JP2010208873A - 光学素子の成形用型及び光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心精度を悪化させることなく、成形時に光学素子の面取り部を成形することで、安定して高精度な光学部品を得る。
【解決手段】スリーブ１３内に対向して配置された下型１１及び上型１２により熱可塑性素材９を押圧して光学素子を成形する光学素子の成形ブロック１０において、スリーブ１３の内周に嵌合されて下型１１に載置され、熱可塑性素材９の面取り部を転写する第１のリング部材１４を具備する。この第１のリング部材１４には、第１のリング部材１４の中心軸Ｘに対して傾斜する傾斜面１４ａと、第１のリング部材１４の内周に第１のリング部材１４の中心軸Ｘに対して延設する鉛直面１４ｂとを設け、これら傾斜面１４ａ及び鉛直面１４ｂが熱可塑性素材９に転写されて面取り部が成形される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ガラス、プラスチックなどの熱可塑性素材を成形することにより得られる光学素子の成形用型及び光学素子の製造方法に関する。

従来、ガラスレンズなどの光学素子を高精度、且つ、安価に成形する製造装置として、加熱軟化させたガラスなどの熱可塑性素材を、成形用型によってプレスすることで、成形用型が有する成形面形状や表面粗さを成形転写して光学素子を得る製造装置が用いられている。

近年、このような成形用型を用いて光学素子を得る成形装置において、成形用型によるプレス時に光学素子の面取り部などを成形するという技術が提案されている。ここで、面取り部とは、光学素子を成形後、鏡枠などに設置する際に用いる位置決め用のテーパ部や段差部などのことをいう。

例えば、特許文献１には、胴型の内周と下型及び上型の外周との間に面取りを行うためのテーパを形成した上下の中間胴体を挿嵌させ、この上下の中間胴体を下型及び上型とともに胴型内で摺動させることで熱可塑性素材を押圧成形するという技術が開示されている。

特開２０００−９５５３２号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、胴型の内側に上下の中間胴体を挿嵌するための隙間がスリーブと上下中間胴体との間に必要であり、更には、上下の中間胴体の内側に下型及び上型を挿嵌するための隙間が上下の中間胴体と下型及び上型との間に必要である。このように各部材間での隙間によって、下型の成型面と上型の成形面との偏心が発生してしまうという技術的課題がある。

本発明の目的は、偏心精度を悪化させることなく、成形時に光学素子の面取り部を成形することで、安定して高精度な光学部品を得ることが可能な光学素子の成形用型及び光学素子の製造方法を提供することにある。

本発明は、スリーブ内に対向して配置された下型及び上型により熱可塑性素材を押圧して光学素子を成形する光学素子の成形用型であって、上記スリーブの内周に嵌合されて上記下型に載置され、上記熱可塑性素材に面取り部を転写するリング状の第１のリング部材を備えた光学素子の成形用型を提供する。

また、本発明は、スリーブ内に対向して配置された下型及び上型により熱可塑性素材を押圧して光学素子を成形する光学素子の製造方法であって、リング状の第１のリング部材を上記スリーブの内周に嵌合させつつ、上記下型に載置する工程と、上記第１のリング部材内に配置された上記熱可塑性素材を上記下型の成形面、上記上型の成形面及び上記第１のリング部材の内周によって成形し、上記熱可塑性素材に面取り部を転写する工程と、を有する光学素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、偏心精度を悪化させることなく、成形時に光学素子の面取り部を成形することで、安定して高精度な光学部品を得ることができる。

本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法を実施する成形ブロックの構成を模式的に示し、この成形ブロックの動作の第１工程を示した側断面図である。 本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法を実施する成形ブロックの構成を模式的に示し、この成形ブロックの動作の第２工程を示した側断面図である。 本発明の一実施の形態である第１のリング部材の傾斜面及び鉛直面を拡大して示した拡大断面図である。 本発明の一実施の形態である成形ブロックを用いる製造装置の構成を模式的に示した側断面図である。 本発明の一実施の形態である成形ブロックを用いて成形された熱可塑性素材を研削する研削工程について模式的に示した側断面図である。 図４に示した研削工程により研削された熱可塑性素材を設置する鏡枠の構成を模式的に示した側断面図である。 本発明の他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する成形ブロックの構成を模式的に示し、この成形ブロックの動作の第１工程を示した側断面図である。 本発明の他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する成形ブロックの構成を模式的に示し、この成形ブロックの動作の第２工程を示した側断面図である。 本発明の他の実施の形態である成形ブロックを用いる製造装置の構成を模式的に示した側断面図である。

