(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック成形品の製造方法であって、
第一の型に溶融樹脂を供給し、前記溶融樹脂を供給した前記第一の型に対して圧力をかけながら所定時間冷却する工程と、
前記第一の型を前記所定時間冷却している間に、第二の型に溶融樹脂を供給し、前記溶融樹脂を供給した前記第二の型に対して圧力をかけながら所定時間冷却する工程と、
前記所定時間冷却した前記第一の型から第一の成形部材を取り出す工程と、
前記所定時間冷却した前記第二の型から第二の成形部材を取り出す工程と、
前記第一の型および前記第二の型よりも面精度の高い面を有する第三の型の内部に、前記第一の成形部材を設置する工程と、
前記設置した前記第一の成形部材の表面のみを溶融し、前記面精度の高い面を前記表面に押し当てる工程と、
前記第三の型の内部に、前記第二の成形部材を設置する工程と、
前記設置して前記第二の成形部材の表面のみを溶融し、前記面精度の高い面を前記表面に押し当てる工程と、
を有することを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。
【請求項２】
前記第三の型の前記面精度の高い面は、赤外線用ガラスからなる駒で構成されていることを特徴とする請求項１記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項３】
前記第一の型および前記第二の型は、目標とする面形状に比べて、２０μｍ以上、１５０μｍ以下の形状誤差を有することを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項４】
前記第三の型は、目標とする面形状に比べて、１０μｍ以下の形状誤差を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１または４いずれか１項に記載のプラスチック成形品の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
プラスチック成形システムであって、
型を昇温させるための昇温ユニットと、
前記型に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂供給ユニットと、
前記溶融樹脂を供給した型に対して、圧力をかけながら所定時間冷却させるための第１のプレス冷却ユニットと、
前記所定時間冷却した前記型から成形部材を取り出すための取り出しユニットと、
前記昇温ユニット、前記溶融樹脂供給ユニット、前記第１のプレス冷却ユニット及び取り出しユニットに、前記型を、搬送して循環させる搬送ユニットと、
前記型よりも面精度の高い面を有する型に、前記成形部材を設置し、前記成形部材の表面のみを溶融し、前記面精度の高い面を前記表面に押し当てるための第２のプレス冷却ユニットと、
を有することを特徴とするプラスチック成形システム。
【請求項７】
前記型は、目標とする面形状に比べて、２０μｍ以上、１５０μｍ以下の形状誤差を有することを特徴とする請求項６記載のプラスチック成形システム。
【請求項８】
前記型よりも面精度の高い面を有する型は、目標とする面形状に比べて、１０μｍ以下の形状誤差を有することを特徴とする請求項６または７記載のプラスチック成形システム。
【請求項９】
前記溶融樹脂供給ユニットは、射出成形機で構成されていることを特徴とする請求項６乃至８いずれか１項に記載のプラスチック成形システム。
【請求項１０】
前記溶融樹脂供給ユニットは、下型に可塑化溶融樹脂を吐出する吐出装置で構成されていることを特徴とする請求項６乃至９いずれか１項に記載のプラスチック成形システム。
【請求項１１】
前記下型は、前記第１のプレス冷却ユニットに備えられている上型と組合せ可能に構成され、前記下型と前記上型とが、ガラスの型で構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のプラスチック成形システム。
【請求項１２】
前記面精度の高い面を有する型の前記面精度の高い面は、赤外線用ガラスからなる駒で構成されていることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載のプラスチック成形システム。
【請求項１３】
前記第２のプレス冷却ユニットは、前記成形品の表面のみの溶融を行なうための赤外線の照射ユニットを有することを特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１項に記載のプラスチック成形システム。
【請求項１４】
前記搬送ユニットによる型の搬送は、窒素雰囲気で搬送可能に構成されていることを特徴とする請求項６乃至１３のいずれか１項に記載のプラスチック成形システム。
【請求項１５】
前記窒素雰囲気の温度は、用いる樹脂のガラス転移温度より１０℃以上高く設定されていることを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック成形システム。
【請求項１６】
請求項６乃至１５のいずれか１項に記載のプラスチック成形システムにより成形されたことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック成形品の成形方法、プラスチック成形システム、プラスチック成形システムによる光学素子に関する。特に、複数の金型を用いて射出充填及び冷却をそれぞれ別の場所で行う、所謂、ロータリー成形システムと呼ばれているプラスチックの射出成形システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックの射出成形においては、通常、射出成形機に金型を取り付け、その金型内に加熱溶融された樹脂を射出し、その樹脂の冷却硬化を待って、金型より取出し、その空になった金型に、次の溶融樹脂を射出するという繰返し工程を行っている。
しかしながら、このようなプロセスで成形する場合には、厚肉のものや高精度が要求されるもの、例えば、光学系におけるプラスチックのレンズ、プリズム、ミラー等は、冷却時間を長くする必要がある。
そのため、樹脂が冷却硬化するまでの長い時間、金型が空かず、射出成形機はその間、次の樹脂の射出に用いることができない。このため、射出成形機の使用効率が悪く、生産性が上がらないという問題が生じる。
【０００３】
このようなことから、特許文献１のように、所謂、ロータリー成形システムと呼ばれているプラスチックの射出成形システムが提案されている。
このシステムでは、複数の金型を用意し、これらを順次、射出成形機に装填して、そこで溶融樹脂を射出し、射出充填された金型を別の場所へ移動し、そこで冷却する。
一方、射出成形機では、直ちに、次に装填された金型に溶融樹脂を射出する。
以下の説明では、このような複数の金型を用いて射出充填及び冷却をそれぞれ別の場所で行うプラスチック成形システムを、ロータリー成形システムと記す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１２４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、デジタル複写機、プリンタ等の高画質化に伴い、光学素子に要求される精度も高くなり、形状だけでなく複屈折、屈折率分布といった光学特性にも高性能が要求されてきている。
