CN1814559A - 成形模的组装装置以及光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供即使下模成形面具有凸面的情况下，也能在配置于下模成形面适当位置上的状态下收容成形原料，组装成形模的模压成形模的组装装置及光学元件的制造方法，而且提供也能适用于具备上下模的成形模不固定于加压装置，一边在装置内移动输送一边依次实施适当的处理的成形方法的，并且能高效率地批量生产高精度光学元件的模压成形模的组装装置及光学元件的制造方法。本发明的光学元件的制造方法的解决手段是，一边利用在下模(20)的成形面(21)上配置的支持构件(40)支持提供给下模(20)成形面(21)上的成形原料(50)，一边使装入上模(10)的筒形模(30)与下模(20)相对接近，以此在成形原料(50)的一部分插入筒形模(30)内之后使支持构件(40)从筒形模(30)与下模(20)之间退避，在下模(20)与上模(10)之间将成形原料(50)加压成形。

Description

成形模的组装装置以及光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及对收容玻璃等成形原料装配的成形模施加压力负荷，无需进行对所形成的成形面进行磨削、研磨等后加工地将透镜等光学元件加压成形时一边提供成形原料一边组装成形模用的组装装置、以及采用利用该组装装置组装的成形模制造光学元件的方法，特别是涉及使双凹透镜等光学元件成形时，可以很好地对具有凸面的下模成形面上提供成形原料的成形模的组装装置和光学元件的制造方法。

背景技术

已知有通过加热使玻璃等成形原料软化后，用精密加工成规定形状的上下一对的成形模将软化的玻璃等成形原料加压成形，从而制造透镜等光学元件的方法(参考例如专利文献1、2)。

专利文献1(专利第3501580号公报)中记述了下述成形方法，即在成形模内，使一对定位构件移动，以夹住光学原料(成形原料)的方式进行接触，从而使光学原料相对于成形模定位。在这一方法中，在加压时或者即将开始加压前，进行相对于成形面的定位，同时又支持光学元件，以此防止光学原料的位置偏移。

专利文献2(日本特开平9-286622号公报)中记述了下述方法，即利用支持玻璃预型件(成形原料)的端面的支持机构，在使玻璃预型件(成形原料)支持于离开模具的位置上之后，对该玻璃预型件进行加热，接着解除支持机构的支持，对玻璃预型件进行加压的加压方法。这样就可以成形而且又避免了在加热时玻璃预型件与模具之间发生化学反应，在加压时也不妨碍玻璃预型件的径向流动。

发明内容

发明所要解决的课题

然而，通过精密模压使成形原料(玻璃原料等)成形，从而使透镜等光学元件成形的情况下，一般是在具有对置的成形面的上下一对成形模之间按压成形原料使其成形。这时，需要预先将成形原料提供且配置在下模成形面上，但是根据要获得的光学元件的形状，将成形原料配置在下模成形面的中心位置上未必容易。

例如，在使双凹透镜成形等情况下必需将成形原料提供且配置在具有凸面的下模成形面上时，例如，如图14所示，下模成形面上配置的成形原料在加压成形之前容易滑落，给在下模成形面上配置成形原料带来困难。而且，若成形原料滑落或产生位置偏移，则不仅成形的光学元件厚度不均匀，形状不良，而且厚度不均所引起的施加载荷的不均匀会导致光学功能面的表面精度劣化。

根据专利文献1的记述，在成形模内配置光学原料的定位构件，利用齿轮齿条等驱动机构使该定位构件以基准位置为中心相互向相反的方向移动，且以夹住光学原料的状态接触、停止，以此使光学原料相对于成形模定位，加压时成形面与原料接触，或利用驱动机构在与原料即将接触时使定位构件退避。

然而，若采用该方法，则要在成形模内部配置定位构件，因此成形模形成极为复杂的结构。因此，成形模的热容变大，难以有效地进行升温、降温的温度控制。还有，若将齿轮齿条那样的构造体配置在成形模的附近，则不仅装置大型化，而且需要考虑这些构造体的热变形产生的影响等，装置的设计明显变复杂。

还有，在压力装置上固定由上下模组成的成形模，在同一位置进行升温、加压、冷却的情况下，虽然在某种程度上有可能利用伴随上述装置的复杂化的活动构件进行成形原料的定位，但是对于一边将成形原料收装于与压力装置分离的成形模，输送向装置内的各处理室，一边依次实施适当的处理的成形方法而言(细节在后文阐述)，在各个成形模上设置上述那样的庞大的活动构件显然没有效率且实质上做不到。

另外，专利文献2中公开了利用具有凸面的上下模将平板状的预型件加压成形的附图。而且，专利文献2中，以在支持环的上端放置预型件的状态进行加热，然后利用驱动机构使支持环下降，从而使在成形模内部支持的预型件在即将开始加压的时刻从支持环上脱开，在将预型件放置在下模上后，利用上下模对预型件进行加压。

然而，即使是在这样的方法中，即在一边将收装成形原料的成形模输送到各个处理室，一边依次实施适当处理的、不在同一位置进行对成形模提供成形原料和加压、以及成形体的取出的成形方法中，也存在无法设置支持机构的驱动机构(专利文献2的图2中所示的推杆和图3中所示的气体供给机构)的不便。

而且，专利文献2中公开的装置中，不存在上下模的水平方向的相对位置的限制机构，因此上下模不能够实现同轴性。因此，成形的光学元件的第1面与第2面之间存在偏心(在水平方向上有相对位移以及相互倾斜)，无法得到足够好的光学性能。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供即使在下模成形面具有凸面的情况下，也可以以配置在下模成形面上的适当位置上的状态，收容成形原料对成形模进行装配的模压成形模的组装装置以及光学元件的制造方法。其目的还在于，提供也可以适用于使具有上下模的成形模不固定于压力装置，一边在装置内移动输送，同时一边依次实施适当处理的成形方法，并且可以高效率地大量生产高精度光学元件的模压成形模的组装装置以及光学元件的制造方法。

