(57)【要約】【課題】光学素子製造装置において、締結部材によるブロックの締結力を温度によらず一定に保ち、ブロック間のズレや温度ばらつきを抑える。【解決手段】成形ブロックを加熱すると共に加圧する１対のステージの少なくとも一方（３）は、合わせて２種以上の線膨張係数を有する積層された２以上のブロック（２０，２１，２２）と、これら積層された２以上のブロックを上記加圧する方向で締結する締結部材（２４，２５）とを有し、上記２以上のブロック（２０，２１，２２）は、第１ブロック（２１，２２）と、この第１ブロックよりも線膨張係数の高い第２ブロック（２０）とを含み、締結部材（２４，２５）は、第１ブロックの少なくとも一部に隣接する第１締結部（２４ａ，２５ａ）と、第２ブロックの少なくとも一部に隣接し第１締結部よりも線膨張係数の高い第２締結部（２４ｂ，２５ｂ）とを含む２以上の締結部を上記加圧する方向で固定してなる構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子素材を収容する成形ブロックと当接して該成形ブロックを加熱すると共に加圧する１対のステージが１以上設けられる成形室を備える光学素子製造装置において、
前記１対のステージの少なくとも一方は、合わせて２種以上の線膨張係数を有する積層された２以上のブロックと、該積層された２以上のブロックを前記加圧する方向で締結する締結部材とを有し、
前記２以上のブロックは、第１ブロックと、該第１ブロックよりも線膨張係数の高い第２ブロックとを含み、
前記締結部材は、前記第１ブロックの少なくとも一部に隣接する第１締結部と、前記第２ブロックの少なくとも一部に隣接し前記第１締結部よりも線膨張係数の高い第２締結部とを含む２以上の締結部を前記加圧する方向で固定してなる、
ことを特徴とする光学素子製造装置。
【請求項２】
前記第１締結部は、前記第１ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、
前記第２締結部は、前記第２ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子製造装置。
【請求項３】
前記２以上のブロックは、前記第１ブロック及び前記第２ブロックに加えて、第３ブロックを更に含み、
前記締結部材の２以上の締結部は、前記第１締結部及び前記第２締結部に加えて、前記第３ブロックの少なくとも一部に隣接する第３締結部を更に含み、
前記第１締結部は、前記第１ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、
前記第２締結部は、前記第２ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、
前記第３締結部は、前記第３ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子製造装置。
【請求項４】
前記第１ブロック及び前記第２ブロックの一方は、熱源が設けられた温度制御ブロックであり、
前記第１ブロック及び前記第２ブロックの他方は、前記温度制御ブロックから発生する熱を前記成形ブロックに伝える均熱板であり、
前記締結部材は、ボルトであり、前記均熱板に設けられた貫通孔を貫通して該均熱板を前記温度制御ブロックに締結する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光学素子製造装置。
【請求項５】
前記第１ブロック及び前記第２ブロックの一方は、熱源が設けられた温度制御ブロックであり、
前記第１ブロック及び前記第２ブロックの他方は、前記温度制御ブロックと前記成形室との間に設けられた断熱板であり、
前記締結部材は、ボルトであり、前記温度制御ブロック及び前記断熱板の一方に設けられた貫通孔を貫通して該断熱板と前記温度制御ブロックを締結する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光学素子製造装置。
【請求項６】
前記２以上のブロックは、前記第１ブロック及び前記第２ブロックに加えて、更に第３ブロックを含み、
前記第１ブロック、前記第２ブロック及び前記第３ブロックのうちの１つは、熱源が設けられた温度制御ブロックであり、他の１つは前記温度制御ブロックから発生する熱を前記成形ブロックに伝える均熱板であり、残る１つは前記温度制御ブロックと前記成形室との間に設けられた断熱板であり、
前記締結部材は、ボルトであり、前記均熱板及び前記断熱板の少なくとも一方に設けられた貫通孔と前記温度制御ブロックに設けられた貫通孔とを貫通して、前記均熱板、前記温度制御ブロック及び前記断熱板を締結する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の光学素子製造装置。
【請求項７】
前記締結部材は、前記２以上の締結部を接合してなり、
前記２以上の締結部間の接合面は、前記２以上のブロック間の接触面と略同一平面上に位置する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項記載の光学素子製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形ブロック内の光学素子素材を加熱して軟化させると共に加圧して成形することにより、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を製造する光学素子製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一対の成形型と胴型とにより構成される成形ブロック内に光学素子素材を収容し、複数の成形ブロックを連続して光学素子製造装置の成形室に挿入させることにより、高精度の光学素子を効率的に製造する光学素子製造装置が広く用いられている。
