JP5513081B2 - 光学素子の製造方法、及び、光学素子の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、一対の成形型とこれら成形型を保持する胴型とを有する型セット内に収容された光学素材から光学素子を製造する光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置に関する。

従来、光学素材を収容した型セットを、加熱、加圧又は冷却を行う複数のステージに順次移送しながら光学素子を製造するいわゆる循環型の光学素子の製造装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

循環型の光学素子の製造装置において、従来はエアシリンダ等による外力を発生させて、成形型を移動させ、その荷重をガラス等の光学素材に付与していた。以下、図７及び図８を参照しながら従来の光学素子の製造方法を述べる。

図７は、従来の光学素子の製造方法における成形型の横ズレを説明するための断面図である。
上型８１及び下型８２には、光学素材８０に両凸形状を転写する凹成形面８１ａ，８２ａが形成されている。上型８１及び下型８２は、周囲に配置された円筒形状の胴型８３によって保持されている。

上型８１、下型８２及び胴型８３からなる型セットは、加熱、加圧又は冷却を行う各ステージに順次移送され、各ステージの下側接触部材８５上に載置される。上側接触部材８４は、図示しないエアシリンダによって上下動することで、上型８１を介して光学素材８０を加圧する。

ここで、図７に示すように、図示しないエアシリンダによる押圧方向Ｄ１が一点鎖線で示す鉛直方向よりも図中右側に傾いている場合、上側接触部材８４も押圧方向Ｄ１と平行に斜めに下降する（８４´→８４）。このように上側接触部材８４が斜めに下降すると、上側接触部材８３と下側接触部材８４とが互いに平行であっても、上側接触部材８４と上型８１との間に摩擦が発生し、上型８１が右方向Ｄ２に横ズレする。

このように上型８１が右方向Ｄ２に横ズレすると、上型８１を胴型８３内で摺動させることができなくなり、光学素材８０を加圧することができなくなる。また、光学素材８０を加圧することができても、光学素子の所望の偏心精度や面精度を得ることができなくなる。

図８は、従来の光学素子の製造方法における成形型の傾きを説明するための断面図である。
図７の例と同様に、上型９１及び下型９２には、光学素材９０に両凸形状を転写する凹成形面９１ａ，９２ａが形成されている。上型９１及び下型９２は、周囲に配置された円筒形状の胴型９３によって保持されている。

上型９１、下型９２及び胴型９３からなる型セットは、加熱、加圧又は冷却を行う各ステージに順次移送され、各ステージの下側接触部材９５上に載置される。上側接触部材９４は、図示しないエアシリンダによって上下動することで、上型９１を介して光学素材９０を加圧する。

ここで、上側接触部材９４が水平状態（９４´）から図中時計回り（矢印Ｄ３）に傾いている場合、図７の例と同様に、上型９１を胴型９３内で摺動させることができなくなり、光学素材９０を加圧することができなくなる。また、光学素材９０を加圧することができても、光学素子の所望の偏心精度や面精度を得ることができなくなる。

特開平４−１６４８２６号公報

従来、エアシリンダや接触部材に組付け誤差があると、上述のように、成形型に傾き（図８）や横ズレ（図７）が発生し、製造される光学素子に、偏心精度の悪化や面精度の悪化など、製造不良が発生する。この光学素子の製造不良は、循環型の光学素子の製造装置のみならず、同一ステージで光学素材の加熱、加圧及び冷却を行う光学素子の製造装置においても発生する。

本発明の目的は、光学素子の製造不良を防ぐことができる光学素子の製造装置及び光学素子の製造方法を提供することである。

本発明の光学素子の製造方法は、一対の成形型とこれら成形型を保持する胴型とを有する型セット内に収容された光学素材を加熱する加熱工程と、上記光学素材を加圧する加圧工程と、上記光学素材を冷却する冷却工程と、を含み、上記加熱工程、上記加圧工程及び上記冷却工程のうち少なくとも１つの工程では、少なくとも上記成形型と上記胴型とで区画される閉空間に気体を流入させることで上記成形型を介して上記光学素材を押圧するようにする。

また、上記光学素子の製造方法において、上記型セットの押圧方向の端面に接触部材を接触させる接触工程を更に含み、上記気体流入工程で、上記成形型と上記胴型と上記接触部材とで区画される上記閉空間に上記気体を流入させるようにするとよい。
また、上記光学素子の製造方法において、上記冷却工程で上記閉空間に上記気体を流入させることで上記光学素材を押圧するようにするとよい。

