TWI483907B - The forming method and forming device of optical element - Google Patents

Description

光學元件之成形方法及成形裝置

本發明係關於一種藉由對玻璃透鏡(glass lens)等之光學元件一邊加熱一邊成形而製造(成形)光學元件之方法及裝置。

以往已有提出有一種光學元件之成形方法，係在將光學元件成形為各種形狀時，對光學元件在載置於搬送盤上之狀態下進行加熱以使其軟化後，將該光學元件以載置於搬送盤之狀態直接地搬送至成形室，並利用上下一對成形模來擠壓光學元件而成形。此可參照例如專利文獻1。

【專利文獻1】日本特開平7-267657號公報(段落[0011]、[0012]欄，圖1)

然而，該方法中，在成形光學元件之前，為了使光學元件之溫度上升至玻璃轉移點Tg(例如，約500～600℃)之附近，有必要設立對光學元件進行預備加熱之元件預熱步驟。於該元件預熱步驟中，從一方面要避免因光學元件各部位之溫度不均而導致光學元件破裂之事態、一方面要儘量縮短光學元件預備加熱所需之時間的觀點考量，係被強烈要求能使光學元件整體均勻升溫之方法。

又，該方法中，在加熱光學元件之同時必須加熱搬送盤，故需要與搬送盤相應之多餘之熱能，因而有節能性差的問題。

因此，係有採用使用既定之搬送裝置代替搬送盤來搬送光學元件之方法的考量。於採用該方法之情況下，在使用搬送裝置將光學元件搬入成形室中或將光學元件從成形室搬出時，由於該光學元件為高溫(例如約500℃)，故而存在因與搬送裝置之溫度差而導致光學元件破裂之虞。

又，在使用該方法成形光學元件之後，為了使光學元件之溫度下降至常溫(室溫)，有必要設立對光學元件進行冷卻之冷卻步驟。於該冷卻步驟中，可考量採用以既定冷卻支持構件來支持並冷卻光學元件之方法。在採用該方法之情況下，當光學元件被冷卻支持構件支持時，該光學元件仍維持於高溫，故而存在因與冷卻支持構件之溫度差而導致光學元件破裂之虞。又，當光學元件被冷卻支持構件支持後，若兩者之溫度差過大，則亦存在光學元件破裂之虞。

又，作為與上述方法不同之另外的方法，提出如下之技術：如圖18所示，對具備上成形模12及下成形模13之元件成形部11供給光學元件W本身(亦即，並不帶有搬送盤)，於該元件成形部11中，對光學元件W實施預熱、加熱、加壓、徐冷、冷卻等一連串之步驟。此可參照例如專利文獻2。

【專利文獻2】日本特開2005-22879號公報(特別記載於段落[0025]～[0033]欄，圖1)

於日本特開2005-22879號所記載之方法中，從預熱至冷卻為止之全部製造步驟係於元件成形部11中進行，故而在一個光學元件W之製造步驟結束之前無法開始下一個光學元件W之製造步驟，因此，作業時間(tact time)之縮短自然會受到限制，從而不大能提高光學元件之生產性。

於日本特開昭61-26528號公報(專利文獻3)中，揭示有一種可高速且連續地製造壓製透鏡之裝置。該裝置具有玻璃預型體之取入室、預備加熱室、加熱室、壓製室、徐冷室、急冷室及取出室。玻璃預型體係與模及保持具一併藉由輸送帶搬送至各室。因此，玻璃預型體在與模一併冷卻後於取出室中從模上取出。又，該文獻之實施例3中亦揭示有一種具備托盤之裝置，該托盤用以使多個玻璃預型體以放入到模具中的狀態直接地作業旋轉，但該裝置必須具有玻璃預型體之數量之模。

【專利文獻3】日本特開昭61-26528號公報

本發明係鑒於上述情形研製而成，其目的在於提供一種光學元件之成形裝置及製造方法，在連續製造許多個光學元件時，可使節能性優異，且可縮短作業時間，提高光學元件之生產性。本發明之另一目的在於提供一種具備光學元件之搬送裝置的成形裝置及製造方法，於光學元件之成形製程中搬送光學元件時可防止光學元件破裂。又，本發明之附屬目的在於提供一種具備光學元件之加熱裝置的成形裝置及製造方法，在對光學元件進行預備加熱時可使光學元件整體均勻地升溫。本發明之另一附屬目的在於提供一種具備光學元件之冷卻裝置的成形裝置及製造方法，在冷卻光學元件時可防止光學元件破裂。

根據本發明之第1態樣，提供一種光學元件之成形方法，係依序成形複數個光學元件，其包含：於元件加熱部對光學元件進行預備加熱的動作(S2,S4)；將預備加熱後之光學元件從該加熱部搬送至成形模的動作(S5)；於該成形模中，將該光學元件一邊加熱至較玻璃轉移點高的溫度、一邊進行成形的動作(S6)；將已成形之光學元件於較玻璃轉移點低且400℃以上之溫度下從成形模取出的動作(S6‘)；將從成形模取出的光學元件，藉由經加熱至較該光學元件溫度低不到200℃之溫度的構件加以把持搬送至冷卻部的動作(S7)；以及於該冷卻部冷卻該光學元件的動作(S8,S10)。

在將複數個光學元件依序成形時，係使用將預備加熱裝置、成形模及冷卻器串列排列而成之成形系統。於該系統之成形模內使光學元件自然冷卻後的光學元件之溫度由圖7之虛擬線CM所表示。根據虛擬線CM可知，若使光學元件於成形模內自然冷卻，則直至收容有該光學元件之成形模冷卻至既定之溫度為止需要相當長的等待時間。如此，在使用上述成形系統進行製造時，於成形模中之處理時間會限制整體光學元件之製造製程之速度。另一方面，雖亦考慮將每一個模具強制冷卻，但由於模具之熱容量大，故冷卻時需要較多能量。又，必須具有與光學元件之數量相同之模具，因而成本變高，維護方面亦耗時耗財。

本發明中，為了縮短一個光學元件之成形所需之時間，而將成形模內經加熱及成形後之光學元件在較光學元件之玻璃轉移點低且較400℃高的溫度下從成形模取出(高溫釋放)。為了防止在從成形模取出時或取出後元件之變形等，必須使取出溫度低於玻璃轉移點。又，若元件之溫度過低，則根據圖7之虛擬線CM可知，無法縮短光學元件之製程時間，因此本發明中將400℃作為下限。由此而知，可將較為耗時的成形步驟縮短為與預備加熱步驟及冷卻步驟相同程度之時間。為了將400℃以上之較高溫之光學元件從模取出並搬送至冷卻部而使用耐熱性之搬送構件。然而，透過本發明者之實驗可知，若上述搬送構件度與被搬送之光學元件之間具有超出200℃之溫度差，則光學元件會產生畸變或龜裂。因此，於本發明中，為了一方面防止上述光學元件產生缺陷、且一方面實現高溫釋放，係利用已加熱至較該光學元件之溫度低不到200℃之溫度的構件把持從成形模取出之光學元件並搬送至冷卻部。

根據本發明之第2態樣，提供一種成形裝置(1)，係將光學元件成形，其具備：成型部(11)，將光學元件(W)一邊加熱至較玻璃轉移點(Tg)高的溫度、一邊進行成形；冷卻部(19,20)，將已於成型部成形之光學元件冷卻；搬送部(41)，具有可裝卸地把持光學元件之把持部(23)，在光學元件之溫度較該玻璃轉移點低且為400℃以上之溫度下，藉由把持部(23)把持該光學元件並從成型部(11)取出而搬送至該冷卻部；以及加熱部(25)，將該把持部(23)加熱至較從成型部(11)取出之光學元件之溫度低不到200℃的溫度。

於上述說明中，為了易於理解地說明本發明，對發明之構成要素附以實施形態中所使用之圖式符號，但各構成要素並非限定於附有該等符號之具體物。

根據本發明，於成形步驟之後，將光學元件於400℃以上之高溫下從模取出並冷卻，因此可縮短冷卻時間而高效率地實施複數個光學元件之連續製造製程。又，可有效防止伴隨上述高溫釋放而產生之光學元件破裂等之缺陷。

以下，對本發明之實施形態進行說明。

[發明之實施形態1]

使用圖1～圖13說明實施形態1之光學元件之成形裝置。如圖3之透視圖所示，成形裝置1中，於機體框2上區分設置有成形室3、真空室5及工件貯藏室9。於其後的說明中，以圖1及圖3所示之X、Y及Z方向來表示成形裝置1之朝向。成形室3內成為由氮淨化後之氮環境氣氛。加載互鎖室等之真空室5設置成與成形室3相鄰接。在成形室3與真空室5之間開閉自如地設置有滑動門6。進而，工件貯藏室9包圍真空室5，在真空室5與工件貯藏室9之間開閉自如地設置有滑動門7。

