JP6726464B2 - 光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置に関し、特に、金型内に配置されたガラス材料を加熱し、このガラス材料をプレスすることにより光学素子を成形する方法及び装置に関する。

近年、ガラス材料を金型内に配置し、ガラス材料と金型を加熱し、軟化したガラス材料を金型によりプレス成形することにより、レンズなどの光学素子を製造する方法が用いられている。
このような方法により光学素子を製造するための装置として、例えば、特許文献１（特開２０１４−０５１４２０号公報）に示されているような、金型ユニット内に配置されたガラス材料を所定温度まで加熱する予熱部、加熱され軟化したガラス材料をプレス成形する成形部、金型ユニットの交換が行われる交換室等を備えた成形装置が知られている。

特開２０１４−０５１４２０号公報

ここでガラス材料に対するプレス成形作業が２回に分けて行われる場合がある。このような場合、まず、ガラス転移温度Ｔｇより高い温度に加熱されたガラス材料をプレス成形（第１プレス成形）し、次いで、ガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度に冷却されたガラス材料を更にプレス成形（第２プレス成形）する。
そして、特許文献１に記載された装置等で、このようなプレス成形を行う場合には、同一の成形部において第１プレス成形と第２プレス成形とが行われていた。

上述したように第２プレス成形は、ガラス材料を第１プレス成形より低い温度にした状態で行われるため、同一の成形部において第１プレス成形と第２プレス成形とを行う装置では、第１プレス成形の終了後、ガラス材料の温度がガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度に低下するまで、成形部内で金型ユニットを自然冷却させていた。

成形部内での自然冷却は成形部内の加熱用ヒータを停止させる等して行われるが、ヒータの予熱の影響で、金型ユニット内のガラス材料は周辺部の温度が低下し難く、温度の面内分布が不均一になり、この状態で第２プレス成形を行うと、成形後の光学素子の面精度が悪化するという点で改善の余地を有していた。

また、この温度分布の均一化を図るためには、ガラス材料の温度がガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで低下した後、さらに所定時間、金型ユニットを成形部内で放置する手法が取られていたが、この手法では、上記所定時間が、律速工程となり、生産性を悪化させていた。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、高い面精度と高い生産性の両立が可能な光学素子の製造方法および製造装置を提供するものである。

本発明の光学素子の製造方法は、
光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法であって、製造装置は、
金型ユニットを搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、
ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを搬送経路に配置する導入部と、
搬送経路の前記導入部の下流側に設けられガラス材料をプレス成形する第１の成形部と、
搬送経路の第１の成形部の下流側に設けられガラス材料をプレス成形する第２の成形部と、
搬送経路の第１および第２の成形部の間に設けられている冷却部と、を備え、方法は、
導入部に、内部のガラス材料がプレス成形されていない金型ユニットを搬送経路に配置する導入工程と、
金型ユニットを、搬送装置によって前記導入部から前記第１の成形部に搬送する第１の搬送工程と、
前記第１の成形部に搬送された前記金型ユニット内のガラス材料をプレス成形する第１のプレス成形工程と、
金型ユニットを、搬送装置によって第１の成形部から、前記第１の成形部でプレス成形されたガラス材料をガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却する冷却部を介して第２の成形部に搬送する第２の搬送工程と、
第２の成形部に搬送された金型ユニット内のガラス材料をプレス成形する第２のプレス成形工程と、
金型ユニットを、搬送装置によって第２の成形部から搬出する第３の搬送工程と、を含み、
冷却部が、第１の成形部と第２の成形部の間の搬送経路によって構成され、第１ないし第３の搬送工程が同期して行われる。

本発明の光学素子の製造方法によれば、第１の成形部でプレス成形されたガラス材料の冷却が搬送経路によって構成された冷却部で行われるので、第１の成形部の予熱の影響を受けることなく速やか且つ均一に達成される。
この結果、光学素子の面精度の改善と生産性の向上とが同時に達成される。

また、本発明の光学素子の製造方法は、
製造装置は、搬送経路の導入部と第１の成形部との間に設けられガラス材料を所定温度まで加熱する予熱部を更に備え、
製造方法は、金型ユニットを、搬送装置によって導入部から予熱部に搬送する第４の搬送工程と、
予熱部に搬送された金型ユニット内のガラス材料を所定温度まで加熱する予熱工程と、を更に備え、
第１ないし第４の搬送工程が同期して行われる。