解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的成形模的组装装置是一种以收容成形原料的状态组装成形模用的组装装置，该成形模设有：形成具有凸面的成形面的下模、在所述下模成形面的对置面上形成成形面的上模、以及可以分别从两端将所述下模与所述上模插入的筒形模；该成形模的组装装置具备：使所述筒形模与所述下模相对接近、远离用的第一驱动机构、将成形原料提供给所述下模成形面上的供给机构、在所述下模成形面上支持由所述供给机构供给的所述成形原料的支持机构、利用所述支持机构支持所述成形原料和使所述支持机构退避用的第二驱动机构、以及所述筒形模与所述下模因所述筒形模与所述下模之间的相对接近形成规定的位置关系时，使所述第二驱动机构工作，以使所述支持机构从所述下模成形面退避的控制机构。

若采用这样的构成，则无需设置使成形原料保持并支持于成形模的内部用的附加性构件，就可以防止提供给下模成形面上的成形原料的滑落和位置偏移，可以以配置在下模成形面上的适当位置的状态收容成形原料，装配成形模。

又，本发明的光学元件的制造方法是一种用具备形成具有凸面的成形面的下模、在所述下模成形面的对置面上形成成形面的上模、以及可以分别从两端将所述下模与所述上模插入的筒形模的成形模将成形原料加压成形，以制造光学元件的方法，是一边利用在所述下模成形面上配置的支持机构支持提供给所述下模成形面上的成形原料，一边使所述筒形模与所述下模相对接近，以此在所述成形原料的至少一部分插入所述筒形模内之后使所述支持机构从所述下模成形面上退避，接着在所述下模与所述上模之间对所述成形原料实施加压成形的方法。

若采用这样的方法，则无需设置使成形原料保持并支持于成形模的内部用的附加性构件，就可以防止提供给下模成形面上的成形原料的滑落和位置偏移，以配置在下模成形面上的适当位置的状态收容成形原料，装配成形模，并且不使厚度不均和形状不良的情况在成形的光学元件上发生，可以精密且容易地控制偏心度地制造光学元件。

又，本发明的光学元件的制造方法可以采用所述成形原料的至少最大外径部插入所述筒形模内之后，使所述支持机构从所述下模成形面退避的方法。

若采用这样的方法，即使使支持机构从下模成形面上退避，以使支持机构不妨碍成形模的组装，也可以利用下模成形面和筒形模的内周面更稳定地支持成形原料。

又，本发明的光学元件的制造方法是采用具备形成具有凸面的成形面的下模、在所述下模成形面的对置面形成成形面的上模、以及可以分别从两端将所述下模与所述上模插入的筒形模的成形模，将成形原料加压成形，以制造光学元件的方法，可以采用以下方法，即一边利用配置在所述下模成形面上的支持机构支持对所述下模成形面上提供的成形原料，一边使纳入所述上模的所述筒形模与所述下模相对接近，从而在所述成形原料被下模和所述上模夹持之后，使所述支持机构从所述下模成形面上退避，然后在所述下模与所述上模之间将所述成形原料加压成形。

若采用这样的方法，则不设置将成形原料保持并支持在成形模的内部用的附加性构件，就可以防止提供给下模成形面上的成形原料的滑落和位置偏移，特别是，即使是直径小于筒形模的内径且难于与筒形模的内周面接触的成形原料也可以稳定地支持，以配置在下模成形面上的适当位置的状态收容成形原料，装配成形模，并且不使厚度不均和形状不良的情况在成形的光学元件上发生，可以精密且容易地控制偏心度地制造光学元件。

又，本发明的光学元件的制造方法可以将所述成形原料做成圆柱形状或者双凸曲面形状。而且可以采用以下方法，即所述成形原料为双凸曲面形状的情况下，所述支持机构支持所述成形原料的最大外径部的下侧，在最大外径部的周边确保开放空间。

若采用这样的方法，则支持机构不接触成形原料的最大外径部就可以在最大外径部的周边确保开放空间，可以可靠地将成形原料的最大外径部插入筒形模内。

又，本发明的光学元件的制造方法可以采用以下方法，即、将以收容所述成形原料的状态组装的所述成形模输送到包含加热室、加压室、冷却室的多个处理室，在各自的处理室实施包含加热、加压、冷却的处理，从而能够对所述成形原料实施加压成形。

若采用这样的方法，则可以同时使用多个成形模，又同时高效率地进行成形模的升温和降温，缩短各成形所需的实质时间(成形周期)。而且，对于本发明方法而言，组装成形模时，无需将庞大的活动构件设置在成形模上，就可以防止提供给下模成形面上的成形原料的滑落和位置偏移，因此可以合适地使用这样的制造方法。

发明效果

如上所述，若采用本发明，则无需设置将成形原料保持并支持于成形模内部用的附加性构件，就可以防止提供给下模成形面上的成形原料的滑落和位置偏移，可以以配置在下模成形面上的适当位置的状态收容成形原料，组装成形模。

因此，可以使成形的光学元件上不发生厚度不均和形状不良的情况，可以精密且容易地控制偏心度地制造光学元件。

附图说明

图1是表示适合使用于本发明的模压成形模的一个例子的概略剖面图。

图2是利用本发明的成形模的组装装置的一个实施形态组装图1所示的成形模的例子的一个工序的说明图。

图3是支持机构(支持构件)的概略俯视图。

图4是利用本发明的成形模的组装装置的另一个实施形态组装图1所示的成形模的例子的一个工序的说明图。

图5是利用本发明的成形模的组装装置的另一个实施形态组装图1所示的成形模的另一例子的一个工序的说明图。

图6是在本发明的成形模的组装装置的另一个实施形态中用上下模挟持成形原料的例子的说明图。

图7是对实施本发明的光学元件的制造方法的模压成形装置的一个例子的概略俯视图。

图8是本发明的光学元件的制造方法的一实施形态的工序(1)～(4)的说明图。

图9是本发明的光学元件的制造方法的一实施形态的工序(5)～(8)的说明图。

图10是本发明的光学元件的制造方法的一实施形态的工序(9)～(12)的说明图。

图11是本发明的光学元件的制造方法的一实施形态的工序(13)～(16)的说明图。

图12是本发明的光学元件的制造方法的一实施形态的工序(17)的说明图。

图13是表示控制第1驱动机构与第2驱动机构的控制机构的一个例子的方框图。

图14是表示在具有凸面的下模成形面上配置成形原料的状态的说明图。

符号说明

10    上模

11    成形面

20    下模

21    成形面

30    筒形模

40    支持构件(支持机构)