如圖1～圖3所示，於成形室3設置有元件成形部11，且如圖2及圖6所示，元件成形部11具備上成形模12、下成形模13、石英管14及成形加熱器15。上成形模12相對於成形室3而固定，下成形模13於上成形模12之下方相對於上成形模12而升降自如地支持於Z軸方向(圖2中箭頭C、D方向)。又，如圖6所示，於上成形模12周圍設置有石英管14，石英管14內因與成形室3內相連通而成為被氮所淨化之狀態。進而，於石英管14周圍設置有成形加熱器15。作為該成形加熱器15，可使用例如紅外線加熱器。此外，作為上成形模12、下成形模13，可使用例如模具。該模具之材料可使用表面實施有貴金屬塗敷之陶瓷、貴金屬、碳化矽、碳化鎢等。

又，如圖1～圖3所示，於成形室3內，於元件成形部11之後方(圖2右方)設置有第1元件預熱部16，且於元件成形部11之前方(圖2左方)設置有第2元件預熱部17。此處，如圖1所示，第1元件預熱部16具有第1加熱器16a，第2元件預熱部17具有第2加熱器17a。並且，第2加熱器17a之加熱溫度設定為高於第1加熱器16a之加熱溫度。作為第1加熱器16a及第2加熱器17a，較佳為能以可避免因光學元件W之部位而產生溫度不均之方式進行加熱者。例如，可使用一種於加熱用載置台上載置有光學元件W之狀態下藉由放射熱(輻射熱)而加熱光學元件W之加熱器。此處，一邊參照圖11，一邊對第2元件預熱部17加以說明。

如圖11所示，於第2元件預熱部17中設置有加熱裝置41，加熱裝置41係由載置台47、短圓筒狀之加熱載置台42、圓筒狀之壁體46、石英管48、圓筒狀之紅外線加熱器(加熱機構)43及熱電偶49所構成。

如圖11所示，於載置台47上側，搭載有由不鏽鋼SUS304等之金屬所形成之加熱載置台42。於加熱載置台42之上面，設置有與光學元件W之下面形狀相對應之球面狀、即凹狀的散熱面42a。於散熱面42a之上方，被區分出光學元件W之載置預定區域S1。進而，於該載置預定區域S1與散熱面42a之間形成有散熱空間S2，該散熱空間S2於散熱方向(與散熱面42a垂直之方向)之尺寸L1為5mm以下。又，於散熱面42a，在自下側接觸於光學元件W之載置預定區域S1之形態下，以圓環狀立設有抵接於光學元件W之有效徑之外側部位(例如從光學元件W之載置預定區域S1之外周緣起的5mm以內之內側)而進行支持的支持凸部42b。該支持凸部42b位於從光學元件W之載置預定區域S1之外周緣起的半徑方向5mm以內之內側。再者，於加熱載置台42之底部，埋設有用以測定加熱載置台42之溫度的熱電偶49。

又，如圖11所示，於載置台47上側，以於加熱載置台42之周圍將加熱載置台42擠壓並固定之方式立設有壁體46，該壁體46之高度H1與光學元件W之載置預定區域S1之上端為相同高度。壁體46係由碳化鎢(WC)、碳化矽(SiC)等之金屬碳化物形成而獲得。

又，如圖11所示，於壁體46之周圍設置有石英管48，石英管48內成為被氮淨化之狀態。進而，於石英管48之周圍設置有紅外線加熱器43，石英管48與紅外線加熱器43之間的空間對大氣開放。此外，紅外線加熱器43具備將加熱載置台42加熱至較光學元件W之溫度高的能力。

如圖1～圖3所示，於成形室3中，於第1元件預熱部16之後方(+X側：搬送方向上游側)設置有第1元件冷卻部19，於第1元件冷卻部19之後方(+X側：搬送方向上游側)設置有第2元件冷卻部20。此處，如圖1所示，第1元件冷卻部19具有第1散熱裝置19a，第2元件冷卻部20具有第2散熱裝置20a。並且，第2散熱裝置20a之冷卻溫度設定為低於第1散熱裝置19a之冷卻溫度。

作為第1散熱裝置19a及第2散熱裝置20a，較佳為能以可避免因光學元件W之部位而產生溫度不均之方式進行冷卻者。例如，可使用一種在以等角度間隔配置於圓周上之3個支持片來支持光學元件W之狀態下使光學元件W自然放冷之散熱裝置。又，亦可使用使風扇旋轉來強制冷卻光學元件W之散熱裝置、或者噴射常溫之氮氣來強制冷卻光學元件W之散熱裝置。

以下，對第1元件冷卻部19之具體例加以說明。如圖13所示，於第1元件冷卻部19中設置有冷卻裝置40，冷卻裝置40係由冷卻支持構件44、加熱器電力供給部51、序列控制器52及控制部35所構成。冷卻支持構件44具有由鋁等之金屬所形成之平板狀之載置台241，於載置台241上，以等角度間隔(亦即，120°間隔)於圓周上配置有3個支持片42。各支持片42分別係以由金屬(例如，不鏽鋼SUS304)而形成之爪43、用以對該爪43進行加熱之電氣式加熱器45、及隔熱構件46所構成。此處，爪43載置於加熱器45之上側，加熱器45經由隔熱構件46而安裝於載置台241之上側。並且，如圖4所示，於3個支持片42之加熱器45連接有加熱器電力供給部51，於加熱器電力供給部51連接有序列控制器52。進而，於該序列控制器52連接有控制部35。又，對於3個支持片42之爪43而言，其全部熱容量亦可與光學元件W之熱容量為相同程度。

此外，作為加熱器45，從能以短時間加熱爪43之觀點考慮，熱容量較小者較為理想，可採用例如股份有限公司MUSUMI製造之小型陶瓷加熱器MMCPH-20-10等。又，作為隔熱構件46，則能儘量抑制從加熱器45向載置台241傳遞熱量者較為理想，可採用例如聚醯亞胺樹脂(例如，杜邦股份有限公司製造之「VESPEL(註冊商標)」、日本POLYPENCO股份有限公司製造之「PBI(註冊商標)」、及NARASAKI產業股份有限公司製造之「UPIMOL(註冊商標)」)等。

又，如圖1～圖3所示，具有第2散熱裝置20a之第2元件冷卻部20具有由鋁等之金屬所形成之載置台47，該載置台47係與第1元件冷卻部19之載置台241形成為一體。

作為第2散熱裝置20a，與第1散熱裝置19a同樣地較佳為，能以可避免因光學元件W之部位而產生溫度不均之方式進行冷卻者。第2散熱裝置20a例如與第1散熱裝置19a同樣地，可使用一種在以等角度間隔而配置於圓周上之3個支持片支持光學元件W之狀態下使光學元件W自然放冷之散熱裝置。又，亦可使用使風扇旋轉來強制冷卻光學元件W之散熱裝置、或者噴射常溫之氮氣來強制冷卻光學元件W之散熱裝置。

又，如圖1及圖2所示，於成形室3設置有搬送裝置141，該搬送裝置141係由導軌21、搬送臂22、以耐高溫性樹脂所形成之吸附墊(元件搬送構件)23、以及作為吸附墊加熱部之加熱盤(搬送構件加熱機構)25所構成。又，於成形室3中，設置有用以在成形室3與真空室5之間搬送光學元件W之輔助臂26。

此處，導軌21配設於X軸方向(圖1中箭頭A、B方向)上，於導軌21，搬送臂22被支持成可沿著從第1元件預熱部16、第2元件預熱部17並經由元件成形部11直至第1元件冷卻部19、第2元件冷卻部20之搬送路徑而於X方向移動驅動自如。進而，於搬送臂22之下面，將吸附墊23支持成可於Z軸方向(圖2中箭頭C、D方向)升降驅動自如，可藉由該吸附墊23減壓吸附光學元件W之上面以支持光學元件W。

即，如圖4(及圖13)所示，於成形室3設置有馬達55，於該馬達55連接有馬達控制部53。於該馬達55之輸出軸連結有滾珠螺桿59，於該滾珠螺桿59螺合有搬送臂22。另一方面，如圖4及圖10所示，吸附墊23具有圓盤狀之墊本體23b。於該墊本體23b，環狀之元件抵接部位23c與墊本體23b一體地向下突設於周緣部。於元件抵接部位23c之內周側近處，於圓周上形成有薄壁狀之熱電阻部23d。又，於墊本體23b之中心部，以貫通墊本體23b之方式形成有吸氣口23a。並且，於該吸附墊23，以與吸氣口23a連通之形式連接有與真空線相連接之通氣管57，於通氣管57之中途安裝有開/關閥56。進而，於開/關閥56連接有序列控制器52。

因此，若對馬達55通電以使滾珠螺桿59向正反方向旋轉，則搬送臂22及吸附墊23會向X軸方向(圖4中箭頭A、B方向)移動。又，如圖4中實線所示，在使吸附墊23抵接於光學元件W之上部之狀態下，若打開開/關閥56，則光學元件W被減壓吸附到吸附墊23之下側而受到支持。相反地，若於該狀態下關閉上述開/關閥56，則吸附墊23對光學元件W之吸附狀態被解除。