本実施の形態では、一態様として、スリーブに挿嵌する下型と上型とを含む成形用型において、これら下型及び上型の間にリング部材を設け、このリング部材は、スリーブの内周に挿嵌して、かつ、下型の成形面（機能面）上に載置される構成とした。

このように、スリーブと下型及び上型とは、これらスリーブと下型及び上型との間に何も介在することがなく、直接、下型及び上型のそれぞれの外周がスリーブの内周に挿嵌されているので、下型及び上型の偏心精度を悪化させることがない。

また、成形品（光学素子）の下面外周部に面取り面（面取り部）を転写するリング部材は、下型と上型との間にあり、下型及び上型のスリーブとの嵌合に関与していないため、このリング部材の存在によって成形品の上下面の偏心が悪化することがない。

一方、リング部材は、スリーブに直接挿嵌されているので、偏心精度を悪化させることなく成形品の下面外周部に面取り部を成形することができる。
また、他の態様として、リング部材の内径部（内周面）に勾配を設け勾配面（傾斜面）が形成される構成とした。

このように、リング部材の内径部に勾配を設けて勾配面を形成することで、成形品の面取り面をテーパ状に成形することができる。
そして、リング部材の端面ではなく、内径部に勾配面を設けることによって、リング部材の全高さに自由度を持たせられるので、スリーブとの嵌合長を長くすることができ、挿入性の向上、リング部材の強度アップ、リング部材の位置決め精度などの向上が見込まれる。

さらに、他の態様として、リング部材の内径部に勾配をもつ勾配面を設けると共に、その勾配面の下端部に０．１ｍｍから０．５ｍｍの鉛直面が形成される構成とした。
このように、リング部材の最小内径部に、特に、下型の機能面に面している内径部分に鉛直面を設けることで、リング部材の内径が鋭利になることを防ぎ、リング部材の内径のバリ破壊を防止する。また、内径部が鋭利でないためリング部材の内径寸法を安定化して製造することができる。

さらに、他の態様として、成形品の底面下端の外周部に勾配を持ったテーパ状を成形しているとともに、テーパ状に成形された面の内周に鉛直方向に円状の段差部を成形した構成とした。

このように、成形品に段差部を設けることで、鏡枠先端の内径も鋭利でなくすることができ、位置決め用の段差として機能する。鏡枠の製造と組み立てを容易にしている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法を実施する成形ブロック１０の構成を成形ブロック１０の動作に合わせて模式的に示した側断面図である。また、図２は、第１のリング部材１４の傾斜面１４ａ及び鉛直面１４ｂを拡大して示した拡大断面図である。そして、図３は、本発明の一実施の形態である成形ブロック１０を用いる製造装置３０の構成を模式的に示した側断面図である。

本実施の形態の成形ブロック１０（成形用型）は、熱可塑性素材９が載置される下型１１と、下型１１に熱可塑性素材９を挟んで対向配置される上型１２と、これら下型１１及び上型１２を嵌合して摺動自在に案内する円筒形状のスリーブ１３と、スリーブ１３の内周面に嵌合して下型１１の成形面１１ｂ上に載置するリング状の第１のリング部材１４と、を具備している。

熱可塑性素材９は、例えば、ガラス、プラスチックなど（本実施の形態ではガラス）で構成されている。なお、本実施の形態では、熱可塑性素材９は球形形状としているが、最終形状である成形後の成形品形状に近い形に研磨されたレンズ形状のものを素材として使用しても良い。

下型１１は、型の一部を構成する円柱形状の型本体部１１ａを有し、この型本体部１１ａの一端に平面状あるいは浅い球面状の成形面１１ｂが形成され、型本体部１１ａの他端に型本体部１１ａの外径よりも大きい外径の円板部１１ｃが形成されている。

一方、上型１２は、型の一部を構成する円柱形状の型本体部１２ａを有し、この型本体部１２ａの一端に型本体部１２ａの外径よりも小さい外径の半球状の成形面１２ｂを有する円柱部１２ｃが同軸に形成されている。そして、型本体部１２ａの他端には、型本体部１２ａの外径よりも大きい外径の円板部１２ｄが形成されている。