ロータリー成形は高精度な形状の成形品を得られるだけではなく、これらの光学特性についても良好な成形品を短いタクトで得ることができる。
例えば、屈折率分布の良好な成形品を得るためにはガラス転移温度付近での型冷却速度を遅くすることが有効である。
また、複屈折を低減するためには型温度を高くすることが有効である。これら型冷却速度を遅くすることはもちろん、型温度を高くすることは冷却時間が必要となるため成形機の使用効率が低下する。
上記したロータリー成形システムでは、射出充填された型を別の場所に移動させ冷却するため成形機の効率を下げることなく、光学特性の良好な成形品を短いタクトで得ることが可能である。
しかしながら、ロータリー成形システムは、つぎのような課題を有している。
すなわち、形状、光学特性ともに高精度が要求される成形品を短いタクトで生産することができる反面、長い冷却時間と短いタクトに相当する金型数が必要となる。
近年の成形品に求められる高精度化に伴い、金型も高精度な形状が求められ、このような高精度の金型が多数個必要となる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、屈折率分布や複屈折の少ない光学特性を有する高精度な形状の成形品を、面精度の高い高精度な型を多数用いることなく得ることが可能となるプラスチック成形品の成形方法、プラスチック成形システム、該システムによる光学素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の素子の製造方法は、プラスチック成形品の製造方法であって、第一の型に溶融樹脂を供給し、前記溶融樹脂を供給した前記第一の型に対して圧力をかけながら所定時間冷却する工程と、前記第一の型を前記所定時間冷却している間に、第二の型に溶融樹脂を供給し、前記溶融樹脂を供給した前記第二の型に対して圧力をかけながら所定時間冷却する工程と、前記所定時間冷却した前記第一の型から第一の成形部材を取り出す工程と、前記所定時間冷却した前記第二の型から第二の成形部材を取り出す工程と、前記第一の型および前記第二の型よりも面精度の高い面を有する第三の型の内部に、前記第一の成形部材を設置する工程と、前記設置した前記第一の成形部材の表面のみを溶融し、前記面精度の高い面を前記表面に押し当てる工程と、前記第三の型の内部に、前記第二の成形部材を設置する工程と、前記設置して前記第二の成形部材の表面のみを溶融し、前記面精度の高い面を前記表面に押し当てる工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、上記素子の製造方法を用いて製造されることを特徴とする。
また、本発明のプラスチック成形システムは、型を昇温させるための昇温ユニットと、前記型に溶融樹脂を供給するための溶融樹脂供給ユニットと、前記溶融樹脂を供給した型に対して、圧力をかけながら所定時間冷却させるための第１のプレス冷却ユニットと、前記所定時間冷却した前記型から成形部材を取り出すための取り出しユニットと、前記昇温ユニット、前記溶融樹脂供給ユニット、前記第１のプレス冷却ユニット及び取り出しユニットに、前記型を、搬送して循環させる搬送ユニットと、前記型よりも面精度の高い面を有する型に、前記成形部材を設置し、前記成形部材の表面のみを溶融し、前記面精度の高い面を前記表面に押し当てるための第２のプレス冷却ユニットと、を有することを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、上記プラスチック成形システムを用いて製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屈折率分布や複屈折の少ない光学特性を有する高精度な形状の成形品を、高精度の型を多数用いることなく得ることが可能となるプラスチック成形品の成形方法、プラスチック成形システム、該システムによる光学素子を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるプラスチック成形システムを説明する模式図。
【図２】本発明の第一の実施形態のプラスチック成形システムの２次プレス工程における溶融量の説明図。
【図３】本発明の第一の実施例におけるプラスチック成形システムを説明する概要図。
【図４】本発明の第二の実施形態におけるプラスチック成形システムを説明する模式図。
【図５】本発明の第二の実施例におけるプラスチック成形システムを説明する概要図。
【図６】本発明の第二の実施例における成形部材の複屈折測定結果を示す図。
【図７】本発明の第三の実施形態における切断痕除去工程について説明する模式図。
【図８】本発明の第四の実施形態における２次プレス装置の一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
昇温ユニット、溶融樹脂供給ユニット、第１のプレス冷却ユニット及び成形品の取り出しユニットを備えたロータリー成形システムにおいては、加圧するとともに、温度制御しながら冷却する工程の時間が長く、タクトを短縮するために多数個の型を必要とする。
そこで、本発明のプラスチック成形品の成形方法、および、プラスチック成形システムでは、多数個の型を要する前記工程に所望の形状と近似した面精度の低い型を用いて成形し、得られた成形品の表面層だけを所望の形状を有した高精度の型で再成形する。
具体的には、昇温ユニットで昇温され、溶融樹脂供給ユニットで溶融樹脂が供給された型を、更に搬送ユニットを介して第１のプレス冷却手段、成形品の取り出し手段、昇温ユニットの順に搬送して循環させるようにした上記システムを、つぎのように構成する。
まず、第１のプレス冷却ユニットは、最終的に得ようとする面精度の高い形状と類似したそれよりも面精度の低い型を用いて成形する。
一方、成形品の取り出しユニットから取り出された成形品を再成形するため、前記第１のプレス冷却ユニットとは別の、最終的に得ようとする面精度の高い形状の型を用いて成形する第２のプレス冷却ユニットを構成する。
そして、第２のプレス冷却ユニットによって、第１のプレス冷却機で成形された成形品の表面のみを再溶融し、面精度の高い形状型により圧縮成形することを可能に構成する。
このように、ロータリー成形システムで得られた成形品の表面層だけを、高精度の型で成形することによって、従来のロータリー成形システムと比較して高精度の型の個数を削減し、良好な光学特性を維持した成形品を得ることができる。
また、再成形においては、冷却時間の短い成形が可能となる。
本発明のプラスチック成形品の成形方法、および、プラスチック成形システムは、特に非球面光学レンズ等のように成形精度や表面精度と共に複屈折や屈折率分布などについて高度な光学特性が要求される成形品を工業的量産過程で成形する際に好適なものである。
具体的には、例えば、カメラやビデオカメラをはじめとする撮像機器、もしくは液晶プロジェクタや電子写真機器の光走査装置をはじめとする、投影機器に好適なものである。
