加压成形装置及光学元件的成形方法.pdf

本发明的目的是提供一种支持成形模的主轴不产生倾斜、成形精度高、即使开合模的行程变大也能够防止装置大型化的成形装置。本发明的加压成形装置1，其设有能够自由开闭的上下成形模22、23、和使该上下成形模22、23中的至少一者移动进行开闭的驱动部3，该驱动部3设有支持上述能够自由移动的成形模23的主轴24、支持该主轴24升降的升降部材32、设置在偏心于主轴24轴线的位置上、与形成在升降部材32上的螺丝部32b拧紧螺合的多个螺丝旋轴33、使该各个螺丝旋轴33同步旋转的驱动体M1、M2、以及控制该驱动体M1、M2驱动的控制装置；螺丝旋轴33是在成形模23合模、进行材料成形的同时，控制驱动体M1、M2，以使主轴24不发生倾斜。

1.  一种加压成形装置，其设有包含相对向的成形面在内并能够自由开闭的上下成形模，和使该上下成形模中的至少一者在上下方向上移动、并对上述成形模进行开闭的驱动部；
其中，该驱动部设有：
支持上述能够自由移动的成形模的主轴，
支持该主轴升降的升降部材，
设置在偏心于上述主轴轴线的位置上、分别与形成在上述升降部材上的多个螺丝部拧紧螺合、并使上述升降部材升降的多个螺丝旋轴，使该各个螺丝旋轴同步旋转的驱动体，
控制该驱动体驱动的控制装置。

2.  如权利要求1所述的加压成形装置，其特征在于所说的升降部材的多个螺丝旋轴，是以上述主轴为中心对称设置在对称位置上的。

3.  如权利要求2所述的加压成形装置，其特征在于所说的多个螺丝旋轴，是分别均等地承受在上述成形模合模、进行加压成形时的载荷的。

4.  如权利要求1～3项中任意一项所述的加压成形装置，其特征在于分别对应于所说的多个螺丝旋轴设置驱动体，通过上述控制装置对各个驱动体进行驱动控制。

5.  如权利要求1～3项中任意一项所述的加压成形装置，其特征在于所说的控制装置，在成形材料成形时，进行通过上述多个螺丝旋轴的旋转来控制上述成形模的移动位置的位置控制。

6.  一种光学元件的成形方法，其是使用权利要求1～3项中任意一项所述的加压成形装置，
其包括如下工序：
预先将上述成形模加热到规定温度上的加热工序，
传送加热软化了的材料、并将该材料提供给处于开模状态下的上述成形模中位于下方的成形模上的供给工序，
对成形模进行合模、并对上述材料加压成形的加压成形工序；
其中在加压成形工序中，是通过多个螺丝旋轴的旋转控制上述成形模的位置的。

加压成形装置及光学元件的成形方法
技术领域
本发明涉及的是将玻璃预成形物等材料提供至能够开闭的一对成形模的中间，并通过使上述成形模合模，对上述材料进行加压，形成规定形状的成形品的加压成形装置和使用该加压成形装置形成光学元件的成形方法。
背景技术
具有一对能够开闭的成形模，并向该成形模的中间提供材料进行合模，形成规定形状的成形品的加压成形装置已经被公开。而且，作为将这种加压成形装置运用到成形透镜等光学元件上的例子有，将加热软化了的材料提供向位于上下的一对成形模的中间，使这对成形模相互接近进行移动的成形装置(例如，参照日本国特开平6-16432号公报)。
作为使下模上升，使位于上下的一对成形模相互接近的方法有，通过螺丝旋轴使下模上升(例如，参照日本国实开平7-6242号公报)和通过汽缸使下模上升的方法(例如，参照日本国特开平3-265527号公报)。
发明的提示
在专利文件2所记载的技术中，因为主轴与螺丝旋轴是位于同一条轴线上的，所以有主轴不易发生倾斜，且能够提高成形精度的优点。
但是，因为将螺丝旋轴配置在与主轴轴线相同的轴线上，所以存在有成形模的升降行程越长，在主轴上增加了螺丝旋轴长度的垂直方向的装置的高度越大，在使装置趋向于大型化的同时其作业性能也会发生恶化的问题。
进而，在上述专利文件2所记载的技术中还存在有，成形模的升降行程越长，由于成形时作用于轴线方向上的纵向弯曲载荷，螺丝旋轴的挠度越大，从而使成形精度受到坏影响的问题。也就是说，由于上述纵向弯曲载荷，在一对成形模的成形面之间产生了水平方向的位置偏移(位移)和角度的偏移(倾斜、斜度)，使成形精度下降。
另外，在专利文件3所记载的技术中有以下优点，例如，如图2所示那样，因为在与保持轴下端面的轴心点接触的状态下，成形时的驱动力和加压力得到了传递，所以在成形时在非必要轴径方向上的力矩不发生作用，从而能够抑制保持轴的倾斜。
但是，即使在该项技术中，如图3所示，将驱动体设置在保持轴正下方的话，会有装置趋向于大型化，作业性能恶化的问题。另外，为了使装置小型化，如附图1和附图2所示，将驱动体和螺丝旋轴设置在偏心于保持轴的位置的话，由于保持轴和螺丝驱动轴之间产生的力矩，保持轴发生倾斜，从而产生了成形精度下降的问题。
