JPH10138356A - 光学素子成形用素材の製造方法及び光学素子の製造方法並びに光学素子の成形方法 - Google Patents

光学素子成形用素材の製造方法及び光学素子の製造方法並びに光学素子の成形方法

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JPH10138356A
JPH10138356A JP8299112A JP29911296A JPH10138356A JP H10138356 A JPH10138356 A JP H10138356A JP 8299112 A JP8299112 A JP 8299112A JP 29911296 A JP29911296 A JP 29911296A JP H10138356 A JPH10138356 A JP H10138356A
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淳 村田
Toshiaki Takano
利昭 高野
Masaaki Haruhara
正明 春原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリフォームの表面精度及び切断面の鏡面性
に優れた光学素子成形用素材を得る。 【解決手段】 光学素子成形用素材部２が複数個連接し
た光学素子用材料からなるアレイ３を用い、一対のポン
チ５５、５６によって光学素子成形用素材部２の外周部
にアレイ３の厚み方向の振動を加えた後、光学素子成形
用素材部２を打ち抜いて光学素子成形用素材を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子成形用素
材の製造方法及び光学素子の成形方法に関する。さらに
詳細には、プリフォームの表面精度及び切断面の鏡面性
に優れた光学素子成形用素材の製造方法及び光学素子の
成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光学素子のプレス成形方法として
は、例えば、特開平８−１２７０７７号公報に開示され
ているように、射出成形によって前加工された光学素子
成形用素材を、上型と下型と胴型で囲まれた空間に投入
し、加熱加圧成形して光学素子を得る方法が知られてい
る。この場合、図１０（ａ）に示すように、光学素子成
形用素材６４は、ゲート６１、ランナー６２、スプール
６３を介して得られる。このように光学素子成形用素材
６４は、各々ゲート６１を介して得られるため、この光
学素子成形用素材６４を加熱加圧成形して光学素子を得
る場合には、ゲート６１を切断して光学素子成形用素材
６４単体として使用される。
【０００３】また、光学素子のプレス成形方法として
は、例えば、特開平１−６７３０９号公報に開示されて
いるように、平板状の被加工部材を振動によって熱軟化
し、成形面を有する成形用部材を押し込んで押圧成形す
ることにより光学素子を得る方法も知られている。以下
に、この成形方法を実現するための成形装置について説
明する。図１１に示すように、上ダイス５２と下ダイス
５３は、図示しない部材によって保持された状態で対向
配置されており、上ダイス５２と下ダイス５３とによっ
て被加工部材５４を挟持することができるようにされて
いる。上ダイス５２の中心軸上には挿通孔５２ａが形成
されており、挿通孔５２ａには上ポンチ５５が摺動自在
に挿通されている。また、下ダイス５３の中心軸上には
挿通孔５３ａが形成されており、挿通孔５３ａには下ポ
ンチ５６が摺動自在に挿通されている。ここで、上ポン
チ５５及び下ポンチ５６の先端部には、光学素子を成形
するための成形面がそれぞれ形成されている。下ポンチ
５６は、コの字状の加振フレーム５７の下フレーム５７
ａに固定されていると共に、下フレーム５７ａの下面に
設置された加振アクチュエータ６０に連結されている。
加振フレーム５７の上フレーム５７ｂには挿通孔５９が
形成されており、上ポンチ５５は挿通孔５９を挿通した
状態で上フレーム５７ｂの上面に設置された成形アクチ
ュエータ５８に連結されている。
【０００４】次に、以上のような構成を備えた成形装置
を用いて光学素子をプレス成形する方法について説明す
る。まず、上ダイス５２と下ダイス５３とによって被加
工部材５４を挟持し、さらに上ポンチ５５と下ポンチ５
６を軸方向に移動させて被加工部材５４を強固に挟持す
る。次いで、加振アクチュエータ６０を作動させ、加振
フレーム５７を介して上ポンチ５５と下ポンチ５６を上
下方向に振動させる。これにより、被加工部材５４は自
己発熱によって熱軟化する。次いで、加振アクチュエー
タ６０を作動させたまま、成形アクチュエータ５８を作
動させて、上ポンチ５５を被加工部材５４に押し込む。
これにより、上ポンチ５５及び下ポンチ５６の先端部に
形成されている成形面の形状（光学素子の形状）が被加
工部材５４に転写される。最後に、上ポンチ５５と下ポ
ンチ５６を同一方向（上方向又は下方向）に移動させる
ことにより、被加工部材５４のうち光学素子の形状が転
写された部分のみを打ち抜く。以上により、光学素子が
得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、射出成形によ
って得られた光学素子成形用素材は、ゲート付近の樹脂
密度が他の部分の樹脂密度に比べて不均一であり、ゲー
