(57)【要約】【課題】成形面と成形素材との間に形成される空気溜りの発生を防止してこの空気溜りが成形品に残らないようにする。【解決手段】一対の上型１２及び下型１４間に成形素材を配置し、加熱軟化させて押圧することにより成形品を得る際に、成形素材は下型１４の曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを持つ球状の第１素材２０と、それと別の第２素材２２を有し、第１素材２０と第２素材２２を一対の上型１２及び下型１４で成形する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の成形型間に成形素材を配置し加熱軟化させて押圧することにより成形品を得る成形品の製造方法において、
前記成形素材は型の曲率半径よりも小さい曲率半径を持つ球状の第１素材と、それと別の第２素材を有し、前記第１素材と前記第２素材を前記一対の成形型で成形する
ことを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記第２素材の外面を、支持部材で支持して位置決めする
ことを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項３】
前記支持部材は、前記一対の成形型を構成する上型と下型を嵌合する筒状スリーブである
ことを特徴とする請求項２に記載の成形品の製造方法。
【請求項４】
前記支持部材は、前記一対の成形型を構成する上型と下型を嵌合する筒状スリーブの内面に嵌合されている筒状位置決め部材である
ことを特徴とする請求項２に記載の成形品の製造方法。
【請求項５】
前記第２素材が前記第１素材よりも大きい
ことを特徴とする請求項２に記載の成形品の製造方法。
【請求項６】
前記第１素材と前記第２素材の体積の総和が成形品の体積と同等に調整されている
ことを特徴とする請求項２に記載の成形品の製造方法。
【請求項７】
前記第２素材は球の一部を平面で切り取った形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項８】
前記第２素材の外径が成形品の外径と同等である
ことを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項９】
前記第２素材が円柱状で端面が球面又は平面である
ことを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性素材を加熱軟化させて押圧することにより成形品を得る成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、図１３に示すように、ボール素材（ボールプリフォーム）２０を用いて上型１２及び下型１４により球状の凸面を有する成形品を成形するとき、ボール素材２０の曲率半径ｒｇが下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも大きい場合、先端に形成される空気封入部２８の空気を逃がさなければ良好な転写精度が得られないという不具合があった。
【０００３】
これを解決すべく、例えば特許文献１では、ボール素材に空気の逃げる溝を予め設けておき、その空気を外部に逃がして成形する技術が開示されている。これにより、成形品にできる空気溜まり（エアートラップ）を防止する。
【０００４】
また、例えば特許文献２では、型セットのキャビテイ内を真空に減圧して成形し空気を成形しないようにした技術が開示されている。これにより、ガラスゴブの形状に工夫を凝らすことなく、成形品の光学機能面にガス残り転写不良の発生を防止することができるというものである。
【特許文献１】特開２００６−１５１７８０号公報
【特許文献２】特開平９−３０８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、予めボール素材に溝を設けることで、溝の加工に時間とコストを要し、また、成形後には成形品に溝の跡が残るというリスクがある。
また、特許文献２では、成形装置を減圧して空気の封入を避けるための真空装置等が大掛かりとなり、製造コストの増大につながる。また、真空ゆえ揮発性素材の揮発を助長して成形品の表面が曇ることがある。
【０００６】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、型の成形面と成形素材との間に形成される空気溜りの発生を防止してこの空気溜りが成形品に残らないようにして前記型の成形面の形状転写を確保した成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
一対の成形型間に成形素材を配置し加熱軟化させて押圧することにより成形品を得る成形品の製造方法において、
前記成形素材は型の曲率半径よりも小さい曲率半径を持つ球状の第１素材と、それと別の第２素材を有し、前記第１素材と前記第２素材を前記一対の成形型で成形する
