(57)【要約】【課題】成形に先立って成形素材等に付着した異物を除去することで、安定した品質と生産性の向上を図る。【解決手段】成形素材２４を挟んで対向する一対の上型１８及び下型２０により成形素材２４を成形して光学素子を製造するものであり、成形素材２４を下型２０の上方に移送する工程と、移送した成形素材２４を下型２０に仮供給して位置決めする工程と、位置決め状態を保持しながら仮供給した成形素材２４を下型２０から取り出す工程と、取り出した成形素材２４をクリーニングする工程と、取り出した成形素材２４を下型２０に再び供給する工程とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形素材を挟んで対向する一対の成形型により前記成形素材を成形して光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記成形素材を前記成形型の上方に移送する工程と、
該移送した前記成形素材を前記成形型に仮供給して位置決めする工程と、
該位置決め状態を保持しながら仮供給した前記成形素材を前記成形型から取り出す工程と、
該取り出した前記成形素材と前記成形型との少なくとも一方をクリーニングする工程と、
取り出した前記成形素材を前記成形型に再び供給する工程と、を有する
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記成形素材の位置決めは、前記成形素材の外周を規制しながら該成形素材の中心軸と前記成形型の中心軸とを一致させて行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記クリーニングする工程では、前記成形素材と前記成形型との少なくとも一方に付着した付着物に気体を吹き付けて吹き飛ばす
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記吹き付ける気体として、空気又は不活性ガスを用いる
ことを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
成形素材を挟んで対向する一対の成形型により前記成形素材を成形して光学素子を製造する光学素子の製造装置において、
前記成形型に取り付けられ前記成形素材を位置決めする外周規制部材と、
前記成形素材と前記成形型との少なくとも一方をクリーニングする第１のクリーニング装置と、を備えている
ことを特徴とする光学素子の製造装置。
【請求項６】
前記外周規制部材には、前記成形素材と前記成形型との少なくとも一方をクリーニングする第２のクリーニング装置が設けられている
ことを特徴とする請求項５に記載の光学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型によりガラス等の成形素材を成形して光学素子を製造する光学素子の製造方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス等の熱可塑性素材を成形型を用いて成形し、非球面等の光学素子であっても高精度に成形可能とする製造技術が実用化されている。
従来、このような光学素子の製造装置として、例えば特許文献１には、成形素材に自由度を持たせつつ該成形素材を下型上に支承可能とした成形装置が開示されている。この特許文献１によれば、上型及び下型間に挟持した成形素材を押圧成形する際に、下型の周囲に成形素材の支承リングを設け、この支承リングに成形素材の周縁部を支承した状態で、該成形素材の傾斜方向の位置を修正し、支承リングとは別体の位置修正装置により位置修正してから成形する点が開示されている。
【０００３】
また、他の従来技術では、ガラス素材を金型に供給する前の別工程で位置決めしてから供給する技術が知られている。例えば図１３に示すように、トレイ１０１は複数の区画部１０１ａを有し、この区画部１０１ａに夫々収納されたガラス素材１０２を吸着パッド１０３で吸着する。
【０００４】
次に、図１４に示すように、この吸着したガラス素材１０２を、別位置の基台１０７上に設けられた位置出し装置１０４の上方に移動させる。次いで、この位置出し装置１０４に対し、ガラス素材１０２を下降させて吸着パッド１０３による吸着を解除する。次いで、このガラス素材１０２を位置決め部材１０５に挟み込んで位置決めする。こうして、例えばガラス素材１０２の中心軸と吸着パッド１０３の中心軸とを一致させる。
【０００５】
次いで、図１５に示すように、位置決め後のガラス素材１０２を吸着パッド１０３により再吸着して上昇させる。次に、図１６に示すように、吸着パッド１０３により再吸着したガラス素材１０２を、成形型１０６の上方に移動させ、ガラス素材１０２を成形型１０６の成形面１０６ａに供給していた（以下、後者の従来技術という）。
