(57)【要約】【課題】光学素子の製造装置において、簡素な構成で光学素子の精度を向上させる。【解決手段】光学素子の製造装置１は、成形素材を収容する型セットを挟むように対向して配置され該型セットに対して加熱、加圧、及び冷却のうち少なくとも１つを行う一対のステージユニット１１０を複数対備え、ステージユニット１１０は、温度を制御される温度制御ブロック１１１を有し、複数対のステージユニット１１０の配列方向である第１の方向（矢印Ｄ１，Ｘ）と一対のステージユニット１１０の対向方向である第２の方向（Ｚ）とに直交する第３の方向（矢印Ｄ３，Ｙ）において、温度制御ブロック１１１は、両端側に位置し加熱源（熱電対１１６）が配置された加熱領域Ｒ２，Ｒ３と、中央側に位置し第１の方向（矢印Ｄ１，Ｘ）の全体に亘って加熱源（熱電対１１６）が配置されない非加熱領域Ｒ１と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形素材を収容する型セットを挟むように対向して配置され該型セットに対して加熱、加圧、及び冷却のうち少なくとも１つを行う一対のステージユニットを複数対備え、
前記ステージユニットは、温度を制御される温度制御ブロックを有し、
前記複数対のステージユニットの配列方向である第１の方向と前記一対のステージユニットの対向方向である第２の方向とに直交する第３の方向において、前記温度制御ブロックは、両端側に位置し加熱源が配置された加熱領域と、中央側に位置し前記第１の方向の全体に亘って前記加熱源が配置されない非加熱領域と、を含む、
ことを特徴とする光学素子の製造装置。
【請求項２】
前記第３の方向において、前記温度制御ブロックの全長Ｌａに対する前記非加熱領域の寸法Ｌｃの比率は、
０．２≦Ｌｃ／Ｌａ≦０．８
であ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。
【請求項３】
前記温度制御ブロックは、前記非加熱領域において前記第１の方向に間隔を隔てて配置された複数の温度測定部を有し、
前記第３の方向における前記温度制御ブロックの両端側に位置する前記加熱領域のそれぞれには、前記第３の方向において前記複数の温度測定部を挟むように複数の前記加熱源が配置されている、
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。
【請求項４】
前記ステージユニットは、前記温度制御ブロックよりも前記型セット側に位置する均熱部材を有し、
前記温度制御ブロックの前記非加熱領域と、前記均熱部材のうち前記非加熱領域に対向する領域と、のうち少なくとも一方には、他方と接触しない非接触部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
【請求項５】
前記ステージユニットは、前記温度制御ブロックよりも前記型セット側に位置する均熱部材と、前記第３の方向において前記均熱部材を挟むように配置された一対の保温部材と、を有し、
前記一対の保温部材は、前記温度制御ブロックの前記加熱領域に対向するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
【請求項６】
前記ステージユニットは、前記温度制御ブロックよりも前記型セット側に位置する均熱部材を有し、
前記均熱部材は、前記温度制御ブロックの前記非加熱領域に対向するように設けられた断熱部を含む、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を製造する光学素子の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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する製造方法が採られている。
【０００３】
中大口径サイズの光学素子に対するニーズがある。そのため、中大口径サイズの光学素子の量産対応が必要になっている。中大口径サイズの光学素子に限られないが、光学素子の量産に向く光学素子の製造装置としては次のようなものがある。
【０００４】
すなわち、型セットに収容された成形素材を、加熱、加圧、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方法が知られている。型セットは、例えば、上型、下型、胴型などを有する。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。
【０００５】
光学素子の製造装置には、加熱ステージ、加圧ステージ、冷却ステージなどとして、上下一対のステージユニットが複数対配置される。
ステージユニットには、温度制御ブロックが取り付けられる。この温度制御ブロックは、温度制御が可能であり、対応付けされた工程（加熱工程、加圧工程、又は冷却工程）の条件が設定されている。
【０００６】
温度制御ブロックには、加熱源及び温度測定部が埋設される。加熱源として、通常、複数のカートリッジタイプのヒータを使用し、温度測定部として、熱電対等の温度センサを用いて所定位置の温度を検出する方法がとられている。
【０００７】