【０００３】
この光学素子製造装置では、成形室内において、加熱工程、加圧成形工程及び冷却工程の各工程を行うステージが工程毎に１以上備えられている。各ステージは、それぞれ、温度制御可能なヒータを内蔵した温度制御ブロックが、成形ブロックに当接する均熱板と光学素子製造装置本体側に固定される断熱板との間に挟まれた状態で構成されるのが一般的である。
【０００４】
この光学素子製造装置において、光学素子素材を軟化させるため十分に成形ブロックを加熱するとき、温度制御ブロック、均熱板及び断熱板で構成される被締結部材（ブロック）、並びにこれらブロックを締結する締結部材は、熱膨張によってそれぞれ寸法が変化する。
【０００５】
この寸法変化により、炭化タングステン等の超硬やセラミック等の脆い材料で作られている均熱板が破損したり、ブロックにガタが生じてしまったりするため、特許文献１（特開２００６−１９３３９６号公報）に記載されているような弾性体歪量調整機構を追加した光学素子製造装置が提案されている。
【０００６】
上記特許文献１記載の光学素子製造装置は、ステージの各部材をブロックとしてネジで締結する際に、ブロックとネジの頭部との間に弾性体を設け、熱膨張による歪みを弾性体により吸収する機構を有している。
【特許文献１】特開２００６−１９３３９６号公報
【発明の開示】
【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記載の光学素子製造装置は、弾性体を用いているためにブロック及び締結部材のそれぞれの熱膨張による変位量の違いによってブロックの締結力が変化してしまうので、目的の温度用にピンポイントに締結力を合わせなければならないという問題がある。
【０００８】
そして、ブロック及び締結部材が上記目的の温度と異なる温度にある場合、締結力が弱くなってしまい、ブロックがずれてしまう問題や、ブロック間にガタが発生してしまい、ブロックの温度ひいては成形ブロックの温度にばらつきが出てしまう問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、締結部材によるブロックの締結力を温度によらず一定に保ち、ブロック間のズレや温度ばらつきを抑えることができる光学素子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】
上記課題を解決するために、本発明の光学素子製造装置は、光学素子素材を収容する成形ブロックと当接してこの成形ブロックを加熱すると共に加圧する１対のステージが１以上設けられる成形室を備える光学素子製造装置において、上記１対のステージの少なくとも一方は、合わせて２種以上の線膨張係数を有する積層された２以上のブロックと、この積層された２以上のブロックを上記加圧する方向で締結する締結部材とを有し、上記２以上のブロックは、第１ブロックと、この第１ブロックよりも線膨張係数の高い第２ブロックとを含み、上記締結部材は、上記第１ブロックの少なくとも一部に隣接する第１締結部と、上記第２ブロックの少なくとも一部に隣接し上記第１締結部よりも線膨張係数の高い第２締結部とを含む２以上の締結部を上記加圧する方向で固定してなる構成とする。
【００１１】
また、上記第１締結部は、上記第１ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、上記第２締結部は、上記第２ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる構成とするとよい。
【００１２】
また、上記２以上のブロックは、上記第１ブロック及び上記第２ブロックに加えて、第３ブロックを更に含み、上記締結部材の２以上の締結部は、上記第１締結部及び上記第２締結部に加えて、上記第３ブロックの少なくとも一部に隣接する第３締結部を更に含み、上記第１締結部は、上記第１ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、上記第２締結部は、上記第２ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、上記第３締結部は、上記第３ブロックと同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる構成とするとよい。
【００１３】
また、上記第１ブロック及び上記第２ブロックの一方は、熱源が設けられた温度制御ブロックであり、上記第１ブロック及び上記第２ブロックの他方は、上記温度制御ブロックから発生する熱を上記成形ブロックに伝える均熱板であり、上記締結部材は、ボルトであり、上記均熱板に設けられた貫通孔を貫通してこの均熱板を上記温度制御ブロックに締結する、構成とするとよい。
【００１４】
また、上記第１ブロック及び上記第２ブロックの一方は、熱源が設けられた温度制御ブロックであり、上記第１ブロック及び上記第２ブロックの他方は、上記温度制御ブロックと上記成形室との間に設けられた断熱板であり、上記締結部材は、ボルトであり、上記温度制御ブロック及び上記断熱板の一方に設けられた貫通孔を貫通してこの断熱板と上記温度制御ブロックを締結する構成とするとよい。
【００１５】
また、上記２以上のブロックは、上記第１ブロック及び上記第２ブロックに加えて、更に第３ブロックを含み、上記第１ブロック、上記第２ブロック及び上記第３ブロックのうちの１つは、熱源が設けられた温度制御ブロックであり、他の１つは上記温度制御ブロックから発生する熱を上記成形ブロックに伝える均熱板であり、残る１つは上記温度制御ブロックと上記成形室との間に設けられた断熱板であり、上記締結部材は、ボルトであり、上記均熱板及び上記断熱板の少なくとも一方に設けられた貫通孔と上記温度制御ブロックに設けられた貫通孔とを貫通して、上記均熱板、上記温度制御ブロック及び上記断熱板を締結する構成とするとよい。