【特許文献１】特開２００６−１２４２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、支承リングに囲まれた下型の成形面に、成形素材の破片や異物が落下して付着すると、そのまま成形してしまう。このため、成形型の劣化の原因にもなり、また、光学素子の面形状不良等により外観品質も低下してしまう。
【０００７】
また、後者の従来技術では、事前にガラス素材１０２の位置出し装置１０４と成形型１０６との位置を厳密に調整しておく必要がある。また、位置出し装置１０４等も複雑で大掛かりな構造になる。更に、ガラス素材１０２を成形型１０６に供給するまでの中間工程で該ガラス素材１０２に異物が付着するおそれもある。
【０００８】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、成形に先立って成形素材等に付着した異物を除去することで、安定した品質と生産性の向上を図り得る光学素子の製造方法とその装置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】
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
成形素材を挟んで対向する一対の成形型により前記成形素材を成形して光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記成形素材を前記成形型の上方に移送する工程と、
該移送した前記成形素材を前記成形型に仮供給して位置決めする工程と、
該位置決め状態を保持しながら仮供給した前記成形素材を前記成形型から取り出す工程と、
該取り出した前記成形素材と前記成形型との少なくとも一方をクリーニングする工程と、
取り出した前記成形素材を前記成形型に再び供給する工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
前記成形素材の位置決めは、前記成形素材の外周を規制しながら該成形素材の中心軸と前記成形型の中心軸とを一致させて行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
前記クリーニングする工程では、前記成形素材と前記成形型との少なくとも一方に付着した付着物に気体を吹き付けて吹き飛ばすことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、
前記吹き付ける気体として、空気又は不活性ガスを用いることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、
成形素材を挟んで対向する一対の成形型により前記成形素材を成形して光学素子を製造する光学素子の製造装置において、
前記成形型に取り付けられ前記成形素材を位置決めする外周規制部材と、
前記成形素材と前記成形型との少なくとも一方をクリーニングする第１のクリーニング装置と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の光学素子の製造装置において、
前記外周規制部材には、前記成形素材と前記成形型との少なくとも一方をクリーニングする第２のクリーニング装置が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、成形に先立って成形素材等に付着した異物を除去することで、安定した品質と生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１は、光学素子の製造装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、この製造装置１０は、上下に対向する一対の上加熱板１２及び下加熱板１４と、これら上加熱板１２及び下加熱板１４間に配置された型セット１６と、型セット１６に成形素材２４を供給する供給装置２６と、を備えている。
【００１６】
上加熱板１２及び下加熱板１４には、夫々カートリッジヒータ１３、１５が内蔵されている。また、上加熱板１２を上下（対向）方向に駆動するエアシリンダ１７が設けられている。このエアシリンダ１７による上加熱板１２の昇降動作により、型セット１６の挟持、挟圧等の動作が行われる。
【００１７】
型セット１６は、上型１８、下型２０、及びスリーブ２２を有している。上型１８及び下型２０は、スリーブ２２の内部で、それぞれの成形面１８ａ，２０ａが対向するようにスリーブ２２の両端側から嵌挿されている。上型１８は段付き円柱状をなし、大径の基部１８1と小径の先端部１８2とを有している。この先端部１８2の端面に、凹球面状の成形面１８ａが成形されている。
