光学素子の製造方法
【課題】型本体の温度上昇を制御して安定して高性能な光学素子を得る。
【解決手段】加熱軟化した光学素材２０を一対の成形用型３３（３６）でプレスし光学素子を成形する光学素子の製造方法において、一対の成形用型３３１（３６１）の少なくとも一方に型本体３３１（３６１）の熱を吸収してその温度を目標温度に設定可能な蓄熱部材４５を有し、一対の成形用型３３１（３６１）の少なくとも一方を目標温度に加熱する工程と、加熱した光学素材２０を成形する工程と、成形した光学素材２０を冷却する工程と、を備える。
【解決手段】加熱軟化した光学素材２０を一対の成形用型３３（３６）でプレスし光学素子を成形する光学素子の製造方法において、一対の成形用型３３１（３６１）の少なくとも一方に型本体３３１（３６１）の熱を吸収してその温度を目標温度に設定可能な蓄熱部材４５を有し、一対の成形用型３３１（３６１）の少なくとも一方を目標温度に加熱する工程と、加熱した光学素材２０を成形する工程と、成形した光学素材２０を冷却する工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱軟化した光学素材をプレスして光学素子を成形する光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、予備加熱をした光学素材を用いて、成形用型により成形を行う場合、通常、光学素材は金型温度よりも高く加熱される。光学素材の変形を短時間で行えるようにするためと、成形用型への移送途中で、光学素材が多少なりとも冷却されることを考慮するためである。
【０００３】
この光学素材を成形用型の成形面上に載置すると、光学素材から成形用型に熱エネルギーが移動して一時的に成形用型の温度が上昇する。この場合、成形用型の温度上昇を制御することができないと、１個ごとの製品に再現性がなく安定して高性能な光学素子を得ることができない。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、予備加熱した光学素材を成形用型に供給し、これを成形用型で成形する旨の技術が開示されている。また、その実施例１には、プレス開始の瞬間に光学素材の温度は急激に低下し、成形用型の温度はわずかに上昇する事実が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２０１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、成形用型の温度上昇は制御していないため、光学素材と成形用型の温度が一致する温度と時間、及びその後の冷却勾配が光学素材ごとにばらつくことが考えられる。このため、１個ごとの製品に再現性がなく、安定して高性能な光学素子を得ることができない。
【０００７】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、型本体の温度上昇を制御して安定して高性能な光学素子を得ることのできる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
光学素子の製造方法は、
加熱軟化した光学素材を一対の成形用型でプレスし光学素子を成形する光学素子の製造方法において、
前記一対の成形用型の少なくとも一方に型本体の熱を吸収してその温度を目標温度に設定可能な蓄熱部材を有し、
前記一対の成形用型の少なくとも一方を前記目標温度に加熱する工程と、
加熱した前記光学素材を成形する工程と、
成形した前記光学素材を冷却する工程と、を備える。
【０００９】
また、前記光学素子の製造方法において、
前記蓄熱部材が、前記光学素材の徐冷点以上でかつ軟化点以下の融点をもつ材料であるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記光学素子の製造方法において、
前記蓄熱部材が、前記光学素材の徐冷点以上でかつ軟化点以下の変態点をもつ材料であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、型本体の温度上昇を制御して安定して高性能な光学素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。
【図２】搬送アームの構成を示す平面図である。
【図３】下型の内部構造の断面図である。
【図４】下型に保持部材を嵌合した状態の断面図である。
【図５】光学素材と上型（及び下型）との温度特性を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。
【００１４】
この製造装置１０は、光学素材２０の搬送方向（矢印方向）に沿って隣接配置された加熱室１１と成形室１２とを有している。加熱室１１は、その周囲を筐体１３に覆われ、成形室１２は、その周囲を筐体１４に覆われている。筐体１３と筐体１４との境界は、隔壁１９で仕切られている。
【００１５】
また、加熱室１１と成形室１２には、光学素材２０の搬送方向の上流側から下流側に沿って、順に搬入口１６、連通口１７、及び搬出口１８が形成されている。光学素材２０は、後述する搬送アーム２５によって、これら搬入口１６、連通口１７、及び搬出口１８を通って搬送される。
【００１６】
加熱室１１には、素材加熱手段としてのランプヒータ２１が上下に並んで配置されている。搬入された光学素材２０は、このランプヒータ２１によって成形可能な粘度になるまで加熱される。本実施の形態では、光学素材２０として、例えば軟化点６９８℃のガラス素材を用いた。そして、この加熱室１１で、光学素材２０は７１８℃に加熱される。
【００１７】
成形室１２には、型加熱手段としてのランプヒータ２２が上下に並んで配置されている。また、この成形室１２を覆う筐体１４の天井面には、上シリンダ３１に連結された上加熱プレート３２を介して上型（成形用型）３３が固定されている。この上型３３には、その型中心線Ｏ方向の一端（上加熱プレート３２と反対側）に成形面３３ａが形成されている。
【００１８】
また、筐体１４の底面には、下シリンダ３４に連結された下加熱プレート３５を介して下型（成形用型）３６が固定されている。この下型３６には、その型中心線Ｏ方向の一端（下加熱プレート３５と反対側）に成形面３６ａが形成されている。
【００１９】
こうして、上型３３の成形面３３ａと下型３６の成形面３６ａとが、型中心線Ｏに沿って対向配置されている。すなわち、上型３３及び下型３６の夫々の型中心は、型中心線Ｏと一致するように位置決めされている。
【００２０】
上シリンダ３１は、上型３３を型中心線Ｏに沿って昇降移動させて成形素材２０をプレス成形するために用いられる。また、下シリンダ３４は、搬送アーム２５によって成形室１２に搬入された光学素材２０に対し、下方から下型３６を型中心線Ｏに沿って上昇させて所定高さで位置決め保持するために用いられる。
【００２１】
上加熱プレート３２内には、上型３３を加熱する型加熱手段としてのカートリッジヒータ３７が埋設されている。同様に、下加熱プレート３５内には、下型３６を加熱する型加熱手段としてのカートリッジヒータ３８が埋設されている。
【００２２】
なお、上加熱プレート３２と下加熱プレート３５内には、上型３３と下型３６を冷却するための不図示の冷却管が夫々配管されている。
