定的温度范围内。

如此，由于吸附垫23的元件抵接部位23c的温度接近于经预先加热的光学元件W的温度，故而在利用吸附垫23来吸附光学元件W时，可避免因两者的温度差而导致光学元件W破裂的事态。

此外，加热盘25在吸附垫23的元件抵接部位23c接触于传热板43的状态下对元件抵接部位23c进行加热，故而吸附垫23的元件抵接部位23c自下侧(亦即，抵接有光学元件W的侧)受到加热。因此，加热效率良好。

另外，加热盘25存在于成形室3内，即存在于吸附垫23的可动范围内，故而利用加热盘25而使吸附垫23升温的升温动作可顺利进行。

进而，由于在吸附垫23上，在元件抵接部位23c的内周侧最近处设置有热阻部23d，故而在利用加热盘25而使吸附垫23升温时，可抑制从吸附垫23的元件抵接部位23c向其它部位(较热阻部23d更靠内侧的部位)传递热量。结果，可仅使元件抵接部位23c在短时间内高效率地升温。

进而，相对于吸附垫23在成形室3内沿X轴方向及Z轴方向受到驱动的情形，由于加热盘25被固定于成形室3内，因此可容易地进行加热盘25周围的配线(将加热器电力供给部51与加热器45进行连接的配线、将温度传感器49与温度控制部58加以连接的配线)的处理。

另外，由于吸附垫23的元件抵接部位23c受到加热盘25的加热，故而与在吸附垫23侧设置有加热机构(未图示)的情形相较，能以短时间进行吸附垫23的元件抵接部位23c的温度控制。其结果，即便在根据处理输送步骤而使设定温度有所不同时，亦可迅速应对。

如上述将光学元件W输送至元件成形部11之后，即转移至元件成形步骤(参照图7的“成形步骤B”及图17的步骤S6)，在元件成形部11中将光学元件W成形为所希望的形状(例如非球面状)(S6)。其中，首先使下成形模13从图6所示的配置向上方、即上成形模12侧适当上升，由此使光学元件W夹持于上成形模12与下成形模13之间。在该状态下，对成形加热器15通电，以将光学元件W加热到超出玻璃转变点Tg而达到玻璃软化(屈伏)点(温度)At为止。此外，所谓玻璃降服点At，是指伴随温度上升的玻璃膨胀停止而开始收缩的温度，其大致相当于玻璃可成形温度。接着，使下成形模13进一步上升，以对光学元件W进行加压而使之成形。此时，由于光学元件W的温度达到玻璃降服点At，因而可顺利地进行成形动作。最后，反复进行对成形加热器15的通电与停止，以使光学元件W徐冷。然后，当光学元件W的温度下降至不足玻璃转变点Tg的温度而硬化时，停止对成形加热器15通电，使下成形模13下降而离开上成形模12。此时，由于光学元件W已硬化，故而即便使下成形模13下降，也不会有光学元件W变形之虞。随后，将光学元件W从下成形模13取出(S6′)。

光学元件W从下成形模13的取出在下成形模13的温度不足400℃之前进行。由于下成形模13的热容量较大，故而在使光学元件W与下成形模13(及上成形模12)一并冷却时，需要较长时间使光学元件W的温度充分下降。在成形模内使光学元件自然冷却时的光学元件的温度以图7中的虚拟线CM来表示。由该虚拟线CM可知，若使光学元件在成形模内自然冷却，则在收容有光学元件的成形模冷却至既定的温度为止需要较长的待机时间。由此，在使用实施方式1的成形装置1而如下所述连续地制造多个光学元件时，成形模中的处理时间会限制整个光学元件制造过程的速度。因此，本发明中，在光学元件W的温度为400℃以上的温度时，将光学元件W从下成形模13取出并输送至第1元件冷却部19。此外，如上所述，在成形室内充满有氮气等的惰性气体，且模具材料亦如上所述由耐氧化性高的材料所形成，因此即使在400℃以上的温度下打开上下成形模，模具及光学元件亦不会产生问题。

如上述地将光学元件W成形为所希望的形状后，转移至第3元件输送步骤，将光学元件W从元件成形部11输送至第1元件冷却部19(S7)。其中，使输送臂22沿X轴方向适当移动，同时使吸附垫23沿Z轴方向适当升降。接着，如图12及图13所示，将光学元件W在以吸附垫23来减压吸附并支撑的状态下从元件成形部11输送至第1元件冷却部19，并定位于冷却支撑构件44的正上方。接着，解除吸附垫23对光学元件W的支撑状态，在使光学元件W残留于第1元件冷却部19上的状态下使输送臂22及吸附垫23退避。

