(57)【要約】【課題】  型同士の間に被成形物が入り込むことを防止でき、被成形物の離型が容易で、被成形物の変形を防止でき、被成形物の外周および高さ方向の寸法精度を制御でき、かつ被成形物の緻密化が容易な成形型およびそれを用いた成形方法を提供する。【解決手段】  成形型は、中空空間を有する胴型３と、その中空空間内に嵌挿された上型１および下型２とを備え、中空空間内で上型１および下型２により被成形物５を成形するものであって、胴型３の中空空間内において上型１と被成形物５との間に配置され、かつ中空空間における胴型３の壁面に沿うリング部材４を有している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空空間を有する胴型と、前記中空空間内に嵌挿された上型および下型とを備え、前記中空空間内で前記上型および前記下型により被成形物を成形する成形型であって、
前記中空空間内において前記上型および前記下型の少なくとも一方と前記被成形物との間に配置され、かつ前記中空空間における前記胴型の壁面に沿うリング部材を有することを特徴とする、成形型。
【請求項２】
前記リング部材と前記中空空間における前記胴型の壁面との間隔が、前記上型および前記下型の少なくとも一方と前記中空空間における前記胴型の壁面との間隔よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の成形型。
【請求項３】
前記リング部材の融点、ガラス転移点または昇華点が前記被成形物を成形する際の成形温度以上で、前記成形温度におけるＪＩＳ４点曲げ強度が成形圧力の３０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の成形型。
【請求項４】
前記リング部材のビッカース硬度が、前記胴型のビッカース硬度以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成形型。
【請求項５】
前記リング部材が、前記被成形物を成形する際の成形温度において前記被成形物と化学的に反応しないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の成形型。
【請求項６】
前記リング部材が、前記被成形物の成形中に前記被成形物と固着しないことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の成形型。
【請求項７】
前記リング部材と前記胴型との動摩擦係数が、前記被成形物と前記胴型との動摩擦係数以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の成形型。
【請求項８】
前記リング部材と前記胴型との動摩擦係数が０．６以下であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の成形型。
【請求項９】
前記リング部材の熱膨張係数が前記被成形物の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の成形型。
【請求項１０】
前記リング部材が多孔質であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の成形型。
【請求項１１】
前記リング部材の相対密度が９５％以下であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の成形型。
【請求項１２】
前記リング部材の材質がセラミックス、金属および炭素系材料よりなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の成形型。
【請求項１３】
前記セラミックスが、シリコン、アルミニウム、ホウ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、モリブデンおよびクロムよりなる群から選ばれる１種以上の元素の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかを５０質量％以上含むことを特徴とする、請求項１２に記載の成形型。
【請求項１４】
前記金属が、金、白金、パラジウム、イリジウム、モリブデン、タングステン、ニッケル基耐熱合金および鉄基耐熱合金のいずれかであることを特徴とする、請求項１２に記載の成形型。
【請求項１５】
前記炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする、請求項１２に記載の成形型。
【請求項１６】
前記リング部材の内径面の一部または全部に、加圧軸の方向に沿って一方または両方向にテーパを有することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の成形型。
【請求項１７】
前記リング部材の内径が前記被成形物の光学機能面の有効径以上であり、前記リング部材の外径が前記胴型の内径未満であることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の成形型。
【請求項１８】
前記上型および前記下型の各々の融点、ガラス転移点または昇華点が前記被成形物を成形する際の成形温度以上で、前記成形温度における前記上型および前記下型の各々の圧縮強さが前記被成形物を成形する際の成形圧力以上であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の成形型。
【請求項１９】
前記上型および前記下型の各々が、前記被成形物を成形する際の成形温度において前記被成形物と化学的に反応しないことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載の成形型。
【請求項２０】
前記上型および前記下型の各々が、前記被成形物の成形中に前記被成形物と固着しないことを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載の成形型。
【請求項２１】
前記上型および前記下型の各々の材質が、セラミックス、炭素系材料、またはセラミックスと炭素系材料との複合材料であることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれかに記載の成形型。
【請求項２２】
前記セラミックスが、シリコン、アルミニウム、ホウ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、モリブデンおよびクロムよりなる群から選ばれる１種以上の元素の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかを５０質量％以上含むことを特徴とする、請求項２１に記載の成形型。
【請求項２３】
前記炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボン、ダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする、請求項２１に記載の成形型。
【請求項２４】
前記複合材料が、炭素系材料を含有する非酸化物セラミックスであることを特徴とする、請求項２１に記載の成形型。
【請求項２５】
前記炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、炭素繊維およびダイヤモンドよりなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする、請求項２４に記載の成形型。
【請求項２６】
前記複合材料が、表面に炭素質被膜を有する多孔質セラミックスであることを特徴とする、請求項２１に記載の成形型。
