WO2005000751A1 - 光学素子成形方法および装置 - Google Patents

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WO2005000751A1
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WO
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mold
molding
optical element
pressure
predetermined
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PCT/JP2004/008954
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Akiyoshi Shibasaki
Satoshi Kurihara
Tadashi Horikawa
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • C03B11/122—Heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/16—Gearing or controlling mechanisms specially adapted for glass presses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/69—Controlling the pressure applied to the glass via the dies

Definitions

  • the present invention relates to an optical element molding method and an optical element molding apparatus, and in particular, to an optical element molding method and an optical element molding apparatus for molding a predetermined shape optical element by pressing a material with a mold.
  • a glass material is housed between an upper mold and a lower mold, and while the material is heated to a predetermined temperature, the lower mold is moved upward by a lower shaft to pressurize the material, thereby forming a glass element having a predetermined shape.
  • a molding method for molding There is a known molding method for molding.
  • Figure 11 shows such a molding method, in which the lower mold of the mold is raised from the mechanical origin ZO of the lower shaft to a fixed position Z1 in the molding direction, and the mold is heated. . Then, after the temperature of the mold reaches the target temperature T1, the lower mold is moved upward at the molding pressure P1, and the molding is finished at the position where the lower mold has reached the molding end position Z2. You.
  • a glass element forming apparatus for pressing a glass with a mold to form a glass element having a predetermined shape for example, a glass element forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-208247 is known. I have.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-20882
  • An object of the present invention is to easily and surely reduce the occurrence of errors in the shape of the final molding space.
  • the material of the optical element is accommodated between the first mold and the second mold, and the material is heated to a predetermined temperature, and The material is pressurized by relatively moving the mold and the second mold to form an optical element having a predetermined shape. Then, when the molding pressure on the material generated between the first mold and the second mold reaches a predetermined pressure, the first mold and the second mold are separated from each other. Is set as the molding reference distance, and the first or second mold is moved from this molding reference distance by a predetermined distance, thereby completing the molding of the optical element. Therefore, it is possible to easily and reliably reduce the occurrence of errors in the shape of the final molding space.
  • the first mold is fixed, the second mold is movable, and the molding reference distance is a molding pressure applied to the material. At the pressure of the second mold.
  • the first mold and the second mold are movable, and the molding reference distance is determined by a molding pressure applied to the material being a predetermined pressure. Is given according to the distance between the first mold and the second mold at the time when the condition is satisfied.
  • the position of the second mold is set as a molding reference position, and the second mold is moved from this molding reference position by a predetermined distance to complete molding of the optical element. Therefore, occurrence of errors in the shape of the final molding space can be easily and reliably reduced.
  • the distance between the first mold and the second mold when the pressure detected by the pressure detecting means reaches a predetermined pressure is determined.
  • the mold moving means is controlled by the control means such that the first mold or the second mold moves from the molding reference distance by a predetermined distance. Therefore, it is possible to easily and surely reduce the occurrence of errors in the shape of the final molding space formed by the first mold and the second mold.
  • the mold moving means moves the second mold, and the control means sets the molding reference distance, the molding pressure on the material, and It is given according to the interval of the second mold when the pressure becomes constant.
  • the mold moving means moves the first mold and the second mold, and the control means determines a molding pressure on the material in advance. Set the molding reference distance for each of the first and second dies according to the positions of the first and second dies when the specified pressure is reached. .
  • the position of the second mold when the pressure detected by the pressure detecting means 1 reaches a predetermined pressure is defined as a molding reference position
  • the control means controls the mold moving means so that the second mold moves from the molding reference position by a predetermined distance. Therefore, it is possible to easily and reliably reduce the occurrence of errors in the shape of the final molding space formed by the first mold and the second mold.
  • control means has a pressure setting means for setting a predetermined pressure. Therefore, by adjusting the molding reference pressure value according to the shape of the optical element to be molded, the optical element can be molded easily and reliably with higher accuracy.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of the optical element molding apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing a mold assembly used in the optical element molding apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a molding method using the optical element molding apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a method of accommodating a material in the mold assembly of FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the movement of the upper mold and the lower mold in the molding method of FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing another example of the optical element molding apparatus of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a main part of a second embodiment of the optical element molding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the transport mechanism of FIG.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a mold assembly used in the optical element molding apparatus of FIG.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the vicinity of the heater in FIG.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing a conventional optical element molding method. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION,
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the optical element molding apparatus of the present invention.
  • a molding chamber 15 is formed above the apparatus main body 11. Then, molding is performed in a state where the mold assembly 17 is arranged in the molding chamber 15.
  • FIG. 2 shows details of the mold assembly 17.
  • the mold assembly 17 includes an upper mold 19 and a lower mold 21.
  • the upper mold 19 and the lower mold 21 are fitted to a cylindrical sleeve 23 so as to be slidable in the vertical direction.
  • concave portions 19 a and 21 a having a shape corresponding to the lens to be molded are formed.
  • a material 25 made of a glass base material is accommodated between the upper mold 19 and the lower mold 21.
  • the upper mold 19 has a thermocouple insertion hole 19b. Note that a thermocouple insertion hole may be formed in the lower mold 21.
  • an upper shaft 27 is arranged above the molding chamber 15.
  • the upper shaft 27 is fixed to the lower surface of the upper surface 29 of the device main body 11.
  • the upper surface of the upper mold 19 of the mold assembly 17 can contact the lower surface of the upper shaft 27.
  • Upper plate 2 9 and the upper shaft 27 are arranged, and a thermocouple 31 is disposed.
  • the lower portion of the thermocouple 31 is formed in a thermocouple input hole 19 b formed in the upper mold 19 of the mold assembly 17. (Shown in Fig. 2).
  • a heating unit 33 for heating the mold assembly 17 is arranged outside the molding chamber 15.
  • the lower end of the heating unit 33 is provided with a partition plate 35, which seals the molding chamber 15 at the time of molding, and the molding chamber 15 is in an inert gas atmosphere made of nitrogen.
  • an optical element molding apparatus according to a second embodiment described later is used. This also ensures that the molding chamber 15 is in an inert gas atmosphere.
  • a lower shaft 37 is arranged below the molding chamber 15. This lower axis
  • the lower surface of the lower mold 21 of the mold assembly 17 can contact the upper surface of the mold 37.
  • the lower shaft 37 extends downward through the partition plate 35 and the support plate 39.
  • a cooling unit 41 for cooling the lower shaft 37 is disposed on the lower surface of the partition plate 35.
  • the lower shaft guide 43 is formed of, for example, a Ponore push.
  • a pressure detector 45 is interposed below the lower shaft guide 43 of the lower shaft 37.
  • the pressure detector 45 is, for example, a load cell.
  • a lower shaft pressurizing unit 47 is arranged at the lower end of the lower shaft 37.
  • the lower shaft pressurizing unit 47 includes a motor and a drive mechanism (not shown), and the lower shaft 37 is moved up and down by operating the drive mechanism with the motor.
  • the motor for example, a motor such as a servomotor is used.
  • a lower shaft position detector that detects the position of the lower shaft 37 is located below the lower shaft press unit 47.
  • the lower shaft position detection unit 49 detects a pulse from an encoder (not shown) arranged on the motor shaft, and detects the position of the lower shaft 37 from the number of rotations and the rotation position of the motor shaft. In the present embodiment, the position of the lower mold 21 is obtained by monitoring the position of the lower shaft 37.
  • reference numeral 51 denotes a control device for controlling the above-described optical element molding device! /
  • the temperature signal from the thermocouple 31, the pressure signal from the pressure detector 45, and the lower axis position signal from the lower axis position detector 49 are input to the controller 51.
  • the control device 51 When the pressure detected by the pressure detector 45 reaches a predetermined pressure (hereinafter referred to as a molding reference pressure value Ps), the control device 51 generates the lower molding die 21.
  • the position is defined as a molding reference position Zs, and the lower shaft pressing unit 47 is controlled so that the lower molding die 21 moves a predetermined distance from the molding reference position Zs.
  • control device 51 is provided with a dial 53 as pressure setting means for setting the above-mentioned molding reference pressure; PS.
  • the pressure value Ps can be changed.
  • FIG. 3 shows a molding method using the optical element molding apparatus of this embodiment.
  • a raw material 25 made of a glass base material is accommodated between the upper molding die 19 and the lower molding die 21 of the molding die assembly 17.
  • the material 25 is taken out of the sleeve 23, and the material 25 is put into the sleeve 23. This is performed by fitting the upper mold 19 into the sleeve 23 as shown in FIG.
  • the molding die assembly 17 containing the raw material 25 is moved from the heating unit 33 and the loading portion of the molding die assembly 17 (not shown) formed in the molding chamber 15 to the molding chamber. Housed in 15 1.
  • the loading and unloading of the mold assembly 17 containing the raw material 25 into and out of the molding chamber 15 can be performed easily and reliably by using the optical element molding apparatus of the second embodiment described later. It is possible to do.
  • the lower end of the lower mold 21 is brought into contact with the upper end of the lower shaft 37, as shown in FIG. It has a gap L that is wide enough to make it easy to perform.
  • the temperature of the mold assembly 17 is room temperature T O.
  • the position of the upper end of the lower shaft 37 is set to Z0.
  • the lower shaft 37 has no molding pressure, and the pressure of the pressure detector 45 is set to P0.
  • heating of the mold assembly 17 by the heating unit 33 is started.
  • the temperature of the mold assembly 17 is input to the controller 51 via the thermocouple 31 and the controller 51 forms the mold until the temperature from the thermocouple 31 reaches the molding temperature T1.
  • the heating unit 33 is controlled so as to maintain the molding temperature T1.
  • the lower shaft 37 is moved upward by the lower shaft pressing unit 47 at a predetermined speed. Due to the movement of the lower shaft 37, the lower molding die 21 is moved upward, the distance between the upper molding die 19 and the lower molding die 21 is reduced, and the pressure is input from the pressure detector 45 to the controller 51. The applied pressure value increases.
  • the controller 51 sets the position of the lower molding die 21 when the pressure value reaches a predetermined molding reference pressure value Ps as the molding reference position Zs. In this state, as shown in FIG. 5 (c), the lower end of the lower molding die 21 is in contact with the upper end of the lower shaft 37, and the upper end of the upper molding die 19 is in contact with the upper shaft 27. Have been.
  • the controller 51 controls the lower shaft pressing unit 47 so that the lower mold 21 moves from the molding reference position Zs by a predetermined distance.
  • the predetermined distance is Z2 ⁇ Zs
  • the controller 51 moves the lower shaft 37 by this distance.
  • the distance from the molding reference position Zs to the molding end position Z2 at this time can be set in advance in the controller 51.
