(57)【要約】【課題】  ペンタダハプリズムにおいて、バリを発生させない製造方法、成形型及び成形品を提供すること。【解決手段】  下型に成形素材を載置する工程と、キャビティに前記成形素材を押し付ける工程と、  上型、前記下型及び胴型から成形品を離型する工程と、を含み、前記上型は、入射面と最終反射面の成形面を有し、前記下型は、出射面、前上部面、側面およびダハ反射面の成形面を有し、前記下型と前記胴型は、当接面によって当接し、前記当接面は少なくとも２つの平面を有することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型、下型および胴型により形成されたキャビティに、成形素材を押し付けることよってペンタダハプリズムを製造するためのペンタダハプリズムの製造方法であって、
前記下型に前記成形素材を載置する工程と、
前記キャビティに前記成形素材を押し付ける工程と、
前記上型、前記下型及び前記胴型から成形品を離型する工程と、を含み、
前記下型と前記胴型は、当接面によって当接し、前記当接面は少なくとも２つの平面を有することを特徴とするペンタダハプリズムの製造方法。
【請求項２】
前記２つの平面が交わる交線に対して垂直な断面における前記２つの平面のなす角度が、４５度以上１７０度以下であることを特徴とする請求項１に記載のペンタダハプリズムの製造方法。
【請求項３】
前記押し付ける工程は、前記成形素材を載置した前記下型を所定の位置に配置し、前記胴型と前記下型を当接させた後、前記上型と前記胴型を摺動させながら、プレス軸に沿って前記上型を移動させ、前記上型を前記成形素材に当接させ、プレス成形を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のペンタダハプリズムの製造方法。
【請求項４】
前記プレス軸に直交する仮想の面へ、上型成形面を投影した、上型投影面の形状の面積は、プレス軸に直交する仮想の面へ、下型成形面を投影した、下型投影面の形状の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペンタダハプリズムの製造方法。
【請求項５】
前記離型する工程は、前記上型を前記成形品から離間させた後、再度、前記上型を前記成形品に接近させ、前記上型と前記成形品を当接させながら、前記胴型を前記成形品から離間させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のペンタダハプリズムの製造方法。
【請求項６】
前記載置する工程は、溶融した熱可塑性樹脂を前記下型に吐出する工程であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のペンタダハプリズムの製造方法。
【請求項７】
前記２つの平面は、滑らかに接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のペンタダハプリズムの製造方法。
【請求項８】
前記上型投影面の形状は、長方形または少なくとも１つの角を面取りした長方形であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のペンタダハプリズムの製造方法。
【請求項９】
成形素材をプレス成形するための上型、下型及び胴型を備えるペンタダハプリズムの成形型において、
前記上型は入射面と最終反射面の成形面を有し、
前記下型は出射面、前上部面、側面及びダハ反射面の成形面を有し、
前記下型と前記胴型の当接面は少なくとも２つの平面を含むことを特徴とする成形型。
【請求項１０】
前記２つの平面が交わる交線に対して垂直な断面における前記２つの平面のなす角度が、４５度以上１７０度以下であることを特徴とする請求項９に記載の成形型。
【請求項１１】
前記上型は、前記胴型と摺動しながら、プレス軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項９または１０に記載の成形型。
【請求項１２】
前記プレス軸に直交する仮想の面へ、上型成形面を投影した、上型投影面の形状の面積は、プレス軸に直交する仮想の面へ、下型成形面を投影した、下型投影面の形状の面積よりも小さいことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項１３】
前記２つの平面は、滑らかに接続されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項１４】
前記上型投影面の形状は、長方形または少なくとも１つの角を面取りした長方形であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項１５】
入射面、最終反射面、出射面、前上部面、側面及びダハ反射面を有するペンタダハプリズムにおいて、
前記入射面及び前記最終反射面と、前記側面と、の間に切欠を有し、前記切欠は前記入射面に隣接する壁面と、前記最終反射面に隣接する壁面と、
前記側面と、前記入射面に隣接する壁面及び前記最終反射面に隣接する壁面と、に隣接する台座面からなり、
前記台座面は少なくとも２つの平面を有することを特徴とするペンタダハプリズム。
【請求項１６】
前記入射面と、前記出射面と、の間にさらに切欠を有することを特徴とする請求項１５に記載のペンタダハプリズム。
【請求項１７】
前記最終反射面と、前記前上部面と、の間にさらに切欠を有することを特徴とする請求項１５または１６に記載のペンタダハプリズム。
【請求項１８】
前記２つの平面が交わる交線に対して垂直な断面における前記２つの平面のなす角度が、４５度以上１７０度以下であることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載のペンタダハプリズム。
