JP6374809B2 - 光学素子の製造装置、及び、光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形素材を収容する型セットを用いて光学素子を製造する光学素子の製造装置及び製造方法に関する。

近年、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子には、高性能化や高機能化が求められており、例えば、光学面形状を非球面形状にして性能を改善する方法が知られている。特に、非球面形状を有する光学素子の大量生産の場面では、加熱軟化させた成形素材を成形型で加圧成形する製造方法が採られている。

非球面形状を有する光学素子には限られないが、光学素子の量産に向く製造装置としては、成形素材を収容する型セットを、加熱、加圧成形、及び冷却の各ステージに順次搬送して所望の光学素子を製造する光学素子の製造装置が知られている。型セットは、例えば、上型、下型、及び胴型を有する。胴型は、上型及び下型の周囲に位置する筒形状の部材である。なお、型セットは、上型と下型との間に位置する筒形状の補助胴型を更に有するものなどもある。

ところで、最近の動向として、光学素子の中大口径化かつ薄肉化のニーズが高まっている。特に光学素子の形状が大型化するほど、成形時の離型のタイミング制御が困難になる。離型状態を十分に制御できていない場合、ワレ、カン、焼き付きなどの外観不良が発生しやすいことが経験的に知られている。

なお、一般的に、成形された光学素子と成形型の成形面との離型は、上記の加熱、加圧成形、及び冷却の各工程のうち、冷却工程で生じる。
離型に関する技術としては、光学素子の光学機能面の外周縁部が一対の成形型の成形面から離れたことをモニタし、離れた時点で直ちに上型へのプレス力を解除する光学素子の成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、離型に関する技術として、一対の成形型を開閉可能に且つ一方の成形型を傾斜可能に支持する型支持手段と、一方の成形型を他方の成形型に対し傾ける型傾斜駆動手段と、を有する光学素子の成形装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−２８２６号公報 特開２００７−１５９０６号公報

上記の光学素子の量産に向く製造装置、つまり、型セットを、加熱、加圧成形、及び冷却の各ステージに順次搬送して所望の光学素子を製造する製造装置では、各ステージの温度が制御される。しかし、型セットの温度分布が異なるなどの要因で離型状態を制御するのは困難であり、光学素子と成形型の成形面とが冷却途中で離型してしまったり、離型が不完全な状態で止まってしまったりすることがある。このように離型のタイミングがばらつくと、成形型の成形面から光学素子への面形状の転写不良や、ワレ、カン、焼き付きなどによる光学素子の外観不良が生じやすい。

また、上述のように光学素子の離型をモニタする場合、モニタのための構成が追加になるばかりか、離型したことをモニタするため、そもそも離型タイミングのばらつきは解消できない。更には、上型を持ち上げるための複雑な構成も必要になる上に、型セットを用いた光学素子の製造に適用することが極めて困難である。

また、上述のように型支持手段及び型傾斜駆動手段を有する光学素子の成形装置は、一方の成形型を他方の成形型に対し傾けるための構成が大型化・複雑化する。更には、型セットを用いた光学素子の製造に適用することができない。

本発明の目的は、型セットに収容された成形素材の離型状態を簡易な構成で制御することができる光学素子の製造装置及び製造方法を提供することである。

１つの態様では、光学素子の製造装置は、成形素材を挟んで互いに対向するように配置された第１の成形型及び第２の成形型を有する型セットを挟み込む上ステージユニット及び下ステージユニットと、前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットにより挟み込まれた前記型セットの側面を押圧する側面押圧部と、を備え、前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットのうちの一方における前記型セットとの接触面には、前記側面押圧部によって前記側面を押圧された前記型セットの前記第１の成形型に接触することで、当該第１の成形型を傾かせる突出部が形成されている。

他の１つの態様では、光学素子の製造方法は、互いに対向するように配置された第１の成形型及び第２の成形型を有する型セットに収容された成形素材を加熱する加熱工程と、前記加熱された成形素材を加圧成形する加圧成形工程と、前記加圧成形された成形素材を冷却する冷却工程と、を含み、前記冷却工程では、前記型セットを上ステージユニット及び下ステージユニットにより挟み込んだ状態で、前記成形素材を冷却し、前記冷却工程は、前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットにより挟み込まれた前記型セットの側面を押圧する側面押圧工程を有し、前記側面押圧工程では、前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットのうちの一方における前記型セットとの接触面に形成された突出部が、前記側面を押圧された前記型セットの前記第１の成形型に接触することで、当該第１の成形型を傾かせる。

前記態様によれば、型セットに収容された成形素材の離型状態を簡易な構成で制御することができる。

本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置の内部構造を示す正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態における冷却ステージの上ステージユニットの均熱部材を示す底面図及びそのＡ−Ａ断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態における型セットを示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態における側面押圧工程を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態における側面押圧工程を説明するための説明図である。 本発明の第３実施形態における側面押圧工程を説明するための説明図である。 本発明の第４実施形態における側面押圧工程を説明するための説明図である。

