JP4849858B2 - モールドプレス成形装置および光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス等の成形素材を入れた成形型を複数の処理部を順次に移送して、成形型に各処理を施すことにより成形素材をプレス成形するモールドプレス成形装置、および当該モールドプレス成形装置を用いた光学素子の製造方法に関し、特に、成形型および当該成形型を各処理部に移送するために用いる成形型支持具の冷却技術の改良に関するものである。

成形素材を入れた成形型を加熱部、プレス部および冷却部を含む複数の処理部に順次に移送して成形素材のプレス成形を行う移送式のモールドプレス成形装置において、移送される成形型および成形型支持具を冷却するための機構が特許文献１（特開平１−１６７２４０号公報）に開示されている。

当該特許文献では、加熱部とプレス部と徐冷部を有する成形室内を成形用型を載置した載置台が移送される光学素子製造装置において、プレス成形された成形品が成形用型内に収容されたまま徐冷部にて流通される冷却媒体により冷却されるようになっている。ここに開示の光学素子製造装置の課題は、冷却時間を短縮し、製造コストを低減しようとするものであり、当該文献の図７に記載されているように、冷却部に冷却媒体供給管を設け、成形型支持具であるパレットに載った状態の上型の上方とパレットの下方に、それぞれ成形室の長手方向に付設された管のノズルから冷却媒体を噴出するようになっている。
特開平１−１６７２４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷却機構では、冷却媒体を、成形型を多数配置した成形室全体に流通させて冷却するため、個々の成形型に対する冷却効率は低く、大量の冷却媒体を必要とする。また、成形型を載置したパレットに対して、その裏面側における片寄った位置にあるノズルから冷却媒体が吹き付けられるので、パレットを均一かつ効率的に冷却することができない。このため、パレットに載っている成形体も均一に冷却されにくく、局所的に冷却されやすい部分と冷却されにくい部分が生じ、複数の成形体の形状が不均一となったり、個々の成形体の形状精度が劣化してしまう。

ところで、成形型を移送させつつ、成形に必要な加熱、プレス、冷却といった各処理を施す移送式のモールドプレス成形装置では、各処理部はほぼ一定温度とされ、熱容量の大きな装置構成物を昇温、降温させることが不要である。従って、実質的な成形サイクルタイム（成形品１個が得られる時間）を短縮することができ、成形型に与える熱環境も安定しているため、量産上有利である。しかしながら、成形型を移送するための成形型支持具は、成形型とともに加熱や冷却を行うことが必要であり、例えば、その部分の降温レスポンスが悪いと、成形型の冷却時間が長くなり、これが律速となって、生産サイクルタイムが延長されてしまう。

また、プレス成形後の成形体の冷却過程においては、光学素子としての十分な面形状を得るために、上下型の冷却スケジュールを一致させる、又は意図的にいずれかの冷却速度を高くするなどの温度管理が必要となる。これは、得ようとする成形体の形状によって最適な上下型の降温スケジュールが異なるためである。

さらに、冷却にあたっては、複数の成形体に対してばらつきのない均一な冷却が必要である。個々の成形体の形状に対して非対称な冷却を行うと、成形体の部位によって熱収縮挙動が変化するために、光学素子としての必要な面精度が得られない。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、成形型、および、成形型を各処理部に移送するために用いる成形型支持具を、効率良く均一に冷却できるようにしたモールドプレス成形装置および光学素子の製造方法を提案することにある。