そして、これら下型１１及び上型１２は、スリーブ１３の内部にそれぞれの成形面１１ｂ及び成形面１２ｂが対向するようにスリーブ１３の両端側から挿嵌されて配置されている。すなわち、下型１１の型本体部１１ａの外周面及び上型１２の型本体部１２ａの外周面がスリーブ１３の内周面に嵌合することで、下型１１、上型１２及びスリーブ１３のそれぞれの中心軸Ｘを一致させている。そして、上型１２はスリーブ１３の中心軸Ｘに対し同方向に摺動自在に配置されている。また、これら下型１１、上型１２及びスリーブ１３は、一例として、タングステンカーバイド（ＷＣ）などの超硬合金を研磨して製作されている。

本実施の形態では、下型１１の成形面１１ｂに第１のリング部材１４が載置されている。そして、この第１のリング部材１４は下型１１の型本体部１１ａと同一の外径寸法に設定され、スリーブ１３の内周面に嵌合して配置されている。

すなわち、下型１１及び上型１２は、これら下型１１及び上型１２とスリーブ１３との間に何も介在することなく、高精度でスリーブ１３に嵌合されている。このため、下型１１及び上型１２の外周面とスリーブ１３の内周面とを精度よく加工すれば、下型１１及び上型１２の中心軸Ｘを熱可塑性素材９から成形される光学素子の光軸とほぼ一致させることができる。

また、第１のリング部材１４についても、下型１１及び上型１２と同様に、第１のリング部材１４とスリーブ１３との間に何も介在することなく、高精度でスリーブ１３に嵌合されている。このため、第１のリング部材１４の外周面とスリーブ１３の内周面とを精度よく加工すれば、第１のリング部材１４の中心軸Ｘを光学素子の光軸とほぼ一致させることができる。

そして、第１のリング部材１４には、第１のリング部材１４の中心軸Ｘ（光学素子の光軸）に対して傾斜する傾斜面１４ａが形成されている。すなわち、第１のリング部材１４の内周面には、下方（下型１１側）に向かって縮径するすり鉢状の傾斜面１４ａが形成されている。これにより、図１Ｂ及び図２に例示されるように、この傾斜面１４ａが熱可塑性素材９に転写されてテーパ部９ａ（面取り部）が成形される。

また、第１のリング部材１４の傾斜面１４ａが第１のリング部材１４の端面に形成されていないため、スリーブ１３と第１のリング部材１４との嵌合長を長くとることができる。このように、スリーブ１３と第１のリング部材１４との嵌合長を長くとることで、スリーブ１３と第１のリング部材１４との位置決め精度を向上させることができる。

また、スリーブ１３に第１のリング部材１４を挿入する際の挿入し易さ、第１のリング部材１４の強度なども向上させることができる。
そして、第１のリング部材１４の内周面には、第１のリング部材１４の中心軸Ｘ（光学素子の光軸）に対して平行に延設される鉛直面１４ｂが形成されている。この鉛直面１４ｂは、傾斜面１４ａの下側に連続して繋がっている。これにより、図１Ｂ及び図２に例示されるように、この鉛直面１４ｂが熱可塑性素材９に転写されて段差部９ｂ（面取り部）が成形される。

このように、第１のリング部材１４の内周に鉛直面１４ｂを形成することで、第１のリング部材１４の内周が鋭利で、強度が低く、周方向の内径寸法のバラツキの大きくなりやすいエッジ（バリ）にならない。これにより、第１のリング部材１４の内周のバリ破壊を防止することができる。また、内径の円直面１４ｂによって内径を鋭利にしないため、内径寸法を正確に加工することができ、内径の精度を高く加工することができる。

本実施の形態の場合、第１のリング部材１４の鉛直面１４ｂの長さは、特に限定されないが、第１のリング部材１４の内周のバリ破壊を防止することができる程度の長さであれば良く、好ましくは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の長さで形成すると良い。

さらに、成形ブロック１０は、熱可塑性素材９を位置決めするために、上型１２と第１のリング部材１５（下型１１）との間に設けたリング状の第２のリング部材１５を備えている。この第２のリング部材１５は、外周面がスリーブ１３の内周面に嵌合されると共に、内周面の下端部が熱可塑性素材９に当接して載置される。これにより、第２のリング部材１５と下型１１とで熱可塑性素材９を挟み込み、熱可塑性素材９を設置位置に位置決めしている。

すなわち、図１Ａに例示されるように、第２のリング部材１５は、下型１１の型本体部１１ａ、上型１２の型本体部１２ａ及び第１のリング部材１４の外径寸法と同一の外径寸法に設定され、スリーブ１３の内周面に嵌合して配置されている。

また、第２のリング部材１５の内径寸法は、上型１２の円柱部１２ｃの外径寸法とほぼ同一の内径寸法に設定されている。すなわち、上型１２の円柱部１２ｃが第２のリング部材１５の内周面に嵌合して配置されている。

