(57)【要約】【課題】成形型ユニットを高精度に調整できる成形型ユニットの調整方法及び成形装置を提供する。【解決手段】外部の窒素ガス供給源より、２ａｔｍの圧力で、上型固定支持部材２内部の供給通路３Ａに、圧力伝達媒体としての窒素ガスを供給すると、型保持部材３の下面より均一にガスが吐出され、それにより揺動部材４の球面部４ａに対して均一な力を付与する（それにより静圧が形成される）ことで、スプリング３２の力に抗して揺動部材４を下方に変位（離隔）させるので、型保持部材３に対して揺動部材４を容易に回転変位させることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型保持部材に保持される成形型ユニットの調整方法において、
前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方より、その他方に向かって圧力伝達媒体を吐出させて、前記型保持部材より前記成形型ユニットを離隔させる方向に力を付与するステップと、
前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させるステップとを有することを特徴とする成形型ユニットの調整方法。
【請求項２】
型保持部材の球面形状の受け面で保持される、球面部を有する成形型ユニットの調整方法において、
前記受け面と前記球面部の少なくとも一方より、その他方に向かって圧力伝達媒体を吐出させて、前記受け面より前記球面部を離隔させる方向に力を付与するステップと、
前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させるステップとを有することを特徴とする成形型ユニットの調整方法。
【請求項３】
前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させるステップは、前記受け面の曲率中心に対してその曲率半径より外側において、前記成形型ユニットに変位力を付与するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項４】
前記受け面の曲率中心が、前記成形型ユニットの成形面上もしくはその近傍に位置しており、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させた後、前記受け面に着地したときに、前記型保持部材に対する前記成形型ユニットの回転角１度当たりの、前記成形型ユニットの中心軸に直交する方向における前記成形面の変位量が１００μｍ以下となることを特徴とする請求項２又は３に記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項５】
前記型保持部材に対して前記成形型ユニットは静圧により支持されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項６】
前記型保持部材の受け面又は前記成形型ユニットの球面部の立体角がπ／５以上３π以下であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項７】
前記受け面より前記球面部を離隔させる方向に力を付与する前記ステップにおいて、前記受け面と前記球面部の少なくとも一方より、その他方に向かって第１の圧力で圧力伝達媒体を吐出させ、
その後、前記型保持部材の受け面と前記成形型ユニットの球面部の前記少なくとも一方から吐出される圧力伝達媒体の圧力を第２の圧力に変更するステップを有することを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項８】
圧力伝達媒体の圧力を第２の圧力に変更するステップにより、前記型保持部材の受け面に前記成形型ユニットの球面部を当接させることを特徴とする請求項７に記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項９】
前記第２の圧力とは、大気圧以下の圧力であることを特徴とする請求項８に記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項１０】
前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一部は多孔質材料から形成されており、圧力伝達媒体は前記多孔質材料を介して吐出されることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項１１】
前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを介して、圧力伝達媒体が吐出されることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項１２】
前記成形型ユニットの前記球面部以外の面から、又は前記面に対して、圧力伝達媒体を吐出することで、前記成形型ユニットの球面部を前記型保持部材の受け面に向かって付勢することを特徴とする請求項２乃至１１のいずれかに記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項１３】
前記成形型ユニットの前記球面部以外の面、及び／又は前記面に対向する面は、異なる方向に延在する複数の分割面を有し、前記複数の分割面に向かって吐出される圧力伝達媒体の圧力及び／又は流量を異ならせることにより、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させることを特徴とする請求項１２に記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項１４】
前記複数の分割面に向かって吐出される圧力伝達媒体の吐出面は、多孔質材料から形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項１５】
前記成形型ユニットは光学素子成形のために用いられることを特徴とする請求項２乃至１４のいずれかに記載の成形型ユニットの調整方法。
【請求項１６】
球面部を備えた成形型ユニットと、
前記成形型ユニットの球面部を保持する球面形状の受け面を備えた型保持部材と、
前記受け面と前記球面部の少なくとも一方からその他方に対して圧力伝達媒体を吐出する吐出手段とを有し、
前記吐出された圧力伝達媒体により、前記受け面より前記球面部が離隔する方向に力が付与されるようになっていることを特徴とする成形装置。
【請求項１７】
前記成形型ユニットとともに移動する被駆動部材と、
前記被駆動部材に対し、前記受け面の曲率中心に対してその曲率半径より外側で変位力を付与する付与部材とを有することを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項１８】
前記成形型ユニットは、上型及び下型の少なくとも一方と、前記球面部を有する揺動部材と、前記被駆動部材とを有し、前記被駆動部材は、その内側に前記一方の型を嵌合させ且つその外側に前記揺動部材を嵌合させた円管状部材であり、前記一方の型と前記被駆動部材及び／又は前記被駆動部材と前記揺動部材は、６０度以下のテーパ角でテーパ嵌合していることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の成形装置。
【請求項１９】
前記付与部材はマイクロメータであることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の成形装置。
【請求項２０】
前記付与部材と前記被駆動部材との間の変位力の伝達は、平行弾性バネを介して行われることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれかに記載の成形装置。
【請求項２１】
前記受け面の曲率中心が、前記成形型ユニットの成形面上もしくはその近傍に位置しており、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させた後、前記受け面に着地したときに、前記型保持部材に対する前記成形型ユニットの回転角１度当たりの、前記成形型ユニットの中心軸に直交する方向における前記成形面の変位量が１００μｍ以下となることを特徴とする請求項１６乃至２０に記載の成形装置。
【請求項２２】
前記型保持部材に対して前記成形型ユニットは静圧により支持されることを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれかに記載の成形装置。
【請求項２３】
前記型保持部材の受け面又は前記成形型ユニットの球面部の立体角がπ／５以上３π以下であることを特徴とする請求項１６乃至２２のいずれかに記載の成形装置。
【請求項２４】
前記受け面と前記球面部の少なくとも一方より、その他方に向かって第１の圧力で圧力伝達媒体を吐出させ、
その後、前記型保持部材の受け面と前記成形型ユニットの球面部の前記少なくとも一方から吐出される圧力伝達媒体の圧力を第２の圧力に変更する圧力調整手段を有することを特徴とする請求項１６乃至２３のいずれかに記載の成形装置。
【請求項２５】
圧力伝達媒体の圧力を第２の圧力に変更することにより、前記型保持部材の受け面に前記成形型ユニットの球面部を当接させることを特徴とする請求項２４に記載の成形装置。
【請求項２６】
前記第２の圧力とは、大気圧以下の圧力であることを特徴とする請求項２５に記載の成形装置。
【請求項２７】
前記吐出手段は、前記少なくとも一方に配置された多孔質材料を有することを特徴とする請求項１６乃至２６のいずれかに記載の成形装置。
【請求項２８】
前記吐出手段は、前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを有することを特徴とする請求項１６乃至２６のいずれかに記載の成形装置。
【請求項２９】
前記吐出手段は、前記成形型ユニットの前記球面部以外の面から、又は前記面に対して、圧力伝達媒体を吐出することで、前記成形型ユニットの球面部を前記型保持部材の受け面に向かって付勢することを特徴とする請求項１６乃至２８のいずれかに記載の成形装置。
【請求項３０】
前記成形型ユニットの前記球面部以外の面、及び／又は前記面に対向する面は、異なる方向に延在する複数の分割面を有し、前記複数の分割面に向かって吐出される圧力伝達媒体の圧力及び／又は流量を異ならせることにより、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させることを特徴とする請求項２９に記載の成形装置。
【請求項３１】
前記複数の分割面に向かって吐出される圧力伝達媒体の吐出面は、多孔質材料から形成されていることを特徴とする請求項３０に記載の成形装置。
【請求項３２】
球面部を備えた成形型ユニットと、
前記成形型ユニットの球面部を保持する球面形状の受け面を備えた型保持部材と、
前記受け面と前記成形型ユニットの球面部の少なくとも一方から圧力伝達媒体を吸引する吸引手段とを有し、
圧力伝達媒体を吸引することにより発生する大気圧との圧力差を利用して、前記型保持部材の受け面で前記成形型ユニットの球面部を保持することを特徴とする成形装置。
【請求項３３】
前記吸引手段は、前記少なくとも一方に配置された多孔質材料を有することを特徴とする請求項３２に記載の成形装置。
【請求項３４】
前記吐出手段は、前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを有することを特徴とする請求項３２に記載の成形装置。
【請求項３５】
球面部と、前記球面部以外の面とを備えた成形型ユニットと、
前記成形型ユニットの球面部を保持する球面形状の受け面を備えた型保持部材と、
前記球面部以外の面及び／又は前記受け面に対して、複数の位置から異なる圧力で圧力伝達媒体を吐出可能な吐出調整手段とを有し、
前記吐出調整手段から吐出される圧力伝達媒体により、前記球面部以外の面及び／又は前記受け面に生じる圧力差を利用して、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位可能となっていることを特徴とする成形装置。
【請求項３６】
前記吐出調整手段は、前記型保持部材及び／又は前記球面部に配置された多孔質材料を有することを特徴とする請求項３５に記載の成形装置。
【請求項３７】
前記吐出手段は、前記型保持部材及び／又は前記球面部に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを有することを特徴とする請求項３５に記載の成形装置。
【請求項３８】
球面部を備えた固定成形型ユニットと、