本发明的发明者为解决上述课题进行了反复的研究。首先，为了解决由于将下模的螺丝旋轴配置在与主轴轴线相同的轴线上而产生的问题，尝试制作了使主轴与下模的螺丝旋轴偏心而配置的，如附图6所示的加压成形装置，并进行了各种研讨。
如图6所示的加压成形装置300是由在成形室321内部具备有一对上下成形模322、323的成形部320和使支撑下方成形模323的主轴324在垂直上下方向上升降的驱动部330组成。
驱动部330具有：伺服电动机M、通过伺服电动机M的驱动而旋转的螺丝旋轴333、具备有安装在主轴324的下端，与螺丝旋轴333一起构成滚珠螺丝·螺母装置的螺母332a的升降部材332。
另外，驱动部330所拥有的引导部334是由安装在基础底座331上的支撑部材334a、设置在该支撑部材334a的垂直方向上的导向轨334b、与该导向轨334b相互嵌合的升降部材332的嵌合槽332b组成。
通过上述构成，伺服电动机M驱动螺丝旋轴333旋转，这种旋转通过升降部材332的螺母332a转化为在与主轴324轴线平行的垂直方向的上下移动，主轴324和成形模323在被引导向引导部334地同时，在垂直方向上升降。
如果采用如附图6所示的加压成形装置的话，因为能够抑制垂直方向上的装置高度，所以有能够使装置小型化，而且使作业性能优化的优点。另一方面，在如图所示的驱动部330中，因为螺丝旋轴333是被设置在相对于主轴324偏心的位置，所以在压挤材料成形时的载荷作用于图中箭头I所示的方向，通过作用于螺丝旋轴333的箭头II方向力，在升降部材332上发生倾斜，产生了成形模323与主轴324一起倾斜的新问题。
在主轴324和成形模323上发生倾斜的话，上下成形模322、323的接触面会失去水平性。这就意味着将会使上下成形模322、323的嵌合精度恶化。也就是说，在一对成形模322、323成形面的中心轴发生角度偏移(斜度)，使成形光学元件的偏心精度恶化。进而，在设置使上下成形模322、323的定位部材(例如套管和引导销)由上下成形模322、323的接触面突起的情况下，每当开闭成形模322、323时，这些部位会发生摩擦和卡住的问题。为了防止这些问题的发生，扩大嵌合间隙的话，向上下成形模322、323水平方向的位置偏移(偏心)也会恶化，从而损坏光学元件的偏心精度。
但是，在最近由于数码相机象素数的扩大或DVD等光学记录煤体记录密度的增加等，要求必须提高这些光学装置所使用的光学元件的精度。特别是，在非球面透镜的成形中，因为是通过1个成形面的形状来规定1个中心轴(连接非球面中心和非球面曲率中心的部分)，所以必须使上下成形面的中心轴一致，一对成形面的相互位置精度是极其重要的。
例如，要求这些光学元件是在将斜度控制在2分以内的条件下成形。但是，通常将斜度控制在规定范围内，进行连续多次的加压是不容易的。
本发明者对斜度恶化的原因进行了分析，在发现伴随着成形模升降的驱动装置存在有改良余地的同时，也考虑到附图6所示的加压成形装置所产生的问题点，进而进行了再次的研究。于是，发现通过设置在与主轴呈偏心位置上的多个螺丝旋轴使支撑成形模的主轴升降，能够解决上述课题。
因此，本发明的目的是提供一种不会使光学元件等成形品发生偏心的构造、并能够提高成形精度、使成形模开闭的驱动部。另外，希望提供一种使位于能够自由移动的成形模的移动方向上的主轴不产生倾斜、并能够防止装置大型化和作业性能恶化的成形装置和成形方法。
进而，希望提供一种在非运转状态下对成形模进行交换或检查时、和在运转状态下提供材料时，输出成形后的光学元件的输出手段在进退于成形模之间时，必须充分的打开上下成形模，这样，即使成形模的开模变得很大，也能够将加压成形装置控制在比较小的规模内的加压成形装置和成形方法。
本发明的技术方案
为了达到上述目的，本发明的加压成形装置，其设有包含相对向的成形面在内并能够自由开闭的上下成形模，和使该上下成形模中的至少一者在上下方向上移动、并对上述成形模进行开闭的驱动部；其中，该驱动部设有：支持上述能够自由移动的成形模的主轴，支持该主轴升降的升降部材，设置在偏心于上述主轴轴线的位置上、分别与形成在上述升降部材上的多个螺丝部拧紧螺合、并使上述升降部材升降的多个螺丝旋轴，使该各个螺丝旋轴同步旋转的驱动体，控制该驱动体驱动的控制装置。
如果采用这种构成的话，在主轴上不会由于力矩而产生倾斜，并能够使升降部材在垂直方向上精密地上下移动。另外，因为是通过驱动体使各螺丝旋轴旋转，所以能够按每个螺丝旋轴对由于各个螺丝旋轴的间距误差等而导致的影响进行补正，能够高精度地对材料进行加压成形。