另一方面，加熱盤25係控制吸附墊之溫度之部位，如圖1～圖3所示，其設置於元件成形部11與第1元件預熱部16之間。該加熱盤25如圖5所示，具有由金屬所形成之平板狀之傳熱板43，於該傳熱板43內安裝有電氣式加熱器45。於該加熱器45連接有加熱器電力供給部51，於加熱器電力供給部51連接有溫度控制部58。又，於傳熱板43之附近，設置有測定傳熱板43之表面溫度之溫度感測器49，該溫度感測器49連接於溫度控制部58。進而，於溫度控制部58連接有控制部35。控制部35控制成形裝置1以實施下述之光學元件之製造步驟。如上所述，由於加熱盤25係用以控制吸附墊溫度之構件，故吸附墊本身無需具有加熱裝置。由於吸附墊不存在加熱裝置，故而吸附墊之熱容量較少，因此應著眼於可對吸附墊本身急速地進行溫度控制。

此外，吸附墊23之耐高溫性樹脂只要係耐光學元件W之高溫者，則可為任意樹脂，可採用例如聚醯亞胺樹脂(例如，杜邦股份有限公司株式會社製造之「VESPEL(註冊商標)」、日本POLYPENCO股份有限公司製造之「PBI(註冊商標)」、NARASAKI產業股份有限公司之「UPIMOL(註冊商標)」)、聚苯并咪唑樹脂(例如，日本POLYPENCO股份有限公司製造之「POLYPENCOPBI(註冊商標)」)、及氮化硼等。

又，輔助臂26在成形室3至真空室5之可動區域中，如圖8(a)及圖8(b)所示，設置成於X軸方向(箭頭A、B方向)上移動驅動自如且於Z軸方向(箭頭C、D方向)上升降驅動自如。輔助臂26具有平板狀之臂本體26a，於該臂本體26a上安裝有U字形之工件支持片26b。如圖8(b)所示，該輔助臂26之寬度L1均窄於光學元件W之寬度L2。

進而，如圖8(a)所示，於真空室5內載置有工件支持台27。該工件支持台27係由相互對向之一對L字形之工件搭載片27a、27b構成，如圖8(b)所示，該等工件搭載片27a、27b之間隔L3窄於光學元件W之寬度L2、且寬於輔助臂26之寬度L1，以便可利用一對L字形之工件搭載片27a、27b來支持光學元件W之寬度方向之兩端部，同時可使輔助臂26通過工件搭載片27a、27b之間。

又，如圖1及圖3所示，於工件貯藏室9設置有用以保管成形前及成形後之光學元件W之托板31。進而，於工件貯藏室9中，沿Y軸方向(圖1中箭頭E、F方向)配設有導軌32，並於該導軌32上，沿Y軸方向及X軸方向(圖1中箭頭G、H方向)移動驅動自如地支持有搬送臂33。更進一步構成為，於搬送臂33之下面沿Z軸方向升降驅動自如地支持有吸附墊34，藉由該吸附墊34而可減壓吸附光學元件W並進行支持。

接著，參照圖17之流程圖說明光學元件之成形裝置1之動作(作用)。

由於光學元件之成形裝置1具有如上所述之構造，故而在要使用該光學元件之成形裝置1來成形非球面玻璃透鏡等之光學元件W時，會向控制部35發出該指令。接收到該指令後，控制部35即進行如下所述之控制：將欲成形之光學元件W從工件貯藏室9搬入成形室3之後，依照圖7所示之時序圖中之預熱步驟A(第1預熱步驟A1、第2預熱步驟A2)、成形步驟B、冷卻步驟C(第1冷卻步驟C1、第2冷卻步驟C2)來對該光學元件W依序實施二階段之預熱、成形、二階段之冷卻等一連串的步驟，最後，將該光學元件W從成形室3搬出至工件貯藏室9。此外，若將光學元件W之成形步驟予以細分，如圖6所示，其係由加熱、加壓、徐冷該三個步驟所構成。

亦即，於元件搬入步驟中，將光學元件W從工件貯藏室9經由真空室5搬入成形室3，並搬送至第1元件預熱部16(S1)。

其中，首先關閉滑動門6後，打開滑動門7，於該狀態下，使搬送臂33沿Y軸方向及X軸方向進行適當移動，同時使吸附墊34沿Z軸方向進行適當升降，藉此，將光學元件W在以吸附墊34來減壓吸附並支持之狀態下直接地從托板31搬送至真空室5，並如圖9(a)所示載置於工件支持台27上之後，將吸附墊34對光學元件W之支持狀態解除，在使光學元件W殘留於工件支持台27上之狀態下直接使搬送臂33及吸附墊34退避。

接著，在關閉滑動門7之後，利用真空泵(未圖示)將真空室5進行抽真空處理，然後向真空室5內導入氮氣。真空室5內被導入氮氣直至成為大氣壓後，打開滑動門6，於該狀態下，如圖9(a)所示使輔助臂26沿箭頭D方向下降既定距離，如圖9(b)所示使輔助臂26沿箭頭B方向移動既定距離，如圖9(c)所示使輔助臂26沿箭頭C方向上升既定距離，如圖9(d)所示使輔助臂26沿箭頭A方向移動既定距離，藉此將光學元件W從真空室5搬送至成形室3內。此時，工件支持台27之一對L字形之工件搭載片27a、27b之間隔L3較輔助臂26的寬度L1寬，因此光學元件W從真空室5向成形室3之交付動作可藉由如上所述僅驅動輔助臂26而簡單地執行。

最後，使搬送臂22沿X軸方向適當地移動，同時使吸附墊23沿Z軸方向適當地升降，藉此將光學元件W在以吸附墊23減壓吸附並支持之狀態下直接地從輔助臂26之工件支持片26b搬送至第1元件預熱部16後，將吸附墊23對光學元件W之支持狀態解除，在使光學元件W殘留於第1元件預熱部16之狀態下直接使搬送臂22及吸附墊23退避，隨後關閉滑動門6。

至此，元件搬入步驟(S1)結束。如上述，將光學元件W經由真空室5而搬入到成形室3，從而可避免伴隨光學元件W向成形室3中之搬入而使大氣中之氧流入成形室3內之不良情形。

此外，於該元件搬入步驟中，如圖4所示，吸附墊23在支持光學元件W時，元件抵接部位23c抵接於光學元件W之外周部(有效徑之外側部位)。因此，即使因該支持動作而使光學元件W略有受損，亦不會有光學元件W之製品價值降低之虞。

在將光學元件W搬入至成形室3後，即轉移至元件預熱步驟(參照圖6之「預熱步驟A」)，於第1元件預熱部16及第2元件預熱部17中，對光學元件W進行階段性地預備加熱，直至達到玻璃轉移點(溫度)Tg之附近為止(S2)。在將光學元件W搬入成形室3並搬送至第1元件預熱部16之後，開始第1階段之元件預熱步驟(參照圖7之「第1預熱步驟A1」及圖17之步驟S2)。於該步驟中，利用第1元件預熱部16之第1加熱器16a來對光學元件W進行預備加熱，直至達到某一程度之溫度(例如，200～300℃)為止。作為第1加熱器16a，可使用例如將已加熱之氮氣噴吹至光學元件W之氣體加熱器、或者與下述加熱盤25相同者。

如上述將光學元件W預備加熱到達到第1元件預熱部16之程度之溫度後，即從第1預熱步驟轉移至第1元件搬送步驟，並將光學元件W從第1元件預熱部16搬送至第2元件預熱部17(S3)。其中，使搬送臂22沿X軸方向適當移動，同時使吸附墊23沿Z軸方向適當升降，藉此利用吸附墊23減壓吸附光學元件W並進行支持。將光學元件W在以吸附墊23支持之狀態下直接地從第1元件預熱部16搬送至第2元件預熱部17後，解除吸附墊23對光學元件W之支持狀態。接著，在使光學元件W殘留於第2元件預熱部17上之狀態下直接使搬送臂22及吸附墊23退避。

此外，於該第1元件搬送步驟(S3)中，亦會在吸附墊23支持光學元件W時，元件抵接部位23c抵接於光學元件W之外周部(有效徑之外側部位)。因此，即便因該支持動作而使光學元件W略有受損，亦不會有光學元件W之製品價值下降之虞。

以上述方式將光學元件W搬送至第2元件預熱部17之後，轉移至第2階段之元件預熱步驟(參照圖7之「第2預熱步驟A2」及圖17之步驟S4)，利用第2元件預熱部17之第2加熱器17a對光學元件W進一步預備加熱，直至達到玻璃轉移點Tg附近之溫度(例如400～500℃)為止(S4)。此外，所謂玻璃轉移點Tg，係指在對玻璃加熱時其剛性及黏度急速下降而流動性增加之溫度。該第2階段之元件預熱步驟中之預備加熱動作係根據來自控制部35之指令而如下述方式執行。

亦即，如圖11所示，在將光學元件W載置於載置預定區域S1上之狀態下，控制部35對紅外線加熱器43通電並朝向加熱載置台42照射紅外線。如此，該紅外線穿過石英管48而到達加熱載置台42。其結果為，加熱載置台42吸收紅外線而升溫，從散熱面42a經由散熱空間S2而向光學元件W放射(輻射)熱。從而，光學元件W吸收該熱而升溫。

