成形品の製造方法
【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２１を配置し、加熱軟化させて押圧することにより成形品３４（３６）を得る際、成形素材２１を加熱軟化させる。その後、この成形素材２１の径ｒＧよりも小さい孔（半径ｒ１）から軟化させた成形素材２１を押し出す。そして、成形素材２１の押出し先端側の球部３４ａの曲率半径ｒｇを、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さくして成形する。
【解決手段】一対の上型１２及び下型１４間に成形素材２１を配置し、加熱軟化させて押圧することにより成形品３４（３６）を得る際、成形素材２１を加熱軟化させる。その後、この成形素材２１の径ｒＧよりも小さい孔（半径ｒ１）から軟化させた成形素材２１を押し出す。そして、成形素材２１の押出し先端側の球部３４ａの曲率半径ｒｇを、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さくして成形する。
【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】
例えば、図１７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と下型１４により球状の凸面を有する成形品を成形する場合を考える。このとき、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点が開示されている。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、
前記成形素材を加熱軟化させた後、該成形素材の径より小さい孔から軟化させた成形素材を押し出して、前記成形素材の押出し先端側の曲率半径を型の曲率半径より小さくして成形することを特徴とする。
【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、
前記孔を有する筒状の孔部材の上面がすりばち状に傾斜してい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、
前記孔部材が分割可能に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４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、
取り出した前記成形品の外径を後加工で研削して仕上げることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項２又は３に記載の成形品の製造方法において、
前記孔部材の内周面でくびれ部を成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一対の成形型間に配置した成形素材を加熱軟化させた後、成形素材の径より小さい孔から軟化させた成形素材を押し出して、成形素材の押出し先端側の曲率半径を型の曲率半径より小さくして成形するので、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な高精度な成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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７は、第１の実施の形態の成形品の製造方法を示している。
【００１２】
図１は、型セットの組立工程及び加熱工程を示している。同図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、及び該筒状スリーブ１６の内面に嵌挿される筒状の孔部材３０を有している。
【００１３】
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（Ｏ軸方向）の端面に、平面状の成形面１２ａが形成されている。
【００１４】
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、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。
【００１５】
筒状スリーブ１６は円筒状をなしている。この筒状スリーブ１６の内側には、第１の孔１６２と、該第１の孔１６２よりも大径の第２の孔１６３とが形成されている。この第１の孔１６２と第２の孔１６３とは、軸方向（Ｏ軸方向）の途中の段差部１６１を介して接続されている。後述するように、この段差部１６１に、前述した孔部材３０が支持される。
【００１６】
また、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。すなわち、上型１２は、その柱状部１２２が筒状スリーブ１６の第２の孔１６３に嵌挿され、下型１４は、その柱状部１４２が筒状スリーブ１６の第１の孔１６２に嵌挿されている。上型１２は、筒状スリーブ１６の軸方向に摺動可能となっている。
【００１７】
下型１４は筒状スリーブ１６に嵌挿された状態で、該筒状スリーブ１６の段差部１６１は、下型１４の成形面１４ｂよりも軸方向の高位置（図１の上方）に位置している。
そして、筒状スリーブ１６の第２の孔１６３に孔部材３０が嵌挿され、該孔部材３０が段差部１６１に当接支持されている。こうして、孔部材３０の下面と、下型１４の平面状の成形面１４ｂとの間には、所定の間隙ｈが形成されている。
【００１８】
孔部材３０は、図２に示すように、中央に孔３０ａ（半径ｒ１）を有する円筒状をなし、下面が平面３０ｂで、上面がすりばち状に傾斜した傾斜面３０ｃを有している。本実施形態では、この孔部材３０は、矢印方向に２つ（３０１，３０２）に分割可能に構成されている。これは、後述する成形素材２１を半成形品（図６参照）３４として成形した後に、この半成形品３４を孔部材３０から取り出し易くするためである。
【００１９】
すなわち、本実施形態では、成形された半成形品（図６参照）３４は、その光軸Ｏ方向の中途部にくびれ部３４ｃを有している。このため、孔部材３０が分割できない場合は、該孔部材３０から半成形品３４を分離することが困難となる。
【００２０】
なお、後述するように（図１５参照）、孔部材３０と半成形品３４とを枠一体構造として成形する場合は、該孔部材３０を分割可能に構成する必要はないのは勿論である。
そして、図１において、孔部材３０の孔３０ａの上面に、曲率半径ｒＧの球状の成形素材２１が載置される。この成形素材２１は、筒状スリーブ１６の第２の孔１６３の径よりも小さく、かつ孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）よりも大きい形状を有している。
【００２１】
こうして、孔部材３０の孔３０ａの上面と上型１２の成形面１２ａとの間に、成形素材２１が配置される。このとき、成形素材２１の中心は型中心軸（光軸中心）Ｏを通るように保持されている。
【００２２】
成形素材２１の中心が型中心軸Ｏと一致していないと、後述するように、孔部材３０から押し出された後の成形素材２１の先端形状精度が悪化するおそれがあるためである。また、成形素材２１と上型１２の成形面１２ａとは、型中心軸Ｏを通る１点で接触している。
【００２３】
なお、型セット１０の組立順序は特に限定されるものではないが、構成上、例えば筒状スリーブ１６に孔部材３０を嵌挿し、さらに成形素材２１を投入した後に、最後に上型１２が嵌挿されることになる。
【００２４】
本実施形態では、成形素材２１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。また、上型１２、下型１４、筒状スリーブ１６、及び孔部材３０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。
【００２５】
