(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２層以上の樹脂層を積層して成形される光拡散用レンズの製造装置であって、
光拡散用レンズの形状を画定する最終成形品用のキャビティが形成される、固定金型と移動金型からなる一対の金型と、
前記一対の金型が取り付けられる型締装置と、
型開き状態にある前記一対の金型間を進退可能なチャック手段を有し、前記光拡散用レンズの半成形品を前記最終成形品用のキャビティ内にインサートする搬送装置と、
型開き状態にある前記一対の金型間を進退可能な加熱手段を有し、インサートされた前記半成形品の前記固定金型に対向する表面を溶融状態になるまで加熱する加熱装置と、
前記一対の金型を型締めした後、成形材料が前記半成形品の溶融した表面を覆うように、前記最終成形品用のキャビティ内に成形材料を射出する射出装置と、
を備えることを特徴とする光拡散用レンズの製造装置。
【請求項２】
前記一対の金型は、前記最終成形品用のキャビティに加えて、前記半成形品用の１以上のキャビティを有し、前記固定金型には、前記最終成形品用のキャビティと、前記半成形品用のキャビティにそれぞれ連通する流路が分岐していることを特徴とする請求項１に記載の光拡散用レンズの製造装置。
【請求項３】
前記一対の金型は、前記半成形品のキャビティとして、一次成形品用のキャビティと、前記一次成形品と最終成形品の間の少なくとも一つの中間成形品用のキャビティを有することを特徴とする請求項２に記載の光拡散用レンズの製造装置。
【請求項４】
前記中間成形品用のキャビティは、積層段階が順次上がる中間成形品の形状をそれぞれ画定する２以上のキャビティであることを特徴とする請求項３に記載の光拡散用レンズの製造装置。
【請求項５】
前記加熱装置は、前記半成形品用のキャビティおよび最終成形品用の各キャビティにインサートされた各半成形品を同時にその表面を加熱可能な加熱手段を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかの項に記載の光拡散用レンズの製造装置。
【請求項６】
前記搬送装置によって前記金型から取り出された前記半成形品が暫定的に保管され、前記半成形品の温度調整が行われる保管部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の光拡散用レンズの製造装置。
【請求項７】
前記搬送装置は、成形された前記半成形品および最終成形品の取り出しと、前記保管部から搬送した温度調整の終わった半成形品のインサートを連続して行うことが可能なチャック手段を有することを特徴とする請求項６に記載の光拡散用レンズの製造装置。
【請求項８】
少なくとも２層以上の樹脂層を積層して成形される光拡散用レンズの製造方法であって、
光拡散用レンズの形状を画定する最終成形品用のキャビティが形成される、固定金型と移動金型からなる一対の金型を型開きした状態で、前記光拡散用レンズの半成形品を前記最終成形品用のキャビティ内にインサートするインサート工程と、
型開き状態にある前記一対の金型間に加熱手段を進入させ、インサートされた前記半成形品の前記固定金型に対向する表面を溶融状態になるまで加熱する加熱工程と、
前記一対の金型を型締する型締工程と、
成形材料が前記半成形品の溶融した表面を覆うように、前記最終成形品用のキャビティ内に成形材料を射出する射出工程と、
前記一対の金型の型開きを行い、前記金型から前記最終成形品を取り出す成形品取出工程と、
からなることを特徴とする光拡散用レンズの製造方法。
【請求項９】
前記一対の金型には、前記最終成形品用のキャビティに加えて、前記半成形品用の１以上のキャビティを有する金型を用い、
前記射出工程では、前記最終成形品用のキャビティと前記半成形品用のキャビティに一台の前記射出装置から同時に成形材料を射出することを特徴とする請求項８に記載の光拡散用レンズの製造方法。
【請求項１０】
前記一対の金型には、前記半成形品のキャビティとして、一次成形品用のキャビティと、前記一次成形品と最終成形品の間の少なくとも１つの中間成形品用のキャビティを有する金型を用い、
前記インサート工程では、前記中間成形品用のキャビティには一次成形品を、前記最終成形品用のキャビティには前記中間成形品をインサートすることを特徴とする請求項９に記載の光拡散用レンズの製造方法。
【請求項１１】
前記一対の金型が前記中間成形品用の２以上のキャビティを有し、前記各キャビティが積層段階の順次上がる中間成形品を画定する金型の場合には、
前記インサート工程では、前記一次成形品、前記中間成形品の各々を、順次、積層段階が１つ上位にある成形品を画定するキャビティにインサートすることを特徴とする請求項１０に記載の光拡散用レンズの製造方法。