此時，光學元件W之下面中，除了支持凸部42b所抵接之狹小區域以外，整個面與加熱載置台42之散熱面42a相對向，因此光學元件W之整體被均勻地加熱而升溫。其結果可一方面避免因光學元件W各部位之溫度不均而導致光學元件W破裂，一方面縮短光學元件W預備加熱所需之時間。

又，由於散熱空間S2之散熱方向之尺寸L1較短，為5mm以下(例如4mm)，故而可使從加熱載置台42之散熱面42a所放射之熱不浪費地到達光學元件W，從而可有效地進行加熱載置台42對於光學元件W之加熱動作。

進而，於元件預熱步驟中，光學元件W藉由加熱載置台42之支持凸部42b而支持於有效徑之外側部位。因此，即便因該支持動作使光學元件W略有受損，亦不會有光學元件W之製品價值下降之虞。

而且，由於支持凸部42b設置成圓環狀，故而可穩定地支持光學元件W。又，由於以同心圓狀傳遞熱，故與具有局部突起之形狀相比，難以產生光學元件W之溫度不均。

進而，如圖11所示，光學元件W在從紅外線加熱器43側觀察時係隱藏於壁體46之背側，因此可預防來自紅外線加熱器43之紅外線直接照射至光學元件W而導致光學元件W破裂之事態。

又，由於加熱載置台42係由金屬所構成，故熱傳導性優異，在從紅外線加熱器43所接收之熱之作用下，加熱載置台42整體會快速一致地升溫。

又，由於壁體46係由金屬碳化物所構成，因此具有各種優點。第一，比金屬輕，可實現系統整體之輕量化。第二，高溫下之變形少，所以不會成為光學元件W出入時之障礙。第三，高溫下之劣化少，因而使用壽命長。

此外，於加熱載置台42上設置有熱電偶49，因此控制部35能以如下方式進行控制：利用該熱電偶49來即時測定加熱載置台42之溫度，並將加熱載置台42維持於既定之溫度。如此，將放置於加熱載置台42之光學元件W加熱到玻璃轉移點Tg附近之溫度(例如400～500℃)。

如此，光學元件W於第1元件預熱部16及第2元件預熱部17中受到階段性地預備加熱，因而可將由溫度突然上升時易產生之光學元件W各部位之溫度不均而導致龜裂(裂縫)的情形防患於未然。又，與第1元件預熱部16之第1加熱器16a之預熱開始溫度相較，第2元件預熱部17之第2加熱器17a之預熱開始溫度較高，故而可順利進行光學元件W之預備加熱動作。進而，吸附墊23於其可動範圍內，可在支持光學元件W之支持狀態與該支持狀態解除後之非支持狀態之間進行切換，在對光學元件W進行預備加熱之時間點，吸附墊23為非支持狀態，且於第1元件預熱部16、第2元件預熱部17中僅存在光學元件W，搬送臂22或吸附墊23已退避，故而光學元件W以單體(亦即，不帶有搬送臂22或吸附墊23)形式進行預備加熱。因此，加熱對象之熱容量變為最小限度，從而節能性優異。

以上述方式將光學元件W預備加熱到玻璃轉移點Tg附近之後，轉移至第2元件搬送步驟，將光學元件W從第2元件預熱部17搬送至元件成形部11(S5)。其中，使搬送臂22沿X軸方向適當移動，同時使吸附墊23沿Z軸方向適當升降，藉此將光學元件W在以吸附墊23減壓吸附並支持之狀態下直接地從第2元件預熱部17搬送至元件成形部11，然後解除吸附墊23對光學元件W之支持狀態，在使光學元件W殘留於元件成形部11之狀態下直接使搬送臂22及吸附墊23退避。

此外，於該第2元件搬送步驟(S5)中，亦會在吸附墊23支持光學元件W時，元件抵接部位23c抵接於光學元件W之外周部(有效徑之外側部位)。因此，即使因該支持動作而使光學元件W略有受損，亦會有光學元件W之製品價值下降之虞。

又，於該第2元件搬送步驟中，光學元件W之溫度變為高溫(400℃以上)，故為了避免在利用吸附墊23來吸附並搬送光學元件W時因兩者之溫度差而導致光學元件W破裂之事態，於該第2元件搬送步驟之前，使用加熱盤25而使吸附墊23之元件抵接部位23c升溫至既定之溫度(例如相對於光學元件W之溫度為+100℃～-200℃之範圍內之溫度，但是為不超出Tg之溫度)。於下一個成形步驟中若使光學元件W之溫度進一步上升，則光學元件W之溫度會變得更高，藉此可縮短加熱時間，因而較為理想。該第2元件搬送步驟中之吸附墊23之升溫動作係根據來自控制部35之指令而執行如下。

亦即，如圖4及圖5所示，控制部35對序列控制器52發出指令，以使吸附墊23之元件抵接部位23c碰觸到加熱盤25之傳熱板43。接收到該指令後，序列控制器52使吸附墊23沿Z軸方向(圖5中箭頭D方向)下降。其結果為，吸附墊23向加熱盤25側下降，並如圖5中實線所示，成為元件抵接部位23c抵觸於加熱盤25之傳熱板43之狀態。

如此，在吸附墊23之元件抵接部位23c抵觸於加熱盤25之傳熱板43的狀態下，如圖5所示，控制部35對溫度控制部58發出指令，以進行傳熱板43之升溫動作。接收到該指令後，溫度控制部58對加熱器電力供給部51發出指令，以進行對加熱器45之通電動作。接收到該指令後，加熱器電力供給部51對加熱器45進行通電。其結果，傳熱板43受到加熱器45之加熱而升溫。

此時，由於吸附墊23之元件抵接部位23c抵接於傳熱板43，因此伴隨傳熱板43之升溫，吸附墊23之元件抵接部位23c亦隨之升溫。

而且，傳熱板43之表面溫度經溫度感測器49測定後被反饋至溫度控制部58，因此溫度控制部58以如下方式進行控制，亦即，根據吸附墊23之元件抵接部位23c抵接於加熱盤25之傳熱板43之狀態下的兩者溫度之對應關係，將元件抵接部位23c限制於既定之溫度範圍內。

如此，由於吸附墊23之元件抵接部位23c之溫度接近於經預先加熱之光學元件W之溫度，故而在利用吸附墊23來吸附光學元件W時，可避免因兩者之溫度差而導致光學元件W破裂之事態。

此外，加熱盤25係在吸附墊23之元件抵接部位23c接觸於傳熱板43之狀態下對元件抵接部位23c進行加熱，故而吸附墊23之元件抵接部位23c自下側(亦即，抵接有光學元件W之側)受到加熱。因此，加熱效率良好。

又，加熱盤25存在於成形室3內，即存在於吸附墊23之可動範圍內，故而利用加熱盤25而使吸附墊23升溫之升溫動作可順利進行。

進而，由於於吸附墊23上，在元件抵接部位23c之內周側最近處設置有熱電阻部23d，故而在利用加熱盤25而使吸附墊23升溫時，可抑制從吸附墊23之元件抵接部位23c向其他部位(較熱電阻部23d更靠內側之部位)傳遞熱量。其結果可僅使元件抵接部位23c於短時間內高效率地升溫。

進而，相對於吸附墊23於成形室3內沿X軸方向及Z軸方向受到驅動之情形，由於加熱盤25被固定於成形室3內，因此可容易地進行加熱盤25周圍之配線(將加熱器電力供給部51與加熱器45進行連接之配線、將溫度感測器49與溫度控制部58加以連接之配線)之旋繞。

又，由於吸附墊23之元件抵接部位23c受到加熱盤25之加熱，故而與在吸附墊23側設置有加熱機構(未圖示)之情形相較，能以短時間進行吸附墊23之元件抵接部位23c之溫度控制。其結果，即便在根據處理搬送步驟而使設定溫度有所不同時，亦可迅速應對。

如上述將光學元件W搬送至元件成形部11之後，即轉移至元件成形步驟(參照圖7之「成形步驟B」及圖17之步驟S6)，於元件成形部11中將光學元件W成形為所欲之形狀(例如非球面狀)(S6)。其中，首先使下成形模13從圖6所示之配置向上方、即上成形模12側適當上升，藉此使光學元件W夾持於上成形模12與下成形模13之間。於該狀態下，對成形加熱器15通電，以將光學元件W加熱到超出玻璃轉移點Tg而達到玻璃降服點(溫度)At為止。此外，所謂玻璃降服點At，係指伴隨溫度上升之玻璃膨脹停止而開始收縮之溫度，其大致相當於玻璃可成形溫度。接著，使下成形模13進一步上升，以對光學元件W進行加壓成形。此時，由於光學元件W之溫度達到玻璃降服點At，因而可順利地進行成形動作。最後，反覆進行對成形加熱器15之通電與停止，以使光學元件W徐冷。然後，當光學元件W之溫度下降至未滿玻璃轉移點Tg之溫度而硬化時，停止對成形加熱器15通電，使下成形模13下降而離開上成形模12。此時，由於光學元件W已硬化，故而即便使下成形模13下降，亦不會有光學元件W變形之虞。隨後，將光學元件W從下成形模13上取出(S6’)。

