(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記特許文献1記載の手法では、成形室内や円環状の管路内に存在する粉塵が型セットに吹き付けられ、ガス抜き孔から型セットのキャビティにまで侵入する。そのため、光学素子表面に欠陥を生じさせてしまったり、光学素子材料とともに粉塵を成形することにより成形型の成形面を傷めて成形型寿命を低下させてしまったりするという問題があった。
【0006】
また、円環状の管路自体のレイアウトスペースが必要になり、型セットの加熱時に円環状の管路を退避させる機構も必要で設備が大型化してしまう。
本発明の目的は、簡素な構成で型セットへの異物侵入を防ぐ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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の光学素子の製造方法は、光学素子材料を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素子材料を加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、上下に延びて設けられた気体流路管内に気体を流す気体入出工程を更に含み、上記気体流路管内には、上記光学素子材料が収容された光学素子成形用の型セットが配置され、上記気体入出工程では、上記型セットの外周面に沿う方向に上記気体が流れるように上記気体流路管の上部及び下部のうち一方から上記気体を流入させ、流入させた上記気体を上記気体流路管の上記上部及び上記下部のうち他方から排出する。
【0008】
また、上記光学素子の製造方法において、上記気体入出工程では、鉛直方向に上記気体を流入させるようにしてもよい。
また、上記光学素子の製造方法において、上記気体入出工程では、鉛直方向に対して傾斜するように上記気体を流入させることによって、らせん状の旋回流を発生させるようにしてもよい。
【0009】
また、上記光学素子の製造方法において、上記気体入出工程では、上記気体流路管の上記上部から上記気体を流入させ、流入させた上記気体を上記気体流路管の上記下部から排出するようにしてもよい。
【0010】
また、上記光学素子の製造方法において、少なくとも上記冷却工程では、上記気体入出工程が行われるようにしてもよい。
【0011】
本発明の光学素子の製造装置は、光学素子材料が収容される光学素子成形用の型セットが内部に配置され、上下に延びて設けられた気体流路管と、上記気体流路管の上部及び下部のうち一方に接続され、上記型セットの外周面に沿う方向に向けて気体を吹き出す気体吹き出し部と、上記気体流路管の上部及び下部のうち他方に接続され、上記気体流路管内から上記気体を排出する気体排出部と、を備える。
【0012】
また、上記光学素子の製造装置において、上記気体吹き出し部は、鉛直方向に上記気体を吹き出すようにしてもよい。
また、上記光学素子の製造装置において、上記気体吹き出し部は、鉛直方向に対して傾斜するように上記気体を吹き出すことによって、らせん状の旋回流を発生させるようにしてもよい。
【0013】
また、上記光学素子の製造装置において、上記気体をガイドすることによって、らせん状の旋回流を発生させるガイド部材を更に備えるようにしてもよい。
また、上記光学素子の製造装置において、上記気体流路管の内周面及び上記型セットの外周面のうち少なくとも一方には、上記気体をガイドすることによって、らせん状の旋回流を発生させる溝が形成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、簡素な構成で型セットへの異物侵入を防ぐことができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
<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を示す概略断面図である。
図2は、光学素子の製造装置1を示す要部断面図である。
【0018】
図1及び