本発明の光学素子の製造装置は、一対の成形型とこれら成形型を保持する胴型とを有する型セット内に収容された光学素材を加熱する加熱手段と、上記光学素材を加圧する加圧手段と、上記光学素材を冷却する冷却手段と、少なくとも上記成形型と上記胴型とで区画される閉空間に気体を流入させることで上記成形型を介して上記光学素材を押圧する気体流入手段とを備える構成とする。

また、上記光学素子の製造装置において、上記型セットの押圧方向の端面に接触可能に配置された接触部材を備え、上記気体流入手段は、上記成形型と上記胴型と上記接触部材とで区画される上記閉空間に上記気体を流入させる構成とするとよい。

また、上記光学素子の製造装置において、上記閉空間の一部を区画する成形型及び上記接触部材の少なくとも一方には、上記気体流入手段及び上記閉空間に連通する凹部が形成されている構成とするとよい。

また、上記光学素子の製造装置において、上記型セットを挟んで互いに対向するように配置された２つの上記接触部材を備え、上記一対の成形型のうちの上記閉空間の一部を区画する一方の成形型に対向して配置された他方の成形型、及びこの他方の成形型に接触可能に配置された接触部材の少なくとも一方には、この他方の成形型とこの接触部材との接触面に凹部が形成されている構成とするとよい。

また、上記光学素子の製造装置において、上記一対の成形型の間に配置され、これら一対の成形型の相対位置を規制する規制部材を備える構成とするとよい。
また、上記光学素子の製造装置において、上記光学素子を収容する上記型セットが順次移送される複数のステージを備え、上記複数のステージは、上記加熱手段が配置された過熱ステージ、及び上記加圧手段が配置された加圧ステージのうちの少なくとも一方と、上記冷却手段が配置された冷却ステージと、を有し、上記気体流入手段は、上記冷却ステージに配置される構成とするとよい。

本発明によれば、成形型の傾きや横ズレに起因する光学素子の製造不良を防ぐことができる。

本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法を説明するための要部断面図（その１）である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法を説明するための要部断面図（その２）である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法を説明するための要部断面図（その３）である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法を説明するための要部断面図（その４）である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法を説明するための要部断面図（その５）である。 本発明の一実施の形態の変形例に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法を説明するための要部断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造装置の加熱ステージを示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造装置の加圧ステージを示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造装置の冷却ステージを示す断面図である。 本発明の他の実施の形態の変形例に係る光学素子の製造装置の冷却ステージを示す断面図（その１）である。 本発明の他の実施の形態の変形例に係る光学素子の製造装置の冷却ステージを示す断面図（その２）である。 本発明の他の実施の形態の変形例に係る光学素子の製造装置の冷却ステージを示す断面図（その３）である。 本発明の他の実施の形態の変形例に係る光学素子の製造装置の冷却ステージを示す断面図（その４）である。 従来の光学素子の製造方法における成形型の横ズレを説明するための断面図である。 従来の光学素子の製造方法における成形型の傾きを説明するための断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置１０を示す断面図である。

図２Ａ〜図２Ｅは、上記光学素子の製造装置１０を用いた光学素子の製造方法を説明するための要部断面図である。
光学素子の製造装置１０（以下、単に「製造装置１０」と記す。）は、加熱手段及び冷却手段を兼ねる上側ヒータ１１及び下側ヒータ１２と、加圧手段及び気体流入手段を兼ねる押圧用窒素供給管１３と、型セット２０の押圧方向の端面２０ａに接触可能に且つ型セット２０を挟んで互いに対向するように配置された接触部材としての上側接触部材１４及び下側接触部材１５と、上側接触部材昇降部１６と、成形室１７と、雰囲気置換用窒素供給管１８と、搬出入口シャッタ１９と、を備え、型セット２０内に収容された光学素材３０から例えばガラスレンズである光学素子を製造する。なお、上記押圧方向とは、次述する上型２１及び下型２２が光学素材３０を押圧する方向である。

型セット２０は、一対の成形型としての、互いに対向して配置された円柱形状の上型２１及び下型２２と、これら上型２１及び下型２２を保持する円筒形状の胴型２３とを有する。

上型２１及び下型２２には、図２Ａに示すように凹成形面２１ａ，２２ａが形成されている。これら凹成形面２１ａ，２２ａは、光学素材３０に両凸形状を転写する。
胴型２３内部には、上型２１及び下型２２が収容されている。胴型２３には、上型２１と下型２２との間のキャビティを成形室１７に連通させる複数の通気孔２３ａが形成されている。

上側ヒータ１１は、型セット２０を取り囲むリング状を呈し、上型２１を加熱又は冷却するべく加熱・加圧時の上型２１と同程度の高さ位置に配置されている。また、下側ヒータ１２は、型セット２０を取り囲むリング状を呈し、下型２２を加熱又は冷却するべく下型２２と同程度の高さ位置に配置されている。