前記固定成形型ユニットの球面部を保持する球面形状の受け面を備えた第１型保持部材と、
前記第１型保持部材の受け面と前記固定成形型ユニットの球面部との間に圧力伝達媒体を吐出する第１吐出手段と、
前記固定成形型ユニットに対し接離可能に変位する移動成形型ユニットと、
前記移動成形型ユニットを保持する第２型保持部材と、
前記第２型保持部材と前記移動成形型ユニットとの間に圧力伝達媒体を吐出する第２吐出手段とを有し、
前記受け面と前記球面部との間に吐出された圧力伝達媒体により、前記受け面から前記球面部を離隔させる方向に力を付与することで、前記第１型保持部材と前記固定成形型ユニットとの位置調整を行うことができ、
前記第２型保持部材と前記移動成形型ユニットとの間に吐出された圧力伝達媒体を吐出することにより、前記第２型保持部材と前記移動成形型ユニットとの位置調整を行うことができるようになっていることを特徴とする成形装置。
【請求項３９】
前記第１及び前記第２吐出手段は、多孔質材料を有することを特徴とする請求項３８に記載の成形装置。
【請求項４０】
前記第１及び前記第２吐出手段は、前記型保持部材及び／又は前記球面部に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを有することを特徴とする請求項３８に記載の成形装置。
【請求項４１】
前記成形型ユニットは光学素子成形のために用いられることを特徴とする請求項１６乃至４０のいずれかに記載の成形装置。
【請求項４２】
前記成形装置は、プラスチック材料を射出成形することを特徴とする請求項１６乃至４０のいずれかに記載の成形装置。
【請求項４３】
前記成形装置は、ガラス材料を熱間プレス成形することを特徴とする請求項１６乃至４２のいずれかに記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、成形型ユニットの調整方法及び成形装置に関し、例えば光学素子などの成形用の成形型ユニットを精度良く調整できる成形型ユニットの調整方法及び成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成形によって、例えば高精度な光学素子などの成形品を創成する成形装置において、素材を成形する複数の成形型について、偏心することなく互いに精度良く組み合わせて成形キャビティを構成することは、高精度な形状の成形品を得る上で極めて重要なことである。この成形型の偏心精度を小さくする手法として、成形キャビティを構成する型部品の機械加工精度などを向上することは常套的に行われており、従来から、この手法により成形品の高精度成形を実現することが試みられている。
【０００３】
しかし、機械加工精度を向上させるにしても、通常は成形型部品の加工誤差を数μｍ以内に収めるのが限界であり、これに手作業による擦り合わせ等の手間がかかる労力や特殊な技能を費やしても、１μｍ程度の部品加工精度を達成するのが限界であった。なぜなら、成形型部品を組み込んで成形キャビティを構成したときに、互いの成形型の偏心精度が、その加工精度のバラツキに応じたシフト（光軸直交方向のズレ）やティルト（軸線の傾き）を発生し得るからである。特に、シフト偏心の場合は、共通の突き当て部品により複数の成形型部品を突き当てることで、前述したように時間と労力をかければ１μｍ程度まで抑えることが可能であるが、ティルト偏心では１分角以下の組み上げ精度を確保することは非常に難しかった。
【０００４】
これに対し、以下の特許文献１においては、上型のマウントを球形状とし、ベースの受け面を球面として、かかるマウントを嵌め込み、クランプ部材を介してボルトで固定した構成が開示されている。かかる技術によれば、マウントを受け面に対して回転させることで、上型の下型に対するティルト調整を行うことができる。
【特許文献１】
特開平８−２５９２４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来技術によれば、ティルト調整後にマウントを保持するクランプ部材をボルトで締め上げると、複数のボルト間の不均一な力によってマウントが移動し、せっかく調整されたティルト角度が変わってしまうおそれがある。
【０００６】
一方、部品精度を高くすることによってティルト精度を向上するのではなく、球面で受けられる成形型又はその保持部品を、成形時の押圧により自動調心する構造が、既に本発明者らによって提案されている（特願２００１‐２３９０１０）。しかるに、押圧により成形型またはその保持部品が自動調心されるためには、球面受けでの摺動摩擦力を極めて小さくすることが望ましいが、当接したままの状態では摺動摩擦力を低減することは難しく、従って成形型部品同士のティルト偏心を高精度に達成することは困難であったといえる。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、成形型ユニットを高精度に調整できる成形型ユニットの調整方法及び成形装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の成形型ユニットの調整方法は、型保持部材に保持される成形型ユニットの調整方法において、前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方より、その他方に向かって圧力伝達媒体を吐出させて、前記型保持部材より前記成形型ユニットを離隔（両者を接近させる付勢力に対向する力を前記圧力媒体が発揮しているにもかかわらず両者がいまだ接している状態を含む）させる方向に力を付与すると、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させるステップとを有することを特徴とする。ここで、圧力伝達媒体を吐出される前記他方の面は、単一の面でも良く又分割された面でも良い。又、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットは、部分球面同士を接触させて保持されるのが好ましいが、圧力伝達媒体の吐出面又はそれに対向する面は、球面に限らず平面であっても良い。
【０００９】
請求項２に記載の成形型ユニットの調整方法は、型保持部材の球面形状の受け面で保持される、球面部を有する成形型ユニットの調整方法において、前記受け面と前記球面部の少なくとも一方より、その他方に向かって圧力伝達媒体を吐出させて、前記受け面より前記球面部を離隔（両者を接近させる付勢力に対向する力を前記圧力媒体が発揮しているにもかかわらず両者がいまだ接している状態を含む）させる方向に力を付与すると、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させるステップとを有することを特徴とする。尚、「変位」には、回転、シフトが含まれる。又、圧力伝達媒体とは、液体又は気体を指し、それぞれ水や油であっても良いし、空気やアルゴン等のガスであっても良く、その種類は問わない。ちなみに、ガスの場合は、空気や窒素ガスを使用すれば、安価で取り扱いも容易であるので好ましい。更に、前記球面部の表面は、球面の一部であって良く、例えば球面部自体がドーナツ状であっても良い。
【００１０】
本発明者は上述した問題点に鑑み、鋭意研究の結果、以下の事柄を見いだしたのである。すなわち、圧力伝達媒体を用いて前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを浮上（密着した状態から若干離隔する方向に移動した状態を示し、必ずしも完全に離隔している必要はない）支持することで、極めて小さな（或いはゼロの）球面摺動摩擦力を実現でき、それにより軽い力で、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させることができるため、例えば上型と下型との軸線を合わせるようなティルト調整も容易にでき、さらには前述した自動調心も、より高精度に実現できるのである。
【００１１】
さらに本発明者は、ティルト偏心を高精度に抑えるよう調整するには、次のような条件を満たすとよく、それにより押圧による自動調心よりもさらに偏心精度を向上させ得ることを見出した。それは、
▲１▼  設定した成形型ユニットのティルト量が成形において高精度に再現されること、
▲２▼  ティルト量の設定を高精度に変更できること、の２点である。
【００１２】
つまり、ある任意のティルト量で最初に成形を行い、その成形品の形状を測定してそこに存在するティルト量を求め、そのティルト量を修正するのに必要な成形型ユニットのティルト修正量を高精度に設定し直すことができれば、ティルト量を低減できる。つまり、成形におけるティルト偏心について、（１）バラツキ誤差が充分小さければ、（２）高精度の調整機構により偏り誤差は補正できる、と言い換えることが出来る。
【００１３】
この手法によれば、成形の最初から高精度にティルト偏心を合わせこむ必要はなく、前述したような大変な労力や特殊な技能を駆使して高精度な型部品を製作する必要もなくなり、また、成形品から直接ティルト量を求めるので一連の工程が製品品位を向上させることに直接的に寄与するという、非常に優れた特徴を有するものである。
【００１４】
本発明者は、従来のように単に成形型ユニットの加工精度を高めたり、絶対的な基準を衝にした成形型ユニットの合わせ込み等を行わずに、異なる視点から、如何に高精度に▲１▼と▲２▼の条件を満たすティルト機構を実現できるかを鋭意研究することによって、本発明を成したのである。
【００１５】
請求項３に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２に記載の発明において、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させるステップは、前記受け面の曲率中心に対してその曲率半径より外側において、前記成形型ユニットに変位力を付与するステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記受け面の曲率半径より内側において、前記成形型ユニットに変位力を付与することはもちろん可能である。しかしながら、前記受け面の曲率中心に対してその曲率半径より外側において、前記成形型ユニットに変位力を付与すれば、例えば調整部材を動かしながら前記成形型ユニットのティルト角を調整する際に、前記成形型ユニットに付与すべき変位力が少なくてすみ、またティルト角に対応する調整部材の移動量が大きく拡大されるので、容易に且つ高精度に成形型ユニットのティルト角度調整ができる。本発明によれば、このように簡素で確実な機構に相まって、吐出する圧力伝達媒体によって前記受け面と前記球面部との摩擦力を低減するので、前記成形型ユニットの滑らかな動きが実現できる。更に、前記受け面の曲率半径より内側において、前記成形型ユニットに変位力を付与する場合に比べると、例えば変位力を付与する調整部材が前記成形型ユニットから離れて位置するので熱の影響を受けにくく、調整を高精度に行える。また、成形時に大きなプレス力が付与されても、前記受け面の曲率半径より調整部材が外側にあれば、それに応じた小さな力でティルトが変動するのを抑えられるので、成形中も安定して成形型ユニットを保持でき、同一ティルト角度を維持できる。
【００１７】
従来技術によれば、例えば調整部材を微小送りする際にも、成形型ユニットと型保持部材との摩擦力が大きいためスティックスリップが発生して、前記成形型ユニットが全く動かなかったり、突然大きく動いたりして、微小な角度調整は困難であった。本発明は、前記成形型ユニットと前記型保持部材との間の摩擦力を低減し、調整を容易にしている。
【００１８】
例えば次世代の光情報記録再生装置である光ピックアップ装置においては、光源波長が４０５ｎｍと短くしかもＮＡ０．８５という極めて高い集光力を有する対物レンズが必要とされている。このような対物レンズを上型と下型とによるプレス成形で創成する場合には、精度誤差に応じてその表裏光学面の偏心が生じうるが、かかる偏心は対物レンズの光学性能に大きな影響を与える。例えば、対物レンズにおける表裏光学面の偏心（シフトという）が０．５μｍあると、そのレンズは１５ｍλｒｍｓ程度のコマ収差を発生してしまう。同様に、ティルトが１５秒角あるとコマ収差が１５ｍλｒｍｓ程度発生する。このように、極めて敏感に偏心やティルトの影響を受ける成形レンズを高精度に且つ効率よく生産するためには、その成形装置が次の２条件を満たすと好ましい。
（ａ）  成形時における成形型ユニットの光学転写面のシフト、ティルトを、上述した値に維持できること。
（ｂ）  成形型ユニットの光学転写面のシフト、ティルトを、上述した値以下で調整できること。
【００１９】