光學元件W從下成形模13之取出係在下成形模13之溫度未滿400℃之前進行。由於下成形模13之熱容量較大，故而在使光學元件W與下成形模13(及上成形模12)一併冷卻時，需要較長時間使光學元件W之溫度充分下降。於成形模內使光學元件自然冷卻時之光學元件之溫度以圖7中之虛擬線CM來表示。由該虛擬線CM可知，若使光學元件於成形模內自然冷卻，則在收容有光學元件之成形模冷卻至既定之溫度為止需要較長的等待時間。藉此，在使用實施形態1之成形裝置1而如下所述連續地製造複數個光學元件時，成形模中之處理時間會限制整體光學元件製程之速度。因此，本發明中，係在光學元件W之溫度為400℃以上之溫度時，將光學元件W從下成形模13取出並搬送至第1元件冷卻部19。此外，如上所述，於成形室內充滿有氮氣等之惰性氣體，且模具材料亦如上所述係由耐氧化性高的材料所形成，因此即使於400℃以上之溫度下打開上下成形模，模具及光學元件亦不會產生問題。

如上述地將光學元件W成形為所欲之形狀後，轉移至第3元件搬送步驟，將光學元件W從元件成形部11搬送至第1元件冷卻部19(S7)。其中，使搬送臂22沿X軸方向適當移動，同時使吸附墊23沿Z軸方向適當升降。接著，如圖12及圖13所示，將光學元件W在以吸附墊23來減壓吸附並支持之狀態下直接地從元件成形部11搬送至第1元件冷卻部19，並定位於冷卻支持構件44之正上方。接著，解除吸附墊23對光學元件W之支持狀態，在使光學元件W殘留於第1元件冷卻部19上之狀態下直接使搬送臂22及吸附墊23退避。

此外，於該第3元件搬送步驟中，亦會在吸附墊23支持光學元件W時，元件抵接部位23c抵接於光學元件W之外周部(有效徑之外側部位)。因此，即使因該支持動作而使光學元件W略有受損，亦不會有光學元件W之製品價值下降之虞。

又，於該第3元件搬送步驟中，光學元件W之溫度亦變為高溫(400℃以上)，故而於該第3元件搬送步驟之前，以與上述第2元件搬送步驟中之吸附墊23之升溫動作相同之順序，使用加熱盤25使吸附墊23之元件抵接部位23c升溫至既定之溫度範圍，例如相對於光學元件W之溫度為+100℃～-200℃。其結果，在以吸附墊23吸附並搬送光學元件W時，可避免因兩者之溫度差而導致光學元件W破裂之事態。由於第3元件搬送步驟之次一步驟為元件冷卻步驟，因此從縮短作業時間之觀點而言，吸附墊23之元件抵接部位23c之溫度低於光學元件W之溫度時較為理想。因此，吸附墊23之元件抵接部位23c之溫度範圍相對於光學元件W之溫度為0℃～-200℃時較為理想。

如上述地將光學元件W搬送至第1元件冷卻部19之後，即轉移至第1階段之元件冷卻步驟(參照圖7之「第1冷卻步驟C1」及圖17之步驟S8)，利用第1元件冷卻部19之第1散熱裝置19a對光學元件W進行冷卻，直至達到某一程度之溫度(例如150～200℃)為止(S8)。該第1元件冷卻部19之冷卻動作係根據來自控制部35之指令而執行如下。

亦即，如圖13所示，控制部35對序列控制器52發出指令，以進行光學元件W之冷卻動作。接收到該指令後，為了使承接並支持處於高溫狀態之光學元件W之3個支持片42的爪43對應於光學元件W之溫度而升溫，序列控制器52首先對加熱器電力供給部51發出指令以進行對各加熱器45之通電動作。接收到該指令後，加熱器電力供給部51對各加熱器45通電。其結果，各爪43受到各加熱器45之加熱而升溫。

然後，在各爪43之溫度相對於光學元件W之溫度而被限制於既定之溫度範圍內之時間點，控制部35藉由使吸附墊23沿Z軸方向適當升降而使光學元件W靜置於載置台241。於該狀態下，序列控制器52為了使光學元件W載置於冷卻支持構件44而關閉開/關閥56，且向通氣管57中導入氮氣，同時對加熱器電力供給部51發出指令以進行對加熱器45之通電中止動作。此處，既定之溫度範圍為+100℃～-200℃(例如，當光學元件W之溫度為500℃時，各爪43之溫度為600℃～300℃)時較為理想。

接著，由於至此對光學元件W進行減壓吸附之吸附墊23之吸引力下降而使光學元件W之支持狀態解除，因此光學元件W被確實地載置於載置台41上而成為抵接於3個支持片42之三點支持的狀態。此時，各爪43之溫度相對於光學元件W之溫度處於既定之溫度範圍內，故而即使光學元件W與各爪43相抵接，亦無需擔心因兩者之溫度差導致光學元件W破裂。並且，在由3個支持片42支持光學元件W後，在使光學元件W殘留於第1元件冷卻部19之狀態下3接使搬送臂22及吸附墊23退避。

又，與此同時，加熱器電力供給部51中止對各加熱器45之通電。藉此，光學元件W在由3個支持片42所支持之狀態下直接地自然放冷(S8)。此時，儘量減小3個支持片42之爪43之熱容量，進而使隔熱構件46介在於其中，即可避免光學元件W之與爪43相接觸之部分之溫度極端下降。因此，於光學元件W放冷時，各爪43之溫度相對於光學元件W之溫度維持於既定之溫度範圍內，因而即使光學元件W與各爪43相抵接，亦無需擔心因兩者之溫度差導致光學元件W破裂。

如上述，由於對加熱器45通電之中止動作係與支持片42對光學元件W之支持動作連動而進行，因此能以較佳時序開始光學元件W之冷卻動作。

又，如圖13所示，加熱器45經由隔熱構件46而設置於載置台41上，故而從加熱器45所供給之熱能中，大部分流向爪43側。因此，可避免熱能向載置台41側白白地流失之不良情形，從而節能性優異。

進而，光學元件W在冷卻動作結束之前維持於由三點所支持之狀態，故可穩定地進行冷卻動作。

以上述方式使光學元件W冷卻至達到第1元件冷卻部19之程度之溫度後，轉移至第4元件搬送步驟，將光學元件W從第1元件冷卻部19搬送至第2元件冷卻部20(S9)。其中，使搬送臂22沿X軸方向適當移動，同時使吸附墊23沿Z軸方向適當升降，藉此將光學元件W在以吸附墊23減壓吸附並支持之狀態下直接地從第1元件冷卻部19搬送至第2元件冷卻部20，然後解除吸附墊23對光學元件W之支持狀態，在使光學元件W殘留於第2元件冷卻部20上之狀態下直接使搬送臂22及吸附墊23退避。

此外，於該第4元件搬送步驟(S9)中，亦會在吸附墊23支持光學元件W時，元件抵接部位23c抵接於光學元件W之外周部(有效徑之外側部位)。因此，即使因該支持動作而使光學元件W略有受損，亦不會有光學元件W之製品價值下降之虞。

以上述方式將光學元件W搬送至第2元件冷卻部20後，轉移至第2階段之元件冷卻步驟(參照圖7之「第2冷卻步驟C2」及圖17之步驟S10)，利用第2元件冷卻部20之第2散熱裝置20a對光學元件W進一步冷卻，直至達到常溫附近之溫度(例如，50℃)為止(S10)。此外，亦可代替該第2散熱裝置20a之冷卻方法，採用將光學元件W之外周載置於環狀載置台(未圖示)上並放冷之冷卻方法。

如此，由於光學元件W於第1元件冷卻部19及第2元件冷卻部20受到階段性地冷卻，因而可將由溫度突然下降時易產生之光學元件W各部位之溫度不均而導致龜裂的情形防患於未然。又，與第1元件冷卻部19之第1散熱裝置19a之冷卻開始溫度相比，第2元件冷卻部20之第2散熱裝置20a之冷卻開始溫度較低，故而可順利進行光學元件W之冷卻動作。又，吸附墊23於其可動範圍內，可在支持光學元件W之支持狀態與該支持狀態解除後之非支持狀態之間進行切換，在對光學元件W進行冷卻之時間點，吸附墊23為非支持狀態，且第1元件冷卻部19、第2元件冷卻部20中僅存在有光學元件W，搬送臂22及吸附墊23退避，故而光學元件W以單體(亦即，不帶有搬送臂22及吸附墊23)形式進行冷卻。因此，冷卻對象之熱容量變為最小限度，從而節能性優異。

以上述方式使光學元件W冷卻至常溫後，轉移至元件搬出步驟，將光學元件W從成形室3經由真空室5而搬出至工件貯藏室9(S11)。

其中，首先使搬送臂22沿X軸方向適當移動，同時使吸附墊23沿Z軸方向適當升降，藉此將光學元件W在以吸附墊23減壓吸附並支持之狀態下直接地從第2元件冷卻部20搬送至輔助臂26，並如圖9(d)所示，在載置於輔助臂26之工件支持片26b上之後，解除吸附墊23對光學元件W之支持狀態，在使光學元件W殘留於工件支持片26b上之狀態下直接使搬送臂22及吸附墊23退避。

