JP2010024109A - 光学素子の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上下の型がベアリングに保持されている成形装置において、加熱時や冷却時にベアリングの温度が遅れて追随することにより発生する熱膨張差のために、成形品である光学素子の光軸精度が悪化したり、型の変形や破損が生じるのを防ぐ。
【解決手段】成形工程において、上型部材１、下型部材２、胴型３はヒータ１２，１３，１４によって加熱される。成形後は、上下型の空洞部１ｃ、２ｃに導入されるＮ_２ガス等によって冷却する。これとは別に、ベアリングのボール６，７の温度を制御するためのＮ_２ガスを導入するパイプ１１を設ける。胴型３や上下型とベアリングの温度差を制御することで、型間の過度の圧縮力の発生を防ぎ、型の破損を防止する。また、型とベアリングとの間に隙間が生じるのを防ぎ、光軸精度の高い光学素子を成形することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱されたガラス素材を一対の型間でプレスすることにより光学素子を成形する光学素子の成形方法及び成形装置に関するものである。

従来、ガラス素材をプレスしてレンズ等の光学素子を得る方法として、上下一対の型と前記上下型を摺動保持するための胴型からなる型セットを用いて成形しているのが一般的である。その際、例えば、レンズを成形する場合は、一方の光学機能面の光軸と他方の光学機能面の光軸の相対的なずれや傾きが生じないように成形する必要がある。そのために、それぞれの型を精度良く仕上げるのはもちろん、胴型と上型及び下型との組込み精度を高くすることで対応していた。

さらには、組込み精度を上げるために、胴型と上下の型の間にベアリングを介すことで、型を動作させる際の胴型との隙間をなくし、より光軸精度の優れた光学素子を得る試みがなされている。

例えば、特許文献１に開示された構成では、上下の型部材を転動体を介して筒状部材によりガイドするようにしており、移動する型部材と転動体の熱膨張係数を異なるものとしている。そうすることで、低温時は隙間を有する状態として組立て性を向上させ、プレス成形温度時には隙間がゼロとなるようにして、軸ずれの少ない高精度な光学素子を製造できるとしている。

また、特許文献２でも、上下の型部材をボールベアリングを介して筒状部材によりガイドする構成が開示されている。そして、その際にボールベアリングを弾性変位させて型の径方向に予圧を付加することで型の摺動クリアランスをなくし、軸ずれを抑えた光学レンズが得られるとしている。

実公平０３−０５１３１１号公報 特開２００４−２６２７３４号公報

しかしながら、近年、ガラスモールド技術による光学素子の成形においては、ますます
精度アップが要求されるようになってきており、光軸精度においても同様であるが、一方ではコストダウンの要求も厳しいものになってきている。

上下一対の型とこの上下型を摺動保持するための胴型からなる型セットを用いて成形する方法では、胴型に形成された穴の中に上下のそれぞれの型が摺動可能に組み込まれている。そこでレンズの光軸精度を上げるためには型と胴型の嵌合精度を厳しくする必要があったが、それぞれの型の加工精度及びプレス時の高温摺動性を考慮すると、光軸精度の向上には限界があった。さらに胴型と型の材質が異なったり温度差が生じたりするため、嵌合精度を室温で調整しても、成形時にずれてしまい光軸精度が悪化するという欠点があった。

また、胴型（筒状部材）と上下型の間にベアリングを介す構成においては、ベアリングが型や胴型と点接触であり、上下型や胴型の温度変化に対して、ベアリングの温度は追随しづらい。その結果、加熱・冷却時のベアリングは胴型や上下型との間での温度差が生じやすくなっており、コストダウンのために加熱・冷却速度を上げた場合には、その傾向は顕著になる。

より具体的には、加熱時はベアリングの加熱が遅れ、温度が低めになるために相対的な寸法が小さめとなり、型や胴型に対して隙間が発生しやすい。また、冷却時は逆にベアリングの冷却が遅れ、温度が途中から高めになるために相対的な寸法が大きめとなり、上下型や胴型に対して隙間が減少し、過度の圧縮力が発生しやすくなる。