（ａ）の条件は、いわゆるバラツキ誤差が小さく精密な成形を実現するためのものであり、特にティルトが成形中に繰り返し再現するためには、成形型ユニットが熱による膨縮などが発生しない固定部材にしっかりと固定されていることが望ましい。（ｂ）の条件については、成形装置に偏り誤差を正確に修正できる機能を持たせるものであり、例えば成形された光学素子の性能評価から求められる光学転写面の換算ティルトやシフト量に対して、成形型ユニットの光学転写面のティルトやシフトを補正するように調整することが望ましい。本発明によれば、以上の条件を満たすことが可能となる。
【００２０】
特に、成形時には圧力伝達媒体の吐出をやめることで、前記受け面の摩擦力を増して前記成形型ユニットを強固に固定することができる。かかる場合、プレス力によってティルト角度が変動しないようにするための前記受け面と前記球面部との間に作用させる押圧力は、スプリングや圧力伝達媒体による静圧力など、公知手法により容易に発生させることができる。
【００２１】
尚、圧力伝達媒体により型保持部材と成形型ユニットを離隔させることもできるが、完全に離隔させなくとも押圧力を低減させることで両者の界面に働く摩擦力を低減でき、ティルト調整力よりも摩擦力を小さくすることで、成形型ユニットの微小なティルト調整ができる。また、完全に離隔させなければ、離隔するときに発生するティルト角度の変動や、完全離隔状態から密着状態にするときに発生するティルト角度の揺らぎなどを抑制できる。
【００２２】
ここで、本発明においては、成形型ユニットとは、上型（或いは下型）単体であってもよく、上型（或いは下型）を固定し一体的に動きうる部材（後述する揺動部材等）がある場合、上型（或いは下型）とその部材とで構成してもよい。
【００２３】
請求項４に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２又は３に記載の発明において、前記受け面の曲率中心が、前記成形型ユニットの成形面上もしくはその近傍に位置しており、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させた後、前記受け面に着地したときに、前記型保持部材に対する前記成形型ユニットの回転角１度当たりの、前記成形型ユニットの中心軸に直交する方向における前記成形面の変位量が１００μｍ以下となることを特徴とする。
【００２４】
特に、特許文献１のようなティルト（角度）調整機構では、ティルトを調整するとシフトが同時に発生してしまうため、シフトも調整しなおさなげればならないという、極めて煩雑で再現性の乏しい角度調整を行わなければならなかった。
【００２５】
これに対し本発明では、前記成形型ユニットの球面部を、その外周面と略同一の曲率半径を有すると好ましい球面形状の受け面により接触保持する前記型保持部材を設けている。この保持態様を「球面受け」と称する。かかる球面受けによれば、摺動摩擦を無視する限り、前記受け面の曲率中心周りに前記成形型ユニットを回転調整できることとなる。特に、前記受け面の曲率中心が、前記成形型ユニットの成形面上もしくはその近傍に位置する構成となっていれば、かかる球面受けに沿って、前記成形型ユニットを前記型保持部材に対して回転変位させることで、その傾角を調整した際に、それに伴い成形面中心のシフト偏心が殆ど生じない（１００μｍ以下）ので、シフト偏心とは独立して、ティルト偏心を高精度に調整可能となる。ここでティルト偏心とは、前記成形型ユニットの成形面の本来あるべき成形品に対する傾き角（傾角）を指し、その成形面の基準点周りの回転のみによって表される偏心量を意味する。例えば前記成形型ユニットから成形される成形品が光学素子であり、成形面が光学転写面を含む場合は、成形面基準点を光学転写面の中心としたり、光軸上の点としたりできる。
【００２６】
いずれにしても、ティルト偏心だけでは基準点の平行移動（シフト）は発生しない。また、ここでいうシフト偏心は、前述基準点の平行移動によるズレを指し、特に成形品が光学素子の場合は、光軸上の点を基準点とした場合、光軸に対して直交方向の平行移動（横ズレ）をシフト偏心と呼ぶ。ティルト偏心とシフト偏心の組み合わせにより、任意の偏心を表現できる。
【００２７】
この偏心の定義からもわかる通り、球面受けを構成する前記型保持部材の受け面の曲率中心を、前記成形型ユニットの成形面の基準点に一致もしくは充分近くなるように成形型ユニットを配置すると、前述したようにティルト調整により、球面受けに沿って成形型ユニットを摺動させても、それに伴うシフト偏心はほとんど生じないか、生じても非常に小さく抑えることができる。
【００２８】
例えば、前記受け面の曲率中心が前記成形型ユニットの成形面中心から１ｍｍずれていたとしても、角度調整を１分角行ったときに光学面が振られて発生するシフト量は０．３μｍであり、前述したような高精度な対物レンズであってもほぼ無視できる値である。すなわち、前記受け面の曲率中心が前記成形型ユニットの成形面中心になくても、その近傍に存在すればよいのである。本発明のティルト調整方法では、極めて高精度かつ再現性よくティルトを調整できるので、決められた方向に３分角程度ティルトを行うことによって、成形レンズに発生したコマ収差から、球面受けの曲率中心と光学転写面中心の離れ量ｄを割り出すことができる。ひとたびこの離れ量ｄを割り出すと、ティルト調整角度θに伴い発生するシフト量Δが以下の式（１）により事前に正確に求められるので、ティルト調整を行うと同時に発生するシフトも調整してしまい、極めて効率の良い成形型ユニットの偏心調整作業が実現できる。
ｄ＝Δ／ｔａｎθ・・・（１）
上述の（ａ）や（ｂ）の条件を満たす精密な成形型ユニットのシフト調整については、本発明者により既に特開平２００１−３４１１３４、特願２００２−０５５２４１などで明らかにされている技術を使用すれば、容易に実現できる。このように、従来技術では達成不能な高精度且つ容易な成形型ユニットの偏心調整が、本発明によって実現でき、高精度な成形レンズを高効率に生産することができる。
【００２９】
請求項５に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２乃至４のいずれかに記載の発明において、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットは静圧により支持されることを特徴とするので、例えば非接触状態で、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを支持できるため、ティルト調整に必要な力は小さくて済む。尚、前記型保持部材に対して、前記成形型ユニットは完全に非接触状態に維持されなくても、その間に働く摩擦力が、ティルト調整する力にうち勝てば足りる。
【００３０】
前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方より、その他方に向かって圧力伝達媒体を吐出させた際に、そこに隙間が生じその隙間が１００μｍ以下の場合は、押圧力と前記成形型ユニットと前記型保持部材の隙間内にある圧力伝達媒体の圧力とが釣りあって、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットが浮上し静止して安定する状態が得られる。このとき、隙間内の圧力伝達媒体の流れは層流となっており、つまり静圧により前記成形型ユニットが型保持部材に対して浮上支持された状態となっている。この状態は、圧力伝達媒体の供給圧力が極めて効率よく前記成形型ユニットを浮上支持する力に変換されているので、圧力伝達媒体の消費量が少なくてすみ、振動などを発生せず、浮上しているので摩擦はほとんどゼロとなり、微小な角度調整を行うには容易である。従って、低コスト、高精度に成形型ユニットのティルト調整が実現できる。
【００３１】
あまり隙間が大きく前記成形型ユニットの浮上量が大きいと、ティルト角度調整後に、前記成形型ユニットが前記型保持部材に着座する際に前記成形型ユニットがわずかに転動したりして、調整したティルト角度が変動してしまうなどのおそれがある。また、圧力伝達媒体を供給して浮上させる際にも、設定されているティルト角度が変動する可能性があるので、隙間は小さい方が良い。隙間量が例え１μｍと非常に小さくても、ティルト調整における浮上効果は変わらないからである。
【００３２】
請求項６に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２乃至５のいずれかに記載の発明において、前記型保持部材の受け面又は前記成形型ユニットの球面部の立体角がπ／５以上３π以下であることを特徴とする。
【００３３】
球面受けは、前記型保持部材の受け面の曲率半径を大きくするか、前記受け面の立体角を、例えばπ／５以上と大きく取ることにより、前記成形型ユニットもしくは前記型保持部材を受ける面積を大きくすることが容易なため、前記成形型ユニットが成形時に成形材料や相手部品から射出力やプレス力を受ける場合でも、充分面圧を小さくして受けることができるので、機械構造としての信頼性を高くできる。つまり、前述した（ａ）の要件を、機械的に接触した状態の球面受けは満たすことができる。尚、前記受け面の立体角が３π以下であれば、前記成形型ユニットとの組み合わせの自由度を確保できる。
【００３４】
更に、（ｂ）の要件として、高精度にティルト偏心を調整するためには、（ｉ）球面受けがティルト調整に際してバックラッシュやスティックスリップ等を発生せずに極めて滑らかに摺動することが必要であり、又（ｉｉ）高精度の微小回転角調整機構が必要である。本発明者は、この（ｉ）の条件を満たすために、球面受けを静圧により非接触で摺動させることを思い立った。球面受けの凸側を構成する前記成形型ユニットの球面部からでも良いし、凹側を構成する前記型保持部材の受け面からでも良いが、圧力伝達媒体を供給し、前記球面部と前記受け面との間に吐出することで圧力伝達媒体による静圧で、その間に隙間を生じさせることができる。
【００３５】
このとき、前記成形型ユニットには、前記型保持部材に向かって付勢するバネが設けられていると好ましく、圧力伝達媒体から付与される力が、前記バネの付勢力にうち勝って前記受け面より前記成形型ユニットを浮上（離隔）させれば、非接触であるから摩擦量を生ずることなく、前記成形型ユニットを前記型保持部材に対して容易に回転変位させティルト調整を行うことができる。尚、前記型保持部材に対して、前記成形型ユニットは完全に浮上して非接触状態に維持されなくても、その間に働く摩擦力が、ティルト調整力にうち勝てば足りる。
【００３６】
成形時のプレス力に抗して、前記成形型ユニットを高い剛性で固定保持するには、前記受け面は大きいほうが好ましい。その方が、プレス力を大面積で支えることにより、前記受け面の弾性変形を小さくし、摩擦力を大きくできるので、前記成形型ユニットを安定して保持でき、その結果、高精度の光学素子などを成形することができる。また、ティルト角度調整の際に押圧力に抗する力は、圧力伝達媒体の供結圧力とそれを受ける面積の積で決まるから、前記受け面の面積が大きいということは、より少ない供給圧力で支持できることになり、また、局部的な吐出圧力の偏りも大面積で平均化されるので、安定した摩擦力の低減が図れる。
【００３７】
具体的にどれくらいの面積が妥当か考察すると、前記球面部側が球より大きな立体角では前記受け面に嵌合不能となるので、最大でも立体角４π以下となり、光学素子を成形物とするとその大きさから曲率半径も５０〜１００ｍｍ程度となる。そこで、球面受けの曲率中心が前記成形型ユニットの光学転写面などの成形面中心に位置させることを考えると、前記成形型ユニットの余裕を取って最大で立体角３π程度であると好ましい。また最小角度を考察するに、成形時のプレス力が最大１０００Ｎとして、その力を球面受けで圧力１０Ｎ／ｃｍ２以下で受けようとすると、立体角でπ／５程度以上であることが望ましいこととなる。
【００３８】
請求項７に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２乃至６のいずれかに記載の発明において、前記受け面より前記球面部を離隔させる方向に力を付与する前記ステップにおいて、前記受け面と前記球面部の少なくとも一方より、その他方に向かって第１の圧力で圧力伝達媒体を吐出させ、その後、前記型保持部材の受け面と前記成形型ユニットの球面部の前記少なくとも一方から吐出される圧力伝達媒体の圧力を第２の圧力に変更するステップを有することを特徴とする。
【００３９】
請求項８に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項７に記載の発明において、圧力伝達媒体の圧力を第２の圧力に変更するステップにより、前記型保持部材の受け面に前記成形型ユニットの球面部を当接させることを特徴とする。その理由について説明する。