ト付近の残留歪みが非常に大きい。このため、図１０
（ｂ）に示すように、成形途中の昇温に伴ってゲート６
１付近に凹み６４ａが生じ、図１２に示すように、ゲー
ト付近が光学素子６５の有効径内に入り込んで性能不良
を引き起こすことがあった。
【０００６】また、平板状の被加工部材を振動によって
熱軟化し、成形面を有する成形用部材を押し込んで押圧
成形することにより光学素子を得る方法では、図１３
（ａ）に示すように、上ポンチ５５及び下ポンチ５６の
先端部に形成された成形面（凹部）５５ａ、５６ａと平
板状の被加工部材５４との間に密閉空間が生じ、図１３
（ｂ）に示すように、光学素子６５の球面部６５ａに最
終的に空間部（未転写部分）７１が残留し、不良品を発
生させることがあった。また、上ポンチ５５と下ポンチ
５６の成形面（凹部）５５ａ、５６ａの形状が異なるた
めに、切断時の形状転写精度が異なり、光学素子の性能
不良を引き起こすこともあった。また、上ポンチ５５と
下ポンチ５６の軸ズレによって光学素子の球面部の上下
で光軸がずれてしまい、光学素子の性能不良を引き起こ
すこともあった。
【０００７】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、プリフォームの表面
精度及び切断面の鏡面性に優れた光学素子成形用素材の
製造方法及び光学素子の成形方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る光学素子成形用素材の第１の製造方法
は、光学素子成形用素材部が複数個連接した光学素子用
材料からなるアレイ状の素材を用い、前記光学素子成形
用素材部の外周部に前記アレイ状素材の厚み方向の振動
を加えた後、前記光学素子成形用素材部を打ち抜いて光
学素子成形用素材を得ることを特徴とする。この光学素
子成形用素材の第１の製造方法によれば、光学素子成形
用素材部の外周部にアレイ状素材の厚み方向の振動を加
えることにより、光学素子成形用素材部の外周部が自己
発熱によって熱軟化するので、光学素子成形用素材部を
容易に打ち抜くことができると共に、従来の射出成形品
に見られるようなゲート付近の残留歪みの問題も解消さ
れる。
【０００９】また、前記本発明の光学素子成形用素材の
第１の製造方法においては、打ち抜く部分を、先端面に
凹部が形成された一対のポンチで挟持し、前記一対のポ
ンチを中心軸方向に振動させた後、前記一対のポンチを
中心軸に沿って同一方向に移動させるのが好ましい。こ
の好ましい例によれば、一対のポンチの中心軸方向の振
動によって打ち抜く部分の外周部を熱軟化させた後、一
対のポンチを中心軸に沿って同一方向に移動させること
により、光学素子成形用素材を容易に打ち抜くことがで
きる。また、この場合には、打ち抜く前の素材を挟持す
ると共に、一対のポンチが摺動する挿通孔が形成された
一対のダイスをさらに備え、光学素子成形用素材を打ち
抜いた後に、前記一対のポンチを中心軸方向に振動させ
るのが好ましい。この好ましい例によれば、一対のダイ
スの挿通孔の内壁面と光学素子成形用素材の外周面とが
擦れて、光学素子成形用素材の外周面がさらに熱軟化
し、一対のダイスの挿通孔の内壁面の表面粗さが光学素
子成形用素材の外周面に転写される。通常、ダイスの挿
通孔の内壁面は表面粗さが０．５μｍ以下の鏡面に仕上
げられているので、光学素子成形用素材の外周面は鏡面
状態となる。
【００１０】また、前記本発明の光学素子成形用素材の
第１の製造方法においては、打ち抜く前の素材の厚みが
０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのが好ましい。この
好ましい例によれば、光学素子成形用素材の外周面が鏡
面にならなかったり、うねりが生じたりするのを防止す
ることができる。
【００１１】また、前記本発明の光学素子成形用素材の
第１の製造方法においては、光学素子用材料がポリオレ
フィン系の樹脂材料であるのが好ましい。この好ましい
例によれば、低吸湿で高耐熱であるため、周囲の環境の
影響を受けることがない。その結果、光学素子成形用素
材を打ち抜いた後の外周面が常に鏡面となる。
【００１２】また、前記本発明の光学素子成形用素材の
第１の製造方法においては、アレイ状素材は射出成形に
よって加工され、ゲート部と光学素子成形用素材部との
間に切断代ろが設けられているのが好ましい。この好ま
しい例によれば、打ち抜き時の打ち抜き代ろを確保する
ことができると共に、射出成形時の樹脂の流れを制御す
ることができる。
【００１３】また、本発明に係る光学素子成形用素材の
第２の製造方法は、光学素子用材料からなる板状の素材
を用い、前記板状素材の任意領域の外周部に前記板状素
材の厚み方向の振動を加えた後、前記任意領域を打ち抜
いて光学素子成形用素材を得ることを特徴とする。この
光学素子成形用素材の第２の製造方法によれば、安価な
板状の素材を利用することができるので、安価な光学素
子成形用素材を実現することができる。
【００１４】また、前記本発明の光学素子成形用素材の
第２の製造方法においては、打ち抜く部分を、先端面に
凹部が形成された一対のポンチで挟持し、前記一対のポ
ンチを中心軸方向に振動させた後、前記一対のポンチを
中心軸に沿って同一方向に移動させるのが好ましい。ま
た、この場合には、打ち抜く前の素材を挟持すると共
に、一対のポンチが摺動する挿通孔が形成された一対の
ダイスをさらに備え、光学素子成形用素材を打ち抜いた