成形前の加熱工程では、成形素材２１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、成形素材２１は変形可能な粘度に軟化する。
次いで、図３及び図４は成形工程を示している。
【００２６】
図３において、この成形工程では、上型１２が筒状スリーブ１６内を孔部材３０に接近移動して、軟化した成形素材２１を押圧する。これにより、軟化した成形素材２１はその略中央部が孔部材３０の孔３０ａに向けて押圧されるとともに、成形素材２１の周囲部は孔部材３０の傾斜面３０ｃに押し付けられる。そして、略中央部の成形素材２１が孔部材３０の孔３０ａから下型１４の成形面１４ａに向けて押し出される。
【００２７】
この場合、孔部材３０の上面は傾斜面３０ｃとなっているため、軟化した成形素材２１は傾斜面３０ｃを滑りながら中央の孔３０ａから押し出されやすい構成となっている。なお、本実施形態では、傾斜面３０ｃの傾斜角度θは、水平面（型中心軸Ｏと直交する平面）に対して１５°以上で６０°以下の角度に設定されている。
【００２８】
若しも、傾斜面３０ｃの傾斜角度θが１５°未満では成形素材２１の滑りが悪くなり、また、傾斜角度θが６０°より大きいと孔部材３０の軸方向の長さが長くなるためである。
【００２９】
ここで、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）と、該孔３０ａから押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径（ｒｇ）との間には、相関関係があることが知られている。そして、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）が小さければ小さいほど、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径（ｒｇ）を小さくすることができる。
【００３０】
こうして、軟化した成形素材２１は、孔部材３０の孔３０ａから光軸Ｏを含む所定の先端曲率半径（ｒｇ）で押し出され、その光軸Ｏを含む先端の球面が下型１４の成形面１４ａの中心に接触する。このとき、所定の先端曲率半径（ｒｇ）で押し出された成形素材２１は、孔部材３０と下型１４との間の間隙ｈの距離を移動した後に、下型１４の成形面１４ａの中心に到達する。さらに、上型１２が成形素材２１を押圧することで、孔部材３０の孔３０ａから押し出された成形素材２１は、下型１４の成形面１４ａの中心から外周側に均等に広がっていく。
【００３１】
このとき、図４に示すように、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）を適宜に選択することで、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径ｒｇを下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さく設定することができる。これにより、押し出された球状の成形素材２１の外表面と、下型１４の凹状の成形面１４ａ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。
【００３２】
押し出された空気は、成形完了前までに下型１４の凹状の成形面１４ａと押し出された球状の成形素材２１の外表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と孔部材３０の孔３０ａから押し出された球状の成形素材２１との間に、空気溜りが生じることが回避される。
【００３３】
同様に、図１において、上型１２の成形面１２ａと接触している成形素材２１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、球状の成形素材２１の外表面と上型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。
【００３４】
次に、図５は、成形完了後の工程を示している。
この図５に示すように、上型１２が軟化した成形素材２１を押圧し、そのフランジ部１２１が筒状スリーブ１６の上端面に当接すると、成形が完了する。このとき、軟化した成形素材２１は、下型１４の凹状の成形面１４ａと平面状の成形面１４ｂとの境界付近にまで広げられながら変形していく。
【００３５】
こうして、軸方向の途中にくびれ部３４ｃを有する半成形品３４が成形される。その後、冷却工程に移行して型セット１０及び半成形品３４が常温付近にまで冷却される。
冷却工程の後、図６に示すように、半成形品３４が型セット１０から取り出される。
【００３６】
この半成形品３４は、押出し先端側の光軸Ｏを含む球部３４ａ、押圧側の光軸Ｏを中心とする円錐部３４ｂ、及び光軸Ｏ方向の途中に形成されたくびれ部３４ｃを有している。このくびれ部３４ｃは、孔部材３０の孔３０ａによって形成され、その軸方向長さは孔部材３０と下型１４との間隙ｈの大小によって影響される。
【００３７】
このくびれ部３４ｃは、押出し先端側の球部３４ａ及び押圧側の円錐部３４ｂの基端側の径（ｒＤ）よりも小さく（略半径ｒ１に）形成されている。
すなわち、半成形品３４の押出し先端側の光軸Ｏを含む球部３４ａの径ｒｄ、及び押圧側の光軸Ｏを中心とする円錐部３４ｂの径ｒＤは、孔部材３０の孔３０ａの径（２ｒ１）よりも大きく成形される。よって、この半成形品３４を光軸Ｏ方向に孔部材３０から引き抜くことはできない。しかし、この場合でも、孔部材３０が２つ（３０１，３０２）に分割可能となっているので、半成形品３４を取り出すことができる。
【００３８】
ところで、最終的に欲しい成形品３６の形状は、例えば円柱状の端面に曲面（球面、非球面等）が形成されたもの（図７参照）とすると、半成形品３４を中心軸Ｏを中心として回転させて研削して円柱状に後加工する必要がある。
【００３９】
図７は、半成形品３４を後加工によって研削加工することにより得られた鉄砲玉状の成形品３６の外観を示している。
この成形品３６は、光軸Ｏ方向に長い円柱部３６ａを有し、その一端面は球面３６ｂに形成され、他端面は平面３６ｃに形成されている。これにより、孔部材３０の孔３０ａの直径（２ｒ１）よりも光軸Ｏ方向に長い成形品３６を得ることができる。このような成形品３６は、例えば内視鏡等の医療用レンズとして幅広い需要が見込まれている。
【００４０】
本実施の形態によれば、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）を小さくして、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径（ｒｇ）を、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さくしたことで、下型１４の成形面１４ａと押し出された成形素材２１との間に形成される空気溜りの発生を防止することができる。よって、半成形品３４や成形品３６として、空気溜りが残ることのない高品質なものを得ることができる。
【００４１】
また、下型１４の成形面１４ａの形状を変更することなく、孔部材３０の孔３０ａの径を変更するだけで、成形素材２１の大きさに左右されない、また空気溜りの生じない高精度な成形を行うことかできる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、孔部材３０と下型１４との間に所定の間隙ｈを形成したので、半成形品３４には、光軸Ｏ方向の途中に長いくびれ部３４ｃが形成される。このくびれ部３４ｃを有する半成形品３４を後加工することにより、孔部材３０の孔３０ａの径よりも軸方向に長い鉄砲玉状の成形品３６を得ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、孔部材３０を２分割可能に構成したので、半成形品３４が軸方向の途中にくびれ部３４ｃを有していても、該半成形品３４を型セット１０から容易に取り出すことができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、下型１４と孔部材３０との間の間隙ｈがあるので、軟化した成形素材２１の余剰分をこの空間で吸収することができる。よって、成形された半成形品３４にバリが発生するのを防止することができる。