50    成形原料

51    成形体

60    输送机械臂

70    放置台

100   控制机构

101   控制部

102   检测部

110   第一驱动机构

120   第二驱动机构

P2    第一加热室

P3    第二加热室

P4    第三加热室

P5    加压室

P6    第一慢冷却室

P7    第二慢冷却室

P8    快冷却室

具体实施形态

以下参考附图对本发明的成形模的组装装置以及光学元件的制造方法的较适宜的实施形态进行说明。

[模压成形模]

首先，对适用于本发明的模压成形模(以下只称为“成形模”)的一个例子进行说明。在这里，图1是成形模的概略剖面图，表示施加压力负荷时的状态(参考图10(11))。另外，图8～12是下述本发明光学元件的制造方法的实施形态中的各个工序的说明图。

图1所示的成形模形成具有上模10、下模20、以及筒形模30的结构，在上模10与下模20之间将成形原料50加压成形。

图示的例子中，筒形模30在装配成形模时和加压成形时，引导上下模10、20滑动，从而规定其水平方向的相对位置，确保上下模10、20的同轴性。

因此，若考虑被要求的光学元件的偏心度，则以筒形模30与上下模10、20的滑动间隙设定为10μm以下为佳，尤其希望设定在5μm以下。若对上述滑动间隙进行控制，则可以高精度地抑制上下模10、20的成形面11、21间的偏心(偏移：上下模10、20的成形面11、21的水平方向的偏移，倾斜：上下模10、20的轴倾斜)。

图示的成形模中，加压成形时，引导上模10相对于配合在筒形模30内的下模20在筒形模30内滑动，使上下模10、20形成能够相对接近、远离的结构，但也可以形成与此相反的结构。即，也可以是引导下模20相对于配合在筒形模30内的上模10在筒形模30内滑动，只要上下模10、20在确保其同轴性的同时相对地接近、远离，其具体构成不受限制。

最好预先在这样的筒形模30上设置通气孔33、33，使上下模10、20的动作在上下模10、20接近、远离时不受到模具内外气压差的妨碍。尤其是如图所示，最好是在筒形模30的内径产生变化形成阶梯部的部位、以及筒形模30的上端面与上模10的上端面大致为同一面时的形成与上模10的成形面11的外缘部相同程度的高度的位置上设置通气孔33，对该阶梯部的间隙、以及成形原料50与上下模10、20之间的间隙中的体积的增减，通过通气孔33疏导周围气体，使成形模内部的气压始终与外部气压保持相等。因此，可以顺利地进行加压成形以及成形模的装配、分解。

上模10在与下模20对置的下表面上形成成形面11。图1所示的例子中，成形面11形成凸面，但也可以是凹面或者平面。另外，在上模10的上部形成直径大于成形面11的法兰部12，该法兰部12被收容在形成于筒形模30的上部的大直径内周部31。

这时，最好是在上模10的上表面与筒形模30的上表面为同一个面时，在形成于上模10的法兰部12的下表面与形成于筒形模30的小直径内周部32的上端之间确保规定尺寸以上的间隙G。通过确保这样的间隙G，即使加压成形时将上模10押塞到其上表面与筒形模30的上表面一致为止，暂时决定成形体15的壁厚之后，也可以继续赋予成形体51以所需要的负荷(也可以只是上模10的自重)，从而可以允许上模10跟随成形体51的热收缩而下降(参考图10(11)、(12))。

又，在下模20的与上模10对置的上表面上，形成具有凸面的成形面21。还有，在下模20的下部形成直径大于成形面21的法兰部22。在加压成形时，使筒形模30的下表面与该法兰部22的上表面接触，并且通过加压相互紧贴，从而高精度划定下模20与筒形模30的相互位置，也可以利用这样的方法抑制倾斜。

这样的成形模中，对上模10、下模20、以及筒形模30的材料没有特别限制。可以使用例如碳化硅、硅、氮化硅、碳化钨、氧化铝和碳化钛这样的金属陶瓷或使用在其表面覆盖金刚石、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。

又，最好在上下模10、20的成形面11、21上使用由非晶态以及/或者结晶态的石墨以及/或者金刚石的单一成分层或者混合层组成的碳膜或者贵金属合金构成的脱型膜等，以防止玻璃的熔接。

[成形模的组装装置]

下面举出图1中所示的组装成形模的例子对本发明的成形模的组装装置(以下简称为组装装置)的实施形态进行说明。在这里，图2示出利用本实施形态的组装装置装配图1中所示的成形模的例子的一个工序，图2(a)、(b)分别与图9(5)、(6)对应。

本实施形态中的组装装置是用于对下模20的成形面21上供给成形原料50，同时装配成形模的装置，其结构为，装配成形模时，使筒形模30与下模20相对接近，从而可以将下模20插入筒形模30，另外，在加压成形后，对成形模进行分解，取出被加压成形的成形体51时，使筒形模30与下模20相对远离，从而可以从筒形模30抽出下模20。

图示的例子中，是在装配成形模时，预先将上模10插入筒形模30。然后，以插入上模10的状态，利用支持机构80将筒形模30的位置加以固定，通过放置台70的升降，使放置在可以升降构成的放置台70上的下模20(参考图2(a))连同放置台70，相对于筒形模30接近、远离(参考图2(b))。