【請求項２７】
前記炭素質被膜が、ガラス状カーボン、熱分解炭素、ダイヤモンドライクカーボンおよびダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする、請求項２６に記載の成形型。
【請求項２８】
前記上型および前記下型の少なくとも一方が外周稜線部に面取り部を有することを特徴とする、請求項１〜２７のいずれかに記載の成形型。
【請求項２９】
中空空間を有する胴型と、前記中空空間内に嵌挿された上型および下型とを備えた成形型を用いて、前記中空空間内で前記上型および前記下型により被成形物を成形する成形方法であって、
前記中空空間内において前記上型および前記下型の少なくとも一方と前記被成形物との間に、前記中空空間における前記胴型の壁面に沿うリング部材を配置して前記被成形物の成形を行うことを特徴とする、成形方法。
【請求項３０】
前記被成形物の外周稜線部に形成した面取り部に、前記リング部材の内径面に形成したテーパを組み合わせることを特徴とする、請求項２９に記載の成形方法。
【請求項３１】
外周稜線部に面取り部を有する前記被成形物と、外周稜線部に面取り部を有する前記上型および前記下型の少なくとも一方との間に、前記被成形物の面取り部と対向する一方のテーパを有し、かつ前記上型および前記下型の少なくとも一方の面取り部と対向する他方のテーパを有する前記リング部材を介在させ、前記リング部材の前記一方のテーパを前記被成形物の面取り部に組み合わせ、前記リング部材の前記他方のテーパを前記上型および前記下型の少なくとも一方の面取り部に組合せて前記被成形物の成形を行なうことを特徴とする請求項２９または３０に記載の成形方法。
【請求項３２】
前記被成形物の外周稜線部に形成した面取り部に、前記リング部材の内径面に形成したテーパを組み合わせる際に、前記被成形物と前記リング部材との間に隙間を設けることを特徴とする、請求項３０または３１に記載の成形方法。
【請求項３３】
前記被成形物の外周稜線部に形成した面取り部に、前記リング部材の内径面に形成したテーパを組み合わせる際に、前記被成形物に形成した面取り部の最小内径が前記リング部材の最小内径よりも大きいことを特徴とする、請求項３０〜３２のいずれかに記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型およびそれを用いた成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成形型を示した文献として、たとえば特開平８−３１０８２０号公報（特許文献１）、特開２０００−６３１３１号公報（特許文献２）などがある。
【０００３】
特開平８−３１０８２０号公報には、稜線を境界として連続する光学機能面を有する光学素子の製造においてガラス素材を加熱軟化した状態でプレス成形するための光学素子の成形型が開示されている。この光学素子の成形型は、光学素子の稜線に沿って分割された分割型部材を有している。分割型部材は、分割面を互いに接触させて組み合わされており、両分割面の間には上記稜線に沿った隙間が形成されている。別部材を介在させることでこの隙間へのガラスのしみこみが防がれている。
【０００４】
また特開２０００−６３１３１号公報には、型枠とその型枠に挿入される挿入型（入れ子型）とで構成された成形型が開示されている。この成形型では、挿入型の内面を枠型の内面よりも突出させることで枠型と挿入型のクリアランスへの成形材料の入り込みが防がれている。
【特許文献１】特開平８−３１０８２０号公報
【特許文献２】特開２０００−６３１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平８−３１０８２０号公報に記載された技術は、別部材としての低融金属部材を隙間内に充填して分割型部材を蝋付け固定するものであるため、胴型とパンチのように相対的に移動する部材間にこの別部材を適用することができないという問題がある。
【０００６】
またガラス素材のプレス成形温度が８００℃以下であるのに対してセラミックスの成形温度は８００〜２０００℃に達するため、別部材としての低融金属部材が溶融または反応して、結果としてセラミックスと融着して、離型しない、割れる、または組み型の場合は製品の形状が変形するという問題がある。
【０００７】
また特開２０００−６３１３１号公報では、型枠と挿入型とからなる成形型の外周方向がフリーであるため、被成形品が外周方向へ広がり、被成形品の外周および高さ方向の寸法精度を制御することができないという問題がある。
【０００８】
またガラスやプラスチックの様に高温で軟化・変形する材料ではなく、粉体を原料とするセラミックス素材では、緻密化のために胴型の中で加熱・加圧する必要がある。これに対して、特開２０００−６３１３１号公報に開示された成形型の構造では被成形品が外周方向へ広がるため、被成形品が機能（光学的、機械的）を発現するのに必要な緻密化を達成できないという問題もある。
【０００９】
それゆえ本発明の目的は、型同士の間に被成形物が入り込むことを防止でき、被成形物の離型が容易で、被成形物の変形を防止でき、被成形物の外周および高さ方向の寸法精度を制御でき、かつ被成形物の緻密化が容易な成形型およびそれを用いた成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の成形型は、中空空間を有する胴型と、その中空空間内に嵌挿された上型および下型とを備え、中空空間内で上型および下型により被成形物を成形する成形型であって、中空空間内において上型および下型の少なくとも一方と被成形物との間に配置され、かつ中空空間における胴型の壁面に沿うリング部材を有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の成形型によると、上型および下型の少なくとも一方と被成形物との間にリング部材を介在させることにより、上型および下型の少なくとも一方と胴型との間に生じる隙間に被成形物が入り込むことを防ぐことができる。これは、（１）上型および下型の少なくとも一方と胴型との間の隙間よりも、リング部材と胴型との間の隙間を小さくできるためと、（２）リング部材が介在することで上型および下型の少なくとも一方と胴型との間の隙間まで被成形物が到達し難くなるためである。
【００１２】
上記（１）について、上型および下型の少なくとも一方と胴型との間の隙間を小さくすればするほど、中空空間からのエアの抜けが悪くなり、また上型および下型の少なくとも一方と胴型との摺動時の抵抗が増大してしまう。このことから、上型および下型の少なくとも一方と胴型との間には、ある一定の大きさの隙間が必要となる。これに対してリング部材では、エアはリング部材の中央の孔、およびリング部材と上型および下型の少なくとも一方との隙間から抜ける。またリング部材の加圧軸方向の高さは、上型および下型の少なくとも一方よりも小さくできるため、リング部材と胴型との摺動時の動摩擦も軽減される。これらのことから、上型および下型の少なくとも一方と胴型との間の隙間よりも、リング部材と胴型との間の隙間を小さくすることができる。これにより、リング部材と胴型との間の隙間に被成形物が入り込みにくくなるため、上型および下型の少なくとも一方と胴型との隙間に被成形物が入り込むことを防ぐことができる。
【００１３】
また上記（２）については、被成形物が変形する際には、まずリング部材の中央の孔へ入り込み、被成形物に圧力がかかるにしたがって横方向への力が発生する。これにより、リング部材はその中央から押し広げられ、リング部材と胴型との隙間はより小さくなる（この際、リング部材は割れて広がってもよい）。特に、被成形物に面取りをし、その面取り部に組合せる形でリング部材を用いた場合にはこの効果は顕著となる。これにより、リング部材が介在することで上型および下型の少なくとも一方と胴型との間の隙間まで被成形物が到達し難くなる。