【００４０】
上述したようにしてティルト調整後に、圧力伝達媒体の圧力を例えば低めるように（所定の圧力になるように）変化させれば、例えばバネの付勢力に従い、自動的に前記成形型ユニットが前記型保持部材に密着し保持されることとなる。前記成形型ユニットを浮上させるための圧力伝達媒体の供給圧力は、一般的な静圧スライダ等の場合と異なり剛性は必要としないので、０．１気圧から２気圧程度の比較的低い圧力で良い。また、前記球面部と前記受け面との隙間は小さい方が、圧力伝達媒体の圧力を下げて機械接触を発生させて前記成形型ユニットを前記型保持部材に着地させたときの曲率中心位置の差（＝最大隙間）が小さくなり、また接触と非接触の過渡的な動きにおけるティルト偏心の変動も少なくなるので好ましい。
【００４１】
ティルト調整に必要な前記球面部と前記受け面との隙間としては、それらの面の表面粗さと同等のほとんど浮上していない状態でかつ球面受けに接触圧がほとんどかからない状態（一般的には１０〜５０ｎｍ程度）から１０μｍ程度の間が理想的である。このようにして、非接触変位が可能な状態にして、例えば回転角調整機構によりティルト量を調整し、その後、圧力伝達媒体の圧力を低下させて前記成形型ユニットを前記型保持部材に着地させることができる。
【００４２】
請求項９に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項８に記載の発明において、前記第２の圧力とは、大気圧以下の圧力であると好ましい。圧力伝達媒体の供給圧力は、前述成形型ユニットを付勢するバネが設けられている場合、その付勢力に抗しえなくなるまで低減させることとなるが、前記球面部と前記受け面との密着性を向上させるために負圧としても良い。すなわち、ティルト調整後に圧力伝達媒体の供給通路内を真空引きして、前記球面部と前記受け面との間にバネの力だけでなく大気圧に基づく力を作用させ、より大きな力で前記成形型ユニットを前記型保持部材に向かって固定保持することができる。尚、前記成形型ユニットを付勢するバネは、必ずしも一般的なスプリング形状である必要はない。その種類は問わず、機能として圧力伝達媒体を供給しないときに前記成形型ユニットを前記型保持部材に向かって付勢することができ、且つ圧力伝達媒体を供給したときは、前記型保持部材から前記成形型ユニットが浮上することを許容して適切な隙間を形成して静圧分布を安定させる部材であれば何でも良い。
【００４３】
ちなみに、前記受け面の曲率半径を８０ｍｍとし、前記受け面の立体角をπとすると、その受け面面積は約２００ｃｍ２となり、圧力伝達媒体の供給圧力を１気圧として、平均実効静圧が半分としても１０００Ｎという浮上力が発生する。従って、後述するように機械部品による一般的に剛性の高い押さえ部材でも、球面受けからの大きな浮上力に対してμｍオーダーのたわみを生じさせる弾性変形可能な部品であれば、他の機能と兼ねてバネとして用いることが出来る。
【００４４】
請求項１０に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２乃至９のいずれかに記載の発明において、前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一部は多孔質材料から形成されており、圧力伝達媒体は前記多孔質材料を介して吐出されることを特徴とする。
【００４５】
オリフィス絞り等のごとく、機械加工により形成した吐出口から圧力伝達媒体を吐出させることによって球面受けの静圧を均一化させることもできるが、多孔質材料を吐出面に用いることができる。かかる場合、多孔質材料に特有な微細連続気孔を介して圧力伝達媒体を吐出させることで、全面にわたって均一な静圧を確保することが出来る。この手法によれば、球面上に表面絞りなどの精密加工を必要とせず、またオリフィス絞りなども不要のため、より低いコストで球面受けを実現できる。多孔質材料としては、セラミックやグラファイト等がある。
【００４６】
請求項１１に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２乃至９のいずれかに記載の発明において、前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを介して、圧力伝達媒体が吐出されることを特徴とする。
【００４７】
多孔質材料を設ける代わりに、球面受けを構成する前記型保持部材の受け面には、全面に均一な静圧が働くように表面絞りを設けても良く、また圧力伝達媒体の吐出口にはオリフィス絞りや毛細管絞りなどを設けても良い。これらにより、前記球面部と前記受け面との隙間内の静圧が均一分布化されるので支持剛性を高めることができ、また隙間量を軸対称性の良い状態に保てるので、前記成形型ユニットを安定して浮上させることができる。そのため、浮上に伴うティルトの発生やティルト調整時の非線形な回転摺動等を避けることができ、結果としてティルト調整精度を高めることができる。
【００４８】
請求項１２に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２乃至１０のいずれかに記載の発明において、前記成形型ユニットの前記球面部以外の面から、及び／又は前記面に対して、圧力伝達媒体を吐出することで、前記成形型ユニットの球面部を前記型保持部材の受け面に向かって付勢するので、前記成形型ユニットを前記型保持部材に確実に取り付けることができる。
【００４９】
請求項１３に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項１２に記載の発明において、前記成形型ユニットの前記球面部以外の面、及び／又は前記面に対向する面は、異なる方向に延在する複数の分割面を有し、前記複数の分割面に向かって吐出される圧力伝達媒体の圧力及び／又は流量を異ならせることにより、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させることを特徴とするので、例えば前記分割面に向かって圧力伝達媒体を吐出する面を含む仮想平面が、前記型保持部材の受け面の曲率半径の中心を通るようにすることで、圧力伝達媒体の圧力差及び／又は流量差を用いて、前記成形型ユニットを前記型保持部材に対して回転させる力を最も効率よく付与することができる。尚、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させる圧力伝達媒体は、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを離隔させる方向に力を付与する圧力伝達媒体と同じ媒体源から供給されても良く、別な媒体源から供給されても良い。
【００５０】
請求項１４に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項１３に記載の発明において、前記複数の分割面に向かって吐出される圧力伝達媒体の吐出面は、多孔質材料から形成されていることを特徴とするので、各分割面における全面にわたって略均一の力を付与できる。
【００５１】
但し、前記成形型ユニットを前記型保持部材に対して回転させる構成は、請求項１３，１４に記載の発明のように圧力伝達媒体の圧力差等を用いるものでなく、機械的な力を前記成形型ユニットに直接付与するものであっても良い。圧力伝達媒体の圧力差等を用いて前記成形型ユニットを回転させる例は、図３を参照して後述し、機械的に前記成形型ユニットを回転させる例は、図１，２を参照して後述する。
【００５２】
請求項１５に記載の成形型ユニットの調整方法は、請求項２乃至１４のいずれかに記載の発明において、前記成形型ユニットは光学素子成形のために用いられることを特徴とするので、調整された前記成形型ユニットを用いてより高精度な光学素子を容易に成形できるようになるため好ましい。
【００５３】
請求項１６に記載の成形装置は、球面部を備えた成形型ユニットと、前記成形型ユニットの球面部を保持する球面形状の受け面を備えた型保持部材と、前記受け面と前記球面部の少なくとも一方からその他方に対して圧力伝達媒体を吐出する吐出手段とを有し、前記吐出された圧力伝達媒体により、前記受け面より前記球面部が離隔（両者を接近させる付勢力に対向する力を前記圧力媒体が発揮しているにもかかわらず両者がいまだ接している状態を含む）させる方向に力が付与されようになっているので、圧力伝達媒体を用いて前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを支持することで、極めて小さな（或いはゼロの）球面摺動摩擦力を実現でき、それにより軽い力で、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させることができるため、例えば一対の成形型ユニットの軸線を合わせるようなティルト調整も容易にでき、さらには前述した自動調心も、より高精度に実現できることが見出されたのである。
【００５４】
請求項１７に記載の成形装置は、請求項１６に記載の発明において、前記成形型ユニットとともに移動する被駆動部材と、前記被駆動部材に対し、前記受け面の曲率中心に対してその曲率半径より外側で変位力を付与する付与部材とを有することを特徴とする。本発明の作用効果は請求項２に記載の発明と同様である。
【００５５】
請求項１８に記載の成形装置は、請求項１６又は１７に記載の発明において、前記成形型ユニットは、上型及び下型の少なくとも一方と、前記球面部を有する揺動部材と、前記被駆動部材とを有し、前記被駆動部材は、その内側に前記一方の型を嵌合させ且つその外側に前記揺動部材を嵌合させた円管状部材であり、前記一方の型と前記被駆動部材及び／又は前記被駆動部材と前記揺動部材は、６０度以下のテーパ角でテーパ嵌合していることを特徴とするので、前記一方の型を前記被駆動部材にガタつきなくしっかり取り付けることができ、及び／又は前記被駆動部材を前記揺動部材にガタつきなくしっかり取り付けることができる。尚、前記被駆動部材は、前記揺動部材から、前記一方の型の軸線方向（例えば垂直方向）に沿って延在していても良いし、前記一方の型の軸線方向に交差する方向（例えば水平方向）に沿って延在していても良い。
【００５６】
請求項１９に記載の成形装置は、請求項１７又は１８に記載の発明において、前記付与部材はマイクロメータであることを特徴とするので、より高精度な調整が可能である。
【００５７】
請求項２０に記載の成形装置は、請求項１７乃至１９のいずれかに記載の発明において、前記付与部材と前記被駆動部材との間の変位力の伝達は、平行弾性バネを介して行われることを特徴とするので、位置方向の変位が他方向の変位に伝達されないので、より高精度な調整を容易に行える。
【００５８】
請求項２１に記載の成形装置は、請求項１７乃至２０のいずれかに記載の発明において、前記受け面の曲率中心が、前記成形型ユニットの成形面上もしくはその近傍に位置しており、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させた後、前記受け面に着地したときに、前記型保持部材に対する前記成形型ユニットの回転角１度当たりの、前記成形型ユニットの中心軸に直交する方向における前記成形面の変位量が１００μｍ以下となることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項４に記載の発明と同様である。
【００５９】
請求項２２に記載の成形装置は、請求項１６乃至２１のいずれかに記載の発明において、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットは静圧により支持されることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項５に記載の発明と同様である。
【００６０】
請求項２３に記載の成形装置は、請求項１６乃至２２のいずれかに記載の発明において、前記型保持部材の受け面又は前記成形型ユニットの球面部の立体角がπ／５以上３π以下であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項６に記載の発明と同様である。
【００６１】
請求項２４に記載の成形装置は、請求項１６乃至２３のいずれかに記載の発明において、前記受け面と前記球面部の少なくとも一方より、その他方に向かって第１の圧力で圧力伝達媒体を吐出させ、その後、前記型保持部材の受け面と前記成形型ユニットの球面部の前記少なくとも一方から吐出される圧力伝達媒体の圧力を第２の圧力に変更する圧力調整手段を有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項７に記載の発明と同様である。