这时，在放置台70，最好在放置下模20的面上预先设置开口部71，从该开口部71抽吸氛围气体，从而形成将下模20紧贴、固定在放置台70上的结构，使下模20在放置台70上不发生位置偏移。

本实施形态中，作为使放置台70升降用的驱动机构、亦即使筒形模30与下模20之间相对接近、远离用的驱动机构(第一驱动机构)，只要是能够既维持筒形模30与下模20之间的水平方向的位置关系，又能够使放置台70沿着垂直方向上下运动，就没有特别的限制。

例如，可以适当采用利用油压缸和汽缸等使放置台70升降的升降机构、或者利用螺旋轴的旋转，将该旋转运动变换为直线运动，使放置台70升降的升降机构等。

本实施形态中虽然列举了形成预先将筒形模30的位置加以固定，使下模20相对于筒形模30接近、远离的结构的例子，但也可以与此相反，形成将下模20的位置加以固定，采用使支持机构80升降等方法，使下模20相对于筒形模30接近、远离的结构。

这样，本发明中的第一驱动机构的具体结构只要可以使筒形模30与下模20相对接近、远离即可，并不局限于上述的例子。

又，本实施形态中的组装装置具有，在组装成形模时，在下模20的成形面21上供给成形原料50用的供给机构。

供给机构可以采用例如顶端具有吸盘61的输送机械臂60等(参考图8(3)、(4))，只要能够以规定范围内的位置精度对下模20的成形面21提供成形原料50，其具体结构就没有特别限制。

还有，本实施形态中的组装装置具有作为在下模20的成形面21上支持被提供的成形原料50的支持机构的支持构件40。

支持构件40用于稳定地支持被供给到下模20成形面21上的成形原料50(参考图2(a))，防止成形原料50滑落和位置偏移。而且具有下述功能，即装配成形模时，在使筒形模30与下模20接近，两者靠近到规定的位置关系之前，一边维持与下模20之间的相对位置关系，一边在下模20的成形面21上继续支持成形原料50(参考图2(b))。图2所示的例子中，将成形原料50支持在支持构件40上，直到筒形模30与下模20接近，成形原料50的一部分插入筒形模30内，能够利用下模20的成形面21与筒形模30的内周面支持成形原料50的状态为止。

支持构件40可以采用如图3所示那样，由顶端部分具有支持部41的一对机械臂45、45组成的结构，但是只要具有上述功能，支持构件40的具体结构就没有特别限制。

图示的例子中，支持构件40形成以下所述结构，即在与下模20的成形面21大致相等的水平面上，通过使机械臂45、45相互接近、远离，可以使支持部41开闭的结构。而且，支持构件40通过使机械臂45、45相互接近，使支持部41闭合，从而在下模20的成形面21上能够以夹住成形原料50的方式将其支持住。又，支持构件40通过使机械臂45、45相互远离，打开支持部41，从而可以松开成形原料50，同时从筒形模30与下模20之间退避。

再者，支持构件40安装在放置台70上，从而可以维持与下模20之间的相对位置关系。又，图3中，用虚线表示闭合状态的支持部41。

使成形原料50支持于支持构件40时，在使支持部41闭合的状态下使支持构件40在下模20的成形面21上待机，利用输送机械臂60将成形原料50放置在支持部41上，从而可以使成形原料50支持在支持构件40上。另外，也可以对于由输送机械臂60提供给下模20成形面21上的成形原料50，以仍然维持支持在输送机械臂60上的状态，使支持部41闭合，以便从相对方向夹住成形原料50，在利用支持构件40支持成形原料50之后，或者在利用支持构件40支持成形原料50的同时，松开输送机械臂60，解除支持状态。

本实施形态中，开关支持部41用的驱动机构、即利用支持构件40支持成形原料50和使支持构件40退避用的驱动机构(第二驱动机构)，可以采用例如线性电动机、步进电动机等，但是只要能够利用任意控制机构进行控制，与使筒形模30与下模20相对接近、远离用的第一驱动机构同步地、在筒形模30与下模20之间形成规定的位置关系时，使支持构件40从筒形模30与下模20之间退避，则没有特别限制。

在这里，对使第一驱动机构与第二驱动机构同步地进行控制的例子进行了说明。图13是示出控制机构之一例的方框图，控制机构100具有控制第一驱动机构110和第二驱动机构120驱动的控制部101以及检测部102。

图示的控制机构中，使成形原料50支持于支持构件40(参考图9(5))时，就将启动成形模的组装用的开始信号输入控制部101。一旦开始信号被输入，控制部101就驱动第一驱动机构110，使放置台70开始上升。放置台70的位置由检测部102检测，使放置台70上升，直到筒形模30和下模20形成预先设定的位置关系为止。而且，在筒形模30与下模20形成规定的位置关系之前放置台70上升时，检测部102对控制部101输出检测信号。被输入检测信号的控制部101停止驱动第一驱动机构110，中断放置台70的上升(参考图9(6))。另一方面，控制部101驱动第二驱动机构120，解除支持构件40对成形原料50的支持，同时使支持构件40退避(参考图9(7))。

检测部102一旦检测出支持构件40已退避，就对控制部101输出检测信号，被输入检测信号的控制部101停止驱动第二驱动机构120。另一方面，控制部101再次驱动第一驱动机构110，再度使放置台70上升。若下模20插入筒形模30，则检测部102对控制部101输出检测信号，被输入检测信号的控制部101停止驱动第一驱动机构110，使放置台70停止上升(参考图9(8))。

这样就完成了成形模的组装。

对于本发明中使用的成形原料50的材料没有特别限制，可以采用例如玻璃预型件等玻璃原料。而且，成形原料50的形状可以采用以下所述形状，即对例如块状的光学玻璃进行切断、研磨，加工(冷加工)成圆柱形状、球状等、或者从熔化状态滴到或流到承模，从而预成形(热成形)为球状、双凸曲面形状等。本发明中，最好是采用冷加工的圆柱形状的玻璃原料、热成形的双凸曲面形状的玻璃原料、或者在热成形后还进行热加工平面或凹面等的预成形的玻璃原料。

