JP2000159527A - メニスカスレンズとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボール型硝材が型の中心に確実に保持される
ようにして、後加工の不要なメニスカスレンズを成形で
きるようにした、メニスカスレンズの製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 ガラスプレス成形機に関して、成形すべ
きメニスカスレンズ１０の凸面を形成する下型及び凹面
を形成する上型から成る金型を開いて、その間にて型中
心にボール型硝材を投入する第一の段階と、次に、成形
機全体の雰囲気を酸素パージするために窒素ガスを流入
させる第二の段階と、続いて、金型を閉じて、加熱押圧
する第三の段階と、最後に、金型を開いて、成形品であ
るメニスカスレンズを取り出す第四の段階とを含み、上
記第三の段階にて、金型を閉じる際のプレススピード
が、成形されるメニスカスレンズの周縁厚の差Ｓがゼロ
になるように、制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メニスカスレンズ
とその製造方法に関し、特に、ボール型硝材を使用し
て、ガラスプレス成形によりメニスカスレンズを製造す
るための製造方法とこれにより製造されるメニスカスレ
ンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラスプレス成形によりガラスレ
ンズを製造する場合、例えば図７または図８に示すよう
な製造方法がある。先づ、図７に示した製造方法におい
ては、先づ図７（Ａ）に示すように、ガラスプレス成形
機１の金型２を構成する上型３及び下型４に取り付けら
れる成形すべきガラスレンズのレンズ面に対応した凹陥
部を備えた入れ子３ａ，４ａの間に、最終形状のガラス
レンズと同体積のボール型硝材５を投入した後、図７
（Ｂ）に示すように、上型３及び下型４を互いに接近さ
せて金型２を閉じると共に、加熱押圧することにより、
図７（Ｃ）に示すように、外径が入れ子４ａと同じで且
つ金型２のキャビティの形状に対応したガラスレンズ６
が成形されるようになっている。この製造方法は、例え
ば非球面レンズを安価に量産する方法として確立されて
いるが、実際には、例えば図８（Ａ）に示す両凸レンズ
６ａや、図８（Ｂ）に示す片面が平凸レンズ６ｂを成形
するために、多く利用されている。

【０００３】これに対して、図９に示した製造方法にお
いては、ガラスプレス成形機１の金型２を構成する上型
３及び下型４に取り付けられる成形すべきガラスレンズ
のレンズ面に対応した凹陥部を備えた入れ子３ｂ，４ｂ
の間に、最終形状のガラスレンズよりも大きい体積のゴ
ブ型硝材７を投入し、上型３及び下型４を互いに接近さ
せて金型２を閉じると共に、加熱押圧することにより、
図９（Ｃ）に示すように、外径が成形すべきガラスレン
ズの外径より大きいガラス成形品８が成形される。そし
て、このガラス成形品８は、その厚さが成形すべきガラ
スレンズと同じであり、且つ外径が大きくなっているの
で、芯取り等の後加工によって図９（Ｃ）に点線で示す
ように、外径を所定寸法に整形することにより、図９
（Ｄ）に示すように、所定寸法のガラスレンズ９が製造
されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図９に示し
た製造方法により、メニスカスレンズを製造する場合に
は、金型２は、図１０または図１１に示すように、構成
される。即ち、図１０においては、金型２のうち、下型
４の入れ子４ｂがメニスカスレンズの凹面を形成するよ
うに凸状に構成されている。この場合、ゴブ型硝材７を
投入する際に、図示のように、ゴブ型硝材７が下型４の
入れ子４ｂの凸部に載置されることになる。従って、ゴ
ブ型硝材７が、型の中心に安定した状態で位置決めされ
得ないという問題があった。

【０００５】これに対して、図１１においては、金型２
のうち、下型４の入れ子４ｂがメニスカスレンズの凸面
を形成するように凹状に構成されている。この場合、ゴ
ブ型硝材７は、その自重により、下型４の入れ子４ｂに
形成された凹状のキャビティ内にて中心付近に位置す
る。従って、従来は、メニスカスレンズを製造する場合
には、通常図１１に示す金型を使用している。