【００６２】
請求項２５に記載の成形装置は、請求項２４に記載の発明において、圧力伝達媒体の圧力を第２の圧力に変更することにより、前記型保持部材の受け面に前記成形型ユニットの球面部を当接させることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項８に記載の発明と同様である。
【００６３】
請求項２６に記載の成形装置は、請求項２５に記載の発明において、前記第２の圧力とは、大気圧以下の圧力であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項９に記載の発明と同様である。
【００６４】
請求項２７に記載の成形装置は、請求項１６乃至２６のいずれかに記載の発明において、前記吐出手段は、前記少なくとも一方に配置された多孔質材料を有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１０に記載の発明と同様である。
【００６５】
請求項２８に記載の成形装置は、請求項１６乃至２６のいずれかに記載の発明において、前記吐出手段は、前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを有することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１１に記載の発明と同様である。
【００６６】
請求項２９に記載の成形装置は、請求項１６乃至２８のいずれかに記載の発明において、前記吐出手段は、前記成形型ユニットの前記球面部以外の面から、又は前記面に対して、圧力伝達媒体を吐出することで、前記成形型ユニットの球面部を前記型保持部材の受け面に向かって付勢することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１２に記載の発明と同様である。
【００６７】
請求項３０に記載の成形装置は、請求項２９に記載の発明において、前記成形型ユニットの前記球面部以外の面、及び／又は前記面に対向する面は、異なる方向に延在する複数の分割面を有し、前記複数の分割面に向かって吐出される圧力伝達媒体の圧力及び／又は流量を異ならせることにより、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位させることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１３に記載の発明と同様である。
【００６８】
請求項３１に記載の成形装置は、請求項３０に記載の発明において、前記複数の分割面に向かって吐出される圧力伝達媒体の吐出面は、多孔質材料から形成されていることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１４に記載の発明と同様である。
【００６９】
請求項３２に記載の成形装置は、球面部を備えた成形型ユニットと、前記成形型ユニットの球面部を保持する球面形状の受け面を備えた型保持部材と、前記受け面と前記成形型ユニットの球面部の少なくとも一方から圧力伝達媒体を吸引する吸引手段とを有し、圧力伝達媒体を吸引することにより発生する大気圧との圧力差を利用して、前記型保持部材の受け面で前記成形型ユニットの球面部を保持することを特徴とするので、前記成形型ユニットを前記型保持部材に対して、より密着させることができ、それにより成形時に生じる大きなプレス力によって前記成形型ユニットの軸線がふらつくことなどを抑制できる。
【００７０】
請求項３３に記載の成形装置は、請求項３２に記載の発明において、前記吸引手段は、前記少なくとも一方に配置された多孔質材料を有することを特徴とするので、前記成形型ユニットと前記型保持部材との間に生じる吸引力を略均一に維持できるため、密着時における前記成形型ユニットの軸線のふらつきを抑制できる。
【００７１】
請求項３４に記載の成形装置は、請求項３２に記載の発明において、前記吐出手段は、前記型保持部材と前記成形型ユニットの少なくとも一方に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを有することを特徴とする。
【００７２】
請求項３５に記載の成形装置は、球面部と、前記球面部以外の面とを備えた成形型ユニットと、前記成形型ユニットの球面部を保持する球面形状の受け面を備えた型保持部材と、前記球面部以外の面及び／又は前記受け面に対して、複数の位置から異なる圧力で圧力伝達媒体を吐出可能な吐出調整手段とを有し、前記吐出調整手段から吐出される圧力伝達媒体により、前記球面部以外の面及び／又は前記受け面に生じる圧力差を利用して、前記型保持部材に対して前記成形型ユニットを変位可能となっていることを特徴とするので、例えば前記型保持部材に対して前記成形型ユニットのティルト調整等を容易に行うことができる。
【００７３】
請求項３６に記載の成形装置は、請求項３５に記載の発明において、前記吐出調整手段が、前記球面部位外の面及び／又は前記受け面に配置された多孔質材料を有すると、前記球面部以外の面と前記受け面との間に生じる圧力を均一に維持することができる。
【００７４】
請求項３７に記載の成形装置は、請求項３５に記載の発明において、前記吐出手段は、前記型保持部材及び／又は前記球面部に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを有することを特徴とする。
【００７５】
請求項３８に記載の成形装置は、球面部を備えた固定成形型ユニットと、前記固定成形型ユニットの球面部を保持する球面形状の受け面を備えた第１型保持部材と、前記第１型保持部材の受け面と前記固定成形型ユニットの球面部との間に圧力伝達媒体を吐出する第１吐出手段と、前記固定成形型ユニットに対し接離可能に変位する移動成形型ユニットと、前記移動成形型ユニットを保持する（例えば内包する）第２型保持部材と、前記第２型保持部材と前記移動成形型ユニットとの間に圧力伝達媒体を吐出する第２吐出手段とを有し、前記受け面と前記球面部との間に吐出された圧力伝達媒体により、前記受け面から前記球面部を離隔（付勢力に抗しうる力を発生させながら接している状態を含む）させる方向に力を付与することで、前記第１型保持部材と前記固定成形型ユニットとの位置調整を行うことができ、前記第２型保持部材と前記移動成形型ユニットとの間に吐出された圧力伝達媒体を吐出することにより、前記第２型保持部材と前記移動成形型ユニットとの位置調整を行うことができるようになっていることを特徴とするので、前記固定成形型ユニットは成形時には固定されて用いられることから、前記移動成形型ユニットに対するティルト調整を行うのに適しており、前記移動成形型ユニットは成形時に移動されて用いられることから、前記固定成形型ユニットに対するシフト調整を行うのに適しており、それにより、より高精度な光学素子の成形が可能となる。
【００７６】
請求項３９に記載の成形装置は、請求項３８に記載の発明において、前記第１及び前記第２吐出手段は、多孔質材料を有することを特徴とするので、吐出面における圧力伝達媒体の圧力を均一に維持できるので好ましい。
【００７７】
請求項４０に記載の成形装置は、請求項３８に記載の発明において、前記第１及び前記第２吐出手段は、前記型保持部材及び／又は前記球面部に形成された表面絞り又はオリフィス絞りを有することを特徴とする。
【００７８】
請求項４１に記載の成形装置は、請求項１６乃至４０のいずれかに記載の発明において、前記成形型ユニットは光学素子成形のために用いられると、高精度な成形型ユニットを容易に成形できるので好ましい。尚、光学素子としては、例えばレンズ、プリズム、回折格子光学素子（回折レンズ、回折プリズム、回折板）、光学フィルター（空間ローパスフィルター、波長バンドパスフィルター、波長ローパスフィルター、波長ハイパスフィルター等々）、偏光フィルター（検光子、旋光子、偏光分離プリズム等々）、位相フィルター（位相板、ホログラム等々）があげられるが、以上に限られることはない。
【００７９】
請求項４２に記載の成形装置は、請求項１６乃至４１のいずれかに記載の発明において、プラスチック材料を射出成形することを特徴とする。
【００８０】
請求項４３に記載の成形装置は、請求項１６乃至４２のいずれかに記載の発明において、ガラス材料を熱間プレス成形することを特徴とする。
【００８１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる成形装置について説明する。図１は、本実施の形態にかかる成形装置の断面図である。かかる成形装置は、熱間プレス成形機構に適用されたものである。図１において、ハウジング１の上部には、上型固定支持部材２が固定配置されている。中空の上型固定支持部材２内には、グラファイト又はセラミックなどの多孔質材料からなる型保持部材（第１型保持部材）３が配置されている。尚、型保持部材３の上端外周が縮径しており、上型固定支持部材２との間に、圧力伝達媒体供給用のリング溝空間３Ａを形成している。型保持部材３が吐出手段（第１吐出手段）及び吸引手段を構成する。
【００８２】
型保持部材３の図１で下面は球面状の受け面３ａとなっており、ここに対向する上面が球面部４ｂとなったキノコ状の揺動部材４を設置している。揺動部材４の下端面には、成形型を構成する上型５が、テーパー面嵌合により取り付けられ、上型抑え２４により揺動部材４に対して固定されている。揺動部材４と上型５とで、成形型ユニット（固定成形型ユニット）を構成する。上型５の内部には、ヒータ６と熱電対７とが上方より挿入されている。上型固定支持部材２の上方は、カバー３０により覆われている。上型抑え２４を揺動部材４に対して固定するボルト３１は、揺動部材４を貫通してカバー３０内まで延在し、その端部が上型固定支持部材２に対し、スプリング３２を介して取り付けられている。従って、揺動部材４は、スプリング３２の付勢力によって、図１で上方に付勢されていることとなる。
【００８３】
揺動部材４の下面外周近傍には、９０度ずつ４つに分割された分割面であるテーパ面４ｂ（図１では二つのみ図示）が形成されている。平面である各テーパ面４ｂには、ハウジング１に配置されたマイクロメータ３３のプランジャー３３ａが当接している。良く知られているように、マイクロメータ３３は、端部のツマミ３３ｂを回転させることで、その回転量に応じた量（指標で示される）だけプランジャー３３ａを進退させる機能を有する。
【００８４】
ハウジング１は、水平方向に開放した一対の開口１ａを有している。開口１ａは、それぞれ搬送路３４に連結されており、各搬送路３４の端部にはシャッタ２１（一方のみ図示）を設けている。シャッタ２１は、不図示のエアシリンダに連結され、その駆動により搬送路３４を開放する開放位置と閉止する閉止位置との間で移動可能となっている。
【００８５】
ハウジング１の下部において、四角いシリンダー状の下型嵌合支持部材８が取り付けられている。尚、下型嵌合支持部材（第２型保持部材）８の内部には、冷却水が通過する冷却配管８ａが設けられている。
【００８６】
下型嵌合支持部材８の内部には、スライダ１０が配置されている。ピストン状スライダ１０は四角柱状であって、下型嵌合支持部材８の内側に嵌合しており、それらの間の隙間は、約１０μｍである。スライダ１０の内側にはスリーブ２９が配置され、スライダ１０の上端には、下型固定支持体１１が取り付けられ、下型固定支持体１１の上部に、成形型を構成する下型１２がテーパー面嵌合により下型抑え１３を介して取り付けられている。下型１２の内部にはヒーター２３と熱電対２５とが下方より挿入されており、下型固定支持体１１はスライダ１０及びスリーブ２９に結合され、一体となって上下可動する。尚、下型１２と、下型固定支持部材１１と、スライダ１０と、スリーブ２９が移動成形型ユニットを構成し、スライダ１０が第２吐出手段を構成する。
【００８７】
ハウジング２と、下型固定支持体１１との間には、スライダ１０の移動に関わらず、成形雰囲気からスライダ１０及び下型嵌合支持部材８を熱的に隔離するための金属ベローズ１６が伸縮自在に配置されている。又、下型１２の周囲には、下方１２と一緒に上下することで、成形時に成形雰囲気を維持する遮蔽体３５が配置されている。
【００８８】
スライダ１０は、セラミック又はグラファイトなどの多孔質材料から形成されており、周面１０ｂ（吐出面になる）近い位置で、その下方から上端近傍まで、袋孔１０ａが複数本、全周に沿って形成されている。かかる袋孔１０ａは、不図示の圧縮エアの供給源に接続される供給口１０ｆに接続されている。尚、スライダ１０の内側のヒーター２３と熱電対２５が通過する空間は、スリーブ２９により封止されているため、圧力伝達媒体である空気が内周面側に漏れ出ることはない。シリンダ１０の下部は、プレス力検出用のロードセンサと軸線ズレ調整用の静圧カップリング（いずれも不図示）を介して、不図示の駆動源に連結されている。