【００１４】
上記（１）および（２）により、リング部材を用いることで上型および下型の少なくとも一方と胴型との間に生じる隙間に被成形物が入り込むことを防ぐことができるため、被成形物の隙間への入り込みによる被成形物のバリの発生や、被成形物の欠け・割れや、離型が困難になることや、上型および下型の少なくとも一方の欠け・割れを防止することができる。
【００１５】
また上型および下型の少なくとも一方と胴型との間の隙間に被成形物が入り込んだとしても、リング部材が介在することにより、上型および下型の少なくとも一方のエッジ部の応力集中を防ぐことができる。この点においても、上型および下型の少なくとも一方の欠け・割れを防止することができる。
【００１６】
また胴型を用いているため、成形時における被成形物の外周方向への広がりは胴型により抑えられる。よって、被成形物の外周および高さ方向の寸法精度を制御することができ、かつ被成形品が機能（光学的、機械的）を発現するのに必要な緻密化を達成することが容易である。
【００１７】
特に該リング部材は、上型および下型のうち少なくとも移動側（プレス側）の型と被成形物との間に必要である。なぜなら、隙間への被成形物の入り込みは主に移動側で生じるからである。たとえば上型を下方へ移動させてプレス成形する場合は上型と被成形物との間に、下型を上方へ移動させてプレス成形する場合は下型と被成形物との間にリング部材を配置することが好ましい。なお、上型と被成形物との間および下型と被成形物との間の双方にリング部材を介在させてもよい。
【００１８】
上記の成形型において好ましくは、リング部材と中空空間における胴型の壁面との間隔が、上型および下型の少なくとも一方と中空空間における胴型の壁面との間隔よりも小さい。
【００１９】
これにより、上述したように中空空間内のエアや残留不純物を十分に抜くことができるとともに、上型および下型の少なくとも一方と胴型との間の隙間に被成形物が入り込むことを防ぐことが可能となる。
【００２０】
上記の成形型において好ましくは、リング部材の融点、ガラス転移点または昇華点が被成形物を成形する際の成形温度以上で、成形温度におけるＪＩＳ４点曲げ強度が成形圧力の３０％以上である。
【００２１】
リング部材の成形温度におけるＪＩＳ４点曲げ強度が成形圧力の３０％未満では、リング部材が割れて粉々になる可能性が高く、この場合には粉々になった被成形物が隙間に入り込む。このため、リング部材の材質の融点、ガラス転移点または昇華点を成形温度以上とし、かつ成形温度におけるＪＩＳ４点曲げ強度を成形圧力の３０％以上にすることで、成形中にリング部材が粉々に割れて上型および下型の少なくとも一方と胴型との間に生じる隙間に被成形物が入り込むことを防ぐことができ、またリング部材を繰り返し使用することが可能となる。
【００２２】
上記の成形型において好ましくは、リング部材のビッカース硬度が、胴型のビッカース硬度以下である。
【００２３】
これにより、リング部材が胴型の摺動面を傷付けることを防ぐことができる。
【００２４】
上記の成形型において好ましくは、リング部材が、被成形物を成形する際の成形温度において被成形物と化学的に反応しない。
【００２５】
このように成形温度において被成形物と化学的に反応しない材質をリング部材に用いることで、成形物とリング部材との融着を防ぎ、離型性を向上させることができるため、成形物のバリ、割れ、欠けを防止することができる。
【００２６】
上記の成形型において好ましくは、リング部材が、被成形物の成形中に被成形物と固着しない。
【００２７】
このように成形中に被成形物と固着しない材質をリング部材に用いることで、成形物とリング部材との融着を防ぎ、離型性を向上させることができるため、成形物のバリ、割れ、欠けを防止することができる。
【００２８】
上記の成形型において好ましくは、リング部材と胴型との動摩擦係数が、被成形物と胴型との動摩擦係数以下である。
【００２９】
このようにリング部材を胴型との摺動性に優れたものとすることで、成形時のリング部材の動きを滑らかにし、成形性を低下させない。また、引っかかりによるリング部材の割れや被成形物への局所的な応力発生による割れ、欠けを防ぐことができる。
【００３０】
上記の成形型において好ましくは、リング部材と胴型との動摩擦係数が０．６以下である。
【００３１】
このようにリング部材と胴型との動摩擦係数を０．６以下とすることで、リング部材の引っかかりによる成形性の阻害、またはリング部材の割れ、または被成形物への局所的な応力発生による割れ、欠けを防ぐことができる。
【００３２】
上記の成形型において好ましくは、リング部材の熱膨張係数が被成形物の熱膨張係数よりも小さい。
【００３３】
このようにリング部材の熱膨張係数を被成形物よりも小さくすることで、冷却時にリング部材が被成形物を締め付けることで生じる割れや欠けを防ぐことができる。
【００３４】
上記の成形型において好ましくは、リング部材が多孔質である。
【００３５】
これにより、成形中に被成形物が発生するガスなどの不純物が中空空間内に残留することを防ぐことができる。
【００３６】
上記の成形型において好ましくは、リング部材の相対密度が９５％以下である。
【００３７】
このようにリング部材の相対密度を９５％以下とすることで、被成形物が成形中に発生するガスなどの不純物が中空空間内に残留することを防ぐことができる。なお、相対密度とは、真密度を１００％としたときの密度である。
【００３８】
上記の成形型において好ましくは、リング部材の材質がセラミックス、金属および炭素系材料よりなる群から選ばれる１種以上を含む。
【００３９】
上記の成形型において好ましくは、セラミックスが、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）よりなる群から選ばれる１種以上の元素の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかを５０質量％以上含む。
【００４０】
上記の成形型において好ましくは、金属が、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）基耐熱合金および鉄（Ｆｅ）基耐熱合金のいずれかである。
【００４１】
上記の成形型において好ましくは、炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドのいずれかである。また炭素系材料は、材料の表面に形成された形態であってもよい。
【００４２】
リング部材、そのリング部材に用いられるセラミックス、そのリング部材に用いられる金属、またはそのリング部材に用いられる炭素系材料として上記のような材質を選択することにより、リング部材の融点、ガラス転移点または昇華点を成形温度以上にでき、成形温度におけるＪＩＳ４点曲げ強度を成形圧力の３０％以上にでき、リング部材のビッカース硬度を胴型のビッカース硬度以下にでき、リング部材が成形温度において被成形物と化学的に反応しないようにでき、リング部材が成形中に被成形物と固着しないようにでき、リング部材と胴型との動摩擦係数を被成形物と胴型との動摩擦係数以下にでき、リング部材と胴型との動摩擦係数を０．６以下にでき、リング部材の熱膨張係数を被成形物の熱膨張係数よりも小さくでき、リング部材を多孔質にでき、かつリング部材の相対密度を９５％以下にすることができる。
【００４３】
上記の成形型において好ましくは、リング部材の内径面の一部または全部に、加圧軸の方向に沿って一方または両方向にテーパを有する。
【００４４】