本发明的升降部材的多个螺丝旋轴，是以上述主轴为中心对称设置在对称位置上的。这样，因为维持了升降部材的水平，所以能够使作用于多个螺丝旋轴的载荷均等，在加压成形时的载荷控制变得容易，能够高精度维持成形模的水平度。进而，假使由于升降部材的刚性和厚度而产生了挠度时，因为螺丝部相对于主轴部分是位于对称位置的，所以升降部材不会产生倾斜，主轴部分能够保持水平。
另外，如本发明所记载，推荐上述多个螺丝旋轴，是分别均等地承受在上述成形模合模、进行加压成形时的载荷的。通过像这样均等地将加压载荷加给多个螺丝旋轴，能够抑制主轴的倾斜，高精度地维持成形模的水平。
另外，如本发明所记载，可以分别对应于所说的多个螺丝旋轴设置驱动体，通过上述控制装置对各个驱动体进行驱动控制。这样，也能够适用于必须要求有大转距(载荷)的场合，而且能够确保最高精度的同步性。
在这种情况下，上述控制装置如本发明所记载，在成形材料成形时，推荐进行通过上述多个螺丝旋轴的旋转来控制上述成形模的移动位置的位置控制。
如果采用这种构成的话，能够在通过上述位置控制将成形模高精度地保持水平的情况下，进行合模。
本发明光学元件的成形方法，其是使用加压成形装置，其包括如下工序：预先将上述成形模加热到规定温度上的加热工序，传送加热软化了的材料、并将该材料提供给处于开模状态下的上述成形模中位于下方的成形模上的供给工序，对成形模进行合模、并对上述材料加压成形的加压成形工序；其中在加压成形工序中，是通过多个螺丝旋轴的旋转控制上述成形模的位置的。
如果采用这些方法的话，能够高成形精度地成形透镜等光学元件。
图1是在将本发明的加压成形装置适用于玻璃光学元件的制造装置的情况下，玻璃光学元件制造装置的概略平面剖面图。
图2是对本发明加压成形装置的概略构成进行说明的侧面剖面图。
图3是图2中I-I方向的剖面图。
图4是对控制伺服电动机M1、M2驱动的控制装置的构成进行说明的局部图。
图5是对这种实施形态下的加压装置的作用进行说明流程图。
图6是表示参考加压成形装置概略构成的示意图。
[发明的实施形态]
以下，参照附图对本发明的最佳实施形态进行说明。
图1是在将本发明的加压成形装置适用于玻璃光学元件的制造装置的情况下，玻璃光学元件的制造装置的概略平面剖面图。
图1所示的制造装置是对球状玻璃预成形物(成形材料的抑制)进行加压，制造小型准直仪透镜。
如图1所示，这种玻璃光学元件的制造装置设有加热室100、与该加热室100相邻设置的成形室200。加热室100和成形室200通过具备有开闭阀门131的通道130相互连通，通过加热室100、成形室200和通道130，形成与外部遮断的1个密封空间。该密封空间的外壁是通过不锈钢等及其他材料形成，通过密封材料来保持其气密性能。由加热室100、成形室200和通道130形成的密封空间在玻璃光学元件成形时，是处于惰性气体环境下的。
加热室100是在对所提供的玻璃预成形物进行加压前进行预备加热的区域，并设置有从加热室100的外部向加热室100内部提供玻璃预成形物的预成形物供给手段111、由预成形物供给手段111向成形室200传送玻璃预成形物的预成形物传送手段112、以及、对向成形室200传送的玻璃预成形物进行预先加热的预成形物加热手段113。
预成形物传送手段112是设置在加热室100内的，承接由预成形物供给手段111所提供的玻璃预成形物，并通过预成形物加热手段113被传送向加热区域，进而，将加热软化了的玻璃预成形物传送向成形室200。预成形物传送手段112，在其支臂112c的前端设有4个皿112d，并在其上支持玻璃预成形物。
在该实施形态下，通过在固定于加热室100内部的滑动部112a上移动的驱动台112b，使设有皿112d的支臂112c呈水平被支承，该支臂112c在水平方向上以约90度的旋转角度旋转。
预成形物传送手段112在驱动台112b的内部，具备有图中未示的支臂开闭装置，并由此打开支臂112c的前端，并使皿112d上的玻璃预成形物落下到成形模上。
将玻璃预成形物在预热、软化了的状态下进行传送时，因为与传送用具的接触而会在玻璃表面产生缺陷，故会影响成形后光学元件的成形精度，所以本实施形态下的支臂112c是，在使玻璃预成形物浮在气体上的状态下进行传送的悬浮传送用具。
而且，例如，可以由在其宽度方向上能够进行分割的一对支臂分割体构成该支臂112c，通过使该支臂分割体的前端侧相互打开，使皿112d上的玻璃预成形物从打开了的间隙落至成形模，进行供给。
