光学素子の製造方法および光学素子の製造装置
【課題】成形型の形状に影響されることなく、成形型内における成形素材の位置ずれを防止して、高精度の成形品を製造する。
【解決手段】スリーブ１６の中で対向する下型１４と上型１５の間に成形素材９０を配置して加熱および加圧して光学素子に成形する成形装置Ｍ１において、下型成形面１４ａの成形素材９０の配置位置に、成形温度で分解して消失する熱分解材料Ａを塗布する供給ノズル１９を設け、熱分解材料Ａを介して成形素材９０が下型成形面１４ａの中心に安定して接着固定された状態で、所望の成形温度で成形を行う。下型１４に対する成形素材９０の位置ずれに起因する製品不良の発生を確実に防止できるとともに、熱分解材料Ａは成形温度で分解して消失するため、光学素子の外観品質が低下することもない。
【解決手段】スリーブ１６の中で対向する下型１４と上型１５の間に成形素材９０を配置して加熱および加圧して光学素子に成形する成形装置Ｍ１において、下型成形面１４ａの成形素材９０の配置位置に、成形温度で分解して消失する熱分解材料Ａを塗布する供給ノズル１９を設け、熱分解材料Ａを介して成形素材９０が下型成形面１４ａの中心に安定して接着固定された状態で、所望の成形温度で成形を行う。下型１４に対する成形素材９０の位置ずれに起因する製品不良の発生を確実に防止できるとともに、熱分解材料Ａは成形温度で分解して消失するため、光学素子の外観品質が低下することもない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法および光学素子の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、光学素子の製造分野では、熱可塑性の光学ガラスや光学樹脂等の光学素子素材から型成形によって光学素子を製造する技術が知られている。
【０００３】
すなわち、光学素子に光学機能面を転写するための精密な成形面を備えた一対の上型および下型を胴型の内部で軸方向に対向させた構成の成形型の内部に、所定の形状に予備成形された光学素子材料（プリフォーム）を実装して加熱および押圧し、目的の光学素子に成形するものである。
【０００４】
このような光学素子の型成形では、上型および下型、さらには光学素子素材の相互間の同軸度（偏心精度）が、得られる光学素子の精度や品質に影響する。
【０００５】
このため、特許文献１では、胴型（スリーブ）の壁面を軸方向に貫通する複数の挿通穴を形成し、この挿通穴に流通する冷却用不活性ガスの流量によって冷却温度を制御することで、スリーブと上型および下型の隙間を適切に制御して、上型および下型の高い同軸度を実現しようとしている。
【０００６】
また、このような型成形による生産効率を向上させる方法として、特許文献２では、加熱、加圧、冷却の各工程を個別に一列に配置し、これらの各工程の間を、各々が一対の上型および下型および胴型からなる複数の成形型（型セット）を逐次移動させることで、各工程が並列的に行われるようにして、高い生産性を実現する技術が開示されている。
【０００７】
ところで、上述の特許文献１および特許文献２では、成形型の内部に実装されたプリフォームの位置ずれについては配慮されていない。
すなわち、光学素子の型成形において、上型および下型により加圧成形で光学素子を製造する際、プリフォームの適正位置は、通常、型の成形面の光軸と光学素子材料の中心軸が一致する位置である。
【０００８】
しかし、成形面に配置されたプリフォームが、成形型の加圧や搬送時の振動等によって位置ずれを起こすことがある。
【０００９】
そして、プリフォームの位置が成形面の中心からずれたままで成形されると、成形型による成形面の転写範囲が不十分になったり、転写された光学機能面が光軸の回りに非対称な形状になったりするなどして成形不良が発生する、という技術的課題がある。
【００１０】
上述の特許文献１の技術においてはスリーブと成形型が嵌合する際にこすれや摩擦が生じて成形型が振動し、成形型の適正位置に載置されたプリフォームが位置ずれを起こす懸念がある。
【００１１】
また、上述の特許文献２の技術においては、個々の型セットにおける上型のスリーブ嵌合時や、加熱および成形工程への型セットの搬送時には振動が発生し、やはり型セット内でプリフォームが位置ずれを起こす懸念がある。
しかし特許文献１および特許文献２では、上述のプリフォームの位置ずれを防止する対策は開示されていない。
【００１２】
また、上型および下型の成形面が凹形状の成形型においては比較的位置ずれが起きにくいが、成形面が凸形の成形型では、成形面の中心位置にプリフォームを載置すること自体が困難となる。
なお、特許文献３のように、被成形材料が載置される下型材に振動を与えて被成形材料の位置を修正しようとする技術が知られている。
【００１３】
しかしながら、下型材の加振後におけるスリーブと上型の嵌合などの想定しない振動によって被成形材料の位置が適性位置からずれることが懸念される。
さらに、上述のように、被成形材料が載置される下型材の成形面が凸形の場合には、下型材の加振による被成形材料の位置修正効果は得られない。
【００１４】
また、特許文献４には、上型および下型が収容された成形室内を不活性ガスでパージする場合に、成形室内の内圧や、不活性ガスの流速および流れる位置を制御して、成形室内における成形素材の位置ずれを防止しようとする技術が開示されている。
【００１５】
しかし、当該特許文献４の技術は、現在の成形素材の位置の不活性ガスの流れによるずれを防止しようとする消極的な対策であり、振動等の他の要因により当初から成形素材の位置がずれていた場合には効果がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−２８２４７２号公報
【特許文献２】特開２００６−３４７８５９号公報
【特許文献３】特開２００１−１０８３０号公報
【特許文献４】特開２００４−８３３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、成形型の形状に影響されることなく、成形型内における成形素材の位置ずれを防止して、高精度の成形品を得ることが可能な成形技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の観点は、対向する第１成形型および第２成形型の一方に、成形素材を接着する第１工程と、
前記成形素材を前記第１成形型と前記第２成形型の間で挟圧して成形する第２工程と、
を含む、光学素子の製造方法を提供する。
本発明の第２の観点は、対向して配置され、成形素材を挟圧して成形する第１成形型および第２成形型と、
前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に固定するための接着媒体を、前記第１成形型、前記第２成形型、および前記成形素材の少なくとも一つに供給する供給手段と、を備えた、光学素子の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、成形型の形状に影響されることなく、成形型内における成形素材の位置ずれを防止して、高精度の成形品を得ることが可能な製造技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の構成の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の作用の一例を工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の作用の一例を工程順に示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施の形態である製造装置の成形型の変形例を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施の形態である製造装置の成形型の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である製造装置における供給ノズルの変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態である製造装置における供給ノズルの変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態である製造装置における供給ノズルの変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である製造装置の構成例を示す概念図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である製造装置における型セットの組み立て方法の変形例を示す概念図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態である製造装置における型セットの組み立て方法の変形例を示す概念図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態である製造装置の構成例を示す略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施の形態の第１態様では、光学素子材料を成形温度まで加熱後、上下一対からなる成形型で押圧成形することにより前記成形型から光学成形面を転写して光学素子を成形する光学素子の製造方法において、成形温度以下で熱分解する材料を前記成形型と光学素子材料の両者に接触するように供給し、光学素子材料の中心軸と成形型の光学成形面の光軸が一致した状態を保持したまま加熱し押圧成形する光学素子の製造方法を例示する。
【００２２】
本実施の形態の第２態様では、前記第１態様の光学素子の製造方法であって、前記熱分解材料の供給手段により光学素子材料の表面に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する光学素子の製造方法を例示する。
【００２３】
本実施の形態の第３態様では、前記第１態様の光学素子の製造方法において、前記熱分解材料の供給手段により成形型表面に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する光学素子の製造方法を例示する。
【００２４】
本実施の形態の第４態様では、前記第２および第３態様の光学素子の製造方法を組み合わせた光学素子の製造方法を例示する。
【００２５】
本実施の形態の第５態様では、光学素子材料を成形温度まで加熱後上下一対からなる成形型で押圧成形することにより前記成形型から光学成形面を転写して光学素子を成形する光学素子の製造装置において、成形温度以下で熱分解する材料を前記成形型と光学素子材料の両者に接触するように供給する供給手段を備えた構成を例示する。
【００２６】
本実施の形態の第６態様では、前記第５態様の光学素子の製造装置であって、前記熱分解材料の供給手段は光学素子材料の表面に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する手段を備えた構成を例示する。
【００２７】
本実施の形態の第７態様では、前記第５態様の光学素子の製造装置であって、前記熱分解材料の供給手段は成形型の表面に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する手段を備えた構成を例示する。
【００２８】
本実施の形態の第８態様の光学素子の製造装置は、前記第５態様の光学素子の製造装置であって、前記熱分解材料の供給手段は光学素子材料および成形型の表面の双方に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する手段を備えた構成を例示する。
【００２９】
上述の本実施の形態の各態様によれば、熱分解材料の供給手段により熱分解材料を光学素子材料と成形型の両者に接触するよう存在させることにより、光学素子材料を成形型内に配置した後に振動や気流等が作用しても、当該配置位置を確実に保持して位置ずれを防止することができ、十分な光学転写面と対称な形状の高精度な光学素子を得ることが出来る。
【００３０】
また、振動や慣性力等に起因する位置ずれを防止できるため、光学素子材料を配置したまま成形型を搬送したり、上型に光学素子材料を配置したり、成形型の形状に影響されることなく、凸形状の成形型上に略平面形状の光学素子材料を配置することも可能となる。
【００３１】
