WO2011145389A1 - 光学素子の製造方法、及び、光学素子の製造装置 - Google Patents

光学素子の製造方法、及び、光学素子の製造装置 Download PDF

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    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/70Horizontal or inclined press axis

Definitions

  • the present invention relates to an optical element manufacturing method and manufacturing apparatus for manufacturing optical elements such as lenses, prisms, and mirrors.
  • An object of the present invention is to provide an optical element manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of suppressing the occurrence of non-uniform temperature distribution in an optical element material after being heated in a gas.
  • the optical element manufacturing method of the present invention includes a heating step in which an optical element material is floated and heated in a gas, and then a first mold and a second mold for the suspended optical element material. And a pressurizing step of pressurizing the optical element material with the first mold and the second mold.
  • the first molding die and the second molding die are moved closer to each other in a direction intersecting the vertical direction, whereby the optical element material is formed. It is good to make it contact.
  • the optical element manufacturing method in the heating step, the optical element material is heated inside a heating unit, and the optical element manufacturing method is performed after the heating step and before the pressing step. It is preferable to further include an exposing step of exposing the optical element material to the outside of the heating unit.
  • the heating element in the exposing step, may be moved so that the optical element material is exposed to the outside of the heating part.
  • the heating unit in the exposure step, may be moved vertically downward at a speed faster than the dropping speed of the optical element material.
  • the heating unit in the exposure step, may be moved up at one end and then moved vertically downward at a speed faster than the dropping speed of the optical element material.
  • the heated optical element material in the heating step, is suspended in the gas by blowing the heated gas onto the optical element material, and in the exposing step, The optical element material may be moved in a non-contact manner by increasing the amount of the gas blown.
  • the optical element manufacturing apparatus of the present invention includes a heating unit that floats and heats an optical element material in a gas, and a first mold that presses the optical element material while simultaneously contacting the optical element material. And a second mold.
  • the first mold and the second mold may be arranged so as to be close to each other in a direction intersecting the vertical direction.
  • the present invention it is possible to suppress the occurrence of a non-uniform temperature distribution in the optical element material after being heated by being suspended in a gas.
  • the heating unit 10 has a substantially cylindrical shape and opens to a main body 11 that opens at an upper end that is one end side, an electric coil 12 disposed inside the main body 11, and supplies gas to the main body 11.
  • a gas supply pipe 13 A gas supply pipe 13.
  • three cylindrical heaters 22a and 32a are inserted into the heater plates 22 and 32, respectively.
  • the heater plates 22 and 32 are fixed to the heat insulating plates 23 and 33.
  • thermocouples 62 and 63 penetrating the heat insulating plates 23 and 33 are inserted in the heater plates 22 and 32.
  • the thermocouples 62 and 63 detect the temperature of the heater plates 22 and 32. Based on the detected temperature, the mold temperature controller 90 shown in FIG. 1 adjusts the heating temperature of the heaters 22a and 32a.
  • the temperature flow rate control unit 50 controls the heating temperature of the gas by the electric coil 12 of the heating unit 10 based on the temperature detected by the thermocouple 61 at the upper end inside the main body 11 of the heating unit 10. .
  • the thermocouple 61 is preferably fixed to the main body 11 so as to be movable in the vertical direction together with the heating unit 10.
  • the transmission sensor 70 shown in FIG. 1 detects that at least a part of the optical element material 100 is exposed to the outside of the heating unit 10 (main body 11) depending on whether light is transmitted or blocked.
  • the exposure detection unit may be other than the transmission sensor 70 as long as it can detect that at least a part of the optical element material 100 is exposed to the outside of the heating unit 10.
  • FIGS. 4A to 4D are schematic front views of the optical element manufacturing apparatus 1 for explaining the optical element manufacturing method according to the present embodiment.
  • the electric coil 12 heats the gas supplied from the temperature flow control unit 50 through the supply pipe 13 into the main body 11. Thereby, the heated gas is blown onto the optical element material 100. In this manner, the heating unit 10 heats the optical element material 100 while floating in the gas inside the main body 11 (heating process).
  • the slider 42 is moved to a position (P3) further below the height at which interference between the first pressurizing unit 20 and the second pressurizing unit 30 and the main body 11 can be avoided. Can be made. Thereby, the hot air discharged from the heating unit 10 is blown to the first molding die 21 and the second molding die 31 to the first molding die 21 and the second molding die 31, and eventually to the optical element material 100. Generation of non-uniform temperature distribution can be suppressed.