此外，在该第3元件输送步骤中，亦会在吸附垫23支撑光学元件W时，元件抵接部位23c抵接于光学元件W的外周部(有效直径的外侧部位)。因此，即使因该支撑动作而使光学元件W略有受损，亦不会有光学元件W的产品价值下降之虞。

另外，在该第3元件输送步骤中，光学元件W的温度也变为高温(400℃以上)，故而在该第3元件输送步骤之前，以与上述第2元件输送步骤中的吸附垫23的升温动作相同的顺序，使用加热盘25使吸附垫23的元件抵接部位23c升温至既定的温度范围，例如相对于光学元件W的温度为+100℃～-200℃。其结果，在以吸附垫23吸附并输送光学元件W时，可避免因两者的温度差而导致光学元件W破裂的事态。由于第3元件输送步骤的下一步骤为元件冷却步骤，因此从缩短作业时间的观点而言，优选吸附垫23的元件抵接部位23c的温度低于光学元件W的温度。因此，优选吸附垫23的元件抵接部位23c的温度范围相对于光学元件W的温度为0℃～-200℃。

如上述地将光学元件W输送至第1元件冷却部19之后，即转移至第1阶段的元件冷却步骤(参照图7的“第1冷却步骤C1”及图17的步骤S8)，利用第1元件冷却部19的第1散热装置19a对光学元件W进行冷却，直至达到某一程度的温度(例如150～200℃)为止(S8)。该第1元件冷却部19的冷却动作根据来自控制部35的指令而执行如下。

亦即，如图13所示，控制部35对序列控制器52发出指令，以进行光学元件W的冷却动作。接收到该指令后，为了使承接并支撑处于高温状态的光学元件W的3个支撑片42的爪43对应于光学元件W的温度而升温，序列控制器52首先对加热器电力供给部51发出指令以进行对各加热器45的通电动作。接收到该指令后，加热器电力供给部51对各加热器45通电。其结果，各爪43受到各加热器45的加热而升温。

然后，在各爪43的温度相对于光学元件W的温度而被限制于既定的温度范围内的时刻，控制部35通过使吸附垫23沿Z轴方向适当升降而使光学元件W静置于载置台241。在该状态下，序列控制器52为了使光学元件W载置于冷却支撑构件44而关闭开/关阀56，且向通气管57中导入氮气，同时对加热器电力供给部51发出指令以进行对加热器45的通电中止动作。此处，既定的温度范围优选为+100℃～-200℃(例如，当光学元件W的温度为500℃时，各爪43的温度为600℃～300℃)。

接着，由于至此对光学元件W进行减压吸附的吸附垫23的吸引力下降而使光学元件W的支撑状态解除，因此光学元件W被确实地载置于载置台41上而成为抵接于3个支撑片42、由三点支撑的状态。此时，各爪43的温度相对于光学元件W的温度处于既定的温度范围内，故而即使光学元件W与各爪43相抵接，亦无需担心因两者的温度差导致光学元件W破裂。并且，在由3个支撑片42支撑光学元件W后，在使光学元件W残留于第1元件冷却部19的状态下使输送臂22及吸附垫23退避。

另外，与此同时，加热器电力供给部51中止对各加热器45的通电。由此，光学元件W在由3个支撑片42所支撑的状态下自然放冷(S8)。此时，尽量减小3个支撑片42的爪43的热容量，进而使隔热构件46介于其中，从而可避免光学元件W的与爪43相接触的部分的温度极端下降。因此，在光学元件W放冷时，各爪43的温度相对于光学元件W的温度维持于既定的温度范围内，因而即使光学元件W与各爪43相抵接，亦无需担心因两者的温度差导致光学元件W破裂。

如上述，由于对加热器45通电的中止动作与支撑片42对光学元件W的支撑动作连动地进行，因此能以较佳时序开始光学元件W的冷却动作。

另外，如图13所示，加热器45经由隔热构件46而设置于载置台41上，故而从加热器45所供给的热能的大部分流向爪43侧。因此，可避免热能向载置台41侧白白地流失的不良情形，从而节能性优异。

进而，光学元件W在冷却动作结束之前维持由三点所支撑的状态，故可稳定地进行冷却动作。

以上述方式使光学元件W冷却至达到第1元件冷却部19的程度的温度后，转移至第4元件输送步骤，将光学元件W从第1元件冷却部19输送至第2元件冷却部20(S9)。其中，使输送臂22沿X轴方向适当移动，同时使吸附垫23沿Z轴方向适当升降，由此将光学元件W在以吸附垫23减压吸附并支撑的状态下从第1元件冷却部19输送至第2元件冷却部20，然后解除吸附垫23对光学元件W的支撑状态，在使光学元件W残留于第2元件冷却部20上的状态下使输送臂22及吸附垫23退避。

