(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された上型及び下型と、該上型及び該下型の周囲に配置された胴型と、を有する光学素子成形用型セットに収容された光学素子素材の加熱を行う加熱工程と、
加熱された前記光学素子素材の加圧を行う加圧工程と、
加圧された前記光学素子素材の冷却を行う冷却工程と、を含み、
前記加熱工程、前記加圧工程、及び前記冷却工程は、前記光学素子成形用型セットを複数のステージに順次搬送して行われ、
前記胴型の底面には、溝が形成されており、
前記溝の形成方向における前記溝の両端は、前記胴型の外周面で開口しており、
前記溝は、前記胴型の底面視において前記下型の底面の全体を含み、
前記複数のステージでは、前記溝の形成方向が前記光学素子成形用型セットの搬送方向と平行になるように前記光学素子成形用型セットがスライドして搬送される、光学素子の製造方法。
【請求項２】
対向して配置される上型及び下型と、
前記上型及び前記下型の周囲に配置される胴型と、を備え、
前記胴型の底面には、溝が形成されており、
前記溝の形成方向における前記溝の両端は、前記胴型の外周面で開口しており、
前記溝は、前記胴型の底面視において前記下型の底面の全体を含む、光学素子成形用型セット。
【請求項３】
前記溝は、一直線状に形成されている、請求項２記載の光学素子成形用型セット。
【請求項４】
前記胴型は、第１の胴型と、該第１の胴型の周囲に配置された第２の胴型と、を含み、
前記溝は、少なくとも前記第２の胴型に形成されている、請求項２又は請求項３記載の光学素子成形用型セット。
【請求項５】
前記溝は、前記第２の胴型のみに形成され、
前記第２の胴型の材質は、前記下型の材質よりも軟らかい、請求項４記載の光学素子成形用型セット。
【請求項６】
前記上型、前記下型、及び前記第１の胴型の材料は、超硬合金、サーメット、及びセラミックスのうちの少なくとも１つを含み、
前記第２の胴型の材料は、オーステナイト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼を含み、
前記超硬合金は、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とし、
前記サーメットは、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のいずれかを主成分とし、
前記セラミックスは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、及び窒化硼素（ＢＳ）のいずれかである、請求項５記載の光学素子成形用型セット。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれか１項記載の光学素子成形用型セットと、
前記光学素子成形用型セットが順次搬送される複数のステージと、を備え、
前記複数のステージの各々では、光学素子素材の加熱、加圧、及び冷却のうちの少なくとも１つが行われる、光学素子の製造装置。
【請求項８】
複数の前記ステージでは、前記溝の形成方向が前記光学素子成形用型セットの搬送方向と平行になるように前記光学素子成形用型セットがスライドして搬送される、請求項７記載の光学素子の製造装置。
【請求項９】
複数の前記ステージの少なくとも１つには、前記光学素子成形用型セットの前記溝を挟んで位置する一対の凸部に当接し、前記光学素子成形用型セットの搬送方向に延び、前記溝よりも浅い一対の搬送ガイド溝が形成されている、請求項７又は請求項８記載の光学素子の製造装置。
【請求項１０】
前記一対の搬送ガイド溝には、傾斜面が形成され、
前記光学素子成型用型セットの前記一対の凸部は、前記溝の前記傾斜面に当接する傾斜面を有する、請求項９記載の光学素子の製造装置。
【請求項１１】
前記光学素子成型用型セットの前記一対の凸部には、前記ステージの前記一対の搬送ガイド溝に当接する当接面と、非当接面である凹部とが交互に複数ずつ形成され、
前記光学素子成型用型セットの前記凹部は、前記搬送方向に交差する方向に延びる、請求項９又は請求項１０記載の光学素子の製造装置。
【請求項１２】
前記光学素子成型用型セットの前記凹部は、前記搬送方向の後方側で前記光学素子成形用型セットの外周面に開口する、請求項１１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のに用いられる光学素子成形用型セット、並びに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。
【背景技術】
【０００２】
近年、非球面などのレンズを効率よく製造する場合に、光学素子素材を加熱軟化させ、一対の成形型にて加圧し、冷却することで光学素子を成形する方法が用いられている。
従来、光学素子の成形を行う際、上型と下型とを第１の胴型に嵌合させて型セットとして用いて、或いは、更にその型組を第２の胴型に嵌合させて型セットとして用いて、上型と下型との間に狭持された光学素子素材の成形を行う手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載されているように胴型を有する型セットを用いて光学素子素材を成形する場合、それぞれ加熱プレート、加圧プレート（加熱、押圧が同一プレートの場合もある）、及び冷却プレート等の成形プレートを有する複数のプレートによる成形工程に間欠なく同期して、型セットが順送される。