【００２３】
また、前述したランプヒータ２２は、上型３３及び下型３６の外周を囲むように配置されている。これにより、上型３３及び下型３６は、均一に加熱されるようにランプヒータ２２によっても加熱される。
【００２４】
さらに、上シリンダ３１の上部には検出板４１が固定されている。また、筐体１４の上表面には、この検出板４１の上下移動量を検出するための変位計４２が設置されている。この変位計４２は制御部４０に接続されている。これにより、上シリンダ３１の変位量が変位計４２で検出されるようになっている。上シリンダ３１の変位量を検出することで、上型３３の下降量（プレス量）を検出することができる。
【００２５】
上型３３の下降量（プレス量）を検出することで、成形される光学素材２０の中心肉厚を制御することができる。
こうして、成形室１２において光学素材２０が所望の形状にプレスされる。さらに、プレス成形により成形された光学素材２０（成形品）は、搬送アーム２５によって成形室１２から搬出口１８を通って外部に搬出される。
【００２６】
また、図１に示すように、光学素材２０は、保持部材２４に保持された状態で搬送アーム２５によって搬送される。この保持部材２４は、光学素材２０を保持する円筒状の枠体２４ａと、この枠体２４ａから内側に突出する支持片２４ｂとを有している。
【００２７】
なお、この保持部材２４は、枠体２４ａの寸法及び円筒度と支持片２４ｂの平面度等が高精度に加工されている。光学素材２０は、その外周を保持部材２４の枠体２４ａに収容されるとともに、その下面を保持部材２４の支持片２４ｂに支持された状態で搬送される。
【００２８】
図２は、搬送アーム２５の構成を示す平面図である。
同図２に示すように、搬送アーム２５は、アーム部材２６、把持部材２８、及び操作部材２７を有している。アーム部材２６は直線状の棒状をなし、把持部材２８は平面視コ字状の把持片２８ａ，２８ｂを有している。また、操作部材２７は、把持片２８ａ，２８ｂを矢印方向に開閉操作する操作片２７ａ，２７ｂを有している。
【００２９】
こうして、把持片２８ａ，２８ｂを矢印方向に開閉操作することで、光学素材２０が保持された保持部材２４を把持したり解放したりすることができる。
加熱室１１には、保持部材２４に保持された光学素材２０が搬入口１６から搬送アーム２５によって搬入される。また、加熱室１１にて加熱された光学素材２０は、この搬送アーム２５によって連通口１７から成形室１２内に移送される。
【００３０】
なお、本実施形態では、搬送アーム２５を搬送しやすいようにするため、加熱室１１と成形室１２に夫々搬入口１６、連通口１７、及び搬出口１８を開放状態で形成した場合について説明したが、これに限らない。例えば、これら搬入口１６、連通口１７、及び搬出口１８に夫々シャッタを設け、搬送アーム２５を加熱室１１から成形室１２等に搬送するたびに、このシャッタを開閉するようにしてもよい。
【００３１】
これにより、加熱室１１や成形室１２内の熱を逃がさないようにして、効率的に加熱することができる。
次に、成形用型としての上型３３及び下型３６の詳細構造について説明する。
【００３２】
図３は、下型３６の内部構造の断面図である。
下型３６は、外観が段付き円柱状の型本体３６１と、この型本体３６１の熱を吸収してその温度を目標温度に設定可能な蓄熱部材４５と、この蓄熱部材４５を常時一側に付勢する付勢手段としてのセラミックバネ等の弾性部材４７と、を有している。
【００３３】
なお、上型３３も同様の構成の型本体３３１等を有するが、ここでは重複説明を避けるため下型３６の構成についてのみ説明する。
型本体３６１は内部が空洞になっており、その空洞部分に蓄熱部材４５が収容されている。この蓄熱部材４５は、弾性部材４７によって、成形面３６ａの裏面側に常時付勢されている。本実施の形態では、蓄積部材４５は、一端（上側）を平面形状（例えば円柱形状）とし、その平面を成形面３６ａの裏面側の平面に隙間なく当接させている。この蓄熱部材４５の詳細については後述する。
【００３４】
型本体３６１は、その型中心線Ｏ方向の一端（上型３３との対向面側）に前述した成形面３６ａ、他端に平板状の蓋体４６、中間に円筒部３６ｂを有している。成形面３６ａは凸球面状又は凸非球面状をなし、鏡面に仕上げられている。また、蓋体４６は弾性部材４７の一端を支持するとともに、内部の空洞部分を閉塞する役目をなしている。
【００３５】
成形面３６ａの外径は円筒部３６ｂの外径よりも小さく形成されている。これにより、成形面３６ａとその外側の円筒部３６ｂとの間には、段差部５０が形成されている。
この段差部５０は、型中心線Ｏに対して平行な円筒面５０ａと垂直な水平面５０ｂとを有している。この段差部５０に、前述した保持部材２４が同軸状に嵌合される。
【００３６】
図４は、下型３６に保持部材２４を嵌合した状態の断面図である。
同図４に示すように、下型３６の上部に形成された段差部５０に、前述した保持部材２４の枠体２４ａが上方から嵌合されて位置決めされる。
【００３７】
すなわち、光学素材２０を保持した保持部材２４は、搬送アーム２５によって下型３６の上方位置に移動される。次いで、保持部材２４の円筒状の枠体２４ａが下型３６の外周の円筒部３６ｂに嵌入される。さらに、保持部材２４の支持片２４ｂが段差部５０の水平面５０ｂに当接するまで、保持部材２４が下降移動される。
【００３８】
これにより、保持部材２４に保持された光学素材２０は、成形面３６ａに押されて保持部材２４の枠体２４ａ内を所定位置まで上昇移動する。こうして、光学素材２０は、その光軸中心が型中心線Ｏと一致した状態で成形面３６ａ上に精度よく載置される。
【００３９】
なお、型本体３６１の材質は、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金で構成されている。また、保持部材２４の材質も型本体３６１と同じ超硬合金で構成されている。ただし、型本体３６１と保持部材２４の材質は異なってもよい。また、その材質の種類も超硬合金に限るものではない。例えば、超硬合金以外の他の金属やセラミックス等であってもよい。
【００４０】
次に、蓄熱部材４５の詳細について説明する。
この蓄熱部材４５は、目標とする制御温度付近で例えば固体から液体に相転移する材料で構成される。通常の場合、金型温度よりも高く加熱された光学素材２０を成形型の成形面上に載置すると、光学素材から成形型に熱エネルギーが移動して一時的に成形型の温度が上昇する。
【００４１】
本実施形態では、蓄熱部材４５として、光学素材２０の徐冷点（６１７℃）以上で、かつ軟化点（６９８℃）以下の融点（６６０℃）を持つアルミニウムを用いている。なお、ここでの徐冷点とは、例えばその温度以下ではガラスの歪が解消されない温度であり、また、軟化点とは、例えばガラスが自重で顕著に軟化変形しはじめる温度という意味で用いている。また、このアルミニウム（蓄熱部材４５）は、弾性部材４７によって型本体３６１の成形面３６ａ側に常時付勢されている。
【００４２】
このため、アルミニウム（蓄熱部材４５）が所定温度に加熱されて、その融点（６６０℃）に達すると、それ以後、光学素材２０から型本体３６１を介してアルミニウム（蓄熱部材４５）に伝わる熱エネルギーは、アルミニウム（蓄熱部材４５）の融解熱として使われる。これにより、型本体３６１の温度は、オーバーシュートすることなくスムーズにアルミニウム（蓄熱部材４５）の融点（６６０℃）と同じ温度に制御される。こうして、型本体３６１の過度の温度上昇が抑えられる。
