JP2007131501A - 光学素子の成型方法及び成型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 成型される光学素子の形状又は光学性能に応じた対称な温度分布で、金型内の素材を加熱又は冷却することができる光学素子の成型方法及び成型装置を提供する。
【解決手段】 上型５１、下型５２及び胴型５３からなる金型５に対し、加熱、加圧成型及び冷却の各工程が施される光学素子の成型方法において、加熱、加圧成型及び冷却の少なくともいずれかの工程で、略対称な温度分布を有する金型受け台（熱伝達部材）３と金型５とを接触させて金型５を加熱又は冷却する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学機器に使用される高精度なガラスレンズ等の光学素子を加圧成型する成型方法及び成型装置に関するものである。

従来より、加熱して軟化させたガラス素材を加圧成型し、ガラスレンズからなる光学素子を製造する成型方法が、広く実施されている。すなわち、例えば球状に予備成型したガラス素材を、上型、下型、胴型で構成された金型内にセットし、加熱工程により５００〜６００℃程度に加熱してガラス素材を軟化させた後、加圧してレンズ製品に成型し、冷却して製品を取り出す。これらの各工程は、殊に加熱した金型の酸化を防ぐために、酸素が入らない非酸化性雰囲気を保ったチャンバの中で行われ、金型内のガラス素材を、一直線状又は円環状の搬送路上に配置された加熱、加圧成型、冷却の各工程に順次搬送する。

光学機器で使用されるガラスレンズは、例えば凸レンズや凹レンズ、メニスカスレンズ等であり、通常、光学的に対称な形状を有し且つ対称な特性を有している。近年、光学機器に用いられるこれらのレンズには、極めて高精度な性能が要求されている。

ガラスレンズを成型する際の加熱に用いられる熱源として、ブロックヒータやトンネルヒータが知られている。ところが、これらは、熱源が、成型されるガラスレンズに対して対称な温度分布を有していないか、または熱源のピーク温度の中心と成型されるガラスレンズの光軸とが必ずしも一致していない。そのため、金型を介してガラス素材に伝わる温度分布が非対称となり、対称な形状及び特性のレンズに対して十分な精度で成型できない場合がある。

熱源の温度分布が非対称な場合、その影響を少なくするために、金型を大きくする方法がある。ところが、金型を大きくすると熱容量が増大するため、無駄な熱量を要するとともに加熱及び冷却に要する時間が長くなり、生産性が低下する。

また、従来より実施されている加熱及び冷却方法としては、接触熱伝達によるものと、輻射加熱等のような非接触熱伝達によるものがある。

接触熱伝達によって加熱する成型方法として、例えば特許文献１に、複数の円柱状カートリッジヒータを備えたブロックを金型に接触させる方法が実施例として開示されている。ガラス素材を軟化させる５００〜６００℃程度の加熱において、接触熱伝達方式は効率よく加熱できる。ところが、特許文献１の場合は、熱源が、成型される光学素子と同心の対称にはなっていない。

また、輻射加熱を利用した熱源を用いた成型方法として、特許文献２に、トンネル状の壁面にヒータを配置したものが、特許文献３には、金型の周囲に略環状にランプヒータを配置した集光加熱のものが開示されている。さらに、特許文献４には、コイルを用いた誘導加熱を用いた成型方法が開示されている。

しかしながら、輻射加熱や誘導加熱による加熱方法は伝熱効率が悪い。しかも、対称な温度分布を得ることが困難であり、空間を介して金型の加熱を行うため、金型と熱源の中心を合わせることが困難である。また、これらの方法は、熱源に要する装置が高価であり、コストが嵩む。

特許文献５には、ガラス素子を対称に加熱するための方法として、ゴブ皿を用いた成型方法における加熱方法が開示されている。ところが、この方法では熱源そのものが対称ではないため、ゴブ皿の大きさ等によっては、必ずしもガラスを対称に加熱することができない。また、この方法は、素材又は成型品を搬送するゴブ皿を加熱するものであって、金型を対称に加熱するものではなく、金型内にセットされた素材又は成型品が対称に加熱されるものではない。しかも、ゴブ皿を用いる成型方法に限定されるため、ゴブ皿を用いずに素材を金型とともに搬送する成型方法には適用できない。