成形素材の成形温度で確実に分解するように、熱分解材料を適切に選択することにより、光学素子の表面や成形型の表面に残る残留物は不良品にならないレベルまで低減され、もしくは容易に除去することが可能となる。
【００３２】
また、熱分解材料に由来する物質が、熱分解材料の分解後に光学素子材料と成形型の間に存在する場合、光学素子材料と成形型との密着を弱めること等により、加圧成形後に光学素子を成形型から容易に離脱させる離型促進効果を得ることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の構成の一例を示す概念図である。
図２および図３は、本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の作用の一例を工程順に示す断面図である。
【００３４】
なお、本実施の形態では、図１から図３において、左右方向をＸ方向、上下方向をＺ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向として説明する。また、一例として、Ｚ方向は鉛直方向、Ｘ−Ｙ平面は水平面とする。後述の他の図も図示の通りの方向関係とする。
【００３５】
図１に例示されるように、本実施の形態の光学素子の製造装置としての成形装置Ｍ１は、加熱プレス部１０と、この加熱プレス部１０に対する成形素材９０（成形素材）の供給および成形後の光学素子９１の取り出しを行う素材供給部２０を備えている。
【００３６】
加熱プレス部１０は、互いにＺ方向に対向し、下型１４（第１成形型）を支持する下プレート１１と、上型１５（第２成形型）およびスリーブ１６を同軸かつ一体に支持する上プレート１２と、上プレート１２を昇降移動させるプレス軸１３を備えている。
【００３７】
下プレート１１および上プレート１２には、ヒータ等の温度調節機構１１ａおよび温度調節機構１２ａがそれぞれ設けられており、下型１４および上型１５を所望の温度に加熱することが可能になっている。
一例として、下型１４および上型１５の対向面には、凹形の下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ａが、それぞれ形成されている。
【００３８】
上型１５と一体となって昇降するスリーブ１６は、上型１５および下型１４の外径と所定の間隙をなす内径に精密に製作され、下端部が下型１４に嵌合することにより、下型１４と上型１５をＺ方向に同軸に位置決めする作用をなす。
【００３９】
また、スリーブ１６の内周は、下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ａとともに、成形素材９０が収容される密閉された成形空間を構成する。
【００４０】
一方、素材供給部２０は、成形前の成形素材９０や、成形後の光学素子９１が載置される素材パレット１７と、この素材パレット１７と、下型１４との間で成形素材９０および光学素子９１の搬送を行うロードアーム１８を備えている。
【００４１】
このロードアーム１８は、Ｘ−Ｙ−Ｚの各方向に三次元的に移動可能な構成となっているとともに、たとえば、先端部には図示しない真空吸着パッドが設けられ、真空吸着によって成形前の成形素材９０や、成形後の光学素子９１を着脱自在に保持して搬送する。
【００４２】
すなわち、ロードアーム１８は素材パレット１７の成形素材９０を保持して下型１４に搬送し、下型成形面１４ａの中央部に同軸に配置する動作を行う。
また、成形後の光学素子９１を下型１４から取り出して素材パレット１７に搬送する動作を行う。
【００４３】
本実施の形態の成形装置Ｍ１の場合、加熱プレス部１０における下型１４の側方には、Ｘ−Ｙ−Ｚの各方向に三次元的に移動可能な供給ノズル１９（供給手段）が設けられている。
この供給ノズル１９は、先端部から熱分解材料Ａ（接着媒体）を吐出供給する機能を備えている。
【００４４】
そして、成形素材９０が下型成形面１４ａに載置される前に、たとえば、熱分解材料Ａを所望の量だけ下型１４の下型成形面１４ａの中央部に塗着する動作を行うことが可能になっている。
【００４５】
そして、下型成形面１４ａに塗着された熱分解材料Ａの上に、ロードアーム１８が成形素材９０を載置することで、成形素材９０が下型１４に対して安定に固定される。
【００４６】
すなわち、本実施の形態の場合、この熱分解材料Ａは、接着材として機能し、ロードアーム１８によって下型１４の下型成形面１４ａに対して配置される成形素材９０の底面を、下型成形面１４ａの中央部に接着して安定に固定する作用をなす。
【００４７】
また、本実施の形態の場合、熱分解材料Ａは、常温よりも高く、成形素材９０の成形温度Ｔｓよりも低い温度で熱分解し、蒸発または気化して消失する材料が用いられる。すなわち、熱分解材料Ａとしては、成形温度Ｔｓで成形素材９０から成形される光学素子９１の品質に影響しない物質が選択される。
この熱分解材料Ａの材料の選択方法の詳細については後述する。
【００４８】
以下、本実施の形態の成形装置Ｍ１の作用の一例を説明する。
プリフォーム等の光学素子材料からなる成形素材９０は、ロードアーム１８によって素材供給部２０の素材パレット１７から加熱プレス部１０へと搬送される。
【００４９】
この時、本実施の形態の場合には、成形素材９０を下型１４に配置する前に、供給ノズル１９により熱分解材料Ａを、下型１４の下型成形面１４ａの中心部に供給しておく。
【００５０】
そして、当該熱分解材料Ａを介して成形素材９０が下型１４の下型成形面１４ａに接触する状態で成形素材９０を適正位置（この場合、下型成形面１４ａのＺ方向の中心軸と成形素材９０の中心軸とが同軸となる位置）に配置する。
【００５１】
これにより、成形素材９０は、熱分解材料Ａを介して下型成形面１４ａの中心に同軸に接着されて固定される（第１工程）。
なお、熱分解材料Ａは成形素材９０の側または下型１４の側、もしくは両方に供給してもよい。
この状態で成形素材９０の下型成形面１４ａにおける配置位置は固定され、振動等に起因する位置ずれを防止できる。
【００５２】
その後、図２のように、プレス軸１３によって上型１５およびスリーブ１６を降下させるとともに、成形素材９０の載置後、成形温度Ｔｓまで温度調節機構１１ａおよび温度調節機構１２ａによって加熱しつつ押圧して図３のように成形素材９０成形する（第２工程）。
【００５３】
このとき、成形素材９０は、下型１４の中心位置に熱分解材料Ａを介して固定されているため、降下するスリーブ１６が下型１４に嵌合する際に振動が発生しても成形素材９０の位置は、最適な下型成形面１４ａの中心位置に不変に維持される。
【００５４】
これにより、成形時における下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ａに対する成形素材９０の位置ずれが確実に防止され、下型１４の下型成形面１４ａおよび上型１５の上型成形面１５ａが光学機能面９１ａおよび光学機能面９１ｂとして正確に転写され、光軸（下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ａのＺ方向の中心軸）の回りの対称性の良好な高精度の光学素子９１が得られる。
【００５５】
また、図３に示されるように、成形温度Ｔｓによる光学素子９１の成形完了の状態では、熱分解材料Ａは分解して消失しており、下型成形面１４ａの側の光学機能面９１ａの光学的な性能に熱分解材料Ａが影響することもない。
【００５６】
図３の成形完了後、所定の冷却温度まで当該図３の状態を維持した状態で冷却した後、上型１５およびスリーブ１６を上昇させて下型１４から分離し、光学素子９１を下型１４から取り出す。
図４Ａおよび図４Ｂは、本実施の形態の成形装置Ｍ１の変形例を示す断面図である。
【００５７】
この図４Ａおよび図４Ｂの変形例では、下型成形面１４ｂおよび上型成形面１５ｂがいずれも凸形で、図４Ｂのように、下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ｂが、光学機能面９３ａおよび光学機能面９３ｂとして転写された凹レンズの光学素子９３を成形するため、成形素材９２（成形素材）は、板状を呈している。
【００５８】
通常、この図４Ａおよび図４Ｂに例示するような凸形状の下型成形面１４ｂ上に成形素材９０を載置するのは困難であるが、本実施の形態の場合には、図４Ａのように、熱分解材料Ａを用いて、たとえば凸形の下型成形面１４ｂの頂点に成形素材９２の下面の中心を接着することにより可能である。
【００５９】
すなわち、本実施の形態の成形装置Ｍ１の場合には、成形素材９０や成形素材９２が配置される下型成形面１４ａや下型成形面１４ｂの凹凸形状に関係なく、成形素材９０や成形素材９２の成形時の位置を安定に維持して良好な成形結果を得ることができる。
【００６０】
この図４Ａおよび図４Ｂの場合も、図４Ｂに例示されるように、光学素子９３の成形完了時には、熱分解材料Ａは消失しており、光学素子９３の光学機能面９３ａに影響を与えることはない。
【００６１】
ここで、本実施の形態における成形素材９０の加熱（熱分解材料Ａの熱分解）と、上型１５および下型１４による成形素材９０の挟持のタイミングを検討する。
成形素材９０の加熱から上型１５の降下による押圧の間で、上型１５は、下型１４との間に成形素材９０を挟む状態で当該成形素材９０の上面と接触することになる。
【００６２】
まず、図１のように成形素材９０が配置される下型成形面１４ａが凹形の場合には、スリーブ１６が下型１４に嵌合して振動の懸念が解消された後には、上型１５が成形素材９０の上面に接する挟持操作の前でも成形素材９０の成形温度Ｔｓへの加熱を行ってよい。
【００６３】
一方、図４Ａおよび図４Ｂのように、下型成形面１４ｂが凸形状の場合、上型１５および下型１４による成形素材９２の挟持のタイミングは、接着力が失われる熱分解材料Ａの分解温度以下で行われることが前提となる。
【００６４】
すなわち、熱分解材料Ａが分解して成形素材９２の下型成形面１４ｂに対する固定力が失われる前に、下型１４と上型１５の間で成形素材９２を挟持する必要がある。
この凸形の下型成形面１４ｂにおける成形素材９２の挟持および加熱のタイミングの制御は、上述の図１の凹形状の下型成形面１４ａで行っても良い。
【００６５】
ここで、本実施の形態の熱分解材料Ａとして望ましい材料の選択方法の一例を説明する。
光学素子９１や光学素子９３の成形時には、成形素材９０や成形素材９２以外の異物が混入すると外観上等の不良原因となる可能性がある。
【００６６】
このため、本実施の形態のように成形素材９０や成形素材９２と異なる熱分解材料Ａを下型成形面１４ａや下型成形面１４ｂに塗布して成形を行う場合には熱分解材料Ａの材料を適切に選択する必要がある。
【００６７】
熱分解材料Ａは成形素材９０や成形素材９２と下型１４（または上型１５）の両者に接した状態で固化することにより、成形素材９０や成形素材９２と下型１４とを接着するものが良いが、粘性によって成形素材９０や成形素材９２の位置を固定するのに十分であれば固化しなくてもよい。
【００６８】
熱分解材料Ａが固化する場合は固化までに多少時間がかかる可能性があるため、この点では固化しない方が有利である。
成形素材９０や成形素材９２の位置を固定するために、熱分解材料Ａの粘性が０．００８［Ｐ］以上の材料を選ぶことが望ましい。
【００６９】
熱分解材料Ａは、成形素材９０や成形素材９２の位置を固定できる十分な粘性を有する、もしくは成形素材９０や成形素材９２の載置後に固化する、といった条件の他に、分解後に下型１４や上型１５にダメージとなるような熱分解材料由来の残留物が残らないことや、成形後の光学素子９１や光学素子９３に不良品となるような影響を与えないような材料を選択する必要がある。
【００７０】
本実施の形態の熱分解材料Ａとしては、一例として、接着剤や糊のようなものがよいが、例えば事務用等に広く用いられるＰＶＡＬ（ポリビニルアルコールリキッド）やＰＶＰ（ポリビニルピロリド）では加熱後の残留物が非常に多く外観上でも目立ち、光学素子や成形型への影響が大きいため用いることは好ましくない。
【００７１】
光学素子９１や光学素子９３の成形では通常、成形素材や型表面の酸化防止等の目的で、酸化ガスは１０ｐｐｍ以下程度に排除して行う。この条件でＰＶＡＬでは０．８ｗｔ％ほどの残留物が確認された。
本実施の形態で、熱分解材料Ａとして用いる材料の候補としては、例えば瞬間接着剤に用いられているシアノアクリレート系が挙げられる。
【００７２】