  • the lower shaft pressing unit 47 is torque-controlled, and the lower shaft 37 is driven until the pressure value reaches a predetermined molding pressure value P1. It is moved upward at a predetermined speed. Then, after the pressure value reaches the predetermined molding pressure value P1, the lower shaft 37 is moved to the molding end position Z2 while maintaining the molding pressure value P1.
  • FIG. 5D shows the state of the upper mold 19 and the lower mold 21 when the upper end of the lower shaft 37 is moved to the molding end position Z2.
  • the lower shaft pressing unit 47 lowers the upper end of the lower shaft 37 to the position of Z ⁇ , and at the same time, the heating by the heating unit 33 is cut off, and the molding chamber is turned off.
  • the mold assembly 17 is cooled by an inert gas composed of nitrogen supplied to the mold 15. Then, after cooling, the mold assembly 17 is taken out of the molding chamber 15.
  • the position of the lower molding die 21 when the pressure detected by the pressurization detector 45 reaches the molding reference pressure value Ps is defined as the molding reference position Zs, and this molding reference position having from Z S to control the lower shaft pressurized Interview two Tsu DOO 4 7 as the lower mold 2 1 is moved by a predetermined distance which predetermined recesses of the upper mold 1 9 and the lower mold 2 1 Errors in the shape of the final molding space formed by 19a and 1021a can be easily and reliably reduced. Therefore, an optical element composed of a glass lens can be easily and reliably formed with high accuracy.
  • the control device 51 is provided with the dial 53 which is a pressure setting means for setting the molding reference pressure value Ps
  • the molding reference pressure value is set according to the shape of the optical element to be molded.
  • the upper mold 19 is fixed, and the position of the lower mold 21 when the pressure detected by the pressure detector 45 reaches the molding reference pressure value Ps is set.
  • the present invention is not limited to such an embodiment.
  • the upper mold 19 is moved downward by the upper shaft pressing unit 55.
  • the upper mold 19 and the lower mold 21 may be moved to perform molding.
  • the upper molding die 19 and the lower molding die 19 are moved downward. Molding is performed by moving the upper mold 19 and the lower mold 21 by a predetermined distance from the molding reference distance L2, with the distance 2 from the mold 21 as a molding reference distance.
  • the molding reference distance L 2 is determined by the upper shaft position detector and the lower shaft position detector (not shown) from the upper surface of the upper mold 19 and the lower surface of the lower mold 21. Is obtained from the difference between each position.
  • the present invention is not limited to this embodiment. It can be widely applied to molding of various optical elements.
  • FIG. 7 is an optical element molding apparatus of this embodiment, and shows an internal cross-sectional view of a main part thereof. 8 shows the transport mechanism 108, FIG. 9 shows the mold assembly 123, and FIG. 10 shows the heating mechanism.
  • An optical element molding apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7, 8, 9, and 10. FIG.
  • the configuration for carrying the mold assembly 123 containing the material into and out of the molding chamber and the configuration for setting the molding section to an inert gas atmosphere are mainly used.
  • the structure for moving the lower shaft 139, the control method, and the like are the same as those in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the optical element molding apparatus includes a supply chamber 101, an intermediate chamber 102, a molding chamber 103, an extraction chamber 104, and a transport mechanism 105, 100. 7, 108 and a forming and conveying mechanism 106.
  • I, II, III, IV, V, V ', and VI indicate the position of the mold assembly 123.
  • the optical element molding apparatus of this embodiment includes a vacuum pump 109 such as a rotary pump, an inert gas inlet 110, a pressure gauge 1 19, and a gate valve 1 4 7. And a front door (not shown) for setting the mold assembly 123 from outside.
  • the position I in FIG. 7 is a position where the mold assembly 123 is set from the outside. Rotate the valve counterclockwise around the opening / closing axis 15 3, close the partition valve 1 4 7, set the mold assembly 1 2 3 at the I position, close the front door, When the vacuum pump 109 is operated in a state where 101 is closed, the inside of the supply chamber 101 can be made into a vacuum atmosphere.
  • the supply chamber 101 when the supply chamber 101 reaches a vacuum, the evacuation is stopped, and if the inert gas is introduced from the gas introduction part 110, the inside of the supply chamber 101 becomes an inert gas atmosphere, and the oxygen is formed into a mold. It can be excluded from the aggregate 1 2 3. Since the pressure of the inert gas in the supply chamber 101 can be measured by the pressure gauge 119, the supply chamber 101 is controlled by adjusting the gas flow rate of the inert gas introduction part 110. The inside can be adjusted to an inert gas atmosphere at a desired pressure.
  • the atmosphere in the supply chamber 101 is replaced with the air atmosphere by opening the front door, but since the volume of the supply chamber 101 is small from the viewpoint of the entire molding machine, the consumption of the inert gas is reduced. Can be reduced.
  • the transport shaft 1338 to transport the mold assembly 1 23 from the position I to the position II rotate the valve body clockwise around the opening / closing shaft 15 Open gate valve 1 4 7.
  • the intermediate chamber 102 of the optical element molding apparatus includes a position III, a position V ′, a position V, a cooling mechanism 117, 118, and an inert gas introduction part 111. 1, an inert gas discharge unit 1 15, and a pressure gauge 120 for measuring the pressure in the intermediate chamber 102.
  • the position II in Fig. 7 is the position where the conveying mechanism 108 receives the mold assembly 123 conveyed from the position I in the supply chamber 101 by the elevation of the conveying shaft 138. is there.
  • the position III is a position where the mold assembly 123 transported by the transport mechanism 108 is transferred to the molding and transport mechanism 106.
  • the position of V ′ is a position where the formed mold assembly 123 is cooled.
  • the position of V indicates the mold that has been cooled and has been transported by the transport mechanism 108. This is the position where the assembly 1 2 3 is delivered to the transport mechanism 107.
  • the pressure of the intermediate chamber 102 was measured by measuring the pressure with a pressure gauge 120 while comparing the amount of gas introduced from the inert gas introduction unit 111 with the amount of gas discharged from the inert gas discharge unit 115.
  • the desired pressure can be adjusted by adjusting the pressure.
  • the cooling mechanisms 1 17 and 1 18 are made of ice-cooled metal blocks, and the transport mechanism 108 places the mold assembly 1 2 3 on the cooling mechanism 1 17 and then the cooling mechanism 1 17 is raised as indicated by an arrow 157, and the cooling mechanisms 117 and 118 are pressed against the upper and lower surfaces of the mold assembly 123 to perform cooling by heat conduction.
  • the molding chamber 103 of the optical element molding apparatus includes an inert gas introduction section 112, a shaft seal 116, a gas flow path 150, a pressure gauge 122, and a heater. 1 2 4 and thermocouple 1 2 5.
  • the position of IV in FIG. 7 is a position for performing the inert gas replacement, heating, and molding of the mold assembly 123.
  • the inert gas in the molding chamber 103 can be adjusted to a desired pressure by adjusting the inert gas inlet 112 while measuring the pressure with the pressure gauge 121.
  • the gas flow path 150 is a plurality of small holes formed around the shaft seal 116 so that the molding chamber 103 communicates with the intermediate chamber 102, and the pressure of the molding chamber 103 is reduced.
  • the number and size of the holes are determined so as not to be excessive and to have a conductance that can maintain an appropriate pressure difference with the intermediate chamber 102.
  • the heater 124 heats the mold assembly 123 at the heating molding position IV while measuring the temperature with a thermocouple 125 to make the glass base material a viscosity suitable for molding.
  • the extraction chamber 104 of the optical element molding apparatus includes an inert gas introduction section 113, an inert gas discharge section 114, a pressure gauge 122, a partition valve 144, It has a front door (not shown) for taking out the mold assembly 1 2 3 out of the optical element molding apparatus.
  • the position of VI in FIG. 7 is a position where the mold assembly 123 transferred from the intermediate chamber 102 by the lowering of the transfer shaft 140 is held for removal to the outside.
  • the discharge chamber 104 In the discharge chamber 104, rotate the valve clockwise around the open / close shaft 1504, close the partition valve 144, and measure the pressure with the pressure gauge 122 while the front door is closed. Adjust the exhaust pump connected to the inert gas inlet 1 1 3 and the inert gas outlet 1 1 4 By adjusting the pressure, the inside of the extraction chamber 104 can be made an inert gas atmosphere at a desired pressure.
  • the inert gas introduced from the inert gas introduction section 113 flows to the extraction chamber 104. It always happens. This makes it difficult for oxygen to reach the molding chamber 103 even if the extraction chamber 104 is opened to the atmosphere.
  • the volume of the extraction chamber 104 be made as small as possible to reduce the consumption of the inert gas. Also, when lowering the conveying shaft 144 to lower the mold assembly 123 from the position V to the position VI, rotate the valve body counterclockwise around the opening / closing shaft 154, It is configured to open the gate valve 1 4 8.
  • the mold assembly 123 is configured as shown in FIG.
  • the mold assembly 123 will be described with reference to FIG.
  • the forming mold assembly 123 includes an upper forming mold 126, a lower forming mold 127, a sleeve 128, a glass base material 129, and a carrier 130.
  • the lower mold 1 2 7, the glass preform 1 2 9 and the upper mold 1 2 6 are fitted into the sleeve 1 2 8 in this order, and these are placed up and down along the inner wall of the sleeve 1 2 8. Mated so that it can move.
  • the sleeve 1 2 8, the upper mold 1 2 6, the glass base material 1 2 9, and the lower mold 1 2 7 are placed on the carrier 130, and the side of the carrier 130 is used for carrying.
  • a depression 13 1 is provided.
  • the transfer cavity 13 1 is used in the intermediate chamber 102 by the transfer mechanism 1 8 to transfer the mold assembly 12 3.
  • the upper mold 1 26 has a thermocouple 1 2 5 insertion hole 1 3 2, and the thermocouple 1 2 5 is inserted into it to reduce the temperature of the upper mold 1 2 6. It can be measured.
  • the lower mold 1 27 is provided with an insertion hole similar to that of the upper mold 1 26, and a through hole communicating with the insertion hole in the carrier 130, and a thermocouple is inserted there. Thus, the temperature of the lower mold 127 may be measured.
  • FIG. 8 shows a top view of the transport mechanism 108 of the optical element molding apparatus of this embodiment.
  • Figure The transport mechanism 108 of the optical element molding apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the transport mechanism 108 of the optical element molding apparatus of this embodiment moves the mold assembly 1 23 from the position II to the position III, from the position III to the position V ′, and from the position V ′ to the position V Is configured to be able to be conveyed to the position.
  • the mold assembly 123 conveyed from the position of I by the conveying mechanism 1 5 can be received.
  • the mold assembly 123 can be delivered to the molding and transport mechanism 106, and the molded mold assembly 123 can be received from the molding and transport mechanism 106.