これにより、成形物（例えば光学素子）の外周稜線部に成形により面取りをすることができ、欠けや割れを防ぐことができる。
【００４５】
上記の成形型において好ましくは、リング部材の内径が被成形物の光学機能面の有効径以上であり、リング部材の外径が胴型の内径未満である。
【００４６】
このように内径を最適化することでリング部材の強度を保って成形時に有効に働くようにし、また成形物（例えば光学素子）をリング部材が締め付けることにより生じるチッピングを防ぐことができる。なお、該リング部材の内径が小さすぎると光学素子を締め付けて光機能面にチッピングを生じさせてしまい、大きすぎるとリング部材の強度が低下し割れてしまうため、最適な径とすることが望ましい。
【００４７】
上記の成形型において好ましくは、上型および下型の各々の融点、ガラス転移点または昇華点が被成形物を成形する際の成形温度以上で、成形温度における上型および下型の各々の圧縮強さが被成形物を成形する際の成形圧力以上である。
【００４８】
このように該上型・下型の材質の融点、ガラス転移点、または昇華点を成形温度以上とし、圧縮強さを成形圧力以上とすることで、成形時における型の割れ・欠け・変形・被成形物との融着を防ぎ、繰り返し耐久性を向上させることができる。
【００４９】
上記の成形型において好ましくは、上型および下型の各々が、被成形物を成形する際の成形温度において被成形物と化学的に反応しない。
【００５０】
このように上型および下型の各々に成形温度において被成形物と化学的に反応しない材質を用いることで、成形物と上型、下型との融着を防ぎ、離型性を向上させることができるため、成形物のバリ、割れ、欠けや上型および／または下型の割れ、欠けを防止することができる。
【００５１】
上記の成形型において好ましくは、上型および下型の各々が、被成形物の成形中に被成形物と固着しない。
【００５２】
このように成形中に被成形物と固着しない材質を上型および下型の各々に用いることで、成形物と上型、下型との融着を防ぎ、離型性を向上させることができるため、成形物のバリ、割れ、欠けや上型および／または下型の割れ、欠けを防止することができる。
【００５３】
上記の成形型において好ましくは、上型および下型の各々の材質が、セラミックス、炭素系材料、またはセラミックスと炭素系材料との複合材料である。
【００５４】
上記の成形型において好ましくは、セラミックスが、シリコン、アルミニウム、ホウ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、モリブデンおよびクロムよりなる群から選ばれる１種以上の元素の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかを５０質量％以上含む。
【００５５】
上記の成形型において好ましくは、炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボン、ダイヤモンドのいずれかである。また炭素系材料は、材料の表面に形成された形態であってもよい。
【００５６】
上記の成形型において好ましくは、複合材料が、炭素系材料を含有する非酸化物セラミックスである。
【００５７】
上記の成形型において好ましくは、複合材料としての炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、炭素繊維およびダイヤモンドよりなる群から選ばれる１種以上である。
【００５８】
上記の成形型において好ましくは、複合材料が、表面に炭素質被膜を有する多孔質セラミックスである。
【００５９】
上記の成形型において好ましくは、炭素質被膜が、ガラス状カーボン、熱分解炭素、ダイヤモンドライクカーボンおよびダイヤモンドのいずれかである。
【００６０】
上型・下型、その上型・下型に用いられるセラミックス、その上型・下型に用いられる炭素系材料、その炭素系材料、その上型・下型に用いられる複合材料、その複合材料に用いられる炭素質被覆として上記のような材質を選択することにより、上型・下型の融点、ガラス転移点または昇華点を成形温度以上にでき、上型・下型が成形温度において被成形物と化学的に反応しないようにでき、上型・下型が成形中に被成形物と固着しないようにすることができる。
【００６１】
上記の成形型において好ましくは、上型および下型の少なくとも一方が外周稜線部に面取り部を有する。
【００６２】
このように上型および下型の少なくとも一方が外周稜線部に面取り部を有することで、リング部材と上型および下型の少なくとも一方との接触時に外周稜線部に応力が集中することを防ぐことができ、耐久性が向上する。
【００６３】
本発明の成形方法は、中空空間を有する胴型と、その中空空間内に嵌挿された上型および下型とを備えた成形型を用いて、中空空間内で上型および下型により被成形物を成形する成形方法であって、中空空間内において上型および下型の少なくとも一方と被成形物との間に、中空空間における胴型の壁面に沿うリング部材を配置して被成形物の成形を行うことを特徴とするものである。
【００６４】
本発明の成形方法によれば、リング部材を用いることで上型および下型の少なくとも一方と胴型との間に生じる隙間に被成形物が入り込むことを防ぐことができるため、被成形物の隙間への入り込みによる被成形物のバリの発生や、被成形物の欠け・割れや、離型が困難になることや、上型および下型の少なくとも一方の欠け・割れを防止することができる。
【００６５】
また上型および下型の少なくとも一方と胴型との間の隙間に被成形物が入り込んだとしても、リング部材が介在することにより、上型および下型の少なくとも一方のエッジ部の応力集中を防ぐことができる。この点においても、上型および下型の少なくとも一方の欠け・割れを防止することができる。
【００６６】
また胴型を用いているため、成形時における被成形物の外周方向への広がりは胴型により抑えられる。よって、被成形物の外周および高さ方向の寸法精度を制御することができ、かつ被成形品が機能（光学的、機械的）を発現するのに必要な緻密化を達成することが容易である。
【００６７】
上記の成形方法において好ましくは、被成形物の外周稜線部に形成した面取り部に、リング部材の内径面に形成したテーパを組み合わせる。
【００６８】
このように被成形物に面取り部を形成し、その面取り部にリング部材の内径テーパを組み合わせることにより、確実に胴型と上下型との隙間への被成形物の入り込みを防ぐことができる。
【００６９】
上記の成形方法において好ましくは、外周稜線部に面取り部を有する被成形物と、外周稜線部に面取り部を有する上型および下型の少なくとも一方との間に、被成形物の面取り部と対向する一方のテーパを有し、かつ上型および下型の少なくとも一方の面取り部と対向する他方のテーパを有するリング部材を介在させ、リング部材の一方のテーパを被成形物の面取り部に組み合わせ、リング部材の他方のテーパを上型および下型の少なくとも一方の面取り部に組合せて被成形物の成形を行なう。
【００７０】
これにより、上型、下型と成形物との中心軸が一致するため、同軸度に優れた成形物を得ることができる。
【００７１】
上記の成形方法において好ましくは、被成形物の外周稜線部に形成した面取り部に、リング部材の内径面に形成したテーパを組み合わせる際に、被成形物とリング部材との間に隙間を設ける。
【００７２】
このようにリング部材の内面テーパを被成形物の面取り部に組み合わせる際に隙間を設けることで、成形の際に被成形物がリング部材に上手くなじみ、局所的な圧力がかかることによるリング部材および成形物のバリ、割れ、欠けを防ぐことができる。
【００７３】
上記の成形方法において好ましくは、被成形物の外周稜線部に形成した面取り部に、リング部材の内径面に形成したテーパを組み合わせる際に、被成形物に形成した面取り部の最小内径がリング部材の最小内径よりも大きい。
