CN1824617A - 模压成形模以及光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模压成形模，其中由设置于下模(20)的成形面(21)的周围的支撑构件(40)支撑成形原料(50)的下面周边部，并在由支撑构件(40)所支撑的成形原料(50)的周缘部外方确保开放空间，而在上模(10)和下模(20)之间对成形原料(50)冲压成形。

Description

模压成形模以及光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及，利用实施有精密加工的成形模，对玻璃等成形原料进行冲压成形，而不需要对于被成形面的磨削、研磨等的后加工的模压成形模，以及利用该模压成形模的光学元件的制造方法，特别是涉及，在形成双凹透镜和平凹透镜等光学元件时，能够向具有凸面或平面的的下模成形面上良好地供给成形原料的模压成形模以及光学元件的制造方法。

背景技术

通过加热将玻璃等成形原料软化，并通过精密加工的上下一对的成形模，冲压成形为给定形状，从而制造透镜等光学元件的方法已被周知。

例如，在日本专利第3501580号公报(专利文献1)中，记载了如下成形方法，即在成形模内，使一对定位构件移动，并用夹持光学原料(成形原料)的方式抵接，从而使光学元件相对于成形模定位。特别是在成形双面凹透镜的情况下，必须在凸形状的下模上放置光学原料，若偏移放置，则有落下的可能性，因此在成形模内需要定位光学元件。

在日本国特开平9-286622号公报(专利文献2)中，记载了如下方法，即通过保持玻璃预成形坯(成形原料)的端面的保持机构，在将玻璃预成形坯(成形原料)保持于离开模具的位置后，对该玻璃预成形坯加热，接着解除保持机构的保持，并对玻璃预成形坯加压。由此，能够在加热时避免玻璃预成形坯和模具的化学反应，并在加压时不防碍玻璃预成形坯的径向流动，而成形。

在利用精密模压对成形原料(玻璃原材料等)成形而形成透镜等光学元件的情况下，通常将成形原料在具有对向的成形面的上下一对的成形模之间按压，而成形。此时，需要预先将成形原料供给配置到下模成形面上，但是根据将要得到的光学元件的形状，在下模成形模的中心位置，配置成形原料也未必容易。

作为这种实施例，可以举例出，例如成形平凹透镜和双凹透镜的情况等、以及将成形原料供给配置到具有平面或凸面的下模成形面上的情况。特别是，在成形原料具有凸曲面，且与下模对向的面不是平面的情况下，即使下模成形面是平面，其位置确定也较为困难。

于是，在这些情况下，例如若配置于下模成形面上的原材料在冲压成形时滑落而产生位置偏移，则不仅在所成形的光学元件中产生厚度不均，形状不良，而且由于因厚度不均引起的载荷施加的不均，而使光学功能面的面精度劣化。

根据专利文献1的记载，在成形模内配置光学元件定位构件，并通过齿条和齿轮等驱动机构，使其以基准位置为中心在相互相反的方向移动，并以夹持光学元件的方式抵接而使之停止，由此使光学元件相对于成形模而定位，在冲压时若成形面抵接原料，则在其之前通过驱动机构使定位构件退离。

然而，根据这种方法，由于在成形模内部配置定位构件，因此成形模成为极其复杂的结构。为此，成形模的的热容量变大，并很难有效地进行升温、降温等温度控制。此外，若在成形模的近旁配置如齿条和齿轮之类的结构体，则不仅装置大型化，而且需要考虑由这些结构体引起的热变形的影响等，装置设计显著地复杂化。

此外，在冲压装置上固定由上下模构成的成形模，并在该位置进行升温、冲压和冷却的情况下，由如上所述的随着装置的复杂化而通过可动构件对成形原料进行定位，虽然在一定程度上是可能的，但是在从冲压装置分离出来的成形模中收纳成形原料，使之在装置内移动并进行顺序适当的处理的方法(有关详细后述)中，在各个成形模上设置上述那样的大规模的可动构件明显是低效的，实际上是不可能的。

另外，在专利文献2中，公开了通过具有凸面的上下模对圆盘状的预成形坯加压成形的附图。也就是说，在保持环的上端载置的状态对预成形坯加热，接着，通过驱动机构使保持环下降，并将预成形坯载置于下模上，接下来通过上下模对预压模坯加压。在该方法中，确认到由于预压模坯一般接触下鼓模的内周，因此即使下模成形面是凸形状，也不易产生预成形品的位置偏移。

然而，为了如此配置预成形坯，一般必须将预成形坯个体之间的外径控制为一定，以使得预成形坯的外径接触下鼓模的内周而保持。另外，若各个预成形坯的外径产生长短差，则不能适当地保持。

为此，需要精密地控制预成形坯的正圆度而进行预成形坯的预备成形，在这种预成形坯的预备成形中，通常为了将尺寸设在给定范围，需要进行研磨等加工。

然而，在专利文献2中，虽然记载了使用被加工成为圆盘状的成形原料的例子，但是对其成形方法却没有特别言及。虽然通常能够通过玻璃块切割、研磨等加工(冷加工)而得到这种形状的成形原料，但是这种加工存在工时较多，繁杂的缺点。

另一方面，作为精密模压用成形原料，已经周知采用如下材料：即通过将熔融玻璃滴下或流下到接受模表面，而预备成形(热成形)为球状或双凸曲面形状的材料，或者热成形后在热状态下进行形状的追加加工的材料。通常，如此而得到的成形材料，覆盖于没有表面缺陷的凸曲面，除了非常有利于形成被冲压成形的光学元件的光学面外，生产效率也极高。另外，通过控制熔融玻璃的滴下或流下的流量，能够将体积精度和形状精度维持在一定等级以上。

然而，将具有这种凸曲面的成形原料，供给配置到凸形状的成形面上并不容易。除了很难使之静止于成形面上的中央外，经常会从成形面滑落，并产生位置偏移。此外，基于热成形的成形原料的成形，一般不是正圆，会存在一定程度的长短径差，将这种成形原料就此适用于专利文献2，很有可能在下鼓模中被卡住而在冲压成形中招致故障。