此外，在该第4元件输送步骤(S9)中，亦会在吸附垫23支撑光学元件W时，元件抵接部位23c抵接于光学元件W的外周部(有效直径的外侧部位)。因此，即使因该支撑动作而使光学元件W略有受损，亦不会有光学元件W的产品价值下降之虞。

以上述方式将光学元件W输送至第2元件冷却部20后，转移至第2阶段的元件冷却步骤(参照图7的“第2冷却步骤C2”及图17的步骤S10)，利用第2元件冷却部20的第2散热装置20a对光学元件W进一步冷却，直至达到常温附近的温度(例如，50℃)为止(S10)。此外，亦可代替该第2散热装置20a的冷却方法，采用将光学元件W的外周载置于环状载置台(未图示)上并放冷的冷却方法。

如此，由于光学元件W在第1元件冷却部19及第2元件冷却部20受到阶段性地冷却，因而可将易于在温度突然下降时产生的光学元件W各部位的温度不均而导致龟裂的情形防患于未然。另外，与第1元件冷却部19的第1散热装置19a的冷却开始温度相比，第2元件冷却部20的第2散热装置20a的冷却开始温度较低，故而可顺利进行光学元件W的冷却动作。另外，吸附垫23在其可动范围内，可在支撑光学元件W的支撑状态与该支撑状态解除后的非支撑状态之间进行切换，在对光学元件W进行冷却的时刻，吸附垫23为非支撑状态，且第1元件冷却部19、第2元件冷却部20中仅存在有光学元件W，输送臂22及吸附垫23退避，故而光学元件W以单体(亦即，不带有输送臂22及吸附垫23)形式进行冷却。因此，冷却对象的热容量变为最小限度，从而节能性优异。

以上述方式使光学元件W冷却至常温后，转移至元件搬出步骤，将光学元件W从成形室3经由真空室5而搬出至工件贮藏室9(S11)。

其中，首先使输送臂22沿X轴方向适当移动，同时使吸附垫23沿Z轴方向适当升降，由此将光学元件W在以吸附垫23减压吸附并支撑的状态下从第2元件冷却部20输送至辅助臂26，并如图9(d)所示，在载置于辅助臂26的工件支撑片26b上之后，解除吸附垫23对光学元件W的支撑状态，在使光学元件W残留于工件支撑片26b上的状态下使输送臂22及吸附垫23退避。

接着，在滑动门7关闭的状态下打开滑动门6，在该状态下，如图9(d)所示使辅助臂26沿箭头C方向上升既定距离，如图9(c)所示使辅助臂26沿箭头B方向移动既定距离，如图9(b)所示使辅助臂26沿箭头D方向下降既定距离，如图9(a)所示使辅助臂26沿箭头A方向移动既定距离，由此将光学元件W从成形室3输送至真空室5内。此时，工件支撑台27的一对L字形的工件搭载片27a、27b的间隔L3相较辅助臂26的宽度L1更宽，因此光学元件W从成形室3向真空室5中的交接动作可通过如上所述对辅助臂26的驱动而简单地进行。

最后，关闭滑动门6之后，打开滑动门7，在该状态下，使输送臂33沿Y轴方向及X轴方向适当移动，同时使吸附垫34沿Z轴方向适当升降，将光学元件W在以吸附垫34来减压吸附并支撑的状态下从真空室5输送至托板31之后，解除吸附垫34对光学元件W的支撑状态，在使光学元件W残留于托板31的状态下使输送臂33及吸附垫34退避，随后关闭滑动门7。

至此，元件搬出步骤结束。如此，将光学元件W经由真空室5而从成形室3中搬出，从而可避免伴随光学元件W从成形室3中的搬出而导致大气中的氧流入到成形室3内的不良情形。

此外，在该元件搬出步骤中，亦会在吸附垫23支撑光学元件W时，元件抵接部位23c抵接于光学元件W的外周部(有效直径的外侧部位)。因此，即使因该支撑动作而使光学元件W略有受损，亦不会有光学元件W的产品价值下降之虞。

至此，利用光学元件的成形装置1制造光学元件的制造步骤结束。将使用上述成形装置1并依照制造步骤而成形出实际的光学元件的实验例显示如下。

[元件成形实验例]

