(57)【要約】【課題】簡便かつ低コストにて、所望の温度分布で多様な形状の光学素材の加熱を行う。【解決手段】搬送路１２を介して成形室に接続される成形用加熱装置７の円筒形の加熱室７ａの内部に、搬送アーム５による光学素材１の搬送経路を挟んで対向するように一対のヒータユニット２を設け、個々のヒータユニット２は同心円状の独立に上下動可能な複数のヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄで構成し、ヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの各々を、駆動アーム４ａを介してヒータセグメント駆動源４にて上下動させることで、光学素材１の形状や目的の温度分布に応じて、光学素材１に対するヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの位置を変化させることで、所望の温度分布で多様な形状の光学素材の加熱を行う。【選択図】  図３Ａ
2009249210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子成形装置に供される熱可塑性の光学素材を加熱する成形用加熱装置であって、
互いに独立に可動な複数の加熱手段と、
複数の前記加熱手段の各々の位置を制御する位置制御機構と、
を含むことを特徴とする成形用加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の成形用加熱装置において、
複数の前記加熱手段は、前記光学素子成形装置に搬入される前記光学素材の搬送経路に交差する方向に対向して同心円状に配置され、
前記位置制御機構は、個々の前記加熱手段を対向方向に変位させることを特徴とする成形用加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の成形用加熱装置において、
複数の前記加熱手段は、前記光学素子成形装置に搬入される前記光学素材の搬送経路に交差する方向に対向して同心円状に配置され、
前記位置制御機構は、個々の前記加熱手段を前記光学素材の搬送方向に平行な方向に変位させることを特徴とする成形用加熱装置。
【請求項４】
熱可塑性の光学素材の成形を行う成形型を備えた成形部と、前記成形部に供される前記光学素材の加熱を行う加熱部とを含み、
前記加熱部は、
互いに独立に可動な複数の加熱手段と、
複数の前記加熱手段の各々の位置を制御する位置制御機構と、
を含むことを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項５】
請求項４記載の光学素子成形装置において、
複数の前記加熱手段は、前記成形部に搬入される前記光学素材の搬送経路に交差する方向に対向して同心円状に配置され、
前記位置制御機構は、個々の前記加熱手段を対向方向に変位させることを特徴とする光学素子成形装置。
【請求項６】
請求項４記載の光学素子成形装置において、
複数の前記加熱手段は、前記成形部に搬入される前記光学素材の搬送経路に交差する方向に対向して同心円状に配置され、
前記位置制御機構は、個々の前記加熱手段を前記光学素材の搬送方向に平行な方向に変位させることを特徴とする光学素子成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形用加熱装置および光学素子成形装置に関し、たとえば、ガラス等の光学素材の型成形前の加熱等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子成形装置において、成形前の光学素材の加熱に用いられる光学素材加熱装置としては、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。
すなわち、成形室の入口の手前における光学素材の搬送路に、搬送路と同軸な円筒状の断熱部材の内周に加熱用ヒータが筒状に設けられた加熱装置を配置し、搬送路を通じて成形室に搬送される途中の光学素材を、一旦、加熱装置の内部で停止させて加熱用ヒータにて所定の温度に加熱した後に、成形室に搬入して成形を行うものである。
【０００３】
ところが、この特許文献１のような加熱装置の構成では、光学素材の搬送路の経路を取り巻くように円筒状に配置されており、挿入加熱される略円板状等の光学素材の中心軸は、加熱装置の中心軸に対して垂直であるため、光学素材は成形面側（厚さ方向）からの加熱に加えて外周側（径方向）からも加熱されるので、加熱装置の中心軸に対して外周ほど加熱用ヒータとの距離が近くなって高温に加熱されることになり、光学素材の内部に、中心軸に対して非対称な温度分布が生じる。そのため、成形された光学素子に円周方向のアスやひけが発生するという技術的課題があった。
【０００４】
そこで、特許文献２では、成形室への搬送路に対して軸方向が直交する円筒状の光学素材加熱装置の両端面内に螺旋状に加熱ヒータを配置し、略円板形の光学素材の厚さ方向の両面から加熱されるようにして、上述の特許文献１の技術的課題を解決した技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献２に開示された光学素材加熱装置にあっては、加熱用ヒータが円筒状の空間の両端面に平面状かつスパイラル状に配置されているため、加熱される光学素材の温度分布は当該光学素材の中心軸に対して円心円状にはなるものの、加熱用ヒータが固定的に設置されているため、光学素材の表裏両面の成形面の形状が非対称であった場合、光学素材の温度分布は当該光学素材の中心軸に対して同心円状にならない、という技術的課題がある。
