JPWO2012002008A1 - 光学素子の製造方法および光学素子の製造装置 - Google Patents

Abstract

成形型内における光学素材の位置ずれ等に起因する光学素子の品質低下を招くことなく、成形型内への加熱された不活性ガスの導入による加熱効率の向上を実現する。解決手段の一例として、筒型２１に対向して挿入された上型２２と下型２３の間に形成されるキャビティ２４に光学素材９０を収容して加熱してプレス成形する製造装置Ｍ１において、ガス導入穴２１ａが形成された筒型２１と同軸に、ガス供給穴３２が形成されたスリーブ３１を装着し、スリーブ３１の下端に設けられた軸方向駆動ばね３３によって、上プレート１１の上下動に連動してスリーブ３１が昇降し、上型２２に固定荷重Ｗ１が作用し光学素材９０が固定された状態で、ガス導入穴２１ａにガス供給穴３２が一致することでガスノズル３４から加熱された不活性ガス８０を導入する。これにより光学素材９０の位置ずれを生じることなく、光学素材９０を効率よく加熱して成形できる。

Description

本発明は、光学素子の製造方法および光学素子の製造装置に関する。

ガラス等の熱可塑性の光学素材を成形型内で加熱および押圧して所望の形状の光学素子を成形する技術が知られている。この技術において、成形型との接触部からの熱伝導でガラス等を加熱しようとしても、ガラス等の熱伝導率が小さいために、均一に加熱するために時間がかかる場合があった。

そのため、特許文献１では、補助加熱手段として、加熱された不活性ガスを直接的に成形型内のガラスに吹き付けることによって均一な加熱を行う技術が開示されている。

特開２００８−１２０６４５号公報

ところが、上述の特許文献１の技術は、迅速かつ均一にガラス等の光学素材を所定の温度に加熱できるという優れた技術ではあるが、成形型内への加熱ガスの導入時に光学素材がガスの動圧等によりキャビティ内の所定の位置から移動してしまう懸念があった。そして、光学素材が移動してしまう結果、良好な光学素子を得ることができない場合がある、という技術的課題があった。

本発明の目的は、成形型内における光学素材の位置ずれ等に起因する光学素子の品質低下を招くことなく、成形型内への加熱された不活性ガスの導入による加熱効率の向上を実現することが可能な光学素子の製造技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、成形型内のキャビティに位置する光学素材に第１荷重を加えて固定する第１工程と、
その後、加熱されたガスを前記キャビティ内に導入して前記光学素材を加熱軟化させる第２工程と、
その後、前記キャビティ内の前記光学素材に前記第１荷重よりも大きな第２荷重を加えて光学素子を成形する第３工程と、を含む、光学素子の製造方法を提供する。

本発明の第２の観点は、成形型を加圧する加圧手段と、
前記成形型内のキャビティに加熱されたガスを導入可能にするガス導入手段と、
前記キャビティに収容された光学素材の成形時の第２荷重よりも小さい第１荷重を前記光学素材に加えて固定した後に、前記ガスが前記キャビティに導入されるように制御する制御手段と、を含む、光学素子の製造装置を提供する。

本発明によれば、成形型内における光学素材の位置ずれ等に起因する光学素子の品質低下を招くことなく、成形型内への加熱された不活性ガスの導入による加熱効率の向上を実現することが可能な光学素子の製造技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用の一例を工程順に示す略断面図である。 本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の作用の一例を示す線図である。 本発明の他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成例を示す略断面図である。 図３の横断面図である。 本発明の他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の動作状態の一例を示す略断面図である。 図５の横断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用例を示す略断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用例を示す略断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用の変形例を示す略断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用例を示す略断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用例を示す略断面図である。

本実施の形態では、一態様として、成形型のキャビティ内に加熱ガスを導入する際に、加熱ガスの導入で光学素材が動くことなく、且つ光学素材が破損することのない荷重で上下の型で成形素材を挟み込んだ後に加熱ガスをキャビティ内に導入する。

また、荷重が解放されている際には加熱ガスや成形型の外部雰囲気内の低温のガス等がキャビティ内に導入されることのないようにガス導入路が閉鎖されるようにして、成形型内における成形素材の位置ずれやキャビティ内の温度低下を防止する。