ことを特徴とする成形品の製造方法。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の成形品の製造方法において、
前記第２素材の外面を、支持部材で支持して位置決めすることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の成形品の製造方法において、
前記支持部材は、前記一対の成形型を構成する上型と下型を嵌合する筒状スリーブであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の成形品の製造方法において、
前記支持部材は、前記一対の成形型を構成する上型と下型を嵌合する筒状スリーブの内面に嵌合されている筒状位置決め部材であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項２に記載の成形品の製造方法において、
前記第２素材が前記第１素材よりも大きいことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項２に記載の成形品の製造方法において、
前記第１素材と前記第２素材の体積の総和が成形品の体積と同等に調整されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載の成形品の製造方法において、
前記第２素材は球の一部を平面で切り取った形状であることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項１に記載の成形品の製造方法において、
前記第２素材の外径が成形品の外径と同等であることを特徴とする。
【００１２】
請求項９に係る発明は、請求項１に記載の成形品の製造方法において、
前記第２素材が円柱状で端面が球面又は平面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一対の成形型間に配置された成形素材は型の曲率半径よりも小さい曲率半径を持つ球状の第１素材と、それと別の第２素材を有し、第１素材と第２素材を一対の成形型で成形することにより、型の成形面と成形素材との間に形成される空気溜りの発生を防止して成形品に残さないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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〜図３は、第１の実施の形態の成形品の製造方法を示している。
【００１５】
図１は、成形素材が収容された型セットの組立工程及び加熱工程を示し、図２は、成形中の成形工程を示し、図３は、成形完了後の工程を示している。
図１において、型セット１０は、一対の成形型としての上型１２及び下型１４、筒状スリーブ１６、及び支持部材としての筒状位置決め部材１８を有している。
【００１６】
上型１２は鍔付き円柱状をなし、大径のフランジ部１２１と小径の柱状部１２２とを有している。この柱状部１２２の軸方向の端面には、平面状の成形面１２ａが形成されている。
【００１７】
また、下型１４も鍔付き円柱状をなし、大径のフランジ部１４１と小径の柱状部１４２とを有している。この柱状部１４２の軸方向（Ｏ軸方向）の端面には、凹球面状の成形面１４ａとその周囲に平面状の成形面１４ｂが形成されている。なお、成形面１４ａは球面に限らず非球面等であってもよい。
【００１８】
筒状スリーブ１６は円筒状をなし、下型１４の柱状部１４２の外周面に嵌合されている。また、筒状位置決め部材１８は段付き円筒状をなし、大径のフランジ部１８１と小径の筒状部１８２とを有している。
【００１９】
この筒状位置決め部材１８のフランジ部１８１は、筒状スリーブ１６の軸方向（Ｏ軸方向）の一端開放面（上型１２に近い側）に当接され、その筒状部１８２が筒状スリーブ１６の内面に嵌合されている。なお、筒状位置決め部材１８の軸方向（Ｏ軸方向）の長さは、筒状スリーブ１６の略半分程度に設定されている。
【００２０】
上型１２は、筒状位置決め部材１８の軸方向の一端側から嵌挿され、下型１４は、筒状スリーブ１６の軸方向の他端側から嵌挿されている。これら、上型１２及び下型１４は、それぞれの成形面１２ａ，１４ａが対向するように配置されている。
【００２１】
本実施形態では、上型１２は、筒状位置決め部材１８の軸方向に摺動可能となっている。また、上型１２の成形面１２ａと下型１４の成形面１４ａとの間には、成形素材としての球状の第１素材２０と、これとは別の球状の第２素材２２とが軸方向の上下に配置されている。第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの略中央に載置されている。
【００２２】
第２素材２２は、この第１素材２０の上に載せられた状態で上型１２の成形面１２ａとの間に配置されている。第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを有している（ｒｄ≧ｒｇ）。
【００２３】