预成形物加热手段113是用于将所提供的玻璃预成形物加热到与规定粘度相对应的温度为止的加热手段。预成形物加热手段113从侧面观察略呈“コ”字状，在其内侧的上下面上具备有加热部材。预成形物加热手段113设置在保持于支臂112d上的玻璃预成形物的移动路径上。
这种制造装置中，预成形物加热手段113的加热器表面温度约为1100℃，炉内空气，即上下加热器之间的空气约为700～800℃。而且，在本实施形态下，通过设置上下加热器之间的温度差，能够防止支臂112c纵向方向上的翘曲。
另一方面，成形室200中设置有对在加热室100进行了预备加热的玻璃预成形物进行加压、并成形为所希望形状的玻璃光学元件的加压成形装置1，和具备有吸垫、能够自动地将成形后的光学元件从加压成形装置1取出并传送至元件取出手段230的输出手段220。
元件取出手段230将加压成形了的玻璃光学元件向成形室200的外部输出。
图2和图3是表示设置在上述制造装置上的加压成形装置的详细构成的示意图，其中图2是对其概略构成进行说明的侧面剖面图，图3是图2中I-I方向的剖面图。
加压成形装置1是由对玻璃预成形物进行加压成形的成形部2，和设置在成形部2下方、使成形部2的上下一对成形模22、23中位于下方的成形模23升降的驱动部3构成的。
成形部2拥有通过对玻璃预成形物进行加热的加热室100(参照图1)和通道130相互连通的成形室200、和设置在该成形室200内部的上下一对成形模22、23。位于上方的成形模22固定在成形室200的顶棚部，位于下方的成形模23安装在垂直方向上升降自由的主轴24的上端。
通过1个循环的加压成形，得到的光学元件的数量，可以是1个也可以是多个。成形模22、23可以与光学元件的数量相对应，在母模20a、20b上设置任意个，但是当母模20a、20b的面积变大时，会由于加压时的高温产生热变形而导致翘曲，该影响会使成形精度恶化。特别是，在配置于母模20a、20b上方端部附近的成形模22、23中，由于上下轴的错位会使偏心精度恶化。另外，上下成形模22、23的嵌合精度恶化，定位部材会发生卡住和摩擦的现象。进而，如果为解决这些问题而使定位部材的间隙扩大的话，偏心精度会恶化。因此，成形模22、23的数量，是以在通过母模20a、20b上所有的成形模22、23成形的光学元件中，使上下成形模22、23的成形面中心轴的倾斜(在此，称为成形斜度)保持在2分以内为佳。虽然也要根据母模20a、20b的材质、成形模22、23的大小、配置间隔等，但是推荐在1个母模20a、20b上配置的成形模22、23的个数为1～4个。
成形斜度，例如，使用周围边缘为平坦部的上下成形模22、23，加压成形拥有周围边缘为凸边形状平坦部的光学元件(透镜)，并能够对成形了的光学元件的第一面、第二面的平坦部角度进行测定，并予以求出。另外，也可以通过加压成形装置1的上下成形模22、23的角度求出。推荐母模20a、20b的材质为耐热性强的材料，另外，作为对成形模22、23进行加热的装置，在利用来自母模20a、20b的热传导的情况下，使用能够高频感应的原材料(主要是铁、钴、镍等金属)作为母模20a、20b的材料，能够使用高频感应线圈作为母模20a、20b的加热手段。在成形模22、23上使用陶瓷原材料的情况下，推荐使用热膨胀率近似的钨合金等的材料为佳。
通过通道130(参照图1)，由加热室100传入至成形室200内部的玻璃预成形物被传送到处于开模状态的上下成形模22、23之间，且被提供给下方的成形模23上。然后，通过使下方的成形模23与主轴24一起上升进行合模，对玻璃预成形物进行加压成形。
在图中，符号25是在加压成形前，将成形模22、23加热到规定温度的加热器或感应加热用线圈，其分别设置在位于上方的成形模22的周围和位于下方的成形模23的升降路线上。
在此，推荐使升降部材32的材质和剖面形状为刚性高，并在主轴24上作用有载荷的情况下也不易产生挠度的材料。作为材质，例如，推荐可以使用作为JIS机械构造用钢的碳素钢或压延钢、陶瓷。通过使用这种升降部材32，能够进一步提高成形品的成形精度。
主轴24插通形成于成形室200的底面部分的贯穿孔，并延伸到驱动部3的内部。驱动部3设有：基础底座31，作为安装在该基础底座31下部的驱动体的二个伺服电动机M1、M2，与该伺服电动机M1、M2的驱动轴连接、并通过伺服电动机M1、M2的驱动而旋转的、左右一对螺丝旋轴33、33，安装在主轴24下端、与螺丝旋轴33、33拧紧、与螺丝旋轴33、33一起形成构成滚珠螺丝·螺母装置的螺丝孔32b、32b(参照图3)的升降部材32，和由左右两侧引导该升降部材32的第一引导部34、34，以及由背面侧引导升降部材32的第二引导部36。