【請求項１２】
前記加熱工程では、前記半成形品用のキャビティおよび最終成形品用の各キャビティにインサートされた各半成形品の表面を同時に加熱することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかの項に記載の光拡散用レンズの製造方法。
【請求項１３】
前記成形品取出工程では、前記搬送装置によって前記金型から取り出された前記半成形品は、温度調整が行われる保管部に暫定的に保管され、温度調整が終わったものがインサートされることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかの項に記載の光拡散用レンズの製造方法。
【請求項１４】
前記成形品取出工程では、成形された前記半成形品および最終成形品を取り出しと、次サイクルのインサート工程での、前記保管部から搬送した温度調整の終わった半成形品のインサートとを連続して行うことを特徴とする請求項１３に記載の光拡散用レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のヘッドライトに用いられる光拡散用レンズを射出成形により製造する製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形による成形品の中には、複数の樹脂が積層して一体の製品をなす成形品（以下、積層成形品という）がある。例えば、樹脂層ごとに色や材料を変えて組み合わせた成形品や、同じ樹脂材料を積層した成形品がある。
【０００３】
従来、この種の積層成形品の主な成形方法には、多色成形法やインサート成形法がある。このうち、多色成形法は、それぞれ異なる射出装置から複数の樹脂材料を金型内のキャビティに射出して、複数の樹脂層を積層する成形方法である。インサート成形法は、射出成形した半製品を予めインサートとしてキャビティ内に配置し、その後、樹脂材料を射出して積層する成形方法である。
【０００４】
近年、射出成形によってプラスチックレンズなどの光学部品を製造することが盛んに行われるようになっている。プラスチックレンズは単層で成形するのが従来の成形法であるが、プラスチックレンズの中には、屋外照明や自動車のヘッドライトで用いられる光拡散用レンズのように肉厚のレンズがある。
【０００５】
この種の肉厚の光拡散用レンズには、光が均等に拡散するように、光学的欠陥のない等質な透明体であることが要求される。したがって、複数の樹脂層を積層してレンズを成形する場合には、同じ成形材料を用いても各層ごとに例えば残留応力や内部歪みなどの物性に違いが生じ得るため、品質の高いレンズを成形できない。特に、多色成形では、各層ごとに熱履歴等に相違が生じるため、光拡散用レンズのような厚肉レンズの成形にはなじまない。光拡散用レンズを射出成形する場合は、専ら単層の成形品として成形されているのが現状である。
【０００６】
しかしながら、単層の光拡散用レンズの成形では、肉厚部分にひけ等の欠陥が生じ易いことから、保圧工程では、長時間をかけてゆっくりと成形品を冷却しなければならない。このため、レンズの成形時間に時間を要していた。
【０００７】
他方、レンズの成形時間を短縮して製造効率を上げるために、レンズを一層で成形するのではなく、インサート成形の適用により複数層を積層して成形することも検討されている。
【０００８】
例えば、特許文献１では、金型に容積が異なる複数のキャビティを形成し、中間成形品より容積の大きいキャビティに、中間成形品を順次インサートとして回しながら射出を繰り返すことで、積層成形品を成形することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１２／１３２５９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されているインサート成形を応用したレンズ成形法では、肉厚レンズの成形時間を短縮化し、製造工程の効率化を専らの目的としている。そして、インサート成形の場合、冷却された半製品の表面に樹脂が重ね合わされるので、溶融樹脂の温度が低下して流動性が低下する結果、界面の密着性が低下する。