［第２の実施の形態］
図８〜図１３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、一部の説明を省略する。
【００４５】
本実施形態において、第１の実施の形態と相違するのは、孔部材３０と下型１４との間に所定の間隙ｈがない点である。
すなわち、図８は、型セットの組立工程及び加熱工程を示している。この図８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、及び該筒状スリーブ１６の内面に嵌合される筒状の孔部材３０を有している。
【００４６】
上型１２と下型１４の構成は第１の実施の形態と同様である。筒状スリーブ１６は円筒状をなし、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。
【００４７】
下型１４は筒状スリーブ１６に嵌挿された状態で、凹状の成形面１４ａの周囲の平面状の成形面１４ｂに円筒状の孔部材３０が載置されている。この孔部材３０は、前述した図２に示したものと同一の構成を有し、中央に孔３０ａが形成され、下面が平面３０ｂで、上面にすりばち状に傾斜した傾斜面３０ｃを有している。
【００４８】
そして、孔部材３０の中央の孔３０ａの上面に、曲率半径ｒＧの球状の成形素材２１が載置される。この成形素材２１は、筒状スリーブ１６の内径よりも小さく、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）よりも大きい径を有している。
【００４９】
こうして、孔部材３０の孔３０ａの上面と上型１２の成形面１２ａとの間に、成形素材２１が配置される。この状態で成形素材２１の中心は型中心軸（光軸）Ｏを通るように保持されている。また、この成形素材２１と上型１２の成形面１２ａとは１点で接触している。
【００５０】
そして、成形前の加熱工程では、成形素材２１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、成形素材２１は変形可能な粘度に軟化する。
次いで、図９及び図１０は成形工程を示している。
【００５１】
この図９において、上型１２が筒状スリーブ１６内を孔部材３０に接近移動して、軟化した成形素材２１を押圧する。これにより、軟化した成形素材２１はその略中央部が孔部材３０の孔３０ａに向けて押圧されるとともに、成形素材２１の周囲部は傾斜面３０ｃに押し付けられる。そして、略中央部の成形素材２１が孔部材３０の孔３０ａから下型１４の成形面１４ａに向けて押し出される。
【００５２】
ここで、前述したように、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）と、該孔３０ａから押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径ｒｇとの間には、相関関係があることが知られている。そして、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）が小さければ小さいほど、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径ｒｇを小さくすることができる。
【００５３】
こうして、軟化した成形素材２１は孔部材３０の孔３０ａから所定の先端曲率半径ｒｇで押し出され、その光軸Ｏを含む先端の球面が下型１４の成形面１４ａに接触する。この場合、下型１４と孔部材３０との間の間隙ｈはないので、孔３０ａを通過した成形素材２１は早期に成形面１４ａに到達する。さらに、上型１２が成形素材２１を押圧することで、孔部材３０の孔３０ａから押し出された成形素材２１は、下型１４の成形面１４ａの中心から外周側に広げられていく。
【００５４】
このとき、図１０に示すように、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）を適宜に選択することで、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径ｒｇを下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さく設定することができる。このため、押し出された球状の成形素材２１の外表面と下型１４の凹状の成形面１４ａ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。
【００５５】
押し出された空気は、成形完了前までに凹状の成形面１４ａと孔部材３０の孔３０ａから押し出された球状の成形素材２１の外表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と孔部材３０の孔３０ａから押し出された球状の成形素材２１との間に、空気溜りが生じることが回避される。
【００５６】
さらに、図１１は、成形完了後の工程を示している。
図１１に示すように、上型１２が軟化した成形素材２１を押圧し、そのフランジ部１２１が筒状スリーブ１６の上端面に当接すると、成形が完了する。このとき、下型１４の凹状の成形面１４ａと平面状の成形面１４ｂとの境界にまで、軟化した成形素材２１が変形しながら広げられていく。こうして、軸方向の途中にくびれ部３４ｃを有する半成形品３４が成形される。その後、冷却工程に移行して型セット１０及び半成形品３４が常温付近にまで冷却される。
【００５７】
本実施形態では、孔部材３０と下型１４との間に間隙ｈを有さないので、成形された半成形品３４の下方部の余剰部分３４ｄの体積が小さい。よって、設計上で狙った形状に近い半成形品３４を得ることができる。このため、半成形品３４を後加工するときの加工量を少なくすることができる。
【００５８】
冷却工程の後、図１２に示すように、半成形品３４が型セット１０から取り出される。このとき、半成形品３４はその押出し先端側の径ｒｄ及び押圧側の径ｒＤが、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）よりも大きく成形されている。この場合でも、孔部材３０が２つ（３０１，３０２）に分割可能となっているので、孔部材３０を２つに分解して半成形品３４を取り出すことができる。この半成形品３４は、軸方向の途中にくびれ部３４ｃを有している。
【００５９】
ところで、最終的に欲しい成形品３６の形状は、円柱状の先端に曲面（球面、非球面等）が形成されたものとすると（図１３参照）、半成形品３４を光軸（Ｏ軸）を中心として回転させて研削し、円柱状に後加工する必要がある。
【００６０】
図１３は、半成形品３４を、後加工によって研削加工することにより得られた鉄砲玉状の成形品３６の外観を示している。これにより、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）よりも長い成形品３６を得ることができる。
【００６１】
本実施の形態によれば、下型１４の成形面１４ａと成形素材２１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を半成形品３４や成形品３６に残さないようにすることができる。
【００６２】
また、第１の実施形態のように、孔部材３０と下型１４との間に間隙ｈを有さないので、成形された半成形品３４の余剰部分３４ｄを少なくして後加工量を少なくすることができる。
［第３の実施の形態］
図１４（ａ）（ｂ）は、第３の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。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、孔部材３０を３分割可能に構成し、この孔部材３０を円筒状のリング部材３８で支持したものである。
