CN1807298B - 模压成形模以及光学元件的制造方法 - Google Patents

模压成形模以及光学元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种模压成形模，其通过第一鼓模(30)，限制能够从其两端侧插入的上模(10)和下模(20)的水平方向的相对位置，并通过收纳在第一鼓模(30)内且包围下模(20)的成形面(21)的外周的第二鼓模(40)，支撑被载置于下模(20)的成形面(21)上的成形原料(50)的外周部的至少一部分，而防止成形原料(50的位置偏移和滑落，从而在上模(10)和下模(20)之间对成形原料(50)冲压成形。

Description

模压成形模以及光学元件的制造方法
技术领域
本发明涉及，利用实施有精密加工的成形模，对玻璃等成形原料进行冲压成形，而不需要对于被成形面的磨削、研磨等的后加工的模压成形模，以及利用该模压成形模的光学元件的制造方法。 
背景技术
通过加热将玻璃等成形原料软化，并通过精密加工的上下一对的成形模，冲压成形为给定形状，从而制造透镜等光学元件的方法已被周知。 
例如，在日本专利第3501580号公报(专利文献1)中，记载了如下成形方法，即在成形模内，使一对定位构件移动，并用夹持光学原料(成形原料)的方式抵接，从而使光学元件相对于成形模定位。特别是在成形双面凹透镜的情况下，必须在凸形状的下模上放置光学原料，若偏移放置，则有落下的可能性，因此在成形模内需要定位光学元件。 
在日本国特开平9—286622号公报(专利文献2)中，记载了如下方法，即在通过保持机构将玻璃预成型坯(成形原料)保持于离开模具的位置后，对该玻璃预成型坯加热，接着解除保持机构的保持，并对玻璃预成形坯加压。由此，能够在加热时避免玻璃预成形坯和模具的化学反应，并在加压时不防碍玻璃预成形坯的径向流动，而成形。 
在利用精密模压对成形原料(玻璃原材料等)成形而形成透镜等光学元件的情况下，通常将成形原料在具有对向的成形面的上下一对的成形模之间按压，而成形。此时，需要预先将成形原料供给配置到下模成形面上，但是根据将要得到的光学元件的形状，在下模成形模的中心位置，配置成形原料也未必容易。 
作为这种实施例，可以举例出，例如成形双凹透镜的情况等、以及将成形原料供给配置到具有平面或凸面的下模成形面上的情况。此外，在下 模成形面的中心没有具有适当曲率的凹面的情况(下模成形面中心部分是凸面或平面)下，成形原料的定为较为困难。 
于是，在这些情况下，例如若配置于下模成形面上的原材料在冲压成形时滑落而产生位置偏移，则不仅在所成形的光学元件中产生厚度不均，形状不良，而且由于因厚度不均引起的载荷施加的不均，而使光学功能面的面精度劣化。 
另外，在将收纳成形原料的成形模，顺序移送到加热、冲压、冷却等多个处理室而制造光学元件(详细留作后述)时，在各个移动过程(特别是，起动时和停止时)，由于成形模的振动等，引起成形模内的成形原料位置偏移，并以成形原料位置就此偏移的状态进行成型，则光学元件中以产生厚度不均而变得形状不良。 
根据专利文献1的记载，在成形模内配置光学元件定位构件，并通过齿条和齿轮等驱动机构，使其以基准位置为中心在相互相反的方向移动，并以夹持光学元件的方式抵接而使之停止，由此使光学元件相对于成形模而定位，在冲压时若成形面抵接原料，则在其之前通过驱动机构使定位构件退离。 
然而，根据这种方法，由于在成形模内部配置定位构件，因此成形模成为极其复杂的结构。为此，成形模的的热容量变大，并很难有效地进行升温、降温等温度控制。此外，若在成形模的近旁配置如齿条和齿轮之类的结构体，则不仅装置大型化，而且需要考虑由这些结构体引起的热变形的影响等，装置设计显著地复杂化。 
此外，在冲压装置上固定由上下模构成的成形模，并在该位置进行升温、冲压和冷却的情况下，由如上所述的随着装置的复杂化而通过可动构件对成形原料进行定位，虽然在一定程度上是可能的，但是在从冲压装置分离出来的成形模中收纳成形原料，使之在装置内移动并顺序地实施适当的处理而制造光学元件时，在各个成形模上设置上述那样的大规模的可动构件明显是低效的，实际上是不可能的。 
另外，在专利文献2中，公开了通过具有凸面的上下模对平板状的预成形坯加压成形的附图。也就是说，在保持环的上端载置的状态对预成形坯加热，接着，通过驱动机构使保持环下降，并将预成形坯载置于下模上，接下来通过上下模对预压模坯加压。在该方法中，确认到由于预压模坯一般接触下鼓模的内周，因此即使下模成形面是凸形状，也不易产生预成形品的位置偏移。 
然而，由于没有限制上下模的水平方向的相互位置的机构，因此不能够得到上下模的同轴性。为此，在所成形的光学元件的第一面和第二面之间产生偏心(相互的水平方向的偏移以及相互倾斜)，不能够得到充分的光学性能。 