最終製品では内部応力が均一にならずに、光学特性の低下した品質の低いプラスチックレンズしか製造できないという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来技術に係る問題点に鑑みなされたものであって、光学特性の向上した高品質な光拡散用レンズを効率良く製造することを実現可能な光拡散用レンズの製造装置および方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、少なくとも２層以上の樹脂層を積層して成形される光拡散用レンズの製造装置であって、光拡散用レンズの形状を画定する最終成形品用のキャビティが形成される、固定金型と移動金型からなる一対の金型と、前記一対の金型が取り付けられる型締装置と、型開き状態にある前記一対の金型間を進退可能なチャック手段を有し、前記光拡散用レンズの半成形品を前記最終成形品用のキャビティ内にインサートする搬送装置と、型開き状態にある前記一対の金型間を進退可能な加熱手段を有し、インサートされた前記半成形品の前記固定金型に対向する表面を溶融状態になるまで加熱する加熱装置と、前記一対の金型を型締めした後、成形材料が前記半成形品の溶融した表面を覆うように、前記最終成形品用のキャビティ内に成形材料を射出する射出装置と、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明は、少なくとも２層以上の樹脂層を積層して成形される光拡散用レンズの製造方法であって、光拡散用レンズの形状を画定する最終成形品用のキャビティが形成される、固定金型と移動金型からなる一対の金型を型開きした状態で、前記光拡散用レンズの半成形品を前記最終成形品用のキャビティ内にインサートするインサート工程と、型開き状態にある前記一対の金型間に加熱手段を進入させ、インサートされた前記半成形品の前記固定金型に対向する表面を溶融状態になるまで加熱する加熱工程と、前記一対の金型を型締する型締工程と、成形材料が前記半成形品の溶融した表面を覆うように、前記最終成形品用のキャビティ内に成形材料を射出する射出工程と、前記一対の金型の型開きを行い、前記金型から前記最終成形品を取り出す成形品取出工程と、からなることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による光拡散用レンズの製造装置により製造される半成形品および光拡散用レンズの例を示す側面図である。
【図２】第１実施形態による光拡散用レンズの製造装置で使用する金型の断面図である。
【図３】第１実施形態による光拡散用レンズの製造装置を示す斜視図である。
【図４】金型からの半成形品、光拡散用レンズの取り出しおよび半成形品のインサート及び加熱の態様を説明する模式図である。
【図５】第１実施形態による光拡散用レンズの製造方法の工程を示す図である。
【図６】金型における一次成形品、二次成形品、最終成形品の光拡散用レンズを示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による光拡散用レンズの製造装置（方法）により製造される４層積層構造の光拡散用レンズを示す側面図である。
【図８】本発明の第１実施形態による光拡散用レンズの製造装置（方法）により製造される５層積層構造の光拡散用レンズを示す側面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による光拡散用レンズの製造（方法）により製造される２層積層構造の光拡散用レンズを示す側面図である。
【図１０】第２実施形態による光拡散用レンズの製造装置（方法）で使用する金型の断面図である。
【図１１】第２実施形態による光拡散用レンズの製造方法の工程を示す図である。
【図１２】第２実施形態の他の実施例による光拡散用レンズの製造装置（方法）で使用する金型の断面図である。
【図１３】第２実施形態の他の実施例による光拡散用レンズの製造方法の工程を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による光拡散用レンズの製造装置および製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。  
（第１実施形態）  
図１は、本実施形態による光拡散用レンズの製造装置（方法）により製造される半成形品と最終成形品である光拡散用レンズを示す図である。  
図１（ａ）は、１層目のみが成形された半成形品である一次成形品１０を示している。この一次成形品１０は、最終的には、例えば、３層の熱可塑性樹脂（成形材料）の積層によって、野外照明や自動車のヘッドライトに用いられる光拡散用レンズに成形される。
【００１６】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の一次成形品１０をインサート部材として金型内に入れてその表面に２層目を形成した二次成形品（中間成形品）１２を示している。二次成形品１２では、レンズ部分が凸曲面になる。