そして、熱可塑性素材９が球体形状のプリフォームの場合、第２のリング部材１５の内周に形成された円筒状の内周面１５ａには、この内周面１５ａの下方の開口端の縁部が全周にわたって球体形状を呈する熱可塑性素材９に当接する位置で熱可塑性素材９の位置が安定する。したがって、下型１１の成形面１１ｂと上型１２の成形面１２ｂとの間に熱可塑性素材９が下型１１及び上型１２の中心軸Ｘ上に左右対称に位置決めされる。

次に、上述した成形ブロック１０を用いる製造装置３０について説明する。
図３に例示されるように、本実施の形態の製造装置３０は、熱可塑性素材９を成形ブロック１０に実装して、加熱、加圧、冷却して光学素子を成形する成形手段としての製造装置３０である。そして、加熱、加圧、冷却の工程を、それぞれ加熱ステージＡ、加圧ステージＢ及び冷却ステージＣにて行ういわゆる循環型の製造装置３０である。

製造装置３０には、上述した加熱ステージＡ、加圧ステージＢ及び冷却ステージＣが成形ブロック１０の搬送方向（成形ブロック１０の中心軸Ｘに対して直交する方向）に沿って配置されている。

そして、製造装置３０は、成形ブロック１０を次の成形ステージに搬送する図示しない搬送手段を具備して構成されている。また、搬送手段は、各成形ステージの成形ブロック１０の搬送方向の上流側に配置された図示しない搬送アームと、この搬送アームを搬送方向に左右動させる図示しない搬送アーム保持部とを具備して構成されている。

なお、本実施の形態では、加熱ステージＡを成形ブロック１０の搬送方向の最上流側（図３左側）に位置する成形ステージとし、冷却ステージＣを成形ブロック１０の搬送方向の最下流側（図３右側）に位置する成形ステージとしている。

そして、これらの加熱ステージＡ、加圧ステージＢ及び冷却ステージＣには、それぞれ、成形ブロック１０を挟み込むように下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２が互いに対向されて配置されている。

また、下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２には、図示しない温度調節器が接続されており、成形ステージ（加熱ステージＡ、加圧ステージＢ及び冷却ステージＣ）毎にそれぞれ温度制御されている。

すなわち、加熱ステージＡは、下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２を温度制御して後述する駆動手段３３の駆動により成形ブロック１０の上型１２を微圧で加圧しながら成形ブロック１０を介して熱可塑性素材９を加熱するためのものである。

加圧ステージＢは、熱可塑性素材９が変形できる温度に下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２を温度制御して成形ブロック１０の上型１２を高圧で加圧しながら成形ブロック１０を加熱プレス成形するためのものである。

冷却ステージＣは、加圧ステージＢよりも低い温度で下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２を温度制御して成形ブロック１０の上型１２を光学素子形状に維持するための圧力で加圧しながら成形ブロック１０を冷却させるためのものである。

したがって、本実施の形態の加熱ステージＡ、加圧ステージＢ及び冷却ステージＣについては、下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２により成形ブロック１０に対して異なる温度で温度制御する点が異なるが、構成は全て同じ構成であるので、以下、加熱ステージＡの内部構成の説明を行い、加熱ステージＡと同一又は相当する部分には、同じ符号を付してその説明を省略する。

なお、本実施の形態では、加熱ステージＡ、加圧ステージＢ及び冷却ステージＣの３つの成形ステージにより構成しているが、例えば、一つの成形ステージにより、下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２を温度制御して構成してもよく、更には、加熱ステージＤ、加圧ステージＥ、第１の冷却ステージＦ及び第２の冷却ステージＧの四つの成形ステージで構成しても良く、成形ステージの数はこれに限らない。

上述したように、加熱ステージＡには、成形ブロック１０を挟み込むように下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２が互いに対向されて配置されている。
そして、下加熱ブロック３１は、成形ブロック１０に当接する平面状の上面を有するプレート３１ａと、このプレート３１ａに設けられた貫通孔に挿通して配置される加熱用ヒータ３１ｂとを具備している。

プレート３１ａは熱伝導率の良いセラミックス（たとえば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）／窒化ホウ素（ＢＮ）系のセラミックスあるいは夫々の混合圧縮体（ＡｌＮ−ＢＮ））を用いて構成され、加熱用ヒータ３１ｂは、セラミックヒータ（例えばＳｉＣセラミックヒータ）を用いて構成されている。