发明内容

本发明针对上述情况而提出，其目的在于提供一种模压成形模以及光学元件的制造方法，不设置大规模的可动构件，即能够防止供给到下模的成形面上的成形原料的滑落，并且即使使用具有凸曲面的成形原料，也能够稳定地提供成形原料。

为达到上述目的，本发明的模压成形模，备有：下模，其形成有具有凸面或平面的成形面；以及上模，其在与所述下模成形面的对向面上形成成形面，在所述上模和所述下模之间对供给到所述下模上的成形原料进行冲压成形，其中，在所述下模成形面的周围，设置支撑所述成形原料的下面侧周边部的支撑构件，所述支撑构件，进行支撑，使所述成形原料的周缘部外方成为开放空间。

若如此而构成，则即使下模成形面具有凸面或平面，设于下模成形面的周围的支撑构件，也支撑供给到下模成形面上的成形原料的下侧周边部，因此能够在不设置大规模的可动构件的情况下，抑制成形原料的滑落，并将成形原料配置到给定位置，同时保持其状态。

并且，由于在以支撑构件所支撑的成形原料的周缘部外方确保开放空间，因此即使成形原料的尺寸等存在偏差，也能够稳定抵使成形原料由支撑构件所支撑。

另外，本发明的模压成形模，也可以设计成如下结构，即备有能够分别从两端侧插入所述上模和所述下模的鼓模，所述鼓模限制所述上模和所述下模的水平方向的相对位置。

若如此而构成，则能够通过鼓模而高精度地限制上模和下模的水平方向的相对位置，提高上下模的同轴性，能够得到偏心精度高的光学元件。

另外，在本发明的模压成形模，可以设计成所述支撑构件可装卸地被设置的结构。

若如此而构成，则在将由冲压成形而得到的成形体从下模成形面上取出时，能够将成形体和支撑构件从成形模一并取出，在温度进一步下降的时刻，将支撑构件从成形体取出。由此，能够不延长成形循环时间，从容地进行两者的分离。

另外，本发明的模压成形模，也可以设计成如下结构，即所述支撑构件形成为环状，位于所述下模成形面的周围，并被载置于，与所述下模成形面相比低的位置上所形成的台阶部。此外，也可以设计成如下结构，即在所述支撑构件的轴向的所述下模成形面与所述台阶部的中间，具有通气孔。

若如此而构成，则在冲压成形时，由支撑构件所支撑的成形原料和下模成形面之间的气氛气体，能够通过通气孔而顺畅地释放到成形模的外部，因此能够将因气氛气体的滞留而产生的成形面不良防止于未然。

所述支撑构件，可以具有内径越向下方越减小的圆锥形状的内周。如此，在冲压成形时，除了能够使成形原料的冲压负荷均等化外，也不必将所使用的成形原料的体积相对于将要得到的光学元件的体积设得过大。

另外，本发明的光学元件的制造方法作为如下方法，即使用成形模将成形原料供给到所述下模上而冲压成形，所述成形模备有：下模，其形成有具有凸面或平面的成形面；以及上模，其在与所述下模成形面的对向面上形成有成形面，其中，所述成形原料的下面侧周边部被支撑构件所支撑，且在由所述支撑构件所支撑的所述成形原料的周缘部外方确保开放空间，由此而提供所述成形原料，接着，使所述上模和所述下模相对地接近。

根据这种方法，即使在下模成形面上具有凸面或平面，并且使用表面具有凸曲面的成形原料，也能够将成形原料稳定地供给到下模成形面，从而不设置大规模的可动构件也能够抑制成形原料的滑落。并且，通过在由支撑构件所支撑的成形原料的周缘部外方确保开放空间，即使成形原料的尺寸等存在偏差，也能够稳定地支撑成形原料。

另外，也可以设计成支撑成形原料时，所述成形原料的下面侧周边部由支撑构件的棱部所支撑的结构。如此，即使成形原料的尺寸上存在偏差，也能够稳定地支撑。

另外，本发明的光学元件的制造方法，通过可分别从两端侧插入所述上模和所述下模的鼓模，限制所述上模和所述下模的水平方向的相对位置而进行冲压成形。

按照这种方法，能够高精度地控制所述上模和下模的相对位置，得到偏心精度更高的光学元件。

另外，本发明的光学元件的制造方法，也可以设计成如下方法，即以与所述下模成形面非接触的方式，由所述支撑构件支撑所述成形原料，接着，进行冲压成形。

按照这种方法，能够使成形原料所被放置的成形环境，形成上下面等同，并能够回避不均匀的冲压条件。此外，能够避免成形原料和下模成形面之间的反应，从而防止成形原料向成形面的熔接，以及所被冲压成形的成形体的被成形面的污浊和气泡等异常。

另外，本发明的光学元件的制造方法，也可以设计生如下方法，即在所述鼓模和所述支撑构件上设置通气孔，在所述上模和所述下模相对地接近时，将由所述支撑构件所支撑的成形原料与所述下模成形面之间的气氛气体，通过所述通气孔，向所述成形模的外部放出。

按照这种方法，在上模和下模相对接近时，能够通过通气孔而将由支撑构件所支撑的成形原料和下模成形面之间的气氛气体向成形模的外部顺畅地排出，因此能够将因气氛气体的滞留而引起的成形面不良防止于未然。

另外，本发明的光学元件的制造方法，也可以设计成所述成形原料，具有比光学元件有效直径大的直径的方法。

按照这种方法，通过将比成形原料的光学元件的有效直径更靠近外方侧的部位，设置为支撑构件的支撑位置，能够更稳定地支撑成形原料，并能够确保所要得到的光学元件的光学有效直径。

