JP6653135B2

JP6653135B2 - 光学素子の製造方法及び製造装置

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Description

本発明は、ガラス等の熱可塑性の光学素子材料を成形型により加熱及び押圧することによって光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。

近年、ガラス等の熱可塑性の光学素子材料を成形型により加熱及び押圧し、成形型の形状を光学素子材料の光学機能面に転写する、所謂プレス成形による光学素子の製造方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

プレス成形による光学素子の製造方法においては、プレス成形された光学素子が成形型に密着してしまい、光学素子を成形型から離型させることが困難であるという問題がある。この問題に対し、離型し易くなるように成形型に予めコーティングを施す、プレス成形後に成形型に振動を与える、機械的に光学素子を成形型から離型する、といった提案がなされている。例えば特許文献１には、プレス成形後に光学素子の周囲を減圧状態とすることで、光学素子を成形型から離型し易くする技術が開示されている。

特開平８−８１２２９号公報

凹状の光学機能面を有する光学素子をプレス成形により作製する場合、即ち、成形型の転写部が凸状である場合、光学素子と成形型の転写部との間が真空状態になって密着するだけでなく、ガラスと成形型（金属）との熱収縮差に起因して、成形型の凸状の部分を光学素子の凹状の面が締め付けている状態となり、これが、離型が困難になる一因となる。光学素子が成形型を締め付けている場合、上記特許文献１のように、単に光学素子の周囲を減圧状態にしただけでは、光学素子を離型することはできない。

また、成形型にコーティングを施す場合にはコーティングのためのさらなるコストを要してしまう。或いは、成形型に振動を与えて離型したり、機械的に離型したりする場合には、一般的な成形装置に対して離型のための手段をさらに設ける必要があるため、装置構成が複雑になり、工数が増えると共に、設備コストが上昇してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、凹状の光学機能面を有する光学素子をプレス成形により製造する場合において、大幅な製造時間及び工数の増加や追加のコストを要することなく、光学素子を成形型から容易に離型することができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の製造方法は、凸状の転写部が設けられた第１の型と該第１の型に対向する第２の型との間に形成されるキャビティに光学素子材料が収容された成形型を第１の温度で加熱する加熱工程と、前記加熱工程に直接又は間接的に後続し、前記成形型における前記第１及び第２の型の少なくとも一方に他方に対する相対的な向きの押圧力を付与する押圧工程と、前記押圧工程に直接又は間接的に後続し、前記成形型を第２の温度で冷却する冷却工程と、前記冷却工程に直接又は間接的に後続し、前記成形型を前記第２の温度よりも高く前記第１の温度よりも低い第３の温度で加熱可能に予め調整された温度下において当該成形型を加熱し、前記第１の型の転写部を膨張させる再加熱工程と、を含むことを特徴とする。

上記光学素子の製造方法において、前記再加熱工程は、前記成形型を前記第３の温度で加熱可能に予め温度調整されたチャンバに前記冷却工程後の前記成形型を搬送し、該成形型を前記第３の温度で加熱することを特徴とする。

上記光学素子の製造方法において、前記再加熱工程は、前記冷却工程後の前記成形型の温度よりも２００℃以上温度が高い前記チャンバに搬送して温度変化を与えることにより、前記成形型を前記第３の温度で加熱することを特徴とする。

本発明に係る光学素子の製造方法は、光学素子材料を第１の温度で加熱して軟化させる加熱工程と、前記加熱工程に直接又は間接的に後続し、凸状の転写部を有する成形型の該転写部によって前記光学素子材料を押圧することにより、該光学素子材料に凹形状の部分を形成する押圧工程と、前記押圧工程に直接又は間接的に後続し、前記光学素子材料を第２の温度で冷却する冷却工程と、前記冷却工程に直接又は間接的に後続し、前記第１の温度よりも低く、且つ、前記光学素子材料の前記凹形状の部分の内径が前記凸状の転写部の外径よりも小さく膨張する第３の温度で加熱可能に予め調整された温度下で、光学素子材料を加熱する再加熱工程と、を含むことを特徴とする。