【０００６】
すなわち、特許文献２の技術では、所望の温度分布で多様な形状の光学素材の加熱を行いたい場合には、光学素材の形状が変化する都度、光学素材加熱装置を専用の別の形状のものに交換する等の長時間を要する煩雑な工程を要するとともにコスト高になる、という技術的課題がある。
【特許文献１】特開昭６２−１８２１２０号公報
【特許文献２】特開平７−２６７６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、簡便かつ低コストにて、所望の温度分布で多様な形状の光学素材の加熱を行うことが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、光学素子成形装置に供される熱可塑性の光学素材を加熱する成形用加熱装置であって、
互いに独立に可動な複数の加熱手段と、
複数の前記加熱手段の各々の位置を制御する位置制御機構と、
を含む成形用加熱装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、熱可塑性の光学素材の成形を行う成形型を備えた成形部と、前記成形部に供される前記光学素材の加熱を行う加熱部とを含み、
前記加熱部は、
互いに独立に可動な複数の加熱手段と、
複数の前記加熱手段の各々の位置を制御する位置制御機構と、
を含む光学素子成形装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡便かつ低コストにて、所望の温度分布で多様な形状の光学素材の加熱を行うことが可能な技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
［実施の形態１］
図１は、本発明の一実施の形態である成形用加熱装置およびそれを備えた光学素子成形装置の構成の一例を示す略断面図であり、図２は、本発明の一実施の形態である成形用加熱装置を構成するヒータ部分の構成の一例を示す概念図である。
【００１２】
図３Ａおよび図３Ｂは、本実施の形態の成形用加熱装置の作用の一例を示す略断面図である。
本実施の形態の光学素子成形装置１００は、成形室６（成形部）と、この成形室６の成形室入り口１１に接続される搬送路１２の途中に配置された成形用加熱装置７を備えている。
【００１３】
成形室６内には上型９および下型１０からなり、光学素材１を押圧成形する成形型が同一軸上で上下に対向して設けられている。
成形室６には、光学素材１を上型９と下型１０の間に搬入しかつ押圧成形した後の光学素子を搬出する成形室入り口１１が設けられ、この成形室入り口１１に光学素材１等の搬送路１２が取り付けられている。
【００１４】
搬送路１２の途中における成形室６に近接した位置には、成形用加熱装置７が設けられている。
この場合、成形用加熱装置７は、軸方向が搬送路１２に上下方向に直交する略円筒型の加熱室７ａ（加熱部）を備え、この加熱室７ａの上下の両端面には、搬送路１２における光学素材１の搬送経路を挟んで対向するように、一対の平面状のヒータユニット２が設けられている。
【００１５】
個々のヒータユニット２は、図２に例示されるように、同心円状に独立に配置された複数のヒータセグメント２ａ（加熱手段）、ヒータセグメント２ｂ（加熱手段）、ヒータセグメント２ｃ（加熱手段）、ヒータセグメント２ｄ（加熱手段）で構成され、ヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの各々は、個別に背面側を断熱部材３によって覆われている。
【００１６】
個々のヒータユニット２には、ヒータセグメント駆動源４（位置制御機構）が設けられ、このヒータセグメント駆動源４は、ヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの各々を支持する複数の駆動アーム４ａを備えている。
【００１７】
そして、個々のヒータユニット２のヒータセグメント駆動源４は、この駆動アーム４ａの各々を伸縮させることで、同心円状に配置されたヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの各々を、一対のヒータユニット２の対向方向に独立に変位させることが可能になっている。
【００１８】
搬送路１２の内部には、先端部に搬送皿支持部１３を備えた搬送アーム５が設けられている。搬送皿支持部１３には、搬送皿８に載置された光学素材１が中心軸Ｓを鉛直方向にした姿勢で、すなわち光学素材１の互いに表裏をなす被成形面１ａが上下方向を向く姿勢で、搭載可能になっている。
【００１９】
搬送アーム５は、エアシリンダ等の駆動源（図示省略）により搬送路１２内を図１における左右方向の搬送方向に移動するとともに、図示を省略した制御装置により成形用加熱装置７の中心（詳しくは成形用加熱装置７の加熱室７ａに設けられたヒータユニット２の中心）および、その奥の成形室６における上型９および下型１０の対向軸線の各々に対して光学素材１の中心軸Ｓを一致させる位置に光学素材１を搬送し、かつその位置で所要の時間だけ停止し得るようにその移動が制御されるようになっている。