これにより、後述するように、下型１４の成形面１４ａと第１素材２０との間の空気が外周側に押し出され、成形品に空気溜りが生じるのが回避される。
また、第２素材２２の曲率半径ｒＧは、第１素材２０よりも大きな曲率半径を有している。この第２素材２２は、その外表面を筒状位置決め部材１８の内面に当接されて支持されている。この状態で、第１素材２０と第２素材２２とは軸方向の１点で接触している。さらに、第１素材２０及び第２素材２２の中心を結ぶ軸線が、型中心軸Ｏに一致するように保持されている。
【００２４】
これにより、成形時には、まず第１素材２０が下型１４の成形面１４ａに精度よく転写されるとともに、軟化した第１素材２０及び第２素材２２は中心から外周側に向かって均等に広げられていく。このため、転写精度の良好な成形品を得ることができる。これに対し、第１素材２０及び第２素材２２の中心を結ぶ軸線が型中心軸Ｏに一致していないと、成形後の製品の形状精度が悪化するおそれがある。
【００２５】
さらに、本実施形態を含む全ての実施形態に共通することであるが、第１素材２０と第２素材２２の体積の総和が、成形品の体積と同等か若しくは少し小さ目となるように調整されている。
【００２６】
これにより、所望の形状の成形品を成形する場合、まず、下型１４の成形面１４ａに配置される第１素材２０の大きさ（外径）を決定する。その場合、第１素材２０の大きさ（曲率半径ｒｇ）を、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さくすることが重要である。次に、成形品の体積から第１素材２０の体積を減算することにより、第２素材２２の大きさ（外径）を決定することができる。
【００２７】
こうして、例えば、下型１４の成形面１４ａに載置された下方の第１素材２０の曲率半径ｒｇが小さく、上方の第２素材２２の曲率半径ｒＧが大きい組み合わせの成形素材が選択される。このように、下方の第１素材２０の曲率半径ｒｇが小さく、上方の第２素材２２の曲率半径ｒＧが大きいと、上型１２の成形面１２ａの径を大きくとることができるため、成形品が光学素子の場合、その光学有効面を広くとることができる。
【００２８】
なお、第１素材２０と第２素材２２の体積の総和が、成形品の体積よりも大きい場合は、上型１２及び下型１４と筒状スリーブ１６等との間の隙間にガラス素材が入り込み、これがバリとなったり、ガラス素材の圧力で型を破損するおそれがある。このため、第１素材２０と第２素材２２の体積の総和は、成形品の体積と同等か又はそれ以下であることが望ましい。
【００２９】
本実施形態では、この第１素材２０及び第２素材２２として、例えば市販の光学ガラス素材が用いられている。なお、ガラス素材以外にも、例えば合成樹脂を用いることができる。
【００３０】
また、上型１２、下型１４、筒状スリーブ１６、及び筒状位置決め部材１８は、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金を研削、研磨して仕上げられている。
加熱工程においては、第１素材２０及び第２素材２２がガラス転移点からガラス軟化点付近の温度にまで加熱される。これにより、第１素材２０及び第２素材２２は変形可能な粘度に軟化される。
【００３１】
次いで、図２に示すように、成形時には、下型１４に対し上型１２が筒状位置決め部材１８内を軸方向（Ｏ軸方向）に接近移動して第２素材２２を押圧する。これにより、第２素材２２は筒状位置決め部材１８内を第１素材２０に向けて移動していく。こうして、第２素材２２が第１素材２０に接近移動して、軟化した第１素材２０が第２素材２２からの付勢圧により押しつぶされ、両者は界面で接合される。
【００３２】
このとき、第２素材２２は第１素材２０よりも大きいため、第２素材２２の自重により第１素材２０が先に押しつぶされていく。また、この場合、第１素材２０の曲率半径ｒｇは、下型１４の凹状の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さいので、下型１４の凹状の成形面１４ａに存在していた空気は、中心から外周側に向けて押し出される。
【００３３】
こうして押し出された空気は、成形完了前までに凹状の成形面１４ａと球状の第１素材２０の外周面との間に形成された隙間から排出されていく。排出された空気は、上型１２及び下型１４と筒状スリーブ１６との間のわずかな隙間から逃げていく。こうして、下型１４の凹状の成形面１４ａと球状の第１素材２０との間に、空気溜りが生じるのが回避される。
【００３４】
同様に、図２に示すように、第２素材２２の曲率半径ｒＧは、上型１２の成形面（平面）１２ａの曲率半径（∞）よりも小さいので、球状の第２素材２２の外面と上型１２の成形面１２ａとの間に存在していた空気は、中心から外周側に向けて押し出される。こうして、上型１２の成形面１２ａと球状の第２素材２２との間にも、空気溜りが生じるのが回避される。
【００３５】
図３は、成形完了後の状態を示している。
成形完了状態では、上型１２のフランジ部１２１が、筒状位置決め部材１８のフランジ部１８１に当接して位置決めされている。この状態では、第１素材２０と第２素材２２とは完全に融合されて一体となった成形品（光学素子）３６が得られる。