【００１７】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）の二次成形品１２をインサート部材として、その表面に３層目を形成した三次成形品を示している。この実施形態では、一次成形品１０と二次成形品１２がインサート部材となる半成形品で、三次成形品が最終成形品の光拡散用レンズ１４である。
【００１８】
次に、図２は、光拡散用レンズ１４を成形するために射出成形機の型締装置で使用する金型を示す図である。この金型１５は、固定金型１６と、移動金型１８とを有し、固定金型１６は型締装置の固定プラテン１７に取り付けられ、移動金型１８は移動プラテン１９に取り付けられている。
【００１９】
固定金型１６と移動金型１８の対向面には、図１に示した一次成形品１０を成形する一次成形品用キャビティ２０と、二次成形品１２を成形する二次成形品用キャビティ２１と、最終成形品の光拡散用レンズ１４を成形する最終成形品用キャビティ２２の合計３つのキャビティが形成されている。
【００２０】
固定金型１６には、一次成形品用キャビティ２０、二次成形品用キャビティ２１、最終成形品用キャビティ２２にそれぞれ連通するランナ２３ａ、２３ｂ、２３ｃがスプル２５から分岐するように形成されている。スプル２５の開口部には、後述する射出装置の射出ノズル２６が接続されて溶融樹脂（成形材料）が射出される。
【００２１】
これら一次成形品用キャビティ２０、二次成形品用キャビティ２１、最終成形品用キャビティ２２には、同時に、又はホットランナーのバルブゲートで調整されながら、溶融樹脂が射出され、一次成形品１０、二次成形品１２、最終成形品１４が、一度に成形されるようになっている。
【００２２】
次に、本実施形態による光拡散用レンズの成形方法を実施するのに使用する製造装置について図３を参照しながら説明する。  
図３において、参照番号６０は、光拡散用レンズ製造装置全体を示す。この光拡散用レンズ製造装置６０は、型締装置６２と、射出装置６４と、光拡散用レンズ１４の半成形品をインサート部材として金型１５のキャビティに装着する搬送装置として動作する第１の多軸ロボット６６と、インサートされた半成形品の表面を加熱する加熱装置として動作する第２の多軸ロボット６８を備えている。
【００２３】
型締装置６２はベース６９上に設置され、移動プラテン１９を型開き、型閉じのために進退させ、また型閉じの後に型締を行うための図示しないトグルリンク機構を有する駆動部７０を備えている。図２に示したように、固定プラテン１７には固定金型１６が取り付けられ、移動プラテン１９には移動金型１８が取り付けられており、これら固定金型１６と移動金型１８からなる金型１５の構成は、上述した通りである。なお、参照番号７１は、型閉じした後にトグルリンク機構により引張されて型締力を発生するタイバーを示している。
【００２４】
次に、射出装置６４は、ベース６９の上にレール７２を介して移動可能に設置されている。この射出装置６４は、バレル７３と、バレル７３内に収容されたスクリュ７４と、成形材料の樹脂をバレル７３内に投入するためのホッパ７５と、スクリュ７３を回転させ、進退させる駆動装置７６と、を備えている。  
バレル７３の先端には、射出ノズル２６が設けられている。射出装置６４が前進すると、図２に示されるように、射出ノズル２６は固定金型１６と接続される。バレル７３内では、溶融された樹脂がスクリュ７４の前方に計量されて蓄えられると、スクリュ７４の前進によって、射出ノズル２６から金型１５内の各キャビティに射出される。
【００２５】
次に、第１多軸ロボット６６と、第２多軸ロボット６８について説明する。  
第１多軸ロボット（搬送装置）６６は、図１に示したように一次成形品１０、二次成形品１２および最終成形品の光拡散用レンズ１４を、開いた金型１５から取り出し、また一次成形品１０、二次成形品１２をインサート部材として金型１５に入れる工程に従事する。
【００２６】
この実施形態の場合、金型１５から取り出された光拡散用レンズ１４は、最終成形品であるから、第１多軸ロボット６６によって搬送コンベア７８に搬出される。また金型１５から取り出された一次成形品１０と二次成形品１２は、第１多軸ロボット６６によって、ロボット可動領域内に配置された温度調整ステージ（保管部）８０に暫定的に置かれ（保管され）、ここで熱変形温度よりも低い所定の温度となるように、一次成形品１０と二次成形品１２の温度調節が行われる。
【００２７】
図４に示されるように、温度調整ステージ８０には、熱変形温度以下になるまで調整されている複数の一次成形品１０と二次成形品１２が配列されている。第１多軸ロボット６６は、所定の温度（適温）となった一次成形品１０と二次成形品１２を温度調整ステージ８０から取り出して、移動金型１８にインサート部材としてセットする。ただし、一次成形品１０は、二次成形品用キャビティ２１に、二次成形品１２は最終成形品用キャビティ２２にインサート部材としてそれぞれ装着されることになる。