また、本発明の課題は、成形型支持具に支持されている成形型を効率良く、目標とする冷却スケジュールに従って冷却でき、これによって、必要な面精度を備えた成形体を得ることのできるモールドプレス成形装置および光学素子の製造方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のモールドプレス成形装置は、加熱部、プレス部および冷却部を含む複数の処理部に成形型を順次に移送するために用いる成形型支持具と、前記冷却部およびプレス部の少なくとも一方の処理部に移送された前記成形型支持具の内部に冷却媒体を供給する媒体供給手段とを有し、前記成形型支持具は、上端が封鎖されて前記成形型を載置する載置部となっている筒状胴部と、この筒状胴部の内部に供給される前記冷却媒体の流れをガイドするガイド筒とを備えており、前記ガイド筒の下端は、当該ガイド筒の内部に前記冷却媒体を導入するための導入口となっており、前記ガイド筒の上端は、前記冷却媒体の噴出口となっており、前記媒体供給手段は、前記成形型支持具が前記処理部に移送されると前記導入口に連通する媒体供給口を備えており、前記成形型支持具が前記処理部に移送されたときに前記媒体供給手段の前記媒体供給口から前記冷却媒体を噴出すると、前記冷却媒体が前記ガイド筒を通して前記噴出口から前記載置部に向けて放出され、前記成形型支持具を内側から冷却することを特徴とする。

本発明では、冷却部および／またはプレス部に、成形型を支持している成形型支持具が移送されると、当該成形型支持具の内部に冷却媒体が供給される。この結果、成形型支持具は、その内側から全体的に冷却されるので、冷却媒体を外側から吹き付けて冷却する場合に比べて、冷却媒体の使用量が少なくて済み、効率良く、しかも均一に成形型支持具の各部分を冷却できる。このため、当該成形型支持具によって支持されている成形型も均一に冷却される。

特に、成形体が回転対称形のレンズなどの場合には、成形型の各部分が均一に冷却されるので、その中に保持されている成形体の冷却も対称かつ均一に行われ、成形体にアス、クセなどの不均一な曲率の不良が発生することを防止できる。

また、上型および下型からなる成形型を成形型支持具に載置する場合には、成形型支持具に直接に接触している下型と離れている上型との温度差の有無を調整するなど、成形型を所望の冷却スケジュールに従って冷却できる。よって、高い面精度などが要求されるレンズなどの光学素子のプレス成形に適している。

また、本発明は、ガイド筒により冷却媒体の流れ方向を制御することにより、少ない冷却媒体の使用量で、成形型支持具を効率良く均一に冷却することができる。さらに、冷却媒体の流れ方向を制御することにより、所望の条件で成形型支持具および成形型を冷却でき、したがって、成形型に保持されている成形体も所望の条件で冷却できる。また、冷却媒体を、成形型が支持されている部位の近傍に導くことにより、少ない冷却媒体の使用量で、成形型の冷却を効率良く行うことができる。

本発明において、前記成形型支持具は、前記冷却媒体の排出口を備えていることが望ましい。

ここで、本発明では、前記成形型支持具に支持された状態で前記成形型を出し入れする開口部を備えたチャンバーを有し、前記成形型支持具は、前記開口部から前記成形型をチャンバー外に出した状態において、当該開口部を封鎖可能な封鎖面を備えており、前記導入口および前記排出口は、前記封鎖面とは異なる位置に設けられていることを特徴としている。このように、冷却媒体の導入口および排出口の位置を設定しておくことにより、成形型支持具を利用して、成形型の出し入れの際にチャンバーの開口部を確実に封鎖することができる。

次に、本発明のモールドプレス成形装置では、上記のように、成形型支持具の内側から冷却して、そこに保持されている成形型を冷却しており、アス、クセなどの不具合が発生することなく、成形体を冷却できる。よって、本発明のモールドプレス成形装置は、高い面精度などが要求される光学素子の製造に用いるのに適している。特に、上下の型を所望の冷却スケジュールに従って冷却できるので、上下の型の冷却を所定の温度差をつけて行うことにより面精度を確保する必要のあるメニスカスレンズの製造に用いるのに適している。

すなわち、本発明の光学素子の製造方法は、光学素子製造用の成形素材を入れた成形型を成形型支持具に載せ、当該成形型支持具を、加熱部、プレス部および冷却部を含む複数の処理部を順次に移送し、前記成形型支持具を前記プレス部および冷却部のうち少なくとも一方の処理部に移送したときに、当該成形型支持具の内部に冷却媒体を供給し、当該成形型支持具の内部に放出して、当該成形型支持具を内側から冷却することを特徴とする。