【請求項１９】
前記２つの平面は、滑らかに接続されていることを特徴とする請求項１５乃至１８いずれか１項に記載のペンタダハプリズム。
【請求項２０】
前記入射面及び最終反射面は、長方形または少なくとも１つの角を面取りした長方形であることを特徴とする請求項１５乃至１９いずれか１項に記載のペンタダハプリズム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置に搭載するペンタダハプリズムの製造方法、成形型、および成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフカメラでは撮影レンズ（対物レンズ）によって、焦点板上に形成した被写体像（ファインダー像）をファインダー光学系を介して観察している。このファインダー光学系は、焦点板上に形成された被写体像をペンタダハプリズム等の像反転部材を介して正立像とした後、接眼光学系（接眼レンズ）によって拡大して観察するように構成されている。
【０００３】
従来、このような光学系に用いられるペンタダハプリズムは、一般に光学ガラスのブロックを研磨することで製作されている。しかし光学ガラスの材料は高く、加工工程も多く、しかも非常に高精度の加工技術を必要とするので、製造コストが高い。
【０００４】
製造コストを抑える手段としては、モールド技術による加工技術が検討されてきた（特許文献１参照）。例えば熱可塑性樹脂による射出成形でペンタダハプリズムを製作することで、材料費をガラスから樹脂に切り替えて材料コストを低減し、更に金型で大量に同一の成形品を得ることができる。しかしながら、射出成形で樹脂製ペンタダハプリズムを製作した場合、厚肉の成形品に発生するヒケを防止する為に保圧を非常に高くせざるをえず、型内において成形品の圧縮力が高くなってしまう。この状態で型から成形品を取り出すと、圧縮力から解放され、成形品が膨張してしまう。そのため、２面のダハ面によって形成される２面間の角度が大きくなってしまうとともに、その２面の間に形成される稜線のエッジも鈍化してしまうことが問題となる。また冷却固化中の温度分布によって発生する成形品の内部歪みも、光学性能を低下させる課題の一つである。
【０００５】
この課題を解決する一つの手法として、特許文献２に開示されている、プレスによる光学素子の成形プロセスが考えられる。これは、成形素材である熱可塑性樹脂を溶融、下型上に吐出及び切断し、溶融樹脂塊を形成、そして下型をプレス装置に搬送し、成形素材を上下胴型からなる成形型でプレスするプレス成形法により成形品を得るものである。プレス中、成形品の冷却収縮にあわせて上型を追従させ、成形型内の容積を調整することで、ヒケ発生を防止している。またプレス開始時の成形型の温度を成形素材のガラス転移温度以上とし、プレス中に成形型の温度制御を行い、成形品をガラス転移温度以下まで徐冷することにより、成形品の内部歪みを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−４１９２６号公報
【特許文献２】特開２０１４−４００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述した特許文献２に記載されている技術を樹脂製ペンタダハプリズムに適応した場合、次の課題を有していることがわかった。まず、ペンタダハプリズムの容積に相当する溶融した熱可塑性樹脂を下型に吐出する必要がある。しかしペンタダハプリズムは厚肉の形状であり、その形状に対応して溶融樹脂を盛って吐出した結果、溶融樹脂塊が自重で変形して下型から溢れ、プレス時に下型と胴型の間に挟まれてバリが形成されてしまう。
【０００８】
本発明は、前記の課題を解決する為になされたものであり、ペンタダハプリズムの成形において、成形型からの樹脂溢れを防止し、成形品のバリの発生を抑制するペンタダハプリズムの製造方法、成形型、及び成形品に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のペンタダハプリズムの製造方法は、上型、下型および胴型により形成されたキャビティに、成形素材を押し付けることよってペンタダハプリズムを製造するためのペンタダハプリズムの製造方法であって、前記下型に前記成形素材を載置する工程と、前記キャビティに前記成形素材を押し付ける工程と、前記上型、前記下型及び前記胴型から成形品を離型する工程と、を含み、前記下型と前記胴型は、当接面によって当接し、前記当接面は少なくとも２つの平面を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の成形型は、成形素材をプレス成形するための上型、下型及び胴型を備えるペンタダハプリズムの成形型において、前記上型は入射面と最終反射面の成形面を有し、前記下型は出射面、前上部面、側面及びダハ反射面の成形面を有し、前記下型と前記胴型の当接面は少なくとも２つの平面を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明のペンタダハプリズムは、入射面、最終反射面、出射面、前上部面、側面及びダハ反射面を有するペンタダハプリズムにおいて、前記入射面及び前記最終反射面の周囲に連続した切欠を有し、前記切欠は前記入射面及び前記最終反射面に隣接する壁面と、前記出射面、前記前上部面、前記側面及び前記壁面に隣接する台座面からなり、前記台座面は少なくとも２つの平面を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構成で、バリを抑制し、ヒケ、内部歪の少ない、高精度なダハ面を有する樹脂性ペンタダハプリズムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るペンタダハプリズムのプレス成形方法に用いる製造装置の概略構成を示す説明図である。（ａ）は吐出装置及び切断装置の概略図、（ｂ）は痕消し装置の概略図、（ｃ）はプレス装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る成形型の構成及び成形品形状を示す説明図である。