温度制御ブロックは、ステージユニット外の温度出力調整装置として機能する制御部と接続されている。また、温度制御ブロックは、温度センサからの出力信号に基づいて加熱源の出力状態が調整されることで、温度状態が制御される。
【０００８】
上述のような温度制御ブロックにおいて、ヒータカートリッジのワット密度が高い部分と低い部分とを設けることで、温度分布を改善する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−１１６７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように温度分布を改善するために、ヒータカートリッジのワット密度が高い部分と低い部分とを設ける構成は、構造が複雑になる。ところで、ステージユニットにおける温度制御ブロックの表面の温度分布は、複数対のステージユニットの配列方向の両端ではなく、この配列方向に直交する水平方向における両端（雰囲気と接する側）に向けて温度が低下する現象を確認することができる。これは、温度制御ブロックの中央部では、放熱量が少ないために熱が溜まりやすく、配列方向の両端では、隣接する温度制御ブロックの放熱の影響を受けるためである。
【００１１】
温度制御ブロックに温度分布があると、型セットの上型及び下型の成形面に温度分布が伝播する。成形面の温度分布は成形中の成形素材に対して内部歪みとして蓄積され、最終的には光学素子の形状精度を悪化させる。
【００１２】
本発明の目的は、簡素な構成で光学素子の精度を向上させる光学素子の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
１つの態様では、光学素子の製造装置は、成形素材を収容する型セットを挟むように対向して配置され該型セットに対して加熱、加圧、及び冷却のうち少なくとも１つを行う一対のステージユニットを複数対備え、前記ステージユニットは、温度を制御される温度制御ブロックを有し、前記複数対のステージユニットの配列方向である第１の方向と前記一対のステージユニットの対向方向である第２の方向とに直交する第３の方向において、前記温度制御ブロックは、両端側に位置し加熱源が配置された加熱領域と、中央側に位置し前記第１の方向の全体に亘って前記加熱源が配置されない非加熱領域と、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
前記態様によれば、簡素な構成で光学素子の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】第１実施形態における型セットを示す断面図である。
【図３】第１実施形態における温度制御ブロックを示す平面図である。
【図４】第１実施形態における非加熱領域の寸法比率と温度差との関係を示すグラフである。
【図５】第１実施形態における温度制御ブロックの第３の方向の位置と温度との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態における温度制御ブロックを示す平面図である。
【図７】第３実施形態における均熱部材及び温度制御ブロックを示す側面図である。
【図８】第４実施形態における一対の保温部材、均熱部材、及び温度制御ブロックを示す平面図である。
【図９】第５実施形態における均熱部材及び温度制御ブロックを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態に係る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。
〔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を示す断面図である。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
投入側シャッタ２ｂは、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。
【００２０】
成形室２内は、大気圧であるか、又は、不活性ガス（Ａｒガス等）若しくは窒素ガス（Ｎ２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。
【００２１】
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、加圧部１３，２３，３３と、を有する。
【００２２】
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。
【００２３】
詳しくは後述するが、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と、温度測定部の一例である熱電対とが配置されている。
【００２４】
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。
【００２５】
