專利名稱：光學(xué)元件制造方法以及光學(xué)元件制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件制造方法以及光學(xué)元件制造裝置。
背景技術(shù)：
公知有在成型模具內(nèi)對玻璃等熱塑性的光學(xué)坯料進行加熱和按壓來形成期望形狀的光學(xué)元件的技術(shù)。在該技術(shù)中，要利用來自與成型模具的接觸部的熱傳導(dǎo)對玻璃等進行加熱，但由于玻璃等的導(dǎo)熱系數(shù)較小，因此有時為了均勻進行加熱而耗費時間。因此，在專利文獻I中，作為輔助加熱手段，公開有通過將加熱后的惰性氣體直接噴到成型模具內(nèi)的玻璃來進行均勻加熱的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻專利文獻I :日本特開2008-120645號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題然而，上述專利文獻I的技術(shù)雖是能夠?qū)⒉ＡУ裙鈱W(xué)坯料迅速且均勻地加熱到預(yù)定溫度的優(yōu)異技術(shù)，但在將加熱氣體導(dǎo)入到成型模具內(nèi)時，擔(dān)心光學(xué)坯料由于氣體的動壓力等而從型腔內(nèi)的預(yù)定位置起移動。并且，光學(xué)坯料移動，結(jié)果存在有時不能得到良好的光學(xué)元件這樣的技術(shù)問題。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在不導(dǎo)致由于成型模具內(nèi)的光學(xué)坯料的位置偏離等而造成的光學(xué)元件的品質(zhì)降低的情況下，利用向成型模具內(nèi)導(dǎo)入加熱后的惰性氣體來實現(xiàn)加熱效率提高的光學(xué)元件的制造技術(shù)。用于解決課題的手段本發(fā)明的第I方面提供一種光學(xué)元件制造方法，其包含第I工序，向位于成型模具內(nèi)的型腔的光學(xué)坯料施加第I負荷來對其進行固定；第2工序，之后，將加熱后的氣體導(dǎo)入到所述型腔內(nèi)來加熱軟化所述光學(xué)坯料；以及第3工序，之后，向所述型腔內(nèi)的所述光學(xué)坯料施加比所述第I負荷大的第2負荷來使光學(xué)兀件成型。本發(fā)明的第2方面提供一種光學(xué)元件制造裝置，其包含加壓單元，其對成型模具進行加壓；氣體導(dǎo)入單元，其能夠?qū)⒓訜岷蟮臍怏w導(dǎo)入到所述成型模具內(nèi)的型腔；以及控制單元，其控制成在向所述光學(xué)坯料施加比第2負荷小的第I負荷來對光學(xué)坯料進行固定后，將所述氣體導(dǎo)入到所述型腔，其中，所述第2負荷是收納在所述型腔的光學(xué)坯料的成型時的負荷。發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，可提供能夠在不導(dǎo)致由于成型模具內(nèi)的光學(xué)坯料的位置偏離等而造成的光學(xué)元件的品質(zhì)降低的情況下，利用向成型模具內(nèi)導(dǎo)入加熱后的惰性氣體來實現(xiàn)加熱效率提高的光學(xué)元件制造技術(shù)。


圖I是按照工序順序示出實施作為本發(fā)明一個實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的結(jié)構(gòu)和作用的一例的概略剖視圖。圖2是示出實施作為本發(fā)明一個實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的作用的一例的曲線圖。圖3是示出實施作為本發(fā)明另一實施方式的光學(xué)元件制 造方法的制造裝置的結(jié)構(gòu)例的概略剖視圖。圖4是圖3的橫剖視圖。圖5是示出實施作為本發(fā)明另一實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的動作狀態(tài)的一例的概略剖視圖。圖6是圖5的橫剖視圖。圖7是示出實施作為本發(fā)明又一實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的結(jié)構(gòu)和作用例的概略剖視圖。圖8是示出實施作為本發(fā)明又一實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的結(jié)構(gòu)和作用例的概略剖視圖。圖9是示出實施作為本發(fā)明又一實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的結(jié)構(gòu)和作用的變形例的概略剖視圖。圖10是示出實施作為本發(fā)明再一實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的結(jié)構(gòu)和作用例的概略剖視圖。圖11是示出實施作為本發(fā)明再一實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的結(jié)構(gòu)和作用例的概略剖視圖。