すなわち、孔部材３０は、中心に孔３０ａを有し、扇形の３つ（３０１、３０２，３０３）の部材に分割可能に構成されている。この孔部材３０は、下面が平面３０ｂで、上面がすりばち状に傾斜した傾斜面３０ｃを有し、側面下部に小径に穿設された環状の切欠き部３０ｄが形成されている。
【００６４】
この孔部材３０は、型セット１０への組み込み時には、その外周部をリング部材３８によって保持されている。このリング部材３８は、型中心軸（Ｏ軸）側に延出する延出部３８ａを有し、内側下部に孔部材３０を収容する孔が形成されている。そして、このリング部材３８の延出部３８ａに、孔部材３０の切欠き部３０ｄが嵌合保持されている。このリング部材３８は、筒状スリーブ１６の内面に形成された段差部１６１に支持される。
【００６５】
なお、本実施形態では孔部材３０を３分割した場合について説明したが、これに限らない。例えば、４分割等でもよい。
この孔部材３０及びリング部材３８を用いて、半成形品３４及び鉄砲玉状の成形品３６を製造する方法は、第１の実施の形態で説明した場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００６６】
本実施形態によれば、孔部材３０を３分割可能に構成したので、該孔部材３０を扇形の複数部材に分けて組み合わせることができ、孔部材３０を型セット１０に組み込むときの組み立て性を向上することができる。また、孔部材３０は３分割可能であるため、成形後に分解して半成形品３４を容易に取り出すことができる。
［第４の実施の形態］
図１５は、第４の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。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。
【００６７】
本実施形態では、半成形品３４を成形した後に、その半成形品３４を枠部材４０と一体固定して枠一体形の成形品４２を得るものである。
すなわち、前述した各実施形態と同様の工程で半成形品３４を得る。この半成形品３４は、押出し先端側の球部３４ａと押圧側の円錐部３４ｂ、及び軸方向の途中のくびれ部３４ｃを有している。また、枠部材４０は円筒状をなし、型中心軸（Ｏ軸）側に延出する延出部４０ａを有し、内側下部に半成形品３４を挿通する孔が形成されている。この延出部４０ａの上面はテーパ面４０ｂに形成されている。
【００６８】
そして、半成形品３４を枠部材４０に組み込む場合、半成形品３４の先端側の球部３４ａを枠部材４０の孔に挿通する。このとき、半成形品３４のくびれ部３４ｃを枠部材４０の延出部４０ａに位置させ、半成形品３４の円錐部３４ｂは、枠部材４０のテーパ面４０ｂにて支持する。次いで、半成形品３４のくびれ部３４ｃと枠部材４０の延出部４０ａとの間に接着剤４４を塗布して固定する。これにより、半成形品３４と枠部材４０とが一体化された枠一体形成形品４２を得ることができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、半成形品３４を成形した後に該半成形品３４を枠部材４０と一体化したが、これに限らない。例えば、成形当初から枠部材４０を型セット１０に組み込み、成形素材２１と枠部材４０とを同時に一体化して成形してもよい。
【００７０】
本実施形態によれば、半成形品３４の軸方向の途中にくびれ部３４ｃがあることにより、このくびれ部３４ｃを利用して、半成形品３４を枠部材４０に強固に固定することができる。
［第５の実施の形態］
図１６は、第５の実施の形態の成形品の製造方法を示す図で、成形品（４６）を具体的な光学系４５に用いた状態を示している。
【００７１】
すなわち、本実施形態では、成形品としてのロッドレンズ４６を製造する際に、例えば前述した実施形態で用いたものよりも軸方向に長い孔部材３０を用いる。そして、これを型セット１０に組み込んで前述と同様の方法で、軟化した成形素材２１を孔部材３０から押し出して成形品を成形する。
【００７２】
図１６に示すように、製造された成形品４６は、押出し先端側の円柱部４６ａと押圧側の円柱部４６ｂ、及び軸方向に長いくびれ部４６ｃを有する。押出し先端側の円柱部４６ａの端面は球面に成形され、押圧側の円柱部４６ｂの端面は平面に成形されている。
【００７３】
こうして、製造された同一の２個のロッドレンズ４６，４６を、円筒パイプ４８の内部に直列状に配置して光学系４５を形成する。この光学系４５は、円筒パイプ４８の軸方向に沿って光路を形成している。
【００７４】
この場合、ロッドレンズ４６は、中間に細径で長いくびれ部４６ｃを有しているので、円筒パイプ４８に図の矢印方向の外力が加わって該円筒パイプ４８が湾曲した場合においても、ロッドレンズ４６が破損するおそれは生じない。円筒パイプ４８の変形をくびれ部４６ｃによって吸収することができるためである。
【００７５】
本実施形態によれば、成形品としてのロッドレンズ４６は中間に細径で長いくびれ部４６ｃを有することにより、円筒パイプ４８のたわみによる曲げ応力を回避して折損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態における型セットの組立工程及び加熱工程を示す図である。
【図２】同上の孔部材の外観を示す図である。
【図３】同上の成形工程を示す図である。
【図４】同上の成形工程を示す図である。
【図５】同上の成形完了後の工程を示す図である。
【図６】同上の半成形品の構成を示す図である。
【図７】同上の成形品の構成を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における型セットの組立工程及び加熱工程を示す図である。
【図９】同上の成形工程を示す図である。
【図１０】同上の成形工程を示す図である。
【図１１】同上の成形完了後の工程を示す図である。
【図１２】同上の半成形品の構成を示す図である。
【図１３】同上の成形品の構成を示す図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）は、第３の実施の形態における孔部材の構成を示す図である。
【図１５】第４の実施の形態における枠一体形の成形品を示す図である。
【図１６】第５の実施の形態において成形品を具体的な光学系に用いた状態を示す図である。
【図１７】従来の成形品の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 型セット
１２ 上型
１２ａ 成形面
１４ 下型
１４ａ 成形面
１４ｂ 成形面
１６ 筒状スリーブ
１６１ 段差部
１６２ 第1の孔
１６３ 第2の孔
１８ 筒状位置決め部材
２１ 成形素材
２８ 空気封入部
３０ 孔部材
３０１ 孔部材
３０２ 孔部材
３０３ 孔部材
３０ａ 孔
３０ｂ 平面
３０ｃ 傾斜面
３０ｄ 切欠き部
３４ 半成形品
３４ａ 球部
３４ｂ 円錐部
３４ｃ くびれ部
３４ｄ 余剰部分
３６ 成形品
３６ａ 円柱部
３６ｂ 球面
３６ｃ 平面
３８ リング部材
３８ａ 延出部
４０ 枠部材
４０ａ 延出部
４０ｂ テーパ面
４２ 枠一体形成形品
４４ 接着剤
４５ 光学系
４６ ロッドレンズ
４６ａ 円柱部
４６ｂ 円柱部
４６ｃ くびれ部
４８ 円筒パイプ
【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】
例えば、図１７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と下型１４により球状の凸面を有する成形品を成形する場合を考える。このとき、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点が開示されている。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、
前記成形素材を加熱軟化させた後、該成形素材の径より小さい孔から軟化させた成形素材を押し出して、前記成形素材の押出し先端側の曲率半径を型の曲率半径より小さくして成形することを特徴とする。