  • the molded mold assembly 123 can be delivered to the cooling mechanism 117, and the cooled mold assembly 123 can be received from the cooling mechanism 117. It is configured as follows. At the position V, it is configured so that the mold assembly 123 can be delivered to the transport mechanism 107.
  • the transport mechanism 108 of the optical element molding apparatus includes a moving mechanism 1 in which a main part of the main body is provided in the intermediate chamber 102 and is screwed to the ball screw 14 1 and the ball screw 14 1. 4 3 and a motor 1 4 2 for rotating the pole screw 1 4 1 are provided.
  • the moving mechanism 144 has a grip 144 at its tip, and can open and close the grip 144 in the direction indicated by 144 by an opening / closing mechanism (not shown).
  • the gripper 144 has a structure that can be moved alone by the gripper 144 in the direction indicated by the arrow 14.6.
  • Figure 8 shows the gripping position moved in the direction of ⁇ .
  • the gripper 144 moves in the direction of A, performs an operation of gripping the mold assembly 123, and is conveyed between the positions II to V, moves in the direction of B, The gripper 144 retracts, and the moving mechanism 144 can be moved between the positions II to V without interference.
  • the transfer mechanism 108 operates as follows, and receives the mold assembly 123 transferred from the supply chamber 101.
  • the moving mechanism 144 opens the gripper 144, and moves to the position II in a state where it is retracted in the direction B and retracted. At the position II, the molding die is Aggregation 1 2 3 is waiting. In this state, the gripper 144 is advanced in the direction of A, the gripper 144 is closed, and the mold cavity 123 is sandwiched by the transfer cavity 133 of the mold aggregate 123 to form the mold aggregate 123. Hold. Thereafter, the transport shaft 1 38 can be lowered. Fig. 9 shows this gripping state. The conveyance is performed by rotating the motor 514 while holding the molding assembly 123 to move the molding assembly 123 leftward.
  • the transfer mechanism 1 8 operates as follows, and transfers the mold assembly 123 transferred from the supply chamber 101.
  • the moving mechanism 144 closes the gripper 144 and moves to the position of IIII while holding the mold assembly 123.
  • the conveyed mold assembly 123 is located directly above the top portion 149 of the forming and conveying mechanism 106.
  • the gripper 144 of the moving mechanism 144 is opened to release the grip of the mold assembly 123, and the mold assembly 123 is placed on the top 144. Is done.
  • the moving mechanism 144 moves the gripper 144 in the retreating direction B, and moves to the next transport position. If the motor 142 is rotated forward, the moving mechanism 144 can be moved rightward if the motor 144 is rotated backward.
  • the method of transferring and receiving the mold assembly 123 at other V positions, V 'positions, and the like is substantially the same as the above-described method, and therefore description thereof is omitted.
  • the transport mechanism 105 of this embodiment includes a transport shaft 1338, a guide and seal mechanism 133, and a pneumatic cylinder mechanism (not shown).
  • the mold assembly 1 2 3 was placed on the top 1 3 7 of the transport shaft 1 3 8, and the valve was rotated clockwise around the opening and closing shaft 1 5 3 to open the partition valve 1 4 7
  • the conveying die 5 is raised along the guide and seal mechanism 13 so that the mold assembly 1 23 is moved from the I position of the supply chamber 101 to the II position of the intermediate chamber 102.
  • Transport When the transport is completed, return the top 13 7 of the transport shaft 1 38 to the position I.
  • the molding and transport mechanism 106 of the optical element molding apparatus of this embodiment includes a lower shaft 13 9, a guide mechanism 13 4, a pneumatic cylinder mechanism (not shown), and a shaft seal 13 5, 1 16. And with I can.
  • the lower shaft 1 39 which has been transferred from the transfer mechanism 108 at the position III of the intermediate chamber 102, and has the mold assembly 1 2 3 It rises along the guide mechanism 1 34 from the position I ⁇ I to the position IV of the molding chamber 103. Due to this rise, the thermocouple 125 is inserted into the thermocouple inlet hole 132 of the mold assembly 123, and the temperature during molding can be measured. At this stage, the upper surface of the upper mold 1 26 has not yet abutted against the abutting surface 15 1. In this state, the inert gas supply and heating of the mold assembly 123 are performed. After the inert gas supply and heating are completed, molding is performed.
  • the lower shaft 13 9 is further moved upward from the state where the conveyance is completed, and the upper mold 12 6 is abutted against the abutting surface 15 1. Further, by applying a driving force so as to move the lower shaft 13 9 upward, the upper mold 12 6 and the lower mold 12 7 move relative to the glass base material 12 9. The upper mold 1 26 and the lower mold 1 27 come into contact with and closely adhere to the glass base material 12 9 to form the glass base material 12 9. When the molding is completed, the top portion 149 of the lower shaft 139 is lowered to return the mold assembly 123 to the position III.
  • the molding chamber 103 is provided on the intermediate chamber 102, and the molding and conveying mechanism 106 is further provided with a mold assembly 1 between the intermediate chamber 102 and the molding chamber 103. Since the transfer of 23 and pressurization between the upper mold 1 26 and the lower mold 1 27 of the forming mold assembly 1 2 3 can be performed by the same member, it is space-saving and inexpensive. It has become possible to obtain a simple optical element molding apparatus.
  • an inert gas is introduced into the molding chamber 103 during molding.However, if only an inert gas is introduced in the conventional molding chamber 103 alone, oxygen remains in the molding chamber.
  • Each component present in chamber 103 was oxidized, but in this optical element molding apparatus, the supply chamber 1 ⁇ 1 was vacuumed to eliminate oxygen as much as possible. Can be prevented as much as possible.
  • the transport mechanism 1 • 7 of the optical element molding apparatus of this embodiment includes a transport shaft 140, a guide mechanism 136, and a pneumatic cylinder mechanism (not shown).
  • the transport mechanism 108 When transporting, rotate the valve counterclockwise around the opening / closing axis 154 and open the gate valve 148, and at the V position of the intermediate chamber 102, the transport mechanism 108 Or Then, the transport shaft 140 on which the mold assembly 123 is placed on the top portion 152 is lowered from the position V to the position VI of the unloading chamber 104. If the front door of the extraction chamber 104 is opened, the mold assembly 123 can be removed from the top 152.
  • the intermediate chamber 102 and the supply chamber 101 are connected to each other.
  • a pressure difference is provided between the molding chamber 103 and the intermediate chamber 102, and between the intermediate chamber and the discharge chamber 104.
  • the mold assembly 123 when the mold assembly 123 is transferred from the supply chamber 101 to the intermediate chamber 102, the mold flows into the intermediate chamber 102 from the supply chamber 101.
  • the pressure in the intermediate chamber 102 is set higher than the pressure in the supply chamber 101 in order to reduce the flow of active gas such as oxygen.
  • a preferable pressure difference is 1 hPa or more to 10 hPa or less.
  • the pressure in the molding chamber 103 is higher than the pressure in the intermediate chamber 102 by 1 hPa to 10 hPa, and the pressure in the intermediate chamber 102 is taken out. It is preferable that the pressure is higher than the pressure of the chamber 104 by 1 hPa or more and 10 hPa or less.
  • gate valves 1447 and 148 are provided between the intermediate chamber 102 and the supply chamber 101, and between the intermediate chamber 102 and the discharge chamber 104, so that the intermediate chamber 102 can be installed. Careless consumption of existing inert gas is suppressed.
  • the supply chamber 101 is evacuated to remove oxygen from the mold assembly 123. At that time, wasteful release of the inert gas can be suppressed.
  • the purity of the inert gas in the intermediate chamber 102 is higher than the purity of the inert gas in the supply chamber 101 and the extraction chamber 104, and the inert gas in the molding chamber 103 is
  • the purity of the active gas can be higher than the purity of the inert gas in the intermediate chamber 102.
  • the supply chamber 101 and the take-out chamber 104 must be kept at the atmospheric pressure when the mold assembly 123 is set and taken out. For this reason, it is preferable that the pressure of the inert gas in the supply chamber 101 and the discharge chamber 104 be set to substantially the atmospheric pressure.
  • the optical element molding apparatus is provided with a pressure controller and a gas flow rate control in the inert gas introduction sections 110, 111, 112, 113 to perform the pressure adjustment as described above.
  • a gas flow controller is provided at the inert gas discharge section 114, 115.
  • high-purity nitrogen gas is preferable in terms of consumption amount, but if necessary, rare gas such as high-purity argon or neon may be used. .
  • the optical element molding apparatus of this embodiment performs molding in the following procedure.
  • the molding process will be described below with reference to FIGS. 7, 8, 9, and 10.
  • the mold assembly 123 is set at the position I of the supply chamber 101 by hand or by an automatic feeder.
  • Inert gas is introduced from the inert gas introduction section 110, the partition valve 147 is opened with the pressure difference between the intermediate chamber 102 and the intermediate chamber 102 kept at a predetermined value, and the transfer mechanism 105 is formed by the mold.
  • the assembly 123 is transferred from the position I to the position II, and the mold assembly 123 is transferred to the transfer mechanism 108 at the position II.
  • the top portion 1337 of the transfer mechanism 105 is returned to the supply chamber 101, and the partition valve 147 is closed.
  • the transport mechanism 108 transports the mold assembly 123 to the position III, and delivers it to the molding and transport mechanism 106.
  • the forming and conveying mechanism 106 moves the forming die assembly 123 from the position I II to the position IV. At this position, the mold assembly 123 is replaced with an inert gas and heated, and after the inert gas replacement and the heating are completed, molding is performed.
  • the forming and conveying mechanism 106 transfers the mold assembly 123 to the conveying mechanism 108 at the position III.
  • the transfer mechanism 108 transfers the formed mold assembly 123 from the position III to the position V '.
  • the transfer mechanism 108 transfers the mold assembly 123 to the cooling mechanism 117 at the position V ', and cools the mold assembly 123 by the cooling mechanisms 117, 118.
  • the transfer mechanism 108 receives the cooled mold assembly 123 from the cooling mechanism 117 and transfers it from the position V ′ to the position V.
  • the transfer mechanism 108 transfers the mold assembly 123 to the transfer mechanism 107 at the position V.
  • the transfer mechanism 107 transfers the mold assembly 1 23 from the position V to the position VI, with the partition valve 148 opened. After the transfer is completed, close the partition valve 148.
  • the optical element molding apparatus does not expose the molding chamber 103 to the atmosphere, but has a higher pressure than the intermediate chamber 102, the intermediate chamber 102 has a higher pressure than the supply chamber 101 and the extraction chamber 104, The differential pressure between the outside and the outside is doubled. Furthermore, since the supply chamber 101 is once evacuated once the mold assembly has been set, the active gas such as oxygen is degassed, and then the atmosphere is an inert gas atmosphere. Since the amount of the active gas such as oxygen flowing into the inert gas atmosphere in the molding chamber 103 is extremely small, the upper mold 126 and the lower mold 127 hardly oxidize. Therefore, the optical element molded by the above process using the optical element molding apparatus of this embodiment has no cloud on the optical surface which is the molded surface.