【図３】本発明の製造装置を用いたペンタダハプリズムのプレス成形方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る下型の断面と載置工程を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係るプレス工程と離型工程を説明する図である。
【図６】本発明の第２から第４までの実施形態に係る下型の断面を示す説明図である。
【図７】本発明の比較例に係る成形型の構成及び成形品形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るペンタダハプリズムの製造方法に用いる製造装置の概略構成を示す説明図である。図１（ａ）は吐出装置及び切断装置の概略図、図１（ｂ）は痕消し装置の概略図、図１（ｃ）はプレス成形するためのプレス装置の概略図を示している。製造装置は吐出装置１００、切断装置２００、痕消し装置３００及びプレス装置５００を備えている。
【００１５】
図１（ａ）に示す吐出装置１００は、光学素子の原材料となる熱可塑性樹脂である樹脂固化材料が投入されるホッパー１と、ホッパー１に投入された熱可塑性樹脂を加熱混練して、可塑化する可塑化部としてのスクリュー２と、を備えている。このホッパー１に投入される樹脂固化材料として、例えば数ｍｍ程度の取り扱いやすい大きさのペレットを用いることで、十分に加熱溶融することができる。また、吐出装置１００は、スクリュー２を収容するバレル３を備えている。このバレル３には、上部マニホールド４、下部マニホールド５及びノズル６が接続して設けられている。上部マニホールド４には、スクリュー２から供給される溶融樹脂の流路が形成されている。下部マニホールド５及びノズル６には、溶融樹脂を充填し加圧を行うための計量室７が形成されている。吐出装置１００は、計量室７に摺動可能に配置され、精密な前後移動を可能とし、計量室７に充填された溶融樹脂を押圧するプランジャ８を備えている。このプランジャ８の動作により、計量室７に充填された溶融樹脂は、ノズル６から下方に吐出される。吐出された成形素材９は下型１０で受け止められ、溶融樹脂塊を形成する。なお、吐出装置１００は、射出成形で用いられるスクリュープリプラ式の可塑化射出装置であるが、インラインスクリュー式の可塑化射出装置であってもよく、また、溶融樹脂の吐出量が一定であれば、いかなる吐出方式のものでもよい。また、ノズル形状や材質、あるいは吐出速度等は目的に応じて決定すればよい。
【００１６】
図１（ａ）に示す切断装置２００は、ノズル６近傍に配置された一対の刃を有するカッター等の切断治具２１と、切断治具２１を駆動する駆動部２２とを備えており、ノズル６から下方に連なる成形素材９を切断するものである。この切断装置２００としては、例えばエアーニッパーが用いられる。
【００１７】
図１（ｂ）に示す加熱装置３００は、熱源としてのハロゲンヒータ３１と、ハロゲンヒータ３１の外周を覆うように配置された反射鏡３２、反射鏡３２と設置された下型１０との間の空間を覆うカバー３３とを有する。反射鏡３２は、直下で焦点が合うように形成されている。したがって、焦点位置及びその近傍に成形素材９の一部分が配置された場合、その一部分を局所的に加熱することができる。加熱装置３００は、不活性ガス供給源３４と、加熱装置３００に配置された成形素材９の周囲に不活性ガス（例えば窒素ガス、アルゴンガス等）を噴出するノズル３５とを備え、カバー３３の内部を不活性ガスの雰囲気に保つ。
【００１８】
図１（ｃ）に示すプレス成形するためのプレス装置５００における成形型５０は、下型１０、上型５２及び胴型５３からなるペンタダハプリズム成形用金型である。プレス装置５００は、上型５２及び胴型５３を案内する移動ガイド５４と、上型５２を上下方向に駆動する駆動部５５及び図示しない胴型５３を上下方向に駆動する駆動部を有している。成形素材９が載置された下型１０を所定の場所に設置し、上型５２及び胴型５３を下降させることで、成形素材９をプレス成形することができる。
【００１９】
図２はペンタダハプリズムを製造する成形型５０を切断した場合の構成及び成形品の形状を示す説明図である。図２は、成形素材にペンタダハプリズムの形状を転写するための空間部（キャビティ）を、プレス軸を含むプレス軸と平行な面であってキャビティを２分割する対称面で切断したものである。図２（ａ）は成形型５０、図２（ｂ）は下型１０、図２（ｃ）は上型５２、図２（ｄ）は胴型５３、図２（ｅ）は成形品５６であるペンタダハプリズムの構成及び形状を示している。
【００２０】
下型１０はダハ反射面Ａｍ、側面Ｂｍ、出射面Ｅｍ及び前上部面Ｆｍの下型成形面を有する。胴型５３とは下摺動面６５で摺動し、下摺動面６５に平行な図示しないプレス軸に軸合わせがなされ、また当接面６１で接触し位置決めがなされる。当接面６１は少なくとも２つの平面を含んでいることが好ましい。そして前記２つの平面が交わり、屋根形状を形成することが好ましい。２つの平面が交わるとは、２つの平面の延長面が交わることも含む。そして、前記２つの平面が交わる交線（稜線）に対して垂直な断面における前記２つの平面のなす角度（以降、二面角と称する場合もある）が４５度以上１７０度以下であることが好ましい。当接面６１を少なくとも２つの平面で構成すると、当接面６１により、側面Ｂｍを高い位置まで形成することができる。高い位置まで形成された側面Ｂｍにより、溶融樹脂がせきとめられ、溶融樹脂がキャビティからあふれ出てしまうことを抑制することができ、バリの発生を抑制することが可能となる。４５度より小さいと側面Ｂｍの高さが高くなりすぎてしまい、プリズムを製造することができない場合がある。１７０度より大きいと、溶融樹脂があふれ出てしまうことを抑制する効果が少なくなってしまう場合がある。当接面６１の面と面とが交わる部分は、交線（稜線）でなくてもよく、Ｒ面取りまたは円筒面であってもよい。Ｒ面取りまたは円筒面であれば、２つの面を滑らかに接続することができるためより好ましい。