すなわち、キャビティ内へ導入された加熱ガスの動圧等によって光学素材が所定の位置から移動することなく、所定の位置に静止したままで効率よく加熱され、良好な光学素子が得られる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

なお、以下の本実施の形態の説明では、各図において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向は図示の通りとし、一例として、Ｚ方向は鉛直方向、Ｘ−Ｙ平面は水平面とする。

また、以下の各実施の形態の説明において、共通する構成要素は共通の参照符号を付して、重複した説明は割愛する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用の一例を工程順に示す略断面図である。

図２は、本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法を実施する製造装置の作用の一例を示す線図である。

本実施の形態の製造装置Ｍ１は、上下方向に対向する上プレート１１（加圧手段）および下プレート１２と、この上プレート１１を上下方向に駆動する上軸１３と、を備えている。

上プレート１１および下プレート１２には、図示しないヒータが埋設されている。これにより、ヒータは、各プレートを所定の温度に加熱することが可能になっている。

下プレート１２には成形型２０が載置されている。この成形型２０の周囲には後述の制御機構３０（制御手段）が設けられている。

成形型２０は、筒型２１と、この筒型２１の上下の開口端から対向するように挿入された上型２２および下型２３と、を備えている。

そして、筒型２１の内部においては、対向する上型２２の成形面２２ａと、下型２３の成形面２３ａの間にキャビティ２４が形成されている。このキャビティ２４の内部には、例えば、予め球形に予備成形されたガラスプリフォーム等の光学素材９０が収容されている。

筒型２１の壁面には、内部のキャビティ２４に連通する位置に、複数のガス導入穴２１ａ（ガス導入手段）（透孔）が、Ｚ軸に関して対称な位置に貫通して形成されている。

本実施の形態の製造装置Ｍ１の場合、成形型２０の周囲には、筒型２１が同軸に挿通されるスリーブ３１（第１筒体）と、筒型２１のガス導入穴２１ａに対向して開口した複数のガスノズル３４と、このスリーブ３１の下端に設けられ、当該スリーブ３１を上型２２の上端から突出させる方向に上向きに常時押圧する軸方向駆動ばね３３と、を備えた制御機構３０が配置されている。なお、図１においては、便宜上、スリーブ３１のみに符号（３０）を付してある。

なお、軸方向駆動ばね３３としては、スリーブ３１の下端部に螺旋状にスリットを形成して、スリーブ３１の下端部自体が軸方向駆動ばね３３として機能する構成としてもよい。

ガスノズル３４は、例えば、トーチヒータで構成されている。ガスノズル３４は、所定の温度に加熱されたガスの一例の不活性ガス８０を、成形型２０のガス導入穴２１ａに向けて、常時噴き出す構成となっている。

また、スリーブ３１には、Ｚ軸の回転方向の位置において、ガス導入穴２１ａと同一位置に複数のガス供給穴３２（第１貫通穴）が開口している。

このガス供給穴３２は、スリーブ３１が軸方向駆動ばね３３によって上方向に突出した状態では、ガス導入穴２１ａの高さ位置よりも上側に移動することにより、ガス導入穴２１ａとガスノズル３４の連通状態がスリーブ３１によって遮断される。

また、上プレート１１によって下方に押し込まれてスリーブ３１の上端が上型２２の上端面と一致する位置まで移動すると、ガス供給穴３２が筒型２１のガス導入穴２１ａと同一高さになる。これにより、ガスノズル３４がガス導入穴２１ａと連通して、キャビティ２４の内部に加熱された不活性ガス８０が導入される。

すなわち、本実施の形態の制御機構３０は、上プレート１１の上下動に連動して、ガス供給穴３２が形成されたスリーブ３１を上下動させることで、ガス導入穴２１ａとガスノズル３４の遮断と連通を切り換える動作を実現している。

本実施の形態の場合、上プレート１１の中央部には、上プレート１１および上軸１３を軸方向に貫通してピン穴１１ａが設けられている。このピン穴１１ａの内部には、上プレート１１の下面から突出する加圧ピン１１ｂ（加圧手段）が収容されている。