成形素材９０や成形素材９２として広く用いられるガラスの成形温度Ｔｓは一般に５００〜６００℃ほどであり、低Ｔｇ点（ガラス転移点）のガラスで５００℃以下の場合もあるが、シアノアクリレートは３００℃ほどで水、二酸化炭素、窒素に分解される。
【００７３】
このシアノアクリレートからなる熱分解材料Ａを用いて光学素子９１や光学素子９３を成形したところ、残留物はあるがほとんど目立たず、重量比（ｗｔ％）で０．３％以下であった。また、残留物は光学素子９１や光学素子９３から容易に除去することができた。
次に、本実施の形態における熱分解材料Ａの供給方法および供給位置について検討する。
【００７４】
通常、成形素材９０や成形素材９２と、下型１４および上型１５は、ともに表面が曲面であり、成形素材９０や成形素材９２の適正位置は、それぞれの面の、光軸方向（Ｚ方向）の頂点または最底点（以下、下型成形面１４ａの面頂部１４ｃ、下型成形面１４ｂの面頂部１４ｄと記す）が一致した状態である。
【００７５】
このため熱分解材料Ａは、成形素材および型の表面のどちらか、もしくは両方の面頂部１４ｃ，１４ｄに供給することで本実施の形態の熱分解材料Ａによる成形素材９０や成形素材９２の位置固定機能を実現することができる。
【００７６】
ただし、下型１４や上型１５の成形型と成形素材９０や成形素材９２の両者に熱分解材料Ａが接触する位置であれば、面頂部１４ｃ，１４ｄ以外の箇所に熱分解材料Ａを供給してもよい。
【００７７】
通常、面頂部１４ｃ，１４ｄより、その周囲のほうが成形型と成形素材９０や成形素材９２との空隙が広く閉塞されていないために熱分解材料Ａの揮発性が良好であり、残留痕跡を低減できる効果がある。
【００７８】
また、熱分解材料Ａに由来の残留物の成分が分解後に成形素材９０や成形素材９２と下型１４等の成形型の間に存在する場合、成形素材９０や成形素材９２と成形型との密着力を弱め、加圧成形後に光学素子９１や光学素子９３を下型１４および上型１５から容易に離脱させる離型促進効果が得られ、好都合である。
【００７９】
なお、上述のような熱分解材料Ａを構成する物質の選択に配慮が必要とされるのは、光学素子９１のように高い外観品質が要求される成形技術の場合であり、このような外観品質の要求程度が比較的低い一般の成形品の場合には、上述のような制約を考慮する必要がなく、固定媒体として一般の接着材等を用いてよい。
【００８０】
すなわち、成形後に残留する熱分解材料Ａを、成型品の模様や機能の一部として利用することもできる。
【００８１】
本実施の形態のような熱分解材料Ａの使用により、下型１４および上型１５からの離型困難に起因する光学素子９１や光学素子９３の破損等による不良品の発生を防止できるとともに、下型１４および上型１５の離型時のダメージも少なくできるという効果も得られる。
【００８２】
次に、本実施の形態の供給ノズル１９の配置構成の変形例をいくつか例示する。
本実施の形態の上述の図１には、供給ノズル１９をロードアーム１８と独立して動作する構成とし、加熱プレス部１０の側方に設ける例が示されているが、これに限らない。
【００８３】
すなわち、図５に例示されるように、ロードアーム１８に供給ノズル１９を一体に固定した構成の供給兼用ロードアーム１８ａとしてもよい。この場合、ロードアーム１８と供給ノズル１９の先端部をずらして、互いの動作時に他方が干渉しない構成とする。
【００８４】
この供給兼用ロードアーム１８ａの場合には、供給ノズル１９の３次元移動機構をロードアーム１８と兼用することで省略でき、成形装置Ｍ１の機構を簡略化できる利点がある。
【００８５】
また、図６に例示されるように、素材供給部２０において、素材パレット１７の下方に供給ノズル１９ａ（供給手段）を配置し、素材パレット１７にて待機する成形素材９０において、素材パレット１７の開口部１７ａから露出した成形素材９０の下面に供給ノズル１９ａによって熱分解材料Ａを塗布する構成としてもよい。
【００８６】
この図６の変形例の場合には、供給ノズル１９ａを素材パレット１７の下方に配置することで、成形装置Ｍ１の省スペース化を実現できる。
【００８７】
さらに、図７に例示されるように、ロードアーム１８による成形素材９０の素材パレット１７から下型１４への搬送経路の途中に供給ノズル１９ａを配置し、この途中位置で供給ノズル１９ａから熱分解材料Ａを成形素材９０の下面に塗布した後、下型１４に配置してもよい。
【００８８】
この図７の変形例の場合には、ロードアーム１８による成形素材９０の搬送経路のスペースを供給ノズル１９ａの配置に有効に利用でき、成形装置Ｍ１の省スペース化を実現できる利点がある。
【００８９】
（実施の形態２）
図８は、本発明の他の実施の形態である製造装置の構成例を示す概念図である。
この実施の形態２では、成形素材９０の加熱、加圧プレス、冷却を異なるステージで並行して実行する、いわゆる多軸型の光学素子の製造装置としての成形装置Ｍ２の構成を例示する。
【００９０】
すなわち、この成形装置Ｍ２では、各々が、下型３１（第１成形型）、上型３２（第２成形型）、スリーブ３３からなる複数の型セット３０を使用して成形が行われる。
本実施の形態の成形装置Ｍ２は、成形室４０と型分解組立部５０と、これらの間における型セット３０の循環搬送を行う図示しない搬送機構が設けられている。
【００９１】
成形室４０には、型セット３０の搬送方向（Ｘ方向）に順に、加熱ステージ４１、加圧成形ステージ４２、冷却ステージ４３、が設けられている。
また、成形室４０には、これらの各ステージの間で型セット３０を移動させるための型セット送り機構４４が設けられている。
【００９２】
成形室４０の搬送方向の上流側の側面には型投入口４０ａが設けられ、型セット３０が型分解組立部５０から加熱ステージ４１に投入される。
また、成形室４０の下流側の側面には、型投排出４０ｂが設けられ、冷却ステージ４３から型セット３０が型分解組立部５０に排出される。
【００９３】
各ステージの各々には、上下方向（Ｚ方向）に対向する下プレート６１および上プレート６２が配置されている。上プレート６２は、プレス軸６３に固定されて昇降する。
【００９４】
また、下プレート６１および上プレート６２の各々には、温度調節機構６１ａおよび温度調節機構６２ａが設けられ、下プレート６１と上プレート６２の間に挟持される型セット３０の加熱や冷却が可能になっている。
一方、型分解組立部５０には、吸着搬送アーム５１と、供給ノズル５２（供給手段）と、素材パレット５３が設けられている。
【００９５】
吸着搬送アーム５１は図示しない三次元移動機構に支持され、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に移動自在に設けられ、先端部に設けられた真空吸着パッドによって、型セット３０の上型３２、成形素材９０、光学素子９１、成形素材９２、光学素子９３等を着脱自在に保持して搬送することで、型セット３０の分解、および成形素材９０を型セット３０の内部に実装する組立作業を自動的に行うことが可能になっている。
【００９６】
また、供給ノズル５２は図示しない三次元移動機構に支持され、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に移動自在に設けられ、先端部から熱分解材料Ａを吐出供給することが可能になっている。
【００９７】
なお、供給ノズル５２の構成は、型分解組立部５０を上述の実施の形態１の素材供給部２０とみなして、上述の図６や図７に例示した変形例の供給ノズル１９ａと同様な動作を行う構成としてもよい。
以下、本実施の形態２の成形装置Ｍ２の作用を説明する。
【００９８】
本実施の形態の成形装置Ｍ２の場合、まず、図８に例示された型分解組立部５０において、分解された状態の型セット３０を構成する下型３１における凹形の下型成形面３１ａの中心部に対して供給ノズル５２の先端部から熱分解材料Ａを塗布した後、その上に吸着搬送アーム５１に保持された成形素材９０を配置する。
【００９９】
これにより、成形素材９０は、下型３１の中心軸上に熱分解材料Ａを介して接着されて安定に固定される。
その後、吸着搬送アーム５１によってスリーブ３３を搬送し、下型３１に同軸に嵌合させ、さらに、吸着搬送アーム５１に保持された上型３２をスリーブ３３に嵌合させるように挿入して、型セット３０を組み立てる。
【０１００】
この組み立て作業において、本実施の形態２の成形装置Ｍ２の場合には、下型３１に熱分解材料Ａを介して成形素材９０が安定に固定されているため、組み立て中に成形素材９０の位置ずれは、発生しない。
なお、型セット３０の組み立て方法としては、図９および図１０に例示される変形例も考えられる。
【０１０１】
この図９に例示された変形例では、型分解組立部５０において、凸形の上型成形面３２ｂを有する上型３２を吸着搬送アーム５１によって空中に吸着保持した状態において、供給ノズル５２から上型成形面３２ｂの頂点に熱分解材料Ａを塗布する。
【０１０２】
その後、上型３２を、素材パレット５３に配列された成形素材９２の真上に位置決めおよび降下させて上型成形面３２ｂの頂点を成形素材９２の上面の中心位置に接触させ、成形素材９２を上型成形面３２ｂに接着してピックアップする。
【０１０３】
その後、上型３２を移動させ、図１０に例示されるように、下型３１に嵌合したスリーブ３３に対して、吸着搬送アーム５１に保持された上型３２を挿入することで、成形素材９２が、上型３２の上型成形面３２ｂの頂点に接着固定された状態に型セット３０が組み立てられる。
【０１０４】
この図９および図１０の変形例の場合には、吸着搬送アーム５１による成形素材９２の吸着および搬送が不要になるため、吸着搬送アーム５１が成形素材９２に接触することに起因する成形素材９２の汚染を防止できる利点がある。
【０１０５】
こうして、型分解組立部５０で組み立てられた型セット３０は、型投入口４０ａを通じて成形室４０の加熱ステージ４１に投入される。
【０１０６】
この時、型分解組立部５０から成形室４０への搬送過程においても、成形素材９０（成形素材９２）は、熱分解材料Ａを介して下型３１または上型３２に固定されているため、搬送中の成形素材９０等の位置ずれが防止される。
【０１０７】
加熱ステージ４１に投入された型セット３０は、下プレート６１と上プレート６２の間に挟まれて所定の温度に予熱された後、型セット送り機構４４によって次の加圧成形ステージ４２に移動される。
【０１０８】
そして、加圧成形ステージ４２では、下プレート６１と上プレート６２の間に挟まれた型セット３０を所定の成形温度Ｔｓに加熱しつつ加圧して光学素子９１に成形する。
このとき、成形温度Ｔｓまでの加熱によって型セット３０の内部の熱分解材料Ａは、分解および気化して消失する。
【０１０９】
その後、型セット３０は、加圧成形ステージ４２から次の冷却ステージ４３に移動され、下プレート６１と上プレート６２の間に挟まれて所定の温度の冷却された後、型投排出４０ｂを通じて型分解組立部５０に搬出され、吸着搬送アーム５１によって、上型３２やスリーブ３３を取り外す分解作業が行われ、成形された光学素子９１は、所定の収納場所に搬送される。
【０１１０】
分解された型セット３０は、再び、上述の組み立て作業によって成形素材９０が実装された後、成形室４０に投入される。
【０１１１】
この本実施の形態２の成形装置Ｍ２のように、成形素材９０が下型３１と上型３２の間に実装された型セット３０を、加熱ステージ４１、加圧成形ステージ４２、冷却ステージ４３の各工程毎に搬送して並行処理する成形方式は、高い生産性を実現できるメリットがあるが、型セット３０に成形素材９０を実装した後に搬送することになり、成形素材９０の搬送中の位置ずれのリスクがある。
【０１１２】
これに対して、本実施の形態２の成形装置Ｍ２の場合には、型セット３０の下型３１と上型３２の間に実装された成形素材９０を、熱分解材料Ａを介して安定に固定するため、上述の搬送中の位置ずれリスクを回避しつつ、各ステージでの並行処理による高い生産性を実現することが可能となる。
【０１１３】
また、上述の実施の形態１と同様に、この実施の形態２の場合でも、上述の図１０に例示したように、凸形状の下型成形面３１ｂおよび上型成形面３２ｂを有する下型３１および上型３２に成形素材９２を配置することが可能である。
【０１１４】
この場合も、凸形状の下型３１および上型３２では熱分解材料Ａが分解するより低い温度で、下型３１および上型３２により成形素材９２を挟んで固定することが前提となるが、これを凸形状でない下型成形面３１ａおよび上型成形面３２ａの下型３１および上型３２の場合に行ってもよい。
【０１１５】
（実施の形態３）