另外，本发明的光学元件的制造方法，也可以设计成如下方法，即在冲压成形后，进行将所得到的成形体的外周部分除去的定心加工。

按照这种方法，通过对所冲压成形的成形体施加定心加工，能够将支撑构件的转印部分去除，使将要得到的光学元件的外径中心和该光学元件的中心一致。

另外，本发明的光学元件的制造方法，也可以设计成如下方法，即在冲压成形后，将所得到的成形体与所述支撑构件一并从成形模取出后，将所述成形体与所述支撑构件分离。

按照这种方法，能够将冲压成形后的成形体与支撑构件一并从成形体取出，并在温度进一步下降的时刻从成形体取出支撑构件，从而从容地进行两者的分离，并且不延长成形循环时间。

另外，作为所述支撑构件，可以使用具有内径越向下方越减小的圆锥形状的内周的构件。由此，在冲压成形时，除了能够将成形原料的载荷重量均等化外，也不必将所使用的成形原料的体积相对于光学元件的体积过度地增大。

另外，所述成形原料可以选择为，将熔融玻璃滴下或流下到接受压模同时分离而预备成形，或者对滴下或流下而分离后的玻璃块进一步施加形状加工而预备成形的材料。这种成形原料，对生产性和表面平滑性均很有利，通过适用于本发明，能够稳定地生产系希望光学元件。

另外，本发明的光学元件的制造方法，也可以设计成如下方法，即所述成形模被移送到包含加热室、冲压室、冷却室的多个处理室中，并在各处理室中实施包含加热、冲压、冷却的处理，从而将收纳于所述成形模内部的成形原料冲压成形。

按照这种方法，能够同时使用多数个成形模，高效地进行成形模的升温和降温，缩短每个成形所需要的实质时间(成形循环时间)。于是，本发明的方法中所使用的成形模，能够作为紧凑的可移送的模具，不设置大规模可动构件，也能抑制成形原料的滑落，因此能够适合地利用这种方法。

附图说明

图1是表示本发明的模压成形模的第一实施方式的概略剖面图。

图2是表示使用本发明的模压成形模的最佳模压成形装置的一例的概略俯视图。

图3A～图3D是表示本发明的光学元件的制造方法的第一实施例中的工序(1)～(4)的说明图。

图4A～图4D是表示本发明的光学元件的制造方法的第一实施例中的工序(5)～(8)的说明图。

图5A～图5D是表示本发明的光学元件的制造方法的第一实施例中的工序(9)～(12)的说明图。

图6A、图6B是表示本发明的光学元件的制造方法的第一实施例中的工序(13)～(14)的说明图。

图7A、图7B是表示在本发明的光学元件的制造方法的其他实施例中相当于图5B、图5C的工序的说明图。

图8A、图8B是表示在本发明的光学元件的制造方法的其他实施例中相当于图6A、图6B的工序的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的模压成形模以及光学元件的制造方法的最佳实施方式。

〔模压成形模〕

首先，参照图1，说明本发明的模压成形模(以下，简单称为成形模)的实施例。图1是本实施例的成形模的概略剖面图，表示冲压载荷施加时的状态(参照图4D(8))。

图1所示的成形模备有上模10、下模20、鼓模30以及支撑构件40而构成，并在上模10和下模20之间对成形原料50进行冲压成形。

在本实施方式中，鼓模30，在组装成形模时，以及冲压成形时，通过对上下模10、20进行滑动导向，而限制它们在水平方向的相对位置，并确保上下模10、20的同轴性。也就是说，鼓模30，通过分别直接接触上下模10、20而滑动导向，还有控制接触部分的间隙为足够小的值，从而能够得到上下模的高度同轴性。

为此，若考虑光学元件所被要求的偏心精度，鼓模30和上下模10、20的滑动间隙，为10μm以下，特别优选是5μm以下。若控制上述滑动间隙，则能够高精度地控制上下模10、20的成形面11，12之间的偏心(位移：上下模10、20的成形面11、21之间的水平方向的偏移，倾斜度：上下模10、20轴的倾斜)。特别是，在本实施方式中，由于鼓模30接触包围上模10的成形面的外周，并接触包围下模20的成形面的外周附近而定位，因此能够抑制上模的位置偏移(位移)。也就是说，后述的支撑构件以鼓模30能够高度地维持上下模的同轴性的方式被配置。

在本实施例中，说明了以如下方式构成的例子，即在冲压成形时，上模10相对于被嵌合于鼓模30内的下模20，在鼓模30内滑动导向，从而上下模10、20之间相对地接近、远离，然而，也可以与此相反地构成。也就是说，也可以形成为在冲压成形时下模20相对于被嵌合于鼓模30内的上模10在鼓模30内滑动导向，只要上下模10、20之间能够在保证其同轴性，并且相对地接近、远离，其具体方式不做限制。

在这种鼓模30中，优选为设置通气孔33，用于使在上下模接近、远离时，上下模的移动不受压模内外气压差的防碍。特别是，在本实施例中，如图所示，优选设计成如下方式，即在鼓模30的内径变化而成为台阶部的部位设置通气孔33，并对应于该台阶部的间隙中的体积的增减，成形模内部通常变得与外压相等，并通过通气孔33，进行气氛气体的导通。另外，对于支撑构件40，由与鼓模30同样的目的，优选设置通气孔41。由此，能够平滑地进行冲压成形和成形模的组装·拆卸。

上模10，在和下模20对向的下面形成成形面11。在图1所示的例子中，成形面11形成凸面，但也可以是凹面或平面。另外，在上模10的上部，形成有比成形面11的直径大的凸缘部12，该凸缘部12，被收纳于形成于鼓模30的上部的直径较大的内周部31中。

此时，优选在上模10的上面和鼓模30的上面形成同一平面时，在形成于上模10的凸缘部12的下面和形成于鼓模30的小直径内周部32的上端之间，确保给定尺寸以上的间隙G。通过确保这种间隙G，在冲压成形时，即使通过将上模10按压到其上面与鼓模30的上面一致，而一度确定成形体51的厚度后，也能够继续对成形体51施加必要的载荷(也可以仅是上模10的自身重量)，并能够允许根据成形体51的热收缩的上模10的下降(参照图4D(8)和图5A(9))。