  • the optical element molding apparatus performs molding using the mold assembly 123. ing.
  • the mold assembly 1 2 3 has the upper mold 1 2 because the sleeve 1 2 8 serves as a guide for the upper mold 1 2 6 and the lower mold 1 2 7. 6.
  • the inclination of the lower mold 127 is small, and the eccentricity of the molded optical element is small compared to the conventional optical element molding equipment.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained in the optical element molding apparatus of this embodiment.
  • this embodiment it is possible to mold a high-quality optical element having no cloud and less eccentricity. it can.
  • the first mold and The distance from the second mold is defined as a molding reference distance, and the first or second mold is moved from this molding reference distance by a predetermined distance to complete molding of the optical element. Therefore, it is possible to easily and surely reduce the occurrence of errors in the shape of the final molding space.
  • the second mold is used when the molding pressure on the material generated between the first mold and the second mold reaches a predetermined pressure. Is set as the molding reference position, the second mold is moved from this molding reference position by a predetermined distance, and the molding of the optical element is completed. Therefore, it is possible to easily and reliably reduce the occurrence of errors in the shape of the final molding space.
  • the distance between the first mold and the second mold when the pressure detected by the pressure detecting means reaches a predetermined pressure is a molding reference distance.
  • the control means controls the mold moving means so that the first mold or the second mold moves a predetermined distance from the molding reference distance. Therefore, it is possible to easily and reliably reduce the occurrence of errors in the shape of the final molding space formed by the first mold and the second mold.
  • the position of the second mold when the pressure detected by the pressure detecting means reaches a predetermined pressure is set as a molding reference position, and from this molding reference position, The control means controls the mold moving means so that the second mold moves a predetermined distance. Therefore, it is possible to easily and reliably reduce the occurrence of errors in the shape of the final molding space formed by the first mold and the second mold.

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Abstract

本発明では、第１の金型と第２の金型との間に、光学素子の素材を収容し、素材を所定温度まで加熱した状態で、第１の金型と第２の金型とを相対移動して素材を加圧し、所定形状の光学素子を成形する。そして、第１の金型と第２の金型との間に生じる素材への成形圧力が、予め定められた所定の圧力になった時の第１の金型と第２の金型との距離を成形基準距離とし、この成形基準距離から第１の金型または第２の金型を、予め定められた所定距離移動して光学素子の成形を終了する。従って、最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易，確実に低減することができる。

Description

明細書 光学素子成形方法および装蘆 技術分野
本発明は、 光学素子成形方法および光学素子成形装置に係わり、 特に、 金型に より素材を加圧し、 所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法および光学 素子成形装置に関する。 背景技術
従来、 上型と下型との間に、 ガラスの素材を収容し、 素材を所定温度まで加熱 した状態で、 下型を下軸により上方に移動して素材を加圧し、 所定形状のガラス 素子を成形する成形方法が知られてレヽる。
図 1 1は、 このような成形方法を示すもので、 金型の下型が、 下軸の機械的な 原点 Z Oから、 成形方向に決まった位置 Z 1まで上昇され、 金型が加熱される。 そして、 金型の温度が、 目標温度 T 1に達した後に、 下型が上方に向けて成形 圧力 P 1で移動され、 下型が成形終了位置 Z 2に達した位置で、 成形が終了され る。
また、 従来、 金型によりガラスを加圧し、 所定形状のガラス素子を成形するガ ラス素子成形装置として、 例えば、 特開平 8— 2 0 8 2 4 7号公報に開示される ものが知られている。
しかしながら、 上述した図 1 1に示した成形方法では、 下型の成形終了位置 Z 2を、 下軸の機械的な原点 Z 0を基準としているため、 金型の外形の高さに誤差 があるとその誤差に応じ成形された光学素子の形状が変わってしまう。
従って、 従来、 複数の金型を使用する場合には、 全ての金型の高さを高い精度 で揃えるか、 あるいは、 制御装置に誤差を吸収するパラメータを付与することが 必要であった。
しかしながら、 全ての金型の高さを高い精度で揃える場合には、 金型の加工に 多大な時間が必要になり、 また、 制御装置に誤差を吸収するパラメータを付与す る場合には、 金型の管理が煩雑になる。
—方、 近年、 ガラス光学素子の成形精度が高精度化しつつあり、 高精度化を実 現するためには、機械の剛性を高めるとともに、 使用環境 （周囲温度、 成形圧力、 成形温度） を向上し、 また、 金型の誤差をより小さくすることが要望されている。 以下、 本発明に関連する先行技術文献を列記する。
(特許文献 1 ) 特開平 8— 2 0 8 2 4 7号公報 発明の開示
本発明の目的は、 最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易， 確実に 低減することにある。
本努明の光学素子成形方法の一形態では、 第 1の金型と第 2の金型との間に、 光学素子の素材を収容し、 素材を所定温度まで加熱した状態で、 第 1の金型と第 2の金型とを相対移動して素材を加圧し、 所定形状の光学素子を成形する。 そし て、 第 1の金型と第 2の金型との間に生じる素材への成形圧力が、 予め定められ た所定の圧力になった時の第 1の金型と第 2の金型との距離を成形基準距離とし、 この成形基準距離から第 1の金型または第 2の金型を、 予め定められた所定距離 移動して光学素子の成形を終了する。 従って、 最終的な成形空間の形状に誤差が 生じることを容易， 確実に低減することができる。
本発明の光学素子成形方法の別の一形態では、 第 1の金型が固定、 第 2の金型 が移動可能とされ、 成形基準距離は、 素材への成形圧力が、 予め定められた所定 の圧力になった時の第 2の金型の位置に対応して与えられる。
本 明の光学素子成形方法の別の一形態では、 第 1の金型および第 2の金型が 移動可能とされ、 成形基準距離は、 素材への成形圧力が、 予め定められた所定の 圧力になつた時の第 1の金型と第 2の金型との間隔に応じて与えられる。
本発明の光学素子成形方法の別の一形態では、 第 1の金型と第 2の金型との間 に生じる素材への成形圧力が、 予め定められた所定の圧力になった時の第 2の金 型の位置を成形基準位置とし、 この成形基準位置から第 2の金型を、 予め定めら れた所定距離移動して光学素子の成形を終了する。 従って、 最終的な成形空間の 形状に誤差が生じることを容易， 確実に低減することができる。 本発明の光学素子成形装置の一形態では、 圧力検出手段で検出された圧力が、 予め定められた所定の圧力になった時の第 1の金型と第 2の金型との距離を成形 基準距離とし、 この成形基準距離から第 1の金型または第 2の金型が予め定めら れた所定距離移動するように制御手段により金型移動手段が制御される。従って、 第 1の金型と第 2の金型とが形成する最終的な成形空間の形状に誤差が生じるこ とを容易， 確実に低減することができる。
本発明の光学素子成形装置の別の一形態では、 金型移動手段は、 第 2の金型を 移動し、 制御手段は、 成形基準距離を、 素材への成形圧力が、 予め定められた所 定の圧力になった時の第 2の金型の間隔に応じて与える。
本発明の光学素子成形装置の別の一形態では、 金型移動手段は、 第 1の金型お よび第 2の金型を移動し、 制御手段は、 素材への成形圧力が、 予め定められた所 定の圧力になった時の第 1の金型と第 2の金型との位置に対応して第 1の金型ま たは第 2の金型のそれぞれに成形基準距離を設定する。