【００１８】
また、下型２０も段付き円柱状をなし、大径の基部２０1と小径の先端部２０2とを有している。この先端部２０2の端面に、凹球面状の成形面２０ａが成形されている。なお、成形面１８ａの曲率半径と成形面２０ａの曲率半径は相違している。
【００１９】
上型１８は、スリーブ２２の軸方向に摺動可能となっている。また、上型１８の成形面１８ａと下型２０の成形面２０ａとの間には、所定形状の成形素材２４が配置されている。本実施形態では、この成形素材２４としてガラス素材が用いられている。この成形素材２４は、両端面が凸球面をなす円柱状をなし、その外周面は中心の光軸と略一致した状態に加工されている。
【００２０】
なお、上型１８及び下型２０は、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金を研磨して仕上げられている。また、成形素材２４は、市販の光学ガラスが用いられている。
供給装置２６は、図２に示すように、吸着パッド３０と、第１のクリーニング装置としてのクリーニング装置３２とを有している。この吸着パッド３０は、主として上型１８の押圧方向（図の上下方向）に移動可能となっている。また、クリーニング装置３２は、この吸着パッド３０と一体的に、又は吸着パッド３０とは独立して移動可能となっている。
【００２１】
吸着パッド３０は、中空円筒部の先端にパッド部を有し、真空圧にて成形素材２４を吸着する機能を有する。この吸着パッド３０は、その中心軸３０ａと成形素材２４の中心軸２４ａとを一致させた状態で成形素材２４を吸着し、移送することができる。
【００２２】
また、クリーニング装置３２は、複数のノズル３４を有していて、このノズル３４から気体３５を勢い良く噴出する。そして、成形素材２４や下型２０の成形面２０ａに付着した破片等の異物を吹き飛ばす。気体３５の種類は限定されないが、例えば空気や窒素ガス（Ｎ2）等が用いられる。
【００２３】
更に、本実施形態では、下型２０に取り付けられて成形素材２４の外周位置を規制する外周規制部材としての外周規制リング２８を有している。
外周規制リング２８は、下型２０の上面外周部に取付けられるもので、略円筒状をなしている。この外周規制リング２８は、成形素材２４の中心軸２４ａと下型２０の中心軸とを一致させる機能を有する。
【００２４】
図３は、外周規制リング２８の外観を示す図である。同図３に示すように、外周規制リング２８は、軸方向の下方側が小径となる円錐面（テーパ面）２８ａと、この円錐面２８ａに連通する素材収容孔２８ｂとが形成されている。この円錐面２８ａは、上型１８の先端部１８2との干渉を避けるとともに、成形素材２４を搬入しやすくする機能を有している。
【００２５】
また、素材収容孔２８ｂは、高精度に加工されていて、ここに成形素材２４が収容されることで、下型２０の中心軸との中心位置決めがなされるようになっている。また、素材収容孔２８ｂは、大径の有底孔２８ｃに連通している。外周規制リング２８は、この有底孔２８ｃを介して段付き状の下型２０の先端部２０2に嵌合されて取り付けられる。この取り付け状態では、外周規制リング２８の中心軸Ｏ’は、上型１８及び下型２０の中心軸Ｏと略一致するように高精度に加工されている。
【００２６】
これにより、外周規制リング２８の素材収容孔２８ｂに成形素材２４が収容されると、成形素材２４の中心軸と上型１８及び下型２０の中心軸Ｏとが略一致する。
なお、本実施形態では、外周規制リング２８と下型２０とを別体として取り付けた場合について説明したが、これに限らず、例えば外周規制リング２８と下型２０とを一体的に取り付けてもよい。
【００２７】
図４は、この外周規制リング２８に、第２のクリーニング装置としてのクリーニング装置３２’を取り付けた状態を示している。
このクリーニング装置３２’は、外周規制リング２８に形成された気体噴出孔２９を有している。この気体噴出孔２９は、下型２０に形成された気体噴出孔２１と連通している。本実施形態では、この気体噴出孔２９、２１は不図示のポンプ及び窒素ガス（Ｎ2）ボンベに連結されている。そして、クリーニング時には、気体噴出孔２９から窒素ガス（Ｎ2）を勢い良く噴出する。
【００２８】
このように、窒素ガス（Ｎ2）を用いることで、他の部材を酸化させないようにしている。但し、ガスの種類は限定されず、例えば空気や他の不活性ガスを用いてもよい。
次に、図５〜図１２に基づき本実施形態の光学素子の製造工程について説明する。なお、図７〜図１２では、図６に示した下加熱板１４の図示を省略している。