【００１６】
また、上記締結部材は、上記２以上の締結部を接合してなり、上記２以上の締結部間の接合面は、上記２以上のブロック間の接触面と略同一平面上に位置する構成とするとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、締結部材は、第１ブロックの少なくとも一部に隣接する第１締結部と、第１ブロックよりも線膨張係数の高い第２ブロックの少なくとも一部に隣接し第１締結部よりも線膨張係数の高い第２締結部とを含む２以上の締結部を接合してなる。そのため、ブロックの熱膨張による寸法変動と締結部材の熱膨張による寸法変動とを近似させることで、締結部材によるブロックの締結力を温度によらず一定に保つことができる。これにより、ブロック間のズレを抑えることができると共に、各ブロックのガタ（緩み）を防ぎブロック間の熱伝導を均一に行わせることができる。よって、本発明によれば、締結部材によるブロックの締結力を温度によらず一定に保ち、ブロック間のズレや温度ばらつきを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子製造装置について、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製造装置の成形部１の概略構成を示す断面図である。
【００１９】
図２は、本実施形態に係る成形部１の下部ステージ３の１つを示す断面図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態に係る下部ステージ３のボルト２４，２５を示す拡大図である。
【００２０】
図１に示す光学素子製造装置の成形部１は、箱型の成形室２と、一対の成形型と胴型とにより構成される成形ブロック６を加熱すると共に加圧する１対のステージとして成形室２に設けられた互いに対向する下部ステージ３及び上部ステージ４とで構成された複数（図１では４対）のステージと、を備えている。
【００２１】
なお、本実施形態の光学素子製造装置は、１対のステージ３，４と、１対のステージ３，４が１以上設けられる成形室２とを含む装置であればよく、例えば、成形部１のみからなる装置や、成形部１に加えて成形ブロック６を搬送する搬送部等の他の構成を備える装置も、本実施形態の光学素子製造装置に含まれる。
【００２２】
下部ステージ３及び上部ステージ４は、１以上設けられる１対のステージとして、本実施形態では、上述のように、それぞれ４つ設けられている。これら４対のステージには、加熱工程、加圧成形工程及び冷却工程の各工程を行うステージがそれぞれ１以上含まれている。
【００２３】
各下部ステージ３は、成形室２の内側底面上に一列に順次に並べられて設置されている。各上部ステージ４は、図示しない昇降手段に接続されたシャフト５の下端に取り付けられている。
【００２４】
下部ステージ３上には、図示しない光学素子素材を一対の成形型の間に収容した成形ブロック６が順番（図１の右側から左側へ）に流れていく。この成形ブロック６は、例えば、光学素子素材に光学面形状を転写する一対の成形型としての上型及び下型、並びにこれら上型と下型との間に介在する胴型から構成することができる。
【００２５】
下部ステージ３の構成と上部ステージ４の構成とが同様であるため、上部ステージ４の構成の説明は省略する。
図２に示すように、下部ステージ３は、合わせて２種以上の線膨張係数を有する２以上のブロックとして、温度制御ブロック（第２ブロック）２０、均熱板（第１ブロック）２１及び断熱板（第３ブロック）２２の３つのブロックで構成されており、各ブロックが積層された状態でボルト（締結部材）２４，２５により締結されている。
【００２６】
温度制御ブロック２０は、例えば、ステンレス（線膨張係数１７．２×１０-6 １／℃）やインコネル（登録商標、線膨張係数１４．４×１０-6 １／℃）などの比較的高温強度が高い金属の板材からなり、温度制御可能な棒状ヒータ（熱源）２０ａが２本内部に設けられている。なお、ヒータ２０ａの本数は、適宜決定すればよい。
【００２７】
均熱板２１は、例えば、炭化タングステン等の超硬合金（線膨張係数５．９×１０-6 １／℃）や炭化ケイ素（線膨張係数４．４×１０-6 １／℃）などの板材からなり、成形ブロック６を加熱する際に成形ブロック６の下型と接し、温度制御ブロック２０から発生する熱を成形ブロック６に均一に伝えている。
【００２８】
断熱板２２は、ジルコニア（線膨張係数１０×１０-6 １／℃）等の熱伝導率が小さい材料の板材の表面に溝を形成することなどにより、温度制御ブロック２０下部や成形室２の底部との接触面積を減少した形態で構成されており、成形室２の底部に固定されて温度制御ブロック２０と成形室２との間に設けられている。
【００２９】
なお、下部ステージ３（断熱板２２）と成形室２との間には、ヒータ２０ａから伝わってきた熱により成形室２の温度が上がらないようにするため、水を流す流路が内部に形成された板材（ブロック）等の冷却装置を設けることも考えられる。
【００３０】
下部ステージ３の上部に位置するボルト２４は、均熱板２１の４隅のそれぞれに設けられた貫通孔２１ａを貫通して、温度制御ブロック２０の上面に設けられている雌ネジ２０ｂに螺合することで均熱板２１を温度制御ブロック２０に締結している。
【００３１】