【００１１】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
本発明の第一の実施形態であるプラスチック成形品の成形方法、および、プラスチック成形システムを、図１を用いて説明する。
本実施形態は、上記した昇温ユニットの順に搬送して循環させ、プラスチック成形品を成形するプラスチック成形システムにおいて、溶融樹脂供給ユニットを、射出成形機で構成した例について説明する。
本実施形態では、プラスチック成形システムは射出成形機を用いたロータリー成形システムと、所望の形状と近似した面精度の低いロータリー駒を用いて成形した後、表面層だけを高精度の型で所望の形状に再度成形する。
冷却時間が長いロータリー成形システムはタクトを短くするために多くの型数が必要となる。
一方、表面層を再成形する場合においては、光学特性の劣化が表面層のみであるため影響が少なく、早い速度で冷却することが可能となるためタクトを短くすることができる。
そこでロータリー成形システムには面精度の低い型を用い、表面層の再成形には高精度な型を用いることによって高精度の型の個数を削減し、屈折率分布の小さい成形品を得る。
つまり、最終的な面形状（微細な凹凸形状、平面、球面、非球面等の自由曲面等）を形成するための表面形状を有する高精度な型を少なくとも１つ用意する。そして、前記最終的な面形状（微細な凹凸形状、平面、球面、非球面等の自由曲面等）を形成するための表面形状よりも、面精度の低い型を、前記高精度な型１つに対して複数用意する。
本明細書においては、最終的な面形状（微細な凹凸形状、平面、球面、非球面等の自由曲面等）を形成するための表面形状を有する高精度な型を、面精度の高い面を有する型と呼ぶことにする。
また、最終的な面形状（微細な凹凸形状、平面、球面、非球面等の自由曲面等）を形成するための表面形状よりも面精度の低い型を、面精度の高い面より面精度の低い型、あるいは面精度の低い型と呼ぶことにする。
面精度の低い型は、具体的には、目標とする面形状に比べて、２０μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは、２０μｍ以上１００μｍ以下の形状誤差を有する。
また、面精度の高い面を有する型は、面精度の低い型より面精度が高い面を有し、より具体的には、目標とする表面形状に対する形状誤差は、１０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下である。
面精度の高い面を有する型および面精度の低い型いずれも、表面粗さＲａは、１００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１２】
図１（Ａ）から（Ｆ）は本実施形態であるプラスチック成形システムを模式的に示した図である。
それぞれ（Ａ）は型昇温工程、（Ｂ）は昇温工程から樹脂の射出工程の型移動工程、（Ｃ）は型への樹脂の射出充填工程、（Ｄ）は樹脂を充填させた型のプレス機によるプレス冷却工程への移動工程、（Ｅ）はプレス機による型のプレス冷却工程である。
また、（Ｆ）は冷却された型からの成形品の取り出し工程、（Ｇ）は型から取り出された成形品のスプール、ランナー部をカットするゲートカット工程、（Ｈ）はゲートカットされた成形品の表面のみ加熱圧縮成形する２次プレス工程である。
【００１３】
型昇温工程（Ａ）は、射出成形の型であり、面精度の高い面より面精度の低い型であるロータリー駒１０１を昇温させる工程である。
ロータリー駒１０１は、搬送ローラー１０２によって自動的に昇温装置１０３に入る。成形品の形状や使用樹脂の種類、あるいは加工して得ようとする成形品の光学特性に応じ、成形に適した温度までロータリー駒１０１を昇温する。
使用する樹脂の種類は、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂など一般的な光学用途の樹脂を用いることができる。
また、面精度の低い型であるロータリー駒の材質は、例えば、ＳＵＳ、超硬、ガラスなど一般的な型材を用いることができるが、成形時の圧力と温度に耐久性があれば他の材質を用いても良い。
用いられるロータリー駒１０１は所望とする形状まで加工する必要はなく、後の２次プレス工程（Ｈ）において所望の面が形成可能な範囲であれば良い。
そのため、最終的な面形状が自由曲面や面精度の高い面を所望するものであったとしても、２次プレス工程（Ｈ）で所望の面が形成可能な範囲で面形状が外れたものであっても良く、そのため面精度の高い面でなくても良い。
【００１４】
ここで、図２を用いて２次プレス工程（Ｈ）で所望の面における形成可能な範囲について説明する。
プレス方向２０１に対して、所望の面２０２の形状と近似した型による成形品の面の形状における面−面間の最大距離２０４が、プレス方向２０１に対する溶融量２０５以下であれば良い。
このような場合に、２次プレス工程（Ｈ）において高精度な面を成形することが可能である。
また、２次プレス工程（Ｈ）での再溶融は、溶融量に応じてプレス冷却工程（Ｅ）で得た、屈折率分布、複屈折を悪化させる。
そのため、２次プレス工程（Ｈ）での溶融量と（Ａ）から（Ｆ）の工程に用いられるロータリー駒の面形状の精度は所望とする光学特性に応じて適宜設定すればよい。
【００１５】
型移動工程（Ｂ）は、昇温工程（Ａ）から射出充填工程（Ｃ）へのロータリー駒１０１を移動させる工程である。
昇温工程を経たロータリー駒１０１は、射出成形機の固定プラテン１０４に取り付けられた成形機取り付けダイセット１０５に挿入され、射出充填可能な位置にセットされる。
また、射出充填工程（Ｃ）は、射出成形機によるロータリー駒１０１へ樹脂を充填する工程である。
型移動工程（Ｂ）で成形機取り付けダイセット１０５に組み込まれたロータリー駒１０１は、本工程では可動プラテン１０７により例えば数十トンの型締め力がかけられた状態で、射出シリンダー１０６より樹脂をそのキャビティー部１０８に射出充填される。
その際、ロータリー駒１０１は成形機取り付けダイセット１０５によって、樹脂充填に必要な温度に調整され、射出充填工程におけるロータリー駒１０１の温度バランスが保たれる。
【００１６】
移動工程（Ｄ）は、射出充填工程（Ｃ）から再プレス冷却工程（Ｅ）へ、ロータリー駒１０１を移動させる工程である。
工程（Ｃ）で樹脂を射出充填させたロータリー駒１０１は、キャビティー１０８に成形品である樹脂を保持したまま成形機取り付けダイセット１０５から取り出される。
その際、圧力を開放された状態で搬送ローラー１０２上を移動し、プレス冷却機に取り付けられたプレス冷却ダイセット１０９に組み込まれる。
プレス冷却工程（Ｅ）は、プレス冷却機によるロータリー駒１０１のプレス冷却工程である。
工程（Ｄ）でプレス冷却ダイセット１０９に組み込まれたロータリー駒１０１は、本工程でプレスシリンダー１１０により圧縮圧力を加えられる。
このとき、加圧されると同時にプレス冷却ダイセット１０９によって温度制御されつつ冷却され、該冷却によって生じるロータリー駒１０１内の樹脂の冷却固化により、ロータリー駒１０１内に成形品１１１が形成される。
