光学素子の製造方法、及び、光学素子の製造装置
【課題】光学素子の製造方法及び製造装置において、簡素な構成で光学素子の製造サイクルタイムを短縮する。
【解決手段】光学素子の製造方法は、光学素子材料１００を加熱する加熱工程と、加熱された光学素子材料１００を複数の成形型（２，３）によって加圧する加圧工程と、加圧された光学素子材料１００を冷却する冷却工程と、を含み、上記加熱工程では、複数の成形型（２，３）のうち少なくとも１つの成形型（２，３）は、型支持部８，９によってスペーサ６，７を介して支持されて、型支持部８，９に対して非接触となり、上記冷却工程では、スペーサ６，７が熱収縮することにより、加熱工程において非接触であった成形型（２，３）と型支持部８，９とが接触する。
【解決手段】光学素子の製造方法は、光学素子材料１００を加熱する加熱工程と、加熱された光学素子材料１００を複数の成形型（２，３）によって加圧する加圧工程と、加圧された光学素子材料１００を冷却する冷却工程と、を含み、上記加熱工程では、複数の成形型（２，３）のうち少なくとも１つの成形型（２，３）は、型支持部８，９によってスペーサ６，７を介して支持されて、型支持部８，９に対して非接触となり、上記冷却工程では、スペーサ６，７が熱収縮することにより、加熱工程において非接触であった成形型（２，３）と型支持部８，９とが接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の成形型を用いて光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の成形型のそれぞれを支持する一対のプレス軸と、このプレス軸を冷却する冷却機構と、成形型を加熱する加熱機構と、を備える光学素子の製造装置において、プレス軸と成形型との間に設けた中間部材の中空部真空度を真空ポンプにより高めて断熱することにより、成形型加熱時にプレス軸を介して成形型が冷却されることを防ぐ技術が提案されている（特許文献１参照）。また、この特許文献１には、冷却時には真空度を切り替えて中間部材の熱伝導特性を高めることで冷却時間も短くできる点も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載された光学素子の製造装置は、中間部材の真空度を切り替えても、中間部材の熱伝導特性可変幅は限られたものとなるため、大掛かりな構成が必要になる割に加熱時間短縮効果は期待できない。
【０００５】
本発明の目的は、簡素な構成で光学素子の製造サイクルタイムを短縮することができる光学素子の製造方法及び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】
【０００６】
本発明の光学素子の製造方法は、光学素子材料を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素子材料を複数の成形型によって加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、上記加熱工程では、複数の上記成形型のうち少なくとも１つの上記成形型は、型支持部によってスペーサを介して支持されて、上記型支持部に対して非接触となり、上記冷却工程では、上記スペーサが熱収縮することにより、上記加熱工程において非接触であった上記成形型と上記型支持部とが接触する。
【０００７】
上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記型支持部に対して非接触となる上記成形型は、この成形型の内部から加熱されるようにしてもよい。
上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記スペーサと、上記型支持部に対して非接触となる上記成形型とは、周囲から加熱されるようにしてもよい。
【０００８】
上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記スペーサは、上記型支持部に対して非接触となる上記成形型よりも先行して加熱されるようにしてもよい。
上記光学素子の製造方法において、上記冷却工程では、上記スペーサは、上記型支持部に対して非接触となる上記成形型よりも先行して冷却されるようにしてもよい。
【０００９】
本発明の光学素子の製造装置は、複数の成形型と、それぞれ上記成形型を支持する複数の型支持部と、複数の上記成形型のうち少なくとも１つの成形型とこの成形型を支持する上記型支持部との間に配置されるスペーサと、を備え、上記スペーサは、このスペーサの温度変化によって、上記成形型と上記型支持部とを非接触にさせる状態に膨張し、又は上記成形型と上記型支持部とを接触させる状態に収縮する。
【００１０】
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサの線膨張係数は、このスペーサを挟んで上記型支持部により支持される上記成形型の線膨張係数よりも大きいようにしてもよい。
【００１１】
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサを介して上記型支持部により支持される上記成形型は、成形面と反対側の端部に小断面積部を有し、上記小断面積部は、光学素子材料を加圧する方向に直交する断面積が、上記成形面を備える型本体部分よりも小さく、上記スペーサは、上記小断面積部の周囲に配置されているようにしてもよい。
【００１２】
また、上記光学素子の製造装置において、上記小断面積部は、円柱形状を呈し、上記スペーサは、リング状を呈するようにしてもよい。
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサを介して上記型支持部により支持される上記成形型よりも先行して、上記スペーサを加熱する加熱部を更に備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサを介して上記型支持部により支持される上記成形型よりも先行して、上記スペーサを冷却する冷却部を更に備えるようにしてもよい。
【００１４】
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサと上記成形型との接触面積は、上記スペーサと上記型支持部との接触面積よりも大きいようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡素な構成で光学素子の製造サイクルタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置の要部を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図（その１）である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図（その２）である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図（その３）である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図（その４）である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【図８Ａ】本発明の第６実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図（その１）である。
【図８Ｂ】本発明の第６実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１〜第６実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置１を示す断面図である。
図２は、光学素子の製造装置１の要部を示す断面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、光学素子の製造装置１は、上型（成形型）２及び下型（成形型）３と、ヒータ（加熱部）４，５と、スペーサ６，７と、型支持部８，９と、チャンバ１０と、可動プレート１１と、固定プレート１２と、複数の支柱１３と、シリンダ固定板１４と、加圧シリンダ（加圧部）１５と、シリンダ可動軸１６と、を備える。
【００１９】
上型２及び下型３は、円柱形状を呈し、例えば、線膨張係数α＝５．００×１０−６［Ｋ／１］の超硬（商品名「Ｊ０５」：富士ダイス（株）製）から形成されている。
上型２の底面には、光学素子材料１００に形状を転写する成形面２ａが形成されている。上型２の成形面２ａと反対側の端部である上端には、加圧方向（図１及び図２における上下方向）に直交する断面積が、成形面２ａを備える型本体部分（上型２の下部側の部分）２ｄよりも小さい円柱形状の小径部（小断面積部）２ｂが形成されている。また、上型２には、上端中央に開口し、下端付近まで延びるヒータ挿入孔２ｃが形成されている。
