JP2011111336A - 光学素子成形用型 - Google Patents

Abstract

【課題】下型により保持部材に支持された熱可塑性素材を持ち上げて上型に押し当てる際、熱可塑性素材が下型の成形面の中心から遠く離れるのを防止する成形型を提供する。
【解決手段】対向配置され、それらの間に加熱軟化して加圧成形される球状の熱可塑性素材３８が配置される上型４１及び下型４２と、これら上型４１及び下型４２Ｂを嵌挿するスリーブ４３と、上型４１及び下型４２Ｂの対向面間でスリーブ４３内に摺動可能に配置され、下型４２Ｂの先端部が挿通される貫通孔４４ａを備え、少なくとも該貫通孔４４ａ上に熱可塑性素材３８を接触して保持する保持部材４４と、を有し、保持部材４４と熱可塑性素材３８との接触部から上型４１の成形面４１ａまでの加圧方向の寸法Ｌは、熱可塑性素材３８の成形前の直径Ｄよりも小さい。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱可塑性素材を成形型間に挟んで加熱・プレスし光学素子を成形する光学素子成形用型に関する。

近年の光学素子は、映像の高画質化に伴い、高い形状精度・外観品質が求められている。これに対し、熱可塑性素材を加熱・プレスすると、成形品の成形面に曇りや発泡等の変質が発生することがある。
これを回避する技術として、例えば特許文献１には、図１１に示すように、熱可塑性素材１３８の機能面予定面１３８ａ，１３８ｂと上型１４１及び下型１４２の機能面成形面１４１ａ，１４２ａとが非接触のまま熱可塑性素材１３８を機能面予定面以外の部位にて保持し、該保持部位から熱可塑性素材１３８への伝熱加熱により熱可塑性素材１３８を加熱軟化し、曇りや発泡等の変質を防ぐ技術が提案されている。

これを実施するには、加熱プレート１２４を上型１４１に当接して押付け、この状態で下プレート１２６の内部に格納された押し上げ部材１３６を上昇させて下型１４２を持ち上げる。すると、この下型１４２が保持部材１４４に支えられている熱可塑性素材１３８を持ち上げる。こうして、熱可塑性素材１３８を上型１４１に当てつけ、上型１４１及び下型１４２間に挟みこむことで成形を行う。
これによれば、熱可塑性素材１３８を下型１４２と非接触の状態で保持部材により位置決めしながら加熱することができるため、成形品の曇りや発泡等の変質を防止できるというものである。

特開２００７−１８６３９２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、例えば球体の熱可塑性素材１３８を使用する場合は、次のような課題が生じる。
すなわち、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、熱可塑性素材１３８と上型１４１との間にクリアランスδがあるため（図１２Ａ）、ハンドリング時などに球体の熱可塑性素材１３８が転がり（図１２Ｂ）、成形時に下型１４２が直接上型１４１に衝突したり（図１２Ｃ）、レンズ駄肉が大きく偏ってしまったりするおそれがある。
また、成形時に下型１４２が直接上型１４１に衝突すると、上型１４１及び下型１４２の一方または両方の成形面にキズ・カケが発生し、良好な外観のレンズを成形することが困難となる。あるいは、例えば下型１４２の先端が途中で折損するおそれもある。

さらに、図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように、レンズ駄肉が特定の方向に偏ると、特にその反対方向のガラスが不足し、必要なレンズ形状になりえないことがある。また、レンズ駄肉が特定の方向に偏ると、成形後の冷却工程で発生する応力分布がレンズ光軸に対し対称とならず、そのレンズを使用する光学系にアス・コマなど製造上の収差を与える。また、芯取り工程においても、レンズ駄肉が偏っていない方が作業性がよい。
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、下型により保持部材に支持された熱可塑性素材を持ち上げて上型に押し当てる際、熱可塑性素材が下型の成形面の中心から遠く離れるのを防止した光学素子成形用型を提供することを目的とする。

本発明の光学素子成形用型は、対向配置され、それらの間に加熱軟化して加圧成形される球状の熱可塑性素材が配置される上型及び下型と、
これら上型及び下型を嵌挿するスリーブと、
前記上型及び下型の対向面間で前記スリーブ内に摺動可能に配置され、前記下型の先端部が挿通される貫通孔を備え、少なくとも該貫通孔上に前記熱可塑性素材を接触して保持する保持部材と、を有し、
前記保持部材と前記熱可塑性素材との接触部から前記上型の成形面までの加圧方向の寸法は、前記熱可塑性素材の成形前の直径よりも小さい。

