ガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法
【課題】比較的大面積のガラス基板に、微細な凹凸形状を効率良く行うプレス成形方法を提供する。
【解決手段】ガラス基板Ｗを加熱して、ガラス基板Ｗに微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形装置１において、ガラス基板Ｗに転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロール３を、ガラス基板Ｗに押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形するように構成されている。
【解決手段】ガラス基板Ｗを加熱して、ガラス基板Ｗに微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形装置１において、ガラス基板Ｗに転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロール３を、ガラス基板Ｗに押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法に係り、特に、表面に微細な凹凸パターンが施されたガラス基板を製造するガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細構造を持つガラス基板を製造する場合、半導体製造技術に代表されるフォトリソグラフィー等の技術を応用することにより製造しているが、製造工程が多数有り、また設備費用が膨大になり、安価な部品を民生部品として大量生産するには、大きな障害となっている。
【０００３】
無反射機能に限定すれば、反射防止膜を、真空蒸着装置等で光学レンズやフィルター基板に成膜している。しかし、反射防止膜は何層にもわたって成膜する必要が有り、また真空蒸着装置等も高価であること等により、生産効率が低いこと等が問題として挙げられる。また、反射防止膜ではその反射率に限界があるという問題がある。
【０００４】
上記従来技術の問題点を解決する手段として、上下一対の金型間にガラス素材を挟み、ガラス素材および金型を加熱・プレス成形することにより製造する方式が知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
上記従来のプレス成形で用いる金型は、基本的には平面形状（場合によっては、所望の曲率を持っていても構わない）で、プレスされるガラス基板の成形面に対して垂直方向からプレス力を付加させる機構・構造になっている。
【０００６】
この加熱・プレス成形する製造方式は、デジタルスチルカメラ等のガラス製非球面レンズ形状をモールド成形する技術を応用した技術である。この成形方法の場合、成形する金型と成形されるガラス素材を、可能な限り同一温度で加熱・冷却して成形することにより、成形品の熱膨脹・熱収縮の影響を排除して、金型に施された形状を忠実にガラス基板に転写させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３７８３５号公報
【特許文献２】特開２００８−１３７８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記従来の成形方式では、金型・ガラス素材を加熱・冷却する工程に多くの時間を要する為、生産性が悪いという問題がある。
【０００９】
また、ガラス基板の面積が大きくなると、プレス力・プレス時間の増大、転写率悪化、成形後の離型性悪化等の様々な問題が発生する。
【００１０】
実用的には、φ５〜φ１０程度の小面積サイズの適用までが現実的であり、より大きなサイズの大面積一括転写には適さない。
【００１１】
なお、偏光分離素子や無反射構造素子の材料は、ガラス材料に限らずプラスチック材料などでも転用可能であり、ガラス材料に比べて軽量で、且つ比較的安価に製造される。但し、プラスチックでは、屈折率等の光学特性が限定され、経時変化や熱などの耐久性などに問題がある為、光学特性や耐久性等を重視される場合には、ガラス製の素子の供給が望まれている。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、比較的大面積のガラス基板に、微細な凹凸形状をプレス成形することを効率良く行うことができるガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形装置において、前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するように構成されているガラス基板成形装置である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガラス基板成形装置において、前記ガラス基板が設置される積載ステージと、前記積載ステージを所定の温度に加熱することにより、前記積載ステージに設置されているガラス基板を加熱するステージ用ヒータとを有するガラス基板成形装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のガラス基板成形装置において、前記ステージ用ヒータは、前記積載ステージの内部に配置された複数本のロッドヒータ、前記積載ステージの内部に配置された複数本の赤外線ランプの少なくともいずれかで構成されており、複数本の温度測定素子を前記積載ステージに埋め込み、前記各温度測定素子が測定した温度に応じて、前記ステージ用ヒータの発熱量を制御し、前記積載ステージの複数エリアの温度をゾーン制御するように構成されているガラス基板成形装置である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガラス基板成形装置において、前記成形ロールを所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータを有するガラス基板成形装置である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のガラス基板成形装置において、前記成形ロール用ヒータは、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置された赤外線ランプ、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置されたロッドヒータの少なくともいずれかで構成されており、放射温度計を用いて、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を測定し、前記放射温度計が測定した温度に応じて、前記成形ロール用ヒータの発熱量を制御し、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するように構成されているガラス基板成形装置である。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のガラス基板成形装置において、前記成形ロールと前記ガラス基板とを内部に包含することができるチャンバーを有し、前記チャンバー内を、真空にしまたは不活性ガスに置換することが可能なように構成されているガラス基板成形装置である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形方法において、前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するガラス基板成形方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、比較的大面積のガラス基板に、微細な凹凸形状をプレス成形することを効率良く行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るガラス基板成形装置１の概略構成を示す図である。
【図２】成形ロール３が設けられている部位の概略構成を示す斜視図である。
【図３】成形ロール部の概略構成を示す平面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。
【図５】積載ステージ５の斜視図である。
【図６】ロッドヒータ１７の概略構成を示す図である。
【図７】積載ステージ５の平面図である。
【図８】積載ステージ５の側面図である。
【図９】成形ロール３と積載ステージ５とを示した図である。
【図１０】積載ステージ５のワークオサエ８７を示す図である。
【図１１】ガラス基板成形装置１にて得られたガラス成形品を示す斜視図である。
【図１２】チャンバー２９にワーク搬出入の為のロードロック室（前室８９、後室９１）とゲートバルブ９３，９５とを設けた構成を示す図である。
【図１３】校正用熱電対６９の設置状態を示す図であり、図４におけるＸＩＩＩ部の拡大図である。
【図１４】成形ロール３の設置状態の変形例を示す図であり、図４に対応した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るガラス基板成形装置１の概略構成を示す図である。
【００２３】
なお、以下説明の便宜のために、水平方向の一方向をＸ軸方向とし、水平方向の他の一方向であってＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。
【００２４】
ガラス基板成形装置（ロール成形装置）１は、たとえば平板状等の板状のガラス基板Ｗを所定の温度に予め加熱して軟化させ、この軟化したガラス基板Ｗ上（たとえば、ガラス基板Ｗの厚方向の一方の面；図１ではガラス基板Ｗの上面）に、微細な凹凸形状（凹凸パターン）をプレス成形する装置である。
【００２５】
また、ガラス基板成形装置１は、ガラス基板Ｗ上に転写される微細な凹凸形状と反対の（逆形態の）微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロール３を、ガラス基板Ｗ上に所定の力で押し付けながら、成形ロール３を、ガラス基板Ｗに対して相対的に回転移動させることにより、所望の微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形するように構成されている。
【００２６】
すなわち、微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状（逆の微細な凹凸形状）は、成形ロールの円柱側面状の外周に形成されている。そして、成形ロール３の円柱側面状の外周がガラス基板Ｗの厚さ方向の一方の面に接触（ほぼ線接触）し、成形ロール３がガラス基板Ｗに対してころがり接触をなして移動することにより、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形するように構成されている。
【００２７】
なお、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗは、光の波長レベル（すなわち、サブミクロンからナノメータレベル）の微細形状を形成することにより、屈折率異方性を利用した偏光分離素子や、無反射構造素子として応用可能である。具体的には、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗは、ＤＶＤ等の信号ピックアップ光学系の異なる波長の偏光分離や、デジタルスチルカメラに代表される撮像光学系の無反射フィルター等に応用される。
【００２８】
また、ガラス基板成形装置１には、ガラス基板Ｗがたとえば積載されて設置される積載ステージ５と、ステージ用ヒータ７とが設けられている。ステージ用ヒータ７は、積載ステージ５の内部に埋め込まれて設けられている。そして、ステージ用ヒータ７で積載ステージ５（積載ステージ５自身）を所定の温度に加熱することにより、積載ステージ５に設置されているガラス基板Ｗを、成形ロール３によるプレス成形が可能な所定の温度まで加熱するようになっている。
【００２９】
積載ステージ５は、成形ロール３の軸（中心軸）Ｃ１と垂直方向で移動可能になっている。たとえば、成形ロール３の軸は、水平方向（Ｙ軸方向）に延びており、積載ステージ５は、水平方向であって成形ロールの軸と直交する方向（Ｘ軸方向）に移動自在になっている。
【００３０】
さらに説明すると、成形ロール３は、成形ロール支持体９に回転自在に設けられており、軸Ｃ１を中心して回転するようになっている。成形ロール支持体９は、プレス用ロードセル１１を介して上軸構成部材１３に支持されている。また、成形ロール支持体９は、図４で示すように、ボルトＢＴにより、ロードセル１１の下部でロードセル１１に着脱自在に設けられている。積載ステージ５は、フレーム１５にＸ軸方向で移動自在に設けられている。これにより、成形ロール３が積載ステージ５に設置されたガラス基板Ｗに対して相対的にころがり接触をなして移動するようになっている。
【００３１】
なお、上軸構成部材１３は、フレーム１５に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）で移動自在になっている。また、積載ステージ５の上方に成形ロール３が位置しており、積載ステージ５上に載置されたガラス基板（厚さ方向がＺ軸方向になり幅方向がＹ軸方向になり長手方向がＸ軸方向になるように設置されたガラス基板）Ｗの上面に、成形ロール３から微細な凹凸形状が転写されて、ガラス基板Ｗの成形がなされるようになっている。
【００３２】
ところで、積載ステージ５をＸ軸方向で移動自在にする代わりに、積載ステージ５をフレーム１５に一体的に設け、上軸構成部材１３が、フレーム１５に対してＺ軸方向およびＸ軸方向で移動自在になっている等の構成であってもよい。