一方、冷却時に成型品を均一に冷却する方法が、例えば特許文献６に開示されている。例えば凸レンズのように中央部が厚いレンズを成型する場合、金型全体を同じ条件で冷却すると、レンズ外周部の薄い部分が早く冷えて中央部と温度差が生じ、殊にガラス転移温度通過時に成型品内に温度分布が生じることにより不均一な品質のレンズが成型される。特許文献６は、それを防ぐことを目的とするものであり、同心円方向に温度分布をつけた加熱手段と強弱加熱を組み合わせて加熱制御を行うことにより、冷却速度を遅く、均一にする方法である。これは、レンズ全体を一定速度に冷却する方法であるが、冷却速度を遅くしているため、生産性が悪い。

特許文献７には、光軸対称な屈折率分布を有する光学部材の製造方法として、金型の外周または中心から輪帯状に均等に冷却しつつ押圧成型する方法が開示されている。ところが、この方法では、冷却起点が輪帯状冷却部に限定されるため、金型又は光学素子の全体にわたる温度分布が、必ずしも望ましい状態に保てない。

特開平５−１７１７０号公報 特公平３−５５４１７号公報 特開平５−１８６２３０号公報 特開昭６３−１７０２２５号公報 特開平７−２４７１２６号公報 特開２００１−３２８８２９号公報 特開２００２−１９３６２７号公報

本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、成型される光学素子の形状又は光学性能に応じた対称な温度分布で、金型内の素材を加熱又は冷却することができる光学素子の成型方法及び成型装置の提供を目的とする。

請求項１の発明は、上型、下型及び胴型からなる金型に対し、加熱、加圧成型及び冷却の各工程が施される光学素子の成型方法において、前記加熱、加圧成型及び冷却の少なくともいずれかの工程で、略対称な温度分布を有する熱伝達部材と前記金型とを接触させて前記金型を加熱又は冷却することを特徴とする光学素子の成型方法を提供する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記温度分布が軸対称であり、対称の中心軸が前記金型により成型される光学素子の光軸と略一致することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記温度分布が点対称であり、対称の中心点が前記金型により成型される光学素子の光軸上の点と略一致することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記温度分布が線対称であり、対称の中心線が前記金型により成型される光学素子の対称の中心線と略一致することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記温度分布が面対称であり、対称の中心面が前記金型により成型される光学素子の対称の中心面と略一致することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記金型及び前記熱伝達部材同士は、互いに係合する凸部及び凹部からなる係合部の一方を前記金型、他方を前記熱伝達部材に形成し、該係合部を介して結合され、前記係合部の凸部及び凹部の少なくとも一方にテーパ状のガイド面が形成され、前記係合部を該ガイド面に沿って係合させることにより位置決めすることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記凸部及び凹部に同じ傾きのテーパ状ガイド面が形成され、該ガイド面同士が面接触した状態で嵌合することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの発明を実施するための成形装置であって、金型を加熱又は冷却するための熱源を有し、該熱源からの熱により前記金型に略対称な温度分布を形成することを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記熱源からの熱を前記金型に伝達する熱伝達部材を有することを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記熱伝達部材は、前記熱源自体で構成したことを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項９の発明において、前記熱伝達部材は、金型受け台からなり、前記金型及び金型受け台の一方に凸部を一体に設け、他方に該凸部に嵌合する凹部を形成したことを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項９の発明において、前記熱伝達部材は、前記熱源及び金型受け台間に介装したこれらと別体の伝熱駒からなり、前記金型と前記伝熱駒は、相互に軸芯を合せて結合されたことを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１１又は１２の発明において、前記熱伝達部材の中央に前記熱源が挿通可能な通孔が設けられたことを特徴とする。

請求項１の発明によると、熱源からの熱を金型へ伝える熱伝達部材の温度分布が対称又はほぼ対称に近いため、金型をほとんど対称に加熱又は冷却することができる。しかも、熱伝達部材を金型に接触させるため、効率よく熱伝達が行えるうえ、正確な位置合わせが容易に行える。従って、高精度な対称形状が得られるとともに、高精度な光学特性を有する光学素子を高い生産性で成型することができる。