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种模压成形模以及光学元件的制造方法，其中，收纳于成形模的成形原料，在成型过程中不产生位置偏移，稳定地被保持于成形模内部，特别是，即使形成于下模的成形面具有凸面，也能够不设置大规模的可动构件，而防止载置于下模的成形面上的成形原料滑落，并且，高精度地控制了上模和下模的水平方向的相对位置，从而能够得到高偏心精度的光学元件。 
为达到上述目的，本发明的模压成形模，备有：下模，其形成有成形面；上模，其形成有与所述下模的成形面对向的成形面；第一鼓模，其能够分别从两端侧插入所述上模和所述下模；以及第二鼓模，其被收纳在所述第一鼓模内，在所述上模和所述下模之间对由玻璃原料构成的成形原料冲压成形，其中，所述第一鼓模限制所述上模和所述下模的水平方向的相对位置，所述第二鼓模，包围所述下模的成形面的外周，且通过支撑被载置于所述下模的成形面上的成形原料的外周部的至少一部分，而限制所述成形原料的位置偏移，并且，具有一体地保持所述第二鼓模和所述下模的保持机构，在所述下模上具有吸引通气孔，该吸引通气孔用于通过吸取气氛气体，而将所述第二鼓模吸引紧贴于所述下模，由此一体地保持所述第二鼓模和所述下模，在所述第二鼓模的内周实施了为了防止玻璃熔接的表面处理。 
如果如此而构成，则由于包围下模成形面的外周的第二鼓模，支撑被载置于下模的成形面上的成形原料的外周部的至少一部分，因此能够不设置大规模的可动构件，防止成形原料的位置偏移。 
如此而构成，则通过将第二鼓模吸取紧贴于下模而冲压成形后，将上模和下模分离时，能够防止成形体和第二鼓模附着于上模侧，而在取出成形体时将成形体和第二鼓模从成形模同时取出。其结果，不仅能够稳定地拆分成形模和取出成形体，而且也能够连续地进行下一个所要成型的成形原料的供给。 
并且，由于能够通过第一鼓模高精度地限制上下模和下模的水平方向的相对位置，因此能够提高上下模的同轴性，并得到偏心精度高的光学元件。 
本发明的模压成形模，可以设计成如下结构，即在所述下模，形成具有凸面的成形面，所述第二鼓模支撑被载置于所述下模的成形面上的成形原料的外周部的至少一部分，从而抑制所述成形原料的滑落。 
如果如此而构成，则即使下模成形面具有凸面，也能够防止成形原料从凸面滑落。 
另外，本发明的模压成形模中，所述第二鼓模，由位于所述下模成形面的周围，且保持于形成于比所述下模成形面低的位置的台阶部。另外，也可以构成为具有通气孔的结构，其中所述通气孔在所述第二鼓模的轴向的所下模的成形面和所述台阶部的中间。 
若如此构成，能够限定第二鼓模的水平方向和上下位置，并且能够稳定地将第二鼓模保持于下模，并在冲压成形时，通过通气孔，能够将成形原料和下模成形面之间的气氛气体顺畅地向成形模的外部排出，因此能够将由气氛气体的滞留而引起的成形面的不良防止于未然。 
另外，本发明的模压成形模，也可以构成为，即所述下模，具有连通所述下模的底面和所述台阶部的吸引通气孔。 
若如此构成，则能够由简易的构造，通过吸引通气孔将第二鼓模和下模保持为一体。 
另外，本发明的光学元件的制造方法，如下，即使用模压成形模在所述上模和所述下模之间对由玻璃原料构成的成形原料冲压成形，所述模压成形模备有：下模，其形成有成形面；上模，其形成有与所述下模的成形面对向的成形面；第一鼓模，其能够分别从两端侧插入所述上模和所述下模；以及第二鼓模，其被收纳在所述第一鼓模内，其中，在使所述上模和 所述下模离开的状态下，将所述成形原料载置于所述下模成形面上，并通过包围所述下模成形面的外周的所述第二鼓模，支撑被载置的所述成形原料的外周部的至少一部分，从而限制所述成形原料的位置偏移，由所述第一鼓模限制所述上模和所述下模的水平方向的相对位置，并使所述上模和所述下模接近，从而对成形原料进行冲压成形，冲压成形后，一体地保持所述下模和所述第二鼓模，并使它们从所述上模和所述第一鼓模离开，从而将成形体从所述下模成形面上取出，在所述第二鼓模的内周预先实施了为了防止玻璃熔接的表面处理。 
根据这种方法，收纳于成形模的成形原料，能够在成型过程中不产生位置偏移，稳定地被保持于成形模内部。特别是，即使下模成形面具有凸面，也能够不设置大规模可动构件，而防止载置于下模成形面上的成形原料的位置偏移和滑落。并且，能够高精度地控制上模和下模的水平方向的相对位置，得到偏心精度高的光学元件。 
此外，也可以构成为，即在冲压成形后将所述成形体取出时，将所述上模和所述第一鼓模保持为一体，并从所述下模和所述第二鼓模分离。 
根据这种方法，在对冲压成形后的成形模拆分和取出成形体时，能够维持载置台、下模和第二鼓模的位置关系，因此不仅成形模的拆分·组装变得流畅，而且也能够防止第二鼓模连同成形体一并被从成形模取出的问题。 
另外，本发明的光学元件的制造方法，可以形成如下方法，即在冲压成形后，将所述模压成形模载置于载置台，并通过吸取气氛气体将所述载置台和所述下模互相紧贴，并将所述下模和所述第二鼓模互相紧贴，从而将所述载置台、所述下模以及所述第二鼓模保持为一体，通过使它们从所述上模和所述第一鼓模离开，而将成形体从所述下模成形面上取出。 