又，成形原料50的直径必需小于要获得的成形体51的直径(筒形模30的内径)，最好是稍微小一些。若做到这样，则收容在成形模内的成形原料50在下模20上分布不会很不均匀，因此加压成形时不易产生厚度不均的情况。具体而言，最好是要获得的成形体51的直径的90～99％。

再者，从成形模取出的成形体51虽然也可以进行定中心加工(切除成形体的外周，同时使外径中心与光学中心一致)，但从生产效率出发，最好是不必进行定中心加工，就这样作为最终的光学元件的形状。

支持构件40是考虑到这样的成形原料50的形状和尺寸等而设计的，但最好是如图2所示，成形原料50为圆柱形状的情况下，按照成形原料50的被支持部位的垂直截面形状，将阶梯部42设置在支持部41上，利用该阶梯部42支持沿着成形原料50下表面侧的外边缘部的底面和侧面，从而将成形原料50支持在支持构件40上。又，如图4所示，成形原料50为双凸曲面形状的情况下，在支持部41的前端设置仿照成形原料50的被支持面的形状斜坡43，也容易水平支持成形原料50。

这样，支持部41最好是根据成形原料50的被支持机构位的形状，设置阶梯部42和斜坡43等，从而可以将成形原料50做成容易支持的形状，利用面接触可以更稳定地支持成形原料50，但也可以不设置这样的阶梯部42和斜坡43，而利用角部，形成实质上通过线接触支持成形原料50的形状。另外，图示的例子中，在其整个一周上支持成形原料50，但只要可以稳定地支持成形原料50，支持部41的形状也可以是例如沿着圆周方向等间隔地分开设置与成形原料50接触的部位而形成的形状。

又，关于支持构件40的厚度，考虑到支持构件40的强度和刚性等，只要是能够充分保持、支持成形原料50就可以，但如果支持构件40的厚度过大，则有可能产生下述的缺点。

例如，成形原料50为圆柱形状的情况下，虽然也取决于设置在支持部41的阶梯部42的形状，但支持成形原料50侧面的部分的面积变大，与此对应，成形原料50的侧面的能够与筒形模30内周面接触部分的面积相对变小的话，则下模20的成形面21和筒形模30的内周面对成形原料50的支持有不稳定的倾向，或支持构件40有可能干扰下模20的成形面21。

因此，支持构件40的最大厚度最好是成形原料50的厚度的一半以下。

又，成形原料50为双凸曲面的情况下，最好在成形原料50的比其最大外径部更靠近下模20侧的位置，使成形原料50支持在支持部41上(参考图4)。通过这样设定支持成形原料50的位置，支持部41不接触成形原料50的最大外径部，从而能够在最大外径部的周边确保开放空间。

因此，通过使筒形模30与下模20接近，将成形原料50插入筒形模30内时，成形原料50的最大外径部可靠地插入筒形模30内，即使解除支持构件40对成形原料50的支持，也可以利用下模20的成形面21和筒形模30的内周面稳定地支持成形原料50。

本实施形态中，也可以如图2(b)和图4(b)所示，使支持构件40从筒形模30与下模20之间退避的时点(时刻)，在成形原料50的一部分(成形原料50的形状为双凸曲面形状的情况下，是成形原料50的最大外径部)插入筒形模30内，形成成形原料50由下模20的成形面21和筒形模30的内周面支持的状态时，将机械臂45、45朝着相互远离的方向驱动，解除对成形原料50的支持，同时开始使支持构件40退避，但是也可以在下述时点使支持构件40退避。

即如图5所示，也可以从图4(b)所示的状态，一边维持下模20与支持构件40之间的相对位置关系，一边再使筒形模30与下模20接近，从而与筒形模30的下表面接触的支持构件40被向下模20压下，由此在解除支持构件40对成形原料50的支持之后，使支持构件40退避。

若这样设置支持构件40退避时点，则相当于在成形原料50的更多部分插入筒形模30内的状态下解除支持构件40对成形原料50的支持，可以使下模20的成形面21与筒形模30的内周面对成形原料50的支持更稳定。

例如，成形原料50是双凸曲面形状的情况下，可以形成在使支持构件40退避时能够更可靠地将成形原料50的最大外径部插入筒形模30内的状态。另外，图5所示的例子中，是将成形原料50作为双凸曲面形状，但成形原料50为圆柱形状的情况下，该形态也是有效的。在这种情况下，虽然未特别图示，但可以采用在使支持构件40退避时整个成形原料50被插入筒形模30内的状态。

另外，将在成形面21上被供给了成形原料50的下模20装入筒形模30时，利用支持构件40支持成形原料50，直到使筒形模30与下模20接近，两者形成规定的位置关系为止，其后，如果能够使成形原料50支持在与支持构件40协同工作的其他支持机构上，以此一边维持成形原料50被稳定支持的状态，一边使支持构件40退避，支持构件40不妨碍成形模的组装(在筒形模30中装入下模20)，则与支持构件40协同工作的其他支持机构如上述的例子那样，不局限于利用下模20的成形面21和筒形模30的内周面支持成形原料50。

作为与支持构件40协同工作支持成形原料50的其他机构，只要是不妨碍成形模的组装的机构，也可以如图6所示，在下模20与上模10之间挟持成形原料50，从而支持成形原料50。

若采用这样的机构，则即使是直径小于筒形模30的内径、与筒形模30的内周面接触有困难的成形原料50，也可以稳定地加以支持。

上述那样的支持构件40的原料，可以采用例如树脂、或者SUS、铝等金属。另外，成形原料50也可以预热之后提供给成形模，但此时在支持构件40采用树脂的情况下，最好考虑成形原料50的预热温度，选择有200℃左右的耐热性的原料。另外，在支持构件40上，为了防止熔融，也可以对与成形原料50接触的部分(例如支持部41)适当进行涂敷。