【００３３】
ステージ用ヒータ７は、積載ステージ５の内部に配置された複数本のロッドヒータ１７で構成されているが、ロッドヒータ１７に代えてもしくは加えて、赤外線ランプ等でステージ用ヒータ７を構成してもよい。
【００３４】
ガラス基板成形装置１には、複数本の温度測定素子（たとえば熱電対）１９が設けられており、制御装置２１の制御の下、各温度測定素子１９が測定した積載ステージ５の内部の温度に応じて、ステージ用ヒータ７の発熱量を制御（フィードバック制御）し、積載ステージ５の複数エリアの温度をゾーン制御するように構成されている。なお、複数本の温度測定素子１９は積載ステージ５の内部に埋め込まれている。
【００３５】
また、ガラス基板成形装置１には、成形ロール３（成形ロール３自身）を所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータ２３が設けられている。成形ロール用ヒータ２３は、成形ロール３の内部に設けられている。成形ロール用ヒータ２３は、たとえば、成形ロール３の内側で成形ロール３の軸Ｃ１に沿って配置された細長い円柱状の赤外線ランプ２５で構成されているが、赤外線ランプ２５の代わりに、ロッドヒータ等で成形ロール用ヒータ２３を構成してもよい。
【００３６】
そして、制御装置２１の制御の下、放射温度計２７を用いて、成形ロール３の微細な凹凸形状が形成されている面（円柱側面状の外周面）の温度を測定し、放射温度計２７が測定した温度に応じて、成形ロール用ヒータ２３の発熱量を制御（フィードバック制御）し、成形ロール３の微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するように構成されている。
【００３７】
また、ガラス基板成形装置１には、少なくとも成形ロール３とガラス基板Ｗとを内部に包含することができる（位置させることができる）成形チャンバー２９が設けられている。
【００３８】
そして、成形チャンバー２９内を、真空にしまたは不活性ガス（たとえば、Ｎ２ガス、アルゴン等の希ガス、ＣＯ２ガスの少なくともいずれかのガス）に置換することが可能なように構成されている。
【００３９】
ロードセル１１は、成形ロール３のガラス基板Ｗへの押し付け力（プレス力）を測定する押し付け力測定手段の例であり、制御装置２１の制御の下、ロードセル１１の測定結果に応じて前記押し付け力がほぼ一定になるような制御（フィードバック制御）をしつつ、微細細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形するように構成されている。
【００４０】
さらに説明すると、ガラス基板成形装置１には、積載ステージ５をＸ軸方向で移動自在な（移動位置決め自在な）ステージ移動手段３１と、成形ロール３をＺ軸方向で移動自在な（移動位置決め自在な）成形ロール移動手段３３とが設けられている。
【００４１】
ステージ移動手段３１は、たとえば、ステッピングモータ３５等のアクチュエータとボールネジ３７とを備えて構成されている。そして、リニアガイドベアリング３９を介してフレーム１５に移動自在に設けられている積載ステージ５が、ステッピングモータ３５によって回転駆動されるボールネジ３７によって移動するようになっている。なお、ステッピングモータ３５の回転出力軸とボールネジ３７とは、タイミングベルト４１を介して連結されているが、タイミングベルトに代えてもしくは加えてギヤ等の動力伝達部材を介して、ステッピングモータ３５の回転出力軸とボールネジ３７とが連結されていてもよい。
【００４２】
成形ロール移動手段３３は、たとえば、サーボモータ（プレス用モータ）等のアクチュエータ４３と、ボールネジ４５とを備えて構成されている。そして、リニアガイドベアリング４７を介してフレーム１５に移動自在に設けられている上軸構成部材１３が、サーボモータ４３によって回転駆動されるボールネジ４５によって移動位置決めされるようになっている。
【００４３】
さらに、成形ロール支持体９は、ロードセル１１を間にして上軸構成部材１３に設けられている。そして、制御装置２１の制御の下、ロードセル１１で測定した押圧力（ガラス基板Ｗに微細な凹凸形状を転写すべく成形ロール３でガラス基板Ｗを押圧するときの押圧力）が一定になるように、サーボモータ４３を制御するようになっている。また、ガラス基板成形装置１では、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形する場合、成形ロール３に対してガラス基板Ｗが所定の移動速度で移動するように構成されている。
【００４４】
また、ガラス基板成形装置１には、成形ロール３を、軸Ｃ１を中心にして回転（自転）させる成形ロール回転手段４９が設けられている。成形ロール回転手段４９は、ステッピングモータ５１等のアクチュエータを備えて構成されている。そして、成形ロール３が、ステッピングモータ５１によって回転駆動されるようになっている。
【００４５】
なお、ステッピングモータ５１の回転出力軸と成形ロール３とは、ギヤ５３（図４参照）等を介して連結されているが、ギヤに代えてもしくは加えてタイミングベルト等の動力伝達部材を介して、ステッピングモータ５１の回転出力軸と成形ロール３とが連結されていてもよい。
【００４６】
成形ロール回転手段４９が設けられていることにより、転写の際、制御装置２１の制御の下、積載ステージ５の動きに対して成形ロール３を所定の回転数で同期回転させることができるようになっている。すなわち、ガラス基板Ｗ（積載ステージ５）の移動速度と、成形ロール３の外周の周速度とをお互いに等しくすることができるようになっている。
【００４７】
なお、成形ロール３を成形ロール回転手段４９で回転させることなく、成形ロール３をガラス基板Ｗに押付けた状態で、積載ステージ５の動作（移動）にしたがって、成形ロール３がフリーに回転する構成であってもよい。
【００４８】
ガラス基板成形装置１についてさらに詳しく説明する。
【００４９】
＜成形チャンバー２９について＞
成形チャンバ−２９は、フレーム１５に支持されて設けられている。成形チャンバー２９には、Ｎ２ガス供給装置５２と真空ポンプ５５とが連結されており、成形チャンバー２９の内部を、真空ポンプ５５とＮ２ガス供給装置５２とによりＮ２ガスに置換することも、真空ポンプ５５により真空にすることも可能な構造となっている。
【００５０】
また、成形チャンバー２９は、上側成形チャンバー（上部チャンバー）２９Ａと下側成形チャンバー（下部チャンバー）２９Ｂとで構成されており、上下に分割することが可能な構造となっており、フレーム１５の上部に設けられたチャンバー昇降シリンダ５７等アクチュエータを用いて、上部チャンバー２９Ａのみ上昇させることにより、成形チャンバー２９を開閉することが可能な構造となっている。上部チャンバー２９Ａを上昇させてチャンバー２９を開くことにより、ガラス基板Ｗの搬出入や内部機器のメンテナンス（成形ロール３の交換作業など）を行うことができるようになっている。
【００５１】
＜成形ロール３のプレス機構について＞
上部チャンバー２９Ａには上軸構成部材１３が挿入されている。上部チャンバー２９Ａの内部に挿入された上軸構成部材１３の下端に、成形ロール３の押付力検知用ロードセル１１と、成形ロール３や成形ロール支持体９を備えて構成されている成形ロールユニットとが連結されている。
【００５２】
上軸構成部材１３の上端側は、フレーム１５に設けられたプレス用リニアガイドベアリング４７、プレス用ボールネジ４５、プレス用サーボモータ４３がそれぞれに連結されており、プレス用サーボモータ４３を回転制御することにより、上軸構成部材１３（成形ロール３）が上下動することが可能な構造となっている。
【００５３】
なお、本実施例では、サーボモータ４３とボールネジ４５による機構で、成形ロール３の上下動を行っているが、リニアモータ等の別の駆動手段であっても構わない。
【００５４】
上部チャンバー２９Ａに挿入される上軸構成部材１３に対するシール構造は、たとえば円筒状の溶接ベローズ５９にてシールしている。但し、溶接ベローズ５９に限らず、Ｏリング等のシール構造でも可能であるが、Ｏリング等によるシール構造の場合、上軸構成部材１３の移動の際に摺動抵抗等の発生要因となる為、成形ロール３のプレスカを正確に管理・制御する為には、溶接ベローズ５９を用いた構造であることが望ましい。
【００５５】
上軸構成部材１３の上下方向の駆動は、予め設定された速度・位置に向かってサーボモータ４３を速度制御するが、ガラス基板Ｗに成形ロール３が接触すると、成形ロール３と上軸構成部材１３の間に配置されたロードセル１１によりプレスカが検知され、予め設定されたプレスカとなるようにサーボモータ４３をプレス力制御に切り替えることが可能な構成になっている。
【００５６】
なお、ロードセル１１はチャンバー２９の内部に配置されているが、チャンバー２９の外（例えば、上軸構成部材１３とボールネジ４５のナット４５Ａとの間）に配置してもよい。但し、チャンバー２９の外にロードセル１１を配置すると、チャンバー２９内を真空にした場合、上軸構成部材１３が大気圧に押される力や、プレス用ガイド部（リニアガイドベアリング４７）や真空シール部の摺動抵抗等も合せて検知されてしまうため、微細なプレスカを正確に管理・制御する場合は、ロードセル１１を図１で示す配置のように、チャンバー２９内に配置することが望ましい。
【００５７】
また、図示していないが、プレス用リニアガイドベアリング４７の付近等に、リニアスケールを配置することによりプレス軸方向（Ｚ軸方向）の成形ロール３の位置制御を正確に管理・制御すること等を行ってもよい。
【００５８】
＜成形ロール３の加熱について＞
図２は、成形ロール３が設けられている部位（成形ロール部）の概略構成を示す斜視図であり、図３は、成形ロール３が設けられている部位の概略構成を示す平面図であり、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。
【００５９】
成形ロール３は、円筒状に形成されて中空構造となっており、中空穴内部に赤外線ランプ２５が配置されている。なお、実施例では、赤外線ランプ２５を使用しているが、ロッドヒータ（シースヒータ）や高周波誘導加熱等の別の加熱手段であっても構わない。
【００６０】
成形ロール３は、両側面をセラミック製で円筒状の断熱軸部材６１で挟み込まれ、両サイドを支持する転がり軸受け６３に挿入される円筒状の軸部材（各断熱軸部材６１の両側に設けられている軸部材）６５にボルト６７で連結されている。すなわち、Ｙ軸方向で、一方の軸部材６５、一方の断熱軸部材６１、成形ロール３、他方の断熱軸部材６１、他方の軸部材６５の順に並んで、各軸部材６５、各断熱軸部材６１、成形ロール３が一体になって、全体として円筒状に形成されている。
【００６１】
セラミック製の断熱軸部材６１として、熱伝導率の低い、窒化珪素を用いてあるが、同様な目的を満たす材料であれば、特に材料を限定するものではない。
【００６２】
赤外線ランプ２５を用いて、成形ロール３の内部から加熱を行うようになっている。本実施例では６５０℃程度まで昇温するようにしているが、能力的には８００℃〜１５００℃程度まで昇温することも可能なようになっている。
【００６３】
成形ロール３の中心軸Ｃ１から赤外線ランプ２５で加熱することにより、成形ロール３の同心円上の均一加熱が可能となる。すなわち、成形ロール３の表面の成形面における温度ムラが全周にわたり±１℃以内になるように、成形ロール３を加熱することが可能になる。
【００６４】
成形ロール３の温度測定（測温）は、放射温度計２７によりされるようになっている。そして、測温された温度をフィードバックして赤外線ランプ２５の出力を制御することにより、成形ロール３を予め設定された温度に制御することができるようになっている。
【００６５】
なお、放射温度計２７で測温する場合、成形ロール３の材質により放射率が異なる為、放射温度計２７に放射率等を設定する必要がある。ガラス基板成形装置１では、図１３で示すように、上軸構成部材１３の中心部より校正用熱電対（ＴｙｐｅＫ）６９を挿入し、成形ロール３に突き当てることにより成形ロール３の表面を測温して、放射温度計２７の実測値との誤差を修正している。また、ガラス基板成形装置１では、超硬製の成形ロール３を使用しているが、たとえばステンレス鋼等の材料に変更した場合は、別途同様な校正作業が必要となる。
【００６６】
校正用熱電対６９を挿入した状態で成形ロール３を回転させると、熱電対６９の先端が成形ロール３の表面上を滑って、成形ロール３の表面を傷つけることになるので、校正作業中は成形ロール３の回転を停止させておく必要がある。従って、実際のガラス基板Ｗの成形動作中は、校正用熱電対６９は、成形ロール３に接触しない位置まで退避しておく必要がある。
【００６７】
さらに説明すると、成形ロール支持体９には、軸Ｃ２を中心とした円柱状の孔７１が、成形ロール支持体９の下端部から上方向かって形成されている。孔７１の内部に校正用熱電対６９が設けられている。校正用熱電対６９が、図１３（ａ）で示す位置（成形ロール３から上方に離れている位置）と、図１３（ｂ）で示す位置（成形ロール３に接触している位置）との間で移動するようになっている。なお、軸Ｃ２は、成形ロール３の回転中心軸Ｃ１と直交してＺ軸方向に延びている軸である。これにより、成形ロール３の真上に孔７１が設けられてり、校正用熱電対６９が成形ロール３の真上（成形ロール３の中心の真上）に位置していることになる。
【００６８】
なお、ガラス基板成形装置１では、成形ロール３の測温に放射温度計を用いているが、成形ロール３内に熱電対を埋め込み、成形ロール３の回転に対応するスリップリング電流端子等を経由して、測温をしてもよい。
【００６９】