【００４３】
なお、本実施形態では、蓄熱部材４５として、目標とする制御温度付近の融点（６６０℃）を持つアルミニウムを用いた場合について説明したが、これに限らない。例えば、目標とする制御温度付近で相変態する材料（結晶構造が変化する材料）を用いてもよい。
【００４４】
ここで、相変態とは、温度を上昇又下降させたときに、結晶構造が変化する現象をいい、その現象が起こる温度を変態点と呼ぶ。この場合、蓄熱部材４５の温度がその変態点になると、蓄熱部材４５に与えられる熱エネルギーは結晶構造の変化のために使われ、蓄熱部材４５自身の温度はそれ以上は上昇しないという性質を有する。
【００４５】
本実施形態では、蓄熱部材４５として融点６６０℃のアルミニウムを用いたことで、型本体３６１を過度に加熱したとしても、型本体３６１に与えられた熱は専らアルミニウムの融解熱として使われる。このため、アルミニウムが型本体３６１の熱を吸収してくれる結果、型本体３６１の温度は６６０℃に維持される。
【００４６】
また、本実施形態では、このアルミニウム（蓄熱部材４５）が弾性部材４７によって成形面３６ａの裏面側に常時付勢されている。これは、アルミニウム（蓄熱部材４５）が融点（又は変態点）に至った以降にも、アルミニウム（蓄熱部材４５）が成形面３６ａの裏面側に押し付けられて密接するようにするためである。
【００４７】
また、成形面３６ａの裏面側には温度測定手段としての熱電対４８が配置されている。この熱電対４８により、成形面３６ａの実際の温度を測定している。こうして、熱電対４８により型本体３６１が過度に温度上昇しないように監視することができる。
【００４８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図１において、搬送アーム２５により、保持部材２４に保持された光学素材２０を加熱室１１内に搬入する。本実施の形態では、光学素材２０として、徐冷点６１７℃、転移点６４３℃、屈伏点６６８℃、軟化点６９８℃のガラス素材を用いた。
【００４９】
次に、加熱室１１のランプヒータ２１に通電することにより、光学素材２０を成形可能な粘度に加熱、軟化させる。具体的には、ランプヒータ２１による光学素材２０の加熱温度を７１８℃に設定する。この温度は、光学素材２０の軟化点６９８℃よりも高い温度である。
【００５０】
加熱室１１において、光学素材２０の加熱を終了した後、搬送アーム２５により、保持部材２４に保持されたままの光学素材２０を成形室１２内へ移送する。さらに、搬送アーム２５に支持したまま、光学素材２０を上型３３と下型３６との間に配置する。この場合、上型３３と下型３６とは、上下方向に所定距離だけ離間した状態で停止している。
【００５１】
また、成形室１２において、上型３３及び下型３６の温度は６５５℃に加熱する。この温度は、上型３３及び下型３６の目標加熱温度（６６０℃）に近い温度である。このときの加熱は、成形室１２内のランプヒータ２２と、型内蔵のカートリッジヒータ３７，３８に通電することによって行う。
【００５２】
次いで、下シリンダ３４を駆動して下型３６を光学素材２０の高さ位置まで上昇させる。このとき、光学素材２０は保持部材２４を介して搬送アーム２５に支持されている。さらに、図４に示すように、下型３６の外周の円筒部３６ｂに保持部材２４の枠体２４ａの内周面を嵌合させるとともに、段差部５０の水平面５０ｂに保持部材２４の支持片２４ｂを当接させる。
【００５３】
これに伴い、光学素材２０は成形面３６ａに押されて枠体２４ａ内を少し上方に移動する。この時点で、光学素材２０の光軸中心は型中心線Ｏに一致するような加工精度に設定されている。
【００５４】
こうして、下型３６の段差部５０に保持部材２４を嵌入する作業を終了する。次いで、上シリンダ３１を駆動して上型３３を下降させる。そして、上型３３の成形面３３ａが光学素材２０に接触したら上型３３の下降を停止する。ここで、搬送アーム２５の操作部材２７を操作して保持部材２４から搬送アーム２５を外す。
【００５５】
この時点からプレス成形を開始する。すなわち、上型３３と下型３６を型中心線Ｏに沿って相対的に接近移動させ、所望の中心肉厚になるまで光学素材２０をプレス成形する。この場合、光学素材２０が所望の中心肉厚になったかどうかは、変位計４２による測定によって行う。
【００５６】
図５は、このときの光学素材２０と上型３３（及び下型３６）との温度特性を示す図である。
同図５において、光学素材２０の温度は、光学素材２０と上型３３（及び下型３６）とが接触を開始したＡ点（成形開始点）から下がり、一方、上型３３（及び下型３６）の温度はわずかに上昇する。これは、光学素材２０の加熱温度は７１８℃に対し、上型３３（及び下型３６）の加熱温度は６５５℃になっているためである。
【００５７】
しかし、上型３３（及び下型３６）の温度は目標温度としての６６０℃は超えることはない。これは、蓄熱部材４５としてのアルミニウムの融点は６６０℃であり、上型３３（及び下型３６）が光学素材２０から受ける熱量はアルミニウムの融解熱として相転移に使われるためである。
【００５８】
なお、蓄熱部材４５の材料は、光学素材２０の熱特性、成形条件によって適宜選択するのが好ましい。
この状態で、数秒間保持した後に、Ｂ点（冷却開始点）から上型３３（及び下型３６）の冷却を開始する。ここで、数秒間保持するのは、光学素材２０と上型３３（及び下型３６）の温度が揃った時点から冷却を開始したいためである。冷却は、ランプヒータ２２及びカートリッジヒータ３７，３８への通電を停止し、不図示の冷却管に冷却水を流して行う。
【００５９】
冷却は、上型３３（及び下型３６）が所定の温度（６２０℃）になるまで冷却する。冷却が完了したら、再び搬送アーム２５により保持部材２４を掴み、さらに、上型３３及び下型３６を夫々上下に所定距離だけ離反するように移動させる。
【００６０】
最後に、搬送アーム２５により保持部材２４を成形室１２から搬出する。
本実施形態によれば、光学素材２０と上型３３（及び下型３６）が接触した後の上型３３（及び下型３６）の温度を短時間で目標温度に安定させることができる。これに伴い、光学素材２０と上型３３（及び下型３６）の温度が一致するまでの時間も安定する。つまり、個々の光学素材２０の熱履歴が安定化するので、成形された光学素子の形状も安定化する。また、温度が安定するまでの時間が短いので、作業のサイクルタイムを短縮することができる。
【００６１】
さらに、一般に上型３３（及び下型３６）の温度変化（上昇、ばらつき）を小さくしようとすると、光学素材２０の体積よりも大きな体積（熱容量）の成形用型が必要となる。しかし、本実施形態では、型本体３３１（及び３６１）の内部に蓄熱部材４５を設けたので、小さな体積（小熱容量）の上型３３（及び下型３６）であっても、その上型３３（及び下型３６）の温度変化を小さく制御することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、成形面３６ａの裏面を平面としたが、この成形面３６ａの裏面と成形面３６ａとの型中心線Ｏ方向の距離がいずれの位置でも一定になるように成形面３６ａの裏面を加工しても良い。このとき、蓄積部材４５の一端は、成形面３６ａの裏面に隙間なく当接できるように、成形面３６ａの裏面に合わせた形状に加工する。このような構成にすることにより、成形面３６ａの温度分布が発生しにくくなり、高精度な光学素子を得ることができる。