【００７４】
このようにリング部材の内面テーパを被成形物の面取り部に組み合わせる際に、被成形物の面取り部における最小内径がリング部材の最小内径よりも大きくすることにより、成形の際に被成形物がリング部材に上手くなじみ、局所的な圧力がかかることによるリング部材や成形物のバリ、割れ、欠けを防ぐことができる。また、これにより、成形中に被成形物がテーパ内径から上型および下型の少なくとも一方とリング部材との間に侵入してくることを防ぐことができる。
【００７５】
なお上記の被成形物としては、高温で軟化する一般的なガラスやアモルファス金属またはセラミックスを用いることができる。また、そのセラミックスとしては、粉末を原料としたセラミックスを用いることができる。また、そのセラミックスの成形温度は８００℃以上に及ぶものとすることができる。また、そのセラミックスは硫化亜鉛（ＺｎＳ）とすることができる。
【００７６】
また、被成形物を選ばず、ガラスや例えば硫化亜鉛のような透光性をもつセラミックスを用いることで高精度なレンズやアモルファス金属を用いることでミラーの様な光学素子を得ることができる。
【発明の効果】
【００７７】
以上説明したように、本発明の成形型およびそれを用いた成形方法によれば、型同士の間に被成形物が入り込むことを防止でき、被成形物の離型が容易で、被成形物の変形を防止でき、被成形物の外周および高さ方向の寸法精度を制御でき、かつ被成形物を容易に緻密化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７８】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００７９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態における成形型は、上型１と、下型２と、胴型３と、リング部材４とを有している。胴型３は、中空空間を有しており、その中空空間内に上型１および下型２が嵌挿されている。リング部材４は、この中空空間内において上型１および下型２の少なくとも一方と被成形物５との間に配置されている。このリング部材４は、中空空間における胴型３の壁面に沿う環形状を有している。リング部材４と胴型３の壁面との隙間７ａは上型１と胴型３の壁面との隙間７ｂよりも小さくなるように設定されている。
【００８０】
本実施の形態においては、リング部材４は、たとえば上型１と被成形物５との間に配置されている。また被成形物５はたとえば光学素子としての両凸レンズに成形されるものである。このような両凸レンズに成形する場合、上型１および下型２の各々は、そのレンズの光学機能面を形成するための鏡面仕上げされた成形面６を有している。
【００８１】
また上型１および下型２の各々の材質はたとえばガラス状カーボンであり、胴型３の材質はたとえばカーボン（黒鉛）であり、被成形物５の材質はたとえばＺｎＳである。またリング部材４の内径面は加圧軸方向Ａに下型２から上型１へ向かって径が次第に減少するテーパー形状を有しており、リング部材４の外径面は中空空間の胴型３の壁面に沿う形状を有している。
【００８２】
次に、図１に示す成形型を用いた成形方法について説明する。
【００８３】
まず図２に示すようなたとえばＺｎＳなどの材質よりなる被成形物５が準備される。この被成形物５はたとえば光学素子としての両凸レンズに成形されるものである。この被成形物５が、図１に示すように胴型３の中空空間内にて下型２の上に配置される。そして、胴型３の中空空間内の被成形物５の上にリング部材４を介在して上型１が嵌挿される。この状態から、上型１を中空空間内を下型２側へ移動させることにより被成形物５が上型１と下型２との間でプレスされる。これにより、図３に示すような成形品（たとえば両凸レンズ）５が得られる。この成形品５では、成形時にコバ部１０（レンズの縁の部分）のリング部材４のテーパーに当接した部分（外周稜線部）に面取り部９が形成される。
【００８４】
本実施の形態によれば、リング部材４を上型１と被成形物５の間に介在させることにより、上型１と胴型３との間に生じる隙間７ｂに被成形物５が入り込むことを防ぐことができる。これは、（１）上型１と胴型３との間の隙間７ｂよりも、リング部材４と胴型３との間の隙間７ａを小さくできるためと、（２）リング部材４が介在することで上型１と胴型３との間の隙間７ｂまで被成形物５が到達し難くなるためである。
【００８５】
上記（１）について、上型１と胴型３との間の隙間７ｂを小さくすればするほど、胴型３の中空空間からのエアの抜けが悪くなり、また上型１と胴型３との摺動時の抵抗が増大してしまうことから、ある一定の隙間７ｂが必要となる。これに対してリング部材４では、エアや不純物はリング部材４の中央の孔、およびリング部材４と上型１との隙間から抜ける。またリング部材４の加圧軸方向の高さは、上型１よりも小さくできるため、リング部材４と胴型３との摺動時の動摩擦も軽減することができる。これらのことから、上型１と胴型３との間の隙間７ｂよりも、リング部材４と胴型３との間の隙間７ａを小さくすることができる。これにより、リング部材４と胴型３との間の隙間７ａに被成形物５が入り込みにくくなるため、上型１と胴型３との隙間７ｂに被成形物５が入り込むことを防ぐことができる。
【００８６】
また上記（２）については、被成形物５が変形する際には、まずリング部材４の中央の孔へ入り込み、被成形物５に圧力がかかるにしたがって横方向（外周方向）への力が発生する。これにより、リング部材４はその中央から押し広げられ、リング部材４と胴型３との隙間７ａはより小さくなる（この際、リング部材４は割れて広がってもよい）。特に、被成形物５に面取り部を形成し、その面取り部に当接させる形でリング部材を用いた場合（つまりテーパーを形成した場合）にはこの効果は顕著となる。これにより、リング部材４が介在することで上型１と胴型３との間の隙間７ｂまで被成形物５が到達し難くなる。
【００８７】
上記（１）および（２）により、リング部材４を用いることで上型１と胴型３との間に生じる隙間７ｂに被成形物５が入り込むことを防ぐことができるため、被成形物５の隙間７ｂへの入り込みによる被成形物５のバリの発生や、被成形物５の欠け・割れや、離型が困難になることや、上型１の欠け・割れを防止することができる。
【００８８】
また上型１と胴型３との間の隙間７ｂに被成形物５が入り込んだとしても、リング部材４が介在することにより、上型１のエッジ部の応力集中を防ぐことができる。この点においても、上型１の欠け・割れを防止することができる。
【００８９】
また胴型３を用いているため、成形時における被成形物５の外周方向への広がりは胴型３により抑えられる。よって、被成形物５の外周および高さ方向の寸法精度を制御することができ、かつ成形品５が機能（光学的、機械的）を発現するのに必要な緻密化を達成することが容易である。
【００９０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。図４を参照して、この成形型は、両凸レンズの形成に用いられるものであって、その構成は上述した実施の形態１の成形型の構成と同じである。本実施の形態では、被成形物５に図５に示すようにコバ部１０の上下両方の外周稜線部に予め面取り部９ａが形成されている。そして、図４に示すようにその面取り部９ａにリング部材４の内径面に形成されたテーパーを当接させて（組合せて）、上型１のみを移動させて、下型２とにより被成形物５のプレス成形が行なわれる。これにより、図３に示す成形品５が得られる。
【００９１】