  • the transmission sensor 70 detects that at least a part of the optical element material 100 is exposed to the outside of the heating unit 10 (main body 11) after the heating unit 10 starts moving (exposure detection step). For example, in the transmission sensor 70, light that has been shielded by the main body 11 of the heating unit 10 is received by the light receiving unit when the heating unit 10 moves vertically downward, and then is again shielded by the optical element 100 that falls. Thus, it is detected that the optical element material 100 is exposed. When the exposure process is omitted or when the exposure of the optical element material 100 is estimated over time, the exposure detection process can be omitted. In that case, the transmission sensor 70 can be omitted.
  • the first pressurizing unit 20 and the second pressurizing unit 30 are configured so that the first molding die 21 and the second pressurizing unit 30 are opposed to the optical element material 100 in a state of being exposed and floating outside the heating unit 10 (main body 11).
  • the mold 31 is brought into contact with each other at the same time, and the optical element material 100 is pressurized by the first mold 21 and the second mold 31 (pressurizing step).
  • the first mold 21 and the second mold 31 can be simultaneously or Contact can be made at substantially the same time.
  • “simultaneous” of the contact timings refers to a range within 0.5 seconds
  • substantially simultaneous refers to a range within 2 seconds.
  • the timing of contact is the same, and the shorter the time difference, the better.
  • the temperature difference between the optical element material 100 and any one mold that comes into contact with the optical element material 100 is small, the temperature distribution can be suppressed even at substantially the same time.
  • the optical element material 100 is suspended in the gas and heated, energy saving can be realized as compared with the case where the optical element material 100 is heated via the molds 21 and 31. it can.
  • the non-uniform temperature distribution can be prevented from occurring in the optical element material 100, partial solidification or the like can be suppressed, and the pressing time of the optical element material 100 can be shortened.
  • the cylinders 24 and 35 of the 1st pressurization part 20 and the 2nd pressurization part 30 are the 1st shaping
  • the optical element material 100 is brought into contact with each other by being brought close to each other in a direction intersecting the vertical direction. Therefore, the first molding die 21 and the second molding die 31 can be easily or substantially simultaneously brought into contact with the optical element material 100 that falls vertically under its own weight.
  • molding die 31 contact easily or substantially simultaneously, the 1st shaping
  • the heating unit moving mechanism 40 moves the heating unit 10 vertically downward at a speed faster than the dropping speed of the optical element material 100. Therefore, the first mold 21 and the second mold 31 can be easily brought into contact with the optical element material 100 simultaneously or substantially simultaneously.
  • the optical element material 100 In order to move the optical element material 100 to the upper position (P22), the optical element material 100 is exposed to the outside of the heating unit 10 by moving the optical element material 100 in a non-contact manner. May be. In that case, the heating part moving mechanism 40 can be omitted. In order to move the optical element material 100 in a non-contact manner, for example, the amount of blowing gas for heating the optical element material 100 may be increased. In addition, you may make it make the 1st shaping
  • the optical element manufacturing apparatus 101 of the present embodiment is configured such that the first pressurizing unit 120 is fixed rather than movable as in the first pressurizing unit 20 of the above-described one embodiment.
  • the configuration is the same as that of the optical element manufacturing apparatus 1 of the above-described embodiment except for the configuration related to. Therefore, the description of the configuration other than the first pressure unit 120 is omitted.
  • the first pressurizing unit 120 includes a molding die 121 having a molding surface 121a and a large-diameter portion 121b and disposed so as to face the second molding die 31, and a mold heating unit. And a heat insulating plate 123 fixed to the side wall 81 of the frame 80.
  • the first pressurizing unit 120 is the same as the first pressurizing unit 20 of the above-described embodiment except that the first pressurizing unit 120 does not have the cylinder 24 as a mold moving mechanism.
  • the cylinder 34 moves the optical element material 100 toward the first mold 121 by bringing the second mold 31 closer to the first mold 121.
  • the first mold 121 is brought into contact with the optical element material 100.
  • the first mold 121 and the second mold 31 pressurize the optical element material 100 (pressurizing step).
  • optical element material 100 moves slightly downward due to its own weight after contacting the second mold 31 and before contacting the first mold 121.
  • the optical element manufacturing method includes a heating process in which the optical element material 100 is suspended in a gas and heated, and then in a suspended state.
  • the first mold 121 and the second mold 31 are brought into contact with the optical element material 100 at the same time, and the optical element material 100 is pressurized by the first mold 121 and the second mold 31. And a pressing step.