［第２の実施の形態］
図６は、第２の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
本実施形態では、上型３３及び下型３６等の構造は第１の実施の形態と同じである。
また、蓄熱部材４５も同じアルミニウム（融点６６０℃）を用いている。ただし、第１の実施の形態で用いた加熱室１１は設けられていない。なお、本実施形態では、上型３３及び下型３６の双方に蓄熱部材４５を設けた場合を想定しているが、これに限らない。例えば、下型３６のみに蓄熱部材４５を設けてもよい。この場合でも、略同様の効果が得られると考えられるためである。
【００６４】
成形室１２には、光学素材２０の搬送方向の上流側に入口シャッタ５２が設けられている。この入口シャッタ５２を介して、保持部材２４に保持された光学素材２０が成形室１２に搬入、又は成形室１２から搬出される。光学素材２０の搬入、搬出は搬送アーム２５によって行われる。また、筐体１４の天井面にはガス導入口５３が設けられている。このガス導入口５３から、窒素ガス（Ｎ２ガス）等の非酸化性ガスが導入可能となっている。
【００６５】
さらに、筐体１４の入口近傍の側面下部には、バルブ５４を介して真空ポンプ５５が配設されている。このバルブ５４を開き、真空ポンプ５５で成形室１２内の空気を吸引することにより、成形室１２内を真空引きすることができる。
【００６６】
その他、上シリンダ３１、変位計４２、及び制御部４０等については第１の実施の形態と同様であるが、下シリンダは設けられていない。本実施形態では、下型３６に対し上型３３を型中心線Ｏに沿って昇降移動させる構成のためである。
【００６７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
入口シャッタ５２を開き、保持部材２４に保持された光学素材２０を搬送アーム２５により成形室１２内に搬入する。本実施形態では、光学素材２０として、徐冷点５９５℃、転移点６０８℃、屈伏点６５８℃、軟化点７１３℃のガラス素材を用いた。
【００６８】
そして、下型３６に対し上型３３を上下に離間した状態で、保持部材２４に保持された光学素材２０を下型３６の上方に移動させる。さらに、下型３６の段差部５０に保持部材２４を嵌合させる。
【００６９】
次に、保持部材２４を掴んでいた搬送アーム２５を解放し、この搬送アーム２５を成形室１２から退避させる。続いて、入口シャッタ５２を閉じる。次いで、バルブ５４を開き真空ポンプ５５を駆動して成形室１２内の空気を吸引して真空引きする。この真空引き後、真空ポンプ５５の駆動を停止し、ガス導入口５３から成形室１２内に窒素ガス（Ｎ２ガス）等の非酸化性ガスを導入する。
【００７０】
次いで、成形室１２内のランプヒータ２２とカートリッジヒータ３７，３８に通電することで、光学素材２０と上型３３及び下型３６を同時に加熱する。こうして、光学素材２０と上型３３及び下型３６を６６０℃に加熱する。
【００７１】
この場合、急速加熱を行っても上型３３（及び下型３６）の温度は目標温度としての６６０℃は超えない。これは、前述したように、蓄熱部材４５としてのアルミニウムの融点は６６０℃であり、上型３３（及び下型３６）が光学素材２０から受ける熱量はアルミニウムの相転移に使われるためである。
【００７２】
なお、蓄熱部材４５の材料は、光学素材２０の熱特性、成形条件によって適宜選択するのがよい。
光学素材２０と上型３３及び下型３６の温度が成形温度（６６０℃）に達したら、下型３６に対し上型３３を接近移動させ、プレス成形を行う。こうして、変位計４２の測定によって光学素材２０が所定の中心肉厚まで成形したら、次に冷却を開始する。
【００７３】
冷却は、不図示の冷却管に冷却水を流して行う。所定の温度まで冷却が完了した後、上型３３を上昇させる。このときの、光学素材２０と上型３３及び下型３６の冷却温度は１００℃以下とする。
【００７４】
次いで、再度搬送アーム２５により、保持部材２４に保持された光学素材２０（成形品）を把持して成形室１２の外部に取り出す。
本実施形態のように、１サイクルごとに下型３６に対して上型３３の昇降動作を行う成形方法では、光学素材２０と上型３３及び下型３６の加熱時間を短縮するために急加熱を行いたいとの要請が強い。一方、目標加熱温度に近づくにつれ、成形型の温度特性がオーバーシュートしないようにするためには、加熱を緩める必要がある。
【００７５】
しかし、本実施形態によれば、上型３３（及び下型３６）にアルミニウム（蓄熱部材４５）を備えたことで、このアルミニウム（蓄熱部材４５）の溶融が始まれば上型３３（及び下型３６）の温度上昇を抑制することができる。このため、目標加熱温度に近づいてもオーバーシュートを生じることなく上型３３（及び下型３６）を急加熱を行うことができる。
【００７６】
これにより、サイクルタイムを短縮することができ、しかも温度安定性のよい安定した光学素子の製造を行うことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 光学素子の製造装置
１１ 加熱室
１２ 成形室
１３ 筐体
１４ 筐体
１５ 熱電対
１６ 搬入口
１７ 連通口
１８ 搬出口
１９ 隔壁
２０ 光学素材
２１ ランプヒータ
２２ ランプヒータ
２４ 保持部材
２４ａ 枠体
２４ｂ 支持片
２５ 搬送アーム
２６ アーム部材
２７ 操作部材
２７ａ 操作片
２７ｂ 操作片
２８ 把持部材
２８ａ 把持片
２８ｂ 把持片
３１ 上シリンダ
３２ 上加熱プレート
３３ 上型
３３ａ 成形面
３４ 下シリンダ
３５ 下加熱プレート
３６ 下型
３６１ 型本体
３６ａ 成形面
３６ｂ 円筒部
３７ カートリッジヒータ
３８ カートリッジヒータ
４０ 制御部
４１ 検出板
４２ 変位計
４５ 蓄熱部材
４６ 蓋体
４７ 弾性部材
４８ 熱電対
５０ 段差部
５０ａ 円筒面
５０ｂ 水平面
５２ 入口シャッタ
５３ ガス導入口
５４ バルブ
５５ 真空ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱軟化した光学素材をプレスして光学素子を成形する光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、予備加熱をした光学素材を用いて、成形用型により成形を行う場合、通常、光学素材は金型温度よりも高く加熱される。光学素材の変形を短時間で行えるようにするためと、成形用型への移送途中で、光学素材が多少なりとも冷却されることを考慮するためである。
【０００３】