按照这种方法，通过吸取气氛气体，将载置台、下模以及第二鼓模保持为一体，能够顺畅地进行成形模的分解和成形体的取出，并能够防止第二鼓模连同成形体一并被从成形模取出的问题。 
另外，本发明的光学元件的制造方法，可以形成为如下方法，即将所述成形模，移送到包含加热室、冲压室、冷却室的多个处理室，并在各个处理室中实施包含加热、冲压、冷却的处理，从而对收纳于所述成形模内部的成形原料进行冲压成形。 
根据这种方法，能够同时使用多个成形模，高效地进行成型的升温和降温，并缩短各个成型所需要的实质时间(成型循环时间)。因此，在本发明的方法中所使用的成形模，由于不设置大规模可动部件，而限制成形原料的位置偏移，因此能够合适地使用这种方法。 
附图说明
图1是表示本发明所涉及的模压成形模的第一实施方式的概略剖面图。 
图2是表示使用本发明的模压成形模的最佳模压成形装置的一例的概略俯视图。 
图3A～图3D是表示本发明的光学元件的制造方法的第一实施例中的工序(1)～(4)的说明图。 
图4A～图4D是表示本发明的光学元件的制造方法的第一实施例中的工序(5)～(8)的说明图。 
图5A～图5D是表示本发明的光学元件的制造方法的第一实施例中的工序(9)～(12)的说明图。 
图6A、图6B是表示本发明的光学元件的制造方法的第一实施例中的工序(13)～(14)的说明图。 
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的模压成形模以及光学元件的制造方法的最佳实施方式。 
〔模压成形模〕 
首先，参照图1，说明本发明的模压成形模(以下，简单称为成形模)的实施例。图1是本实施例的成形模的概略剖面图，表示冲压载荷施加时的状态(参照图4(8))。 
图1所示的成形模备有上模10、下模20、第一鼓模30和第二鼓模40 而构成，并在上模10和下模20之间对成形原料50进行冲压成形。 
在本实施方式中，第一鼓模30，在组装成形模时，以及冲压成形时，通过对上下模10、20进行滑动导向，而限制它们在水平方向的相对位置，并确保上下模10、20的同轴性。也就是说，第一鼓模30，通过分别直接接触上下模10、20而滑动导向，还有控制接触部分的间隙为足够小的值，从而能够得到上下模的高度同轴性。 
为此，若考虑光学元件所被要求的偏心精度，第一鼓模30和上下模10、20的滑动间隙，为10μm以下，特别优选是5μm以下。若控制上述滑动间隙，则能够高精度地控制上下模10、20的成形面11，12之间的偏心(位移：上下模10、20的成形面11、21之间的水平方向的偏移，倾斜度：上下模10、20轴的倾斜)。 
特别是，在本实施方式中，由于第一鼓模30接触包围上模10的成形面的外周，并接触包围下模20的成形面的外周近旁而定位，因此能够抑制上模的位置偏移(位移)。也就是说，后述的第二鼓模以第一鼓模30能够高度地维持上下模的同轴性的方式被配置。 
在本实施例中，说明了以如下方式构成的例子，即在冲压成形时，上模10相对于被嵌合于第一鼓模30内的下模20，在第一鼓模30内滑动导向，从而上下模10、20之间相对地接近、远离，然而，也可以与此相反地构成。也就是说，也可以形成为在冲压成形时下模20相对于被嵌合于第一鼓模30内的上模10在第一鼓模30内滑动导向，只要上下模10、20之间能够在保证其同轴性，并且相对地接近、远离，其具体方式不做限制。 
在这种第一鼓模30中，优选为设置通气孔33，用于使在上下模接近、远离时，上下模的移动不受压模内外气压差的防碍。特别是，在本实施例中，如图所示，优选设计成如下方式，即在第一鼓模30的内径变化而成为台阶部的部位设置通气孔33，并对应于该台阶部的间隙中的体积的增减，成形模内部通常变得与外压相等，并通过通气孔33，进行气氛气体的导通。另外，对于收纳于第一鼓模30内的第二鼓模40，出于与第一鼓模30同样的目的，优选设置通气孔41。由此，能够平滑地进行冲压成形和成形模的组装·拆卸。 
上模10，在和下模20对向的下面形成成形面11。在图1所示的例子 中，成形面11形成凸面，但也可以是凹面或平面。另外，在上模10的上部，形成有比成形面11的直径大的凸缘部12，该凸缘部12，被收纳于形成于第一鼓模30的上部的直径较大的内周部31中。 
此时，优选在上模10的上面和第一鼓模30的上面形成同一平面时，在形成于上模10的凸缘部12的下面和形成于第一鼓模30的小直径内周部32的上端之间，确保给定尺寸以上的间隙G。通过确保这种间隙G，在冲压成形时，即使通过将上模10按压到其上面与第一鼓模30的上面一致，而一度确定成形体51的厚度后，也能够继续对成形体51施加必要的载荷(也可以仅是上模10的自身重量)，并能够允许根据成形体51的热收缩的上模10的下降(参照图4(8)和图5(9))。 
在下模20的面对着上模10的上表面上，形成具有凸面的成形面21。另外，在下模20的下部，形成比成形面21直径大的凸缘部22。在冲压成形时，第一鼓模30的下面抵接在该凸缘部22的上面，并且由冲压压力而相互紧贴，由此高精度地划定下模20和第一鼓模30的相互位置，从而也抑制了偏斜。 