【００２１】
当接面を構成する面同士が滑らかに接続されている型を用いて成形を行うことにより、下型や胴型が成形工程中に破損することを防ぎ、また下型と胴型の高精度な型合わせをすることができる。また非光学機能面である側面Ｂｍは、離型をスムーズにするため、プレス軸方向に対し、０．５度以上２０度以下の抜き勾配が形成されていることが望ましい。
【００２２】
上型５２は最終反射面Ｃｍ及び入射面Ｄｍの上型成形面を有する。胴型５３とは上摺動面６３を介して摺動し、上摺動面６３に平行な図示しないプレス軸に軸合わせがなされる。プレス軸に直交する仮想の面へ、上型成形面を投影した、上型投影面の形状の面積は、プレス軸に直交する仮想の面へ、下型成形面を投影した、下型投影面の形状の面積よりも小さいことを特徴としている。これにより、成形品のバリやヒケを抑制し、安定した成形品を得ることができる。また上型成形面の投影面の形状は、長方形または少なくとも１つの角をＲ面取りした長方形をしていることが好ましい。このような長方形とすることにより、上摺動面６３を高精度に加工しやすくなる。そして、上型成形面の投影面を長方形または面取りした長方形とする型を用いて成形を行うことにより、上型と胴型の高精度な型合わせをすることができる。
【００２３】
胴型５３は胴当接面６２、胴上摺動面６４及び胴下摺動面６６を有し、上型５２と下型１０の位置決めを行う。胴当接面６２は、下型の当接面６１と当接させる面であり、下型の当接面６１の形状に合う平面が形成されている。下型の当接面６１同様、少なくとも２つの平面を含んでいることが好ましく、この胴当接面６２を構成する２つの平面が交わる交線（稜線）に対して垂直な断面における前記２つの平面のなす角度（二面角）が１９０度以上３１５度以下であるものを含んでいる。ここで、２つの平面が交わるとは、２つの平面の延長面が交わることも含む。胴当接面６２の面と面とが交わる部分は、交線（稜線）でなくてもよく、Ｒ面取りまたは円筒面が形成されていてもよい。Ｒ面取りまたは円筒面であれば、２つの面を滑らかに接続することができるためより好ましい。
【００２４】
下型１０と上型５２、胴型５３でキャビティが形成される。そしてプレスすることによってキャビティの形状を、成形素材に転写させて成形品５６を製造する。製造された成形品５６は、図２（ｅ）に示すように、ダハ反射面Ａ、側面Ｂ、最終反射面Ｃ、入射面Ｄ、出射面Ｅ、前上部面Ｆと、胴型５３の胴当接面６２及び胴上摺動面６４の一部で形成される切欠５７を有する。切欠５７は最終反射面Ｃおよび入射面Ｄと、側面Ｂと、の間に形成されている。また、切欠５７が、最終反射面Ｃと前上部面Ｆとの間に形成されていてもよい。また、切欠５７が、入射面Ｄと出射面Ｅとの間に形成されていてもよい。つまり、最終反射面Ｃと入射面Ｄの周囲に連続して形成されていてもよい。切欠５７は、壁面５８と台座面５９からなる。壁面５８は、最終反射面Ｃ、または入射面Ｄに隣接する面である。台座面５９は、側面Ｂ、出射面Ｅまたは前上部面Ｆと、壁面５８に隣接する面である。出射面Ｅと壁面５８に隣接する台座面５９は、離型の際、台座面５９が胴型５３の胴当接面６２への引っかかりとなり、上型５２が成形品５６から確実に離型される。前上部面Ｆと壁面５８に隣接する台座面５９も同様に、離型の際、台座面５９が胴型５３の胴当接面６２への引っかかりとなり、上型５２が成形品５６から確実に離型される。台座面５９は少なくとも２つの平面を含んでいる。２つの平面のうちの一つは、最終反射面Ｃに隣接する壁面５８に隣接する台座面５９であり、もう一つは、入射面Ｄに隣接する壁面５８に隣接する台座面５９である。この台座面５９を構成する２つの平面のうち、２つの平面が交わる交線（稜線）に対して垂直な断面における前記２つの平面のなす角度（二面角）が４５度以上１７０度以下であるものを含んでいる。２つの平面が交わるとは、２つの平面の延長面が交わることも含む。台座面５９の面と面とが交わる部分は、交線（稜線）でなくてもよく、Ｒ面取りまたは円筒面が形成されていてもよい。Ｒ面取りまたは円筒面であれば、２つの面を滑らかに接続することができるためより好ましい。
【００２５】
また、下型１０はプレス機本体に対して着脱可能となっており、製造装置は吐出装置１００、痕消し装置３００及びプレス装置５００に順次搬送する搬送装置（不図示）を備えている。下型１０を共通の受け皿として搬送することにより、成形素材９を各装置間で移し替える必要がなく、連続的に生産を行うことができる。
【００２６】
次に、製造システムを用いたペンタダハプリズムの製造方法について説明する。図３に示すように、本実施形態では、載置工程（Ｓ１）、切断工程（Ｓ２）、痕消し工程（Ｓ３）、プレス工程（Ｓ４）、離型工程（Ｓ５）を経てペンタダハプリズムが製造される。以下、各工程について具体的に説明する。なお、本実施形態では、熱可塑性樹脂として、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂を使用した場合について説明するがこれに限るものではない。
【００２７】