このような構成によれば、予熱部によって、金型ユニットを所定温度まで予め加熱できるので、生産性が向上する。

また、本発明の光学素子の製造方法は、製造装置が、ターンテーブルを備える。
このような構成によれば、コンパクトな構成で円滑に金型ユニットの搬送を行うことができる。

本発明の光学素子の製造装置は、
金型ユニット内に配置されたガラス材料を加熱し、ガラス材料をプレス成形することにより光学素子を製造する光学素子の製造装置であって、
金型ユニットを搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、
搬送経路にガラス材料が内部に配置された金型ユニットを配置する導入部と、
搬送経路の前記導入部の下流側に設けられ前記ガラス材料をプレス成形する第１の成形部と、
搬送経路の前記第１の成形部の下流側に設けられ前記ガラス材料をプレス成形する第２の成形部と、
搬送経路の前記第１および第２の成形部の間に設けられ前記第１の成形部でプレス成形されたガラス材料をガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却する冷却部と、を備える。

本発明の光学素子の製造装置によれば、第１の成形部でプレス成形されたガラス材料の冷却が搬送経路によって構成された冷却部で行われるので、第１の成形部の予熱の影響を受けることなく速やか且つ均一に達成される。
この結果、高い面精度と高い生産性が同時に達成される。

本発明によれば、高い面精度と高い生産性の両立が可能な光学素子の製造方法および製造装置を提供することができる。

本発明の好ましい実施形態のレンズ成形装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図１のレンズ成形装置の構成を示す、予熱部、第１成形部、第２成形室及び交換室の高さにおける水平方向の断面図である。 図１のレンズ成形装置で各金型ユニットが予熱部、第１成形部、第２成形室及び交換室に配置された状態での、図２のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。 図１のレンズ成形装置で各金型ユニットが予熱部、第１成形部、第２成形室及び交換室に配置された状態での、図２のB−B´線に沿った断面図である。 図１のレンズ成形装置で用いられる金型ユニットの構成を概略的に示す鉛直方向の断面図である。 図１のレンズ成形装置で各金型ユニットが搬送部のターンテーブル上に配置された状態での、図２のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。 図１のレンズ成形装置で各金型ユニットが搬送部のターンテーブル上に配置された状態での、図２のB−B´線に沿った断面図である。 図１のレンズ成形装置によるレンズ成形方法における各処理工程、移動ステップの時系列的な関係等を示すチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態の光学素子の製造装置について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の光学素子の製造装置は、加熱したガラス材料をプレス成形するレンズ成形装置１である。
図１は、レンズ成形装置１の構成を示す概略的な斜視図である。

図１に示されているように、本実施形態のレンズ成形装置１は、略円筒状の搬送部（搬送室）２と、搬送部２の上方に隣接して設けられた予熱部（予熱室）４と、第１成形部（成形室）６と、第２成形部（成形室）８と、交換部（交換室）１０と、を備えている。

本実施形態のレンズ成形装置１によるレンズ成形方法（光学素子の製造方法）では、略円形の型支持部材１２に載置された金型（成形型）１４を有している金型ユニット１６を、搬送部２の作動によって、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８、及び交換部１０へと、順次、移動させ、各部分でそれぞれの処理工程を行うことにより、ガラス材料の成形（光学素子の製造）が行われる。
尚、本実施形態のレンズ成形装置１によるレンズ成形方法（光学素子の製造方法）では、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８、及び交換部１０の各部で１つずつ、合計４つの金型ユニット１６を同時並列的に処理していく。

図２は、図１のレンズ成形装置１の構成を示す、予熱部４、第１成形部６、第２成形室８及び交換室１０の高さにおける水平方向の断面図である。図２に示されているように、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８及び交換部１０は、後述するターンテーブル１８の外径よりも小さい所定の半径を有する小円Ｃの円周に沿うように配置されている。詳細には、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８及び交換部１０は、その中心がこの小円Ｃ上に位置するように、互いに９０度の角度間隔をおいて、配列されている。

図３は、図１のレンズ成形装置で各金型ユニットが予熱部、第１成形部、第２成形室及び交換室に配置された状態での、図２のＡ−Ａ´線に沿った断面図であり、図４は図２のB−B´線に沿った断面図である。
図３および図４に示されているように、搬送部２は、搬送部ケーシング２Ａにより形成された円筒状の空間内に設置されたターンテーブル１8と、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８及び交換部１０の下方にそれぞれ設けられた予熱部移動機構２０、第１成形部移動機構２２、第２成形部移動機構２４及び交換部移動機構２６と、を備えている。