また、前記成形型支持具として、上端が封鎖されて前記成形型を載置する前記載置部となっている筒状胴部を備えているものを使用して、当該成形型支持具に前記筒状胴部の内部に供給された前記冷却媒体の流れをガイドするガイド筒を予め設け、前記ガイド筒の下端を当該ガイド筒の内部に前記冷却媒体を導入するための導入口とし、前記ガイド筒の上端を前記冷却媒体の噴出口としておき、前記成形型支持具を前記処理部に移送したときに、前記導入口を前記処理部に形成されている冷却媒体の供給口に連通させ、前記成形型支持具の内部に導入される冷却媒体を、前記ガイド筒を通して前記噴出口から前記載置部に向けて放出することを特徴としている。

また、前記プレス部において前記成形型を加圧する際に、加圧と同時に、又は加圧の途中から、前記成形型支持具の内部に冷却媒体を供給して当該成形型支持具を内側から冷却することが望ましい。

さらに、前記成形型として、成形面が凸面の上型、および成形面が凹面の下型を備えたものを使用して、メニスカスレンズを製造することを特徴としている。

本発明では、成形素材を入れた成形型を支持している成形型支持具を各処理部に順次に移送してプレス成形を行うに当たり、成形型支持具が冷却部および／またはプレス部に移動されると、冷却媒体供給手段によって成形型支持具の内部に冷却媒体が供給され、成形型支持具が内側から冷却される。

したがって、成形型支持具を外側から冷却媒体を吹き付けて冷却する場合に比べて、少ない冷却媒体の使用量で、効率良く均一の成形型支持具の各部分を冷却でき、そこに支持されている成形型を均一に冷却できる。特に、ガイド部を用いて成形型支持具の内部に導入された冷却媒体をガイドすることにより、成形型に対して最大の冷却効果を与えるようにすることができる。

また、成形型の移送を伴う装置であるにもかかわらず、冷却媒体の配管がすべて装置に固定されているため、安定した稼動が得られ、装置の動作不良によって成形型の移送に干渉するなどの不具合を生じない。

さらに、成形しようとする光学素子の形状に応じて、上下型の温度差をなくしたり、又は、意図する温度差を付与するなどの温度制御が行える。成形体が回転対称形のレンズ等である場合、冷却ガスによる冷却も対称、かつほぼ均一に行われるので、成形体にアス、クセ等の不具合が発生することを防止できる。特に、上下型に温度差をつけた状態での冷却工程によって、メニスカス形状のレンズが良好に生産でき、凹メニスカスレンズにおいては、本発明の効果が顕著である。

以下に、図面を参照して本発明を適用したモールドプレス成形装置および光学素子の製造方法の一例を説明する。

（モールドプレス成形装置の全体構成）
図１は本例のモールドプレス成形装置の全体構成を示す模式図である。モールドプレス成形装置１は、チャンバー（装置筐体）２内に、プレス部などの複数の処理部１１〜１８と成形型４の搬出入部５とを有しており、また、搬出入部５に隣接した位置に配置された不図示の成形型分解組立部を有している。チャンバー２内は、非酸化性ガスの雰囲気下に維持されている。

チャンバー２内には、直線状の第１の処理ライン６および第２の処理ライン７が平行に配置されている。第１の処理ライン６は、急熱部１１、急熱部１２および均熱部１３からなる加熱部と、プレス部１４とがこの順に直線的に配置されている。第２の処理ライン７には、徐冷部１６と、２つの急冷部１７、１８からなる冷却部と、搬出入部５がこの順に直線的に配置されている。これらの各処理部１１〜１８の間は、シャッター（図示省略）などにより仕切られている。また、第１の処理ライン６に沿ってヒーター８が配置されており、搬出入部５においては、チャンバー２の上部に置換室９が設けられている。