加圧部１３，２３，３３は、上ステージユニット１２，２２，３２を上下動させることで、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との間に搬送される型セット１００ひいては図２（ａ）及び（ｂ）に示す成形素材２０１を加圧する。この成形素材２０１は例えばガラスであり、成形素材２０１から製造される光学素子２０２は例えばガラスレンズである。
【００２６】
なお、下ステージユニット１１，２１，３１は、成形室２内の例えば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とベース部の間、及び、上ステージユニット１２，２２，３２と加圧部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。
【００２７】
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加圧部１３，２３，３３の周辺に冷却水を流す配管を設置してもよい。また、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。
【００２８】
ここで、加熱ステージ１０、加圧ステージ２０、及び冷却ステージ３０（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）の配列方向、すなわち型セット１００の移送方向を第１の方向（矢印Ｄ１）と呼ぶ。この第１の方向（矢印Ｄ２）は、互いに直交するＸＹＺ座標系のＸ方向に一致する。
【００２９】
また、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との対向方向を第２の方向（矢印Ｄ２）と呼ぶ。この第２の方向（矢印Ｄ２）は、互いに直交するＸＹＺ座標系のＺ方向に一致する。
【００３０】
なお、各ステージ１０，２０，３０（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）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、加熱工程と加圧工程とを行う単一のステージや加圧工程と冷却工程とを兼ねる単一のステージを配置して、ステージ数を２つにしてもよい。
【００３１】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、型セット１００は、上型１０１と、下型１０２と、胴型１０３と、補助型１０４と、を有する。
上型１０１と下型１０２とは、対向して配置されている。上型１０１及び下型１０２は、例えば円柱形状を呈する。
【００３２】
上型１０１には、例えば凹形状の成形面１０１ａが底面に形成されている。また、下型１０２には、凹形状の成形面１０２ａが上面に形成されている。
上型１０１の上端には、段付き部１０１ｂが形成されている。また、下型１０２の下端にも、段付き部１０２ｂが形成されている。
【００３３】
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。
【００３４】
補助型１０４は、例えばリング状（中央に貫通孔が形成された円板形状）を呈する。また、補助型１０４は、上型１０１と下型１０２との間で且つ胴型１０３の内側に配置されている。
【００３５】
型セット１００（上型１０１、下型１０２、胴型１０３、及び補助型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。
【００３６】
本第１実施形態の型セット１００は、あくまで一例であり、成形素材２０１を収容し、成形素材２０１に成形面形状を転写しうるものであればよい。例えば、型セット１００は、補助型１０４を有さないものであってもよい。
【００３７】
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。光学素子２０２の製造方法については後述する。
【００３８】
図３は、本第１実施形態における温度制御ブロック１１０を示す平面図である。
図３に示す温度制御ブロック１１０は、図１に示す温度制御ブロック１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａとして用いることができる。
【００３９】
温度制御ブロック１１０は、ブロック本体１１１と、加熱源の一例であるカートリッジヒータ１１２〜１１５と、温度測定部の一例である熱電対１１６と、を有する。
温度制御ブロック１１０は、型セット１００の移送方向である第１の方向（矢印Ｄ１）と一対のステージユニット（１１，１２，２１，２２，３１，３２）の対向方向である第２の方向（矢印Ｄ２）とに直交する第３の方向（矢印Ｄ３）の両端側に、カートリッジヒータ１１２〜１１５が配置された加熱領域Ｒ２，Ｒ３を含む。また、温度制御ブロック１１０は、第３の方向（矢印Ｄ３）の中央側に位置する非加熱領域Ｒ１を含む。この非加熱領域Ｒ１は、第１の方向（矢印Ｄ１）の全体に亘ってカートリッジヒータ１１２〜１１５が配置されない領域である。なお、第３の方向（矢印Ｄ３）は、互いに直交するＸＹＺ座標系のＹ方向に一致する。
【００４０】