以下、本発明の第１〜第４実施形態に係る光学素子の製造装置及び製造方法について、図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕

図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置１の内部構造を示す正面図である。
図１に示す光学素子の製造装置１は、成形室２と、加熱ステージ１０と、加圧成形ステージ２０と、冷却ステージ３０と、投入側載置台４０と、排出側載置台５０と、を備える。

成形室２は、遮蔽板２ａと、投入側シャッタ２ｂと、排出側シャッタ２ｃと、内部シャッタ２ｄと、を有する。
遮蔽板２ａは、成形室２の内部に配置され、投入側載置台４０が配置される空間（予備室）と、加熱ステージ１０、加圧成形ステージ２０、冷却ステージ３０、及び排出側載置台５０が配置される空間（成形空間）とを仕切る。

投入側シャッタ２ｂは、後述する型セット１００が成形室２内に投入される際に開放するように制御される。また、排出側シャッタ２ｃは、型セット１００が成形室２内から排出される際に開放するように制御される。成形室２は、投入側シャッタ２ｂ及び排出側シャッタ２ｃによって密閉されている。

成形室２内は、大気であるか、又は、不活性ガス（Ａｒガス等）若しくは窒素ガス（Ｎ_２等）で置換されている。不活性ガスや窒素ガスを使用する場合、成形室２内には、図示しない配管でガスが供給される。

成形室２内では、複数の型セット１００が、投入側載置台４０、加熱ステージ１０、加圧成形ステージ２０、冷却ステージ３０、排出側載置台５０の順に連続的に移送される。
加熱ステージ１０、加圧成形ステージ２０、及び冷却ステージ３０は、一対の下ステージユニット１１，２１，３１及び上ステージユニット１２，２２，３２と、駆動部１３，２３，３３と、を有する。

下ステージユニット１１，２１，３１と上ステージユニット１２，２２，３２とは、型セット１００を挟むように対向して配置されている。
下ステージユニット１１，２１，３１は、温度制御ブロック１１ａ，２１ａ，３１ａと、均熱部材１１ｂ，２１ｂ，３１ｂと、を有する。同様に、上ステージユニット１２，２２，３２も、温度制御ブロック１２ａ，２２ａ，３２ａと、均熱部材１２ｂ，２２ｂ，３２ｂと、を有する。

温度制御ブロック１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａには、加熱源の一例であるカートリッジヒータが例えば３本配置されている。
均熱部材１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂは、例えば板状又はブロック状を呈し、温度制御ブロック１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａよりも型セット１００側に位置する。均熱部材１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂは、型セット１００に当接する。

冷却ステージ３０の上ステージユニット３２の均熱部材３２ｂの底面図である図２（ａ）及びそのＡ−Ａ断面図である図２（ｂ）に示すように、均熱部材３２ｂの型セット１００との接触面である底面には、凹部３２ｂ−１が形成されている。この凹部３２ｂ−１は、型セット１００が搬送されてくる例えば均熱部材３２ｂの底面の中央に形成されている。凹部３２ｂ−１の水平断面形状は、例えば円形である。

凹部３２ｂ−１が形成されていることで、均熱部材３２ｂの底面のうち凹部３２ｂ−１を除く部分は、相対的に突出部となっている。そして、この突出部は、凹部３２ｂ−１の周縁の段差部３２ｂ−１ａを含むといえる。この段差部３２ｂ−１ａは、均熱部材３２ｂの底面に対し例えば垂直である。また、段差部３２ｂ−１ａは、後述する側面押圧部６０の押圧方向（図４（ｂ）の左側）に向かって突出量が大きくなる。詳しくは後述するが、段差部３２ｂ−１ａは、型セット１００の側面が押圧されることで、上型１０１の外周面に接触し、上型１０１を傾かせる。なお、突出部としては、均熱部材３２ｂから下方に突出する突起などの他の突出部であってもよい。突起が形成される場合、突起の周囲が段差部として機能することになる。

駆動部１３，２３，３３は、上ステージユニット１２，２２，３２を上下動させるとともに、上ステージユニット１２，２２，３２に荷重を付与する。そして、駆動部１３，２３，３３は、上ステージユニット１２，２２，３２と下ステージユニット１１，２１，３１とが型セット１００を挟み込んだ状態で、図３（ａ）及び（ｂ）に示す成形素材２０１を加圧する。

下ステージユニット１１，２１，３１は、成形室２内の底面のベース部に固定されている。また、光学素子の製造装置１の全体に熱が伝わりにくくするよう、下ステージユニット１１，２１，３１とベース部との間、及び、上ステージユニット１２，２２，３２と駆動部１３，２３，３３との間に、断熱ブロックや冷却ブロックを介在させてもよい。