另外，虽然在图1所示的例子中，在下模20的与上模10对向的上面上，形成具有凸面的成形面21，但是形成于下模20的成形面21，也可以是平面。另外，在下模20的下部，形成比成形面21直径大的凸缘部22。在冲压成形时，鼓模30的下面抵接在该凸缘部22的上面，并且由冲压压力而相互紧贴，由此高精度地划定下模20和鼓模30的相互位置，从而也抑制了偏斜。

此外，在下模20的成形面21的外周，在比成形面21低、而比凸缘部22高的位置形成台阶部23，在该台阶部23，配置环状的支撑构件40，其围住成形面21的周围。

支撑构件40，虽然支撑供给到下模20上的成形原料50，并防止成形原料50的滑落和位置偏移，但是只要通过支撑成形原料50的下面侧的周边部，而能够在由支撑构件40所支撑的成形原料50的周缘部外方确保开放空间，则其具体的结构不做特别限制。通过在由支撑构件40所支撑的成形原料50的周缘部外方确保开放空间，即使在因供给到下模20上的成形原料50的个体差，而使得成形原料50的最大外径存在偏差时，或在成形原料50的水平截面不是正圆，且随成形原料50的部位不同而存在直径的长短差的情况下，也能够稳定地支撑成形原料，且保持其状态。

这里，所谓开放空间，可以是容许上述成形原料的个体差的空间，也可以是在将上下模组装起来后，被收容于鼓模中的空间。

保持于台阶部23的支撑构件40，优选其外径与下模20的外周(与鼓模滑动的部分)同等，或者比其小。由此，支撑部40，不阻碍下模基于鼓模的滑动导向，也不使上下模的同轴性劣化。

这里，所谓支撑是指，能够将成形原料50维持于一定的姿势。另外，成形原料50由支撑构件40所支撑的位置(下面侧的周边部)，除了能够稳定地支撑成形原料50外，还考虑到所要得到的透镜等光学元件的光学有效直径，优选为定心直径(为了使外径中心与光学的中心一致，而切除冲压成形后的成形体51的外周的加工，即称作作为施加定心加工后的最终光学元件的外径，也称作光学元件有效直径)而决定，并优选满足以下的关系式(1)。

〔光学的有效直径〕≤〔光学元件有效直径(＝定心直径)〕＜〔支撑构件的内径(支撑位置)〕＜〔成形原料的直径〕…(1)

更具体地说，优选为，使用最大外径比光学元件的有效直径大的原材料50，并且在假设该成形原料50的最大外径(直径)是2r时，支撑成形原料50的位置，优选设于离开成形原料50的中心0.5～0.95r的范围，更优选设于0.7～0.95r的范围。由此，减小对成形体51实施定心加工的除去率，并能够高效率地生产。

支撑构件40，虽然可以与下模20一体地被加工，但是也可以与下模20单体地形成。在下模20与支撑构件40单体地形成的情况下，对于下模20可以用销等进行固定。但是优选为如图1所示，支撑构件40以相对于下模20可拆卸地被设置。为了在下模20的成形面21的外周，可拆卸地设置单体形成的支撑构件40，如图所示，例如，在下模20的成形面21的周围，在低于成形面21，而高于凸缘部22的位置形成台阶部23，并在该台阶部23放置支撑构件40。

此时，设于前述的支撑构件40的通气孔41，设于冲压成形中成形原料50不侵入通气孔41的位置，具体地说，在将支撑构件40载置于台阶部23的状态中，优选设于位于支撑构件40的轴方向的下模20的成形面21的周缘部和台阶部23的中间的部位。

在图示的例子中，通气孔41，设为在大致半径方向贯通支撑构件40，支撑构件40的内周面和下模20之间的间隙、和支撑构件40的外周面和鼓模30的间隙、以及通气孔33相连通。由此，存在于成形构件50和下成形面21之间的空间的气氛气体在因上下模10、20的接近(冲压成形)而被压缩时，将成形模内的气氛气体，经由支撑构件40的内周面和下模20之间的间隙、支撑构件40的通气孔41、支撑构件40的外周面和鼓模30之间的间隙、以及鼓模30的通气孔33而向成形模的外部排出。

因此，通过设置这种通气孔41，能够将气氛气体排放到成形模的外部，从而均衡成形模内部和外部压力。

另外，按照后述，因为支撑构件40的外周面和鼓模30之间的间隙，不直接影响所成形的光学元件的偏心精度，所以能够使支撑构件40的通气孔41和鼓模30的通气孔33连通，并能够设置气氛气体为不受阻碍地被排出的程度。

通过相对于下模20可拆卸地设置支撑构件40，能够在将冲压成形后的成形体51从下模20的成形面21上取出时，将成形体51和支撑构件40一并从成形模取出。为此，在冲压成形后，将成形体51和支撑构件40以互相紧贴的状态就此从成形模中取出，其后在温度进一步降低的时刻从成形体51将支撑构件40取出，若如此进行，则能够容易地将两者分离。

另外，优选支撑构件40的内周设为圆锥形状，形成越向下方(越接近下模20的成形面21)内径变得越小的倾斜面。由此，在冲压成形时，能够避免在沿着成形面21的外周的部分产生填充不良或加压不良，并且为了确保光学元件有效直径而使成形原料50的外径形成得很大在必要之上，从而过度增加成形原料50的使用量，为了防止这一点，在支撑构件40的内周形成这种倾斜是有效的。

另外，支撑构件40和鼓模30的间隙，因为与光学元件的偏心精度没有直接关系，所以大约5～50μm即可，通过对冲压成形后的成形体51施加定心加工，而能够得到将要得到的光学元件的外径中心与其光轴的一致性。