【０００６】しかしながら、図１１の金型を使用した場
合であっても、下型４の入れ子４ｂ上に投入されたゴブ
型硝材７は、金型２が閉じられて、加熱押圧が完了する
まで、型の中心に保持される必要がある。これは、ゴブ
型硝材７が図１２（Ａ）に示すように型の中心から僅か
な偏心量ｄでもずれると、金型２の加熱押圧の際に、ボ
ール型硝材が中心から移動してしまう。このため、図１
２（Ｂ）に示すように、金型２による成形品に関して、
偏心方向と反対側では、硝材の充填不足による偏肉８ａ
が発生すると共に、偏心方向と同じ側では、充填過多に
よるハミダシ８ｂが発生することになる。これにより、
メニスカスレンズの周囲のコバ部である周縁部に関し
て、偏肉８ａにより周縁厚最小部と、ハミダシ８ｂによ
る周縁厚最大部との厚さの差が生じてしまう。

【０００７】特に、金型２のプレススピードが高く、ま
たメニスカスレンズの凸面の平均半径が大きい程、ゴブ
型硝材７の偏心量が大きくなることから、周縁厚の上記
差が大きくなってしまい、場合によっては、この差が金
型２を破壊することがある。さらに、金型２やゴブ型硝
材７に静電気が発生していると、ゴブ型硝材７が金型２
の上型３や下型４の側面に貼付きやすく、また成形機の
加熱前の酸素パージのための窒素ガスにより、ゴブ型硝
材７が動くこともあり、ゴブ型硝材７の大きな偏心が発
生しやすいという問題があった。かくして、従来では、
ボール型硝材を型の中心に保持して偏心量を低減するた
めに、余分な工数がかかったり、工程が増える分、製品
であるメニスカスレンズの不良率が上がってしまう等の
問題があった。

【０００８】本発明は、以上の点に鑑み、ボール型硝材
が型の中心に確実に保持されるようにして、後加工の不
要なメニスカスレンズを成形できるようにした、メニス
カスレンズの製造方法とこのような製造方法により製造
されるメニスカスレンズを提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明によれば、ガラスプレス成形機に関して、成形すべ
きメニスカスレンズの凸面を形成する下型及び凹面を形
成する上型から成る金型を開いて、その間にて型中心に
ボール型硝材を投入する第一の段階と、次に、成形機全
体の雰囲気を酸素パージするために窒素ガスを流入させ
る第二の段階と、続いて、金型を閉じて、加熱押圧する
第三の段階と、最後に、金型を開いて、成形品であるメ
ニスカスレンズを取り出す第四の段階とを含んでおり、
上記第三の段階にて、金型を閉じる際のプレススピード
が、成形されるメニスカスレンズの周縁厚の差がゼロに
なるように、制御されている、メニスカスレンズの製造
方法により、達成される。

【００１０】請求項１の構成によれば、金型を閉じる際
のプレススピードが、成形されるメニスカスレンズの周
縁厚の差がゼロになるように制御されているので、金型
が閉じることにより、上型と下型との間に投入されたボ
ール型硝材がずれてしまうようなことがなく、型の中心
に確実に保持されることになる。これにより、成形され
たメニスカスレンズに関して、ボール型硝材の偏心によ
る充填不足やハミダシが生ずることはなく、周縁厚の差
がゼロになる。従って、メニスカスレンズが後加工なし
に成形されることになり、工数が低減され、コストが低
減されると共に、周縁厚の差による金型の破壊が防止さ
れることになる。

【００１１】請求項２の構成によれば、第三の段階の前
に、少なくとも金型及びボール型硝材の除電を行なう第
五の段階を備えている場合には、金型の互いに開いた上
型と下型との間に投入されたボール型硝材が、静電気に
よって下型の側面に貼付いてしまうようなことがなく、
ボール型硝材が型の中心により一層確実に保持されるこ
とになる。