まず、図１（ａ）に示すように、不図示の搬送装置により下型１０をノズル６の下側に移動させ、下型１０に溶融した成形素材９を吐出装置１００のノズル６より吐出する（載置する工程）。具体的には、吐出装置１００によりＣＯＰ樹脂をガラス転移温度Ｔｇ＋５０℃以上Ｔｇ＋２００℃以下で可塑化させて、下型１０に大気中で吐出する。下型１０の材質はステンレス、または銅合金、超硬である。
【００２８】
下型１０は、溶融樹脂が下型１０に接した時に吐出による樹脂流動痕が残らないようにするため、高温にする必要がある。本実施形態では、下型１０をＴｇ＋１０℃以上Ｔｇ＋１５０℃以下に加熱保温している。搬送装置のうち、下型１０を把持する部分は、接触により下型１０を急激に冷却しないようにするため、断熱する必要がある。例えば把持する部分の素材として、耐熱性が高く熱伝導率の低いポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が用いられる。
【００２９】
図４に下型１０に成形素材９を載置した場合の説明図を示す。図４（ａ）は下型１０をプレス軸を含むプレス軸と平行な面であって、キャビティを２分割する対称面に垂直な面で切断した場合の断面図である。図４（ｂ）は下型１０をプレス軸を含むプレス軸と平行な面であってキャビティを２分割する対称面で切断した場合の断面図である。図４（ｃ）は成形素材９を載置した下型１０を、プレス軸を含むプレス軸と平行な面であって、キャビティを２分割する対称面に垂直な面で切断した場合の断面図である。図４（ｄ）は成形素材９を載置した下型１０をプレス軸を含むプレス軸と平行な面であってキャビティを２分割する対称面で切断した場合の断面図である。
【００３０】
成形品５６であるペンタダハプリズムは厚肉形状であるため、その形状を成形するために必要な量の成形素材９を吐出しなければならない。すなわち、成形素材９を下型１０に高く盛る必要がある。しかし成形素材９は溶融状態であり、粘度が低く、吐出後次第に自重で変形し、型から溢れようとする。このとき出射面Ｅｍと前上部面Ｆｍ間の距離よりも、側面Ｂｍ間の距離が短いので、側面Ｂｍ側に樹脂が溢れようとする。しかし、当接面６１の少なくとも２つの平面による屋根形状により、側面Ｂｍが高くなっているため、樹脂の流出を抑えることができるものである。更に下型１０はＴｇ＋１０℃以上Ｔｇ＋１５０℃以下に加熱保温されているため、成形素材９が下型１０の側面Ｂｍ等の成形面に貼り付き、出射面Ｅｍや前上部面Ｆｍからの樹脂溢れも抑制する。ゆえに、下型１０から樹脂を溢れさせることなく成形素材９を吐出させることができる。これによりプレス工程において、樹脂溢れで下型１０の当接面６１と胴型５３の胴当接面６２間に樹脂が挟まってしまうことによる、成形品５６におけるバリの発生を抑制することができる。また、溶融した熱可塑性樹脂を直接下型に吐出するため、成形素材の製造工程や再加熱工程を必要とせず、少ない工程で成形品を得ることができる。
【００３１】
周囲環境が大気の場合、環境温度が溶融樹脂のＴｇよりも低いため、吐出された成形素材９は大気により冷却されていく。特に成形素材９の表面は徐々に固化していく。周囲環境の温度を成形素材９のＴｇに近づける、もしくはＴｇ以上にすることにより、成形素材９の表面固化を遅らせることができる。
【００３２】
また、大気中の酸素により成形素材９の酸化劣化が発生する場合は、成形素材９の周囲を密閉容器等で囲い、不活性ガス（例えば窒素）雰囲気下にすることで、これを防止することができる。
【００３３】
載置工程終了後、ノズル６からの成形素材９の供給は停止しているが、成形素材９の粘度により成形素材９がノズル６に連なっている状態である。粘度と比重の関係から、熱可塑性樹脂はガラスと異なり、自発的な切断すなわちシャーレスカットができないため、ノズル６の先端から成形素材９がぶら下がるような形態になる。
【００３４】
そのため、駆動部２２により、切断治具２１を動作させて、成形素材９をノズル６から切断する。このように、下型１０に吐出した成形素材９を切断装置２００で切断分離することで、上部に先細りの突起形状を持つ成形素材９が得られる（切断工程）。このときの切断治具２１は、鋭利な刃先を有するものや、樹脂を保持してから下方に引き切断するもののうち、適したものを選択すればよい。切断装置２００の切断治具２１は、不図示のヒータにより昇温させたものを用いても良いが、温度を上げ過ぎると切断治具２１に溶融樹脂が貼り付いてしまうため、貼り付きが生じない程度に昇温するのがよい。
【００３５】
以上の切断工程が完了すると、下型１０上に載置された状態で成形素材９が生成される。成形素材９の上部は切断工程で生じた先細りの突起形状を有している。その頂点における切断部分には、切断治具２１によって形成された切断痕が残る。
【００３６】
成形素材９は、外気との接触により、その温度が下がりはじめ、粘性が上がり形状自由度が次第に低下する。成形素材９は上部に突起形状、更に突起形状の先端に切断痕があるため、良好な成形品を得るためには、突起形状を補正する必要がある。そこで、痕消し工程において、この突起形状を局所的に加熱する。
【００３７】
本実施形態では載置工程を下型１０に溶融樹脂である成形素材９を吐出する場合について説明したが、これに限定するものではなく、成形品５６のニアシェープゴブや樹脂ブロック体を成形素材９としても良い。但しその場合は切断工程の代わりに、樹脂を溶融状態まで加熱する加熱工程を設ける。
【００３８】
次に、痕消し工程について説明する。図１（ｂ）に示すように、搬送装置で成形素材９が載置された下型１０を痕消し装置３００に移動させる。成形素材９の突起部の上方にハロゲンヒータ３１が位置するように、具体的には成形素材９の突起部の先端がハロゲンヒータ３１から放射される赤外線の焦点付近に位置するように、下型１０を搬送装置により移動させる。この状態でハロゲンヒータ３１に加熱動作をさせることにより、赤外線が突起部の先端に集光され、突起部の先端が局所的に加熱装置３００に対して非接触状態で加熱されることになる。