また、光学素子の製造装置１において、過熱防止、あるいは、温度安定化のために、上記のベース部及び駆動部１３，２３，３３の周辺に冷却水を流す配管を設置してもよい。なお、光学素子の製造装置１は、図示しない制御部によって、各部の動作制御、並びに、下ステージユニット１１，２１，３１及び上ステージユニット１２，２２，３２の温度制御が実施される。

加熱ステージ１０、加圧成形ステージ２０、及び冷却ステージ３０は、より細かな制御を行うために細分化しておいても構わない。例えば、加熱ステージ１０、加圧成形ステージ２０、及び冷却ステージ３０の一部又は全部が複数ずつ配置されていてもよい。或いは、加熱工程、加圧成形工程、及び冷却工程のうちの２工程又は３工程を兼ねる単一のステージを配置して、ステージ数を２つ又は１つにしてもよい。これらの場合、冷却ステージ３０の上ステージユニット３２の均熱部材３２ｂの段差部３２ｂ−１ａは、成形素材２０１の離型が行われる冷却工程を行うステージに形成されればよい。

なお、冷却ステージ３０の上ステージユニット３２に均熱部材３２ｂが省略される場合には、段差部３２ｂ−１ａ（突出部）は、上ステージユニット３２の下端に位置する温度制御ブロック３２ａなどの他の部材に形成されてもよい。また、段差部３２ｂ−１ａは、均熱部材３１ｂなどの、下ステージユニット３１の上端に位置する部材に形成されていてもよい。

図３（ａ）及び（ｂ）は、本第１実施形態における型セット１００を示す断面図である。
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、型セット１００は、第１の成形型の一例である上型１０１と、第２の成形型の一例である下型１０２と、胴型１０３と、補助胴型１０４と、を備える。

上型１０１と下型１０２とは、成形素材２０１を挟んで互いに対向するように配置されている。上型１０１及び下型１０２は、例えば円柱形状を呈する。
上型１０１の対向面側には、例えば凹形状の成形面１０１ａが形成されている。また、下型１０２の対向面側には、例えば凹形状の成形面１０２ａが形成されている。これらの成形面１０１ａ，１０２ａは、図３（ｂ）に示す光学素子２０２（成形素材２０１）に面形状を転写する。

上型１０１の図中の上端には、段付き部１０１ｂが形成されている。また、下型１０２の図中の下端にも、段付き部１０２ｂが形成されている。
胴型１０３は、円筒形状を呈する。また、胴型１０３は、上型１０１の段付き部１０１ｂと下型１０２の段付き部１０２ｂとの間において、上型１０１及び下型１０２の周囲に配置されている。なお、上型１０１は、外周面において胴型１０３の内周面に対し摺動可能である。

補助胴型１０４は、例えばリング状を呈する。また、補助胴型１０４は、胴型１０３の中空部分において、上型１０１と下型１０２との間に配置されている。補助胴型１０４は、胴型１０３と一体に設けられていてもよいし、後述する第３実施形態（図６）及び第４実施形態（図７）のように省略されてもよい。なお、型セット１００は、第１の成形型の一例である上型１０１と、第２の成形型の一例である下型１０２とを有するものであれば適宜変更可能である。

補助胴型１０４は、光学素子２０２（成形素材２０１）の外周面に面形状を転写する成形面１０４ａを内周面に有する。
上述の型セット１００（上型１０１、下型１０２、胴型１０３、及び補助胴型１０４）の材料は、耐熱や耐荷重の面から、例えば、超硬合金、炭化珪素、ステンレス鋼などを用いるとよい。また、上型１０１及び下型１０２の成形面１０１ａ，１０２ａには、耐久性、並びに、成形素材２０１と上型１０１及び下型１０２との離型性の観点から、型膜コートを実施するのがよい。さらに、成形面１０１ａ，１０２ａの離型性を改善させるため、成形面１０１ａ，１０２ａには物理的あるいは化学的な手段で離型剤を使った表面処理を実施しておいてもよい。

また、成形素材２０１は、一例として、熱可塑性材料としての光学ガラスあるいは光学樹脂が使用できる。あくまで一例であるが、光学ガラスとしては、Ｌ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製、ガラス転移点４９８℃、屈伏点５４９℃）などが知られている。

以下、本第１実施形態に係る光学素子の製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。
型セット１００を用いて成形素材２０１から光学素子２０２を製造する工程は、型セット１００の組み立て工程、加熱工程、加圧成形工程、冷却工程（低圧切替工程及び側面押圧工程を含む）、分解工程の流れをとる。通常、型セット１００の組み立て工程と分解工程は、光学素子の製造装置１の外で実施される。光学素子の製造装置１では、加熱工程、加圧成形工程、冷却工程が順次実施される。