ガラス基板Ｗの成形が完了した後チャンバー２９を開く前に、成形ロール３を、大気中における非酸化温度（約２００℃程度）まで冷却する必要がある為、図３に示すように窒素噴出ノズル７３を設けて、冷却工程における成形ロール３の空冷が出来る構造としてある。
【００７０】
＜成形ロール３の回転について＞
成形ロール３の回転支持は、ベアリング６３を用いてされているが、真空環境下で且つ高温環境下に配置されるため、固体潤滑方式の耐熱真空対応の特殊ベアリングを使用してある。また、ベアリング６３の周辺に水冷ジャケット７５を設けて、ベアリング６３の温度上昇を抑制できるようになっている。
【００７１】
また、成形ロール３の一方の側に、図４で示すように、成形ロール回転用ギヤ５３とステッピングモータ５１とを配置することにより、成形ロール３を回転させるようにしてある。ステッピングモータ５１も、高温・真空環境下に配置される為、真空対応可能な特殊機器を採用してある。また熱対策のため、水冷ジャケット内にモータを収納してある。
【００７２】
成形ロール３の回転はステッピングモータ５１により、予め設定された任意の回転速度で制御することが可能である。また、積載ステージ５の移動速度に合せて（同期）させて、成形ロール３の回転速度を制御することも可能である。
【００７３】
なお、ステッピングモータ５１の駆動源を用いず（フリーな状態）、成形ロールプレスによる積載ステージ５との摩擦力による駆動も可能とする。この場合、ステッピングモータ５１ヘの励磁を切るか、ステッピングモータ５１の回転出力軸（モータ軸）とギヤとの間にクラッチ機構などを設けてもよい。
【００７４】
成形ロール３の材質は、加熱の際の熱伝導率を考慮して、比較的熱伝導率の高い超硬やタングステン合金を用いてある。但し必要に応じて、ステンレス等の成形ロールを用いても構わない。
【００７５】
なお、ガラス基板Ｗに接触する成形ロール３の円柱側面状の成形面は、高温のガラスが接触しても融着反応をしないようにする為、貴金属系のコーティングやＤＪＣコーティング（ダイヤモンドライクカーボン）等の離型膜を施してあることが望ましい。また、図３や図４で示す参照符号７０は、ステッピングモータ５１等のバランスウェイトである。
【００７６】
さらに、図１４で示すように、成形ロール３を、ボルト６７を用いて各断熱軸部材６１と各軸部材６５とで挟み込む場合、ボルト６７を介して成形ロール３の熱が各軸部材６５に伝わることを防止するためのカラー６８を設けてあってもよい。なお、カラー６８は、断熱軸部材６１と同様な材質で構成されているものとする。
【００７７】
＜積載ステージ５の移動について＞
図５〜図１０で積載ステージ５の詳細について示す。図５は、積載ステージ５の斜視図であり、図６は、ロッドヒータ１７の概略構成を示す図である。図７は、積載ステージ５の平面図であり、図８は、積載ステージ５の側面図であり、図９は、成形ロール３と積載ステージ５とを示した図であり、図１０は、積載ステージ５のワークオサエ８７を示す図である。
【００７８】
積載ステージ５は、チャンバー２９内の下部に配置されるリニアガイドベアリング３９を介してフレーム１５に支持されており、積載ステージ５は、成形ロール３の軸Ｃ１に対して垂直方向（Ｘ軸方向）で移動可能となっている。
【００７９】
積載ステージ５の移動は、積載ステージ５に連結されるボールネジ３７とステッピングモータ３５により駆動される。ボールネジ３７はチャンバー２９内に配置されている。チャンバー２９には、ボールネジ３７を回転自在に支持する回転軸支持部材７７が設けられており、チャンバー２９の気密性を確保するために（シール性を維持するために）、回転軸支持部材７７には磁性流体シールが設けられている。
【００８０】
積載ステージ５の移動は、予め設定された移動速度にてステッピングモータ３５を制御することにより、任意の移動速度で駆動することが可能になっている。
【００８１】
＜積載ステージ５の加熱について＞
積載ステージ５は、リニアガイドベアリング３９上にＳＵＳ製水冷板（内部に水冷機構のあるＳＵＳ製水冷板）７９を設け、その上にセラミック製の断熱板８１を設け、その上に６本のヒータ１７を挿入したヒータブロック８３を設け、その上に、タングステン合金製のダイプレート８５を設け、その水平面状の上面にガラス基板Ｗを載せる構成としてある。
【００８２】
ガラス基板Ｗの両サイドには、ワークオサエと呼ぶプレート８７が配置されており、このプレート８７でガラス基板Ｗを保持することによって、ガラス基板Ｗが成形される際に浮き上がったり、移動したりしないように押え付けるようになっている。ワークオサエは、プレート８７により、ガラス基板Ｗの幅方向の両端部を押さえてなされるようになっている。
【００８３】
なお、断熱板８１、ヒータブロック８３、ダイプレート８５等の配置は、必ずしも上記に限定されるものではなく、例えば、ヒータブロック８３上にガラス基板Ｗを直接設置する等の構成であってもよい。
【００８４】
セラミック製の断熱板８１は、特に熱伝導率の低い材料として、窒化珪素を用いてある。ヒータブロック８３は、特に熱伝導率が高く、比熱容量の少ない材料として、炭化珪素を用いてある。
【００８５】
ダイプレート８５とワークオサエ８７は、熱伝導率等が高い材料として、タングステン合金を用いてある。なお、ダイプレート８５とワークオサエ８７の接触面（ガラス基板Ｗとの接触面）は、高温のガラス基板Ｗが接触しても融着反応をしないようにする為、貴金属系のコーティングやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の離型膜を施してあることが望ましい。
【００８６】
積載ステージ５のヒータブロック８３に挿入するロッドヒータ１７は、図６で示すように３つのゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３でヒータ１７の出力を分けており、積載ステージ５の短手方向（ヒータ１７の挿入方向；Ｙ軸方向）の均一加熱化を計っている。
【００８７】
積載ステージ５の長手方向（Ｘ軸方向）では、図７で示すようにヒータ１７がほぼ等間隔に離れて６本挿入されている。そして、対応する２本のヒータ１７毎に、それぞれゾーン制御を行い（各ゾーンＺ４，Ｚ５，Ｚ６毎の温度制御を行い）、積載ステージ５の均一加熱をするようになっている。
【００８８】
より詳しく説明すると、ヒータ１７の細長い発熱部がＹ軸方向に延びるようにして、ヒータ１７がヒータブロック８３内に埋め込まれて設けられている。また、各ヒータ１７は、Ｚ軸方向では同じ高さに位置しており、Ｘ軸方向では、所定の間隔をあけて設けられている。また、お互いが隣接する２つのヒータ１７の間であってヒータブロック８３の内部には、熱電対（ゾーンＺ５とゾーンＺ６とに設けられている熱電対）１９が設けられている。熱電対１９は、各ヒータ１７の間のそれぞれ設けられているのではなく、各ヒータ１７の間で１つおきに設けられている。そして、各熱電対１９が測定した温度に応じて、各熱電対１９に対向している２つの各ヒータ１７の出力をそれぞれ制御して、積載ステージ５の温度を制御するようになっている。
【００８９】
具体的には、図７でゾーンＺ４に設けられている熱電対１９が測定した温度が、他の２つの熱電対１９が測定した温度よりも低い場合には、ゾーンＺ４の２つのヒータ１７（最も左側のヒータ１７と左から２番目のヒータ１７）の出力を上げるようになっている。
【００９０】
この構造により、積載ステージ５のガラス基板Ｗの積載面の温度分布は±１℃以内に加熱されるようになっている。
【００９１】
ガラス基板成形装置１では、６００℃程度まで積載ステージ５の加熱を行ったが、能力的には８００℃〜１５００℃程度まで昇温することは可能である。ロッドヒータ１７の出力分布や、挿入本数、熱電対１９による測温点数などは、成形されるガラス基板Ｗのサイズによって、同様な目的を逸脱しない範囲で変更してもよい。
【００９２】
成形されるガラス基板Ｗは、積載ステージ５を加熱することにより熱伝導により加熱され、所定の成形温度まで加熱される。
【００９３】
成形が完了した後チャンバー２９を開く前に、積載ステージ５を、大気中における非酸化温度（約２００℃程度）まで冷却する必要がある為、積載ステージ５の内部に設けた冷却溝に窒素ガスを流して積載ステージ５を冷却するようになっている。図８に矢印Ａ１で冷却用窒素ガスの流れを示す。この場合、チャンバー２９内における窒素ガスの圧力が上昇し過ぎることを防止するために、チャンバ−２９内にリリーフバルブ（図示せず）が設けられている。
【００９４】
ガラス基板成形装置１では、セラミック製の断熱板８１とヒータブロック８３の接触界面に、窒素ガス等の冷媒を流すための幅４ｍｍ、深さ０．５ｍｍの冷却溝を複数本設けている。但し、冷却溝の形状や数量は、同様な目的を逸脱しない範囲で変更してもよい。
【００９５】
＜成形プロセスについて＞
次に、ガラス基板成形装置１を用いて実際にガラス基板Ｗを成形した成形実施例について示す。
【００９６】
以下に、成形はじめから成形終了までの一連の動作について記述する。
【００９７】
ステップＳ１
ガラス基板成形装置１を初期状態にセットする。
【００９８】
ガラス基板成形装置１の初期状態とは、以下の状態を示す。
【００９９】
（１）上部チャンバー２９Ａを上昇させ、チャンバー２９を大気中に開放してある。（２）成形ロール３を上昇端に移動してある。（３）成形ロール３の回転は停止してある。（４）成形ロール３のヒータ（赤外線ランプ２５）はＯＦＦしてある。（５）積載ステージ５を、予熱位置（図１では右端）へ移動してある。（６）積載ステージ５のヒータ１７はＯＦＦしてある。
【０１００】
ステップＳ２
成形されるガラス素材（ガラス基板）Ｗを積載ステージ５にセットする。なお、ガラス素材としてたとえば、以下のガラス素材を使用する。（１）メーカ：株式会社オハラ （２）硝材名：Ｌ-ＢＳＬ７ （３）屈折率ｎｄ：１．５１６３３ （４）アツベ数γｄ：６４．１ （５）歪点：Ｓｔｐ：５３２℃ （６）徐冷点ＡＰ：５６３℃ （７）転移点Ｔｇ：５７６℃ （８）屈服点Ａｔ：６２５℃ （９）軟化点ＳＰ：７１８℃ （１０）線膨張係数α：８６×１０−７／℃ （１１）サイズ：１００ｍｍ×３０ｍｍ×ｔ３ｍｍ。
【０１０１】
ステップＳ３
ガラス基板成形装置１の自動シーケンスを開始する。以下に、制御装置２１によるガラス基板成形装置１の自動シーケンスの動作順序を示す。
【０１０２】
ステップＳ４
上部チャンバー２９Ａを下降して、チャンバー２９内を密閉する。
【０１０３】
ステップＳ５
真空ポンプ５５のバルブを開いて、チャンバー２９内を所定の真空度まで真空引きする。たとえば、０．５Ｐａまで真空引きする。
【０１０４】
ステップＳ６
上記真空バルブを閉じた後、窒素ガス（Ｎ２ガス）を入れて、チャンバー２９内を窒素雰囲気にする。なお、ガラス基板成形装置１では、窒素ガスを入れることにより、チャンバー２９内の圧力を１０１３２５Ｐａ（大気圧）とした。
【０１０５】
ステップＳ７
成形ロール３の加熱用赤外線ランプ２５と、積載ステージ５の加熱用ロッドヒータ１７とをＯＮして、成形ロール３および積載ステージ５の加熱を開始する。同時に、成形ロール３の均一加熱化を計る為、成形ロール３を１０ｒｅｖ／ｍｉｎで回転する。なお、ガラス基板成形装置１では、各部の所定温度を次のように設定した。（１）成形ロール３：６４０℃、（２）積載ステージ５：６１０℃（３ゾーン共同一設定）。なお、設定温度へのヒータ１７ヘの出力調整は、温度調節器および電力調整器（サイリスタレギュレータ）にて自動的にコントロールされる。
【０１０６】
ステップＳ８
成形ロール３および積載ステージ５の温度が所定温度に到達した後、真空ポンプ５５の真空バルブを開いて、所定の真空度まで真空引きする。たとえば、０．５Ｐａ以下まで真空引きを行った。
【０１０７】
ステップＳ９
積載ステージ５を成形ロール３の下部の所定位置まで高速移動する。
【０１０８】
ステップＳ１０
成形ロール３の回転を一旦止めた後、成形ロール３を下降させ、ガラス基板Ｗに所定の圧力で押付ける。たとえば、プレスカを２０Ｎ（ニュートン）にてプレスした。
【０１０９】
ステップＳ１１
成形ロール３を所定プレスカに達すると同時に、積載ステージ５を所定の速度で移動させ、同時に積載ステージ５の移動速度に合せて（同期させて）成形ロール３を回転させる。
【０１１０】
即ち、成形ロール３を所定の力でガラス基板Ｗに押付けた状態で、成形ロール３がガラス基板Ｗ上を走行することになる。
【０１１１】
ガラス基板成形装置１では、成形時の積載ステージ５の移動速度は、０．０１ｍｍ／ｓｅｃとした。
【０１１２】
ステップＳ１２
積載ステージ５が所定の位置に到達した時点で、積載ステージ５を停止させる。同時に成形ロール３の回転も積載ステージ５の動作に同期して停止させる。
【０１１３】
ステップＳ１３
成形ロール３を上昇端まで移動させ、ガラス基板Ｗへの成形ロール３のプレスを開放する。
【０１１４】
ステップＳ１４
積載ステージ５を、冷却退避位置（図１では左端）へ移動する。
【０１１５】
ステップＳ１５
成形ロール３の加熱用赤外線ランプ２５と、積載ステージ５の加熱用ロッドヒータ１７とをＯＦＦして、成形ロール３および積載ステージ５の加熱を終了する。
【０１１６】
ステップＳ１６
真空ポンプ５５の真空バルブを閉じて、チャンバー２９内の真空引きを終了する。
【０１１７】
ステップＳ１７
成形ロール３および積載ステージ５を冷却用の窒素ガスを用いて、強制空冷を行い、所定の温度に到達するまで冷却を行う。たとえば、空気中でも酸化され難い温度として、それぞれ２００℃まで冷却する。なお、成形ロール３は、均等に窒素ガスが当たるように、成形ロール３の回転を１０ｒｅｖ／ｍｉｎで回転させながら強制空冷を行う。同時にチャンバー２９内は窒素雰囲気に置換され直して、圧力も大気圧に戻る。
【０１１８】