また、請求項１に記載の光学素子成形用型において、
前記保持部材は、テーパ面を有し、
前記接触部は、前記テーパ面上に位置する。

本発明によれば、下型により保持部材に支持された熱可塑性素材を持ち上げて上型に押し当てる際、熱可塑性素材が下型の成形面の中心から遠く離れるのを防止することができる。

第１の実施の形態の成形装置の構成を示す図である。 成形型の構成を示す図である。 同上の拡大図である。 上型の成形面と保持部材の上端縁との間の寸法と成形前の熱可塑性素材の直径との関係を示す図である。 上型の成形面と保持部材の上端縁との間の寸法と成形前の熱可塑性素材の直径との関係を示す図である。 上型の成形面と保持部材の上端縁との間の寸法と成形前の熱可塑性素材の直径との関係を示す図である。 上型の成形面と保持部材の上端縁との間の寸法と成形前の熱可塑性素材の直径との関係を示す図である。 熱可塑性素材が支持された状態を示す図である。 熱可塑性素材を持ち上げて成形を開始する工程を示す図である。 保持部材を持ち上げて成形を完了する工程を示す図である。 成形品を冷却する工程を示す図である。 本実施の形態の成形型の構成を示す図である。 同上の拡大図である。 保持部材の上端面の一部にテーパ面を形成した例を示す図である。 保持部材の上端面の一部にテーパ面を形成した例を示す図である。 保持部材の上端面の全部にテーパ面を形成した例を示す図である。 保持部材の上端面の全部にテーパ面を形成した例を示す図である。 従来の成形型の構成を示す図である。 従来の成形型を用いて球体の熱可塑性素材を成形する例を示す図である。 従来の成形型を用いて球体の熱可塑性素材を成形する例を示す図である。 従来の成形型を用いて球体の熱可塑性素材を成形する例を示す図である。 従来の成形型を用いて球体の熱可塑性素材を成形する例を示す図である。 従来の成形型を用いて球体の熱可塑性素材を成形する例を示す図である。 従来の成形型を用いて球体の熱可塑性素材を成形する例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］

図１は、本実施の形態の成形装置１０の構成を示す図である。
この成形装置１０は、予備室１１、成形室１２、排出室１３を有し、これら各室が光学素子成形用型としての成形型４０の搬送方向（矢印Ａ方向）に連続して形成されている。この成形装置１０は、周囲を筐体１８で覆われ、各室内は気密に形成されている。また、予備室１１の入口と各室間の境界、及び排出室１３の出口には、夫々開閉可能なシャッター１４〜１７が設けられている。
（予備室１１の構成）

予備室１１は、床面に平坦なプレート１９が敷設されている。このプレート１９の上面に，下端が開口したチャンバー２０が配置されている。このチャンバー２０は、不図示のシリンダ等で昇降可能となっている。この予備室１１は密室となっているが、入口のシャッター１４を開くことで、外部から予備室１１内、さらにチャンバー２０内に成形型４０を搬入できるようになっている。
こうして、チャンバー２０を上昇移動させて内部に成形型４０を収容することができる。この場合、予備室１１の高さは、図１では正確でないが、実際にはチャンバー２０を昇降移動可能な高さに設定されている。
なお、詳しくは後述するが、搬入される成形型４０内には、機能面予定面よりも外側の部位で支持された球状の熱可塑性素材３８が収容されている。

本実施の形態では、チャンバー２０内に成形型４０を収容した後、該チャンバー２０内の真空引きが行われる。また、この真空引きの後、チャンバー２０の内部を窒素や非酸化性ガスによってガス置換を行う。
そのために、チャンバー２０の上方には、配管２１を介して真空ポンプ２２及びＮ２供給装置２３が接続されている。この真空ポンプ２２により、チャンバー２０内を真空引きし、代わりに窒素ガスを充填できるようになっている。こうして、チャンバー２０内は窒素ガスで置換される。また、成形型４０には、外気と連通する不図示の空気孔が形成されていて、この空気孔を介して成形型４０の内部も窒素ガスで充満される。