後に、前記一対のポンチを中心軸方向に振動させるのが
好ましい。
【００１５】また、前記本発明の光学素子成形用素材の
第２の製造方法においては、打ち抜く前の素材の厚みが
０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのが好ましい。ま
た、前記本発明の光学素子成形用素材の第２の製造方法
においては、光学素子用材料がポリオレフィン系の樹脂
材料であるのが好ましい。
【００１６】また、本発明に係る光学素子の製造方法
は、光学素子部が複数個連接した光学素子用材料からな
るアレイ状の素材を用い、前記光学素子部の外周部に前
記アレイ状素材の厚み方向の振動を加えた後、前記光学
素子部を打ち抜いて光学素子を得ることを特徴とする。
この光学素子の製造方法によれば、光学素子部の外周部
にアレイ状素材の厚み方向の振動を加えることにより、
光学素子部の外周部が自己発熱によって熱軟化するの
で、光学素子部を容易に打ち抜くことができると共に、
従来の射出成形品に見られるようなゲート付近の残留歪
みの問題も解消される。
【００１７】また、前記本発明の光学素子の製造方法に
おいては、光学素子部を、先端面に凹部が形成された一
対のポンチで挟持し、前記一対のポンチを中心軸方向に
振動させた後、前記一対のポンチを中心軸に沿って同一
方向に移動させるのが好ましい。また、この場合には、
アレイ状素材を挟持すると共に、一対のポンチが摺動す
る挿通孔が形成された一対のダイスをさらに備え、光学
素子を打ち抜いた後に、前記一対のポンチを中心軸方向
に振動させるのが好ましい。
【００１８】また、前記本発明の光学素子の製造方法に
おいては、アレイ状素材の厚みが０．３ｍｍ以上１０ｍ
ｍ以下であるのが好ましい。また、前記本発明の光学素
子の製造方法においては、光学素子用材料がポリオレフ
ィン系の樹脂材料であるのが好ましい。
【００１９】また、前記本発明の光学素子の製造方法に
おいては、アレイ状素材は射出成形によって加工され、
ゲート部と光学素子部との間に切断代ろが設けられてい
るのが好ましい。
【００２０】また、本発明に係る光学素子の第１の成形
方法は、光学素子成形用素材部が複数個連接した光学素
子用材料からなるアレイ状の素材を用い、前記光学素子
成形用素材部の外周部に前記アレイ状素材の厚み方向の
振動を加えた後、前記光学素子成形用素材部を打ち抜い
て光学素子成形用素材を得、前記光学素子成形用素材を
加熱加圧成形することを特徴とする。この光学素子の第
１の成形方法によれば、従来の射出成形品に見られるよ
うなゲート付近の残留歪みの問題が解消された光学素子
成形用素材を用いるものであるため、成形途中の昇温に
伴って外周部が光学素子の有効径内に入り込んで性能不
良を起こすことはない。
【００２１】また、前記本発明の光学素子の第１の成形
方法においては、打ち抜く部分を、先端面に凹部が形成
された一対のポンチで挟持し、前記一対のポンチを中心
軸方向に振動させた後、前記一対のポンチを中心軸に沿
って同一方向に移動させるのが好ましい。また、この場
合には、打ち抜く前の素材を挟持すると共に、一対のポ
ンチが摺動する挿通孔が形成された一対のダイスをさら
に備え、光学素子成形用素材を打ち抜いた後に、前記一
対のポンチを中心軸方向に振動させるのが好ましい。
【００２２】また、前記本発明の光学素子の第１の成形
方法においては、打ち抜く前の素材の厚みが０．３ｍｍ
以上１０ｍｍ以下であるのが好ましい。また、前記本発
明の光学素子の第１の成形方法においては、光学素子成
形用素材の外径寸法Ｙを、光学素子の外径Ｘ及び有効径
Ｅに対してＥ≦Ｙ≦Ｘなる関係が成り立つように設定す
るのが好ましい。この好ましい例によれば、成形途中で
光学素子成形用素材の外径部分が有効径内に入り込むこ
とによって光学素子の形状不良を発生させることがな
い。
【００２３】また、前記本発明の光学素子の第１の成形
方法においては、光学素子用材料がポリオレフィン系の
樹脂材料であるのが好ましい。また、前記本発明の光学
素子の第１の成形方法においては、アレイ状素材は射出
成形によって加工され、ゲート部と光学素子成形用素材
部との間に切断代ろが設けられているのが好ましい。
【００２４】また、本発明に係る光学素子の第２の成形
方法は、光学素子用材料からなる板状の素材を用い、前
記板状素材の任意の領域の外周部に前記板状素材の厚み
方向の振動を加えた後、前記任意の領域を打ち抜いて光
学素子成形用素材を得、前記光学素子成形用素材を加熱
加圧成形することを特徴とする。この光学素子の第２の
成形方法によれば、安価な光学素子成形用素材を用いる
ことができるので、安価な光学素子を実現することがで
きる。
【００２５】また、前記本発明の光学素子の第２の成形
方法においては、打ち抜く部分を、先端面に凹部が形成
された一対のポンチで挟持し、前記一対のポンチを中心
軸方向に振動させた後、前記一対のポンチを中心軸に沿
って同一方向に移動させるのが好ましい。また、この場
合には、打ち抜く前の素材を挟持すると共に、一対のポ
ンチが摺動する挿通孔が形成された一対のダイスをさら
に備え、光学素子成形用素材を打ち抜いた後に、前記一
対のポンチを中心軸方向に振動させるのが好ましい。
【００２６】また、前記本発明の光学素子の第２の成形
方法においては、打ち抜く前の素材の厚みが０．３ｍｍ
以上１０ｍｍ以下であるのが好ましい。また、前記本発