＜組み立て工程＞
まず、型セット１００の組み立て工程について説明する。
図３（ａ）に示すように下型１０２の上面に補助胴型１０４を載せた状態で、例えばボール形状の成形素材２０１を補助胴型１０４の中空部分に入れて、下型１０２の成形面１０２ａの上に載せる。この状態で、下型１０２及び補助胴型１０４の周囲に胴型１０３を嵌合させ、さらに、上型１０１をその成形面１０１ａが、下型１０２上の成形素材２０１に対向するように配置する。

このように、胴型１０３内に対向して挿入される上型１０１と下型１０２とで成形素材２０１を挟み込むことで、型セット１００の組み立てが完成する。この後、組み立てられた型セット１００は、光学素子の製造装置１の投入側に配置され、投入側シャッタ２ｂが開放した状態で成形室２内へ順次投入される。

＜加熱工程＞
次に、成形素材２０１を加熱する加熱工程について説明する。
型セット１００は、成形室２内において、加圧成形ステージ２０等が配置された成形空間に移送される前に、投入側載置台４０が配置される空間（予備室）で型セット１００の内部を窒素ガスにより置換される。

その後、型セット１００が加熱ステージ１０に移送される前段階で遮蔽板２ａの内部シャッタ２ｄが開き、移送が終了した後段階で内部シャッタ２ｄが閉じる。
型セット１００は、移送ロボットによって、投入側載置台４０から加熱ステージ１０の下ステージユニット１１上に移送される。そして、加熱ステージ１０の上ステージユニット１２が駆動部１３の駆動により下降する。

型セット１００は、下ステージユニット１１と上ステージユニット１２とに挟まれた状態で保持される。
図３（ａ）に示す型セット１００及びこの型セット１００に収容された成形素材２０１は、下ステージユニット１１及び上ステージユニット１２を介して、成形素材２０１に応じた成形温度に達するように所定時間だけ加熱される。例えば、この成形温度は、成形素材２０１に使用されるガラスの屈伏点温度よりも高い温度に設定される。これにより、成形温度下では成形素材２０１は軟化状態になる。上述の加熱工程が終了すると、上ステージユニット１２が駆動部１３の駆動により上昇する。

＜加圧成形工程＞
次に、加熱された成形素材２０１を加圧成形する加圧成形工程について説明する。
型セット１００は、移送ロボットによって、加熱ステージ１０の下ステージユニット１１から加圧成形ステージ２０の下ステージユニット２１に移送される。そして、加圧成形ステージ２０の上ステージユニット２２が駆動部２３の駆動により下降する。

図３（ａ）に示す型セット１００は、成形温度に保持された状態で、下ステージユニット２１と上ステージユニット２２との間で加圧される。
図３（ｂ）に示すように、型セット１００において、上型１０１と下型１０２とで挟圧される成形素材２０１は、変形しながら、上型１０１、下型１０２、及び補助胴型１０４で囲まれた空間部に充満していく。

ボール形状の成形素材２０１から光学素子２０２の所望形状が得られた段階で上ステージユニット２２の加圧を止めれば、加圧成形が完了する。
なお、光学素子２０２の所望形状を得るためには、上述のように下ステージユニット２１と上ステージユニット２２との間で型セット１００を加圧する際に、上ステージユニット２２の移動量を制御してもよいし、加圧力と加圧時間を設定して制御してもよい。上述の加圧成形工程が終了すると、上ステージユニット２２が駆動部２３の駆動により上昇する。

＜冷却工程（低圧切替工程及び側面押圧工程）＞
次に、加圧成形された成形素材２０１を冷却する冷却工程について説明する。
型セット１００は、移送ロボットによって、加圧成形ステージ２０の下ステージユニット２１から冷却ステージ３０の下ステージユニット３１に移送される。そして、冷却ステージ３０の上ステージユニット３２が駆動部３３の駆動により下降する。

下ステージユニット３１及び上ステージユニット３２の温度は、上述の温度制御ブロック３１ａ，３２ａによって型セット１００及び成形素材２０１を冷却可能な温度に保たれている。例えば、冷却温度は、成形素材２０１のガラス転移点よりも低い温度に設定される。

図４（ａ）に示すように、型セット１００は、下ステージユニット３１の均熱部材３１ｂと上ステージユニット３２の均熱部材３２ｂとに挟み込まれた状態で保持されながら、冷却温度まで冷却される。冷却工程においては、軟化状態の成形素材２０１が十分固化するまで上型１０１や下型１０２から離型してしまわないように冷却圧力（例えば荷重Ｎ１）をかけて保圧する。なお、この冷却時圧力は、成形品である光学素子２０２が砕けたり、割れたりして破壊が発生しない程度の範囲で設定される。

その後、図１に示す冷却ステージ３０の駆動部３３は、上ステージユニット３２に付与していた荷重を、後述する側面押圧工程の開始時には上記の冷却圧力よりも弱める（荷重Ｎ２（＜Ｎ１））（低圧切替工程）。