作为光学元件W的成形前的材料，使用火石类玻璃(Tg＝560℃)。将该材料在第1预热步骤中加热到250℃，进而在第2预热步骤中加热到450℃。接着，使用吸附垫23将加热后的材料输送至元件成形部11。此时，吸附垫23(聚酰亚胺制)在加热盘25上预先加热到300℃。在导入成型部11的上下成形模中时的材料的温度为420℃。在成形模中进行加热及加压的过程中，材料的最大温度为650℃。在加热及加压结束后，当已成形的材料的温度下降至420℃时，将成形材料从上下成形模取出，并利用吸附垫23将其输送至第1元件冷却部19，冷却至90℃为止。此时，吸附垫23已在加热盘25中预先加热到300℃，并且，输送成形材料的第1元件冷却部19的爪43(不锈钢SUS304)的温度已被预先加热到380℃。接着，将成形材料从第1元件冷却部19输送至第2元件冷却部20，并冷却至55℃为止。这样获得的光学元件具有与模那样的平滑曲面，不存在龟裂及畸变。

[针对吸附垫的温度变化的实验]

在上述实验中成形的材料的温度下降到420℃时，将成形材料从上下成形模取出，并利用加热到300℃的吸附垫23输送，但在该追加实验中，使成形的材料的温度下降到400℃、从上下成形模取出且将吸附垫23的温度如下变更，除此以外，进行与上述实施例同样的操作。在追加实验1-1中，使吸附垫23的温度为170℃(与成形材料的温度差为230℃)。对两种火石类玻璃进行该实验，在一种火石类玻璃的成形材料中产生缺陷。另外，对一种磨砂类玻璃也进行同样的试验，在成形材料中产生缺陷。在追加实验1-2中，使吸附垫23的温度为220℃(与成形材料的温度差为180℃)。对与追加实验1-1同样的三种成形材料(两种火石类玻璃和一种磨砂类玻璃)进行该实验，在获得的成形材料中均未发现龟裂等缺陷。

[针对爪的温度变化的实验]

在上述实验中成形的材料的温度下降到420℃时，将成形材料从上下成形模取出，并利用预先加热到380℃的第1元件冷却部19的爪43接收已成形的材料，但在该追加实验中，使成形的材料的温度下降到400℃、从上下成形模取出且将第1元件冷却部19的爪43的温度如下变更，除此以外，进行与之前的实施例同样的操作。在追加实验2-1中，使爪43的温度为300℃(与成形材料的温度差为100℃)。对与在追加实验1-1中采用的同样的两种火石类玻璃进行该实验，在一种火石类玻璃的成形材料中产生缺陷。另外，对与在追加试验2-1中采用的同样的一种磨砂类玻璃也进行同样的试验，在成形材料中产生缺陷。在追加实验2-2中，使爪43的温度为400℃(与成形材料的温度相同)。对与追加试验2-1同样的三种成形材料(两种火石类玻璃和一种磨砂类玻璃)进行该实验，在获得的成形材料中均未发现龟裂等缺陷。

在上述实施方式及实验例中，对1个光学元件W的制造步骤(元件搬入步骤、第1阶段的元件预热步骤、第1元件输送步骤、第2阶段的元件预热步骤、第2元件输送步骤、元件成形步骤、第3元件输送步骤、第1阶段的元件冷却步骤、第4元件输送步骤、第2阶段的元件冷却步骤、元件搬出步骤)依序进行了说明，但实际上如图6所示，系对多个(制造个数)光学元件W依序实施这些制造步骤。

此时，在任意的光学元件W的元件成形步骤中，同时进行与该光学元件W不同的另外的光学元件W的元件预热步骤或者元件冷却步骤。例如，同时进行某一个光学元件W的元件冷却步骤与下一个光学元件W的元件成形步骤。另外，同时进行某一个光学元件W的元件成形步骤与下一个光学元件W的元件预热步骤。如此，仅将必须在元件成形部11中执行的制造步骤(元件成形步骤)在元件成形部11中实施，从而即使一个光学元件W的制造步骤尚未结束，也可开始下一个光学元件W的制造步骤。其结果为，光学元件的成形装置1中每单位时间可处理的个数增大。另外，形成如下构成，即，将光学元件W一边支撑一边输送，并在执行加工步骤时解除支撑。因此，在一个光学元件W执行预热、成形、冷却的任一步骤时，可输送其它光学元件W。其结果，可同时对多个光学元件W进行多个步骤的处理。因此可缩短作业时间，提高光学元件W的生产率。