明の光学素子の第２の成形方法においては、光学素子成
形用素材の外径寸法Ｙを、光学素子の外径Ｘ及び有効径
Ｅに対してＥ≦Ｙ≦Ｘなる関係が成り立つように設定す
るのが好ましい。
【００２７】また、前記本発明の光学素子の第２の成形
方法においては、光学素子用材料がポリオレフィン系の
樹脂材料であるのが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。 〈第１の実施の形態〉図１（ａ）は本発明の第１の実施
の形態における光学素子成形用素材の製造方法に使用し
たアレイ状の光学素子成形用素材を示す平面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００２９】本実施の形態における光学素子成形用素材
は、次のようにして作製される。すなわち、まず、図１
に示すように、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリ
オレフィン系樹脂を用い、射出成形によって複数の光学
素子成形用素材部２が連接されたアレイ３の形状に成形
する。ここで、光学素子成形用素材部２は曲率半径が
２．５ｍｍの球面状となっている。アレイ３はゲート４
を介して得られ、ゲート４と、ゲート４に最近接した光
学素子成形用素材部２との間には一定の寸法Ｂが取られ
ている。この寸法Ｂは、後述する振動加圧切断時の打ち
抜き代ろを確保すると共に、射出成形時の樹脂の流れを
制御するために必要な寸法である。寸法Ｂの最適値は、
光学素子成形用素材部２の大きさと、一枚のアレイ３か
らの光学素子成形用素材の取り数とによって決定され
る。本実施の形態においては、アレイ３の外形寸法を４
０ｍｍ×３０ｍｍ×６ｍｍとし、光学素子成形用素材部
２の寸法を、外径６ｍｍ、中心部の厚み８ｍｍ、球面部
の曲率半径２．５ｍｍとした。そして、この場合の寸法
Ｂは６ｍｍとした。尚、１回の射出成形によって一枚の
アレイ３を成形してもよいし、複数枚のアレイ３を一度
に成形してもよい。このアレイ３の光学素子成形用素材
部２を振動加圧切断によって切断分離すれば、図４に示
すような、単体の光学素子成形用素材１が得られる。
【００３０】次に、本実施の形態における光学素子成形
用素材の製造方法に用いる振動加圧切断装置について説
明する。本振動加圧切断装置の構成は、図１１に示す成
形装置の構成とほとんど同じであるが、上ポンチ５５及
び下ポンチ５６がそれぞれ複数個設けられている点で異
なり、また、上ポンチ５５及び下ポンチ５６の先端形状
も異なる。すなわち、図２に示すように、ＳＫＨ５１か
らなる上ダイス５２と下ダイス５３は、図示しない部材
によって保持された状態で対向配置されており、上ダイ
ス５２と下ダイス５３とによってアレイ３を挟持するこ
とができる。上ダイス５２には、アレイ３の各光学素子
成形用素材部２に対応する位置に複数の挿通孔５２ａが
形成されており、各挿通孔５２ａにはそれぞれＳＫＨ５
１からなる上ポンチ５５が摺動自在に挿通されている。
また、下ダイス５３にも、アレイ３の各光学素子成形用
素材部２に対応する位置に複数の挿通孔５３ａが形成さ
れており、各挿通孔５３ａにはそれぞれＳＫＨ５１から
なる下ポンチ５６が摺動自在に挿通されている。また、
上ポンチ５５及び下ポンチ５６の先端面には、球面状の
光学素子成形用素材部２よりも大きな凹部７１、７２が
それぞれ形成されている。これにより、光学素子成形用
素材部２の形状を保ったまま、上ポンチ５５と下ポンチ
５６とによってアレイ３の各光学素子成形用素材部２の
外周部を切断することができる。尚、図１１の成形装置
には成形アクチュエータ５８が設けられているが、本振
動加圧切断装置においては成形アクチュエータは不要で
ある。また、加振アクチュエータ６０を作動させ、加振
フレーム５７を介して上ポンチ５５と下ポンチ５６を中
心軸方向（上下方向）に振動させる点は、図１１の成形
装置の場合と同様である。
【００３１】次に、以上のような構成を備えた振動加圧
切断装置を用いて、光学素子成形用素材を製造する方法
について、図３の動作シーケンスを参照しながら説明す
る。振動加圧切断の条件及び動作シーケンスにおける各
値を下記（表１）に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】まず、上ダイス５２と下ダイス５３との
間、及び上ポンチ５５と下ポンチ５６との間を所定の間
隔だけ開けておき、その間にアレイ３を挿入する。次い
で、上ダイス５２と下ダイス５３とによってアレイ３を
挟持し、さらに上ポンチ５５と下ポンチ５６を互いに接
近するように中心軸に沿って移動させてアレイ３を強固
に挟持する（図２の状態）。次いで、加振アクチュエー
タ６０（図１１）を作動させ、加振フレーム５７（図１
１）を介して上ポンチ５５と下ポンチ５６を中心軸方向
（上下方向）に振動させる。加振アクチュエータ６０を
作動させてからｔ 1 ＝０．５ｓｅｃ経過後に、上ポンチ
５５と下ポンチ５６の振動の振幅は０．３ｍｍとなる
（図３のＩ領域）。この振幅を保ったまま、さらにｔ2
＝０．５ｓｅｃの間、上ポンチ５５と下ポンチ５６を上
下方向に振動させる（図３のＩＩ領域）。これにより、
上ポンチ５５及び下ポンチ５６とアレイ３との接触面
（光学素子成形用素材部２の外周部）は自己発熱によっ
て熱軟化する。次いで、上ポンチ５５と下ポンチ５６と