また、上加熱ブロック３２も下加熱ブロック３１と同様に成形ブロック１０に当接する平面状の下面を有するプレート３２ａと、このプレート３２ａに設けられた貫通孔に挿通して配置される加熱用ヒータ３２ｂとを具備している。なお、プレート３２ａ及び加熱用ヒータ３２ｂについては、上述した下加熱ブロック３１のプレート３１ａ及び加熱用ヒータ３１ｂと同様のため、説明を省略する。

そして、上加熱ブロック３２の上方には、上加熱ブロック３２を駆動させる駆動手段３３が配置されている。この駆動手段３３は、上加熱ブロック３２に接続されて上加熱ブロック３２を支持する駆動軸３３ａと、駆動軸３３ａを上下動自在に昇降させる図示しないシリンダーとを具備している。

以下、本実施の形態の成形ブロック１０を用いた光学素子の製造工程の一例について、図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３を参照しながら説明する。
成形ブロック１０は、製造装置３０の加熱ステージＡの下加熱ブロック３１の上面に載置される。この時、図１Ａに例示されるように、成形ブロック１０に実装された熱可塑性素材９は、第２のリング部材１５により下型１１の成形面１１ｂに下型１１の中心軸Ｘ上に左右対称に載置される。

そして、駆動手段３３の図示しないシリンダーの起動により、駆動手段３３の駆動軸３３ａが下方に駆動することで上加熱ブロック３２を成形ブロック１０の上面に当接するまで下降させ、下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２により成形ブロック１０を挟み込んで熱可塑性素材９を所望の温度まで昇温させ、加熱軟化させる。

成形条件の一例を示すと、加熱ステージＡでは、温度が５７０℃〜６００℃に昇温され、また、押圧力は、２０ｋｇ／ｃｍ^２である。この状態では、熱可塑性素材９はやや軟化しており、変形が開始される。

次に、熱可塑性素材９の加熱が終了した後、成形ブロック１０は、図示しない搬送手段により、加圧ステージＢの下加熱ブロック３１の上面に載置される。そして、駆動手段３３の図示しないシリンダーの起動により、駆動手段３３の駆動軸３３ａが下方に駆動することで上加熱ブロック３２を下降させ、成形ブロック１０の上型１２を押圧する。

成形条件一例を示すと、加圧ステージＢでは、温度が６００℃付近に保持され、また、押圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ^２である。この状態では、熱可塑性素材９は変形可能に軟化しており、かつ十分な押圧力が付与されて変形する。

この時、本実施の形態では、熱可塑性素材９には、スリーブ１３内の内周面に嵌合して下型１１に載置される第１のリング部材１４により、第１のリング部材１４の傾斜面１４ａ及び鉛直面１４ｂの成形面形状が転写される。（図１Ｂ参照。）
すなわち、第１のリング部材１４がスリーブ１３に直接嵌合されているため、下型１１及び上型１２は、これら下型１１及び上型１２とスリーブ１３との間に何も介在することなく、高精度でスリーブ１３に嵌合されている。このため、下型１１及び上型１２の外周面とスリーブ１３の内周面とを精度よく加工すれば、下型１１及び上型１２の中心軸Ｘを光学素子の光軸とほぼ一致させることができる。

また、第１のリング部材１４についても、下型１１及び上型１２と同様に、第１のリング部材１４とスリーブ１３との間に何も介在することなく、高精度でスリーブ１３に嵌合されている。このため、第１のリング部材１４の外周面とスリーブ１３の内周面とを精度よく加工すれば、第１のリング部材１４の中心軸Ｘを光学素子の光軸とほぼ一致させることができる。

これにより、熱可塑性素材９のテーパ部９ａ及び段差部９ｂ（面取り部）の偏心精度を悪化させることなく、成形時に光学素子の面取り部などを成形することができる。
また、このとき下型１１の成形面１１ｂ上に当該リング部材１４が当接載置されていることにより、成形工程において変形する熱可塑性素材９からリング部材１４に上下方向（軸方向）に成形荷重（圧力）が伝播するため、当外リング部材１４が下型１１の成形面１１ｂより浮き上がって成形面１１ｂからの距離がばらつくことがない。これにより、傾斜面１４ａと成形面１１ｂとの距離関係を繰り返し精度良く安定して成形することが可能となる。

さらに、図１Ｂ及び図２に示すように、第２のリング部材１５の下面の成形面が熱可塑性素材９に転写される。また、第２のリング部材１５の内周面１５ａの開口端の縁部が、その全周にわたって熱可塑性素材９に当接するので、熱可塑性素材９の中心が中心軸Ｘと一致して位置決めされる。