  • Optical element manufacturing apparatus 10 Heating part 11 Main body 12 Electric coil 13 Gas supply pipe 20 1st pressurization part 21 1st shaping

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Abstract

 光学素子の製造方法及び製造装置において、光学素子材料を気体中で浮遊させて加熱した後に材料に不均一な温度分布が生じるのを抑える。光学素子の製造方法は、光学素子材料100を気体中で浮遊させて加熱する加熱工程と、その後、浮遊した状態の光学素子材料100に対し、第1の成形型21と第2の成形型31とを同時になるよう接触させ、これら第1の成形型21及び第2の成形型31により光学素子材料100を加圧する加圧工程と、を含む。

Description

光学素子の製造方法、及び、光学素子の製造装置
 本発明は、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。
 従来、光学素子材料(加熱軟化材料)を加熱して成形することにより光学素子を製造する方法として、材料単体を又は保持治具と一体となった材料を加熱して、材料を所望の状態に軟化させた後、材料をプレス軸上(成形型中心軸上)に移動させてプレスを行う方法が一般的な方法の一つとして採用されている。
 光学素子の成形において、高精度に光学素子を成形するためには、加熱した材料の温度は空間的に均一な状態に保たれることが必要である。しかし、均一な温度状態を維持しながら加熱位置から所望の位置に材料を搬送して成形することは非常に困難である。
 ところで、材料を、気体で浮遊させた状態で加熱し、十分に軟化した後で成形型上に落下させてプレスする光学素子の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平8-133758号公報
 上述のように材料を気体で浮遊させて加熱する光学素子の製造方法は、成形型上に材料を落下させた後、材料と下側の成形型(下型)との間で熱交換が発生し、材料に不均一な温度分布が生じる。このように材料に不均一な温度分布が生じると、光学素子を高精度に製造することができなくなる。
 例えば、下型の温度が材料よりも高い温度であれば、材料の局所的な成分揮発や、下型と材料との融着が発生する。一方、下型の温度が材料よりも低い温度であれば、材料の接触部分が成形工程よりも前に冷却固化して、その固化部分では成形型からの形状転写が不十分になる。
 本発明の目的は、気体中で浮遊させて加熱した後の光学素子材料に不均一な温度分布が生じるのを抑えることができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供することである。
 本発明の光学素子の製造方法は、光学素子材料を気体中で浮遊させて加熱する加熱工程と、その後、浮遊した状態の上記光学素子材料に対し、第1の成形型と第2の成形型とを同時になるよう接触させ、これら第1の成形型及び第2の成形型により上記光学素子材料を加圧する加圧工程と、を含む。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記加圧工程では、上記第1の成形型と上記第2の成形型とを、鉛直方向と交差する方向に互いに接近させることで、上記光学素子材料に接触させるようにするとよい。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記加圧工程では、上記第1の成形型と上記第2の成形型とを、鉛直方向と直交する方向に互いに接近させることで、上記光学素子材料に接触させるようにするとよい。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、加熱部の内部で上記光学素子材料を加熱し、上記光学素子の製造方法は、上記加熱工程の後で且つ上記加圧工程の前に、上記光学素子材料を上記加熱部の外部に露出させる露出工程を更に含むようにするとよい。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記露出工程では、上記加熱部を移動させることで、上記光学素子材料を上記加熱部の外部に露出させるようにするとよい。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記露出工程では、上記加熱部を、鉛直下方に上記光学素子材料の落下速度よりも速い速度で移動させるようにするとよい。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記露出工程では、上記加熱部を、一端上昇させた後、鉛直下方に上記光学素子材料の落下速度よりも速い速度で移動させるようにするとよい。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記露出工程では、上記光学素子材料を非接触で移動させることで、この光学素子材料を上記加熱部の外部に露出させるようにするとよい。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、加熱した上記気体を上記光学素子材料に吹きつけることで、上記光学素子材料を上記気体中で浮遊させて加熱し、上記露出工程では、上記気体の吹きつけ量を増加させることで、上記光学素子材料を非接触で移動させるようにするとよい。