押圧用窒素供給管１３は、成形室１６の外側に配置された図示しない窒素供給源に接続されている。また、押圧用窒素供給管１３は、成形室１７及び胴型２３を貫通して、上型２１の上面と胴型２３の内周面と上側接触部材１４の底面とで区画される閉空間Ｓに気体としての窒素Ｎ_２を流入させることで、上型２１を介して光学素材３０を押圧する。

上側接触部材１４は、上側接触部材昇降部１６のシリンダ１６ａによって昇降する昇降軸１６ｂに連結されている。上側接触部材１４は、胴型２３の上端に接触し上記閉空間Ｓを形成する位置と、上型２１及び光学素材３０が搬出入される際の上方の退避位置とに上下動する。

下側接触部材１５は、成形室１７内に固定されている。下側接触部材１５には、下型２１及び胴型２３が載置されている。
雰囲気置換用窒素供給管１８は、成形室１６の外側に配置された図示しない窒素供給源に接続され、成形室１７に窒素Ｎ_２を流入させることで成形室１７内を窒素雰囲気に置換する。

搬出入口シャッタ１９は、上型２１及び光学素材３０用に成形室１７に形成された搬出入口１７ａを塞ぎ成形室１７の気密性を確保する位置と、上型２１及び光学素材３０が搬出入される際の下方の退避位置とに上下動する。

以下、製造装置１０を用いた光学素子の製造方法について説明する。なお、製造装置１０の後述する動作は、図示しない制御部によって制御されているものとする。
まず、図示しない搬送ロボットが、図２Ａに示すように、胴型２３内に収容されている下型２２上に、ボール状の光学素材３０及び上型２１を載置する。

そして、図１に示す上側接触部材昇降部１６は、図２Ｂに示すように上側接触部材１４を胴型２３の上端（型セット２０の押圧方向の端面２０ａ）に接触するまで下降させることで、図２Ｃに示すように上型２１と胴型２３と上側接触部材１４とで区画される閉空間Ｓが形成される（接触工程）。

図２Ｃに示すように、上側ヒータ１１及び下側ヒータ１２は、型セット２０内の光学素材３０を軟化温度まで加熱する（加熱工程）。この加熱工程の際に、押圧用窒素供給管１３は、図示しない窒素供給源から供給される窒素Ｎ_２を閉空間Ｓに流入させることで、上型２１を介して光学素材３０をわずかに押圧する。これにより、光学素材３０は、下降する上型２１に当接し、上型２１及び下型２２からの熱伝導によっても加熱される。

加熱工程が終了した後、図２Ｄに示すように、押圧用窒素供給管１３から閉空間Ｓへの窒素Ｎ_２の流入圧を加熱工程時よりも増加させることで、上型２１が更に下降する。そして、上型２１は、光学素材３０を所望の厚さまで加圧変形させる（加圧工程）。これにより、光学素材３０には、上型２１及び下型２２の凹成形面２１ａ，２２ａによって、両凸形状が転写される。

加圧工程が終了した後、上側ヒータ１１及び下側ヒータ１２の温度を降下させることで、光学素材３０が例えばガラス転移点温度以下まで冷却される（冷却工程）。この冷却工程の際に、押圧用窒素供給管１３は、図２Ｅに示すように、加圧工程時よりも弱い圧力の窒素Ｎ_２を閉空間Ｓに流入させることで、上型２１を介して光学素材３０をわずかに押圧して、上型２１を光学素材３０の収縮に追従するように下降させる。

以上説明した本実施の形態では、押圧用窒素供給管１３は、加熱工程、加圧工程及び冷却工程のうち少なくとも１つの工程（本実施の形態では、加熱工程、加圧工程及び冷却工程の全ての工程）で、少なくとも上型２１と胴型２３とで区画される閉空間Ｓに気体を流入させることで上型２１を介して光学素材３０を押圧する。そのため、上側接触部材１４、接触部材昇降部１６等の組付け誤差の影響を上型２１に与えるのを回避して、上型２１に傾きや横ズレが生じるのを抑えることができる。よって、本実施の形態によれば、成形型（上型２１）の傾きや横ズレに起因する光学素子の製造不良を防ぐことができる。

なお、本実施の形態のように光学素材３０の加熱、加圧及び冷却を同一位置で行う製造装置１０を用いる場合、上側接触部材１４と上型２１とが互いに接触してから加圧変形が完了するまでに上型２１が上下動する距離が長いため、従来は上側接触部材１４の横ズレが上型２１に顕著に影響しやすいが、本実施の形態のように閉空間Ｓに気体を流入させることで、上側接触部材１４の横ズレの影響を回避することができる。

