(57)【要約】【課題】成形前における一対の加熱プレートを均温化し、光学素子素材の撓みや歪みの発生を防止して転写精度の向上を図る。【解決手段】光学素子素材１３が挿入された成形用型５を、対向配置された一対の加熱プレート２，３間に挟持して加圧し、光学素子素材１３を成形する成形装置１であって、一対の加熱プレート２，３を加熱する加熱ヒータ６と、加熱された一方の加熱プレート２を移動させて、該一対の加熱プレート２，３同士を密着させるシリンダ装置４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子素材が挿入された成形用型を、対向配置された一対の加熱部材間に挟持して加圧し、前記光学素子素材を成形する光学素子の成形装置において、
前記一対の加熱部材を加熱する加熱手段と、
加熱された前記一対の加熱部材の少なくとも一方を移動させて、該一対の加熱部材同士を密着させる駆動アクチュエータと、を備えている、
ことを特徴とする光学素子の成形装置。
【請求項２】
前記駆動アクチュエータの作動部材の移動量を測長する測長手段を備えている、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形装置。
【請求項３】
前記一対の加熱部材の少なくとも一方を、他方に対し揺動可能かつ任意位置に固定可能に操作する角度補正機構を有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の成形装置。
【請求項４】
前記角度補正機構は、前記一対の加熱部材の少なくとも一方に一体固定された球面受け部と、該球面受け部を摺動自在に支持する球面摺動部と、前記球面受け部を前記球面摺動部側に向けて固定可能に付勢する付勢部材と、を有する、
ことを特徴とする請求項３に記載の光学素子の成形装置。
【請求項５】
光学素子素材が挿入された成形用型を、対向配置された一対の加熱部材間に挟持して加圧し、成形する光学素子の成形方法において、
前記成形用型を前記一対の加熱部材間に挟持する前に、該一対の加熱部材同士を加熱状態で密着させる、
ことを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項６】
前記一対の加熱部材同士を、加熱状態で密着させた状態で一定時間保持する、
ことを特徴とする請求項５に記載の光学素子の成形方法。
【請求項７】
前記一対の加熱部材同士を密着させ、その密着させた位置を前記一対の加熱部材の加圧方向の移動位置の基準点とする、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の光学素子の成形方法。
【請求項８】
前記一対の加熱部材の少なくとも一方を揺動自在とした状態で他方の加熱部材に密着させ、該密着させた状態で前記一対の加熱部材のそれぞれを固定状態に保持する、
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器に利用されるプラスチック、ガラス等からなる光学素子の成形方法及びその成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、一対の金型と該一対の金型を挿入するスリーブ型とを有する光学素子の成形用金型を、加熱工程、成形工程、冷却工程などの複数の工程毎に設定された上下一対の加熱プレート間に順次送り込み、成形工程においては、上下一対の加熱プレートの間隔を締めて、成形用金型内に挿入した光学素子素材を押圧成形する技術が開示されている。これにより、成形に必要な単位時間を１工程の滞留時間にまで短縮することができ、成形作業の能率を向上させることができるというものである。
【０００３】
一方、特許文献２には、固定軸と移動軸のそれぞれの一端部に取り付けられた、対向する一対の上型及び下型を有し、これら上型及び下型間にガラス素材を配置し、加圧成形する成形装置において、成形前に前記固定軸と移動軸をサーボ制御手段によって前記一対の上下型を密着させて、移動軸側に取り付けられた下型の原点位置を補正する技術が開示されている。これにより、一対の上下型間の相対距離を一定に保ち、成形品の厚さ精度の向上を図るというものである。