この際、冷却固化状態は、ロータリー駒１０１の内部に組み込まれた圧力センサ及び温度センサによって計測される圧力と温度勾配に基づいて、プレス冷却ダイセット１０９に加える圧縮圧力及び温度の制御を行う。
このように、冷却時の温度勾配と圧力を制御することによって成形品１１１の充填時に発生する応力による複屈折、冷却時に発生する収縮及び内部応力歪により発生する屈折率分布を抑えることができる。そして、光学特性の優れた所望の形状と近似した成形品を得ることができる。
レンズの形状や材質などにもよるがこのときの冷却速度としては１０℃／ｍｉｎ以下で冷却することによって、屈折率分布、複屈折を低減することが可能となる。
【００１７】
成形品の取り出し工程（Ｆ）は、成形品を取り出す工程である。
工程（Ｅ）で冷却されたロータリー駒１０１内の成形品１１１は、プレス機でロータリー駒１０１のパーティングを開かれる。
その後、プレス機に設けられた成形品突き出し用シリンダー１１２によりロータリー駒１０１から離型される。工程（Ｆ）で成形品１１１が取り出されたロータリー駒１０１は、再度パーティングが閉じられ、上記（Ａ）から（Ｆ）の工程に戻される。
なお、上記実施形態においては、説明を簡略化するために１つのロータリー駒のみの動きを示したが、実際には複数の駒が、上記（Ａ）から（Ｆ）の工程を順次巡回している。
また、ロータリー駒１０１の昇温工程（Ａ）を射出成形機で行うことも可能であるが、成形時間を短縮するためには、本実施形態のように射出成形機とは別に設けることが好ましい。
ゲートカット工程（Ｇ）は、工程（Ｆ）より取り出された成形品をゲートカットする工程である。
射出成形で成形された成形品１１１には必要なレンズとなる成形部材１１３以外にスプール１１４、ランナー１１５、ゲート１１６から構成されておりゲート１１６で切断することによって必要な成形部材を取り出す。
ゲートカット工程にはゲート切断装置が設置されている。ゲート切断装置は使用樹脂によって切断カッター１１７の温度を適宜設定できるようになっている。
切断カッター１１７は上下に１本づつ配置されており、その間にゲート１１６が位置するように固定され切断される。
【００１８】
２次プレス工程（Ｈ）は、２次プレスする工程であり、２次プレスダイセット１１８に所望の面精度の高い面を有する型である、面精度の高い面上駒１１９、面精度の高い面下駒１２０が設けられている。
面精度の高い面上駒、面精度の高い面下駒の材質は、例えばＳＵＳ、超硬、ガラスなど一般的な型材を用いることができるが、成形時の圧力と温度に耐久性があれば他の材質を用いても良い。
また、前記した型材の所望の面には、ニッケルメッキや銅メッキなどの加工層を施すことによって、所望の面精度への加工性を向上させたものや、成形時の離型性を向上させたものを用いることができる。
面精度の高い面下駒１２０はプレスシリンダー１２１により上下し、成形部材１１３が設置される際には退避している。
ゲートカット工程（Ｇ）で取り出された成形部材１１３は、２次プレスダイセット１１８上に設置された後、位置決め機構１２２が型内にスライドしてくることにより位置を決められる。
成形部材１１３の位置が決められた後、位置決め機構１２２は退避し型締めシリンダー１２３により型締めされる。
成形部材１１３は所望の面形状を形成するために、表面を加熱し、圧縮圧力をかけることによって所望の面形状を形成する。表面を加熱することにより、表面のみを溶融する。この表面とは、具体的には、表面から約１００μｍ以下であることが好ましい。
表面のみを溶融することによって、プレス冷却工程（Ｅ）において得られた複屈折、屈折率分布の変化を表面の溶融した層のみに抑えることができ、全体として複屈折、屈折率分布の少ない所望の形状を有した成形品を得ることができる。
そのため、２次プレス工程（Ｈ）では屈折率分布や複屈折の変化に因らず冷却速度を早くすることができる。
また、溶融した表面層のみを冷却すれば良いため冷却すべき熱容量を小さくすることができるため、冷却時間を短くすることができる。
レンズの形状、材質などにもよるがこのときの冷却速度としては４０℃／ｍｉｎ以上で冷却することが可能である。
【００１９】
このように、２次プレス工程（Ｈ）での冷却時間を、プレス冷却工程（Ｅ）の冷却時間よりも短く設定することができる。
そのため、プレス冷却工程で高精度な複数の型を用意する従来のロータリー成形と比較して、少ない個数で所望の面形状を有し、屈折率分布の小さい成形品が得られる。
【００２０】
本発明の第二の実施形態におけるプラスチック成形システムを、図４（Ａ）〜（Ｆ）を用いて説明する。
本実施形態は、上記した昇温ユニットの順に搬送して循環させ、プラスチック成形品を成形するプラスチック成形システムにおいて、溶融樹脂供給ユニットを、下型に可塑化溶融樹脂を吐出する吐出装置で構成した例について説明する。
本実施形態のプラスチック成形システムにおいては、プレス成形を用いたロータリー成形システムと、面精度の高い面より面精度の低い型であるロータリー駒を用いて成形した後、表面層だけを再度、面精度の高い面を有する高精度の型で所望の形状に成形する。
本実施形態では、第一の実施形態での効果は当然ながら、冷却プレス工程において高い温度でプレスを開始することが可能となり、第一の実施形態より複屈折の小さい成形品を得るものである。
図４の（Ａ）から（Ｆ）は本実施形態であるプラスチック成形システムを模式的に示した図である。
それぞれ（Ａ）は型加熱工程、（Ｂ）は下型への吐出工程、（Ｃ）は吐出された樹脂の切断工程、（Ｄ）は樹脂が吐出された下型のプレス機への投入工程である。
また、（Ｅ）はプレス成形機によるプレス冷却工程、（Ｆ）は（Ｅ）工程で成形された成形品の表面のみを加熱し、圧縮成形する２次プレス工程である。
【００２１】
型加熱工程（Ａ）は、型となるロータリー下駒（下型）４０１を昇温させる工程である。
ロータリー下駒４０１は、搬送ロボットによって搬送され、加熱ステーション４０２に設置され加熱される。
第一の実施形態と同様に用いられるロータリー下駒４０１は所望とする形状に加工する必要はなく、後の２次プレス工程（Ｆ）で所望の面が形成可能な範囲であれば良い。
そのため、最終的な面形状が自由曲面や面精度の高い面を所望するものであったとしても、２次プレス工程（Ｆ）で所望の面が形成可能な範囲で面形状が外れたものであっても良く、そのため面精度の高い面でなくても良い。
このため面精度の高い面を有する複数個の型を用いる必要が無く、型の加工コストを減少することが可能となる。
また、ロータリー駒下４０１の加熱は後の吐出工程（Ｂ）で樹脂を引き伸ばす際に型と樹脂の密着力を得るためである。
このときの型温度としては、型と樹脂の密着力を得られれば良く樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）よりも１０℃以上高い（用いる樹脂のガラス転移温度よりも１０℃以上高い）ことが好ましい。
【００２２】
吐出工程（Ｂ）は、昇温工程（Ａ）で加熱されたロータリー下駒４０１へ吐出装置４０４を用いて樹脂を吐出する工程である。
加熱ステーション４０２より加熱ヒーターを持つハンド４０３を搭載したロボットが吐出装置４０４下までロータリー下駒４０１を搬送する。