支撑构件40的形状和尺寸，其程度为至少由支撑构件40的内周面侧的上端缘，能够充分地支撑供给到下模20上的玻璃原材料的下表面侧周边部，只要支撑构件40的上端侧比下模20的成形面21更向上突出即可，不做特别限制(参照图3D(4))。

此时，成形原料50，可以是接触下模20的成形面21的状态，也可以是不接触下模20的成形面21，而仅由支撑构件40支撑的的状态。特别是，在后述的成形装置中，在使用本实施例的成形模而进行冲压成形的情况下，因为收置成形原料50的成形模，与成形原料50被一起加热，所以在冲压之前这期间，若成形原料50和成形模(下模20的成形面21)处于接触状态，则在其界面中两者之间会产生反应，有时会发生向成形材料的成形面21的熔接，而成为引起成形体51的被成形面中产生污浊和汽泡的原因。另外，成形条件优选为成形原料的上下面之间相同。为此，支撑构件40的上端侧，优选为比下模20的成形面21更向上方突出，以能够支撑成形构件50的程度而使之不接触下模20的成形面21。

这里，在如后所述的成形装置中，下模20通过保持台75的热容量，对于容易被更高强度地加热的情况特别有效。

另外，支撑构件40的成形原料50支撑的部位(内周侧的上端缘)的形状，可以是角形状，也可以是R倒角，也可以是C倒角。也可以形成沿成形原料50的曲面的曲面形状。在支撑构件的棱部中支撑成形原料50的方式，优选用于能够对应于成形原料的形状的偏差。另外，支撑成形原料50时，支撑构件40，没有特别必要涉及成形原料50的整个圆周而与成形原料50接触，支撑构件40也可以通过在圆周方向上空出给定间隔而与成形原料50的部分地接触，从而支撑成形原料50。

支撑构件的尺寸通过考虑以下要点而决定。若支撑构件的高度过大，则在下模20的成形面21上突出的部分过高，在冲压成形时，供于上模10滑动导向的鼓模30的大径内周部31和小直径内周部32的高度(滑动导轨的长度)相对减小，产生难以得到成形体的偏心(特别是倾斜)精度的问题。这是因为鼓模30内所容许的上模10的倾倒角，由鼓模30和上模10之间的滑动间隙以及滑动导轨的长度决定，在滑动间隙一定的情况下，越加大滑动导轨的长度，上模10的倾倒越被抑制，上下模10、20同轴性变得越良好，并越能提高作为光学元件的成形体的偏心精度，相反，若缩短滑动导轨的长度，则有损对这种上模10的倾倒抑制的效果。

因此，优选为，考虑鼓模30中的滑动导轨长度，并从将要得到的成形体51的形状和尺寸等的关系出发，在不对成形造成影响的范围内尽可能低地设定支撑构件40的下模20的成形面21上的突出部分的高度。例如，在设要得到的成形体51的外周部的厚度为h时，优选下模20的成形面21上突出的部分的高度超过0.9h，且低于1.2h。

这里，不使支撑构件的高度过度地大，有如下有利点，即将玻璃原料提供到配置有支撑构件的下模20上时，以及在成形后取出成形体51时，不会发生与吸附、搬送玻璃原料和成形体的机器人等的干扰。

在本发明中，对于上模10、下模20、鼓模30以及支撑构件40的原料不做特别限制。可以举例如下：碳化硅、硅、氮化硅、碳化钨、氧化铝和碳化钛金属陶瓷，或者在这些材料的表面涂覆金刚石、耐热金属、贵金属合金、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等的材料。

优选在上下模10、20的成形面11、21和支撑构件40上，为防止玻璃的熔接，而使用非晶态及/或晶态的石墨及/或金刚石的单一成分层或混合层形成的碳膜，或者由贵金属合金的脱模膜等。

另外，用于本发明的成形原料50的材料不做特别限制。可以是例如玻璃预成形坯等玻璃原材料。

成形原料50的形状，可以是例如通过从熔融状态滴下或流下到接受模表面而分离，并预备成形(热成形)为球状、双凸曲面形状、或者具有平面和凸面的形状等，或者是通过对滴下或流下而分离的材料在热状态下进一步形状加工的材料。在本发明中，最好使用具有凸面的成形原料，具有双凸曲面形状的材料特别适合。

接下来，参照图2说明适用于使用本发明的成形模而进行冲压成形的装置(以下，简单称为成形装置)。图2是作为这种成形装置的一例而表示的旋转移送式成形装置的概略平面图。

图2所示的装置，备有取出·插入室P1、并列配置于圆周方向的多个处理室P2～P8。

在取出·插入室P1中，进行结束成形后的成形模的取出工作，以及收纳新的成形而被提供的成形原料的成形模的插入工作。从取出·插入室P1插入的成形模，被安装在以图中箭头方向旋转的旋转台上的保持台所保持，并在收纳成形原料(或成形体)的状态下，顺序通过一直处于非氧化性气的气氛(非活性气体气氛)中的处理室P2～P8中。旋转台以固定时间，间歇地旋转，通过该间歇地旋转，在相邻设置的处理室之间移动成形模。于是，该固定时成为成形循环时间。

这里，P2是第一加热室、P3是第二加热室、P4是第四加热室(或者均热室)，将它们总称为加热部。P5是冲压室，对在加热部形成适于冲压成形的温度的成形品施加冲压载荷。P6是第一缓冷室、P7是第二缓冷室、P8是急冷室，将它们总称为冷却部，对施加冲压载荷后的成形模进行冷却处理。这些冷却处理室P2～P8，大致等间隔地配置，并温度控制为适于各自处理的温度，并且为了将各处理室内的温度保持于所定的温度，而由闸门S1～S6所划分。