【特許文献１】特公平５−４７４８８号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特開平８−２５３３３０号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された技術では、各工程毎における上下一対の加熱プレートの温度設定において、該上下一対の加熱プレートは所定間隔を隔てて対向配置されており、このため上下一対の加熱プレートの温度差を正確に均等化することは困難であった。そして、この上下一対の加熱プレートの均温化が十分でないと、挟持した成形用型内に配置された光学素子素材の上下面の軟化速度及び冷却速度に差を生じるので、光学素子素材に撓みや歪みが発生して正確な形状転写に不向きであるという課題があった。
【０００５】
また、上下一対の加熱プレートから成形用型に奪われる熱の伝導量及び放熱量は成形ショット毎に毎回ばらつきがあり、成形後における上下一対の加熱プレートの温度は、ばらばらに異なってしまう。そのため、次回の成形工程に備え、プレート温度を復帰させるときの加熱時間も、上下一対の加熱プレートでばらつくという課題があった。
【０００６】
また、特許文献２に開示された技術では、光学素子素材を介在させずに一対の上型及び下型を密着させるため、例えば凹レンズ成形用の一対の上下型の場合は、上下型の光学機能面に打痕やキズ等のダメージが付くおそれがある。また、凸レンズ成形用の一対の上下型の場合でも、その外周端面同士が密着することで、その端面にバリ、カケ、打痕などのダメージが発生し、成形時のゆがみや光学素子素材の流動不良によって、成形品の転写不良などの光学機能面の品質に影響を及ぼすおそれがあった。
【０００７】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、成
形前における一対の加熱部材を均温化し、光学素子素材の撓みや歪みの発生を防止して転
写精度の向上を図るようにした光学素子の成形方法及びその成形装置を提供することにあ
る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、光学素子素材が挿入された成形用型を、対向配置された一対の加熱部材間に挟持して加圧し、前記光学素子素材を成形する光学素子の成形装置において、
前記一対の加熱部材を加熱する加熱手段と、
加熱された前記一対の加熱部材の少なくとも一方を移動させて、該一対の加熱部材同士を密着させる駆動アクチュエータと、を備えている、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の光学素子の成形装置において、
前記駆動アクチュエータの作動部材の移動量を測長する測長手段を備えている、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光学素子の成形装置において、
前記一対の加熱部材の少なくとも一方を、他方に対し揺動可能かつ任意位置に固定可能に操作する角度補正機構を有する、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の光学素子の成形装置において、
前記角度補正機構は、前記一対の加熱部材の少なくとも一方に一体固定された球面受け部と、該球面受け部を摺動自在に支持する球面摺動部と、前記球面受け部を前記球面摺動部側に向けて固定可能に付勢する付勢部材と、を有する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、光学素子素材が挿入された成形用型を、対向配置された一対の加熱部材間に挟持して加圧し、成形する光学素子の成形方法において、
前記成形用型を前記一対の加熱部材間に挟持する前に、該一対の加熱部材同士を加熱状態で密着させる、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の加熱部材同士を、加熱状態で密着させた状態で一定時間保持する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項５または６に記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の加熱部材同士を密着させ、その密着させた位置を前記一対の加熱部材の加圧方向の移動位置の基準点とする、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明は、請求項５乃至７のいずれかに記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の加熱部材の少なくとも一方を揺動自在とした状態で他方の加熱部材に密着させ、該密着させた状態で前記一対の加熱部材のそれぞれを固定状態に保持する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、一対の加熱部材の成形前の均温化を精度良くかつ素早く行うことがで