上記光学素子の製造方法において、前記再加熱工程は、前記光学素子材料の前記凹形状の部分の内径を構成する部分における単位時間あたりの上昇温度が、前記転写部の外径を構成する部分における単位時間当たりの上昇温度よりも小さくなるよう、前記光学素子材料を加熱することを特徴とする。

上記光学素子の製造方法において、前記再加熱工程は、前記光学素子材料の前記凹形状の部分の内径の単位時間当たりの膨張量が、前記転写部の外径の単位時間当たりの膨張量よりも小さくなるよう、前記光学素子材料を加熱することを特徴とする。

本発明に係る光学素子の製造装置は、凸状の転写部が設けられた第１の型と、該第１の型に対向する第２の型との間に形成されるキャビティに光学素子材料が収容された成形型を第１の温度に加熱する加熱ステージと、前記成形型における前記第１及び第２の型の少なくとも一方に他方に対する相対的な向きの押圧力を付与する押圧ステージと、前記成形型を第２の温度に冷却する冷却ステージと、前記成形型を前記第２の温度よりも高く前記第１の温度よりも低い第３の温度に加熱して、前記第１の型の転写部を膨張させる再加熱ステージと、前記成形型を、前記加熱ステージ、押圧ステージ、冷却ステージ、再加熱ステージと順に搬送する搬送手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、成形型により光学素子材料を成形して冷却した後、成形型を再加熱して第１の型の凸状の転写部を膨張させることにより成形型から光学素子材料を離型するので、大幅な製造時間及び工数の増加や追加のコストを要することなく、光学素子を成形型から容易に離型することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造装置の内部構成例を示す模式図である。図２は、図１に示す光学素子の製造装置内部に設けられたステージの下側部材を上方から見た模式図である。図３は、成形ブロックの構成を示す断面図である。図４は、本実施の形態に係る光学素子の製造方法を示すフローチャートである。図５Ａは、光学素子の製造方法のうち、成形工程を説明するための模式図である。図５Ｂは、光学素子の製造方法のうち、成形工程を説明するための模式図である。図６Ａは、光学素子の製造方法のうち、再加熱工程を説明するための模式図である。図６Ｂは、光学素子の製造方法のうち、再加熱工程を説明するための模式図である。図７は、本発明の実施の形態の変形例に係る光学素子の製造装置の内部構成例を示す模式図である。図８は、成形型及び光学素子材料の径を示す模式図である。図９は、成形型をゆっくり昇温させた場合の成形型及び光学素子材料の温度推移を示すグラフである。図１０は、成形型をゆっくり昇温させた場合の成形型及び光学素子材料の径の推移を示すグラフである。図１１は、成形型を急速に昇温させた場合の成形型及び光学素子材料の温度推移を示すグラフである。図１２は、成形型を急速に昇温させた場合の成形型及び光学素子材料の径の推移を示すグラフである。

以下に、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造装置の内部構成例を示す模式図である。図２は、図１に示す光学素子の製造装置内部に設けられたステージの下側部材を上方から見た模式図である。図１及び図２に示す光学素子製造装置１は、ガラス等の熱可塑性の光学素子材料を成形型によって加熱しながら押圧する、所謂プレス成形により光学素子を製造する装置であり、光学素子のプレス成形が行われる成形室１０と、光学素子を離型するための再加熱が行われる再加熱室３０と、当該光学素子製造装置１の動作を統括的に制御する制御部（図示せず）とを備える。

成形室１０には、光学素子材料がセットされた成形ブロック４０を成形室１０内に搬送する搬送ステージ１１と、成形室１０内に配置され、成形ブロック４０を加熱する上下一対の加熱ステージ１２と、光学素子材料を押圧する上下一対のプレスステージ１３と、成形ブロック４０を冷却する上下一対の冷却ステージ１４と、成形室１０内において成形ブロック４０を搬送する搬送アーム１５とを備える。加熱ステージ１２、プレスステージ１３、及び冷却ステージ１４の各々には、温度制御可能なヒータ１６が設けられている。また、これらの各ステージの表面には、図示しない温度センサが設けられている。さらに、加熱ステージ１２、プレスステージ１３、及び冷却ステージ１４の各上側部材には、図示しない駆動機構と連結されたシャフト１７が設けられており、これらの上側部材は上下に移動可能である。