若使用图2所示的成形装置，通过将收置成形原料(或者成形体)的成形模，顺序在各处理室移动，并且实施适当的处理，能够高效地制造希望的光学元件。

也就是说，用于将成形模加热到适于冲压成形的温度、施加冲压载荷、和其后的冷处理，均是通过将成形模通过二维配置的各处理室而进行的，因此能够同时使用多个成形模，而缩短每次成形所需要的实质时间(成形循环时间)。

另外，如前所述，旋转台间歇地旋转，成形模在相邻接的处理室之间移动所需要的时间成为成形循环时间。

虽然本发明的成形模，适用于通过在加热室、冲压室和冷却室等各处理室中，移送收纳有成形原料(或成形体)的成形模，而顺次实施包含加热、冲压、冷却的适当的处理的成形装置，但是这种成形装置的具体结构，不限于上述的例子。例如，在上述的例子中，虽然通过旋转台而移动成形模，但是只要构成为能够以给定的时间间隔通过二维配置(根据情况也可以是三维)的各处理室内部即可，移送成形模的机构不做特别限制。

另外，各处理室的配置结构，可以综合成形原料的组成、将要得到的成形体的形状，为了使加热工序和冷却工序最佳化，而进行适当的变更。例如，可以进行将加热室设成四个，或将冷却室设成三个等的变更。另外，为了进一步提高生产效率，也可以将加热室、冲压室、冷却室等分别相同数量连续设置，而同时并行地进行需要不同温度条件、不同加压条件的多种冲压成形。

另外，为了提高生产效率，例如，可以将供给到同一工序的多个保持台同时地通过各处理室等，在处理室中一次同时处理多个成形模。具体地说，在各处理室中，进行加热、施加冲压负荷、冷却处理等处理时，在行进方向上排列两个以上成形模，能够对它们同时地进行相同的处理。此时，优选为在冲压室中，设置在行进方向上排列的两个以上的冲压机构。

〔光学元件的制造方法〕

接下来，在本发明的光学元件的制造方法的实施例中，基于适用于图2所示的成形装置而实施的例子，并参照图3～图6，对图1所示的成形模进行说明。图3是表示本实施例的光学元件的制造方法的工序(1)～(4)的说明图。图4是表示同工序(5)～(8)的说明图，图5是表示同工序(9)～(12)的说明图。图6是表示同工序(13)、(14)的说明图。

工序(1)～(4)：成形原料供给工序

通过带有吸盘61的搬送臂60，下模20和上模10以隔开的状态而对于待机的成形模(参照图3A(1))，提供(参照图3B(2))预备成形为具有凸曲面的形状(在图示的例子中是双凸曲面形状)的成形原料(例如，玻璃预成形坯)50。吸盘61，以给定范围内的精度到达下模20的成形面21上(参照图3C(3))，并通过解除其吸附，成形原料50，以其下面侧的周边部，被支撑构件40的内周侧的上端缘所支撑而不滑落，由支撑构件40所保持。

此时，如图3D(4)所示，由支撑构件40所支撑的成形原料50不与成形模的其他部位接触，并在其周缘部的外方，确保开放空间。此外，成形原料50，以与下模20的成形面21非接触的状态，由支撑构件40所支撑，该状态一直被维持到后述的冲压工序。

另外，成形原料50，形成具有比将要得到的光学元件的外径(光学元件有效直径)更大的直径，并通过支撑构件40，支撑成形原料50的比光学元件有效直径更靠近外方一侧的部位(下面侧周边部位)，从而能够更稳定地支撑成形原料50，并能够确保将要得到的光学元件的外径。

另外，优选为，以如下方式控制搬送臂60的动作，即在提供成形原料50时，在预先使吸盘61的中心与下模20的成形面21的中心的进行位置重合的状态下，且在将吸盘61的中心和下模20的成形面21的中心实质上形成一致的状态下，通过支撑构件40而载置成形原料50。搬送臂60在供给成形原料50后立即退离。另外，组装有上模10的鼓模30，通过保持机构80，而固定该位置。

工序(5)：成形模的组装工序

若成形原料50被保持于支撑构件40，则载置台70上升，下模20被装入到鼓模30内(参照图4A(5))。此时，鼓模30和下模20的间隙优选为5μm以下。另外，优选被预先装入的上模10和鼓模30之间设有同样的间隙。由此，能够高精度地抑制上下模10、20的成形面11、21之间的偏心。

若在鼓模30内装入下模20，且下模20的凸缘部22的上面抵接在鼓模30的下面，则如图4A(5)所示，由于成形原料50的厚度，上模10的上面被顶起到比鼓模30的上面高的位置。

另外，在将成形模组装起来时，作为使载置台70上升的替代，也可以通过保持机构80使上模10和鼓模30下降。

在上述工序(1)～(5)中，能够通过从设于载置台70的开口部71吸取气氛气体而将下模20紧贴固定于载置台70，以使得下模20在载置台70上不产生位置偏移。另外，如后所述，在拆解成形模时，通过吸取气氛气体而将下模20紧贴固定于载置台70，并维持将下模20从鼓模30拔出时的位置，由此能够避免下模20和鼓模30的水平方向相对位置的偏移。

另外，虽然根据上述工序(1)～(5)，将成形原料50收纳而组装的成形模，在图2所示的成形装置中，从取出·插入室P1插入到成形装置内，但是上述的工序(1)～(5)也可以在取出·插入室Pa内进行。

工序(6)：加热工序

将收纳有成形原料50，并被插入在成形装置内的成形模，通过安装于旋转台上的保持台75而保持，并顺序地移送到加热室P2～P4，进行加热(参照图4B(6))。由此，将每个成形模加热到适合冲压成形成形原料50的温度。

此时，例如，第一加热室P2，保持成形原料50的冲压温度以上的高温，而急速地对成形模和成形原料50加热。因此，收纳有成形原料50的的成形模，在第一加热室P2中静止给定时间后，随着旋转台的旋转而被移动到第二加热室P3。通过在该第二加热室P3中的加热，成形模和成形原料50被进一步加热，同时被均热化而接近冲压温度。接下来，在第三加热室P4中，将成形模和成形原料50均热化，并使成形原料50的粘度形成为适于冲压成形的10⁶～10⁹泊，并优选将成形原料50的温度设定为粘度形成10⁶～10⁸泊的温度。