成形型４は成形型支持具２０に載置された状態で各処理部に順次に移送される。本例では、図において右回りに成形型４が移送される。まず、搬出入部５において、成形素材を収容した成形型４が成形型支持具２０に載置される。成形型４が載置された成形型支持具２０は、第１の処理ライン６の２つの急熱部１１、１２、均熱部１３、およびプレス部１４に順次に移送され、その間に、加熱処理、均熱処理、およびプレス処理が行われる。プレス処理が行われた後は、成形型支持具２０は、第２の処理ライン７の徐冷部１６、急冷部１７、１８に順次に移送されて冷却処理が施された後に搬出入部５に戻り、チャンバー２から置換室９を介して搬出され、成形型４の分解組立部（不図示）に送られる。分解組立部においては、成形型４に収容されている成形体の取出し、および成形型４に新たな成形素材を供給する作業が行われる。

成形型支持具２０を移送するための移送機構は、第１および第２の処理ライン６、７のそれぞれに配置されている。移送機構の構成は、特に制限はなく、コンベア、ロボットアーム等により、成形型４を載せた成形型支持具２０を順次に、次に施される処理に対応する処理部に移送できるものであればよい。

また、第１の処理ライン６と第２の処理ライン７の間には、それぞれのアウト側からイン側に向かって成形型４を載せた成形型支持具２０を移送する送り機構（不図示）が備えられている。この部分にも上記と同様な移送機構を用いてもよく、ロボットにより成形型支持具２０を挾持して移送してもよく、ボールネジを備えた送り機構などの手段を用いてもよい。

尚、各処理部１１〜１８のうち、加熱部は、２つの急熱部１１、１２と１つの均熱部１３から成っているが、これらの数は、得ようとする光学素子の体積、所望の成形サイクルタイムなどによって、適宜決定できる。また、プレス部１４には、プレスヘッド（図示せず）が配置されており、このプレスヘッドが下降して成形型４の上面を所定の荷重で押圧することによってプレスが行われる。また、モールドプレス成形装置１の構成は、上記態様に限定されない。また、移送とは、上記のように成形型支持具２０が移送機構と別体であっても、或いは移送機構と一体でもよく、直線上の移送でも、循環でも良い。成形型支持具２０と一体にテーブルが回転することによる移送でもよい。

（成形型支持具）
図２は、成形型４と、成形型支持具２０の二例とを示す概略断面図である。まず、成形型４は、上型４ａ、下型４ｂおよび胴型４ｃを備えている。例えば、成形型４はメニスカスレンズ製造用の成形型であり、上型４ａには凸の成形面が形成されており、下型４ｂには凹の成形面が形成されている。上下型４ａ、４ｂの間に成形素材を保持し、プレス部１４においてプレスヘッドの下降により押圧され、上下型４ａ、４ｂの成形面を成形素材１０に転写して成形体１０Ａが得られる。成形型４としてはこれ以外の形状、構造のものであってもよいことは勿論である。

図２（ａ）に示す成形型支持具２０Ａは、円筒状胴部２１と、この円筒状胴部２１の下端開口縁から外方に直交する方向に広がっている平板状フランジ２２とを備えており、円筒状胴部２１の上端は封鎖されており、この平坦な上面が成形型４の載置面２３とされている。載置面２３の高さは、成形型４が、加熱用のヒーターを含むプレス部内において熱効率が最もよい高さ位置に保持されるように調整されている。円筒状胴部２１の下端開口は冷却ガスの導入口２１ａである。また、フランジ２２の下面２２ａには、冷却ガスの排出口２２ｂとして機能する溝が形成されている。フランジ２２の上面２２ｃは平坦な面とされており、後述のように、当該上面２２ｃは円筒状胴部２１の表面とともに搬出入部５における搬出入口を封鎖するための封鎖面として機能する。

図２（ｂ）に示す成形型支持具２０Ｂは、上記構成の成形型支持具２０Ｂに加えて、円筒状胴部２１の内部に配置したガイド筒２４を備えている。ガイド筒２４は円筒状胴部２１内部において同軸状態で上下一対のブラケット２５ａ、２５ｂによって支持されている。ガイド筒２４の下端開口は冷却ガス（冷却媒体）の導入口２４ａであり、フランジ２２の下面２２ａとほぼ同一の位置にある。ガイド筒２４の上端開口は冷却ガスの噴出口２４ｂであり、円筒状胴部２１の載置面２３の裏面側の近傍に位置している。また、フランジ２２の下面２２ａに形成されている冷却ガスの排出口２２ｂとして機能する溝は、円筒状胴部２１とガイド筒２４の間に形成されている円環状断面の通路２５の下端に通じている。