そのため、ある時点（温度）で前記隙間をゼロになるように設定しておいても、加熱・冷却時には隙間が生じたり、逆に締まり過ぎたりという現象が発生してしまい、所望の光軸精度を得るのが難しい。また、締まり過ぎの場合は型を破損したりという不具合も生じていた。

特許文献１の構成では、上記のような温度差の発生を考慮していないため、プレス成形温度時に、必ずしも隙間がゼロになるとは限らないという不具合があった。また、仮にプレス成形温度時に隙間がゼロになったとしても、部材の熱膨張の差により、冷却が進むに従い隙間が大きくなるため、成形後のガラスの温度が転移点付近では隙間が発生している。その場合、まだガラスが変形可能な状態であるから、例えばヒケ防止のために冷却時にも圧力を加えていると、軸ずれが発生してしまう恐れがあった。

特許文献２の構成は、ベアリングに予圧を付加して温度変動に対応している。しかし、それだけではやはりベアリングの温度が型や胴型と大きくずれてしまった場合に、隙間の発生や過度の圧縮力による型の破損が発生するという未解決の課題があった。また、破損に対する許容圧縮力を上げようとすると、ベアリングのサイズを大きくする必要があり、それにより型が大きくなったり、ベアリングの熱容量が増えてさらに温度の応答が悪化するなどの不具合があった。

そこで、ベアリングの温度が型や胴型と大きくずれないようにするために、単純に型の加熱・冷却速度を落とす方法も考えられるが、それでは成形タクトが延びてコストアップになってしまうという問題が生じる。

このように、初期に予圧を設定しておくだけでは、加熱・冷却速度を上げた場合に発生する大きなベアリング温度のずれには対応できないという不具合があった。

本発明は、タクト短縮が可能で型の破損の心配もなく、極めて光軸精度の優れた光学素子を製造することができる光学素子の成形方法及び成形装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の光学素子の成形方法は、光学素子の素材を加熱軟化させる工程と、胴型、上型部材及び下型部材をそれぞれ加熱し、前記胴型内で互に接近する前記上型部材と前記下型部材の間で、加熱軟化した素材に光学素子の形状を転写する成形工程と、前記成形工程の後に、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型を冷却する冷却工程と、を有し、前記冷却工程において、前記胴型内で前記上型部材と前記下型部材を互に接近離間する方向に移動できるように支持する複数の転動体を冷却もしくは加熱し、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型と前記複数の転動体の温度差を制御することを特徴とする。

本発明の光学素子の成形装置は、素材を加熱軟化させて光学素子の形状を転写する光学素子の成形装置において、それぞれ成形面が形成された上型部材及び下型部材と、前記上型部材及び前記下型部材を保持する胴型と、前記上型部材及び前記下型部材を、前記胴型内で互に接近離間する方向に移動できるように支持する複数の転動体と、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型をそれぞれ加熱する手段と、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型をそれぞれ冷却する手段と、前記複数の転動体を加熱又は冷却し、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型と前記複数の転動体の温度差を制御するための温度制御手段と、を有することを特徴とする。

転動体（ベアリング）の温度を独立して制御することで、ベアリングの温度追随遅れによる型や胴型との温度差を解消できるようになる。

これによって、型とベアリングとの間の隙間の発生や、過度の圧縮力の発生を抑えることが可能となり、型の破損を防止できるとともに、ベアリングと型の摺動隙間をゼロに保つことによる優れた光軸精度が得られるようになる。

上下型とベアリングと胴型をそれぞれを加熱又は冷却することで、加熱開始から冷却終了までの全工程、その中でもプレス開始から冷却時のガラス転移点以下の温度までの間の、ガラスが変形可能な温度域全体でベアリングの隙間や予圧を管理できる。その結果、型の軸ずれを低減し、高精度な光学素子の成形を行うことができる。

また、上下型とベアリングと胴型のそれぞれの材料（熱膨張係数）の選択の自由度が大きくなる効果もある。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、一実施形態に係る光学素子の成形装置を示すもので、図１は、プレス動作後の上下型を閉じた状態を示す図であり、図２は、上下型を開いてプレス前の上下型とガラス素材（素材）を加熱している状態を示す図である。