【００３６】
この成形品３６は、肉厚の円柱部３６ａの中央に球部３６ｂが突出した形状を有し、光学レンズとして用いられる。
本実施形態によれば、下型１４の凹状の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇの第１素材２０を、下型１４の凹状の成形面１４ａの中心部に当接しつつ成形することで、成形途中で空気を排出しつつ成形することができる。このため、下型１４の凹状の成形面１４ａと第１素材２０との間に形成される空気溜りの発生を防止して、この空気溜りが成形品に残らないようにすることができる。
【００３７】
このため、キズや空気溜りのない高精度な成形品３６を得ることができる。
また、第１素材２０のみを用いた場合の成形品３６に対する体積不足分は、第２素材２２で調整することができるので、第２素材２２の体積を調整することで所望形状の成形品を得ることができる。さらに、第１素材２０と第２素材２２の体積の総和は、成形品の体積と同等となるように調整することで、形状精度の高い成形品を得ることができる。
【００３８】
また、筒状位置決め部材１８を型の一部として用いることで、成形品の特に外形を変更する際には、筒状位置決め部材１８の形状を変更することで対応することができる。
［第２の実施の形態］
図４は、第２の実施の形態の成形品の製造方法を示している。なお、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説明する。
【００３９】
第１の実施の形態では、支持部材として、筒状スリーブ１６の内面に嵌合した筒状位置決め部材１８を用いた場合について説明した。しかし、型セット１０が、例えば図４に示すように、筒状位置決め部材１８を用いない構成であってもよい。
【００４０】
この図４によれば、型セット１０は、上型１２、下型１４、及び支持部材としての筒状スリーブ１６を有している。上型１２及び下型１４は、筒状スリーブ１６の内部で、それぞれの成形面１２ａ，１４ａが対向するように筒状スリーブ１６の両端側から嵌挿されている。第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａに載置されている。第２素材２２は、この第１素材２０の上に載った状態で上型１２の成形面１２ａとの間に配置されている。
【００４１】
なお、図４では、第２素材２２は、筒状スリーブ１６の内面に支持されていない。このため、第２素材２２を型中心軸Ｏに一致するように位置決めするのは困難な場合も考えられる。これを解決すべく、例えば、第２素材２２の大きさを、筒状スリーブ１６の内面に当接する大きさとするとよい。
【００４２】
又は、筒状スリーブ１６の側面に不図示の位置決め部材を挿入可能な複数の孔を形成しておくとよい。こうすることで、不図示の位置決め部材により第２素材２２を側方から位置決めすることができる。
【００４３】
その他の構成、作用は、第１の実施の形態で説明したのと同様である。
本実施形態によれば、第１素材２０の曲率半径ｒｇは、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さいので、下型１４の成形面１４ａと第１素材２０との間に空気溜りが発生するのを防止することができる。また、第１の実施の形態のような筒状位置決め部材１８を用いないので、型セット１０の構成を簡略化することができる。
［第３の実施の形態］
図５及び図６は、第３の実施の形態の成形品の製造方法を示している。なお、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説明する。
【００４４】
本実施形態では、球状の第２素材２２の外面を支持部材（１８）で支持して位置決めする例を示している。
すなわち、図５に示すように、筒状スリーブ１６の内面に、支持部材としての筒状位置決め部材１８が嵌挿されている。この筒状位置決め部材１８は、下型１４の成形面１４ａの周囲でかつ平面状の成形面１４ｂ上に載置されている。球状の第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａに載置されている。この第１素材２０の曲率半径ｒｇは、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さく設定されている。また、第２素材２２は、筒状位置決め部材１８の上端縁に支持されている。
【００４５】
すなわち、筒状位置決め部材１８は、軸方向の一端を下型１４上に載置された状態で、他端の内周端縁で第２素材２２を支持している。この第２素材２２は、筒状位置決め部材１８に支持された状態で、その中心が型中心軸Ｏに一致するように位置決めされている。また、この第２素材２２は、筒状位置決め部材１８に載置された状態で第１素材２０と非接触とされている。この第２素材２２の体積を調整することで、完成品の体積の微調整を行うことができる。
【００４６】