 また、上記光学素子の製造方法において、上記露出工程で上記光学素子材料の少なくとも一部が上記加圧部の外部に露出したことを検知する露出検知工程を更に含み、上記加圧工程では、上記露出検知工程の後、上記光学素子材料に対し上記第1の成形型及び第2の成形型を接触させるようにするとよい。
 本発明の光学素子の製造装置は、光学素子材料を気体中で浮遊させて加熱する加熱部と、上記光学素子材料に対し同時になるよう接触してこの光学素子材料を加圧する第1の成形型及び第2の成形型と、を備える。
 また、上記光学素子の製造装置において、上記第1の成形型及び上記第2の成形型は、鉛直方向と交差する方向に互いに接近させられるように配置されている構成とするとよい。
 本発明によれば、気体中で浮遊させて加熱した後の光学素子材料に不均一な温度分布が生じるのを抑えることができる。
本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す概略平面図である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す概略正面図である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置の加熱部の内部構造等を右側面側から示す部分断面図である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その1)である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その2)である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その3)である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その4)である。 本発明の一実施の形態の変形例に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その1)である。 本発明の一実施の形態の変形例に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その2)である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その1)である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その2)である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の概略正面図(その3)である。
 以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。
 図1及び図2は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置1を示す概略平面図及び概略正面図である。
 図3は、上記光学素子の製造装置1の加熱部10の内部構造等を右側面側から示す部分断面図である。
 図1~図3に示すように、光学素子の製造装置1は、加熱部10と、互いに対向するように配置された第1の加圧部20及び第2の加圧部30と、加熱部移動機構40と、加熱部用制御部としての温度流量制御部50と、加熱部用温度検出部としての熱電対61及び加圧部用温度検出部としての熱電対62,63と、露出検知部としての透過センサ70と、フレーム80と、型温度制御部90と、を備える。
 図3に示すように、加熱部10は、略円筒形状を呈し一端側である上端に開口する本体11と、この本体11の内部に配置された電気コイル12と、本体11に気体を供給する気体供給管13と、を有する。
 本体11は、例えば石英ガラスからなるが、光学素子材料100の加熱温度に対する耐熱性を有するものであれば他の材料からなるようにしてもよい。なお、光学素子材料100は、本実施の形態では、直径6mmの球状でガラス転移温度Tgが506℃のガラス材料であるが、その他の材料を用いてもよく、また、その他の形状としてもよい。
 電気コイル12は、温度流量制御部50から気体供給管13を介して本体11内に供給される気体を加熱する。このように加熱した気体を光学素子材料100に吹きつけることで、加熱部10は、本体11の内部において光学素子材料100を気体中で浮遊させて加熱する。光学素子材料100への気体の吹きつけ量は、光学素子材料100や本体11の大きさなどによって適宜決定されればよく、本実施の形態では5L/minである。なお、加熱部10の構造は、光学素子材料100を気体中で浮遊させて加熱しうるものであれば、本実施の形態のものに限定されない。