【００２０】
下型３の上面には、光学素子材料１００に形状を転写する成形面３ａが形成されている。下型３の成形面３ａと反対側の端部である下端には、加圧方向に直交する断面積が、成形面３ａを備える型本体部分（下型３の上部側の部分）３ｄよりも小さい円柱形状の小径部（小断面積部）３ｂが形成されている。また、下型３には、下端中央に開口し、上端付近まで延びるヒータ挿入孔３ｃが形成されている。なお、小断面積部（小径部２ｂ，３ｂ）は、円柱形状でなく、多角柱形状などの他の形状であってもよい。
【００２１】
ヒータ４，５は、棒状を呈し、上型２及び下型３のヒータ挿入孔２ｃ，３ｃに挿入されている。また、ヒータ４，５は、上型２及び下型３を加熱することで、上型２及び下型３からの熱伝導により光学素子材料１００を加熱する。
【００２２】
スペーサ６，７は、上型２及び下型３と、型支持部８，９との間に配置されている。スペーサ６，７は、例えば、線膨張係数α＝１．７４×１０−５［Ｋ／１］のステンレス（ＳＵＳ３０４）から形成され、上型２及び下型３よりも線膨張係数が大きい。詳しくは後述するが、スペーサ６，７は、その温度変化によって、上型２及び下型３と型支持部８，９とを非接触にさせる状態に膨張し、又は上型２及び下型３と型支持部８，９とを接触させる状態に収縮する。
【００２３】
スペーサ６，７は、例えば、小径部２ｂ，３ｂの外周面に嵌合するリング状に形成され、上型２及び下型３の小径部２ｂ，３ｂの周囲に配置されている。型支持部８，９は、スペーサ６，７を介して上型２及び下型３を支持している。なお、スペーサ６，７は、例えばネジで型支持部８，９に固定される。また、上型２及び下型３は、例えば、フック状の固定部材で型支持部８，９に固定されて、型支持部８，９に対して接触状態及び非接触状態の両方の状態となる。
【００２４】
型支持部８，９は、円柱形状を呈する。型支持部８，９には、急冷冷却水路８ａ，９ａが内部に形成されている。上側の型支持部８の上端及び下側の型支持部９の下端には、急冷冷却水路８ａ，９ａよりも流路面積の小さい常時冷却水路８ｂ，９ｂが形成されている。
【００２５】
チャンバ１０は、型支持部８，９の外周面に固定され、型支持部８，９の間に、不活性気体を充填された成形空間を構成する。チャンバ１０の内部には、上型２、下型３、スペーサ６，７等が配置されている。
【００２６】
可動プレート１１は、上側の型支持部８の上端に固定され、複数の支柱１３に沿って上下動する。
固定プレート１２は、下側の型支持部９の下端と、複数の支柱１３とに対して固定されている。
【００２７】
シリンダ固定板１４は、支柱１３の上端近傍に設けられている。シリンダ固定板１４の上面には、加圧用シリンダ１５が配置される。この加圧用シリンダ１５は、シリンダ可動軸１６を上下動させることで、上述の可動プレート１１を上下動させる。
【００２８】
図３Ａ〜図３Ｄは、本実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図である。
図３Ａ〜図３Ｄにおいては、光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。
【００２９】
図３Ａに示すように、ヒータ５は、図示しない制御部により制御されてＯＮ状態となり（ＯＮ状態を梨地で図示）、図１及び図２に示す光学素子材料１００を例えばガラス転移点温度以上になるまで加熱する（加熱工程）。
【００３０】
下型３の小径部３ｂは、図３Ａに示すように、加熱工程開始前には型支持部９の上面に接触しているが、図３Ｂに示すように、加熱工程においては型支持部９の上面との間に隙間Ｇが生じる。これにより、下型３は、型支持部９によってスペーサ７を介して非接触で支持されて、型支持部９に対して非接触となる。
【００３１】
なお、スペーサ７は、常温下では、下型３の小径部３ｂの外周面に嵌合するが、加熱工程等では、小径部３ｂよりも膨張するため、嵌合状態が解除される。また、型支持部９の常時冷却水路９ｂには、過熱防止のための常時冷却水Ｗ１が常時流れている。
【００３２】
本実施形態では、ヒータ５が下型３のヒータ挿入孔３ｃに挿入されているため、下型３の温度上昇がスペーサ７に先行する。したがって、仮に、線膨張係数が下型３とスペーサ７とで同一であれば、下型３が膨張しやすくなる。そのため、加熱工程において、スペーサ７が下型３よりも膨張して下型３を小径部３ｂにおいて持ち上げる（隙間Ｇを生じさせる）のに十分なように、スペーサ７の高さ方向の厚さや線膨張係数を設計する必要がある。
【００３３】
例えば、常温（２０℃）での下型３の小径部３ｂの高さ方向の厚さを３．００５ｍｍ、スペーサ７の高さ方向の厚さを３．０００ｍｍに設計した場合、線膨張係数が上述の値であると、加熱時の下型３の温度が３００℃，スペーサ７の温度が２００℃程度になった時点でスペーサ７の高さ方向の厚さが小径部３ｂの高さ方向の厚さよりも大きくなり、隙間Ｇが生じる。
【００３４】
このように下型３が型支持部９から浮き上がることで、加熱工程において下型３の熱が直接的に型支持部９に熱伝導して逃げるのを防ぎ、そこからの加熱速度が一気に上がる。
加熱工程の後、加熱された図１及び図２に示す光学素子材料１００は、上型２及び下型３によって加圧される（加圧工程）。この加圧工程では、図１に示す加圧用シリンダ１５が、シリンダ可動軸１６を下降させることで、可動プレート１１、型支持部８及び上型２を下降させる。
【００３５】
加圧工程の後、図３Ｃに示すように、ヒータ５は、図示しない制御部により制御されてＯＦＦ状態となり、加圧された光学素子材料１００は例えばガラス転移点温度以下になるまで冷却される（冷却工程）。なお、この冷却工程においては、型支持部９の急冷冷却水路９ａに急冷冷却水Ｗ２が流れ、型支持部９が冷却される。
【００３６】
冷却工程では、スペーサ７が下型３よりも収縮し、図３Ｄに示すように、スペーサ７の高さ方向の厚さが小径部３ｂと同一になり、下型３と型支持部９とが接触する。本実施形態では、スペーサ７が下型３に先行して冷却され、スペーサ７が５５０℃、下型３が７００℃の状態からの冷却と仮定すれば、下型３の温度が一定であったとして、スペーサ７が３２０℃程度で下型３の小径部３ｂが型支持部９の上面に接触する。なお、スペーサ７が下型３に比べ十分に早く冷却されるため、このような接触の切り替わりが実現される。
【００３７】
これにより、下型３の熱が直接的に型支持部９に熱伝導して逃げるため、隙間Ｇが維持されたままの状態のようには下型３の冷却速度を低下させない。なお、下型３と型支持部９との接触面、並びに、スペーサ７の下型３及び型支持部９との接触面の表面粗さは、特に限定されないが、熱抵抗が小さくなるように例えば、算術平均粗さＲａ＝０．８以下に仕上げることが望ましい。
【００３８】
冷却工程の後、図１に示す加圧用シリンダ１５が、シリンダ可動軸１６を上昇させることで、可動プレート１１、型支持部８及び上型２を上昇させ、その後、チャンバ１０の図示しない搬出入口から製造された光学素子が取り出される。
【００３９】
以上説明した第１実施形態においては、加熱工程では、上型２及び下型３（複数の成形型のうち少なくとも１つの成形型の一例）は、型支持部８，９によってスペーサ６，７を介して支持されて、型支持部８，９に対して非接触となり（隙間Ｇ）、冷却工程では、スペーサ６，７が熱収縮することにより、加熱工程において非接触であった上型２及び下型３と型支持部８，９とが接触する。
【００４０】
そのため、加熱工程では、上型２及び下型３の熱が直接的に型支持部８，９に熱伝導して逃げるのを防ぎ、光学素子材料１００の加熱時間を短縮することができる。また、冷却工程では、下型３の熱が直接的に型支持部９に熱伝導して逃げるため、隙間Ｇが維持されたままの状態のようには光学素子材料１００の冷却速度を低下させない。
【００４１】
更には、従来のように上型２及び下型３と型支持部８，９との間に真空度を調整可能な中間部材を配置する場合には構造が複雑になる。また、仮に、上型２及び下型３と型支持部８，９との接触状態を機械的に切り替える場合、切り替えのための構造が必要になる上、上型２及び下型３の位置ずれや傾きにより光学素子を高精度に製造することが困難になる。これらの場合に対して、本実施形態ではスペーサ６，７の膨張・収縮によって簡素な構成で接触状態を切り替えることができる。
【００４２】
よって、第１実施形態によれば、簡素な構成で光学素子の製造サイクルタイムを短縮することができる。
【００４３】