上下型を構成する上型部材１及び下型部材２は、それぞれ円筒面１ａ、２ａを有する。胴型３は、リング状の側面型４を支持する。上型部材１の下部には、ガラス素材に光学素子の光学面の形状を転写させるための成形面１ｂが形成され、下型部材２の上部には同じく成形面２ｂが形成されている。また、上型部材１の成形面１ｂの外周には光学素子の平坦形状を成形するための平坦部が形成されている。

胴型３は、円筒形状をなし、成形時には中心の穴に上型部材１と下型部材２の円筒面１ａ、２ａがそれぞれ挿入され、胴型内で成形面１ｂ、２ｂを互に接近離間させる方向に移動自在に保持している。

上型部材１と下型部材２の円筒面１ａ、２ａは、複数の転動体であるボール６、７とリテーナ８、９からなる高精度でかつ耐熱性のあるベアリングを介して胴型３の内周面３ｂ（胴型内）に保持される。必要に応じて、上型部材１と下型部材２の円筒面１ａ、２ａと胴型３の内周面３ｂ、ボール６、７の寸法をそれぞれ調整して、組み付け時にボール６、７に予圧がかかるように設定しておく。そして、上型部材１と下型部材２のそれぞれの軸精度を一致させた状態で密閉空間を形成し、成形を行うよう構成されている。

リング状の側面型４の内周には光学素子の外周形状を転写させるための成形面４ｂが形成されている。側面型４の外周面は、胴型３の内周面３ｂに嵌合保持されるように構成されており、円周上の数箇所にはリングの中心軸方向に抜ける溝１０が形成されている。

側面型４は、パイプ１１と連結され、パイプ１１により胴型３の内周面３ｂの所定の位置に設置されている。胴型３は、上型部のリテーナ８のつば部８ｅと上型部材１のつば部１ｅとを挟み込むように上型保時部材１６に固定されており、上型保時部材１６は不図示の装置の天板に固定されている。

下型部材２のつば部２ｅは押さえ１９により下型保持部材１７に保持されている。下型保持部材１７は不図示のプレス軸に固定され、プレス軸はさらに不図示の駆動源に接続され、図１に示す光学素子２１を成形するために、図２に示すガラス素材２２を成形面２ｂに載置した下型部材２をプレス軸方向に進退可能となるよう構成されている。

下型部材２のつば部２ｅと押さえ１９の内周面１９ｄの間には、径方向及び肉厚方向に隙間が形成され、その範囲内で下型部材２が移動可能である。

上型部材１の成形面１ｂの反対側には空洞部１ｃが形成され、ここにヒータ１２が空洞部１ｃの壁面に密着するように設置されており、上型部材１に差込まれた不図示の熱電対により所望の温度に加熱される。

下型部材２の成形面２ｂの反対側には空洞部２ｃが形成され、ここにヒータ１３が空洞部２ｃの壁面に密着するように設置されており、下型部材２に差込まれた不図示の熱電対により所望の温度に制御される。

下型部材２の空洞部２ｃの底には点押し部材２５が設置され、下型保持部材１７に設置された押し軸１５を介してプレス時の圧力が下型部材２の中心に加わるように構成されている。

胴型３の外周面にはヒータ１４の内周面が密着するように設置されており、胴型３に差込まれた不図示の熱電対により所望の温度に制御される。

胴型３の下端部には止め具１８が設置され、図２に示すように、型が開いて下型部材２が胴型３から抜けた状態になってもボール７が落下しないように、リテーナ９が所定の位置で引っ掛かるように構成されている。

ヒータブロック２３はヒータ２４を内蔵し、ヒータブロック２３に差込まれた不図示の熱電対により所望の温度に制御され、不図示の駆動源によりリテーナ９や成形前のガラス素材２２に近接するように構成されている。

上型部材１及び下型部材２の空洞部１ｃ、２ｃには、不図示のＮ_２ガス導入管が設置され、それぞれのＮ_２ガス流量を制御して、成形後の冷却が行われる。胴型３においても、外周部にＮ_２ガスを吹き付けるための不図示のＮ_２ガス導入管が設置され、Ｎ_２ガス流量を制御して冷却が行われる。

側面型４には、温度制御手段を構成するパイプ１１より外周側面部の溝１０に通じる穴１１ａが設けられており、パイプ１１からの冷却されたＮ_２ガスの導入により側面型４が冷却される。さらにリテーナ８、９にパイプ１１のＮ_２ガスが流れることで、ボール６、７の冷却による温度制御が行われる。