本発明の光学素子成形装置の別の一形態では、 圧力検出手段で検出された圧力 1 予め定められた所定の圧力になった時の第 2の金型の位置を成形基準位置と し、 この成形基準位置から第 2の金型が予め定められた所定距離移動するように 制御手段により金型移動手段が制御される。 従って、 第 1の金型と第 2の金型と が形成する最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易， 確実に低減する ことができる。
本発明の光学素子成形装置の別の一形態では、 制御手段は、 予め定められた所 定の圧力を設定する圧力設定手段を有している。 従って、 成形される光学素子の 形状に応じて成形基準圧力値を調整することにより、 光学素子をより高い精度で 容易， 確実に成形することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の光学素子成形装置の第 1の実施形態を示す説明図である。 図 2は、 図 1の光学素子成形装置に使用される成形型集合体を示す説明図であ る。
図 3は、 図 1の光学素子成形装置による成形方法を示す説明図である。 図 4は、 図 2の成形型集合体内への素材の収容方法を示す説明図である。
図 5は、 図 3の成形方法における上成形型と下成形型の動きを示す説明図であ る。
図 6は、 本発明の光学素子成形装置の他の例を示す説明図である。
図 7は、 本発明の光学素子成形装置の第 2の実施形態の要部を示す説明図であ る。
図 8は、 図 7の搬送機構を示す説明図である。
図 9は、 図 7の光学素子成形装置に使用される成形型集合体を示す説明図であ る。
図 1 0は、 図 7の加熱ヒータ回りを示す説明図である。
図 1 1は、 従来の光学素子成形方法を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態 ,
以下、 本宪明の実施形態を、 図面を用いて詳細に説明する。
(第 1の実施形態)
図 1は、 本発明の光学素子成形装置の第 1の実施形態を示している。
この実施形態では、 装置本体 1 1の上部に成形室 1 5が形成されている。 そし て、 この成形室 1 5に成形型集合体 1 7を配置した状態で成形が行われる。
図 2は、 成形型集合体 1 7の詳細を示している。 成形型集合体 1 7は、 上成形 型 1 9と下成形型 2 1とを備えている。 上成形型 1 9と下成形型 2 1とは、 円筒 状のスリーブ 2 3に上下方向に摺動自在に嵌合されている。 上成形型 1 9の下端 面および下成形型 2 1の上端面には、 成形すべきレンズに対応する形状の凹部 1 9 a , 2 1 aが形成されている。 そして、 上成形型 1 9と下成形型 2 1との間に、 ガラス母材からなる素材 2 5が収容されている。 上成形型 1 9には、 熱電対挿入 孔 1 9 bが形成されている。 なお、 下成形型 2 1に熱電対挿入孔を形成しても良 レ、。
この実施形態では、 成形室 1 5の上方に上軸 2 7が配置されている。 この上軸 2 7は、 装置本体 1 1の上扳 2 9の下面に固定されている。 そして、 上軸 2 7の 下面に成形型集合体 1 7の上成形型 1 9の上面が当接可能とされている。 上板 2 9および上軸 2 7を貫通して熱電対 3 1が配置され、 熱電対 3 1の下部が、 成形 型集合体 1 7の上成形型 1 9に形成される熱電対揷入孔 1 9 b (図 2に示す） に 揷入可能とされている。
成形室 1 5の外側には、 成形型集合体 1 7を加熱する加熱ュニット 3 3が配置 されている。 加熱ュニット 3 3の下端は、 仕切板 3 5を備え、 仕切板 3 5は成形 室 1 5を成形時に密閉し、 成形室 1 5が窒素からなる不活性ガス雰囲気とされて いる。 なお、 このように成形室 1 5を不活性ガス雰囲気とすることにより、 成形 型集合体 1 7の酸化を防止することができるが、 後述する第 2の実施形態の光学 素子成形装置を使用することでも、 成形室 1 5を確実に不活性ガス雰囲気とする ことが可能になる。
この実施形態では、 成形室 1 5の下方に下軸 3 7が配置されている。 この下軸
3 7の上面には、 成形型集合体 1 7の下成形型 2 1の下面が当接可能とされてい る。 下軸 3 7は、仕切板 3 5および支持板 3 9を貫通して下方に垂下されている。 仕切板 3 5の下面には、下軸 3 7を冷却する冷却ュニット 4 1が配置されている。 支持板 3 9には、 下軸 3 7を案内する下軸ガイド 4 3が配置されている。 この下 軸ガイド 4 3は、 例えば、 ポーノレプッシュからなる。
下軸 3 7の下軸ガイド 4 3の下方には、 加圧検出器 4 5が介在されている。 こ の加圧検出器 4 5は、 例えば、 ロードセルからなる。 下軸 3 7の下端には、 下軸 加圧ユニット 4 7が配置されている。 この下軸加圧ユニット 4 7は、 図示しない モータおよび駆動機構を備えており、 モータにより駆動機構を作動することによ り、 下軸 3 7が上下方向に移動される。 モータには、 例えば、 サーポモータ等の モータが使用される。
下軸加圧ュニット 4 7の下部には、 下軸 3 7の位置を検出する下軸位置検出部
4 9が配置されている。 この下軸位置検出部 4 9は、 モータ軸に配置される図示 しないエンコーダからのパルスを検出し、 モータ軸の回転数および回転位置から 下軸 3 7の位置を検出する。 なお、 本実施形態では、 下成形型 2 1の位置を下軸 3 7の位置をモニターすることで得る様にしている。
図 1において符号 5 1は、 上述した光学素子成形装置を制御する制御装置を示 して！/、る。 この制御装置 5 1には、 熱電対 3 1からの温度信号、 加圧検出器 4 5からの圧 力信号、 および、 下軸位置検出部 4 9からの下軸位置信号が入力される。
そして、 この制御装置 5 1は、 加圧検出器 4 5で検出された圧力が、 予め定め られた所定の圧力 （以下成形基準圧力値 P sという） になった時の下成形型 2 1 の位置を成形基準位置 Z sとし、 この成形基準位置 Z sから下成形型 2 1が予め 定められた所定距離移動するように下軸加圧ュニット 4 7を制御する。
なお、 この実施形態では、 ·制御装置 5 1には、 上述した成形基準圧力 ; P Sを 設定する圧力設定手段であるダイヤル 5 3が設けられており、 ダイヤル 5 3を操 作することにより成形基準圧力値 P sを変更可能である。
図 3は、 この実施形態の光学素子成形装置による成形方法を示している。
この実施形態では、 先ず、 成形型集合体 1 7の上成形型 1 9と下成形型 2 1.と の間にガラス母材からなる素材 2 5が収容される。 この素材 2 5の収容は、 例え ば、 図 4の （a ) に示すように、 スリーブ 2 3から上成形型 1 9を抜き取り、 ス リーブ 2 3内に素材 2 5を投入した後、 図 4の ( b ) に示すように、 スリーブ 2 3に上成形型 1 9を嵌揷することにより行われる。
次に、 素材 2 5が収容された成形型集合体 1 7が、 加熱ュ-ット 3 3および成 形室 1 5に形成される図示しない成形型集合体 1 7の搬入部から、 成形室 1 5內 に収容される。 なお、 素材 2 5が収容された成形型集合体 1 7の成形室 1 5内へ の搬入および搬出は、 後述する第 2の実施形態の光学素子成形装置を使用するこ とにより、 容易， 確実に行うことが可能になる。
この状態では、 図 5の （a ) に示すように、 下軸 3 7の上端に下成形型 2 1の 下端が当接され、 成形型集合体 1 7は上軸 2 7に対し、 作業が行い易い様に十分 な広さの間隙 Lを有している。 そして、 この状態では、 図 3に示すように、 成形 型集合体 1 7の温度が常温 T Oとされている。 また、 この時の下軸 3 7の上端の 位置が Z 0とされている。 さらに、 下軸 3 7には成形圧力の作用はなく、 加圧検 出器 4 5の圧力が P 0とされている。
次に、 図 3に示すように、 下軸 3 7の上端が、 成形加熱位置 Z 1まで上昇され る。 この状態では、 図 5の （b ) に示すように、 下軸 3 7の上端に下成形型 2 1 の下端が当接され、 上成形型 1 9の上端と上軸 2 7との間に多少の間隙 L 1が形 成されている。
そして、 所定時間後に、 加熱ュニット 3 3による成形型集合体 1 7の加熱が開 始される。 成形型集合体 1 7の温度は熱電対 3 1を介して制御装置 5 1に入力さ れており、 制御装置 5 1は、 熱電対 3 1からの温度が成形温度 T 1になるまで成 形型集合体 1 7を加熱し、 成形温度 T 1になった後には、 この成形温度 T 1を維 持するように加熱ュニット 3 3を制御する。
そして、 成形型集合体 1 7が成形温度に所定時間維持された後に、 下軸加圧ュ ニット 4 7により、 下軸 3 7が上方に向けて予め定められた所定の速度で移動さ れる。 この下軸 3 7の移動により、 下成形型 2 1が上方に移動され、 上成形型 1 9と下成形型 2 1との間隔が狭まり、 加圧検出器 4 5から制御装置 5 1に入力さ れる圧力値が増大する。
制御装置 5 1は、 この圧力値が、 予め定められた成形基準圧力値 P sになった 時の下成形型 2 1の位置を成形基準位置 Z sとする。 この状態では、 図 5の （c ) に示すように、 下軸 3 7の上端に下成形型 2 1の下端が当接され、 上成形型 1 9 の上端と上軸 2 7とが当接されている。
そして、 制御装置 5 1は、 この成形基準位置 Z sから下成形型 2 1が予め定め られた所定距離移動するように下軸加圧ュニット 4 7を制御する。
すなわち、 下軸 3 7の上端の成形終了位置を Z 2とすると、 所定距離は、 Z 2 一 Z sとなり、 制御装置 5 1は、 この距離だけ下軸 3 7を移動する。 なお、 この ときの成形基準位置 Z sから成形終了位置 Z 2までの距離は、 制御装置 5 1に予 め設定可能とされている。
この実施形態では、 図 3に示すように、 下軸加圧ュニット 4 7は、 トルク制御 されており、 圧力値が、 予め定められた成形圧力値 P 1になるまでは、 下軸 3 7 が上方に向けて予め定められた所定の速度で移動される。 そして、 圧力値が、 予 め定められた成形圧力値 P 1になった後には、 成形圧力値 P 1を維持しながら下 軸 3 7が成形終了位置 Z 2まで移動される。
図 5の （ d ) は、 下軸 3 7の上端を成形終了位置 Z 2まで移動した時の上成形 型 1 9と下成形型 2 1の状態を示しており、 上成形型 1 9と下成形型 2 1の凹部 1 9 a , 2 1 aが形成する最終的な成形空間の形状には、 殆ど誤差が生じておら ず、 ガラスのレンズからなる光学素子が高い精度で成形されている。 この後、 図 3に示すように、 下軸加圧ユニット 4 7により、 下軸 3 7の上端の 位置が Z◦の位置まで下降され、 同時に、加熱ュニット 3 3による加熱が断たれ、 成形室 1 5に供給される窒素からなる不活性ガスにより、 成形型集合体 1 7が冷 5却される。 そして、 冷却後に、成形型集合体 1 7が成形室 1 5から取り出される。