チャンバー２０内が窒素ガスで置換された後は、チャンバー２０が上昇して開放され、成形型４０が搬出できるようになっている。
チャンバー２０が開放された後は、成形室１２との間にあるシャッター１５が開き、成形型４０が成形室１２へ搬入される。その後、シャッター１５は閉じられる。
なお、本実施の形態において、成形型４０の投入、移動、搬出は不図示の搬送アームによって行うものとする。また、予備室１１内の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下に保たれている。このように、予備室１１の酸素濃度を低くするのは、成形型４０や成形装置１０内の構造物の耐久性の向上と、成形品（光学素子）の不良発生の防止のためである。さらに、予備室１１内にチャンバー２０を設けたのは、成形型４０内の酸素濃度を確実に低くするためである。

（成形室１２の構成）

成形室１２内は、窒素置換（窒素パージ）が行われ、酸素濃度は１０ｐｐｍ以下に保たれている。また、搬入された成形型４０に対し、加熱、成形、冷却が行えるように、複数（本実施の形態では２つ）のステージに分割されている。本実施の形態では、加熱と成形を行うステージ１と、冷却を行うステージ２の二つのステージに分割されている。
ステージ１は、１対の上プレート２４及び下プレート２６を有し、各上・下プレート２４，２６内には、夫々上・下カートリッジヒーター２８、２９が内蔵されている。この上・下カートリッジヒーター２８、２９により、上・下プレート２４，２６を所望の温度に加熱することができる。この上・下プレート２４，２６により、挟持した成形型４０を加熱することができる。また、上プレート２４は、シリンダ３２により上下方向に昇降することができる。

また、ステージ１では、下プレート２６の中心に孔３５が貫通形成されている。この孔３５に、プレス機構３６（図示せず）の押上げ部材３６が摺動可能に嵌挿されている。この押上げ部材３６は、不図示のヒーターにより下プレート２６と同じ温度状態に加熱されている。この押上げ部材３６は、不図示のシリンダにより上下方向に昇降移動することができる。
ステージ２は、１対の上プレート２５及び下プレート２７を有し、各上・下プレート２５，２７内には、夫々上・下カートリッジヒーター３０、３１が内蔵されている。この上・下カートリッジヒーター３０、３１により、上・下プレート２５，２７を所望の温度に加熱することができる。この上・下プレート２５，２７により、挟持した成形型４０を冷却することができる。また、上プレート２５は、シリンダ３３により上下方向に昇降することができる。
なお、成形室１２での具体的な作業内容については後述する。

（排出室１３の構成）

この排出室１３は、成形室１２から搬送されてきた成形型４０を冷却して外部に搬出する役目を有している。
排出室１３は、床面にプレート５１が敷設されている。また、上方には、不図示のシリンダ等で放熱板５２が上下方向に昇降可能に配置されている。こうして、排出室１３内に成形型４０が搬入されると、放熱板５２が下降してくる。
また、排出室１３内の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下に保たれている。そして、放熱板５２で成形型４０の上端面を所定時間あてつけ、常温近くまで成形型４０の温度を下げる。その後、排出口に設けられたシャッター１７を開き、不図示の搬送アームにより成形型４０を外部へ排出し、工程完了となる。

（成形型４０の構成）

図２は、成形型４０の構成を示す図であり、図３は、その拡大図である。
同図２において、成形型４０は、上型４１、下型４２、スリーブ４３、及び保持部材４４を有している。
上型４１及び下型４２は、スリーブ４３の内部で、それぞれの成形面４１ａ，４２ａが対向するようにスリーブ４３の両端側から嵌挿されている。上型４１は、略円柱状をなし、フランジ部４１Ａと先端部４１Ｂとを有している。先端部４１Ｂには、下型４２との対向面側に凹状の成形面４１ａが形成されている。
また、下型４２は、大径の基体部４２Ａと小径の細長い先端部４２Ｂとを有している。この先端部４２Ｂには、上型４１との対向面側に凸球面状の成形面４２ａが形成されている。