本実施形態においても、第１素材２０の曲率半径ｒｇは、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さいので、下型１４の成形面１４ａと第１素材２０との間に空気溜りが発生することはない。
【００４７】
また、型セット１０を組立てた状態で、第１素材２０と第２素材２２とは非接触であるため、これら第１素材２０と第２素材２２の中心を個別に型中心軸Ｏに一致させることが容易である。また、第１素材２０と第２素材２２とは個別に加熱され、軟化するが、加熱途中で第１素材２０が第２素材２２の自重により押しつぶされるおそれはない。
【００４８】
なお、型セット１０の組立て状態で第１素材２０と第２素材２２とが非接触でなければならないわけではなく、接触していてもかまわない。ただし、第１素材２０と第２素材２２とを接触させたときに、夫々の中心が型中心軸Ｏに一致するように配置するのが好ましい。
【００４９】
図６は、成形完了後の状態を示している。
成形完了状態では、上型１２のフランジ部１２１が、筒状スリーブ１６の上端面に当接して位置決めされている。この状態では、第１素材２０と第２素材２２とは完全に融合されて成形品（光学素子）３６が成形されている。
【００５０】
この成形品３６は、肉厚の円柱部３６ａの一端の中央から球部３６ｂが突出し、円柱部３６ａの他端にはフランジ部３６ｃを有している。
本実施形態によれば、成形品の外径（円柱部）を変化させたい場合においても、筒状位置決め部材１８の内径を変更することで対応することができる。よって、成形品の形状を変化させたい場合でも、型セット１０の構成部材を変更することなく、筒状位置決め部材１８の変更のみで対応することができる。このため、設計の自由度が増大する。
【００５１】
また、第１素材２０と第２素材２２とが非接触であるため、夫々の中心を個別に型中心軸Ｏに一致させることができる。さらに、筒状位置決め部材１８を型の一部として用いることで、成形品の形状を簡単に変更することができる。
【００５２】
なお、この場合も、第１素材２０の曲率半径ｒｇは、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さいので、下型１４の成形面１４ａと第１素材２０との間に空気溜りは発生しない。
［第４の実施の形態］
図７は、第４の実施の形態の成形品の製造方法を示している。なお、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説明する。
【００５３】
本実施形態において、型セット１０は、一対の成形型としての上型１２及び下型１４、筒状スリーブ１６、及び筒状位置決め部材１８と、を有している。
上型１２は、大径のフランジ部１２１と小径の柱状部１２２とを有し、この柱状部１２２の軸方向の端面に平面状の成形面１２ａが形成されている。
【００５４】
また、下型１４も、大径のフランジ部１４１と小径の柱状部１４２とを有し、この柱状部１４２の軸方向の端面に、凹球面状の成形面１４ａが形成されている。
上型１２の成形面１２ａと下型１４の成形面１４ａとの間には、成形素材としての球状の第１素材２０と、これとは別の球状の第２素材２２とが上下に配置されている。第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａに載置されている。第２素材２２は、この第１素材２０の上に載せられた状態で上型１２の成形面１２ａとの間に配置されている。
【００５５】
第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを有している（ｒｄ≧ｒｇ）。
また、図７に示すように、第１素材２０上に載せられた状態の第２素材２２は、第１素材２０よりも小さな曲率半径を有している。この第２素材２２は、その外面を筒状位置決め部材１８の内面に当接されて支持されている。この状態で、第１素材２０及び第２素材２２の中心が型中心軸Ｏに一致するように保持されている。図７の例では、上型１２の柱状部１２２の径と第２素材２２の径とは等しい値に設定されている。
【００５６】
本実施形態においては、第２素材２２は、第１素材２０の体積では足りない成形品の不足分の体積を補充する役目を果たしている。この場合も、第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを有しているので、成形品に空気溜りが生じることはない。
【００５７】
この場合に成形される成形品の形状は、図示しないが、外観が円柱状で中央から球面が突出した形状をなしている。ただし、第２素材２２の径が第１素材２０の径に比較して小さいので、上型柱状部１２２の径が小さくなり、よって上面の有効面の径が小さくなる。
［第５の実施の形態］
図８は、第５の実施の形態の成形品の製造方法を示している。なお、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説明する。
【００５８】