この光学素材を成形用型の成形面上に載置すると、光学素材から成形用型に熱エネルギーが移動して一時的に成形用型の温度が上昇する。この場合、成形用型の温度上昇を制御することができないと、１個ごとの製品に再現性がなく安定して高性能な光学素子を得ることができない。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、予備加熱した光学素材を成形用型に供給し、これを成形用型で成形する旨の技術が開示されている。また、その実施例１には、プレス開始の瞬間に光学素材の温度は急激に低下し、成形用型の温度はわずかに上昇する事実が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２０１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、成形用型の温度上昇は制御していないため、光学素材と成形用型の温度が一致する温度と時間、及びその後の冷却勾配が光学素材ごとにばらつくことが考えられる。このため、１個ごとの製品に再現性がなく、安定して高性能な光学素子を得ることができない。
【０００７】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、型本体の温度上昇を制御して安定して高性能な光学素子を得ることのできる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
光学素子の製造方法は、
加熱軟化した光学素材を一対の成形用型でプレスし光学素子を成形する光学素子の製造方法において、
前記一対の成形用型の少なくとも一方に型本体の熱を吸収してその温度を目標温度に設定可能な蓄熱部材を有し、
前記一対の成形用型の少なくとも一方を前記目標温度に加熱する工程と、
加熱した前記光学素材を成形する工程と、
成形した前記光学素材を冷却する工程と、を備える。
【０００９】
また、前記光学素子の製造方法において、
前記蓄熱部材が、前記光学素材の徐冷点以上でかつ軟化点以下の融点をもつ材料であるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記光学素子の製造方法において、
前記蓄熱部材が、前記光学素材の徐冷点以上でかつ軟化点以下の変態点をもつ材料であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、型本体の温度上昇を制御して安定して高性能な光学素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。
【図２】搬送アームの構成を示す平面図である。
【図３】下型の内部構造の断面図である。
【図４】下型に保持部材を嵌合した状態の断面図である。
【図５】光学素材と上型（及び下型）との温度特性を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。
【００１４】
この製造装置１０は、光学素材２０の搬送方向（矢印方向）に沿って隣接配置された加熱室１１と成形室１２とを有している。加熱室１１は、その周囲を筐体１３に覆われ、成形室１２は、その周囲を筐体１４に覆われている。筐体１３と筐体１４との境界は、隔壁１９で仕切られている。
【００１５】
また、加熱室１１と成形室１２には、光学素材２０の搬送方向の上流側から下流側に沿って、順に搬入口１６、連通口１７、及び搬出口１８が形成されている。光学素材２０は、後述する搬送アーム２５によって、これら搬入口１６、連通口１７、及び搬出口１８を通って搬送される。
【００１６】
加熱室１１には、素材加熱手段としてのランプヒータ２１が上下に並んで配置されている。搬入された光学素材２０は、このランプヒータ２１によって成形可能な粘度になるまで加熱される。本実施の形態では、光学素材２０として、例えば軟化点６９８℃のガラス素材を用いた。そして、この加熱室１１で、光学素材２０は７１８℃に加熱される。
【００１７】
成形室１２には、型加熱手段としてのランプヒータ２２が上下に並んで配置されている。また、この成形室１２を覆う筐体１４の天井面には、上シリンダ３１に連結された上加熱プレート３２を介して上型（成形用型）３３が固定されている。この上型３３には、その型中心線Ｏ方向の一端（上加熱プレート３２と反対側）に成形面３３ａが形成されている。
【００１８】
また、筐体１４の底面には、下シリンダ３４に連結された下加熱プレート３５を介して下型（成形用型）３６が固定されている。この下型３６には、その型中心線Ｏ方向の一端（下加熱プレート３５と反対側）に成形面３６ａが形成されている。
【００１９】
こうして、上型３３の成形面３３ａと下型３６の成形面３６ａとが、型中心線Ｏに沿って対向配置されている。すなわち、上型３３及び下型３６の夫々の型中心は、型中心線Ｏと一致するように位置決めされている。
【００２０】
上シリンダ３１は、上型３３を型中心線Ｏに沿って昇降移動させて成形素材２０をプレス成形するために用いられる。また、下シリンダ３４は、搬送アーム２５によって成形室１２に搬入された光学素材２０に対し、下方から下型３６を型中心線Ｏに沿って上昇させて所定高さで位置決め保持するために用いられる。
【００２１】
上加熱プレート３２内には、上型３３を加熱する型加熱手段としてのカートリッジヒータ３７が埋設されている。同様に、下加熱プレート３５内には、下型３６を加熱する型加熱手段としてのカートリッジヒータ３８が埋設されている。
【００２２】
なお、上加熱プレート３２と下加熱プレート３５内には、上型３３と下型３６を冷却するための不図示の冷却管が夫々配管されている。
【００２３】
また、前述したランプヒータ２２は、上型３３及び下型３６の外周を囲むように配置されている。これにより、上型３３及び下型３６は、均一に加熱されるようにランプヒータ２２によっても加熱される。
【００２４】
さらに、上シリンダ３１の上部には検出板４１が固定されている。また、筐体１４の上表面には、この検出板４１の上下移動量を検出するための変位計４２が設置されている。この変位計４２は制御部４０に接続されている。これにより、上シリンダ３１の変位量が変位計４２で検出されるようになっている。上シリンダ３１の変位量を検出することで、上型３３の下降量（プレス量）を検出することができる。
【００２５】
上型３３の下降量（プレス量）を検出することで、成形される光学素材２０の中心肉厚を制御することができる。
こうして、成形室１２において光学素材２０が所望の形状にプレスされる。さらに、プレス成形により成形された光学素材２０（成形品）は、搬送アーム２５によって成形室１２から搬出口１８を通って外部に搬出される。
【００２６】
また、図１に示すように、光学素材２０は、保持部材２４に保持された状態で搬送アーム２５によって搬送される。この保持部材２４は、光学素材２０を保持する円筒状の枠体２４ａと、この枠体２４ａから内側に突出する支持片２４ｂとを有している。
【００２７】
なお、この保持部材２４は、枠体２４ａの寸法及び円筒度と支持片２４ｂの平面度等が高精度に加工されている。光学素材２０は、その外周を保持部材２４の枠体２４ａに収容されるとともに、その下面を保持部材２４の支持片２４ｂに支持された状態で搬送される。
【００２８】
図２は、搬送アーム２５の構成を示す平面図である。
同図２に示すように、搬送アーム２５は、アーム部材２６、把持部材２８、及び操作部材２７を有している。アーム部材２６は直線状の棒状をなし、把持部材２８は平面視コ字状の把持片２８ａ，２８ｂを有している。また、操作部材２７は、把持片２８ａ，２８ｂを矢印方向に開閉操作する操作片２７ａ，２７ｂを有している。