ここで、第３の方向（矢印Ｄ３）において、温度制御ブロック１１０の全長Ｌａに対する非加熱領域Ｒ１の寸法Ｌｃの比率Ｌｃ／Ｌａは、図４に示すように、小さすぎても大きすぎても、温度制御ブロック１１０の表面（型セット１００側）の温度差が大きくなる。そのため、温度分布を１０パーセント以上改善するには、比率Ｌｃ／Ｌａが０．２≦Ｌｃ／Ｌａ≦０．８であるとよい。特に望ましいのは、比率Ｌｃ／Ｌａが０．４≦Ｌｃ／Ｌａ≦０．６の場合である。
【００４１】
図５に示すように、例えば比率Ｌｃ／Ｌａが３／７である場合（非加熱領域設定タイプ）は、非加熱領域が設定されないＬｃが０の場合（従来タイプ）と比較して、第３の方向（矢印Ｄ３）の両端（手前・奥）に近づいても温度制御ブロック１１０の表面温度（型セット１００側）が低くなりづらい。なお、非加熱領域設定タイプと従来タイプとで第３の方向（矢印Ｄ３）の中央の温度が一致しているのは、温度制御ブロック１１０の中央の温度が同一となるように制御された場合を想定しているためである。
【００４２】
なお、非加熱領域Ｒ１を設けるのは少なくとも１つのステージユニット１１，２１，３１，１２，２２，３２であればよいが、少なくとも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の両方に設けられるとよい。非加熱領域Ｒ１を設けるのは、冷却ステージ３０が最も効果的であり、次が加圧ステージ２０である。冷却ステージ３０における冷却工程は、成形素材２０１が流動可能な軟化状態から、流動しない固化状態へ変化する工程であり、最も、光学素子２０２の形状精度が決定される工程だからである。
【００４３】
図３に示すブロック本体１１１には、カートリッジヒータ１１２〜１１５が挿入される挿入穴と、熱電対１１６が挿入される挿入穴とが形成されている。ブロック本体１１１の材料は、耐熱や耐荷重の面から、例えば、ステンレス鋼、超硬合金、炭化珪素、窒化アルミニウム、セラミックスなどを用いるとよい。
【００４４】
カートリッジヒータ１１２〜１１５は、ブロック本体１１１の上記挿入孔に挿入されている。カートリッジヒータ１１２〜１１５は、上記の第３の方向の両端側からブロック本体１１１に例えば２本ずつ挿入されている。但し、カートリッジヒータ１１２〜１１５の本数は、各加熱領域Ｒ２，Ｒ３に１本ずつであっても３本以上あってもよい。
【００４５】
カートリッジヒータ１１２〜１１５は、図示しない制御部に接続され、例えば設定温度によって予め出力を選択されており、温度を制御される。これにより、温度制御ブロック１１０の温度が制御される。
【００４６】
熱電対１１６は、非加熱領域Ｒ１のほぼ中央において温度測定を行う。なお、熱電対１１６は、温度制御ブロック１１０の表面に露出していてもよいし、或いは、温度制御ブロック１１０に埋設されていてもよい。図示しない制御部は、熱電対１１６による測定結果に基づき、カートリッジヒータ１１２〜１１５の温度を制御する。
【００４７】
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及び図２を参照しながら説明する。
型セット１００を利用して成形素材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、加圧工程、冷却工程、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、加圧工程、冷却工程が順次実施される。
【００４８】
＜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。
下型１０２の上面に補助型１０４を載せた状態で、例えばボール形状の成形素材２０１を補助型２０４の貫通孔の中に入れて、下型１０２の成形面１０２ａの上に載せる。
【００４９】
この状態で、下型１０２及び補助型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。
【００５０】
このように、胴型１０３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。
【００５１】
＜加熱工程＞
次に、成形素材２０１を加熱軟化させ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。
【００５２】
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が加圧部１３の駆動により下降する。
【００５３】
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。
下ステージユニット１１及び上ステージユニット１２の温度は、上述の温度制御ブロック１１０，１１ａ，１２ａによって成形温度近辺の温度に保たれている。
【００５４】
図２（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。なお、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が加圧部１３の駆動により上昇する。
【００５５】
＜加圧工程＞