【００２８】
本実施形態では、以上のような半成形品、最終成形品の取り出し、半成形品のインサートを行う第１多軸ロボット６６に加えて、移動金型１８にインサートされた半成形である一次成形品１０と二次成形品１２を加熱する作業を行う第２多軸ロボット（加熱装置）６８が設置されている。この第２多軸ロボット６８のアーム先端には、加熱手段として、赤外線ヒータ３５等が設けられている。
【００２９】
次に、以上のように構成される光拡散用レンズ製造装置により実施される光拡散用レンズの成形方法の各工程について、図５を参照しながら、以下順を追って説明する。  
本実施形態による光拡散用レンズの製造方法では、製造工程の効率化のために、一次成形品１０、二次成形品１２および最終成形品である光拡散用レンズ１４の成形が並行して進行する。ここでは工程を分かりやすく説明するために、便宜上、一次成形品１０、二次成形品１２および光拡散用レンズ１４の成形が前回の成形サイクルで終わったときから説明を始めることにする。
【００３０】
まず、図５（ａ）は、圧力伝達工程も終わって、固定金型１６から移動金型１８が型開した工程を示している。このとき、移動金型１８には、一次成形品１０、二次成形品１２および最終成形品の光拡散用レンズ１４が残っている。
【００３１】
次に、図５（ｂ）は、一次成形品１０、二次成形品１２および最終成形品の光拡散用レンズ１４を取り出す工程を示す。この実施形態では、図３に示した第１多軸ロボット６６のアームが有するチャック３２は、二段に構成されている。第１段チャック３６は、温度調整ステージ８０に置かれて所定の温度に調整された一次成形品１０と二次成形品１２を吸着保持するチャックである。第２段チャック３７は、成形された一次成形品１０、二次成形品１２および最終成形品の光拡散用レンズ１４を吸着保持して、移動金型１８から取り出すためのチャックである。
【００３２】
この実施形態では、第１多軸ロボット６６は、温度調整済みの一次成形品１０と二次成形品１２を第１段チャック３６で保持している状態で、チャック３２を型開した固定金型１６と移動金型１８の間に進入させる。次に、第１多軸ロボット６６は、第２段チャック３７で、一次成形品１０、二次成形品１２および光拡散用レンズ１４を吸着し、これらを移動金型１８から抜き出す。
【００３３】
次いで、図５（ｃ）に示されるように、第１多軸ロボット６６は、チャック３２を１８０°反転させ、第１段チャック３６で保持していた一次成形品１０を移動金型１８の二次成形品用キャビティ２１に、二次成形品１２を最終成形品用キャビティ２２にインサート部材として装着する。
【００３４】
このようにして、裏表二段のチャックを設けたチャック３２を利用することで、半成形品および光拡散用レンズ１４の取り出しと、インサート部材としての半成形品の移動金型１８への装着を同一工程で連続して行うことができる。
【００３５】
その後、取り出された一次成形品１０と二次成形品１２は、温度調整ステージ８０に搬送され、温度調整ステージ８０で所定の温度にされて、金型１５内にインサートされる時まで待機する。成形材料として、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）を用いた場合には、品質やグレードによって多少異なるが、その熱変形温度は１３０〜１４０℃であり、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の場合には、その熱変形温度は７０〜１００℃である。成形材料の種類に応じて、一次成形品１０と二次成形品１２は上記の熱変形温度よりも多少低い温度に調整される。  
なお、最終成形品の光拡散用レンズ１４は、本実施形態では図３に示した搬送コンベア７８に送られる。
【００３６】
次に、図５（ｄ）は、本実施形態による光拡散用レンズ１４の製造工程の中で、最も重要な工程である半成形品の加熱工程を示す図である。加熱の対象となるのは、二次成形品用キャビティ２１にインサート部材として装着された一次成形品１０と、最終成形品用キャビティ２２にインサート部材として装着された二次成形品１２である。
【００３７】
図３に示した第２多軸ロボット６８は、アーム先端に設けられた（外部の）加熱手段である赤外線ヒータ３５等を型開きした固定金型１６と移動金型１８の間に進入させる。
【００３８】