成形室１０には、入口シャッタ１８及び出口シャッタ１９が設けられている。搬送ステージ１１上に載置された成形ブロック４０は、入口シャッタ１８が開かれたときに、入口搬送アーム２０により成形室１０内に搬入される。成形室１０内において、成形ブロック４０は、搬送アーム１５により、加熱ステージ１２からプレスステージ１３、冷却ステージ１４に順次搬送され、出口シャッタ１９が開かれたときに成形室１０外に搬出される。

再加熱室（チャンバ）３０には、上ステージ部材３１ａ及び下ステージ部材３１ｂからなる上下一対の再加熱ステージ３１が設けられている。上ステージ部材３１ａ及び下ステージ部材３１ｂには、独立して温度制御可能なヒータ３２ａ、３２ｂがそれぞれ設けられており、これらのヒータ３２ａ、３２ｂを制御することにより、再加熱室３０内が温度調整される。上ステージ部材３１ａには図示しない駆動機構と連結されたシャフト３３が設けられており、上ステージ部材３１ａは上下に移動可能である。また、再加熱室３０には開閉自在のシャッタ３４が設けられている。このシャッタ３４は、通常、成形ブロック４０を搬入出するタイミングで開かれる。

制御部（図示せず）は、上述した各ステージ間における成形ブロック４０の搬送動作を制御すると共に、この搬送動作と同期して、各ステージにおける温度制御を行う。

図３は、成形ブロック（成形型）４０の構成を示す断面図である。本実施の形態においては、上下で対をなす型４１、４２の間に形成されるキャビティに光学素子材料１００を配置し、これらの型４１、４２を円筒状のスリーブ４３によって保持した成形ブロック４０の状態で型４１、４２及び光学素子材料１００を各ステージに搬送する。

型４１、４２は、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金によって形成され、研削及び研磨により仕上げられた転写部４１ａ、４２ａと、各ステージと当接する端面４１ｂ、４２ｂとを有する。本実施の形態においては、凹状の光学機能面及び凸状の光学機能面を有する光学素子（所謂凹メニスカスレンズ）を作製するため、型４１（第１の型）の転写部４１ａを凸状とし、型４２（第２の型）の転写部４２ａを凹状としている。ここで、光学機能面とは、レンズ等の光学素子のうち、光学系において使用される際に実際に光線を通過させる範囲のことである。

スリーブ４３は、型４１、４２が嵌合可能な筒状の部材である。型４１、４２をスリーブ４３に嵌合させた状態で、型４１、４２のいずれか一方をスリーブ４３の高さ方向にスライドさせることで、転写部４１ａ、４２ａの間隔を変化させることができる。

光学素子材料１００としては、予め研磨されたプレス成形用のガラス材料が用いられる。このような光学素子材料１００は、プリフォームと呼ばれる。光学素子材料１００の両面に、型４１、４２の転写部４１ａ、４２ａの形状を転写することにより、レンズ機能を発揮する光学機能面が形成された光学素子を作製することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明する。図４は、本実施の形態に係る光学素子の製造方法を示すフローチャートである。また、図５Ａ、図５Ｂは、光学素子の製造方法のうち、成形工程を説明するための模式図である。図６Ａ、図６Ｂは、光学素子の製造方法のうち、再加熱工程を説明するための模式図である。

まず、工程Ｓ１において、型４１、４２に光学素子材料１００を配置する。本実施の形態においては、図３に示すように、スリーブ４３に型４２を嵌合させた状態で、型４２の転写部４２ａ上に光学素子材料１００を載置し、転写部４１ａを光学素子材料１００側に向けて型４１の先端をスリーブ４３に挿入した成形ブロック４０を用意する。この成形ブロック４０を図２に示す搬送ステージ１１上に載置し、入口搬送アーム２０によって成形室１０内の加熱ステージ１２に搬送する。

光学素子材料１００としては、上述したように、予め研磨されたガラスのプリフォームが用いられる。図３においては、両凸形状の光学素子材料１００を示しているが、光学素子材料１００の形状は両凸形状に限定されず、例えば平凸形状であっても良いし、円柱状であっても良いし、球状であっても良い。