また、本実施の形態では、上側接触部材１４が型セット２０の押圧方向の端面２０ａ（ここでは胴型２３の上面）に接触することで（接触工程）、上型２１と胴型２３と上側接触部材１４とで区画される閉空間Ｓが形成される。そのため、簡素な構成で閉空間Ｓを形成することができる。

また、本実施の形態では、冷却工程で、閉空間Ｓに気体を流入させるため、上型２１を冷却過程の光学素材３０の収縮に追従するように下降させることができる。これにより、光学素材３０に面精度不良が生じるのを抑え、光学素子の製造不良をより一層防ぐことができる。

なお、図３に示すように、上型２１と下型２２との相対位置を規制する規制部材２４を、上型２１と下型２２との間に配置するようにするとよい。図３に示す規制部材２４は、円筒形状を呈し、光学素材３０を覆うように配置されている。規制部材２４は、例えば胴型２３と一体に形成してもよい。

このような規制部材２４を型セット２０に配置して上型２１と下型２２との相対位置（姿勢）を規制することで、上型２１の傾きや横ズレに起因する光学素子の製造不良をより一層防ぐことができる。

ところで、上型２１と下型２２との平行度は、上型２１及び下型２２と胴型２３とのクリアランスに依存するが、上記クリアランスを狭くすることは、例えば、型セット２０における上型２１の搬出入などの作業性や、高温下での上型２１の胴型２３に対する摺動性に悪影響を与えるため限界がある。

この点、図３に示す規制部材２４を配置することで、上型２１と下型２２との平行度を規制部材２４により確保することができるため、上記のように作業性や摺動性に悪影響を与えずに、上型２１に傾きが生じるのを防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、閉空間Ｓに流入させる気体を窒素Ｎ_２として説明したが、その他の気体を用いてもよい。但し、窒素Ｎ_２等の非酸化性気体を用いることで、型セット２０等の酸化を防ぐことができる。

図４は、本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造装置４０を示す断面図である。
図５Ａ〜図５Ｃは、上記光学素子の製造装置４０の各ステージを示す断面図である。
光学素子の製造装置４０（以下、単に「製造装置４０」と記す。）は、加熱ステージ５０と、加圧ステージ６０と、冷却ステージ７０と、気体流入手段としての押圧用窒素供給管４１と、成形室４２と、雰囲気置換用窒素供給管４３と、搬入口シャッタ４４と、搬出口シャッタ４５と、を備え、型セット２０内に収容された光学素材３０から例えばガラスレンズである光学素子を製造する。

型セット２０については、上述の一実施の形態と同様であるため、説明を省略する。なお、詳しくは後述するが、型セット２０の胴型２３は、上面と底面との平行度が高精度に確保されている。

加熱ステージ５０、加圧ステージ６０及び冷却ステージ７０は、型セット２０の押圧方向の端面２０ａに接触可能に且つ型セット２０を挟んで互いに対向するように配置された接触部材としての上側接触部材５１，６１，７１及び下側接触部材５２，６２，７２と、上側ヒータプレート５３，６３，７３及び下側ヒータプレート５４，６４，７４と、上側接触部材昇降部５５，６５，７５とを有する。

上側接触部材５１，６１，７１は、これら上側接触部材５１，６１，７１と互いに略同一形状の上側ヒータプレート５３，６３，７３を介して、上側接触部材昇降部５５，６５，７５の昇降軸５５ｂ，６５ｂ，７５ｂに連結されている。昇降軸５５ｂ，６５ｂ，７５ｂは、シリンダ５５ａ，６５ａ，７５ａによって昇降する。

下側接触部材５２，６２，７２は、下側ヒータプレート５４，６４，７４を介して成形室４２内に固定されている。下側接触部材５２，６２，７２には、型セット２０が載置される。

なお、上側接触部材５１，６１，７１及び下側接触部材５２，６２，７２は、例えば、これらとの型セット２０の接触部分に均等な熱伝導を促すように、上側ヒータプレート５３，６３，７３及び下側ヒータプレート５４，６４，７４よりも熱伝導率が高い材料からなるようにすることで、均熱部材として機能させるようにするとよい。

上側ヒータプレート５３，６３，７３及び下側ヒータプレート５４，６４，７４には、２本ずつヒータ（加熱手段）５３ａ，５４ａ，ヒータ６３ａ，６４ａ，ヒータ（冷却手段）７３ａ，７４ａが配置されている。

冷却ステージ７０の上側接触部材７１は、上側接触部材昇降部７５によって、型セット２０の上端に接触するまで下降する。そして、上側接触部材７１の底面は、上型２１の上面及び胴型２３の内周面と共に閉空間Ｓを区画する。