図１１は、本発明のさらに他の実施の形態である製造装置の構成例を示す略断面図である。
この実施の形態３の光学素子の製造装置としての成形装置Ｍ３では、一つの上型７５（第２成形型）に対して複数の下型７４（第１成形型）を順次、循環移動させて供給することにより成形を行う構成となっている。
【０１１６】
すなわち、下型成形面７４ａを有する複数の下型７４が水平方向（Ｘ方向）に移動されるスライドプレート７１に対向して、加熱プレス部７０が設けられている。
【０１１７】
この加熱プレス部７０は、プレス軸７３に支持された昇降プレート７２が設けられ、この昇降プレート７２の下面には、上型成形面７５ａを備えた上型７５と、スリーブ７６が同軸に固定されている。
昇降プレート７２には、上型７５の温度を制御する温度調節機構７２ａが装着されている。
【０１１８】
同様に、スライドプレート７１において、上方の昇降プレート７２に対向する位置には温度調節機構７１ａが設けられ、上型７５に対向する位置に位置決めされた下型７４の温度制御が行われる構成となっている。
下型７４の搬送方向の上流側には、ロードアーム７７および供給ノズル７８（供給手段）が設けられている。
【０１１９】
ロードアーム７７は、図示しない三次元移動機構に支持され、成形素材９０を真空吸着で保持して、下型７４の下型成形面７４ａに対して配置する動作を行う。
供給ノズル７８は、図示しない三次元移動機構に支持され、先端部から熱分解材料Ａを吐出供給することが可能になっている。
【０１２０】
スライドプレート７１には、下型７４の搬送を行うための下型送り機構７９が設けられている。
【０１２１】
そして、個々の下型７４は、スライドプレート７１における上流側で、下型成形面７４ａの中心部に供給ノズル７８から熱分解材料Ａを適量塗布された後、ロードアーム７７に保持された成形素材９０が配置され、成形素材９０は、熱分解材料Ａを介して下型成形面７４ａに接着固定された状態とされる。
【０１２２】
その後、下型７４は、下型送り機構７９によって上型７５の直下の位置に搬送されて位置決めされる。
【０１２３】
そして、プレス軸７３により上型７５およびスリーブ７６が下降して下型７４に嵌合し、成形素材９０が下型７４と上型７５との間に挟持された状態で温度調節機構７１ａおよび温度調節機構７２ａによる成形温度Ｔｓへの加熱が行われ、さらにプレス軸７３による加圧によって、成形素材９０は光学素子９１に成形される。
【０１２４】
この時、成形素材９０を下型７４に固定していた熱分解材料Ａは熱分解し気化して消失する。
その後、上型７５およびスリーブ７６を上昇させた後、光学素子９１が載置されている下型７４を下型送り機構７９によって下流側に移動させ、光学素子９１を取り出した後、下型７４を上流側に循環させる。
【０１２５】
この本実施の形態３の成形装置Ｍ３のように、下型７４のみを搬送、循環させるような成形方式においても高い生産性を実現できるが、上述の実施の形態２と同様に、下型７４の搬送における成形素材９０の位置ずれリスクが大きい。
【０１２６】
しかし、本実施の形態３の成形装置Ｍ３では熱分解材料Ａを使用して成形素材９０が下型７４の中心位置に安定に固定されているので、下型７４の搬送等に伴う成形素材９０の位置ずれの懸念は解消され、下型７４の循環使用による生産性の高い光学素子９１の成形を行うことができる。
【０１２７】
また、加熱プレス部７０における成形プロセスにおいて、下型７４に成形素材９０を固定するために使用された熱分解材料Ａが完全に熱分解する温度まで加熱するようにすれば、光学素子９１の品質が損なわれることもない。
【０１２８】
すなわち、本実施の形態３の成形装置Ｍ３によれば、光学素子９１の品質を損なうことなく、下型７４の循環使用による生産性の高い光学素子９１の成形を行うことができる。
また、この実施の形態３の成形装置Ｍ３の場合にも、上述の図９のように、上型７５の側に熱分解材料Ａを介して成形素材９０を接着して配置することも可能である。
【０１２９】
すなわち、スリーブ７６を下型７４の側に配置し、プレス軸７３を三次元移動機構により移動自在な構成とし、上型７５の上型成形面７５ａに熱分解材料Ａを塗布した後に、成形素材９０の上に位置決めしてピックアップする動作を行わせる。
【０１３０】
具体的には、たとえば、例えば図示しない素材パレット上に待機している成形素材９０に対して上型７５を相対的に移動させ、熱分解材料Ａを塗布した上型７５を下降させて成形素材９０を直接ピックアップするといった材料の供給方法が可能となる。
【０１３１】
上型７５の位置決めには、図示しない素材パレットを移動するか、もしくは上型７５を移動してもよい。この場合はロードアーム７７を成形素材９０の搬送に使用せずに済むため、ロードアーム７７が成形素材９０に接することに起因する異物付着を防止でき、異物付着等による製品不良の発生を防止できる。
【０１３２】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、光学素子の成形に限らず、一般の成形品の成形に広く適用することができる。その場合には、固定媒体としては、熱分解材料Ａに限らず、一般の接着材を用いてよい。
【０１３３】
（付記１） 光学素子材料を成形温度まで加熱後に光学成形転写面を有する一対の上下成形型で押圧成形することにより前記成形型から光学成形面を転写して光学素子を成形する光学素子の製造方法において、
前記光学素子材料を前記成形型上に載置した際に、成形型と光学素子材料の両者に接触する状態になるよう成形温度以下で熱分解、または蒸発気化する材料を供給することにより、光学素子材料を成形型に載置したあとの位置を保持したまま成形温度に加熱後成形型により押圧成形することを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３４】
（付記２） 付記１に記載の光学素子製造方法であって、前記熱分解材料が前記光学素子材料と接触後固化することにより前記光学素子材料を前記成形型に接着することを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３５】
（付記３） 付記１に記載の光学素子製造方法であって、前記熱分解材料の粘性が高く、熱分解するまでは接触した前記光学素子材料と離脱したり流動したりしないことを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３６】
（付記４） 付記１に記載の光学素子製造方法であって、前記光学素子材料を前記成形型上に載置する前に、光学素子材料の表面に前記熱分解材料を塗布することを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３７】
（付記５） 付記１に記載の光学素子製造方法であって、前記光学素子材料を前記成形型上に載置する前に、成形型表面に前記熱分解材料を塗布することを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３８】
（付記６） 光学素子材料を成形温度まで加熱後に光学成形転写面を有する一対の上下成形型で押圧成形することにより前記成形型から光学成形面を転写して光学素子を成形する光学素子製造装置において、前記成形型と光学素子材料の両者に接触するよう成形温度以下で熱分解、または蒸発気化する材料を供給する手段を備えることを特徴とする光学素子製造装置。
【０１３９】
（付記７） 付記７に記載の光学素子製造装置であって、光学素子材料を搬送し成形型上に載置する載置手段を備え、光学素子材料を載置する前に前記熱分解材料を光学素子材料の表面に塗布する手段を備えることを特徴とする光学素子製造装置。
【０１４０】
（付記８） 付記７に記載の光学素子製造装置であって、光学素子材料を搬送し成形型上に載置する載置手段を備え、光学素子材料を載置する前に前記熱分解材料を成形型表面に塗布する手段を備えることを特徴とする光学素子製造装置。
【符号の説明】
【０１４１】
１０ 加熱プレス部
１１ 下プレート
１１ａ 温度調節機構
１２ 上プレート
１２ａ 温度調節機構
１３ プレス軸
１４ 下型
１４ａ 下型成形面
１４ｂ 下型成形面
１４ｃ 面頂部
１４ｄ 面頂部
１５ 上型
１５ａ 上型成形面
１５ｂ 上型成形面
１６ スリーブ
１７ 素材パレット
１７ａ 開口部
１８ ロードアーム
１８ａ 供給兼用ロードアーム
１９ 供給ノズル
１９ａ 供給ノズル
２０ 素材供給部
３０ 型セット
３１ 下型
３１ａ 下型成形面
３１ｂ 下型成形面
３２ 上型
３２ａ 上型成形面
３２ｂ 上型成形面
３３ スリーブ
４０ 成形室
４０ａ 型投入口
４０ｂ 型投排出
４１ 加熱ステージ
４２ 加圧成形ステージ
４３ 冷却ステージ
４４ 型セット送り機構
５０ 型分解組立部
５１ 吸着搬送アーム
５２ 供給ノズル
５３ 素材パレット
６１ 下プレート
６１ａ 温度調節機構
６２ 上プレート
６２ａ 温度調節機構
６３ プレス軸
７０ 加熱プレス部
７１ スライドプレート
７１ａ 温度調節機構
７２ 昇降プレート
７２ａ 温度調節機構
７３ プレス軸
７４ 下型
７４ａ 下型成形面
７５ 上型
７５ａ 上型成形面
７６ スリーブ
７７ ロードアーム
７８ 供給ノズル
７９ 下型送り機構
９０ 成形素材
９１ 光学素子
９１ａ 光学機能面
９１ｂ 光学機能面
９２ 成形素材
９３ 光学素子
９３ａ 光学機能面
９３ｂ 光学機能面
Ａ 熱分解材料
Ｍ１ 成形装置
Ｍ２ 成形装置
Ｍ３ 成形装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法および光学素子の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、光学素子の製造分野では、熱可塑性の光学ガラスや光学樹脂等の光学素子素材から型成形によって光学素子を製造する技術が知られている。
【０００３】
すなわち、光学素子に光学機能面を転写するための精密な成形面を備えた一対の上型および下型を胴型の内部で軸方向に対向させた構成の成形型の内部に、所定の形状に予備成形された光学素子材料（プリフォーム）を実装して加熱および押圧し、目的の光学素子に成形するものである。
【０００４】
このような光学素子の型成形では、上型および下型、さらには光学素子素材の相互間の同軸度（偏心精度）が、得られる光学素子の精度や品質に影響する。
【０００５】
このため、特許文献１では、胴型（スリーブ）の壁面を軸方向に貫通する複数の挿通穴を形成し、この挿通穴に流通する冷却用不活性ガスの流量によって冷却温度を制御することで、スリーブと上型および下型の隙間を適切に制御して、上型および下型の高い同軸度を実現しようとしている。
【０００６】
また、このような型成形による生産効率を向上させる方法として、特許文献２では、加熱、加圧、冷却の各工程を個別に一列に配置し、これらの各工程の間を、各々が一対の上型および下型および胴型からなる複数の成形型（型セット）を逐次移動させることで、各工程が並列的に行われるようにして、高い生産性を実現する技術が開示されている。
【０００７】
ところで、上述の特許文献１および特許文献２では、成形型の内部に実装されたプリフォームの位置ずれについては配慮されていない。
すなわち、光学素子の型成形において、上型および下型により加圧成形で光学素子を製造する際、プリフォームの適正位置は、通常、型の成形面の光軸と光学素子材料の中心軸が一致する位置である。
【０００８】
しかし、成形面に配置されたプリフォームが、成形型の加圧や搬送時の振動等によって位置ずれを起こすことがある。
【０００９】
そして、プリフォームの位置が成形面の中心からずれたままで成形されると、成形型による成形面の転写範囲が不十分になったり、転写された光学機能面が光軸の回りに非対称な形状になったりするなどして成形不良が発生する、という技術的課題がある。
【００１０】
上述の特許文献１の技術においてはスリーブと成形型が嵌合する際にこすれや摩擦が生じて成形型が振動し、成形型の適正位置に載置されたプリフォームが位置ずれを起こす懸念がある。
【００１１】
また、上述の特許文献２の技術においては、個々の型セットにおける上型のスリーブ嵌合時や、加熱および成形工程への型セットの搬送時には振動が発生し、やはり型セット内でプリフォームが位置ずれを起こす懸念がある。
しかし特許文献１および特許文献２では、上述のプリフォームの位置ずれを防止する対策は開示されていない。
【００１２】