进而，如图7所示，根据成形步骤B为速度控制步骤，只要成形步骤B以外的4步骤(第1预热步骤A1、第2预热步骤A2、第1冷却步骤C1、第2冷却步骤C2)的时间均与成形步骤B的时间相吻合，则在对第1光学元件W执行成形步骤B时，可使第2光学元件W的第1预热步骤A1、第3光学元件W的第2预热步骤A2、第4光学元件W的第1冷却步骤C1、第5光学元件W的第2冷却步骤C2均同时执行。然而，在本发明中，如上所述，成形步骤B中取出光学元件的温度高于400℃，故而在成形步骤B中光学元件停留的时间缩短。因此，可容易使成形步骤B的时间与其它步骤相一致。其结果，第1～第5这5个光学元件W分别同时进行成形。由此，可大幅缩短作业时间，显著提高光学元件W的生产率。

另外，根据该实施方式1，在输送光学元件W时，由于直接吸附并支撑光学元件W，故而与将光学元件W载置于输送盘上进行输送的日本特开平7-267657号公报相比，可避免作业的复杂化。而且，无需如此的输送盘，因而可减少光学元件的成形装置1的零件数，削减制造成本。

另外，在成形室3内，元件成形部11及第2元件预热部17相较其它部位(第1元件预热部16、第1元件冷却部19、第2元件冷却部20、加热盘25)为高温，因此维护频率变高，但如图1所示，由于这些元件成形部11、第2元件预热部17配设于输送臂22的输送路径的一端侧(图1的左端侧)，故而容易维护。

另外，成形室3内已成为氮环境，氧被排除，故而可预防上成形模12及下成形模13在高温下氧化，因此可长期使用上成形模12及下成形模13。

[发明的实施方式2(元件把持具的变型例)]

图14及图15表示本发明实施方式2中所使用的元件把持具(元件输送构件)60的示图。在实施方式2中，使用与实施方式1中所用的元件输送构件不同的元件输送构件，除此之外，使用与实施方式1相同的成形装置1，并以相同的操作而成形出光学元件。与实施方式1共通的说明将省略。

在成形室3中，如图14及图15所示，代替吸附垫23而设置有元件把持具(元件输送构件)60，元件把持具60由以等角度间隔(亦即，120°间隔)配置于圆周上的3个L字形的把持片61所构成。各把持片61进退驱动自如地支撑于光学元件W的径方向(箭头M、N方向)，在前端部形成有半球状的元件抵接部位61a。并且构成如下：若使3个把持片61向接近光学元件W的中心CT1的向心方向(箭头M方向)前进，则各元件抵接部位61a与光学元件W点接触而可由三点确实把持光学元件W，同时若使3个把持片61向远离光学元件W的中心CT1的离心方向(箭头N方向)后退，则可解除这些把持片61对光学元件W的把持状态。

而且，在成形光学元件W时，依照与上述实施方式1相同的顺序。作为用以加热3个把持片61的元件抵接部位61a的加热机构，例如准备与光学元件W的形状相对应的圆柱状或者圆筒状的加热器。另外，在第2元件输送步骤及第3元件输送步骤之前，使3个把持片61的元件抵接部位61a碰触到如上所述的加热器。或者，亦可使用非接触式加热器，例如辐射热加热器。

在该实施方式2中，除了发挥与上述实施方式1相同的效果以外，利用元件把持具60来支撑光学元件W的侧面，因此难以受到光学元件W的光学面的凹凸的影响，即使光学元件W的曲率变大，也可发挥容易稳定支撑光学元件W的效果。

[发明的实施方式3(加热装置的变型例)]

图16表示本发明实施方式3中所使用的加热装置的示图。在实施方式3中，如图16所示，在实施方式1所使用的加热装置41中，省略工作台47及壁体46，将红外线加热器43设置于加热载置台42的下方，除此不同点之外，使用与实施方式1相同的成形装置1，以相同的操作而成形出光学元件。与实施方式1共通的说明将省略。在该实施方式中，除了发挥与上述实施方式相同的效果之外，由于在光学元件W的外周上不存在壁体46，因此还具有光学元件W的出入较为顺利、且不依存于透镜的形状(直径、凹面形状、凸面形状)的优点。

此外，在上述实施方式1～3中，对于加热装置41的壁体46的高度H1与光学元件W的载置预定区域S1的上端为相同高度的情况进行了说明，但也可以使壁体46的高度H1高于光学元件W的载置预定区域S1的上端。在该情形时，从红外线加热器43侧观察时光学元件W隐藏于壁体46的背侧，因此可将来自红外线加热器43的红外线直接照射至光学元件W而导致光学元件W破裂的事态防患于未然。