スリーブ４３は、略円筒状で内面が段付きになっており、その段部４３ａにリング状の保持部材４４が摺動可能に支持されている。この保持部材４４は、中央に貫通孔４４ａが形成されている。この貫通孔４４ａに、下型４２の先端部４２Ｂが挿通可能となっている。保持部材４４は、熱可塑性素材３８と接触している。保持部材４４により、熱可塑性素材３８は、貫通孔４４ａ上、貫通孔４４ａ内、及び保持部材４４の上面上に保持されている。
この貫通孔４４ａの上端部には、開口端縁４４ｂが形成されている。開口端縁４４ｂは、本実施形態の例では、リング状の保持部材４４の角部である。開口端縁４４ｂの形状は、平面視において、例えば円周などである。この開口端縁４４ｂに、ボール形状の熱可塑性素材３８のうち、下側の光学機能面予定面よりも外側の部位が支持されている。本実施形態では、開口端縁４４ｂは、保持部材４４と熱可塑性素材３８との接触部となる。本実施形態では、この熱可塑性素材３８として球状のガラス素材が用いられている。
なお、光学機能面予定面とは、熱可塑性素材３８が成形されて成形品（光学素子）となった場合の光学素子の光学機能面と同じ位置・形状の仮想面をいう。
こうして、熱可塑性素材３８は、上型４１の成形面４１ａと下型４２の成形面４２ａとの間に離間して支持されている。

上型４１は、そのフランジ部４１Ａがスリーブ４３の上端面に当て付くように配置されている。また、下型４２の基体部４２Ａは、スリーブ４３の軸方向に摺動可能となっている。
なお、上型４１、下型４２、スリーブ４３、及び保持部材４４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。

次に、図３において、リング状の保持部材４４の開口端縁（接触部）４４ｂから、該開口端縁４４ｂから加圧方向（Ｚ方向）に引いた線と上型４１の成形面４１ａとの交点Ｐまでの寸法をＬ、熱可塑性素材３８の成形前の直径をＤとしたとき
Ｌ＜Ｄ
の関係を有している。
これにより、熱可塑性素材３８が図３の破線位置よりも外側に大きく移動するのが防止される。
こうして、下型４２が持ちあがると、下型４２の成形面４２ａは熱可塑性素材３８と接触してこれを持ち上げ、熱可塑性素材３８は上型４１の成形面４１ａに当接され、成形が開始される。

次いで、下型４２のさらなる上方移動によりリング状の保持部材４４を持ち上げ、この保持部材４４も熱可塑性素材３８の周囲に当接して、やがて成形を完了する。なお、成形工程の詳細については後述する。
図４Ａ及び図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂは、本実施の形態の上型４１の成形面と保持部材４４の開口端縁４４ｂとの間の寸法Ｌと、成形前の熱可塑性素材３８の直径Ｄとの関係を示す図である。なお、図２と同一又は相当する部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図４Ａ及び図４Ｂでは、上型４１の成形面４１ａ’が凸面をなしており、この場合の寸法Ｌは、リング状の保持部材４４の開口端縁４４ｂから加圧方向（Ｚ方向）に引いた線と、上型４１の成形面４１ａ’との交点Ｑまでの寸法となる。そして、成形前の熱可塑性素材３８の直径ＤとＬとが、Ｌ＜Ｄとなっている。これにより、成形時に熱可塑性素材３８が、図４Ｂの矢印方向（破線）に移動することはない。
仮に、熱可塑性素材３８が矢印方向に若干移動したとしても、重力により調心される。

また、図５Ａ及び図５Ｂでは、上型４１の成形面４１ａ”が平面となっており、この場合の寸法Ｌは、リング状の保持部材４４の開口端縁４４ｂから加圧方向（Ｚ方向）に引いた線と、上型４１の成形面４１ａ”との交点Ｒまでの寸法となる。そして、成形前の熱可塑性素材３８の直径ＤとＬとが、Ｌ＜Ｄとなっている。これにより、成形時に熱可塑性素材３８が、図５Ｂの矢印方向（破線）に移動することはない。
同様に、仮に、熱可塑性素材３８が矢印方向に若干移動したとしても、重力により調心される。

（成形室１２での具体的な作業内容）

次に、図６Ａ〜図６Ｄに基づき、前述した成形室１２での具体的な作業内容を説明する。
図６Ａは、熱可塑性素材３８が支持された状態を示す図、図６Ｂは、熱可塑性素材３８を持ち上げて成形を開始する工程を示す図、図６Ｃは、保持部材４４を持ち上げて成形を完了する工程を示す図、図６Ｄは、成形品３９を冷却する工程を示す図である。図６Ａ〜図６Ｃの工程は、主としてステージ１で行われ、図６Ｄの工程は、ステージ２で行われる。