続く工程Ｓ２において、型４１、４２を含む成形型を加熱する。詳細には、上下一対の加熱ステージ１２によって成形ブロック４０を挟み込み、加熱ステージ１２に設けられたヒータ１６を予め設定された速度で昇温させることにより、加熱ステージ１２をガラス転移点以上の所定の温度に加熱する。それにより、端面４１ｂ、４２ｂを介して型４１、４２に熱が伝わり、型４１、４２が所定の上昇速度で昇温する。このように、加熱ステージ１２によって型４１、４２を所定の温度で加熱することにより、型４１、４２の温度を該所定の温度又はその近傍の温度まで上昇させる。この際、光学素子材料１００の温度が十分に時間をかけてガラス転移点以上の温度に達するようにヒータ１６を制御することが好ましい。なお、光学素子材料１００の温度は、加熱ステージ１２の表面に設けられた温度センサの測定値から推定することができる。

型４１、４２の間に配置された光学素子材料１００が変形可能な温度（ガラス転移点以上の温度）に至ると、加熱ステージ１２の上側部材を上昇させ、搬送アーム１５によって成形ブロック４０をプレスステージ１３に搬送する。

続く工程Ｓ３において、型４１、４２により光学素子材料１００をプレスする。詳細には、上下一対のプレスステージ１３によって成形ブロック４０を挟み込み、さらにプレスステージ１３の上側部材を下降させて型４１を押し下げる。なお、プレスステージ１３の温度は、型４１、４２の温度が維持されるように、ヒータ１６により調節されている。また、本実施の形態においては型４１を型４２に向けて押圧しているが、反対に、型４２を型４１に向けて押圧しても良い。或いは、型４１、４２の双方に反対向きの押圧力を加えても良い。いずれにしても、型４１、４２に相対的な向きの押圧力を加えることができれば良い。

それにより、図５Ａに示すように型４１、４２の各転写部４１ａ、４２ａの形状が光学素子材料１００に転写される。型４１がスリーブ４３に完全に嵌合するまで下降した後、プレスステージ１３の上側部材を上昇させ、搬送アーム１５によって成形ブロック４０を冷却ステージ１４に搬送する。

続く工程Ｓ４において、型４１、４２を含む成形型を冷却する。即ち、上下一対の冷却ステージ１４によって成形ブロック４０を挟み込み、冷却ステージ１４に設けられたヒータ１６を予め設定された下降速度で降温させることにより、冷却ステージ１４を所定の温度（例えば室温やガラス転移点未満の温度等）まで冷却する。ここで、室温とは、２０〜３０℃程度の温度のことである。或いは、ヒータ１６をオフにして、成形ブロック４０を自然冷却させても良い。このように、冷却ステージ１４によって型４１、４２を所定の温度で冷却することにより、型４１、４２の温度を該所定の温度又はその近傍の温度まで低下させる。この際、光学素子材料１００の温度が十分に時間をかけて低下するようにヒータ１６を制御することが好ましい。

光学素子材料１００が変形しない温度（即ち、ガラス転移点未満、好ましくは約１００℃以下）に至った後、冷却ステージ１４の上側部材を上昇させ、搬送アーム１５により成形ブロック４０を成形室１０外に搬出する。

続く工程Ｓ５において、光学素子材料１００が型４１、４２から離型されたか否かを判定する。この判定は、例えば画像センサやレーザセンサ等の手段により自動で行っても良いし、作業者が目視で行っても良い。具体的には、型４１を持ち上げたときに、型４１に光学素子材料１００が貼り付いておらず、下側の型４２上に残っていれば、離型されたと判定される。光学素子材料１００が離型された場合（工程Ｓ５：Ｙｅｓ）、処理は工程Ｓ７に移行する。

一方、光学素子材料１００が離型されていない場合（工程Ｓ５：Ｎｏ）、即ち、図５Ｂに示すように、光学素子材料１００が型４１に貼り付いている場合、型４１を再加熱室３０内に搬入し、急速に加熱する（工程Ｓ６：再加熱工程）。この際、図１に示すように、成形ブロック４０全体を再加熱室３０内に搬入しても良いし、光学素子材料１００が貼り付いた型４１のみを再加熱室３０内に搬入しても良い。後者の場合には、型４１の転写部４１ａを上方に向け、端面４１ｂが下ステージ部材３１ｂに接するように載置することが好ましい。