また、搬送部ケーシング２Ａの上面の予熱部４、第１成形部６、第２成形部８及び交換部１０に当たる箇所には、それぞれ、略円形の開口４Ｂ、６Ｂ、８Ｂ、１０Ｂが形成されている。搬送部２内の空間は、これら開口４Ｂ、６Ｂ、８Ｂ、１０Bを介して、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８及び交換部１０内の空間とそれぞれ連通している。

本実施形態のレンズ成形装置１では、搬送部２と予熱部４、第１成形部６及び第２成形部８との間に形成された開口４Ｂ、６Ｂ、８Ｂは、それぞれ型支持部材１２より径が大きい。また他方、搬送部２と交換部１０との間に形成された開口１０Ｂは、型支持部材１２よりも径が小さい。

なお、本実施形態のレンズ形成装置１は、搬送部２の内部空間の温度が、第２成形部８よりも低い温度に構成されている。搬送部２の内部空間の温度は、例えば１００℃以下になるように、構成されている。搬送部２の内部空間の温度の下限は、第１成形部６でプレス成形されたガラス材料が割れ等のダメージを受けない程度の温度とすることができる。例えば、５０℃とすることができる。

搬送部２、予熱部４、第１成形部６及び第２成形部８は、それぞれの内部が不活性ガス雰囲気とされている。不活性ガスとしては、窒素やアルゴンなどが使用され、酸素濃度が５ｐｐｍ以下であることが好ましい。このように搬送部２、予熱部４、第１成形部６及び第２成形部８の内部を不活性ガス雰囲気とすることで、金型ユニット１４の酸化やガラス材料の表面変質を防止できる。

ターンテーブル１８は、搬送部２の中心に下方から延びるように設けられた回転軸２８と、回転軸２８により支持された円盤状の回転盤３０とを備えている。搬送部２の下方には、モーターなどの回転軸２８を回転駆動させるための駆動装置（図示せず）が設けられている。駆動装置により回転軸２８が回転されることにより、回転盤３０が回転し、これにより、回転盤３０上に載置された金型ユニット１６を円周方向に移動させることができる。

また、各移動機構２０、２２、２４、２６は、ターンテーブル１８を貫通して上下方向に延びる駆動軸２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂと、駆動軸２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂの先端に取り付けられた保持部材２０Ａ、２２Ａ、２４Ａ、２６Ａとを備えている。これら移動機構２０、２２、２４、２６は、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８及び交換部１０の直下に、これらの各部４、６、８、１０に対応して設けられている。

各駆動軸２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂは、ターンテーブル１８の回転盤３０の対応する位置に設けられた、各開口３０A、３０B、３０C、３０Dを通って、搬送部２内に延びている。各開口３０A、３０B、３０C、３０Dは、金型ユニット１６の型支持部材１２よりも径が小さく、各移動機構２０、２２、２４、２６の保持部材２０Ａ、２２Ａ、２４Ａ、２６Ａより径が大きい。

各移動機構２０、２２、２４、２６の駆動軸２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂは、搬送部２の下方に設けられたアクチュエータなどの駆動装置（図示せず）により、保持部材２０Ａ、２２Ａ、２４Ａ、２６Ａがターンテーブル１8と干渉しないように下方に退避した退避位置と、先端の保持部材２０Ａ、２２Ａ、２４Ａ、２６Ａが予熱部４、第１成形部６、第２成形部８、及び交換部１０の下端に配置された進出位置との間で上下方向に伸縮可能である。これにより、各移動機構２０、２２、２４、２６は、それぞれ、金型ユニット１６を、ターンテーブル１８上に載置された下方位置と、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８及び交換部１０の各室内に配置された上方位置との間で移動させることができる。

予熱部４は、予熱部ケーシング４Ａにより画成された略円柱状の空間を有し、内部に設けられた予熱ヒータ３２を備えている。このような予熱ヒータ３２としては、例えば、コイルヒーターなどの内側に配置された加熱対象(金型ユニット)を外周から均一に加熱することができるものが望ましい。この予熱部４では、第１成形部６におけるガラス材料のプレス成形に先立ち、金型ユニットをガラス材料のガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで加熱する。予熱部４の内部は不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。なお、本実施形態では、予熱ヒータ３２を予熱部４の内部に設けることとしているが、これに限らず、予熱部４の外部に設置してもよい。