また、本実施形態においては、加熱工程では、上型２及び下型３は、ヒータ挿入孔２ｃ，３ｃに挿入されたヒータ４，５により、内部から加熱される。そのため、加熱工程における光学素子材料１００の加熱時間をより一層短縮することができ、したがって、光学素子の製造サイクルタイムをより一層短縮することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、スペーサ６，７の線膨張係数は、上型２及び下型３の線膨張係数よりも大きい。そのため、スペーサ６，７の膨張・収縮による上型２及び下型３と型支持部８，９との接触状態の切り替えをより簡素な構成で行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態では、上型２及び下型３は、成形面２ａ，３ａと反対側の端部に小径部（小断面積部）２ｂ，３ｂを有し、小径部２ｂ，３ｂは、光学素子材料１００を加圧する方向に直交する断面積が、成形面２ａ，３ａを備える型本体部分２ｄ，３ｄよりも小さい。そして、スペーサ６，７は、小径部２ｂ，３ｂの周囲に配置されている。そのため、スペーサ６，７の膨張・収縮による上型２及び下型３と型支持部８，９との接触状態の切り替えをより簡素な構成で行うことができる。
【００４６】
更には、本実施形態では、小径部（小断面積部）２ｂ，３ｂは、円柱形状を呈し、スペーサ６，７は、リング状を呈する。そのため、接触状態の切り替えを更に簡素な構成で行うことができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、複数の成形型のうち少なくとも１つの一例として、上型２及び下型３の両方について、型支持部８，９との接触状態をスペーサ６，７により切り替えたが、１つの成形型のみについて接触状態を切り替えるようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、スペーサ８，９が上型２及び下型３（小径部２ｂ，３ｂ）の外周に配置される例について説明したが、スペーサ８，９は、例えば、上型２及び下型３に形成され上型２の上端及び下型３の下端に開口する凹部に収容されるようにするなど、配置場所は限定されない。
【００４９】
また、本実施形態では、型支持部８，９に急冷冷却水路８ａ，９ａ及び常時冷却水路８ｂ，９ｂの両方が形成される例について説明したが、一方のみが形成されるようにしても、両方とも形成されないようにしてもよい。急冷冷却水路８ａ，９ａ及び常時冷却水路８ｂ，９ｂが両方とも形成されない場合でも、上型２及び下型３から型支持部８，９への熱伝導は生じるため、本実施形態による効果を得ることは可能である。
【００５０】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００５１】
本実施形態では、上型２及び下型３のヒータ挿入孔２ｃ，３ｃに挿入されたヒータ４，５に代えて、下型３及びスペーサ７の周囲に配置されたランプヒータ（加熱部）２１を用いる点において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、共通点についての説明は省略する。
【００５２】
なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。また、第１実施形態のヒータ４，５を省略せず、上型２及び下型３に配置するようにしてもよい。
【００５３】
図４に示すように、ランプヒータ２１は、下型３及びスペーサ７の周囲に、これらと間隔を隔てて配置されている。
加熱工程においては、スペーサ７は、急冷冷却水路９ａ及び常時冷却水路９ｂが形成された型支持部９に固定されている分、型支持部９に直接接触していない下型３よりも温度上昇が遅れるが、第１実施形態のように下型３が内部から加熱される場合に比べ、下型３との温度上昇差を抑えることができる。
【００５４】
本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
更には、本実施形態においては、加熱工程では、スペーサ７，８と上型２及び下型３とは、ランプヒータ２１により、周囲から加熱される。そのため、加熱工程において、スペーサ６，７の温度上昇を、上述の第１実施形態のように内部から上型２及び下型３を加熱する場合（上型２及び下型３の加熱をスペーサ６，７に先行して行う場合）よりも、上型２及び下型３の温度上昇に近づけることができる。
【００５５】
そのため、スペーサ７，８と上型２及び下型３の小径部２ｂ，３ｂとの高さ方向の厚さ、線膨張係数などについて、設計の自由度を高めることができる。また、スペーサ６，７の膨張・収縮による上型２及び下型３と型支持部８，９との接触状態の切り替えをより早く行うことができ、したがって、光学素子の製造サイクルタイムをより一層短縮することができる。
【００５６】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００５７】
本実施形態では、上型２及び下型３のヒータ挿入孔２ｃ，３ｃに挿入されたヒータ４，５に代えてスペーサ３１を上型２及び下型３よりも先行して加熱する電熱線（加熱部）３２を用いる点、並びに、スペーサ３１を上型２及び下型３よりも先行して冷却する冷却水配管（冷却部）３３を用いる点において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、共通点についての説明は省略する。
【００５８】
なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。また、第１実施形態のヒータ４，５及び第２実施形態のランプヒータ２１を更に配置するようにしてもよい。
【００５９】
図５に示すスペーサ３１は、内部に電熱線３２が配置され、外周に冷却水配管３３が配置される点を除いて、上述の第１実施形態のスペーサ７と同様である。
電熱線３２は、スペーサ３１の内部に配置され、スペーサ３１と同様にリング状を呈する。
冷却水配管３３は、スペーサ３１の外周面に嵌合するように配置され、スペーサ３１及び電熱線３２と同様にリング状を呈する。冷却水配管３３の内部には、冷却水Ｗ３が循環する。
【００６０】
加熱工程においては、電熱線３２は、スペーサ３１と下型３とのうちスペーサ３１のみに接触するため、スペーサ３１を下型３よりも膨張させやすくすることができる。
また、冷却工程においては、冷却水配管３３は、スペーサ３１と下型３とのうちスペーサ３１のみに接触するため、スペーサ３１を下型３よりも収縮させやすくすることができる。
【００６１】
本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
更には、本実施形態では、電熱線（加熱部）３２は、スペーサ３１を下型３よりも先行して加熱する。また、冷却水配管（冷却部）３３は、スペーサ３１を下型３よりも先行して冷却する。そのため、スペーサ３１を上型２及び下型３よりも膨張・収縮させやすくすることができ、したがって、光学素子の製造サイクルタイムをより一層短縮することができる。また、スペーサ３１の線膨張係数を上型２及び下型３の線膨張係数よりも小さくすることができるなど、設計の自由度を高めることができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、電熱線３２及び冷却水配管３３は、スペーサ３１に接触するが、スペーサ３１を上型２及び下型３よりも先行して加熱又は冷却するためには、加熱部（電熱線３２）及び冷却部（冷却水配管３３）は、スペーサ３１に接触していなくともよい。
【００６３】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００６４】
本実施形態では、第３実施形態の電熱線３２及び冷却水配管３３と同様の電熱線４２及び冷却水配管４３により加熱及び冷却されるスペーサ４１が下端に薄肉部４１ａを有する点において上述の第３実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、第１実施形態又は第３実施形態との共通点についての説明は省略する。
【００６５】
なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。
図６に示すように、リング状のスペーサ４１の下端に形成された薄肉部４１ａは、内径は、他の部分と同様であるが、外径は他の部分よりも小さい。
【００６６】
スペーサ４１は、上面の一部において下型３に接触し、薄肉部４１ａにおいて型支持部９の上面に接触する。
スペーサ４１は、電熱線４２により加熱されるとき、及び、冷却水配管４３により冷却されるときの少なくとも一方（本実施形態では両方）において、下型３との接触面積Ａ１が型支持部９との接触面積Ａ２よりも大きくなるように配置されている。即ち、スペーサ４１と下型３との接触面積Ａ１は、電熱線４２により加熱されるとき、及び、冷却水配管４３により冷却されるときの少なくとも一方において、スペーサ４１と型支持部９との接触面積Ａ２よりも大きい。