【００３９】
成形素材９の突起形状は加熱されると樹脂流動により、次第に消失していく。消失に合わせてハロゲンヒータ３１を下方に移動させ、常に赤外線が成形素材９の突起部先端に位置するように調整することで、スムーズに短時間で、切断痕及び突起形状を除去した成形素材９を得ることができる（痕消し工程）。
【００４０】
仮に型を押し当てるなどの接触方式により加熱した場合、加熱装置３００への樹脂の貼り付きの原因となる。そのため、加熱は非接触で行うのがよい。
【００４１】
加熱動作時、ハロゲンヒータ３１を移動させず、例えば成形素材９の突起部の根元に赤外線を集光させると、突起部根元付近の粘度が局所的に低下して突起部が倒れることがあり、成形面の転写不良の原因となる。また、突起部除去に必要な赤外線の照射時間が増し、外観不良（黄変等）の原因にもつながる。
【００４２】
以上のハロゲンヒータ３１によるＣＯＰ樹脂からなる成形素材９の加熱時間は約１０秒であった。ハロゲンヒータ３１を移動させながら突起部先端に局所加熱を行うことにより、外観不良を抑制するとともに、成形素材９全体の樹脂流動を抑え、加熱前の形状を保つ。すなわち下型１０から成形素材９が溢れるのを防ぐことができる。
【００４３】
本実施形態では、熱源としてハロゲンヒータ３１の場合について説明したが、これに限定するものではなく、成形素材９を輻射加熱できるものであればよい。例えば、カーボンヒータや、中赤外線ヒータ、遠赤外線ヒータを用いてもよい。これらヒータは、ハロゲンヒータと同様に、ＣＯＰ樹脂を加熱することができる。また成形素材９の上方にハロゲンヒータ３１を設置する以外にも、側方に設置して横から成形素材９の突起部を加熱したり、リング状の光源を用いて突起部を周囲から加熱したりしてもよい。
【００４４】
ところで、樹脂は加熱されることで化学反応が促進され変質の可能性が増すが、特に、加熱した際に成形素材９の周囲に酸素が十分にある環境では、樹脂成分が酸化により変質する可能性が高い。そのため、本実施形態では、痕消し工程において、加熱による温度上昇によって成形素材９が酸化劣化することを防止するため、不活性ガス供給源３４によりカバー３３内を不活性ガス（例えば窒素ガスやアルゴンガス）で満たすようにしている。これにより、成形素材９のまわりは不活性ガスの雰囲気に保つことができ、成形素材９の酸化を防止することができる。
【００４５】
次に、キャビティに成形素材を押し付ける工程（プレス工程）について説明する。まず、図５（ａ）に示すように、下型１０と成形素材９を、温度制御された上型５２及び胴型５３の下方に配置する。次いで図５（ｂ）のように、上型５２及び胴型５３を、プレス軸に沿って移動ガイド５４によって下型１０に向けて移動させる。下型１０の下摺動面６５と胴型５３の胴下摺動面６６が摺動し、軸合わせが行われる。さらに上型５２及び胴型５３を移動させると、下型１０の当接面６１と胴型５３の胴当接面６２が当接し、下型１０と胴型５３の位置決めが行われる。その後図５（ｃ）のように、プレス軸に沿って移動可能な上型５２を、胴型と摺動させながら移動させて成形素材９に押し当てることで、形状転写を行う（プレス工程）。このときのプレス圧は、例えば５ＭＰａである。
【００４６】
ところで、成形素材９をプレスする際に、上型５２や胴型５３の温度が低すぎると、成形素材９の表面が急速に冷却され、転写不良が生じる。本実施形態では、上型５２及び胴型５３の温度をＴｇ＋１０℃以上Ｔｇ＋１５０℃以下に設定した。これにより、転写性の良好な成形品を得ることができる。
【００４７】
成形素材９を下型１０と上型５２、胴型５３で挟み込んだ状態のまま、温度を徐々に下げて冷却していき、樹脂を冷却固化させていく。下型１０、上型５２及び胴型５３の温度制御は、図示しない温調機構を用いて行う。温調機構はヒータ、冷却水管、エアー吹付け等の組み合わせで構成されており、下型１０や上型５２、胴型５３ごとにそれぞれ独立制御されている。
【００４８】
また成形素材９に温度分布があまり発生しないよう、下型１０と上型５２、胴型５３の温度を揃えて冷却することにより、ＧＩや複屈折といった内部歪みを低減することができる。
【００４９】
最後に離型工程について説明する。図５（ｃ）の状態で成形素材９と成形型５０の冷却を行い、成形素材９及び成形型５０がＴｇ以下（例えばＴｇ−２０℃）になった時点でプレス及び冷却を停止する。まず図５（ｄ）に示すように上型５２を成形品５６から離間させる。この時、成形品５６の台座面５９が胴型５３の胴当接面６２への引っかかりとなり、上型５２は成形品５６から確実に離型される。次いで図５（ｅ）のように、一度離間した上型５２を再度、成形品５６に接近させて、成形品５６に当接させ、続けて図５（ｆ）のように、上型５２を成形品５６に押し当てた状態で胴型５３を成形品５６から離間させる。成形品５６を上型５２で押さえているため、胴型５３は成形品５６から確実に離型される。図５（ｇ）のように、更に胴型５３を移動させて上型５２から成形品５６を再度離間させ、上型５２及び胴型５３の離型が完了する。上型と成形品及び胴型と成形品の離型を行うことにより、確実に成形品が下型側に残るようにすることができる。
【００５０】
最後に成形品５６が載置された下型１０を、搬送装置で搬出した後、成形品５６を下型１０から取出し、成形品５６であるペンタダハプリズムを得る（離型工程）。
【００５１】