によってアレイ３を挟持したまま、ｔ3 ＝０．５ｓｅｃ
の間、上ポンチ５５及び下ポンチ５６を共に下方向に移
動させる（図３のＩＩＩ領域）。これにより、アレイ３
の各光学素子成形用素材部２が打ち抜かれ、光学素子成
形用素材１が単体で得られる（図４参照）。この場合、
上ポンチ５５及び下ポンチ５６とアレイ３との接触面
（光学素子成形用素材部２の外周部）は熱軟化している
ために、この部分のせん断強さはかなり小さくなってお
り、光学素子成形用素材部２をアレイ３から容易に打ち
抜くことができる。アレイ３の光学素子成形用素材部２
を打ち抜いて得られた光学素子成形用素材１を上ポンチ
５５と下ポンチ５６とによって保持したまま、さらにｔ
4 ＝０．５ｓｅｃの間、上ポンチ５５と下ポンチ５６と
に中心軸方向（上下方向）の振動を加え続ける（図３の
ＩＶ領域）。これにより、上ダイス５２の挿通孔５２ａ
の内壁面及び下ダイス５３の挿通孔５３ａの内壁面と光
学素子成形用素材１の外周面とが擦れて、光学素子成形
用素材１の外周面がさらに軟化し、上ダイス５２の挿通
孔５２ａの内壁面と下ダイス５３の挿通孔５３ａの内壁
面の表面粗さが光学素子成形用素材１の外周面に転写さ
れる。ここで、上ダイス５２の挿通孔５２ａの内壁面と
下ダイス５３の挿通孔５３ａの内壁面は表面粗さが０．
５μｍ以下の鏡面に仕上げられているので、図５に示す
ように、得られた光学素子成形用素材１の外周面１ａは
鏡面状態となる。最後に、上ポンチ５５及び下ポンチ５
６を初期位置に戻し、上ダイス５２と下ダイス５３との
間、及び上ポンチ５５と下ポンチ５６との間を所定の間
隔だけ開けて、光学素子成形用素材１を取り出す。
【００３４】アレイ３の厚みは、振動加圧切断の条件に
大きく影響する。すなわち、アレイ３の厚みが０．３ｍ
ｍ以下の場合や１０ｍｍを超えるような場合には、光学
素子成形用素材１の切断面１ａが鏡面にならなかった
り、うねりを生じたりする。このような不具合を生じさ
せないためには、アレイ３の厚みは０．３ｍｍ以上１０
ｍｍ以下であるのが望ましい。
【００３５】上記したように、本実施の形態で得られた
光学素子成形用素材１の切断面は鏡面状態にある。すな
わち、本実施の形態で得られた光学素子成形用素材１の
切断部分にはゲートの影響が無く、外周部全周にわたっ
て均一な歪みを有するものとなる。従って、この光学素
子成形用素材１を用いて、本発明の第２の実施の形態で
得られる成形後の光学素子の外径部分も高品位となる。
【００３６】尚、本実施の形態においては、複数の光学
素子成形用素材部２が連接されたアレイ３を用いて、外
径コバ部と球面部とからなる光学素子成形用素材１を得
ているが（図４、図５参照）、必ずしもアレイ状の素材
を用いる必要はなく、板状の素材を用いて、円柱状の光
学素子成形用素材を得てもよい。このような板状の素材
を用いることにより、安価な光学素子成形用素材を実現
することができる。この場合も、上記した理由により、
板状の素材の厚みは０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である
のが望ましい。
【００３７】また、本実施の形態においては、光学素子
材料としてポリオレフィン系樹脂を用いているが、必ず
しもこれに限定されるものではなく、例えば、アクリ
ル、ポリカーボネイト等の他の光学素子材料を用いるこ
ともできる。
【００３８】〈第２の実施の形態〉図６（ａ）は本発明
の第２の実施の形態における光学素子の成形方法に使用
した成形型を示す断面図、図６（ｂ）は本発明の第２の
実施の形態における光学素子成形用素材を示す断面図、
図７は本発明の第２の実施の形態における光学素子の成
形方法に使用した成形装置を示す断面図である。
【００３９】図６（ａ）に示すように、つば部６ａと凸
部６ｂとを有する下型７には、凸部６ｂの上面に曲率半
径３ｍｍの凹み８が形成されている。また、下型７に
は、凸部６に嵌め込まれた状態で円筒状の胴型９が設け
られている。下型７の上方には、胴型９内に上下動自在
に挿通された状態でつば部１０ａと凸部１０ｂとを有す
る上型１１が配置されている。上型１１の凸部１０ｂの
下面には、下型７の凹み８と対向する位置に曲率半径５
ｍｍの凹み１２が形成されている。以上により、成形型
１３が構成されている。そして、下型７の凹み８に上記
第１の実施の形態で得られた光学素子成形用素材１を投
入し、上型１１を下降させることにより、光学素子成形
用素材１を加圧成形することができる。
【００４０】図７に示すように、成形装置１４の下部に
は、予備ステージ１５、加熱ステージ１６、成形ステー
ジ１７、冷却ステージ１８、水冷ステージ１９及び出口
ステージ２０が水平状態で横方向に順番に配置されてい
る。そして、光学素子成形用素材１が投入された成形型
１３を図示しないロボットアーム等で予備ステージ１５
の上に移動させた後、成形型１３を図示しない搬送アー
ム等で他のステージへ順次搬送することができるように
されている。加熱ステージ１６、成形ステージ１７及び
冷却ステージ１８には、それぞれヒータが内蔵されてお
り、これにより各ステージを予め所定の温度に設定して
おくことができる。尚、成形型１３は、設定タクトごと
に次のステージへ搬送され、成形型１３に投入された光
学素子成形用素材１は順次連続的に成形される。本実施
の形態においては、タクトが６０秒に設定されている。
【００４１】加熱ステージ１６の上方には、下面に凹部