另外，对加热室P2～P4所备置的加热机构不做特别限制。例如，可以使用电阻加热的加热器、高频感应线圈等。

工序(7)～(8)：冲压工序

形成适当温度的成形模，被移送到冲压室P5(参照图4C(7))。在冲压室P5中，从成形模的上方，通过冲压头90，以给定压力(例如30～200Kg/cm²)、给定时间(例如，数十秒)，向成形模施加冲压载荷(参照图4D(8))。此时，介于下模20和玻璃原材料50之间的气氛气体，经由支撑构件40的通气孔41以及鼓模30的通气孔33，而被排出到成形模的外部。

冲压头90的下面在抵接鼓模30的上表面的时刻，成形体51的厚度被规定。其后，使冲压头90上升并解除冲压载荷的施加，从而结束冲压工序。

工序(9)：冷却工序

在冲压工序结束后，成形模被顺序移送到缓冷室P6、P7以及急冷室P8，而实施冷却处理(参照图5A(9))。

在急冷室P8中，可以进行基于冷却用气体的急冷，一直冷却到成形体51成为玻璃转移点以下的温度。此时，在成形模中，上模10的凸缘12的下面，和鼓模30的小直径内周部32的上端之间，通过以给定的尺寸确保前述的间隙G，使上模10能够对应于玻璃的收缩而通过其自重而随之移动，并得到良好的形状精度。

另外，在上模10随着玻璃的收缩而下降时，上模10的凸缘部12与鼓模30的小直径内周部32的上端面之间的间隙G的间隔变窄。

工序(10)～(11)：成形模的拆分工序

若成形模返回到取出·插入室P1，则成形模被取出到成形装置外，并进行成形模的拆分、成形体51的取出，以及新成形原料50的供给。

在成形模的拆分工序中，收纳成形体51的成形模，被机器人移送到载置台70(参照图5B(10))，并通过卡住周围而定位。接着，从载置台70的开口部71吸取气氛气体，并将下模20一体地保持于载置台70上，从而使载置台70垂直地下降，并从鼓模30拔出下模20，使上模10和下模20分开(参照图5C(11))。从鼓模30中拔出下模20时，将下模20一体地保持于载置台70上，并维持将下模20从鼓模30拔出时的位置，从而能够避免下模20和鼓模30的水平方向的相对位置偏移。

此时，与前述的成形原料供给工序、成形模的组装工序相同，装入了上模10的鼓模30，通过保持机构80，而固定其位置。

另外，在不是惰性气体气氛的取出·插入室P1中，考虑到防止成形模的氧化，而优选为进行温度控制，使成形模的温度在250℃以下。

工序(12)～(14)：光学元件的取出工序

从鼓模30拔出下模20后，将搬送臂60插入到上下模10、20之间(参照图5D(12))。接下来，通过前端的吸盘61，吸引·吸附成形体51(参照图6A(13))，并从下模20的成形面21上取出成形体51(参照图6B(14))。

此时，由于支撑构件40被设为相对于下模20可拆卸，因此能够与成形体51同时地取出。在将成形体51和支撑构件40以设互相紧贴的状态就此从成形模中取出后，若在温度进一步降低的时刻将支撑构件40从成形体51取出，则能够容易地进行两者的分离。接着，在分离后的成形体51中，可以根据需要实施定心加工，而使光学元件的外径中心与其光学中心一致，由此得到希望的光学元件。

另外，在将支撑构件40与成形体51一并地从成形模取出的情况下，准备多个支撑构件40，并在成形原料供给工序(上述的工序(1)～(4))之前，将支撑构件40提供到下模20上。

在这些工序(1)～(14)结束后，根据需要将支撑构件40提供到下模20上后，返回到工序(1)，重复上述的循环，由此能够连续地进行冲压成形。

如上的本实施方式的光学构件的制造方法，通过以用支撑构件支撑成形原料的下表面侧周边部的方式将成形原料供给到下模成形面上，因此即使下模成形面具有凸面或平面，也不会产生成形原料滑落，和位置偏移，能够确实地以配置于规定位置的状态保持成形原料。并且，通过在由支撑构件所支撑的成形原料的周缘部外方确保开放空间，则即使成形原料的尺寸上存在偏差，也能够稳定地支撑成形原料。由此，防止成形原料的厚度不均，所得到的光学元件的面精度变得良好。

另外，若成形原料50处于接触下模20的成形面21的状态，则使用上述的移送式成形装置时，其接触时间有变长的倾向，在成形原料50和成形面21的接触界面中，两者之间容易产生反应，但是在本实施例中，通过在冲压工序前，以与下模20的成形面21非接触的状态移送成形原料50，因此能够有效地回避该类问题。特别是，在使用磷酸盐系硝材，大量含有W、Ti、Nb等高折射率成分(例如，nd≥1.7)的硝材，或大量含有碱金属的硝材等的反应性高的硝材，进行冲压成形时极为有效。

另外，由于成形模被移送到包含多个加热室、冲压室、冷却室的处理室，并在各处理室中实施包含加热、冲压、冷却的处理，从而将收纳于成形模内部的成形原料50冲压成形，因此能够同时使用多个成形模，高效地进行成形模的升温和降温，并能够缩短每次成形所需要的实质时间(成形循环时间)。并且，由于本实施例的成形模，没有设置大规模的可动构件，并限制了成形原料的滑落，因此能够合适地使用这种制造方法。