この加圧ピン１１ｂの上端部は、加圧ばね１１ｃを介して、ピン穴１１ａの上端部に固定されている。

そして、上軸１３によって上プレート１１が下降する場合、上プレート１１がスリーブ３１の上端に当接する前に、最初に加圧ピン１１ｂの下端が成形型２０の上型２２に当接する。これにより、当該上型２２を下型２３に接近させる方向に負荷（すなわち、光学素材９０を上型２２と下型２３の間に挟んで固定する後述の固定荷重Ｗ１（第１荷重））が発生する。

そして、上プレート１１の下降とともに加圧ピン１１ｂはピン穴１１ａの内部に押し込まれる。そして、上プレート１１が上型２２に当接した状態では、加圧ピン１１ｂは、ピン穴１１ａの内部に完全に押し込まれた状態となる。

このように、本実施の形態では、下降する上プレート１１がスリーブ３１に当接する前に、加圧ピン１１ｂが上型２２に当接することで固定荷重Ｗ１を発生させる構成となっている。

従って、加圧ピン１１ｂを支持する加圧ばね１１ｃのばね定数や長さを適宜設定することで、固定荷重Ｗ１を所望の値に設定可能である。

本実施の形態の場合には、下降する上プレート１１によってスリーブ３１が押し下げられてガス供給穴３２がガス導入穴２１ａに一致する直前の高さで、すなわち、ガスノズル３４からキャビティ２４に不活性ガス８０が導入される直前の位置で、加圧ピン１１ｂが上型２２に対して所定の固定荷重Ｗ１を作用させるように設定されている。

以下、本実施の形態の作用の一例を図１および図２を参照して説明する。

まず、内部に光学素材９０が収容された成形型２０をスリーブ３１が装着された状態で、所定の成形温度に加熱されている下プレート１２に載置する（準備工程Ｋ１）。

このとき、成形型２０の内部の光学素材９０には、上型２２の自重である上型自重Ｗ０が作用するのみである。また、光学素材９０は、キャビティ２４の中央位置、すなわち、成形面２２ａおよび成形面２３ａの中心位置（光軸位置）に中心が一致するように位置決めされている。

また、スリーブ３１は、軸方向駆動ばね３３によって上端が上型２２の上端面から突出した状態にあり、ガス供給穴３２がガス導入穴２１ａから上側に逸れた位置に移動している。このため、キャビティ２４は、ガスノズル３４や外部雰囲気から遮断されている。

このように、外部から負荷が作用しない状態では、スリーブ３１によってガス導入穴２１ａが閉止されている。このため、成形型２０のキャビティ２４の所定の中心位置に位置する光学素材９０は、外部雰囲気等の影響で位置ずれすることはない。

次に、上軸１３によって、所定の成形温度に加熱された上プレート１１を下降させると、上プレート１１から突出した加圧ピン１１ｂが最初に上型２２の上端に当接し、上プレート１１がスリーブ３１に対する当接直前まで下降する。これにより、固定荷重Ｗ１を上型２２に作用させて（固定タイミングｔ１）、光学素材９０を固定する（固定工程Ｋ２（第１工程））。

さらに、上プレート１１を下降させてスリーブ３１を下方に押し込みつつ、上プレート１１が上型２２の上端面に当接すると、ガス供給穴３２がガス導入穴２１ａに一致する（ガス導入開始タイミングｔ２）。これにより、ガスノズル３４から噴き出す所定の温度に加熱された不活性ガス８０がキャビティ２４の光学素材９０に吹き付けられて、当該光学素材９０の加熱が開始される（加熱工程Ｋ３（第２工程））。

このとき、同時に、上プレート１１および下プレート１２からの熱伝導や輻射熱によっても光学素材９０は加熱される。

本実施の形態の場合、このガスノズル３４からの不活性ガス８０の導入の直前に、光学素材９０は、固定荷重Ｗ１によって固定されているので、キャビティ２４の所定の中心位置から位置ずれすることが確実に防止されている。

そして、光学素材９０が所定の成形温度ＴＳに達すると、上軸１３により、上プレート１１をさらに下降させ、上型２２を成形荷重Ｗ２（第２荷重）で押圧して光学素材９０の成形を開始する（成形プレス開始タイミングｔ３）。そして、上型２２の成形面２２ａと下型２３の成形面２３ａが光学素材９０に転写されることにより、光学素子９１が得られる（プレス成形工程Ｋ４（第３工程））。