本実施形態では、上型１２の成形面１２ａと下型１４の成形面１４ａとの間には、成形素材としての球状の第１素材２０と、これとは別の球状の第２素材２２とが上下に配置されている。第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａに載置されている。
【００５９】
第２素材２２は、この第１素材２０の上に載せられた状態で上型１２の成形面１２ａとの間に配置されている。第１素材２０上に載せられた状態の第２素材２２は、第１素材２０よりも大きな曲率半径を有している。
【００６０】
第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを有している（ｒｄ≧ｒｇ）。
また、図８に示すように、第２素材２２は、その外面を筒状位置決め部材１８の内面に当接されて支持されている。この状態で、第１素材２０及び第２素材２２の中心が型中心軸Ｏに一致するように保持されている。図８の例では、上型１２の柱状部１２２の径と第２素材２２の径とは等しい値に設定されている。
【００６１】
この場合も、第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを有しているので、成形品に空気溜りが生じることはない。
この場合に成形される成形品の形状は、図示しないが、外観が円柱状で中央に球面が突出した形状をなす。ただし、第２素材２２の径が第１素材２０よりも大きいので、上型柱状部１２２の径が大きくなり、よって上面の有効面の径が大きくなる。
【００６２】
また、図７（第４の実施の形態）と図８（本実施形態）とを比較すると、第１素材２０と第２素材２２の体積の総和を同等とすることで成形品の厚みは同等である。いっぽう、図８の方が、上型１２の成形面１２ａの径が大きい。このため、大きい径の上型１２の成形面１２ａで成形素材を押圧することができ、その成形面１２ａを第２素材２２に転写できるため、成形品が光学素子である場合の光学有効径を大きくとることができる。
［第６の実施の形態］
図９〜図１１は、第６の実施の形態の成形品の製造方法を示している。なお、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説明する。
【００６３】
本実施形態では、第２素材２２は球の一部を平面で切り取った部分球の形状を有している。なお、ここでの部分球とは、球面と平面で構成される形状、半球、半球より肉厚の薄い形状、或いは半球より肉厚の厚い形状をいうものとする。
【００６４】
図９において、型セット１０は、一対の成形型としての上型１２、下型１４、及び筒状スリーブ１６を有している。上型１２及び下型１４は、筒状スリーブ１６の内部で夫々の成形面１２ａ，１４ａが対向するように筒状スリーブ１６の両端側から嵌挿されている。
【００６５】
上型１２は鍔付き円柱状をなし、大径のフランジ部１２１と小径の柱状部１２２とを有している。この柱状部１２２の軸方向の端面に、平面状の成形面１２ａが形成されている。
【００６６】
また、下型１４も鍔付き円柱状をなし、大径のフランジ部１４１と小径の柱状部１４２とを有している。この柱状部１４２の軸方向の端面に、凹球面状の成形面１４ａとその周囲に平面状の成形面１４ｂが形成されている。なお、成形面１４ａは球面に限らず非球面であってもよい。
【００６７】
上型１２は、筒状スリーブ１６の内部で軸方向に摺動可能となっている。また、上型１２の成形面１２ａと下型１４の成形面１４ａとの間には、成形素材としての球状の第１素材２０と、これとは別の部分球状の第２素材２２とが上下に配置されている。第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａに載置されている。この第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを有している（ｒｄ≧ｒｇ）。
【００６８】
部分球をなす第２素材２２は、その最外径が第１素材２０よりも大きい径に設定されている。第１素材２０と第２素材２２とは１点で接触している。この第２素材２２は、その外面を筒状スリーブ１６の内面に嵌合的に挿入されて支持されている。従って、部分球をなす第２素材２２が半球球の場合は、球の直径が筒状スリーブ１６の内径になる。
【００６９】
この状態で、第１素材２０及び第２素材２２の中心が型中心軸Ｏに一致するように保持されている。
なお、第１の実施の形態で説明したように、第１素材２０と第２素材２２の体積の総和は、成形品の体積と同等か若干小さ目となるように調整されている。
【００７０】
図１０において、成形時には、第１素材２０及び第２素材２２がガラス転移点からガラス軟化点付近の温度にまで加熱される。次いで、下型１４に対し上型１２が接近移動して第２素材２２を押圧する。これにより、第２素材２２は筒状スリーブ１６内を第１素材２０に向けて移動していく。こうして、第２素材２２が第１素材２０に接近移動して、軟化した第１素材２０が第２素材２２からの付勢圧により押しつぶされ、界面で接合される。
【００７１】