ステップＳ１８
温度低下を確認した後、成形ロール３の回転を停止させて、上部チャンバー２９Ａを上昇させ、ガラス基板成形装置１の自動シーケンスは終了する。
【０１１９】
ステップＳ１９
この後、オペレータにより積載ステージ５上のガラス基板Ｗの成形品を取出して終了する。
【０１２０】
＜成形品形状＞
ガラス基板成形装置１にて得られたガラス成形品Ｗを図１１に示す。
【０１２１】
微細な凹凸形状として、溝幅２５０ｎｍ、溝深さ７５０ｎｍのライン＆スペースを作成して、良好なガラス成形品Ｗを得る事が可能となった。
【０１２２】
前述の通り、ガラス基板Ｗの素材サイズは１００ｍｍ×３０ｍｍ×ｔ３ｍｍであるが、その内の９０ｍｍ×２０ｍｍの面積に前記形状を得ることが可能となった。
【０１２３】
なお、図１１に示すガラス基板Ｗが、微細なライン＆スペースが、２次元構造であり、ガラス基板Ｗの幅方向（Ｙ軸方向）に延びているが、微細なライン＆スペースが、ガラス基板Ｗの長さ方向（Ｘ軸方向）に延びていてもよい。さらに、微細な凹凸形状が、ガラス基板Ｗ上にφ２５０ｎｍ×深さ３００ｎｍ等の円柱状の微細な凹凸形状であってもよいし、微細な凹凸形状が３次元構造であっても構わない。
【０１２４】
なお、本実施例では、ガラス基板Ｗが図１１に示すサイズであったが、Ａ４サイズやＡ３サイズ等、より大きなサイズであっても構わない。
【０１２５】
ところで、前記実施例では、ガラス基板成形装置１の自動シーケンス毎に、ガラス基板素材と成形品の取出しの為にチャンバー２９を開放して装置稼動を停止していたが、図１２で示すように、チャンバー２９にワーク搬出入の為のロードロック室（前室８９、後室９１）とゲートバルブ９３，９５とを設けることにより、ガラス基板Ｗを連続的に供給するようにしてもよい。
【０１２６】
このような構成にすることにより、チャンバー２９を開放したり、成形ロール３や積載ステージ５やチャンバー２９内の温度を下げたりすることなく、より高い生産性でガラス素材Ｗを供給することが可能である。
【０１２７】
なお、図１２で示す参照符号９９，１０１，１０３，１０５は、ガラス基板載置ステージであり、参照符号１０７，１０９，１１１は、ガラス基板送り用アクチュエータ（たとえば、空気圧シリンダ）である。参照符号１０１の積載ステージでは、ガラス基板Ｗが加熱され、参照符号１０３の積載ステージではガラス基板Ｗが冷却されるようになっている。なお、参照符号９９の積載ステージでガラス基板Ｗを加熱し、参照符号１０５の積載ステージでガラス基板Ｗを冷却する構成であってもよい。
【０１２８】
ガラス基板成形装置１によれば、ガラス基板Ｗをプレス成形する際に用いる金型として、円筒状のロール形状の成形ロール３を用いており、成形ロール３の表面に所望の微細な凹凸形状を形成してある。また、予め加熱・軟化されたガラス基板Ｗ上に成形ロール３を押し当てた状態で、成形ロール３を回転させながら、ガラス基板Ｗ上を走行させることにより、ガラス基板Ｗ上に微細な凹凸形状を転写し成形するようになっている。
【０１２９】
これにより、比較的大面積のガラス基板Ｗに微細な凹凸形状をプレス成形することを効率良く行うことができ、大量生産することが容易になる。
【０１３０】
すなわち、ガラス基板成形装置１を用いれば、フォトリソグラフィー技術や真空蒸着技術に比べて、加熱・プレス成形によるエ程は比較的少なく且つ単純である為、生産性や製造装置価格等の点で有利となる。
【０１３１】
また、ガラス基板成形装置１を用いれば、従来の上下一対の平面金型でプレス成形される成形方式に比べて、ガラス基板Ｗと金型（成形ロール３）との接触の態様が、面接触から線接触となり、プレスカを効率的にガラス基板Ｗに加えることが可能となり、少ないプレス力および少ないプレス時間で効率的にガラス基板Ｗを成形することが可能となる。また、比較的大面積の領域に微細な凹凸形状を成形することも可能になる。そして、大きな面積の微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを製造することが可能であれば、ＦＰＤ等に代表されるディスプレイ上の無反射フィルターや、太陽光発電等の集光レンズなどにも、ガラス基板Ｗを応用することができる。
【０１３２】
また、ガラス基板成形装置１を用いれば、金型である成形ロール３の表面に施された微細な凹凸形状に対して、成形ロール３の接線方向からガラス基板Ｗが入り込み、接線方向に向かって離型されるので、従来の面接触による場合に比べて、成形・離型性が向上する。
【０１３３】
なお、ガラス基板成形装置１を構成する上では、次に（１）〜（６）で示す点について考慮することが望ましい。
【０１３４】
（１）ガラス基板Ｗの成形温度を、正確に再現性良く、均一に加熱制御すること。（２）成形ロール３の成形温度を、正確に再現性良く、均一に加熱制御すること。（３）成形ロール３をガラス基板Ｗへ押付けるプレスカを、正確に再現性良く制御すること。（４）成形ロール３の回転速度および成形ロール３の走行速度（積載ステージ５の移動速度）を、正確に再現性よく制御すること。または、成形ロール３の走行速度に応じて、フリーな状態で成形ロール３が回転されること。（５）成形環境を、成形ロール３等の構造物やガラス基板Ｗが酸化されないように、不活性ガス雰囲気に置換された環境下に保持できること。また、必要に応じて、微細な凹凸形状に気体の噛み込みが無いように、任意なタイミングで真空雰囲気環境下に保持できること。（６）成形後のガラス基板Ｗが、効率的に且つ均一に冷却されること。
【０１３５】
なお、図１２で示すように、ガラス基板Ｗを連続的にガラス基板成形装置１に供給しガラス基板成形装置１から排出する構成にすれば、成形ロール３である金型の加熱・冷却によるロスタイムを排除して、連続的且つ効率的に大量生産することが可能になる。
【０１３６】
また、ガラス基板成形装置１によれば、ガラス基板Ｗを設置する積載ステージ５を有し、ステージ用ヒータ７で積載ステージ５を所定の温度に加熱し、積載ステージ５に設置されているガラス基板Ｗを加熱するので、ガラス基板Ｗをヒータで直接加熱する場合に比べて、ガラス基板Ｗを正確に再現性良く均一に加熱することができ、ガラス基板Ｗの割れを防ぐとともに、正確な転写をすることができる。
【０１３７】
また、ガラス基板成形装置１によれば、積載ステージ５の複数エリア（ゾーン）Ｚ４，Ｚ５，Ｚ６の温度をゾーン制御するように構成されているので、ガラス基板Ｗを一層正確に再現性良く均一に加熱することができる。
【０１３８】
また、ガラス基板成形装置１によれば、成形ロール３を所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータ２３を備えているので、プレス成形するときにおけるガラス基板Ｗと成形ロール３との温度差を無くすことができ、正確な転写を効率良く行うことができる。
【０１３９】
さらに、ガラス基板成形装置１によれば、放射温度計２７を用いて成形ロール用ヒータ２３の発熱量を制御し、成形ロール３の微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するので、成形ロール３の温度を正確なものに保つことができ、正確な転写を効率良く行うことができる。
【０１４０】
また、ガラス基板成形装置１によれば、チャンバー２９内を真空にすることにより、プレス成形するときの空気の噛みこみを無くすことができ、転写不良の発生を回避することができる。また、チャンバー２９内を不活性ガスで満たすことにより、成形ロール３や積載ステージ５等の酸化を防止することができる。
【０１４１】
ところで、上述した実施形態を、ガラス基板成形方法（ロール成形方法）として把握してもよい。すなわち、板状のガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形する成形方法において、前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するガラス基板成形方法として把握してもよい。
【０１４２】
このガラス基板成形方法において、前記ガラス基板を積載ステージに設置し、前記積載ステージの内部に埋め込まれて設けられたステージ用ヒータにより、前記積載ステージを所定の温度に加熱し、前記積載ステージに設置されているガラス基板を加熱するようにしてもよい。
【０１４３】
また、上記ガラス基板成形方法において、前記ステージ用ヒータを、前記積載ステージの内部に配置された複数本のロッドヒータ、前記積載ステージの内部に配置された複数本の赤外線ランプの少なくともいずれかで構成し、複数本の温度測定素子を前記積載ステージに埋め込み、前記各温度測定素子が測定した温度に応じて、前記積載ステージ用ヒータの発熱量を制御し、前記積載ステージの複数エリアの温度をゾーン制御するようにしてもよい。
【０１４４】
また、上記ガラス基板成形方法において、前記成形ロールを、成形ロール用ヒータで所定の温度に加熱するようにしてもよい。
【０１４５】
また、上記ガラス基板成形方法において、前記成形ロール用ヒータを、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置された赤外線ランプ、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置されたロッドヒータの少なくともいずれかで構成し、放射温度計を用いて、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を測定し、前記放射温度計が測定した温度に応じて、前記成形ロール用ヒータの発熱量を制御し、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するようにしてもよい。
【０１４６】
また、上記ガラス基板成形方法において、前記成形ロールと前記ガラス基板とを内部に包含することができるチャンバー内を、真空にしまたは不活性ガスに置換して前記プレス成形をするようにしてもよい。
【０１４７】
さらに、ガラス基板成形装置１では、ガラスに微細な凹凸形状を形成するようにしているが、ガラスに代えて、加熱によって軟化する材料（たとえば、樹脂や金属材料）に、微細な凹凸形状を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１４８】
１ ガラス基板成形装置
３ 成形ロール
５ 積載ステージ
７ ステージ用ヒータ
９ 成形ロール支持体
１１ ロードセル
１３ 上軸構成部材
１５ フレーム
１７ ロッドヒータ
１９ 熱電対
２１ 制御装置
２３ 成形ロール用ヒータ
２５ 赤外線ランプ
２７ 放射温度計
２９ チャンバー
３１ ステージ移動手段
３３ 成形ロール移動手段
４９ 成形ロール回転手段
Ｗ ガラス基板
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６ ゾーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法に係り、特に、表面に微細な凹凸パターンが施されたガラス基板を製造するガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細構造を持つガラス基板を製造する場合、半導体製造技術に代表されるフォトリソグラフィー等の技術を応用することにより製造しているが、製造工程が多数有り、また設備費用が膨大になり、安価な部品を民生部品として大量生産するには、大きな障害となっている。
【０００３】
無反射機能に限定すれば、反射防止膜を、真空蒸着装置等で光学レンズやフィルター基板に成膜している。しかし、反射防止膜は何層にもわたって成膜する必要が有り、また真空蒸着装置等も高価であること等により、生産効率が低いこと等が問題として挙げられる。また、反射防止膜ではその反射率に限界があるという問題がある。
【０００４】
上記従来技術の問題点を解決する手段として、上下一対の金型間にガラス素材を挟み、ガラス素材および金型を加熱・プレス成形することにより製造する方式が知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
上記従来のプレス成形で用いる金型は、基本的には平面形状（場合によっては、所望の曲率を持っていても構わない）で、プレスされるガラス基板の成形面に対して垂直方向からプレス力を付加させる機構・構造になっている。
【０００６】
この加熱・プレス成形する製造方式は、デジタルスチルカメラ等のガラス製非球面レンズ形状をモールド成形する技術を応用した技術である。この成形方法の場合、成形する金型と成形されるガラス素材を、可能な限り同一温度で加熱・冷却して成形することにより、成形品の熱膨脹・熱収縮の影響を排除して、金型に施された形状を忠実にガラス基板に転写させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３７８３５号公報
【特許文献２】特開２００８−１３７８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記従来の成形方式では、金型・ガラス素材を加熱・冷却する工程に多くの時間を要する為、生産性が悪いという問題がある。
【０００９】
また、ガラス基板の面積が大きくなると、プレス力・プレス時間の増大、転写率悪化、成形後の離型性悪化等の様々な問題が発生する。
【００１０】
実用的には、φ５〜φ１０程度の小面積サイズの適用までが現実的であり、より大きなサイズの大面積一括転写には適さない。
【００１１】