 図1及び図2に示すように、第1の加圧部20及び第2の加圧部30は、互いに対向して配置された第1の成形型21,第2の成形型31と、型加熱部としてのヒータプレート22,32と、断熱プレート23,33と、型移動機構としてのシリンダ24,34と、を有する。
 第1の成形型21及び第2の成形型31は、略円柱形状を呈する。第1の成形型21及び第2の成形型31には、互いに対向する端面に、例えば凹状の成形面21a,31aが形成されている。また、第1の成形型21及び第2の成形型31には、ヒータプレート22,32側である固定端に大径部21b,31bが形成されている。
 ヒータプレート22,32には、図2に示すように例えば3本の円柱形状のヒータ22a,32aが挿入されている。ヒータプレート22,32は、断熱プレート23,33に固定されている。
 なお、ヒータプレート22,32には、断熱プレート23,33を貫通した熱電対62,63が挿入されている。この熱電対62,63は、ヒータプレート22,32の温度を検出する。この検出された温度に基づき、図1に示す型温度制御部90は、ヒータ22a,32aの加熱温度を調整する。
 シリンダ24,34は、フレーム80の左右の側壁81,83に固定されている。また、シリンダ24,34は、図示しない制御部により駆動制御され、成形型21,31、ヒータプレート22,32及び断熱プレート23,33を鉛直方向と交差する方向としての水平方向(対向方向)に移動させる。
 シリンダ24,34は、第1の成形型21と第2の成形型31とを、水平方向に互いに接近させることで光学素子材料100に接触させ、第1の成形型21及び第2の成形型31により光学素子材料100を加圧させる。なお、第1の加圧部20及び第2の加圧部30の構造は、浮遊した状態の光学素子材料100を加圧しうるものであれば、本実施の形態のものに限定されない。
 図1~図3に示すように、加熱部移動機構40は、ベース部41と、スライダ42と、保持部43と、を有する。
 ベース部41は、フレーム80の背面側の側壁82,84に挟まれるようにフレーム80に固定されている。スライダ42は、ベース部41に配置された図示しない駆動源によって、ベース部41の図示しないガイドレールに沿って鉛直方向に移動する。
 保持部43は、加熱部10の本体11をその外周面において保持する。保持部43は、スライダ42に固定されているため、本体11ひいては加熱部10をスライダ42と一体に移動させる。
 図2及び図3に示す温度流量制御部50は、上述のように加熱部10の本体11に対して気体供給管13を介して気体を供給する。また、温度流量制御部50は、熱電対61により検出された温度である、加熱部10の本体11の内部の上端における温度に基づき、加熱部10の電気コイル12による気体の加熱温度を制御する。なお、熱電対61は、本体11に固定することで、加熱部10と共に鉛直方向へ移動可能となるようにするとよい。
 図1に示す透過センサ70は、光学素子材料100の少なくとも一部が加熱部10(本体11)の外部に露出したことを、光が透過されるか遮光されるかにより検知する。なお、露出検知部としては、透過センサ70以外のものでも、光学素子材料100の少なくとも一部が加熱部10の外部に露出したことを検知することができるものであればよい。
 図4A~図4Dは、本実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置1の概略正面図である。
 以下に光学素子材料100から光学素子を製造する流れについて説明するが、上述の説明と重複する点については適宜説明を省略する。
 まず、図示しない搬送装置は、光学素子材料100を、図4Aに示すように加熱位置(P1)にある加熱部10の本体11内に例えば上方から挿入する。
 加熱部10では、電気コイル12が温度流量制御部50から供給管13を介して本体11内に供給される気体を加熱する。これにより、加熱された気体が光学素子材料100に吹きつけられる。このように、加熱部10は、本体11の内部において、光学素子材料100を気体中で浮遊させて加熱する(加熱工程)。
 その後、図4Bに示すように、加熱部移動機構40では、光学素子材料100が自重によって落下する速度よりも速い速度でスライダ42が鉛直下方に移動する。これにより、加熱部移動機構40は、保持部43により保持した加熱部10を鉛直下方に移動させ(位置P2)、光学素子材料100を加熱部10の外部に露出させる(露出工程)。光学素子材料100の落下速度は例えば1000mm/sであり、加熱部10の鉛直下方への移動速度は例えば2000mm/sである。なお、光学素子材料100を加熱部10の内部で加熱しない場合、即ち、露出した状態の光学素子材料100を加熱工程で加熱する場合、露出工程を省略することも可能である。
 なお、図4Cに示すように、スライダ42を、第1の加圧部20及び第2の加圧部30と本体11との干渉を回避可能な高さよりも更に下方の位置(P3)に移動させることができる。これにより、加熱部10から吐出される熱風が第1の成形型21及び第2の成形型31に吹きつけられて第1の成形型21及び第2の成形型31、ひいては光学素子材料100に不均一な温度分布が生じるのを抑えることができる。