另外，在上述实施方式所使用的加热装置41中，对利用支撑凸部42b将光学元件W从其下侧加以支撑的情况进行了说明。然而，支撑凸部42b的支撑方法并不限于此，例如，也可以将光学元件W从其周围包围而支撑。

进而，在上述实施方式中，对于使用红外线加热器43来作为加热机构的情形进行了说明，但也可代用或并用红外线加热器43以外的加热机构(例如，照射红外线以外的电磁波的加热机构、卤素加热器、电磁感应加热装置、雷射加热装置、氮气等的热风加热装置等)。

进而，已对上述实施方式所使用的加热装置41中使用由金属所形成的加热载置台42的情形进行了说明。然而，加热载置台42的材质并不限于金属，可代用或并用金属以外的材质(例如，碳化钨(WC)、碳化硅(SiC)等的金属碳化物；氮化硅(SiN)等的金属氮化物；碳、氮化硼(BN)、氧化铝等的陶瓷等)。

另外，已对上述实施方式所使用的加热装置41中由加热载置台42及其它零件所构成的加热装置41设置于第2元件预热部17上的光学元件的成形装置1进行了说明，当然，也可以将该加热装置41设置于第1元件预热部16中。

[其它变型方式]

在上述实施方式中，对于以下情形、即为了对吸附垫23的元件抵接部位23c进行加热而使该元件抵接部位23c碰触到与吸附垫23不同的另外的加热盘25的情形进行了说明。然而，利用油浴或者金属浴，也可将吸附垫23的元件抵接部位23c浸渍于高温的液体中进行加热。另外，还可利用散射热(辐射热)来加热吸附垫23的元件抵接部位23c。进而，还可将小型轻量的输送构件加热机构(未图示)、例如电热加热器、陶瓷加热器组装于吸附垫23中。此时，可省略加热盘25等的吸附垫加热装置。

在上述实施方式中，对耐高温性树脂制的吸附垫23进行了说明。然而，作为该吸附垫23的材质，并不限于耐高温性树脂，例如可代用氧化锆等的低热传导性陶瓷或者石英玻璃、硼硅酸玻璃等的耐热玻璃。

在上述实施方式中，还可在光学元件W上设置温度传感器(未图示)，并以如下方式来控制加热器45，即，一边监控光学元件W的温度下降的速度，一边使其在光学元件W不破裂的温度范围内尽可能地变为快速。此时，无论3个支撑片42的爪43的全部热容量与光学元件W的热容量的大小关系如何，均可既防止因光学元件W与爪43的温度差而导致光学元件W的破裂，又高效地实施光学元件W的冷却作业。

在上述实施方式中，对于金属制的爪43进行了说明，但作为该爪43的材质，并不限于金属，亦可代用耐高温性树脂(例如，聚酰亚胺树脂等)。

在上述实施方式中，对于如下情形、即为了降低从加热器45向载置台41的传热性而使隔热构件46夹设于载置台41与加热器45之间的情形进行了说明，进而，通过对隔热构件46的形状进行研究(具体而言，使垂直于传热方向的剖面积变小，使传热方向的长度变长)而可使热阻变大，从而进一步降低传热性。

在上述实施方式中，对于如下情形进行了说明，即，在元件冷却步骤中，当在第1元件冷却部19中将光学元件W载置于冷却支撑构件44上时，在吸附垫23被定位于既定位置的状态下，关闭开/关阀56，由此利用冷却支撑构件44的3个支撑片42来支撑光学元件W的情形。然而，亦可设置一检测光学元件W受到支撑片42支撑的传感器(例如，光传感器、极限开关(limit switch)等)，根据该传感器的输出信号而检测光学元件W的支撑情况。由此，可确实检测出光学元件W的支撑，故而例如在因某些原因使得吸附垫23的定位动作及开/关阀56的关闭动作产生障碍而无法准确支撑光学元件W时，可迅速应对。

在上述实施方式中，对于在三点将光学元件W支撑于3个支撑片42上的情形进行了说明，但也可以在四个以上的点来支撑光学元件W。

在上述实施方式中，对于将加热盘25设置于元件成形部11与第1元件预热部16之间的情形进行了说明。然而，关于加热盘25的设置部位，只要在吸附垫23的可动范围内，则可为任意位置，而并不限于元件成形部11与第1元件预热部16之间。