【００６７】
そのため、加熱工程において、スペーサ４１の温度上昇が、スペーサ４１から型支持部９への熱伝導により抑えられるのを防ぐことができる。また、電熱線４２及び冷却水配管４３によって、加熱工程において下型３を加熱しやすくすることができ、冷却工程において下型３を冷却しやすくすることができる。
【００６８】
本実施形態によっても、上述の第１実施形態及び第３実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
更には、本実施形態では、スペーサ４１は、上型２及び下型３との接触面積Ａ１が型支持部８，９との接触面積Ａ２よりも大きくなるように配置されている。そのため、加熱工程において、スペーサ４１の温度上昇が、型支持部９への熱伝導により抑えられるのを防ぐことができる。また、加熱工程において下型３を加熱しやすくすることができ、冷却工程において下型３を冷却しやすくすることができる。したがって、光学素子の製造サイクルタイムを更に短縮することができる。
【００６９】
＜第５実施形態＞
図７は、本発明の第５実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００７０】
本実施形態では、下型５１が伝熱部５２と光学面転写部５３とに分割されている点、及び、ヒータ（加熱部）５５が伝熱部５２に挿入されている点において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、共通点についての説明は省略する。
【００７１】
なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型５１側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。
下型５１は、伝熱部５２と、この伝熱部５２に着脱可能に固定された光学面転写部５３とを有する。
光学面転写部５３（下型５１）の上面には、光学素子材料１００に形状を転写する成形面５３ａが形成されている。
【００７２】
伝熱部５２は、上部側の大径部５２ａと、下部側の小径部５２ｂとを含む。
大径部５２ａには、例えば、棒状の複数のヒータ（加熱部）５５が挿入されている。
小径部５２ｂは、下型５１の成形面５３ａと反対側の端部である下端に形成され、加圧方向に直交する断面積が加圧方向に隣接する部分（大径部５２ａ）よりも小さい小断面積部の一例であり、円柱形状に形成されている。
【００７３】
スペーサ７は、小径部５２ｂの周囲に配置され、リング状を呈する。
光学面転写部５３は、上述のとおり伝熱部５２に着脱可能に固定されているため、例えば成形面５４ａの形状が異なる他の光学面転写部５４と交換可能である。
【００７４】
本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
なお、電熱部５２と光学面転写部５３とは、異なる材料から形成されていてもよい。また、伝熱部５２にヒータ５５が配置されているのではなく、図４に示す第２実施形態のランプヒータ２１を用いる場合のように加熱部が外部に配置されている場合でも、下型５１及び上型のそれぞれを分割するようにしてもよい。
【００７５】
＜第６実施形態＞
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の第６実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００７６】
本実施形態では、図８Ｂに示すスペーサ６１がリング状ではなく矩形枠状である点において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、共通点についての説明は省略する。なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。
【００７７】
図８Ａに示すように、第１実施形態等におけるスペーサ７はリング状を呈するが、図８Ｂに示すように、本実施形態におけるスペーサ６１は、矩形枠状を呈する。
本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
【００７８】
なお、スペーサ７，６１の形状は、リング状，矩形枠状に限らず、その他の形状としてもよいし、例えば、図１及び図２に示す下型３の外周の全周に亘って設けられている必要も、単一のスペーサ７，６１である必要もない。
【符号の説明】
【００７９】
１ 光学素子の製造装置
２ 上型（成形型）
２ａ 成形面
２ｂ 小径部
２ｃ ヒータ挿入孔
２ｄ 型本体部
３ 下型（成形型）
３ａ 成形面
３ｂ 小径部
３ｃ ヒータ挿入孔
３ｄ 型本体部
４，５ ヒータ
６，７ スペーサ
８，９ 型支持部
８ａ，９ａ 急冷冷却水路
８ｂ，９ｂ 常時冷却水路
１０ チャンバ
１１ 可動プレート
１２ 固定プレート
１３ 支柱
１４ シリンダ固定板
１５ 加圧シリンダ
１６ シリンダ可動軸
２１ ランプヒータ
３１ スペーサ
３２ 電熱線（加熱部）
３３ 冷却水配管（冷却部）
４１ スペーサ
４１ａ 薄肉部
４２ 電熱線（加熱部）
４３ 冷却水配管（冷却部）
５１ 下型（成形型）
５２ 伝熱部
５２ａ 大径部
５２ｂ 小径部
５３，５４ 光学面転写部
５３ａ，５４ａ 成形面
５５ ヒータ
６１ スペーサ
１００ 光学素子材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の成形型を用いて光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の成形型のそれぞれを支持する一対のプレス軸と、このプレス軸を冷却する冷却機構と、成形型を加熱する加熱機構と、を備える光学素子の製造装置において、プレス軸と成形型との間に設けた中間部材の中空部真空度を真空ポンプにより高めて断熱することにより、成形型加熱時にプレス軸を介して成形型が冷却されることを防ぐ技術が提案されている（特許文献１参照）。また、この特許文献１には、冷却時には真空度を切り替えて中間部材の熱伝導特性を高めることで冷却時間も短くできる点も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載された光学素子の製造装置は、中間部材の真空度を切り替えても、中間部材の熱伝導特性可変幅は限られたものとなるため、大掛かりな構成が必要になる割に加熱時間短縮効果は期待できない。
【０００５】
本発明の目的は、簡素な構成で光学素子の製造サイクルタイムを短縮することができる光学素子の製造方法及び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】
【０００６】
本発明の光学素子の製造方法は、光学素子材料を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素子材料を複数の成形型によって加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、上記加熱工程では、複数の上記成形型のうち少なくとも１つの上記成形型は、型支持部によってスペーサを介して支持されて、上記型支持部に対して非接触となり、上記冷却工程では、上記スペーサが熱収縮することにより、上記加熱工程において非接触であった上記成形型と上記型支持部とが接触する。
【０００７】
上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記型支持部に対して非接触となる上記成形型は、この成形型の内部から加熱されるようにしてもよい。
上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記スペーサと、上記型支持部に対して非接触となる上記成形型とは、周囲から加熱されるようにしてもよい。
【０００８】
上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記スペーサは、上記型支持部に対して非接触となる上記成形型よりも先行して加熱されるようにしてもよい。
上記光学素子の製造方法において、上記冷却工程では、上記スペーサは、上記型支持部に対して非接触となる上記成形型よりも先行して冷却されるようにしてもよい。
【０００９】
本発明の光学素子の製造装置は、複数の成形型と、それぞれ上記成形型を支持する複数の型支持部と、複数の上記成形型のうち少なくとも１つの成形型とこの成形型を支持する上記型支持部との間に配置されるスペーサと、を備え、上記スペーサは、このスペーサの温度変化によって、上記成形型と上記型支持部とを非接触にさせる状態に膨張し、又は上記成形型と上記型支持部とを接触させる状態に収縮する。