次に、熱可塑性素材９の加圧成形が終了した後、成形ブロック１０は、図示しない搬送手段により、冷却ステージＣの下加熱ブロック３１の上面に載置される。そして、駆動手段３３の図示しないシリンダーの起動により、駆動手段３３の駆動軸３３ａが下方に駆動することで上加熱ブロック３２を成形ブロック１０の上型１２の上面に当接するまで下降させ、熱可塑性素材９を所望の温度まで冷却させる。

成形条件の一例を示すと、冷却ステージＣでは、温度が６００℃〜３９１℃に冷却され、また、押圧力は、３０ｋｇ／ｃｍ^２である。このとき、熱可塑性素材９には所定の押圧力が付与された状態で冷却が開始される。その後、冷却ステージＣでは、温度が３９１℃〜２００℃に冷却され、また、押圧力は、５ｋｇ／ｃｍ^２である。このとき、熱可塑性素材９への押圧力はほとんどなくなっている。

このように、本実施の形態によれば、偏心精度を悪化させることなく、光学素子の面取り部などを成形時に成形することで、安定して高精度な光学部品（光学素子）を得ることができる。

次に、本実施の形態の成形ブロック１０を用いて成形された成形品９Ｙをさらに研削して鏡枠に設置する一例について、図４及び図５を参照しながら説明する。
図４は、本発明の一実施の形態の成形ブロック１０を用いて成形された成形品９Ｙを研削する研削工程について模式的に示した側断面図である。そして、図５は、図４において示した研削工程により研削された光学部品９Ｚを設置する鏡枠５１の構成を模式的に示した側断面図である。

図４に例示されるように、まず、成形品９Ｙは、下クランプ部材４１及び上クランプ部材４２により挟持される。この時、下クランプ部材４１及び上クランプ部材４２には、図示しない真空装置が下クランプ部材４１の空洞部４１ａ及び上クランプ部材４２の空洞部４２ａに接続されており、これら空洞部４１ａ及び空洞部４２ａを真空状態にすることで、成形品９Ｙを挟持している。そして、成形品９Ｙ、下クランプ部材４１及び上クランプ部材４２は、図示しない回転機構により回転する。

次に、心取り砥石４３を成形品９Ｙに当接させながら、成形品９Ｙ、下クランプ部材４１及び上クランプ部材４２と同方向に回転させて心取り加工（外径加工）を行う。この時、心取り砥石４３の表面には、ダイヤの砥粒が付着されている。また、心取り砥石４３には、この心取り砥石４３を回転及び上下動させる図示しない駆動装置が設けられている。

そして、図５に例示されるように、上述した研削（心取り加工）工程により研削された成形品９Ｙは光学部品９Ｚとなり、鏡枠５１に設置される。この時、光学部品９Ｚには、テーパ部９ａ及び段差部９ｂが成形されているため、これらテーパ部９ａ及び段差部９ｂが鏡枠５１の傾斜面５１ａ及び鉛直面５１ｂに嵌合されて設置される。

すなわち、これらテーパ部９ａ及び段差部９ｂを用いて光学部品９Ｚを鏡枠５１に固定したときに、光学部品９Ｚと鏡枠５１との中心位置決めを高精度に行うことができる。
また、鏡枠５１にも第１のリング部材１４と同様に、鉛直面５１ｂを設けたので、鏡枠５１の下面の内周が鋭利なエッジ（バリ）にならない。これにより、鏡枠５１の下面の内周のバリ破壊を防止することができる。

（実施の形態２）
図６Ａ、図６Ｂは、本発明の他の実施の形態である光学素子の製造方法を実施する成形ブロック６０の構成を成形ブロック６０の動作に合わせて模式的に示した側断面図である。また、図７は、本発明の他の実施の形態である成形ブロック６０を用いる製造装置の構成を模式的に示した側断面図である。

本実施の形態の成形ブロック６０（成形用型）では、上述の実施形態１に対して、第１のリング部材６４の傾斜面６４ａの両端に第１の鉛直面６４ｂ及び第２の鉛直面６４ｃが形成された点が異なり、他の構成は同様である。したがって、実施形態１と同一又は相当する部分については、説明を省略する。

本実施の形態の成形ブロック６０において、リング状の第１のリング部材６４には、第１のリング部材６４の傾斜面６４ａの両端（上下側）に第１のリング部材６４の中心軸Ｘ（光軸）に対して平行に延設して第１の鉛直面６４ｂ及び第２の鉛直面６４ｃが形成されている。