左右一对的螺丝旋轴33、33，位于从主轴24的轴心起偏心的位置，即位于与主轴24轴线不同的位置，配置在以主轴24为中心180度相对的左右对称位置上(在图3中为同一线(X)上的位置)。
因为升降部材32是由高刚性材料构成，所以在加压成形玻璃预成形物时，即使在主轴24的轴线方向上作用有载荷，仅仅通过在螺丝旋轴33、33的垂直方向上作用以相等的载荷，就能够始终维持升降部材32的水平状态，而且，主轴24也不会发生倾斜。
螺丝旋轴33、33即使不是以主轴24为中心对称设置，也能够维持升降部材32的水平，但是因为分别作用于螺丝旋轴33、33的载荷不同，所以控制变得复杂。进而，因为即使升降部材32发生挠度，主轴24也不会倾斜，所以推荐配置在对称位置上。  上述螺丝旋轴33、33的上端在基础底座31的上部，由轴承等被自由旋转地支持，其下端与伺服电动机M1、M2的驱动轴相连接。
引导升降部材32的左右两侧的第一引导部34、34，是由从基础底座31的顶棚部在垂直方向上垂下设置的左右一对支持部材34a、34a，敷设在该支持部材34a、34a一端的垂直方向上的导向轨34b、34b，形成在升降部材32上、与导向轨34b、34b嵌合的引导槽32a、32a(参照图3)构成的。
另外，由后方引导升降部材32的第二引导部36，是由从基础底座31的顶棚部在垂直方向上垂下设置的支持部材36，敷设在该支持部材36近乎中央的位置、设置在通过与轴线X垂直相交的主轴24轴心的轴线Y上的垂直方向的导向轨36b，形成在升降部材32上、与导向轨36b相互嵌合的引导槽32c(参照图3)构成的。因为支持部材36a和支持部材34a、34a能够提高相互的刚性，所以推荐如图3所示形成为一体结构。
另外，推荐第一引导部34、34和第二引导部36，使用引导精度高的直线引导部。
伺服电动机M1、M2的驱动是通过控制装置进行控制的。
图4是对控制伺服电动机M1、M2驱动的控制装置的构成进行说明的方块图。
控制装置设有：保存预先设定的各种条件的存储器82，就该设定条件控制伺服电动机M1、M2进行相应运转的控制部81，根据控制部81的驱动指令分别驱动伺服电动机M1、M2的驱动器84、84，检出螺丝旋轴33、33旋转角度的位置检出部85、85，和通过伺服电动机M1、M2检出作用于螺丝旋轴33、33的载荷(有时会称为转距)的载荷检出部86、86。
控制部81能够在规定的周期发出驱动指令(目标值信号)，控制伺服电动机M1、M2。
作为检出螺丝旋轴33、33旋转角度的位置检出部85、85，能够使用公知的编码器。编码器输出相当于螺丝旋轴33旋转角度的检出信号。如图所示，该实施形态下的控制装置8，将通过位置检出部85、85检出的关于旋转角度的检出信号，输入至驱动部84、84。另外，由各个驱动部84、84向控制部81恒定输入关于驱动状态的信息。
驱动部84、84将关于旋转角度的检出信号作为反馈信号予以利用，进行反馈控制，以使检出值与目标值一致。该检出信号的检出作业，以在尽可能短的时间间隔下进行为佳，例如，在间隔数秒的情况下进行检出作业。这样，能够使螺丝旋轴33、33的旋转高精度地同步化，能够高精度地维持升降部材32的水平。
另外，由驱动器84、84输入至控制部81的两者信息，在控制部81内进行比较，并向驱动器84、84输出驱动指令，以使通过各个驱动器84、84驱动的伺服电动机M1、M2的旋转位置(即，螺丝旋轴33、33的旋转角度)在实质上是相同的。而且，可以通过图中未示的光学式传感器检出升降部材32或者成形模23的位置，并将该信号输入至控制部。
另外，作为载荷检出部86、86，例如，可以使用由提供给电动机的电流量和电动机旋转速度之间的关系来检出载荷增减情况的部件。如图所示，通过载荷检出部86、86检出的关于作用于螺丝旋轴33、33的载荷的检出信号，被输入至驱动器84、84和控制部81，当超出规定载荷时，转距限制器开始运转，从而能够通过驱动器84、84控制，不会对伺服电动机M1、M2施加以过大的载荷。
进而，控制部81比较根据驱动器84、84的信息演算得到的升降部材32的位置是否到达了预先设定在存储器82中的位置上，判断合模作业是否完成。然后，在确认合模作业完成的时点，向驱动器84、84发出指令，以使伺服电动机M1、M2的驱动停止。
而且，每当通过控制部81控制本发明的加压成形装置运转时，在一边对提供给上下成形模22、23之间的玻璃预成形物压押成形，一边控制上下成形模22、23到达规定位置为止的位置控制后，就可以进行从位置控制切换为载荷控制。也就是说，在开始成形后，进行位置控制，以使主轴24不产生倾斜，一边使螺丝旋轴33、33同步旋转，保持成形模的一方(在此为下模23)相对于另一方(上模22)的水平性，一边向规定位置接近。