なお、図２には、本発明に用いることのできる成形型支持具２０の二例を示してあるが、内部に冷却ガスを導入できる構成のものであれば、図示の構成以外の構成の成形型支持具を用いることも勿論可能である。

（光学素子の製造方法）
上記構成のモールドプレス成形装置１を用いてレンズなどの光学素子を製造する工程を説明する。

（ａ）ガラス素材供給・成形型の組立工程・チャンバーへの搬入
まず、分解組立部（不図示）では、上下型４ａ、４ｂが離間した状態で、予め所定形状に予備成形したガラス素材を下型４ｂ上に供給し、その後、成形型４を組み立てる。組み立てた成形型４は、置換室９において成形型支持具２０の載置面上に載置される。この後、成形型支持具２０とともに成形型４をチャンバー２内に搬入する。

本形態では、加熱部（１１〜１３）、プレス部１４、冷却部（１６〜１８）がいずれも、雰囲気制御（Ｎ₂や不活性ガスなどの非酸化性ガスの雰囲気と）されたチャンバー２内に収容されている。このようにすることにより、高温となる部材を大気から隔離し、成形型の酸化を防止している。但し、チャンバー２内に収容するものは、例えば加熱部（１１〜１３）とプレス部１４のみとしても良く、適宜選択可能である。いずれの場合も、成形型支持具２０をチャンバー２内に搬入する際は、置換室９内において大気と隔離し、置換室９を非酸化性雰囲気とした上で、置換室９とチャンバー２の間の搬出入口を開き、搬入操作を行うことが望ましい。

図３は搬出入部５および置換室９を示す概略断面図である。搬出入部５において、成形型支持具２０の昇降機構３１が配置されている。図３（ｂ）に示すように、搬入時には、成形型支持具２０の筒状胴部２１は昇降機構３１によって、チャンバー天井面２ａに形成されている搬出入口３２から、置換室９に挿入された状態にある。この状態では、成形型支持具２０のフランジ２２の上面２２ｃがＯリングなどのシール材３３を介して、搬出入口３２を取り囲む外周面部分３４に押し付けられ、当該上面２２ｃによって搬出入口３２が密閉されている。成形型支持具２０の円筒状胴部２１にも内外を導通する部分は無い。ここで、排出口２２ｂは、上述のとおり、フランジ２２の下面２２ａの側に形成されているので、フランジ上面２２ｃは、円筒状胴部２１とともに、搬出入口３２を密閉可能な機能を保持している。

この状態で、置換室９を構成しているベルジャ９ａを上昇させて置換室９を開き、成形素材１０を入れた成形型４が成形型支持具２０の載置面２３に載せられる。しかる後に置換室９を閉じて、ガス口３５から真空引き、非酸化性ガスの供給を行って置換室９内を不活性ガスの雰囲気にし、しかる後に、図３（ａ）に示すように、昇降機構３１により成形型４が載置されている成形型支持具２０をチャンバー２内の搬出入部５に搬入する。

（ｂ）加熱工程
搬出入部５の置換室９において成形型支持具２０に載置され、チャンバー２内に搬入された成形型４は、急熱部１１、１２、均熱部１３に順次移送される。その間に、成形型４を昇温し、成形素材１０及び成形型４をプレス成形に適した温度(例えば、ガラス粘度で１０⁶〜１０⁹ポアズ相当)にする。加熱手段としては、抵抗加熱によるヒーター、高周波誘導コイル等、特に制約は無い。

（ｃ）プレス工程
適温になった成形型４をプレス部１４に移送した後、成形型４の上方からプレスヘッドによって所定圧力(３０〜２００kgf)で所定時間(数十秒〜数分)加圧する。その後、プレスヘッドを上昇させて圧力を解除し成形型４を冷却部（１６〜１８）に移送される。