半成形品である一次成形品１０と二次成形品１２において、加熱する部分は、次工程で樹脂が積層される予定の表面、すなわち固定金型１６に対向する側の表面全体である。この場合、赤外線ヒータ３５で一次成形品１０と二次成形品１２の表面を成形材料である樹脂の溶融温度以上に加熱して、成形品の表面だけが溶融状態になるようにする。溶融温度は、例えば、成形材料の熱可塑性樹脂材料がポリカーボネート樹脂（ＰＣ）の場合は、おおよそ２４０℃、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の場合は、おおよそ１６０℃である。加熱温度の上限は、成形温度である。こうして、一次成形品１０と二次成形品１２の表面が溶融状態になったら、第２多軸ロボット６８は赤外線ヒータ３５を金型１５内から退避させる。
【００３９】
次に、型閉、型締を行う。その後、図３に示す射出装置６４を接続して、金型１５内に樹脂（成形材料）を射出する充填工程（射出充填工程）を行う。
【００４０】
この実施形態では、充填工程によって、金型１５内のすべてのキャビティ、すなわち、一次成形品用キャビティ２０、二次成形品用キャビティ２１、最終成形品用キャビティ２２に溶融した成形材料が同時に充填される。この場合、射出装置は１台なので、同じ樹脂が各キャビティに射出される。
【００４１】
ここで、図６（ａ）は、一次成形品用キャビティ２０における一次成形品１０の断面を示し、図６（ｂ）は、二次成形品用キャビティ２１における二次成形品１２の断面を示し、図６（ｃ）は、最終成形品用キャビティ２２における光拡散用レンズ１４の断面を示す。
【００４２】
図６（ａ）に示されるように、一次成形品用キャビティ２０には、溶融樹脂の充填により、一層の樹脂からなる一次成形品１０が成形される。  
これに対して、図６（ｂ）に示されるように、二次成形キャビティ２１にはインサート部材としてあらかじめ一次成形品１０が入っている状態で溶融樹脂が充填されるので、一次成形品１０の表面に２層目が積層される。このとき、一次成形品１０の表面は、加熱されて溶融状態になっていることから、射出された溶融樹脂は一次成形品１０との界面に渾然一体の状態で密着することができる。そして、溶融樹脂は、一次成形品１０の表面に接触した瞬間に温度低下することがない。したがって、溶融樹脂は、一部凝固することなく、流動性を良好に維持した状態で、二次成形品用キャビティ２１内の空間に充填されていく。
【００４３】
このようにして、射出された溶融樹脂は、一次成形品１０との界面での密着性と流動性が十分な状態を保って二次成形品用キャビティ２１内に充填されていくことから、溶融樹脂内部での圧力伝達が均等となり、ゲートに近い部分のように一部では残留応力が高く、他の部分では残留応力が低くなるというような現象が起こることを回避することができる。このため、充填工程の後に行われる圧力をかけたまま溶融樹脂を凝固させる圧力伝達工程では、２層目に不均一な残留応力が在留することを防止し、応力分布を均一化することが可能となる。
【００４４】
同様に、最終成形品用キャビティ２２では、図６（ｃ）に示されるように、あらかじめ二次成形品１２がインサート部材として入っている状態で溶融樹脂が充填され、二次成形品１２の表面に３層目が積層される。
【００４５】
この最終成形品用キャビティ２２においても、二次成形品１２の表面は、加熱されて溶融状態になっていることから、射出された溶融樹脂は二次成形品１２との界面に渾然一体の状態で密着することができる。そして、射出された溶融樹脂は、二次成形品１２との界面での密着性と流動性が十分な状態を保って三次成形キャビティ２２内に充填されていくことから、溶融樹脂内部での圧力伝達が均等となる。このため、充填工程の後に行われる圧力を保ったまま溶融樹脂を凝固させる圧力伝達工程では、３層目に不均一な残留応力が在留することを防止し、応力分布を均一化することが可能となる。
【００４６】
積層の態様としては、本実施形態のように、光拡散用レンズ１４の底部を構成する一次成形品１０からレンズの凸曲面を順次突出させるようにして積層していくことが好ましい。そのように積層することにより、温度調整ステージ８０へ搬送するときの姿勢が安定し、温度調整ステージ８０に載置するのも容易になるからである。
【００４７】
充填工程が完了したら、上記のように、圧力を保持したまま圧力伝達工程に移行する。
【００４８】