具體實施例方式在本實施方式中，作為一個方式，在將加熱氣體導(dǎo)入到成型模具的型腔內(nèi)時，在用上下模以光學(xué)還料不會由于加熱氣體的導(dǎo)入而移動、且光學(xué)還料不會破損的負荷夾入成型坯料后，將加熱氣體導(dǎo)入到型腔內(nèi)。此外，為了在解除負荷時不將加熱氣體和成型模具的外部環(huán)境內(nèi)的低溫氣體等導(dǎo)入到型腔內(nèi)，關(guān)閉氣體導(dǎo)入通路，防止成型模具內(nèi)的成型坯料的位置偏離和型腔內(nèi)的溫度降低。S卩，光學(xué)坯料不會由于導(dǎo)入到型腔內(nèi)的加熱氣體的動壓力等而從預(yù)定位置起移動，能夠在靜止于預(yù)定位置的狀態(tài)下高效加熱光學(xué)坯料，從而能夠得到良好的光學(xué)元件。下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。另外，在以下的本實施方式的說明中，在各圖中，X、Y、Z的各方向如圖所示，作為一例，將Z方向設(shè)為鉛直方向，將X — Y平面設(shè)為水平面。此外，在以下的各實施方式的說明中，對相同的結(jié)構(gòu)要素標注相同的參考標號，并省略重復(fù)說明。(實施方式I)圖I是按照工序順序示出實施作為本發(fā)明一個實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的結(jié)構(gòu)和作用的一例的概略剖視圖。圖2是示出實施作為本發(fā)明一個實施方式的光學(xué)元件制造方法的制造裝置的作用的一例的曲線圖。本實施方式的制造裝置Ml具有沿上下方向相對的上板11 (加壓單元)和下板12、以及沿上下方向驅(qū)動該上板11的上軸13。在上板11和下板12中埋設(shè)有未圖示的加熱器。由此，加熱器能夠?qū)⒏靼寮訜岬?br> 預(yù)定溫度。 在下板12上載置有成型模具20。在該成型模具20周圍設(shè)置有后述的控制機構(gòu)30 (控制單元)。成型模具20具有筒模具21、以及以從該筒模具21的上下的開口端起相對的方式被插入的上模22和下模23。并且，在筒模具21的內(nèi)部，在相對的上模22的成型面22a與下模23的成型面23a之間形成有型腔24。在該型腔24的內(nèi)部，例如收納有預(yù)先預(yù)成型為球形的玻璃預(yù)塑形坯等的光學(xué)坯料90。在筒模具21的壁面，在與內(nèi)部的型腔24連通的位置，在關(guān)于Z軸對稱的位置貫通形成多個氣體導(dǎo)入孔21a (氣體導(dǎo)入單元)(透孔)。在本實施方式的制造裝置Ml的情況下，在成型模具20周圍配置有控制機構(gòu)30，該控制機構(gòu)30具有同軸地貫穿插入筒模具21的套筒31 (第I筒體)；與筒模具21的氣體導(dǎo)入孔21a相對開口的多個氣體噴嘴34 ；以及軸向驅(qū)動彈簧33，其設(shè)置于該套筒31的下端，朝使該套筒31從上模22的上端突出的方向始終朝上按壓該套筒31。另外，在圖I中，為了方便僅對套筒31標注標號(30 )。另外，作為軸向驅(qū)動彈簧33，可以設(shè)為如下結(jié)構(gòu)在套筒31的下端部螺旋狀地形成狹縫，套筒31的下端部自身作為軸向驅(qū)動彈簧33發(fā)揮功能。氣體噴嘴34例如由噴火筒加熱器構(gòu)成。氣體噴嘴34是如下結(jié)構(gòu)始終朝向成型模具20的氣體導(dǎo)入孔21a噴出加熱到預(yù)定溫度的氣體的一例即惰性氣體80。此外，在套筒31中，在Z軸的旋轉(zhuǎn)方向的位置處，在與氣體導(dǎo)入孔21a的相同位置處開有多個氣體供給孔32 (第I貫通孔)。在套筒31由于軸向驅(qū)動彈簧33而朝上方突出的狀態(tài)下，該氣體供給孔32從氣體導(dǎo)入孔21a的高度位置起朝上側(cè)移動，由此氣體導(dǎo)入孔21a與氣體噴嘴34的連通狀態(tài)由套筒31截斷。