以上，对本发明示出了优选实施例而进行了说明，但是本发明，不仅仅由上述的实施例所限定，不用说在本发明的范围中进行各种变更是可能的。

例如，通过设置连通下模20的底面和配置有支撑构件40的台阶部23的吸取通气孔24，并通过该吸取通气孔24吸取气氛气体，从而能够使支撑构件40紧贴着下模20。若通过对这种气氛气体的吸取，而使支撑构件40和下模20紧贴，则通过仅设置吸取通气孔24这种简易的结构，拆分成形模而使上下模10、20分开时，能够防止成形体51和支撑构件40附着于上模10侧，另外，在取出成形体51时，能够仅将成形体51从下模20和支撑构件40分离而取出。

具体地说，如图7所示，在下模20上，设置连通下模20的底面和台阶部23的吸取通气孔24。并且，在成形模的拆分工序中，通过从载置台70的开口部71吸取气氛气体，并且同时吸引下模20和支撑构件40，而使载置台70垂直地下降。由此，能够将下模20、支撑构件40以及成形体51，以一体地保持于载置台70上的状态，从鼓模30拔出。如此，在成形模的拆分时能够防止成形体51贴附于上模10的成形面11。

这里，图7A、7B分别是相当于表示成形模的拆分工序的图5B(10)、图5C(11)的说明图。

另外，如图8所示，在光学元件的取出工序中，在将成形模51从下模20中取出时，利用吸取通气孔24吸引下模20和支撑构件40，能够使支撑构件40和下模20紧贴。由此，可以通过吸盘61，仅将成形体51从下模20的成形面21上取出。

在此，图8A、B分别是相当于表示光学元件的取出工序的图6A(13)、B(14)的说明图。

另外，以这种方式实施本发明，用于吸取的排气机构，在成形模的组装·拆分时，能够就此利用在载置成形模的载置台70上，使下模20紧贴、固定的现有设备。

如上所述，根据本发明，以由支撑构件支撑成形原料的下面侧周边部的方式，将成形原料供给到下模成形面上，因此即使下模成形面具有凸面或平面，也能够不产生成形原料滑落以及位置偏移，以确实地被配置于所定位置的状态保持成形原料。并且，通过在由支撑构件所支撑的成形原料的周缘部外方，确保开放空间，即使在成形原料的尺寸上存在偏差，也能够稳定地支撑成形原料。

由此，防止冲压成形中的厚度不均，改善所得到的光学元件的面精度。

本发明适用于，利用实施有精密加工的成形模，对玻璃等成形原料进行冲压成形，而不需要对于被成形面的研磨等的后加工的模压成形模，以及利用该模压成形模的光学元件的制造方法。

Claims (18)

1、一种模压成形模，其特征在于，备有：下模，其形成有具有凸面或平面的成形面；以及上模，其在与所述下模成形面的对向面上形成成形面，是在所述上模和所述下模之间，对供于所述下模上的成形原料进行冲压成形的模压成形装置，

在所述下模成形面的周围，设有支撑所述成形原料的下面侧周边部的支撑构件，所述支撑构件，进行支撑，使所述成形原料的周缘部外方成为开放空间。

2、根据权利要求1所述的模压成形模，其特征在于，

备有：鼓模，其能够分别从两端侧插入所述上模和所述下模，所述鼓模，限制所述上模和所述下模的水平方向的相对位置。

3、根据权利要求2所述的模压成形模，其特征在于，

所述支撑构件，可装卸地被设置。

4、根据权利要求2所述的模压成形模，其特征在于，

所述支撑构件，被形成为环状，位于所述下模成形面的周围，并被载置于，与所述下模成形面相比低的位置上所形成的台阶部。

5、根据权利要求4所述的模压成形模，其特征在于，

所述支撑构件，在所述支撑构件的轴向的所述下模成形面与所述台阶部的中间，具有通气孔。

6、根据权利要求1～5中任一项所述的模压成形模，其特征在于，

所述支撑构件，具有内径越向下方越减小的圆锥形状的内周。

7、一种光学元件的制造方法，使用成形模将成形原料供给到所述下模上而冲压成形，所述成形模，备有：下模，其形成有具有凸面或平面的成形面；以及上模，其在与所述下模成形面的对向面上形成有成形面，所述光学元件的制造方法的特征在于，

以所述成形原料的下面侧周边部被支撑构件所支撑，并且在被所述支撑构件所支撑的所述成形原料的周缘部外方，以确保开放空间的方式，供给所述成形原料，接着，通过使所述上模和所述下模相对地接近，而进行冲压成形。

8、根据权利要求7所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

所述成形原料，在表面具有凸曲面。

9、根据权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

所述成形原料的下面侧周边部支撑于支撑构件的棱部。

10、根据权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

通过能够分别从两端侧插入所述上模和所述下模的鼓模，对所述上模和所述下模的水平方向的相对位置进行限制，而进行冲压成形。

11、根据权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

由所述支撑构件支撑所述成形原料，使其不与所述下模成形面接触，接着，进行冲压成形。

12、根据权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

在所述鼓模和所述支撑构件上设置通气孔，在所述上模和所述下模相对地接近时，将由所述支撑构件所支撑的成形原料与所述下模成形面之间的气氛气体，通过所述通气孔，向所述成形模的外部放出。

13、根据权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

所述成形原料，具有比光学元件有效直径大的直径。

14、根据权利要求13所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

在冲压成形后，进行除去所得到的成形体的外周部分的定心加工。

15、根据权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

在冲压成形后，将所得到的成形体与所述支撑构件一起从成形模中取出后，对所述成形体与所述支撑构件进行分离。

16、根据权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

作为所述支撑构件，使用具有内径越向下方越减小的圆锥形状的内周的构件。

17、根据权利要求7～16中其中一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

所述成形原料是，将熔融玻璃滴下或流下到接受模，同时分离而预备成形，或者对滴下或流下并分离后的玻璃块进一步施加形状加工而预备成形的材料。

18、根据权利要求7～16中其中一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

所述成形模，被移送到包含加热室、冲压室、冷却室的多个处理室中，并通过各个处理室实施包含加热、冲压、冷却的处理，由此，收纳于所述成形模的内部的成形原料被冲压成形。

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