（ｄ）冷却工程
冷却部（１６〜１８）の数や冷却速度も、得ようとする光学素子の形状や体積に応じて適宜選択できる。本形態では、徐冷部１６を経て急冷部１７、１８に移送され、冷却用のガスによる急冷を行う。尚、成形型４がプレス部１４にあるとき、加圧と同時に、又は加圧の途中から冷却を開始してもよい。

本例の成形型支持具２０は、成形される光学素子の形状精度を維持しつつ、最も高い冷却効率で冷却可能な構造となっている。すなわち、図２に示すように、成形型支持具２０は、円筒状胴部２１と平板状フランジ２２を備え、成形型４の載置台として機能するとともに、成形型４を一定の高さに保持している。

また、図２（ａ）に示す態様の成形型支持具２０Ａでは、その内部は中空となっており、内部に、冷却ガスを導入可能である。図２（ｂ）に示す態様の成形型支持具２０Ｂでは、その内部の中心にガイド筒２４が設けられている。ガイド筒２４は、成形型支持具２０Ｂ内に導入される冷却媒体としての冷却ガスの流路を一定に維持する機能をもつ。

ここで、図２に示すように、冷却部（１６〜１８）のいずれか又は全てにおいては、成形型支持具２０が載置される冷却載置台４１には、非酸化性ガス（冷却媒体）を噴出する吹出口４２が設けられている。プレス部１４においても、同様にすることができる。

図２（ａ）に示す態様の成形型支持具２０Ａでは、それが冷却部に移送されて冷却載置台４１に載置されると、その円筒状胴部２１の導入口２１ａが吹出口４２と連通するように、位置関係が設定されている。従って、成形型支持具２０Ａが、冷却載置台４１に載置され、吹出口４２から冷却ガスが噴出すると、冷却ガスは成形型支持具２０Ａの内部に導入され、内側から成形型支持具２０Ａを冷却する。吹出し口４２は、例えば気体供給源５１（例えば液体窒素タンクなど）に連結されることができる。また、媒体の流量や圧力を制御するための流量調整器やレギュレータ等の制御器５２を介在させてもよい。

図２（ｂ）に示す態様の成形型支持具２０Ｂでは、それが冷却部に移送されて冷却載置台４１に載置されると、そのガイド筒２４の下端の導入口２４ａが吹出口４２に連通するように位置関係が設定されている。従って、成形型支持具２０Ｂが、冷却載置台４１に載置され、吹出口４２から冷却ガスが噴出すると、冷却ガスはそのままガイド筒２４の内部に導入され、当該ガイド筒２４の中空部に沿って上方にガイドされ、その上端の噴出口２４ｂから円筒状胴部２１の天井面に吹き付けられる。この結果、成形型４が載置されている載置面２３が冷却される。噴出口２４ｂから噴出して天井面に吹き付けられた後は、冷却ガスは、ガイド筒外側の円環状断面の通路２５を通って下方に流れ、下端の排出口２２ｂから排出される。

上記のように成形型支持具２０の内部に冷却ガスが導入され、成形型支持具２０が内側から直接に冷却される。よって、そこに載置されている成形型４も急速に冷却される。この冷却は、成形型４内に保持されている成形体１０Ａの中心に対して対称に行われるため、成形体１０Ａがレンズなどの回転対称体である場合に極めて有効であり、レンズの面精度不良（特に中心に対して非対称な曲率変動、アス）が防止できる。

また、冷却ガスの流量は、得ようとする光学素子の形状や成形サイクルタイムによって適宜設定する。特に、メニスカス形状のレンズを成形する際、凹面の成形面となる下型側の冷却速度が不足することによって、面精度不良が発生しやすいことを、発明者らは見出した。本形態の成形型支持具２０を用いて、その内部に冷却ガスを導入して冷却を行うことにより、面精度不良を抑止できることが確認された。したがって、本発明は、凹メニスカスレンズの成形に極めて有利である。