在上述实施方式中，已对如下情形进行了说明，即，在对吸附垫23的元件抵接部位23c进行加热时，利用温度传感器49而测定传热板43的表面温度，并根据该表面温度来计算元件抵接部位23c的温度，由此控制加热盘25对元件抵接部位23c的加热动作。然而，未必要利用温度传感器49来测定传热板43的表面温度。例如，亦可预先求出加热器45的通电时间与元件抵接部位23c的温度间的相关关系，将表示该相关关系的相关表(未图示)储存于存储机构(未图示)中，当对元件抵接部位23c进行加热时，从存储机构中读出相关表，根据该相关表而适当设定加热器45的通电时间，以使元件抵接部位23c达到所期望的温度，由此控制加热盘25对元件抵接部位23c的加热动作。此时，可省略温度传感器49，故而可减少输送装置141的零件数而削减成本。

在上述实施方式中，已对采用氮来作为净化成形室3内的惰性气体的情形进行了说明，但亦可代用或并用除氮以外的惰性气体(例如，氦、氩、氖、氙等的稀有气体及其它)。

在上述实施方式中，已对元件预热步骤中以二阶段来对光学元件W进行预备加热的情形进行了说明，但也能以三个以上的阶段对光学元件W进行预备加热。

在上述实施方式中，已对元件冷却步骤中以二阶段来对光学元件W进行冷却的情形进行了说明，但也能以三个以上的阶段对光学元件W进行冷却。冷却(装置)不仅包含积极冷却的情形，还包含通过与热传导性高的物体接触而散热来进行冷却的情形(装置)。

在上述实施方式中，已对第2元件输送步骤及第3元件输送步骤中与高温(200℃以上)的光学元件W相对应而加热吸附垫23的元件抵接部位23c的情形进行了说明。此时，未必要检测光学元件W的温度，例如，根据图7所示的步骤，亦可设定第2元件输送步骤及第3元件输送步骤中的吸附垫23的元件抵接部位23c的预热温度。

在上述实施方式中，已对利用输送臂22及吸附垫23来进行真空室5与成形室3之间的光学元件W的输送(从真空室5向成形室3的输送及从成形室3向真空室5的输送)的情形进行了说明，但此时的光学元件W的输送方法并不限定于此。例如，也可将在真空室5与成形室3之间进行光学元件W的输送的另外的输送装置(未图示)设置于成形室3内，在打开滑动门6的状态下，使光学元件W从真空室5与成形室3的一方朝另一方移送并退避，然后关闭滑动门6。在此情形时，仅在成形室3内驱动输送臂22即可，从而可使其机构简化。

在上述实施方式中，对于将球面状的光学元件W成形为非球面状的情形进行了说明，但成形后的形状并非限于非球面状。例如，当成形为球面状及其它形状时亦可同样使用本发明。

在上述实施方式中已对本发明的具体例进行了说明，但本发明并非限定于这些具体例。对于本案的权利要求书的记载以外的事项，未必要在本案的发明中加以实施。例如，在本发明的成形方法中，将预备加热步骤分成二阶段而进行，但也能以一阶段而实施，冷却步骤也能以一阶段实施。在上述实施方式的成形装置中，预备加热装置及冷却装置(冷却部)分别具备二个，但也可分别具备一个。或者，预备加热装置及冷却装置(冷却部也可被取代而使用设置有成形装置的工厂等中既存的设备。真空室5及工件贮藏室9也可与本发明的成形装置分开而另行设置。即，当实施方式所记载的成形装置中具备有未限定于权利要求书的成形装置的构成要素时，请理解为它们并非为实施发明的本质的零件等，或者可作为成形装置的选择零件及在设置部位可获得的零件而利用。另一方面，对于权利要求书中所记载的构成要素，它们并非限定于实施方式中所记载的具体物。

[产业上的可利用性]

本发明适合于包含在高温下成形透镜的步骤的透镜制造业，利用本发明能高效率地量产出更高精度的透镜。因此，本发明有助于光学产业的显著发展。

Claims (26)

1.一种光学元件的成形方法，依序成形多个光学元件，其包含：

在元件加热部对光学元件进行预备加热的动作；

将预备加热后的光学元件从该元件加热部输送至成形模的动作；

在该成形模中，将该光学元件一边加热至较玻璃转变点高的温度、一边进行成形的动作；

将已成形的光学元件在较玻璃转变点低且400℃以上的温度下从成形模取出的动作；

将从成形模取出的光学元件，利用加热至较该光学元件温度低不到200℃的温度的构件加以把持输送至冷却部的动作；以及

在该冷却部冷却该光学元件的动作。

2.如权利要求1所述的光学元件的成形方法，其中，在将上述光学元件输送至上述成形模时，利用加热至较该光学元件温度低不到200℃的温度的上述构件加以把持并输送至上述成形模。