【００２９】
こうして、把持片２８ａ，２８ｂを矢印方向に開閉操作することで、光学素材２０が保持された保持部材２４を把持したり解放したりすることができる。
加熱室１１には、保持部材２４に保持された光学素材２０が搬入口１６から搬送アーム２５によって搬入される。また、加熱室１１にて加熱された光学素材２０は、この搬送アーム２５によって連通口１７から成形室１２内に移送される。
【００３０】
なお、本実施形態では、搬送アーム２５を搬送しやすいようにするため、加熱室１１と成形室１２に夫々搬入口１６、連通口１７、及び搬出口１８を開放状態で形成した場合について説明したが、これに限らない。例えば、これら搬入口１６、連通口１７、及び搬出口１８に夫々シャッタを設け、搬送アーム２５を加熱室１１から成形室１２等に搬送するたびに、このシャッタを開閉するようにしてもよい。
【００３１】
これにより、加熱室１１や成形室１２内の熱を逃がさないようにして、効率的に加熱することができる。
次に、成形用型としての上型３３及び下型３６の詳細構造について説明する。
【００３２】
図３は、下型３６の内部構造の断面図である。
下型３６は、外観が段付き円柱状の型本体３６１と、この型本体３６１の熱を吸収してその温度を目標温度に設定可能な蓄熱部材４５と、この蓄熱部材４５を常時一側に付勢する付勢手段としてのセラミックバネ等の弾性部材４７と、を有している。
【００３３】
なお、上型３３も同様の構成の型本体３３１等を有するが、ここでは重複説明を避けるため下型３６の構成についてのみ説明する。
型本体３６１は内部が空洞になっており、その空洞部分に蓄熱部材４５が収容されている。この蓄熱部材４５は、弾性部材４７によって、成形面３６ａの裏面側に常時付勢されている。本実施の形態では、蓄積部材４５は、一端（上側）を平面形状（例えば円柱形状）とし、その平面を成形面３６ａの裏面側の平面に隙間なく当接させている。この蓄熱部材４５の詳細については後述する。
【００３４】
型本体３６１は、その型中心線Ｏ方向の一端（上型３３との対向面側）に前述した成形面３６ａ、他端に平板状の蓋体４６、中間に円筒部３６ｂを有している。成形面３６ａは凸球面状又は凸非球面状をなし、鏡面に仕上げられている。また、蓋体４６は弾性部材４７の一端を支持するとともに、内部の空洞部分を閉塞する役目をなしている。
【００３５】
成形面３６ａの外径は円筒部３６ｂの外径よりも小さく形成されている。これにより、成形面３６ａとその外側の円筒部３６ｂとの間には、段差部５０が形成されている。
この段差部５０は、型中心線Ｏに対して平行な円筒面５０ａと垂直な水平面５０ｂとを有している。この段差部５０に、前述した保持部材２４が同軸状に嵌合される。
【００３６】
図４は、下型３６に保持部材２４を嵌合した状態の断面図である。
同図４に示すように、下型３６の上部に形成された段差部５０に、前述した保持部材２４の枠体２４ａが上方から嵌合されて位置決めされる。
【００３７】
すなわち、光学素材２０を保持した保持部材２４は、搬送アーム２５によって下型３６の上方位置に移動される。次いで、保持部材２４の円筒状の枠体２４ａが下型３６の外周の円筒部３６ｂに嵌入される。さらに、保持部材２４の支持片２４ｂが段差部５０の水平面５０ｂに当接するまで、保持部材２４が下降移動される。
【００３８】
これにより、保持部材２４に保持された光学素材２０は、成形面３６ａに押されて保持部材２４の枠体２４ａ内を所定位置まで上昇移動する。こうして、光学素材２０は、その光軸中心が型中心線Ｏと一致した状態で成形面３６ａ上に精度よく載置される。
【００３９】
なお、型本体３６１の材質は、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金で構成されている。また、保持部材２４の材質も型本体３６１と同じ超硬合金で構成されている。ただし、型本体３６１と保持部材２４の材質は異なってもよい。また、その材質の種類も超硬合金に限るものではない。例えば、超硬合金以外の他の金属やセラミックス等であってもよい。
【００４０】
次に、蓄熱部材４５の詳細について説明する。
この蓄熱部材４５は、目標とする制御温度付近で例えば固体から液体に相転移する材料で構成される。通常の場合、金型温度よりも高く加熱された光学素材２０を成形型の成形面上に載置すると、光学素材から成形型に熱エネルギーが移動して一時的に成形型の温度が上昇する。
【００４１】
本実施形態では、蓄熱部材４５として、光学素材２０の徐冷点（６１７℃）以上で、かつ軟化点（６９８℃）以下の融点（６６０℃）を持つアルミニウムを用いている。なお、ここでの徐冷点とは、例えばその温度以下ではガラスの歪が解消されない温度であり、また、軟化点とは、例えばガラスが自重で顕著に軟化変形しはじめる温度という意味で用いている。また、このアルミニウム（蓄熱部材４５）は、弾性部材４７によって型本体３６１の成形面３６ａ側に常時付勢されている。
【００４２】
このため、アルミニウム（蓄熱部材４５）が所定温度に加熱されて、その融点（６６０℃）に達すると、それ以後、光学素材２０から型本体３６１を介してアルミニウム（蓄熱部材４５）に伝わる熱エネルギーは、アルミニウム（蓄熱部材４５）の融解熱として使われる。これにより、型本体３６１の温度は、オーバーシュートすることなくスムーズにアルミニウム（蓄熱部材４５）の融点（６６０℃）と同じ温度に制御される。こうして、型本体３６１の過度の温度上昇が抑えられる。
【００４３】
なお、本実施形態では、蓄熱部材４５として、目標とする制御温度付近の融点（６６０℃）を持つアルミニウムを用いた場合について説明したが、これに限らない。例えば、目標とする制御温度付近で相変態する材料（結晶構造が変化する材料）を用いてもよい。
【００４４】
ここで、相変態とは、温度を上昇又下降させたときに、結晶構造が変化する現象をいい、その現象が起こる温度を変態点と呼ぶ。この場合、蓄熱部材４５の温度がその変態点になると、蓄熱部材４５に与えられる熱エネルギーは結晶構造の変化のために使われ、蓄熱部材４５自身の温度はそれ以上は上昇しないという性質を有する。
【００４５】
本実施形態では、蓄熱部材４５として融点６６０℃のアルミニウムを用いたことで、型本体３６１を過度に加熱したとしても、型本体３６１に与えられた熱は専らアルミニウムの融解熱として使われる。このため、アルミニウムが型本体３６１の熱を吸収してくれる結果、型本体３６１の温度は６６０℃に維持される。
【００４６】
また、本実施形態では、このアルミニウム（蓄熱部材４５）が弾性部材４７によって成形面３６ａの裏面側に常時付勢されている。これは、アルミニウム（蓄熱部材４５）が融点（又は変態点）に至った以降にも、アルミニウム（蓄熱部材４５）が成形面３６ａの裏面側に押し付けられて密接するようにするためである。
【００４７】
また、成形面３６ａの裏面側には温度測定手段としての熱電対４８が配置されている。この熱電対４８により、成形面３６ａの実際の温度を測定している。こうして、熱電対４８により型本体３６１が過度に温度上昇しないように監視することができる。