本実施形態のレンズ成形装置１では、第１成形部６と第２成形部８とは、同一の構成を備えている。したがって、第１成形部６の構成についてのみ説明し、第２成形部８の各部については、第１成形部６と同一の符号を付し、説明を省略する。

第１成形部６は、成形部ケーシング６Ａにより画成された略円柱状の空間を有し、プレスマシン３４及びヒータ３６を備えている。プレスマシン３４は、プレスヘッド３４Ａと、プレスヘッド駆動部３４Ｂとを備えている。プレスヘッド駆動部３４Ｂは、内部に油圧ピストンなどのアクチュエータを内蔵しており、このアクチュエータを駆動させることによりプレスヘッド３４Ａを下方に向けて第１成形部６内に降下させる。

ヒータ３６は金型ユニット１６内に配置されたガラス材料を加熱し、軟化させるために設けられている。なお、第１成形部６のヒータ３６も、予熱部４の予熱ヒータ３２と同様に、例えば、コイルヒーターなどの内側に配置された加熱対象を外周から均一に加熱することができるものが望ましい。また、本実施形態では、ヒータ３６を第１成形部６の内部に設けることとしているが、これに限らず、第１成形部６の外部に設置してもよい。

交換部１０は、交換部ケーシング１０Ａにより画成された略円筒状の空間からなる。交換部ケーシング１０Ａは、搬送部ケーシング２Ａの上部と一体となった基部ケーシング１０Ａ’と、基部ケーシング１０Ａ’の上方に配置された上部ケーシング１０Ａ”とを備えている。基部ケーシング１０Ａ’の上端面にはＯリング３８が取り付けられている。これにより、上部ケーシング１０Ａ”を基部ケーシング１０Ａ’の上方に同軸に配置した際に、このＯリング３８により基部ケーシング１０Ａ’と上部ケーシング１０Ａ”との間が隙間なく密閉される。また、搬送部ケーシング２Ａの上面の交換部１０に対応する開口１０Ｂの周囲にもＯリング３９が取り付けられている。

図５は、図１のレンズ成形装置で用いられる金型ユニットの構成を概略的に示す鉛直方向の断面図である。図５に示されているように、金型ユニット１６は、金型１４を備えている。この金型１４が型支持部材１２に取り付けられる。金型（成形型）１４は、製造すべきガラス成形体の形状に合わせて形成された成形面を有する上型１４Ａ、下型１４Ｂと、これら上型１４Ａ及び下型１４Ｂの径方向の相互位置を規制する胴型１４Ｃとを有する。上型１４Ａ及び下型１４Ｂの成形面には離型膜が成膜されている。ガラス材料４０は、上型１４Ａと下型１４Ｂの間に挟み込まれた状態で配置されている。ガラス材料４０をガラス屈伏点温度以上に加熱した状態で、上下型１４Ａ、１４Ｂを相対的に近接する方向に加圧することにより、ガラス材料４０に成形面形状が転写され、所望の形状のガラス成形体（光学素子）にプレス成形することができる。

次に、本実施形態のレンズ成形装置によるレンズ成形方法（光学素子の製造方法）を説明する。図６は、各金型ユニットが搬送部のターンテーブル上に配置された状態での、図２のＡ−Ａ´線に沿った断面図であり、図７は図２のB−B´線に沿った断面図である。また、図８は、各処理工程、移動ステップの時系列的な関係等を示すチャートである。

本実施形態のレンズ成形装置１によるレンズ成形方法では、予熱部４、第１成形部６、第２成形部８及び交換部１０のそれぞれにおいて同時に金型ユニット１６への処理が行われる。即ち、４つの金型ユニット(例えば、金型ユニット１６ａ乃至ｄ)が同時並列的に処理される。

以下、１の金型ユニット１６ａに対する処理のみを説明するが、金型ユニット１３ａが、交換部１０に導入されているときには、並列的に、予熱部４では、先行する金型ユニット１６ｂが加熱され、第１成形部６では、さらに先行する金型ユニット１６ｃが第１プレス成形され、第２成形部８は、さらに先行する金型ユニットが第２プレス成形１６ｄされている(図１および図２)。したがって、各部での金型ユニットの滞在時間は等しく、さらに各部間での金型ユニットの移動は、同期して行われる。