3.如权利要求1所述的光学元件的成形方法，其中，冷却部具有与光学元件相接触的部位，该部位的温度维持在较要输送至冷却部的光学元件的温度低不到200℃的温度。

4.如权利要求1所述的光学元件的成形方法，其中，使上述构件与不同于该构件的加热体接触而进行加热。

5.如权利要求1至4中任一项所述的光学元件的成形方法，其中，多个光学元件包含至少第1至第3光学元件，在对第1光学元件进行预备加热时，成形第2光学元件且将第3光学元件在上述冷却部冷却。

6.如权利要求1至5中任一项所述的光学元件的成形方法，其中，在对第1光学元件进行预备加热的期间，加热上述构件。

7.如权利要求1所述的光学元件的成形方法，其中，上述构件具有抵接于光学构件的抵接部及减压吸引光学元件的吸引口。

8.如权利要求1所述的光学元件的成形方法，其中，在上述光学元件的加热及冷却时，该构件从光学元件脱离。

9.如权利要求1所述的光学元件的成形方法，其中，上述元件加热部具有多个加热区域，在这些加热区域中光学元件受到阶段性加热。

10.如权利要求1所述的光学元件的成形方法，其中，冷却部具有多个冷却区域，在这些冷却区域中光学元件受到阶段性冷却。

11.一种成形装置，将光学元件成形，其具备：

成型部，将光学元件一边加热至较玻璃转变点高的温度、一边进行成形；

冷却部，将已在成型部成形的光学元件冷却；

输送部，具有可装卸地把持光学元件的把持部，在光学元件的温度较该玻璃转变点低且为400℃以上的温度下，通过把持部把持该光学元件并从成型部取出而输送至上述冷却部；以及

加热部，将上述把持部加热至较从成型部取出的光学元件的温度低不到200℃的温度。

12.如权利要求11所述的成形装置，其中，上述加热部具有传热板，通过使上述把持部接触于传热板来加热该把持部。

13.如权利要求11所述的成形装置，其中，上述把持部具有减压吸附光学元件的吸气口。

14.如权利要求12所述的成形装置，其中，把持部具有抵接于光学元件的抵接部，通过使该抵接部接触于上述传热板而受到加热。

15.如权利要求14所述的成形装置，其中，上述抵接部由选自耐高温性树脂、低热传导性陶瓷及耐热玻璃所组成的组中的一种所形成。

16.如权利要求11所述的成形装置，其中，上述把持部在将上述光学元件输送至冷却部之后，解除对该光学元件的把持，并在从把持部解除的状态下冷却光学元件。

17.如权利要求11所述的光学元件的成形装置，其中，上述冷却部具备冷却温度不同的多个散热装置。

18.如权利要求11所述的光学元件的成形装置，其进一步具有对光学元件进行预备加热的元件加热部。

19.如权利要求18所述的光学元件的成形装置，其中，上述元件加热部具备加热温度不同的多个加热装置。

20.如权利要求18所述的光学元件的成形装置，其中，上述元件加热部、上述成型部及上述冷却部设于惰性气体环境的成形室，该成形室附设有真空室，在该成形室与该真空室之间安装有开闭自如的门。

21.如权利要求11所述的光学元件的成形装置，其中，上述冷却部具有支撑上述光学元件的支撑构件及加热支撑构件的加热装置，且设置有温度控制部，其用以控制加热装置，以在上述支撑构件支撑上述光学元件时，使该支撑构件的抵接于该光学元件的部位的温度相对于该光学元件的温度在较光学元件的温度低不到200℃的温度范围内。

22.如权利要求21所述的光学元件的成形装置，其中，上述温度控制部在上述支撑构件支撑上述光学元件之后，中止上述加热装置对该支撑构件的加热动作并将该光学元件放冷。

23.如权利要求21所述的光学元件的成形装置，其中，上述支撑构件具备支撑上述光学元件的爪、加热该爪的加热器、以及经由隔热构件支撑该加热器的载置台。

24.如权利要求18所述的光学元件的成形装置，其中，上述元件加热部具备载置台与加热具，该载置台设有对上述光学元件放射热的散热面及抵接于上述光学元件的外周部以加以支撑的支撑凸部，该加热具对上述加热载置台进行加热，在上述散热面与上述光学元件的载置预定区域之间形成有散热空间。

25.如权利要求23所述的光学元件的成形装置，其中，在上述加热载置台的周围设有壁体，上述加热具设于上述壁体周围。

26.如权利要求25所述的光学元件的成形装置，其中，上述壁体由金属碳化物形成。

Images