此外，在通過上板11朝下方壓入從而套筒31的上端移動到與上模22的上端面一致的位置時，氣體供給孔32與筒模具21的氣體導(dǎo)入孔21a處于同一高度。由此，氣體噴嘴34與氣體導(dǎo)入孔21a連通，向型腔24內(nèi)部導(dǎo)入加熱后的惰性氣體80。S卩，本實施方式的控制機構(gòu)30通過與上板11的上下移動聯(lián)動，使形成有氣體供給孔32的套筒31上下移動，實現(xiàn)切換氣體導(dǎo)入孔21a與氣體噴嘴34的截斷和連通的動作。在本實施方式的情況下，在上板11的中央部設(shè)置有沿軸方向貫通上板11和上軸13的銷孔11a。在該銷孔Ila的內(nèi)部，收納有從上板11的下表面突出的加壓銷Ilb (加壓
單元)。
該加壓銷Ilb的上端部經(jīng)由加壓彈簧Ilc被固定于銷孔Ila的上端部。并且，在上板11通過上軸13下降的情況下，在上板11與套筒31的上端抵接之前，加壓銷Ilb的下端首先與成型模具20的上模22抵接。由此，在使該上模22接近下模23的方向上產(chǎn)生負荷(即、將光學(xué)坯料90夾入到上模22與下模23之間進行固定的后述的固定負荷Wl (第I負荷))。并且，在上板11下降的同時將加壓銷Ilb壓入到銷孔Ila的內(nèi)部。并且，在上板11與上模22抵接的狀態(tài)下，加壓銷Ilb成為被完全壓入到銷孔Ila內(nèi)部的狀態(tài)。由此，在本實施方式中，成為在下降的上板11與套筒31抵接之前，通過加壓銷Ilb與上模22抵接而產(chǎn)生固定負荷Wl的結(jié)構(gòu)。因此，能夠通過適當(dāng)設(shè)定支撐加壓銷Ilb的加壓彈簧Ilc的彈簧常數(shù)和長度，將固定負荷Wl設(shè)定為期望的值。在本實施方式的情況下，設(shè)定為在通過下降的上板11壓下套筒31從而氣體供給孔32與氣體導(dǎo)入孔21a即將一致之前的高度處，即，在即將從氣體噴嘴34向型腔24導(dǎo)入惰性氣體80之前的位置處，使加壓銷Ilb對于上模22作用預(yù)定的固定負荷W1。以下，參照圖I和圖2說明本實施方式的作用的一例。首先，在將內(nèi)部收納有光學(xué)坯料90的成型模具20安裝到套筒31的狀態(tài)下，將成型模具20載置到加熱到預(yù)定的成型溫度的下板12上(準備工序K1)。此時，僅對成型模具20內(nèi)部的光學(xué)坯料90作用作為上模22的自重的上模自重W0。此外，將光學(xué)坯料90定位成中心與型腔24的中央位置、即成型面22a和成型面23a的中心位置(光軸位置)一致。此外，套筒31通過軸向驅(qū)動彈簧33而處于上端從上模22的上端面突出的狀態(tài)，氣體供給孔32移動到從氣體導(dǎo)入孔21a朝上側(cè)錯開的位置。因此，從氣體噴嘴34和外部環(huán)境截斷型腔24。由此，在未從外部作用負荷的狀態(tài)下，通過套筒31閉塞氣體導(dǎo)入孔21a。因此，位于成型模具20的型腔24的預(yù)定中心位置的光學(xué)坯料90不會由于外部環(huán)境等的影響而產(chǎn)生位置偏離。接著，在通過上軸13使加熱到預(yù)定的成型溫度的上板11下降時，從上板11突出的加壓銷Ilb首先與上模22的上端抵接，上板11在與套筒31抵接之前一直下降。由此，向上模22作用固定負荷Wl (固定定時tl)，對光學(xué)坯料90進行固定(固定工序K2 (第I工序))。然后，在使上板11下降而將套筒31壓入到下方，并且上板11與上模22的上端面抵接時，氣體供給孔32與氣體導(dǎo)入孔21a —致(氣體導(dǎo)入開始定時t2)。由此，將從氣體噴嘴34噴出的加熱到預(yù)定溫度的惰性氣體80噴到型腔24的光學(xué)坯料90，開始該光學(xué)坯料90的加熱(加熱工序K3 (第2工序))。此時，同時利用來自上板11和下板12的熱傳導(dǎo)或輻射熱對光學(xué)坯料90進行加熱。在本實施方式的情況下，在即將導(dǎo)入來自該氣體噴嘴34的惰性氣體80之前，光學(xué)坯料90通過固定負荷Wl固定，因此能夠可靠防止從型腔24的預(yù)定中心位置產(chǎn)生位置偏離。并且，在光學(xué)坯料90達到預(yù)定的成型溫度TS時，通過上軸13使上板11進一步下降，用成型負荷W2 (第2負荷)按壓上模22而開始光學(xué)坯料90的成型(壓型開始定時t3)。接著，通過將上模22的成型面22a和下模23的成型面23a轉(zhuǎn)印到光學(xué)坯料90，得到光學(xué)元件91 (沖壓成型工序K4 (第3工序))。在該成型時，在本實施方式的情況下，不使光學(xué)坯料90在型腔24的內(nèi)部產(chǎn)生位置偏離地將其高精度地定位到中心位置。