【００８９】
尚、本実施の形態では、外部のエア供給源より、圧力伝達媒体として常温の空気（空気圧３ａｔｍ）がシリンダ１０に供給され、エアの供給路である袋孔１０ａから多孔を通って、周（側）面１０ｂよりプレス方向に対し略直交する方向に吐出されており、それにより下型嵌合支持部材８に対してスライダ１０を非接触状態で支持している。成形時には、エアシリンダ（不図示）を駆動制御してシャッタ２１を開放することで、外部より開口１ａを介して、上型５と下型１２との間に、プリフォームと呼ばれる加熱軟化させたガラス又は樹脂などの光学素材を搬送する。更にシャッタ２１を閉止した後、不図示の駆動源により下方からプレス力を付与し、ロードセンサの検出に基づく所定のプレス力で、スライダ１０と下型固定支持体１１とを上方に移動させ、上型５と下型１２とを近接させることで、それらにより構成される成形キャビティ内で光学素材をプレスし、型に応じた形状の光学素子を得ることができる。その後、スライダ１０を下降させ、シャッタ２１を開放することで、開口１ａを介して、成形した光学素子を外部に搬送することができる。また、下型嵌合支持部材８及びスライダ１０とそれらの嵌合面は、本例では、可動軸まわりの回転を自己規制するために四角柱状にしたが、円筒状等であってもかまわない。
【００９０】
本実施の形態によれば、移動部材１０の周面すなわち吐出面１０ｂと、エア供給路１０ａとを連通する多孔質材料の個々の微小な孔が、オリフィス絞りの役目を果たして支持剛性を高くできるだけでなく、吐出面全体にわたって均一な圧力の圧力伝達媒体が吐出するので、周辺まで高圧で空気を送るための通路となる表面絞り等の高精度な溝も不要となり、下方嵌合支持部材８に対するスライダ１０の高精度な支持を可能としながらも、より低コストな構成を提供することができる。
【００９１】
ところで、上型５と下型１２との間に、ティルト偏心やシフト偏心が存在すると、成形された光学素子において、コマ収差や非点収差などの収差量が増大し、その光学特性を劣化させめることとなる。そこで、成形装置においては、成形型ユニットのティルト偏心やシフト偏心を調整することが本来的に必要となる。
【００９２】
以下に、成形型ユニットの調整方法について説明する。シフト偏心（光軸に直交する方向の上型５と下型１２の軸線のズレ）に関しては、下方嵌合支持部材８に対してスライダ１０を、シフト方向に変位させることで行う。より具体的には、上型５と下型１２の軸線のズレが大きい側のスライダ１０の吐出面１０ｂにおける、エア供給路１０ａへの供給圧力を減少させる（或いは反対側の吐出面１０ｂのエア供給路１０ａへの供給圧力を増大させる）ことで、差圧を形成し、それによりシフト偏心をキャンセルするように、下方嵌合支持部材８に対してスライダ１０を変位させればよい。
【００９３】
尚、３気圧の空気を供給した１２０ｍｍ×１６０ｍｍの下方嵌合支持部材８で、１０μｍの静圧隙間を有するスライダ１０により極めて滑らかに摺動して、上型５に下型１２を定圧力で突き当てることができるため、１μｍ以下の動作再現性を達成できる。又、このプレス動作によって、新たに上下型の偏心は発生しない。更に、対向する空気吐出面に差圧を設けることで、０．１μｍ単位のシフト調整がティルト偏心と全く独立してできる。この内容については、本発明者を発明者とする特願２００１−３４１１３４及び特願２００２−５５２４１ですでに詳しく述べられているので、ここでは説明しない。
【００９４】
これに対し、ティルト偏心（下型１２の軸線に対する上型５の軸線の傾き）については、型保持部材３に対する揺動部材４の傾きを変更することで、成形型ユニットのティルト調整を行う。より具体的には、外部の窒素ガス供給源より、２ａｔｍの圧力で、上型固定支持部材２内部の供給通路３Ａに、圧力伝達媒体としての窒素ガスを供給すると、型保持部材３の下面より均一にガスが吐出され、それにより揺動部材４の球面部４ａに対して均一な力を付与する（それにより静圧が形成される）ことで、スプリング３２の力に抗して揺動部材４を下方に変位（離隔）させる。
【００９５】
受け面３ａから吐出された窒素ガス圧に基づく揺動部材４を変位させる力は、受け面３ａ及び球面部４ａの立体角がπ／５〜３πと球表面積が大きいことから膨大な力になり、マイクロメーター３３のプランジャー３３ａが、揺動部材４の面４ｂに当接していても、双方の弾性変形を生じさせ、それにより受け面３ａと球面部４ａとの間に数μｍの隙間が生じ、すなわち型保持部材３に対して揺動部材４は非接触状態で支持される。型保持部材３と揺動部材４との間には摩擦力が生じないため、いずれかのマイクロメーター３３のツマミ３３ｂを回すことで、プランジャー３３ａを縮め、且つ反対側のプランジャー３３ａをのばすことで、一方の分割面４ｂの押圧力が低下し、反対側の分割面４ｂの押圧力が増大することから、型保持部材３に対して揺動部材４が容易に回転変位し、それによりティルト調整を容易に行うことができる。尚、ロックネジ３３ｄは、プランジャー３３ａの進退後に、それを固定するために用いられる。
【００９６】
ティルト調整後に、上型固定支持部材２内部の供給通路３Ａにおける空気の圧力を正圧（第１の圧力）から負圧（大気圧未満である第２の圧力）に変更することで、型保持部材３の受け面３ａから、揺動部材４の球面部４ａとの隙間のガスを吸引し、大気圧との差圧を利用して、球面部４ａを受け面３ａに密着保持することが可能となる。
【００９７】
以上のように、固定側（上型）にティルト調整機構を設け、スライド可動側（下型）にシフト調整機構を設けた構成のプレス成形装置において、光学樹脂材料のプリフォームをプレス成形し、その成形レンズの波面収差を干渉計によって収差分類してコマ成分や非点収差成分を求め、その収差値に相当する光学面の偏心量を光学設計により求めて、上下型の２回の偏心調整を行ったところ、以下の結果を得た。
2004291607.tif 000003
【００９８】
以上の結果を考察するに、当初の波面収差に高次収差成分（残留成分）があまりなく３次収差成分がほとんどであったため、相当する型光学面のティルト量やシフト量の調整で比較的線形に近く修正できたこともあり、２回の上下型の偏心調整でほぼ究極まで成形レンズのコマ収差と非点収差を低減できた。尚、見かけ上、球面収差も低減しているように見えるのは、コマ収差や非点収差が大きいときは、収差分類において球面収差成分にも影響を与えるためで、これ以上改善するためには、上下型のティルト偏心やシフト偏心とは無関係なので、更に成形条件や型形状、光学面間隔などを変更する必要がある。ここで、測定波長λは６５５ｎｍである。
【００９９】
この実験結果から、成形レンズの収差のうち、成形によるバラツキ誤差と偏心誤差に分けて、成形条件をバラツキ誤差が出来る限り少なくなる条件に設定し、偏心誤差については球面収差は光学面間隔の調整で低減し、コマ収差と非点収差は成形型ユニットのティルト及びシフトの偏心調整で低減することにして、３次収差成分をほとんどゼロとしたところ、それまで８６％であった成形良品率が９５％まで向上した。
【０１００】
図２は、第２の実施の形態にかかる成形装置の成形型ユニットと型保持部材の周辺を拡大して示す断面図である。第２の実施の形態に関しては、上述した実施の形態と基本的には同様の機能を有するものであるため、異なる点を主として説明する。
【０１０１】
本実施の形態においては、型保持部材１０３は多孔質材料からできておらず、９０度の間隔をおいて配置された４つのオリフィス絞り１０３ｃ（図２では２つのみ図示）を、受け面１０３ａに開口するようにして形成している。オリフィス絞り１０３ｃは、外部の窒素ガス供給源に接続されている。尚、型保持部材１０３の受け面１０３ａには、対向するオリフィス絞り１０３ｃの中間点を通過するようにして、周溝１０３ｄが形成されている。周溝１０３ｄは、オリフィス絞り１０３ｃから吐出された窒素ガスの逃げ部となっている。
【０１０２】
上型１０５は、ボルト１２４を介して、揺動部材４の下面に直接取り付けられており、揺動部材４はスプリング１３１により、ハウジング１０１に対して上方に付勢されている。又、４つのマイクロメーター１３３のプランジャー１３３ａが、揺動部材１０４の４つのテーパ面１０４ｂにそれぞれ当接している。
【０１０３】
図２において、型保持部材１０３の受け面１０３ａの曲率中心Ｘが、成形型ユニットを構成する上型１０５の成形面１０５ａ上もしくはその近傍に位置しており、型保持部材１０３に対して揺動部材１０４を変位させた後、受け面１０３ａに当接したときに、型保持部材１０３に対する上型１０５の回転角１度当たりの、上型１０５の中心軸に直交する方向における成形面１０５ａの変位量が１００μｍ以下であると好ましい。
【０１０４】
図１及び図２の実施の形態では、型保持部材３，１０３に対して成形型ユニットを構成する揺動部材４，１０４を回転変位させる機械的回転変位機構として、マイクロメーター３３，１３３を設けている。ここで、型保持部材３，１０３の受け面３ａ、１０３ａの曲率中心Ｘ（図２）からプランジャー３３ａ、１３３ａの押圧点までの距離Δを７０ｍｍとし、この押圧点でプランジャー３３ａ，１３３ａで曲率中心Ｘ周りの回転方向に押圧すると、１０μｍの繰り出し量で２９．５秒角の調整ができることとなり、目標としているティルト調整量が１０〜２０秒角であるから、このような機械調整機構でも概ねティルト調整ができるといえる。
【０１０５】
一方、このような機械的な調整機構では、成形時に発生する熱によりプランジャー３３ａ、１３３ａ等がμｍオーダーで容易に膨縮し、そのためにプランジャー３３ａ、１３３ａと揺動部材４，１０４との間に隙間が出来たり過剰な回転力を発生させたりする恐れがあるため、高精度な調整を行うには熱膨張の管理を厳密に行う必要がある。つまり、設定したティルト量に再現性を与えるためには、例えばプランジャー３３ａ、１３３ａにインバーなどの低線膨張材料を使うなどの工夫が必要である。機械的なティルト調整は原理的には単純ではあるが、実際の成形装置に適用するに当たっては、このような種々の課題をクリアする必要がある。
【０１０６】
これに対し、本発明者は微小回転機構を機械的手法によらず、静圧的な差動により行うことを思い至った。かかる構成について説明する。図３は、第３の実施の形態にかかる成形装置の成形型ユニットと型保持部材の周辺を拡大して示す断面図である。第３の実施の形態に関しても、上述した実施の形態と基本的には同様の機能を有するものであるため、異なる点を主として説明する。
【０１０７】
本実施の形態においても、型保持部材２０３は多孔質材料からできておらず、９０度の間隔をおいて配置された４つのオリフィス絞り２０３ｃ（図２では２つのみ図示）を、受け面２０３ａに開口するようにして形成している。尚、受け面２０３ａには、オリフィス絞り２０３ｃから周面に沿って縦横に延在する浅溝状の表面絞り２０３ｅが形成されており、揺動部材２０４の球面部２０４ａと受け面２０３ａとの間の圧力分布の均等化に寄与している。但し、オリフィス絞り２０３ｃを設ける代わりに、型保持部材２０３を多孔質材料から形成しても良い。
【０１０８】
成形型ユニットを構成する揺動部材２０４は、その下面に９０度毎に４つのテーパ面２０４ｂを形成しており、ハウジング２０１には、テーパ面２０４ｂに対向して、４つの多孔質パッド２３３が接着固定されている。多孔質材料から形成された多孔質パッド２３３の背面には、ハウジング２０１内の供給路２０１ａを介して、外部の窒素ガス供給源より窒素ガスが供給されている。尚、供給路２０１ａに供給される窒素ガスの圧力Ｐ０は、型保持部材２０３のオリフィス絞り２０３ｃに供給される窒素ガスの圧力Ｐ１、Ｐ２と別個に調整できると好ましい。多孔質パッド２３３が吐出調整手段を構成する。
【０１０９】
ティルト調整時には、外部の窒素ガス供給源より、オリフィス絞り２０３ｃに圧力伝達媒体としての窒素ガスを供給すると、表面絞り２０３ｅの作用により揺動部材４の球面部４ａに対して均一な力を付与する（それにより静圧が形成される）ことで、テーパ面２０４ｂが多孔質パッド２３３の対向面より吐出される窒素ガスの圧力に基づく力に抗して、揺動部材２０４を下方に変位（離隔）させることができる。
【０１１０】
かかる状態で、図３において、外部の窒素ガス供給源より、オリフィス絞り２０３ｃに圧力伝達媒体としての窒素ガスをＰ０の圧力で供給し、多孔質パッド２３３の吐出面面から吐出される窒素ガスの圧力に抗して受け面２０３ａと球面部２０４ａとの間に静圧隙間を創成し、型保持部材２０３から成形型ユニットを構成する揺動部材２０４を離隔させ、非接触で変位できる状態にする。このとき、テーパ面２０４ａと多孔質パッド２３３の吐出面との間でも、静圧隙間が維持されて非接触状態を保っており、従って揺動部材２０４は、どの部品とも接触しない浮上状態となっている。