接着，切换为通过控制部81对施加给上下成形模22、23之间的载荷、或者通过压力载重检出手段检出的压力载重进行控制的载荷控制。在进行这种载荷控制时，驱动伺服电动机M1、M2，直至到达预先设定的载荷数值(例如10MPa)为止。
而且，设定数值可以是时效的、多阶段的设定。这样，通过复合位置控制和载荷控制后，对加压成形装置进行控制，能够提高成形了的光学元件的表面精度和厚度精度，这对于成形困难的凹透镜和双凹透镜的成形是十分有效的。
使用以上装置的加压成形工序，例如，如下所示：
(a)模加热工序
在加压成形前，通过加热手段25、25(推荐是高频感应加热线圈)将上下母模20a、20b加热到规定温度，来对上下成形模22、23加热。在连续成形的情况下，在前回成形时的取出工序中，因为上下成形模22、23冷却到Tg(玻璃化温度)附近的温度，所以为了次回成形必须进行加热，直到规定温度。上下成形模22、23的温度，能够相当于玻璃预成形物粘度10⁸～10¹²泊，最好是相当于10⁸～10¹⁰泊时的温度。
(b)供给工序
预热了的玻璃预成形物被传送到加热了的上下母模20a、20b之间，并落下配置在下方的成形模23上。供给工序提供的是预先加热到适当温度了的被预备成形了的适当重量和规定形状的玻璃预成形物。推荐是提供预先加热到高于模设定温度的高温、并适合于成形、软化了的状态的玻璃原材料(即，非等温加压)。在这种情况下，有必要特别对模温度进行精密控制。由此能够缩短成形周期，提高生产效率。
此时玻璃原材料的温度，相当于粘度不足10¹⁰泊时的温度，推荐是不足10⁹泊时的温度，具体地说，能够相当于10⁶～10^8.5泊时的温度。但是，如后文所述，在使用磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、折射率nd大于等于1.7的玻璃作为玻璃原材料的情况下，推荐采用比较低的温度，以相当于10^7.5～10⁹泊时的温度为佳。另外，玻璃原材料的温度以高于上下成形模22、23的温度为佳。
在传送加热软化了的玻璃原材料并配置在下方的成形模23上时，因为如果玻璃原材料与传送部材接触的话，会在表面产生缺陷，从而影响到成形光学元件的表面形状，所以推荐通过上述方法使软化了的玻璃原材料浮起在气体上方的状态下进行传送，并采用使玻璃原材料落下在下方成形模23上的传送手段。接着，进行以下的加压工序。
(c)加压工序
在提供玻璃原材料后，立刻，一边使作为下方母模20b侧驱动手段的伺服电动机M1、M2运转并进行位置控制，一边使下方母模20b上升，相对于上方母模20a对下方母模20b加压，通过将上下成形模22、23的成形面复印到玻璃预成形物上，形成拥有规定表面形状的玻璃成形体。此时，因为上方母模20a是固定在成形室200的顶棚部，所以通过下方母模20b将成形载重的反作用力施加给主轴24，进而通过升降部材32、螺丝旋轴33、33，将载荷施加给伺服电动机M1、M2。通过载荷检出部86、86检出伺服电动机M1、M2的载荷，在该检出值超过规定值(例如，400kgf/cm²)的情况下，设置在驱动器84、84或者控制部81上的转距限制器开始运转，使伺服电动机M1、M2的驱动停止。
(d)冷却·脱模工序
在开始加压的同时或者之后，开始成形模22、23的冷却。即在一边进行像维持加压的位置控制，或者在减少加压的状态下，保持成形后的光学元件和成形模22、23的贴紧，在冷却到相当于玻璃粘度为10¹²泊时的温度之下后，通过使下方母模20b下降，从而使上下成形模22、23分离，进行脱模。推荐脱模温度相当于10^12.5～10^13.5泊时的温度。
(e)取出工序
通过具有吸附部材的传送手段，自动取出成形后的光学元件。
图5是对加压工序的控制顺序进行说明的流程图。
玻璃预成形物被提供至下方成形模23，开始成形的起动信号被输入至控制部81(步骤S1)，控制部81开始位置控制(步骤S2)，在规定的周期向驱动器84、84输出用于同步驱动伺服电动机M1、M2的驱动指令信号(目标值信号)(步骤S3)。
在驱动伺服电动机M1、M2的同时，通过位置检出手段检出伺服电动机M1侧的位置和伺服电动机M2侧的位置(步骤S4、S5)，各个位置的检出信号被输入至驱动器84、84。此时，关于各个伺服电动机M1、M2驱动状态的信息被随时输入至控制部81，控制部81向驱动器84、84输出驱动指令信号，以使伺服电动机M1、M2的旋转位置达到实质上一致(同步)(步骤S6)。输入了驱动指令的驱动器84、84根据检出位置信号和驱动指令信号之间的差生成驱动电流，驱动各个伺服电动机M1、M2。由此，维持升降部材32的水平性，即下方成形模23的水平性。