【００２０】
［作用］
以下、本実施の形態の作用の一例について説明する。
図１、図３Ａおよび図３Ｂに例示されるように、まず、光学素材１を搬送皿８に被成形面１ａが上下方向になる姿勢で載せ、搬送アーム５の先端に設けた搬送皿支持部１３に載せて搬送アーム５で支持する。
【００２１】
次に、搬送アーム５を搬送路１２内で成形用加熱装置７の方向に移動し、光学素材１を載せた搬送皿８を成形用加熱装置７内に搬送する。そして、光学素材１の中心軸Ｓとヒータユニット２の中心とが合致した位置で搬送アーム５による光学素材１の搬送を停止する。
【００２２】
そして、光学素材１が、その形状等に応じて目的の温度分布になるように、たとえば、図３Ａまたは図３Ｂのように、ヒータセグメント駆動源４を用いてヒータユニット２の個々のヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの位置を上下に移動させてヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄを位置決めした後、所望する時間の加熱を行って光学素材１を成形可能な状態にまで軟化する。
【００２３】
なお、この光学素材１の加熱中に必要に応じて、ヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの各々を適宜変位させてもよい。
その後、搬送路１２内の搬送アーム５をさらに前進させ、搬送皿８に載置された光学素材１を成形室６の内部に搬入し、加熱軟化した光学素材１の中心軸Ｓを上型９と下型１０の対向軸線上に位置決めし、上型９の成形面９ａおよび下型１０の成形面１０ａにて、加熱軟化した光学素材１の上下の被成形面１ａを挟圧して、当該成形面９ａおよび成形面１０ａの形状を被成形面１ａに転写するように成形することで、光学素材１から所望の形状の光学素子を成形する。
【００２４】
上述の図３Ａは、ヒータユニット２の中央のヒータセグメント２ａを最も光学素材１に接近するように突出させ、その周囲のヒータセグメント２ｂ〜ヒータセグメント２ｄは、外側ほど光学素材１との距離が漸増するように位置決めして加熱する場合が例示されている。
【００２５】
この図３Ａに例示されたヒータユニット２の配置は、光学素材１の被成形面１ａの中央部の加熱温度を相対的に高くする例である。
また、上述の図３Ｂに例示されたヒータユニット２の配置は、一対のヒータユニット２の各々の複数のヒータセグメント２ａおよびヒータセグメント２ｄが、光学素材１からほぼ等距離となるように配置し、光学素材１の全体を均一に加熱する例である。
【００２６】
なお、図３Ａおよび図３Ｂでは、一対のヒータユニット２のヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの各々を、光学素材１の被成形面１ａに関して上下方向にほぼ対称に配置する場合が例示されているが、光学素材１の上下の被成形面１ａの形状が非対称な場合には、それぞれの形状に応じて、上下のヒータユニット２のヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの配置を非対称にしてもよい。
【００２７】
このように本実施の形態では、成形用加熱装置７の円筒状の加熱室７ａの上下の端面に平面状に配置された一対のヒータユニット２の各々を独立に変位可能なヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄで構成し、このヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄをヒータセグメント駆動源４によって、光学素材１の中心軸Ｓ上で上下に移動することで、たとえば、光学素材１の被成形面１ａの形状が非対称なものであっても、均等に熱があたえられるようにヒータユニット２のヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄの位置調整が行えるので、光学素材１を均等な温度分布になるように加熱することができる。
【００２８】
また、意図的に、光学素材１内で任意の温度分布を持つように加熱することもできる。
すなわち、成形用加熱装置７を交換する等の煩雑かつ高コストな作業を必要とすることなく、簡便かつ低コストにて、所望の温度分布で多様な形状の光学素材１の加熱を行うことができる。
［実施の形態２］
図４は、本発明の他の実施の形態である成形用加熱装置およびそれを備えた光学素子成形装置の構成の一例を示す略断面図であり、図５Ａおよび図５Ｂは、本実施の形態の成形用加熱装置の作用の一例を示す略断面図である。
【００２９】
この実施の形態２の光学素子成形装置１０１に備えられた成形用加熱装置７１は、搬送アーム５に保持された光学素材１を挟んで上下方向に対向する一対のヒータユニット２０の各々を、同心円状に配置された複数のヒータセグメント２０ａ（加熱手段）、ヒータセグメント２０ｂ（加熱手段）、ヒータセグメント２０ｃ（加熱手段）、ヒータセグメント２０ｄ（加熱手段）およびこれらを個別に保持する断熱部材３で構成し、このヒータセグメント２０ａ〜ヒータセグメント２０ｄの各々が、一対のヒータユニット２０の対向方向に直交する水平方向に独立に可動にした点が、上述の実施の形態１と異なっている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので同一構成部分には同一番号を付してその説明を省略する。