型４１を急速に加熱するためには、予めヒータ３２ａ、３２ｂにより再加熱ステージ３１及び再加熱室３０内を加熱しておく。特に、型４１の端面４１ｂに接触する側のステージについては、ガラス転移点（例えば５００℃）よりも若干低い温度からガラス転移点を超える温度までの範囲に予め加熱しておくと良い。

ここで、型４１、４２の材料として用いられるタングステンカーバイトの線膨張係数と、光学素子材料１００として用いられるガラスの線膨張係数とでは、値が互いに大きく異なる。また、それぞれの熱膨張係数は、温度に応じて変化する。具体的には、タングステンカーバイドの線膨張係数は、室温から６００℃程度の範囲では約４．２〜４．４×１０^-6（Ｋ^-1）の範囲で、温度上昇と共に大きくなる。一方、ガラスの線膨張係数は、室温からガラス転移点を超える温度である５１０℃程度の範囲では約５８〜５０５×１０^-7（Ｋ^-1）の範囲で、温度上昇と共に大きくなり、タングステンカーバイドの線膨張係数と比べて非常に大きい。このように、線膨張係数が異なる材料同士を接触させた状態で冷却すると（工程Ｓ４参照）、図６Ａに示すように、線膨張係数が相対的に大きい光学素子材料１００が型４１よりも大きく収縮し、型４１の凸状の転写部４１ａを矢印の方向に締め付ける力が発生する。それにより、光学素子材料１００の凹面１０１が転写部４１ａを強く締め付けている状態となる。その結果、光学素子材料１００の型４１からの離型が非常に困難となってしまう。

そこで、型４１の凸状の転写部４１ａと光学素子材料１００の凹面１０１とが接触している接触領域において、型４１（転写部４１ａ）側の接触領域の外周の径を光学素子材料１００（凹面１０１）側の接触領域の外周の径に対して相対的に大きくする。例えば型４１を膨張させることにより型４１側の接触領域の外周の径を大きくすると、凹面１０１が転写部４１ａを締め付けていられなくなるため、図６Ｂに示すように、型４１から光学素子材料１００を離型することができる。

この工程Ｓ６においては、型４１を加熱することにより膨張させる。その際に、光学素子材料１００の温度上昇（即ち膨張）を最小限に留めるため、型４１を急速に昇温させる。ここで、急速に昇温とは、型４１に光学素子材料１００を接触させた状態で型４１を加熱した場合に、型４１の温度変化に光学素子材料１００の温度変化が追随困難な速さで昇温させることである。急速に昇温させる具体的な昇温速度は、型４１及び光学素子材料１００の材料の組み合わせやサイズに応じて異なるため、シミュレーションや実験等により予め求めておく。

型４１を急速に昇温させる方法としては、予め加熱した再加熱室３０内に成形ブロック４０を入れて型４１を加熱する。或いは、予め加熱した再加熱ステージ３１に型４１を接触させ、再加熱ステージ３１から型４１に直接伝熱しても良い。再加熱室３０及び再加熱ステージ３１は、工程Ｓ４後の成形ブロック４０の温度よりも２００℃以上高くなるように加熱しておく。具体的には、２３０〜６００℃程度に加熱する。この温度は、使用する光学素子材料１００の転移点や形状（熱源から光学素子材料１００までの距離等）に応じて適宜決定する。その他、高周波加熱法や電磁加熱法を用いても良い。高周波加熱法や電磁加熱法を用いる場合には、型４１を再加熱室３０内に搬入した後で、加熱を開始しても良い。

続く工程Ｓ７において、型４１、４２から離型された光学素子材料１００を成形ブロック４０から取り出す。それにより、型４１、４２の転写部４１ａ、４２ａの形状が転写された光学素子が得られる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、光学素子材料の凹面が凸状の転写部を締め付けている場合であっても、成形型を急速に加熱することにより、光学素子材料を容易に離型することができる。従って、大幅な製造時間及び工数の増加や追加のコストを要することなく、離型不良による歩留まり低下を抑制し、生産性を向上させることが可能となる。