レンズ成形装置１によるレンズ成形方法では、まず、上型１４Ａと下型１４Ｂの間に未成形のガラス材料４０を収容した金型ユニット１６ａを、交換部（導入部）１０に配置する導入工程が行われる。このとき、交換部１０には、第２成形部８でガラス材料の第２成形が完了した金型ユニットが配置されているので、未成形のガラス材料を収容した金型ユニット１６ａは、成形が完了したガラス材料を収容した金型ユニットと交換されることで、交換部１０に配置される(図４)。

この交換では、まず、交換部１０の上部ケーシング１０Ａ”を上方へ移動させ、交換部１０を開放する。そして、成形が完了したガラス成形体となったガラス材料を収容した金型を、型支持部材１２から取外し、未成形のガラス材料を収容した金型１４を型支持部材１２に取り付ける。

このとき、搬送部ケーシング２Ａの交換部１０に連通する開口１０Ｂの周囲にＯリング３９が設けられているため、移動機構２８により支持された型支持部材１２Ａの上面と、このＯリング３９とが当接する。これにより、交換部１０の上部ケーシング１０Ａ”を取り外しても、搬送部２内を気密状態に保つことができ、搬送部２内の酸素（Ｏ₂）濃度の上昇を防止できる。

次に、交換部１０に配置された金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共に、交換部１０から予熱部４に搬送する第１の移動ステップ(第１の搬送工程)を行う。すなわち、まず、交換部移動機構２６により、交換部１０に導入された金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共に、交換部１０内からターンテーブル１8上の下方位置まで降下させる(図７)。そして、ターンテーブル１8を、金型ユニット１６ａと型支持部材１２が、予熱部４の直下に位置する(図６における金型ユニット１６ｂの位置)まで、９０度、回転させる。
さらに、予熱部移動機構２８により、金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共にターンテーブル１8上から予熱部４内の上方位置(図３における金型ユニット１６ｂの位置)まで上昇させる。

次に、金型ユニット１６ａ内のガラス材料を加熱する予熱ステップを行う。すなわち、予熱部４内の予熱ヒータ３２により金型ユニット１６ａを加熱する。なお、予熱ステップでは、金型１4内のガラス材料の温度がガラス転移温度Ｔｇ＋１０℃を超えないように予熱ヒータ３２を制御することが好ましい。

次に、予熱が完了した金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共に、予熱部４から第１成形部６に搬送する第２の移動ステップ(第２の搬送工程)を行う。すなわち、まず、予熱部移動機構２０により、予熱された金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共に予熱部４内からターンテーブル１8上の下方位置まで降下させる。次いで、ターンテーブル１８を、金型ユニット１６ａが第１成形部６の下方に位置する(図７における金型ユニット１６ｃの位置)まで、９０度、回転させる。

金型ユニット１６ａが第１成形部６の下方に位置するまでターンテーブル１8を回転した後、第１成形部移動機構２２により、金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共にターンテーブル１8上から第１成形部６内の上方位置(図４における金型ユニット１６ｃの位置)まで上昇させる。

なお、この移動ステップは、金型ユニット１６ａの温度が、ガラス材料のガラス転移温度から５０℃減じた温度（Ｔｇ−５０℃）以上、かつ、ガラス転移温度に１０℃加えた温度（Ｔｇ＋１０℃）以下の範囲のときに行うことが望ましい。

次に、第１成形部６において、金型ユニット１６ａを加熱する。すなわち、第１成形部６において、ヒータ３６により、金型ユニット１６ａを、金型１４内のガラス材料４０の温度がガラス粘度で１０⁶〜１０¹¹ｄＰａ・ｓに相当する温度まで加熱する。好ましくは、屈伏点Ｔｓよりも１０〜３０℃程度高くなるまで加熱する。

次に、金型ユニット１６ａに対する加熱が完了したら、引き続き第１成形部６内において、金型ユニット１６ａの金型１４に、第１加圧工程(第１のプレス成形工程)を行う。すなわち、金型ユニット１６ａのガラス材料の温度を保ちながら、所定の時間（例えば、数十秒〜数十分）、プレスヘッド駆動部３４Ｂによりプレスヘッド３４Ａを降下させ、金型１４を上下方向に押圧し、ガラス材料をプレス成形する。なお、第１加圧工程におけるプレス荷重Ｐ１は、３０〜２００ｋｇｆ/cm²とすることが好ましい。