また、上型および下型の成形面が凹形状の成形型においては比較的位置ずれが起きにくいが、成形面が凸形の成形型では、成形面の中心位置にプリフォームを載置すること自体が困難となる。
なお、特許文献３のように、被成形材料が載置される下型材に振動を与えて被成形材料の位置を修正しようとする技術が知られている。
【００１３】
しかしながら、下型材の加振後におけるスリーブと上型の嵌合などの想定しない振動によって被成形材料の位置が適性位置からずれることが懸念される。
さらに、上述のように、被成形材料が載置される下型材の成形面が凸形の場合には、下型材の加振による被成形材料の位置修正効果は得られない。
【００１４】
また、特許文献４には、上型および下型が収容された成形室内を不活性ガスでパージする場合に、成形室内の内圧や、不活性ガスの流速および流れる位置を制御して、成形室内における成形素材の位置ずれを防止しようとする技術が開示されている。
【００１５】
しかし、当該特許文献４の技術は、現在の成形素材の位置の不活性ガスの流れによるずれを防止しようとする消極的な対策であり、振動等の他の要因により当初から成形素材の位置がずれていた場合には効果がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−２８２４７２号公報
【特許文献２】特開２００６−３４７８５９号公報
【特許文献３】特開２００１−１０８３０号公報
【特許文献４】特開２００４−８３３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、成形型の形状に影響されることなく、成形型内における成形素材の位置ずれを防止して、高精度の成形品を得ることが可能な成形技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の観点は、対向する第１成形型および第２成形型の一方に、成形素材を接着する第１工程と、
前記成形素材を前記第１成形型と前記第２成形型の間で挟圧して成形する第２工程と、
を含む、光学素子の製造方法を提供する。
本発明の第２の観点は、対向して配置され、成形素材を挟圧して成形する第１成形型および第２成形型と、
前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に固定するための接着媒体を、前記第１成形型、前記第２成形型、および前記成形素材の少なくとも一つに供給する供給手段と、を備えた、光学素子の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、成形型の形状に影響されることなく、成形型内における成形素材の位置ずれを防止して、高精度の成形品を得ることが可能な製造技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の構成の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の作用の一例を工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の作用の一例を工程順に示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施の形態である製造装置の成形型の変形例を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施の形態である製造装置の成形型の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である製造装置における供給ノズルの変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態である製造装置における供給ノズルの変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態である製造装置における供給ノズルの変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である製造装置の構成例を示す概念図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である製造装置における型セットの組み立て方法の変形例を示す概念図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態である製造装置における型セットの組み立て方法の変形例を示す概念図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態である製造装置の構成例を示す略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施の形態の第１態様では、光学素子材料を成形温度まで加熱後、上下一対からなる成形型で押圧成形することにより前記成形型から光学成形面を転写して光学素子を成形する光学素子の製造方法において、成形温度以下で熱分解する材料を前記成形型と光学素子材料の両者に接触するように供給し、光学素子材料の中心軸と成形型の光学成形面の光軸が一致した状態を保持したまま加熱し押圧成形する光学素子の製造方法を例示する。
【００２２】
本実施の形態の第２態様では、前記第１態様の光学素子の製造方法であって、前記熱分解材料の供給手段により光学素子材料の表面に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する光学素子の製造方法を例示する。
【００２３】
本実施の形態の第３態様では、前記第１態様の光学素子の製造方法において、前記熱分解材料の供給手段により成形型表面に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する光学素子の製造方法を例示する。
【００２４】
本実施の形態の第４態様では、前記第２および第３態様の光学素子の製造方法を組み合わせた光学素子の製造方法を例示する。
【００２５】
本実施の形態の第５態様では、光学素子材料を成形温度まで加熱後上下一対からなる成形型で押圧成形することにより前記成形型から光学成形面を転写して光学素子を成形する光学素子の製造装置において、成形温度以下で熱分解する材料を前記成形型と光学素子材料の両者に接触するように供給する供給手段を備えた構成を例示する。
【００２６】
本実施の形態の第６態様では、前記第５態様の光学素子の製造装置であって、前記熱分解材料の供給手段は光学素子材料の表面に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する手段を備えた構成を例示する。
【００２７】
本実施の形態の第７態様では、前記第５態様の光学素子の製造装置であって、前記熱分解材料の供給手段は成形型の表面に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する手段を備えた構成を例示する。
【００２８】
本実施の形態の第８態様の光学素子の製造装置は、前記第５態様の光学素子の製造装置であって、前記熱分解材料の供給手段は光学素子材料および成形型の表面の双方に熱分解材料を供給し、光学素子材料と成形型との間で両者に接触しながら熱分解材料が存在するように光学素子材料を載置する手段を備えた構成を例示する。
【００２９】
上述の本実施の形態の各態様によれば、熱分解材料の供給手段により熱分解材料を光学素子材料と成形型の両者に接触するよう存在させることにより、光学素子材料を成形型内に配置した後に振動や気流等が作用しても、当該配置位置を確実に保持して位置ずれを防止することができ、十分な光学転写面と対称な形状の高精度な光学素子を得ることが出来る。
【００３０】
また、振動や慣性力等に起因する位置ずれを防止できるため、光学素子材料を配置したまま成形型を搬送したり、上型に光学素子材料を配置したり、成形型の形状に影響されることなく、凸形状の成形型上に略平面形状の光学素子材料を配置することも可能となる。
【００３１】
成形素材の成形温度で確実に分解するように、熱分解材料を適切に選択することにより、光学素子の表面や成形型の表面に残る残留物は不良品にならないレベルまで低減され、もしくは容易に除去することが可能となる。
【００３２】
また、熱分解材料に由来する物質が、熱分解材料の分解後に光学素子材料と成形型の間に存在する場合、光学素子材料と成形型との密着を弱めること等により、加圧成形後に光学素子を成形型から容易に離脱させる離型促進効果を得ることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の構成の一例を示す概念図である。
図２および図３は、本発明の一実施の形態である製造方法を実施する製造装置の作用の一例を工程順に示す断面図である。
【００３４】
なお、本実施の形態では、図１から図３において、左右方向をＸ方向、上下方向をＺ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向として説明する。また、一例として、Ｚ方向は鉛直方向、Ｘ−Ｙ平面は水平面とする。後述の他の図も図示の通りの方向関係とする。
【００３５】
図１に例示されるように、本実施の形態の光学素子の製造装置としての成形装置Ｍ１は、加熱プレス部１０と、この加熱プレス部１０に対する成形素材９０（成形素材）の供給および成形後の光学素子９１の取り出しを行う素材供給部２０を備えている。
【００３６】
加熱プレス部１０は、互いにＺ方向に対向し、下型１４（第１成形型）を支持する下プレート１１と、上型１５（第２成形型）およびスリーブ１６を同軸かつ一体に支持する上プレート１２と、上プレート１２を昇降移動させるプレス軸１３を備えている。
【００３７】
下プレート１１および上プレート１２には、ヒータ等の温度調節機構１１ａおよび温度調節機構１２ａがそれぞれ設けられており、下型１４および上型１５を所望の温度に加熱することが可能になっている。
一例として、下型１４および上型１５の対向面には、凹形の下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ａが、それぞれ形成されている。
【００３８】
上型１５と一体となって昇降するスリーブ１６は、上型１５および下型１４の外径と所定の間隙をなす内径に精密に製作され、下端部が下型１４に嵌合することにより、下型１４と上型１５をＺ方向に同軸に位置決めする作用をなす。
【００３９】
また、スリーブ１６の内周は、下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ａとともに、成形素材９０が収容される密閉された成形空間を構成する。
【００４０】
一方、素材供給部２０は、成形前の成形素材９０や、成形後の光学素子９１が載置される素材パレット１７と、この素材パレット１７と、下型１４との間で成形素材９０および光学素子９１の搬送を行うロードアーム１８を備えている。
【００４１】
このロードアーム１８は、Ｘ−Ｙ−Ｚの各方向に三次元的に移動可能な構成となっているとともに、たとえば、先端部には図示しない真空吸着パッドが設けられ、真空吸着によって成形前の成形素材９０や、成形後の光学素子９１を着脱自在に保持して搬送する。
【００４２】
すなわち、ロードアーム１８は素材パレット１７の成形素材９０を保持して下型１４に搬送し、下型成形面１４ａの中央部に同軸に配置する動作を行う。
また、成形後の光学素子９１を下型１４から取り出して素材パレット１７に搬送する動作を行う。
【００４３】
本実施の形態の成形装置Ｍ１の場合、加熱プレス部１０における下型１４の側方には、Ｘ−Ｙ−Ｚの各方向に三次元的に移動可能な供給ノズル１９（供給手段）が設けられている。
この供給ノズル１９は、先端部から熱分解材料Ａ（接着媒体）を吐出供給する機能を備えている。
【００４４】
そして、成形素材９０が下型成形面１４ａに載置される前に、たとえば、熱分解材料Ａを所望の量だけ下型１４の下型成形面１４ａの中央部に塗着する動作を行うことが可能になっている。
【００４５】
そして、下型成形面１４ａに塗着された熱分解材料Ａの上に、ロードアーム１８が成形素材９０を載置することで、成形素材９０が下型１４に対して安定に固定される。
【００４６】
すなわち、本実施の形態の場合、この熱分解材料Ａは、接着材として機能し、ロードアーム１８によって下型１４の下型成形面１４ａに対して配置される成形素材９０の底面を、下型成形面１４ａの中央部に接着して安定に固定する作用をなす。
【００４７】