このような低圧状態（荷重Ｎ２）では、成形素材２０１と型セット１００との熱収縮量の差から、成形面１０１ａ，１０２ａ，１０４ａの界面付近において、成形素材２０１に応力が集中して増加する。蓄積された応力が限界値に近づくと、離型の開始準備が整う。なお、特に光学素子２０２が小さいレンズである場合には、駆動部３３が上述のように荷重を弱める低圧切替工程を省略してもよい。

また、低圧状態（荷重Ｎ２）において、側面押圧部６０は、図４（ｂ）に示すように、上ステージユニット３２及び下ステージユニット３１により挟み込まれた型セット１００の側面を押圧する（側面押圧工程）。なお、側面押圧部６０は、胴型１０３の外周面を押圧するが、胴型１０３の周囲に位置する筒形状の第２の胴型が型セット１００に配置されている場合には、第２の胴型の外周面を押圧することになる。このように、型セット１００の押圧位置は、上型１０１を押圧する場合のように上型１０１の傾きを阻害しなければ胴型１０３の外周面に限られない。

側面押圧部６０は、各ステージに型セット１００を移送する移送ロボットであってもよいし、移送ロボットとは別に配置されてもよい。移送ロボットは、複数の型セット１００を一括して搬送する櫛歯状のものであってもよいし、単一の型セット１００を搬送するものであってもよい。

側面押圧工程では、上ステージユニット３２における型セット１００との接触面である底面に形成された上述の段差部３２ｂ−１ａが、側面を押圧された型セット１００の上型１０１に接触することで、この上型１０１にモーメント力が働き、上型１０１が傾く。これにより、上型１０１の鉛直方向の中心軸は、駆動軸３３が荷重を付与する方向に対し傾きを有することになる。このとき、上型１０１は、型セット１００の押圧される側面側（図４（ｂ）の右側）よりも、この側面とは反対の側面側（図４（ｂ）の左側）が下型１０２と遠ざかるように、すなわち上側に位置するように、傾くことになる。なお、上型１０１の傾きを阻害しない範囲で、上型１０１と胴型１０３とのクリアランス、及び、上型１０１と補助胴型１０４とのクリアランスが設定されている。

上型１０１が傾くことで、型セット１００の押圧される側面とは反対の側面側（図４（ｂ）の左側）から、上型１０１の成形面１０１ａと成形素材２０１とが剥がれ始める。更に、成形面１０１ａの界面付近に蓄積された上述の成形素材２０１の応力によって、剥がれた部分を基点にして一気に上型１０１の成形面１０１ａと成形素材２０１との離型が完了する。

冷却工程では、成形素材２０１が軟化状態から固化状態に移行し、光学素子２０２の形状が安定する。型セット１００及び成形素材２０１が冷却されると、上ステージユニット３２が駆動部３３の駆動により上昇する。

型セット１００は、移送ロボットによって、冷却ステージ３０の下ステージユニット３１から排出側載置台５０の上に移送される。そして、型セット１００は、排出側載置台５０上で待機するとともに、十分に冷却される。なお、上述の冷却工程では、成形素材２０１は、下型１０２及び補助胴型１０４の成形面１０２ａ，１０４ａとも離型する。

＜分解工程＞
次に、型セット１００を分解して、製造された光学素子２０２を取り出す分解工程について説明する。

型セット１００は、排出側シャッタ２ｃが開放した状態で排出側載置台５０から成形室２の外へ排出される。その後、型セット１００は、組み立て工程と逆の手順で分解される。分解された型セット１００からは成形された光学素子２０２が得られる。

以上の工程を繰り返すことで、循環的に型セット１００を用いた光学素子の製造を実施できる。複数の型セット１００を連続的に成形室２に投入して使用すれば、単位時間あたりの光学素子２０２の成形数を向上させることができる。

以上説明した本第１実施形態では、冷却ステージ３０の上ステージユニット３２及び下ステージユニット３１は、成形素材２０１を挟んで互いに対向するように配置された上型１０１（第１の成形型）及び下型１０２（第２の成形型）を有する型セット１００を挟み込む。側面押圧部６０は、上ステージユニット３２及び下ステージユニット３１により挟み込まれた型セット１００の側面を押圧する。上ステージユニット３２（上ステージユニット３２及び下ステージユニット３１のうちの一方）における型セット１００との接触面には、側面押圧部６０によって側面を押圧された型セット１００の上型１０１に接触することで、この上型１０１を傾かせる段差部３２ｂ−１ａ（突出部）が形成されている。

そのため、側面押圧部６０及び段差部３２ｂ−１ａ（突出部）を用いた簡易な構成によって、離型のタイミングのばらつきを抑え、成形素材２０１の上型１０１の成形面１０１ａからの離型を確実に行うことができる。

よって、本第１実施形態によれば、型セット１００に収容された成形素材２０１の離型状態を簡易な構成で制御することができる。また、このように成形素材２０１の離型状態を制御することで、光学素子２０２への面形状の転写不良や、ワレ、カン、焼き付きなどによる光学素子２０２の外観不良が生じるのを防ぎ、高精度な光学素子２０２を製造することができる。