其次，在滑動門7關閉之狀態下打開滑動門6，於該狀態下，如圖9(d)所示使輔助臂26沿箭頭C方向上升既定距離，如圖9(c)所示使輔助臂26沿箭頭B方向移動既定距離，如圖9(b)所示使輔助臂26沿箭頭D方向下降既定距離，如圖9(a)所示使輔助臂26沿箭頭A方向移動既定距離，藉此將光學元件W從成形室3搬送至真空室5內。此時，工件支持台27之一對L字形之工件搭載片27a、27b之間隔L3相較輔助臂26的寬度L1更寬，因此光學元件W從成形室3向真空室5中之交付動作可藉由如上所述對輔助臂26之驅動而簡單地進行。

最後，關閉滑動門6之後，打開滑動門7，於該狀態下，使搬送臂33沿Y軸方向及X軸方向適當移動，同時使吸附墊34沿Z軸方向適當升降，將光學元件W在以吸附墊34來減壓吸附並支持之狀態下直接地從真空室5搬送至托板31之後，解除吸附墊34對光學元件W之支持狀態，在使光學元件W殘留於托板31之狀態下直接使搬送臂33及吸附墊34退避，隨後關閉滑動門7。

至此，元件搬出步驟結束。如此，將光學元件W經由真空室5而從成形室3中搬出，從而可避免伴隨光學元件W從成形室3中之搬出而導致大氣中之氧流入到成形室3內之不良情形。

此外，於該元件搬出步驟中，亦會在吸附墊23支持光學元件W時，元件抵接部位23c抵接於光學元件W之外周部(有效徑之外側部位)。因此，即使因該支持動作而使光學元件W略有受損，亦不會有光學元件W之製品價值下降之虞。

至此，利用光學元件之成形裝置1製造光學元件之製造步驟結束。將使用上述成形裝置1並依照製造步驟而成形出實際之光學元件之實驗例顯示如下。

[元件成形實驗例]

光學元件之材料係使用火石類玻璃(Tg=558℃)。將光學元件W於第1預熱步驟中加熱到250℃，進而於第2預熱步驟中加熱到450℃。接著，使用吸附墊23將其搬送至元件成形部11。此時，吸附墊23於加熱盤25上預先加熱到300℃。在導入成型部11之上下成形模中時，光學元件W之溫度為420℃。於成形模中進行加熱及加壓之過程中，光學元件W之最大溫度為650℃。在加熱及加壓結束後，當光學元件之溫度下降至420℃時，將光學元件W從上下成形模取出，並利用吸附墊23將光學元件搬送至第1元件冷卻部19，冷卻至90℃為止。此時，吸附墊23已於加熱盤25中預先加熱到300℃。接著，將光學元件W從第1元件冷卻部19搬送至第2元件冷卻部20，並冷卻至55℃為止。光學元件W具有與模之形狀相同的平滑曲面，不存在龜裂及畸變。

於上述實施形態及實驗例中，對1個光學元件W之製造步驟(元件搬入步驟、第1階段之元件預熱步驟、第1元件搬送步驟、第2階段之元件預熱步驟、第2元件搬送步驟、元件成形步驟、第3元件搬送步驟、第1階段之元件冷卻步驟、第4元件搬送步驟、第2階段之元件冷卻步驟、元件搬出步驟)依序進行了說明，但實際上如圖6所示，係對複數個(製造個數)光學元件W依序實施該等製造步驟。

此時，於任意之光學元件W之元件成形步驟中，該光學元件W係與另外的光學元件W同時進行元件預熱步驟或者元件冷卻步驟。例如，同時進行某一個光學元件W之元件冷卻步驟與下一個光學元件W之元件成形步驟。又，同時進行某一個光學元件W之元件成形步驟與下一個光學元件W之元件預熱步驟。如此，僅將必須於元件成形部11中執行之製造步驟(元件成形步驟)在元件成形部11中實施，從而即使一個光學元件W之製造步驟尚未結束，亦可開始下一個光學元件W之製造步驟。其結果為，光學元件之成形裝置1中每單位時間可處理之個數增大。又，形成如下構成，即，將光學元件W一邊支持一邊搬送，並在執行加工步驟時解除支持。因此，在一個光學元件W執行預熱、成形、冷卻之任一步驟時，可搬送其他光學元件W。其結果可同時對複數個光學元件W進行複數個步驟之處理。因此可縮短作業時間，提高光學元件W之生產性。

進而，如圖7所示，根據成形步驟B為律速步驟，因而只要成形步驟B以外之4步驟(第1預熱步驟A1、第2預熱步驟A2、第1冷卻步驟C1、第2冷卻步驟C2)之時間均與成形步驟B之時間相吻合，則在對第1光學元件W執行成形步驟B時，可使第2光學元件W之第1預熱步驟A1、第3光學元件W之第2預熱步驟A2、第4光學元件W之第1冷卻步驟C1、及第5光學元件W之第2冷卻步驟C2均同時執行。然而，於本發明中，如上所述，成形步驟B中取出光學元件之溫度高於400℃，故而於成形步驟B中光學元件停留之時間縮短。因此，可容易使成形步驟B之時間與其他步驟相一致。其結果，第1～第5該5個光學元件W分別同時進行成形。藉此，可大幅縮短作業時間，飛躍提高光學元件W之生產性。

又，根據該實施形態1，在搬送光學元件W時，由於直接吸附並支持光學元件W，故而與將光學元件W載置於搬送盤上進行搬送之日本專利特開平7-267657號公報相比，可避免作業之複雜化。而且，無需如此之搬送盤，因而可減少光學元件之成形裝置1之零件數，削減製造成本。

又，於成形室3內，元件成形部11及第2元件預熱部17相較其他部位(第1元件預熱部16、第1元件冷卻部19、第2元件冷卻部20、加熱盤25)而為高溫，因此維護頻率變高，但如圖1所示，由於該等元件成形部11、第2元件預熱部17配設於搬送臂22之搬送路徑之一端側(圖1之左端側)，故而容易維護。

又，成形室3內已成為氮環境，氧被排除，故而可預防上成形模12及下成形模13於高溫下氧化，因此可長期地使用上成形模12及下成形模13。

[發明之實施形態2]

圖14及圖15係表示本發明實施形態2中所使用之元件把持具(元件搬送構件)60之示圖。

於實施形態2中，使用有與實施形態1中所用之元件搬送構件不同的元件搬送構件，除此之外，使用與實施形態1相同之成形裝置1，並以相同之操作而成形出光學元件。與實施形態1共通之說明將省略。

於成形室3中，如圖14及圖15所示，代替吸附墊23而設置有元件把持具(元件搬送構件)60，元件把持具60係由以等角度間隔(亦即，120°間隔)配置於圓周上之3個L字形之把持片61所構成。各把持片61進退驅動自如地支持於光學元件W之徑方向(箭頭M、N方向)，於前端部形成有半球狀之元件抵接部位61a。並且構成如下：在使3個把持片61向接近光學元件W之中心CT1之球心方向(箭頭M方向)前進後，各元件抵接部位61a會與光學元件W點接觸從而可由三點確實把持光學元件W，同時在使3個把持片61向遠離光學元件W之中心CT1之離心方向(箭頭N方向)後退後，可解除該等把持片61對光學元件W之把持狀態。

而且，在成形光學元件W時，依照與上述實施形態1相同之順序。作為用以加熱3個把持片61之元件抵接部位61a之加熱機構，例如可準備與光學元件W之形狀相對應之圓柱狀或者圓筒狀之加熱器。另外，於第2元件搬送步驟及第3元件搬送步驟之前，使3個把持片61之元件抵接部位61a碰觸到如上所述之加熱器。或者，亦可使用非接觸式加熱器，例如輻射熱加熱器。

於該實施形態2中，除了發揮與上述實施形態1相同之效果以外，利用元件把持具60來支持光學元件W之側面，因此難以受到光學元件W之光學面之凹凸的影響，即使光學元件W之曲率變大，亦可發揮容易穩定支持光學元件W之效果。

[發明之實施形態3]

圖16係表示本發明實施形態3中所使用之加熱裝置之示圖。於實施形態3中，如圖16所示，在實施形態1所使用之加熱裝置41中，省略載置台47及壁體46，將紅外線加熱器43設置於加熱載置台42之下方，除此不同點之外，使用與實施形態1相同之成形裝置1，以相同之操作而成形出光學元件。與實施形態1共通之說明將省略。於該實施形態中，除了發揮與上述實施形態相同之效果之外，由於在光學元件W之外周上不存在壁體46，因此還具有光學元件W之出入較為順利、且不依存於透鏡之形狀(直徑、凹面形狀、凸面形狀)的優點。

此外，於上述實施形態1～3中，對於加熱裝置41之壁體46之高度H1與光學元件W之載置預定區域S1之上端為相同高度的情況進行了說明，亦可使壁體46之高度H1高於光學元件W之載置預定區域S1之上端。於該情形時，從紅外線加熱器43側觀察時光學元件W隱藏於壁體46之背側，因此可將使來自紅外線加熱器43之紅外線直接照射至光學元件W而導致光學元件W破裂之事態防患於未然。