在该上升过程中，当左右螺丝旋轴33、33的旋转角度不一致时(步骤S6)，判断产生异常并输出警报，使伺服电动机M1、M2停止。当左右螺丝旋轴33、33的旋转角度一致时，从螺丝旋轴33、33的旋转角度判断升降部材32的上升高度(现在位置)，与预先设定在存储器82内的位置进行比较，判断是否已到达目标位置(步骤S7)。
而且，能够将提供给下方成形模23上的玻璃预成形物，在与上方成形模22接触时的规定位置、或者在接触后乃至升降部材32上升时的规定位置，设定为上述目标位置。较适宜的是，设定在升降部材32上升，玻璃预成形物通过下方成形模23的上升而开始变形后，玻璃预成形物(成形体)到达规定厚度时的规定位置为目标位置。
目标位置是通过成形透镜的形状或所使用的材料组成来适当决定的。例如，为使材料大规模变形并成为接近最终形状的形状而进行初期加压，在初期加压的同时或者初期加压后冷却成形模22、23，在其后再次加压(第2次加压)修补成形体表面形状的情况下，能够将初期加压结束时的位置作为目标位置。
判断升降部材32是否到达目标位置(步骤S7)，即判断初期加压是否结束后，为了进行第2次加压，控制部81开始第2位置控制(步骤S8)。在第2次加压中，进行位置控制以使加压压力小于初期加压的压力。例如，设定第2次加压的压力为初期加压的5～70％的载荷，在5Mpa～30Mpa(约50～300kgf/cm²)的范围内。
而且，推荐对伺服电动机M1、M2的转距设置限制值，从而在第2次加压中不会产生过大的压力、载荷。
在给予初期加压力的同时，或者在给予后，因为成形模22、23开始冷却，所以推荐从初期加压到第2次加压的过渡是，成形模22、23的温度相当于玻璃粘度10¹⁰～10¹³泊时的温度。另外，从初期加压到第2次加压的过渡，能够在位于下方成形模23到达成形光学元件最终厚度的0.1％～5％的前方的时点进行。
在开始第2次加压后，分别检出伺服电动机M1、M2的位置(步骤S9、S10)，将各个检出信号输入至驱动器84、84和控制部81。控制部81判断第2次加压时的旋转位置是否到达预先设定的目标值，在未达到的情况下，输出为使其到达目标值驱动伺服电动机M1、M2的指令信号(步骤S11)。
这样，一边继续进行使通过伺服电动机M1、M2旋转的螺丝旋轴33、33的旋转角度到达第2次加压的设定值为止的位置控制，一边冷却成形模22、23和成形体，在螺丝旋轴33、33的旋转角度到达第2次加压时设定值的时点，控制部81使伺服电动机M1、M2的驱动停止，判断加压成形结束(步骤S12)。
以后，例如，将成形模22、23冷却到相当于玻璃粘度1012.5～1013.5泊时的温度以下，通过使下方成形模23下降，开模取出成形品。然后，为了成形下一个成形品，反复步骤S1～S12的工序。
这样，多阶段控制对凸透镜、凹透镜、双凹透镜的成形是有效的。
如上所述的加压成形方法，通过位置控制，在维持成形模水平性(即，一对成形模上方、下方光轴的一致性)的状态下，使玻璃剧烈变形，成为接近最终形状的形状。接着，当处于冷却中规定粘度范围内时，再次施加以适当的载重(二次加压等)，进行位置控制(速度控制)，修补表面形状，同时，以最终厚度为目标进行加压。
由此，通过本发明的压力成形方法能够防止凹透镜、双凹透镜等形状成形难度高的光学元件，在加压成形后的冷却时，由于玻璃的不均匀收缩等，容易产生表面精度粗糙。
本发明所适用的材料并没有特别的规定。作为玻璃预成形物，能够使用由磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等组成的光学玻璃。特别是，在使用磷酸盐玻璃和硼酸盐玻璃的情况下，因为玻璃和成形模表面之间的反应性高，所以为了防止融合而有采用比较低的温度(即高粘度)进行加压成形的情况。虽然在这种情况下必须有比较高的加压力，但是与现有技术相比，因为即使在高压力加压成形的情况下，也能够维持主轴的垂直性，所以本发明特别适用于这些材料的成形。
另外，例如，在折射率nd大于等于1.7的高折射率光学玻璃中，因为大量添加了的高折射率成分(W、Nb或者Ti等)，如上所述，成形面的反应性变高。由此，同样，即使在低温、高加压力下进行加压，也能够维持加压轴的垂直性，这是本发明的一个显著效果。
以上就本发明的最佳实施形态进行了说明，但是本发明并不仅仅限于上述说明。