そして、一次成形品用キャビティ２０、二次成形品用キャビティ２１、三次成形品用キャビティ２２内の溶融樹脂が凝固したら、図５（ａ）に示した型開き工程、図５（ｂ）の成形品取り出し工程を実施し、以後、同様の成形サイクルを連続して繰り返すことになる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、最初の半成形品である一次成形品１０の表面を加熱して溶融状態にして２層目を積層し、次の半成形品である二次成形品１２も同様に表面を溶融状態にして３層目を積層しているので、最終製品である光拡散用レンズ１４は、肉厚であるにも関わらず、応力分布が均一化した光学特性の優れた高品質のプラスチックレンズを成形することができる。しかも、同じ金型１５を用いて、一次成形品１０と二次成形品１２および最終成形品の光拡散用レンズ１４を同時に並行して成形できるので、厚肉の光拡散用レンズ１４を効率良く製造することが可能になる。
【００５０】
また、本実施形態では、半成形品である一次成形品１０及び二次成形品１２は温度調節が可能な温度調整ステージ（保管部）８０に一時的に置かれる（保管される）。そのため、インサート部材となる半成形品である一次成形品１０及び二次成形品１２が完全に固化してしまうことを防止できるので、その後の加熱工程での加熱を円滑に行うことができる。
【００５１】
以上説明した実施形態は、積層段数が３層の光拡散用レンズ１４の成形であるが、積層段数を４層、あるいは５層にしても、同様に、各積層段階の成形品の形状を画定するキャビティを有する金型に使用して成形することができる。  
図７は、積層段数が４層の光拡散用レンズ１４を示す。この光拡散用レンズ１４では、一次成形品１０と最終成形品の間で、二次成形品５０と三次成形品５１とが中間成形品となる。この場合、一次成形品１０は二次成形品５０のインサート部材、二次成形品５０は三次成形品５１のインサート部材、三次成形品５１は最終成形品のインサート部材というように、それぞれ一段上の積層段階のインサート部材となる。
【００５２】
図８は、積層段数が５層の光拡散用レンズ１４を示す。この光拡散用レンズ１４では、一次成形品１０と最終成形品の間で、二次成形品５０と三次成形品５１、四次成形品５２とが中間成形品となる。この場合も、一次成形品１０は二次成形品５０のインサート部材、二次成形品５０は三次成形品５１のインサート部材、三次成形品５１は四次成形品５２のインサート部材、四次成形品５２は最終成形品のインサート部材というように、それぞれ一段上の積層段階のインサート部材となる。
【００５３】
なお、以上は、積層段数が３層、４層、５層の光拡散用レンズ１４の成形工程について、前回の成形サイクルが終わって、半成形品と光拡散用レンズ１４の成形が完了した時点からの工程の説明である。  
初回の成形サイクルを開始する段階では、インサート部材とすべき半成形品はまだ成形されていないので、これらの半成形品を上述の最終成形品の成形工程とは別の予備成形工程で成形して事前に上述の温度調整等を準備しておくことになる。その場合は、これらの半成形品をインサート部材として積層段階上位のキャビティに装着することから成形サイクルの工程が始まることになる。
【００５４】
（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、一次成形品１０をインサート部材として二次成形品１２を積層成形し、さらに、この二次成形品１２をインサート部材とするというように、３層構造以上の光拡散用レンズの最終成形品１４を積層成形している。  
これに対して、以下に説明する第２実施形態は、一次成形品１０をインサート部材にして、２層構造の光拡散用レンズを成形する実施の形態である。
【００５５】
図９は、第２実施形態の製造装置（方法）により製造される光拡散用レンズ１４を示す。インサート部材となる一次成形品１０は、第１実施形態と同様に、レンズの底部を構成し、この一次成形品１０に熱可塑性樹脂を積層することにより、凸曲面のレンズ部分が形成される。
【００５６】
図１０は、光拡散用レンズの成形に用いる金型を示す図である。なお、第１実施形態の図２と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。  
この図１０に示す金型４０では、固定金型４１と移動金型４２のお互いの対向面によって、光拡散用レンズ１４の形状を画定する最終成形品用のキャビティ４４が形成されている。この場合、ランナ４３は、最終成形品用のキャビティ４４に連通している。なお、キャビティ４４には、一次成形品１０がインサートされる。一次成形品１０は、別の射出成形機で成形され、温度調整されたものが用いられる。
【００５７】
次に、図１１を参照しながら、金型４０を用いての成形工程について説明する。  
図１１（ａ）は、前回の成形サイクルが終わって、固定金型４１から移動金型４２が型開きした状態を示す。このとき、前回の成形サイクルで成形された最終製品の光拡散用レンズ１４が取り出しを待っている状態である。  