次に、光学素材２０１を加圧する加圧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、加圧ステージ２０の上ステージユニット２２が加圧部２３の駆動により下降する。
【００５６】
図２（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との間加圧される。
図２（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、及び補助型１０４で囲まれた空間部に充満していく。
【００５７】
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、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。上述の加圧工程が終了すると、上ステージユニット２２が加圧部２３の駆動により上昇する。
【００５８】
＜冷却工程＞
次に、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が加圧部３３の駆動により下降する。
【００５９】
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１１０，３１ａ，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。通常、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。
【００６０】
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をかけて保圧する。特に、離型タイミングを制御するため、冷却圧力を高くして、隣接する軸へ搬送される直前に急激に減圧させる方法をとると効果的である。
【００６１】
冷却時は、成形された光学素子２０２の転写精度の確保と歪の低減のため、加圧状態が必要になる場合もある。なお、この冷却時の加圧力は、成形品である光学素子２０２に割れが発生しない程度の範囲で設定される。
【００６２】
冷却工程では、加熱された成形素材２０１（光学ガラス）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。
なお、型セット１００が加圧ステージ２０から冷却ステージ３０へ搬送されると、型セット１００内部の温度が急激に低下する。そのため、軟化状態のガラスである成形素材２０１が急激に冷却されて、ガラスの固化状態にばらつきが生じやすい。
【００６３】
そこで、下ステージユニット３１の上面と型セット１００の底面との間に断熱部を設置して温度変化を低減させることが効果的である。断熱部の例として、熱伝導率の低い材料を用いたり、接触面積を小さくしたりすることが挙げられる。断熱部については第５実施形態においても述べるが、例えば均熱部材１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂに設けられる。
【００６４】
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が加圧部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。
【００６５】
＜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。
【００６６】
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。なお、得られる光学素子２０２は、上型１０１及び下型１０２の成形面１０１ａ，１０２ａの形状を転写されることで、光軸方向の両面に光学機能面が形成される。
【００６７】
以上の工程を繰り返すことで、循環的に型セット１００を利用し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、単位時間あたりの成形数を向上させることができる。
【００６８】
以上説明した本第１実施形態では、一対のステージユニットの一例である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が複数対配置される。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は、成形素材２０１を収容する型セット１００を挟むように対向して配置され、型セット１００に対して加熱、加圧、及び冷却のうち少なくとも１つを行う。また、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は、温度を制御される温度制御ブロック１１０，１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａを有する。また、各ステージ１０，２０，３０（複数対のステージユニット１１，２１，３１，１２，２２，３２）の配列方向である第１の方向（矢印Ｄ１）と、一対のステージユニット（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）の対向方向である第２の方向（矢印Ｄ２）と、に直交するのが第３の方向（矢印Ｄ３）である。この第３の方向（矢印Ｄ３）において、温度制御ブロック１１０，１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａは、両端側に位置しカートリッジヒータ１１２〜１１５（加熱源の一例）が配置された加熱領域Ｒ２，Ｒ３と、中央側に位置し第１の方向（矢印Ｄ１）の全体に亘ってカートリッジヒータ１１２〜１１５が配置されない非加熱領域Ｒ１と、を含む。