ハンド４０３の持つ加熱ヒーターは搬送中加熱したロータリー下駒４０１の温度を維持するためである。
搬送後、ロータリー下駒４０１上に吐出装置４０４で可塑化溶融された樹脂４０５が吐出される。
【００２３】
樹脂の切断工程（Ｃ）は、吐出された樹脂４０５を吐出装置４０４から切り離し樹脂を切断するための工程である。
吐出装置４０４下に取り付けられた刃４０６が閉じることによって樹脂が吐出装置４０４から切断される。
投入工程（Ｄ）は、吐出された樹脂４０５を載せたロータリー下駒４０１をプレス冷却機へ投入する工程である。
ロータリー下駒４０１はプレス冷却機の下型４０７に投入される。下型４０７とロータリー下駒４０１は勘合により位置決めを行う。
下型４０７にはロータリー下駒４０１と勘合するための呼び込みを形成し、ロボットハンド４０３がロータリー下駒４０１を保持しながら下型４０７上に移動した後ハンド４０３を開き投下される。
この時ロータリー下駒４０１は呼び込まれ勘合される。その後ロボットハンド４０３は退避する。
【００２４】
プレス冷却工程（Ｅ）は、投入工程（Ｄ）で組み込まれた樹脂４０５を載せたロータリー下駒４０１と予め取り付けられた上駒４０８により樹脂４０５を成形するプレス冷却工程である。
このロータリー下駒４０１（下型）は、プレス冷却工程におけるプレス冷却ユニット（第１のプレス冷却ユニット）に備えられている上駒４０８（上型）と組合せ可能に構成されている。樹脂４０５を載せたロータリー下駒４０１とガイド４０９に取り付けられた上胴型４１０がシリンダー４１１によって型締めされる。上胴型４１０内のプレス軸４１２にはあらかじめ上駒４０８が取り付けられており、プレス用シリンダー４１２によって上駒４０８に圧縮圧力をかけることによって樹脂を成形する。
このとき上胴型、下型にはヒーターと冷却機構が取り付けられており、所望の温度で加熱、冷却が可能となっている。
投入された樹脂４０５は加圧すると共に、上胴型４１０、下型４０７によって温度制御されつつ冷却され、該冷却によって生じるキャビティー内の樹脂の冷却固化により成形品が形成される。
この際、冷却固化状態は、予め校正されたシリンダー圧力とロータリー駒の内部に組み込まれた温度センサによって計測される温度勾配に基づいて、上駒４０８の圧縮圧力及び温度の制御を行う。
このように、冷却時の温度勾配と圧力を制御することによって成形品の充填時に発生する応力による複屈折、冷却時に発生する収縮及び内部応力歪により発生する屈折率分布を抑えることができ、光学特性の優れた所望の形状と近似した成形品を得ることができる。
レンズの形状や材質などにもよるがこのときの冷却速度としては１０℃／ｍｉｎ以下で冷却することによって、屈折率分布を低減することが可能となる。
【００２５】
また、複屈折の低減においては高いプレス温度で成形することが有効である。複屈折は、充填やプレス時に発生する応力が分子を配向させ発生することが知られている。
そのためプレス時の温度を高くすることは、樹脂の粘弾性を下げ、プレス時に発生する応力を小さくすることができる。
また、樹脂の粘弾性が小さいことによって配向した分子が緩和しやすい。このためプレス開始温度は高いことが望ましく、成形による複屈折を低減するためにはガラス転移点（Ｔｇ）より５０℃以上高い温度で成形することによって成形により発生する複屈折をほぼ無くすことができる。
第一の実施形態である射出成形ロータリー駒を用いた場合においては、樹種の充填口が必要であり開口している。
そのため、多くの樹脂においてはガラス転移点（Ｔｇ）以上でプレスを行った場合、充填口から樹脂が漏れ、ロータリー駒に張り付き、不良の原因となるだけでなく、漏れにより圧力がかかりにくいという問題が発生する。
本実施形態では、プレス成形を用い上下のロータリー駒と胴によって樹脂が密閉されるため、漏れることがなくプレス開始温度を高くすることができる。
一方で高いプレス温度は長い冷却時間を必要とするため、所望する光学特性に応じて適宜決定すればよい。
【００２６】
２次プレス工程（Ｆ）は、２次プレス工程であり、第一の実施形態と同様の構成となっている。
本実施形態では第一の実施形態と比較してプレス冷却工程（Ｅ）において胴型による圧縮成形を用いているため、プレス温度を高くすることが可能となり、複屈折の小さい成形品を得ることができる。
また、ランナー、スプールといった余分な部材が無く、またゲートをカットするといった工程が不要である。
また、下駒のみを移動させるため射出成形型を移動させるのと比較して簡易的で小型の搬送装置を用いることが可能となる。
【００２７】
本発明の第三の実施形態における切断痕除去工程について、図７（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。
本実施形態の製造方法は第二の実施形態の製造方法と重複する点が多いので、以下の説明では、重複する点についての説明は省略し、本実施形態の製造方法が第二の実施形態のプラスチック成形システムと異なる点のみを説明する。
第三の実施形態では上型と下型のロータリー駒にガラス成形品（ガラスの型）を用い、第二の実施形態における切断工程（Ｄ）の後に切断痕除去工程を有している。
本実施形態では第二の実施形態と同様にプレス成形を用いているため型構成が単純化するため、上下のロータリー駒にガラス成形によるロータリー駒を用いることができる。
ガラス成形により製造されたロータリー駒を用いることは本発明のロータリー成形システムのように多くのロータリー駒を用いる場合、金属製の駒と比べても簡易的に製造できる点から好ましい。
本実施形態でロータリー駒にかけられる温度は２７０℃であるため、一般的に市販されている成形用のガラスであればガラス転移点が３５０℃以上であるため、本実施形態で使用するうえではこの温度を上回ることはない。
本実施形態でのガラス成形のロータリー駒の取扱は第二の実施形態と同様に用いられる。
【００２８】
図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第二の実施形態と同様に切断工程から搬送された切断痕を有する樹脂７０１を載せたロータリー下駒７０２は（図７（Ａ））、上下動ステージ７０３上に設置される（図７（Ｂ））。
上下動ステージ７０３にはヒーターが設定されており、駒底面の温度低下を抑制する。
更に、上下動ステージ７０３の上には、赤外線の照射ユニットとして赤外線ランプ７０４が設置されており、ロータリー下駒７０２が上下動ステージ７０３に設置された後、上昇し（図７（Ｃ））、切断痕を有する樹脂が加熱される。
加熱された樹脂の切断痕は溶融しながら収縮し、楕円状態の溶融樹脂７０５を得る（図７（Ｄ））。
【００２９】
切断工程で残された切断痕は、プレス時に折りたたまれプレス冷却工程での溶融が十分でないとウェルドラインが発生する。
型温度が十分高く、加熱時間を長く設けられる場合においてはこの切断痕は溶融され成形品に影響を及ぼさない。
しかしながら、冷却速度を早くすることによってタクトの短縮を行う場合においては、予め樹脂を溶融しておくことによって、ウェルドのない成形品を得ることが可能となる。
また、このようなウェルドは形状に観測されなくとも複屈折などの光学特性に影響するため、本実施形態のように切断痕を除去する工程を有することが好ましい。