図2に示すように、光学素子の製造装置1は、光学素子材料100が収容される光学素子成形用の型セット2が配置される気体流路管6と、この気体流路管6の上部から型セット2の外周面に沿う鉛直方向に
図2に示す気体(例えば、窒素等の不活性ガス)Aを吹き出す例えば2つの気体吹き出し部7と、気体流路管6の下部から気体Aを排出する例えば2つの気体排出部8と、を備える。
【0019】
なお、気体Aが型セット2の外周面に沿うのは、本実施の形態のように、型セット2の外周面の鉛直方向に沿う場合、及び、後述する第2〜第4実施形態のように型セット2の外周面の周方向及び鉛直方向に沿う場合(例えば、らせん状)が挙げられる。また、型セット2の外周面とは、型セット2の上下面以外の面(側面)とする。
【0020】
また、気体流路管6の上部は、型セット2よりも上方をいい、気体流路管6の下部は、型セット2よりも下方をいうものとする。
【0021】
光学素子の製造装置1は、上型取付部材9、上型支持部材10、下型取付部材11、下型支持部材12、駆動軸13、エアシリンダ(加圧部)14、シリンダ取付台15、筐体16、可動上ベース板17、固定上ベース板18、連結ピン19、下ベース部20、ランプヒータ(加熱部)21、上カートリッジヒータ(加熱部)22、下カートリッジヒータ(加熱部)23、伸縮可能接続部材24、上Oリング25、下Oリング26等を備える。
【0022】
型セット2は、対向して配置された例えば略円柱形状の上型3及び下型4と、これら上型3及び下型4の周囲に配置された胴型5と、を有する。型セット2には、上型3と下型4との間のキャビティ2aに光学素子材料100が収容される。
【0023】
胴型5は例えば円筒形状を呈するが、多角形状を呈しいてもよい。そのため、型セット2(胴型5)の外周面は、曲面に限られない。
図2に示すように、胴型5には、キャビティ2aと胴型5の外部とを径方向に連通させるガス抜き孔5aが複数形成されている。このガス抜き孔5aは、例えば、真空引きや、気体置換のために形成されている。
【0024】
気体流路管6は、上下に延びて設けられている。気体流路管6は、円筒形状を呈し、例えば石英ガラスから形成され、軸方向が鉛直方向となるように配置されている。気体流路管6と型セット2との間隔は、例えば5mm程度である。この間隔は、光学素子の製造装置1の簡素化のため、或いは少ない流量で高い流速を得るためには小さいことが望ましいが、大きさは特に限定されない。
【0025】
気体吹き出し部7は、図示しない気体供給源に接続され、気体吹き出し口7aにおいて、型セット2の外周面に沿う鉛直下方に気体Aを吹き出す。気体吹き出し部7は、例えば基体流路管6の上部に接続されている。本実施形態では、気体吹き出し部7は、例えば25L/minの気体Aを吹き出す。なお、気体吹き出し部7は、型セット2の外周面に直接気体Aを吹き付けるか、型セット2の外周面の近傍に向けて気体Aを吹き付けることが望ましい。
【0026】
気体排出部8は、下ベース部20上に配置され、気体流路管6の下方に、下Oリング26を挟んで位置する。気体排出部8は、例えば気体流路管6の下部に、下Oリング26を介して接続されている。気体排出部8は、気体吹き出し部7の気体吹き出し口7aから鉛直下方に吹き出された気体Aを例えば水平方向に排出する。
【0027】
なお、気体吹き出し部7及び気体排出部8は、例えば2つずつ配置されるが、配置される数は1つでも3つ以上でもよい。また、気体吹き出し部7の数と気体排出部8の数とが異なっていてもよい。また、気体吹き出し部7及び気体排出部8が複数配置される場合、型セット2の周方向において均等に配置することが望ましい。
【0028】
例えば2つの上型取付部材9は、上型3をその上部に位置する上型支持部材10に取り付けるために、例えば、上型3に係合し且つ上型支持部材10に固定される。この上型支持部材10には、上型3を強制冷却するための冷却水路(強制冷却部)10aが設けられている。
【0029】
例えば2つの下型取付部材11は、下型4をその下部に位置する下型支持部材12に取り付けるために、例えば、下型4に係合し且つ下型支持部材12に固定される。この下型支持部材12には、下型4を強制冷却するための冷却水路(強制冷却部)12aが設けられている。