図６Ａにおいて、熱可塑性素材３８が収容された成形型４０は、初めに予備室１１からステージ１の下プレート２６の中心に搬送される。その後、上プレート２４が下降してきて上型４１の上端面に当てつく。本実施の形態では、熱可塑性素材３８は上型４１と非接触のため、上プレート２４の荷重や衝撃で熱可塑性素材３８が割れることはない。そのため、熱可塑性素材３８がどんなに微小なサイズであっても、上プレート２４の荷重を小さくする必要はない。
但し、その後の成形工程において、押上げ部材３６が下型４２を下方から持ち上げるため、上プレート２４による荷重は、押上げ部材３６の荷重よりも大きい荷重を付加する必要がある。

この状態で、熱可塑性素材３８が成形可能な粘度状態になるまで、上・下プレート２４，２６により成形型４０を加熱する。このとき、成形型４０の温度が熱可塑性素材３８の屈伏点よりも１０℃〜３０℃程度高温になるように、カートリッジヒーター２８，２９の出力を調整する。また、加熱時間は、熱可塑性素材３８の材料と体積によって調整する。

次に、図６Ｂに示すように、熱可塑性素材３８が成形可能な粘度状態になったとき、下プレート２６の中心内部に格納されていた押上げ部材３６が下方から上方へ上方移動する。この押上げ部材３６は、スリーブ４３の内径よりも細く形成されていて、下型４２を持ち上げることができる。すると、下型４２の先端の成形面４２ａが上方移動して熱可塑性素材３８に接触し、この熱可塑性素材３８を持ち上げる。
これにより、熱可塑性素材３８は保持部材４４から離れて上型４１の成形面４１ａに当てつけられる。こうして、熱可塑性素材３８は下型４２の成形面４２ａと上型４１の成形面４１ａとの間に挟まれ、成形が開始される。
さらに、下型４２は上方へと持ち上げられ続けるが、その途中で下型４２の基体部４２Ａの上端面４２ｂが（図６Ａ参照）、保持部材４４の下面４４ｃと接触し、保持部材４４を持ち上げる。続いて、熱可塑性素材３８は、下型４２の上方移動により、下型４２の成形面４２ａと上型４１の成形面４１ａとの間で加圧成形される。なお、保持部材４４は熱可塑性素材３８の周囲に当接する。

押上げ部材３６の荷重は、熱可塑性素材３８の材料や加熱時間・加熱温度にもよるが、成形品（光学素子）の光軸と垂直面の面積でおよそ１ｍｍ^２当り１ｋｇｆである。また、熱可塑性素材３８を十分に軟化させておけば、１ｍｍ^２当り３ｋｇｆ、又はそれ以上の高荷重でも、熱可塑性素材３８が割れずにプレスを行えるため、比較的短時間でプレスを完了することができる。
このことは、熱可塑性素材３８の機能面予定面と、上型４１の成形面４１ａ及び下型４２の成形面４２ａとが高温で接触する時間が短くて済むので、成形品（光学素子）の曇りや発泡等の変質リスクを大幅に軽減することが可能となる。

次に、図６Ｃにおいて、押上げ部材３６が下プレート２６からどれだけ突出しているかは、不図示のシリンダに取付けられたマイクロメータ等により把握することができる。この押上げ部材３６の突出量と成形型４０の構成から、プレス中の熱可塑性素材３８の肉厚を算出することができる。熱可塑性素材３８をある肉厚までプレスしたとき、上・下プレート２４，２６の温度を屈伏点程度まで下げ、プレス速度を抑える。こうすることで、成形される光学素子の肉厚精度を高めることができる。
なお、本実施の形態では、リング状の保持部材４４は下型４２とともに上方移動して、熱可塑性素材３８の周囲に当接するが、これに限らない。当接しなくてもよい。