【００３０】
本発明の第四の実施形態における２次プレス装置の構成例について説明する。本実施形態の製造方法は第三の実施形態の製造方法と重複する点が多いので、以下の説明では、重複する点についての説明は省略し、本実施形態の製造方法が第三の実施形態の製造方法と異なる点のみを説明する。
本実施形態では２次プレス工程でランプ加熱を用いた２次プレス装置を用いている以外は第三の実施形態と同様である。
図８に示すように、本実施形態の２次プレス装置には２次プレスダイセット８０１に所望の形状を有する面精度の高い面を有する型には、石英製の上駒８０２、下駒８０３が設けられている。
上駒８０２にはプレスシリンダー８０４により上下し成形部材８０５に圧縮圧力をかける。
【００３１】
前工程であるプレス冷却工程より取り出された成形部材８０５はハンドリングロボットにより２次プレスダイセット８０１に組み込まれた下駒上に設置された後、位置決め機構８０６が型内にスライドしてくることにより位置を決められる。成形部材８０５の位置が決められた後、位置決め機構８０６は退避し、プレスシリンダー８０４により加圧され、面精度の高い面を有する型の面精度の高い面を、成形部材に押し当てる。
加熱源としては上下駒の裏面に配置された中赤外のランプ８０７を用いる。この際ランプの点灯に時間を要するため、シャッター８０８などにより、照射のＯＮ・ＯＦＦを切り替えることが望ましい。
シャッター８０８を開けることによって成形部材８０４は赤外線が照射され加熱される。中赤外の波長は成形部材である樹脂吸収効率の良い波長であり、表面近傍では良く赤外線を吸収される。
その結果深さ方向で減衰するため表面のみを溶融するには好適である。
また、ランプでの加熱は接触の熱伝導でないため、昇温速度が早く、成形部材の形状による溶融量の差が小さいことも良い。
プレスを開始すると共に、シャッター８０８が開かれ成形部材８０４は所望の面形状に形成される。ランプ加熱であるため昇温速度が速く成形部材の表面は数秒から数十秒程度で所望の温度に到達する。
また、転写面付近の樹脂は赤外線を吸収するため、樹脂は昇温して粘性が低下するが、型は赤外線を透過するためほとんど昇温せず、冷却に時間を有しないためタクトを短縮することができる。
レンズの形状、材質などにもよるがこのときの冷却速度としては１００℃／ｍｉｎ以上で冷却することが可能である。
【００３２】
本実施形態では表面のみを溶融するための赤外ランプを用いているため本工程に求められる型の材質としては、中赤外を透過する、セレン亜鉛、サファイア、石英などの赤外線用ガラスなどが挙げられる。
これらの中でも石英は加工しやすい材料であるという点で好ましい。石英は組成によって透過する波長が異なり成形する材料の吸収により適宜選択される。
その中でも無水石英は透過波長領域が広いためより好適である。
樹脂の大きな吸収波長領域は２６００ｎｍ以上に存在する。石英の組成に水酸基を含んでいると樹脂材料の吸収効率が良い２６００ｎｍ以上の波長領域に吸収を持つため、加熱効率が低下してしまう。
無水石英では、この水酸基がより少なく２６００ｎｍ以上の波長領域に対しても十分な透過率を得ることができる。
【００３３】
以下に、本発明の実施例について説明する。
第一の実施例として、図３を用いて上記第一の実施形態の各工程（Ａ）から（Ｈ）を順次行うことが可能な成形システムの構成例について説明する。
本実施例では射出充填工程におけるタクトを６０秒に設定したロータリー成形システムについて説明する。
図３は本第一の実施例のロータリー成形システム概要図である。
本実施例では外径９ｍｍ、中心肉厚３ｍｍの両凸レンズを製作した。成形材料としてはポリオレフィン樹脂（ＺｅｏｎｅｘＥ４８Ｒ：日本ゼオン（株）製）を用いた。ポリオレフィン樹脂を射出成形機３０１のホッパーに投入し、本装置にて可塑化溶融させた。
可塑化温度は２７０℃とした。ロータリー駒３０２には射出充填するためのスプール、ランナー、ゲートが構成されておりゲートの先には本実施例で成形する両凸レンズ形状のキャビティーが１箇所設けた。
本実施例ではキャビティーは１箇所のみ設けたが特に制約はない。
本実施例で用いたロータリー駒３０２は、面精度の必要がないため切削加工のみで加工した。
ロータリー駒には、ＳＵＳのベース上にＮｉ−Ｐメッキを施し、このメッキ層を切削加工したものを用いた。
【００３４】
ロータリー駒３０２のパーティングラインは成形するレンズの側面と平行に設けており、スプールはパーティングラインに対して直角方向に配置した。
本実施例では冷却工程におけるプレス方向はパーティングラインに対して垂直方向に行なった。
そのため通常の射出成形機は横型であるが、プレス工程でロータリー駒の方向変換を省くため、本装置では縦型の射出成形機を用いてロータリー駒３０２への充填を行なった。
まず、ロータリー駒３０２を昇温工程である昇温装置３０３に入れた。昇温装置３０３に入れたロータリー駒３０２を、１２０℃に加熱した。
本実施例でのロータリー駒３０２が、１２０℃に加熱されるまでに２分必要であったため、射出充填工程のタクトに相当する２個の昇温装置３０３を設けた。
１タクト分作業時間をずらした状態で、一方の装置で型の昇温を行っている最中に、他方の装置でも同様に他のロータリー駒３０２の昇温が行うことができるよう構成した。
昇温工程と射出充填工程等、各工程の間はロータリー駒搬送路３０４で接続されており、ロータリー駒搬送方向に並べられたコロ３０５が内蔵した駆動源により回転されるように構成し、ロータリー駒３０２を搬送した。
１２０℃に加熱されたロータリー駒３０２を搬送路３０４で移送し、射出成形機内のダイセットに挿入し型締めした。型締めしたロータリー駒３０２に２７０℃の樹脂を射出した。
その後、ロータリー駒３０２を一定時間保圧し、ダイセットの型開を行なった後、搬出した。この間のタクトを６０秒と設定した。
【００３５】
搬出したロータリー駒３０２をプレス冷却工程へと搬送路３０４によって移送した。
プレス冷却工程においては、８つのプレス冷却装置３０６を用いた。各プレス冷却装置３０６は、所定距離離れた状態で並設した。
各装置へはガイドレール３０７及びその上を移動するロータリー駒供給搬出装置３０８によって構成し、空いている装置へとロータリー駒３０２を供給した。ロータリー駒３０２が供給されると上下の温度調整部材が移動して、ロータリー駒３０２を加圧し、プレス冷却ダイセット内を流れる冷媒によってロータリー駒３０２を冷却した。
これにより、成形品の冷却時に発生する内部応力歪みを最小限に抑えつつ、効率よく成形品の冷却を行うことができた。
本実施例では冷却工程においてキャビティーが１２０℃付近から８０℃に到達するまで冷却した。ロータリー駒３０２を所定時間冷却し、プレス冷却ダイセットを開きロータリー駒３０２を搬出した。
本実施例ではロータリー駒３０２の供給から搬出までの時間は４８０秒となるように設定した。
仮に、本実施例にあるロータリー成形機に所望の形状（面精度の高い面）を有する型を搭載した場合、８セットの面精度の高い面を有する型が必要となる。
【００３６】