【０００４】
また、型セットから成形された光学素子を取り出した後、再度、光学素子素材を型セット内の上下型間に供給し、再び、成形工程に型セットを導入し成形を行う方法、つまり、同一の型セットを繰り返し順送する循環型の成形技術を用いた方法が知られている。
【０００５】
なお、上記特許文献１には、熱伝導を抑制して、ガラス内部に温度差を生じにくくするため、上下型の背面に凹部を形成する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１１１６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているように胴型を有する型セットを用いて光学素子素材を成形する場合、ステージ上を搬送させる際、下型及び胴型の底面に対しステージ表面が擦れる。このとき、下型及び胴型は、磨耗による磨耗粉の発生と、ステージ表面への固着とにより、ステージ表面の平滑性が損なわれる。
【０００８】
表面が荒れたステージ上では、上下型の姿勢が傾くことや、ステージから型セットへの熱の伝達が経時変化するなどの問題が発生する。このため、平滑性を保つためのメンテナンスが必要となり、稼働率を低下させてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、光学素子製造時の稼働率の低下を防ぐことができると共に、安定した品質の光学素子を製造することができる光学素子の製造方法、光学素子成形用型セット、及び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】
【００１０】
本発明の光学素子の製造方法は、対向して配置された上型及び下型と、これら上型及び下型の周囲に配置された胴型と、を有する光学素子成形用型セットに収容された光学素子素材の加熱を行う加熱工程と、加熱された上記光学素子素材の加圧を行う加圧工程と、加圧された上記光学素子素材の冷却を行う冷却工程と、を含み、上記加熱工程、上記加圧工程、及び上記冷却工程は、上記光学素子成形用型セットを複数のステージに順次搬送して行われ、上記胴型の底面には、溝が形成されており、上記溝の形成方向における上記溝の両端は、上記胴型の外周面で開口しており、上記溝は、上記胴型の底面視において上記下型の底面の全体を含み、上記複数のステージでは、上記溝の形成方向が上記光学素子成形用型セットの搬送方向と平行になるように上記光学素子成形用型セットがスライドして搬送される。
【００１１】
本発明の光学素子成形用型セットは、対向して配置される上型及び下型と、上記上型及び上記下型の周囲に配置される胴型と、を備え、上記胴型の底面には、溝が形成されており、上記溝の形成方向における上記溝の両端は、上記胴型の外周面で開口しており、上記溝は、上記胴型の底面視において上記下型の底面の全体を含む。
【００１２】
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記溝は、一直線状に形成されているようにしてもよい。
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記胴型は、第１の胴型と、この第１の胴型の周囲に配置された第２の胴型と、を含み、上記溝は、少なくとも上記第２の胴型に形成されているようにしてもよい。
【００１３】
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記溝は、上記第２の胴型のみに形成され、上記第２の胴型の材質は、上記下型の材質よりも軟らかいようにしてもよい。
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記上型、上記下型、及び上記第１の胴型の材料は、超硬合金、サーメット、及びセラミックスのうちの少なくとも１つを含み、上記第２の胴型の材料は、オーステナイト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼を含み、上記超硬合金は、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とし、上記サーメットは、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のいずれかを主成分とし、上記セラミックスは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、及び窒化硼素（ＢＳ）のいずれかであるようにしてもよい。
【００１４】
本発明の光学素子の製造装置は、上記いずれかの光学素子成形用型セットと、上記光学素子成形用型セットが順次搬送される複数のステージと、を備え、上記複数のステージの各々では、光学素子素材の加熱、加圧、及び冷却のうちの少なくとも１つが行われる。
【００１５】
また、上記光学素子の製造装置において、複数の上記ステージでは、上記溝の形成方向が上記光学素子成形用型セットの搬送方向と平行になるように上記光学素子成形用型セットがスライドして搬送されるようにしてもよい。
【００１６】
また、上記光学素子の製造装置において、複数の上記ステージの少なくとも１つには、上記光学素子成形用型セットの上記溝を挟んで位置する一対の凸部に当接し、上記光学素子成形用型セットの搬送方向に延び、上記溝よりも浅い一対の搬送ガイド溝が形成されているようにしてもよい。
【００１７】