【0030】
駆動軸13は、エアシリンダ14に連結され、上型支持部材10を上下動させることで、上型3を上下動させる。
エアシリンダ14は、シリンダ取付台15に固定され、このシリンダ取付台15は、筐体16の上面に固定されている。
【0031】
可動上ベース板17は、筐体16の側面に対し移動可能に連結されており、上型支持部材10の上端に設けられたフランジ部に固定されることで上型支持部材10とともに上下動する。
【0032】
固定上ベース板18は、可動上ベース板17の下方に設けられ、筐体16に固定されている。固定上ベース板18は、上Oリング25を挟んで気体流路管6の上部に配置されている。なお、可動上ベース板17と固定上ベース板18とは、複数の連結ピン19によって相対距離が一定値以上にならないように規制されている。
【0033】
固定上ベース板18の上には、上述の気体吹き出し部7が配置されている。気体吹き出し部7と、その上に位置する可動上ベース板17との間には、気体流路管6、上型支持部材10、可動上ベース板17、下型支持部材12、下ベース部20等で区画されるスペースが閉空間となるように、伸縮可能接続部材24が配置されている。
【0034】
下ベース部20は、筐体16の内部の底面に配置されている。下ベース部20には、下型支持部材12が下端のフランジ部において固定されている。
ランプヒータ21は、固定上ベース板18に懸架され、気体流路管6の外側に位置する例えばリング状のヒータである。
【0035】
上カートリッジヒータ22は、上型3及び上型支持部材10の内部に上型3及び上型支持部材10の両方に亘って配置されている。
下カートリッジヒータ23は、下型4及び下型支持部材12の内部に下型4及び下型支持部材12の両方に亘って配置されている。
【0036】
以下、光学素子の製造方法について、上述の説明と重複する点については省略しながら説明する。
まず、エアシリンダ14によって上型3が駆動軸13および上型固定部材10とともに
図2に示す位置よりも上方に移動した状態で、上型3と胴型5との間から光学素子材料100がキャビティ2に供給される。
【0037】
次に、上型3が下降し、例えば光学素子材料100と接触した状態で、
図1に示すランプヒータ21、上カートリッジヒータ22、及び下カートリッジヒータ23によって、光学素子材料100が加熱される(加熱工程)。
【0038】
その後、上型3が更に下降することで、加熱された光学素子材料100が加圧される(加圧工程)。
そして、上型支持部材10及び下型支持部材12の冷却水路10a,12aに冷却水が供給されること、或いは、自然冷却によって、光学素子材料100が冷却される(冷却工程)。
【0039】
冷却された光学素子材料100は、離型した後、型セット2から取り出される。以上のように、光学素子が製造される。
例えば、上述の冷却工程においては、気体吹き出し部7が、型セット2の外周面に沿う方向、本実施形態では鉛直下方に、気体流路管6の上部の気体吹き出し7aから気体Aを吹き出す。即ち、気体Aは、気体流路管6の上部から気体流路管6内に流入する。吹き出された気体Aは、気体流路管6の下部の気体排出口8から排出される(気体入出工程)。気体入出工程では、気体流路管6内に気体Aが流される。
【0040】
これにより、光学素子材料100は、冷却工程において、冷却水や自然冷却とは別に、気体Aの供給によって冷却される。このとき、供給される気体Aは、気体流路管6内を鉛直下方へ流れるため、胴型5のガス抜き孔5aに異物が混入するのが抑えられる。
【0041】
なお、上記気体入出工程は、例えば、上記加熱工程において加熱ガスが供給されるようにしてもよい。また、上記気体入出工程は、例えば加熱工程前の雰囲気置換時に行われるようにしてもよい。
【0042】
以上説明した本実施形態では、光学素子材料100が収容され気体流路管6内に配置される型セット2の外周面に沿う方向に気体が流れるように、気体流路管6の上部(又は下部)から気体Aが流入し、流入した気体Aは、気体流路管6の下部(又は上部)から排出される。
【0043】