【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、
前記孔を有する筒状の孔部材の上面がすりばち状に傾斜してい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、
前記孔部材が分割可能に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４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、
取り出した前記成形品の外径を後加工で研削して仕上げることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項２又は３に記載の成形品の製造方法において、
前記孔部材の内周面でくびれ部を成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一対の成形型間に配置した成形素材を加熱軟化させた後、成形素材の径より小さい孔から軟化させた成形素材を押し出して、成形素材の押出し先端側の曲率半径を型の曲率半径より小さくして成形するので、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な高精度な成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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７は、第１の実施の形態の成形品の製造方法を示している。
【００１２】
図１は、型セットの組立工程及び加熱工程を示している。同図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、及び該筒状スリーブ１６の内面に嵌挿される筒状の孔部材３０を有している。
【００１３】
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（Ｏ軸方向）の端面に、平面状の成形面１２ａが形成されている。
【００１４】
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、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。
【００１５】
筒状スリーブ１６は円筒状をなしている。この筒状スリーブ１６の内側には、第１の孔１６２と、該第１の孔１６２よりも大径の第２の孔１６３とが形成されている。この第１の孔１６２と第２の孔１６３とは、軸方向（Ｏ軸方向）の途中の段差部１６１を介して接続されている。後述するように、この段差部１６１に、前述した孔部材３０が支持される。
【００１６】
また、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。すなわち、上型１２は、その柱状部１２２が筒状スリーブ１６の第２の孔１６３に嵌挿され、下型１４は、その柱状部１４２が筒状スリーブ１６の第１の孔１６２に嵌挿されている。上型１２は、筒状スリーブ１６の軸方向に摺動可能となっている。
【００１７】
下型１４は筒状スリーブ１６に嵌挿された状態で、該筒状スリーブ１６の段差部１６１は、下型１４の成形面１４ｂよりも軸方向の高位置（図１の上方）に位置している。
そして、筒状スリーブ１６の第２の孔１６３に孔部材３０が嵌挿され、該孔部材３０が段差部１６１に当接支持されている。こうして、孔部材３０の下面と、下型１４の平面状の成形面１４ｂとの間には、所定の間隙ｈが形成されている。
【００１８】
孔部材３０は、図２に示すように、中央に孔３０ａ（半径ｒ１）を有する円筒状をなし、下面が平面３０ｂで、上面がすりばち状に傾斜した傾斜面３０ｃを有している。本実施形態では、この孔部材３０は、矢印方向に２つ（３０１，３０２）に分割可能に構成されている。これは、後述する成形素材２１を半成形品（図６参照）３４として成形した後に、この半成形品３４を孔部材３０から取り出し易くするためである。
【００１９】
すなわち、本実施形態では、成形された半成形品（図６参照）３４は、その光軸Ｏ方向の中途部にくびれ部３４ｃを有している。このため、孔部材３０が分割できない場合は、該孔部材３０から半成形品３４を分離することが困難となる。
【００２０】
なお、後述するように（図１５参照）、孔部材３０と半成形品３４とを枠一体構造として成形する場合は、該孔部材３０を分割可能に構成する必要はないのは勿論である。
そして、図１において、孔部材３０の孔３０ａの上面に、曲率半径ｒＧの球状の成形素材２１が載置される。この成形素材２１は、筒状スリーブ１６の第２の孔１６３の径よりも小さく、かつ孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）よりも大きい形状を有している。
【００２１】
こうして、孔部材３０の孔３０ａの上面と上型１２の成形面１２ａとの間に、成形素材２１が配置される。このとき、成形素材２１の中心は型中心軸（光軸中心）Ｏを通るように保持されている。
【００２２】
成形素材２１の中心が型中心軸Ｏと一致していないと、後述するように、孔部材３０から押し出された後の成形素材２１の先端形状精度が悪化するおそれがあるためである。また、成形素材２１と上型１２の成形面１２ａとは、型中心軸Ｏを通る１点で接触している。
【００２３】
なお、型セット１０の組立順序は特に限定されるものではないが、構成上、例えば筒状スリーブ１６に孔部材３０を嵌挿し、さらに成形素材２１を投入した後に、最後に上型１２が嵌挿されることになる。
【００２４】
本実施形態では、成形素材２１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。また、上型１２、下型１４、筒状スリーブ１６、及び孔部材３０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。
【００２５】
成形前の加熱工程では、成形素材２１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、成形素材２１は変形可能な粘度に軟化する。
次いで、図３及び図４は成形工程を示している。
【００２６】
図３において、この成形工程では、上型１２が筒状スリーブ１６内を孔部材３０に接近移動して、軟化した成形素材２１を押圧する。これにより、軟化した成形素材２１はその略中央部が孔部材３０の孔３０ａに向けて押圧されるとともに、成形素材２１の周囲部は孔部材３０の傾斜面３０ｃに押し付けられる。そして、略中央部の成形素材２１が孔部材３０の孔３０ａから下型１４の成形面１４ａに向けて押し出される。
【００２７】
この場合、孔部材３０の上面は傾斜面３０ｃとなっているため、軟化した成形素材２１は傾斜面３０ｃを滑りながら中央の孔３０ａから押し出されやすい構成となっている。なお、本実施形態では、傾斜面３０ｃの傾斜角度θは、水平面（型中心軸Ｏと直交する平面）に対して１５°以上で６０°以下の角度に設定されている。
【００２８】
若しも、傾斜面３０ｃの傾斜角度θが１５°未満では成形素材２１の滑りが悪くなり、また、傾斜角度θが６０°より大きいと孔部材３０の軸方向の長さが長くなるためである。
【００２９】
ここで、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）と、該孔３０ａから押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径（ｒｇ）との間には、相関関係があることが知られている。そして、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）が小さければ小さいほど、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径（ｒｇ）を小さくすることができる。