【００１２】請求項３の構成によれば、上記第二の段階
における窒素ガスの流速が、金型内に投入されたボール
型硝材を動かさない程度に制御されている場合には、金
型の互いに開いた上型と下型との間に投入されたボール
型硝材が、酸素パージのための窒素ガスによって型の中
心からずれてしまうようなことがなく、ボール型硝材が
型の中心にさらにより一層確実に保持されることにな
る。

【００１３】請求項４の構成によれば、第一の段階の前
に、ガラスプレス成形機が前以て高精度に水平出しされ
ている場合には、金型の互いに開いた上型と下型との間
に投入されたボール型硝材が、その自重によって、型の
中心に高精度に保持されることになる。

【００１４】また、上記目的は、請求項５の発明によれ
ば、ガラスプレス成形機に関して、成形すべきメニスカ
スレンズの凸面を形成する下型及び凹面を形成する上型
から成る金型を開いて、その間にて型中心にボール型硝
材を投入する第一の段階と、次に、成形機全体の雰囲気
を酸素パージするために窒素ガスを流入させる第二の段
階と、続いて、金型を閉じて、加熱押圧する第三の段階
と、最後に、金型を開いて、成形品であるメニスカスレ
ンズを取り出す第四の段階とを含む製造工程により製造
されるメニスカスレンズであって、上記第三の段階に
て、金型を閉じる際のプレススピードが、成形されるメ
ニスカスレンズの周縁厚の差がゼロになるように、制御
されることにより製造されるメニスカスレンズにより、
達成される。

【００１５】請求項６の構成によれば、成形すべきメニ
スカスレンズが、直径の０．５％以下の外径公差である
場合には、金型から取り出されたメニスカスレンズは、
外径を後加工する必要がなく、コストが低減されること
になる。

【００１６】請求項７の構成によれば、成形すべきメニ
スカスレンズが、周縁部の端縁が曲率を有している場合
には、金型の加熱押圧によるボール型硝材のプレスの際
に、ボール型硝材がキャビティの隅々まで良好に回り込
むので、充填不足による周縁厚の低減が確実に防止され
ることになる。

【００１７】請求項７または８の構成によれば、成形す
べきメニスカスレンズが、その凸面の平均半径Ｒ，レン
ズ中心厚さＴに関して、Ｒ／Ｔ≧５０なる関係にある場
合、あるいは、光学径φＤに対して、その中心部を含む
５％以内の領域において平均半径Ｒが、Ｒ≧５０である
関係にある場合には、硝材が型の中心に確実に保持され
ることになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図６を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１９】図１は、本発明によるメニスカスレンズの
製造方法の第一の実施形態における各工程を順次に示す
フローチャートである。ここで、メニスカスレンズを製
造するためのガラスプレス成形機は、図１１にて説明し
たものと共通であり、同図を参照しつつメニスカスレン
ズの製造方法の第一の実施形態を説明する。この製造方
法では、図１１に示すように、下型４の入れ子４ｂに、
メニスカスレンズの凸面を形成する凹陥部を備えた金型
２が使用されており、金型２を含む成形機全体が、実質
的に振動のない安定した場所で、厳密に水平出しされた
状態で設置されている。

【００２０】このようなガラスプレス成形機を使用し
て、先づステップＳＴ１において、金型の上型及び下型
が開かれ、次にステップＳＴ２にて、成形すべきメニス
カスレンズと同体積のボール型硝材が、上型及び下型の
間に投入される。続いて、ステップＳＴ３にて、金型２
の除電により、金型２及びボール型硝材の静電気が除去
される。これにより、ボール型硝材と金型２に発生する
静電気による貼付きが防止される。

【００２１】その後、ステップＳＴ４にて、成形機内に
て、少なくとも金型２の周囲の雰囲気中から酸素がパー
ジされる。これは、成形のための加熱による酸化防止の
ためであり、成形機の成形室内に、不活性の窒素ガスを
導入することにより行なわれる。その際、窒素ガスの流
量が、下型の入れ子の凹陥部内に載置されたボール型硝
材が、窒素ガスの流れによって揺れ動かないように、制
御される。具体的には、例えば、上記窒素ガスの流入口
を型位置からなるべく遠い位置に配置したり、窒素ガス
の流量や排出量を調整するメカニズムを用いて導入する
ことにより、下型の入れ子の凹陥部内に載置されたボー
ル型硝材が、窒素ガスの流れによって揺れ動かないよう
に制御することができる。