又，於上述實施形態所使用之加熱裝置41中，對利用支持凸部42b將光學元件W從其下側加以支持的情況進行了說明。然而，支持凸部42b之支持方法並不限於此，例如，亦可將光學元件W從其周圍包圍而支持。

進而，於上述實施形態中，對於使用紅外線加熱器43來作為加熱機構之情形進行了說明，但亦可代用或併用紅外線加熱器43以外之加熱機構(例如，照射紅外線以外之電磁波之加熱機構、鹵素加熱器、電磁感應加熱裝置、雷射加熱裝置、氮氣等之熱風加熱裝置等)。

進而，已對上述實施形態所使用之加熱裝置41中使用有由金屬所形成之加熱載置台42之情形進行了說明。然而，加熱載置台42之材質並不限於金屬，可代用或併用金屬以外之材質(例如，碳化鎢(WC)、碳化矽(SiC)等之金屬碳化物；氮化矽(SiN)等之金屬氮化物；碳、氮化硼(BN)、氧化鋁等之陶瓷等)。

又，已對上述實施形態所使用之加熱裝置41中由加熱載置台42及其他零件所構成之加熱裝置41設置於第2元件預熱部17上之光學元件之成形裝置1進行了說明，當然，亦可將該加熱裝置41設置於第1元件預熱部16中。

[其他變形形態]

於上述實施形態中，對於以下情形、即為了對吸附墊23之元件抵接部位23c進行加熱而使該元件抵接部位23c碰觸到與吸附墊23不同之另外的加熱盤25之情形進行了說明。然而，藉由油浴或者金屬浴，亦可將吸附墊23之元件抵接部位23c浸漬於高溫之液體中進行加熱。又，亦可利用散射熱(輻射熱)來加熱吸附墊23之元件抵接部位23c。進而，還可將小型輕量之搬送構件加熱機構(未圖示)、例如電熱加熱器、陶瓷加熱器組裝於吸附墊23中。此時，可省略加熱盤25等之吸附墊加熱裝置。

於上述實施形態中，對耐高溫性樹脂製之吸附墊23進行了說明。然而，作為該吸附墊23之材質，並不限於耐高溫性樹脂，例如可代用氧化鋯(zirconia oxide)等之低熱傳導性陶瓷或者石英玻璃、硼矽酸玻璃等之耐熱玻璃。

於上述實施形態中，亦可於光學元件W上設置溫度感測器(未圖示)，並以如下方式來控制加熱器45，即，一邊監控光學元件W之溫度下降之速度，一邊使其在光學元件W不破裂之溫度範圍內儘可能地變為快速。此時，無論3個支持片42之爪43之全部熱容量與光學元件W之熱容量之大小關係如何，均可一方面防止因光學元件W與爪43之溫度差而導致光學元件W之破裂，一方面有效地實施光學元件W之冷卻作業。

於上述實施形態中，對於金屬製之爪43進行了說明，但作為該爪43之材質，並不限於金屬，亦可代用耐高溫性樹脂(例如，聚醯亞胺樹脂等)。

於上述實施形態中，對於如下情形、即為了降低從加熱器45向載置台41之傳熱性而使隔熱構件46介在於載置台41與加熱器45之間的情形進行了說明，進而，藉由對隔熱構件46之形狀進行研究(具體而言，使傳熱方向上直角之剖面積變小，使傳熱方向之長度變長)而可使熱電阻變大，從而進一步降低傳熱性。

於上述實施形態中，對於如下情形進行了說明，即，於元件冷卻步驟中，當在第1元件冷卻部19中將光學元件W載置於冷卻支持構件44上時，在吸附墊23被定位於既定位置之狀態下，關閉開/關閥56，藉此利用冷卻支持構件44之3個支持片42來支持光學元件W之情形。然而，亦可設置一檢測光學元件W受到支持片42支持的感測器(例如，光感測器、極限開關(limit switch)等)，根據該感測器之輸出信號而檢測光學元件W之支持情況。藉此，可確實檢測出光學元件W之支持，故而例如在因某些原因使得吸附墊23之定位動作及開/關閥56之關閉動作產生障礙而無法準確支持光學元件W時，可迅速應對。

於上述實施形態中，對於利用三點將光學元件W支持於3個支持片42上之情形進行了說明，但亦可利用四點或四個以上的點來支持光學元件W。

於上述實施形態中，對於將加熱盤25設置於元件成形部11與第1元件預熱部16之間的情形進行了說明。然而，關於加熱盤25之設置部位，只要為吸附墊23之可動範圍內，則可為任意位置，而並不限於元件成形部11與第1元件預熱部16之間。

於上述實施形態中，已對如下情形進行了說明，即，在對吸附墊23之元件抵接部位23c進行加熱時，利用溫度感測器49而測定傳熱板43之表面溫度，並根據該表面溫度來計算元件抵接部位23c之溫度，藉此控制加熱盤25對元件抵接部位23c之加熱動作。然而，未必要利用溫度感測器49來測定傳熱板43之表面溫度。例如，亦可預先求出加熱器45之通電時間與元件抵接部位23c之溫度間的相關關係，將表示該相關關係之相關表(未圖示)儲存於記憶機構(未圖示)中，當對元件抵接部位23c進行加熱時，從記憶機構中讀出相關表，根據該相關表而適當設定加熱器45之通電時間，以使元件抵接部位23c達到所期望之溫度，藉此控制加熱盤25對元件抵接部位23c之加熱動作。此時，可省略溫度感測器49，故而可減少搬送裝置141之零件數而削減成本。

於上述實施形態中，已對採用氮來作為淨化成形室3內之惰性氣體之情形進行了說明，但亦可代用或併用除氮以外之惰性氣體(例如，氦、氬、氖、氙等之稀有及其他)。

於上述實施形態中，已對元件預熱步驟中以二階段來對光學元件W進行預備加熱之情形進行了說明，但亦能以三個以上之階段對光學元件W進行預備加熱。

於上述實施形態中，已對元件冷卻步驟中以二階段來對光學元件W進行冷卻之情形進行了說明，但亦能以三個以上之階段對光學元件W進行冷卻。冷卻(裝置)不僅包含積極冷卻之情形，亦包含藉由與熱傳導性高的物體接觸而散熱來進行冷卻之情形(裝置)。

於上述實施形態中，已對第2元件搬送步驟及第3元件搬送步驟中與高溫(200℃以上)之光學元件W相對應而加熱吸附墊23之元件抵接部位23c之情形進行了說明。此時，未必要檢測光學元件W之溫度，例如，根據圖7所示之步驟，亦可設定第2元件搬送步驟及第3元件搬送步驟中的吸附墊23之元件抵接部位23c之預熱溫度。

於上述實施形態中，已對利用搬送臂22及吸附墊23來進行真空室5與成形室3之間的光學元件W之搬送(從真空室5向成形室3之搬送及從成形室3向真空室5之搬送)之情形進行了說明，但此時之光學元件W之搬送方法並不限定於此。例如，亦可將在真空室5與成形室3之間進行光學元件W之搬送之另外的搬送裝置(未圖示)設置於成形室3內，於打開滑動門6之狀態下，使光學元件W從真空室5與成形室3之一方朝另一方移送並退避後，關閉滑動門6。於此情形時，僅於成形室3內驅動搬送臂22即可，從而可使其機構簡化。

於上述實施形態中，對於將球面狀之光學元件W成形為非球面狀之情形進行了說明，但成形後之形狀並非限於非球面狀。例如，當成形為球面狀及其他形狀時亦可同樣使用本發明。

於上述實施形態中已對本發明之具體例進行了說明，但本發明並非限定於其等具體例。對於本案之申請專利範圍之記載以外的事項，未必要在本案之發明中加以實施。例如，於本發明之成形方法中，將預備加熱步驟分成二階段而進行，但亦能以一階段而實施，冷卻步驟亦能以一階段實施。上述實施形態之成形裝置、預備加熱裝置及冷卻裝置(冷卻部)分別具備有二個，但其等亦可分別具備一個。或者，預備加熱裝置及冷卻裝置(冷卻部)亦可被取代而使用設置有成形裝置之工廠等中既存之設備。真空室5及工件貯藏室9亦可與本發明之成形裝置分開而另行設置。即，當實施形態所記載之成形裝置中具備有未既定於申請專利範圍之成形裝置之構成要素時，請理解為其等並非為實施發明之本質的零件等，或者可作為成形裝置之選擇零件及於設置部位可獲得之零件而利用。另一方面，對於申請專利範圍中所記載之構成要素，其等並非限定於實施形態中所記載之具體化物。

[產業上之可利用性]

本發明適合於包含在高溫下成形透鏡之步驟之透鏡製造業，利用本發明能高效率地量產出更高精度之透鏡。因此，本發明有助於光學產業之顯著發展。

1．．．光學元件之成形裝置

2．．．機體框

3．．．成形室

5．．．真空室

6、7．．．滑動門

9．．．工件貯藏室

11．．．元件成形部(元件成形機構)

12．．．上成形模

13．．．下成形模

14．．．石英管

15．．．成形加熱器

16．．．第1元件預熱部

16a．．．第1加熱器

17．．．第2元件預熱部

17a．．．第2加熱器

19．．．第1元件冷卻部

19a．．．第1散熱裝置

20．．．第2元件冷卻部

20a．．．第2散熱裝置

21．．．導軌

22．．．搬送臂

23．．．吸附墊(元件搬送構件)