また、上記光学素子の製造装置において、上記一対の搬送ガイド溝には、傾斜面が形成され、上記光学素子成型用型セットの上記一対の凸部は、上記溝の上記傾斜面に当接する傾斜面を有するようにしてもよい。
【００１８】
また、上記光学素子の製造装置において、上記光学素子成型用型セットの上記一対の凸部には、上記ステージの上記一対の搬送ガイド溝に当接する当接面と、非当接面である凹部とが交互に複数ずつ形成され、上記光学素子成型用型セットの上記凹部は、上記搬送方向に交差する方向に延びるようにしてもよい。
【００１９】
また、上記光学素子の製造装置において、上記光学素子成型用型セットの上記凹部は、上記搬送方向の後方側で上記光学素子成形用型セットの外周面に開口するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光学素子製造時の稼働率の低下を防ぐことができると共に、安定した品質の光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態における第２の胴型を示す底面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態における第２の胴型を示す側面図である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態における第２の胴型を示す斜視図である。
【図３Ｄ】図３ＣのＡ部拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第１変形例に係る型セット１０−２を示す底面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第２変形例における、突出部が設けられた上加熱板を示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態に係る型セットを示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第２実施形態に係る型セットを示す底面図である。
【図７Ａ】本発明の第３実施形態における下加熱板を示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＢ部拡大図である。
【図８Ａ】本発明の第３実施形態における下加熱板及び型セットを示す斜視図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＣ部拡大図である。
【図９】本発明の第４実施形態における下加熱板及び型セットを示す斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る型セットを示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子成形用型セット並びに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。
【００２３】
＜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の内部構造を示す断面図である。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る光学素子成形用型セット１０を示す断面図及び底面図である。
図３Ａ〜図３Ｃは、成形用型セット１０の第２の胴型１４を示す底面図、側面図、および斜視図である。
【００２５】
図３Ｄは、図３ＣのＡ部拡大図である。
図１に示す光学素子の製造装置１は、成形室２と、加熱・加圧ステージ３と、冷却ステージ４と、エアシリンダ５，６と、気体流入部７と、気体流出部８と、光学素子成形用型セット１０と、を備える。加熱・加圧ステージ３及び冷却ステージ４は、型セット１０が順次搬送され光学素子素材１００の加熱、加圧、及び冷却のうちの少なくとも１つが行われる複数のステージの例である。
【００２６】
成形室２の内部には、加熱・加圧ステージ３及び冷却ステージ４が配置されている。成形室２には、搬入口シャッタ２ａ及び搬出口シャッタ２ｂが設けられている。これら搬入口シャッタ２ａ及び搬出口シャッタ２ｂは、閉鎖位置と、この閉鎖位置の上方の開放位置と、を往復移動する。
【００２７】
加熱・加圧ステージ３は、光学素子成形用型セット（以下、単に「型セット」と記す。）１０に当接する当接部材の一例である上加熱板３ａ及び下加熱板３ｂと、基台３ｃと、光学素子素材１００を加熱する加熱部の一例であるカートリッジヒータ３ｄ，３ｅと、を有する。
【００２８】
上加熱板３ａと下加熱板３ｂとは、対向して配置されている。上加熱板３ａ及び下加熱板３ｂには、円柱形状のカートリッジヒータ３ｄ，３ｅがそれぞれ２本ずつ挿入されている。
【００２９】
上加熱板３ａは、エアシリンダ５に連結され、このエアシリンダ５によって上下方向に移動する。エアシリンダ５は、光学素子素材１００を加圧する加圧部の一例である。下加熱板３ｂは、成形室２の底面に固定された基台３ｃに固定されている。
【００３０】
冷却ステージ４は、型セット１０に当接する当接部材の一例である上冷却板４ａ及び下冷却板４ｂと、基台４ｃと、光学素子素材１００を冷却する冷却部の一例であるカートリッジヒータ４ｄ，４ｅと、を有する。
【００３１】
上冷却板４ａと下冷却板４ｂとは、対向して配置されている。上冷却板４ａ及び下冷却板４ｂには、円柱形状のカートリッジヒータ４ｄ，４ｅがそれぞれ２本ずつ挿入されている。
【００３２】