なお、パイプ１１に導入されるＮ_２ガスをあらかじめ加熱しておけば、成形工程におけるボール６，７の加熱も可能である。

図１及び図２に示す成形装置を使って光学素子の成形を行う。光学素子の成形は、型や装置の酸化を防ぐため、Ｎ_２ガス雰囲気中において行われる。

まず、図２に示すように不図示のプレス軸の動作により、下型部材２を胴型３から抜いて下げた状態としておき、この状態で上型部材１、下型部材２、胴型３をそれぞれのヒータ１２、１３、１４で所定の温度に加熱保持しておく。

次に不図示のハンドにより下型部材２の成形面２ｂの中心にガラス素材２２を精度良く載置し、その後ヒータ１２、１３、１４により上型部材１、下型部材２、胴型３の温度をそれぞれ制御してプレス温度まで加熱し、その温度に保持する。

このとき、上型部材１、下型部材２のプレス時の温度以上（例えば＋２００℃）に制御されたヒータブロック２３を不図示の駆動源によりガラス素材２２の上部近傍に移動させ、光学素子の素材であるガラス素材２２を加熱軟化させる。ヒータブロック２３は下型部のベアリングのリテーナ９の下部近傍にあり、同時にリテーナ９も加熱され、リテーナ９に支持されたボール７も加熱される。リテーナ９が加熱されにくい場合などは、ヒータブロック２３を上昇させる機構を設けて、ヒータブロック２３をリテーナ９に接触させてもよい。

上型部のリテーナ８は、つば部８ｅにおいて上型部材１のつば部１ｅ、及び胴型３に挟まれており、上型部材１と胴型３の加熱により、面接触しているリテーナ８も加熱される。

側面型４についても上型部材１と胴型３から熱を受けて加熱される。

そして、加熱時には上型部材１、下型部材２及び胴型３とボール６、７の温度差を制御して、組み付け時に設定したボール６、７にかかる予圧が設定範囲におさまるようにする。

なお、ベアリングの加熱を行わない場合はボールの温度が型に対して遅れて昇温するため、予圧が弱まる傾向にあり、場合によっては隙間を生じてしまう。

また、ボールの温度を上げ過ぎると今度は予圧が上昇して、場合によってはボールの破壊強度を超えてしまい、破損が起きてしまうため、適度な温度制御が必要になる。実際には使用する材料の熱膨張整数と寸法、温度を勘案して決定されるが、常にボールが型と同じ温度に近づくようにしておき、材料の熱膨張率差は予圧を一定量付与することで加熱時に隙間が発生するのを防ぐようにしてもよい。

このようにして型とガラス素材２２がプレス可能な温度となったときに、不図示の駆動源によりヒータブロック２３をガラス素材２２の上部から後退させる。

そして、不図示の駆動源により下型部材２を上昇させる。下型部材２は、リテーナ９のボール７に倣いながら胴型３の内周面３ｂの中へと上昇し、ガラス素材２２が上型部材１、下型部材２のそれぞれの成形面１ｂ、２ｂに挟まれてプレスが行われ、光学素子の形状が転写される。

このとき上述のように上型部材１、下型部材２はボール６、７を介して胴型３により隙間なく保持されており、またボールが破損するような過度の圧縮応力も発生していない。

そしてプレス成形が終了すると、プレス圧を一旦解除、あるいは低圧に切り替えて冷却工程に移り、上型部材１、下型部材２、胴型３は、前述のように、それぞれ不図示のＮ２導入管を通して供給されるＮ_２ガスにより冷却される。

そして、パイプ１１からＮ_２ガスが供給され、側面型４を冷却するとともに、側面型４の外周側面に通じる穴１１ａから溝１０を抜けてＮ_２ガスが噴出し、リテーナ８、９及びボール６、７の冷却を行う。

ここで、上型部材１、下型部材２、胴型３、パイプ１１へ供給されるＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラを通すなどしてそれぞれの流量を個別に制御できるようにしておく。