下部ステージ３の下部に位置するボルト２５は、断熱板２２の下部の４隅に形成された凹部２２ｂのそれぞれから上方に向かって設けられた貫通孔２２ａを貫通して、温度制御ブロック２０の下面に設けられている雌ネジ２０ｃに螺合することで断熱板２２を温度制御ブロック２０に締結している。
【００３２】
なお、図２、図３Ａ及び図３Ｂにおいては、ボルト２４，２５が例えば六角穴付ボルトや六角ボルト等で、頭部と軸部とを有するものとして図示しているが、締結部材としては、各ブロック２０，２１，２２を上下方向すなわち成形ブロック６の加圧方向で締結することができるものであれば、他の種類のボルト或いは他の締結部材であってもよい。
【００３３】
均熱板２１を温度制御ブロック２０に締結する上部側のボルト２４は、図３Ａに示すように、２以上の締結部を軸方向で固定してなり、頭部及びこの頭部から軸部の長さ方向中央まで延びる部分からなる頭部側締結部（第１締結部）２４ａと、この頭部側締結部２４ａに固定されて軸部の先端まで延びる先端部側締結部（第２締結部）２４ｂとで構成されている。
【００３４】
詳しくは後述するが、ボルト２４で均熱板２１と温度制御ブロック２０を締結した際に、頭部側締結部２４ａ（線膨張係数α１１）は、隣接する均熱板２１（線膨張係数α２）と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、先端部側締結部２４ｂ（線膨張係数α１２）は、隣接する温度制御ブロック２０（線膨張係数α１）と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる。
【００３５】
頭部側締結部２４ａと先端部側締結部２４ｂとは、融接、ロウ付け、摩擦圧接、拡散接合等により接合面Ｂ１で互いに接合されて固定されている。なお、頭部側締結部２４ａと先端部側締結部２４ｂとは、螺合等により互いに連結されて固定されていてもよい。
【００３６】
上記接合面Ｂ１の位置は、ボルト２４による均熱板２１と温度制御ブロック２０との締結時において、均熱板２１と温度制御ブロック２０との接触面Ａ１の位置と略同一平面上に位置している。したがって、ボルト２４の頭部の下面（いわゆる首下）から接合面Ｂ１までの長さは、均熱板２１の板厚さと同じである。
【００３７】
断熱板２２を温度制御ブロック２０に締結する下部側のボルト２５は、頭部及びこの頭部から軸部の雄ねじ部まで延びる部分からなる頭部側締結部（第１締結部）２５ａと、この頭部側締結部２５ａに固定されて先端まで延びる先端部側締結部（第２締結部）２５ｂとで構成されている。
【００３８】
詳しくは後述するが、ボルト２５で断熱板２２と温度制御ブロック２０を締結した際に、頭部側締結部２５ａ（線膨張係数α２１）は、隣接する断熱板２２（線膨張係数α３）と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、先端部側締結部２５ｂ（線膨張係数α２２）は、隣接する温度制御ブロック２０（線膨張係数α１）と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる。
【００３９】
頭部側締結部２５ａと先端部側締結部２５ｂとは、融接、ロウ付け、摩擦圧接、拡散接合等により接合面Ｂ２で互いに接合されて固定されている。なお、頭部側締結部２５ａと先端部側締結部２５ｂとは、螺合等により互いに連結されて固定されていてもよい。
【００４０】
上記接合面Ｂ２の位置は、ボルト２５による断熱板２２と温度制御ブロック２０との締結時において、断熱板２２と温度制御ブロック２０との接触面Ａ２の位置と略同一平面上に位置している。したがって、ボルト２５の頭部の下面（いわゆる首下）から接合面Ｂ２までの長さは、断熱板２２の凹部２５が形成された部分の板厚さと同じである。
【００４１】
ここで、温度制御ブロック２０の線膨張係数はα１であり、均熱板２１の線膨張係数はα２であり、断熱板２２の線膨張係数はα３である。そして、上部側ボルト２４の頭部側締結部２４ａの線膨張係数はα１１であり、先端部側締結部２４ｂの線膨張係数はα１２である。また、下部側ボルト２５の頭部側締結部２５ａの線膨張係数はα２１であり、先端部側締結部２４ｂの線膨張係数はα２２である。
【００４２】
以上の線膨張係数には以下の式のような関係が成り立つ。
α１＞α２      ・・・式（１）
α１２＞α１１  ・・・式（２）
α１＝α１２    ・・・式（３）
α２＝α１１    ・・・式（４）
α１＞α３      ・・・式（５）
α２２＞α２１  ・・・式（６）
α１＝α２２    ・・・式（７）
α３＝α２１    ・・・式（８）
式（１）に示すように、温度制御ブロック（第２ブロック）２０の線膨張係数α１は、均熱板（第１ブロック）２１の線膨張係数α２よりも高くなっている。
【００４３】
上部側ボルト２４に関しては、式（２）に示すように、温度制御ブロック（第２ブロック）２０に隣接する先端部側締結部（第２締結部）２４ｂの線膨張係数α１２が、均熱板（第１ブロック）２１に隣接する頭部側締結部（第１締結部）２４ａの線膨張係数α１１よりも高くなっている。なお、材料の組み合わせは種々に存在するため、式（１），（２），（５），（６）の大小関係はこれに限定されるものではない。
【００４４】
そして、上述のように、先端部側締結部２４ｂが温度制御ブロック２０と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなるため、式（３）に示すように、先端部側締結部２４ｂの線膨張係数α１２は、温度制御ブロック２０の線膨張係数α１と同一（略同一）となっている。ここで、略同一の線膨張係数の許容範囲は、許容できる熱膨張量と温度及び寸法から逆算して求めることが適切であり、本実施形態では、２０％程度とする。以降も同じである。
【００４５】