【００２２】次に、ステップＳＴ５にて、上型及び下型
が互いに接近されることにより、金型２が閉じられ、加
熱押圧されることにより、ボール型硝材のガラスプレス
が行なわれる。この際、上型及び下型のプレススピー
ド、即ち上型及び下型の相対的な接近速度が、下型の入
れ子の凹陥部内に載置されたボール型硝材が、プレスス
ピードによって型の中心からずれて、成形品に周縁厚の
差が発生しないように、制御される。具体的には、例え
ば、プレス部を空気圧や油圧、あるいはモータ等により
構成し、これらの制御により、プレススピードをコント
ロールすることにより、下型の入れ子の凹陥部内に載置
されたボール型硝材が、プレススピードによって型の中
心からずれて、成形品に周縁厚の差が発生しないように
することができる。

【００２３】その後、ステップＳＴ６にて、金型２が開
かれ、ステップＳＴ７にて、上型及び下型の間でプレス
成形された成形品であるメニスカスレンズが取り出され
る。かくして、図２に示すようなメニスカスレンズ１０
が完成することになる。

【００２４】この場合、前提として成形機が厳密に水平
出しされていると共に、ステップＳＴ３にて、金型２及
びボール型硝材の静電気が除去されることにより、静電
気によるボール型硝材の金型２の下型４の入れ子４ｂの
凹陥部内壁面への貼付きが防止されると共に、ステップ
ＳＴ４にて、窒素ガスの流量が制御されることにより、
ボール型硝材が下型の入れ子の凹陥部内にて、その重力
に従って中心に位置することになると共に、ボール型硝
材の型の中心からのずれが排除されることになる。

【００２５】さらに、ステップＳＴ５にて、プレススピ
ードが制御されることにより、金型２を閉じる際にボー
ル型硝材が型の中心からずれて、成形されるメニスカス
レンズの周縁厚の差が発生しないようになっている。こ
れは、メニスカスレンズ１０の両面の光学面である凸面
及び凹面の外側の周縁が、金型プレスの際のボール型硝
材の型の中心からのずれによって、図３に示すように、
成形時に充填不足や充填過多によって、一側で周縁厚最
小部、また他側で周縁厚最大部が形成される場合の周縁
厚最小部の周縁厚Ｓ１と周縁厚最大部の周縁厚Ｓ２との
周縁厚の差をＳ（Ｓ＝Ｓ２−Ｓ１）としたとき、この周
縁厚の差Ｓと、金型のプレススピードとの関係は、図４
に示すようになっている。即ち、プレススピードが所定
値以下の場合には、周縁厚の差Ｓはゼロである。従っ
て、プレススピードを所定値以下に設定することによっ
て、周縁厚の差Ｓが発生しない。この所定値は、例えば
発明者等の実験によれば、１５秒程度であり、この所定
値は、ボール硝材のつぶし量にもよるが、おおよそ硝材
のない時のプレス時間プラス１０秒以上となれば、良好
な結果が得られる。

【００２６】かくして、成形の際に、成形すべきメニス
カスレンズの材料となるボール型硝材の型の中心からの
ずれが排除されることになり、例えば周縁の外径公差が
直径±０．００５以下に抑えられた高精度の金型を使用
することによって、芯取り等の後加工の必要ないメニス
カスレンズが成形されることになる。

【００２７】尚、図２に示したメニスカスレンズ１０
は、その周縁の周縁１１，１２が小さな曲率を有するよ
うに、形成されている。これにより、金型プレスの際
に、ボール型硝材が金型２の上型３及び下型４の入れ子
３ｂ，４ｂにより形成されるキャビティ内の隅々まで良
好に回り込むことになるので、成形時のボール型硝材の
充填不足による周縁厚の低減が防止されることになる。