なお、冷却工程は、必要に応じて、成形型支持具２０を内部から冷却することに加えて、冷却部に設けた他の冷却手段（ノズルからの冷却ガスの吹き出しなど）を補助的に用いても良い。例えば、冷却部（１６〜１８）の上方に、成形型４の上型４ａを主として冷却するための冷却ガス吹出口を設けても良い。但し、成形体１０Ａが均一に冷却されるような構成とすべきことは勿論である。

（ｅ）成形型の分解及び光学素子の取出
成形型４は搬出入部５を経由してチャンバー２から取り出されて不図示の分解組立部に移送され、ここで成形型４の分解、成形体１０Ａの取出しが行われる。取出は、吸着パッドを先端に有する移送アームを上下型間に挿入して、成形体１０Ａを吸引して取り出すことができる。この後、新たなサイクルが繰り返される。

（ガラス素材）
本発明に適用するガラス素材の組成、形状には特には制約はなく、その製法にも限定されない。具体的には、ブロック状の光学ガラスから所定の大きさに切り出し、研磨によって球形などに冷間加工したり、又は、溶融ガラスを受け型に滴下、又は流下しつつ適切な手段で分離し、受け型内で固化して予備成形（熱間成形）して作製することができる。更には溶融ガラスを受け型に滴下、又は流下しつつ適切な手段で分離し、受け型内で固化してから、表面に研磨等の加工を施して予備成形してもよい。この場合、加工による除去量が小さいため、除去されるガラス廃棄量を減少し、短時間の加工で所望の形状が得られるため有利である。

（光学素子）
本発明によって製造される光学素子の形状、寸法、用途に特に制約はない。但し、形状としては、二面のうちの一方が凹面、他方の面に凸面を有するメニスカスレンズにおいて、本発明の効果が顕著であることが確認された。これらの形状のレンズは、上下の非対称性が強いため、プレスによって上下型の成形面を転写したガラスが冷却によって収縮する過程でのガラスの制御が極めて重要であり、このため、上下型を適切な（非対称な）冷却スケジュールで冷却し、かつ面精度が得られる最大の冷却速度で冷却をする必要がある。本発明によると、このような冷却が可能である。

また、光学素子の寸法については、特に径が８ｍｍ以上の中口径レンズに本発明の効果が大きい。上下型の精緻な温度スケジュールが可能でないと、所定の面精度が得られないためである。

図４（ａ）、（ｂ）に示す本発明による成形型支持具２０Ｂ、２０Ａを用いてそれらの内部から冷却した場合（実施例１、２）と、図４（ｃ）に示すように外側から成形型支持具を冷却した場合（比較例）について、面形状の周辺部に生じるクセと面形状の対称性について比較試験を行った。

テストレンズ形状としては、表１に示す凹メニスカスレンズを採用し、それぞれの場合における冷却方法は表２に示す通りである。得られた成形体（凹メニスカスレンズ）の下型側の面形状において、周辺部において生じた曲率変動（クセ）は、球面干渉計で見たときの干渉縞の交差本数により判断した。この結果の一部を表３に示してある。また、面形状の対称性の判定結果を表４に示してある。ここで対称性は、干渉縞を目視したときに、縞の中心部が平行とならない場合に不良(×)とした。

比較試験結果から、本発明による冷却方法を採用した製造方法が優れていることが分かる。特に、成形型支持具２０Ｂを用いた場合（実施例１）には、周辺クセの発生および面形状の対称性を損なうことなく、少ない冷却ガス使用量で成形体を冷却できることが確認された。

本発明を適用したモールドプレス成形装置の全体構成を示す模式図である。 本発明による成形型支持具の二例を示す概略構成図である。 図１の装置の搬出入部での操作を示す説明図である。 比較試験に用いた冷却方法を示す説明図である。