請求項２の発明によると、成型される光学素子が軸対称な形状又は軸対称な光学特性を有する場合に、光学素子に合わせて軸対称に加熱又は冷却を行うことができ、成型精度及び光学特性が向上するとともに、生産性が大幅に向上する。

請求項３の発明によると、成型される光学素子が点対称な形状又は点対称な光学特性を有する場合に、光学素子に合わせて点対称に加熱又は冷却を行うことができ、成型精度及び光学特性が向上するとともに、生産性が大幅に向上する。

請求項４の発明によると、成型される光学素子が線対称な形状又は線対称な光学特性を有する場合に、光学素子に合わせて線対称に加熱又は冷却を行うことができ、成型精度及び光学特性が向上するとともに、生産性が大幅に向上する。

請求項５の発明によると、成型される光学素子が面対称な形状又は面対称な光学特性を有する場合に、光学素子に合わせて面対称に加熱又は冷却を行うことができ、成型精度及び光学特性が向上するとともに、生産性が大幅に向上する。

請求項６の発明によると、互いに係合する凸部及び凹部によって金型が位置決めされるので、金型によって成型される成型品と熱伝達部材の対称の中心軸、中心点、中心線、または中心面を一致させることが容易になり、高精度な光学素子の生産性が向上する。

請求項７の発明によると、金型と熱伝達部材とがテーパ状のガイド面全体又は部分的に接触するため、ガイド面が、位置決め用として容易に中心を一致させるだけでなく、伝熱のための接触部となり、接触面積が大きくなる。従って、加熱又は冷却時の伝熱効率が向上し、生産性が高まる。この場合、部分的に非接触部（例えばスリット）を設けることにより、両者間の熱膨張率の差による熱応力を吸収できる。また、非接触部の位置や大きさを変えることにより、伝熱量や位置を変えて温度分布を変化させることができる。

請求項８の発明によると、熱源からの熱により、金型に対し対称又はほぼ対称に近い温度分布を形成するので、上記請求項１〜７の成型方法を確実に実施できそれぞれの発明の効果を得ることができる。

請求項９の発明によると、熱伝達部材を介して金型に対称な温度分布を形成するため、熱伝達部材を調整して温度分布や熱伝達特性を変えることができる。

請求項１０の発明によると、熱源自体を直接金型に接触させて熱伝達することにより、伝熱効率が向上する。

請求項１１の発明によると、金型を支持する金型受け台に凸部（又は凹部）を一体に形成し、これに嵌合する凹部（又は凸部）を金型に形成することにより、金型に接触する金型受け台から金型に対し確実に熱伝達されるとともに対称の位置合せが確実にでき成型処理中に対称位置が安定して保持される。

請求項１２の発明によると、熱伝達部材として別体の伝熱駒を形成し、この伝熱駒を金型と一体化させることにより、金型と伝熱駒とを予め正確に位置合わせすることができる。すなわち、加熱又は冷却時の対称の中心を容易且つ正確に一致させることができる。また、成型される光学素子の形状や特性が変更された場合には、金型全体の外形を変更することなく、伝熱駒の形状を変更することにより、光学素子に応じた加熱又は冷却が行えるように自由に調整することができる。これにより、金型受け台及び熱源を変えることなく、各種形状や温度分布を有する伝熱駒と一体の金型をモジュール化して、同じ金型受け台及び熱源を用いて、異なるレンズを成型できる。

請求項１３の発明によると、通孔を通して熱源を上下移動できるため、同一の伝熱駒あるいは金型受け台を用いて、加熱時と冷却時の熱源の先端位置を変えることにより、例えば加熱時には金型の周辺部から加熱し冷却時には中央部を集中して冷却する、或いはその逆の加熱及び冷却を行う等、自由に加熱及び冷却方法を調整することができる。