由此，例如能夠得到光學(xué)坯料90關(guān)于光軸對稱地變形、繞光軸的光學(xué)性能沒有失衡等的高品質(zhì)的光學(xué)元件91。之后，解除基于上板11的成型負荷W2，并且開始成型模具20的冷卻(壓型結(jié)束定時t4)。此時，在上板11上升而遠離套筒31時，套筒31上升，氣體供給孔32移動到從氣體 導(dǎo)入孔21a朝上方錯開的位置。由此，型腔24恢復(fù)到從外部被截斷的狀態(tài)。并且，如果成型模具20的溫度降低到預(yù)定溫度，則對成型模具20進行分解，取出光學(xué)兀件91。另外，也可以根據(jù)需要，在開始冷卻時，對上模22作用期望的合模負荷。由此，在本實施方式的制造裝置Ml的情況下，使具有氣體供給孔32的套筒31與上板11聯(lián)動地上下移動，該氣體供給孔32控制成型模具20的氣體導(dǎo)入孔21a的開閉。由此，在對光學(xué)坯料90作用預(yù)定的固定負荷Wl而使其固定后，將加熱后的惰性氣體80導(dǎo)入到型腔24。因此，能夠通過將加熱后的惰性氣體80導(dǎo)入到型腔24內(nèi)并噴到光學(xué)坯料90而在短時間內(nèi)將光學(xué)坯料90均勻且高效地加熱到成型溫度，并且光學(xué)坯料90不會由于惰性氣體80的噴射而從型腔24內(nèi)的預(yù)定位置起移動，能夠高效得到光學(xué)性能良好的光學(xué)元件91。此處，說明本實施方式中的固定負荷Wl以及來自氣體噴嘴34的惰性氣體80的供給方法的一例。在本實施方式的情況下，作為一例，將氣體噴嘴34設(shè)為噴嘴直徑CP=Imm 4mm。在氣體噴嘴34的噴嘴直徑(P過小時流速變得過快，作用于被噴射了惰性氣體80的光學(xué)坯料90的動壓力變大，需要用更大的固定負荷Wl夾入并固定光學(xué)坯料90。另一方面，在氣體噴嘴34的噴嘴直徑φ過大時流速變慢，不能利用加熱后的惰性氣體80進行光學(xué)坯料90的充分的熱交換。此外，作為一例，將惰性氣體80的流量Q設(shè)為Q=10L/min 40L/min。在流量Q過小時惰性氣體80的流速變慢，不能與光學(xué)坯料90進行充分的熱交換。此外，流量Q過大時惰性氣體80的流速過快，需要用更大的固定負荷Wl夾入并固定光學(xué)坯料90。接著，示出根據(jù)光學(xué)坯料90的尺寸和形狀等決定固定負荷Wl的方法的一例。在光學(xué)坯料90由于負荷而彈性變形，成型面22a、23a與光學(xué)坯料90的接觸部分不是點接觸而是面接觸，且光學(xué)坯料90的形狀是球體的情況下，設(shè)為P :集中負荷[N](=固定負荷W1)、V I :光學(xué)坯料90的泊松比、V 2 :成型面22a (成型面23a)的泊松比、
El :光學(xué)坯料90的縱彈性系數(shù)[MPa]、E2 :成型面22a (成型面23a)的縱彈性系數(shù)[MPa]、Rl :光學(xué)坯料90的曲率半徑[mm]、R2 :成型面22a (成型面23a)的曲率半徑[mm](凹面的情況下為1/R2= — (1/R2)，平面的情況下為R2=m)時，與成型面22a (成型面23a)的接觸半徑a [mm]根據(jù)赫茲公式如以下的(I)式所
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件制造方法，其包含 第I工序，向位于成型模具內(nèi)的型腔的光學(xué)坯料施加第I負荷來對其進行固定； 第2工序，之后，將加熱后的氣體導(dǎo)入到所述型腔內(nèi)來加熱軟化所述光學(xué)坯料；以及 第3工序，之后，向所述型腔內(nèi)的所述光學(xué)坯料施加比所述第I負荷大的第2負荷來使光學(xué)兀件成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件制造方法，其中， 相比所述第2工序，減少所述第I工序中的導(dǎo)入到所述型腔內(nèi)的所述氣體的流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件制造方法，其中， 在所述第I工序中，截斷所述氣體向所述型腔的導(dǎo)入通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件制造方法，其中， 在所述第I工序中，使所述氣體的流道方向與所述第2工序不同，由此不向所述型腔內(nèi)導(dǎo)入所述氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件制造方法，其中， 根據(jù)所述光學(xué)坯料的尺寸和導(dǎo)入到所述型腔的所述氣體的流量中的至少一方?jīng)Q定在所述第I工序中施加到所述光學(xué)坯料的所述第I負荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件制造方法，其中， 在所述第2工序中，施加比所述第I負荷大的第3負荷來促進所述光學(xué)坯料的變形。