上述した実施形態では、 加圧検出器 4 5で検出された圧力が、 成形基準圧力値 P sになった時の下成形型 2 1の位置を成形基準位置 Z sとし、 この成形基準位 置 Z Sから下成形型 2 1が予め定められた所定距離移動するように下軸加圧ュニ ット 4 7を制御するようにしたので、上成形型 1 9と下成形型 2 1の凹部 1 9 a， 10 2 1 aが形成する最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易， 確実に低 減することができる。 従って、 ガラスのレンズからなる光学素子を高い精度で容 易， 確実に成形することができる。
すなわち、 上述した実施形態では、 加熱および加圧後に成形基準位置 Z sを決 めることにより、 装置自身の加熱による熱膨張、 加圧による装置自身の歪、 およ 15び、 成形型集合体 1 7のプレス方向長さの誤差を吸収することが可能になる。 ま た、 同時に、 使用環境周囲温度、 湿度、 冷却水温度、 冷却水流量においても使用 条件を緩和することが可能になる。 そして、 光学素子成形装置の繰り返し精度さ えよければ、 装置の弹度を下げても高精度のレンズ成形が可能になる。
そして、 複数の成形型集合体 1 7を使用する場合にも、 全ての成形型集合体 1 0 7の高さを高い精度で揃える必要がなくなり、 また、 制御装置 5 1に誤差を吸収 するパラメータを付与する必要がなくなる。
また、 上述した実施形態では、 制御装置 5 1に成形基準圧力値 P sを設定する 圧力設定手段であるダイヤル 5 3を設けたので、 成形される光学素子の形状に応 じて成形基準圧力値 P sを、 P 0く P sく P 1の範囲で調整することにより、 光 5学素子をより高い精度で容易， 確実に成形することができる。
なお、 上述した実施形態では、 上成形型 1 9を固定状態にし、 加圧検出器 4 5 で検出された圧力が、 成形基準圧力値 P sになった時の下成形型 2 1の位置を成 形基準位置 Z sとし、 この成形基準位置 Z sから下成形型 2 1が予め定められた 所定距離移動するように下軸加圧ュニツト 4 7を制御するようにした例について 説明したが、 本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、 例えば、 図 6 の （a ) に示すように、 上軸加圧ユニット 5 5により上成形型 1 9を下方向に積 極的に移動可能に構成し、 上成形型 1 9と下成形型 2 1の両者を移動して成形を 行うようにしても良い。
そして、 この場合には、 図 6の （b ) に示すように、 加圧検出器 4 5で検出さ れた圧力が、 成形基準圧力値 P sになった時の上成形型 1 9と下成形型 2 1との 距離し 2を成形基準距離とし、 この成形基準距離 L 2から上成形型 1 9および下 成形型 2 1を予め定められた所定距離移動することにより成形が行われる。なお、 この成形基準距離 L 2は、 図示していない上軸位置検出部と、 下軸位置検出部の それぞれから、 上成形型 1 9の上端面の位置と、 下成形型 2 1の下端面の位置を 得て、 それぞれの位置の差から求められる。
また、 上述した実施形態では、 ガラスからなるレンズの成形に本棻明を適用し た例について説明したが、 本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、 例えば、 樹脂等からなるレンズあるいは種々の光学素子の成形に広く適用するこ とができる。
(第 2の実施形態）
以下、 本発明の第 2の実施形態を、 図面を用いて詳細に説明する。
図 7はこの実施形態の光学素子成形装置であり、その要部の内部断面図を示す。 また、 図 8は搬送'機構 1 0 8を、 図 9は成形型集合体 1 2 3を、 図 1 0は加熱機 構を示す。 図 7， 図 8， 図 9， 図 1 0を参照して本発明の第 2の実施形態の光学 素子成形装置を説明する。
なお、 この第 2の実施形態では、 素材が収容された成形型集合体 1 2 3を成形 室内へ搬入， 搬出するための構成、 および、 成形部を不活性ガス雰囲気とする構 成を主に述べる。 そして、 下軸 1 3 9を移動するための構造、 および、 制御方法 等については、 第 1の実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
図 7にて、 本発明の実施の形態の光学素子成形装置は、 供給室 1 0 1と中間室 1 0 2と成形室 1 0 3と取出室 1 0 4と搬送機構 1 0 5 , 1 0 7 , 1 0 8と成形 兼搬送機構 1 0 6とを具える。 なお、 I , I I， I I I , I V , V , V '， V Iは 成形型集合体 1 2 3の位置を示す。 この実施形態の光学素子成形装置の供給室 l 0 i.ば、 ロータリポンプ等の真空 ポンプ 1 0 9と、 不活性ガス導入部 1 1 0と、 圧力計 1 1 9と、 仕切りバルブ 1 4 7と、 成形型集合体 1 2 3を外部からセットする為の前扉 （不図示） とを具え る。
図 7中の Iの位置は、 成形型集合体 1 2 3を外部からセットする位置である。 開閉軸 1 5 3の回りに弁体を反時計回りに回転させて、 仕切りバルブ 1 4 7を閉 め、 成形型集合体 1 2 3を Iの位置にセットし、 前扉を閉め、 供給室 1 0 1を密 閉した状態で真空ポンプ 1 0 9を働かせると、 供給室 1 0 1内を真空雰囲気にす ることができる。
また、 供給室 1 0 1が真空に到達したら排気を止め、 不活性ガスをガス導入部 1 1 0から導入させれば、 供給室 1 0 1の内部を不活性ガス雰囲気にし、 酸素を 成形型集合体 1 2 3から排除することができる。 その供給室 1 0 1内の不活性ガ スの圧力を圧力計 1 1 9で測定することができるので、 不活性ガス導入部 1 1 0 のガス流量を調節をすることにより供給室 1 0 1内を所望の圧力の不活性ガス雰 囲気に調節することができる。
また、 供給室 1 0 1内の雰囲気は前扉を開けることで大気雰囲気に置換されて しまうが、 供給室 1 0 1の容積は成形機全体から見れば小さいので、 不活性ガス の消費量を減らすことができる。 また、 成形型集合体 1 2 3を Iの位置から I I の位置へ搬送する為に搬送軸 1 3 8を上昇させる時には、 開閉軸 1 5 3の回りに 弁体を時計回りに回転させて、 仕切りバルブ 1 4 7を開ける。
この実施形態の光学素子成形装置の中間室 1 0 2は、 I I Iの位置と、 V ' の 位置と、 Vの位置と、 冷却機構 1 1 7 , 1 1 8と、 不活性ガス導入部 1 1 1と、 不活性ガス排出部 1 1 5と、 中間室 1 0 2内の圧力を測定するための圧力計 1 2 0とを具える。 ' 図 7中の I Iの位置は、 搬送軸 1 3 8の上昇によつて供給室 1 0 1の Iの位置 から搬送された成形型集合体 1 2 3を搬送機構 1 0 8が受取る位置である。 I I Iの位置は搬送機構 1 0 8が搬送した成形型集合体 1 2 3を成形兼搬送機構 1 0 6に受け渡す位置である。 V ' の位置は成形済みの成形型集合体 1 2 3を冷却す る位置である。 Vの位置は、 冷却が終了して、 搬送機構 1 0 8が搬送した成形型 集合体 1 2 3を搬送機構 1 0 7に受け渡す位置である。
中間室 1 0 2の圧力は、 圧力計 1 2 0で圧力を測定しながら、 不活性ガス導入 部 1 1 1からのガス導入量と不活性ガス排出部 1 1 5からのガス排出量とを調整 することにより所望の圧力に調節することができる。
冷却機構 1 1 7 , 1 1 8は、 氷冷された金属ブロックから構成され、 搬送機構 1 0 8が成形型集合体 1 2 3を冷却機構 1 1 7に载置し、 その後、 冷却機構 1 1 7を矢印 1 5 7で示すように上昇させ、 冷却機構 1 1 7， 1 1 8を成形型集合体 1 2 3の上面と下面に押し当て、 熱伝導による冷却を行なう。
この実施形態の光学素子成形装置の成形室 1 0 3は、 不活性ガス導入部 1 1 2 と、 軸シール 1 1 6と、 ガス流路 1 5 0と、 圧力計 1 2 1と、 加熱ヒータ 1 2 4 と、 熱電対 1 2 5とを具える。
図 7中の I Vの位置は、 成形型集合体 1 2 3の不活性ガス置換と加熱と成形を する為の位置である。 圧力計 1 2 1で圧力を測定しながら不活性ガス導入部 1 1 2を調整することにより成形室 1 0 3の不活性ガスを所望の圧力に調節すること ができる。
ガス流路 1 5 0は成形室 1 0 3と中間室 1 0 2とを連通するように軸シール 1 1 6の回りに開けられた複数の小さな孔であり、 成形室 1 0 3の圧力が過大にな らないように、 また中間室 1 0 2と適度な圧力差を保つことができるようなコン ダクタンスを持つように孔の数と大きさを決めている。
加熱ヒータ 1 2 4は、 加熱成形位置 I Vにある成形型集合体 1 2 3を熱電対 1 2 5で温度を測定しながら加熱し、 ガラス母材を成形に適した粘度にする。
この実施形態の光学素子成形装置の取出室 1 0 4は、 不活性ガス導入部 1 1 3 と、 不活性ガス排出部 1 1 4と、 圧力計 1 2 2と、 仕切りバルブ 1 4 8と、 成形 型集合体 1 2 3を光学素子成形装置の外へ取り出す為の前扉 （不図示） を具える。 図 7中の V Iの位置は、 搬送軸 1 4 0の下降によって中間室 1 0 2から搬送さ れた成形型集合体 1 2 3を外部への取り出しの為に保持する位置である。
取出室 1 0 4では、 開閉軸 1 5 4の回りに弁体を時計回りに回転させて、 仕切 りバルブ 1 4 8を閉め、 前扉を閉めた状態で圧力計 1 2 2で圧力を測定しながら 不活性ガス導入部 1 1 3と不活性ガス排出部 1 1 4に接続された排気ポンプを調 整することにより取出室 1 0 4の内部を所望の圧力の不活性ガス雰囲気にするこ 'とができる。
また、 不活性ガス排出部 1 1 4に接続された排気ポンプを制御することで、 不 活性ガス導入部 1 1 3から導入された不活性ガスが、 取出室 1 0 4に向かって流 れが常に生ずるようになる。 このようにすることにより、 取出室 1 0 4が大気中 に開放されたとしても、 酸素が成形室 1 0 3に到着しにくくなつている。
なお、 取出室 1 0 4の容積は不活性ガスの消費量を減らす為に出来るだけ小さ くされることが好ましい。 また、 搬送軸 1 4 0を下降させて成形型集合体 1 2 3 を Vの位置から V Iの位置へ下降させるときには、 開閉軸 1 5 4の回りに弁体を 反時計回りに回転させて、 仕切りバルブ 1 4 8を開けるように構成されている。 この実施形態では、 成形型集合体 1 2 3は図 9に示されるように構成されてい る。 以下成形型集合体 1 2 3を図 9を参照して説明する。
成形型集合体 1 2 3は、 上成形型 1 2 6と、 下成形型 1 2 7と、 スリーブ 1 2 8と、 ガラス母材 1 2 9と、 搬送台 1 3 0とを具える。
下成形型 1 2 7とガラス母材 1 2 9と上成形型 1 2 6とは、 この順番でスリ一 ブ 1 2 8に嵌めこまれ、 これらがスリーブ 1 2 8の内壁に沿って上下に動けるよ うに嵌合されている。
スリーブ 1 2 8と上成形型 1 2 6とガラス母材 1 2 9と下成形型 1 2 7とは、 搬送台 1 3 0に载置され、 搬送台 1 3 0の側面には搬送用の窪み 1 3 1が設けら れている。 この搬送用の窪み 1 3 1は中間室 1 0 2で搬送機構 1◦ 8が成形型集 合体 1 2 3を搬送するために用いられる。