此外，在下模20的上部侧，形成有：具有与成形面21的外径大致相同的外径的小直径外周部25；以及具有介于该小直径外周部25与凸缘部22之间的外径的中径外周部26。与此同时，在小直径外周部25和中径外周部26的边界(即，在下模20的成形面21的周围，比下模20的成形面21低的位置)，形成有用于保持第二鼓模40的台阶部23。 
保持于台阶部23中的第二鼓模40，优选其外径与下模20的中径外周部26同等，或者比其小。由此，第二鼓模40，不阻碍下模基于第一鼓模的滑动导向，也不使上下模的同轴性劣化。 
收纳于第一鼓模30的内周部的第二鼓模40，以较窄的间隙外嵌于下模20的小直径外周部25，从而规定其水平方向的位置，与此同时，由台阶部23规定上下位置。由此，下模20的成形面21的外周，由第二鼓模40所包围。 
此时，设于前述的第二鼓模40的通气孔41，设于冲压成形中成形原料50不侵入通气孔41的位置，具体地说，在将第二鼓模40载置于台阶部23的状态中，优选设于位于第二鼓模40的轴方向的下模20的成形面 21的周缘部和台阶部23的中间的部位。 
在图示的例子中，通气孔41，设为在大致半径方向贯通第二鼓模40，第二鼓模40的内周面和下模20之间的间隙、和第二鼓模40的外周面和第一鼓模30的间隙、以及通气孔33相连通。由此，存在于成形构件50和下成形面21之间的空间的气氛气体在因上下模10、20的接近(冲压成形)而被压缩时，将成形模内的气氛气体，经由第二鼓模40的内周面和下模20之间的间隙、第二鼓模40的通气孔41、第二鼓模40的外周面和第一鼓模30之间的间隙、以及第一鼓模30的通气孔33而向成形模的外部排出。 
因此，通过设置这种通气孔41，能够将气氛气体排放到成形模的外部，从而均衡成形模内部和外部压力。 
第二鼓模40，通过包围载置于下模20的成形面21上的成形原料50的外周部，而限制成形面21上的成形原料50的位置偏移。特别是，在如本实施方式在下模的成形面为凸模的情况下，第二鼓模40能够抑制成形原料50的滑落。 
为此，第二鼓模40的形状和尺寸，只要能够充分地防止成形原料50的位置偏移和滑落即可不做特别的限制，但是优选为能够以较窄的间隙外嵌于下模20的小直径外周部25，且在下模20的成形面21上突出部分的高度，与成形原料50的最大部分(外周部)的厚度大致相等，或者是其以上的高度。 
例如，下模的小径外周部25的外周和第二鼓模40的内周之间的间隙，设为50μm以下，更优选为设成30μm以下，由此能够抑制玻璃进入间隙。 
另外，第二鼓模40的尺寸通过考虑以下要点而决定。若第二鼓模40的高度过大，则在下模20的成形面21上突出的部分过高，在冲压成形时，供于上模10滑动导向的第一鼓模30的大径内周部31和小直径内周部32的高度(滑动导轨的长度)相对减小，产生难以得到成形体的偏心(特别是倾斜)精度的问题。这是因为第一鼓模30内所容许的上模10的倾倒角，由第一鼓模30和上模10之间的滑动间隙以及滑动导轨的长度决定，在滑动间隙一定的情况下，越加大滑动导轨的长度，上模10的倾倒越被抑制， 上下模10、20同轴性变得越良好，并越能提高作为光学元件的成形体的偏心精度，相反，若缩短滑动导轨的长度，则有损对这种上模10的倾倒抑制的效果。 
因此，优选为，考虑第一鼓模30中的滑动导轨长度，并从将要得到的成形体51的形状和尺寸等的关系出发，在不对成形造成影响的范围内尽可能低地设定第二鼓模40的下模20的成形面21上的突出部分的高度。例如，在设要得到的成形体51的外周部的厚度为h时，优选下模20的成形面21上突出的部分的高度超过0.9h，且低于1.2h。 
另外，冲压成形后在不进行定心加工的情况下，由于第二鼓模40的内周面形成光学元件的外周，因此优选下模20的成形面21上突出部分的高度超过1.0h并且低于1.2h。 
这里，不使第二鼓模40的高度过度地大，有如下有利点，即将玻璃原料提供到配置有第二鼓模40的下模20上时，以及在成形后取出成形体51时，不会发生与吸附、搬送玻璃原料和成形体的机器人等的干扰。 
另外，优选第二鼓模40至少在冲压成形后的成形体51的取出时，与下模20一体地被保持。由此，能够防止第二鼓模40附着于成形体51，而与成形体51一起被从成形模取出。 
此时，由于将第二鼓模40和下模20形成一体，因此对下模20(特别是成形面21)精密加工较为困难。为此，单体地加工第二鼓模40和下模20，将它们组合为一体而使用则为高效。因此，在冲压成形后的成形体51的取出时，优选为使用将被单体地加工的第二鼓模40和下模20保持为一体的保持部。 
作为这种保持部，可以举出，例如通过销等将第二鼓模40和下模20机械地固定或限制(也可以是存在游隙的限制)的部件。然而，在成型小型或壁薄的光学元件(最大厚度大约为1～3mm)的等情况下，由于第二鼓模40和下模20的尺寸被限制，因此，考虑到打销孔的困难，则优选为，在下模20、第二鼓模40的至少一方设置吸引通气孔，通过吸取气氛气体而使下模20和第二鼓模40相互紧贴，从而使第二鼓模40和下模20保持为一体。 