次に、第１加圧工程が完了した金型ユニット１６ａを、第１成形部６から第２成形部８に搬送する第３の移動ステップ(第３の搬送工程)を行う。すなわち、まず、第１成形部移動機構２２により、金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共に第１成形部６内からターンテーブル１8上の下方位置(図７における金型ユニット１６ｃの位置)まで降下させる。次いで、ターンテーブル１8を、金型ユニット１６ａが第２成形部８の下方に位置する(図６における金型ユニット１６ｄの位置)まで、９０度、回転させる。

金型ユニット１６ａが第２成形部８の下方に位置するまでターンテーブル１8を回転した後、第２成形部移動機構２４により、金型ユニット１６ａを型支持部材１２と共にターンテーブル１8上から第２成形部８内の上方位置(図３における金型ユニット１６ｄの位置)まで上昇させる。

このように第３の移動ステップ(第３の搬送工程)において、金型ユニット１６ａは、搬送部２の内部空間を通って、第１成形部６から第２成形部８に搬送されることになる。上述したように、搬送部２の内部空間内の温度は、１００℃程度であるの、第３の移動ステップ(第２の搬送工程)において、第１成形部６でプレス成形された金型ユニット１６ａ内のガラス材料４０の温度は低下する。

本実施形態は、第３の移動ステップ(第３の搬送工程)によって、第１成形部６でプレス成形された金型ユニット１６ａ内のガラス材料４０の温度が、ガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却するように構成されている。したがって、本実施形態では、搬送部２が、第１成形部６でプレス成形されたガラス材料４０をガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却する冷却部を構成することになる。冷却部における冷却速度は、その熱容量に影響する光学素子の形状、直径、及び肉厚等により、適宜設定される。

次に、第２成形部８内において金型ユニット１６ａの金型１４に、第２加圧工程(第２のプレス成形工程)を行う。すなわち、金型ユニット１６ａのガラス材料の温度を保ちながら、所定の時間（例えば、数十秒〜数十分）、第２成形部８のプレスヘッド駆動部３４Ｂによりプレスヘッド３４Ａを降下させ、金型１４を上下方向に押圧し、ガラス材料４０をプレス成形する。なお、第２の加圧工程におけるプレス荷重Ｐ２は、第１の加圧工程におけるプレス荷重Ｐ１よりも小さく、例えば１０〜４０ｋｇｆ/cm²とすることが好ましい。

金型ユニット１６ａに対する第２加圧工程が完了した後、金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共に第２成形部８から交換部１０へ移動させる第４の搬送ステップ(第４の搬送工程)を行う。すなわち、まず、第２成形部移動機構２４により、金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共に第２成形部８内からターンテーブル１8上の下方位置(図６における金型ユニット１６ｄの位置)まで降下させる。
次いで、ターンテーブル１8を、金型ユニット１６ａが交換部１０の下方に位置するまで、９０度、回転させた後、交換部移動機構２６により、金型ユニット１６ａを、型支持部材１２と共にターンテーブル１8上から交換部１０内の上方位置(図４)に上昇させる。

この第４の搬送ステップは、金型ユニット１６ａのガラス材料のガラス転移温度から１００℃減じた温度（Ｔｇ−１００℃）以上、かつ、ガラス転移温度に１０℃加えた温度（Ｔｇ＋１０℃）以下の範囲の時に行うとよい。なお、温度（Ｔｇ−８０℃）から温度（Ｔｇ−１０℃）までの範囲で行なうことがより好ましい。

このように、第４の搬送ステップをガラス転移温度に１０℃加えた温度以下で開始することにより、第２成形部８から交換部１０へ金型ユニット１６ａを移動させた際に、ガラス材料の温度が低下し、ガラス転移温度Ｔｇ以下になる。このため、自重によるガラス成形体の変形の影響を少なくでき、かつプレス時間の短縮することができる。

第３の搬送ステップで交換部１０に戻された金型ユニット１６ａは、上述した交換作業と同様の手順で、未成形のガラス材料を収容した新たな金型ユニットと交換される。

以上の工程が繰り返すことにより、次々に、金型ユニット内のガラス材料がプレス成形され、レンズ(光学素子)が連続的に製造される。

本実施形態のレンズ成形装置(光学素子の製造装置)では、交換部、予熱部、第１成形部、第２成形部が円周上に配置され、金型ユニットをターンテーブルによって、順次、交換部、予熱部、第１成形部、第２成形部に搬送する構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。