押圧用窒素供給管４１は、成形室４２の外側に配置された図示しない窒素供給源に接続されている。また、押圧用窒素供給管４１は、成形室４２を貫通して、冷却ステージ７０の上側接触部材７１に接続されている。

冷却ステージ７０の上側接触部材７１には、押圧用窒素供給管４１に連通する気体流入手段としての押圧用窒素供給路７１ａと、底面に開口して閉空間Ｓ及び押圧用窒素供給路７１ａに連通し押圧用窒素供給路７１ａよりも大径の（気体供給方向に直交する面の面積が大きい）凹部７１ｂとが形成されている。詳しくは後述するが、この凹部７１ｂは、閉空間Ｓを形成するための初期閉空間Ｓ´を上型２１と共に区画する。

なお、冷却ステージ７０の上側接触部材７１が上下動することから、押圧用窒素供給管４１は、上側接触部材７１と共に上下動自在にするか、或いは、可撓性の材質からなるようにするとよい。

気体流入手段としての、押圧用窒素供給管４１及び押圧用窒素供給路７１ａは、気体としての窒素Ｎ_２を上型２１に向けて供給する。押圧用窒素供給路７１ａに連通する凹部７１ｂは、押圧用窒素供給路７１ａよりも大径であるため（気体供給方向に直交する面の面積が大きいため）、上型２１と共に形成する初期閉空間Ｓ´において上型２１に初期圧力を有効に付与することができる。

その結果、上型２１と上側接触部材７１との間に上記閉空間Ｓを形成し、閉空間Ｓに窒素Ｎ_２を流入させることで上型２１を介して光学素材３０を押圧する。なお、押圧用窒素供給路７１ａが小径であればあるほど、上型２１を下降させるために供給する窒素Ｎ_２の圧力を高める必要が生じるが、凹部７１ｂ及び上型２１によって初期閉空間Ｓ´を形成することで、高い圧力の窒素Ｎ_２を供給するための構成を省略することができる。

雰囲気置換用窒素供給管４３は、成形室４２の外側に配置された図示しない窒素供給源に接続され、成形室４２に窒素Ｎ_２を流入させることで成形室４２内を窒素雰囲気に置換する。

搬入口シャッタ４４は、型セット２０用に成形室４２に形成された搬入口４２ａを塞ぎ成形室４２の気密性を確保する位置と、型セット２０が成形室４２に搬入される際の上方の退避位置とに上下動する。同様に、搬出口シャッタ４５は、型セット２０用に成形室４２に形成された搬出口４２ｂを塞ぎ成形室４２の気密性を確保する位置と、型セット２０が成形室４２から搬出される際の上方の退避位置とに上下動する。

以下、製造装置４０を用いた光学素子の製造方法について説明する。なお、製造装置４０の後述する動作は、図示しない制御部によって制御されているものとする。
まず、図示しない搬送ロボットが、図４に示す搬入側シャッタ４４が上方に退避した状態で、型セット２０を搬入口４２ａから成形室４２内に搬入させ、加熱ステージ５０の下側接触部材５２上に載置する。

なお、型セット２０には、ボール状の光学素材３０が収容され、上型２１が胴型２３から上方に突出した状態で、成形室４２に搬入される。型セット２０は、図示しない搬送ロボットによって、成形室４２内への搬入、成形室４２内での移送、及び、成形室４２からの搬出が行われる。

型セット２０が加熱ステージ５０の下側接触部材５２上に載置されると、加熱ステージ５０では、上側接触部材５１及び上側ヒータプレート５３が、型セット２０が移送される際の上方の退避位置から、上側接触部材５１が上型２１に接触する位置まで、上側接触部材昇降部５５によって下降する。

そして、図５Ａに示すように、光学素材３０は、上側ヒータプレート５３及び下側ヒータプレート５４のヒータ５３ａ，５４ａから、上型２１及び下型２２、上側接触部材５１及び下側接触部材５２、型セット２０を介しての熱伝導によって軟化温度まで加熱される（加熱工程）。この加熱工程においても、光学素材３０は、軟化状態に応じて加圧変形する。

加熱工程が終了した後、型セット２０は、図５Ｂに示す加圧ステージ６０の下側接触部材６２上に移送される。上側接触部材６１は、上側接触部材昇降部６５によって下降する。上側接触部材６１が胴型２３に接触するまで上型２１を下降させることで、光学素材３０は、所望の厚さまで加圧変形する（加圧工程）。そして、光学素材３０には、上型２１及び下型２２の凹成形面２１ａ，２２ａによって、両凸形状が転写される。なお、加圧工程においても、ヒータ６３ａ，６４ａによって光学素材３０は加熱される。