此时，特别优选为，设置连通下模20的底面和保持第二鼓模40的台 阶部23的吸引通气孔24，并通过该吸引通气孔24而吸取气氛气体，由此使第二鼓模40紧贴于下模20。若通过这样的气氛气体的吸取，将第二鼓模40和下模20保持为一体，则仅通过设置吸引通气孔24的简单的结构，在将成形模拆分而使上下模10、20分开时，能够防止成形体51和第二鼓模40附着于上模10，并在取出成形体51时，能够仅将成形体51从下模20和第二鼓模40分离而取出。 
另外，用于吸取的排气机构，在成形模的组装·拆分时，能够就此利用用于使成形模(下模20)紧贴、固定在载置成形模的载置台70上的现存设备(参照图3)。 
在本发明中，对于上模10、下模20、第一鼓模30以及第二鼓模40的原料不做特别限制。可以举例如下：碳化硅、硅、氮化硅、碳化钨、氧化铝和碳化钛金属陶瓷，或者在这些材料的表面涂覆金刚石、耐热金属、贵金属合金、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等的材料。 
优选在上下模10、20的成形面11、21，为防止玻璃的熔接，而使用非晶态及/或晶态的石墨及/或金刚石的单一成分层或混合层形成的碳膜，或者由贵金属合金的脱模膜等。另外，在冲压成形后，在对成形体51不施加定心加工(切除成形体51的外周而使其外径中心与光学中心一致的加工)的情况下，第二鼓模40的内周被转印到成形体的外缘部，由于该被转印面成为最终将要得到的光学元件的外缘，因此优选在第二鼓模40的内周，进行防止玻璃熔接的表面处理(例如，脱模膜的成膜等)，并能够利用与上述相同的材料。 
另外，用于本发明的成形原料50的材料不做特别限制。可以是例如玻璃预成形坯等玻璃原材料。 
成形原料50的形状，能够形成，例如是将块状的光学玻璃，进行切断、研磨，并加工(冷加工)为圆盘状、球形等，或者通过从熔融状态滴下或流下到接受模，而预备成型(热成型)为球状、双凸曲面形状等。在本发明中，优选为冷加工后的圆盘状的玻璃原料，或者热成形后的双凸曲面形状，或热成形后进一步在加热状态下实施加工平面或凹面等的预备成型的玻璃原材料。 
特别是，若考虑第二鼓模用于支持成形原料的外周的第二鼓模的高度过 高，为如上所述的缺点，则因为第二鼓模的高度可以形成得较小，因此优选为成形原料的下面侧是平面或凹面。 
成形原料50的直径，有必要比将要得到成形体51的直径小，优选为稍微小一点。如此，形成比第二鼓模40的内径稍微小一点的直径，而避免了下模20上的成形原料50的不均，因此冲压时不易产生厚度不均。例如，相对于将要得到的成形体51的直径，优选为90～99％。 
另外，从成形模取出后的成形体51，也可以进行定心加工。另一方面，根据本实施方式，成形体51的外周面，是能够转印第二鼓模40的内周的面。根据上述的结构，在成形体51的外周，抑制了不需要的凸起和不定型的自由表面等的形成。因此，由本发明的成形模所得到的成形体，没有必要进行定心加工等的后加工，就此即能够形成将要得到的光学元件的形状。 
接下来，参照图2说明适用于使用本发明的成形模而进行冲压成形的装置(以下，简单称为成形装置)。图2是作为这种成形装置的一例而表示的旋转移送式成形装置的概略平面图。 
图2所示的装置，备有取出·插入室P1、并列配置于圆周方向的多个处理室P2～P8。 
在取出·插入室P1中，进行结束成形后的成形模的取出工作，以及收纳新的成形而被提供的成形原料的成形模的插入工作。从取出·插入室P1插入的成形模，被安装在以图中箭头方向旋转的旋转台上的保持台所保持，并在收纳成形原料(或成形体)的状态下，顺序通过一直处于非氧化性气的气氛(非活性气体气氛)中的处理室P2～P8中。旋转台以固定时间，间歇地旋转，通过该间歇地旋转，在相邻设置的处理室之间移动成形模。于是，该固定时成为成形循环时间。 
这里，P2是第一加热室、P3是第二加热室、P4是第四加热室(或者均热室)，将它们总称为加热部。P5是冲压室，对在加热部形成适于冲压成形的温度的成形品施加冲压载荷。P6是第一缓冷室、P7是第二缓冷室、P8是急冷室，将它们总称为冷却部，对施加冲压载荷后的成形模进行冷却处理。这些冷却处理室P2～P8，大致等间隔地配置，并温度控制为适于各自处理的温度，并且为了将各处理室内的温度保持于所定的温度，而由 闸门S1～S6所划分。 
若使用图2所示的成形装置，通过将收置成形原料(或者成形体)的成形模，顺序在各处理室移动，并且实施适当的处理，能够高效地制造希望的光学元件。 
也就是说，用于将成形模加热到适于冲压成形的温度、施加冲压载荷、和其后的冷处理，均是通过将成形模通过二维配置的各处理室而进行的，因此能够同时使用多个成形模，而缩短每次成形所需要的实质时间(成形循环时间)。 
另外，如前所述，旋转台间歇地旋转，成形模在相邻接的处理室之间移动所需要的时间成为成形循环时间。 