そして、冷却時にも、上型部材１、下型部材２及び胴型３とボール６、７の温度差を制御して、ボール６、７にかかる予圧が設定範囲におさまるように制御する。

なお、ベアリングの冷却を行わない場合は、ボールの温度が型に対して遅れて冷却されるため、今度は予圧が高まる傾向にあり、場合によってはボールの破壊強度を超えてしまい、破損が起きてしまう。

また、ボールの温度を冷やし過ぎると今度は予圧が弱まり、場合によっては隙間を生じてしまうため、適度な温度制御が必要になる。

各型やボールの冷却温度も、使用する材料の熱膨張整数と寸法、温度を勘案して決定されるが、材料の熱膨張率差は予圧を一定量付与することで吸収させ、過度の圧縮応力の発生については常にボールと型が同じ温度に近づくように冷却して防ぐようにしてもよい。

このようにして所定の温度まで冷却されたときに、成形品である光学素子２１が収縮して上型部材１、下型部材２のそれぞれの成形面１ｂ、２ｂから離れてヒケが生じないように、不図示の駆動源により下型部材２に再度圧力をかけておく。

さらに冷却を行い、ガラス転移点以下の所定温度になった時点で、不図示の駆動源による下型部材２への圧力を解除し、必要に応じてさらに冷却を行い、所定の温度になった時点で不図示の駆動源により下型部材２を下降させる。

その際、リテーナ９のボール７に倣って下降していく下型部材２が完全に胴型３から抜けた時点では、リテーナ９は止め具１８により落下しないように支持された状態となる。そして不図示のハンドにより下型部材２の成形面２ｂ上の成形品である光学素子２１を取り出して成形を終了する。

冷却工程においても、以上のように上型部材１、下型部材２はボール６、７を介して胴型３により隙間なく保持されており、またボールが破損するような過度の圧縮応力も発生していない。上記のような一連の動作により、成形が繰り返し行われる。次に、カメラに使用されるレンズを例にさらに詳細な説明を行う。

転移点５１０℃のガラス材料を使用し、その上面側は凹非球面（近似Ｒ５．５ｍｍ）で直径９．５ｍｍよりも外側は平面をなし、、下面側が凸非球面（近似Ｒ４０ｍｍ）で外径φ１２．５ｍｍ，中心肉厚１．６ｍｍの両非球面凹メニスカスレンズを成形する。

上型部材１及び下型部材２の円筒部の直径はφ１５．００６ｍｍとし、ボール６、７の直径はφ６．３５ｍｍで、材質は胴型３も含めていずれも超硬で熱膨張係数は５．０×１０^−６／Ｋ（ケルビン）である。

胴型３の内周面３ｂの径はφ２７．７ｍｍとして、常温で型を組んだ場合に０．００６ｍｍの寸法が圧縮される分だけボール６、７に予圧がかかるように設定しておく。

そしてまず上型部材１、下型部材２、胴型３の温度が４６０℃（ガラスの粘度で１０^１７．６ ポアズ相当）となるように加熱保持しておく。

その状態でガラス素材２２を投入した後、９００℃に加熱したヒータブロック２３を、ガラス素材２２の上方２ｍｍの位置でかつ、リテーナ９の１ｍｍ下方となる位置に移動させ、ガラス素材２２とリテーナ９を加熱する。

それと同時に、上型部材１、下型部材２、胴型３も１分でプレス時の温度５７０℃（１０^９．１ ポアズ相当）になるように加熱する。

そして上型部材１、下型部材２、胴型３が温度５７０℃（１０^９．１ ポアズ相当）に達し、ガラス素材２２の温度が５８０℃（１０^８．６ ポアズ相当）になった時点で、ヒータブロック２３を後退させ、即座に下型部材２を上昇させてプレスを開始する。このときのプレス力は２９００Ｎ（ニュートン）である。

ボール６，７の温度はこのとき５００℃まで上昇しており、まだボール６、７にかかる予圧が０．００２ｍｍの寸法が圧縮される分だけ残っているので、型との間に隙間が発生するようなことはない。

また、このまま一定温度でプレスをつづけるため、予圧はだんだんと初期の値に近づいていく。

そしてガラス素材２２が一定の厚みまでプレスされた時点で、下型部材２にかかる圧力を４９０Ｎ（ニュートン）まで下げ、実質的なプレス動作を終了した後、Ｎ_２ガス吹き付けを開始して冷却工程へと移る。