そして、第１のリング部材６４は、実施形態１と同様に、スリーブ６３の内周面に直接嵌合されている。これにより、第１のリング部材６４の外周面とスリーブ６３の内周面とを精度よく加工できれば、第１のリング部材６４の中心軸Ｘを光学素子の光軸とほぼ一致させることができる。

この時、図６Ｂに例示されるように、これら傾斜面６４ａ、第１の鉛直面６４ｂ及び第２の鉛直面６４ｃが熱可塑性素材９に転写されてテーパ部９ａ、段差部９ｂ及び鉛直部９ｃ（面取り部）が成形される。

これにより、熱可塑性素材９のテーパ部９ａ、段差部９ｂ及び鉛直部９ｃ（面取り部）の偏心精度を悪化させることなく、成形時に熱可塑性素材９の面取り部などを成形することができる。

したがって、本実施の形態において製造された熱可塑性素材９に対して実施の形態１の図４に例示された研削工程を行わずに光学部品９Ｚを製造することができる。
また、本実施の形態の第１のリング部材６４は、実施形態１の第１のリング部材１４に対して、第２の鉛直面６４ｃの長さの分だけスリーブ１３と第１のリング部材６４との嵌合長を長くとることができる。このように、スリーブ６３と第１のリング部材６４との嵌合長を長くとることで、スリーブ６３と第１のリング部材６４との位置決め精度をより向上させることができる。

また、スリーブ６３に第１のリング部材６４を挿入する際の挿入し易さ、第１のリング部材６４の強度なども向上させることができる。

以下、本実施の形態の成形ブロック６０を用いた製造工程の一例について、図６Ａ、図６Ｂ、図７を参照しながら説明する。

成形ブロック６０は、製造装置３０の加熱ステージＡの下加熱ブロック３１の上面に載置される。この時、図６Ａに例示されるように、成形ブロック６０に実装された熱可塑性素材９は、第２のリング部材６５により下型６１の中心軸Ｘ上に左右対称に載置される。

そして、駆動手段３３の図示しないシリンダーの起動により、駆動手段３３の駆動軸３３ａが下方に駆動することで上加熱ブロック３２を成形ブロック６０の上面に当接するまで下降させ、下加熱ブロック３１及び上加熱ブロック３２により成形ブロック６０を挟み込んで熱可塑性素材９を所望の温度まで昇温させ、加熱軟化させる。

次に、熱可塑性素材９の加熱が終了した後、成形ブロック６０は、図示しない搬送手段により、加圧ステージＢの下加熱ブロック３１の上面に載置される。そして、駆動手段３３の図示しないシリンダーの起動により、駆動手段３３の駆動軸３３ａが下方に駆動することで上加熱ブロック３２を下降させ、成形ブロック６０の上型１２を押圧する。

この時、本実施の形態では、加熱ステージＡにおいて加熱軟化した熱可塑性素材９には、スリーブ１３内の内周面に嵌合して下型６１に載置される第１のリング部材６４により、第１のリング部材６４の傾斜面６４ａ、第１の鉛直面６４ｂ及び第２の鉛直面６４ｃの成形面形状が転写される。したがって、熱可塑性素材９には、成形時にテーパ部９ａ、段差部９ｂ及び鉛直部９ｃが成形される。

このように、第１のリング部材６４がスリーブ６３に直接嵌合されているため、偏心精度を悪化されることなく、熱可塑性素材９にテーパ部９ａ、段差部９ｂ及び鉛直部９ｃを成形時に成形することができる。

次に、熱可塑性素材９の加圧成形が終了した後、成形ブロック６０は、図示しない搬送手段により、冷却ステージＣの下加熱ブロック３１の上面に載置される。そして、駆動手段３３の図示しないシリンダーの起動により、駆動手段３３の駆動軸３３ａが下方に駆動することで上加熱ブロック３２を成形ブロック６０の上型６２の上面に当接するまで下降させ、熱可塑性素材９を所望の温度まで冷却させる。

これにより、熱可塑性素材９に対して実施形態１で示したような研削を施さずに光学部品９Ｚを製造することができる。
このように本実施の形態によれば、偏心精度を悪化させることなく、光学素子の面取り部などを成形時に成形することで、安定して高精度な光学部品を得ることができる。

（付記１）
スリーブに挿嵌する上型と下型があり、リング部材が当該上型と下型の間にあって、当該スリーブ内径（内周面）に挿嵌して、且つ、下型成形面（機能面）上に載置されていることを特徴とする成形用型。