7.一種光學(xué)元件制造裝置，其包含 加壓單元，其對成型模具進行加壓； 氣體導(dǎo)入單元，其能夠?qū)⒓訜岷蟮臍怏w導(dǎo)入到所述成型模具內(nèi)的型腔；以及 控制單元，其控制成在向所述光學(xué)坯料施加比第2負荷小的第I負荷來對光學(xué)坯料進行固定后，將所述氣體導(dǎo)入到所述型腔，所述第2負荷是收納在所述型腔內(nèi)的光學(xué)坯料的成型時的負荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件制造裝置，其中， 所述成型模具由筒模具、和在所述筒模具的內(nèi)部夾著所述光學(xué)坯料而相對的第I模和第2模構(gòu)成， 所述氣體導(dǎo)入單元由以與所述型腔連通的方式貫通形成于所述筒模具的透孔構(gòu)成， 所述加壓單元由夾持所述第I模和所述第2模并朝相對方向進行加壓的一對板構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造裝置，其中， 所述控制單元由第I筒體構(gòu)成，該第I筒體同軸地安裝于所述筒模具的外側(cè)，并具有第I貫通孔，該第I貫通孔通過與所述板對所述成型模具的夾持加壓動作聯(lián)動地朝所述相對方向移位來控制所述透孔的開閉。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造裝置，其中， 所述控制單元由第2筒體構(gòu)成，該第2筒體同軸地安裝于所述筒模具的外側(cè)，并具有第2貫通孔，該第2貫通孔通過與所述板對所述成型模具的夾持加壓動作聯(lián)動地繞所述相對方向轉(zhuǎn)動移位來控制所述透孔的開閉。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造裝置，其中， 所述控制單元具有 可動氣體噴嘴，其能夠改變相對于所述透孔的相對位置地噴出所述氣體；以及可動遮擋板，其能夠隔開所述可動氣體噴嘴與所述透孔之間， 通過與所述板對所述成型模具的夾持加壓動作聯(lián)動地使所述可動氣體噴嘴和所述可動遮擋板移位，控制是否從所述可動氣體噴嘴經(jīng)由所述透孔向所述型腔導(dǎo)入所述氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件制造裝置，其中， 所述控制單元具有 第I氣體噴嘴，其配置于向所述透孔供給所述氣體的位置； 第2氣體噴嘴，其朝偏離所述透孔的位置開口 ；以及 切換閥，其對所述氣體流向所述第I氣體噴嘴和所述第2氣體噴嘴中的哪一個進行切換， 通過與所述板對所述成型模具的夾持加壓動作聯(lián)動地使所述切換閥動作，控制是否從所述第I氣體噴嘴經(jīng)由所述透孔向所述型腔導(dǎo)入所述氣體。
全文摘要
在不導(dǎo)致由于成型模具內(nèi)的光學(xué)坯料的位置偏離等而造成的光學(xué)元件的品質(zhì)降低的情況下，利用向成型模具內(nèi)導(dǎo)入加熱后的惰性氣體來實現(xiàn)加熱效率的提高。作為解決手段的一例，在形成于相對插入到筒模具(21)的上模(22)與下模(23)之間的型腔(24)中收納光學(xué)坯料(90)進行加熱并沖壓成型的制造裝置(M1)中，與形成有氣體導(dǎo)入孔(21a)的筒模具(21)同軸地安裝形成有氣體供給孔(32)的套筒(31)，通過設(shè)置于套筒(31)下端的軸向驅(qū)動彈簧(33)，套筒(31)與上板(11)的上下移動聯(lián)動而升降，通過在向上模(22)作用固定負荷(W1)而固定光學(xué)坯料(90)的狀態(tài)下，使氣體供給孔(32)與氣體導(dǎo)入孔(21a)一致而從氣體噴嘴(34)導(dǎo)入加熱后的惰性氣體(80)。由此能夠在不產(chǎn)生光學(xué)坯料(90)的位置偏離的情況下高效地加熱使光學(xué)坯料(90)成型。
文檔編號C03B11/00GK102958853SQ201180029548
公開日2013年3月6日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者澁木宏行, 關(guān)博之 申請人:奧林巴斯株式會社