【００１０】
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサの線膨張係数は、このスペーサを挟んで上記型支持部により支持される上記成形型の線膨張係数よりも大きいようにしてもよい。
【００１１】
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサを介して上記型支持部により支持される上記成形型は、成形面と反対側の端部に小断面積部を有し、上記小断面積部は、光学素子材料を加圧する方向に直交する断面積が、上記成形面を備える型本体部分よりも小さく、上記スペーサは、上記小断面積部の周囲に配置されているようにしてもよい。
【００１２】
また、上記光学素子の製造装置において、上記小断面積部は、円柱形状を呈し、上記スペーサは、リング状を呈するようにしてもよい。
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサを介して上記型支持部により支持される上記成形型よりも先行して、上記スペーサを加熱する加熱部を更に備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサを介して上記型支持部により支持される上記成形型よりも先行して、上記スペーサを冷却する冷却部を更に備えるようにしてもよい。
【００１４】
また、上記光学素子の製造装置において、上記スペーサと上記成形型との接触面積は、上記スペーサと上記型支持部との接触面積よりも大きいようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡素な構成で光学素子の製造サイクルタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置の要部を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図（その１）である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図（その２）である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図（その３）である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図（その４）である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【図８Ａ】本発明の第６実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図（その１）である。
【図８Ｂ】本発明の第６実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１〜第６実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置１を示す断面図である。
図２は、光学素子の製造装置１の要部を示す断面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、光学素子の製造装置１は、上型（成形型）２及び下型（成形型）３と、ヒータ（加熱部）４，５と、スペーサ６，７と、型支持部８，９と、チャンバ１０と、可動プレート１１と、固定プレート１２と、複数の支柱１３と、シリンダ固定板１４と、加圧シリンダ（加圧部）１５と、シリンダ可動軸１６と、を備える。
【００１９】
上型２及び下型３は、円柱形状を呈し、例えば、線膨張係数α＝５．００×１０−６［Ｋ／１］の超硬（商品名「Ｊ０５」：富士ダイス（株）製）から形成されている。
上型２の底面には、光学素子材料１００に形状を転写する成形面２ａが形成されている。上型２の成形面２ａと反対側の端部である上端には、加圧方向（図１及び図２における上下方向）に直交する断面積が、成形面２ａを備える型本体部分（上型２の下部側の部分）２ｄよりも小さい円柱形状の小径部（小断面積部）２ｂが形成されている。また、上型２には、上端中央に開口し、下端付近まで延びるヒータ挿入孔２ｃが形成されている。
【００２０】
下型３の上面には、光学素子材料１００に形状を転写する成形面３ａが形成されている。下型３の成形面３ａと反対側の端部である下端には、加圧方向に直交する断面積が、成形面３ａを備える型本体部分（下型３の上部側の部分）３ｄよりも小さい円柱形状の小径部（小断面積部）３ｂが形成されている。また、下型３には、下端中央に開口し、上端付近まで延びるヒータ挿入孔３ｃが形成されている。なお、小断面積部（小径部２ｂ，３ｂ）は、円柱形状でなく、多角柱形状などの他の形状であってもよい。
【００２１】
ヒータ４，５は、棒状を呈し、上型２及び下型３のヒータ挿入孔２ｃ，３ｃに挿入されている。また、ヒータ４，５は、上型２及び下型３を加熱することで、上型２及び下型３からの熱伝導により光学素子材料１００を加熱する。
【００２２】
スペーサ６，７は、上型２及び下型３と、型支持部８，９との間に配置されている。スペーサ６，７は、例えば、線膨張係数α＝１．７４×１０−５［Ｋ／１］のステンレス（ＳＵＳ３０４）から形成され、上型２及び下型３よりも線膨張係数が大きい。詳しくは後述するが、スペーサ６，７は、その温度変化によって、上型２及び下型３と型支持部８，９とを非接触にさせる状態に膨張し、又は上型２及び下型３と型支持部８，９とを接触させる状態に収縮する。
【００２３】
スペーサ６，７は、例えば、小径部２ｂ，３ｂの外周面に嵌合するリング状に形成され、上型２及び下型３の小径部２ｂ，３ｂの周囲に配置されている。型支持部８，９は、スペーサ６，７を介して上型２及び下型３を支持している。なお、スペーサ６，７は、例えばネジで型支持部８，９に固定される。また、上型２及び下型３は、例えば、フック状の固定部材で型支持部８，９に固定されて、型支持部８，９に対して接触状態及び非接触状態の両方の状態となる。
【００２４】
型支持部８，９は、円柱形状を呈する。型支持部８，９には、急冷冷却水路８ａ，９ａが内部に形成されている。上側の型支持部８の上端及び下側の型支持部９の下端には、急冷冷却水路８ａ，９ａよりも流路面積の小さい常時冷却水路８ｂ，９ｂが形成されている。
【００２５】
チャンバ１０は、型支持部８，９の外周面に固定され、型支持部８，９の間に、不活性気体を充填された成形空間を構成する。チャンバ１０の内部には、上型２、下型３、スペーサ６，７等が配置されている。
【００２６】
可動プレート１１は、上側の型支持部８の上端に固定され、複数の支柱１３に沿って上下動する。
固定プレート１２は、下側の型支持部９の下端と、複数の支柱１３とに対して固定されている。
【００２７】
シリンダ固定板１４は、支柱１３の上端近傍に設けられている。シリンダ固定板１４の上面には、加圧用シリンダ１５が配置される。この加圧用シリンダ１５は、シリンダ可動軸１６を上下動させることで、上述の可動プレート１１を上下動させる。
【００２８】
図３Ａ〜図３Ｄは、本実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための断面図である。
図３Ａ〜図３Ｄにおいては、光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。
【００２９】
図３Ａに示すように、ヒータ５は、図示しない制御部により制御されてＯＮ状態となり（ＯＮ状態を梨地で図示）、図１及び図２に示す光学素子材料１００を例えばガラス転移点温度以上になるまで加熱する（加熱工程）。
【００３０】
下型３の小径部３ｂは、図３Ａに示すように、加熱工程開始前には型支持部９の上面に接触しているが、図３Ｂに示すように、加熱工程においては型支持部９の上面との間に隙間Ｇが生じる。これにより、下型３は、型支持部９によってスペーサ７を介して非接触で支持されて、型支持部９に対して非接触となる。
【００３１】
なお、スペーサ７は、常温下では、下型３の小径部３ｂの外周面に嵌合するが、加熱工程等では、小径部３ｂよりも膨張するため、嵌合状態が解除される。また、型支持部９の常時冷却水路９ｂには、過熱防止のための常時冷却水Ｗ１が常時流れている。
【００３２】
本実施形態では、ヒータ５が下型３のヒータ挿入孔３ｃに挿入されているため、下型３の温度上昇がスペーサ７に先行する。したがって、仮に、線膨張係数が下型３とスペーサ７とで同一であれば、下型３が膨張しやすくなる。そのため、加熱工程において、スペーサ７が下型３よりも膨張して下型３を小径部３ｂにおいて持ち上げる（隙間Ｇを生じさせる）のに十分なように、スペーサ７の高さ方向の厚さや線膨張係数を設計する必要がある。