そのため、気体Aが吹き付けられても、胴型5のガス抜き孔5aに異物が侵入するのが抑えられる。また、気体流路管6の上下のスペースを利用して気体Aを供給することができるため、気体流路管6と型セット2との間に気体吹き付け部を配置したり気体吹き付け部を移動させる機構を配置したりする必要がなくなり、気体流路管6と型セット2との隙間を小さくすることができる。
【0044】
よって、本実施形態によれば、簡素な構成で型セット2への異物侵入を防ぐことができる。
【0045】
また、本実施形態の気体入出工程では、鉛直方向(本実施形態では鉛直下方)に気体Aが流入する。そのため、ガスを最短経路で流すことができ、冷却効率等を高めることができるとともに、異物侵入をより一層防ぐことができる。
【0046】
また、本実施形態の気体入出工程では、気体流路管6の上部(気体吹き出し部7)から気体Aが流入し、流入した気体Aは気体流路管6の下部(気体排出口8)から排出される。そのため、異物が舞い上がるのを重力によって抑えることができ、異物侵入をより一層防ぐことができる。
【0047】
また、本実施形態では、少なくとも冷却工程において、気体入出工程が行われるようにすることで、型セット2ひいては光学素子材料100の冷却を促進することができる。
なお、上述の第1実施形態では、気体流路管6の上部から気体Aが流入し、流入した気体Aが気体流路管6の下部から排出される例について説明したが、例えば下型4を上型3よりも積極的に冷却する場合などには、気体流路管6の下部から気体Aが流入し、吹き出された気体Aが気体流路管6の上部から排出されるようにしてもよい。
【0048】
また、例えば上型3の温度と下型4の温度とに偏りを生じさせたくない場合などには、吹き出し側と排出側とを切り替え可能にしてもよい。
また、上述の第1実施形態では、気体Aが鉛直下方に吹き出される例について説明したが、気体Aは、型セット2の外周面に沿う方向であれば、例えば、鉛直方向から型セット2の外周面の周方向に傾いて吹き出されるようにしてもよい。
【0049】
<第2実施形態>
図3は、本発明の第2実施形態に係る光学素子の製造装置を示す要部断面図である。
本実施形態では、気体吹き出し部27が、鉛直方向に対して傾斜するように気体Aを吹き出すことによって、らせん状の旋回流を発生させる点において、上述の第1実施形態と相違し、その他の点は同様であるため、相違点のみ説明する。
【0050】
なお、
図3は、
図2の左右方向から光学素子の製造装置の内部構造を示す図であり、流路管6、固定上ベース板18、上Oリング25、及び下Oリング26のみ断面で表されている。
【0051】
本実施形態の気体吹き出し部27は、例えば1つ配置される。気体吹き出し部27の気体吹き出し口27aは、上述の第1実施形態の気体入出工程において、鉛直下方(鉛直方向)に対して傾斜し、型セット2の外周面に沿う方向(本実施形態では、型セット2の外周面の周方向及び鉛直方向の両方)に気体Aを吹き出すことによって、型セット2と気体流路管6との間にらせん状の旋回流を発生させる。
【0052】
これにより、型セット2と気体流路管6との間のスペースにおいて流れが均一になり、偏った温度変動を防ぐことができる。また、らせん状の旋回流によって遠心力が作用することにより、型セット2への異物侵入をより一層防ぐことができる。
【0053】
以上説明した第2実施形態によっても、第1実施形態と同様に、型セット2の外周面に沿う方向へ気体流路管6に気体Aが流入するため、簡素な構成で型セット2への異物侵入を防ぐことができる。
【0054】
また、本実施形態の気体入出工程では、鉛直方向に対して傾斜するように気体Aが吹き出され、らせん状の旋回流が発生するため、遠心力が作用することにより、型セット2への異物侵入をより一層防ぐことができる。
【0055】
<第3実施形態>
図4は、本発明の第3実施形態に係る光学素子の製造装置を示す要部断面図である。
本実施形態では、ガイド部材の一例であるらせん状補助翼28が、気体Aをガイドすることによって、らせん状の旋回流を発生させる点において、上述の第2実施形態と相違し、その他の点は同様であるため、相違点のみ説明する。ガイド部材は、気体Aを誘導してらせん状の旋回流を発生させることができる。