虽然本发明的成形模，适用于通过在加热室、冲压室和冷却室等各处理室中，移送收纳有成形原料(或成形体)的成形模，而顺次实施包含加热、冲压、冷却的适当的处理的成形装置，但是这种成形装置的具体结构，不限于上述的例子。例如，在上述的例子中，虽然通过旋转台而移动成形模，但是只要构成为能够以给定的时间间隔通过二维配置(根据情况也可以是三维)的各处理室内部即可，移送成形模的机构不做特别限制。 
另外，各处理室的配置结构，可以综合成形原料的组成、将要得到的成形体的形状，为了使加热工序和冷却工序最佳化，而进行适当的变更。例如，可以进行将加热室设成四个，或将冷却室设成三个等的变更。另外，为了进一步提高生产效率，也可以将加热室、冲压室、冷却室等分别相同数量连续设置，而同时并行地进行需要不同温度条件、不同加压条件的多种冲压成形。 
另外，为了提高生产效率，例如，可以将供给到同一工序的多个保持台同时地通过各处理室等，在处理室中一次同时处理多个成形模。具体地说，在各处理室中，进行加热、施加冲压负荷、冷却处理等处理时，在行进方向上排列两个以上成形模，能够对它们同时地进行相同的处理。此时，优选为在冲压室中，设置在行进方向上排列的两个以上的冲压机构。 
〔光学元件的制造方法〕 
接下来，在本发明的光学元件的制造方法的实施例中，基于适用于图2所示的成形装置而实施的例子，并参照图3～图6，对图1所示的成 形模进行说明。图3是表示本实施例的光学元件的制造方法的工序(1)～(4)的说明图。图4是表示同工序(5)～(8)的说明图，图5是表示同工序(9)～(12)的说明图。图6是表示同工序(13)、(14)的说明图。 
工序(1)～(4)：成形原料供给工序
下模20和第二鼓模40，被一体地保持于载置台70上，对以上模10和第一鼓模30离开的状态而待机的成形模(参照图3(1))，通过带有吸盘61的搬动臂60而供给成形原料(例如，玻璃预成型坯)50(参照图3(2))。吸盘61，以给定范围内的精度到达下模20的成形面21上(参照图3(3))，并通过解除其吸附，而将成形原料50载置于下模20的成形面21上(参照图3(4))。此时，成形原料50，通过其外周部由第二鼓模40所支撑，而不滑落地被保持于下模20的成形面21上。 
另外，优选为，以如下方式控制搬送臂60的动作，即在提供成形原料50时，在预先使吸盘61的中心与下模20的成形面21的中心的进行位置重合的状态下，且在将吸盘61的中心和下模20的成形面21的中心实质上形成一致的状态下，通过支撑构件40而载置成形原料50。搬送臂60在供给成形原料50后立即退离。另外，组装有上模10的第一鼓模30，通过保持机构80，而固定该位置。 
工序(5)：成形模的组装工序
若成形原料50被载置于下模20的成形面21上，则载置台70上升，下模20和第二鼓模40，被装入到第一鼓模30内(参照图4(5))。此时，第一鼓模30和下模20的间隙优选为5μm以下。另外，优选被预先装入的上模10和第一鼓模30之间设有同样的间隙。由此，能够高精度地抑制上下模10、20的成形面11、21之间的偏心。 
若在第一鼓模30内装入下模20和第一鼓模40，且下模20的凸缘部22的上面抵接在第一鼓模30的下面，则如图4(5)所示，由于成形原料50的厚度，上模10的上面被顶起到比第一鼓模30的上面高的位置。 
另外，在将成形模组装起来时，作为使载置台70上升的替代，也可以通过保持机构80使上模10和第一鼓模30下降。 
在上述工序(1)～(5)中，能够通过从设于载置台70的开口部71 吸取气氛气体而将下模20紧贴固定于载置台70，以使得下模20在载置台70上不产生位置偏移。此时，若使开口部71和设于下模20的吸引通气孔24连通，并通过该吸引通气孔24而吸取气氛气体，则能够是第二鼓模40紧贴于下模20。 
如此，通过利用以使下模20紧贴固定于成形模的载置台70为目的而设置的现存的排气机构，能够将载置台70、下模20、以及第二鼓模40保持为一体。于是，如后所述，在拆解成形模时，通过吸取气氛气体而将下模20紧贴固定于载置台70，并维持将下模20从第一鼓模30拔出时的位置，由此能够避免下模20和第一鼓模30的水平方向相对位置的偏移，此外，在将成形体51取出时，通过将第二鼓模40吸取紧贴于下模20，能够防止在将成形体51取出的同时也将第二鼓模40从成形模取出，从而能够仅取出成形体51。 
另外，虽然根据上述工序(1)～(5)，将成形原料50收纳而组装的成形模，在图2所示的成形装置中，从取出·插入室P1插入到成形装置内，但是上述的工序(1)～(5)也可以在取出·插入室Pa内进行。 
工序(6)：加热工序 
将收纳有成形原料50，并被插入在成形装置内的成形模，通过安装于旋转台上的保持台75而保持，并顺序地移送到加热室P2～P4，进行加热(参照图4(6))。由此，将每个成形模加热到适合冲压成形成形原料50的温度。 