【００３０】
こうして、軟化した成形素材２１は、孔部材３０の孔３０ａから光軸Ｏを含む所定の先端曲率半径（ｒｇ）で押し出され、その光軸Ｏを含む先端の球面が下型１４の成形面１４ａの中心に接触する。このとき、所定の先端曲率半径（ｒｇ）で押し出された成形素材２１は、孔部材３０と下型１４との間の間隙ｈの距離を移動した後に、下型１４の成形面１４ａの中心に到達する。さらに、上型１２が成形素材２１を押圧することで、孔部材３０の孔３０ａから押し出された成形素材２１は、下型１４の成形面１４ａの中心から外周側に均等に広がっていく。
【００３１】
このとき、図４に示すように、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）を適宜に選択することで、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径ｒｇを下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さく設定することができる。これにより、押し出された球状の成形素材２１の外表面と、下型１４の凹状の成形面１４ａ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。
【００３２】
押し出された空気は、成形完了前までに下型１４の凹状の成形面１４ａと押し出された球状の成形素材２１の外表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と孔部材３０の孔３０ａから押し出された球状の成形素材２１との間に、空気溜りが生じることが回避される。
【００３３】
同様に、図１において、上型１２の成形面１２ａと接触している成形素材２１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、球状の成形素材２１の外表面と上型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。
【００３４】
次に、図５は、成形完了後の工程を示している。
この図５に示すように、上型１２が軟化した成形素材２１を押圧し、そのフランジ部１２１が筒状スリーブ１６の上端面に当接すると、成形が完了する。このとき、軟化した成形素材２１は、下型１４の凹状の成形面１４ａと平面状の成形面１４ｂとの境界付近にまで広げられながら変形していく。
【００３５】
こうして、軸方向の途中にくびれ部３４ｃを有する半成形品３４が成形される。その後、冷却工程に移行して型セット１０及び半成形品３４が常温付近にまで冷却される。
冷却工程の後、図６に示すように、半成形品３４が型セット１０から取り出される。
【００３６】
この半成形品３４は、押出し先端側の光軸Ｏを含む球部３４ａ、押圧側の光軸Ｏを中心とする円錐部３４ｂ、及び光軸Ｏ方向の途中に形成されたくびれ部３４ｃを有している。このくびれ部３４ｃは、孔部材３０の孔３０ａによって形成され、その軸方向長さは孔部材３０と下型１４との間隙ｈの大小によって影響される。
【００３７】
このくびれ部３４ｃは、押出し先端側の球部３４ａ及び押圧側の円錐部３４ｂの基端側の径（ｒＤ）よりも小さく（略半径ｒ１に）形成されている。
すなわち、半成形品３４の押出し先端側の光軸Ｏを含む球部３４ａの径ｒｄ、及び押圧側の光軸Ｏを中心とする円錐部３４ｂの径ｒＤは、孔部材３０の孔３０ａの径（２ｒ１）よりも大きく成形される。よって、この半成形品３４を光軸Ｏ方向に孔部材３０から引き抜くことはできない。しかし、この場合でも、孔部材３０が２つ（３０１，３０２）に分割可能となっているので、半成形品３４を取り出すことができる。
【００３８】
ところで、最終的に欲しい成形品３６の形状は、例えば円柱状の端面に曲面（球面、非球面等）が形成されたもの（図７参照）とすると、半成形品３４を中心軸Ｏを中心として回転させて研削して円柱状に後加工する必要がある。
【００３９】
図７は、半成形品３４を後加工によって研削加工することにより得られた鉄砲玉状の成形品３６の外観を示している。
この成形品３６は、光軸Ｏ方向に長い円柱部３６ａを有し、その一端面は球面３６ｂに形成され、他端面は平面３６ｃに形成されている。これにより、孔部材３０の孔３０ａの直径（２ｒ１）よりも光軸Ｏ方向に長い成形品３６を得ることができる。このような成形品３６は、例えば内視鏡等の医療用レンズとして幅広い需要が見込まれている。
【００４０】
本実施の形態によれば、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）を小さくして、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径（ｒｇ）を、下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さくしたことで、下型１４の成形面１４ａと押し出された成形素材２１との間に形成される空気溜りの発生を防止することができる。よって、半成形品３４や成形品３６として、空気溜りが残ることのない高品質なものを得ることができる。
【００４１】
また、下型１４の成形面１４ａの形状を変更することなく、孔部材３０の孔３０ａの径を変更するだけで、成形素材２１の大きさに左右されない、また空気溜りの生じない高精度な成形を行うことかできる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、孔部材３０と下型１４との間に所定の間隙ｈを形成したので、半成形品３４には、光軸Ｏ方向の途中に長いくびれ部３４ｃが形成される。このくびれ部３４ｃを有する半成形品３４を後加工することにより、孔部材３０の孔３０ａの径よりも軸方向に長い鉄砲玉状の成形品３６を得ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、孔部材３０を２分割可能に構成したので、半成形品３４が軸方向の途中にくびれ部３４ｃを有していても、該半成形品３４を型セット１０から容易に取り出すことができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、下型１４と孔部材３０との間の間隙ｈがあるので、軟化した成形素材２１の余剰分をこの空間で吸収することができる。よって、成形された半成形品３４にバリが発生するのを防止することができる。
［第２の実施の形態］
図８〜図１３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、一部の説明を省略する。
【００４５】
本実施形態において、第１の実施の形態と相違するのは、孔部材３０と下型１４との間に所定の間隙ｈがない点である。
すなわち、図８は、型セットの組立工程及び加熱工程を示している。この図８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、及び該筒状スリーブ１６の内面に嵌合される筒状の孔部材３０を有している。
【００４６】
上型１２と下型１４の構成は第１の実施の形態と同様である。筒状スリーブ１６は円筒状をなし、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。
【００４７】
下型１４は筒状スリーブ１６に嵌挿された状態で、凹状の成形面１４ａの周囲の平面状の成形面１４ｂに円筒状の孔部材３０が載置されている。この孔部材３０は、前述した図２に示したものと同一の構成を有し、中央に孔３０ａが形成され、下面が平面３０ｂで、上面にすりばち状に傾斜した傾斜面３０ｃを有している。
【００４８】
そして、孔部材３０の中央の孔３０ａの上面に、曲率半径ｒＧの球状の成形素材２１が載置される。この成形素材２１は、筒状スリーブ１６の内径よりも小さく、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）よりも大きい径を有している。