この成形時に、本実施の形態の場合には、光学素材９０がキャビティ２４の内部で位置ずれせずに、中心位置に精度よく位置決めされている。これにより、例えば、光軸対称に光学素材９０が変形して、光軸の回りにおける光学的な性能に偏り等のない、高品質の光学素子９１が得られる。

その後、上プレート１１による成形荷重Ｗ２を解除するとともに、成形型２０の冷却を開始する（成形プレス終了タイミングｔ４）。このとき、上プレート１１が上昇してスリーブ３１から離間すると、スリーブ３１は上昇し、ガス供給穴３２はガス導入穴２１ａから上方に逸れた位置に移動する。これにより、キャビティ２４は外部から遮断された状態に復帰する。

そして、所定の温度まで成形型２０の温度が低下したら、成形型２０を分解して、光学素子９１を取り出す。

なお、必要に応じて、冷却開始時に、所望の型締め荷重を上型２２に作用させてもよい。

このように、本実施の形態の製造装置Ｍ１の場合には、成形型２０のガス導入穴２１ａの開閉を制御するガス供給穴３２を有するスリーブ３１を、上プレート１１に連動して上下動させる。これにより、光学素材９０に対して所定の固定荷重Ｗ１を作用させて固定した後に、加熱された不活性ガス８０がキャビティ２４に導入される。

このため、加熱された不活性ガス８０をキャビティ２４内へ導入して光学素材９０に吹き付けることによって光学素材９０を成形温度まで短時間に均一に効率よく加熱できるとともに、不活性ガス８０の吹き付けによって光学素材９０がキャビティ２４内の所定の位置から移動することがなく、効率よく、良好な光学性能の光学素子９１が得られる。

ここで、本実施の形態における固定荷重Ｗ１およびガスノズル３４からの不活性ガス８０の供給方法の一例を説明する。

本実施の形態の場合、一例として、ガスノズル３４は、ノズル径φ＝１ｍｍ〜４ｍｍとする。

ガスノズル３４のノズル径φが小さすぎると流速が早くなりすぎて、不活性ガス８０が吹き付けられる光学素材９０に作用する動圧が大きくなり、より大きな固定荷重Ｗ１で挟み込んで固定する必要がある。

一方、ガスノズル３４のノズル径φが大きすぎると流速が遅くなり、加熱された不活性ガス８０による光学素材９０の充分な熱交換がされなくなる。

また、不活性ガス８０の流量Ｑは、一例として、Ｑ＝１０Ｌ／ｍｉｎ〜４０Ｌ／ｍｉｎとする。

流量Ｑが小さすぎると不活性ガス８０の流速が遅くなり、光学素材９０に対する充分な熱交換がされなくなる。また、流量Ｑが大きすぎると不活性ガス８０の流速が早くなりすぎて、より大きな固定荷重Ｗ１で挟み込んで固定する必要がある。

次に、光学素材９０のサイズや形状等に基づいて固定荷重Ｗ１を決定する方法の一例を示す。

光学素材９０が荷重で弾性変形して、成形面２２ａ，２３ａと光学素材９０の接触部分が点接触ではなく面で接触していること、および光学素材９０の形状が球体である場合、
Ｐ：集中荷重［Ｎ］（＝固定荷重Ｗ１）、
ν１：光学素材９０のポアソン比、
ν２：成形面２２ａ（成形面２３ａ）のポアソン比、
Ｅ１：光学素材９０の縦弾性係数［ＭＰａ］、
Ｅ２：成形面２２ａ（成形面２３ａ）の縦弾性係数［ＭＰａ］、
Ｒ１：光学素材９０の曲率半径［ｍｍ］、
Ｒ２：成形面２２ａ（成形面２３ａ）の曲率半径［ｍｍ］（凹面の場合、１／Ｒ２＝−（１／Ｒ２）、平面の場合、Ｒ２＝∞）、とすると、
成形面２２ａ（成形面２３ａ）に対する接触半径α［ｍｍ］は、ヘルツの公式より以下の（１）式の通りとなる。

ここで、接触半径αが小さいと加熱時に充分な変形が得られず、大きすぎると光学素材９０の表面にワレが生じてしまい良好な光学素子９１等の成形品が得られない。

従って、本実施の形態の場合、成形面２２ａ（成形面２３ａ）と光学素材９０の接触半径αは、一例として０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍが望ましい。このため、本実施の形態では、固定荷重Ｗ１を、一例として、約１ｋｇｆ〜５０ｋｇｆの範囲に設定する。