例えば、交換部、予熱部、第１成形部、及び第２成形部を矩形状に、即ち矩形の角部に各処理部が位置するように配置し、金型ユニットを直線的に次の処理部に搬送する搬送機構を設け、第１成形部から第２成形部への搬送中に、第１成形部でプレス成形されたガラス材料の温度をガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却されるようにした構成でもよい。

例えば、予熱部、第１成形部、第２成形部を直列に配置し、第１成形部から第２成形部への搬送中に、第１成形部でプレス成形されたガラス材料の温度をガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却される構成でもよい。このような構成では、予熱部の上流に搬入部が、第２成形部の下流に搬出部がそれぞれ設けられるようにした構成となる。

また、本実施形態に適用される光学素子の形状としては、両凹レンズ、凹メニスカスレンズ、及び凸メニスカスレンズが好ましい。特に、両凹レンズ、及び凹メニスカスレンズがより好ましい。このようなレンズ形状の面精度を高めるためには、プレス成形を２回に分けて行うことが有効な手段であるからである。

最後に、本発明の実施形態を、図等を用いて総括する。
本発明の実施形態の光学素子の製造方法は、金型ユニット１６を搬送経路に沿って搬送する搬送装置２と、ガラス材料４０が内部に配置された金型ユニットを搬送経路に配置する導入部１０と、搬送経路の導入部の下流側に設けられガラス材料をプレス成形する第１の成形部６と、搬送経路の第１の成形部の下流側に設けられガラス材料をプレス成形する第２の成形部８と、搬送経路の第１および第２の成形部の間に設けられ、第１の成形部でプレス成形されたガラス材料をガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却する冷却部２と、を備えたレンズ成形装置１によって行われる。この方法は、導入部に、内部のガラス材料がプレス成形されていない金型ユニットを搬送経路に配置する導入工程と、金型ユニットを、搬送装置によって導入部から第１の成形部に搬送する第１の搬送工程と、第１の成形部に搬送された金型ユニット内のガラス材料をプレス成形する第１のプレス成形工程と、金型ユニットを、搬送装置によって第１の成形部から冷却部を介して第２の成形部に搬送する第２の搬送工程と、第２の成形部に搬送された金型ユニット内のガラス材料をプレス成形する第２のプレス成形工程と、金型ユニットを、搬送装置によって第２の成形部から搬出する第３の搬送工程と、を含み、冷却部が、第１の成形部と第２の成形部の間の搬送経路によって構成され、第１ないし第３の搬送工程が同期して行われる。

本発明の実施形態のガラス成形体の製造装置１は、金型ユニット１６内に配置されたガラス材料４０を加熱し、ガラス材料をプレス成形することによりガラス成形体を製造するガラス成形体の製造装置である。この製造装置１は、金型ユニットを搬送経路に沿って搬送する搬送装置２、３０と、搬送経路にガラス材料が内部に配置された金型ユニットを配置する導入部１０と、搬送経路の導入部の下流側に設けられガラス材料をプレス成形する第１の成形部６と、搬送経路の第１の成形部の下流側に設けられガラス材料をプレス成形する第２の成形部８と、搬送経路の第１および第２の成形部の間に設けられ第１の成形部でプレス成形されたガラス材料をガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却する冷却部２と、を備えている。

１：レンズ成形装置
２：搬送部
４：予熱部
６：第１成形部
８：第１成形部
１０：交換部
１２：型支持部材
１６：金型ユニット
１８：ターンテーブル
２０、２２、２４、２６：移動機構

Claims (10)