【００６９】
そのため、各ステージ１０，２０，３０の配列方向である第１の方向（矢印Ｄ１）の全体に亘ってカートリッジヒータ１１２〜１１５が配置されない非加熱領域Ｒ１を設けるという簡素な構成によって、第３の方向（矢印Ｄ３）における雰囲気と接する両端側に向けて温度制御ブロック１１０，１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａの温度が低下する現象を抑えることができる。これにより、型セット１００の上型１０１及び下型１０２の成形面１０１ａ，１０２ａに温度分布が伝播するのを抑えることができ、成形中の成形素材２０１に対して内部歪みが蓄積されて光学素子２０２の形状精度が悪化するのを防止することができる。
【００７０】
よって、本第１実施形態によれば、簡素な構成で光学素子２０２の精度が向上する。
また、本第１実施形態では、第３の方向（矢印Ｄ３）において、温度制御ブロック１１０，１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａの全長Ｌａに対する非加熱領域Ｒ１の寸法Ｌｃの比率が０．２≦Ｌｃ／Ｌａ≦０．８である場合、図４に示すように、温度制御ブロック１１０，１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａに温度差が生じるのをより一層抑えることができる。
【００７１】
〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態における温度制御ブロック２１０を示す平面図である。
本第２実施形態では、熱電対２１６，２１７が２つ配置されていること以外、上述の第１実施形態と同様であるため、主に熱電対２１６，２１７について説明する。
【００７２】
図６に示す温度制御ブロック２１０は、ブロック本体２１１と、加熱源の一例であるカートリッジヒータ２１２〜２１５と、温度測定部の一例である熱電対２１６，２１７とを有する。なお、温度制御ブロック２１０は、図１に示す温度制御ブロック１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａとして用いることができる。
【００７３】
２つ（複数の一例）の熱電対２１６，２１７は、非加熱領域Ｒ１において第１の方向（矢印Ｄ１）に間隔を隔てて配置されている。なお、第１の方向（矢印Ｄ１）に熱電対２１６，２１７と間隔を隔てない熱電対がさらに配置されていてもよい。
【００７４】
カートリッジヒータ２１２〜２１５は、上述の第１実施形態と同様に、第３の方向（矢印Ｄ３）の両端側からブロック本体２１１に例えば２本ずつ挿入されている。
そして、一方の非加熱領域Ｒ２のカートリッジヒータ２１２，２１３と他方の非加熱領域Ｒ３のカートリッジヒータ２１４，２１５は、第３の方向（矢印Ｄ３）において熱電対２１６，２１７を挟むように配置されている。なお、このように第３の方向（矢印Ｄ３）に挟まれる場合には、ブロック本体１１１の厚み（Ｚ方向）の位置はずれていてもよい。
【００７５】
本第２実施形態では、２つずつのカートリッジヒータ２１２〜２１５が２つの熱電対２１６，２１７を挟むように位置するが、３つ以上ずつのカートリッジヒータ２１２〜２１５が３つ以上の熱電対２１６，２１７を挟むように位置してもよい。或いは、３つ目以降のカートリッジヒータ２１２〜２１５が、熱電対２１６，２１７を挟み込まなくともよい。
【００７６】
以上説明した本第２実施形態では、上述の第１実施形態と同様の事項に関しては同様の効果、すなわち、簡素な構成で光学素子２０２の精度が向上するなどの効果を得ることができる。
【００７７】
また、本第２実施形態では、温度制御ブロック２１０，１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａは、非加熱領域Ｒ２，Ｒ３において各ステージ１０，２０，３０の配列方向である第１の方向（矢印Ｄ１）に間隔を隔てて配置された複数の熱電対（温度測定部の一例）２１６，２１７を有する。また、第３の方向（矢印Ｄ３）における温度制御ブロック２１０の両端側に位置する加熱領域Ｒ２，Ｒ３のそれぞれには、第３の方向（矢印Ｄ３）において複数の熱電対２１６，２１７を挟むようにカートリッジヒータ（複数の加熱源の一例）２１２〜２１５が配置されている。
【００７８】
そのため、非加熱領域Ｒ１において熱電対２１６，２１７により温度制御ブロック２１０，１１ａ，２１ａ，３１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａの温度分布をより正確に取得して温度制御を行うことができるため、光学素子２０２の精度がより一層向上する。