[模压成形装置]

下面对适合实施本发明的光学元件的制造方法的模压成形装置(以下简称为“成形装置”)进行说明。在这里，图7是作为这样的成形装置之一例示出的旋转输送式的成形装置的概略俯视图。

图7所示的成形装置具有取出·插入室P1和在圆周方向上排列着配置的多个处理室P2～P8。

取出·插入室P1中，进行结束成形的成形模的取出操作、以及收容新供给成形用成形原料的成形模的插入操作。使从取出·插入室P1插入的成形模支持在安装于沿着图中箭头方向旋转的旋转台的支持台上等，以收容成形原料(或者成形体)的形态依次通过经常处在非氧化性气体氛围(惰性气体氛围)下的处理室P2～P8之中。旋转台间歇地每隔一定时间进行旋转，利用该间歇性旋转，使成形模在相邻设置的处理室间移动。而且，该一定的时间为成形周期的时间。

在这里，P2是第一加热室、P3是第二加热室、P4是第三加热室(或者均热室)，这些都统称为加热部。P5是加压室，对在加热部被加热到适于加压成形温度的成形模施加压力负荷。P6是第一慢冷却室，P7是第二慢冷却室，P8是快冷却室(骤冷室)，这些也统称为冷却部，进行对施加压力负荷后的成形模的冷却处理。这些处理室P2～P8大致等间隔地配置，为了将温度控制在适于各处理的温度，同时将各处理室内的温度保持在规定温度，通过闸门(shutter)S1～S6划分这些处理室。

若采用图7所示那样的成形装置，则可以一边将收容了成形原料(或者成形体)的成形模依次输送，使其经过各处理室，一边实施适当的处理，从而可以高效率地制造所希望的光学元件。

也就是说，通过使成形模通过二维配置的各处理室，进行使成形模升温到适于加压成形的温度，施加压力负荷，以及其后的冷却处理，因此可以同时使用多个成形模，从而缩短各成形所需要的实际时间(成形周期)。

再者，如上所述，旋转台间歇性旋转，成形模在相邻设置的处理室间移动所要的时间为成形周期。

本发明的光学元件的制造方法，在将收容了成形原料(或者成形体)的成形模输送到加热室、加压室、冷却室等各处理室，依次实施包含加热、加压、冷却的适当处理的成形装置中被恰当地实施，但这样的成形装置的具体结构并非局限于上述的例子。例如，在上述的例子中，利用旋转台输送成形模，但只要是形成能够以规定的时间间隔通过二维(有时候是三维)配置的各处理室的结构，输送成形模的方法没有特别限制。

又，根据成形原料的组成和要获得的成形体的形状，可以适当改变各处理室的配置结构，以使加热工序和冷却工序最佳化。例如，可以进行将加热室设定为4个，或者将慢冷却室设定为3个等的改变。另外，为了进一步提高生产效率，也可以分别连续设置相同数目的加热室、加压室、冷却室等，同时并列进行需要不同的温度条件、不同的加压条件的多种加压成形。

又，为了提高生产效率，可以采用例如使提供给同一工序的多个支持台同时通过各处理室等方法，使各处理室中每次同时处理多个成形模。具体而言，可以在各处理室中进行加热、施加压力负荷、进行冷却处理等的处理时，在行进方向上排列2个以上成形模，对其同时实施同样的处理。在这种情况下，最好是在加压室内设置排列在行进方向的2个以上的加压机构。

[光学元件的制造方法]

下面就有关本发明的光学元件的制造方法的实施形态，对将图1中所示的成形模应用于图7所示的成形装置进行实施的例子进行说明。在这里，图8是本实施形态的光学元件的制造方法中的工序(1)～(4)的说明图，图9是示出其工序(5)～(8)的说明图，图10是示出其工序(9)～(12)的说明图，图11是示出其工序(13)～(16)的说明图，图12是示出其工序(17)的说明图。

工序(1)～(5)：成形原料供给工序

本实施形态中，以插入筒形模30后的上模10与下模20远离的状态(参考图8(1))，将成形原料50提供到下模20的成形面21上，但这时支持构件40在下模20的成形面21上关闭支持部41进行等待(参考图8(2))。在其另一方，利用带有吸盘61的输送机械臂60吸附支持成形原料(例如、玻璃预型件)50，将其输送到成形面21的上方(参考图8(3))。

然后，吸盘61以规定范围内的精度到达下模20的成形面21上，将成形原料50放置于支持构件40(支持部41)上之后(参考图8(4))松开其吸附，从而成形原料50由支持构件40支持(参考图9(5))。

这时，在图示的例子中，在支持部41上设置阶梯部42，利用该阶梯部42支持沿着圆柱形状的成形原料50的下表面侧的外周边缘部的底面和侧面，从而使成形原料50支持在支持构件40上。这样，成形原料50不滑落或不产生位置偏移地、稳定地支持在下模20的成形面21上。

又，在图示的例子中，成形原料50采用圆柱形状，但也可以是具有双凸曲面形状等凸曲面的形状。在成形原料50是双凸曲面形状的情况下，最好是如上面所述那样，在成形原料50的比最大外径部更靠近下模20侧的位置上支持成形原料50于支持构件40上(参考图4)。

再者，供给成形原料50时，最好是在预先完成吸盘61的中心与成形原料50中心的对位状态，而且吸盘61的中心与下模20的成形面21的中心实质上一致的状态下，对输送机械臂60的动作进行控制，以将成形原料50放置在支持构件40上，输送机械臂60在提供成形原料50之后立即退避。另外，插入上模10的筒形模30，其位置利用支持机构80固定。