23a．．．吸氣口

23b．．．墊本體

23c．．．元件抵接部位

23d．．．熱電阻部

25．．．加熱盤(搬送構件加熱機構)

26．．．輔助臂

26a．．．臂本體

26b．．．工件支持片

27．．．工件支持台

27a、27b．．．工件搭載片

31．．．托板

32．．．導軌

33．．．搬送臂

34．．．吸附墊

35．．．控制部

41．．．加熱裝置

43．．．傳熱板

45．．．加熱器

49．．．溫度感測器

51．．．加熱器電力供給部

52．．．序列控制器

53．．．馬達控制部

55．．．馬達

56．．．開/關閥

57．．．通氣管

58．．．溫度控制部(溫度控制機構)

59．．．滾珠螺桿

60．．．元件把持具(元件搬送構件)

61．．．把持片

61a．．．元件抵接部位

141．．．搬送裝置(元件搬送機構)

241．．．載置台

W．．．光學元件

圖1係表示本發明實施形態1之組裝有光學元件之搬送裝置的光學元件之成形裝置之俯視圖。

圖2係圖1所示之光學元件之成形裝置之II-II線的剖面圖。

圖3係本發明實施形態1之成形裝置之透視圖。

圖4係表示由圖3所示之吸附墊支持光學元件之支持狀態的剖面圖。

圖5係表示圖3所示之吸附墊之加熱方法的剖面圖。

圖6係表示由圖1所示之光學元件之成形裝置製造光學元件之製造方法的示意圖。

圖7係表示由圖1所示之光學元件之成形裝置製造光學元件之製造方法中的溫度循環之時序圖。

圖8係表示圖2所示之光學元件之成形裝置之輔助臂附近的圖，其中(a)為其前視圖，(b)為其右側視圖。

圖9係表示由圖8所示之輔助臂來交付光學元件之交付方法的示意圖。

圖10係本發明實施形態1之成形裝置所使用之吸附墊的立體圖。

圖11係表示本發明實施形態1之成形裝置所使用之加熱裝置的剖面圖。

圖12係表示本發明實施形態1之成形裝置所使用之冷卻裝置的立體圖。

圖13係表示本發明實施形態1之成形裝置所使用之冷卻裝置的概念圖。

圖14係表示本發明實施形態2之成形裝置所使用之光學元件之搬送裝置的立體圖。

圖15係圖14所示之光學元件之搬送裝置的垂直剖面圖。

圖16係表示本發明實施形態2之成形裝置所使用之加熱裝置的剖面圖。

圖17係表示本發明實施形態1之成形方法之步驟的流程圖。

圖18係表示習知光學元件之製造方法的示意圖。

11．．．元件成形部(元件成形機構)

12．．．上成形模

13．．．下成形模

14．．．石英管

15．．．成形加熱器

W．．．光學元件

Claims (26)

1. 一種光學元件之成形方法，係依序成形複數個光學元件，其包含：於元件加熱部對光學元件進行預備加熱的動作；將預備加熱後之光學元件從該元件預熱部搬送至元件成形部的動作；於該元件成形部中，將該光學元件一邊加熱至較玻璃轉移點高的溫度、一邊進行成形的動作；將已成形之光學元件於較玻璃轉移點低且400℃以上之溫度下從元件成形部取出的動作；將從元件成形部取出的光學元件，藉由經加熱至較該光學元件溫度低不到200℃之溫度的元件搬送構件之元件抵接部位加以把持搬送至冷卻部的動作；以及於該冷卻部冷卻該光學元件的動作。
2. 如申請專利範圍第1項之光學元件之成形方法，其中，在將該光學元件搬送至該元件成形部時，藉由經加熱至較該光學元件溫度低不到200℃之溫度的該元件搬送構件之元件抵接部位把持該光學元件並搬送至該元件成形部。
3. 如申請專利範圍第1項之光學元件之成形方法，其中，該冷卻部具有與光學元件相接觸之部位，該部位之溫度維持在較搬送至冷卻部之光學元件之溫度低不到200℃的溫度。
4. 如申請專利範圍第1項之光學元件之成形方法，其 中，係使該元件搬送構件之元件抵接部位與不同於該元件搬送構件之元件抵接部位之加熱體接觸而進行加熱。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之光學元件之成形方法，其中，複數個光學元件包含至少第1至第3光學元件，在對第1光學元件進行預備加熱時，成形出第2光學元件且將第3光學元件於該冷卻部冷卻。
6. 如申請專利範圍第1項之光學元件之成形方法，其中，在對第1光學元件進行預備加熱的期間，加熱該元件搬送構件之元件抵接部位。
7. 如申請專利範圍第1項之光學元件之成形方法，其中，該元件搬送構件之元件抵接部位具有抵接於光學元件之抵接部及減壓吸引光學元件之吸氣口。
8. 如申請專利範圍第1項之光學元件之成形方法，其中，在該光學元件之加熱及冷卻時，該元件搬送構件之元件抵接部位係從光學元件脫離。
9. 如申請專利範圍第1項之光學元件之成形方法，其中，該元件預熱部具有複數個加熱區域，於該等加熱區域中光學元件受到階段性加熱。
10. 如申請專利範圍第1項之光學元件之成形方法，其中，該冷卻部具有複數個冷卻區域，於該等冷卻區域中光學元件受到階段性冷卻。
11. 一種光學元件之成形裝置，係將光學元件成形，其具備：元件成形部，將光學元件一邊加熱至較玻璃轉移點高 的溫度、一邊進行成形；冷卻部，將已於元件成形部成形之光學元件冷卻；搬送部，具有可裝卸地把持光學元件之把持部，在光學元件之溫度較該玻璃轉移點低且為400℃以上之溫度下，藉由把持部把持該光學元件並從元件成形部取出而搬送至該冷卻部；以及搬送構件加熱機構，將該把持部加熱至較從元件成形部取出之光學元件之溫度低不到200℃的溫度。
12. 如申請專利範圍第11項之光學元件之成形裝置，其中，該搬送構件加熱機構具有傳熱板，藉由使該把持部接觸於傳熱板以加熱該把持部。
13. 如申請專利範圍第11項之光學元件之成形裝置，其中，該把持部具有減壓吸附光學元件之吸氣口。
14. 如申請專利範圍第12項之光學元件之成形裝置，其中，該把持部具有抵接於光學元件之抵接部，且藉由使該抵接部接觸於該傳熱板而受到加熱。
15. 如申請專利範圍第14項之光學元件之成形裝置，其中，該抵接部係由選自耐高溫性樹脂、低熱傳導性陶瓷、及耐熱玻璃所組成之群中之一種所形成。
16. 如申請專利範圍第11項之光學元件之成形裝置，其中，該把持部係在將該光學元件搬送至冷卻部之後，解除對該光學元件之把持，並在從把持部解除之狀態下冷卻光學元件。
17. 如申請專利範圍第11項之光學元件之成形裝置，其 中，該冷卻部具備冷卻溫度不同之複數個散熱裝置。
18. 如申請專利範圍第11項之光學元件之成形裝置，其進一步具有對光學元件進行預備加熱之光學元件元件預熱部。
19. 如申請專利範圍第18項之光學元件之成形裝置，其中，該光學元件元件預熱部具備加熱溫度不同之複數個加熱裝置。
20. 如申請專利範圍第18項之光學元件之成形裝置，其中，該光學元件元件預熱部、該元件成形部及該冷卻部設於惰性氣體環境之成形室，該成形室附設有真空室，在該成形室與該真空室之間安裝有開閉自如的門。
21. 如申請專利範圍第11項之光學元件之成形裝置，其中，該冷卻部具有支持該光學元件之支持構件及加熱該支持構件之加熱裝置，且設置有溫度控制部，其用以控制加熱裝置，以在該支持構件支持該光學元件時，使該支持構件之抵接於該光學元件之部位的溫度相對於該光學元件之溫度在較光學元件之溫度低不到200℃之溫度範圍內。
22. 如申請專利範圍第21項之光學元件之成形裝置，其中，該溫度控制部係在該支持構件支持該光學元件之後，中止該加熱裝置對該支持構件之加熱動作並將該光學元件放冷。
23. 如申請專利範圍第21項之光學元件之成形裝置，其中，該支持構件具備支持該光學元件之爪、加熱該爪之加熱器、以及透過隔熱構件支持該加熱器之載置台。
24. 如申請專利範圍第18項之光學元件之成形裝置，其中，該元件預熱部具備載置台與加熱裝置，該載置台設有對該光學元件放射熱之散熱面及抵接於該光學元件之外周部以支持之支持凸部，該加熱裝置係對加熱載置台進行加熱，在該散熱面與該光學元件之載置預定區域之間形成有散熱空間。
25. 如申請專利範圍第23項之光學元件之成形裝置，其中，於該加熱載置台之周圍設有壁體，該加熱裝置設於該壁體周圍。
26. 如申請專利範圍第25項之光學元件之成形裝置，其中，該壁體係由金屬碳化物形成。