より望ましくは、接触半径αは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。その場合、固定荷重Ｗ１は、例えば、約５ｋｇｆ〜３０ｋｇｆの範囲に設定される。

すなわち、本実施の形態の場合には、加熱された不活性ガス８０の流量Ｑと、光学素材９０の形状等に応じて、光学素材９０を損傷しない範囲で、光学素材９０に十分な固定力が得られる固定荷重Ｗ１を決定する。

なお、光学素材９０を損傷しない範囲で、固定荷重Ｗ１を可能な限り大きくして、加熱工程Ｋ３の間に光学素材９０の変形が促進されるようにしてプレス成形工程Ｋ４の所要時間を短縮してもよい。

あるいは、光学素材９０を損傷しない範囲で、加熱工程Ｋ３の間に固定荷重Ｗ１よりも大きな第３荷重を加えて、加熱工程Ｋ３の間に光学素材９０の変形が促進されるようにしてもよい。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成例を示す略断面図、図４は、図３の横断面図である。

図５は、本発明の実施の形態２である光学素子の製造方法を実施する製造装置の動作状態の一例を示す略断面図、図６は、図５の横断面図である。

この実施の形態の製造装置Ｍ２では、成形型２０の筒型２１が同軸に挿入され、筒型２１のガス導入穴２１ａと同じ高さおよび同じ周方向の位置にガス供給穴４２（第２貫通穴）が形成された回動スリーブ４１（第２筒体）を制御機構４０（制御手段）として用いる点が上述の製造装置Ｍ１と異なっている。

この場合、上プレート１１によるプレス成形時のストロークが十分確保できるように、回動スリーブ４１の高さは、光学素材９０が収容された状態の成形型２０における上型２２と下型２３の両端面間の距離よりも短く設定されている。

そして、この実施の形態２の製造装置Ｍ２の制御機構４０の場合には、上プレート１１の上下動と連動して、図示しない回動機構により回動スリーブ４１をＺ軸の回りに回動させ、筒型２１のガス導入穴２１ａと回動スリーブ４１のガス供給穴４２が一致する位置と、ガス導入穴２１ａに対して、ガス供給穴４２が逸れた位置とを制御する。これにより、ガスノズル３４から成形型２０のキャビティ２４に対する不活性ガス８０の導入の有無を制御する。

すなわち、成形前の準備状態では、図３および図４に示す位置に回動スリーブ４１を回動させて、回動スリーブ４１によってガス導入穴２１ａを遮断することで、外部雰囲気等に起因する光学素材９０の位置ずれを防止する。

そして、上プレート１１が下降して上型２２の上端面に当接し、所定の固定荷重Ｗ１が上型２２に作用して光学素材９０が上型２２と下型２３の間に固定された状態で、図５および図６のように、回動スリーブ４１を、ガス供給穴４２がガス導入穴２１ａに一致する位置に回動させる。これにより、ガスノズル３４から加熱された不活性ガス８０を、ガス供給穴４２、ガス導入穴２１ａを通じてキャビティ２４に導入して光学素材９０に吹き付けることで、光学素材９０を加熱する。

また、上プレート１１による荷重が除かれた際には、再びガス導入穴２１ａおよびガス供給穴４２の相互の位置がずれるように回動スリーブ４１が回動して、キャビティ２４内への不活性ガス８０の導入路が封鎖される。

このように、本実施の形態の製造装置Ｍ２の場合にも、キャビティ２４内に位置する光学素材９０に対する高温の不活性ガス８０の吹き付けによる加熱に際して、光学素材９０が所定の位置から移動することが確実に防止され、上述の実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。

また、この実施の形態２の製造装置Ｍ２の場合には、回動スリーブ４１の上端部が成形型２０の上型２２の上側に突出しない。このため、上プレート１１に加圧ピン１１ｂ等の部材を設けることなく、上プレート１１自体の押圧動作によって固定荷重Ｗ１の印加を実現できる利点がある。

（実施の形態３）
図７および図８は、本発明の実施の形態３である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用例を示す略断面図である。