【０１１１】
ここで、軸対称配置に配置された２つの多孔質パッド２３３の吐出面に注目する。図３において右側の多孔質パッド２３３には、圧力Ｐ１で窒素ガスが供給され、左側の多孔質パッド２３３には圧力Ｐ２で窒素ガスが供給されているとすると、Ｐ１＝Ｐ２のときは、型保持部材２０３に対して揺動部材２０４には、曲率中心Ｘ回りの回転力は働かず、ティルト偏心調整は行われない。しかし、不図示のレギュレーターの調整により、Ｐ１＞Ｐ２とすることで差圧が生じ、それによって右側のテーパ面２０４ｂの受ける力が、左側のテーパ面２０４ｂの受ける力より大きくなり、揺動部材２０４は曲率中心Ｘを中心として反時計回りに回そうとする力が働く。所定の角度だけ回転したところで、右側の静圧隙間（テーパ面２０４ｂと多孔質パッド２３３の吐出面との間の隙間）が広くなるので隙間内の静圧が下がり、一方、左側の静圧隙間は狭くなるので隙間内の静圧が上昇して、回そうとする力が消滅しそこで回転が静止する。このとき、差圧の変化により静圧面に働く静圧の変化は、供給圧力にほぼ比例するのに対して、隙間変化により静圧面に働く静圧の変化は隙間量の３乗に反比例することが知られているから、大きな供給圧力の変化に対して微小の静圧隙間量変化、言い換えれば回転角、つまりティルト量を制御することができる。
【０１１２】
ティルト量を調整後、オリフィス絞り２０３ｃへの窒素ガスの供給を止めれば、そのままの状態で揺動部材２０４は型保持部材２０３に着地し接触保持される。更に本実施の形態においては、揺動部材２０４における球面部２０４ａ以外の面であるテーパ面２０４ｂを、多孔質パッド２３３から吐出された窒素ガスの圧力の合力が球面部２０４ａを受け面２０３ａに向かって押すように、傾けているので、多孔質パッド２３３から吐出された窒素ガスの圧力に基づく力のみで、型保持部材１０３に対して揺動部材２０４を密着保持させることができ、よって上述の実施の形態のごとく、揺動部材を支持するスプリングを不要とすることもできる。尚、このときは、Ｐ１＝Ｐ２としてよい。
【０１１３】
但し、多孔質パッド２３３から吐出された窒素ガスの圧力が弱い場合、オリフィス絞り２０３ｃ内を負圧にして真空吸引することで、大気圧による大きな押さえ力を得ることができる。テーパ面２０４ｂと多孔質パッド２３３の吐出面の間の静圧隙間は、最大でも３０μｍ以下であれば、隙間静圧を安定して維持できるので好ましいが、最小では接触状態になることから、この方式での静圧隙間の調整範囲は±１５μｍ程度である。すなわち、成形型ユニットの半径方向における多孔質パッド２３３の中点と、受け面２０４ａの曲率中心Ｘとの距離Δを５０ｍｍとすると、±６０秒角がティルト調整範囲となる。これは、前述したように機械部品の加工精度に基づくティルト限界値１分にほぼ―致するので、各部品を精度良く作った結果、残っているティルト偏心量が、丁度この調整範囲に入ることから、極めて正確にその残留ティルト偏心を補正できることとなる。
【０１１４】
以上のティルト調整方法によれば、機械的な調整を全く必要とせず、例えば圧力伝達媒体の供給経路にレギュレーターを挿入するだけで簡単にかつ高精度に成形面のティルト量を調整できるので、コスト、操作性、信頼性、確実性などの点で、前述した機械的なティルト調整機構よりも優れるといえる。
【０１１５】
尚、テーパ面２０４ｂ、多孔質パッド２３３の吐出面は、平面であっても円錐面であっても良い。これらが平面の場合は、その軸対称配置により多角錐形状が形成されるので、型保持部材２０３に対する揺動部材２０４の回り止めの役目も担うことが出来る。また、円錐面である場合は、旋盤加工により容易にテーパ面２０４ｂも多孔質パッド２３３の吐出面を創成できるというメリットがある。更に、多孔質パッド２３３の吐出面以外からの圧力伝達媒体の漏れは、エポキシ樹脂系の塗料または接着剤を含浸・固化させることによりその連続気孔を塞ぎ、防止することができる。
【０１１６】
更に、テーパ面２０４ｂに窒素ガスを吐出する構成は、多孔質材料を必ずしも用いる必要はなく、前述した球面受けの場合と同様に、オリフィス絞りや毛細管絞りの吐出口と表面絞りとを組み合わせても良い。具体的な形態によらず、静圧を用いて調整を行うという点が本発明の特徴となる。さらに、圧力伝達媒体は、ハウジングに限らず成形型ユニットや揺動部材側から吐出させても良いことは言うまでもない。
【０１１７】
図３の実施形態にかかる成形装置を用いて、曲率半径８０ｍｍの受け面を有する型保持部材におけるオリフィス絞りに、１．５気圧の窒素ガスを供給し、軸対称配置に４分割された吐出面が平面である多孔質パッド（気孔率１６％、厚み５ｍｍ）の背面に、それぞれ独立に３気圧を供給した。このとき、静圧隙間（受け面と球面部との隙間）は５μｍであり、軸対称配置の静圧隙間（テーパ面と吐出面との隙間）は４面ともほぼ１０μｍであった。４つの多孔質パッドの吐出面のうち、対向する２面における一方の窒素ガスの供給圧力をレギュレーターにより３．２気圧とし、他方を２．８気圧として、０．４気圧の差圧を設けた。このとき、オートコリメーターを用いて型保持部品の傾角変化を測定したところ、１５秒角傾いて安定した。差圧分解能としては、レギュレーターにつけた大型の圧力ゲージの目盛り分解能が０．０５気圧であったので、リニアな特性ではないが、その目盛り１／８に相当する２秒角前後まで傾角調整できることがわかった。
【０１１８】
図４は、更に別な本実施の形態にかかる成形装置の一部断面図である。図４に示す構成は、図１の成形装置における上型側部分とそっくり置き換えることができる。従って、下型側の構成については説明を省略する。図４において、ハウジング１の成形室天板に、略円筒状の上型固定支持部材３０２が固定配置されている。型保持部材である上型固定支持部材３０２は、その下端に球面状の受け面３０２ａを形成している。本実施の形態においては型保持部材を兼ねる上型固定支持部材３０２は、下端近傍外周において、不図示のコネクタが接続される供給口３０２ｂを有している。供給口３０２ｂと受け面３０２ａとの間には、吐出手段である細管状のオリフィス絞り３０２ｃが形成されている。
【０１１９】
上型固定支持部材３０２の受け面３０２ａに対向するようにして、上面が球面部３０４ｂとなった略半球状の揺動部材３０４が設置されている。揺動部材３０４の中央には、下端がテーパ状となった開口３０４ａが図に示す状態で上下方向に延在するように形成されている。開口３０４ａ内には、被駆動部材である円管状のアーム３５０が挿通されている。アーム３５０は、下端外周にテーパ角４０度の外側テーパ面３５０ａを有している。外側テーパ面３５０ａを、開口２０４ａのテーパ部にテーパ嵌合させることで、アーム３５０の下端が揺動部材３０４にしっかりと連結されるようになっている。アーム３５０は揺動部材３０４と一体的に形成されても良いが、揺動部材３０４の外周面を精度良く球面研磨加工するためには、このように別体として加工し、その後結合させるのが望ましい。
【０１２０】
更にアーム３５０は、下端内周にテーパ角４０度の内側テーパ面３５０ｂを有している。内側テーパ面３５０ｂに、成形キャビティを構成する上型５が、テーパー面嵌合により取り付けられている。揺動部材３０４の球面部３０４ｂの曲率半径中心は、取り付けた上型５の成形面の光軸位置に略一致すると好ましい。アーム３５０は、その外周に配置されたコイルバネ３５０Ａにより上方に付勢力されており、それにより揺動部材３０４との分離が抑止されている。
【０１２１】
上型５は、上型抑え３２４及び突き当てリング３５１を介して揺動部材３０４に対して、上型固定支持部材３０２内を延在する４本（図では２本のみ示す）保持ピン３５２により固定されている。保持ピン３５２は、上型固定支持部材３０２に対して、コイルバネ３５３により上方に向かって付勢されており、かかる付勢力によって、上型５を揺動部材３０４に対して保持すると共に、揺動部材３０４を上型固定支持部材３０２に対して保持することができる。かかる付勢力は、コイルバネ３５３の圧縮量を調整することで変更可能である。本実施の形態では、揺動部材３０４と上型５とで、成形型ユニット（固定成形型ユニット）を構成する。
【０１２２】
アーム３５０の内部には、ヒータ６と熱電対７とが上方より挿入され、上型５まで至る。上型固定支持部材３０２の下方は成形室Ａとなっており、一方、上型固定支持部材３０２の上方には調整室Ｂが設けられている。調整室Ｂの上部はカバー３３０により覆われている。成形室Ａと揺動部材３０４との間には、アルミナ又は窒化珪素などの断熱材２３６が配置されている。
【０１２３】
図５は、図４の構成をカバー３３０を外して調整室Ｂを上方から見た図である。図５においては、理解しやすいにように構成を簡略化して示している。図５で、ステンレスやインコネルから形成されると好ましい上型固定支持部材３０２の内方には、四角い枠状であるＸ方向伝達部材３６１が配置され、その内方には、同様に四角い板状であるＹ方向伝達部材３６２が配置されている。Ｙ方向伝達部材３６２はアーム３５０を嵌合し一体的に移動するようになっている。上型固定支持部材３０２とＸ方向伝達部材３６１とは、平行に並んだ４枚の薄い板部３６１ａにより連結されている。更に、Ｘ方向伝達部材３６１とＹ方向伝達部材３６２とは、板部３６１ａに直交する方向に平行に並んだ４枚の薄い板部３６２ａにより連結されている。尚、ワイヤカットなどの加工により、上型固定支持部材３０２、Ｘ方向伝達部材３６１、板部３６１ａ、Ｙ方向伝達部材３６２、板部３６２ａ（これらにより平行弾性バネが構成される）は一体で形成しうる。
【０１２４】
上型固定支持部材３０２に取り付けられた付与部材であるＸ方向マイクロメータ３６３は、板部３６１ａと直交する方向に移動するプランジャー３６３ａの先端をＸ方向伝達部材３６１の側面に当接させている。又、上型固定支持部材３０２に取り付けられたロックボルト３６４の先端が、プランジャー３６３ａの当接部と反対側でＸ方向伝達部材３６１に当接している。一方、Ｘ方向伝達部材３６１に取り付けられた付与部材であるＹ方向マイクロメータ３６５は、板部３６２ａと直交する方向に移動するプランジャー３６５ａの先端をＹ方向伝達部材３６２の側面に当接させている。又、上型固定支持部材３０２に取り付けられたロックボルト３６６は、Ｘ方向伝達部材３６１に触れない位置を通って、その先端がプランジャー３６５ａの当接部と反対側でＹ方向伝達部材３６２に当接している。尚、上述したように、マイクロメータ３６３、３６５は、端部のツマミを回転させることで、その回転量に応じた量（指標で示される）だけプランジャー３６３ａ、３６５ａを進退させる機能を有する。図４から明らかであるが、プランジャー３６３ａ、３６５ａは、揺動部材３０４の球面部３０４ｂより外側で、アーム３５０に変位力を付与できるようになっている。板部３６１ａ、３６２ａが平行弾性バネを構成する。
【０１２５】
本実施の形態によるティルト角度調整方法について説明する。本成形装置で実際に光学素子を成形し、それの光学特性を測定することで、Ｘ方向・Ｙ方向それぞれにおける両光学面のティルト角度を求める。次に図４において、不図示の配管を介して、上型固定支持部材３０２の供給口３０２ｂから圧力伝達媒体としての窒素ガス（例えば０．５気圧）を供給する。供給された窒素ガスは、オリフィス絞り３０２ｃを介して受け面３０２ａから揺動部材３０４の球面部３０４ｂに向かって吐出されるが、このとき窒素ガスは、オリフィス絞り３０２ｃによる絞り効果によって、高い静圧を安定して発生し、それによりコイルバネ３５３の付勢力に抗する力（受け面３０２ａから球面部３０４ｂを離隔させる方向の力）を発生し、両者間の摩擦力を低減させる。
【０１２６】
尚、例えば窒素ガスの供縮圧力を、コイルバネ３５３の付勢力に比較して大きくすることで、受け面３０２ａと球面部３０４ｂとの密着力を小さくすることができ、結果として両者間の摩擦力を大幅に低減することもできるし、場合によっては両者間に数μｍの隙間を発生させて、摩擦力をほぼゼロとすることもできる。
【０１２７】