２１が形成された加熱ヘッド２２が配置されており、加
熱ヘッド２２はエアーシリンダ２３によって昇降できる
ようにされている。成形ステージ１７の上方には成形ヘ
ッド２４が配置されており、成形ヘッド２４はエアーシ
リンダ２５によって昇降できるようにされている。冷却
ステージ１８の上方には冷却ヘッド２６が配置されてお
り、冷却ヘッド２６はエアーシリンダ２７によって昇降
できるようにされている。加熱ヘッド２２、成形ヘッド
２４及び冷却ヘッド２６には、それぞれヒータが内蔵さ
れており、これにより各ヘッドを予め所定の温度に設定
しておくことができる。尚、予備ステージ１５と加熱ス
テージ１６との間には扉３５が設けられており、この扉
３５はエアーシリンダ３６によって上下動できるように
されている。また、水冷ステージ１９と出口ステージ２
０との間には扉３７が設けられており、この扉３７はエ
アーシリンダ３８によって上下動できるようにされてい
る。
【００４２】本実施の形態における各ステージ及び各ヘ
ッドの設定温度を下記（表２）に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】ここで、光学素子成形用素材１の外径寸法
は、光学素子の有効径に相当する成形型１３の有効径Ｅ
ＦＦ１及びＥＦＦ２よりも大きく（図６（ｂ）参照）、
光学素子の外径、すなわち胴型９の内径よりも小さくな
っている。このような関係を満たすように各寸法を設定
すれば、成形途中で光学素子成形用素材１の外径部分が
有効径内に入り込むことによって光学素子の形状不良を
発生させることはない。
【００４５】以下に、上記のように構成された成形型及
び成形装置を用いて光学素子成形用素材を成形する方法
について説明する。まず、光学素子成形用素材１を成形
型１３に投入し、この成形型１３を、図示しないロボッ
トアームで予備ステージ１５の上に移動させる。次い
で、この成形型１３を図示しない搬送アームで加熱ステ
ージ１６の上に搬送する。成形型１３が加熱ステージ１
６の上に搬送されると、エアーシリンダ２３が作動して
加熱ヘッド２２が下降する。この場合、成形型１３の上
部は加熱ヘッド２２の凹部２１内に入り込んだ状態にあ
るが、成形型１３と加熱ヘッド２２とは接触していな
い。この状態で成形型１３を加熱した後、この成形型１
３を搬送アームで成形ステージ１７の上に搬送する。成
形型１３が成形ステージ１７の上に搬送されると、エア
ーシリンダ２５が作動して成形ヘッド２４が下降し、成
形ヘッド２４が成形型１３の上型１１を加圧する。成形
ヘッド２４の加圧力はエアーシリンダ２５のエアー量を
調節することによって設定されるが、本実施の形態では
５０ｋｇ／ｃｍ2 に設定されている。尚、成形ステージ
１７での設定タクト終了時において、上型１１のつば部
１０ａと胴型９の上端部とは接触した状態にある。すな
わち、成形ステージ１７での設定タクト終了時におい
て、光学素子成形用素材１は、下型７の凹み８と上型１
１の凹み１２の形状が転写されて光学素子２８の形状
（図８参照）になっている。次いで、成形型１３を搬送
アームで冷却ステージ１８に搬送する。成形型１３が冷
却ステージ１８の上に搬送されると、エアーシリンダ２
７が作動して冷却ヘッド２６が下降し、冷却ヘッド２６
が成形型１３の上型１１に接触する。この状態で、成形
ステージ１７で成形された光学素子成形用素材１の形状
（光学素子の形状）が変化しない温度まで冷却される。
最後に、成形型１３を搬送アームで水冷ステージ１９、
出口ステージ２０に順に搬送し、成形型１３を分解して
光学素子２８を取り出す。
【００４６】本実施の形態で得られた光学素子２８は、
図９に示すような射出成形によって直接成形して得られ
た光学素子７０に見られるようなゲート部分の不均一歪
みの影響（ゲート６１付近の凹み７０ａ）が無く、かつ
軸対称性を有し、光学素子の有効径内全体の歪みも非常
に小さい。
【００４７】本実施の形態で得られた光学素子の歪みの
測定結果を、射出成形によって直接得られた光学素子成
形用素材を用いて成形された従来の光学素子の場合と対
比して下記（表３）に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】上記（表３）に示すように、本実施の形態
で得られた光学素子の場合には、有効径内全体の歪みが
小さくなっていることが分かる。このため、光学性能に
ついても、良好であった。一方、射出成形によって直接
得られた光学素子成形用素材を用いて成形された従来の
光学素子の場合には、有効径内全体の歪みが大きくなっ
ており、光学性能が安定しないことが分かる。
【００５０】また、振動加圧切断の方法を採らず、一般
的な１ストロークハンド打ち抜きによって図１に示すア
レイ３を切断して得られた光学素子成形用素材を使用
し、本実施の形態と同様の成形方法を用いて光学素子を
成形したところ、光学素子成形用素材の外周部に凹凸が
あるために、成形途中で光学素子成形用素材の外周部の
表面粗さの粗い部分（凹凸）が光学素子の有効面内に入
り込んで性能不良となった。また、打ち抜き時の切断面
の歪みの不均一の影響により、光学素子成形用素材が加
熱成形途中で非軸対称的に変形し、最終的に光学性能が
安定しないことが明らかとなった。
【００５１】本実施の形態で得られた光学素子２８の性
能評価結果を、１ストロークハンド打ち抜きによって図
１に示すアレイ３を切断して得られた光学素子成形用素