工序(6)～(8)：成形模的组装工序

若使成形原料50支持在支持构件40上，则放置台70以筒形模30的位置仍然被支持机构80固定的状态上升，一边维持支持构件40与下模20之间的相对位置关系，一边使下模20接近筒形模30。

若放置台70上升规定距离，则成形原料50的一部分被插入筒形模30内，成形原料50也由下模20的成形面21和筒形模30的内周面支持(参考图9(6))。然后，支持构件40解除对成形原料50的支持，从成形面21上退避，但成形原料50由于被下模20的成形面21和筒形模30的内周面所支持，因此没有从成形面21滑落或产生位置偏移。(参考图9(7))

这时，成形原料50为圆柱形状的情况下，为了使利用下模20的成形面21和筒形模30的内周面进行的支持稳定，将成形原料50的厚度设定为h时，最好是插入筒形模30内的那部分长度在0.2h以上。

再者，本实施形态中，即使解除支持构件40对成形原料50的支持，支持构件40从成形面21上退避，以便支持构件40不妨碍下模20插入筒形模30，只要能与支持构件40协同工作，稳定地继续支持成形原料50，则在解除支持构件40的支持之后，支持成形原料50的方法不限于利用下模20的成形面21和筒形模30的内周面支持成形原料50的方法。

例如，在成形原料50的直径小于筒形模30的内径，难于与筒形模30的内周面接触的情况下，也可以如上所述那样以下模20和上模10挟持成形原料50从而支持成形原料50(参考图6)。

支持构件40从下模20的成形面21上退避之后，通过使放置台70进一步上升，将下模20插入筒形模30内(参考图9(8))。这时，最好是将筒形模30和下模20的间隙设定在5μm以下。另外，最好是预先装配的上模10和筒形模30也采用同样的间隙。这样可以高精度地抑制上下模10、20的成形面11、21间的偏心。

若将下模20插入筒形模30内，使下模20的法兰部22上表面与筒形模30下表面接触，则如图9(8)所示，利用成形原料50的厚度，将上模10的上表面推举到高于筒形模30上表面的位置。

再者，组装成形模时，可以利用上述那样的控制机构将使筒形模30与下模20接近的第一驱动机构、以及使支持构件40对成形原料50进行支持和使支持构件40从下模20的成形面21退避的第二驱动机构控制成同步作业。另外，装配成形模时，也可以利用支持机构80使上模10和筒形模30下降，而不使放置台70上升。

上述的工序(1)～(8)中，可以通过从设置在放置台70上的开口部71抽吸氛围气体，将下模20紧贴、固定在放置台70上，以使下模20在放置台70上不发生位置偏移。又，如下面所述，在分解成形模时，通过抽吸氛围气体，将下模20紧贴、固定在放置台70上，维持从筒形模30抽出下模20时的位置，以此可以避免下模20与筒形模30在水平方向的相对位置产生偏移。

再者，依据上述工序(1)～(8)，收容成形原料50组装的成形模，在图7所示的成形装置中从取出·插入室P1插入成形装置内，但上述工序(1)～(8)也可以在取出·插入室P1内进行。

工序(9)：加热工序

使收容成形原料50并插入成形装置内的成形模支持于安装在旋转台上的支持台75上，一边依次输送到加热室P2～P4，一边进行加热(参考图10(9))。这样，将成形原料50连同成形模升温到适于加压成形的温度。

这时，例如、第一加热室P2保持在成形原料50的压力加工温度以上的高温，对成形模以及成形原料50进行急速加热。然后，收容成形原料50的成形模在第一加热室P2静止规定时间之后，相应于旋转台的旋转被输送到第二加热室P3。通过在该第二加热室P3的加热，成形模和成形原料50进一步被加热，并且被均热接近压力加工温度。然后，在第三加热室P4中使成形模和成形原料50均热化，使成形原料50的粘度为对加压成形合适的10⁶～10⁹泊，最好是成形原料50的温度设定为能够达到10⁶～10⁸泊粘度的温度。

再者，对加热室P2～P4具备的加热机构没有特别限制。可以采用例如电阻加热的加热器、高频感应线圈等。

工序(10)～(11)：加压工序

达到合适温度的成形模被输送到加压室P5(参考图10(10))。在加压室P5中，从成形模的上方利用冲头90以规定压力(例如30～200Kg/cm²)、规定时间(例如数十秒)对成形模施加压力负荷(参考图10(11))。

在冲头90的下表面与筒形模30的上表面接触的时刻规定成形体51的壁厚，然后，使冲头90上升，解除施加的压力负荷，从而结束加压工序。

工序(12)：冷却工序

加压工序结束后，成形模被依次输送到慢冷却室P6、P7以及快冷却室P8，实施冷却处理(参考图10(12))。

在快冷却室P8中可以利用冷却用气体进行骤冷，使成形体51冷却到玻化温度以下为止。这时，成形模中，在上模10法兰部12的下表面与筒形模30小直径内周部32的上端之间预先以规定的尺寸确保如上所述的间隙G，从而上模10可以利用其自重追随玻璃的收缩，获得良好的形状精度。

再者，上模10追随玻璃的收缩下降时，上模10的法兰部12与筒形模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(13)～(14)：成形模的分解工序

一旦成形模返回取出·插入室P1，则成形模被取到成形装置外，进行成形模的分解、成形体51的取出、再提供新的成形原料50。

成形模的分解工序中，收容成形体51的成形模被机器手输送到放置台70(参考图11(13))，通过卡住周围定位。然后，从放置台70的开口部71抽吸氛围气体，在使下模20合为一体地支持在放置台70上的情况下，使放置台70垂直下降，从筒形模30中抽出下模20，使上模10与下模20相互远离(参考图11(14))。在从筒形模30抽出下模20时，通过使下模20合为一体地支持于放置台70上，维持从筒形模30抽出下模20时的位置，以此可以避免下模20与筒形模30的水平方向的相对位置产生偏移。