【００７９】
〔第３実施形態〕
図７は、第３実施形態における均熱部材３２０及び温度制御ブロック３１０を示す側面図である。
【００８０】
本第３実施形態では、ブロック本体３１１に均熱部材３２０と接触しない凹部（非接触部の一例）３１１ａが設けられていること以外、上述の第１実施形態や第２実施形態と同様にすることができるため、主に凹部３１１ａについて説明する。
【００８１】
図７に示す温度制御ブロック３１０は、ブロック本体３１１と、加熱源の一例であるカートリッジヒータ３１２，３１３とを有する。なお、温度制御ブロック３１０は、熱電対も有するが、図７では表れない。
【００８２】
温度制御ブロック３１０よりも図２に示す型セット１００側には、均熱部材３２０が配置されている。この均熱部材３２０の材料は、熱伝導率が高いことが望ましい。
なお、図７に示す温度制御ブロック３１０及び均熱部材３２０は、図１に示す下ステージユニット１１，２１，３１又は上ステージユニット１２，２２，３２として用いることができる。
【００８３】
ブロック本体３１１の非加熱領域Ｒ１には、均熱部材３２０（均熱部材３２０のうち非加熱領域Ｒ１に対向する領域）に接触しない非接触部の一例として凹部３１１ａが形成されている。
【００８４】
なお、非接触部としては、粗面などであってもよい。また、非接触部は、均熱部材３２０のうち非加熱領域Ｒ１に対向する領域のみに設けられていてもよいし、ブロック本体３１１及び均熱部材３２０の両方に設けられていてもよい。
【００８５】
以上説明した本第３実施形態では、上述の第１実施形態や第２実施形態と同様の事項に関しては同様の効果、すなわち、簡素な構成で光学素子２０２の精度が向上するなどの効果を得ることができる。
【００８６】
また、本第３実施形態では、均熱部材３２０は、温度制御ブロック３１０よりも図２に示す型セット１００側に位置する。また、温度制御ブロック３１０の非加熱領域Ｒ１と、均熱部材３２０のうち非加熱領域Ｒ１に対向する領域と、のうち少なくとも一方には、他方と接触しない非接触部（凹部３１１ａ）が設けられる。そのため、温度制御ブロック３１０の第３の方向（矢印Ｄ３）の中央側の温度が高くなるのを抑えることで、温度制御ブロック３１０の温度分布の発生をより一層抑えることができる。
【００８７】
〔第４実施形態〕
図８は、第４実施形態における一対の保温部材４３０，４４０、均熱部材４２０、温度制御ブロック４１０を示す平面図である。
【００８８】
本第４実施形態では、均熱部材４２０を挟むように配置された一対の保温部材４３０，４４０が温度制御ブロック４１０の加熱領域Ｒ２，Ｒ３に対向するように配置されていること以外、上述の第１〜第３実施形態と同様にすることができるため、主に保温部材４３０，４４０について説明する。
【００８９】
図８に示す温度制御ブロック４１０は、加熱源の一例であるカートリッジヒータ４１１〜４１６と、温度測定部の一例である熱電対４１７，４１８，４１９と、を有する。
なお、温度制御ブロック４１０は、ブロック本体も有するが、図８では表れない。本第４実施形態では、非加熱領域Ｒ１の熱電対４１７，４１８，４１９を第３の方向（矢印Ｄ３）に挟むように、各加熱領域Ｒ２，Ｒ３のそれぞれに３本ずつカートリッジヒータ４１１〜４１６が配置されている。
【００９０】
均熱部材４２０は、第３の方向（矢印Ｄ３）の寸法が温度制御ブロック４１０よりも小さい。そして、この小さくなっているスペースに一対の保温部材４３０，４４０が配置されている。
【００９１】
一対の保温部材４３０，４４０は、第３の方向（矢印Ｄ３）において均熱部材４２０を挟むように配置されている。また、一対の保温部材４３０，４４０は、温度制御ブロック４１０の加熱領域Ｒ２，Ｒ３に対向するように配置されている。なお、一対の保温部材４３０，４４０は、加熱領域Ｒ２，Ｒ３の一部のみに対向してもよいし、非加熱領域Ｒ１にも対向していてもよい。
【００９２】
一対の保温部材４３０，４４０は、均熱部材４２０よりも断熱性を有する熱伝導率の低い材料から選択するのがよい。あくまで一例であるが、均熱部材４２０の材料に超硬合金を用いた場合、一対の保温部材４３０，４４０の材料はステンレス鋼やセラミックスを選択するとよい。
【００９３】
なお、図８に示す温度制御ブロック４１０、均熱部材４２０、及び一対の保温部材４３０，４４０は、図１に示す下ステージユニット１１，２１，３１又は上ステージユニット１２，２２，３２として用いることができる。
【００９４】
以上説明した本第４実施形態では、上述の第１〜第３実施形態と同様の事項に関しては同様の効果、すなわち、簡素な構成で光学素子２０２の精度が向上するなどの効果を得ることができる。
【００９５】
また、本第４実施形態では、一対の保温部材４３０，４４０は、温度制御ブロック４１０よりも図２に示す型セット１００側に位置する均熱部材４２０を第３の方向（矢印Ｄ３）において挟むように配置されている。また、一対の保温部材４３０，４４０は、温度制御ブロック４１０の加熱領域Ｒ２，Ｒ３に対向するように配置されている。そのため、温度制御ブロック４１０の第３の方向の両端（矢印Ｄ３）からの放熱を抑えることで、温度制御ブロック４１０の温度分布の発生をより一層抑えることができる。