上冷却板４ａは、エアシリンダ６に連結され、このエアシリンダ６によって上下方向に移動する。エアシリンダ６は、光学素子素材１００を加圧する加圧部の一例である。下冷却板４ｂは、成形室２の底面に固定された基台４ｃに固定されている。
【００３３】
気体流入部７は、成形室２に窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを流入させる。また、気体流出部８は、成形室２内のガスを流出させる。このように、成形室２の内部は、不活性ガスにより置換可能である。
【００３４】
図２および図３Ａ〜図３Ｄに示すように、型セット１０は、上型１１と、下型１２と、上型１１及び下型１２の周囲に配置される胴型の一例である第１の胴型１３及び第２の胴型１４と、を有する。
【００３５】
上型１１と下型１２とは、対向して配置されている。上型１１及び下型１２は、略円柱形状を呈する。
上型１１の底面には、鏡面研磨が施され光学素子素材１００に凸形状を転写する凹型の成形面１１ａが形成されている。また、上型１１の上端には、フランジ部１１ｂが形成されている。
【００３６】
下型１２の上面にも、鏡面研磨が施され光学素子素材１００に凸形状を転写する凹型の成形面１２ａが形成されている。また、下型１２の下端にも、フランジ部１２ｂが形成されている。
【００３７】
第１の胴型１３は、円筒形状を呈し、上型１１及び下型１２の周囲、例えば、フランジ部１１ｂ，１２ｂの間に配置されている。第１の胴型１３の内周面には、上型１１及び下型１２が外周面において嵌合する。第１の胴型１３は、上型１１及び下型１２を摺動させることができる。
【００３８】
第２の胴型１４は、外周が８角形で内周が円形の筒形状を呈し、第１の胴型１３の周囲に配置されている。第２の胴型１４の内周面には、第１の胴型１３のみが、或いは、第１の胴型１３と上型１１及び下型１２のフランジ部１１ｂ，１２ｂとが、外周面において摺動する。第２の胴型１４は、上述の上加熱板３ａに当接することで、プレスによる光学素子素材１００の押し込み量が調整され、光学素子が所望の厚さになる。
【００３９】
図３Ａに示すように、第２の胴型１４の底面には、溝１４ｃが例えば一直線状に形成されている。この溝１４ｃは、溝の形成方向（例えば、溝の長手方向であり、搬送方向Ｄと同じ方向）の両端において第２の胴型１４（型セット１０）の外周面に開口し、底面視において下型１２の底面１２ｃ（引き出し線を点線で図示）の全体を含むように形成されている。即ち、第２の胴型１４の底部には、第２の胴型１４の外周面の一部から、それに対向する外周面の一部まで、連続して開口された溝１４ｃが形成されている。そして、溝１４ｃの内側に下型１２の底部が位置している。従って、ステージ上での型セット１０では、下型１２の底部から搬送方向Ｄを見ると、第２の胴型１４の底部はステージから浮いている（ステージと接していない）ということができる。第２の胴型１４の両端には、溝１４ｃを挟んで位置する一対の凸部１４ａ，１４ｂが形成されている。
【００４０】
溝１４ｃは、両端において型セット１０の外周面に開口する。溝１４ｃの幅は、下型１２の外径以上で、第２の胴型１４の外径から内径の間の大きさである。このように、溝１４ｃは、下型１２の底面１２ｃの全体を含むように形成されている。
【００４１】
上型１１、下型１２、及び第１の胴型１３は、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金によって作製されている。なお、「主成分」とは、例えば、９０ｗｔ％以上の成分を有していることを言うものとする（以下同じ）。第２の胴型１４は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって作製されている。
【００４２】
なお、上型１１、下型１２、及び第１の胴型１３の材料は、超硬合金、サーメット、及びセラミックスのうちの少なくとも１つを含むことが望ましい。また、第２の胴型１４の材料は、オーステナイト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼を含むことが望ましい。
【００４３】
上記サーメットは、例えば、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のいずれかを主成分とするものがより望ましい。また、上記セラミックスは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、及び窒化硼素（ＢＳ）のいずれかであることがより望ましい。
【００４４】
上記の材料を用いることにより、第２の胴型１４の材質は、下型１２の材質よりも軟らかくなる。従って、第２の胴型１４の方が下型１２に比べ、磨耗し易く、磨耗粉も発生し易くなる。
【００４５】
以下、光学素子の製造装置１を用いた光学素子の製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、型セット１０の下型１２の外周面に、第１の胴型１３が内周面において嵌め込まれる。ついで、下型１２の成形面１２ａ上に、光学素子素材１００が、成形面１２ａの中心に一致するようにして載置される。なお、本実施形態では、光学素子素材１００は、球形状をなしている。
【００４６】
次に、光学素子素材１００の上方から上型１１が外周面において第１の胴型１３の内周面に嵌め込まれる。さらに、組み合わせた上型１１及び下型１２のフランジ部１１ｂ，１２ｂと第１の胴型１３との外周面に、第２の胴型１４が内周面において嵌め込まれる。こうして、光学素子素材１００の型セット１０への導入（収容）が完了する。