また、頭部側締結部２４ａが均熱板２１と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなるため、式（４）に示すように、頭部側締結部２４ａの線膨張係数α１１は、均熱板２１の線膨張係数α２と同一（略同一）となっている。
【００４６】
式（５）〜（８）についても上述の式（１）〜（４）と同様のことがいえる。
式（５）に示すように、温度制御ブロック（第２ブロック）２０の線膨張係数α１は、断熱板（第３ブロック）２１の線膨張係数α３よりも高くなっている。
【００４７】
下部側ボルト２５に関しては、式（６）に示すように、温度制御ブロック（第２ブロック）２０に隣接する先端部側締結部（第２締結部）２５ｂの線膨張係数α２２が、断熱板（第３ブロック）２２に隣接する頭部側締結部（第１締結部）２５ａの線膨張係数α２１よりも高くなっている。
【００４８】
そして、上述のように、先端部側締結部２５ｂが温度制御ブロック２０と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなるため、式（７）に示すように、先端部側締結部２５ｂの線膨張係数α２２は、温度制御ブロック２０の線膨張係数α１と同一（略同一）となっている。
【００４９】
また、頭部側締結部２５ａが断熱板２２と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなるため、式（８）に示すように、頭部側締結部２５ａの線膨張係数α２１は、断熱板２２の線膨張係数α３と同一（略同一）となっている。
【００５０】
成形部２において光学素子を製造する際には、温度制御ブロック２０内に挿入されているヒータ２０ａに通電し、温度制御ブロック２０を加熱していくと、温度制御ブロック２０から熱伝導により、均熱板２１、断熱板２２のそれぞれに熱が伝わり、温度制御ブロック２０、均熱板２１、断熱板２２それぞれの温度が上昇していく。
【００５１】
この温度上昇に伴い、温度制御ブロック２０、均熱板２１及び断熱板２２は、発生した温度分布と各自特有の線膨張係数に従い熱膨張していく。このとき、上述のように、ボルト２４、２５は、頭部側締結部２４ａ，２５ａ及び先端部側締結部２４ｂ，２５ｂが、隣接する温度制御ブロック２０、均熱板２１及び断熱板２２と同一の線膨張係数を有しているため、頭部側締結部２４ａ，２５ａ及び先端部側締結部２４ｂ，２５ｂは、隣接する温度制御ブロック２０、均熱板２１及び断熱板２２のそれぞれと同一の熱膨張をする。
【００５２】
なお、本実施形態では、上部側ボルト２４の頭部側締結部２４ａと先端部側締結部２４ｂとの接合面Ｂ１の位置が、均熱板２１と温度制御ブロック２０との接触面Ａ１の位置と略同一平面上に位置している場合について説明したが、頭部側締結部（第１締結部）２４ａの一部が均熱板（第１ブロック）２１の一部に隣接し、且つ、先端部側締結部（第２締結部）２４ｂの一部が温度制御ブロック（第２ブロック）２０の一部に隣接すれば、ブロック２０，２１，２２のズレや温度ばらつきを抑えることができるという後述する効果を得ることは可能である。そのため、必ずしも接合面Ｂ１と接触面Ａ１とが略同一平面上に位置する必要はない。このことは、下部側ボルト２５の接合面Ｂ２、及び、断熱板２２と温度制御ブロック２０との接触面Ａ２についても同様である。
【００５３】
また、本実施形態では、温度制御ブロック（第２ブロック）２０の線膨張係数α１が均熱板（第１ブロック）２１の線膨張係数α２よりも高く、且つ、上部側ボルト２４の先端部側締結部（第２締結部）２４ｂの線膨張係数α１２が頭部側締結部（第１締結部）２４ａの線膨張係数α１１よりも高くなっている例について説明した。しかしながら、逆に、線膨張係数が相対的に低い第１ブロックとして温度制御ブロック２０を、線膨張係数が相対的に高い第２ブロックとして均熱板２１を用いると共に、線膨張係数が相対的に低い第１締結部として先端部側締結部２４ｂを、線膨張係数が相対的に高い第２締結部として頭部側締結部２４ａを用いてもよい。このことについても、下部側ボルト２５に同様のことがいえる。
【００５４】
また、本実施形態では、締結部材として上部側ボルト２４及び下部側ボルト２５の両方を採用した例を説明したが、上部側ボルト２４及び下部側ボルト２５の一方において採用するのみでも、ブロック２０，２１，２２のズレや温度ばらつきを抑えることができるという後述する効果を得ることは可能である。そのため、下部ステージ３は、２つのブロックから構成されていてもよい。
【００５５】
例えば、第１ブロックと第２ブロックの一方が温度制御ブロック２０であり、他方が断熱板２２もしくは均熱板２１である。また、第１ブロックと第２ブロックの一方が温度制御ブロック２０、他方が断熱板２２の場合、どちらか一方に貫通孔を設けることとし、下部側ボルト２５を上記貫通孔に貫通させて第１，第２ブロックを締結する。このとき、各ブロックと対応する下部側ボルト２５の各締結部は、線膨張係数を各ブロックの線膨張係数と同一（略同一）にすることとする。
【００５６】
また、本実施形態では、説明を省略した上部ステージ４の構成が上述した下部ステージ３の構成と同様であるものとしたが、下部ステージ３及び上部ステージ４の少なくとも一方において上述のボルト２４，２５を用いることで、ブロック２０，２１，２２のズレや温度ばらつきを抑えることができるという後述する効果を得ることは可能である。
【００５７】