きる。これにより、光学素子素材の撓みや歪みの発生を防止して転写精度の向上および繰
り返し再現性の向上を図ることができる。また、一対の金型同士を直接的に当接又は密着
させることなく、成形動作上の基準位置設定（原点出し）を行うことができるので、型面
にキズ、打痕などのダメージを与えることがない。それにより、成形される光学素子への
キズ、ワレ、ボツ等の不具合の発生を抑制できるとともに、基準位置による成形位置（例
えば成形品中肉（中心部厚さ））の制御を行うことができる。
【００１７】
更に、成形前に、対向配置された一対の加熱部材を密着させた後、該一対の加熱部材のそれぞれを固定することによって、加熱部材間の角度補正を容易かつ高精度に行うことができる。これにより、一対の加熱部材の密着精度が向上し、成形前の均温化を精度良く行うことができる。また、型挟持成形時における平行が確保されているので、型にこじりの心配なく成形動作することができるとともに、対向する成形面の角度誤差を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の成形装置とその成形工程を示し、図２は、成形素材が挿入された成形用金型の断面正面図を示している。図１（ａ）において、成形装置１は、対向配置された一対の加熱プレート（加熱部材）２，３と、この一対の加熱プレート２，３を密着させることのできるシリンダ装置（駆動アクチュエータ）４と、一対の加熱プレート２，３間に配置されて加熱・加圧される成形用金型５と、を有している。一対の加熱プレート２，３は、その一方又は両方が油圧又は空圧のシリンダ装置４により上下に摺動自在となっている。なお、ここでは、一方（上方）の加熱プレート２が摺動自在である場合について説明する。
【００１９】
加熱プレート２，３を加熱する加熱手段としては、加熱プレート２，３に内蔵された加熱ヒータ６が想定されるが、その他、ランプヒータ（又は抵抗線ヒータ等）７を用いて装置外部から加熱プレート２，３を加熱しても良く、更にこれらの両方を適用しても良い。また、上下加熱プレート２，３を均温化するための時間設定は、実際に各加熱プレート２，３に取り付けられている温度センサ８，９にて、均温化する時間を確認して設定するようになっている。
【００２０】
図２において、成形用金型５は、対向配置された一対の上型１０及び下型１１と、これら一対の上型１０及び下型１１を挿入するスリーブ型１２と、を有している。これら一対の上型１０及び下型１１の間には、熱可塑性樹脂やガラス等の光学素子素材１３が挿入されている。この成形用金型５が、一対の加熱プレート２，３間に挟持され、加熱されて型締め動作が行われることにより成形品が得られる。なお、図示の寸法Ｔは、成形用金型５の成形前の自由長を示している。
【００２１】
本実施の形態では、成形用金型５を一対の加熱プレート２，３間に挟持する直前に、シリンダ装置４を動作させて、一方の加熱プレート２を他方の加熱プレート３に向けて接近移動させることにより（図１（ａ）の矢印方向）、一対の加熱プレート２，３同士を密着させる。こうして密着させることで、一対の加熱プレート２，３同士の熱交換を必要十分な時間だけ行い、この一対の加熱プレート２，３間の温度差をなくす。そして、ほぼ完全に均温化した時間経過後に（例えば３０秒〜６０秒）、前記一方の加熱プレート２を他方の加熱プレート３に対して開き、その中間に成形用金型５を配置する（図１（ｂ）参照）。次いで、図１（ｃ）に示すように、一方の加熱プレート２を成形用金型５に向けて加圧し、該成形用金型５内に挿入された光学素子素材１３を加圧成形する。
【００２２】
しかして、一対の加熱プレート２，３は、離間した状態では加熱温度や環境の違い等により別々の温度になってしまうが、一対の加熱プレート２，３を一旦密着させてから成形用金型５を加熱することで、成形直前において、一対の加熱プレート２，３を正確に均温化することができる。また、一対の加熱プレート２，３を密着させることで、放熱する面積が小さくなるため、設定温度にするための復帰時間が早くなる。これにより、光学素子素材１３を均等に加熱することができ、一対の加熱プレート２，３の温度が異なることによる光学素子素材１３の撓み（湾曲）や歪みの発生を防止して、転写精度の向上を図ることができる。更に、上型１０及び下型１１を直接的に接触、密着させることは行わないので、上型１０及び下型１１に打痕やキズなどのダメージを与えることもなく、それによる成形品品質への影響もなくなる。