【００９６】
〔第５実施形態〕
図９は、第５実施形態における均熱部材５２０及び温度制御ブロック５１０を示す平面図である。
【００９７】
本第５実施形態では、均熱部材５２０が、温度制御ブロック５１０の非加熱領域Ｒ１に対向するように設けられた断熱部５２１を有すること以外、上述の第１〜第４実施形態と同様にすることができるため、主に断熱部５２１について説明する。
【００９８】
図９に示す温度制御ブロック５１０は、加熱源の一例であるカートリッジヒータ５１１〜５１６と、温度測定部の一例である熱電対５１７，５１８，５１９と、を有する。
なお、温度制御ブロック５１０は、ブロック本体も有するが、図９では表れない。本第５実施形態では、上述の第４実施形態と同様に、非加熱領域Ｒ１の熱電対５１７，５１８，５１９を第３の方向（矢印Ｄ３）に挟むように、各加熱領域Ｒ２，Ｒ３のそれぞれに３本ずつカートリッジヒータ５１１〜５１６が配置されている。
【００９９】
均熱部材５２０の断熱部５２１は、温度制御ブロック５１０の非加熱領域Ｒ１よりも広い範囲に亘っており、非加熱領域Ｒ１の全体及び加熱領域Ｒ２，Ｒ３の一部に対向するように設けられている。断熱部５２１の一例としては、均熱部材５２０の他の部分よりも熱伝導率の低い材料を用いたり、型セット１００との接触面を小さくしたり、内部に空洞を有したりする構造が挙げられる。
【０１００】
均熱部材５２０の断熱部５２１は、厚み方向（Ｚ方向）において、型セット１００と当接する表面側などの一部のみに設けられていても、全体に亘って設けられていてもよい。また、断熱部５２１は、必ずしも非加熱領域Ｒ１の全体に対向しなくともよいし、過熱領域Ｒ２，Ｒ３に対向しなくともよい。
【０１０１】
なお、均熱部材５２０は、上述の第４実施形態とは異なり、第１の方向（矢印Ｄ１）及び第３の方向（矢印Ｄ３）の寸法が温度制御ブロック５１０と同一であるが、第４実施形態のように図８に示す保温部材４３０，４４０が配置されていてもよい。
【０１０２】
また、図９に示す温度制御ブロック５１０及び均熱部材５２０は、図１に示す下ステージユニット１１，２１，３１又は上ステージユニット１２，２２，３２として用いることができる。
【０１０３】
以上説明した本第５実施形態では、上述の第１〜第４実施形態と同様の事項に関しては同様の効果、すなわち、簡素な構成で光学素子２０２の精度が向上するなどの効果を得ることができる。
【０１０４】
また、本第５実施形態では、均熱部材５２０は、温度制御ブロック５１０の非加熱領域Ｒ１に対向するように設けられた断熱部５２１を含む。そのため、温度制御ブロック５１０の第３の方向（矢印Ｄ３）の中央側の温度が高くなるのを抑えることで、温度制御ブロック５１０の温度分布の発生をより一層抑えることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
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
１３，２３，３３      加圧部
４０      投入側載置台
５０      排出側載置台
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
１０４      補助型
１１０      温度制御ブロック
１１１      ブロック本体
１１２，１１３，１１４，１１５      カートリッジヒータ
１１６      熱電対
２０１      成形素材
２０２      光学素子
２１０      温度制御ブロック
２１１      ブロック本体
２１２，２１３，２１４，２１５      カートリッジヒータ
２１６，２１７      熱電対
３１０      温度制御ブロック
３１１      ブロック本体
３１１ａ      凹部
３１２，３１３      カートリッジヒータ
３２０      均熱部材
４１０      温度制御ブロック
４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６      カートリッジヒータ
４１７，４１８，４１９      熱電対
４２０      均熱部材
４３０，４４０      保温部材
５１０      温度制御ブロック
５１１，５１２，５１３，５１４，５１５，５１６      カートリッジヒータ
５１７，５１８，５１９      熱電対
５２０      均等部材
５２１      断熱部
【図１】
2015209358.tif 000003
【図３】
2015209358.tif 000004
【図６】
2015209358.tif 000005
【図７】
2015209358.tif 000006
【図８】
2015209358.tif 000007
【図９】
2015209358.tif 000008
【図２】
2015209358.tif 000009
【図４】
2015209358.tif 000010
【図５】
2015209358.tif 000011