なお、偏光分離素子や無反射構造素子の材料は、ガラス材料に限らずプラスチック材料などでも転用可能であり、ガラス材料に比べて軽量で、且つ比較的安価に製造される。但し、プラスチックでは、屈折率等の光学特性が限定され、経時変化や熱などの耐久性などに問題がある為、光学特性や耐久性等を重視される場合には、ガラス製の素子の供給が望まれている。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、比較的大面積のガラス基板に、微細な凹凸形状をプレス成形することを効率良く行うことができるガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形装置において、前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するように構成されているガラス基板成形装置である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガラス基板成形装置において、前記ガラス基板が設置される積載ステージと、前記積載ステージを所定の温度に加熱することにより、前記積載ステージに設置されているガラス基板を加熱するステージ用ヒータとを有するガラス基板成形装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のガラス基板成形装置において、前記ステージ用ヒータは、前記積載ステージの内部に配置された複数本のロッドヒータ、前記積載ステージの内部に配置された複数本の赤外線ランプの少なくともいずれかで構成されており、複数本の温度測定素子を前記積載ステージに埋め込み、前記各温度測定素子が測定した温度に応じて、前記ステージ用ヒータの発熱量を制御し、前記積載ステージの複数エリアの温度をゾーン制御するように構成されているガラス基板成形装置である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガラス基板成形装置において、前記成形ロールを所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータを有するガラス基板成形装置である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のガラス基板成形装置において、前記成形ロール用ヒータは、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置された赤外線ランプ、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置されたロッドヒータの少なくともいずれかで構成されており、放射温度計を用いて、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を測定し、前記放射温度計が測定した温度に応じて、前記成形ロール用ヒータの発熱量を制御し、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するように構成されているガラス基板成形装置である。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のガラス基板成形装置において、前記成形ロールと前記ガラス基板とを内部に包含することができるチャンバーを有し、前記チャンバー内を、真空にしまたは不活性ガスに置換することが可能なように構成されているガラス基板成形装置である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形方法において、前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するガラス基板成形方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、比較的大面積のガラス基板に、微細な凹凸形状をプレス成形することを効率良く行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るガラス基板成形装置１の概略構成を示す図である。
【図２】成形ロール３が設けられている部位の概略構成を示す斜視図である。
【図３】成形ロール部の概略構成を示す平面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。
【図５】積載ステージ５の斜視図である。
【図６】ロッドヒータ１７の概略構成を示す図である。
【図７】積載ステージ５の平面図である。
【図８】積載ステージ５の側面図である。
【図９】成形ロール３と積載ステージ５とを示した図である。
【図１０】積載ステージ５のワークオサエ８７を示す図である。
【図１１】ガラス基板成形装置１にて得られたガラス成形品を示す斜視図である。
【図１２】チャンバー２９にワーク搬出入の為のロードロック室（前室８９、後室９１）とゲートバルブ９３，９５とを設けた構成を示す図である。
【図１３】校正用熱電対６９の設置状態を示す図であり、図４におけるＸＩＩＩ部の拡大図である。
【図１４】成形ロール３の設置状態の変形例を示す図であり、図４に対応した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るガラス基板成形装置１の概略構成を示す図である。
【００２３】
なお、以下説明の便宜のために、水平方向の一方向をＸ軸方向とし、水平方向の他の一方向であってＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。
【００２４】
ガラス基板成形装置（ロール成形装置）１は、たとえば平板状等の板状のガラス基板Ｗを所定の温度に予め加熱して軟化させ、この軟化したガラス基板Ｗ上（たとえば、ガラス基板Ｗの厚方向の一方の面；図１ではガラス基板Ｗの上面）に、微細な凹凸形状（凹凸パターン）をプレス成形する装置である。
【００２５】
また、ガラス基板成形装置１は、ガラス基板Ｗ上に転写される微細な凹凸形状と反対の（逆形態の）微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロール３を、ガラス基板Ｗ上に所定の力で押し付けながら、成形ロール３を、ガラス基板Ｗに対して相対的に回転移動させることにより、所望の微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形するように構成されている。
【００２６】
すなわち、微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状（逆の微細な凹凸形状）は、成形ロールの円柱側面状の外周に形成されている。そして、成形ロール３の円柱側面状の外周がガラス基板Ｗの厚さ方向の一方の面に接触（ほぼ線接触）し、成形ロール３がガラス基板Ｗに対してころがり接触をなして移動することにより、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形するように構成されている。
【００２７】
なお、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗは、光の波長レベル（すなわち、サブミクロンからナノメータレベル）の微細形状を形成することにより、屈折率異方性を利用した偏光分離素子や、無反射構造素子として応用可能である。具体的には、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗは、ＤＶＤ等の信号ピックアップ光学系の異なる波長の偏光分離や、デジタルスチルカメラに代表される撮像光学系の無反射フィルター等に応用される。
【００２８】
また、ガラス基板成形装置１には、ガラス基板Ｗがたとえば積載されて設置される積載ステージ５と、ステージ用ヒータ７とが設けられている。ステージ用ヒータ７は、積載ステージ５の内部に埋め込まれて設けられている。そして、ステージ用ヒータ７で積載ステージ５（積載ステージ５自身）を所定の温度に加熱することにより、積載ステージ５に設置されているガラス基板Ｗを、成形ロール３によるプレス成形が可能な所定の温度まで加熱するようになっている。
【００２９】
積載ステージ５は、成形ロール３の軸（中心軸）Ｃ１と垂直方向で移動可能になっている。たとえば、成形ロール３の軸は、水平方向（Ｙ軸方向）に延びており、積載ステージ５は、水平方向であって成形ロールの軸と直交する方向（Ｘ軸方向）に移動自在になっている。
【００３０】
さらに説明すると、成形ロール３は、成形ロール支持体９に回転自在に設けられており、軸Ｃ１を中心して回転するようになっている。成形ロール支持体９は、プレス用ロードセル１１を介して上軸構成部材１３に支持されている。また、成形ロール支持体９は、図４で示すように、ボルトＢＴにより、ロードセル１１の下部でロードセル１１に着脱自在に設けられている。積載ステージ５は、フレーム１５にＸ軸方向で移動自在に設けられている。これにより、成形ロール３が積載ステージ５に設置されたガラス基板Ｗに対して相対的にころがり接触をなして移動するようになっている。
【００３１】
なお、上軸構成部材１３は、フレーム１５に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）で移動自在になっている。また、積載ステージ５の上方に成形ロール３が位置しており、積載ステージ５上に載置されたガラス基板（厚さ方向がＺ軸方向になり幅方向がＹ軸方向になり長手方向がＸ軸方向になるように設置されたガラス基板）Ｗの上面に、成形ロール３から微細な凹凸形状が転写されて、ガラス基板Ｗの成形がなされるようになっている。
【００３２】
ところで、積載ステージ５をＸ軸方向で移動自在にする代わりに、積載ステージ５をフレーム１５に一体的に設け、上軸構成部材１３が、フレーム１５に対してＺ軸方向およびＸ軸方向で移動自在になっている等の構成であってもよい。
【００３３】
ステージ用ヒータ７は、積載ステージ５の内部に配置された複数本のロッドヒータ１７で構成されているが、ロッドヒータ１７に代えてもしくは加えて、赤外線ランプ等でステージ用ヒータ７を構成してもよい。
【００３４】
ガラス基板成形装置１には、複数本の温度測定素子（たとえば熱電対）１９が設けられており、制御装置２１の制御の下、各温度測定素子１９が測定した積載ステージ５の内部の温度に応じて、ステージ用ヒータ７の発熱量を制御（フィードバック制御）し、積載ステージ５の複数エリアの温度をゾーン制御するように構成されている。なお、複数本の温度測定素子１９は積載ステージ５の内部に埋め込まれている。
【００３５】
また、ガラス基板成形装置１には、成形ロール３（成形ロール３自身）を所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータ２３が設けられている。成形ロール用ヒータ２３は、成形ロール３の内部に設けられている。成形ロール用ヒータ２３は、たとえば、成形ロール３の内側で成形ロール３の軸Ｃ１に沿って配置された細長い円柱状の赤外線ランプ２５で構成されているが、赤外線ランプ２５の代わりに、ロッドヒータ等で成形ロール用ヒータ２３を構成してもよい。
【００３６】
そして、制御装置２１の制御の下、放射温度計２７を用いて、成形ロール３の微細な凹凸形状が形成されている面（円柱側面状の外周面）の温度を測定し、放射温度計２７が測定した温度に応じて、成形ロール用ヒータ２３の発熱量を制御（フィードバック制御）し、成形ロール３の微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するように構成されている。
【００３７】
また、ガラス基板成形装置１には、少なくとも成形ロール３とガラス基板Ｗとを内部に包含することができる（位置させることができる）成形チャンバー２９が設けられている。
【００３８】
そして、成形チャンバー２９内を、真空にしまたは不活性ガス（たとえば、Ｎ２ガス、アルゴン等の希ガス、ＣＯ２ガスの少なくともいずれかのガス）に置換することが可能なように構成されている。
【００３９】
ロードセル１１は、成形ロール３のガラス基板Ｗへの押し付け力（プレス力）を測定する押し付け力測定手段の例であり、制御装置２１の制御の下、ロードセル１１の測定結果に応じて前記押し付け力がほぼ一定になるような制御（フィードバック制御）をしつつ、微細細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形するように構成されている。
【００４０】
さらに説明すると、ガラス基板成形装置１には、積載ステージ５をＸ軸方向で移動自在な（移動位置決め自在な）ステージ移動手段３１と、成形ロール３をＺ軸方向で移動自在な（移動位置決め自在な）成形ロール移動手段３３とが設けられている。
【００４１】
ステージ移動手段３１は、たとえば、ステッピングモータ３５等のアクチュエータとボールネジ３７とを備えて構成されている。そして、リニアガイドベアリング３９を介してフレーム１５に移動自在に設けられている積載ステージ５が、ステッピングモータ３５によって回転駆動されるボールネジ３７によって移動するようになっている。なお、ステッピングモータ３５の回転出力軸とボールネジ３７とは、タイミングベルト４１を介して連結されているが、タイミングベルトに代えてもしくは加えてギヤ等の動力伝達部材を介して、ステッピングモータ３５の回転出力軸とボールネジ３７とが連結されていてもよい。
【００４２】
成形ロール移動手段３３は、たとえば、サーボモータ（プレス用モータ）等のアクチュエータ４３と、ボールネジ４５とを備えて構成されている。そして、リニアガイドベアリング４７を介してフレーム１５に移動自在に設けられている上軸構成部材１３が、サーボモータ４３によって回転駆動されるボールネジ４５によって移動位置決めされるようになっている。
【００４３】