符号の説明

１ モールドプレス成形装置
２ チャンバー
４ 成形型
４ａ 上型
４ｂ 下型
５ 搬出入部
６ 第１の処理ライン
７ 第２の処理ライン
８ ヒーター
９ 置換室
１０ 成形素材
１０Ａ 成形体
１１、１２ 急熱部
１３ 均熱部
１４ プレス部
１６ 徐冷部
１７、１８ 急冷部
２０、２０Ａ、２０Ｂ 成形型支持具
２１ 円筒状胴部
２１ａ 導入口
２２ フランジ
２２ｂ 排出口
２２ｃ 封鎖面
２３ 載置面
２４ ガイド筒
２４ａ 導入口
２４ｂ 噴出口
２５ 通路
４１ 冷却載置台
４２ 吹出口

Claims (7)

1. 加熱部、プレス部および冷却部を含む複数の処理部に成形型を順次に移送するために用いる成形型支持具と、
   前記冷却部およびプレス部の少なくとも一方の処理部に移送された前記成形型支持具の内部に冷却媒体を供給する媒体供給手段とを有し、
   前記成形型支持具は、上端が封鎖されて前記成形型を載置する載置部となっている筒状胴部と、この筒状胴部の内部に供給される前記冷却媒体の流れをガイドするガイド筒とを備えており、
   前記ガイド筒の下端は、当該ガイド筒の内部に前記冷却媒体を導入するための導入口となっており、
   前記ガイド筒の上端は、前記冷却媒体の噴出口となっており、
   前記媒体供給手段は、前記成形型支持具が前記処理部に移送されると前記導入口に連通する媒体供給口を備えており、
   前記成形型支持具が前記処理部に移送されたときに前記媒体供給手段の前記媒体供給口から前記冷却媒体を噴出すると、前記冷却媒体が前記ガイド筒を通して前記噴出口から前記載置部に向けて放出され、前記成形型支持具を内側から冷却することを特徴とするモールドプレス成形装置。
2. 請求項１において、
   前記成形型支持具は、前記冷却媒体の排出口を備えていることを特徴とするモールドプレス成形装置。
3. 請求項２において、
   前記成形型支持具に支持された状態で前記成形型を出し入れする開口部を備えたチャンバーを有し、
   前記成形型支持具は、前記開口部から前記成形型をチャンバー外に出した状態において、当該開口部を封鎖可能な封鎖面を備えており、
   前記導入口および前記排出口は、前記封鎖面とは異なる位置に設けられていることを特徴とするモールドプレス成形装置。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
   前記成形型は、成形面が凸面の上型、および成形面が凹面の下型を備えたものであることを特徴とするモールドプレス成形装置。
5. 光学素子製造用の成形素材を入れた成形型を成形型支持具に載せ、当該成形型支持具を、加熱部、プレス部および冷却部を含む複数の処理部を順次に移送し、前記成形型支持具を前記プレス部および冷却部のうち少なくとも一方の処理部に移送したときに、当該成形型支持具の内部に冷却媒体を供給し、当該成形型支持具の内部に放出して、当該成形型支持具を内側から冷却する光学素子の製造方法において、
   前記成形型支持具として、上端が封鎖されて前記成形型を載置する前記載置部となっている筒状胴部を備えているものを使用して、当該成形型支持具に前記筒状胴部の内部に供給された前記冷却媒体の流れをガイドするガイド筒を予め設け、前記ガイド筒の下端を当該ガイド筒の内部に前記冷却媒体を導入するための導入口とし、前記ガイド筒の上端を前記冷却媒体の噴出口としておき、
   前記成形型支持具を前記処理部に移送したときに、前記導入口を前記処理部に形成されている冷却媒体の供給口に連通させ、前記成形型支持具の内部に導入される冷却媒体を、前記ガイド筒を通して前記噴出口から前記載置部に向けて放出することを特徴とする光学素子の製造方法。
6. 請求項５において、
   前記プレス部において前記成形型を加圧する際に、加圧と同時に、又は加圧の途中から、前記成形型支持具の内部に冷却媒体を供給して当該成形型支持具を内側から冷却することを特徴とする光学素子の製造方法。
7. 請求項５または６において、
   前記成形型として、成形面が凸面の上型、および成形面が凹面の下型を備えたものを使
   用して、メニスカスレンズを製造することを特徴とする光学素子の製造方法。

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