図６は、本発明の実施の形態２における光学素子成形用の成形型の他の構成を概略的に示す断面図である。図６を参照して、この成形型は平凸レンズの形成に用いられる。平凸レンズの場合、一方の面が平面状で、他方の面が凸状である。このため、平面状の一方の面を形成するための型（たとえば下型２）の成形面は平坦となっており、凸状の他方の面を形成するための型（たとえば上型１）の成形面は凹状に湾曲している。
【００９２】
この平凸レンズを成形するための被成形物５にも、図５と同様、コバ部１０の上方の外周稜線部に予め面取り部が形成されている。図６を参照して、その被成形物５の面取り部９ａにリング部材４の内径面に形成されたテーパーを当接させて、上型１と下型２とにより被成形物５のプレス成形が行なわれる。これにより、平凸レンズが形成される。
【００９３】
なお、上述した以外の図６および図７に示す成形型および成形方法については実施の形態１とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９４】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。図７を参照して、この成形型は、両凸レンズの形成に用いられるものであって、その構成は上述した実施の形態１の成形型の構成と比較して下型２と被成形物５との間にリング部材４が追加されている点において異なる。つまり本実施の形態では、被成形物５の上側と下側の両側にリング部材４が配置される。
【００９５】
この成形型により、図５に示すようにコバ部１０の上下両方の外周稜線部に予め面取り部９ａを有するように形成された被成形物５がプレス成形される。このプレス成形は、下側のリング部材４の内径面に形成されたテーパーが下側の面取り部９ａに当接し、上側のリング部材４の内径面に形成されたテーパーが上側の面取り部９ａに当接した状態で行なわれる。これにより、図８に示す成形品５が得られる。
【００９６】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。図９を参照して、この成形型は、平凹レンズの形成に用いられるものである。平凹レンズの場合、一方の面が平面状で、他方の面が凹状である。このため、平面状の一方の面を形成するための型（たとえば上型１）の成形面は平坦となっており、凹状の他方の面を形成するための型（たとえば下型２）の成形面は凸状に湾曲している。
【００９７】
リング部材４は、成形面が凸状に湾曲した型（たとえば下型２）と被成形物５との間に配置されている。成形面が凸状に湾曲した型（たとえば下型２）の外周稜線部には、面取り部２ａが形成されており、リング部材４のの内径面に形成されたテーパーがその面取り部２ａに当接した状態で被成形物５のプレス成形が行なわれる。これにより、図１０に示す成形品５が得られる。
【００９８】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。図１１を参照して、上述した実施の形態２の構成と比較して、上型１の外周稜線部に面取り部１ａが形成されている点において異なる。
【００９９】
なおこれ以外の成形型の構成および成形方法については実施の形態２とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１００】
（実施の形態６）
図１２は、本発明の実施の形態６における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。図１２を参照して、本実施の形態の成形型の構成は、上述した実施の形態２の構成と比較して、上型１の外周稜線部に面取り部１ａが形成されている点と、リング部材４の内径面が加圧軸方向Ａに下型２から上型１へ向かって径が次第に減少するテーパー形状と上型１から下型２へ向かって径が次第に減少するテーパー形状との組合せ形状を有している点とにおいて異なる。
【０１０１】
リング部材４の内径面の組合せテーパーが、上型１の面取り部１ａと被成形物５の面取り部９ａとの双方に当接した状態で被成形物５のプレス成形が行なわれる。これにより、図３に示す成形品５が得られる。
【０１０２】
なおこれ以外の成形型の構成および成形方法については実施の形態２とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０３】
（実施の形態７）
図１３は、本発明の実施の形態７における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。図１３を参照して、本実施の形態の成形型においては、被成形物５の外周稜線部に形成した面取り部９ａに、リング部材４の内径面に形成したテーパーを当接させる際に、被成形物５に形成した面取り部９ａの最小内径φｄ１がリング部材４の最小内径φｄ２よりも大きい。
【０１０４】
また、リング部材４の内径φｄ２が被成形物５の光学機能面の有効径φｄ５以上であり、かつリング部材４の外径φｄ３が胴型３の中空空間の径φｄ４未満である。
【０１０５】
なおこれ以外の成形型の構成および成形方法については実施の形態２とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０６】
実施の形態１〜７においては、リング部材４の融点、ガラス転移点または昇華点が被成形物５を成形する際の成形温度以上で、その成形温度におけるＪＩＳ４点曲げ強度が成形圧力の３０％以上であることが好ましい。ここで、ＪＩＳ４点曲げ強度は、ＪＩＳ  Ｒ１６０１に規定された方法で測定されるものである。またリング部材４のビッカース硬度が、胴型３のビッカース硬度以下であることが好ましい。
【０１０７】
リング部材４が離型性に優れるものであることが好ましい。ここで、離型性とは、型の構造因子を除いて、被成形物５と上型１および下型２との少なくとも一方とが外れるか否かを意味している。この離型性は、実際には被成形物５と型材とを成形温度で圧着し、冷却後に問題なくお互いが外れるか否かという実験を行なって判断するものであり、以下のように化学的に反応しないこと、または固着しないことなどを基準に判断するものである。よって、リング部材４が、被成形物５を成形する際の成形温度において被成形物５と化学的に反応しないことが好ましい。またリング部材４が、被成形物５の成形中に被成形物５と固着しないことが好ましい。この固着とは、化学的な反応によりある生成物を作ることにより付着することではなく、ファンデルワールス力や表面に凹凸がある場合のアンカー効果、または平滑面同士の真空密着、熱膨張係数差によりお互いがくっつき合うような形状効果（たとえば焼きばめのイメージ）など物理的に付着していることを意味する。よって、固着しない要件は、これら物理的な付着を防ぐことになる。
【０１０８】
リング部材の材質が胴型との摺動性に優れるものであることが好ましい。摺動性の指標として互いの材料が接触したときの動き易さを示す動摩擦係数を用いることがある。しかし、一般に、動摩擦係数はＪＩＳ  Ｒ  １６１３に示すボールオンディスク法などで求め、固体同士を接触させることから表面粗さを規定している。本発明における摺動性は、表面粗さによる摺動性だけでなく、表面状態の違いによる摺動性も含むものである。摺動性として動摩擦係数を用いる場合には、リング部材４と胴型３との動摩擦係数が被成形物５と胴型３との動摩擦係数以下であることが好ましい。またリング部材４と胴型３との動摩擦係数が０．６以下であることが好ましい。
【０１０９】