本発明に係るガラスレンズ等の光学素子を成型する成型装置は、密閉されたチャンバ内に収容され、金型等の酸化を防ぐため、チャンバ内は非酸化性雰囲気、例えば窒素等の不活性ガスを充填した窒素雰囲気に保たれる。チャンバ内で金型が搬送され、加熱、加圧成型、冷却のそれぞれの工程が行われる。加熱工程では、ガラス素材が軟化して加圧による成型が可能な温度まで金型を加熱する。加圧成型工程では、加熱されたガラス素材の温度が下がらないように必要に応じて加熱を継続しながら加圧し、所定寸法の製品を成型する。冷却工程では、成型品の品質が安定する適温まで成型品を冷却する。本発明は、これらの加熱、加圧成型、冷却の少なくともいずれかの工程において実施される。

図１は本発明の実施例を示し、上記の加熱工程又は加圧成型工程における加熱方法の例を示す。（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は加熱ブロックの平面図である。

金型５は、筒状の胴型５３と、その胴型５３内に嵌め込まれる下型５２と、胴型５３内部を摺動可能な上型５１とからなる。上型５１の下面及び下型５２の上面が成型面であり、その間に素材６を配置して加圧し、光学素子を成型する。胴型５３の外周には、フランジ５６が形成されている。胴型５３の下端には内側に突出した係止部５７が形成され、下型５２の下端に形成された溝部５４と係止部５７とが係合することにより、胴型５３が搬送具１０に持ち上げられたときに、下型５２が滑り落ちることなく保持されて胴型５３とともに持ち上がる。（Ａ）は、金型５が搬送具１０により持ち上げられた状態を示している。

金型５は、上型５１及び下型５２の上下面それぞれに接してこれらを受けて保持する上下の金型受け台３，３間に挟持された状態で、加熱、加圧成型及び冷却工程が施される。下型５２の下面中央及び上型５１の上面中央には、それぞれ凹部５５が形成される。凹部５５は、金型５の上下それぞれに当接する金型受け台３に設けられた金型受け台３と一体の凸部３１に嵌合する。これらの相互に嵌合する凹部５５及び凸部３１が金型５と金型受け台３との係合部３０となる。金型５の搬送時にずれが生じても、確実に凹部５５が凸部３１に嵌合されるように、凸部３１は、先端から基端側に向かって径が大きくなるテーパ状のガイド面３９を有し、このガイド面３９にガイドされて、上型５１及び下型５２が嵌合される。また、凹部５５にも、凸部３１と同じ傾斜のテーパ状ガイド面５９が形成される。これにより、上型５１及び下型５２は、金型受け台３と軸心が合わされて正確に位置決めされる。また、凸部３１が凹部５５に嵌合して互いのガイド面３９，５９同士が接触することにより、熱源２からの熱を、ガイド面３９，５９を介して上型５１及び下型５２の内部へ伝熱する。尚、テーパ状ガイド面は、凸部３１又は凹部５５のいずれか一方だけに形成されても構わない。

上下の金型受け台３の上又は下側に、円柱状の加熱ブロック４が配置され、各加熱ブロック４の中央に、図１（Ｂ）に示すように断面が円形のカートリッジヒータからなる加熱用熱源２が配置される。この場合、熱源２は円柱状の加熱ブロック４の中心軸に対して軸対称となるとともに、熱源２の中心軸と金型５の中心軸が一致する。

この実施例では、熱源２からの熱は、凸部３１が一体形成された金型受け台３を介して、金型５に伝達され、金型５に軸対称温度分布が形成される。すなわち、この例では、金型受け台３及びこれと一体の凸部３１が請求項でいう熱伝達部材を構成する。

図２は、図１の熱源２を用いた場合の金型受け台３の温度分布を示す。熱源２の熱を受ける金型受け台３は、金型５の中心軸と同軸の軸対称あるいは極めて軸対称に近い温度分布を有する。従って、素材６は、金型５により成型される成型品の中心軸に対して軸対称に加熱される。また、熱源２の位置に近い中心部が高温であり、外周に向かってなだらかに温度が下がる。例えば凸レンズを成型する場合、レンズの中央部が厚く端部が薄くなるため、このように中心部が高温になるような加熱方法とすることにより、素材６内における温度差が少なく均一な状態に加熱される。