材を使用し、本実施の形態と同様の成形方法を用いて得
られた光学素子の場合と対比して下記（表４）に示す。
【００５２】
【表４】
【００５３】上記（表４）に示すように、本実施の形態
のように振動加圧切断の方法によって得られた光学素子
成形用素材を使用した場合には、光学素子２８のＲＭＳ
値が小さくなっており、性能が安定していることが分か
る。一方、１ストロークハンド打ち抜きによって得られ
た光学素子成形用素材を使用した場合には、光学素子の
ＲＭＳ値が大きくなっており、性能が安定しないことが
分かる。
【００５４】尚、図１に示すアレイ３の符号２の部分が
光学素子成形用素材部ではなく光学素子部である場合、
このアレイを振動加圧切断して得られる光学素子は、図
９に示すような射出成形によって直接成形して得られた
光学素子７０に見られるようなゲート部分の不均一歪み
の影響（ゲート６１付近の凹み７０ａ）が無く、かつ軸
対称性を有し、光学素子の有効径内全体の歪みも非常に
小さくなる。従って、光学素子部が複数個連接した光学
素子用材料からなるアレイ状の素材を用い、上記第１の
実施の形態の振動加圧切断によって切断分離すれば、光
学的に不要な歪みが小さく、切断面が鏡面でかつ外径寸
法精度に優れた光学素子を同時に複数個得ることが可能
となる。
【００５５】また、本実施の形態においては、複数の光
学素子成形用素材部２が連接されたアレイ３を用いて得
られた外径コバ部と球面部とからなる光学素子成形用素
材１を使用しているが、必ずしもこの構成の光学素子成
形用素材に限定されるものではなく、板状の素材を用い
て得られた円柱状の光学素子成形用素材を使用してもよ
い。このような板状の素材を用いて得られた円柱状の光
学素子成形用素材を使用することにより、安価な光学素
子を実現することができる。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱加圧成形する途中で光学素子成形用素材が軸非対称
な変形を起こすことがなく、最終的に光学素子の性能を
安定させることができる。また、光学素子成形用素材に
ゲート切断部分がないために、光学素子の歪みが小さく
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態における複
数の光学素子成形用素材部からなるアレイを示す平面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における振動加圧切
断装置のポンチの周辺を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における振動加圧切
断装置の動作シーケンスを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるアレイから
光学素子成形用素材を打ち抜いた状態を示す断面図であ
る。
【図５】本発明の第１の実施の形態で得られた光学素子
成形用素材を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２の実施の形態における光
学素子の成形方法に使用した成形型を示す断面図、
（ｂ）は本発明の第２の実施の形態における光学素子成
形用素材を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における光学素子の
成形方法に使用した成形装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態において得られた光
学素子を示す断面図である。
【図９】従来技術において射出成形によって得られた光
学素子を示す断面図である。
【図１０】従来技術において射出成形によって得られた
光学素子成形用素材を示す断面図である。
【図１１】従来技術において光学素子のプレス成形方法
に用いる成形装置を示す一部破断断面図である。
【図１２】従来技術において射出成形によって得られた
光学素子成形用素材を用いて成形された光学素子を示す
断面図である。
【図１３】（ａ）は従来技術における、平板状の被加工
部材を振動によって熱軟化し、成形面を有する成形用部
材を押し込んで押圧成形することにより光学素子を得る
方法を示す一部破断断面図、（ｂ）は当該方法によって
得られた光学素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 光学素子成形用素材 ２ 光学素子成形用素材部 ３ アレイ ４ ゲート ２８ 光学素子 ５２ 上ダイス ５３ 下ダイス ５５ 上ポンチ ５６ 下ポンチ ５２ａ、５３ａ 挿通孔 ５７ 加振フレーム ６０ 加振アクチュエータ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光学素子成形用素材部が複数個連接した
    光学素子用材料からなるアレイ状の素材を用い、前記光
    学素子成形用素材部の外周部に前記アレイ状素材の厚み
    方向の振動を加えた後、前記光学素子成形用素材部を打
    ち抜いて光学素子成形用素材を得る光学素子成形用素材
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 光学素子用材料からなる板状の素材を用
    い、前記板状素材の任意領域の外周部に前記板状素材の
    厚み方向の振動を加えた後、前記任意領域を打ち抜いて