 図1に示す透過センサ70は、加熱部10が移動を開始した後、光学素子材料100の少なくとも一部が加熱部10(本体11)の外部に露出したことを検知する(露出検知工程)。例えば、透過センサ70は、加熱部10の本体11により遮光されていた光が、加熱部10が鉛直下方に移動したことにより受光部に受光され、その後に落下する光学素子100により再び遮光されることで、光学素子材料100が露出したことを検知する。なお、露出工程を省略する場合や光学素子材料100の露出を時間経過により推測する場合には、露出検知工程を省略することも可能である。その場合には、透過センサ70を省略することも可能である。
 第1の加圧部20及び第2の加圧部30は、加熱部10(本体11)の外部に露出して浮遊した状態の光学素子材料100に対し、第1の成形型21と第2の成形型31とを同時になるよう接触させ、これら第1の成形型21及び第2の成形型31により光学素子材料100を加圧する(加圧工程)。第1の成形型21と第2の成形型31とを同時になるよう光学素子材料100に接触させることで、第1の成形型21及び第2の成形型31は、光学素子材料100に同時又は略同時に接触することができる。ここで、上記の接触させるタイミングの「同時」とは0.5秒以内の範囲をいい、「略同時」とは2秒以内の範囲をいうものとする。
 なお、光学素子材料100に不均一な温度分布が生じるのを抑えるには、上記の接触させるタイミングは同時であることが好ましく、時間差は短いほどよい。しかしながら、時間差がある場合に光学素子材料100と先に接触するいずれか一方の成形型と光学素子材料100との温度差が小さい場合には、略同時でも温度分布を抑えることは可能である。
 光学素子材料100は、第1の成形型21及び第2の成形型31により加圧されることで、これらの凹形状の成形面21a,31aが両凸形状として転写される。
 なお、シリンダ24,34は、第1の成形型21及び第2の成形型31を光学素子材料100に接触させるに際して、重力方向と交差する方向として本実施の形態では水平方向に第1の成形型21及び第2の成形型31を移動させて互いに接近させ、光学素子材料100に接触させる。このとき、シリンダ24,34は、それぞれ光学素子材料100の落下速度より速い速度で第1の成形型21,第2の成形型31を移動させる。その場合、第1の成形型21及び第2の成形型31は、光学素子材料100の落下速度よりも2倍以上高速で互いに接近することになるが、光学素子材料100は自重によって露出位置よりも多少は下方に移動する。
 その後、光学素子材料100は、加圧された状態のまま例えばガラス転移温度以下まで冷却され(冷却工程)、図示しない搬出機構により光学素子の製造装置1から搬出される。以上のようにして、光学素子が製造される。
 以上説明した本実施の形態では、光学素子の製造方法は、光学素子材料100を気体中で浮遊させて加熱する加熱工程と、その後、浮遊した状態の光学素子材料100に対し、第1の成形型21と第2の成形型31とを同時になるよう接触させ、これら第1の成形型21及び第2の成形型31により光学素子材料100を加圧する加圧工程と、を含む。
 そのため、第1の成形型21及び第2の成形型31のうちの一方のみと光学素子材料100との間で熱交換が発生して光学素子材料100に不均一な温度分布が生じるのを防ぐことができる。よって、本実施の形態によれば、気体中で浮遊させて加熱した後の光学素子材料100に不均一な温度分布が生じるのを抑えることができる。
 更には、本実施の形態では、光学素子材料100を気体中で浮遊させて加熱するため、成形型21,31を介して光学素子材料100を加熱する場合に比べて省エネルギー化を実現することもできる。また、光学素子材料100に不均一な温度分布が生じるのを防ぐことができるため、部分的な固化等を抑えて光学素子材料100の加圧時間を短縮することも可能となる。
 また、本実施の形態の加圧工程では、第1の加圧部20及び第2の加圧部30のシリンダ24,35は、第1の成形型21と第2の成形型31とを、鉛直方向と交差する方向に互いに接近させることで、光学素子材料100に接触させる。そのため、鉛直下方に自重により落下する光学素子材料100に対し、第1の成形型21及び第2の成形型31を同時又は略同時に接触させやすくすることができる。
 なお、第1の成形型21と第2の成形型31とを同時又は略同時に接触させやすくするには、第1の成形型21と第2の成形型31とを、好ましくは鉛直方向と交差する方向、より好ましくは鉛直方向と直交する方向(水平方向)に互いに接近させるとよい。しかしながら、第1の成形型21と第2の成形型31とを、鉛直方向に互いに接近させることでも、第1の成形型21及び第2の成形型31を同時又は略同時に接触させることは可能である。
 例えば、加熱部10の移動方向が鉛直方向と交差する方向である場合には、第1の成形型21及び第2の成形型31を鉛直方向に互いに接近させることで、第1の成形型21及び第2の成形型31を同時又は略同時に接触させることは可能である。
 また、本実施の形態の露出工程では、加熱部移動機構40が加熱部10を移動させることで、光学素子材料100を加熱部10の外部に露出させる。そのため、光学素子材料100を例えば気流により移動させることで加熱部10の外部に露出する場合に比べ、光学素子材料100に気流などによる不均一な温度分布が生じるのを防ぐことができる。