図３は、本発明の加熱時の異なる実施例を示す。（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は加熱ブロックの平面図である。
金型５、金型受け台３及び円柱状の加熱ブロック４の構成は図１と同様である。（Ｂ）に示すように、円環状のヒータからなる加熱用熱源２１が同心円状に２個設けられる。この場合も、熱源２１は、金型５の中心軸に対して軸対称である。尚、通常は、金型５の上下両側に同様の加熱手段を備えるが、図３では上側の金型受け台３の熱源２１の図示を省略している。以下に説明する実施例を示す図についても、同様に上側の熱源を省略する。

図４は、図３の熱源２１を用いた場合の金型受け台３の温度分布を示す。熱源２１の熱を受ける金型受け台３は、金型５の中心軸と同軸の軸対称あるいは極めて軸対称に近い温度分布を有する。従って、素材６は、金型５により成型される成型品の中心軸に対して軸対称に加熱される。この例では、熱源２１が配置されている位置が高温になり、中央は少し低温になる。熱源２１の大きさや配置に基づく温度分布は、レンズ形状や特性に合わせて適宜設定できる。金型５の寸法が大きく、図１のように中央に配置された熱源２だけでは金型５全体が加熱されにくい場合には、このような熱源２１を用いることが好ましい。

図５は、本発明の加熱時のさらに異なる実施例を示す。（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は加熱ブロックの平面図である。金型５及び金型受け台３の構成は図１と同様である。

空洞を有する円筒状加熱ブロック４ａ内の中央に断面が円形のカートリッジヒータからなる加熱用熱源２２が設けられるとともに、熱源２２の周囲に、加熱用補助熱源２３が設けられる。補助熱源２３は、例えばハロゲンランプと反射板とで構成され、中央の熱源２２に対して対称位置に設けられる。この場合、（Ｂ）に示すように、熱源全体が中心軸に対して点対称であるとともに、一点鎖線で示す補助熱源２３の中心軸に対して線対称あるいは面対称な構成である。従って、素材６は、金型５により成型される成型品の中心点、中心線、あるいは中心面に対して対称に加熱される。

図６は、本発明の加熱時のさらに異なる実施例を示す。（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は加熱ブロックの平面図である。金型５、金型受け台３及び円柱状の加熱ブロック４の構成は図１と同様である。

中央の加熱用熱源２２の周囲に、棒状のカートリッジヒータからなる加熱用補助熱源２４が放射状に配置される。この場合にも、（Ｂ）に示すように、熱源全体が中心軸に対して点対称であるとともに、一点鎖線で示す補助熱源２４の中心軸に対して線対称あるいは面対称な構成である。

図７は、本発明のさらに異なる実施例を示し、冷却工程時の冷却方法を示すものである。（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は加熱ブロックの平面図である。金型５及び金型受け台３の構成は図１と同様である。

一般に、成型品の冷却時、ガラス転移温度通過の際に、成型品内の位置により温度差が生じると均一な品質の光学素子が得られないため、成型品内の温度差を最小限にしながら冷却する必要がある。例えば成型品が凸レンズの場合、中央部が厚く端部が薄くなるため、全体を同じ条件で冷却すると、端部が先に冷えてしまう。そのため、図７（Ａ）に示すように、空洞を有する円筒状の加熱ブロック４ａ内の中央に冷却管からなる冷却用熱源７を設け、その周囲に、図５の実施例で用いた補助熱源２３と同様の加熱用補助熱源２５を設けて、成型品８の端部を加熱しながら全体を冷却する方法が有効である。すなわち、成型品８の中央部の厚い部分を強く冷却し、端部の薄い部分はゆっくりと冷却することにより、成型品８全体が均一温度に冷却される。この場合、（Ｂ）に示すように、熱源全体が中心軸に対して点対称であるとともに、一点鎖線で示す補助熱源２５の中心軸に対して線対称あるいは面対称な構成である。

図８は、本発明の冷却時のさらに異なる実施例を示す。（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は加熱ブロックの平面図である。金型５、金型受け台３及び円柱状の加熱ブロック４の構成は図１と同様である。