【００４９】
こうして、孔部材３０の孔３０ａの上面と上型１２の成形面１２ａとの間に、成形素材２１が配置される。この状態で成形素材２１の中心は型中心軸（光軸）Ｏを通るように保持されている。また、この成形素材２１と上型１２の成形面１２ａとは１点で接触している。
【００５０】
そして、成形前の加熱工程では、成形素材２１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、成形素材２１は変形可能な粘度に軟化する。
次いで、図９及び図１０は成形工程を示している。
【００５１】
この図９において、上型１２が筒状スリーブ１６内を孔部材３０に接近移動して、軟化した成形素材２１を押圧する。これにより、軟化した成形素材２１はその略中央部が孔部材３０の孔３０ａに向けて押圧されるとともに、成形素材２１の周囲部は傾斜面３０ｃに押し付けられる。そして、略中央部の成形素材２１が孔部材３０の孔３０ａから下型１４の成形面１４ａに向けて押し出される。
【００５２】
ここで、前述したように、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）と、該孔３０ａから押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径ｒｇとの間には、相関関係があることが知られている。そして、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）が小さければ小さいほど、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径ｒｇを小さくすることができる。
【００５３】
こうして、軟化した成形素材２１は孔部材３０の孔３０ａから所定の先端曲率半径ｒｇで押し出され、その光軸Ｏを含む先端の球面が下型１４の成形面１４ａに接触する。この場合、下型１４と孔部材３０との間の間隙ｈはないので、孔３０ａを通過した成形素材２１は早期に成形面１４ａに到達する。さらに、上型１２が成形素材２１を押圧することで、孔部材３０の孔３０ａから押し出された成形素材２１は、下型１４の成形面１４ａの中心から外周側に広げられていく。
【００５４】
このとき、図１０に示すように、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）を適宜に選択することで、押し出される成形素材２１の光軸Ｏを含む先端曲率半径ｒｇを下型１４の成形面１４ａの曲率半径ｒｄよりも小さく設定することができる。このため、押し出された球状の成形素材２１の外表面と下型１４の凹状の成形面１４ａ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。
【００５５】
押し出された空気は、成形完了前までに凹状の成形面１４ａと孔部材３０の孔３０ａから押し出された球状の成形素材２１の外表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と孔部材３０の孔３０ａから押し出された球状の成形素材２１との間に、空気溜りが生じることが回避される。
【００５６】
さらに、図１１は、成形完了後の工程を示している。
図１１に示すように、上型１２が軟化した成形素材２１を押圧し、そのフランジ部１２１が筒状スリーブ１６の上端面に当接すると、成形が完了する。このとき、下型１４の凹状の成形面１４ａと平面状の成形面１４ｂとの境界にまで、軟化した成形素材２１が変形しながら広げられていく。こうして、軸方向の途中にくびれ部３４ｃを有する半成形品３４が成形される。その後、冷却工程に移行して型セット１０及び半成形品３４が常温付近にまで冷却される。
【００５７】
本実施形態では、孔部材３０と下型１４との間に間隙ｈを有さないので、成形された半成形品３４の下方部の余剰部分３４ｄの体積が小さい。よって、設計上で狙った形状に近い半成形品３４を得ることができる。このため、半成形品３４を後加工するときの加工量を少なくすることができる。
【００５８】
冷却工程の後、図１２に示すように、半成形品３４が型セット１０から取り出される。このとき、半成形品３４はその押出し先端側の径ｒｄ及び押圧側の径ｒＤが、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）よりも大きく成形されている。この場合でも、孔部材３０が２つ（３０１，３０２）に分割可能となっているので、孔部材３０を２つに分解して半成形品３４を取り出すことができる。この半成形品３４は、軸方向の途中にくびれ部３４ｃを有している。
【００５９】
ところで、最終的に欲しい成形品３６の形状は、円柱状の先端に曲面（球面、非球面等）が形成されたものとすると（図１３参照）、半成形品３４を光軸（Ｏ軸）を中心として回転させて研削し、円柱状に後加工する必要がある。
【００６０】
図１３は、半成形品３４を、後加工によって研削加工することにより得られた鉄砲玉状の成形品３６の外観を示している。これにより、孔部材３０の孔３０ａの径（半径ｒ１）よりも長い成形品３６を得ることができる。
【００６１】
本実施の形態によれば、下型１４の成形面１４ａと成形素材２１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を半成形品３４や成形品３６に残さないようにすることができる。
【００６２】
また、第１の実施形態のように、孔部材３０と下型１４との間に間隙ｈを有さないので、成形された半成形品３４の余剰部分３４ｄを少なくして後加工量を少なくすることができる。
［第３の実施の形態］
図１４（ａ）（ｂ）は、第３の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。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、孔部材３０を３分割可能に構成し、この孔部材３０を円筒状のリング部材３８で支持したものである。
すなわち、孔部材３０は、中心に孔３０ａを有し、扇形の３つ（３０１、３０２，３０３）の部材に分割可能に構成されている。この孔部材３０は、下面が平面３０ｂで、上面がすりばち状に傾斜した傾斜面３０ｃを有し、側面下部に小径に穿設された環状の切欠き部３０ｄが形成されている。
【００６４】
この孔部材３０は、型セット１０への組み込み時には、その外周部をリング部材３８によって保持されている。このリング部材３８は、型中心軸（Ｏ軸）側に延出する延出部３８ａを有し、内側下部に孔部材３０を収容する孔が形成されている。そして、このリング部材３８の延出部３８ａに、孔部材３０の切欠き部３０ｄが嵌合保持されている。このリング部材３８は、筒状スリーブ１６の内面に形成された段差部１６１に支持される。
【００６５】
なお、本実施形態では孔部材３０を３分割した場合について説明したが、これに限らない。例えば、４分割等でもよい。
この孔部材３０及びリング部材３８を用いて、半成形品３４及び鉄砲玉状の成形品３６を製造する方法は、第１の実施の形態で説明した場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００６６】
本実施形態によれば、孔部材３０を３分割可能に構成したので、該孔部材３０を扇形の複数部材に分けて組み合わせることができ、孔部材３０を型セット１０に組み込むときの組み立て性を向上することができる。また、孔部材３０は３分割可能であるため、成形後に分解して半成形品３４を容易に取り出すことができる。
［第４の実施の形態］
図１５は、第４の実施の形態の成形品の製造方法を示す図である。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。
【００６７】
本実施形態では、半成形品３４を成形した後に、その半成形品３４を枠部材４０と一体固定して枠一体形の成形品４２を得るものである。