【００４７】
次に、光学素子素材１００を型セット１０の中で成形し、光学素子を作製する工程の説明を行う。
まず、カートリッジヒータ３ｄ，３ｅを予め所定温度に加熱してある上加熱板３ａと下加熱板３ｂとの間に、前述のように組み立てた型セット１０が搬入口シャッタ２ａの開放時に搬入される。
【００４８】
次に、エアシリンダ５が上加熱板３ａを下降させ、上型１１の上面に上加熱板３ａが接触することで、型セット１０内で挟持され収容された光学素子素材１００が、例えばガラス屈伏点以上の温度（光学素子素材１００がガラスの場合）に加熱され、加圧可能な状態になる（加熱工程）。
【００４９】
次に、加熱・加圧ステージ３にて、エアシリンダ５が上加熱板３ａを介して上方から下方に型セット１０を押圧（挟圧）することで、光学素子１００が加圧される（加圧工程）。このとき、上方から下方に向かい上型１１が押圧されると、ガラス屈伏点以上の温度に加熱されている光学素子素材１００は、加熱軟化しているため、上型１１及び下型１２の成形面１１ａ，１２ａに押しつぶされ、光学素子形状となる。
【００５０】
また、光学素子素材１００を押しつぶしていくと、上加熱板３ａが第２の胴型１４の上端面に接触し、光学素子素材１００が予め所定の中心肉厚になる位置で停止する。
その後、型セット１０は、下型１２の底面１２ｃが加熱・加圧ステージ３及び冷却ステージ４に接触した状態でスライドして搬送される。このとき、型セット１０は、溝１４ｃが搬送方向Ｄと平行になるように搬送される。
【００５１】
そして、冷却ステージ４において、光学素子素材１００は、所定の温度に低下するまで冷却される（冷却工程）。この冷却工程においては、例えば、エアシリンダ６が上冷却板４ａを下降させ、上型１１の上面に上冷却板４ａを接触させる。そして、型セット１０内で挟持され収容された光学素子素材１００が、冷却用の温度に設定されたカートリッジヒータ４ｄ，４ｅや自然冷却によって冷却される。
【００５２】
このとき、上型１１及び下型１２（タングステンカーバイド）と第２の胴型１４（オーステナイト系ステンレス鋼）との材質が異なり、冷却による体積収縮量は第２の胴型１４の方が上型１１及び下型１２よりも大きい。そのため、第２の胴型１４が大きく収縮することで、冷却ステージ４の上冷却板４ａには上型１１のみが当接するようになる。これにより、冷却時にも上型１１により光学素子（光学素子素材１００）へ圧力をかけることができる。
【００５３】
取り出し可能な温度域まで型セット１０が冷却された後、型セット１０は、溝１４ｃが搬送方向Ｄと平行になるようにスライドして搬送され、搬出口シャッタ２ｂの開放時に成形室２の外に搬出される。そして、型セット１０から、製造された光学素子が取り出される。
【００５４】
なお、以上のように光学素子を製造し、下加熱板３ｂ及び下冷却板４ｂの品質評価を行った結果について以下に記す。
上述したように型セット１０に溝１４ｃを設けて溝１４ｃを搬送方向Ｄと平行になるように型セット１０を搬送して光学素子の製造を行った場合と、溝１４ｃを設けずに光学素子の製造を行った場合（従来）との比較を行った。
【００５５】
従来のように溝１４ｃを設けずに型セット１０をスライド搬送させて光学素子を成形により製造した場合、型セット１０を５０００個回、光学素子の製造装置１に搬入し、光学素子を成形した段階で、下加熱板３ｂ及び下冷却板４ｂと第２の胴型１４の底面とが擦れた。また、これにより、第２の胴型１４から発生した磨耗粉が下加熱板３ｂ及び下冷却板４ｂの表面に固着し、下加熱板３ｂ及び下冷却板４ｂに型セット１０を載置した状態での上型１１及び下型１２の姿勢が傾く現象が確認できた。したがって、光学素子の所望の精度を維持することが困難となり、メンテナンスを実施した。
【００５６】
それに対し、本実施形態のように成形を行った場合、型セット１０を５００００回（従来の１０倍）、光学素子の製造装置１に搬入し、光学素子を成形した段階まで、光学素子の精度を維持できた。これにより、従来の手法に比べ、メンテナンス回数が減り、稼働率が向上した。
【００５７】
以上説明した本実施形態では、第２の胴型１４の底面には、両端において外周面に開口し、底面視において下型１２の底面１２ｃの全体を含む溝１４ｃが形成されている。これにより、溝１４ｃが型セット１０の搬送方向Ｄと平行になるようにすることで、型セット１０がステージ（下加熱板３ｂ及び下冷却板４ｂ）上を搬送される際、第２の胴型１４は、下型１２とステージ表面との接触面以外の部分でステージ表面と接触する。そのため、磨耗による磨耗粉の発生、ひいては磨耗粉のステージ表面への固着を防ぎ、ステージ表面の平滑性を保つことができる。
【００５８】
したがって、下加熱板３ｂ及び下冷却板４ｂ（ステージ表面）が荒れて上型１１及び下型１２の姿勢が傾くことや、ステージから型セット１０への熱の伝達が経時変化することを抑えて、安定した品質の光学素子を製造することができる。更には、ステージの平滑性を保つためのメンテナンスを省略して、稼働率の低下を防ぐこともできる。
【００５９】
よって、本実施形態によれば、光学素子製造時の稼働率の低下を防ぐことができると共に、安定した品質の光学素子を製造することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、溝１４ｃは、一直線状に形成される。そのため、ステージ表面の平滑性をより一層保つことができる。
【００６１】