さらに、成形ロール支持体９は、ロードセル１１を間にして上軸構成部材１３に設けられている。そして、制御装置２１の制御の下、ロードセル１１で測定した押圧力（ガラス基板Ｗに微細な凹凸形状を転写すべく成形ロール３でガラス基板Ｗを押圧するときの押圧力）が一定になるように、サーボモータ４３を制御するようになっている。また、ガラス基板成形装置１では、微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを成形する場合、成形ロール３に対してガラス基板Ｗが所定の移動速度で移動するように構成されている。
【００４４】
また、ガラス基板成形装置１には、成形ロール３を、軸Ｃ１を中心にして回転（自転）させる成形ロール回転手段４９が設けられている。成形ロール回転手段４９は、ステッピングモータ５１等のアクチュエータを備えて構成されている。そして、成形ロール３が、ステッピングモータ５１によって回転駆動されるようになっている。
【００４５】
なお、ステッピングモータ５１の回転出力軸と成形ロール３とは、ギヤ５３（図４参照）等を介して連結されているが、ギヤに代えてもしくは加えてタイミングベルト等の動力伝達部材を介して、ステッピングモータ５１の回転出力軸と成形ロール３とが連結されていてもよい。
【００４６】
成形ロール回転手段４９が設けられていることにより、転写の際、制御装置２１の制御の下、積載ステージ５の動きに対して成形ロール３を所定の回転数で同期回転させることができるようになっている。すなわち、ガラス基板Ｗ（積載ステージ５）の移動速度と、成形ロール３の外周の周速度とをお互いに等しくすることができるようになっている。
【００４７】
なお、成形ロール３を成形ロール回転手段４９で回転させることなく、成形ロール３をガラス基板Ｗに押付けた状態で、積載ステージ５の動作（移動）にしたがって、成形ロール３がフリーに回転する構成であってもよい。
【００４８】
ガラス基板成形装置１についてさらに詳しく説明する。
【００４９】
＜成形チャンバー２９について＞
成形チャンバ−２９は、フレーム１５に支持されて設けられている。成形チャンバー２９には、Ｎ２ガス供給装置５２と真空ポンプ５５とが連結されており、成形チャンバー２９の内部を、真空ポンプ５５とＮ２ガス供給装置５２とによりＮ２ガスに置換することも、真空ポンプ５５により真空にすることも可能な構造となっている。
【００５０】
また、成形チャンバー２９は、上側成形チャンバー（上部チャンバー）２９Ａと下側成形チャンバー（下部チャンバー）２９Ｂとで構成されており、上下に分割することが可能な構造となっており、フレーム１５の上部に設けられたチャンバー昇降シリンダ５７等アクチュエータを用いて、上部チャンバー２９Ａのみ上昇させることにより、成形チャンバー２９を開閉することが可能な構造となっている。上部チャンバー２９Ａを上昇させてチャンバー２９を開くことにより、ガラス基板Ｗの搬出入や内部機器のメンテナンス（成形ロール３の交換作業など）を行うことができるようになっている。
【００５１】
＜成形ロール３のプレス機構について＞
上部チャンバー２９Ａには上軸構成部材１３が挿入されている。上部チャンバー２９Ａの内部に挿入された上軸構成部材１３の下端に、成形ロール３の押付力検知用ロードセル１１と、成形ロール３や成形ロール支持体９を備えて構成されている成形ロールユニットとが連結されている。
【００５２】
上軸構成部材１３の上端側は、フレーム１５に設けられたプレス用リニアガイドベアリング４７、プレス用ボールネジ４５、プレス用サーボモータ４３がそれぞれに連結されており、プレス用サーボモータ４３を回転制御することにより、上軸構成部材１３（成形ロール３）が上下動することが可能な構造となっている。
【００５３】
なお、本実施例では、サーボモータ４３とボールネジ４５による機構で、成形ロール３の上下動を行っているが、リニアモータ等の別の駆動手段であっても構わない。
【００５４】
上部チャンバー２９Ａに挿入される上軸構成部材１３に対するシール構造は、たとえば円筒状の溶接ベローズ５９にてシールしている。但し、溶接ベローズ５９に限らず、Ｏリング等のシール構造でも可能であるが、Ｏリング等によるシール構造の場合、上軸構成部材１３の移動の際に摺動抵抗等の発生要因となる為、成形ロール３のプレスカを正確に管理・制御する為には、溶接ベローズ５９を用いた構造であることが望ましい。
【００５５】
上軸構成部材１３の上下方向の駆動は、予め設定された速度・位置に向かってサーボモータ４３を速度制御するが、ガラス基板Ｗに成形ロール３が接触すると、成形ロール３と上軸構成部材１３の間に配置されたロードセル１１によりプレスカが検知され、予め設定されたプレスカとなるようにサーボモータ４３をプレス力制御に切り替えることが可能な構成になっている。
【００５６】
なお、ロードセル１１はチャンバー２９の内部に配置されているが、チャンバー２９の外（例えば、上軸構成部材１３とボールネジ４５のナット４５Ａとの間）に配置してもよい。但し、チャンバー２９の外にロードセル１１を配置すると、チャンバー２９内を真空にした場合、上軸構成部材１３が大気圧に押される力や、プレス用ガイド部（リニアガイドベアリング４７）や真空シール部の摺動抵抗等も合せて検知されてしまうため、微細なプレスカを正確に管理・制御する場合は、ロードセル１１を図１で示す配置のように、チャンバー２９内に配置することが望ましい。
【００５７】
また、図示していないが、プレス用リニアガイドベアリング４７の付近等に、リニアスケールを配置することによりプレス軸方向（Ｚ軸方向）の成形ロール３の位置制御を正確に管理・制御すること等を行ってもよい。
【００５８】
＜成形ロール３の加熱について＞
図２は、成形ロール３が設けられている部位（成形ロール部）の概略構成を示す斜視図であり、図３は、成形ロール３が設けられている部位の概略構成を示す平面図であり、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。
【００５９】
成形ロール３は、円筒状に形成されて中空構造となっており、中空穴内部に赤外線ランプ２５が配置されている。なお、実施例では、赤外線ランプ２５を使用しているが、ロッドヒータ（シースヒータ）や高周波誘導加熱等の別の加熱手段であっても構わない。
【００６０】
成形ロール３は、両側面をセラミック製で円筒状の断熱軸部材６１で挟み込まれ、両サイドを支持する転がり軸受け６３に挿入される円筒状の軸部材（各断熱軸部材６１の両側に設けられている軸部材）６５にボルト６７で連結されている。すなわち、Ｙ軸方向で、一方の軸部材６５、一方の断熱軸部材６１、成形ロール３、他方の断熱軸部材６１、他方の軸部材６５の順に並んで、各軸部材６５、各断熱軸部材６１、成形ロール３が一体になって、全体として円筒状に形成されている。
【００６１】
セラミック製の断熱軸部材６１として、熱伝導率の低い、窒化珪素を用いてあるが、同様な目的を満たす材料であれば、特に材料を限定するものではない。
【００６２】
赤外線ランプ２５を用いて、成形ロール３の内部から加熱を行うようになっている。本実施例では６５０℃程度まで昇温するようにしているが、能力的には８００℃〜１５００℃程度まで昇温することも可能なようになっている。
【００６３】
成形ロール３の中心軸Ｃ１から赤外線ランプ２５で加熱することにより、成形ロール３の同心円上の均一加熱が可能となる。すなわち、成形ロール３の表面の成形面における温度ムラが全周にわたり±１℃以内になるように、成形ロール３を加熱することが可能になる。
【００６４】
成形ロール３の温度測定（測温）は、放射温度計２７によりされるようになっている。そして、測温された温度をフィードバックして赤外線ランプ２５の出力を制御することにより、成形ロール３を予め設定された温度に制御することができるようになっている。
【００６５】
なお、放射温度計２７で測温する場合、成形ロール３の材質により放射率が異なる為、放射温度計２７に放射率等を設定する必要がある。ガラス基板成形装置１では、図１３で示すように、上軸構成部材１３の中心部より校正用熱電対（ＴｙｐｅＫ）６９を挿入し、成形ロール３に突き当てることにより成形ロール３の表面を測温して、放射温度計２７の実測値との誤差を修正している。また、ガラス基板成形装置１では、超硬製の成形ロール３を使用しているが、たとえばステンレス鋼等の材料に変更した場合は、別途同様な校正作業が必要となる。
【００６６】
校正用熱電対６９を挿入した状態で成形ロール３を回転させると、熱電対６９の先端が成形ロール３の表面上を滑って、成形ロール３の表面を傷つけることになるので、校正作業中は成形ロール３の回転を停止させておく必要がある。従って、実際のガラス基板Ｗの成形動作中は、校正用熱電対６９は、成形ロール３に接触しない位置まで退避しておく必要がある。
【００６７】
さらに説明すると、成形ロール支持体９には、軸Ｃ２を中心とした円柱状の孔７１が、成形ロール支持体９の下端部から上方向かって形成されている。孔７１の内部に校正用熱電対６９が設けられている。校正用熱電対６９が、図１３（ａ）で示す位置（成形ロール３から上方に離れている位置）と、図１３（ｂ）で示す位置（成形ロール３に接触している位置）との間で移動するようになっている。なお、軸Ｃ２は、成形ロール３の回転中心軸Ｃ１と直交してＺ軸方向に延びている軸である。これにより、成形ロール３の真上に孔７１が設けられてり、校正用熱電対６９が成形ロール３の真上（成形ロール３の中心の真上）に位置していることになる。
【００６８】
なお、ガラス基板成形装置１では、成形ロール３の測温に放射温度計を用いているが、成形ロール３内に熱電対を埋め込み、成形ロール３の回転に対応するスリップリング電流端子等を経由して、測温をしてもよい。
【００６９】
ガラス基板Ｗの成形が完了した後チャンバー２９を開く前に、成形ロール３を、大気中における非酸化温度（約２００℃程度）まで冷却する必要がある為、図３に示すように窒素噴出ノズル７３を設けて、冷却工程における成形ロール３の空冷が出来る構造としてある。
【００７０】
＜成形ロール３の回転について＞
成形ロール３の回転支持は、ベアリング６３を用いてされているが、真空環境下で且つ高温環境下に配置されるため、固体潤滑方式の耐熱真空対応の特殊ベアリングを使用してある。また、ベアリング６３の周辺に水冷ジャケット７５を設けて、ベアリング６３の温度上昇を抑制できるようになっている。
【００７１】
また、成形ロール３の一方の側に、図４で示すように、成形ロール回転用ギヤ５３とステッピングモータ５１とを配置することにより、成形ロール３を回転させるようにしてある。ステッピングモータ５１も、高温・真空環境下に配置される為、真空対応可能な特殊機器を採用してある。また熱対策のため、水冷ジャケット内にモータを収納してある。
【００７２】
成形ロール３の回転はステッピングモータ５１により、予め設定された任意の回転速度で制御することが可能である。また、積載ステージ５の移動速度に合せて（同期）させて、成形ロール３の回転速度を制御することも可能である。
【００７３】
なお、ステッピングモータ５１の駆動源を用いず（フリーな状態）、成形ロールプレスによる積載ステージ５との摩擦力による駆動も可能とする。この場合、ステッピングモータ５１ヘの励磁を切るか、ステッピングモータ５１の回転出力軸（モータ軸）とギヤとの間にクラッチ機構などを設けてもよい。
【００７４】
成形ロール３の材質は、加熱の際の熱伝導率を考慮して、比較的熱伝導率の高い超硬やタングステン合金を用いてある。但し必要に応じて、ステンレス等の成形ロールを用いても構わない。
【００７５】
なお、ガラス基板Ｗに接触する成形ロール３の円柱側面状の成形面は、高温のガラスが接触しても融着反応をしないようにする為、貴金属系のコーティングやＤＪＣコーティング（ダイヤモンドライクカーボン）等の離型膜を施してあることが望ましい。また、図３や図４で示す参照符号７０は、ステッピングモータ５１等のバランスウェイトである。
【００７６】
さらに、図１４で示すように、成形ロール３を、ボルト６７を用いて各断熱軸部材６１と各軸部材６５とで挟み込む場合、ボルト６７を介して成形ロール３の熱が各軸部材６５に伝わることを防止するためのカラー６８を設けてあってもよい。なお、カラー６８は、断熱軸部材６１と同様な材質で構成されているものとする。
【００７７】
＜積載ステージ５の移動について＞
図５〜図１０で積載ステージ５の詳細について示す。図５は、積載ステージ５の斜視図であり、図６は、ロッドヒータ１７の概略構成を示す図である。図７は、積載ステージ５の平面図であり、図８は、積載ステージ５の側面図であり、図９は、成形ロール３と積載ステージ５とを示した図であり、図１０は、積載ステージ５のワークオサエ８７を示す図である。
【００７８】
積載ステージ５は、チャンバー２９内の下部に配置されるリニアガイドベアリング３９を介してフレーム１５に支持されており、積載ステージ５は、成形ロール３の軸Ｃ１に対して垂直方向（Ｘ軸方向）で移動可能となっている。
【００７９】
積載ステージ５の移動は、積載ステージ５に連結されるボールネジ３７とステッピングモータ３５により駆動される。ボールネジ３７はチャンバー２９内に配置されている。チャンバー２９には、ボールネジ３７を回転自在に支持する回転軸支持部材７７が設けられており、チャンバー２９の気密性を確保するために（シール性を維持するために）、回転軸支持部材７７には磁性流体シールが設けられている。
【００８０】
積載ステージ５の移動は、予め設定された移動速度にてステッピングモータ３５を制御することにより、任意の移動速度で駆動することが可能になっている。
【００８１】
＜積載ステージ５の加熱について＞