【００２９】
図５において、成形素材２４は、複数の区画部４０ａを有するトレイ４０に１個ずつ収納されている。この成形素材２４を、型セット１６の下型２０上に供給するために供給装置２６の吸着パッド３０を用いる。
【００３０】
まず、目的の成形素材２４の上方に吸着パッド３０を移動させ、下降させて成形素材２４を真空圧により吸着する。この場合の成形素材２４と吸着パッド３０との位置決めは、多少位置ズレ（ラフな位置決め）が生じていてもよい。次いで、吸着パッド３０を上昇させて吸着した成形素材２４を持ち上げる。
【００３１】
次に、図６に示すように、吸着した成形素材２４を下型２０の上方に移送する。その位置で、吸着した成形素材２４に対しクリーニング装置３２のノズル３４から気体３５を吹き付けるとよい。これにより、トレイ４０への収納時や移送時に成形素材２４に付着した異物を吹き飛ばす。
【００３２】
なお、クリーニング装置３２は、吸着パッド３０と一体的に移動可能に、又は独立して移動可能に構成することもできる。クリーニング装置３２を吸着パッド３０と独立して移動可能な場合は、クリーニング装置３２のみを移動させて、下型２０の成形面２０ａに向けて気体３５を吹き付けることもできる。なお、下型２０の上面には、例えば予め外周規制リング２８を装着しておく。
【００３３】
次に、図７に示すように、吸着パッド３０を下降させ、その先端に吸着した成形素材２４を下型２０の成形面２０ａに供給する（仮供給）。このとき、吸着パッド３０により成形素材２４を吸着したまま、成形素材２４を素材収容孔２８ｂに押し込むようにして供給する。また、成形素材２４は、多少芯ずれがあったとしても、外周規制リング２８の円錐面２８ａに案内されながら素材収容孔２８ｂに収容される。
【００３４】
この場合、吸着パッド３０で成形素材２４を押し込むため、素材収容孔２８ｂとの間で傷が付かないように注意して行う。そのためには、成形素材２４と素材収容孔２８ｂとの間の芯ずれを極力少なくする。その後、吸着パッド３０による吸着を解除する。これにより、成形素材２４は吸着パッド３０からの拘束を解除され、成形素材２４の中心軸２４ａ（図２参照）と上型１８及び下型２０の中心軸Ｏとが一致して位置決めされる。
【００３５】
図８は、下型２０に成形素材２４を供給するときの他の実施形態を示す図である。
この図８では、下型２０の上方の所定位置で吸着パッド３０の吸着を解除し、成形素材２４を自然落下させる。この場合、成形素材２４は、多少の芯ずれがあったとしても外周規制リング２８の円錐面２８ａに案内されながら、素材収容孔２８ｂに供給される。この場合、成形素材２４には外力が作用せず自重により落下するため、傷が付くおそれも生じない。
【００３６】
次いで、図９に示すように、供給装置２６は、吸着パッド３０を下降させて再び成形素材２４を吸着し、そのまま真上に上昇する。そして、成形素材２４を所定の高さ位置で待機させる。このとき、成形素材２４は下型２０に対して位置修正（位置決め）が完了している状態である。
【００３７】
次に、図１０に示すように、前工程で成形素材２４を下型２０の成形面２０ａに供給したときに、該成形素材２４に付着した素材片等の異物を、成形素材２４を空中保持した状態でクリーニング装置３２によって吹き飛ばす。なお、このクリーニング装置３２により、成形素材２４のみならず、下型２０の成形面２０ａをクリーニングしてもよい。成形素材２４と下型２０の成形面２０ａの両方をクリーニングすることで、異物のない良好な状態で成形を行うことができる。
【００３８】
図１１は、外周規制リング２８にもクリーニング装置３２’が設けられた例を示している。
この場合、供給装置２６にはクリーニング装置３２が設けられ、また、外周規制リング２８にはクリーニング装置３２’が設けられている。これにより、例えばクリーニング装置３２のノズル３４から、成形素材２４と下型２０の成形面２０ａに向けて気体３５を吹き付ける。続いて、外周規制リング２８に設けた気体噴出孔２９から、成形素材２４に向けて気体３５を吹き付ける。こうして、成形素材２４に付着した異物のみならず、下型２０の成形面２０ａに付着した異物をも吹き飛ばして、クリーンにすることができる。
【００３９】
次に、図１２に示すように、吸着パッド３０を下降させて、先端に吸着した成形素材２４を下型２０の成形面２０ａに供給する。こうして供給された成形素材２４は、外周規制リング２８によって正確に位置決めされ、かつ成形素材２４や下型２０の成形面２０ａには異物の付着がないものである。
【００４０】