また、本実施形態では、上型１１、下型１２、及び第１の胴型１３の材料は、超硬合金、サーメット、及びセラミックスのうちの少なくとも１つを含み、溝１４ｃが形成された第２の胴型１４の材料は、オーステナイト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼を含む。
【００６２】
なお、上記超硬合金は、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする。また、上記サーメットは、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のいずれかを主成分とする。また、上記セラミックスは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、及び窒化硼素（ＢＳ）のいずれかである。
【００６３】
そのため、上型１１、下型１２、及び第１の胴型１３の材料によって光学素子を高精度に製造しながら、第２の胴型１４の材料によってステージ表面との擦れを抑えることができる。
【００６４】
なお、図４（第１変形例に係る型セット１０−２を示す底面図）に示すように、第２の胴型１４−２は、内周のみならず外周も円形の筒形状を呈するものであってもよく、第１の胴型１３の周囲に配置されるものであれば、特に限定されない。また、図４に示すように、溝１４ｃ−１の幅は、下型１２の底面１２ｃの幅より大きくともよい。
【００６５】
また、図５（第３変形例における、突出部３ｆが設けられた上加熱板３ａ−３を示す断面図）に示すように、当接部材の一例である上加熱板３ａ−３（及び図１に示す上冷却板４ａのうちの少なくとも一方）に、これよりも小さな突出部３ｆを設け、この突出部３ｆを第２の胴型１４の内部に挿入させて上型１２を押圧するようにしてもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、光学素子の製造装置１は、型セット１０が順次搬送される複数ステージの例として、加熱・加圧ステージ３と冷却ステージ４との２つのステージを備えるが、３つ以上のステージを備えるようにしてもよい。その場合、加熱・加圧ステージ３をそれぞれ加熱ステージと加圧ステージとに分けてもよいし、加熱，加圧，冷却のいずれかのステージが複数配置されるようにしてもよい。
【００６７】
＜第２実施形態＞
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第２実施形態に係る型セット２０を示す断面図及び底面図である。
【００６８】
本実施形態は、型セット２０が胴型として第１の胴型２３のみを有する点、及び、溝２３ｃが第１の胴型２３に形成される点において第１実施形態と主に相違する。第１実施形態と共通の点については説明を省略する。
【００６９】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、型セット２０は、上型２１と、下型２２と、第１の胴型２３と、を有する。
上型２１と下型２２とは、対向して配置されている。上型２１及び下型２２は、略円柱形状を呈する。
【００７０】
上型２１の底面及び下型２２の上面には、第１実施形態と同様に、光学素子素材１００に凸形状を転写する凹型の成形面２１ａ，２２ａが形成されている。なお、上型２１及び下型２２には、本実施の形態では、フランジ部は形成されていない。
【００７１】
第１の胴型２３は、外周が８角形で内周が円形の筒形状を呈し、上型２１及び下型２２の周囲に配置されている。第１の胴型２３の内周面には、上型２１及び下型２２が外周面において嵌合する。第１の胴型２３は、上型２１及び下型２２を摺動させることができる。
【００７２】
図６Ｂに示すように、第１の胴型２３の底面には、溝２３ｃが例えば一直線状に形成されている。この溝２３ｃは、溝の形成方向（例えば、溝の長手方向であり、搬送方向Ｄと同じ方向）の両端において第１の胴型２３（型セット２０）の外周面に開口し、底面視において下型２２の底面２２ｂの全体を含むように形成されている。第１の胴型２３の両端には、溝２３ｃを挟んで位置する一対の凸部２３ａ，２３ｂが形成されている。
【００７３】
本実施形態における型セット２０の溝２３ｃも、両端において型セット２０の外周面に開口する。溝２３ｃの幅は、下型２２の外径以上で、第１の胴型２３の外径から内径の間の大きさである。このように、溝２３ｃは、下型２２の底面の全体を含むように形成されている。
【００７４】
なお、光学素子の製造方法は、第１実施形態と同様であるが、上型２１を押圧するために、図５に示すように、突出部３ｆが設けられた上加熱板３ａを用い、突出部３ｆが第１の胴型２３の内部に挿入されて上型２２を押圧する構成を採用するとよい。
【００７５】
以上説明した第２実施形態によっても、第１実施形態と同様に、型セット２０がステージ（下加熱板３ｂ及び下冷却板４ｂ）上を搬送される際、第１の胴型２３は、下型２２とステージ表面との接触面以外の部分でステージ表面と接触する。そのため、磨耗による磨耗粉の発生、ひいては磨耗粉のステージ表面への固着を防ぎ、ステージ表面の平滑性を保つことができる。
【００７６】
よって、本実施形態によっても、光学素子製造時の稼働率の低下を防ぐことができると共に、安定した品質の光学素子を製造することができる。
【００７７】
＜第３実施形態＞
図７Ａは、本発明の第３実施形態における下加熱板３ｂを示す斜視図である。
図７Ｂは、図７ＡのＢ部拡大図である。
