JP2008297157A - 光学素子の製造方法とその装置 - Google Patents

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Abstract

【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

Description

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。
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。
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。
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。
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)。
特開2006−124274号公報
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
光学素子の製造装置の概略構成を示す図である。 供給装置の構成を示す図である。 外周規制リングの外観を示す図である。 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。 本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。 本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。 本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。 本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。 本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。 本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。 本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。 本実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。 トレイに収納された成形素材の従来例を示す図である。 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。 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。 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
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

Claims (6)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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