また、 上成形型 1 2 6には熱電対 1 2 5の揷入孔 1 3 2が開けられており、 そ こに熱電対 1 2 5を挿入することにより上成形型 1 2 6の温度を測ることができ る。 また、 下成形型 1 2 7にも上成形型 1 2 6と同様な挿入孔と、 搬送台 1 3 0 にその挿入孔と連通するような貫通孔を設けて、 そこに熱電対を挿入して、 下成 形型 1 2 7の温度を計測できるようにしても良い。
次に、 この実施形態の光学素子成形装置の搬送機構 1 0 5 , 1 0 6 , 1 0 7 , 1 0 8について説明する。
この実施形態の光学素子成形装置の搬送機構 1 0 8の上面図を図 8に示す。 図 8 , 図 7を参照してこの実施形態の光学素子成形装 ¾の搬送機構 1 0 8を説明す る。
この実施形態の光学素子成形装置の搬送機構 1 0 8は、 成形型集合体 1 2 3を I Iの位置から I I Iの位置へ、 I I Iの位置から V ' の位置へ、 V ' の位置か ら Vの位置へ搬送することができるよう構成されている。
また、 I Iの位置では、 Iの位置から搬送機構 1 ◦ 5によって搬送された成形 型集合体 1 2 3を受取ることができるように構成されている。 I I Iの位置では 成形兼搬送機構 1 0 6へ成形型集合体 1 2 3を受け渡すことができ、 成形兼搬送 機構 1 0 6から成形済の成形型集合体 1 2 3を受取ることができるように構成さ れている。 V ' の位置では冷却機構 1 1 7へ成形済の成形型集合体 1 2 3を受け 渡すことができ、 冷却機構 1 1 7から冷却済の成形型集合体 1 2 3を受け取るこ とができるように構成されている。 Vの位置では搬送機構 1 0 7へ成形型集合体 1 2 3を受け渡すことができるように構成されている。
この実施形態の光学素子成形装置の搬送機構 1 0 8は、 本体の主要部分が中間 室 1 0 2の中に設けられ、 ボールネジ 1 4 1とボールネジ 1 4 1に螺合させた移 動機構 1 4 3とポールネジ 1 4 1を回転させる為のモータ 1 4 2とを具える。 また、 移動機構 1 4 3は、 その先端部に把持部 1 4 4を具え、 不図示の開閉機 構で把持部 1 4 4を 1 4 5で示す方向に開閉することができる。 また、 把持部 1 4 4は 1 4 6の矢印で示す方向に把持部 1 4 4単独で移動可能な構造を有する。 図 8は Αの方向に移動した把持位置を示す。 把持部 1 4 4は Aの方向に移動し て、 成形型集合体 1 2 3を把持する動作を行い、 I I〜Vの位置間での搬送が行 なわれ、 Bの方向に移動して、 把持部 1 4 4が退避し、 移動機構 1 4 3を I I〜 Vの位置間で干渉なく移動させることができる。
搬送機構 1 0 '8が成形型集合体 1 2 3を受け取る方法を以下の具体例で説明す る。
I Iの位置で、 搬送機構 1 0 8は以下のように動作し、 供給室 1 0 1から搬送 された成形型集合体 1 2 3を受け取る。
移動機構 1 4 3は、 把持部 1 4 4を開き、 B方向に後退させ退避させた状態で I Iの位置まで移動する。 I Iの位置には搬送軸 1 3 8の上昇によって、 成形型 集合体 1 2 3が待機している。 その状態で、 把持部 1 4 4を Aの方向に前進させ 把持部 1 4 4を閉じて成形型集合体 1 2 3の搬送用窪み 1 3 1を挟むことにより 成形型集合体 1 2 3を把持する。 その後、 搬送軸 1 3 8を下降させることができ る。 この把持の様子を図 9に示す。 成形型集合体 1 2 3を把持した状態でモータ 5 1 4 2を回転させて成形型集合体 1 2 3を左方向へ移動させることにより搬送が 行なわれる。
搬送機構 1 0 8が成形型集合体 1 2 3を受け渡す方法を以下の具体例で説明す る。
I I Iの位置で、 搬送機構 1◦ 8は以下のように動作し、 供給室 1 0 1力ゝら搬0送した成形型集合体 1 2 3を受け渡す。
移動機構 1 4 3は、 把持部 1 4 4を閉じて、 成形型集合体 1 2 3を把持した状 態で I I Iの位置まで移動する。 I I Iの位置に於いて、 搬送された成形型集合 体 1 2 3は、 成形兼搬送機構 1 0 6の頂上部 1 4 9の真上に位置する。 その状態 で、 移動機構 1 4 3の把持部 1 4 4を開いて成形型集合体 1 2 3の把持を解除す5 ることにより成形型集合体 1 2 3は頂上部 1 4 9に載置される。
このようにして受け渡しを終了させ、 その後、 移動機構 1 4 3は把持部 1 4 4 を退避方向 Bへ後退させ、 次の搬送位置まで移動する。 モータ 1 4 2を正転さ れば左方向へ逆転させれば右方向に移動機構 1 4 3を移動させることができる。 他の Vの位置、 V ' の位置等での成形型集合体 1 2 3の受け渡しと受取りの動0 作方法は上に説明した方法と概略同じであるので説明を省略する。
この実施形態の搬送機構 1 0 5は、 搬送軸 1 3 8と、 ガイド及びシール機構 1 3 3と、 空圧シリンダ機構 （不図示） とを具える。
搬送軸 1 3 8の頂上部 1 3 7に成形型集合体 1 2 3を載置し、 開閉軸 1 5 3の 回りに弁体を時計回りに回転させて、 仕切りバルブ 1 4 7を開けた状態で、 搬送5 軸 1 3 8をガイド及びシール機構 1 3 3に沿って上昇させることにより供給室 1 0 1の I位置から中間室 1 0 2の I I位置へ成形型集合体 1 2 3を搬送する。 搬 送を終えると、 搬送軸 1 3 8の頂上部 1 3 7を Iの位置にまで戻す。
この実施形態の光学素子成形装置の成形兼搬送機構 1 0 6は、 下軸 1 3 9とガ ィド機構 1 3 4と空圧シリンダ機構 （不図示） と軸シール 1 3 5 , 1 1 6とを具 える。
搬送に当たっては、 中間室 1 0 2の I I Iの位置で、 搬送機構 1 0 8から受け 渡され、 頂上部 1 4 9に成形型集合体 1 2 3が載置された下軸 1 3 9を、 I ί I の位置から成形室 1 0 3の I Vの位置までガイド機構 1 3 4に沿って上昇させる。 この上昇によって、 熱電対 1 2 5が成形型集合体 1 2 3の熱電対揷入孔 1 3 2に 揷入され、 成形時の温度が測定可能になる。 この段階では未だ上成形型 1 2 6の 上面は突き当て面 1 5 1に突き当たっていない。 この状態で成形型集合体 1 2 3 の不活性ガス供給と加熱とを行なう。 不活性ガス供給と加熱が終了すると成形を 行なう。
成形に当たっては、 搬送終了の状態から、 更に下軸 1 3 9を、 上方に移動させ て、 上成形型 1 2 6が突き当て面 1 5 1に突き当てられる。 更に、 下軸 1 3 9を 上方に移動するように駆動力を与えることで、 上成形型 1 2 6と下成形型 1 2 7 とがガラス母材 1 2 9に対して相対的に移動し、 上成形型 1 2 6と下成形型 1 2 7とがガラス母材 1 2 9に接触し密着してガラス母材 1 2 9が成形される。 成形 を終えると、 下軸 1 3 9の頂上部 1 4 9を下降させて成形型集合体 1 2 3を I I Iの位置にまで戻す。
このように中間室 1 0 2の上に成形室 1 0 3を設け、 更に成形兼搬送機構 1 0 6は、 中間室 1 0 2と成形室 1 0 3との間での成形型集合体 1 2 3の搬送と、 成 形型集合体 1 2 3の上成形型 1 2 6と下成形型 1 2 7の間での加圧とを同一部材 で行えるようにしたので、 省スペースでかつ安価な光学素子成形装置を得ること が可能となった。 また、成形室 1 0 3では成型時に不活性ガスを導入しているが、 従来成形室 1 0 3だけで不活性ガスを導入しただけでは、 成形室に酸素が残存し ていたため、成形時に成形室 1 0 3—に存在する各部品を酸化してしまっていたが、 本光学素子成形装置では供給室 1 ◦ 1を一且真空にして酸素を極力排除している ため、 成形時に発生する酸化を極力防ぐことができるようになった。
この実施形態の光学素子成形装置の搬送機構 1 ◦ 7は、 搬送軸 1 4 0とガイド 機構 1 3 6と空圧シリンダ機構 （不図示） とを具える。
搬送に当たっては、 開閉軸 1 5 4の回りに弁体を反時計回りに回転させて、 仕 切りバルブ 1 4 8を開けた状態で、 中間室 1 0 2の Vの位置で搬送機構 1 0 8か ら受け渡され、頂上部 1 5 2に成形型集合体 1 2 3が載置された搬送軸 1 4 0を、 Vの位置から取出室 1 0 4の V Iの位置まで下降させる。 取出室 1 0 4の前扉を 開ければ、 頂上部 1 5 2から成形型集合体 1 2 3が取り外し可能となる。
この実施形態の光学素子成形装置では、 酸素等の活性ガスを極力減らした条件 で成形型集合体 1 2 3の加熱、 成形を行なうために、 中間室 1 0 2と供給室 1 0 1との間、 成形室 1 0 3と中間室 1 0 2との間、 及ぴ中間室と取出室 1 0 4との 間に圧力差を設けている。
すなわち、 この実施形態の光学素子成形装置では、 例えば供給室 1 0 1から中 間室 1 0 2へ成形型集合体 1 2 3を搬送する時に供給室 1 0 1から中間室 1 0 2 へ流入する酸素等の活性ガスの流入量を減らす為に、 中間室 1 0 2の圧力を供給 室 1 0 1の圧力よりも高めてある。 中間室 1 0 2と供給室 1 0 1との圧力差は高 い程、 活性ガスのこの流入防止効果は高まるが、 圧力差を高く し過ぎると、 仕切 りバルブ 1 4 7を開けたときに不活性ガスが吹き出すので好ましくなく、 また、 供給室 1 0 1の前扉を開けて成形型集合体 1 2 3をセットするときに散逸する不 活性ガスの量が増える点でも好ましくない。
このことは取出室 1 0 4で外部に成形型集合体 1 2 3を取り出す場合について も言える。 また、 逆に圧力差を低くし過ぎると活性ガスの流入防止効果が低くな る。 好ましい圧力差は、 1 h P a以上〜 1 0 h P a以下である。 同様な理由で、 成形室 1 0 3の圧力は中間室 1 0 2の圧力よりも 1 h P a以上〜 1 0 h P a以下 だけ高くされることが好ましく、 中間室 1 0 2の圧力は取出室 1 0 4の圧力より も 1 h P a以上〜 1 0 h P a以下だけ高くされることが好ましい。
また、 中間室 1 0 2と供給室 1 0 1、 中間室 1 0 2と取出室 1 0 4のあいだに は、 仕切りバルブ 1 4 7 , 1 4 8を設けることで、 中間室 1 0 2に存在する不活 性ガスを不用意に消費することを抑えている。 特に供給室 1 0 1は成形型集合体 1 2 3から酸素を排除するため、 真空引きしている。 そのときに、 不活性ガスの 無駄な放出を抑えることができる。
このように構成することにより、 中間室 1 0 2の不活性ガスの純度を供給室 1 0 1や取出室 1 0 4の不活性ガスの純度よりも高く、 また、 成形室 1 0 3の不活 性ガスの純度を中間室 1 0 2の不活性ガスの純度よりも高くすることができる。 なお、 供給室 1 0 1と取出室 1 04は成形型集合体 1 2 3のセットと取り出し のときには必ず大気圧にしなければならない。 その為に、 供給室 1 0 1と取出室 1 04に於ける不活性ガスの圧力はほぼ大気圧にすることが好ましい。
この実施形態の光学素子成形装置は、 以上述べたような圧力調整をする為に、 不活性ガス導入部 1 1 0, 1 1 1， 1 1 2, 1 1 3に圧力制御器やガス流量制御 器を、 また、 不活性ガス排出部 1 1 4, 1 1 5にガス流量制御器を設けている。 また、 この実施形態の光学素子成形装置で用いる不活性ガスとしては消費金額 の点で高純度の窒素ガスが好ましいが、 必要に応じて高純度のアルゴン， ネオン 等の稀ガスを用いても良い。