そのとき上型部材１、下型部材２へはそれぞれ２０リットル毎分、胴型３へは３０リットル毎分、パイプ１１へは１０リットル毎分のＮ_２ガスを流した。

今回はそれぞれ一定流量で冷却したが、場合によっては流量を変化させて各部材の温度差がつかないように制御する。

そして、上型部材１及び下型部材２が５５０℃（１０^１０．３ ポアズ相当）になった時点で下型部材２により成形品である光学素子２１に２９００Ｎ（ニュートン）の力を加えるが、このときの胴型３の温度は５６０℃で、ボール６、７の温度は５３０℃である。

よって、このときボール６、７には０．００３ｍｍの寸法が圧縮される分の予圧がかかっているので、隙間の発生もなく、またボールの破壊強度に達するような応力も発生していない。

この状態のまま冷却を続け、上型部材１及び下型部材２が４８０℃（１０^１５．５ ポアズ相当）になった時点で下型部材２からの圧力を解除したが、このときの胴型３の温度は５００℃で、ボール６、７の温度は５１０℃である。

このときボール６、７には０．００５ｍｍの寸法が圧縮される分の予圧がかかっている状態で、隙間の発生もなく、またボールの破壊強度に達するような応力も発生していない。

その後、上型部材１及び下型部材２が４６０℃（１０^１７．６ ポアズ相当）になるまで冷却した時点で、、下型部材２を下降させて型を開き、光学素子２１の取出しを行ったが、このときの胴型３の温度は４８０℃で、ボール６、７の温度は５００℃である。

このときボール６、７には０．００６ｍｍの寸法が圧縮される分の予圧がかかっている状態で、隙間の発生もなく、またボールの破壊強度に達するような応力も発生していない。

上記のような一連の動作により、レンズの成形を１０００ショット行ったところ、型が破損したり傷ついたりするようなこともなく、レンズの２面間の光軸のずれが２μｍ以下の極めて高い光軸精度のレンズを得ることができた。

（比較例）
比較のために、上記成形工程において、加熱時のヒータブロック２３とリテーナ９の距離を５０ｍｍ開けてリテーナ９の実質的な加熱をやめた場合について以下に述べる。

このとき、加熱後のプレス開始時の上型部材１、下型部材２、胴型３の温度が５７０℃に対し、ボール７は４１０℃までしか昇温しておらず、ボール７にかかる予圧はゼロとなり、逆に４μｍの隙間が生じてしまう。

そしてプレス時のボールの変形や上型部材１、下型部材２の胴型３に対する姿勢の崩れなどにより、成形されたレンズの２面間の光軸のずれは１０μｍまで悪化してしまい、極めて高い光軸精度を要求されるレンズとしては使用できるものではなかった。

さらに冷却時にパイプ１１へのＮ_２ガスの供給を止めてボール６、７を冷却しないようにした場合について以下に述べる。

この場合、冷却が終わって下型部材２を下降させるときが、最もボール６、７と他の型との温度差がついてしまう。そのとき、上型部材１、下型部材２の温度が４６０℃、胴型３の温度は４６０℃で、ボール６、７の温度が５３０℃になる。

そのときのボール６、７には、０．０１ｍｍの寸法が圧縮される分の予圧がかかっていて、隙間は発生していない。

しかしながら、１０００ショット成形後の型を調べたところ、下型部材２の円筒面２ａにボール６、７との擦れ傷が発生しており、このままでは円筒面２ａの精度が悪化して光軸精度の悪化が懸念されるものであった。

図３は、実施例２による光学素子の成形装置を示すもので、実施例１の側面型４の代わりに、外周面に設けられた溝２０のみを有する側面型５を用いる。

また、パイプ１１の代わりに、温度制御手段を構成するパイプ３１、３２によって胴型３の側面方向から直接上下のリテーナ８、９にＮ_２ガスを吹き付けてボール６、７を冷却している。