円柱状加熱ブロック４内の中央に冷却用熱源７を設け、その周囲に、冷却用補助熱源７１と加熱用補助熱源２６とを、交互に放射状に配置する。この場合も、図７と同様、成型品８の中央部を強く冷却し、端部をゆっくりと冷却するために加熱用補助熱源２６を用いる。成型品８の中央部を加熱しないように、加熱用補助熱源２６は、中央から少し離れた位置に配置する。金型５の寸法が大きく、図７のように中央に配置された冷却用熱源７だけでは迅速に冷却されにくい場合には、この方法が好ましい。この場合も、（Ｂ）に示すように、熱源全体が中心軸に対して点対称であるとともに、一点鎖線で示す補助熱源２６，７１の中心軸に対して線対称あるいは面対称な構成である。

図９及び図１０は、本発明のさらに異なる実施例を示す縦断面図であり、金型受け台と金型５との係合部の形状が異なる例を示す。

図９は、上型５１及び下型５２に形成されるテーパ状のガイド面を有する凹部５５ａの異なる実施例であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は下型５２の底面図である。凹部５５ａは、（Ｂ）に示すように、中心軸に対して軸対称に、同心円の円環状に複数個所設けられる。金型受け台３ａに形成される凸部３２も同様である。これによると、例えば金型５の上下方向の寸法が小さい場合でも、金型５と金型受け台３ａとの接触面積を十分に確保することができる。

この例の場合も、前述の図１〜図８の例と同様に、金型受け台３及びこれと一体の凸部３２が請求項でいう熱伝達部材を構成する。

図１０は、金型受け台３ｂに、金型５をガイドするテーパ状のガイド面を有する凹部３３を形成したものである。金型５は、凹部３３に係合されるように、上型５１及び下型５２の中央部が厚く、端部が薄くなり、全体が凸状に形成される。これにより、ガラス素材６の端部が金型受け台に近くなり、強く加熱又は冷却される。テーパの傾斜や深さにより温度分布が変わる。特に凹レンズのように中央部よりも端部の方が厚い光学素子を成型する場合に有効である。
この例の場合は、金型受け台３ｂが請求項でいう熱伝達部材を構成する。

図１１及び図１２は、本発明のさらに異なる実施例を示す縦断面図であり、金型受け台と金型５との係合部の形状がさらに異なる例である。

いずれの例も、金型５の凹部５５ｂ，５５ｃ及び金型受け台３ｃ、３ｄの凸部３４，３５のガイド面が曲面になっている場合である。図１１の場合には、素材６の中央から広い範囲が強く加熱又は冷却される。図１２の場合には、素材６の中央の狭い範囲のみが強く加熱又は冷却され、周辺部がゆっくりと加熱又は冷却される。成型される光学素子の形状に応じて曲率を変えることにより、所望する伝熱状態が得られる。

この例の場合も、図１〜図８の例と同様に、金型受け台３ｃ、３ｄ及びこれと一体の凸部３４，３５が、請求項でいう熱伝達部材を構成する。

図１３は、本発明のさらに異なる実施例を示す縦断面図であり、金型受け台と金型との間に中間部材の伝熱駒を介装し、この伝熱駒と金型とを一体化したものである。

金型受け台１２と別体の伝熱駒９は、基端側に、ヒータ又は冷却管等の熱源２０の先端部が差し込まれる係合部９２が形成され、先端側の凸部９１が、上型５１及び下型５２に形成された凹部５５に嵌合される。この伝熱駒９は金型５に嵌合した状態で一体化され、金型５を搬送する際、金型５とともに搬送される。

伝熱駒９の材質は、例えば銅のような熱伝導率の高いものが用いられ、超硬合金等で作られる金型５の材質とは異なるため、両部材間の熱膨張率が異なる。そのため、加熱又は冷却時の熱収縮により寸法差が生じ、伝熱駒９が上下方向にずれる場合がある。その場合にも熱源２０の先端が正確に伝熱駒９に係合するように、熱源２０側にばね１１が設けられる。