また、本実施の形態の場合、熱分解材料Ａは、常温よりも高く、成形素材９０の成形温度Ｔｓよりも低い温度で熱分解し、蒸発または気化して消失する材料が用いられる。すなわち、熱分解材料Ａとしては、成形温度Ｔｓで成形素材９０から成形される光学素子９１の品質に影響しない物質が選択される。
この熱分解材料Ａの材料の選択方法の詳細については後述する。
【００４８】
以下、本実施の形態の成形装置Ｍ１の作用の一例を説明する。
プリフォーム等の光学素子材料からなる成形素材９０は、ロードアーム１８によって素材供給部２０の素材パレット１７から加熱プレス部１０へと搬送される。
【００４９】
この時、本実施の形態の場合には、成形素材９０を下型１４に配置する前に、供給ノズル１９により熱分解材料Ａを、下型１４の下型成形面１４ａの中心部に供給しておく。
【００５０】
そして、当該熱分解材料Ａを介して成形素材９０が下型１４の下型成形面１４ａに接触する状態で成形素材９０を適正位置（この場合、下型成形面１４ａのＺ方向の中心軸と成形素材９０の中心軸とが同軸となる位置）に配置する。
【００５１】
これにより、成形素材９０は、熱分解材料Ａを介して下型成形面１４ａの中心に同軸に接着されて固定される（第１工程）。
なお、熱分解材料Ａは成形素材９０の側または下型１４の側、もしくは両方に供給してもよい。
この状態で成形素材９０の下型成形面１４ａにおける配置位置は固定され、振動等に起因する位置ずれを防止できる。
【００５２】
その後、図２のように、プレス軸１３によって上型１５およびスリーブ１６を降下させるとともに、成形素材９０の載置後、成形温度Ｔｓまで温度調節機構１１ａおよび温度調節機構１２ａによって加熱しつつ押圧して図３のように成形素材９０成形する（第２工程）。
【００５３】
このとき、成形素材９０は、下型１４の中心位置に熱分解材料Ａを介して固定されているため、降下するスリーブ１６が下型１４に嵌合する際に振動が発生しても成形素材９０の位置は、最適な下型成形面１４ａの中心位置に不変に維持される。
【００５４】
これにより、成形時における下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ａに対する成形素材９０の位置ずれが確実に防止され、下型１４の下型成形面１４ａおよび上型１５の上型成形面１５ａが光学機能面９１ａおよび光学機能面９１ｂとして正確に転写され、光軸（下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ａのＺ方向の中心軸）の回りの対称性の良好な高精度の光学素子９１が得られる。
【００５５】
また、図３に示されるように、成形温度Ｔｓによる光学素子９１の成形完了の状態では、熱分解材料Ａは分解して消失しており、下型成形面１４ａの側の光学機能面９１ａの光学的な性能に熱分解材料Ａが影響することもない。
【００５６】
図３の成形完了後、所定の冷却温度まで当該図３の状態を維持した状態で冷却した後、上型１５およびスリーブ１６を上昇させて下型１４から分離し、光学素子９１を下型１４から取り出す。
図４Ａおよび図４Ｂは、本実施の形態の成形装置Ｍ１の変形例を示す断面図である。
【００５７】
この図４Ａおよび図４Ｂの変形例では、下型成形面１４ｂおよび上型成形面１５ｂがいずれも凸形で、図４Ｂのように、下型成形面１４ａおよび上型成形面１５ｂが、光学機能面９３ａおよび光学機能面９３ｂとして転写された凹レンズの光学素子９３を成形するため、成形素材９２（成形素材）は、板状を呈している。
【００５８】
通常、この図４Ａおよび図４Ｂに例示するような凸形状の下型成形面１４ｂ上に成形素材９０を載置するのは困難であるが、本実施の形態の場合には、図４Ａのように、熱分解材料Ａを用いて、たとえば凸形の下型成形面１４ｂの頂点に成形素材９２の下面の中心を接着することにより可能である。
【００５９】
すなわち、本実施の形態の成形装置Ｍ１の場合には、成形素材９０や成形素材９２が配置される下型成形面１４ａや下型成形面１４ｂの凹凸形状に関係なく、成形素材９０や成形素材９２の成形時の位置を安定に維持して良好な成形結果を得ることができる。
【００６０】
この図４Ａおよび図４Ｂの場合も、図４Ｂに例示されるように、光学素子９３の成形完了時には、熱分解材料Ａは消失しており、光学素子９３の光学機能面９３ａに影響を与えることはない。
【００６１】
ここで、本実施の形態における成形素材９０の加熱（熱分解材料Ａの熱分解）と、上型１５および下型１４による成形素材９０の挟持のタイミングを検討する。
成形素材９０の加熱から上型１５の降下による押圧の間で、上型１５は、下型１４との間に成形素材９０を挟む状態で当該成形素材９０の上面と接触することになる。
【００６２】
まず、図１のように成形素材９０が配置される下型成形面１４ａが凹形の場合には、スリーブ１６が下型１４に嵌合して振動の懸念が解消された後には、上型１５が成形素材９０の上面に接する挟持操作の前でも成形素材９０の成形温度Ｔｓへの加熱を行ってよい。
【００６３】
一方、図４Ａおよび図４Ｂのように、下型成形面１４ｂが凸形状の場合、上型１５および下型１４による成形素材９２の挟持のタイミングは、接着力が失われる熱分解材料Ａの分解温度以下で行われることが前提となる。
【００６４】
すなわち、熱分解材料Ａが分解して成形素材９２の下型成形面１４ｂに対する固定力が失われる前に、下型１４と上型１５の間で成形素材９２を挟持する必要がある。
この凸形の下型成形面１４ｂにおける成形素材９２の挟持および加熱のタイミングの制御は、上述の図１の凹形状の下型成形面１４ａで行っても良い。
【００６５】
ここで、本実施の形態の熱分解材料Ａとして望ましい材料の選択方法の一例を説明する。
光学素子９１や光学素子９３の成形時には、成形素材９０や成形素材９２以外の異物が混入すると外観上等の不良原因となる可能性がある。
【００６６】
このため、本実施の形態のように成形素材９０や成形素材９２と異なる熱分解材料Ａを下型成形面１４ａや下型成形面１４ｂに塗布して成形を行う場合には熱分解材料Ａの材料を適切に選択する必要がある。
【００６７】
熱分解材料Ａは成形素材９０や成形素材９２と下型１４（または上型１５）の両者に接した状態で固化することにより、成形素材９０や成形素材９２と下型１４とを接着するものが良いが、粘性によって成形素材９０や成形素材９２の位置を固定するのに十分であれば固化しなくてもよい。
【００６８】
熱分解材料Ａが固化する場合は固化までに多少時間がかかる可能性があるため、この点では固化しない方が有利である。
成形素材９０や成形素材９２の位置を固定するために、熱分解材料Ａの粘性が０．００８［Ｐ］以上の材料を選ぶことが望ましい。
【００６９】
熱分解材料Ａは、成形素材９０や成形素材９２の位置を固定できる十分な粘性を有する、もしくは成形素材９０や成形素材９２の載置後に固化する、といった条件の他に、分解後に下型１４や上型１５にダメージとなるような熱分解材料由来の残留物が残らないことや、成形後の光学素子９１や光学素子９３に不良品となるような影響を与えないような材料を選択する必要がある。
【００７０】
本実施の形態の熱分解材料Ａとしては、一例として、接着剤や糊のようなものがよいが、例えば事務用等に広く用いられるＰＶＡＬ（ポリビニルアルコールリキッド）やＰＶＰ（ポリビニルピロリド）では加熱後の残留物が非常に多く外観上でも目立ち、光学素子や成形型への影響が大きいため用いることは好ましくない。
【００７１】
光学素子９１や光学素子９３の成形では通常、成形素材や型表面の酸化防止等の目的で、酸化ガスは１０ｐｐｍ以下程度に排除して行う。この条件でＰＶＡＬでは０．８ｗｔ％ほどの残留物が確認された。
本実施の形態で、熱分解材料Ａとして用いる材料の候補としては、例えば瞬間接着剤に用いられているシアノアクリレート系が挙げられる。
【００７２】
成形素材９０や成形素材９２として広く用いられるガラスの成形温度Ｔｓは一般に５００〜６００℃ほどであり、低Ｔｇ点（ガラス転移点）のガラスで５００℃以下の場合もあるが、シアノアクリレートは３００℃ほどで水、二酸化炭素、窒素に分解される。
【００７３】
このシアノアクリレートからなる熱分解材料Ａを用いて光学素子９１や光学素子９３を成形したところ、残留物はあるがほとんど目立たず、重量比（ｗｔ％）で０．３％以下であった。また、残留物は光学素子９１や光学素子９３から容易に除去することができた。
次に、本実施の形態における熱分解材料Ａの供給方法および供給位置について検討する。
【００７４】
通常、成形素材９０や成形素材９２と、下型１４および上型１５は、ともに表面が曲面であり、成形素材９０や成形素材９２の適正位置は、それぞれの面の、光軸方向（Ｚ方向）の頂点または最底点（以下、下型成形面１４ａの面頂部１４ｃ、下型成形面１４ｂの面頂部１４ｄと記す）が一致した状態である。
【００７５】
このため熱分解材料Ａは、成形素材および型の表面のどちらか、もしくは両方の面頂部１４ｃ，１４ｄに供給することで本実施の形態の熱分解材料Ａによる成形素材９０や成形素材９２の位置固定機能を実現することができる。
【００７６】
ただし、下型１４や上型１５の成形型と成形素材９０や成形素材９２の両者に熱分解材料Ａが接触する位置であれば、面頂部１４ｃ，１４ｄ以外の箇所に熱分解材料Ａを供給してもよい。
【００７７】
通常、面頂部１４ｃ，１４ｄより、その周囲のほうが成形型と成形素材９０や成形素材９２との空隙が広く閉塞されていないために熱分解材料Ａの揮発性が良好であり、残留痕跡を低減できる効果がある。
【００７８】
また、熱分解材料Ａに由来の残留物の成分が分解後に成形素材９０や成形素材９２と下型１４等の成形型の間に存在する場合、成形素材９０や成形素材９２と成形型との密着力を弱め、加圧成形後に光学素子９１や光学素子９３を下型１４および上型１５から容易に離脱させる離型促進効果が得られ、好都合である。
【００７９】
なお、上述のような熱分解材料Ａを構成する物質の選択に配慮が必要とされるのは、光学素子９１のように高い外観品質が要求される成形技術の場合であり、このような外観品質の要求程度が比較的低い一般の成形品の場合には、上述のような制約を考慮する必要がなく、固定媒体として一般の接着材等を用いてよい。
【００８０】
すなわち、成形後に残留する熱分解材料Ａを、成型品の模様や機能の一部として利用することもできる。
【００８１】
本実施の形態のような熱分解材料Ａの使用により、下型１４および上型１５からの離型困難に起因する光学素子９１や光学素子９３の破損等による不良品の発生を防止できるとともに、下型１４および上型１５の離型時のダメージも少なくできるという効果も得られる。
【００８２】
次に、本実施の形態の供給ノズル１９の配置構成の変形例をいくつか例示する。
本実施の形態の上述の図１には、供給ノズル１９をロードアーム１８と独立して動作する構成とし、加熱プレス部１０の側方に設ける例が示されているが、これに限らない。
【００８３】
すなわち、図５に例示されるように、ロードアーム１８に供給ノズル１９を一体に固定した構成の供給兼用ロードアーム１８ａとしてもよい。この場合、ロードアーム１８と供給ノズル１９の先端部をずらして、互いの動作時に他方が干渉しない構成とする。
【００８４】
この供給兼用ロードアーム１８ａの場合には、供給ノズル１９の３次元移動機構をロードアーム１８と兼用することで省略でき、成形装置Ｍ１の機構を簡略化できる利点がある。
【００８５】
また、図６に例示されるように、素材供給部２０において、素材パレット１７の下方に供給ノズル１９ａ（供給手段）を配置し、素材パレット１７にて待機する成形素材９０において、素材パレット１７の開口部１７ａから露出した成形素材９０の下面に供給ノズル１９ａによって熱分解材料Ａを塗布する構成としてもよい。
【００８６】
この図６の変形例の場合には、供給ノズル１９ａを素材パレット１７の下方に配置することで、成形装置Ｍ１の省スペース化を実現できる。
【００８７】
さらに、図７に例示されるように、ロードアーム１８による成形素材９０の素材パレット１７から下型１４への搬送経路の途中に供給ノズル１９ａを配置し、この途中位置で供給ノズル１９ａから熱分解材料Ａを成形素材９０の下面に塗布した後、下型１４に配置してもよい。
【００８８】
この図７の変形例の場合には、ロードアーム１８による成形素材９０の搬送経路のスペースを供給ノズル１９ａの配置に有効に利用でき、成形装置Ｍ１の省スペース化を実現できる利点がある。
【００８９】
（実施の形態２）
図８は、本発明の他の実施の形態である製造装置の構成例を示す概念図である。