また、本第１実施形態では、冷却ステージ３０の駆動部３３は、上ステージユニット３２を上下動させるとともに、この上ステージユニット３２に荷重を付与する。また、駆動部３３は、成形素材２０１の冷却工程において、上ステージユニット３２に付与していた荷重Ｎ１を、側面押圧部６０が型セット１００の側面を押圧するときには弱めている（荷重Ｎ２（＜Ｎ１））。そのため、上型１０１の成形面１０１ａの界面付近における成形素材２０１の応力を増加させることで離型をしやすくすることができるとともに、側面押圧部６０が型セット１００の側面を押圧したときに型セット１００を移動させやすくすることができる。

また、本第１実施形態では、冷却ステージ３０の上ステージユニット３２の均熱部材３２ｂの底面における凹部３２ｂ−１を除く部分である突出部が、側面押圧部６０の押圧方向に向かって突出量が大きくなる段差部３２ｂ−１ａを含む。この段差部３２ｂ−１ａは、側面押圧部６０によって側面を押圧された型セット１００の上型１０１に接触し、この上型１０１を、型セット１００の押圧される側面側よりも、この側面とは反対の側面側が下型１０２と遠ざかるように傾かせる。そのため、型セット１００を段差部３２ｂ−１ａに接触させるための簡易な構成によって、成形素材２０１の離型状態を制御することができる。

〔第２実施形態〕
本第２実施形態では、胴型１１３の内周面と上型１０１の外周面との間隔が、上ステージユニット３２の接触面側（上側）にかけて大きくなる点において上述の第１実施形態と相違する。そのため、共通点の説明は省略する。

図５は、本第２実施形態における側面押圧工程を説明するための説明図である。
図５に示す型セット１００−１の第３の成形型の一例である胴型１１３の内周面には、例えば上下方向の中央部分から、上端に近づくほど内径が拡がるテーパ面１１３ａが形成されている。これにより、胴型１１３の内周面と上型１０１の外周面との間隔は、上ステージユニット３２の接触面側（上側）にかけて大きくなる。なお、図５では、テーパ面１１３ａの理解を容易にするために、図３及び図４に示す第１実施形態の胴型１０３における内周面の位置を二点鎖線（想像線）で示す。

本第２実施形態では、胴型１１３の内周面と上型１０１の外周面との間隔を上ステージユニット３２の接触面側（上側）にかけて大きくするための構成の一例として、胴型１１３の内周面にテーパ面１１３ａが形成されている。しかしながら、胴型１１３の内周面に、連続的ではなく断続的に内径が拡がる階段状部を形成した構成、或いは、上型１０１の外周面の水平断面形状が上ステージユニット３２の接触面側（上側）にかけて小さくなる構成を採用してもよい。これらの構成によっても、胴型１１３の内周面と上型１０１の外周面との間隔を上ステージユニット３２の接触面側（上側）にかけて大きくすることは可能である。

また、第１実施形態においても述べたように、突出部（均熱部材３２ｂの底面のうち凹部３２ｂ−１を除く部分）の段差部３２ｂ−１ａを上ステージユニット３２ではなく下ステージユニット３１に形成することもできる。この場合には、胴型１１３の内周面と下型１０２の外周面との間隔を下ステージユニット３１の接触面側（下側）にかけて大きくすればよい。

以上説明した本第２実施形態では、胴型１１３（第３の成形型）の内周面と上型１０１（第１の成形型）の外周面との間隔は、上型１０１に接触する上ステージユニット３２の接触面側にかけて大きくなる。そのため、上型１０１にモーメント力が働いたときに、上型１０１が傾きやすくなる。したがって、型セット１００−１に収容された成形素材２０１の離型状態を確実に制御することができる。

〔第３実施形態〕
本第３実施形態では、冷却ステージの上ステージユニットの均熱部材１３２ｂの突出部（底面のうち凹部１３２ｂ−１ａを除く部分）が、側面押圧部６０の押圧方向に向かって突出量が大きくなる傾斜部１３２ｂ−１ａを含む点において上述の第１実施形態と相違する。そのため、共通点の説明は省略する。

図６は、本第３実施形態における側面押圧工程を説明するための説明図である。
図６に示すように、均熱部材１３２ｂの型セット１００との接触面である底面には、凹部１３２ｂ−１が形成されている。この凹部１３２ｂ−１が形成されていることで、均熱部材１３２ｂの凹部１３２ｂ−１を除く部分は、相対的に突出部となっている。そして、この突出部は、凹部１３２ｂ−１の周縁の傾斜部１３２ｂ−１ａを含む。