リング部材４の熱膨張係数が被成形物５の熱膨張係数よりも小さいことが好ましい。リング部材４が多孔質であることが好ましい。リング部材４の相対密度が９５％以下であることが好ましい。リング部材４の材質がセラミックス、金属および炭素系材料の各々単独またはこれらの任意の組合せよりなることが好ましい。上記セラミックスが、シリコン、アルミニウム、ホウ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、モリブデンおよびクロムの各々単独またはこれらの任意の組合せの炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかを５０質量％以上含むことが好ましい。上記金属が、金、白金、パラジウム、イリジウム、モリブデン、タングステン、ニッケル基耐熱合金および鉄基耐熱合金の各々単独またはこれらの任意の組合せよりなることが好ましい。上記炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドの各々単独またはこれらの任意の組合せよりなることが好ましい。
【０１１０】
また、リング部材４の内径面の一部または全部に、実施の形態１〜５および７のように加圧軸の方向に沿って一方にテーパーを有していてもよく、または実施の形態６のように加圧軸の方向に沿って両方向にテーパーを有していてもよい。
【０１１１】
上型１および下型２の各々の融点、ガラス転移点または昇華点が被成形物５を成形する際の成形温度以上で、その成形温度における上型１および下型２の各々の圧縮強さが被成形物５を成形する際の成形圧力以上であることが好ましい。また上型１および下型２の各々が、被成形物５を成形する際の成形温度において被成形物５と化学的に反応しないことが好ましい。
【０１１２】
上型１および下型２の各々が、被成形物５の成形中に被成形物５と固着しないことが好ましい。上型１および下型２の各々の材質が、セラミックス、炭素系材料、またはセラミックスと炭素系材料との複合材料であることが好ましい。上記のセラミックスが、シリコン、アルミニウム、ホウ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、モリブデンおよびクロムの各々単独またはこれらの任意の組合せの元素の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれかを５０質量％以上含むことが好ましい。上記の炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボン、ダイヤモンドのいずれかであることが好ましい。上記の複合材料が、炭素系材料を含有する非酸化物セラミックスであることが好ましい。上記の炭素系材料が、黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、炭素繊維およびダイヤモンドの各々単独またはこれらの任意の組合せであることが好ましい。上記の複合材料が、表面に炭素質被膜を有する多孔質セラミックスであることが好ましい。上記の炭素質被膜が、ガラス状カーボン、熱分解炭素、ダイヤモンドライクカーボンおよびダイヤモンドの各々単独またはこれらの任意の組合せであることが好ましい。
【０１１３】
また上型１および下型２の少なくとも一方が実施の形態４〜６のように外周稜線部に面取り部を有することが好ましい。実施の形態４においては下型２に面取り部２ａがある場合について説明したが、上型１に、または上型１と下型２との双方に面取り部があり、それらの面取り部が成形時にリング部材の内径面に形成したテーパーと当接されてもよい。また、実施の形態５および６の双方においては上型１に面取り部１ａがある場合について説明したが、下型２に、または上型１と下型２との双方に面取り部があり、それらの面取り部が成形時にリング部材の内径面に形成したテーパーと当接されてもよい。特に、図１２に示す実施の形態６においては、上型１の外周稜線部と下型２の外周稜線部と被成形物５のコバ部の上側外周稜線部と下側外周稜線部とのそれぞれに面取り部があり、それらの面取り部が成形時にリング部材の内径面に形成した組合せテーパーと当接されてもよい。
【０１１４】
また実施の形態２、３および５〜７のように被成形物５の外周稜線部に形成した面取り部９ａに、リング部材４の内径面に形成したテーパを当接させてもよい。
【０１１５】
また被成形物５の外周稜線部に形成した面取り部９ａに、リング部材４の内径面に形成したテーパを当接させる際に、被成形物５とリング部材４との間に隙間を設けてもよい。
【０１１６】
また実施の形態１〜７においては、光学素子成形用の成形型について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【０１１７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０１１８】
（実施例１）
図１を参照して、光学素子として両凸レンズを成形するための上下一対の成形型１、２およびその外殻部を構成する胴型３がセット状態とされている。ここで、上型１、下型２はガラス状カーボンからなり、所望の形状を転写して光学機能面を形成するために鏡面仕上げされた成形面６を形成しており、これらが摺動可能となるために黒鉛からなる胴型３との間に隙間７ｂが形成されている。
【０１１９】
まず、被成形物５としてＺｎＳからなる素材を準備した。原料粉末として、純度９９．７％で平均粒径が２μｍのＺｎＳ粉末を準備し、両軸式冷間金型プレス成形により圧力９８ＭＰａにて図２の形状に成形した。この成形体５を真空炉中７００℃の温度で５時間焼結し、相対密度が６０％の焼結体を得た。これを被成形物５として、図１に示す上型１、下型２の間に、またその面取り部９に黒鉛からなるリング部材４をセットし、真空中で９５０℃まで加熱・保持し、その途中８５０℃より上型１を変形速度０．４ｍｍ／分で下方に移動させて加圧・成形し、６０ＭＰａ到達時点で４分間保持した。
【０１２０】
その結果、隙間７ｂにＺｎＳが入り込むことが無く、外周稜線部に面取り９が施された図３に示す光学素子５を得た。この光学素子５には面取り部９が形成されていることから光学素子５にバリや割れは生じなかった。また、隙間７ｂにＺｎＳが入り込むことが無いので、冷却や脱型時の型の欠け、割れも無かった。
【０１２１】
次に、リング部材４の有無それぞれのケースで１００００回まで成形を行い、型の破損や光学素子５のバリ・割れなどの不具合の生じた回数を比較した。その結果、以下の表１に示すような結果が得られた。また、リング部材４を用いない場合は隙間に入り込んだＺｎＳにより上型が離型しなかったのに対して、リング部材４を用いることにより大幅に耐久性が向上した。
【０１２２】
【表１】
2006045038.tif 000003
【０１２３】
（実施例２）
被成形物５の外周稜線部に面取り部９ａを形成し、図４に示すリング゛部材４を用いた型構成にて実施例１と同様にＺｎＳからなる素材５を１００００回成形した結果、型に欠け・割れは無く、また成形品にもバリ・割れが無い良好な光学素子を得た。
【０１２４】
（実施例３）
図７に示すように上下型１、２両方にリング゛部材４を用いた本型構成にて実施例２と同様にＺｎＳからなる素材５を１００００回成形した結果、型に欠け・割れは無く、成形品にもバリ・割れが無かった。また成形品５のコバ部の両外周稜線部に面取り部９を形成することができた。
【０１２５】
（実施例４）
図９に示すように下型２と被成形物５の間にリング゛部材４を用いた本型構成にて実施例１と同様にＺｎＳを１００００回成形した結果、型に欠け・割れは無かった。
【０１２６】
（実施例５）
図１１に示すように上型１に面取りを施し、本型構成にて実施例２と同様にＺｎＳを１００００回成形した結果、型に欠け・割れは無かった。また成形品５にもバリ・割れのない良好な光学素子を得た。
【０１２７】
（実施例６）
図１２に示すようにテーパ部が上型１および被成形物５の両側に伸びている構造のリング部材４を用い、また上型１および被成形物５のいずれにも外周稜線部に面取り部１ａ、９ａを形成した本型構成にて実施例２と同様にＺｎＳを１００００回成形した結果、成形品５にもバリ・割れが無く、さらにリング部材４により上型１と光学素子５の中心軸が一致し、同軸度が０．０１０μｍと優れた光学素子を得た。