下型２０の成形面２０ａに成形素材２４が載置された後、下型２０の外周にスリーブ２２が嵌挿される。なお、本実施形態では、下型２０にスリーブ２２を嵌挿する前に成形素材２４を供給する場合について説明したが、これに限らず、例えばスリーブ２２を嵌挿した状態で成形素材２４を供給することもできる。
【００４１】
なお、図１２の工程を終了後、供給装置２６を退避させる。その後、下型２０に対して上型１８を接近移動させて成形素材２４を押圧変形させる成形工程が行われる。
本実施形態によれば、下型２０の上方に移送した成形素材２４を下型２０の成形面２０ａに仮供給するようにしたので、吸着パッド３０によりラフな位置決め状態で成形素材２４を瞬時に吸着することができ、生産性の向上を図ることができる。また、仮供給して位置決めした成形素材２４を下型２０から取り出し、空中保持したままクリーニング装置３２により、異物を吹き飛ばすようにしたので、成形素材２４の周囲に付着した異物を確実に除去することができる。更に、異物のないクリーンな成形素材２４を下型２０に供給し、正確に位置決めした状態で成形することができるので、成形された光学素子には面形状不良が生じることはない。
【００４２】
また、本実施形態によれば、成形素材２４に付着した異物のみならず、下型２０の成形面２０ａに付着した異物をも除去することにより、安定した品質の光学素子を得ることができる。
【００４３】
更に、本実施形態によれば、成形素材２４の位置決めを、下型２０に取り付けた外周規制リング２８で行うようにしたので、大掛かりな装置を必要とすることなく、装置の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】光学素子の製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】供給装置の構成を示す図である。
【図３】外周規制リングの外観を示す図である。
【図４】外周規制リングにクリーニング装置を取り付けた状態を示す図である。
【図５】本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図６】本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図７】本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図８】本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図９】本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図１０】本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図１１】本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図１２】本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図１３】トレイに収納された成形素材の従来例を示す図である。
【図１４】成形素材を位置出し装置に搬送した状態の従来例を示す図である。
【図１５】位置決め後の成形素材を上方に持ち上げた状態の従来例を示す図である。
【図１６】位置決め後の成形素材を成形型の上方に移送した状態の従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０      光学素子の製造装置
１２      上加熱板
１３      カートリッジヒータ
１４      下加熱板
１５      カートリッジヒータ
１６      型セット
１７      エアシリンダ
１８      上型
１８ａ    成形面
１８1    基部
１８2    先端部
２０      下型
２０ａ    成形面
２０1    基部
２０2    先端部
２１      気体噴出孔
２２      スリーブ
２４      成形素材
２４ａ    中心軸
２６      供給装置
２８      外周規制リング
２８ａ    円錐面
２８ｂ    素材収容孔
２８ｃ    有底孔
２９      気体噴出孔
３０      吸着パッド
３０ａ    中心軸
３２      クリーニング装置
３２’    クリーニング装置
３４      ノズル
３５      窒素ガス
４０      トレイ
４０ａ    区画部
Ｏ        中心軸
Ｏ’      中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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