この実施の形態３の製造装置Ｍ３の場合には、成形型２０が配置される上プレート１１と下プレート１２間の対向空間の周囲に、可動ガスノズル５１および可動遮蔽板５２からなる制御機構５０（制御手段）を設置した点が、上述の実施の形態１と異なっている。

すなわち、この製造装置Ｍ３の場合には、制御機構５０の可動ガスノズル５１は、図示しない駆動機構に支持されることによって、成形型２０の筒型２１におけるガス導入穴２１ａに同軸に対向して接近する位置と、ガス導入穴２１ａから離間した位置との間で変位する。

この可動ガスノズル５１は、例えばトーチヒータで構成され、所定の成形温度に加熱された不活性ガス８０を連続して噴出している。

また、この可動ガスノズル５１の変位の経路途中には、図７および図８の紙面に垂直なＹ方向に変位することで、ガス導入穴２１ａに対して可動ガスノズル５１から噴出する不活性ガス８０を遮ることのできる可動遮蔽板５２が配置されている。

この製造装置Ｍ３の場合、上プレート１１によって上型２２及び光学素材９０に固定荷重Ｗ１が作用していないときには（図７の状態）、可動ガスノズル５１はガス導入穴２１ａから離間した位置に後退しており、後退した可動ガスノズル５１と筒型２１のガス導入穴２１ａの間に可動遮蔽板５２が進出している。このようにして、ガス導入穴２１ａに対して可動ガスノズル５１から噴出する不活性ガス８０を遮断している。

これにより、下プレート１２に載置された成形型２０の上型２２に上プレート１１が当接する前の状態において、キャビティ２４内の光学素材９０が所定の位置からずれることが防止される。

その後、上軸１３によって上プレート１１が下降し、上型２２に当接して固定荷重Ｗ１を作用させた時点で、図８のように、可動遮蔽板５２を可動ガスノズル５１の移動経路から退避させる。これと同時に、可動ガスノズル５１をガス導入穴２１ａに接近させ、所定の温度に加熱された不活性ガス８０を可動ガスノズル５１からキャビティ２４内の光学素材９０に吹き付けて成形温度まで加熱する。その後、さらに上プレート１１を下降させて成形荷重Ｗ２で上型２２を押圧するプレス成形を行う。

プレス成形後、上プレート１１が上型２２から離間すると、可動ガスノズル５１が後退するとともに可動遮蔽板５２が前進して、可動ガスノズル５１から噴出する不活性ガス８０を遮断する。

このように、本実施の形態３の場合にも、上プレート１１から所定の固定荷重Ｗ１を上型２２に作用させて光学素材９０を固定した状態で、所定の温度の不活性ガス８０をキャビティ２４内の光学素材９０に吹き付けることができる。これにより、短時間に均一に所定の成形温度まで効率よく加熱できるとともに、不活性ガス８０を光学素材９０に吹き付ける際における光学素材９０の位置ずれを確実に防止でき、高品質の光学素子９１を得ることができる。

また、本実施の形態３の製造装置Ｍ３の場合には、上プレート１１や成形型２０の側には特別な部品を配置する必要がなく、成形型２０の構成を簡略化できる利点もある。

なお、上述した例では、可動遮蔽板５２を用いて不活性ガス８０を遮断する場合について説明したが、例えば、図９に示すように、可動遮蔽版５２を設けずに、可動ガスノズル５１をガス導入穴２１ａから十分に遠ざけることにより、不活性ガス８０のキャビティ２４内への導入を実質的に遮断することもできる。いずれの場合においても、上述した第１工程（固定工程Ｋ２）におけるキャビティ２４内に導入される不活性ガス８０の流量を、上述した第２工程（加熱工程Ｋ３）よりも減少させておくことができる（第１工程におけるキャビティ２４内に導入される不活性ガス８０の流量がゼロの場合を含む）。

（実施の形態４）
図１０および図１１は、本発明の実施の形態４である光学素子の製造方法を実施する製造装置の構成および作用例を示す略断面図である。

この実施の形態４の製造装置Ｍ４では、上述の制御機構５０の代わりに、ガス供給管６１と、ガス供給ノズル６２と、ガスバイパスノズル６３と、切換弁６４と、からなる制御機構６０（制御手段）を配置した点が、上述の実施の形態３と異なっている。