此时，例如，第一加热室P2，保持成形原料50的冲压温度以上的高温，而急速地对成形模和成形原料50加热。因此，收纳有成形原料50的的成形模，在第一加热室P2中静止给定时间后，随着旋转台的旋转而被移动到第二加热室P3。通过在该第二加热室P3中的加热，成形模和成形原料50被进一步加热，同时被均热化而接近冲压温度。接下来，在第三加热室P4中，将成形模和成形原料50均热化，并使成形原料50的粘度形成为适于冲压成形的106～109泊，并优选将成形原料50的温度设定为粘度形成106～108泊的温度。 
另外，对加热室P2～P4所备置的加热机构不做特别限制。例如，可以使用电阻加热的加热器、高频感应线圈等。
工序(7)～(8)：冲压工序
形成适当温度的成形模，被移送到冲压室P5(参照图4(7))。在该移送时，进而，在从所述成形模的组装工序向加热工序移送时，即使成形模振动，因为收纳在成形模内的成形原料50，被第二鼓模40限制了径向方向的移动，所以不会产生成形中会引起故障的位置偏移。 
在冲压室P5中，从成形模的上方，通过冲压头90，以给定压力(例如30～200Kg/cm2)、给定时间(例如，数十秒)，向成形模施加冲压载荷(参照图4(8))。此时，介于下模20和玻璃原材料50之间的气氛气体，经由第二鼓模40的通气孔41以及第一鼓模30的通气孔33，而被排出到成形模的外部。 
冲压头90的下面在抵接第一鼓模30的上表面的时刻，成形体51的厚度被规定。其后，使冲压头90上升并解除冲压载荷的施加，从而结束冲压工序。 
工序(9)：冷却工序
在冲压工序结束后，成形模被顺序移送到缓冷室P6、P7以及急冷室P8，而实施冷却处理(参照图5(9))。 
在急冷室P8中，可以进行基于冷却用气体的急冷，一直冷却到成形体51成为玻璃转移点以下的温度。此时，在成形模中，上模10的凸缘12的下面，和第一鼓模30的小直径内周部32的上端之间，通过以给定的尺寸确保前述的间隙G，使上模10能够对应于玻璃的收缩而通过其自重而随之移动，并得到良好的形状精度。 
另外，在上模10随着玻璃的收缩而下降时，上模10的凸缘部12与第一鼓模30的小直径内周部32的上端面之间的间隙G的间隔变窄。 
工序(10)～(11)：成形模的拆分工序
若成形模返回到取出·插入室P1，则成形模被取出到成形装置外，并进行成形模的拆分、成形体51的取出，以及新成形原料50的供给。 
在成形模的拆分工序中，收纳成形体51的成形模，被机器人移送到载置台70(参照图5(10))，并通过卡住周围而定位。接着，从载置台70的开口部71吸取气氛气体，将载置台70、下模20和第二鼓模40保持为一体，从而使载置台70垂直地下降，并从第一鼓模30拔出下模20，使上 模10和下模20分开(参照图5(11))。从第一鼓模30中拔出下模20时，将下模20一体地保持于载置台70上，并维持将下模20从第一鼓模30拔出时的位置，从而能够避免下模20和第一鼓模30的水平方向的相对位置偏移。 
此时，与前述的成形原料供给工序、成形模的组装工序相同，装入了上模10的鼓模30，通过保持机构80，而固定其位置。 
另外，在不是惰性气体气氛的取出·插入室P1中，考虑到防止成形模的氧化，而优选为进行温度控制，使成形模的温度在250℃以下。 
工序(12)～(14)：光学元件的取出工序
从第一鼓模30拔出下模20后，将搬送臂60插入到上下模10、20之间(参照图5(12))。接下来，通过前端的吸盘61，吸引·吸附成形体51(参照图6(13))，并从下模20的成形面21上取出成形体51(参照图6(14))。 
此时，通过吸取气氛气体，将第二鼓模40吸取紧贴于下模20，并将第二鼓模40和下模20保持为一体，从而避免第二鼓模40与成形体51一起上升，而能够仅取出成形体51。 
在这些工序(1)～(14)结束后，返回到工序(1)，重复上述的循环，由此能够连续地进行冲压成形。 
以上的本实施例的光学元件的制造方法，通过包围下模20的成形面21的外周的第二鼓模40，包围载置于下模20的成形面21上的成形原料50的外周部，从而防止了成形面21上的成形原料50的位置偏移和滑落，并由第一鼓模30限制上模10和下模20的水平方向的相对位置，通过使上模10和下模20接近而冲压成形成形原料，因此能够在不设置大规模的可动构件的情况下，防止成形原料50的滑落，并且通过第一鼓模30高精度地限制上模10和下模20的水平方向的相对位置，能够得到偏心精度高的光学元件。 
另外，冲压成形后，以成形模被载置于载置台70的状态，将载置台70、下模20和第二鼓模40保持为一体，并使它们与上模10和第一鼓模30分开，而将成形体51从下模20的成形面21取出，因此在冲压成形的成形模的拆分和成形体的取出时，不仅能够维持载置台70、下模20以及 第二鼓模40的位置关系，也能够防止第二鼓模40与成形体51一并被从成形模取出的问题。 
并且，在本实施方式中，由于通过气氛气体的吸取，而将载置台70、下模20以及第二鼓模40保持为一体，因此不仅对尺寸小的成形模也能够实施，而且能够就此利用现有的排气机构。 