この実施の形態２では、成形素材９０の加熱、加圧プレス、冷却を異なるステージで並行して実行する、いわゆる多軸型の光学素子の製造装置としての成形装置Ｍ２の構成を例示する。
【００９０】
すなわち、この成形装置Ｍ２では、各々が、下型３１（第１成形型）、上型３２（第２成形型）、スリーブ３３からなる複数の型セット３０を使用して成形が行われる。
本実施の形態の成形装置Ｍ２は、成形室４０と型分解組立部５０と、これらの間における型セット３０の循環搬送を行う図示しない搬送機構が設けられている。
【００９１】
成形室４０には、型セット３０の搬送方向（Ｘ方向）に順に、加熱ステージ４１、加圧成形ステージ４２、冷却ステージ４３、が設けられている。
また、成形室４０には、これらの各ステージの間で型セット３０を移動させるための型セット送り機構４４が設けられている。
【００９２】
成形室４０の搬送方向の上流側の側面には型投入口４０ａが設けられ、型セット３０が型分解組立部５０から加熱ステージ４１に投入される。
また、成形室４０の下流側の側面には、型投排出４０ｂが設けられ、冷却ステージ４３から型セット３０が型分解組立部５０に排出される。
【００９３】
各ステージの各々には、上下方向（Ｚ方向）に対向する下プレート６１および上プレート６２が配置されている。上プレート６２は、プレス軸６３に固定されて昇降する。
【００９４】
また、下プレート６１および上プレート６２の各々には、温度調節機構６１ａおよび温度調節機構６２ａが設けられ、下プレート６１と上プレート６２の間に挟持される型セット３０の加熱や冷却が可能になっている。
一方、型分解組立部５０には、吸着搬送アーム５１と、供給ノズル５２（供給手段）と、素材パレット５３が設けられている。
【００９５】
吸着搬送アーム５１は図示しない三次元移動機構に支持され、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に移動自在に設けられ、先端部に設けられた真空吸着パッドによって、型セット３０の上型３２、成形素材９０、光学素子９１、成形素材９２、光学素子９３等を着脱自在に保持して搬送することで、型セット３０の分解、および成形素材９０を型セット３０の内部に実装する組立作業を自動的に行うことが可能になっている。
【００９６】
また、供給ノズル５２は図示しない三次元移動機構に支持され、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に移動自在に設けられ、先端部から熱分解材料Ａを吐出供給することが可能になっている。
【００９７】
なお、供給ノズル５２の構成は、型分解組立部５０を上述の実施の形態１の素材供給部２０とみなして、上述の図６や図７に例示した変形例の供給ノズル１９ａと同様な動作を行う構成としてもよい。
以下、本実施の形態２の成形装置Ｍ２の作用を説明する。
【００９８】
本実施の形態の成形装置Ｍ２の場合、まず、図８に例示された型分解組立部５０において、分解された状態の型セット３０を構成する下型３１における凹形の下型成形面３１ａの中心部に対して供給ノズル５２の先端部から熱分解材料Ａを塗布した後、その上に吸着搬送アーム５１に保持された成形素材９０を配置する。
【００９９】
これにより、成形素材９０は、下型３１の中心軸上に熱分解材料Ａを介して接着されて安定に固定される。
その後、吸着搬送アーム５１によってスリーブ３３を搬送し、下型３１に同軸に嵌合させ、さらに、吸着搬送アーム５１に保持された上型３２をスリーブ３３に嵌合させるように挿入して、型セット３０を組み立てる。
【０１００】
この組み立て作業において、本実施の形態２の成形装置Ｍ２の場合には、下型３１に熱分解材料Ａを介して成形素材９０が安定に固定されているため、組み立て中に成形素材９０の位置ずれは、発生しない。
なお、型セット３０の組み立て方法としては、図９および図１０に例示される変形例も考えられる。
【０１０１】
この図９に例示された変形例では、型分解組立部５０において、凸形の上型成形面３２ｂを有する上型３２を吸着搬送アーム５１によって空中に吸着保持した状態において、供給ノズル５２から上型成形面３２ｂの頂点に熱分解材料Ａを塗布する。
【０１０２】
その後、上型３２を、素材パレット５３に配列された成形素材９２の真上に位置決めおよび降下させて上型成形面３２ｂの頂点を成形素材９２の上面の中心位置に接触させ、成形素材９２を上型成形面３２ｂに接着してピックアップする。
【０１０３】
その後、上型３２を移動させ、図１０に例示されるように、下型３１に嵌合したスリーブ３３に対して、吸着搬送アーム５１に保持された上型３２を挿入することで、成形素材９２が、上型３２の上型成形面３２ｂの頂点に接着固定された状態に型セット３０が組み立てられる。
【０１０４】
この図９および図１０の変形例の場合には、吸着搬送アーム５１による成形素材９２の吸着および搬送が不要になるため、吸着搬送アーム５１が成形素材９２に接触することに起因する成形素材９２の汚染を防止できる利点がある。
【０１０５】
こうして、型分解組立部５０で組み立てられた型セット３０は、型投入口４０ａを通じて成形室４０の加熱ステージ４１に投入される。
【０１０６】
この時、型分解組立部５０から成形室４０への搬送過程においても、成形素材９０（成形素材９２）は、熱分解材料Ａを介して下型３１または上型３２に固定されているため、搬送中の成形素材９０等の位置ずれが防止される。
【０１０７】
加熱ステージ４１に投入された型セット３０は、下プレート６１と上プレート６２の間に挟まれて所定の温度に予熱された後、型セット送り機構４４によって次の加圧成形ステージ４２に移動される。
【０１０８】
そして、加圧成形ステージ４２では、下プレート６１と上プレート６２の間に挟まれた型セット３０を所定の成形温度Ｔｓに加熱しつつ加圧して光学素子９１に成形する。
このとき、成形温度Ｔｓまでの加熱によって型セット３０の内部の熱分解材料Ａは、分解および気化して消失する。
【０１０９】
その後、型セット３０は、加圧成形ステージ４２から次の冷却ステージ４３に移動され、下プレート６１と上プレート６２の間に挟まれて所定の温度の冷却された後、型投排出４０ｂを通じて型分解組立部５０に搬出され、吸着搬送アーム５１によって、上型３２やスリーブ３３を取り外す分解作業が行われ、成形された光学素子９１は、所定の収納場所に搬送される。
【０１１０】
分解された型セット３０は、再び、上述の組み立て作業によって成形素材９０が実装された後、成形室４０に投入される。
【０１１１】
この本実施の形態２の成形装置Ｍ２のように、成形素材９０が下型３１と上型３２の間に実装された型セット３０を、加熱ステージ４１、加圧成形ステージ４２、冷却ステージ４３の各工程毎に搬送して並行処理する成形方式は、高い生産性を実現できるメリットがあるが、型セット３０に成形素材９０を実装した後に搬送することになり、成形素材９０の搬送中の位置ずれのリスクがある。
【０１１２】
これに対して、本実施の形態２の成形装置Ｍ２の場合には、型セット３０の下型３１と上型３２の間に実装された成形素材９０を、熱分解材料Ａを介して安定に固定するため、上述の搬送中の位置ずれリスクを回避しつつ、各ステージでの並行処理による高い生産性を実現することが可能となる。
【０１１３】
また、上述の実施の形態１と同様に、この実施の形態２の場合でも、上述の図１０に例示したように、凸形状の下型成形面３１ｂおよび上型成形面３２ｂを有する下型３１および上型３２に成形素材９２を配置することが可能である。
【０１１４】
この場合も、凸形状の下型３１および上型３２では熱分解材料Ａが分解するより低い温度で、下型３１および上型３２により成形素材９２を挟んで固定することが前提となるが、これを凸形状でない下型成形面３１ａおよび上型成形面３２ａの下型３１および上型３２の場合に行ってもよい。
【０１１５】
（実施の形態３）
図１１は、本発明のさらに他の実施の形態である製造装置の構成例を示す略断面図である。
この実施の形態３の光学素子の製造装置としての成形装置Ｍ３では、一つの上型７５（第２成形型）に対して複数の下型７４（第１成形型）を順次、循環移動させて供給することにより成形を行う構成となっている。
【０１１６】
すなわち、下型成形面７４ａを有する複数の下型７４が水平方向（Ｘ方向）に移動されるスライドプレート７１に対向して、加熱プレス部７０が設けられている。
【０１１７】
この加熱プレス部７０は、プレス軸７３に支持された昇降プレート７２が設けられ、この昇降プレート７２の下面には、上型成形面７５ａを備えた上型７５と、スリーブ７６が同軸に固定されている。
昇降プレート７２には、上型７５の温度を制御する温度調節機構７２ａが装着されている。
【０１１８】
同様に、スライドプレート７１において、上方の昇降プレート７２に対向する位置には温度調節機構７１ａが設けられ、上型７５に対向する位置に位置決めされた下型７４の温度制御が行われる構成となっている。
下型７４の搬送方向の上流側には、ロードアーム７７および供給ノズル７８（供給手段）が設けられている。
【０１１９】
ロードアーム７７は、図示しない三次元移動機構に支持され、成形素材９０を真空吸着で保持して、下型７４の下型成形面７４ａに対して配置する動作を行う。
供給ノズル７８は、図示しない三次元移動機構に支持され、先端部から熱分解材料Ａを吐出供給することが可能になっている。
【０１２０】
スライドプレート７１には、下型７４の搬送を行うための下型送り機構７９が設けられている。
【０１２１】
そして、個々の下型７４は、スライドプレート７１における上流側で、下型成形面７４ａの中心部に供給ノズル７８から熱分解材料Ａを適量塗布された後、ロードアーム７７に保持された成形素材９０が配置され、成形素材９０は、熱分解材料Ａを介して下型成形面７４ａに接着固定された状態とされる。
【０１２２】
その後、下型７４は、下型送り機構７９によって上型７５の直下の位置に搬送されて位置決めされる。
【０１２３】
そして、プレス軸７３により上型７５およびスリーブ７６が下降して下型７４に嵌合し、成形素材９０が下型７４と上型７５との間に挟持された状態で温度調節機構７１ａおよび温度調節機構７２ａによる成形温度Ｔｓへの加熱が行われ、さらにプレス軸７３による加圧によって、成形素材９０は光学素子９１に成形される。
【０１２４】
この時、成形素材９０を下型７４に固定していた熱分解材料Ａは熱分解し気化して消失する。
その後、上型７５およびスリーブ７６を上昇させた後、光学素子９１が載置されている下型７４を下型送り機構７９によって下流側に移動させ、光学素子９１を取り出した後、下型７４を上流側に循環させる。
【０１２５】
この本実施の形態３の成形装置Ｍ３のように、下型７４のみを搬送、循環させるような成形方式においても高い生産性を実現できるが、上述の実施の形態２と同様に、下型７４の搬送における成形素材９０の位置ずれリスクが大きい。
【０１２６】
しかし、本実施の形態３の成形装置Ｍ３では熱分解材料Ａを使用して成形素材９０が下型７４の中心位置に安定に固定されているので、下型７４の搬送等に伴う成形素材９０の位置ずれの懸念は解消され、下型７４の循環使用による生産性の高い光学素子９１の成形を行うことができる。
【０１２７】
また、加熱プレス部７０における成形プロセスにおいて、下型７４に成形素材９０を固定するために使用された熱分解材料Ａが完全に熱分解する温度まで加熱するようにすれば、光学素子９１の品質が損なわれることもない。
【０１２８】
すなわち、本実施の形態３の成形装置Ｍ３によれば、光学素子９１の品質を損なうことなく、下型７４の循環使用による生産性の高い光学素子９１の成形を行うことができる。
また、この実施の形態３の成形装置Ｍ３の場合にも、上述の図９のように、上型７５の側に熱分解材料Ａを介して成形素材９０を接着して配置することも可能である。
【０１２９】
すなわち、スリーブ７６を下型７４の側に配置し、プレス軸７３を三次元移動機構により移動自在な構成とし、上型７５の上型成形面７５ａに熱分解材料Ａを塗布した後に、成形素材９０の上に位置決めしてピックアップする動作を行わせる。
【０１３０】
具体的には、たとえば、例えば図示しない素材パレット上に待機している成形素材９０に対して上型７５を相対的に移動させ、熱分解材料Ａを塗布した上型７５を下降させて成形素材９０を直接ピックアップするといった材料の供給方法が可能となる。
【０１３１】