【００７８】
図８Ａは、本実施形態における下加熱板３ｂ及び型セット１０を示す斜視図である。
図８Ｂは、図８ＡのＣ部拡大図である。
本実施形態は、加熱ステージ３（冷却ステージ４）の下加熱板３ｂ（下冷却板４ｂ）に、上述の第１実施形態の型セット１０の一対の凸部１４ａ，１４ｂに当接し、搬送方向Ｄに延び溝１４ｃよりも浅い一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈが形成されている点において第１実施形態と主に相違する。第１実施形態と共通の点については説明を省略する。
【００７９】
図７Ａに示すように、下加熱板３ｂには、搬送方向Ｄに延びる一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈが形成されている。図７Ｂに示すように、一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈは、断面矩形状であり、その矩形の長辺で下加熱板３ｂの表面に開口する。
【００８０】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、搬送方向Ｄに直交する断面において、下加熱板３ｂの一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈは、型セット１０の第２の胴型１４の凸部１４ａ，１４ｂよりも幅が広い。
【００８１】
また、溝３ｇ，３ｈの深さは、凸部１４ａ，１４ｂの突出量よりも小さいため、型セット１０の溝１４ｃは、下加熱板３ｂに非接触である。
【００８２】
なお、下冷却板４ｂにも、下加熱板３ｂの一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈと同様の一対の搬送ガイド溝が形成されるようにするとよく、複数のステージのうち少なくとも１つのステージに上述の一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈが形成されればよい。また、本実施形態において上述の第２実施形態の型セット２０を用いてもよい。
【００８３】
以上説明した本実施形態では、加熱・加圧ステージ３の下加熱板３ｂ（複数のステージの少なくとも１つ）には、型セット１０の凸部１４ａ，１４ｂに当接し、搬送方向Ｄに延び溝１４ｃよりも浅い一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈが形成されている。そのため、上述の第１実施形態と同様の効果を得られるのに加え、発生する磨耗粉を一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈに溜めることができるとともに、一対の搬送ガイド溝３ｇ，３ｈによって型セット１０をガイドすることもできるという効果を得られる。
【００８４】
＜第４実施形態＞
図９は、本発明の第４実施形態における下加熱板３ｂ及び型セット３０を示す斜視図である。
【００８５】
本実施形態は、加熱ステージ３（冷却ステージ４）の下加熱板３ｂ（下冷却板４ｂ）に、型セット３０の一対の凸部３４ａ，３４ｂに当接し、搬送方向Ｄに延びる一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊが形成されている点において第１実施形態と主に相違する。第１実施形態と共通の点については説明を省略する。
【００８６】
図９に示すように、下加熱板３ｂには、搬送方向Ｄに延びる一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊが形成されている。一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊには、傾斜面３ｋ，３Ｌが形成され、一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊの断面形状は、下底よりも長い上底でステージ表面に開口する台形状を呈する。
【００８７】
型セット３０のうち、上型３１、下型３２、及び第１の胴型３３については、第１実施形態の型セット１０のものと同様である。
型セット３０の第２の胴型３４も、第１実施形態の型セット１０の第２の胴型１４と同様に、外周が８角形で内周が円形の筒形状を呈し、第１の胴型３３の周囲に配置されている。
【００８８】
但し、本実施の形態の第２の胴型３４では、一対の凸部３４ａ，３４ｂは、中心側から外周端に近づくほど突出量が大きくなり、凸部３４ａ，３４ｂの底面は、一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊの傾斜面３ｋ，３Ｌに当接する傾斜面である。
【００８９】
図９に示すように、一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊの深さは、凸部３４ａ，３４ｂの突出量よりも小さいため、型セット３０の溝３４ｃは、下加熱板３ｂに非接触である。なお、本実施の形態では凸部３４ａ，３４ｂの先端（下端）間の領域（型セット３０の搬送方向Ｄに直交する幅にほぼ一致）において両端が外周面に開口するが、ステージに非接触になる部分の溝３４ｃは、下型３２の底面３２ａよりも幅が大きく、一対の傾斜面３ｋ，３Ｌに亘る。
【００９０】