这时，与上述成形原料供给工程和成形模的组装工程相同，插入上模10的筒形模30，其位置利用支持机构80固定。

再者，对于没有形成惰性气体氛围的取出·插入室P1，考虑防止成形模的氧化，最好进行温度控制以使成形模的温度在250℃以下。

工序(15)～(17)：光学元件的取出工序

从筒形模30抽出下模20之后，将输送机械臂60插入上下模10、20之间(参考图11(15))。然后，利用顶端的吸盘61抽吸、吸附成形体51(参考图11(16))，从下模20的成形面21取出成形体51(参考图12(17))。

这些工序(1)～(17)结束后，返回工序(1)，反复进行上述循环，从而可以连续地进行加压成形。

上述本实施形态的光学元件的制造方法，一边利用配置在下模20成形面21上的支持构件40，支持提供给下模20成形面21上的成形原料50，一边使筒形模30与下模20接近，从而在成形原料50的至少一部分插入筒形模30内之后，使支持构件40从筒形模30与下模20之间退避，然后，在下模20与上模10之间将成形原料50加压成形，因此无需设置将成形原料50保持并支持于成形模内部用的附加构件，就可以防止提供给下模20成形面21上的成形原料50的滑落和位置偏移，可以以配置在下模20成形面21上的适当位置的状态收容成形原料50，组装成形模。

而且，由于没有必要在成形模的内部设置附加的构件，因此本实施形态中组装的成形模可以做成使上下模10、20与筒形模30直接接触的结构。因此，利用上下模10、20与筒形模30接触的部分的间隙，可以限制上下模10、20相互在水平方向上的偏移(shift)、倾斜(tilt)，从而可以精密且容易地控制所制造的光学元件的偏心精度。

又，成形模被输送到包含加热室、加压室、冷却室的多个处理室，在各处理室实施包含加热、加压、冷却的处理，从而将收容在成形模内部的成形原料50加压成形，因此，可以一边同时使用多个成形模，一边高效率地进行成形模的升温和降温，缩短各成形所需的实际时间(成形周期)。而且，在本实施形态中组装成形模时，无需将庞大的活动构件设置在成形模上，就可以防止提供给下模成形面上的成形原料的滑落和位置偏移，因此可以合适地使用这样的制造方法。

以上示出最佳实施形态对本发明进行说明，但本发明并非仅仅局限于上述的实施形态，可以在本发明的范围内实施各种变更，这是不言而喻的。

产业上的利用可行性

本发明可以适用于对收容玻璃等成形原料装配的成形模施加压力负荷进行加工，无需对被成形面进行磨削、研磨等后加工，将透镜等光学元件加压成形时，可以一边提供成形原料一边组装成形模用的组装装置、以及利用该组装装置组装的成形模制造光学元件的制造方法。

Claims (12)

1.一种模压成形模的组装装置，是以收容成形原料的状态组装成形模用的组装装置，该成形模设有：形成具有凸面的成形面的下模、在所述下模成形面的对置面上形成成形面的上模、以及可以分别从两端将所述下模与所述上模插入的筒形模；

其特征在于，具备：

使所述筒形模与所述下模相对接近、远离用的第一驱动机构，

将成形原料提供给所述下模成形面上的供给机构，

在所述下模成形面上支持由所述供给机构供给的所述成形原料的支持机构，

利用所述支持机构支持所述成形原料和使所述支持机构退避用的第二驱动机构，以及

所述筒形模与所述下模因所述筒形模与所述下模之间的相对接近形成规定的位置关系时、所述第二驱动机构工作、以使所述支持机构从所述下模成形面退避的控制机构。

2.一种光学元件的制造方法，是用具备形成具有凸面的成形面的下模、在所述下模成形面的对置面上形成成形面的上模、以及可以分别从两端将所述下模与所述上模插入的筒形模的成形模，将成形原料加压成形来制造光学元件的方法，其特征在于，

一边利用在所述下模成形面上配置的支持机构支持提供给所述下模成形面上的成形原料，

一边使所述筒形模与所述下模相对接近，以此在所述成形原料的至少一部分插入所述筒形模内之后，使所述支持机构从所述下模成形面上退避，

接着在所述下模与所述上模之间将所述成形原料加压成形。

3.如权利要求2所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述成形原料的至少最大外径部插入所述筒形模内之后，使所述支持机构从所述下模成形面上退避。

4.如权利要求3所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述成形原料是圆柱形状。

5.如权利要求3所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述成形原料具有双凸曲面形状。

6.如权利要求2或5所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述支持机构支持所述成形原料的最大外径部的下侧，在最大外径部的周边确保开放空间。

7.如权利要求2～6中的任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，将以收容所述成形原料的状态组装的所述成形模，输送到包含加热室、加压室、冷却室的多个处理室，在各处理室分别实施包含加热、加压、冷却的处理，以对所述成形原料实施加压成形。

8.一种光学元件的制造方法，是利用具备形成具有凸面的成形面的下模、在所述下模成形面的对置面形成成形面的上模、以及可以分别从两端将所述下模与所述上模插入的筒形模的成形模，将成形原料加压成形，以制造光学元件的方法，其特征在于，

一边利用配置在所述下模成形面上的支持机构支持对所述下模成形面上提供的成形原料，

一边使纳入所述上模的所述筒形模与所述下模相对接近，从而在所述成形原料被所述下模和所述上模夹持之后，使所述支持机构从所述下模成形面上退避，

然后在所述下模与所述上模之间将所述成形原料加压成形。

9.如权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述成形原料为圆柱形状。

10.如权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述成形原料为双凸曲面形状。

11.如权利要求8或10所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述支持机构支持所述成形原料的最大外径部的下侧，在最大外径部的周边确保开放空间。

12.根据权利要求8～11中的任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，将以收容所述成形原料的状态组装的所述成形模，输送到包含加热室、加压室、冷却室的多个处理室，在各处理室分别实施包含加热、加压、冷却的处理，以对所述成形原料实施加压成形。

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