積載ステージ５は、リニアガイドベアリング３９上にＳＵＳ製水冷板（内部に水冷機構のあるＳＵＳ製水冷板）７９を設け、その上にセラミック製の断熱板８１を設け、その上に６本のヒータ１７を挿入したヒータブロック８３を設け、その上に、タングステン合金製のダイプレート８５を設け、その水平面状の上面にガラス基板Ｗを載せる構成としてある。
【００８２】
ガラス基板Ｗの両サイドには、ワークオサエと呼ぶプレート８７が配置されており、このプレート８７でガラス基板Ｗを保持することによって、ガラス基板Ｗが成形される際に浮き上がったり、移動したりしないように押え付けるようになっている。ワークオサエは、プレート８７により、ガラス基板Ｗの幅方向の両端部を押さえてなされるようになっている。
【００８３】
なお、断熱板８１、ヒータブロック８３、ダイプレート８５等の配置は、必ずしも上記に限定されるものではなく、例えば、ヒータブロック８３上にガラス基板Ｗを直接設置する等の構成であってもよい。
【００８４】
セラミック製の断熱板８１は、特に熱伝導率の低い材料として、窒化珪素を用いてある。ヒータブロック８３は、特に熱伝導率が高く、比熱容量の少ない材料として、炭化珪素を用いてある。
【００８５】
ダイプレート８５とワークオサエ８７は、熱伝導率等が高い材料として、タングステン合金を用いてある。なお、ダイプレート８５とワークオサエ８７の接触面（ガラス基板Ｗとの接触面）は、高温のガラス基板Ｗが接触しても融着反応をしないようにする為、貴金属系のコーティングやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の離型膜を施してあることが望ましい。
【００８６】
積載ステージ５のヒータブロック８３に挿入するロッドヒータ１７は、図６で示すように３つのゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３でヒータ１７の出力を分けており、積載ステージ５の短手方向（ヒータ１７の挿入方向；Ｙ軸方向）の均一加熱化を計っている。
【００８７】
積載ステージ５の長手方向（Ｘ軸方向）では、図７で示すようにヒータ１７がほぼ等間隔に離れて６本挿入されている。そして、対応する２本のヒータ１７毎に、それぞれゾーン制御を行い（各ゾーンＺ４，Ｚ５，Ｚ６毎の温度制御を行い）、積載ステージ５の均一加熱をするようになっている。
【００８８】
より詳しく説明すると、ヒータ１７の細長い発熱部がＹ軸方向に延びるようにして、ヒータ１７がヒータブロック８３内に埋め込まれて設けられている。また、各ヒータ１７は、Ｚ軸方向では同じ高さに位置しており、Ｘ軸方向では、所定の間隔をあけて設けられている。また、お互いが隣接する２つのヒータ１７の間であってヒータブロック８３の内部には、熱電対（ゾーンＺ５とゾーンＺ６とに設けられている熱電対）１９が設けられている。熱電対１９は、各ヒータ１７の間のそれぞれ設けられているのではなく、各ヒータ１７の間で１つおきに設けられている。そして、各熱電対１９が測定した温度に応じて、各熱電対１９に対向している２つの各ヒータ１７の出力をそれぞれ制御して、積載ステージ５の温度を制御するようになっている。
【００８９】
具体的には、図７でゾーンＺ４に設けられている熱電対１９が測定した温度が、他の２つの熱電対１９が測定した温度よりも低い場合には、ゾーンＺ４の２つのヒータ１７（最も左側のヒータ１７と左から２番目のヒータ１７）の出力を上げるようになっている。
【００９０】
この構造により、積載ステージ５のガラス基板Ｗの積載面の温度分布は±１℃以内に加熱されるようになっている。
【００９１】
ガラス基板成形装置１では、６００℃程度まで積載ステージ５の加熱を行ったが、能力的には８００℃〜１５００℃程度まで昇温することは可能である。ロッドヒータ１７の出力分布や、挿入本数、熱電対１９による測温点数などは、成形されるガラス基板Ｗのサイズによって、同様な目的を逸脱しない範囲で変更してもよい。
【００９２】
成形されるガラス基板Ｗは、積載ステージ５を加熱することにより熱伝導により加熱され、所定の成形温度まで加熱される。
【００９３】
成形が完了した後チャンバー２９を開く前に、積載ステージ５を、大気中における非酸化温度（約２００℃程度）まで冷却する必要がある為、積載ステージ５の内部に設けた冷却溝に窒素ガスを流して積載ステージ５を冷却するようになっている。図８に矢印Ａ１で冷却用窒素ガスの流れを示す。この場合、チャンバー２９内における窒素ガスの圧力が上昇し過ぎることを防止するために、チャンバ−２９内にリリーフバルブ（図示せず）が設けられている。
【００９４】
ガラス基板成形装置１では、セラミック製の断熱板８１とヒータブロック８３の接触界面に、窒素ガス等の冷媒を流すための幅４ｍｍ、深さ０．５ｍｍの冷却溝を複数本設けている。但し、冷却溝の形状や数量は、同様な目的を逸脱しない範囲で変更してもよい。
【００９５】
＜成形プロセスについて＞
次に、ガラス基板成形装置１を用いて実際にガラス基板Ｗを成形した成形実施例について示す。
【００９６】
以下に、成形はじめから成形終了までの一連の動作について記述する。
【００９７】
ステップＳ１
ガラス基板成形装置１を初期状態にセットする。
【００９８】
ガラス基板成形装置１の初期状態とは、以下の状態を示す。
【００９９】
（１）上部チャンバー２９Ａを上昇させ、チャンバー２９を大気中に開放してある。（２）成形ロール３を上昇端に移動してある。（３）成形ロール３の回転は停止してある。（４）成形ロール３のヒータ（赤外線ランプ２５）はＯＦＦしてある。（５）積載ステージ５を、予熱位置（図１では右端）へ移動してある。（６）積載ステージ５のヒータ１７はＯＦＦしてある。
【０１００】
ステップＳ２
成形されるガラス素材（ガラス基板）Ｗを積載ステージ５にセットする。なお、ガラス素材としてたとえば、以下のガラス素材を使用する。（１）メーカ：株式会社オハラ （２）硝材名：Ｌ-ＢＳＬ７ （３）屈折率ｎｄ：１．５１６３３ （４）アツベ数γｄ：６４．１ （５）歪点：Ｓｔｐ：５３２℃ （６）徐冷点ＡＰ：５６３℃ （７）転移点Ｔｇ：５７６℃ （８）屈服点Ａｔ：６２５℃ （９）軟化点ＳＰ：７１８℃ （１０）線膨張係数α：８６×１０−７／℃ （１１）サイズ：１００ｍｍ×３０ｍｍ×ｔ３ｍｍ。
【０１０１】
ステップＳ３
ガラス基板成形装置１の自動シーケンスを開始する。以下に、制御装置２１によるガラス基板成形装置１の自動シーケンスの動作順序を示す。
【０１０２】
ステップＳ４
上部チャンバー２９Ａを下降して、チャンバー２９内を密閉する。
【０１０３】
ステップＳ５
真空ポンプ５５のバルブを開いて、チャンバー２９内を所定の真空度まで真空引きする。たとえば、０．５Ｐａまで真空引きする。
【０１０４】
ステップＳ６
上記真空バルブを閉じた後、窒素ガス（Ｎ２ガス）を入れて、チャンバー２９内を窒素雰囲気にする。なお、ガラス基板成形装置１では、窒素ガスを入れることにより、チャンバー２９内の圧力を１０１３２５Ｐａ（大気圧）とした。
【０１０５】
ステップＳ７
成形ロール３の加熱用赤外線ランプ２５と、積載ステージ５の加熱用ロッドヒータ１７とをＯＮして、成形ロール３および積載ステージ５の加熱を開始する。同時に、成形ロール３の均一加熱化を計る為、成形ロール３を１０ｒｅｖ／ｍｉｎで回転する。なお、ガラス基板成形装置１では、各部の所定温度を次のように設定した。（１）成形ロール３：６４０℃、（２）積載ステージ５：６１０℃（３ゾーン共同一設定）。なお、設定温度へのヒータ１７ヘの出力調整は、温度調節器および電力調整器（サイリスタレギュレータ）にて自動的にコントロールされる。
【０１０６】
ステップＳ８
成形ロール３および積載ステージ５の温度が所定温度に到達した後、真空ポンプ５５の真空バルブを開いて、所定の真空度まで真空引きする。たとえば、０．５Ｐａ以下まで真空引きを行った。
【０１０７】
ステップＳ９
積載ステージ５を成形ロール３の下部の所定位置まで高速移動する。
【０１０８】
ステップＳ１０
成形ロール３の回転を一旦止めた後、成形ロール３を下降させ、ガラス基板Ｗに所定の圧力で押付ける。たとえば、プレスカを２０Ｎ（ニュートン）にてプレスした。
【０１０９】
ステップＳ１１
成形ロール３を所定プレスカに達すると同時に、積載ステージ５を所定の速度で移動させ、同時に積載ステージ５の移動速度に合せて（同期させて）成形ロール３を回転させる。
【０１１０】
即ち、成形ロール３を所定の力でガラス基板Ｗに押付けた状態で、成形ロール３がガラス基板Ｗ上を走行することになる。
【０１１１】
ガラス基板成形装置１では、成形時の積載ステージ５の移動速度は、０．０１ｍｍ／ｓｅｃとした。
【０１１２】
ステップＳ１２
積載ステージ５が所定の位置に到達した時点で、積載ステージ５を停止させる。同時に成形ロール３の回転も積載ステージ５の動作に同期して停止させる。
【０１１３】
ステップＳ１３
成形ロール３を上昇端まで移動させ、ガラス基板Ｗへの成形ロール３のプレスを開放する。
【０１１４】
ステップＳ１４
積載ステージ５を、冷却退避位置（図１では左端）へ移動する。
【０１１５】
ステップＳ１５
成形ロール３の加熱用赤外線ランプ２５と、積載ステージ５の加熱用ロッドヒータ１７とをＯＦＦして、成形ロール３および積載ステージ５の加熱を終了する。
【０１１６】
ステップＳ１６
真空ポンプ５５の真空バルブを閉じて、チャンバー２９内の真空引きを終了する。
【０１１７】
ステップＳ１７
成形ロール３および積載ステージ５を冷却用の窒素ガスを用いて、強制空冷を行い、所定の温度に到達するまで冷却を行う。たとえば、空気中でも酸化され難い温度として、それぞれ２００℃まで冷却する。なお、成形ロール３は、均等に窒素ガスが当たるように、成形ロール３の回転を１０ｒｅｖ／ｍｉｎで回転させながら強制空冷を行う。同時にチャンバー２９内は窒素雰囲気に置換され直して、圧力も大気圧に戻る。
【０１１８】
ステップＳ１８
温度低下を確認した後、成形ロール３の回転を停止させて、上部チャンバー２９Ａを上昇させ、ガラス基板成形装置１の自動シーケンスは終了する。
【０１１９】
ステップＳ１９
この後、オペレータにより積載ステージ５上のガラス基板Ｗの成形品を取出して終了する。
【０１２０】
＜成形品形状＞
ガラス基板成形装置１にて得られたガラス成形品Ｗを図１１に示す。
【０１２１】
微細な凹凸形状として、溝幅２５０ｎｍ、溝深さ７５０ｎｍのライン＆スペースを作成して、良好なガラス成形品Ｗを得る事が可能となった。
【０１２２】
前述の通り、ガラス基板Ｗの素材サイズは１００ｍｍ×３０ｍｍ×ｔ３ｍｍであるが、その内の９０ｍｍ×２０ｍｍの面積に前記形状を得ることが可能となった。
【０１２３】
なお、図１１に示すガラス基板Ｗが、微細なライン＆スペースが、２次元構造であり、ガラス基板Ｗの幅方向（Ｙ軸方向）に延びているが、微細なライン＆スペースが、ガラス基板Ｗの長さ方向（Ｘ軸方向）に延びていてもよい。さらに、微細な凹凸形状が、ガラス基板Ｗ上にφ２５０ｎｍ×深さ３００ｎｍ等の円柱状の微細な凹凸形状であってもよいし、微細な凹凸形状が３次元構造であっても構わない。
【０１２４】
なお、本実施例では、ガラス基板Ｗが図１１に示すサイズであったが、Ａ４サイズやＡ３サイズ等、より大きなサイズであっても構わない。
【０１２５】
ところで、前記実施例では、ガラス基板成形装置１の自動シーケンス毎に、ガラス基板素材と成形品の取出しの為にチャンバー２９を開放して装置稼動を停止していたが、図１２で示すように、チャンバー２９にワーク搬出入の為のロードロック室（前室８９、後室９１）とゲートバルブ９３，９５とを設けることにより、ガラス基板Ｗを連続的に供給するようにしてもよい。
【０１２６】
このような構成にすることにより、チャンバー２９を開放したり、成形ロール３や積載ステージ５やチャンバー２９内の温度を下げたりすることなく、より高い生産性でガラス素材Ｗを供給することが可能である。
【０１２７】
なお、図１２で示す参照符号９９，１０１，１０３，１０５は、ガラス基板載置ステージであり、参照符号１０７，１０９，１１１は、ガラス基板送り用アクチュエータ（たとえば、空気圧シリンダ）である。参照符号１０１の積載ステージでは、ガラス基板Ｗが加熱され、参照符号１０３の積載ステージではガラス基板Ｗが冷却されるようになっている。なお、参照符号９９の積載ステージでガラス基板Ｗを加熱し、参照符号１０５の積載ステージでガラス基板Ｗを冷却する構成であってもよい。
【０１２８】
ガラス基板成形装置１によれば、ガラス基板Ｗをプレス成形する際に用いる金型として、円筒状のロール形状の成形ロール３を用いており、成形ロール３の表面に所望の微細な凹凸形状を形成してある。また、予め加熱・軟化されたガラス基板Ｗ上に成形ロール３を押し当てた状態で、成形ロール３を回転させながら、ガラス基板Ｗ上を走行させることにより、ガラス基板Ｗ上に微細な凹凸形状を転写し成形するようになっている。
【０１２９】
これにより、比較的大面積のガラス基板Ｗに微細な凹凸形状をプレス成形することを効率良く行うことができ、大量生産することが容易になる。
【０１３０】
すなわち、ガラス基板成形装置１を用いれば、フォトリソグラフィー技術や真空蒸着技術に比べて、加熱・プレス成形によるエ程は比較的少なく且つ単純である為、生産性や製造装置価格等の点で有利となる。
【０１３１】
また、ガラス基板成形装置１を用いれば、従来の上下一対の平面金型でプレス成形される成形方式に比べて、ガラス基板Ｗと金型（成形ロール３）との接触の態様が、面接触から線接触となり、プレスカを効率的にガラス基板Ｗに加えることが可能となり、少ないプレス力および少ないプレス時間で効率的にガラス基板Ｗを成形することが可能となる。また、比較的大面積の領域に微細な凹凸形状を成形することも可能になる。そして、大きな面積の微細な凹凸形状付ガラス基板Ｗを製造することが可能であれば、ＦＰＤ等に代表されるディスプレイ上の無反射フィルターや、太陽光発電等の集光レンズなどにも、ガラス基板Ｗを応用することができる。