このとき、第２素材２２は第１素材２０よりも大きいため、第２素材２２の自重により第１素材２０が先に押しつぶされていく。また、この場合、第１素材２０の曲率半径ｒｇは、下型１４の凹状の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さいので、下型１４の凹状の成形面１４ａに存在していた空気は、中心から外周側に向けて押し出される。
【００７２】
同様に、第２素材２２の曲率半径ｒＧは、上型１２の成形面１２ａの曲率半径（∞）よりも小さいので、第２素材２２と上型１２の成形面１２ａとの間に存在していた空気は、中心から外周側に向けて押し出される。
【００７３】
前記により押し出された空気は、成形完了前までに凹状の成形面１４ａと球状の第１素材２０の外周面との間に形成された隙間から排出されていく。排出された空気は、上型１２及び下型１４と筒状スリーブ１６との間のわずかな隙間から逃げていく。こうして、下型１４の凹状の成形面１４ａと球状の第１素材２０との間に、空気溜りが生じるのが回避される。
【００７４】
図１１は、成形完了後の状態を示している。
成形完了状態では、上型１２のフランジ部１２１が、筒状スリーブ１６の上端面に当接して位置決めされている。この状態では、第１素材２０と第２素材２２とは完全に融合されて成形品（光学素子）３６が成形される。
【００７５】
この成形品３６は、肉厚の円柱部３６ａの中央から球部３６ｂが突出した形状を有している。
本実施形態によれば、第２素材２２の外径が当該スリーブの内径と同等にしてあることから、素材を位置決めするための別部材を使用することなく、筒状スリーブ１６をもって素材の位置調整が可能となる。
【００７６】
さらに、第２素材２２の外径が成形品の外径と同等であることから、ガラス素材の変形量が少なくてすむ。これにより、成形時間が短縮化される。
この場合も、第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを有しているので、成形品に空気溜りが生じることはない。
［第７の実施の形態］
図１２は、第７の実施の形態の成形品の製造方法を示している。なお、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説明する。
【００７７】
本実施形態では、第２素材２２は円柱状で一端面が球面２２ａ、他端面が平面２２ｂを有している。
図１２において、型セット１０は、一対の成形型としての上型１２、下型１４、及び筒状スリーブ１６を有している。上型１２及び下型１４は、筒状スリーブ１６の内部で夫々の成形面１２ａ，１４ａが対向するように筒状スリーブ１６の両端側から嵌挿されている。
【００７８】
上型１２は鍔付き円柱状をなし、大径のフランジ部１２１と小径の柱状部１２２とを有し、柱状部１２２の軸方向の端面に、平面状の成形面１２ａが形成されている。
また、下型１４も鍔付き円柱状をなし、大径のフランジ部１４１と小径の柱状部１４２とを有し、柱状部１４２の軸方向の端面に、凹球面状の成形面１４ａとその周囲に平面状の成形面１４ｂが形成されている。
【００７９】
上型１２は、筒状スリーブ１６の内部で軸方向に摺動可能となっている。また、上型１２の成形面１２ａと下型１４の成形面１４ａとの間には、成形素材としての球状の第１素材２０と、これとは別の第２素材２２とが上下に配置されている。第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａに載置されている。この第１素材２０は、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さい曲率半径ｒｇを有している（ｒｄ≧ｒｇ）。
【００８０】
なお、第２素材２２は、側面が円柱面で一端面が球面２２ａ、他端面が平面２２ｂを有している。ここでの球面２２ａとは、凹及び凸の湾曲面を含む意味で用いている。また、第２素材２２の最外径は第１素材２０よりも大きい径に設定されている。この第２素材２２は、その外面（円柱面）を筒状スリーブ１６の内面に嵌合的に挿入されて支持されている。そして、第１素材２０と第２素材２２とは１点で接触している。
【００８１】
この状態で、第１素材２０及び第２素材２２の中心を結ぶ軸線が型中心軸Ｏに一致するように保持されている。このとき、第２素材２２は円柱状をなしているので、筒状スリーブ１６に挿入することで、容易にその中心軸を型中心軸Ｏに一致させることができる。
【００８２】
なお、第１の実施の形態で説明したように、第１素材２０と第２素材２２の体積の総和は、成形品の体積と同等か若干小さ目となるように調整されている。
図示しないが、成形時には、第１素材２０及び第２素材２２がガラス転移点からガラス軟化点付近の温度にまで加熱される。次いで、下型１４に対し上型１２が接近移動して第２素材２２を押圧する。これにより、第２素材２２は筒状スリーブ１６内を第１素材２０に向けて移動していく。こうして、第２素材２２が第１素材２０に接近移動して、軟化した第１素材２０が第２素材２２からの付勢圧により押しつぶされ、界面で接合される。
【００８３】