押上げ部材３６の荷重については、加熱温度の変更に伴って変更してもよいし、加熱温度の変更とは別に変更してもよい。さらに、熱可塑性素材３８が所定の肉厚までプレスされたとき、上・下プレート２４，２６の温度を転移点以下まで下げる。こうして、熱可塑性素材３８の成形面にヒケ・ハガレが発生しないように荷重を与えながら固化させる。
さらに、熱可塑性素材３８の温度が転移点以下になると、押上げ部材３６を下プレート２６の内部へ再び格納する。それに伴い、下型４２は落下し下プレート２６上に戻る。成形された成形品３９も上型４１及び下型４２から離れる。その後、成形型４０は不図示の搬送アームによってステージ２へ搬送される。

次に、図６Ｄにおいて、上プレート２５のシリンダ３３を下降させて上型４１に当て付ける。こうして、成形型４０を上・下プレート２４，２６に挟み込み、成形品３９を冷却する。なお、上・下プレート２４，２６の温度は２００〜４００℃程度がよい。こうして、成形品３９が排出室１３で急冷されたときのサーマルショックによるワレや、成形型４０や排出室１３内での酸化によるダメージを防ぐことができる。
次いで、成形品３９を所定時間冷やした後、成形室１２と排出室１３との間のシャッター１６が開かれ、成形品３９は不図示の搬送アームにより排出室１３へ送られる。その後、シャッター１６は閉じる。この排出室１３で、常温近くまで成形型４０の温度を下げ、排出口のシャッター１７を開いて成形型４０を外部へ排出し、工程完了となる。この後、搬出された成形型４０を分解して成形品（光学素子）を取り出す。

本実施の形態によれば、下型４２により保持部材４４に支持された熱可塑性素材３８を持ち上げ、この熱可塑性素材３８を上型４１に押し当てる際、熱可塑性素材３８が下型４２の成形面４２ａの中心４２ｃから遠く離れるのを防止することができる。より具体的には、下型４２を上昇させる際に、下型４２の成形面４２ａの中心４２ｃの垂直上方（加圧方向）には、必ず熱可塑性素材３８の一部が存在することになる。
これにより、空打ちによる成形型４０の破損の防止、光学素子の体積不足の防止、応力非対称となることの防止、芯取り工程の労力削減などを図ることができる。

［第２の実施の形態］

図７は、本実施の形態の成形型４０の構成を示す図であり、図８は、その拡大図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
同図７において、第１の実施の形態と同様に、成形型４０は、上型４１、下型４２、スリーブ４３、及び保持部材４４を有している。本実施の形態では、図８に示すように、保持部材４４にテーパ面４４ｄを形成し、テーパ面４４ｄ上に接触部４６が位置する点が相違している。接触部４６は、例えば図のように、テーパ面４４ｄの中央付近に位置している。テーパ面４４ｄの最下端は、開口端縁４４ｂである。

図８において、寸法Ｌは、保持部材４４と熱可塑性素材３８との接触部４６から、この接触部４６から加圧方向（Ｚ方向）に引いた線と上型４１の成形面４１ａとの交点Ｓまでの寸法となる。そして、成形前の熱可塑性素材３８の直径ＤとＬとが、Ｌ＜Ｄとなっている。これにより、成形時に熱可塑性素材３８が、図８の破線位置よりも外側に大きく移動することはない。
なお、本実施の形態では、保持部材４４の接触部４６の周囲にテーパ面４４ｄを形成した場合について説明したが、これに限らない。例えば、接触部４６の周囲に凹曲面を形成してもよい。また、例えば、保持部材４４と熱可塑性素材３８とが面で接触している場合には、保持部材４４と熱可塑性素材３８との接触部４６から、この接触部４６から加圧方向に引いた線と上型４１の成形面４１ａとの交点Ｓまでの寸法のうちの最も短い寸法を寸法Ｌとすることができる。

図９Ａ及び図９Ｂは、保持部材４４の上端面の一部にテーパ面４４ｄを形成した例を示す図であり、図１０Ａ及び図１０Ｂは、保持部材４４の上端面の全部にテーパ面４４ｄを形成した例を示す図である。この場合、図９Ａ及び図９Ｂのテーパ面４４ｄは、図１０Ａ及び図１０Ｂのテーパ面４４ｄよりも急傾斜となっている。
なお、本実施の形態では、保持部材４４の上端面はテーパ面４４ｄのため、成形時に熱可塑性素材３８に当接しない。ただし、これに限らない。例えば、成形時に保持部材４４のテーパ面４４ｄが熱可塑性素材３８に当接するようにしてもよい。
成形室１２での成形の際には、図９Ａ（又は図１０Ａ）に示すように、成形型４０は、ステージ１の下プレート２６の中心に搬送され、続いて、上プレート２４が下降してきて上型４１の上端面に当てつく。