すなわち、本実施の形態の製造装置Ｍ４の場合、ガス供給管６１は、例えば、トーチヒータで構成され、常時、所定の成形温度に加熱された不活性ガス８０を、切換弁６４を介してガス供給ノズル６２またはガスバイパスノズル６３に供給する構成となっている。

ガス供給ノズル６２は、下プレート１２に載置される成形型２０の筒型２１におけるガス導入穴２１ａに近接して、ガス導入穴２１ａと同軸に対向する位置に固定的に設置されている。

換言すれば、成形型２０を下プレート１２に載置する際に、筒型２１のガス導入穴２１ａがガス供給ノズル６２の先端に一致するように、成形型２０が位置決めされる。

また、ガスバイパスノズル６３は、下プレート１２に載置された成形型２０から逸れた方向に開口し、加熱された不活性ガス８０が成形型２０に当たらない方向に噴出するように設置されている。

すなわち、本実施の形態の場合、制御機構６０では、成形型２０に固定荷重Ｗ１が作用していないときには、図１０のように、加熱された不活性ガス８０は、切換弁６４によって、ガス供給管６１からガスバイパスノズル６３に供給される。そして、不活性ガス８０は、成形型２０から逸れた方向に導かれている。

一方、成形前の段階で、上プレート１１から成形型２０の上型２２に所定の固定荷重Ｗ１が作用し、所定の力にて光学素材９０が上型２２と下型２３の間に挟み込まれたことを検知すると、図１１のように、切換弁６４が作動して加熱された不活性ガス８０が、ガス導入穴２１ａに正対するガス供給ノズル６２を介してキャビティ２４に導かれ、光学素材９０の加熱が行われる。

上プレート１１による荷重が除かれた際には、再び切換弁６４が作動し、加熱された不活性ガス８０は、ガスバイパスノズル６３を介して成形型２０から逸れた方向に導かれる。

この実施の形態４の場合にも、上述の実施の形態３と同様の効果が得られるとともに、固定的に設置されたガス供給管６１、ガス供給ノズル６２、ガスバイパスノズル６３に対して、上プレート１１の上下動に連動して切換弁６４により加熱された不活性ガス８０の供給方向を切り換えるだけである。このため、切換弁６４以外に可動部を必要とせず、構成が簡単になる利点がある。

以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、成形型２０内における光学素材９０の位置ずれ等に起因する光学素子９１の品質低下を招くことなく、成形型２０内への加熱された不活性ガス８０の導入による加熱効率の向上を実現することが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、上述の各実施の形態では、不活性ガス８０を加熱する機構としてトーチヒータを用い、加熱された不活性ガス８０を常時供給し、不活性ガス８０の経路を遮断したり、供給位置や方向を制御したりする構成を例示したが、これらに限られない。例えば、不活性ガス８０の加熱および噴出供給動作自体を、上プレート１１の上下動と連動してＯＮ／ＯＦＦするようにしてもよい。

１１ 上プレート
１１ａ ピン穴
１１ｂ 加圧ピン
１１ｃ 加圧ばね
１２ 下プレート
１３ 上軸
２０ 成形型
２１ 筒型
２１ａ ガス導入穴
２２ 上型
２２ａ 成形面
２３ 下型
２３ａ 成形面
２４ キャビティ
３０ 制御機構
３１ スリーブ
３２ ガス供給穴
３３ 軸方向駆動ばね
３４ ガスノズル
４０ 制御機構
４１ 回動スリーブ
４２ ガス供給穴
５０ 制御機構
５１ 可動ガスノズル
５２ 可動遮蔽板
６０ 制御機構
６１ ガス供給管
６２ ガス供給ノズル
６３ ガスバイパスノズル
６４ 切換弁
８０ 不活性ガス
９０ 光学素材
９１ 光学素子
Ｍ１ 製造装置
Ｍ２ 製造装置
Ｍ３ 製造装置
Ｍ４ 製造装置
ＴＳ 成形温度
Ｋ１ 準備工程
Ｋ２ 固定工程
Ｋ３ 加熱工程
Ｋ４ プレス成形工程
ｔ１ 固定タイミング
ｔ２ ガス導入開始タイミング
ｔ３ 成形プレス開始タイミング
ｔ４ 成形プレス終了タイミング
Ｗ０ 上型自重
Ｗ１ 固定荷重
Ｗ２ 成形荷重