このとき、第２素材２２は第１素材２０よりも大きいため、第２素材２２の自重により第１素材２０が先に押しつぶされていく。また、この場合、第１素材２０の曲率半径ｒｇは、下型１４の凹状の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さいので、下型１４の凹状の成形面１４ａに存在していた空気は、中心から外周側に向けて押し出される。
【００８４】
押し出された空気は、成形完了前までに凹状の成形面１４ａと球状の第１素材２０の外周面との間に形成された隙間から排出されていく。
同様に、第２素材２２の一端の球面２２ａの曲率半径ｒＧは、上型１２の成形面１２ａの曲率半径（∞）よりも小さいので、第２素材２２の球面２２ａと上型１２の成形面１２ａとの間に存在していた空気は、中心から外周側に向けて押し出される。
【００８５】
前記により排出された空気は、上型１２及び下型１４と筒状スリーブ１６との間のわずかな隙間から逃げていく。こうして、下型１４の凹状の成形面１４ａと球状の第１素材２０との間に、空気溜りが生じるのが回避される。
【００８６】
図示しないが、成形完了状態では、上型１２のフランジ部１２１が、筒状スリーブ１６の上端面に当接して位置決めされる。この状態では、第１素材２０と第２素材２２とは完全に融合されて成形品（光学素子）３６が成形される。
【００８７】
この成形品３６は、図１１（第６の実施の形態）に示したものと同様に、肉厚の円柱部３６ａの中央から球部３６ｂが突出した形状を有している。
本実施形態によれば、第２素材２２の外径が当該スリーブの内径と同等にしてあることから、素材を位置決めするための別部材を使用することなく、筒状スリーブ１６をもって素材の位置調整が可能となる。
【００８８】
さらに、第２素材２２の外径が成形品の外径と同等であることから、ガラス素材の変形量が少なくてすむ。これにより、成形時間が短縮化される。また、第２素材２２は円柱状をなしているので、筒状スリーブ１６に挿入することで、容易にその中心軸を型中心軸Ｏに一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図４】第２の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図５】第３の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図６】第３の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図７】第４の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図８】第５の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図９】第６の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図１０】第６の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図１１】第６の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図１２】第７の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。
【図１３】従来の成形品の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０      型セット
１２      上型
１２１    フランジ部
１２２    柱状部
１２ａ    成形面
１４      下型
１４１    フランジ部
１４２    柱状部
１４ａ    成形面
１４ｂ    成形面
１６      筒状スリーブ
１８      筒状位置決め部材
１８１    フランジ部
１８２    筒状部
２０      第１素材
２２      第２素材
２２ａ    球面
２２ｂ    平面
２８      空気封入部
３６      成形品
３６ａ    円柱部
３６ｂ    球部
３６ｃ    フランジ部
【図１】
2009114017.tif 000003
【図２】
2009114017.tif 000004
【図３】
2009114017.tif 000005
【図４】
2009114017.tif 000006
【図５】
2009114017.tif 000007
【図６】
2009114017.tif 000008
【図７】
2009114017.tif 000009
【図８】
2009114017.tif 000010
【図９】
2009114017.tif 000011
【図１０】
2009114017.tif 000012
【図１１】
2009114017.tif 000013
【図１２】
2009114017.tif 000014
【図１３】
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