なお、下冷却板４ｂにも、下加熱板３ｂの一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊと同様の一対の搬送ガイド溝が形成されるようにするとよく、複数のステージのうち少なくとも１つのステージに上述の一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊが形成されればよい。
【００９１】
以上説明した本実施形態では、加熱・加圧ステージ３の下加熱板３ｂ（複数のステージの少なくとも１つ）には、型セット３０の凸部３４ａ，３４ｂに当接し、搬送方向Ｄに延びる一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊが形成されている。そのため、上述の第１実施形態と同様の効果を得られるのに加え、上述の第３実施形態と同様に、発生する磨耗粉を一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊに溜めることができるとともに、一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊによって型セット３０をガイドできるという効果を得られる。
【００９２】
また、本実施形態では、一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊには、傾斜面３ｋ，３Ｌが形成され、凸部３４ａ，３４ｂは、一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊの傾斜面３ｋ，３Ｌに当接する傾斜面を有する。そのため、型セット３０を確実にガイドすることで、型セット３０の凸部３４ａ，３４ｂががたつきにより一対の搬送ガイド溝３ｉ，３ｊと擦れるのも抑えることができる。
【００９３】
＜第５実施形態＞
図１０は、第５実施形態に係る型セット４０を示す底面図である。
本実施形態の型セット４０は、凸部４４ａ，４４ｂに凹部４４ｃ，４４ｄが形成されている点において主に第１実施形態の型セット１０に相違する。そのため、この相違点を中心に説明する。
【００９４】
凸部４４ａ，４４ｂには、ステージに当接する当接面と、非当接面である凹部４４ｃ，４４ｄとが交互に複数ずつ形成されている。これらの凹部４４ｃ，４４ｄは、搬送方向Ｄに交差する方向に延び、搬送方向Ｄの後方側で型セット４０の外周面に開口する。
【００９５】
そのため、凸部４４ａ，４４ｂがステージに擦れるのを抑えながら、磨耗粉が凹部４４ｃ，４４ｄ内を通って型セット４０の外側に排出され易くなり、磨耗粉が凸部４４ａ，４４ｂに溜まるのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００９６】
１      光学素子の製造装置
２      成形室
２ａ      搬入口シャッタ
２ｂ      搬出口シャッタ
３      加熱・加圧ステージ
３ａ      上加熱板
３ｂ      下加熱板
３ｃ      基台
３ｄ，３ｅ      カートリッジヒータ
３ｆ      突出部
３ｇ，３ｈ      搬送ガイド溝
３ｉ，３ｊ      搬送ガイド溝
３ｋ，３Ｌ      傾斜面
４      冷却ステージ
４ａ      上冷却板
４ｂ      下冷却板
４ｃ      基台
４ｄ，４ｅ      カートリッジヒータ
５，６      エアシリンダ
７      気体流入部
８      気体流出部
１０      型セット
１１      上型
１１ａ      成形面
１１ｂ      フランジ部
１２      下型
１２ａ      成形面
１２ｂ      フランジ部
１２ｃ      底面
１３      第１の胴型
１４      第２の胴型
１４ａ，１４ｂ      凸部
１４ｃ      溝
２０      型セット
２１      上型
２１ａ      成形面
２２      下型
２２ａ      成形面
２２ｂ      底面
２３      第１の胴型
２３ａ，２３ｂ      凸部
２３ｃ      溝
３０      型セット
３１      上型
３２      下型
３２ａ      底面
３３      第１の胴型
３４      第２の胴型
３４ａ，３４ｂ      凸部
３４ｃ      溝
４０      型セット
４２      下型
４２ａ      底面
４４      第２の胴型
４４ａ，４４ｂ      凸部
４４ｃ，４４ｄ      凹部
４４ｅ      溝
１００      光学素子素材
【図１】
0005695518.tif 000002
【図２】
0005695518.tif 000003
【図３Ａ】
0005695518.tif 000004
【図３Ｂ】
0005695518.tif 000005
【図３Ｃ】
0005695518.tif 000006
【図３Ｄ】
0005695518.tif 000007
【図４】
0005695518.tif 000008
【図５】
0005695518.tif 000009
【図６Ａ】
0005695518.tif 000010
【図６Ｂ】
0005695518.tif 000011
【図７Ａ】
0005695518.tif 000012
【図７Ｂ】
0005695518.tif 000013
【図８Ａ】
0005695518.tif 000014
【図８Ｂ】
0005695518.tif 000015
【図９】
0005695518.tif 000016
【図１０】
0005695518.tif 000017