【００３３】
例えば、常温（２０℃）での下型３の小径部３ｂの高さ方向の厚さを３．００５ｍｍ、スペーサ７の高さ方向の厚さを３．０００ｍｍに設計した場合、線膨張係数が上述の値であると、加熱時の下型３の温度が３００℃，スペーサ７の温度が２００℃程度になった時点でスペーサ７の高さ方向の厚さが小径部３ｂの高さ方向の厚さよりも大きくなり、隙間Ｇが生じる。
【００３４】
このように下型３が型支持部９から浮き上がることで、加熱工程において下型３の熱が直接的に型支持部９に熱伝導して逃げるのを防ぎ、そこからの加熱速度が一気に上がる。
加熱工程の後、加熱された図１及び図２に示す光学素子材料１００は、上型２及び下型３によって加圧される（加圧工程）。この加圧工程では、図１に示す加圧用シリンダ１５が、シリンダ可動軸１６を下降させることで、可動プレート１１、型支持部８及び上型２を下降させる。
【００３５】
加圧工程の後、図３Ｃに示すように、ヒータ５は、図示しない制御部により制御されてＯＦＦ状態となり、加圧された光学素子材料１００は例えばガラス転移点温度以下になるまで冷却される（冷却工程）。なお、この冷却工程においては、型支持部９の急冷冷却水路９ａに急冷冷却水Ｗ２が流れ、型支持部９が冷却される。
【００３６】
冷却工程では、スペーサ７が下型３よりも収縮し、図３Ｄに示すように、スペーサ７の高さ方向の厚さが小径部３ｂと同一になり、下型３と型支持部９とが接触する。本実施形態では、スペーサ７が下型３に先行して冷却され、スペーサ７が５５０℃、下型３が７００℃の状態からの冷却と仮定すれば、下型３の温度が一定であったとして、スペーサ７が３２０℃程度で下型３の小径部３ｂが型支持部９の上面に接触する。なお、スペーサ７が下型３に比べ十分に早く冷却されるため、このような接触の切り替わりが実現される。
【００３７】
これにより、下型３の熱が直接的に型支持部９に熱伝導して逃げるため、隙間Ｇが維持されたままの状態のようには下型３の冷却速度を低下させない。なお、下型３と型支持部９との接触面、並びに、スペーサ７の下型３及び型支持部９との接触面の表面粗さは、特に限定されないが、熱抵抗が小さくなるように例えば、算術平均粗さＲａ＝０．８以下に仕上げることが望ましい。
【００３８】
冷却工程の後、図１に示す加圧用シリンダ１５が、シリンダ可動軸１６を上昇させることで、可動プレート１１、型支持部８及び上型２を上昇させ、その後、チャンバ１０の図示しない搬出入口から製造された光学素子が取り出される。
【００３９】
以上説明した第１実施形態においては、加熱工程では、上型２及び下型３（複数の成形型のうち少なくとも１つの成形型の一例）は、型支持部８，９によってスペーサ６，７を介して支持されて、型支持部８，９に対して非接触となり（隙間Ｇ）、冷却工程では、スペーサ６，７が熱収縮することにより、加熱工程において非接触であった上型２及び下型３と型支持部８，９とが接触する。
【００４０】
そのため、加熱工程では、上型２及び下型３の熱が直接的に型支持部８，９に熱伝導して逃げるのを防ぎ、光学素子材料１００の加熱時間を短縮することができる。また、冷却工程では、下型３の熱が直接的に型支持部９に熱伝導して逃げるため、隙間Ｇが維持されたままの状態のようには光学素子材料１００の冷却速度を低下させない。
【００４１】
更には、従来のように上型２及び下型３と型支持部８，９との間に真空度を調整可能な中間部材を配置する場合には構造が複雑になる。また、仮に、上型２及び下型３と型支持部８，９との接触状態を機械的に切り替える場合、切り替えのための構造が必要になる上、上型２及び下型３の位置ずれや傾きにより光学素子を高精度に製造することが困難になる。これらの場合に対して、本実施形態ではスペーサ６，７の膨張・収縮によって簡素な構成で接触状態を切り替えることができる。
【００４２】
よって、第１実施形態によれば、簡素な構成で光学素子の製造サイクルタイムを短縮することができる。
【００４３】
また、本実施形態においては、加熱工程では、上型２及び下型３は、ヒータ挿入孔２ｃ，３ｃに挿入されたヒータ４，５により、内部から加熱される。そのため、加熱工程における光学素子材料１００の加熱時間をより一層短縮することができ、したがって、光学素子の製造サイクルタイムをより一層短縮することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、スペーサ６，７の線膨張係数は、上型２及び下型３の線膨張係数よりも大きい。そのため、スペーサ６，７の膨張・収縮による上型２及び下型３と型支持部８，９との接触状態の切り替えをより簡素な構成で行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態では、上型２及び下型３は、成形面２ａ，３ａと反対側の端部に小径部（小断面積部）２ｂ，３ｂを有し、小径部２ｂ，３ｂは、光学素子材料１００を加圧する方向に直交する断面積が、成形面２ａ，３ａを備える型本体部分２ｄ，３ｄよりも小さい。そして、スペーサ６，７は、小径部２ｂ，３ｂの周囲に配置されている。そのため、スペーサ６，７の膨張・収縮による上型２及び下型３と型支持部８，９との接触状態の切り替えをより簡素な構成で行うことができる。
【００４６】
更には、本実施形態では、小径部（小断面積部）２ｂ，３ｂは、円柱形状を呈し、スペーサ６，７は、リング状を呈する。そのため、接触状態の切り替えを更に簡素な構成で行うことができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、複数の成形型のうち少なくとも１つの一例として、上型２及び下型３の両方について、型支持部８，９との接触状態をスペーサ６，７により切り替えたが、１つの成形型のみについて接触状態を切り替えるようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、スペーサ８，９が上型２及び下型３（小径部２ｂ，３ｂ）の外周に配置される例について説明したが、スペーサ８，９は、例えば、上型２及び下型３に形成され上型２の上端及び下型３の下端に開口する凹部に収容されるようにするなど、配置場所は限定されない。
【００４９】
また、本実施形態では、型支持部８，９に急冷冷却水路８ａ，９ａ及び常時冷却水路８ｂ，９ｂの両方が形成される例について説明したが、一方のみが形成されるようにしても、両方とも形成されないようにしてもよい。急冷冷却水路８ａ，９ａ及び常時冷却水路８ｂ，９ｂが両方とも形成されない場合でも、上型２及び下型３から型支持部８，９への熱伝導は生じるため、本実施形態による効果を得ることは可能である。
【００５０】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００５１】
本実施形態では、上型２及び下型３のヒータ挿入孔２ｃ，３ｃに挿入されたヒータ４，５に代えて、下型３及びスペーサ７の周囲に配置されたランプヒータ（加熱部）２１を用いる点において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、共通点についての説明は省略する。
【００５２】
なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。また、第１実施形態のヒータ４，５を省略せず、上型２及び下型３に配置するようにしてもよい。
【００５３】
図４に示すように、ランプヒータ２１は、下型３及びスペーサ７の周囲に、これらと間隔を隔てて配置されている。
加熱工程においては、スペーサ７は、急冷冷却水路９ａ及び常時冷却水路９ｂが形成された型支持部９に固定されている分、型支持部９に直接接触していない下型３よりも温度上昇が遅れるが、第１実施形態のように下型３が内部から加熱される場合に比べ、下型３との温度上昇差を抑えることができる。
【００５４】
本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
更には、本実施形態においては、加熱工程では、スペーサ７，８と上型２及び下型３とは、ランプヒータ２１により、周囲から加熱される。そのため、加熱工程において、スペーサ６，７の温度上昇を、上述の第１実施形態のように内部から上型２及び下型３を加熱する場合（上型２及び下型３の加熱をスペーサ６，７に先行して行う場合）よりも、上型２及び下型３の温度上昇に近づけることができる。
【００５５】
そのため、スペーサ７，８と上型２及び下型３の小径部２ｂ，３ｂとの高さ方向の厚さ、線膨張係数などについて、設計の自由度を高めることができる。また、スペーサ６，７の膨張・収縮による上型２及び下型３と型支持部８，９との接触状態の切り替えをより早く行うことができ、したがって、光学素子の製造サイクルタイムをより一層短縮することができる。