【００２８】また、図５は、本発明によるメニスカスレ
ンズの製造方法の第二の実施形態により製造されたメニ
スカスレンズ２０を示している。このメニスカスレンズ
２０は、その凸部２１の平均半径、即ち最小二乗法によ
り形状を近似したときの半径Ｒが、凸部２１のレンズ中
心厚みＴに対して、Ｒ／Ｔ≧５０の関係を有している点
を除いて、図１の製造方法により製造されたメニスカス
レンズ１０と同じ構成である。この場合、凸部２１を形
成する下型の入れ子の凹陥部は、上記平均半径Ｒを備え
た凹面状に形成されているので、ボール型硝材を投入し
たとき、ボール型硝材が型の中心から動き易いが、上述
した金型の除電，酸素パージのための窒素ガスの流速の
制御，そして金型のプレススピードの制御によって、ボ
ール型硝材の型の中心からのずれが確実に排除されるこ
とになり、後加工の必要ないメニスカスレンズ２０が成
形されることになる。

【００２９】さらに、図６は、本発明によるメニスカス
レンズの製造方法の第三の実施形態により製造されたメ
ニスカスレンズ３０を示している。このメニスカスレン
ズ３０は、その凸部３１の光学径Ｄに対して、中心部を
含む５％の直径に対応した領域ｄ内において、平均半径
Ｒが、Ｒ≧５０である点を除いて、図１の製造方法によ
り製造されたメニスカスレンズ１０と同じ構成である。
この場合も、図５におけるメニスカスレンズ２０と同様
に、凸部３１を形成する下型の入れ子の凹陥部は、その
中心部を含む５％以内の領域において上記平均半径Ｒを
備えた凹面状に形成されているので、ボール型硝材を投
入したとき、ボール型硝材が型の中心から動き易いが、
上述した金型の除電，酸素パージのための窒素ガスの流
速の制御，そして金型のプレススピードの制御によっ
て、ボール型硝材の型の中心からのずれが確実に排除さ
れることになり、後加工の必要ないメニスカスレンズ３
０が成形されることになる。

【００３０】このようにして、上述のメニスカスレンズ
の製造方法によれば、後加工の必要ないメニスカスレン
ズが成形されるので、芯取り等の後加工が不要となり、
コストが低減されると共に、メニスカスレンズ自体の形
状や外観が安定することになる。また、後加工が不要で
あることから、ガラスプレスのみによりメニスカスレン
ズが成形されるので、多数個取り等の対応が簡単に行な
われることになり、量産化が容易に行われると共に、芯
取り等の後加工を行なうための形状的な制約がなくな
り、設計の自由度が大きくなると共に、従来では芯取り
が不可能であるような小径のメニスカスレンズを成形す
ることも可能になる。

【００３１】上述した実施形態においては、プレススピ
ードの制御と共に、静電気の除去や窒素ガスの流速の制
御を行なうようになっているが、静電気の除去や窒素ガ
スの流速の制御は、省略されてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ボ
ール型硝材が型の中心に確実に保持されるようにして、
後加工の不要なメニスカスレンズを成形できるようにし
た、メニスカスレンズとそのの製造方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるメニスカスレンズの製造方法の一
実施形態を示すフローチャートである。