【０１２８】
（実施例７）
図１１に示すように上型１に面取りを施し、本型構成にて実施例２と同様にして、以下の表２に示すようにリング部材４の材質と各種の条件とを変えて、ＺｎＳを１００００回成形した。その結果を表２に併せて示す。
【０１２９】
【表２】
2006045038.tif 000004
【０１３０】
表２の結果から、ＪＩＳ４点曲げ強度が成形圧力の３０％以上の試料（黒鉛、アルミナ、多孔質ＳｉＣ、多孔質Ｓｉ3Ｎ4）については成形結果（破損）が良好であったのに対し、ＪＩＳ４点曲げ強度が成形圧力の３０％未満の試料（多孔質アルミナ）についてはリングおよび型に割れが生じた。
【０１３１】
またリング部材４の相対密度が９５％以下の試料（黒鉛、多孔質アルミナ、多孔質ＳｉＣ）では成形結果（色むら）が良好であったのに対し、相対密度が９５％より大きい試料（アルミナ）では色むらが生じた。
【０１３２】
（実施例８）
図１１に示すように上型１に面取りを施し、本型構成にて実施例２と同様にして、以下の表３に示すようにリング部材４と胴型３との材質とビッカース硬度とを変えて、ＺｎＳを１００００回成形した。その結果を表３に併せて示す。
【０１３３】
【表３】
2006045038.tif 000005
【０１３４】
表３の結果から、リング部材４のビッカース硬度が胴型３のビッカース硬度以下の本発明例の試料では型に傷、欠け、割れは無かったのに対し、リング部材４のビッカース硬度が胴型３のビッカース硬度より大きい比較例の試料では胴型３に傷が付いた。
【０１３５】
（実施例９）
図１１に示すように上型１に面取りを施し、本型構成にて実施例２と同様にして、以下の表４に示すようにリング部材４と胴型３との材質と動摩擦係数とを変えて、ＺｎＳを１００００回成形した。その結果を表４に併せて示す。
【０１３６】
【表４】
2006045038.tif 000006
【０１３７】
表４の結果から、動摩擦係数が０．６以下の本発明例では被成形体を緻密に成形できたのに対し、動摩擦係数が０．６より大きい比較例では被成形体を緻密に成形できなかった。
【０１３８】
なお表４における「スリ」とは、鏡面ではなく、研削面を意味しており、その基準は表面粗さＲａ＞０．２で規定されるものである。
【０１３９】
（実施例１０）
図１１に示すように上型１に面取りを施し、本型構成にて実施例２と同様にして、以下の表５に示すようにリング部材４の材質と熱膨張係数とを変えて、ＺｎＳを１００００回成形した。その結果を表５に併せて示す。
【０１４０】
【表５】
2006045038.tif 000007
【０１４１】
表５の結果から、リング部材の熱膨張係数が被成形物の熱膨張係数よりも小さい本発明例ではレンズに欠けが生じなかったのに対し、リング部材の熱膨張係数が被成形物の熱膨張係数以上の比較例ではレンズに欠けが生じた。
【０１４２】
（実施例１１）
実施例５と同様にして、以下の表６に示すようにリング部材４、上下型および被成形物の各材質を変えて、被成形物５を１００００回成形して図１０に示す凹面ミラー光学素子５を得た。その結果を表６に併せて示す。
【０１４３】
【表６】
2006045038.tif 000008
【０１４４】
表６の結果から、リング部材４にＳｉＣ５０％／ＳｉＯ2５０％のセラミックスを用いた場合および上下型１、２にＳｉＣ５０％／ＳｉＯ2５０％のセラミックスを用いた場合を除いて、全ての材質で離型性が良好で、反応や固着の生じない良好な結果が得られた。
【０１４５】
なお、被成形物の材質によって条件は以下の通り異なるものとした。被成形物５にガラスを用いた場合、成形温度を６００℃、成形圧力を５ＭＰａとした。また被成形物５にアモルファス金属を用いた場合、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｍｇを基とするアモルファス合金成形温度を３００℃、成形圧力を５ＭＰａとした。
【０１４６】
（実施例１２）
図１３に示す成形型を用いて、実施例５と同様にしてＺｎＳを１００００回成形した。また成形の際には、被成形物５の外周稜線部に形成した面取り部９ａに、リング部材４の内径面に形成したテーパーを当接させた。またこの成形を、被成形物５に形成した面取り部９ａの最小内径φｄ１をφ７．５、リング部材４の最小内径φｄ２を７とした本発明例と、最小内径φｄ１をφ６．５、最小内径φｄ２を７．５とした比較例とについて行なった。
【０１４７】
この結果、本発明例では型に欠け・割れは無く、成形品５にもバリ・割れのない良好な光学素子を得たのに対し、比較例では成形品５に欠けが生じた。
【０１４８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、型同士の隙間内に被成形物が入り込みやすい成形型およびそれを用いた成形方法に特に有利に適用され得る。より具体的には、本発明は、被成形物がたとえばガラスやセラミックス素材からなるものを加熱・加圧により所望の形状、例えば光学素子に成形する際に使用する成形型およびそれを用いた成形方法に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の実施の形態１における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示す成形型で成形される被成形物の構成を示す図である。
【図３】図１に示す成形型により成形された成形品の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】図４に示す成形型で成形される被成形物の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における光学素子成形用の成形型の他の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。
【図８】図７に示す成形型により成形された成形品の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。
【図１０】図９に示す成形型により成形された成形品の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態６における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態７における光学素子成形用の成形型の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１  上型、２  下型、２ａ，９，９ａ  面取り部、３  胴型、４  リング部材、５  被成形物、６  成形面、７ａ，７ｂ  隙間、１０  コバ部。
【図１】
2006045038.tif 000009
【図２】
2006045038.tif 000010
【図３】
2006045038.tif 000011
【図４】
2006045038.tif 000012
【図５】
2006045038.tif 000013
【図６】
2006045038.tif 000014
【図７】
2006045038.tif 000015
【図８】
2006045038.tif 000016
【図９】
2006045038.tif 000017
【図１０】
2006045038.tif 000018
【図１１】
2006045038.tif 000019
【図１２】
2006045038.tif 000020
【図１３】
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