1. 光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法であって、
   前記製造装置は、
   ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを搬送経路に配置する導入部と、
   前記導入部に配置された前記金型ユニットを前記搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、
   前記搬送経路の前記導入部の下流側に設けられ前記ガラス材料を所定温度まで加熱する予熱部と、
   前記搬送経路の前記予熱部の下流側に設けられ前記ガラス材料をプレス成形する第１の成形部と、
   前記搬送経路の前記第１の成形部の下流側に設けられ前記ガラス材料をプレス成形する第２の成形部と、
   前記搬送経路の前記第１および第２の成形部の間の搬送部で構成される冷却部と、を備え、
   前記方法は、
   内部のガラス材料がプレス成形されていない金型ユニットを、前記導入部に配置する導入工程と、
   前記金型ユニットを、前記搬送装置によって前記導入部から前記予熱部に搬送する第１の搬送工程と、
   前記予熱部に搬送された前記金型ユニット内のガラス材料を、所定温度まで加熱する予熱工程と、
   前記金型ユニットを、前記搬送装置によって前記予熱部から前記第１の成形部に搬送する第２の搬送工程と、
   前記第１の成形部に搬送された前記金型ユニット内のガラス材料を、プレス成形する第１のプレス成形工程と、
   前記金型ユニットを、前記第１の成形部から前記冷却部を介して前記第２の成形部に搬送する第３の搬送工程と、
   前記第２の成形部に搬送された前記金型ユニット内のガラス材料を、プレス成形する第２のプレス成形工程と、
   前記金型ユニットを、前記搬送装置によって前記第２の成形部から搬送する第４の搬送工程と、を含み、
   前記第２の搬送工程が、前記金型ユニットの温度が(ガラス転移温度Ｔｇ−５０)℃以上（ガラス転移温度Ｔｇ＋１０）℃以下で行われ、
   前記冷却部は、内部温度が１００℃以下に設定され、前記第１の成形部でプレス成形されたガラス材料を前記第１の成形部から前記第２の成形部への前記第２の搬送工程中にガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却し、
   前記第１ないし第４の搬送工程が同期して行われる、
   光学素子の製造方法。
2. 前記導入部が、プレス成形が完了したガラス材料が配置された前記金型ユニットを、プレス成形が行われていないガラス材料が配置された金型ユニットに交換する金型ユニット交換部である、
   請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記搬送装置が、ターンテーブルを備える、
   請求項１または２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記第１および第２の成形部は、前記金型ユニット内に配置されたガラス材料を加熱軟化させる加熱部と、前記金型ユニットを押圧して前記ガラス材料をプレス成形するプレス部とを含む、
   請求項１ないし３のいずれか１項に光学素子の製造方法。
5. 前記金型ユニットは、前記光学素子の形状に対応する成形面を有する成形型と、前記成形型を保持する型支持部材とを有する、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
6. 金型ユニット内に配置されたガラス材料を加熱し、前記ガラス材料をプレス成形することにより光学素子を製造する光学素子の製造装置であって、
   前記金型ユニットを搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、
   前記搬送経路にガラス材料が内部に配置された金型ユニットを配置する導入部と、
   前記搬送経路の前記導入部の下流に設けられ前記ガラス材料を所定温度まで加熱する予熱部と、
   前記搬送経路の前記予熱部の下流側に設けられ前記ガラス材料をプレス成形する第１の成形部と、
   前記搬送経路の前記第１の成形部の下流側に設けられ前記ガラス材料をプレス成形する第２の成形部と、
   前記搬送経路の前記第１の成形部と第２の成形部の間の搬送部で構成され前記第１の成形部でプレス成形されたガラス材料をガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却する冷却部と、を備え、
   前記予熱部から第１の成形部への搬送が、前記金型ユニットの温度が(ガラス転移温度Ｔｇ−５０)℃以上（ガラス転移温度Ｔｇ＋１０）℃以下で行われ、
   前記冷却部は、内部温度が１００℃以下に設定され、前記第１の成形部でプレス成形されたガラス材料を前記第１の成形部から前記第２の成形部への搬送中にガラス転移温度Ｔｇ近傍の温度まで冷却し、
   前記第１ないし第４の搬送工程が同期して行われる、
   光学素子の製造装置。
7. 前記導入部が、プレス成形が完了したガラス材料が配置された前記金型ユニットを、プレス成形が行われていないガラス材料が配置された金型ユニットに交換する金型ユニット交換部である、
   請求項６に記載の光学素子の製造装置。
8. 前記搬送装置が、ターンテーブルを備える、
   請求項６または７に記載の光学素子の製造装置。
9. 前記第１および第２の成形部は、前記金型ユニット内に配置されたガラス材料を加熱軟化させる加熱部と、前記金型ユニットを押圧して前記ガラス材料をプレス成形するプレス部とを含む、
   請求項６ないし８のいずれか１項に記載の光学素子の製造装置。
10. 前記金型ユニットは、前記光学素子の形状に対応する成形面を有する成形型と、前記成形型を保持する型支持部材とを有する、
    請求項６ないし９のいずれか１項に記載の光学素子の製造装置。

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