【0056】
本実施形態の気体吹き出し部27は、上型支持部材10よりも
図4の奥側(第2実施形態は手前側)に配置されている。
気体吹き出し部27の気体吹き出し口27aは、上述の第1実施形態の気体入出工程において、第2実施形態と同様に、鉛直下方(鉛直方向)に対して傾斜して型セット2の外周面に沿うように気体Aを吹き出すことによって、型セット2と気体流路管6との間にらせん状の旋回流を発生させる。
【0057】
更に、本実施形態では、らせん状補助翼28が型セット2と気体流路管6との間のスペースにらせん状に配置されることによっても、気体Aにらせん状の旋回流を発生させる。
らせん状補助翼28のガイド面である上面28aは、気体Aの流れを妨げないように、気体流路管6側から型セット2側に向かって下方に傾斜するように形成されている。
【0058】
以上説明した第3実施形態によっても、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、型セット2の外周面に沿う方向に気体流路管6に気体Aが流入するため、簡素な構成で型セット2への異物侵入を防ぐことができる。
【0059】
また、本実施形態の気体入出工程では、ガイド部材の一例であるらせん状補助翼28が気体Aをガイドすることによって、らせん状の旋回流を発生させるため、吹き出し方向のみによってらせん状の旋回流を発生させる場合よりも、遠心力が強く作用し、型セット2への異物侵入をより一層防ぐことができる。
【0060】
なお、気体吹き出し口27aの吹き出し方向が鉛直方向であっても、らせん状補助翼28がらせん状の旋回流を発生させることができる。
【0061】
<第4実施形態>
図5は、本発明の第4実施形態に係る光学素子の製造装置を示す要部断面図である。
本実施形態では、型セット2(胴型5)の外周面に、気体Aをガイドすることによって、らせん状の旋回流を発生させるらせん状の溝(整流溝)5bが形成されている点において、上述の第2実施形態及び第3実施形態と相違し、その他の点は同様であるため、相違点のみ説明する。
【0062】
本実施形態の気体吹き出し部27は、第2実施形態と同様に、上型支持部材10よりも
図5の手前側(第3実施形態は奥側)に配置されているが、気体排出部8は、下型支持部材12よりも
図5の奥側(第2及び第3実施形態は手前側)に配置されている。
【0063】
気体吹き出し部27の気体吹き出し口27aは、上述の第1実施形態の気体入出工程において、第2実施形態及び第3実施形態と同様に、鉛直下方(鉛直方向)に対して傾斜し、型セット2の外周面に沿うように気体Aを吹き出すことによって、型セット2と気体流路管6との間にらせん状の旋回流を発生させる。
【0064】
更に、本実施形態では、型セット2(胴型5)の外周面に、気体Aをガイドすることによって、らせん状の旋回流を発生させるらせん状の溝5bが形成されていることによっても、気体Aにらせん状の旋回流を発生させる。なお、型セット2の溝5bは、胴型5のみではなく、上型3や下型4に形成してもよい。
【0065】
以上説明した第4実施形態によっても、第1実施形態〜第3実施形態と同様に、型セット2の外周面に沿う方向に気体流路管6に気体Aが流入するため、簡素な構成で型セット2への異物侵入を防ぐことができる。
【0066】
また、本実施形態の気体入出工程では、らせん状の溝5bが気体Aをガイドすることによって、らせん状の旋回流を発生させるため、吹き出し方向のみによってらせん状の旋回流を発生させる場合よりも、遠心力が強く作用し、型セット2への異物侵入をより一層防ぐことができる。
【0067】
なお、本実施形態では、溝5bを型セット2の外周面に形成する場合について説明したが、気体流路管6の内周面のみに形成するようにしても、型セット2の外周面及び気体流路管6の内周面の両方に形成するようにしてもよい。
【0068】
また、気体吹き出し口27aの吹き出し方向が鉛直方向であっても、らせん状の旋回流を溝5bが発生させることができる。また、第3実施形態のらせん状補助翼28を本実施形態において更に配置するようにしてもよい。