【００５６】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００５７】
本実施形態では、上型２及び下型３のヒータ挿入孔２ｃ，３ｃに挿入されたヒータ４，５に代えてスペーサ３１を上型２及び下型３よりも先行して加熱する電熱線（加熱部）３２を用いる点、並びに、スペーサ３１を上型２及び下型３よりも先行して冷却する冷却水配管（冷却部）３３を用いる点において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、共通点についての説明は省略する。
【００５８】
なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。また、第１実施形態のヒータ４，５及び第２実施形態のランプヒータ２１を更に配置するようにしてもよい。
【００５９】
図５に示すスペーサ３１は、内部に電熱線３２が配置され、外周に冷却水配管３３が配置される点を除いて、上述の第１実施形態のスペーサ７と同様である。
電熱線３２は、スペーサ３１の内部に配置され、スペーサ３１と同様にリング状を呈する。
冷却水配管３３は、スペーサ３１の外周面に嵌合するように配置され、スペーサ３１及び電熱線３２と同様にリング状を呈する。冷却水配管３３の内部には、冷却水Ｗ３が循環する。
【００６０】
加熱工程においては、電熱線３２は、スペーサ３１と下型３とのうちスペーサ３１のみに接触するため、スペーサ３１を下型３よりも膨張させやすくすることができる。
また、冷却工程においては、冷却水配管３３は、スペーサ３１と下型３とのうちスペーサ３１のみに接触するため、スペーサ３１を下型３よりも収縮させやすくすることができる。
【００６１】
本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
更には、本実施形態では、電熱線（加熱部）３２は、スペーサ３１を下型３よりも先行して加熱する。また、冷却水配管（冷却部）３３は、スペーサ３１を下型３よりも先行して冷却する。そのため、スペーサ３１を上型２及び下型３よりも膨張・収縮させやすくすることができ、したがって、光学素子の製造サイクルタイムをより一層短縮することができる。また、スペーサ３１の線膨張係数を上型２及び下型３の線膨張係数よりも小さくすることができるなど、設計の自由度を高めることができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、電熱線３２及び冷却水配管３３は、スペーサ３１に接触するが、スペーサ３１を上型２及び下型３よりも先行して加熱又は冷却するためには、加熱部（電熱線３２）及び冷却部（冷却水配管３３）は、スペーサ３１に接触していなくともよい。
【００６３】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００６４】
本実施形態では、第３実施形態の電熱線３２及び冷却水配管３３と同様の電熱線４２及び冷却水配管４３により加熱及び冷却されるスペーサ４１が下端に薄肉部４１ａを有する点において上述の第３実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、第１実施形態又は第３実施形態との共通点についての説明は省略する。
【００６５】
なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。
図６に示すように、リング状のスペーサ４１の下端に形成された薄肉部４１ａは、内径は、他の部分と同様であるが、外径は他の部分よりも小さい。
【００６６】
スペーサ４１は、上面の一部において下型３に接触し、薄肉部４１ａにおいて型支持部９の上面に接触する。
スペーサ４１は、電熱線４２により加熱されるとき、及び、冷却水配管４３により冷却されるときの少なくとも一方（本実施形態では両方）において、下型３との接触面積Ａ１が型支持部９との接触面積Ａ２よりも大きくなるように配置されている。即ち、スペーサ４１と下型３との接触面積Ａ１は、電熱線４２により加熱されるとき、及び、冷却水配管４３により冷却されるときの少なくとも一方において、スペーサ４１と型支持部９との接触面積Ａ２よりも大きい。
【００６７】
そのため、加熱工程において、スペーサ４１の温度上昇が、スペーサ４１から型支持部９への熱伝導により抑えられるのを防ぐことができる。また、電熱線４２及び冷却水配管４３によって、加熱工程において下型３を加熱しやすくすることができ、冷却工程において下型３を冷却しやすくすることができる。
【００６８】
本実施形態によっても、上述の第１実施形態及び第３実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
更には、本実施形態では、スペーサ４１は、上型２及び下型３との接触面積Ａ１が型支持部８，９との接触面積Ａ２よりも大きくなるように配置されている。そのため、加熱工程において、スペーサ４１の温度上昇が、型支持部９への熱伝導により抑えられるのを防ぐことができる。また、加熱工程において下型３を加熱しやすくすることができ、冷却工程において下型３を冷却しやすくすることができる。したがって、光学素子の製造サイクルタイムを更に短縮することができる。
【００６９】
＜第５実施形態＞
図７は、本発明の第５実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００７０】
本実施形態では、下型５１が伝熱部５２と光学面転写部５３とに分割されている点、及び、ヒータ（加熱部）５５が伝熱部５２に挿入されている点において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、共通点についての説明は省略する。
【００７１】
なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型５１側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。
下型５１は、伝熱部５２と、この伝熱部５２に着脱可能に固定された光学面転写部５３とを有する。
光学面転写部５３（下型５１）の上面には、光学素子材料１００に形状を転写する成形面５３ａが形成されている。
【００７２】
伝熱部５２は、上部側の大径部５２ａと、下部側の小径部５２ｂとを含む。
大径部５２ａには、例えば、棒状の複数のヒータ（加熱部）５５が挿入されている。
小径部５２ｂは、下型５１の成形面５３ａと反対側の端部である下端に形成され、加圧方向に直交する断面積が加圧方向に隣接する部分（大径部５２ａ）よりも小さい小断面積部の一例であり、円柱形状に形成されている。
【００７３】
スペーサ７は、小径部５２ｂの周囲に配置され、リング状を呈する。
光学面転写部５３は、上述のとおり伝熱部５２に着脱可能に固定されているため、例えば成形面５４ａの形状が異なる他の光学面転写部５４と交換可能である。
【００７４】
本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
なお、電熱部５２と光学面転写部５３とは、異なる材料から形成されていてもよい。また、伝熱部５２にヒータ５５が配置されているのではなく、図４に示す第２実施形態のランプヒータ２１を用いる場合のように加熱部が外部に配置されている場合でも、下型５１及び上型のそれぞれを分割するようにしてもよい。
【００７５】
＜第６実施形態＞
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の第６実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置を説明するための断面図である。
【００７６】
本実施形態では、図８Ｂに示すスペーサ６１がリング状ではなく矩形枠状である点において上述の第１実施形態と相違し、その他の点は同様である。そのため、共通点についての説明は省略する。なお、本実施形態においても、図１及び図２に示す光学素子材料１００よりも下型３側について説明するが、上型２側についても対称的に同様のことがいえる。
【００７７】
図８Ａに示すように、第１実施形態等におけるスペーサ７はリング状を呈するが、図８Ｂに示すように、本実施形態におけるスペーサ６１は、矩形枠状を呈する。
本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の構成については同様の効果を得ることができる。
【００７８】
なお、スペーサ７，６１の形状は、リング状，矩形枠状に限らず、その他の形状としてもよいし、例えば、図１及び図２に示す下型３の外周の全周に亘って設けられている必要も、単一のスペーサ７，６１である必要もない。