【００４８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図１において、搬送アーム２５により、保持部材２４に保持された光学素材２０を加熱室１１内に搬入する。本実施の形態では、光学素材２０として、徐冷点６１７℃、転移点６４３℃、屈伏点６６８℃、軟化点６９８℃のガラス素材を用いた。
【００４９】
次に、加熱室１１のランプヒータ２１に通電することにより、光学素材２０を成形可能な粘度に加熱、軟化させる。具体的には、ランプヒータ２１による光学素材２０の加熱温度を７１８℃に設定する。この温度は、光学素材２０の軟化点６９８℃よりも高い温度である。
【００５０】
加熱室１１において、光学素材２０の加熱を終了した後、搬送アーム２５により、保持部材２４に保持されたままの光学素材２０を成形室１２内へ移送する。さらに、搬送アーム２５に支持したまま、光学素材２０を上型３３と下型３６との間に配置する。この場合、上型３３と下型３６とは、上下方向に所定距離だけ離間した状態で停止している。
【００５１】
また、成形室１２において、上型３３及び下型３６の温度は６５５℃に加熱する。この温度は、上型３３及び下型３６の目標加熱温度（６６０℃）に近い温度である。このときの加熱は、成形室１２内のランプヒータ２２と、型内蔵のカートリッジヒータ３７，３８に通電することによって行う。
【００５２】
次いで、下シリンダ３４を駆動して下型３６を光学素材２０の高さ位置まで上昇させる。このとき、光学素材２０は保持部材２４を介して搬送アーム２５に支持されている。さらに、図４に示すように、下型３６の外周の円筒部３６ｂに保持部材２４の枠体２４ａの内周面を嵌合させるとともに、段差部５０の水平面５０ｂに保持部材２４の支持片２４ｂを当接させる。
【００５３】
これに伴い、光学素材２０は成形面３６ａに押されて枠体２４ａ内を少し上方に移動する。この時点で、光学素材２０の光軸中心は型中心線Ｏに一致するような加工精度に設定されている。
【００５４】
こうして、下型３６の段差部５０に保持部材２４を嵌入する作業を終了する。次いで、上シリンダ３１を駆動して上型３３を下降させる。そして、上型３３の成形面３３ａが光学素材２０に接触したら上型３３の下降を停止する。ここで、搬送アーム２５の操作部材２７を操作して保持部材２４から搬送アーム２５を外す。
【００５５】
この時点からプレス成形を開始する。すなわち、上型３３と下型３６を型中心線Ｏに沿って相対的に接近移動させ、所望の中心肉厚になるまで光学素材２０をプレス成形する。この場合、光学素材２０が所望の中心肉厚になったかどうかは、変位計４２による測定によって行う。
【００５６】
図５は、このときの光学素材２０と上型３３（及び下型３６）との温度特性を示す図である。
同図５において、光学素材２０の温度は、光学素材２０と上型３３（及び下型３６）とが接触を開始したＡ点（成形開始点）から下がり、一方、上型３３（及び下型３６）の温度はわずかに上昇する。これは、光学素材２０の加熱温度は７１８℃に対し、上型３３（及び下型３６）の加熱温度は６５５℃になっているためである。
【００５７】
しかし、上型３３（及び下型３６）の温度は目標温度としての６６０℃は超えることはない。これは、蓄熱部材４５としてのアルミニウムの融点は６６０℃であり、上型３３（及び下型３６）が光学素材２０から受ける熱量はアルミニウムの融解熱として相転移に使われるためである。
【００５８】
なお、蓄熱部材４５の材料は、光学素材２０の熱特性、成形条件によって適宜選択するのが好ましい。
この状態で、数秒間保持した後に、Ｂ点（冷却開始点）から上型３３（及び下型３６）の冷却を開始する。ここで、数秒間保持するのは、光学素材２０と上型３３（及び下型３６）の温度が揃った時点から冷却を開始したいためである。冷却は、ランプヒータ２２及びカートリッジヒータ３７，３８への通電を停止し、不図示の冷却管に冷却水を流して行う。
【００５９】
冷却は、上型３３（及び下型３６）が所定の温度（６２０℃）になるまで冷却する。冷却が完了したら、再び搬送アーム２５により保持部材２４を掴み、さらに、上型３３及び下型３６を夫々上下に所定距離だけ離反するように移動させる。
【００６０】
最後に、搬送アーム２５により保持部材２４を成形室１２から搬出する。
本実施形態によれば、光学素材２０と上型３３（及び下型３６）が接触した後の上型３３（及び下型３６）の温度を短時間で目標温度に安定させることができる。これに伴い、光学素材２０と上型３３（及び下型３６）の温度が一致するまでの時間も安定する。つまり、個々の光学素材２０の熱履歴が安定化するので、成形された光学素子の形状も安定化する。また、温度が安定するまでの時間が短いので、作業のサイクルタイムを短縮することができる。
【００６１】
さらに、一般に上型３３（及び下型３６）の温度変化（上昇、ばらつき）を小さくしようとすると、光学素材２０の体積よりも大きな体積（熱容量）の成形用型が必要となる。しかし、本実施形態では、型本体３３１（及び３６１）の内部に蓄熱部材４５を設けたので、小さな体積（小熱容量）の上型３３（及び下型３６）であっても、その上型３３（及び下型３６）の温度変化を小さく制御することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、成形面３６ａの裏面を平面としたが、この成形面３６ａの裏面と成形面３６ａとの型中心線Ｏ方向の距離がいずれの位置でも一定になるように成形面３６ａの裏面を加工しても良い。このとき、蓄積部材４５の一端は、成形面３６ａの裏面に隙間なく当接できるように、成形面３６ａの裏面に合わせた形状に加工する。このような構成にすることにより、成形面３６ａの温度分布が発生しにくくなり、高精度な光学素子を得ることができる。
［第２の実施の形態］
図６は、第２の実施の形態の光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
本実施形態では、上型３３及び下型３６等の構造は第１の実施の形態と同じである。
また、蓄熱部材４５も同じアルミニウム（融点６６０℃）を用いている。ただし、第１の実施の形態で用いた加熱室１１は設けられていない。なお、本実施形態では、上型３３及び下型３６の双方に蓄熱部材４５を設けた場合を想定しているが、これに限らない。例えば、下型３６のみに蓄熱部材４５を設けてもよい。この場合でも、略同様の効果が得られると考えられるためである。
【００６４】
成形室１２には、光学素材２０の搬送方向の上流側に入口シャッタ５２が設けられている。この入口シャッタ５２を介して、保持部材２４に保持された光学素材２０が成形室１２に搬入、又は成形室１２から搬出される。光学素材２０の搬入、搬出は搬送アーム２５によって行われる。また、筐体１４の天井面にはガス導入口５３が設けられている。このガス導入口５３から、窒素ガス（Ｎ２ガス）等の非酸化性ガスが導入可能となっている。
【００６５】
さらに、筐体１４の入口近傍の側面下部には、バルブ５４を介して真空ポンプ５５が配設されている。このバルブ５４を開き、真空ポンプ５５で成形室１２内の空気を吸引することにより、成形室１２内を真空引きすることができる。
【００６６】
その他、上シリンダ３１、変位計４２、及び制御部４０等については第１の実施の形態と同様であるが、下シリンダは設けられていない。本実施形態では、下型３６に対し上型３３を型中心線Ｏに沿って昇降移動させる構成のためである。