傾斜部１３２ｂ−１ａは、側面押圧部６０の押圧方向（図６では左方向）に向かって突出量が大きくなる。なお、傾斜部１３２ｂ−１ａは、凹部１３２ｂ−１の例えば周縁全体において、凹部１３２ｂ−１の中心から遠ざかるほど突出量が大きくなる。傾斜部１３２ｂ−１ａは、型セット１００の側面が押圧されることで、上型１０１の上面に接触し、接触部分における上型１０１の上面を押し下げる。これにより、上型１０１にモーメント力が働き、上述の第１及び第２実施形態（図４及び図５の時計回り）とは反対方向（図６の反時計回り）に上型１０１が傾く。

このとき、上型１０１は、型セット１００の押圧される側面側（図６の右側）よりも、この側面とは反対の側面側（図６の左側）が下型１０２に近づくように、すなわち下側に位置するように、傾くことになる。なお、本第３実施形態においても、上型１０１の傾きを阻害しない範囲で、上型１０１と胴型１０３とのクリアランス、及び、上型１０１と補助胴型１０４とのクリアランスが設定されることなどの条件は第１実施形態で述べたとおりである。

本第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、胴型１０３の内周面と上型１０１の外周面との間隔が、上ステージユニット（均熱部材１３２ｂ）の接触面側（上側）にかけて大きくなるとよい。そのための構成の一例としては、第２実施形態において上述したように、図５に示す型セット１００−１の胴型１１３の内周面にテーパ面１１３ａが形成された構成が挙げられる。

また、本第３実施形態では、補助胴型１０４が省略されているが、第１及び第２実施形態と同様に、胴型１０３の中空部分において、上型１０１と下型１０２との間に配置されていてもよい。

以上説明した本第３実施形態では、冷却ステージの上ステージユニットの均熱部材１３２ｂの底面のうち凹部１３２ｂ−１を除く部分である突出部が、側面押圧部６０の押圧方向に向かって突出量が大きくなる傾斜部１３２ｂ−１ａを含む。この傾斜部１３２ｂ−１ａは、側面押圧部６０によって側面を押圧された型セット１００の上型１０１（第１の成形型）に接触する。また、傾斜部１３２ｂ−１ａは、上型１０１を、型セット１００の押圧される側面側（図６の右側）よりも、この側面とは反対の側面側（図６の左側）が下型１０２に近づくように傾かせる。

そのため、型セット１００を傾斜部１３２ｂ−１ａに接触させるための簡易な構成によって、成形素材２０１の離型状態を制御することができる。更には、傾斜部１３２ｂ−１ａを用いるため、側面押圧部６０の押圧力（或いは型セット１００の移動量）を変更することで、上型１０１の傾き状態を調整することもできる。

〔第４実施形態〕
本第４実施形態では、側面押圧部１６０の構成が上述の第４実施形態と相違する。そのため、共通点の説明は省略する。

図７は、本第４実施形態における側面押圧工程を説明するための説明図である。
図７に示すように、均熱部材１３２ｂの型セット１００との接触面である底面には、第３実施形態と同様に、傾斜部１３２ｂ−１ａを含む突出部（凹部１３２ｂ−１を除く部分）が形成されている。

そのため、本第４実施形態においても、上型１０１は、型セット１００の押圧される側面側（図７の右側）よりも、この側面とは反対の側面側（図７の左側）が下型１０２に近づくように傾くことになる。

本第４実施形態の側面押圧部１６０は、型セット１００との当接側の先端に楔状突起部１６０ａが形成されている。そのため、この楔状突起部１６０ａは、胴型１０３に径方向に貫通するように形成された貫通孔１０３ａを貫通し、上型１０１と下型１０２との間に進入する。また、側面押圧部１６０は、楔状突起部１６０ａが上型１０１と下型１０２との間に進入した状態で、型セット１００の側面を押圧することで、上型１０１と下型１０２との間隔を、型セット１００の押圧される側面側において押し拡げる。なお、胴型１０３の貫通孔１０３ａは、胴型１０３の周囲に形成された複数の通気孔のうちの１つであってもよい。

上述のように側面押圧部１６０が、上型１０１と下型１０２との間隔を、型セット１００の押圧される側面側において押し拡げるためには他の構成も採用可能である。例えば、側面押圧部１６０の先端が半球形状、円錐形状などの他の形状であってもよい。

本第４実施形態においても、第２実施形態と同様に、胴型１０３の内周面と上型１０１の外周面との間隔が、上ステージユニット（均熱部材１３２ｂ）の接触面側（上側）にかけて大きくなるとよい。そのための構成の一例としては、第２実施形態において上述したように、図５に示す型セット１００−１の胴型１１３の内周面にテーパ面１１３ａが形成された構成が挙げられる。

なお、本第４実施形態においても、第３実施形態と同様に補助胴型１０４が省略されているが、第１及び第２実施形態と同様に、胴型１０３の中空部分において、上型１０１と下型１０２との間に配置されていてもよい。