図１３の場合には、上型５１及び下型５２の中央部に伝熱駒９の凸部９１が嵌め込まれているため、素材６の中央部が強く加熱又は冷却される。伝熱駒９の厚さやテーパ角度を調整することにより、金型５内で成型される光学素子の中央部と端部との厚さの差に対応して、適切な加熱又は冷却状態を得ることができる。
この例の場合は、金型受け台１２とは別体で形成した伝熱駒９が請求項でいう熱伝達部材を構成する。

図１４は、図１３で用いられる伝熱駒９の例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。

伝熱駒９と金型５との熱膨張率の差によって寸法差が生じた際にも、金型５と伝熱駒９が正確な位置で嵌合した状態を保持できるように、伝熱駒９に放射状に複数のスリット９３が形成される。これにより、寸法差を吸収して、伝熱駒９の凸部９１が金型５の凹部５５の寸法に適合し、正確な位置で嵌合される。このような伝熱駒９を用いた場合、図１３の熱源２０に設けたばね１１を省略することができる。

図１５は、本発明のさらに異なる実施例を示す縦断面図である。伝熱駒９ａと金型５が一体化された例であり、図１３の例とは伝熱駒のテーパの傾斜が逆方向のものである。

この場合は、素材６の中央部よりも端部の方が伝熱駒９ａに近いために強く加熱又は冷却される。このように、伝熱駒の形状や材質を変えて、金型の位置による伝熱状態を調整することにより、さまざまな形状の光学素子の成型に適応させることができる。
この例の場合も、図１３の例と同様に、伝熱駒９ａが請求項でいう熱伝達部材を構成する。

図１６は、本発明のさらに異なる実施例を示す縦断面図であり、伝熱駒９ｂと金型５が一体化されたものである。

（Ａ）は伝熱駒９ｂを示し、中心部に、加熱及び冷却それぞれの熱源２，７の先端部を挿入する通孔９４，９５が設けられている。また、外周側面の一部に切欠き部９６が形成される。この切欠き部９６が金型５と伝熱駒９ｂとの間の非接触部となり、この寸法や位置により、伝熱駒９ｂと金型５との接触面積や温度分布を調整する。

（Ｂ）は加熱時の状態を示す。加熱用熱源２が、金型５の金型受け台１２の下方から伝熱駒９ｂの下部通孔９４へ差し込まれ、加熱を行う。これにより、伝熱駒９ｂの側面全体を介して金型５が加熱される。

（Ｃ）は冷却時の状態を示す。冷却用熱源７が、金型受け台１２の下方から差し込まれて、伝熱駒９ｂの下部通孔９４及び上部通孔９５を貫通し、下型５２に設けられた凹部５８まで挿入される。これにより、金型５内の成型品８に極めて近い位置に冷却用熱源７が接触し、成型品８の中央部が集中して冷却される。さらに、伝熱駒９ｂの側面を介して、ゆっくりと金型５全体が冷却され、それに伴って成型品８の端部が冷却される。

金型５と伝熱駒９ｂとの熱膨張率が異なることによる寸法差に対応し、熱源２，７の先端が正確に所定位置に係合されるように、熱源２，７側にばね１１が設けられる。

このような伝熱駒９ｂを金型５と一体化させるとともに中央に通孔を設けて加熱及び冷却工程を行うことにより、加熱時には素材６の周辺から加熱し、冷却時には成型品８の中央部を集中して冷却することが容易にできる。伝熱駒の形状を変えることによって、その逆の加熱及び冷却方法とすることも可能である。

（Ｃ）の場合、熱源７が直接金型に接触するため、熱源７自体が伝熱駒９ｂとともに、請求項でいう熱伝達部材を構成する。

本発明は、加熱、成型、冷却の各工程を有する成型製品の成型方法に適用できる。

本発明の加熱時の実施例を示す図。 図１の伝熱部材の温度分布を示すグラフ。 本発明の加熱時の異なる実施例を示す図。 図３の伝熱部材の温度分布を示すグラフ。 本発明の加熱時のさらに異なる実施例を示す図。 本発明の加熱時のさらに異なる実施例を示す図。 本発明の冷却時の実施例を示す図。 本発明の冷却時の異なる実施例を示す図。 本発明の係合部の異なる実施例を示す図。 本発明の係合部のさらに異なる実施例を示す縦断面図。 本発明の係合部のさらに異なる実施例を示す縦断面図。 本発明の係合部のさらに異なる実施例を示す縦断面図。 本発明の金型と伝熱部材とが一体化した実施例を示す図。 図１３の伝熱部材を示す図。 本発明の金型と伝熱部材とが一体化した異なる実施例を示す縦断面図。 本発明の金型と伝熱部材とが一体化したさらに異なる実施例を示す図。

