JP6234316B2 - 光学素子の製造装置 - Google Patents
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Description
ステージユニットには、温度制御ブロックが取り付けられる。この温度制御ブロックは、温度制御が可能であり、対応付けされた工程(加熱工程、加圧工程、又は冷却工程)の条件が設定されている。
〔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。
成形室2は、遮蔽板2aと、投入側シャッタ2bと、排出側シャッタ2cと、内部シャッタ2dと、を有する。
加熱ステージ10、加圧ステージ20、及び冷却ステージ30は、一対の下ステージユニット11,21,31及び上ステージユニット12,22,32と、加圧部13,23,33と、を有する。
下ステージユニット11,21,31は、温度制御ブロック11a,21a,31aと、均熱部材11b,21b,31bと、を有する。同様に、上ステージユニット12,22,32も、温度制御ブロック12a,22a,32aと、均熱部材12b,22b,32bと、を有する。
上型101と下型102とは、対向して配置されている。上型101及び下型102は、例えば円柱形状を呈する。
上型101の上端には、段付き部101bが形成されている。また、下型102の下端にも、段付き部102bが形成されている。
図3に示す温度制御ブロック110は、図1に示す温度制御ブロック11a,21a,31a,12a,22a,32aとして用いることができる。
温度制御ブロック110は、型セット100の移送方向である第1の方向(矢印D1)と一対のステージユニット(11,12,21,22,31,32)の対向方向である第2の方向(矢印D2)とに直交する第3の方向(矢印D3)の両端側に、カートリッジヒータ112〜115が配置された加熱領域R2,R3を含む。また、温度制御ブロック110は、第3の方向(矢印D3)の中央側に位置する非加熱領域R1を含む。この非加熱領域R1は、第1の方向(矢印D1)の全体に亘ってカートリッジヒータ112〜115が配置されない領域である。なお、第3の方向(矢印D3)は、互いに直交するXYZ座標系のY方向に一致する。
型セット100を利用して成形素材201から光学素子202を製造する工程は、型セット100の組み立て工程、加熱工程、加圧工程、冷却工程、分解工程の流れをとる。通常、型セット100の組み立て工程と分解工程は、光学素子の製造装置1の外で実施される。光学素子の製造装置1では、加熱工程、加圧工程、冷却工程が順次実施される。
まず、型セット100の組み立て工程について説明する。
下型102の上面に補助型104を載せた状態で、例えばボール形状の成形素材201を補助型204の貫通孔の中に入れて、下型102の成形面102aの上に載せる。
次に、成形素材201を加熱軟化させる加熱工程について説明する。
型セット100は、成形室2内において、加圧ステージ20等が配置された成形空間に移送される前に、投入側載置台40が配置される空間(予備室)で型セット100の内部を窒素ガスにより置換される。
型セット100は、移送ロボットによって、投入側載置台40から加熱ステージ10の下ステージユニット11上に移送される。そして、加熱ステージ10の上ステージユニット12が加圧部13の駆動により下降する。
下ステージユニット11及び上ステージユニット12の温度は、上述の温度制御ブロック110,11a,12aによって成形温度近辺の温度に保たれている。
次に、光学素材201を加圧する加圧工程について説明する。
型セット100は、移送ロボットによって、加熱ステージ10の下ステージユニット11から加圧ステージ20の下ステージユニット21に移送される。そして、加圧ステージ20の上ステージユニット22が加圧部23の駆動により下降する。
図2(b)に示すように、型セット100において、上型101と下型102とで挟圧される成形素材201は、変形しながら、上型101、下型102、及び補助型104で囲まれた空間部に充満していく。
なお、光学素子202の所望形状を得るためには、上述のように下ステージユニット21と上ステージユニット22との間で型セット100を加圧する際に、上ステージユニット22の移動量を制御してもよいし、加圧力と加圧時間を設定して制御してもよい。上述の加圧工程が終了すると、上ステージユニット22が加圧部23の駆動により上昇する。
次に、成形素材201を冷却する冷却工程について説明する。
型セット100は、移送ロボットによって、加圧ステージ20の下ステージユニット21から冷却ステージ30の下ステージユニット31に移送される。そして、冷却ステージ30の上ステージユニット32が加圧部33の駆動により下降する。
なお、型セット100が加圧ステージ20から冷却ステージ30へ搬送されると、型セット100内部の温度が急激に低下する。そのため、軟化状態のガラスである成形素材201が急激に冷却されて、ガラスの固化状態にばらつきが生じやすい。
型セット100は、移送ロボットによって、冷却ステージ30の下ステージユニット31から排出側載置台50の上に移送される。そして、型セット100は、排出側載置台50上で待機するとともに、十分に冷却される。
次に、型セット100を分解して、製造された光学素子202を取り出す分解工程について説明する。
また、本第1実施形態では、第3の方向(矢印D3)において、温度制御ブロック110,11a,21a,31a,12a,22a,32aの全長Laに対する非加熱領域R1の寸法Lcの比率が0.2≦Lc/La≦0.8である場合、図4に示すように、温度制御ブロック110,11a,21a,31a,12a,22a,32aに温度差が生じるのをより一層抑えることができる。
図6は、第2実施形態における温度制御ブロック210を示す平面図である。