【符号の説明】
【００７９】
１ 光学素子の製造装置
２ 上型（成形型）
２ａ 成形面
２ｂ 小径部
２ｃ ヒータ挿入孔
２ｄ 型本体部
３ 下型（成形型）
３ａ 成形面
３ｂ 小径部
３ｃ ヒータ挿入孔
３ｄ 型本体部
４，５ ヒータ
６，７ スペーサ
８，９ 型支持部
８ａ，９ａ 急冷冷却水路
８ｂ，９ｂ 常時冷却水路
１０ チャンバ
１１ 可動プレート
１２ 固定プレート
１３ 支柱
１４ シリンダ固定板
１５ 加圧シリンダ
１６ シリンダ可動軸
２１ ランプヒータ
３１ スペーサ
３２ 電熱線（加熱部）
３３ 冷却水配管（冷却部）
４１ スペーサ
４１ａ 薄肉部
４２ 電熱線（加熱部）
４３ 冷却水配管（冷却部）
５１ 下型（成形型）
５２ 伝熱部
５２ａ 大径部
５２ｂ 小径部
５３，５４ 光学面転写部
５３ａ，５４ａ 成形面
５５ ヒータ
６１ スペーサ
１００ 光学素子材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子材料を加熱する加熱工程と、
加熱された前記光学素子材料を複数の成形型によって加圧する加圧工程と、
加圧された前記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、
前記加熱工程では、複数の前記成形型のうち少なくとも１つの前記成形型は、型支持部によってスペーサを介して支持されて、前記型支持部に対して非接触となり、
前記冷却工程では、前記スペーサが熱収縮することにより、前記加熱工程において非接触であった前記成形型と前記型支持部とが接触する、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程では、前記型支持部に対して非接触となる前記成形型は、該成形型の内部から加熱される、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程では、前記スペーサと、前記型支持部に対して非接触となる前記成形型とは、周囲から加熱される、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程では、前記スペーサは、前記型支持部に対して非接触となる前記成形型よりも先行して加熱される、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記冷却工程では、前記スペーサは、前記型支持部に対して非接触となる前記成形型よりも先行して冷却される、請求項１又は請求項４記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
複数の成形型と、
それぞれ前記成形型を支持する複数の型支持部と、
複数の前記成形型のうち少なくとも１つの成形型と該成形型を支持する前記型支持部との間に配置されるスペーサと、を備え、
前記スペーサは、該スペーサの温度変化によって、前記成形型と前記型支持部とを非接触にさせる状態に膨張し、又は前記成形型と前記型支持部とを接触させる状態に収縮する、光学素子の製造装置。
【請求項７】
前記スペーサの線膨張係数は、該スペーサを挟んで前記型支持部により支持される前記成形型の線膨張係数よりも大きい、請求項６記載の光学素子の製造装置。
【請求項８】
前記スペーサを介して前記型支持部により支持される前記成形型は、成形面と反対側の端部に小断面積部を有し、
前記小断面積部は、光学素子材料を加圧する方向に直交する断面積が、前記成形面を備える型本体部分よりも小さく、
前記スペーサは、前記小断面積部の周囲に配置されている、請求項６又は請求項７記載の光学素子の製造装置。
【請求項９】
前記小断面積部は、円柱形状を呈し、
前記スペーサは、リング状を呈する、請求項８記載の光学素子の製造装置。
【請求項１０】
前記スペーサを介して前記型支持部により支持される前記成形型よりも先行して、前記スペーサを加熱する加熱部を更に備える、請求項６から請求項９のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
【請求項１１】
前記スペーサを介して前記型支持部により支持される前記成形型よりも先行して、前記スペーサを冷却する冷却部を更に備える、請求項６から請求項１０のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
【請求項１２】
前記スペーサと前記成形型との接触面積は、前記スペーサと前記型支持部との接触面積よりも大きい、請求項６から請求項１１のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
【請求項１】
光学素子材料を加熱する加熱工程と、
加熱された前記光学素子材料を複数の成形型によって加圧する加圧工程と、
加圧された前記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、
前記加熱工程では、複数の前記成形型のうち少なくとも１つの前記成形型は、型支持部によってスペーサを介して支持されて、前記型支持部に対して非接触となり、
前記冷却工程では、前記スペーサが熱収縮することにより、前記加熱工程において非接触であった前記成形型と前記型支持部とが接触する、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程では、前記型支持部に対して非接触となる前記成形型は、該成形型の内部から加熱される、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程では、前記スペーサと、前記型支持部に対して非接触となる前記成形型とは、周囲から加熱される、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程では、前記スペーサは、前記型支持部に対して非接触となる前記成形型よりも先行して加熱される、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記冷却工程では、前記スペーサは、前記型支持部に対して非接触となる前記成形型よりも先行して冷却される、請求項１又は請求項４記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
複数の成形型と、
それぞれ前記成形型を支持する複数の型支持部と、
複数の前記成形型のうち少なくとも１つの成形型と該成形型を支持する前記型支持部との間に配置されるスペーサと、を備え、
前記スペーサは、該スペーサの温度変化によって、前記成形型と前記型支持部とを非接触にさせる状態に膨張し、又は前記成形型と前記型支持部とを接触させる状態に収縮する、光学素子の製造装置。
【請求項７】
前記スペーサの線膨張係数は、該スペーサを挟んで前記型支持部により支持される前記成形型の線膨張係数よりも大きい、請求項６記載の光学素子の製造装置。
【請求項８】
前記スペーサを介して前記型支持部により支持される前記成形型は、成形面と反対側の端部に小断面積部を有し、
前記小断面積部は、光学素子材料を加圧する方向に直交する断面積が、前記成形面を備える型本体部分よりも小さく、
前記スペーサは、前記小断面積部の周囲に配置されている、請求項６又は請求項７記載の光学素子の製造装置。
【請求項９】
前記小断面積部は、円柱形状を呈し、
前記スペーサは、リング状を呈する、請求項８記載の光学素子の製造装置。
【請求項１０】
前記スペーサを介して前記型支持部により支持される前記成形型よりも先行して、前記スペーサを加熱する加熱部を更に備える、請求項６から請求項９のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
【請求項１１】
前記スペーサを介して前記型支持部により支持される前記成形型よりも先行して、前記スペーサを冷却する冷却部を更に備える、請求項６から請求項１０のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
【請求項１２】
前記スペーサと前記成形型との接触面積は、前記スペーサと前記型支持部との接触面積よりも大きい、請求項６から請求項１１のいずれか１項記載の光学素子の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−２０１５９１（Ｐ２０１２−２０１５９１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１１２５（Ｐ２０１１−７１１２５）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
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