以上説明した第１実施形態では、ボルト２４，２５の頭部側締結部２４ａ，２５ａ（線膨張係数α１１，α２１）は均熱板２１（線膨張係数α２）又は断熱板２２（線膨張係数α３）と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなり、先端部側締結部２４ｂ，２５ｂ（線膨張係数α１２，α２２）は温度制御ブロック２０（線膨張係数α１）と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる。そのため、各ブロック２０，２１，２２の熱膨張による寸法変動とボルト２４，２５の熱膨張による寸法変動とを有効に近似させることでボルト２４，２５によるブロック２０，２１，２２の締結力を温度によらず一定に保つことができる。これにより、各ブロック２０，２１，２２のガタ（緩み）を抑えてブロック２０，２１，２２間の熱伝導を均一に行わせることができる。したがって、ブロック２０，２１，２２間のズレや温度ばらつきを抑えることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、ボルト２４，２５の接合面Ｂ１，Ｂ２は、各ブロック２０，２１，２２間の接触面Ａ１，Ａ２と略同一平面上に位置している。そのため、各ブロック２０，２１，２２の熱膨張による寸法変動とボルト２４，２５の熱膨張による寸法変動とを有効に近似させることができ、したがって、ブロック２０，２１，２２間のズレや温度ばらつきをより一層抑えることができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る下部ステージ１３の１つを示す断面図である。
図５は、本実施形態に係る下部ステージ１３のボルト３４を示す拡大図である。
【００６０】
本実施形態では、下部ステージ１３の締結方法以外の構成については上述の第１実施形態と概ね同様であるため、詳細な説明は省略する。
図４に示すように、下部ステージ１３は、合わせて２種以上の線膨張係数を有する２以上のブロックとして、均熱板（第１ブロック）３１、温度制御ブロック（第２ブロック）３０及び断熱板（第３ブロック）３２の３つのブロックで構成されており、各ブロックが積層された状態でボルト（締結部材）３４により締結されている。
【００６１】
温度制御ブロック３０は、例えば、ステンレス（線膨張係数１７．２×１０-6 １／℃）やインコネル（登録商標、線膨張係数１４．４×１０-6 １／℃）などの比較的高温強度が高い金属の板材からなり、温度制御可能な棒状ヒータ（熱源）３０ａが２本内部に設けられている。なお、ヒータ３０ａの本数は、適宜決定すればよい。
【００６２】
均熱板３１は、例えば、炭化タングステン等の超硬合金（線膨張係数５．９×１０-6 １／℃）や炭化ケイ素（線膨張係数４．４×１０-6 １／℃）などの板材からなり、図１に示す成形ブロック６を加熱する際に成形ブロック６の下型と接し、温度制御ブロック３０から発生する熱を成形ブロック６に均一に伝えている。
【００６３】
断熱板３２は、ジルコニア（線膨張係数１０×１０-6 １／℃）等の熱伝導率が小さい材料の板材の表面に溝を形成することなどにより、温度制御ブロック３０下部や図１に示す成形室２の底部との接触面積を減少した形態で構成されており、成形室２の底部に固定されて温度制御ブロック３０と成形室２との間に設けられている。
【００６４】
なお、下部ステージ１３（断熱板３２）と成形室２との間には、ヒータ３０ａから伝わってきた熱により成形室２の温度が上がらないようにするため、水を流す流路が内部に形成された板材（ブロック）等の冷却装置を設けることも考えられる。
【００６５】
ボルト３４は、下部ステージ１３の上面側から挿入されることにより、均熱板３１の４隅のそれぞれに設けられた貫通孔３１ａ、及び、温度制御ブロック３０に設けられた貫通孔３０ｂを貫通して、断熱板３２の上面側に設けられている雌ネジ３２ａに羅合することで、積層された均熱板３１、温度制御ブロック３０及び断熱板３２を締結している。
【００６６】
なお、図４及び図５においては、ボルト３４が例えば六角穴付ボルトや六角ボルト等で、頭部と軸部とを有するものとして図示しているが、締結部材としては、各ブロック３０，３１，３２を積層状態で締結することができるものであれば、他の種類のボルト或いは他の締結部材であってもよい。
【００６７】
ボルト３４は、図５に示すように、２以上の締結部を軸方向で固定してなり、頭部及びこの頭部から軸部の一部まで延びる部分からなる頭部側締結部（第１締結部）３４ａと、この頭部側締結部３４ａに固定され軸部の中間に位置する中間締結部（第２締結部）３４ｂと、軸部の先端まで延びる先端部側締結部（第３締結部）３４ｃとで構成されている。
【００６８】
詳しくは後述するが、ボルト３４で均熱板３１、温度制御ブロック３０及び断熱板３２を締結した際、頭部側締結部３４ａ（線膨張係数α４１）は隣接する均熱板３１（線膨張係数α３１）と、中間締結部３４ｂ（線膨張係数α４２）は隣接する温度制御ブロック３０（線膨張係数α３２）と、先端部側締結部３４ｃ（線膨張係数α４３）は隣接する断熱板３２（線膨張係数α３３）と、それぞれ同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる。
【００６９】
頭部側締結部３４ａと中間締結部３４ｂとは接合面Ｂ１１で、中間締結部３４ｂと先端部側締結部３４ｃとは接合面Ｂ１２で、それぞれ、融接、ロウ付け、摩擦圧接、拡散接合等により接合されて固定されている。なお、各締結部３４ａ，３４ｂ，３４ｃ間は、螺合等により互いに連結されて固定されていてもよい。
【００７０】
頭部側締結部３４ａと中間締結部３４ｂとの接合面Ｂ１１の位置は、均熱板３１と温度制御ブロック３０との接触面Ａ１１の位置と略同一平面上に位置している。また、中間締結部３４ｂと先端部側締結部３４ｃとの接合面Ｂ１２の位置は、温度制御ブロック３０と断熱板３２との接触面Ａ１２の位置と略同一平面上に位置している。
【００７１】