［第２の実施の形態］
図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の成形装置とその成形工程を示している。なお、前述した第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。また、図示しないが、加熱ヒータ６や温度センサ８，９も前述の実施の形態と同様に設けられている。
【００２３】
同図（ａ）において、この成形装置１には、シリンダ装置４の作動ロッド（作動部材）４ａの伸長量を測定する測長ゲージ１４が設けられている。そして、作動ロッド４ａを伸長させて、その先端に固定された加熱プレート２を他方の加熱プレート３に密着させ、このときの作動ロッド４ａに取り付けられた指針１５の座標位置を、型締め動作の基準位置（リセット位置「０」）とする。次に、上下一対の加熱プレート２，３間に成形用金型５を配置するときは、測長ゲージ１４において、作動ロッド４ａのリセット位置「０」から、成形用金型５の成形前の自由長Ｔに所定量αを加算した値（Ｔ＋α）になるまで、一方の加熱プレート２を開く。この状態で、上下一対の加熱プレート２，３間に成形用金型５を配置する（図３（ｂ）参照）。
【００２４】
次いで、図３（ｃ）に示すように、作動ロッド４ａを成形用金型５に向けて伸長させて加熱プレート２を加圧し、成形用金型５を押圧して成形する。このとき、測長ゲージ１４により、作動ロッド４ａの移動量を監視しながら押圧成形していく。更に、光学素子素材１３を変形させながら、該光学素子素材１３の厚さがちょうど目標値になったところで、作動ロッド４ａの移動を停止して成形を完了する。なお、測長ゲージ１４はその原理を示したイメージであり、図示のような機械的なスケールの代わりに、例えば電気的あるいは光学的な信号により測長するものが好適であり、その信号により上記目標値の制御を行う。
【００２５】
この実施の形態によれば、成形前に上型１０及び下型１１を直接的に当接又は密着させて基準位置決め（原点出し）を行うものではなく、測長ゲージ１４による作動ロッド４ａの伸長量を監視することで加圧変形量を把握するものであるため、上型１０及び下型に打痕やキズなどのダメージを与えることがなく、また、それによる成形品の品質への影響もなくなる。
【００２６】
更に、成形用金型５の自由長Ｔと光学素子素材１３の所望厚さ等を予め把握しておけば、毎回の成形条件における加熱温度や加圧力、成形用金型５の線膨張係数に関与する各部品長さなどのばらつき要因を見込んで、作動ロッド４ａによる加圧変形量を設定できるので、測長精度を向上させることができる。これにより、成形品の肉厚を精度良く確保することができる。
［第３の実施の形態］
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の成形装置とその成形工程を示している。なお、前述した第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。また、図示しないが、加熱ヒータ６や温度センサ８，９も前述した実施の形態と同様に設けられている。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、この実施の形態の成形装置１は、対向する可動側の加熱プレート２と固定側の加熱プレート３とを有し、可動側の加熱プレート２は角度補正機構２０により揺動自在に保持され、固定側の加熱プレート３は固定保持されている。角度補正機構２０は、可動側の加熱プレート２に一体固定された球面受け部２２と、この球面受け部２２を摺動自在に支持すべくハウジング２４に形成された球面摺動部２４ａと、球面受け部２２を球面摺動部２４ａ側に向けて固定可能に付勢する付勢部材としてのブレーキパッド２６とを有している。このブレーキパッド２６は、凹面（球面）を有し、この凹面（球面）が球面受け部２２の上部に接している。そして、このブレーキパッド２６は、可動側の加熱プレート２がフリー（圧力解除）のときは、凹面（球面）が球面受け部２２に弱い圧力で当接し、固定時には強い圧力で当接するようになっている。
【００２８】
この場合、ブレーキパッド２６の付勢力発生源は、該ブレーキパッド２６を球面受け部２２に押し当てる押圧シリンダ２７であって、球面受け部２２の固定時には、作動ロッド２７ａが伸長してブレーキパッド２６に当接し、球面受け部２２と球面摺動部２４ａとが摩擦により固定（ロック）される。また、球面受け部２２の解除時には、作動ロッド２７ａが縮小して前記摩擦力が解除される。このようにして、押圧シリンダ２７により、可動側の加熱プレート２の固定と解除を切り換えるようにしている。