例如，螺丝旋轴33是在左右对称的位置上设置了2个，但是也可以设置3个以上。在这种情况下，例如，可以在以主轴24的轴线为中心的同一圆周上，等间隔地设置螺丝旋轴等，以使各个螺丝旋轴上不作用弯曲力矩。
另外，引导部的形态也可以是设置在升降部材32的左右两侧和后侧，但是例如，也可以是设置在左右和前后两侧。
进而，在上述本实施形态下的装置中，相对于2个螺丝旋轴33、33分别设置有伺服电动机M1、M2，但是也可以通过1个电动机来驱动2个滚珠螺丝。例如，可以通过齿轮连接电动机和滚珠螺丝。在这种情况下，能够简单地得到2个滚珠螺丝的旋转同步性。另外，也可以通过滑轮连接电动机和滚珠螺丝。另外，如果能够使成形模中任意一方移动的话，驱动体不仅仅限于伺服电动机，还能够使用其他种类的电动机或汽缸等。
进而，在第2次加压后，根据成形的光学元件的厚度和形状，可以利用二次加压、三次加压等多阶段加压程序。如果采用这种多阶段加压程序的话，能够提高成形光学元件的表面精度和厚度精度，特别对成形困难的凹透镜、双凹透镜的高精度成形是十分有效的。
[实施例]
实施例1
使用图1和图2所示的加压成形装置，加压形成周围边缘为平坦部的两面凸透镜(直径为12.8mm，中心厚度为2.02mm)。2个滚珠螺丝33、33的间隔为200mm，将4组成形模22、23组装入母模20a、20b中，使用高频感应加热器25作为加热手段。成形用玻璃预成形物是预先将化点温度Tg为500℃、屈服点温度Ts为540℃的钡硼硅酸盐系玻璃热成形为两面凸起的曲面形状，在其表面使用带有碳素膜的部件。成形模22、23是碳化硅(SiC)制的，由上模、下模以及规制这两者的圆桶状胴模构成。在上模和下模的成形面上，有碳素系脱模膜。将成形模22、23组装在钨合金制母模20a、20b上，以使得上下母模20a、20b即使相互接触，也不会向成形品施加载重。
将玻璃预成形物预热到610℃，成形模22、23的预热温度为580℃，在将预热后的4个玻璃预成形物落下供给到4个下模成形面上后，马上反复进行位置控制，同时使下模23上升接近上模22。通过使分别与伺服电动机M1、M2的旋转轴连接设置的2根滚珠螺丝33、33同步旋转，来使升降部材32以约2.5mm/s的速度上升。通过维持升降部材32相对于垂直方向水平，同时使其上升，承载有下母模20b的主轴24则不会发生倾斜地上升。
在加压开始约3秒后，直至上母模20a与下母模20b接触。在接触后，预先设定的转距限制器开始运转，以约400kgf的载重加压。上下母模在相互接触的情况下以80℃/min的速度冷却，在到达480℃的时点，使下模下降取出成形了的透镜。然后，立即将母模移动到加热位置开始加热，并进行下一个加压循环。反复进行100次这种加压的话，可以得到400个透镜。从其中选出40个，通过测定周缘平坦部的厚度测定斜度。结果是斜度平均为0.8分，最大为1.5分，任何一个都满足了标准值。
实施例2
使用与上述实施例1相同的加压成形装置，加压形成周缘有平坦部的凸透镜(直径为12mm，中心厚度为2.10mm)。成形用玻璃预成形物也使用与实施例1相同的原材料。
预热到610℃的玻璃预成形物被下落提供给加热到580℃的下模23的成形面上后，马上一边反复进行位置控制，一边使下模23上升接近上模22。此时，每4秒进行一次位置控制，使上升速度(加压速度)为2.5mm/s。
开始加压约2秒后，向成形模22、23吹出冷却气体，以80℃/min的速度开始冷却。而且，开始冷却后，下模23的上升是以一定速度持续进行的。不久，在成形体的中心厚度到达2.2mm的时点(达成目标值之前)，停止下模23的上升(加压速度为0)，并维持该位置。然后，进而继续冷却，在成形模22、23的温度到达550℃的时点，开始第2次加压。此时，切换设定值，使每100ms进行一次位置控制，从而使第2次加压的加压速度为0.01mm/s。在第2次加压开始约15秒后，上下母模20a、20b相互接触。
在这种状态下继续冷却，成形模22、23内部的玻璃成形体在到达化点Tg后，使下模23下降，取出成形后的透镜。然后，使母模20b移动到加热位置开始加热，进入下一个加压循环。反复进行100次这种加压的话，从得到的透镜中任意选出40个，通过测定平坦部的厚度得出斜度。其结果，斜度平均为0.7分，最大为1.5分，任何一个都满足标准值。
本发明的加压成形装置的主轴不会发生倾斜等，还能够提高加压成形品的成形精度、特别是偏心精度(成形斜度、成形偏移的抑制)。另外，即使成形模的移动行程增大，也不会使装置大型化。
工业上利用的可能性
本发明能够适用于要求高成形精度的成形品的加压成形，特别是，适用于数码相机等摄像装置或DVD等光记录媒体的记录再生装置所使用的光学透镜的加压成形。