上型７５の位置決めには、図示しない素材パレットを移動するか、もしくは上型７５を移動してもよい。この場合はロードアーム７７を成形素材９０の搬送に使用せずに済むため、ロードアーム７７が成形素材９０に接することに起因する異物付着を防止でき、異物付着等による製品不良の発生を防止できる。
【０１３２】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、光学素子の成形に限らず、一般の成形品の成形に広く適用することができる。その場合には、固定媒体としては、熱分解材料Ａに限らず、一般の接着材を用いてよい。
【０１３３】
（付記１） 光学素子材料を成形温度まで加熱後に光学成形転写面を有する一対の上下成形型で押圧成形することにより前記成形型から光学成形面を転写して光学素子を成形する光学素子の製造方法において、
前記光学素子材料を前記成形型上に載置した際に、成形型と光学素子材料の両者に接触する状態になるよう成形温度以下で熱分解、または蒸発気化する材料を供給することにより、光学素子材料を成形型に載置したあとの位置を保持したまま成形温度に加熱後成形型により押圧成形することを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３４】
（付記２） 付記１に記載の光学素子製造方法であって、前記熱分解材料が前記光学素子材料と接触後固化することにより前記光学素子材料を前記成形型に接着することを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３５】
（付記３） 付記１に記載の光学素子製造方法であって、前記熱分解材料の粘性が高く、熱分解するまでは接触した前記光学素子材料と離脱したり流動したりしないことを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３６】
（付記４） 付記１に記載の光学素子製造方法であって、前記光学素子材料を前記成形型上に載置する前に、光学素子材料の表面に前記熱分解材料を塗布することを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３７】
（付記５） 付記１に記載の光学素子製造方法であって、前記光学素子材料を前記成形型上に載置する前に、成形型表面に前記熱分解材料を塗布することを特徴とする光学素子製造方法。
【０１３８】
（付記６） 光学素子材料を成形温度まで加熱後に光学成形転写面を有する一対の上下成形型で押圧成形することにより前記成形型から光学成形面を転写して光学素子を成形する光学素子製造装置において、前記成形型と光学素子材料の両者に接触するよう成形温度以下で熱分解、または蒸発気化する材料を供給する手段を備えることを特徴とする光学素子製造装置。
【０１３９】
（付記７） 付記７に記載の光学素子製造装置であって、光学素子材料を搬送し成形型上に載置する載置手段を備え、光学素子材料を載置する前に前記熱分解材料を光学素子材料の表面に塗布する手段を備えることを特徴とする光学素子製造装置。
【０１４０】
（付記８） 付記７に記載の光学素子製造装置であって、光学素子材料を搬送し成形型上に載置する載置手段を備え、光学素子材料を載置する前に前記熱分解材料を成形型表面に塗布する手段を備えることを特徴とする光学素子製造装置。
【符号の説明】
【０１４１】
１０ 加熱プレス部
１１ 下プレート
１１ａ 温度調節機構
１２ 上プレート
１２ａ 温度調節機構
１３ プレス軸
１４ 下型
１４ａ 下型成形面
１４ｂ 下型成形面
１４ｃ 面頂部
１４ｄ 面頂部
１５ 上型
１５ａ 上型成形面
１５ｂ 上型成形面
１６ スリーブ
１７ 素材パレット
１７ａ 開口部
１８ ロードアーム
１８ａ 供給兼用ロードアーム
１９ 供給ノズル
１９ａ 供給ノズル
２０ 素材供給部
３０ 型セット
３１ 下型
３１ａ 下型成形面
３１ｂ 下型成形面
３２ 上型
３２ａ 上型成形面
３２ｂ 上型成形面
３３ スリーブ
４０ 成形室
４０ａ 型投入口
４０ｂ 型投排出
４１ 加熱ステージ
４２ 加圧成形ステージ
４３ 冷却ステージ
４４ 型セット送り機構
５０ 型分解組立部
５１ 吸着搬送アーム
５２ 供給ノズル
５３ 素材パレット
６１ 下プレート
６１ａ 温度調節機構
６２ 上プレート
６２ａ 温度調節機構
６３ プレス軸
７０ 加熱プレス部
７１ スライドプレート
７１ａ 温度調節機構
７２ 昇降プレート
７２ａ 温度調節機構
７３ プレス軸
７４ 下型
７４ａ 下型成形面
７５ 上型
７５ａ 上型成形面
７６ スリーブ
７７ ロードアーム
７８ 供給ノズル
７９ 下型送り機構
９０ 成形素材
９１ 光学素子
９１ａ 光学機能面
９１ｂ 光学機能面
９２ 成形素材
９３ 光学素子
９３ａ 光学機能面
９３ｂ 光学機能面
Ａ 熱分解材料
Ｍ１ 成形装置
Ｍ２ 成形装置
Ｍ３ 成形装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１成形型および第２成形型の一方に、成形素材を接着する第１工程と、
前記成形素材を前記第１成形型と前記第２成形型の間で挟圧して成形する第２工程と、
を含むことを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子の製造方法において、
前記第１工程では、前記第１成形型または前記第２成形型と、前記成形素材との間に接着媒体を供給し、前記接着媒体を介して、前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に接着することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の光学素子の製造方法において、
前記接着媒体は、前記成形素材の成形温度よりも低い温度で分解する熱分解材料からなることを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の光学素子の製造方法において、
前記接着媒体を塗布した前記第１成形型または前記第２成形型を、前記成形素材に対して相対的に移動させて接触させることにより、前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に配置することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の光学素子の製造方法において、
前記第１工程では、前記成形素材の表面に前記接着媒体を塗布した後に、前記第１成形型または前記第２成形型に前記成形素材を配置することで接着することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項２記載の光学素子の製造方法において、
前記第１工程では、前記第１成形型または前記第２成形型の表面に前記接着媒体を供給した後に、前記成形素材を配置することで接着することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項７】
対向して配置され、成形素材を挟圧して成形する第１成形型および第２成形型と、
前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に固定するための接着媒体を、前記第１成形型、前記第２成形型、および前記成形素材の少なくとも一つに供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする、光学素子の製造装置。
【請求項８】
請求項７記載の光学素子の製造装置において、
前記接着媒体は、前記成形素材の成形温度よりも低い温度で分解する熱分解材料からなることを特徴とする、光学素子の製造装置。
【請求項９】
請求項７記載の光学素子の製造装置において、
さらに、前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に載置する搬送手段を備え、
前記供給手段は、前記搬送手段によって前記成形素材が載置される前に、前記接着媒体を前記成形素材の表面に塗布することを特徴とする、光学素子の製造装置。
【請求項１０】
請求項７記載の光学素子の製造装置において、
さらに、前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に載置する搬送手段を備え、
前記供給手段は、前記搬送手段によって前記成形素材が載置される前に、前記接着媒体を前記第１成形型または前記第２成形型の表面に塗布することを特徴とする、光学素子の製造装置。
【請求項１】
対向する第１成形型および第２成形型の一方に、成形素材を接着する第１工程と、
前記成形素材を前記第１成形型と前記第２成形型の間で挟圧して成形する第２工程と、
を含むことを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子の製造方法において、
前記第１工程では、前記第１成形型または前記第２成形型と、前記成形素材との間に接着媒体を供給し、前記接着媒体を介して、前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に接着することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の光学素子の製造方法において、
前記接着媒体は、前記成形素材の成形温度よりも低い温度で分解する熱分解材料からなることを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の光学素子の製造方法において、
前記接着媒体を塗布した前記第１成形型または前記第２成形型を、前記成形素材に対して相対的に移動させて接触させることにより、前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に配置することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の光学素子の製造方法において、
前記第１工程では、前記成形素材の表面に前記接着媒体を塗布した後に、前記第１成形型または前記第２成形型に前記成形素材を配置することで接着することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項２記載の光学素子の製造方法において、
前記第１工程では、前記第１成形型または前記第２成形型の表面に前記接着媒体を供給した後に、前記成形素材を配置することで接着することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項７】
対向して配置され、成形素材を挟圧して成形する第１成形型および第２成形型と、
前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に固定するための接着媒体を、前記第１成形型、前記第２成形型、および前記成形素材の少なくとも一つに供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする、光学素子の製造装置。
【請求項８】
請求項７記載の光学素子の製造装置において、
前記接着媒体は、前記成形素材の成形温度よりも低い温度で分解する熱分解材料からなることを特徴とする、光学素子の製造装置。
【請求項９】
請求項７記載の光学素子の製造装置において、
さらに、前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に載置する搬送手段を備え、
前記供給手段は、前記搬送手段によって前記成形素材が載置される前に、前記接着媒体を前記成形素材の表面に塗布することを特徴とする、光学素子の製造装置。
【請求項１０】
請求項７記載の光学素子の製造装置において、
さらに、前記成形素材を前記第１成形型または前記第２成形型に載置する搬送手段を備え、
前記供給手段は、前記搬送手段によって前記成形素材が載置される前に、前記接着媒体を前記第１成形型または前記第２成形型の表面に塗布することを特徴とする、光学素子の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１２２０（Ｐ２０１１−１２２０Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４５５４７（Ｐ２００９−１４５５４７）
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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