【図２】図１の製造方法により成形されるメニスカスレ
ンズの形成例を示す概略側面図である。

【図３】一般的なガラスレンズの周縁厚の差を示す概略
図である。

【図４】金型のプレススピードと図３の周縁厚の差との
関係を示すグラフである。

【図５】図１の製造方法により成形されるメニスカスレ
ンズの他の形成例を示す概略側面図である。

【図６】図１の製造方法により成形されるメニスカスレ
ンズのさらに他の形成例を示す概略側面図である。

【図７】従来のガラスレンズの製造方法の一例を順次に
示す工程図である。

【図８】図７の製造方法により製造されるガラスレンズ
の例を示す概略側面図である。

【図９】従来のガラスレンズの製造方法の他の例を順次
に示す工程図である。

【図１０】図９の製造方法によるメニスカスレンズの製
造のために型構造の一例を示す概略図である。

【図１１】図９の製造方法によるメニスカスレンズの製
造のために型構造の他の例を示す概略図である。

【図１２】図１１の型構造によるメニスカスレンズの製
造における（Ａ）硝材の偏心及び（Ｂ）形成されたメニ
スカスレンズの充填不足及びハミダシを示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・メニスカスレンズ、１１，１２・・・周縁の
周縁、２０，３０・・・メニスカスレンズ、２１，３１
・・・凸部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AC01 AH74 AM30 AP07 CA09 CB01 CB29 CC04 CC10 CD03 CD30 CK90 CR06 4F204 AC01 AH74 AM30 AP07 FA01 FB01 FJ29 FN04 FN11

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスプレス成形機に関して、成形すべ
   きメニスカスレンズの凸面を形成する下型及び凹面を形
   成する上型から成る金型を開いて、その間にて型中心に
   ボール型硝材を投入する第一の段階と、 次に、成形機全体の雰囲気を酸素パージするために窒素
   ガスを流入させる第二の段階と、 続いて、金型を閉じて、加熱押圧する第三の段階と、 最後に、金型を開いて、成形品であるメニスカスレンズ
   を取り出す第四の段階とを含んでおり、 上記第三の段階にて、金型を閉じる際のプレススピード
   が、成形されるメニスカスレンズの周縁厚の差がゼロに
   なるように、制御されていることを特徴とするメニスカ
   スレンズの製造方法。
2. 【請求項２】 上記第三の段階の前に、少なくとも金型
   及びボール型硝材の除電を行なう第五の段階を備えてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のメニスカスレンズ
   の製造方法。
3. 【請求項３】 上記第二の段階における窒素ガスの流速
   が、金型内に投入されたボール型硝材を動かさない程度
   に制御されていることを特徴とする請求項１に記載のメ
   ニスカスレンズの製造方法。
4. 【請求項４】 上記第一の段階の前に、ガラスプレス成
   形機が前以て高精度に水平出しされていることを特徴と
   する請求項１に記載のメニスカスレンズの製造方法。
5. 【請求項５】 ガラスプレス成形機に関して、成形すべ
   きメニスカスレンズの凸面を形成する下型及び凹面を形
   成する上型から成る金型を開いて、その間にて型中心に
   ボール型硝材を投入する第一の段階と、 次に、成形機全体の雰囲気を酸素パージするために窒素
   ガスを流入させる第二の段階と、 続いて、金型を閉じて、加熱押圧する第三の段階と、 最後に、金型を開いて、成形品であるメニスカスレンズ
   を取り出す第四の段階とを含む製造工程により製造され
   るメニスカスレンズであって、 上記第三の段階にて、金型を閉じる際のプレススピード
   が、成形されるメニスカスレンズの周縁厚の差がゼロに
   なるように、制御されることにより製造されることを特
   徴とするメニスカスレンズ。
6. 【請求項６】 成形すべきメニスカスレンズが、直径の
   ０．５％以下の外径公差であることを特徴とする請求項
   ５に記載のメニスカスレンズ。
7. 【請求項７】 成形すべきメニスカスレンズが、周縁部
   の端縁が曲率を有していることを特徴とする請求項６に
   記載のメニスカスレンズ。
8. 【請求項８】 成形すべきメニスカスレンズが、その凸
   面の平均半径Ｒ，レンズ中心厚さＴに関して、Ｒ／Ｔ≧
   ５０なる関係にあることを特徴とする請求項５に記載の
   メニスカスレンズ。
9. 【請求項９】 成形すべきメニスカスレンズが、その凸
   面の光学径φＤに対して、その中心部を含む５％以内の
   領域において平均半径Ｒが、Ｒ≧５０なる関係であるこ
   とを特徴とする請求項８に記載のメニスカスレンズ。