なお、上述のように型セット２０の胴型２３の上面と底面との平行度が高精度に確保されているため、上側接触部材５１，６１，７１が胴型２３に接触した時点で、上側接触部材５１，６１，７１と下側接触部材５２，６２，７２との平行度は、上記胴型２３の上面と底面との平行度に倣って高精度になる。これにより、各ステージ５０，６０，７０の例えば上側接触部材５１，６１，７１や上側接触部材昇降部５５，６５，７５に組付け誤差があっても胴型２３の加工精度によって上側接触部材５１，６１，７１等の傾きを解消することができる。

なお、本実施の形態のように閉空間Ｓに窒素Ｎ_２を供給する構成（後述する冷却工程）では、上側接触部材７１や上側接触部材昇降部７５等に仮に傾きが生じたとしても、窒素Ｎ_２の供給によって上型２１を押圧するため、上型２１に傾きや横ズレが生じるのを抑えることができ、したがって、上型２１を光学素材３０の収縮に追従するように下降させることができる。

加圧工程が終了した後、型セット２０は、図５Ｃに示す冷却ステージ７０の下側接触部材７２上に移送される。そして、上側接触部材７１は、上側接触部材昇降部７５によって、型セット２０の押圧方向の端面（ここでは上型２１の上面及び胴型２３の上面）２０ａに接触するまで下降する（接触工程）。このとき、上型２１は、加圧ステージ６０の上側接触部材６１によって上端が胴型２３の上端と同一高さとなるまで押圧されている。

なお、光学素材３０が加圧工程後に収縮していなければ、上側接触部材７１は、上型２１及び胴型２３の両方に接触するため、この段階では閉空間Ｓは形成されていない。但し、接触工程で上側接触部材７１と上型２１とが接触するため、上側接触部材７１の凹部７１ｂと上型２１との間に上述の初期閉空間Ｓ´が形成される。

そして、光学素材３０は、加圧ステージ６０のヒータ６３ａ，６４ａよりも低温の冷却ステージ７０のヒータ７３ａ，７４ａからの熱伝導によって例えばガラス転移点温度以下まで冷却される（冷却工程）。この冷却工程の際に、押圧用窒素供給管４１が、図示しない窒素供給源から供給される窒素Ｎ_２を、上側接触部材７１の押圧用窒素供給路７１ａ及び凹部７１ｂを介して、上型２１に向けて供給することで、上型２１が下降し、上型２１と胴型２３と上側接触部材７１とで区画される閉空間Ｓが形成される。

閉空間Ｓにそのまま窒素Ｎ_２を流入させることで、上型２１は、光学素材３０をわずかに押圧して、光学素材３０の収縮に追従するように下降する。

以上説明した本実施の形態においても、押圧用窒素供給管４１が少なくとも上型２１と胴型２３とで区画される閉空間Ｓに気体を流入させる構成などの上記一実施の形態と同様の構成によって、成形型（上型２１）の傾きや横ズレに起因する光学素子の製造不良を防ぐことができるなどの上記一実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態のように型セット２０を複数のステージ５０，６０，７０に順次移送する循環型の製造装置４０を用いる場合、各ステージ５０，６０，７０で上型２１が上下動する距離が上記一実施の形態の製造装置１０に比べて短い。そのため、横ズレ等に起因する光学素子の製造不良を防ぐことができるが、上側接触部材５１，６１，７１と下側接触部材５２，６２，７２との平行度を高精度に得ることは製造装置１０と同様に難しい。しかしながら、本実施の形態のように閉空間Ｓに気体を流入させることで、高精度な平行度が得られないことによる面精度不良の発生を回避することができる。

また、本実施の形態では、閉空間Ｓ及び押圧用窒素供給路７１ａに連通し、この押圧用窒素供給路７１ａよりも大径の（供給方向に直交する断面の面積が大きい）凹部７１ｂが上側接触部材７１に形成されている。そのため、窒素Ｎ_２の供給による上型２１への初期圧力を強めることができ、閉空間Ｓをより小さい圧力の窒素Ｎ_２で形成することができる。なお、上記凹部は、上型２１の上面に、閉空間Ｓ及び押圧用窒素供給路７１ａに連通するように形成してもよい。

図６Ａに示すように、冷却ステージ７０の下側接触部材７２には、下型２２との接触面である上面にも、上側接触部材７１の凹部７１ｂと例えば同一形状の凹部７２ｂを形成するとよい。