（変形例）
図７は、本発明の実施の形態の変形例に係る光学素子の製造装置の内部構成例を示す模式図である。上記実施の形態においては、成形室１０とは別の再加熱室３０内に再加熱ステージ３１を設けたが、図７に示す光学素子製造装置２のように、成形室１０の内部に再加熱ステージ３１を設けても良い。この場合、冷却工程が終了した全ての成形ブロック４０に対して、型４１を加熱して膨張させる再加熱工程が施され、光学素子材料１００の加熱から離型までを連続的に行うことができる。

タングステンカーバイドからなる成形型と、プレス成形された光学素子材料を加熱した際の温度変化と径の変化を測定するシミュレーションを行った。光学素子材料としては転移点が４９８℃のガラスを用い、肉厚が１ｍｍの凹メニスカスレンズの成形品を作製するものとした。図８に示すように、光学素子材料１００の凹面１０１の外周円の直径ｔ_r、及び、型４１の転写部４１ａのうち、凹面１０１と接触する接触領域の外周円の直径ｔ_kの初期値は、共に７ｍｍとした。

図９は、タングステンカーバイド（ＷＣ）からなる型４１をゆっくり昇温させた場合の該型４１及びガラスからなる光学素子材料１００の温度推移を示すグラフであり、図１０は、光学素子材料１００の凹面１０１の外周円の直径ｔ_r、及び転写部４１ａのうち凹面１０１との接触領域の外周円の直径ｔ_kの推移を示すグラフである。ここで、ゆっくり昇温とは、型４１に光学素子材料１００を接触させた状態で型４１を加熱した場合に、型４１の温度変化に光学素子材料１００の温度変化が追随できる速さで昇温させることである。ゆっくり昇温させる場合の昇温速度は、光学素子材料１００及び型４１の材料の組み合わせやサイズ等によって異なるため一概には言えないが、本実施例の場合、一例として約０．４℃／秒をゆっくり昇温させる場合の昇温速度としている。

図９に示すように、型４１を約１２００秒かけて２０℃から５００℃に昇温させた場合（昇温速度：約０．４℃／秒）、型４１と接触している光学素子材料１００も型４１とほぼ同時に昇温する。このとき、図１０に示すように、光学素子材料１００の凹面１０１の直径ｔ_rが、型４１側の接触領域の直径ｔ_kよりも早く大きくなっていた。つまり、型４１を昇温させている間、光学素子材料１００の凹面１０１の直径ｔ_rが常に型４１側の接触領域の直径ｔ_kよりも大きかったといえる。

図１１は、型４１を急速に昇温させた場合の該型４１及び光学素子材料１００の温度推移を示すグラフであり、図１２は、光学素子材料１００の凹面１０１の外周円の直径ｔ_r、及び転写部４１ａのうち凹面１０１との接触領域の外周円の直径ｔ_kの推移を示すグラフである。急速に昇温させる場合の昇温速度についても接触させる材料の組み合わせやサイズによって異なるため一概には言えないが、本実施例の場合、一例として約７℃／秒以上を急速に昇温させる場合の昇温速度としている。

図１１に示すように、型４１を約８０秒かけて２０℃から６００℃まで昇温させ（昇温速度：約７．２５℃／秒）、その後６００℃に維持した場合、型４１と接触している光学素子材料１００は、１２０秒かかって２０℃から５００℃まで昇温する（昇温速度：４℃／秒）。このとき、図１２に示すように、型４１の昇温中は、型４１側の接触領域の直径ｔ_kが光学素子材料１００の凹面１０１の直径ｔ_rよりも早く大きくなっていた。つまり、この間、型４１側の接触領域の直径ｔ_kが常に光学素子材料１００の凹面１０１の直径ｔ_rよりも大きかったといえる。その後、型４１の昇温を停止すると型４１側の接触領域の直径ｔ_kの膨張は停止したが、光学素子材料１００の凹面１０１の直径ｔ_rは膨張し続け、８０秒付近で型４１側の接触領域の直径ｔ_kよりも大きくなった。