（付記２）
前記リング部材はその内径部に勾配を設け勾配面が形成されていることを特徴とする、付記１記載の成形用型。

（付記３）
前記リング部材の内径面（内周面）に、勾配をもつ勾配面を設けると共に、その勾配面の下端部に０．１ｍｍから０．５ｍｍの鉛直面を設けたことを特徴とする、付記１記載のリング部材。

（付記４）
成形レンズの底面下端の外周部に、勾配を持った面取りテーパ面（テーパ部）を形成しているとともに、当該テーパ面の内周に鉛直方向に円状の段差部をもつことを特徴とする成形光学素子。

９ 熱可塑性素材
９ａ テーパ部
９ｂ 段差部
９ｃ 鉛直部
９Ｙ 成形品
９Ｚ 光学部品
１０ 成形ブロック
１１ 下型
１１ａ 型本体部
１１ｂ 成形面
１１ｃ 円板部
１２ 上型
１２ａ 型本体部
１２ｂ 成形面
１２ｃ 円柱部
１２ｄ 円板部
１３ スリーブ
１４ 第１のリング部材
１４ａ 傾斜面
１４ｂ 鉛直面
１５ 第２のリング部材
１５ａ 内周面
３０ 製造装置
３１ 下加熱ブロック
３１ａ プレート
３１ｂ 加熱用ヒータ
３２ 上加熱ブロック
３２ａ プレート
３２ｂ 加熱用ヒータ
３３ 駆動手段
３３ａ 駆動軸
４１ 下クランプ部材
４１ａ 空洞部
４２ 上クランプ部材
４２ａ 空洞部
４３ 心取り砥石
５１ 鏡枠
５１ａ 傾斜面
５１ｂ 鉛直面
６０ 成形ブロック
６１ 下型
６１ａ 型本体部
６１ｂ 成形面
６１ｃ 円板部
６２ 上型
６２ａ 型本体部
６２ｂ 成形面
６２ｃ 円柱部
６２ｄ 円板部
６３ スリーブ
６４ 第１のリング部材
６４ａ 傾斜面
６４ｂ 第１の鉛直面
６４ｃ 第２の鉛直面
６５ 第２のリング部材
６５ａ 内周面
Ａ 加熱ステージ
Ｂ 加圧ステージ
Ｃ 冷却ステージ
Ｘ 中心軸

Claims (9)

1. スリーブ内に対向して配置された下型及び上型により熱可塑性素材を押圧して光学素子を成形する光学素子の成形用型であって、
   前記スリーブの内周に嵌合されて前記下型に載置され、前記熱可塑性素材に面取り部を転写するリング状の第１のリング部材を備えたこと、
   を特徴とする光学素子の成形用型。
2. 前記第１のリング部材は、前記下型の成形面に載置されること、
   を特徴とする請求項１記載の光学素子の成形用型。
3. 前記第１のリング部材は、内周に中心軸に対して傾斜する傾斜面を有すること、
   を特徴とする請求項１又は２記載の光学素子の成形用型。
4. 前記第１のリング部材は、内周に中心軸に対して平行に延設する鉛直面を有すること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学素子の成形用型。
5. 前記スリーブの内周に嵌合されて前記下型と前記上型との間に配置され、前記熱可塑性素材の位置を位置決めするリング状の第２のリング部材を備えたこと、
   を特徴とする請求項１記載の光学素子の成形用型。
6. スリーブ内に対向して配置された下型及び上型により熱可塑性素材を押圧して光学素子を成形する光学素子の製造方法であって、
   リング状の第１のリング部材を前記スリーブの内周に嵌合させつつ、前記下型に載置する工程と、
   前記第１のリング部材内に配置された前記熱可塑性素材を前記下型の成形面、前記上型の成形面及び前記第１のリング部材の内周によって成形し、前記熱可塑性素材に面取り部を転写する工程と、を有すること、
   を特徴とする光学素子の製造方法。
7. 前記第１のリング部材は、内周に中心軸に対して傾斜する傾斜面を有すること、
   を特徴とする請求項６記載の光学素子の製造方法。
8. 前記第１のリング部材は、内周に中心軸に対して平行に延設する鉛直面を有すること、
   を特徴とする請求項６又は７記載の光学素子の製造方法。
9. リング状の第２のリング部材を前記スリーブの内周面に嵌合させつつ、前記熱可塑性素材に当接させることにより、前記熱可塑性素材の位置決めをする工程をさらに有すること、
   を特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。

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