以上説明した本第４実施形態では、側面押圧部１６０は、上型１０１（第１の成形型）と下型１０２（第２の成形型）との間に進入した状態で型セット１００の側面を押圧する。これにより、側面押圧部１６０は、例えば楔状突起部１６０ａにより、上型１０１と下型１０２との間隔を、型セット１００の押圧される側面側（図７の右側）において押し拡げる。そのため、第３実施形態で述べたように、傾斜部１３２ｂ−１ａが、上型１０１を、型セット１００の押圧される側面側（図７の右側）よりも、この側面とは反対の側面側（図７の左側）が下型１０２に近づくように傾かせるのを確実に行うことができる。

１ 光学素子の製造装置
２ 成形室
２ａ 遮蔽板
２ｂ 投入側シャッタ
２ｃ 排出側シャッタ
２ｄ 内部シャッタ
１０ 加熱ステージ
２０ 加圧成形ステージ
３０ 冷却ステージ
１１，２１，３１ 下ステージユニット
１２，２２，３２ 上ステージユニット
１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ 温度制御ブロック
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ 均熱部材
３２ｂ−１ 凹部
３２ｂ−１ａ 段差部
１３，２３，３３ 駆動部
４０ 投入側載置台
５０ 排出側載置台
６０ 側面押圧部
１００ 型セット
１０１ 上型
１０２ 下型
１０１ａ，１０２ａ 成形面
１０１ｂ，１０２ｂ 段付き部
１０３ 胴型
１０３ａ 貫通孔
１０４ 補助胴型
１０４ａ 成形面
１１３ 胴型
１１３ａ テーパ面
１３２ｂ 均熱部材
１３２ｂ−１ 凹部
１３２ｂ−１ａ 傾斜部
１６０ 側面押圧部
１６０ａ 楔状突起部
２０１ 成形素材
２０２ 光学素子

Claims (7)

1. 成形素材を挟んで互いに対向するように配置された第１の成形型及び第２の成形型を有する型セットを挟み込む上ステージユニット及び下ステージユニットと、
   前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットにより挟み込まれた前記型セットの側面を押圧する側面押圧部と、を備え、
   前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットのうちの一方における前記型セットとの接触面には、前記側面押圧部によって前記側面を押圧された前記型セットの前記第１の成形型に接触することで、当該第１の成形型を傾かせる突出部が形成されている、
   ことを特徴とする光学素子の製造装置。
2. 前記上ステージユニットを上下動させるとともに、当該上ステージユニットに荷重を付与する駆動部を更に備え、
   前記駆動部は、前記成形素材の冷却工程において、前記上ステージユニットに付与していた荷重を、前記側面押圧部が前記型セットの前記側面を押圧するときには弱めている、
   ことを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造装置。
3. 前記突出部は、前記側面押圧部の押圧方向に向かって突出量が大きくなる段差部を含み、
   前記段差部は、前記側面押圧部によって前記側面を押圧された前記型セットの前記第１の成形型に接触し、当該第１の成形型を、前記型セットの押圧される前記側面側よりも当該側面とは反対の側面側が前記第２の成形型と遠ざかるように傾かせる、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子の製造装置。
4. 前記突出部は、前記側面押圧部の押圧方向に向かって突出量が大きくなる傾斜部を含み、
   前記傾斜部は、前記側面押圧部によって前記側面を押圧された前記型セットの前記第１の成形型に接触し、当該第１の成形型を、前記型セットの押圧される前記側面側よりも当該側面とは反対の側面側が前記第２の成形型に近づくように傾かせる、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子の製造装置。
5. 前記側面押圧部は、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に進入した状態で前記型セットの前記側面を押圧することで、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間隔を、前記型セットの押圧される前記側面側において押し拡げることを特徴とする請求項４記載の光学素子の製造装置。
6. 前記型セットは、前記第１の成形型及び前記第２の成形型の周囲に配置された筒形状の第３の成形型を更に有し、
   前記第３の成形型の内周面と前記第１の成形型の外周面との間隔は、前記第１の成形型に接触する、前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットのうちの前記一方の接触面側にかけて大きくなる、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
7. 互いに対向するように配置された第１の成形型及び第２の成形型を有する型セットに収容された成形素材を加熱する加熱工程と、
   前記加熱された成形素材を加圧成形する加圧成形工程と、
   前記加圧成形された成形素材を冷却する冷却工程と、を含み、
   前記冷却工程では、前記型セットを上ステージユニット及び下ステージユニットにより挟み込んだ状態で、前記成形素材を冷却し、
   前記冷却工程は、前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットにより挟み込まれた前記型セットの側面を押圧する側面押圧工程を有し、
   前記側面押圧工程では、前記上ステージユニット及び前記下ステージユニットのうちの一方における前記型セットとの接触面に形成された突出部が、前記側面を押圧された前記型セットの前記第１の成形型に接触することで、当該第１の成形型を傾かせる、
   ことを特徴とする光学素子の製造方法。