【００６７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
入口シャッタ５２を開き、保持部材２４に保持された光学素材２０を搬送アーム２５により成形室１２内に搬入する。本実施形態では、光学素材２０として、徐冷点５９５℃、転移点６０８℃、屈伏点６５８℃、軟化点７１３℃のガラス素材を用いた。
【００６８】
そして、下型３６に対し上型３３を上下に離間した状態で、保持部材２４に保持された光学素材２０を下型３６の上方に移動させる。さらに、下型３６の段差部５０に保持部材２４を嵌合させる。
【００６９】
次に、保持部材２４を掴んでいた搬送アーム２５を解放し、この搬送アーム２５を成形室１２から退避させる。続いて、入口シャッタ５２を閉じる。次いで、バルブ５４を開き真空ポンプ５５を駆動して成形室１２内の空気を吸引して真空引きする。この真空引き後、真空ポンプ５５の駆動を停止し、ガス導入口５３から成形室１２内に窒素ガス（Ｎ２ガス）等の非酸化性ガスを導入する。
【００７０】
次いで、成形室１２内のランプヒータ２２とカートリッジヒータ３７，３８に通電することで、光学素材２０と上型３３及び下型３６を同時に加熱する。こうして、光学素材２０と上型３３及び下型３６を６６０℃に加熱する。
【００７１】
この場合、急速加熱を行っても上型３３（及び下型３６）の温度は目標温度としての６６０℃は超えない。これは、前述したように、蓄熱部材４５としてのアルミニウムの融点は６６０℃であり、上型３３（及び下型３６）が光学素材２０から受ける熱量はアルミニウムの相転移に使われるためである。
【００７２】
なお、蓄熱部材４５の材料は、光学素材２０の熱特性、成形条件によって適宜選択するのがよい。
光学素材２０と上型３３及び下型３６の温度が成形温度（６６０℃）に達したら、下型３６に対し上型３３を接近移動させ、プレス成形を行う。こうして、変位計４２の測定によって光学素材２０が所定の中心肉厚まで成形したら、次に冷却を開始する。
【００７３】
冷却は、不図示の冷却管に冷却水を流して行う。所定の温度まで冷却が完了した後、上型３３を上昇させる。このときの、光学素材２０と上型３３及び下型３６の冷却温度は１００℃以下とする。
【００７４】
次いで、再度搬送アーム２５により、保持部材２４に保持された光学素材２０（成形品）を把持して成形室１２の外部に取り出す。
本実施形態のように、１サイクルごとに下型３６に対して上型３３の昇降動作を行う成形方法では、光学素材２０と上型３３及び下型３６の加熱時間を短縮するために急加熱を行いたいとの要請が強い。一方、目標加熱温度に近づくにつれ、成形型の温度特性がオーバーシュートしないようにするためには、加熱を緩める必要がある。
【００７５】
しかし、本実施形態によれば、上型３３（及び下型３６）にアルミニウム（蓄熱部材４５）を備えたことで、このアルミニウム（蓄熱部材４５）の溶融が始まれば上型３３（及び下型３６）の温度上昇を抑制することができる。このため、目標加熱温度に近づいてもオーバーシュートを生じることなく上型３３（及び下型３６）を急加熱を行うことができる。
【００７６】
これにより、サイクルタイムを短縮することができ、しかも温度安定性のよい安定した光学素子の製造を行うことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 光学素子の製造装置
１１ 加熱室
１２ 成形室
１３ 筐体
１４ 筐体
１５ 熱電対
１６ 搬入口
１７ 連通口
１８ 搬出口
１９ 隔壁
２０ 光学素材
２１ ランプヒータ
２２ ランプヒータ
２４ 保持部材
２４ａ 枠体
２４ｂ 支持片
２５ 搬送アーム
２６ アーム部材
２７ 操作部材
２７ａ 操作片
２７ｂ 操作片
２８ 把持部材
２８ａ 把持片
２８ｂ 把持片
３１ 上シリンダ
３２ 上加熱プレート
３３ 上型
３３ａ 成形面
３４ 下シリンダ
３５ 下加熱プレート
３６ 下型
３６１ 型本体
３６ａ 成形面
３６ｂ 円筒部
３７ カートリッジヒータ
３８ カートリッジヒータ
４０ 制御部
４１ 検出板
４２ 変位計
４５ 蓄熱部材
４６ 蓋体
４７ 弾性部材
４８ 熱電対
５０ 段差部
５０ａ 円筒面
５０ｂ 水平面
５２ 入口シャッタ
５３ ガス導入口
５４ バルブ
５５ 真空ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱軟化した光学素材を一対の成形用型でプレスし光学素子を成形する光学素子の製造方法において、
前記一対の成形用型の少なくとも一方に型本体の熱を吸収してその温度を目標温度に設定可能な蓄熱部材を有し、
前記一対の成形用型の少なくとも一方を前記目標温度に加熱する工程と、
加熱した前記光学素材を成形する工程と、
成形した前記光学素材を冷却する工程と、を備える
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記蓄熱部材が、前記光学素材の徐冷点以上でかつ軟化点以下の融点をもつ材料である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記蓄熱部材が、前記光学素材の徐冷点以上でかつ軟化点以下の変態点をもつ材料である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１】
加熱軟化した光学素材を一対の成形用型でプレスし光学素子を成形する光学素子の製造方法において、
前記一対の成形用型の少なくとも一方に型本体の熱を吸収してその温度を目標温度に設定可能な蓄熱部材を有し、
前記一対の成形用型の少なくとも一方を前記目標温度に加熱する工程と、
加熱した前記光学素材を成形する工程と、
成形した前記光学素材を冷却する工程と、を備える
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記蓄熱部材が、前記光学素材の徐冷点以上でかつ軟化点以下の融点をもつ材料である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記蓄熱部材が、前記光学素材の徐冷点以上でかつ軟化点以下の変態点をもつ材料である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６３９１１（Ｐ２０１３−６３９１１Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２８１６０６（Ｐ２０１２−２８１６０６）
【出願日】平成２４年１２月２５日（２０１２．１２．２５）
【分割の表示】特願２００８−２９０３５８（Ｐ２００８−２９０３５８）の分割
【原出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月２５日（２０１２．１２．２５）
【分割の表示】特願２００８−２９０３５８（Ｐ２００８−２９０３５８）の分割
【原出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
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