このようにすることで、上側接触部材７１と上型２１との接触面積と、下側接触部材７２と上型２２との接触面積とを近づけることができる。そのため、光学素材３０の上面側と底面側とに温度差が生じるのを防ぐことができ、したがって、上側ヒータプレート７３及び下側ヒータプレート７４のヒータ７３ａ，７４ａの温度制御を簡素化することができると共に、反りが少なく高精度な断面形状精度を有する光学素子を製造することができる。

なお、下側接触部材７２の凹部７２ｂは、上側接触部材７１と上型２１との接触面積と、下側接触部材７２と上型２２との接触面積とを近づけることができれば、上側接触部材７１の凹部７１ｂと同一形状・同一開口面積でなくともよい。

また、下側接触部材７２と下型２２との少なくとも一方に、下側接触部材７２と下型２２との接触面に凹部を形成することで、上述の効果が得られるため、下型２２のみ或いは下側接触部材７２及び下型２２の両方に上記凹部を形成してもよい。

図６Ｂに示す冷却ステージ７０では、上側接触部材７１及び下側接触部材７２ではなく、上型２１の上面及び下型２２の底面に凹部２１ｂ，２２ｂを形成している。このように凹部を上型２１及び下型２２に設けることでも、上型２１と上側接触部材７１との間に初期閉空間Ｓ´を形成して上型２１に初期圧力を有効に付与することができると共に、光学素材３０の上面側と底面側とに温度差が生じるのを防ぐことができる。

図６Ｃに示す冷却ステージ７０では、押圧用窒素供給管４１が、上側接触部材７１のみならず下側接触部材７２にも接続されている。そのため、下側接触部材７２にも、上側接触部材７１と同様の押圧用窒素供給路７２ａ及び凹部７２ｂが形成されている。なお、この場合、上側接触部材７１及び下側接触部材７２の両方の凹部７１ｂ，７２ｂが上型２１又は下型２２との間に初期閉空間Ｓ´を形成する。

このように上側接触部材７１側及び下側接触部材７２側の両方から窒素Ｎ_２を供給することで、初期閉空間Ｓ´を基にして閉空間Ｓを型セット２０の上下に形成することができるため、閉空間Ｓ形成後も、上側接触部材７１側及び下側接触部材７２側の両方から同一条件で光学素材３０を冷却させることができる。そのため、光学素材３０の上面側と底面側とに温度差が生じるのをより有効に防ぐことができる。

なお、押圧用窒素供給路７１ｂは、鉛直方向に設けて、上側接触部材昇降部７５の昇降軸７５ｂの内部又は昇降軸７５ｂの近傍を通過させ押圧用窒素供給管４１に接続するようにしてもよい。

なお、上述の説明では閉空間Ｓの一部が常に上側接触部材７１又は下側接触部材７２により区画される例を説明したが、図６Ｄに示すように、胴型２３に、底部２３ｂ及びこの底部２３ｂを鉛直方向に貫通する押圧用窒素供給路２３ｃが形成され、下側接触部材７２の押圧用窒素供給路７２ａ及び胴型２３の押圧用窒素供給路２３ｃを介して押圧用の窒素Ｎ_２を供給するようにしてもよい。この場合、閉空間Ｓは、下型２２と胴型２３とで区画されることになり、下側接触部材７２も上側接触部材７１も閉空間Ｓを区画しない。

なお、図６Ｄのように下側接触部材７２側からのみ窒素Ｎ_２を閉空間Ｓに流入させる構成をとることでも、下型２２の傾きや横ズレを抑え、光学素子の製造不良を防ぐことができる。

なお、本実施の形態においても、上型２１と下型２２との相対位置を規制する規制部材２４を上型２１と下型２２との間に配置することで、上型２１の位置（姿勢）を規制することができ、光学素子の製造不良をより一層防ぐことができる。

また、本実施の形態では、冷却ステージ７０のみで押圧用の窒素Ｎ_２を閉空間Ｓに流入させる例について説明したが、加熱ステージ５０、加圧ステージ６０及び冷却ステージ７０のうち少なくとも１つのステージで押圧用の窒素Ｎ_２を閉空間Ｓに流入させる構成をとることでも、同様に、光学素子の製造不良を防ぐことができる。