このように、成形型の温度変化に対して光学素子材料の温度変化が追随できない温度勾配となるように成形型を急速に加熱し、成形型の方を光学素子材料よりも速く膨張させる即ち、単位時間あたりの成形型の膨張量を光学素子材料の膨張量よりも大きくする（光学素子材料の膨張量を成形型の膨張量よりも小さくする）ことにより、成形型と光学素子材料との接触領域において、成形型側の接触領域の直径を光学素子側の接触領域の直径よりも大きくして離型することができる。

以上説明した本発明は、実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、例えば上記実施の形態及び変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成しても良い。本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。

１、２光学素子製造装置
１０成形室
１１搬送ステージ
１２加熱ステージ
１３プレスステージ
１４冷却ステージ
１５搬送アーム
１６ヒータ
１７、３３シャフト
１８入口シャッタ
１９出口シャッタ
２０入口搬送アーム
３０再加熱室
３１再加熱ステージ
３１ａ上ステージ部材
３１ｂ下ステージ部材
３２ａ、３２ｂヒータ
３４搬入出シャッタ
４０成形ブロック
４１、４２型
４１ａ、４２ａ転写部
４１ｂ、４２ｂ端面
４３スリーブ
１００光学素子材料
１０１凹面

Claims

凸状の転写部が設けられた第１の型と該第１の型に対向する第２の型との間に形成されるキャビティに光学素子材料が収容された成形型を第１の温度で加熱する加熱工程と、
前記加熱工程に直接又は間接的に後続し、前記成形型における前記第１及び第２の型の少なくとも一方に他方に対する相対的な向きの押圧力を付与する押圧工程と、
前記押圧工程に直接又は間接的に後続し、前記成形型を第２の温度で冷却する冷却工程と、
前記冷却工程に直接又は間接的に後続し、前記第２の温度よりも高く前記第１の温度よりも低い第３の温度に予め調整された温度下であるチャンバに前記冷却工程後の前記成形型を搬送し、前記第３の温度において成形型の温度変化に対して光学素子材料の温度変化が追随できない温度勾配となるように当該成形型を加熱し、前記第１の型の転写部を前記光学素子材料よりも大きく膨張させる再加熱工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
前記再加熱工程は、前記冷却工程後の前記成形型の温度よりも２００℃以上温度が高い前記チャンバに搬送して温度変化を与えることにより、前記成形型を前記第３の温度で加熱す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。
前記再加熱工程は、前記光学素子材料の凹形状の部分の内径が前記凸状の転写部の外径よりも小さく膨張する工程である請求項１または請求項２に記載の光学素子の製造方法。
前記再加熱工程は、前記光学素子材料の凹形状の部分の内径を構成する部分における単位時間当たりの上昇温度が、前記転写部の外径を構成する部分における単位時間当たりの上昇温度よりも小さくなるよう、前記光学素子材料を加熱することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
前記再加熱工程は、前記光学素子材料の凹形状の部分の内径の単位時間当たりの膨張量が、前記転写部の外径の単位時間当たりの膨張量よりも小さくなるよう、前記光学素子材料を加熱することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
凸状の転写部が設けられた第１の型と、該第１の型に対向する第２の型との間に形成されるキャビティに光学素子材料が収容された成形型を第１の温度に加熱する加熱ステージと、
前記成形型における前記第１及び第２の型の少なくとも一方に他方に対する相対的な向きの押圧力を付与する押圧ステージと、
前記成形型を第２の温度に冷却する冷却ステージと、
前記第２の温度よりも高く前記第１の温度よりも低い第３の温度に予め調整された温度下であるチャンバ内に設けられ、前記第３の温度において前記成形型の温度変化に対して光学素子材料の温度変化が追随できない温度勾配となるように前記第１の型を加熱し、前記第１の型の転写部を前記光学素子材料よりも大きく膨張させる再加熱ステージと、
前記成形型を、前記加熱ステージ、押圧ステージ、冷却ステージ、再加熱ステージと順に搬送する搬送手段と、
を備えることを特徴とする光学素子の製造装置。