本第2実施形態では、熱電対216,217が2つ配置されていること以外、上述の第1実施形態と同様であるため、主に熱電対216,217について説明する。
そして、一方の非加熱領域R2のカートリッジヒータ212,213と他方の非加熱領域R3のカートリッジヒータ214,215は、第3の方向(矢印D3)において熱電対216,217を挟むように配置されている。なお、このように第3の方向(矢印D3)に挟まれる場合には、ブロック本体111の厚み(Z方向)の位置はずれていてもよい。
図7は、第3実施形態における均熱部材320及び温度制御ブロック310を示す側面図である。
なお、図7に示す温度制御ブロック310及び均熱部材320は、図1に示す下ステージユニット11,21,31又は上ステージユニット12,22,32として用いることができる。
図8は、第4実施形態における一対の保温部材430,440、均熱部材420、温度制御ブロック410を示す平面図である。
なお、温度制御ブロック410は、ブロック本体も有するが、図8では表れない。本第4実施形態では、非加熱領域R1の熱電対417,418,419を第3の方向(矢印D3)に挟むように、各加熱領域R2,R3のそれぞれに3本ずつカートリッジヒータ411〜416が配置されている。
図9は、第5実施形態における均熱部材520及び温度制御ブロック510を示す平面図である。
なお、温度制御ブロック510は、ブロック本体も有するが、図9では表れない。本第5実施形態では、上述の第4実施形態と同様に、非加熱領域R1の熱電対517,518,519を第3の方向(矢印D3)に挟むように、各加熱領域R2,R3のそれぞれに3本ずつカートリッジヒータ511〜516が配置されている。
2 成形室
2a 遮蔽板
2b 投入側シャッタ
2c 排出側シャッタ
2d 内部シャッタ
10 加熱ステージ
20 加圧ステージ
30 冷却ステージ
11,21,31 下ステージユニット
12,22,32 上ステージユニット
11a,21a,31a,12a,22a,32a 温度制御ブロック
11b,21b,31b,12b,22b,32b 均熱部材
13,23,33 加圧部
40 投入側載置台
50 排出側載置台
100 型セット
101 上型
102 下型
101a,102a 成形面
101b,102b 段付き部
103 胴型
104 補助型
110 温度制御ブロック
111 ブロック本体
112,113,114,115 カートリッジヒータ
116 熱電対
201 成形素材
202 光学素子
210 温度制御ブロック
211 ブロック本体
212,213,214,215 カートリッジヒータ
216,217 熱電対
310 温度制御ブロック
311 ブロック本体
311a 凹部
312,313 カートリッジヒータ
320 均熱部材
410 温度制御ブロック
411,412,413,414,415,416 カートリッジヒータ
417,418,419 熱電対
420 均熱部材
430,440 保温部材
510 温度制御ブロック
511,512,513,514,515,516 カートリッジヒータ
517,518,519 熱電対
520 均等部材
521 断熱部
Claims (6)
- 成形素材を収容する型セットを挟むように対向して配置され該型セットに対して加熱、加圧、及び冷却のうち少なくとも1つを行う一対のステージユニットを複数対備え、
前記ステージユニットは、温度を制御される温度制御ブロックを有し、
前記複数対のステージユニットの配列方向である第1の方向と前記一対のステージユニットの対向方向である第2の方向とに直交する第3の方向において、前記温度制御ブロックは、両端側に位置し加熱源が配置された加熱領域と、中央側に位置し前記第1の方向の全体に亘って前記加熱源が配置されない非加熱領域と、を含む、
ことを特徴とする光学素子の製造装置。 - 前記第3の方向において、前記温度制御ブロックの全長Laに対する前記非加熱領域の寸法Lcの比率は、
0.2≦Lc/La≦0.8
であることを特徴とする請求項1記載の光学素子の製造装置。 - 前記温度制御ブロックは、前記非加熱領域において前記第1の方向に間隔を隔てて配置された複数の温度測定部を有し、
前記第3の方向における前記温度制御ブロックの両端側に位置する前記加熱領域のそれぞれには、前記第3の方向において前記複数の温度測定部を挟むように複数の前記加熱源が配置されている、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の光学素子の製造装置。 - 前記ステージユニットは、前記温度制御ブロックよりも前記型セット側に位置する均熱部材を有し、
前記温度制御ブロックの前記非加熱領域と、前記均熱部材のうち前記非加熱領域に対向する領域と、のうち少なくとも一方には、他方と接触しない非接触部が設けられている、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の光学素子の製造装置。 - 前記ステージユニットは、前記温度制御ブロックよりも前記型セット側に位置する均熱部材と、前記第3の方向において前記均熱部材を挟むように配置された一対の保温部材と、を有し、
前記一対の保温部材は、前記温度制御ブロックの前記加熱領域に対向するように配置されている、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の光学素子の製造装置。 - 前記ステージユニットは、前記温度制御ブロックよりも前記型セット側に位置する均熱部材を有し、
前記均熱部材は、前記温度制御ブロックの前記非加熱領域に対向するように設けられた断熱部を含む、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の光学素子の製造装置。
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