ロータリー駒供給排出装置３０８が移動させ、成形品取り出し装置３０９の前で型を開き、ハンドリングロボット３１０により成形品をロータリー駒３０２より取り出した。取り出された後のロータリー駒３０２は、型締めされ昇温工程へ移行し、昇温装置３０３へと搬送した。
ハンドリングロボット３１０により取り出された成形品をゲートカット工程に搬送した。ゲートカット工程にはゲート切断装置３１１が設置され、ゲート切断装置３１１は使用樹脂によって切断カッター部の温度を適宜設定できるようになっており、本実施例では２００℃に設定した。切断カッターは上下に１本づつ配置されており、その間にゲート部が位置するように固定し切断した。
【００３７】
ロータリー駒３０２から取り出された成形品の面形状を計測した所、所望の面形状との面−面間最大距離が０．１ｍｍであった。
ゲートカットされた成形部材は、成形品取り出し装置３１０で２次プレス工程へ搬送した。２次プレス工程の２次プレス装置３１２には２１０℃に設定した所望の面形状を有した高精度な面を有する型である駒を上下それぞれに設置した。
面精度の高い面を有する型である駒の材質は、ＳＵＳのベース上にＮｉ−Ｐメッキを施し、このメッキ層を切削加工したものを用いた。
成形品取り出し装置３１０により下型上に成形部材を設置した。
このとき、加圧を開始するまで成形部材が加熱されないようにするため、予め下型の駒は後退させておいた。
２次プレス装置の位置決め装置により下型上に設置した成形部材の位置決めを行った後、型を閉じた。
下型の駒は型が閉じると同時に成形部材に接触するように前進させ加圧を開始させた。この際、下型の駒に内蔵してある圧力センサによって荷重を計測しており、荷重が懸かり始めた位置から下型駒を０．４ｍｍ前進させた位置まで移動させた。
このときの駒へは２０ｋｇｆの荷重を与えた。２１０℃に加熱された駒と接触した成形部材の部位は表面温度が上昇し軟化温度に到達しながら潰れた。
潰れながら周囲に接触面が広がって行き、成形部材全面が面精度の高い面を有する駒（所望の形状をした型）と接触した。
【００３８】
本実施例では、近似した成形品と所望の形状との面−面間最大距離が０．１ｍｍであったため、レンズの表面を上下面ともに最大０．２ｍｍの厚みの溶融と加圧を行うべく、型締め状態から下型の駒を０．４ｍｍ前進させた状態で１０秒間保持した。その後、駒を１２０℃に５０℃／ｍｉｎで冷却を行った。
上下の駒の温度が１２０℃になった時点で、下型の駒を後退させ、型を開き、レンズ成形品を型より離型し、光学素子を得た。
本実施例では、レンズの投入から取り出しまでを１２０秒間に設定した。そのため本実施例では２次プレス工程に２台の２次プレス装置３１２を設置した。
本実施例によれば、ロータリー成形のみの場合は８セットの面精度の高い面を有する型が必要であるのに対して、２次プレス工程に設置してある２台の２次プレス装置にのみ面精度の高い面を有する型を搭載すれば良い。よって、面精度の高い面を有する型の個数を削減することができた。また、本実施例で得た光学素子の形状は所望形状に得られていた。
屈折率分布を測定した結果、１．２×１０−４の光学素子を得ることができた。ここでの屈折率分布とは、レンズ中心部における厚み方向の屈折率の最大値と最小値の差を意味している。
【００３９】
比較例では、一般的な射出成形を用い、タクトを１５０秒に設定しレンズを製作した。本比較例では、外径９ｍｍ、中心肉厚３ｍｍの両凸レンズを作製した。成形材料としては、非晶質ポリオレフィン樹脂（ＺｅｏｎｅｘＥ４８Ｒ：日本ゼオン（株）製）を用いた。
可塑化温度２７０℃、型温１３０℃、冷却１２０秒で成形を行い、本比較例の成形品を得た。
成形された本比較例の成形品について屈折率分布及び複屈折を測定した結果、屈折率分布２．９×１０−４、複屈折はレンズ中心８ｍｍの面内における最大値が１５０ｎｍであった。
本発明の第一の実施例における光学素子屈折率分布は、上記したとおり１．２×１０−４であり、このように第一の実施例によれば本比較例で作製したポリオレフィン樹脂の射出成形品と比較して、屈折率分布の小さい光学素子を得ることが可能となった。
【００４０】
第二の実施例として、図５を用いて  上記第二の実施形態の各工程（Ａ）から（Ｆ）を順次行うことが可能な成形システムの構成例について説明する。
本実施例ではプレス成形を用い、タクトを６０秒に設定したロータリー成形システムについて説明する。
図５は本実施例のロータリー成形システム概要図である。
本実施例で製作するレンズは実施例１と同じ外径９ｍｍ、中心肉厚３ｍｍの両凸レンズとした。
成形材料としては非晶質ポリオレフィン樹脂（ＺｅｏｎｅｘＥ４８Ｒ：日本ゼオン（株）製）を用いた。
プレス成形に用いる型は、上下のロータリー駒と胴型及び位置決めを行う下型から構成した。
搬送されるロータリー駒は下駒のみであり、上駒と胴型及び下型はプレス冷却ステーションに設置してあるプレス冷却機に予め設置した。本実施例で用いるロータリー駒は第一の実施例と同様に、面精度が必要ないため切削加工のみで加工した。
ロータリー駒の材質は、ＳＵＳのベース上にＮｉ−Ｐメッキを施し、このメッキ層を切削加工したものを用いた。
【００４１】
非晶質ポリオレフィン樹脂を吐出装置５０１のホッパーに投入し、本装置にて可塑化溶融させた。可塑化温度は２５０℃であり、ノズル先端温度は２５０℃であった。
吐出装置５０１は汎用のインラインスクリュー式射出成形機の可塑化溶融機構と同じ構成となっており間欠で計量と吐出を繰り返すことが可能であった。
まず、ロータリー駒５０２は昇温工程である昇温装置５０３に置いた。昇温装置５０３に置かれたロータリー駒５０２は、１７０℃に加熱した。
本実施例でのロータリー駒５０２が１７０℃に加熱されるまでに２分必要であったため、吐出工程のタクトに相当する２個の昇温装置５０３を設けた。
１タクト分、作業時間をずらした状態で、一方の装置でロータリー駒５０２の昇温を行っている最中に、他方の装置でも同様に他のロータリー駒の昇温が行うことができるよう構成した。
【００４２】
搬送には２軸ロボット５０４を用い、ピニオンラックを用いたハンド５０５の開閉によりロータリー下駒５０２を保持した。
また、ハンド５０５にはヒーターが搭載され、２７０℃に加熱しており、ハンド５０５には樹脂の酸化劣化防止のために１７０℃に加熱した窒素を供給し、窒素雰囲気を形成した。
これにより、ロータリー駒を窒素雰囲気で搬送可能に構成することができた。
ノズル先端の先には刃物を搭載した切断装置５０６が設置されており、エアーシリンダーにてガイド上に設置された刃物を開閉し吐出した樹脂を切断し、吐出装置５０１から切り離した。
昇温装置５０３により加熱されたロータリー下駒５０２をロボット５０４で吐出装置５０１のノズル先端位置に搬送した。
吐出装置５０１にて０．１ｇの樹脂を吐出するとともにロータリー駒５０２を降下させ、吐出される樹脂がロータリー駒５０２の形状調整を行った。
具体的には、後のプレス冷却工程においてロータリー下駒と胴型が型締めされる際に樹脂が型締めされる面に挟まらないように吐出される樹脂の外径の調整を行った。
【００４３】
ロータリー駒の降下により引き伸ばされた樹脂を切断装置（不図示）により切断し、可塑化溶融された樹脂を載せたロータリー下駒を得た。