この実施形態の光学素子成形装置は以下のような手順で成形を行なう。 以下に 図 7， 図 8， 図 9, 図 1 0を用いて成形工程を説明する。
( 1 ) 先ず供給室 1 0 1の Iの位置に成形型集合体 1 2 3を手または自動供給機 でセットする。
(2) 次に供給室 1 0 1を真空ポンプ 1 0 9で排気し、 真空に到達したら、 排気 を止める。
( 3 ) 不活性ガス導入部 1 1 0から不活性ガスを導入し、 中間室 1 0 2との圧力 差を所定値にした状態で仕切りバルブ 14 7を開け、 搬送機構 1 0 5が成形型集 合体 1 23を Iの位置から I Iの位置へ搬送し、 I Iの位置で成形型集合体 1 2 3を搬送機構 1 08に受け渡す。 受け渡し終了後、 搬送機構 1 0 5の頂上部 1 3 7を供給室 10 1まで戻し、 仕切りバルブ 147を閉める。
( 4 ) 搬送機構 1 08は成形型集合体 1 2 3を I I Iの位置に搬送し、 成形兼搬 送機構 106に受け渡す。
( 5 ) 成形兼搬送機構 1 0 6は成形型集合体 1 2 3を I I Iの位置から I Vの位 置まで移動する。 この位置で成形型集合体 1 2 3の不活性ガス置換と加熱とを行 レ、、 不活性ガス置換と加熱の終了後に成形を行なう。
( 6 ) 成形を終えたら、 下軸 1 3 9を下降させ、 成形型集合体 1 2 3を I Vの位 置から I I Iの位置まで戻す。
( 7 ) 成形兼搬送機構 1 0 6は成形型集合体 1 2 3を I I Iの位置で搬送機構 1 08へ受け渡す。 (8) 搬送機構 108は成形済の成形型集合体 1 23を I I Iの位置から V' の 位置へ搬送する。 ，
( 9 ) 搬送機構 108は成形型集合体 1 23を V' の位置で冷却機構 1 1 7に受 け渡し、 冷却機構 1 17, 1 18により成形型集合体 123の冷却を行なう。
(10) 搬送機構 108は冷却済の成形型集合体 1 23を冷却機構 1 1 7から受 取り、 V' の位置から Vの位置へ搬送する。
(1 1) 搬送機構 108は Vの位置で成形型集合体 1 23を搬送機構 107に受 け渡す。
(1 2) 搬送機構 107は仕切りバルブ 148を開けた状態で成形型集合体 1 2 3を Vの位置から V Iの位置へ搬送する。 搬送終了後仕切りバルブ 148を閉め る。
(13) V Iの位置で前扉を開け、 成形処理を終了した成形型集合体 1 23を外 部に取り出す。
以上説明した、 （ i ) Iと I Iの位置での処理、 （ i i ) I I Iと I Vの位置での 処理、 （ i i i)V， の位置での処理、 （ i V ) Vと V Iの位置での処理の 4つの処 理は相互に干渉しないで行うことができる。 すなわち、 これら 4つの処理は並行 して行うことができるので、 この実施形態の光学素子成形装置は 4個の成形型集 合体を同時に並行処理することができる。 従って、 この実施形態の光学素子成形 装置は生産数が多い （スループットが高い)。
また、 この実施形態の光学素子成形装置は成形室 103を大気に曝すことなく、 中間室 102よりも高圧に、 中間室 102を供給室 10 1や取出室 104よりも 高圧に、 成形室 103と外部との間で差圧が二重に取られている。 更に成形型集 合体をセット後に供給室 10 1を一度真空にして、 酸素等の活性ガスを脱ガスし てから不活性ガス雰囲気にしているので、 成形型集合体のセットゃ取り出しの際 にも成形室 103の不活性ガス雰囲気中へ流れ込む酸素等の活性ガスの量が極め て少ないので、 上成形型 126、 下成形型 127が酸化することが殆どない。 そ の為、 この実施形態の光学素子成形装置を用い、 以上の工程で成形された光学素 子は成形された面である光学面にくもりがない。
また、 この実施形態の光学素子成形装置は成形型集合体 1 23を用いて成形し ている。 成形型集合体 1 2 3は、 図 9を見れば分かるようにスリーブ 1 2 8が上 成形型 1 2 6、 下成形型 1 2 7のガイドの役割を持っているので、 上成形型 1 2 6、 下成形型 1 2 7の傾きが少なく、 従来の光学素子成形装置と較べて、 成形さ れた光学素子に偏心が少ない。
この実施形態の光学素子成形装置においても第 1の実施形態と同様の効果を得 ることができるが、 この実施形態では、 くもりがなく、 偏心が少ない高品質の光 学素子を成形することができる。
以上、 本発明について詳細に説明してきたが、 上記の実施形態およびその変形 例は発明の一例に過ぎず、 本発明はこれに限定されるものではない。 本発明を逸 脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。 産業上の利用の可能性
本発明の光学素子成形方法では、 第 1の金型と第 2の金型との間に生じる素材 への成形圧力が、 予め定められた所定の圧力になった時の第 1の金型と第 2の金 型との距離を成形基準距離とし、 この成形基準距離から第 1の金型または第 2の 金型を、 予め定められた所定距離移動して光学素子の成形を終了する。 従って、 最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易， 確実に低減することができ る。
本宪明の光学素子成形方法では、 第 1の金型と第 2の金型との間に生じる素材 への成形圧力が、 予め定められた所定の圧力になった時の第 2の金型の位置を成 形基準位置とし、 この成形基準位置から第 2の金型を、 予め定められた所定距離 移動して光学素子の成形を終了する。 従って、 最終的な成形空間の形状に誤差が 生じることを容易， 確実に低減することができる。
本発明の光学素子成形装置では、 圧力検出手段で検出された圧力が、 予め定め られた所定の圧力になつた時の第 1の金型と第 2の金型との距離を成形基準距離. とし、 この成形基準距離から第 1の金型または第 2の金型が予め定められた所定 距離移動するように制御手段により金型移動手段を制御する。 従って、 第 1の金 型と第 2の金型とが形成する最終的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易， 確実に低減することができる。 本発明の光学素子成形装置では、 圧力検出手段で検出された圧力が、 予め定め られた所定の圧力になった時の第 2の金型の位置を成形基準位置とし、 この成形 基準位置から第 2の金型が予め定められた所定距離移動するように制御手段によ り金型移動手段を制御する。 従って、 第 1の金型と第 2の金型とが形成する最終 的な成形空間の形状に誤差が生じることを容易， 確実に低減することができる。

Claims

請求の範囲
( 1 ) 第 1の金型と第 2の金型との間に、 光学素子の素材を収容し、 前記素材 を所定温度まで加熱した状態で、 前記第 1の金型と前記第 2の金型とを相対移動 して前記素材を加圧し、 所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法におい て、
前記第 1の金型と前記第 2の金型との間に生じる前記素材への成形圧力が、 予 め定められた所定の圧力になった時の前記第 1の金型と前記第 2の金型との距離 を成形基準距離とし、 この成形基準距離から前記第 1の金型または前記第 2の金 型を、 予め定められた所定距離移動して前記光学素子の成形を終了することを特 徴とする光学素子成形方法。
( 2 ) 請求項 1記載の光学素子成形方法において、
前記第 1の金型が固定、 前記第 2の金型が移動可能とされ、 前記成形基準距離 は、 前記素材への成形圧力が、 予め定められた所定の圧力になった時の前記第 2 の金型の位置に対応して与えられることを特徴とする光学素子成形方法。
( 3 ) 請求項 1記載の光学素子成形方法において、
前記第 1の金型およぴ前記第 2の金型が移動可能とされ、前記成形基準距離は、 前記素材への成形圧力が、 予め定められた所定の圧力になった時の前記第 1の金 型と前記第 2の金型との間隔に応じて与えられることを特徴とする光学素子成形 方法。
( 4 ) 第 1の金型と第 2の金型との間に、 光学素子の素材を収容し、 前記素材 を所定温度まで加熱した状態で、 前記第 2の金型を移動して前記素材を加圧し、 所定形状の光学素子を成形する光学素子成形方法において、
前記第 1の金型と前記第 2の金型との間に生じる前記素材への成形圧力が、 予 め定められた所定の圧力になった時の前記第 2の金型の位置を成形基準位置とし、 この成形基準位置から前記第 2の金型を、 予め定められた所定距離移動して前記 光学素子の成形を終了することを特徴とする光学素子成形方法。
( 5 ) 第 1の金型と第 2の金型との間に収容される光学素子の素材を加熱する 加熱手段と、 前記加熱手段により所定温度まで加熱された前記素材を前記第 1の金型と前記 第 2の金型とを相対移動して加圧する金型移動手段と、
前記第 1の金型と前記第 2の金型との間に生じる前記素材への成形圧力を検出 する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出された圧力が、 予め定められた所定の圧力になった時 の前記第 1の金型と前記第 2の金型との距離を成形基準距離とし、 この成形基準 距離から前記第 1の金型または前記第 2の金型が予め定められた所定距離移動す るように前記金型移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする光学素子成形装置。
( 6 ) f青求項 5記載の光学素子成形装置において、
前記金型移動手段は、 前記第 2の金型を移動し、
前記制御手段は、 前記成形基準距離を、 前記素材への成形圧力が、 予め定めら れた所定の圧力になった時の前記第 2の金型の間隔に応じて与えることを特徴と する光学素子成形装置。
( 7 ) 請求項 5記載の光学素子成形装置において、
前記金型移動手段は、 前記第 1の金型および前記第 2の金型を移動し、 前記制御手段は、 前記素材への成形圧力が、 予め定められた所定の圧力になつ た時の前記第 1の金型と前記第 2の金型との位置に対応して前記第 1の金型また は前記第 2の金型のそれぞれに前記成形基準距離を設定することを特徴とする光 学素子成形装置。 '
( 8 ) 第 1の金型と第 2の金型との間に収容される光学素子の素材を加熱する 加熱手段と、
前記加熱手段により所定温度まで加熱された前記素材を前記第 2の金型を移動 して加圧する金型移動手段と、
前記第 1の金型と前記第 2の金型との間に生じる前記素材への成形圧力を検出 する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出された圧力が、 予め定められた所定の圧力になった時 の前記第 2の金型の位置を成形基準位置とし、 この成形基準位置から前記第 2の 金型が予め定められた所定距離移動するように前記金型移動手段を制御する制御 手段と、
を有することを特徴とする光学素子成形装置。
( 9 ) 請求項 5ないし請求項 8のいずれか 1項記載の光学素子成形装置におい て、
前記制御手段は、 前記予め定められた所定の圧力を設定する圧力設定手段を有 することを特徴とする光学素子成形装置。
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