次いで、熱可塑性素材３８が成形可能な粘度状態になるまで、上・下プレート２４，２６により成形型４０を加熱する。熱可塑性素材３８が成形可能な粘度状態になったとき、下プレート２６の中心内部に格納されていた押上げ部材３６が下方から上方へ移動して下型４２によりプレスを開始する。
この場合、熱可塑性素材３８は保持部材４４の開口端縁４４ｂに支持された状態で、下型４２により持ち上げられる。こうして、熱可塑性素材３８は貫通孔４４ａの中心または略中心に位置したまま持ち上げられ、若干転がったとしてもテーパ面４４ｄにより自動調心される。このため、熱可塑性素材３８が中心からずれることはない。

次に、図９Ｂ（又は図１０Ｂ）において、熱可塑性素材３８をある肉厚までプレスしたとき、上・下プレート２４，２６の温度を屈伏点程度まで下げ、プレス速度を抑える。こうすることで、成形される光学素子の肉厚精度を高めることができる。
また、熱可塑性素材３８の温度が転移点以下にまで下げ、荷重を与えながら固化させる。熱可塑性素材３８が転移点以下になると、押上げ部材３６を下プレート２６の内部へ再び格納し、下型４２は落下する。同時に、成形された成形品３９も上型４１及び下型４２から離れる。その後、成形型４０はステージ２へ搬送される。ステージ２での工程は、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、ハンドリング時に成形型４０を傾けたとしても、また、成形型４０の搬送時に慣性力や振動を受けたとしても、球状の熱可塑性素材３８が転がってテーパ面４４ｄから飛び出すことはない。また、仮に球状の熱可塑性素材３８がテーパ面４４ｄに沿って移動したとしても、重力により調心される。
これにより、第１の実施の形態と同様に、空打ちによる成形型４０の破損の防止、光学素子の体積不足の防止、応力非対称となることの防止、芯取り工程の労力削減などを図ることができる。

１０ 成形装置
１１ 予備室
１２ 成形室
１３ 排出室
１４ シャッター
１５ シャッター
１６ シャッター
１７ シャッター
１８ 筐体
１９ プレート
２０ チャンバー
２１ 配管
２２ 真空ポンプ
２３ Ｎ_２供給装置
２４ 上プレート
２５ 上プレート
２６ 下プレート
２７ 下プレート
２８ カートリッジヒーター
２９ カートリッジヒーター
３０ カートリッジヒーター
３１ カートリッジヒーター
３２ シリンダ
３３ シリンダ
３５ 孔
３６ 押し上げ部材
３８ 熱可塑性素材
３９ 成形品
４０ 成形型
４１ 上型
４１Ａ フランジ部
４１Ｂ 先端部
４１ａ 成形面
４１ａ’ 成形面
４２ 下型
４２Ａ 基体部
４２Ｂ 先端部
４２ａ 成形面
４２ｂ 上端面
４２ｃ 中心
４３ スリーブ
４３ａ 段部
４４ 保持部材
４４ａ 貫通孔
４４ｂ 開口端縁
４４ｃ 下面
４４ｄ テーパ面
４６ 接触部
５１ プレート
５２ 放熱板

Claims (2)

1. 対向配置され、それらの間に加熱軟化して加圧成形される球状の熱可塑性素材が配置される上型及び下型と、
   これら上型及び下型を嵌挿するスリーブと、
   前記上型及び下型の対向面間で前記スリーブ内に摺動可能に配置され、前記下型の先端部が挿通される貫通孔を備え、少なくとも該貫通孔上に前記熱可塑性素材を接触して保持する保持部材と、を有し、
   前記保持部材と前記熱可塑性素材との接触部から前記上型の成形面までの加圧方向の寸法は、前記熱可塑性素材の成形前の直径よりも小さい、光学素子成形用型。
2. 請求項１に記載の光学素子成形用型において、
   前記保持部材は、テーパ面を有し、
   前記接触部は、前記テーパ面上に位置する、光学素子成形用型。

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