次いで、図１１（ｂ）に示されるように、チャック３２は、図３に示した温度調整ステージ８０から一次成形品１０を固定金型４１と移動金型４２の間まで搬送し、一次成形品１０を保持したまま最終成形品の光拡散用レンズ１４を吸着保持してこれを移動金型４２から取り出す。さらに、図１１（ｃ）に示されるように、チャック３２全体が１８０°反転して、第１段チャック３６で保持している一次成形品１０をキャビティ４４にインサートとして装着する。その後、最終成形品の光拡散用レンズ１４は、搬送コンベア７８まで搬出される。
【００５８】
次に、図１１（ｄ）に示されるように、赤外線ヒータ３５が固定金型４１と移動金型４２の間に進入し、一次成形品１０の表面を溶融状態になになるまで加熱する。その後、型閉、型締めが行われる。そして、図１０に示すように、射出装置６４の射出ノズル２６が接続され、キャビティ４４に成形材料が充填される。
【００５９】
以上は、別の成形装置ですでに成形した一次成形品１０をインサート部材として利用する例であるが、図１２に示すような金型を使用して、第１実施形態と同様に、一次成形品１０と最終成形品の拡散用レンズ１４を同時に成形するようにしてもよい。
【００６０】
この図１２に示す金型５０では、固定金型５１と移動金型５２のお互いの対向面によって、一次成形品１０の形状を画定する一次成形品用キャビティ５３と、光拡散用レンズ１４の形状を画定する最終成形品用キャビティ５４が形成されている。固定金型５１には、ランナ５５から分岐して、それぞれ一次成形品用キャビティ５３、最終成形品用キャビティ５４に連通するランナ５６ａ、５６ｂが形成されている。
【００６１】
次に、図１３を参照しながら、金型５０を用いての成形工程について説明する。  
図１３（ａ）は、前回の成形サイクルが終わって、固定金型５１から移動金型５２が型開きした状態を示す。このとき、成形された一次成形品１０および最終成形品の光拡散用レンズ１４はそれぞれ取り出しを待っている状態である。
【００６２】
次いで、図１３（ｂ）に示されるように、チャック３２の第１段チャック３６は、温度調整ステージ８０で温度調整された一次成形品１０を固定金型５１と移動金型５２の間まで搬送し、第２段チャック３７は、最終成形品の光拡散用レンズ１４を吸着保持してこれを移動金型５２から取り出す。さらに、図１３（ｃ）に示されるように、チャック３２全体が１８０°反転して、第１段チャック３６で保持していた一次成形品１０を最終成形品用キャビティ５４にインサート部材として装着する。その後、成形の済んだ一次成形品１０および最終成形品の光拡散用レンズ１４は、搬送コンベア７８まで搬出される。
【００６３】
次に、図１３（ｄ）に示されるように、赤外線ヒータ３５が固定金型５１と移動金型５２の間に進入し、一次成形品１０の表面を溶融状態になるまで加熱する。その後、型閉、型締めが行われ、図１２に示されるように、射出装置６４の射出ノズル２６が接続され、一次成形品用キャビティ５３、最終成形品用キャビティ５３に同じ樹脂の成形材料が同時に充填される。このようにして、半成形品である一次成形品１０と、最終成形品の光拡散用レンズ１４を同時に並行して成形することができる。
【００６４】
以上説明したように、最初の半成形品である一次成形品１０の表面を加熱して溶融状態にして、次の２層目を積層しているので、最終製品である光拡散用レンズ１４は、応力分布が均一化した光学特性の優れた高品質のプラスチックレンズにすることができる。
【００６５】
以上、本発明に係る光拡散用レンズの製造装置および方法について、２層、３層、４層、５層の積層段数のレンズを成形する好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、成形に際し、５層以上を積層する光拡散用レンズの成形にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…一次成形品（インサート部材、中間成形品、半成形品）、１２…二次成形品（インサート部材、中間成形品、半成形品、）、１４…光拡散用レンズ（三次成形品、インサート部材、中間成形品、半成形品）、１５…金型、１６…固定金型、１７…固定プラテン、１８…移動金型、１９…移動プラテン、２０…一次成形品用キャビティ、２１…二次成形品用キャビティ、２２…最終成形品用キャビティ、６０…光拡散用レンズ製造装置、６２…型締装置、６４…射出装置、６６…第１多軸ロボット（搬送装置）、６８…第２多軸ロボット（加熱装置）、７３…バレル、７４…スクリュ、８０…冷却ステージ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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