【００２９】
また、ハウジング２４には、これと一体的に支持部２５が固定されていて、この支持部２５は、シリンダ装置４により直動ガイド３０に沿って上下移動自在となっている。これにより、可動側の加熱プレート２は、直動ガイド３０に沿って固定側の加熱プレート３に対して接離自在に移動する。なお、本実施の形態では、球面受け部２２と球面摺動部２４ａ、及びブレーキパッド２６等を有する角度補正機構２０を、可動側の加熱プレート２に設けた場合について説明したが、これに限らず、例えば角度補正機構２０を固定側の加熱プレート３に設けても良いし、また可動側及び固定側の加熱プレート２，３の双方に設けても良い。
【００３０】
この成形装置１を使用するには、図４（ａ）に示すように、まず押圧シリンダ２７を縮小させておき、ブレーキパッド２６を開放して球面受け部２２の拘束を解いておく。この状態で、図４（ｂ）に示すように、シリンダ装置４の作動ロッド４ａを伸長させて、可動側の加熱プレート２を直動ガイド３０に沿って移動させて、対向する固定側の加熱プレート３に当接させ、密着させる。これにより、可動側と固定側の加熱プレート２，３に相対的に存在していた角度誤差は自動的に補正されて、ぴったりと密着する。この密着状態で所定時間（例えば３０秒〜６０秒）保持することで、加熱プレート２，３同士は正確に均温化される。
【００３１】
次に、この角度誤差が補正された可動側の加熱プレート２を固定するために、押圧シリンダ２７の作動ロッド２７ａを伸長し、ブレーキパッド２６を球面受け部２２に所定圧力で押し当てる。これにより、球面受け部２２と球面摺動部２４ａ、及び球面受け部２２とブレーキパッド２６間の摩擦力が増大し、球面受け部２２に一体固定された可動側の加熱プレート２が固定される。
【００３２】
この状態で、図４（ｃ）に示すように、シリンダ装置４の作動ロッド４ａを縮小し、加熱プレート２，３間に所定の間隔を形成して、この間隔に成形用金型５を配置する。次いで、シリンダ装置４の作動ロッド４ａを所定量伸長させて、可動側の加熱プレート２を成形用金型５に向けて移動させて加圧し、金型内の光学素子素材１３を成形する。
【００３３】
本実施の形態によれば、可動側と固定側の加熱プレート２，３を密着させたときに、対向する加熱プレート２，３同士の角度誤差が自動的に補正される原理を利用することによって、加熱プレート２，３間の角度誤差を精度良くかつ簡単に補正することができる。こうして、一対の加熱プレート２，３をより精密に密着させた状態で正確に均温化することができる。なお、例えば１つの成形工程ごとに加熱プレート２，３間の角度誤差を自動で補正することもでき、型挟持成形時における平行が確保されるので、型にこじりの心配なく成形動作することができるとともに、対向する成形面の角度誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態の成形装置とその成形工程を示す図である。
【図２】光学素子素材を挿入した成形用金型の断面正面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態の成形装置とその成形工程を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施の形態の成形装置とその成形工程を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      成形装置
２      加熱プレート（可動側）
３      加熱プレート（固定側）
４      シリンダ装置
４ａ    作動ロッド
５      成形用金型
８      温度センサ
９      温度センサ
１０    上型
１１    下型
１２    スリーブ型
１３    光学素子素材
１４    測長ゲージ
２０    角度補正機構
２２    球面受け部
２４    ハウジング
２４ａ  球面摺動部
２６    ブレーキパッド
２７    押圧シリンダ
【図１】
2006290638.tif 000003
【図２】
2006290638.tif 000004
【図３】
2006290638.tif 000005
【図４】
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