１０ 光学素子の製造装置
１１ 上側ヒータ
１２ 下側ヒータ
１３ 押圧用窒素供給管
１４ 上側接触部材
１５ 下側接触部材
１６ 上側接触部材昇降部
１６ａ シリンダ
１６ｂ 昇降軸
１７ 成形室
１７ａ 搬出入口
１８ 雰囲気置換用窒素供給管
１９ 搬出入口シャッタ
２０ 型セット
２０ａ 押圧方向の端面
２１ 上型
２１ａ 凹成形面
２１ｂ 凹部
２２ 下型
２２ａ 凹成形面
２２ｂ 凹部
２３ 胴型
２３ａ 通気孔
２３ｂ 底部
２３ｃ 押圧用窒素供給路
３０ 光学素材
４０ 光学素子の製造装置
４１ 押圧用窒素供給管
４２ 成形室
４２ａ 搬入口
４２ｂ 搬出口
４３ 雰囲気置換用窒素供給管
４４ 搬入口シャッタ
４５ 搬出口シャッタ
５０ 加熱ステージ
６０ 加圧ステージ
７０ 冷却ステージ
５１，６１，７１ 上側接触部材
７１ａ 押圧用窒素供給路
７１ｂ 凹部
５２，６２，７２ 下側接触部材
７２ａ 押圧用窒素供給路
７２ｂ 凹部
５３，６３，７３ 上側ヒータプレート
５３ａ，６３ａ，７３ａ ヒータ
５４，６４，７４ 下側ヒータプレート
５４ａ，６４ａ，７４ａ ヒータ
５５，６５，７５ 上側接触部材昇降部
５５ａ，６５ａ，７５ａ シリンダ
５５ｂ，６５ｂ，７５ｂ 昇降軸
Ｓ 閉空間

Claims (5)

1. 一対の成形型と該成形型を保持する胴型とを有する型セット内に収容された光学素材を加熱する加熱工程と、
   前記光学素材を加圧する加圧工程と、
   前記光学素材を冷却する冷却工程と、を含み、
   前記加熱工程、前記加圧工程及び前記冷却工程のうち少なくとも１つの工程では、少なくとも前記成形型と前記胴型とで区画される閉空間に気体流入手段により気体を流入させることで前記成形型を介して前記光学素材を押圧し、
   前記型セットの押圧方向の端面に接触可能に且つ前記型セットを挟んで互いに対向するように配置された２つの接触部材を前記型セットの押圧方向の端面に接触させる接触工程を更に含み、
   前記成形型と前記胴型と一方の前記接触部材とで区画される前記閉空間に前記気体流入手段により前記気体を流入させ、
   前記一対の成形型のうちの前記閉空間の一部を区画する一方の成形型、及び該一方の成形型に接触可能に配置された前記一方の接触部材の少なくとも一方には、前記気体流入手段及び前記閉空間に連通する凹部が形成され、
   前記一方の成形型に対向して配置された他方の成形型、及び該他方の成形型に接触可能に配置された他方の前記接触部材の少なくとも一方には、該他方の成形型と該他方の接触部材との接触面に凹部が形成されている、光学素子の製造方法。
2. 請求項１記載の光学素子の製造方法において、
   前記冷却工程で前記閉空間に前記気体流入手段により前記気体を流入させることで前記光学素材を押圧する、光学素子の製造方法。
3. 一対の成形型と該成形型を保持する胴型とを有する型セット内に収容された光学素材を加熱する加熱手段と、
   前記光学素材を加圧する加圧手段と、
   前記光学素材を冷却する冷却手段と、
   少なくとも前記成形型と前記胴型とで区画される閉空間に気体を流入させることで前記成形型を介して前記光学素材を押圧する気体流入手段と、
   前記型セットの押圧方向の端面に接触可能に且つ前記型セットを挟んで互いに対向するように配置された２つの接触部材と、を備え、
   前記気体流入手段は、前記成形型と前記胴型と一方の前記接触部材とで区画される前記閉空間に前記気体を流入させ、
   前記一対の成形型のうちの前記閉空間の一部を区画する一方の成形型、及び該一方の成形型に接触可能に配置された前記一方の接触部材の少なくとも一方には、前記気体流入手段及び前記閉空間に連通する凹部が形成され、
   前記一方の成形型に対向して配置された他方の成形型、及び該他方の成形型に接触可能に配置された他方の前記接触部材の少なくとも一方には、該他方の成形型と該他方の接触部材との接触面に凹部が形成されている、光学素子の製造装置。
4. 請求項３記載の光学素子の製造装置において、
   前記一対の成形型の間に配置され、該一対の成形型の相対位置を規制する規制部材を備える、光学素子の製造装置。
5. 請求項３又は請求項４記載の光学素子の製造装置において、
   前記光学素子を収容する前記型セットが順次移送される複数のステージを備え、
   前記複数のステージは、前記加熱手段が配置された加熱ステージ、及び前記加圧手段が配置された加圧ステージのうちの少なくとも一方と、前記冷却手段が配置された冷却ステージと、を有し、
   前記気体流入手段は、前記冷却ステージに配置される、光学素子の製造装置。
   

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