另外，由于成形模被移送到包含多个加热室、冲压室、冷却室的处理室，并在各处理室中实施包含加热、冲压、冷却的处理，从而将收纳于成形模内部的成形原料50冲压成形，因此能够同时使用多个成形模，高效地进行成形模的升温和降温，并能够缩短每次成形所需要的实质时间(成形循环时间)。并且，由于本实施例的成形模，没有设置大规模的可动构件，并限制了成形原料的位置偏移和滑落，因此能够合适地使用这种制造方法。 
根据本发明，通过以第二鼓模包围下模成形面的外周的状态，将成形原料供给到下模成形面，能够限制成形面上的成形原料的位置偏移，并能够由给定的位置支撑成形原料，由此，能够防止由成形原料的位置偏移引起的成形精度的降低。 
另外，利用第一鼓模能够高精度地限制上模和下模的水平方向的相对位置，并能够极大地提高上下模的同轴性，得到偏心精度高的光学元件。 
以上，对本发明示出了优选实施例而进行了说明，但是本发明，不仅仅由上述的实施例所限定，不用说在本发明的范围中进行各种变更是可能的。 
本发明适用于，利用实施有精密加工的成形模，对玻璃等成形原料进行冲压成形，而不需要对于被成形面的磨削、研磨等的后加工的模压成形模，以及利用该模压成形模的光学元件的制造方法。

Claims (11)

1.一种模压成形模，其特征在于，备有：下模，其形成有成形面；上模，其形成有与所述下模的成形面对向的成形面；第一鼓模，其能够分别从两端侧插入所述上模和所述下模；以及第二鼓模，其被收纳在所述第一鼓模内，在所述模压成形模中，在所述上模和所述下模之间对由玻璃原料构成的成形原料进行冲压成形，
所述第一鼓模，限制所述上模和所述下模的水平方向的相对位置；
所述第二鼓模，包围所述下模的成形面的外周，并且支撑被载置于所述下模的成形面上的成形原料的外周部的至少一部分，从而限制所述成形原料的位置偏移，
并且，所述模压成形模具有一体地保持所述第二鼓模和所述下模的保持机构，
在所述下模上具有吸引通气孔，该吸引通气孔用于通过吸取气氛气体，而将所述第二鼓模吸引紧贴于所述下模，由此一体地保持所述第二鼓模和所述下模，
在所述第二鼓模的内周实施了为了防止玻璃熔接的表面处理。
2.根据权利要求1所述的模压成形模，其特征在于，
在所述下模中，形成有具有凸面的成形面，所述第二鼓模，支撑被载置于所述下模的成形面上的成形原料的外周部的至少一部分，从而抑制所述成形原料的滑落。
3.根据权利要求1或2所述的模压成形模，其特征在于，
所述表面处理是脱模膜的成膜。
4.根据权利要求1或2所述的模压成形模，其特征在于，
所述第二鼓模，位于所述下模成形面的周围，并且被保持于，与形成于所述下模的成形面相比低的位置上的台阶部。
5.根据权利要求4所述的模压成形模，其特征在于，
所述第二鼓模，在所述第二鼓模的轴向的所述下模的成形面和所述台阶部的中间，具有通气孔。
6.根据权利要求5所述的模压成形模，其特征在于，
所述下模，具有连通所述下模的底面和所述台阶部的吸引通气孔。
7.一种光学元件的制造方法，使用模压成形模，在上模和下模之间对由玻璃原料构成的成形原料进行冲压成形，所述模压成形模备有：所述下模，其形成有成形面；所述上模，其形成有与所述下模的成形面对向的成形面；第一鼓模，其能够分别从两端侧插入所述上模和所述下模；以及第二鼓模，其被收纳在所述第一鼓模内，所述光学元件的制造方法的特征在于，
在使所述上模和所述下模离开的状态下，将所述成形原料载置于所述下模成形面上，并通过包围所述下模成形面的外周的所述第二鼓模，支撑被载置的所述成形原料的外周部的至少一部分，从而限制所述成形原料的位置偏移；
通过所述第一鼓模限制所述上模和所述下模的水平方向的相对位置，并且使所述上模和所述下模接近，由此对成形原料进行冲压成形，
冲压成形后，一体地保持所述下模和所述第二鼓模，并使它们从所述上模和所述第一鼓模离开，从而将成形体从所述下模成形面上取出，
在所述第二鼓模的内周预先实施了为了防止玻璃熔接的表面处理。
8.根据权利要求7所述的光学元件的制造方法，其特征在于，
所述表面处理是脱模膜的成膜。
9.根据权利要求7所述的光学元件的制造方法，其特征在于，
在冲压成形后将所述成形体取出时，将所述上模和所述第一鼓模保持为一体，并从所述下模和所述第二鼓模离开。
10.根据权利要求9所述的光学元件的制造方法，其特征在于，
冲压成形后，将所述模压成形模载置于载置台，并通过吸取气氛气体而使所述载置台和所述下模互相紧贴，并且使所述下模和所述第二鼓模互相紧贴，从而将所述载置台、所述下模以及所述第二鼓模保持为一体；
使它们从所述上模和所述第一鼓模离开，从而将成形体从所述下模成形面上取出。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，
将所述成形模，移送到包含加热室、冲压室、冷却室的多个处理室中，并通过各个处理室实施包含加热、冲压、冷却的处理，由此，对收纳于所述成形模内部的成形原料进行冲压成形。
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