【００３０】
この場合、一対のヒータユニット２０の各々を構成するヒータセグメント２０ａ〜ヒータセグメント２０ｄの各々は、駆動アーム４０ａを介してヒータセグメント駆動源４０（位置制御機構）に支持され、それぞれ独立に水平方向の位置が制御可能になっている。
【００３１】
これにより、たとえば、図５Ａまたは図５Ｂに例示されるように、一対のヒータユニット２０のヒータセグメント２０ａ〜ヒータセグメント２０ｄの各々の位置を設定することができる。
【００３２】
本実施の形態２では、光学素材１の形状を確認してから一対のヒータユニット２０の各々を構成するヒータセグメント２０ａ〜ヒータセグメント２０ｄの各々を光学素材１の中心軸Ｓに対して直交する左右方向に移動させて配置を調整することで、たとえば、光学素材１に最も熱が当たりやすい箇所を避け、熱が当たりにくい箇所に熱を与えるようにヒータセグメント２０ａ〜ヒータセグメント２０ｄの位置を調整して加熱を行えるので、光学素材１の形状が多様に変化しても光学素材１を均等な温度分布になるように加熱することができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の上述の各実施の形態によれば、成形用加熱装置７（成形用加熱装置７１）のヒータユニット２（ヒータユニット２０）を構成するヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄ（ヒータセグメント２０ａ〜ヒータセグメント２０ｄ）を、たとえば光学素材１の中心軸Ｓに対して移動可能にすることで、光学素材１の形状に合わせた加熱状態の調整が可能な成形用加熱装置を提供できる。
【００３４】
さらに、光学素材１の形状に合わせてヒータユニット２（ヒータユニット２０）を構成するヒータセグメント２ａ〜ヒータセグメント２ｄ（ヒータセグメント２０ａ〜ヒータセグメント２０ｄ）の位置調整が行えることで、たとえば、光学素材１の中心軸Ｓ上に対して均等な温度分布を作り出すように加熱することができ、光学素材１から成形された光学素子に発生する円周方向のアスやひけを防止することが可能な成形用加熱装置を提供できる。
【００３５】
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。
（付記）
光学素材を加熱および軟化し、光学素材の被成形面側から成形型により加圧して光学素子を成形する光学素子成形装置における光学素子の成形用加熱装置において、光学素材の形状に合わせて加熱用ヒータの位置を調整し得るようにしたことを特徴とする光学素子の成形用加熱装置。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態である成形用加熱装置およびそれを備えた光学素子成形装置の構成の一例を示す略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である成形用加熱装置を構成するヒータ部分の構成の一例を示す概念図である。
【図３Ａ】本発明の一実施の形態である成形用加熱装置の作用の一例を示す略断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施の形態である成形用加熱装置の作用の一例を示す略断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である成形用加熱装置およびそれを備えた光学素子成形装置の構成の一例を示す略断面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施の形態である成形用加熱装置の作用の一例を示す略断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施の形態である成形用加熱装置の作用の一例を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  光学素材
１ａ  被成形面
２  ヒータユニット
２ａ  ヒータセグメント
２ｂ  ヒータセグメント
２ｃ  ヒータセグメント
２ｄ  ヒータセグメント
３  断熱部材
４  ヒータセグメント駆動源
４ａ  駆動アーム
５  搬送アーム
６  成形室
７  成形用加熱装置
７ａ  加熱室
８  搬送皿
９  上型
９ａ  成形面
１０  下型
１０ａ  成形面
１１  成形室入り口
１２  搬送路
１３  搬送皿支持部
２０  ヒータユニット
２０ａ  ヒータセグメント
２０ｂ  ヒータセグメント
２０ｃ  ヒータセグメント
２０ｄ  ヒータセグメント
４０  ヒータセグメント駆動源
４０ａ  駆動アーム
７１  成形用加熱装置
１００  光学素子成形装置
１０１  光学素子成形装置
Ｓ  中心軸
【図２】
2009249210.tif 000003
【図１】
2009249210.tif 000004
【図３Ａ】
2009249210.tif 000005
【図３Ｂ】
2009249210.tif 000006
【図４】
2009249210.tif 000007
【図５Ａ】
2009249210.tif 000008
【図５Ｂ】
2009249210.tif 000009