符号の説明

２：加熱用熱源、
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ：金型受け台、
４：加熱ブロック、
４ａ：加熱ブロック、
５：金型、
６：ガラス素材、
７：冷却用熱源、
８：成型品、
９，９ａ，９ｂ：伝熱駒、
１０：搬送具、
１１：ばね、
１２：金型受け台、
２０：熱源
２１，２２：加熱用熱源、
２３，２４，２５，２６，２７：加熱用補助熱源、
３０：係合部、
３１，３２，３４，３５：凸部、
３３：凹部、
３９：ガイド面、
５１：上型、
５２：下型、
５３：胴型、
５４：溝部、
５５，５５ａ，５５ｂ，５５ｃ：凹部、
５６：フランジ、
５７：係止部、
５８：凹部、
５９：ガイド面、
７１：冷却用補助熱源、
９１：凸部、
９２：係合部、
９３：スリット、
９４：下部通孔、
９５：上部通孔、
９６：切欠き部。

Claims (13)

1. 上型、下型及び胴型からなる金型に対し、加熱、加圧成型及び冷却の各工程が施される光学素子の成型方法において、
   前記加熱、加圧成型及び冷却の少なくともいずれかの工程で、略対称な温度分布を有する熱伝達部材と前記金型とを接触させて前記金型を加熱又は冷却することを特徴とする光学素子の成型方法。
2. 前記温度分布が軸対称であり、対称の中心軸が前記金型により成型される光学素子の光軸と略一致する請求項１に記載の光学素子の成型方法。
3. 前記温度分布が点対称であり、対称の中心点が前記金型により成型される光学素子の光軸上の点と略一致する請求項１に記載の光学素子の成型方法。
4. 前記温度分布が線対称であり、対称の中心線が前記金型により成型される光学素子の対称の中心線と略一致する請求項１に記載の光学素子の成型方法。
5. 前記温度分布が面対称であり、対称の中心面が前記金型により成型される光学素子の対称の中心面と略一致する請求項１に記載の光学素子の成型方法。
6. 前記金型及び前記熱伝達部材同士は、互いに係合する凸部及び凹部からなる係合部の一方を前記金型、他方を前記熱伝達部材に形成し、該係合部を介して結合され、前記係合部の凸部及び凹部の少なくとも一方にテーパ状のガイド面が形成され、前記係合部を該ガイド面に沿って係合させることにより位置決めする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子の成型方法。
7. 前記凸部及び凹部に同じ傾きのテーパ状ガイド面が形成され、該ガイド面同士が面接触した状態で嵌合する請求項６に記載の光学素子の成型方法。
8. 金型を加熱又は冷却するための熱源を有し、該熱源からの熱により前記金型に略対称な温度分布を形成する請求項１〜７のいずれかに記載の光学素子の成型方法を実施するための成型装置。
9. 前記熱源からの熱を前記金型に伝達する熱伝達部材を有する請求項８に記載の光学素子の成型装置。
10. 前記熱伝達部材は、前記熱源自体で構成した請求項９に記載の光学素子の成型装置。
11. 前記熱伝達部材は、金型受け台からなり、前記金型及び金型受け台の一方に凸部を一体に設け、他方に該凸部に嵌合する凹部を形成した請求項９に記載の光学素子の成型装置。
12. 前記熱伝達部材は、前記熱源及び金型受け台間に介装したこれらと別体の伝熱駒からなり、前記金型と前記伝熱駒は、相互に軸芯を合せて結合された請求項９に記載の光学素子の成型装置。
13. 前記熱伝達部材の中央に前記熱源が挿通可能な通孔が設けられた請求項１１又は１２に記載の光学素子の成型装置。
    

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