    光学素子成形用素材を得る光学素子成形用素材の製造方
    法。
  3. 【請求項３】 打ち抜く部分を、先端面に凹部が形成さ
    れた一対のポンチで挟持し、前記一対のポンチを中心軸
    方向に振動させた後、前記一対のポンチを中心軸に沿っ
    て同一方向に移動させる請求項１又は２に記載の光学素
    子成形用素材の製造方法。
  4. 【請求項４】 打ち抜く前の素材を挟持すると共に、一
    対のポンチが摺動する挿通孔が形成された一対のダイス
    をさらに備え、光学素子成形用素材を打ち抜いた後に、
    前記一対のポンチを中心軸方向に振動させる請求項３に
    記載の光学素子成形用素材の製造方法。
  5. 【請求項５】 打ち抜く前の素材の厚みが０．３ｍｍ以
    上１０ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の光学素子
    成形用素材の製造方法。
  6. 【請求項６】 光学素子用材料がポリオレフィン系の樹
    脂材料である請求項１又は２に記載の光学素子成形用素
    材の製造方法。
  7. 【請求項７】 アレイ状素材は射出成形によって加工さ
    れ、ゲート部と光学素子成形用素材部との間に切断代ろ
    が設けられている請求項１に記載の光学素子成形用素材
    の製造方法。
  8. 【請求項８】 光学素子部が複数個連接した光学素子用
    材料からなるアレイ状の素材を用い、前記光学素子部の
    外周部に前記アレイ状素材の厚み方向の振動を加えた
    後、前記光学素子部を打ち抜いて光学素子を得る光学素
    子の製造方法。
  9. 【請求項９】 光学素子部を、先端面に凹部が形成され
    た一対のポンチで挟持し、前記一対のポンチを中心軸方
    向に振動させた後、前記一対のポンチを中心軸に沿って
    同一方向に移動させる請求項８に記載の光学素子の製造
    方法。
  10. 【請求項１０】 アレイ状素材を挟持すると共に、一対
    のポンチが摺動する挿通孔が形成された一対のダイスを
    さらに備え、光学素子を打ち抜いた後に、前記一対のポ
    ンチを中心軸方向に振動させる請求項９に記載の光学素
    子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 アレイ状素材の厚みが０．３ｍｍ以上
    １０ｍｍ以下である請求項８に記載の光学素子の製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 光学素子用材料がポリオレフィン系の
    樹脂材料である請求項８に記載の光学素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 アレイ状素材は射出成形によって加工
    され、ゲート部と光学素子部との間に切断代ろが設けら
    れている請求項８に記載の光学素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 光学素子成形用素材部が複数個連接し
    た光学素子用材料からなるアレイ状の素材を用い、前記
    光学素子成形用素材部の外周部に前記アレイ状素材の厚
    み方向の振動を加えた後、前記光学素子成形用素材部を
    打ち抜いて光学素子成形用素材を得、前記光学素子成形
    用素材を加熱加圧成形する光学素子の成形方法。
  15. 【請求項１５】 光学素子用材料からなる板状の素材を
    用い、前記板状素材の任意領域の外周部に前記板状素材
    の厚み方向の振動を加えた後、前記任意領域を打ち抜い
    て光学素子成形用素材を得、前記光学素子成形用素材を
    加熱加圧成形する光学素子の成形方法。
  16. 【請求項１６】 打ち抜く部分を、先端面に凹部が形成
    された一対のポンチで挟持し、前記一対のポンチを中心
    軸方向に振動させた後、前記一対のポンチを中心軸に沿
    って同一方向に移動させる請求項１４又は１５に記載の
    光学素子の成形方法。
  17. 【請求項１７】 打ち抜く前の素材を挟持すると共に、
    一対のポンチが摺動する挿通孔が形成された一対のダイ
    スをさらに備え、光学素子成形用素材を打ち抜いた後
    に、前記一対のポンチを中心軸方向に振動させる請求項
    １６に記載の光学素子の成形方法。
  18. 【請求項１８】 打ち抜く前の素材の厚みが０．３ｍｍ
    以上１０ｍｍ以下である請求項１４又は１５に記載の光
    学素子の成形方法。
  19. 【請求項１９】 光学素子成形用素材の外径寸法Ｙを、
    光学素子の外径Ｘ及び有効径Ｅに対してＥ≦Ｙ≦Ｘなる
    関係が成り立つように設定する請求項１４又は１５に記
    載の光学素子の成形方法。
  20. 【請求項２０】 光学素子用材料がポリオレフィン系の
    樹脂材料である請求項１４又は１５に記載の光学素子の
    成形方法。
  21. 【請求項２１】 アレイ状素材は射出成形によって加工
    され、ゲート部と光学素子成形用素材部との間に切断代
    ろが設けられている請求項１４に記載の光学素子の成形
    方法。
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