受け面３０２ａと球面部３０４ｂとの摩擦力を低減し或いはゼロとした状態で、上述のごとく求めたティルト角度をゼロとするように、受け面３０２ａに対して揺動部材３０２を揺動させる。より具体的には、ロックボルト３６４，３６６を十分ゆるめた状態で、図５においてＸ方向マイクロメータ３６３のプランジャー３６３ａを微小送りさせると、板部３６１ａが弾性変形するので上型固定支持部材３０２に対してＸ方向伝達部材３６１がＸ方向に微小移動する。Ｘ方向伝達部材３６１が微小移動すると、Ｘ方向には剛的である板部３６２ａを介してＹ方向伝達部材３６２が同じ量移動する。それにより、アーム３５０及び揺動部材３０４を、プランジャー３６３ａの微小送り量だけ揺動させることができ、この場合Ｙ方向には移動することがなく、また上述の理由によりシフト（上下型の芯ズレ）も生じない。同様に、Ｙ方向マイクロメータ３６５のプランジャー３６５ａを微小送りさせると、板部３６２ａがＹ方向に弾性変形するので、Ｙ方向伝達部材３６２がＹ方向に微小移動するが、Ｙ方向には板部３６１ａが剛的であるため、上型固定支持部材３０２に対してＸ方向伝達部材３６１は変位しない。また上述の理由によりシフト（上下型の芯ズレ）も生じない。以上より、アーム３５０及び揺動部材３０４を、プランジャー３６３ａ、３６５ａの微小送り量に応じて、それぞれ独立してＸ方向・Ｙ方向に移動させることができ、従って高精度なティルト角度調整を行うことができる。
【０１２８】
尚、以上の平行弾性バネは、水平面のＸＹ方向の他に、アーム３５０の軸線方向であるＺ軸にも設けてあり、窒化珪素製のアーム３５０と金属製の上型固定支持部材との熱膨張率の差による温度膨張の差を吸収し、成形時の高温条件でもアーム３５０に不用意な力が働かないようにしてある。
【０１２９】
本実施の形態によれば、オリフィス絞り３０２ｃを用いたことによって、受け面３０２ａは金属などの剛体材料から形成できるので、プレス成形などで上型５に大きな軸線方向の力がかかった場合でも、それらがほとんど弾性変形することなく、プレス力を受け止めることができる。さらに、受け面３０２ａは、上型固定支持部材３０２の一部とすることができ、製作コストや納期の点で非常に有利である。受け面３０２ｂを金属材料で製作すると、上型５や成形室Ａの熱が容易に伝播してヒーターなどの消費電力が大きくなったり温度の制御精度が低下したするおそれがあるが、本実施の形態では、アーム３５０や揺動部材３０４を窒化珪素としたりして、ヒーター６によって上型５の温度が６００℃になったような状態でも、十分なる耐熱性や耐酸化性を備えるようにし、同時に高断熱を実現して、上型５の熱が揺動部材３０４に伝わりにくくしてある。また、熱が外方に容易に伝播することの無いように、アルミナ製等の断熱材３２６で成形室Ａを覆うことで、熱の伝播を抑制し、受け面３０２ａを金属製とすることができた。このことにより、受け面３０２ａの製作は通常の汎用旋盤で容易に加工できる簡素なものとなり、製作コストと納期の点で極めて有利となった。ただし、受け面３０２ａを上型固定支持部材３０２とは別個に、多孔質状の部品から形成しても良い。
【０１３０】
球面受けから伸びたアームを微調整する機構について、図５に示した弾性バネを用いない別の実施例を、図６を参照して説明する。図６は、例えば図４の構成に適用可能なアームの上端近傍に配置されたティルト角調整機構の斜視図である。図６において、アーム３５０の上端外周には、４つの支持面３５０ｃ（２つのみ図示）が、隣接する支持面３５０ｃに対し直交するように形成されている。マイクロメーター４６３は、支持面３５０ｃに、回転しながら伸縮するマイクロメーターヘッド４６３ａが向かうように配置され、更にマイクロメーターヘッド４６３ａの平面状端面と、アーム３５０の支持面３５０ｃとの間に、円柱部材４６０が挟まれるようにして、図示しない保持部品でマイクロメーターヘッド４６３ａ及び支持面３５０ｃに対して独立して支持されており、軸線周りに回転自在となっている。ここでは図示していないが、この構造が、各支持面３５０ｃに設けられている。尚、図から明らかなように、固定状態においては、マイクロメーターヘッド４６３ａの平面状端面と、円柱部材４６０の外周面とは線接触し、且つ円柱部材４６０とアーム３５０の支持面３５０ｃとも線接触し、その間で伝達される押圧力のみでアーム３５０のティルト角が保持され且つ中心軸周りの回転が禁止されている。
【０１３１】
本実施の形態において、アーム３５０の角度を微調整する場合には、一方の側のマイクロメータ４６３のマイクロメーターヘッド４６３ａを後退させ、それに対向する側のマイクロメーターヘッド４６３ａを前進させる。ここで、マイクロメーターヘッド４６３ａが前進し、円柱部材４６０を押圧したときにも、マイクロメーターヘッド４６３ａと、円柱部材４６０の外周面との線接触は維持され、且つ円柱部材４６０とアーム３５０の支持面３５０ｃとの線接触も維持される。従って、マイクロメーターヘッド４６３ａの軸線が、アーム３５０ａの軸線と厳密に交差しない場合でも、挟持した円柱部材４６０を介した力の伝達により、アーム３５０を軸線周りに回転させるトルクが生じないため、アーム３５０は回転することなく安定したティルト角微調整が可能となる。尚、前述した弾性バネ、或いはマイクロメーターヘッド端面を球面にすることでも、アーム３５０の保持剛性が極端に小さい点接触になることを防止はできるが、アーム３５０の中心軸周りの回転方向に対しては、保持剛性があまり大きくできない。しかし、本実施の形態では、アーム３５０とマイクロメーターヘッド４６３ａの端面と円柱部材４６０、及び円柱部材４６０と支持面３５０ｃが常に線接触となるため、アーム３５０の中心軸周りの回転についても、高剛性で規制できる。さらに、ティルト角の微調整機構には剛性の低い構造が一切無いので、ティルト角保持剛性も、図４の場合よりもさらに高めることができる。つまり本実施の形態によって、型保持部材のティルト角について精密に微調整ができること、及び型保持部材を固定したときにそのティルト角の変動を抑制することを、高いレベルで両立することができる。尚、円柱部材４６０は、完全円柱である必要はなく、マイクロメーターヘッド４６３ａと支持面３５０ｃに接触する面のみを円柱面とすれば足りる。
【０１３２】
更に、別な実施の形態について、図７を参照して説明する。図７は、本実施の形態にかかる成形装置の成形型ユニットと型保持部材の周辺を拡大して示す断面図である。図１〜３に示す受け面３ａ、１０３ａ、２０３ａは球面であるが、受け面としての機能を発揮するには必ずしも球面である必要はない。図７に示すように、揺動部材４を、その球心Ｘを上型５の成形面５ａの中心（例えば成形面５ａが光学面の場合はその光軸上の点）に位置できるのであれば、揺動部材４の球面部４ａを支持する型保持部材５０３の受け面５０３ａは、円錐面であっても良い。円錐面と球面は必ず円で接するから、成形時に上型５にかかるプレス力はこの接円により受け面５０３ａで支持されることができ、極めて簡単な構造で且つ部品精度を厳格に管理しなくても、本発明の効果を実現できる。ただし、この場合、線接触となるため接円部の受け面面積は、図１〜３の実施の形態の球面受けの場合と比較して遥かに小さいので、プレス力などが大きな圧力となって接円部にかかることになるので、この部分の受け面５０３ａや球面４ａに弾性変形や塑性変形を発生しやすくなるため、プレス圧力が比較的軽い用途に有効である。
【０１３３】
図７において、供給口５０３ｃから、受け面５０３ａと球面部４ａとの間の空間に圧力伝達媒体を吐出すると、図には省略してある型保持部材５０３ａを受け面５０３ａに押さえつけるバネ力に抗して、離隔させる方向に静圧力が働き、揺動部材４の球面部４ａを受け面５０３ａから離すことができる。これにより両者間に摩擦がほとんどない状態を創出できるので、既に記述したマイクロメーターなどの微調整機構により揺動部材４のティルト角を調整すると、非常になめらかに微小ティルト量を調整できる。上型５のティルト角調整が終わった後、受け面５０３ａと球面部４ａ間の圧力伝達媒体の圧力を下げることにより、バネ力で両者が接触し摩擦力が働いて、揺動部材４が型保持部材５０３に接地し固定される。以上のように、本実施の形態によれば、非常に簡素で容易な構造により高精度なティルト角調整機構が実現できる。
【０１３４】
（実施例１）
一実施例として、アーム３５０が揺動部材３０４の球面部３０４ｂの曲率中心、すなわち上型５の成形転写面の中心（光軸）から２０６ｍｍ離れたところで、読み取り分解能１μｍのマイクロメーター３６３，３６５により微小に変位を行うことができるようにした。この距離は、丁度マイクロメーターを１μｍ送ると、上型５の成形転写面の真ん中を中心としてアーム３５０が１秒角ティル卜する値である。従って、マイクロメーター３６３，３６５のμｍ単位の送り量がそのまま上型のティルト調整の秒角となるようにしてある。
【０１３５】
圧力伝達媒体は、この場合は窒素ガスを用いたが、受け面の面積が約１４０ｃｍ２もあるので、わずか０．５気圧の圧力供給で、揺動部材３０４は５μｍ浮上（図５では下方へ移動）して、マイクロメーター３６３，３６５により極めて滑らかにティルト調整が行えた。アーム３５０の先端に平面鏡を取り付け、オートコリメーターで実際のティルト角度を測定したところ、１分角以下の調整範囲ではマイクロメーター３６３，３６５の読み値に対して１０％以下の誤差で一致した。これは、マイクロメーター３６３，３６５の読み値だけで１０秒角でティルトさせても、１秒角以内の誤差で追従するということであり、極めて高精度かつ容易にティルト調整が行えることが確認された。
【０１３６】
また、窒素ガスの供給を停止すると、浮上していた揺動部材３０４は受け面３０２ａに当接したが、このとき、２秒角ほどティルト量が変動した。これに対し、窒素ガスの供給圧力を０．０５気圧にすると、揺動部材３０４は浮上せず受け面３０２ａに当接した状態となった。この状態でも両者の摩擦力は低減され、マイクロメーター３６３，３６５によりティルト角度調整を行ったところ、ややスティックスリップはあるが、１分角以内の調整範囲であれば、１５％程度の誤差で、実際のティルト角度がマイクロメーター３６３，３６５の読み取り値と一致する事が確認された。この場合、窒素ガスの供給を止めても、アーム３５０のティルト角度は変化しなかった。以上から、本実施例によれば、成形型ユニットのきわめて高精度なティルト角度調整を容易に実現でき、前述した次世代光ディスク用の対物レンズを成形する成形型ユニットにおいても、十分な余裕を持ってティルト調整できることがわかった。
【０１３７】
（実施例２）
マイクロメーター３６３，３６５を上型固定支持部材３０２に取り付けて、窒素ガスの供給圧力を０．０５気圧とし、揺動部材３０４と受け面３０２ｂとが接触状態で、実施例１のようにオートコリメーターを使用してマイクロメーター３６３，３６５の読み値と実際のティルト量を比較した。
【０１３８】
その結果、マイクロメーター３６３，３６５のフルストロークである±１．２５ｍｍまで、誤差１０％以下でほぼリニアにティルト角度調整が行えた。これは、角度にして±２０分角に相当する。従って、本実施例によれば、数秒角という極めて微小な角度で正確にティルト角度調整を行うことができるにも関わらず、その１０００倍近くの調整範囲を有することがわかった。
【０１３９】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、成形型ユニット側から型保持部材に向かって圧力伝達媒体を吐出させても良く、下型嵌合支持部材側からスライダに向かって圧力伝達媒体を吐出させても良い。
【０１４０】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストであるにもかかわらず、成形型ユニットを高精度に調整できる成形型ユニットの調整方法及び成形装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる成形装置の断面図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる成形装置の成形型ユニットと型保持部材の周辺を拡大して示す断面図である。
【図３】第３の実施の形態にかかる成形装置の成形型ユニットと型保持部材の周辺を拡大して示す断面図である。
【図４】更に別な本実施の形態にかかる成形装置の一部断面図である。
【図５】図４の構成をカバー３３０を外して調整室Ｂを上方から見た図である。
【図６】例えば図４の構成に適用可能なアームの上端近傍に配置されたティルト角調整機構の斜視図である。
【図７】別の実施の形態にかかる成形装置の成形型ユニットと型保持部材の周辺を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
２，３０２  上型固定支持部材
３、１０３，２０３、５０３  型保持部材
４、１０４，２０４、３０４  揺動部材
５  上型
８  下型嵌合保持部材
１０  スライダ
１２  下型
【図１】
2004291607.tif 000004
【図２】
2004291607.tif 000005
【図３】
2004291607.tif 000006
【図４】
2004291607.tif 000007
【図５】
2004291607.tif 000008
【図６】
2004291607.tif 000009
【図７】
2004291607.tif 000010