ロボット５０４により溶融した樹脂を載せたロータリー下駒をプレス冷却装置５０６へ移動した。
プレス冷却装置５０６は胴型と下型及びプレス軸からなり、それぞれはエアーシリンダーにより接続され上下し、型締め、プレスを行った。
本実施例では、同じプレス冷却装置５０６がロータリーインデックス５０７上に９台設置されており、順次搬送されたロータリー下駒に対してプレス冷却を行った。
搬送された樹脂を載せたロータリー下駒は下型上まで移動し、ハンド５０５を開けることによって投入した。
下型にはロータリー下駒の位置を決める勘合を形成し、勘合に対して呼び込みを形成した。
投入されたロータリー下駒は勘合に投入され位置決めされた後、胴型がシリンダーにより降下し型締めを行った。この際胴型及び下型にはヒーターが設置されており、本実施例では１９０℃、１８０℃、１７０℃、１５０℃にそれぞれ設定した条件で成形を行った。
胴型内部にはプレス軸と上駒が設置した。型締めが行われた後、プレス軸がシリンダーにより降下し、上駒とロータリー下駒の間の樹脂に２０ｋｇｆの圧力をかけ成形した。
本実施例では吐出した樹脂を切断した痕が残っているため各温度で６０秒間保持した後、エアーを用いて１０℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却を行った。
冷却時の圧力は離型するまで一定であり、１２０℃まで冷却した後、胴型を開け、所望の形状と近似した成形品をハンドリングロボット５０８により取り出した。
【００４４】
ロータリー駒供給から成形品の搬出までの時間は５４０秒となるように設定した。
仮に、本実施例にあるロータリー成形機に所望の形状を有する面精度の高い面を有する型を搭載した場合、９セットの面精度の高い面を有する型が必要であった。
また、ハンドリングロボットにより取り出された成形品の面形状を計測した所、所望の面形状との面−面間最大距離が０．１ｍｍであった。
また、型温度の違う本実施例の成形部材の複屈折を測定した結果を図６に示した。型温度が高くなるにつれ複屈折の低下が観測された。
各型温度で成形され取り出した成形品は第一の実施例と同様に２次プレス装置５１０によって成形した。
その際、駒の温度は２１０℃に設定し、レンズの表面を上下面ともに最大０．２ｍｍの厚みの溶融と加圧を行い本実施例の光学素子を得た。
【００４５】
本実施例によればロータリー成形のみの場合は９セットの高精度の型が必要であるのに対して２次プレス工程での２台のプレス装置にのみ高精度の型を搭載すれば良いため高精度な型の個数を削減することができた。
また、本実施例で得た光学素子の形状は所望形状に得られており、比較例で作製したポリオレフィン樹脂の成形品と比較して、屈折率分布の小さい光学素子を得ることができた。さらには１次プレス工程における型温度を高くすることが可能であるため複屈折の小さい光学素子を得ることができた。
【００４６】
第三の実施例として、上記第三の実施形態を適用した構成例について説明する。
具体的には、第二の実施例のロータリー駒にガラス成形品を用い、吐出工程とプレス工程の間に切断痕除去工程を設置した例について説明する。
本実施例は第二の実施例と重複する点が多いので、以下の説明では、重複する点についての説明は省略し、本実施例と第二の実施例が異なる点のみを説明する。第二の実施例と同様に、加熱ステーションで予め加熱されたロータリー下駒上に樹脂を吐出し、切断した樹脂を搭載したガラス成形によるロータリー下駒を搬送ロボットにより溶融ステーションへと移動させた。
溶融ステーションでは２００Ｗの中赤外のランプが設置した。
切断された樹脂を載せたロータリー下駒は加熱ステーションの上昇とともに中赤外のランプに近づき、樹脂の切断された部位は加熱されて楕円球状に溶融された。溶融した樹脂を載せたロータリー下駒をプレス冷却装置へと移動させる。本実施例では溶融ステーションからプレス冷却装置への移動まで６０秒で設定した。
【００４７】
本実施例では、切断痕が無く、表面が溶融しているため型温度で保持する必要が無く、プレス開始とともに冷却を行うことができた。
型温を１９０℃に設定しプレスを開始した、プレス荷重は２０ｋｇｆであり、１０℃／ｍｉｎで冷却を行った。
冷却時の圧力は離型するまで一定であり、１２０℃まで冷却した後、胴型を開け、所望の形状と近似した成形品をハンドリングロボットにより取り出した。
ロータリー駒供給から成形品の搬出までの時間は４８０秒となるように設定した。そのためロータリーインデックスには８台のプレス冷却装置を設置した。
取り出した成形品を第二の実施例と同様の方法で２次プレスを行い本実施例の成形品を得た。本実施例では溶融ステーションを設けているため１次プレスでの工程を短くすることができるため装置を簡素化できた。
また、ガラスを用いても第二の実施例と同様に成形品を得ることができ、簡易的にロータリー駒を製造することが可能となった。
【００４８】
第四の実施例として、上記第四の実施形態を適用した構成例について説明する。具体的には、第三の実施例の２次プレス工程において、石英型と赤外ランプ加熱により成形を行った例について説明する。
本実施例は第三の実施例と重複する点が多いので、以下の説明では、重複する点についての説明は省略し、本実施例と第三の実施例が異なる点のみを説明する。第三の実施例と同様にプレス冷却工程で得た成形部材を本実施例の赤外ランプ加熱を用いた２次プレス成形装置に設置した。
所望の形状をした無水石英基（ＥＤ−Ｂ：東ソークォーツ製）を上下の駒として用いた。位置出しを行った後、ランプシャッターを開け１０秒間照射したと同時に、プレス荷重が２０ｋｇｆで４０秒間加圧を行った。
加圧中は、加圧開始１０秒間は連続でランプを照射し続け、残りの４０秒間はランプシャッターを閉じて冷却を行った。冷却終了後取り出し本実施例の成形品を得た。
【００４９】
本実施例によれば、ロータリー成形のみの場合は８セットの面精度の高い面を有する型が必要であるのに対して２次プレス工程で１台のプレス装置にのみ面精度の高い面を有する石英型を搭載すれば良いため、高精度な型の個数を削減することができた。
また、本実施例で得た光学素子の形状は所望形状に得られていた。屈折率分布を測定結果０．９×１０−４、複屈折率５３ｎｍであり、比較例で作製したポリオレフィン樹脂の射出成形品と比較して屈折率分布の小さい光学素子を得ることができた。
【符号の説明】
【００５０】
１０１：ロータリー駒
１０２：搬送ローラー
１０３：昇温装置
１０４：固定プラテン
１０５：成形機取り付けダイセット
１０６：射出シリンダー
１０７：可動プラテン
１０８：キャビティー部
１０９：プレス冷却ダイセット
１１０：プレスシリンダー
１１１：成形品
１１２：成形品突き出し用シリンダー
１１３：成形部材
１１４：スプール
１１５：ランナー
１１６：ゲート
１１７：切断カッター
１１８：２次プレスダイセット
１１９：鏡面上駒
１２０：鏡面下駒
１２１：プレスシリンダー
１２２：位置決め機構
１２３：型締めシリンダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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