 また、本実施の形態の露出工程では、加熱部移動機構40は、加熱部10を、鉛直下方に光学素子材料100の落下速度よりも速い速度で移動させる。そのため、光学素子材料100に対し、第1の成形型21及び第2の成形型31を同時又は略同時に接触させやすくすることができる。
 なお、図5A及び図5Bに示す変形例のように、露出工程では、図5Aに示す加熱位置(P11)にある加熱部10を、一端、図5Bに示す上方の位置(P12)まで上昇させた後、鉛直下方に光学素子材料100の落下速度よりも速い速度で移動させるようにしてもよい。
 このようにすることで、光学素子材料100が加熱位置(P21)から、それよりも上方の位置(P22)に移動するため、第1の成形型21及び第2の成形型31を、同時又は略同時に光学素子材料100に対し接触させやすくすることができる。なお、光学素子材料100の露出を早めるために、本体11の内部のうち上端近傍で光学素子材料100を加熱するようにしてもよい。
 また、光学素子材料100を上記の上方の位置(P22)に移動させるためには、光学素子材料100を非接触で移動させることで、光学素子材料100を加熱部10の外部に露出させるようにしてもよい。その場合、加熱部移動機構40を省略することができる。光学素子材料100を非接触で移動させるには、例えば、光学素子材料100への加熱用の気体の吹きつけ量を増加させるとよい。なお、落下中ではなく例えば上方に移動中の光学素子材料100に第1の成形型21及び第2の成形型31を接触させるようにしてもよい。
 図6A~図6Cは、本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置101の概略正面図である。
 本実施の形態の光学素子の製造装置101は、第1の加圧部120を上述の一実施の形態の第1の加圧部20のような可動式ではなく固定式にした点及びこの点に関連する構成を除いて、上述の一実施の形態の光学素子の製造装置1と同様である。そのため、第1の加圧部120以外の構成についての説明は省略する。
 図6Aに示すように、第1の加圧部120は、成形面121a及び大径部121bが形成され第2の成形型31と互いに対向するように配置された成形型121と、型加熱部としてのヒータプレート122と、フレーム80の側壁81に固定された断熱プレート123と、を有する。なお、第1の加圧部120は、型移動機構としてのシリンダ24を有さない点以外は、上述の実施の形態の第1の加圧部20と同様である。
 なお、第1の加圧部120が固定式であるため、第2の加圧部30の第2の成形型31の移動距離は、上述の一実施の形態の約2倍になる。また、第2の加圧部30の熱電対63は、断熱プレート33のシリンダ34側の端面から挿入されているのに対し、第1の加圧部120の熱電対62は、断熱プレート33の外周面から挿入されている。
 以下に光学素子材料100から光学素子を製造する流れについて説明するが、上述の説明と重複する点については適宜説明を省略する。
 まず、加熱工程の後、図6Aに示すように、加熱部移動機構40では、スライダ42が、例えば、光学素子材料100が自重によって落下する速度よりも速い速度で鉛直下方に移動する。これにより、加熱部移動機構40は、保持部43により保持した加熱部10を鉛直下方に移動させ(位置P3)、光学素子材料100を加熱部10の外部に露出させる(露出工程)。
 本実施の形態では図示しない透過センサ(図1の透過センサ70参照)は、光学素子材料100の少なくとも一部が加熱部10(本体11)の外部に露出したことを検知する(露出検知工程)。
 図6Bに示すように、第2の加圧部30のシリンダ34は、第2の成形型31を、第1の成形型121に対し、鉛直方向と交差する方向としての水平方向(対向方向)に接近させることで、第2の成形型31を光学素子材料100に接触させる。このとき、光学素子材料100は自重によって多少は露出位置よりも下方に移動する。
 この後、図6Cに示すように、シリンダ34は、第2の成形型31を、第1の成形型121に対し更に接近させることで、光学素子材料100を第1の成形型121側に移動させ、光学素子材料100に対し第1の成形型121を接触させる。そして、第1の成形型121及び第2の成形型31が光学素子材料100を加圧する(加圧工程)。
 なお、第1の成形型121が光学素子材料100に接触するタイミングは、第2の成形型31が光学素子材料100に接触するタイミングと同時(0.5秒以内の範囲)又は略同時(2秒以内の範囲)となるように、シリンダ34は、第2の成形型31を、例えば光学素子100の落下速度よりも速い速度で移動させる。
 なお、光学素子材料100は、第2の成形型31に接触した後、第1の成形型121に接触する前にも、自重によって多少は下方に移動する。
 以上説明した本実施の形態においても、上述の一実施の形態と同様に、光学素子の製造方法は、光学素子材料100を気体中で浮遊させて加熱する加熱工程と、その後、浮遊した状態の光学素子材料100に対し、第1の成形型121と第2の成形型31とを同時になるよう接触させ、これら第1の成形型121及び第2の成形型31により光学素子材料100を加圧する加圧工程と、を含む。