上記実施形態では、熱可塑性樹脂がＣＯＰ樹脂である場合について説明したが、これに限定するものではない。熱可塑性樹脂が、例えばＰＣ（ポリカーボネート）樹脂やＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）樹脂、ＭＳ（ポリメタクリルスチレン）樹脂などの材料でもよい。また、その他の樹脂でも熱可塑性樹脂であり、光学部品として使用可能なものであれば、いかなる熱可塑性樹脂であっても本発明は適用可能である。
【実施例】
【００５２】
（実施例１）
このような製造工程を経てペンタダハプリズムを製造する具体的な方法について説明する。
【００５３】
ＣＯＰ樹脂（日本ゼオン社製ＺＥＯＮＥＸ  Ｅ４８Ｒ、Ｔｇ：１３９℃）を用いて、上記実施形態で説明した工程により、ペンタダハプリズムの成形を行う。
【００５４】
下型１０の当接面６１は２つの平面から構成されている。当接面６１の２つの平面はそれぞれ上型５２の最終反射面Ｃｍ及び入射面Ｄｍと平行となるように配置されており、二面角は約１２０度である。２つの平面間はＲ面取りされており、当接面６１は滑らかに接続されている。側面Ｂｍは離型をスムーズにするため、プレス軸方向に対し、３度の抜き勾配が形成されている。
【００５５】
上型５２の最終反射面Ｃｍ及び入射面Ｄｍの先端は、欠け防止のため０．５ｍｍ程度面取りされている。またプレス軸に直交する仮想の面へ上型成形面を投影した、上型投影面の形状は、角をＲ面取りした長方形をしており、上摺動面６３を高精度に加工しやすい形状となっている。
【００５６】
胴型５３の胴当接面６２は２つの平面から構成されている。胴当接面６２の２つの平面はそれぞれ上型５２の最終反射面Ｃｍ及び入射面Ｄｍと平行となるように配置されており、二面角は約２４０度である。２つの平面間はＲ面取りされており、胴当接面６２は滑らかに接続されている。
【００５７】
まず図１（ａ）に示すような、ノズル６の下に下型１０で吐出材料を受ける構成からなる装置により吐出を行う。下型１０は１８０℃に予め加熱保温されている。ノズル６より、２６０℃で加熱溶融させた成形素材９を吐出する（載置工程）。
【００５８】
成形品５６であるペンタダハプリズムは厚肉形状であるため、成形素材９を下型１０に高く盛る必要がある。しかし成形素材９は溶融状態であるため粘度が低く、吐出後次第に自重で変形し、型から溢れようとする。このとき出射面Ｅｍと前上部面Ｆｍ間の距離よりも、側面Ｂｍ間の距離が短いので、側面Ｂｍ側に樹脂が溢れようとするが、当接面６１が迫り出しているため、流出を抑えることができる。更に下型１０はＴｇ＋約４０℃である１８０℃に加熱保温されているため、成形素材９が下型１０の側面Ｂｍ等の成形面に貼り付き、出射面Ｅｍや前上部面Ｆｍからの樹脂溢れも抑制する。ゆえに、下型１０から樹脂を溢れさせることなく成形素材９を吐出させることができる。これによりプレス工程において、樹脂溢れで下型１０の当接面６１と胴型５３の胴当接面６２間に樹脂が挟まり、成形品５６にバリが発生するのを防ぐことができる。
【００５９】
次に吐出された樹脂は、切断治具２１によりノズル６から切断され、下型１０上に吐出される（切断工程）。
【００６０】
吐出された成形素材９の上部には切断工程で生じた先細りの突起形状を有している。この成形素材９に対し、図１（ｂ）に示すように、成形素材９の上部よりハロゲンヒータ３１を用いて加熱を行う。ハロゲンヒータ３１から照射される赤外線が成形素材９の突起部先端に集光するようにハロゲンヒータ３１を配置し、赤外線を照射する。成形素材９の突起形状が消失したところで赤外線の照射を停止する（痕消し工程）。
【００６１】
続いて図１（ｃ）に示すように、成形素材９を載置した下型１０をプレス装置５００の所定の位置に配置し、成形素材９を下型１０、上型５２及び胴型５３でプレスする。上型５２及び胴型５３は予めＴｇ＋２０℃である１６０℃に加熱保温しておく。また、このときのプレス圧は５．５ＭＰａである。プレス後、プレス圧を維持したまま成形型５０を徐々に冷却し、成形型５０をＴｇ−２０℃である１３０℃まで冷却する（プレス工程）。
【００６２】
冷却完了後、上型５２を成形品５６から離間させた後、一度離間させた上型５２を成形品５６に再度押し当て、次いで上型５２を成形品５６に押し当てた状態で胴型５３を成形品５６から離間させて、離型を行う。最後に成形品５６を下型１０から取出し、成形品５６であるペンタダハプリズムを得る（離型工程）。
【００６３】
得られた成形品５６は、最終反射面Ｃと入射面Ｄの周囲に連続して形成されている切欠５７を有する。切欠５７は最終反射面Ｃと入射面Ｄに隣接する壁面５８と、側面Ｂ、出射面Ｅ、前上部面Ｆ及び壁面５８に隣接する台座面５９からなる。切欠５７の台座面５９は２つの平面から構成されている。当接面６１の２つの平面はそれぞれ最終反射面Ｃ及び入射面Ｄと平行に配置されており、二面角は約１２０度である。２つの平面間はＲ面取りされており、台座面５９は滑らかに接続されている。また離型変形を防ぐため、側面Ｂ同士は６度傾斜している。壁面５８は胴上摺動面６４の一部の形状を転写しているため、最終反射面Ｃ及び入射面Ｄの形状はそれぞれ２つの角をＲ面取りした長方形となっている。
【００６４】
（実施例２）
図６（ａ）に示す下型７１と、下型７１に対応する図示しない胴型と上型５２を用いて成形を行う。
【００６５】
下型７１の当接面６１は２つの平面から構成されている。当接面６１の２つの平面の二面角は１７０度である。２つの平面間はＲ面取りされており、当接面６１は滑らかに接続されている。
【００６６】