Claims (12)

1. 成形型内のキャビティに位置する光学素材に第１荷重を加えて固定する第１工程と、
   その後、加熱されたガスを前記キャビティ内に導入して前記光学素材を加熱軟化させる第２工程と、
   その後、前記キャビティ内の前記光学素材に前記第１荷重よりも大きな第２荷重を加えて光学素子を成形する第３工程と、を含む、光学素子の製造方法。
2. 請求項１記載の光学素子の製造方法において、
   前記第１工程における前記キャビティ内に導入される前記ガスの流量を、前記第２工程よりも減少させておく、光学素子の製造方法。
3. 請求項２記載の光学素子の製造方法において、
   前記第１工程では、前記ガスの前記キャビティへの導入路を遮断している、光学素子の製造方法。
4. 請求項２記載の光学素子の製造方法において、
   前記第１工程では、前記ガスの流路方向を前記第２工程とは異ならせることで、前記キャビティ内へ前記ガスを導入しない、光学素子の製造方法。
5. 請求項１記載の光学素子の製造方法において、
   前記第１工程にて前記光学素材に加えられる前記第１荷重は、前記光学素材のサイズおよび前記キャビティに導入される前記ガスの流量の少なくとも一方によって決定される、光学素子の製造方法。
6. 請求項１記載の光学素子の製造方法において、
   前記第２工程では、前記第１荷重よりも大きな第３荷重を加えて前記光学素材の変形を促進させる、光学素子の製造方法。
7. 成形型を加圧する加圧手段と、
   前記成形型内のキャビティに加熱されたガスを導入可能にするガス導入手段と、
   前記キャビティに収容された光学素材の成形時の第２荷重よりも小さい第１荷重を前記光学素材に加えて固定した後に、前記ガスが前記キャビティに導入されるように制御する制御手段と、を含む、光学素子の製造装置。
8. 請求項７記載の光学素子の製造装置において、
   前記成形型は、筒型と、前記筒型の内部で前記光学素材を挟んで対向する第１の型および第２の型と、で構成され、
   前記ガス導入手段は、前記キャビティに連通するように前記筒型に貫通して形成された透孔からなり、
   前記加圧手段は、前記第１の型および前記第２の型を対向方向に挟圧する一対のプレートからなる、光学素子の製造装置。
9. 請求項８記載の光学素子の製造装置において、
   前記制御手段は、前記筒型の外側に同軸に装着され、前記プレートによる前記成形型の挟圧動作に連動して前記対向方向に変位することで前記透孔の開閉を制御する第１貫通穴を備えた第１筒体からなる、光学素子の製造装置。
10. 請求項８記載の光学素子の製造装置において、
    前記制御手段は、前記筒型の外側に同軸に装着され、前記プレートによる前記成形型の挟圧動作に連動して前記対向方向の回りに回動変位することで、前記透孔の開閉を制御する第２貫通穴を備えた第２筒体からなる、光学素子の製造装置。
11. 請求項８記載の光学素子の製造装置において、
    前記制御手段は、
    前記透孔に対する相対的な位置を変化させることが可能で前記ガスが噴き出す可動ガスノズルと、
    前記可動ガスノズルと前記透孔との間を仕切ることが可能な可動遮蔽板と、を備え、
    前記プレートによる前記成形型の挟圧動作に連動して前記可動ガスノズルおよび前記可動遮蔽板を変位させることで、前記可動ガスノズルから前記透孔を経由した前記ガスの前記キャビティに対する導入の有無を制御する、光学素子の製造装置。
12. 請求項８記載の光学素子の製造装置において、
    前記制御手段は、
    前記透孔に前記ガスを供給する位置に配置された第１ガスノズルと、
    前記透孔から逸れた位置に開口する第２ガスノズルと、
    前記第１ガスノズルおよび前記第２ガスノズルのいずれに前記ガスを流すかを切り換える切換弁と、を備え、
    前記プレートによる前記成形型の挟圧動作に連動して前記切換弁を作動させることで、前記第１ガスノズルから前記透孔を経由した前記ガスの前記キャビティに対する導入の有無を制御する、光学素子の製造装置。

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