ここで、均熱板３１の線膨張係数はα３１であり、温度制御ブロック３０の線膨張係数はα３２であり、断熱板３２の線膨張係数はα３３である。そして、ボルト３４の頭部側締結部３４ａの線膨張係数はα４１であり、中間締結部３４ｂの線膨張係数はα４２であり、先端部側締結部３４ｃの線膨張係数はα４３である。
【００７２】
以上の線膨張係数には以下の式のような関係が成り立つ。
α３１＜α３３＜α３２    ・・・式（９）
α４１＜α４３＜α４２    ・・・式（１０）
α３１＝α４１            ・・・式（１１）
α３２＝α４２            ・・・式（１２）
α３３＝α４３            ・・・式（１３）
式（９）に示すように、断熱板３２の線膨張係数α３３は、均熱板３１の線膨張係数α３１よりも高く、温度制御ブロック３０の線膨張係数α３２は、断熱板３２の線膨張係数α３３よりも高くなっている。
【００７３】
また、式（１０）に示すように、断熱板３２に隣接する先端部側締結部３４ｃの線膨張係数α４３は、均熱板３１に隣接する頭部側締結部３４ａの線膨張係数α４１よりも高く、中間締結部３４ｂの線膨張係数α４２は、断熱板３２に隣接する先端部側締結部３４ｃの線膨張係数α４３よりも高くなっている。なお、材料の組み合わせは種々存在するため、式（９）、（１０）の大小関係はこれに限定されるものではない。
【００７４】
そして、上述のように、頭部側締結部３４ａが均熱板３１と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなるため、式（１１）に示すように、頭部側締結部３４ａの線膨張係数α４１は、均熱板３１の線膨張係数α３１と同一（略同一）となっている。
【００７５】
同様に、式（１２）及び式（１３）に示すように、中間締結部３４ｂの線膨張係数α４２は温度制御ブロック３０の線膨張係数α３２と同一となっており、また、先端部側締結部３４ｃの線膨張係数α４３は断熱板３２の線膨張係数α３３と同一（略同一）となっている。ここで、略同一の線膨張係数の許容範囲は、許容できる熱膨張量と温度及び寸法から逆算して求めることが適切であり、本実施形態では２０％程度とする。
【００７６】
図１に示す成形部２において光学素子を製造する際には、温度制御ブロック３０内に挿入されているヒータ３０ａに通電し、温度制御ブロック３０を加熱していくと、温度制御ブロック３０から熱伝導により、均熱板３１、断熱板３２のそれぞれに熱が伝わり、温度制御ブロック３０、均熱板３１、断熱板３２それぞれの温度が上昇していく。
【００７７】
この温度上昇に伴い、温度制御ブロック３０、均熱板３１及び断熱板３２は、発生した温度分布と各自特有の線膨張係数に従い熱膨張していく。このとき、上述のように、ボルト３４は、温度制御ブロック３０、均熱板３１及び断熱板３２とそれぞれ隣接する各締結部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが、各ブロックと同一の線膨張係数を有しているため、各締結部３４ａ，３４ｂ，３４ｃは隣接するブロック３０，３１，３２のそれぞれと同一の熱膨張をする。
【００７８】
なお、本実施形態のように３つのブロック３０，３１，３２を単一のボルト３４で締結する場合、各ブロック３０，３１，３２のいずれか２つが互いに同一の線膨張係数であってもよく、また、各締結部３４ａ，３４ｂ，３４ｃのいずれか２つが互いに同一の線膨張係数であってもよい。均熱板３１と温度制御ブロック３０とが互いに同一の材料又は同一の線膨張係数を有する材料からなる場合には、ボルト３４の頭部側締結部３４ａと中間締結部３４ｂとを接合する必要はなく（即ち、別体にする必要はなく）、均熱板３１及び温度制御ブロック３０と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる一体の締結部として、先端部側締結部３４ｃと接合すればよい。
【００７９】
同様に、断熱板３２と温度制御ブロック３０とが互いに同一の材料又は同一の線膨張係数を有する材料からなる場合には、ボルト３４の先端部側締結部３４ｃ及び中間締結部３４ｂを、均熱板３１及び温度制御ブロック３０と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる一体の締結部として、頭部側締結部３４ａと締結すればよい。
【００８０】
以上説明した第２実施形態では、均熱板３１（第１ブロック）よりも断熱板３２（第３ブロック）の線膨張係数が高く、断熱板３２（第３ブロック）よりも温度制御ブロック３０（第２ブロック）の線膨張係数が高い。また、均熱板３１（第１ブロック）に隣接する頭部側締結部３４ａよりも断熱板３２（第３ブロック）に隣接する先端側締結部３４ｃ（第３締結部）の線膨張係数が高く、さらに、先端部側締結部３４ｃよりも温度制御ブロック３０（第２ブロック）に隣接する中間締結部３４ｂ（第２締結部）の線膨張係数が高くなっている。さらに、ボルト３４の頭部側締結部３４ａ（線膨張係数α４１）、中間締結部３４ｂ（線膨張係数α４２）、先端部側締結部３４ｃ（線膨張係数α４３）が、それぞれ隣接するブロック３１，３０，３２（線膨張係数α３１，α３２，α３３）と同一の材料又は略同一の線膨張係数を有する材料からなる。そのため、ブロック３０，３１，３２の熱膨張による寸法変動とボルト３４の熱膨張による寸法変動とを近似させることで、ボルト３４によるブロック３０，３１，３２の締結力を温度によらず一定に保つことができる。これにより、各ブロック３０，３１，３２間のガタ（緩み）を抑えてブロック３０，３１，３２間の熱伝導を均一に行わせることができる。よって、本実施形態によれば、ボルト３４によるブロック３０，３１，３２の締結力を温度によらず一定に保ち、ブロック３０，３１，３２のズレや温度ばらつきを抑えることができる。