載置工程において、成形品５６であるペンタダハプリズムは厚肉形状であるため、成形素材９を下型７１に高く盛る必要がある。しかし成形素材９は溶融状態であるため粘度が低く、吐出後次第に自重で変形し、型から溢れようとする。このとき出射面Ｅｍと前上部面Ｆｍ間の距離よりも、側面Ｂｍ間の距離が短いので、側面Ｂｍ側に樹脂が溢れようとするが、当接面６１が迫り出しているため、流出を抑えることができる。更に下型７１はＴｇ＋約４０℃である１８０℃に加熱保温されているため、成形素材９が下型７１の側面Ｂｍ等の成形面に貼り付き、出射面Ｅｍや前上部面Ｆｍからの樹脂溢れも抑制する。ゆえに、下型７１から樹脂を溢れさせることなく成形素材９を吐出させることができる。これによりプレス工程において、樹脂溢れで下型７１の当接面６１と対応する胴型の胴当接面間６２に樹脂が挟まり、成形品５６にバリが発生するのを防ぐことができる。
【００６７】
その他の工程は実施例１と同様である。
【００６８】
（実施例３）
図６（ｂ）に示す下型７２と、下型７２に対応する図示しない胴型と上型５２を用いて成形を行う。
【００６９】
下型７２の当接面６１は３つの平面から構成されている。当接面６１の隣接する２つの平面の二面角は順番に１５０度、１５０度であり、中央の平面はプレス軸に対して垂直である。平面間はそれぞれＲ面取りされており、当接面６１は滑らかに接続されている。
【００７０】
載置工程において、成形品５６であるペンタダハプリズムは厚肉形状であるため、成形素材９を下型７２に高く盛る必要がある。しかし成形素材９は溶融状態であるため粘度が低く、吐出後次第に自重で変形し、型から溢れようとする。このとき出射面Ｅｍと前上部面Ｆｍ間の距離よりも、側面Ｂｍ間の距離が短いので、側面Ｂｍ側に樹脂が溢れようとするが、当接面６１が迫り出しているため、流出を抑えることができる。更に下型７２はＴｇ＋約４０℃である１８０℃に加熱保温されているため、成形素材９が下型７２の側面Ｂｍ等の成形面に貼り付き、出射面Ｅｍや前上部面Ｆｍからの樹脂溢れも抑制する。ゆえに、下型７２から樹脂を溢れさせることなく成形素材９を吐出させることができる。これによりプレス工程において、樹脂溢れで下型７２の当接面６１と対応する胴型の胴当接面６２間に樹脂が挟まり、成形品５６にバリが発生するのを防ぐことができる。
【００７１】
その他の工程は実施例１と同様である。
【００７２】
（実施例４）
図６（ｃ）に示す下型７３と、下型７３に対応する図示しない胴型と上型５２を用いて成形を行う。
【００７３】
下型７２の当接面６１は４つの平面から構成されている。両脇の２つの平面はプレス軸に対し垂直であり、隣接する２つの平面の二面角は順番に２４７．５度、４５度、２４７．５度である。平面間はそれぞれＲ面取りされており、当接面６１は滑らかに接続されている。
【００７４】
載置工程において、成形品５６であるペンタダハプリズムは厚肉形状であるため、成形素材９を下型７３に高く盛る必要がある。しかし成形素材９は溶融状態であるため粘度が低く、吐出後次第に自重で変形し、型から溢れようとする。このとき出射面Ｅｍと前上部面Ｆｍ間の距離よりも、側面Ｂｍ間の距離が短いので、側面Ｂｍ側に樹脂が溢れようとするが、当接面６１が迫り出しているため、流出を抑えることができる。更に下型７３はＴｇ＋約４０℃である１８０℃に加熱保温されているため、成形素材９が下型７３の側面Ｂｍ等の成形面に貼り付き、出射面Ｅｍや前上部面Ｆｍからの樹脂溢れも抑制する。ゆえに、下型７３から樹脂を溢れさせることなく成形素材９を吐出させることができる。これによりプレス工程において、樹脂溢れで下型７３の当接面６１と対応する胴型の胴当接面６２間に樹脂が挟まり、成形品５６にバリが発生するのを防ぐことができる。
【００７５】
その他の工程は実施例１と同様である。
【００７６】
（比較例）
図７に示す下型９１、上型９２及び胴型９３を用いて成形を行う。
【００７７】
下型９１の当接面６１は１つの平面で構成されており、平面はプレス軸に対し垂直である。側面Ｂｍは離型をスムーズにするため、プレス軸方向に対し、３度の抜き勾配が形成されている。
【００７８】
上型９２の最終反射面Ｃｍ及び入射面Ｄｍの先端は欠け防止のため０．５ｍｍ程度面取りされている。またプレス軸に直交する面へ上型成形面の投影面の形状は、角をＲ面取りした長方形をしており、上摺動面６３を高精度に加工しやすい形状となっている。
【００７９】
胴型９３の胴当接面６２は１つの平面で構成されており、平面はプレス軸に対し垂直である。
【００８０】
載置工程において、成形品５６であるペンタダハプリズムは厚肉形状であるため、成形素材９を下型９１に高く盛る必要がある。しかし成形素材９は溶融状態であるため粘度が低く、吐出後次第に自重で変形し、型から溢れようとする。このとき出射面Ｅｍと前上部面Ｆｍ間の距離よりも、側面Ｂｍ間の距離が短いので、側面Ｂｍ側に樹脂が溢れてしまう。この状態の下型９１と成形素材９でプレス工程を行うと、下型９１の当接面６１と胴型９３の胴当接面６２間に樹脂が挟まり、成形品５６にバリが発生し、不良となる。
【００８１】
以上、実施例および比較例の一覧表を表１に示す。
【００８２】
【表１】
2017080927.tif 000003
【符号の説明】
【００８３】
９  成形素材
１０  下型
５０  成形型
５２  上型
５３  胴型
５６  成形品
５７  切欠
５８  壁面
５９  台座面
６１  当接面
６２  胴当接面
６３  上摺動面
６４  胴上摺動面
６５  下摺動面
６６  胴下摺動面
１００  吐出装置
２００  切断装置
３００  痕消し装置
５００  プレス装置
Ａ  ダハ反射面
Ｂ  側面
Ｃ  最終反射面
Ｄ  入射面
Ｅ  出射面
Ｆ  前上部面
【図１】
2017080927.tif 000004
【図２】
2017080927.tif 000005
【図３】
2017080927.tif 000006
【図４】
2017080927.tif 000007
【図５】
2017080927.tif 000008
【図６】
2017080927.tif 000009
【図７】
2017080927.tif 000010