 そのため、第1の成形型121及び第2の成形型31のうちの一方のみと、光学素子材料100との間で熱交換が発生して光学素子材料100に不均一な温度分布が生じるのを防ぐことができる。よって、本実施の形態によっても、気体中で浮遊させて加熱した後の光学素子材料100に不均一な温度分布が生じるのを抑えることができる。
   1   光学素子の製造装置
  10   加熱部
  11   本体
  12   電気コイル
  13   気体供給管
  20   第1の加圧部
  21   第1の成形型
   21a   成形面
   21b   大径部
  22   ヒータプレート
   22a   ヒータ
  23   断熱プレート
  24   シリンダ
  30   第2の加圧部
  31   第2の成形型
   31a   成形面
   31b   大径部
  32   ヒータプレート
   32a   ヒータ
  33   断熱プレート
  34   シリンダ
  40   加熱部移動機構
  41   ベース部
  42   スライダ
  43   保持部
  50   温度流量制御部
  61~63   熱電対
  70   透過センサ
  80   フレーム
  81~84   側壁
  90   型温度制御部
 100   光学素子材料
 101   光学素子の製造装置
 120   第1の加圧部
 121   第1の成形型
  121a   成形面
  121b   大径部
 122   ヒータプレート
  122a   ヒータ
 123   断熱プレート

Claims (12)

  1.  光学素子材料を気体中で浮遊させて加熱する加熱工程と、
     その後、浮遊した状態の前記光学素子材料に対し、第1の成形型と第2の成形型とを同時になるよう接触させ、該第1の成形型及び該第2の成形型により前記光学素子材料を加圧する加圧工程と、を含む、光学素子の製造方法。
  2.  請求項1記載の光学素子の製造方法において、
     前記加圧工程では、前記第1の成形型と前記第2の成形型とを、鉛直方向と交差する方向に互いに接近させることで、前記光学素子材料に接触させる、光学素子の製造方法。
  3.  請求項2記載の光学素子の製造方法において、
     前記加圧工程では、前記第1の成形型と前記第2の成形型とを、鉛直方向と直交する方向に互いに接近させることで、前記光学素子材料に接触させる、光学素子の製造方法。
  4.  請求項1から請求項3のいずれか1項記載の光学素子の製造方法において、
     前記加熱工程では、加熱部の内部で前記光学素子材料を加熱し、
     前記光学素子の製造方法は、前記加熱工程の後で且つ前記加圧工程の前に、前記光学素子材料を前記加熱部の外部に露出させる露出工程を更に含む、光学素子の製造方法。
  5.  請求項4記載の光学素子の製造方法において、
     前記露出工程では、前記加熱部を移動させることで、前記光学素子材料を前記加熱部の外部に露出させる、光学素子の製造方法。
  6.  請求項5記載の光学素子の製造方法において、
     前記露出工程では、前記加熱部を、鉛直下方に前記光学素子材料の落下速度よりも速い速度で移動させる、光学素子の製造方法。
  7.  請求項6記載の光学素子の製造方法において、
     前記露出工程では、前記加熱部を、一端上昇させた後、鉛直下方に前記光学素子材料の落下速度よりも速い速度で移動させる、光学素子の製造方法。
  8.  請求項4記載の光学素子の製造方法において、
     前記露出工程では、前記光学素子材料を非接触で移動させることで、前記光学素子材料を前記加熱部の外部に露出させる、光学素子の製造方法。
  9.  請求項8記載の光学素子の製造方法において、
     前記加熱工程では、加熱した前記気体を前記光学素子材料に吹きつけることで、前記光学素子材料を前記気体中で浮遊させて加熱し、
     前記露出工程では、前記気体の吹きつけ量を増加させることで、前記光学素子材料を非接触で移動させる、光学素子の製造方法。
  10.  請求項4記載の光学素子の製造方法において、
     前記露出工程で前記光学素子材料の少なくとも一部が前記加圧部の外部に露出したことを検知する露出検知工程を更に含み、
     前記加圧工程では、前記露出検知工程の後、前記光学素子材料に対し前記第1の成形型及び第2の成形型を接触させる、光学素子の製造方法。
  11.  光学素子材料を気体中で浮遊させて加熱する加熱部と、
     前記光学素子材料に対し同時になるよう接触して該光学素子材料を加圧する第1の成形型及び第2の成形型と、を備える、光学素子の製造装置。
  12.  請求項11記載の光学素子の製造装置において、
     前記第1の成形型及び前記第2の成形型は、鉛直方向と交差する方向に互いに接近させられるように配置されている、光学素子の製造装置。
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