【００８１】
また、本実施形態では、ボルト３４の接合面Ｂ１１，Ｂ１２は、各ブロック３０，３１，３２間の接触面Ａ１１，Ａ１２と略同一平面上に位置している。そのため、各ブロック３０，３１，３２の熱膨張による寸法変動とボルト３４の熱膨張による寸法変動とを有効に近似させることができ、したがって、ブロック３０，３１，３２間のズレや温度ばらつきをより一層抑えることができる。
【００８２】
図６は、本発明の第２実施形態の変形例に係る下部ステージ１３´を示す斜視図である。
同図に示す下部ステージ１３´では、その両側面に配設された２つの締結部材４４が、積層された温度制御ブロック４０、均熱板４１及び断熱板４２を締結している。
【００８３】
各締結部材４４は、その上端に形成された凸部４４ｄ及び下端に形成された凸部４４ｅが、それぞれ、均熱板４１の側面上部に形成された凹部４１ａ及び断熱板４２の側面下部に形成された凹部４２ａに嵌め込まれた状態で、各ブロック４０，４１，４２を締結している。
【００８４】
締結部材４４は、上部側締結部４４ａ、中間締結部４４ｂ及び下部側締結部４４ｃを、図４及び図５に示すボルト３４と同様に成形ブロックを加圧する方向で接合（固定）してなる。なお、各締結部４４ａ，４４ｂ，４４ｃを全て接合した後では凸部４４ｄ，４４ｅを凹部４１ａ，４２ａに嵌め込むのが困難になるため、下方の凸部４４ｅを下方の凹部４２ａに嵌め込んだ状態で各締結部４４ａ，４４ｂ，４４ｃの接合（最後の接合）をすることで、上方の凸部４４ｄを上方の凹部４１ａに嵌め込めばよい。
【００８５】
本変形例の上部側締結部４４ａ、中間締結部４４ｂ、下部側締結部４４ｃの線膨張係数は、それぞれ、図４及び図５に示すボルト３４の頭部側締結部３４ａ、中間締結部３４ｂ、先端部側締結部３４ｃの線膨張係数（α４１，α４２，α４３）と同一である。また、本変形例の各ブロック４１，４０，４２の線膨張係数は、図４に示す各ブロックの線膨張係数（α３１，α３２，α３３）と同一である。
【００８６】
また、各締結部４４ａ，４４ｂ，４４ｃの接合面Ｂ２１，Ｂ２２は、各ブロック４０，４１，４２間の接触面Ａ２１，Ａ２２と略同一平面上に位置している。
以上説明した本変形例のように、締結部材をボルトとしなくとも、第２実施形態（図４及び図５）と同様の効果を得ることができる。このことは、上述の第１実施形態においても同様のことがいえる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学素子製造装置の成形部の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態態に係る成形部の下部ステージの１つを示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る下部ステージの上部側ボルトを示す拡大図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る下部ステージの下部側ボルトを示す拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る下部ステージの１つを示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る下部ステージのボルトを示す拡大図である。
【図６】本発明の第２実施形態の変形例に係る下部ステージを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８８】
１      成形部
２      成形室
３      下部ステージ
４      上部ステージ
５      シャフト
６      成形ブロック
１３，１３´      下部ブロック
２０      温度制御ブロック
２０ａ      ヒータ
２０ｂ      雌ねじ（上面）
２０ｃ      雌ねじ（下面）
２１      均熱板
２１ａ      貫通孔
２２      断熱板
２２ａ      貫通孔
２２ｂ      凹部
２４，２５      ボルト
２４ａ，２５ａ      頭部側締結部
２４ｂ，２５ｂ      先端部側締結部
３０      温度制御ブロック
３０ａ      ヒータ
３０ｂ      貫通孔
３１      均熱板
３１ａ      貫通孔
３２      断熱板
３２ａ      雌ねじ
３４      ボルト
３４ａ      頭部側締結部
３４ｂ      中間締結部
３４ｃ      先端部側締結部
４０      温度制御ブロック
４０ａ      ヒータ
４１      均熱板
４１ａ      凹部
４２      断熱板
４２ａ      凹部
４４      締結部材
４４ａ      上部側締結部
４４ｂ      中間締結部
４４ｃ      下部側締結部
４４ｄ，４４ｅ      凸部
Ａ１，Ａ２，Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２      ブロック接触面
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２      締結部接合面
【図１】
2009001434.tif 000003
【図２】
2009001434.tif 000004
【図３Ａ】
2009001434.tif 000005
【図３Ｂ】
2009001434.tif 000006
【図４】
2009001434.tif 000007
【図５】
2009001434.tif 000008
【図６】
2009001434.tif 000009