【０１３２】
また、ガラス基板成形装置１を用いれば、金型である成形ロール３の表面に施された微細な凹凸形状に対して、成形ロール３の接線方向からガラス基板Ｗが入り込み、接線方向に向かって離型されるので、従来の面接触による場合に比べて、成形・離型性が向上する。
【０１３３】
なお、ガラス基板成形装置１を構成する上では、次に（１）〜（６）で示す点について考慮することが望ましい。
【０１３４】
（１）ガラス基板Ｗの成形温度を、正確に再現性良く、均一に加熱制御すること。（２）成形ロール３の成形温度を、正確に再現性良く、均一に加熱制御すること。（３）成形ロール３をガラス基板Ｗへ押付けるプレスカを、正確に再現性良く制御すること。（４）成形ロール３の回転速度および成形ロール３の走行速度（積載ステージ５の移動速度）を、正確に再現性よく制御すること。または、成形ロール３の走行速度に応じて、フリーな状態で成形ロール３が回転されること。（５）成形環境を、成形ロール３等の構造物やガラス基板Ｗが酸化されないように、不活性ガス雰囲気に置換された環境下に保持できること。また、必要に応じて、微細な凹凸形状に気体の噛み込みが無いように、任意なタイミングで真空雰囲気環境下に保持できること。（６）成形後のガラス基板Ｗが、効率的に且つ均一に冷却されること。
【０１３５】
なお、図１２で示すように、ガラス基板Ｗを連続的にガラス基板成形装置１に供給しガラス基板成形装置１から排出する構成にすれば、成形ロール３である金型の加熱・冷却によるロスタイムを排除して、連続的且つ効率的に大量生産することが可能になる。
【０１３６】
また、ガラス基板成形装置１によれば、ガラス基板Ｗを設置する積載ステージ５を有し、ステージ用ヒータ７で積載ステージ５を所定の温度に加熱し、積載ステージ５に設置されているガラス基板Ｗを加熱するので、ガラス基板Ｗをヒータで直接加熱する場合に比べて、ガラス基板Ｗを正確に再現性良く均一に加熱することができ、ガラス基板Ｗの割れを防ぐとともに、正確な転写をすることができる。
【０１３７】
また、ガラス基板成形装置１によれば、積載ステージ５の複数エリア（ゾーン）Ｚ４，Ｚ５，Ｚ６の温度をゾーン制御するように構成されているので、ガラス基板Ｗを一層正確に再現性良く均一に加熱することができる。
【０１３８】
また、ガラス基板成形装置１によれば、成形ロール３を所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータ２３を備えているので、プレス成形するときにおけるガラス基板Ｗと成形ロール３との温度差を無くすことができ、正確な転写を効率良く行うことができる。
【０１３９】
さらに、ガラス基板成形装置１によれば、放射温度計２７を用いて成形ロール用ヒータ２３の発熱量を制御し、成形ロール３の微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するので、成形ロール３の温度を正確なものに保つことができ、正確な転写を効率良く行うことができる。
【０１４０】
また、ガラス基板成形装置１によれば、チャンバー２９内を真空にすることにより、プレス成形するときの空気の噛みこみを無くすことができ、転写不良の発生を回避することができる。また、チャンバー２９内を不活性ガスで満たすことにより、成形ロール３や積載ステージ５等の酸化を防止することができる。
【０１４１】
ところで、上述した実施形態を、ガラス基板成形方法（ロール成形方法）として把握してもよい。すなわち、板状のガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形する成形方法において、前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するガラス基板成形方法として把握してもよい。
【０１４２】
このガラス基板成形方法において、前記ガラス基板を積載ステージに設置し、前記積載ステージの内部に埋め込まれて設けられたステージ用ヒータにより、前記積載ステージを所定の温度に加熱し、前記積載ステージに設置されているガラス基板を加熱するようにしてもよい。
【０１４３】
また、上記ガラス基板成形方法において、前記ステージ用ヒータを、前記積載ステージの内部に配置された複数本のロッドヒータ、前記積載ステージの内部に配置された複数本の赤外線ランプの少なくともいずれかで構成し、複数本の温度測定素子を前記積載ステージに埋め込み、前記各温度測定素子が測定した温度に応じて、前記積載ステージ用ヒータの発熱量を制御し、前記積載ステージの複数エリアの温度をゾーン制御するようにしてもよい。
【０１４４】
また、上記ガラス基板成形方法において、前記成形ロールを、成形ロール用ヒータで所定の温度に加熱するようにしてもよい。
【０１４５】
また、上記ガラス基板成形方法において、前記成形ロール用ヒータを、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置された赤外線ランプ、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置されたロッドヒータの少なくともいずれかで構成し、放射温度計を用いて、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を測定し、前記放射温度計が測定した温度に応じて、前記成形ロール用ヒータの発熱量を制御し、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するようにしてもよい。
【０１４６】
また、上記ガラス基板成形方法において、前記成形ロールと前記ガラス基板とを内部に包含することができるチャンバー内を、真空にしまたは不活性ガスに置換して前記プレス成形をするようにしてもよい。
【０１４７】
さらに、ガラス基板成形装置１では、ガラスに微細な凹凸形状を形成するようにしているが、ガラスに代えて、加熱によって軟化する材料（たとえば、樹脂や金属材料）に、微細な凹凸形状を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１４８】
１ ガラス基板成形装置
３ 成形ロール
５ 積載ステージ
７ ステージ用ヒータ
９ 成形ロール支持体
１１ ロードセル
１３ 上軸構成部材
１５ フレーム
１７ ロッドヒータ
１９ 熱電対
２１ 制御装置
２３ 成形ロール用ヒータ
２５ 赤外線ランプ
２７ 放射温度計
２９ チャンバー
３１ ステージ移動手段
３３ 成形ロール移動手段
４９ 成形ロール回転手段
Ｗ ガラス基板
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６ ゾーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形装置において、
前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するように構成されていることを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス基板成形装置において、
前記ガラス基板が設置される積載ステージと、
前記積載ステージを所定の温度に加熱することにより、前記積載ステージに設置されているガラス基板を加熱するステージ用ヒータと、
を有することを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガラス基板成形装置において、
前記ステージ用ヒータは、前記積載ステージの内部に配置された複数本のロッドヒータ、前記積載ステージの内部に配置された複数本の赤外線ランプの少なくともいずれかで構成されており、
複数本の温度測定素子を前記積載ステージに埋め込み、前記各温度測定素子が測定した温度に応じて、前記ステージ用ヒータの発熱量を制御し、前記積載ステージの複数エリアの温度をゾーン制御するように構成されていることを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロールを所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータを有することを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項５】
請求項４に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロール用ヒータは、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置された赤外線ランプ、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置されたロッドヒータの少なくともいずれかで構成されており、
放射温度計を用いて、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を測定し、前記放射温度計が測定した温度に応じて、前記成形ロール用ヒータの発熱量を制御し、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するように構成されていることを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロールと前記ガラス基板とを内部に包含することができるチャンバーを有し、
前記チャンバー内を、真空にしまたは不活性ガスに置換することが可能なように構成されていることを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項７】
ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形方法において、
前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形することを特徴とするガラス基板成形方法。
【請求項１】
ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形装置において、
前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するように構成されていることを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス基板成形装置において、
前記ガラス基板が設置される積載ステージと、
前記積載ステージを所定の温度に加熱することにより、前記積載ステージに設置されているガラス基板を加熱するステージ用ヒータと、
を有することを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガラス基板成形装置において、
前記ステージ用ヒータは、前記積載ステージの内部に配置された複数本のロッドヒータ、前記積載ステージの内部に配置された複数本の赤外線ランプの少なくともいずれかで構成されており、
複数本の温度測定素子を前記積載ステージに埋め込み、前記各温度測定素子が測定した温度に応じて、前記ステージ用ヒータの発熱量を制御し、前記積載ステージの複数エリアの温度をゾーン制御するように構成されていることを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロールを所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータを有することを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項５】
請求項４に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロール用ヒータは、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置された赤外線ランプ、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置されたロッドヒータの少なくともいずれかで構成されており、
放射温度計を用いて、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を測定し、前記放射温度計が測定した温度に応じて、前記成形ロール用ヒータの発熱量を制御し、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するように構成されていることを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロールと前記ガラス基板とを内部に包含することができるチャンバーを有し、
前記チャンバー内を、真空にしまたは不活性ガスに置換することが可能なように構成されていることを特徴とするガラス基板成形装置。
【請求項７】
ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形方法において、
前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形することを特徴とするガラス基板成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１６８２３５（Ｐ２０１０−１６８２３５Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０８４１（Ｐ２００９−１０８４１）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]