これによってボール６、７の冷却効率を上げることができ、また上下別々にＮ_２ガスの流量を変えることができるようになるため、より厳密な制御が可能となる。

また、加熱時にはヒータブロック２３で加熱せずに、パイプ３１に加熱したＮ_２ガスを流すことにより、直接的にボール６、７を加熱することが可能となる。

ここで、ボール６、７の加熱は、ヒータブロック２３や加熱したＮ_２ガスを例にあげて説明してきたが、これに限定されることなくリテーナ部にヒータを設置するなどして直接加熱するようにしてもよい。

また、冷却においても同様であり、Ｎ_２ガス以外に冷却ブロックを押し付ける方法などにより冷却してもよい。

なお、予圧の設定値やそれぞれの型やベアリングの温度は一例であり、温度も必ずしも各型間で同じである必要はなく、それぞれの寸法や材質、構成、そして加熱・冷却方法により最適な予圧及び各温度が設定されればよい。

つまり、その基準としてベアリングとの間に隙間が発生しないことと、締め付けが発生した場合に、発生した応力により材料が傷ついたり破損したりしないような寸法になっていることが重要であり、その範囲に収まるように設定されていればよい。

さらに、それぞれの型やボールの温度を監視して、これらの温度を基に、発生する隙間や応力を逐次計算し、隙間や過度な応力が発生した場合、あるいは発生することが予測される場合には警告を発するようにするシステムを構築してもよい。

実施例１による光学素子の成形装置を、プレス時の状態で示す模式断面図である。 実施例１による光学素子の成形装置を、プレス前の加熱時の状態で示す模式断面図である。 実施例２による光学素子の成形装置を、プレス時の状態で示す模式断面図である。

符号の説明

１ 上型部材
２ 下型部材
１ａ、２ａ 円筒面
１ｂ、２ｂ、４ｂ 成形面
１ｃ、２ｃ 空洞部
１ｅ、２ｅ、８ｅ つば部
３ 胴型
３ｂ、１９ｄ 内周面
４、５ 側面型
６、７ ボール
８、９ リテーナ
１０、２０ 溝
１１、３１、３２ パイプ
１２、１３、１４、２４ ヒータ
１５ 押し軸
１６、１７ 保持部材
１８ 止め具
１９ 押さえ
２１ 成形品である光学素子
２２ ガラス素材
２３ ヒータブロック
２５ 点押し部材

Claims (4)

1. 光学素子の素材を加熱軟化させる工程と、
   胴型、上型部材及び下型部材をそれぞれ加熱し、前記胴型内で互に接近する前記上型部材と前記下型部材の間で、加熱軟化した素材に光学素子の形状を転写する成形工程と、
   前記成形工程の後に、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型を冷却する冷却工程と、を有し、
   前記冷却工程において、前記胴型内で前記上型部材と前記下型部材を互に接近離間する方向に移動できるように支持する複数の転動体を冷却もしくは加熱し、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型と前記複数の転動体の温度差を制御することを特徴とする光学素子の成形方法。
2. 胴型、上型部材及び下型部材をそれぞれ加熱し、前記胴型内で互に接近する前記上型部材と前記下型部材の間で、加熱軟化した素材に光学素子の形状を転写する成形工程と、
   前記成形工程の後に、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型を冷却する冷却工程と、を有し、
   前記成形工程において、前記胴型内で前記上型部材と前記下型部材を互に接近離間する方向に移動できるように支持する複数の転動体を冷却もしくは加熱し、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型と前記複数の転動体の温度差を制御することを特徴とする光学素子の成形方法。
3. 素材を加熱軟化させて光学素子の形状を転写する光学素子の成形装置において、
   それぞれ成形面が形成された上型部材及び下型部材と、
   前記上型部材及び前記下型部材を保持する胴型と、
   前記上型部材及び前記下型部材を、前記胴型内で互に接近離間する方向に移動できるように支持する複数の転動体と、
   前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型をそれぞれ加熱する手段と、
   前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型をそれぞれ冷却する手段と、
   前記複数の転動体を加熱又は冷却し、前記上型部材、前記下型部材及び前記胴型と前記複数の転動体の温度差を制御するための温度制御手段と、を有することを特徴とする光学素子の成形装置。
4. 前記温度制御手段は、加熱又は冷却されたガスによって前記複数の転動体を加熱又は冷却することを特徴とする請求項３に記載の光学素子の成形装置。

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