すなわち、前述した各実施形態と同様の工程で半成形品３４を得る。この半成形品３４は、押出し先端側の球部３４ａと押圧側の円錐部３４ｂ、及び軸方向の途中のくびれ部３４ｃを有している。また、枠部材４０は円筒状をなし、型中心軸（Ｏ軸）側に延出する延出部４０ａを有し、内側下部に半成形品３４を挿通する孔が形成されている。この延出部４０ａの上面はテーパ面４０ｂに形成されている。
【００６８】
そして、半成形品３４を枠部材４０に組み込む場合、半成形品３４の先端側の球部３４ａを枠部材４０の孔に挿通する。このとき、半成形品３４のくびれ部３４ｃを枠部材４０の延出部４０ａに位置させ、半成形品３４の円錐部３４ｂは、枠部材４０のテーパ面４０ｂにて支持する。次いで、半成形品３４のくびれ部３４ｃと枠部材４０の延出部４０ａとの間に接着剤４４を塗布して固定する。これにより、半成形品３４と枠部材４０とが一体化された枠一体形成形品４２を得ることができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、半成形品３４を成形した後に該半成形品３４を枠部材４０と一体化したが、これに限らない。例えば、成形当初から枠部材４０を型セット１０に組み込み、成形素材２１と枠部材４０とを同時に一体化して成形してもよい。
【００７０】
本実施形態によれば、半成形品３４の軸方向の途中にくびれ部３４ｃがあることにより、このくびれ部３４ｃを利用して、半成形品３４を枠部材４０に強固に固定することができる。
［第５の実施の形態］
図１６は、第５の実施の形態の成形品の製造方法を示す図で、成形品（４６）を具体的な光学系４５に用いた状態を示している。
【００７１】
すなわち、本実施形態では、成形品としてのロッドレンズ４６を製造する際に、例えば前述した実施形態で用いたものよりも軸方向に長い孔部材３０を用いる。そして、これを型セット１０に組み込んで前述と同様の方法で、軟化した成形素材２１を孔部材３０から押し出して成形品を成形する。
【００７２】
図１６に示すように、製造された成形品４６は、押出し先端側の円柱部４６ａと押圧側の円柱部４６ｂ、及び軸方向に長いくびれ部４６ｃを有する。押出し先端側の円柱部４６ａの端面は球面に成形され、押圧側の円柱部４６ｂの端面は平面に成形されている。
【００７３】
こうして、製造された同一の２個のロッドレンズ４６，４６を、円筒パイプ４８の内部に直列状に配置して光学系４５を形成する。この光学系４５は、円筒パイプ４８の軸方向に沿って光路を形成している。
【００７４】
この場合、ロッドレンズ４６は、中間に細径で長いくびれ部４６ｃを有しているので、円筒パイプ４８に図の矢印方向の外力が加わって該円筒パイプ４８が湾曲した場合においても、ロッドレンズ４６が破損するおそれは生じない。円筒パイプ４８の変形をくびれ部４６ｃによって吸収することができるためである。
【００７５】
本実施形態によれば、成形品としてのロッドレンズ４６は中間に細径で長いくびれ部４６ｃを有することにより、円筒パイプ４８のたわみによる曲げ応力を回避して折損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態における型セットの組立工程及び加熱工程を示す図である。
【図２】同上の孔部材の外観を示す図である。
【図３】同上の成形工程を示す図である。
【図４】同上の成形工程を示す図である。
【図５】同上の成形完了後の工程を示す図である。
【図６】同上の半成形品の構成を示す図である。
【図７】同上の成形品の構成を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における型セットの組立工程及び加熱工程を示す図である。
【図９】同上の成形工程を示す図である。
【図１０】同上の成形工程を示す図である。
【図１１】同上の成形完了後の工程を示す図である。
【図１２】同上の半成形品の構成を示す図である。
【図１３】同上の成形品の構成を示す図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）は、第３の実施の形態における孔部材の構成を示す図である。
【図１５】第４の実施の形態における枠一体形の成形品を示す図である。
【図１６】第５の実施の形態において成形品を具体的な光学系に用いた状態を示す図である。
【図１７】従来の成形品の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 型セット
１２ 上型
１２ａ 成形面
１４ 下型
１４ａ 成形面
１４ｂ 成形面
１６ 筒状スリーブ
１６１ 段差部
１６２ 第1の孔
１６３ 第2の孔
１８ 筒状位置決め部材
２１ 成形素材
２８ 空気封入部
３０ 孔部材
３０１ 孔部材
３０２ 孔部材
３０３ 孔部材
３０ａ 孔
３０ｂ 平面
３０ｃ 傾斜面
３０ｄ 切欠き部
３４ 半成形品
３４ａ 球部
３４ｂ 円錐部
３４ｃ くびれ部
３４ｄ 余剰部分
３６ 成形品
３６ａ 円柱部
３６ｂ 球面
３６ｃ 平面
３８ リング部材
３８ａ 延出部
４０ 枠部材
４０ａ 延出部
４０ｂ テーパ面
４２ 枠一体形成形品
４４ 接着剤
４５ 光学系
４６ ロッドレンズ
４６ａ 円柱部
４６ｂ 円柱部
４６ｃ くびれ部
４８ 円筒パイプ
【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、
前記成形素材を加熱軟化させた後、該成形素材の径より小さい孔から軟化させた成形素材を押し出して、前記成形素材の押出し先端側の曲率半径を型の曲率半径より小さくして成形する
ことを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記孔を有する筒状の孔部材の上面がすりばち状に傾斜している
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】
前記孔部材が分割可能に構成されている
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４】
取り出した前記成形品の外径を後加工で研削して仕上げる
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５】
前記孔部材の内周面でくびれ部を成形する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の成形品の製造方法。
【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、
前記成形素材を加熱軟化させた後、該成形素材の径より小さい孔から軟化させた成形素材を押し出して、前記成形素材の押出し先端側の曲率半径を型の曲率半径より小さくして成形する
ことを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記孔を有する筒状の孔部材の上面がすりばち状に傾斜している
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】
前記孔部材が分割可能に構成されている
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４】
取り出した前記成形品の外径を後加工で研削して仕上げる
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５】
前記孔部材の内周面でくびれ部を成形する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の成形品の製造方法。
【図２】
【図１２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１１４０３２（Ｐ２００９−１１４０３２Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８９７９８（Ｐ２００７−２８９７９８）
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]