JP2009227536A - ガラスレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】量産性に優れる高屈折率を有するガラスレンズの製造方法を提供すること。
【解決手段】底板１０１にキャビティ１０６が複数形成され、該キャビティ１０６内にガラス材料１０５が載置され、底板１０１の上にはキャビティ１０６の位置に貫通孔を開けられたガイド１０２が載置され、該貫通孔に当て棒１０３が挿入され、該当て棒１０３の上にウエイト１０４が個別に乗せられた状態の治具をガラス材料１０５が有する軟化温度近辺に加熱温度をとどめ、熔融温度まで加熱させないので冷却時に失透が生じる事がない。
【選択図】図１

Description

本発明はガラスレンズの製造方法で、より特定的には高屈折率のものに関する。

近年、デジタルスチールカメラ、携帯電話用カメラやＬＥＤ等においてガラスレンズの普及が益々進んでいる。これら、レンズの光学特性はガラス自体の屈折率に大きく依存し、一般的に屈折率が高いほど、同じ光学特性を得るのにレンズの厚みを薄くする事が可能で、ガラス使用量の低減や軽量化や光の取り出し効率の向上に繋がるので、ガラス材料の高屈折率化に向けた開発が盛んであり、近年では屈折率が２．０を越えるものまでが製造されている。

一般に、高屈折率のガラス材料（特に１．６以上の屈折率を有するもの）は、その屈折率を得るためにランタンやニオビウム等の酸化物が含有されている。これらの高屈折率を有するガラス材料は、加熱熔融後の冷却時に、失透と呼ぶ白濁が生じ易いので、ガラスをレンズとして加工するには該ガラスを熔融温度まで昇温させること無く、軟化領域までの温度領域にとどめておき、成形型でプレスモールドする方法が採用されていた（例えば、特許文献１参照）。

図３は、前記特許文献１に記載された従来のガラスレンズの製造方法を示すものである。

図３において、１はチャンバー、２は予熱ヒーター、３は搬送軸、４はガラスホルダー、５はガラス素材、６はシリンダー、７は上軸、８はシリンダー、９は下軸、１０は上型部材、１１は下型部材、１２は胴型、１３はヒーター、１４は搬送軸、１５は吸着治具を各々示している。

図３は、図示しない置換室を経由してガラス素材５を、Ｎ₂雰囲気に保ったチャンバー１内に搬入し、予熱ヒーター２の直下の加熱ポイントに停止させ、次に、予熱ヒーター２に通電し、ガラス素材５を加熱軟化させる。

一方、これと並行して、ヒーター１３によって、上型部材１０、下型部材１１の温度を１０¹⁰ｄＰａＳの粘度に相当する６００℃に調温する。

次に、搬送軸３により、ガラス素材５を上下型部材間のスペースに移送し、ガラスホルダー４を開いて、ガラス素材５を下型部材１１の上端面に置き、搬送軸３を後退させて、直ちに上型部材１０を降下して、プレスモールドを行う。

さらに、圧力をかけたまま冷却し、上型部材１０を上昇させ、プレス成形品を離型する。そして、搬送軸１４によって、吸着治具１５を胴型内へ移動し、成形されたレンズ（図示せず）を吸着し、再び、搬送軸１４を後退させて、図示しない置換室を経由して、成形レンズ（図示せず）を胴型外に取り出す。

これによれば、高屈折率を有するガラス材料を失透させること無く、成形レンズとする事が出来た。
特開平７−１０５５６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ガラス素材５および金型部材に対して厳密な温度コントロールが求められるので、金型面積を大きく確保し多数個取りとする事が困難であり、量産性が低いと言う課題を有していた。

また、一般に、シリンダー６、８にて上金型部材１０と下金型部材１１とには１０ｋｇｆ以上の大きな圧力をかける必要が有り、金型自体および金型表面にガラスとの離型性を得る為にコーティングされる、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）に代表されるカーボン系の膜や白金系の膜に与えるダメージが大きいので、金型ライフが１００〜数１０００ショットと短く成り、金型のメンテナンスを頻繁に行う必要があるので、製造のコスト効率と量産性とが低いと言う課題も有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低コストで、量産性に優れる高屈折率を有するガラスレンズの製造方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のガラスレンズの製造方法は、複数のガラス材料を、治具内に設けた複数のレンズ形状を型とったキャビティ内に載置し、複数のガラス材料各々個別に対して、当て棒の先端面にて加重をかけ、治具を加熱炉にて加熱して、ガラス材料をガラスレンズに成形する事を特徴とする。

また、ガラス材料が、ランタンの酸化物、ニオビウムの酸化物の何れか一方または両方を含み、屈折率が１．６以上の高屈折率のガラス材料である事を特徴とする。

好ましくは、加熱の温度が、ガラス材料の軟化温度の±１５０℃であり、加重が、当て棒に１ｇ〜１ｋｇのウエイトを乗せる方法であれば良い。

本構成によって、ガラス材料に対する加熱を軟化温度近辺にとどめ、加重をかけてキャビティにて成形するのでランタンの酸化物やニオビウムの酸化物を含む高屈折率のガラス材料であっても冷却時にガラスに失透が生じる事を防止できる。

また、治具にて複数同時に製造が可能で、量産性に優れたものとすることができる。

以上のように、本発明のガラスレンズの製造方法によれば、高屈折率のガラスレンズに失透を生じさせること無く、量産性に優れたものとする事ができる。

（実施の形態）
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１、２は、本発明の実施の形態におけるガラスレンズの製造方法を説明する為の図で、図１は、多数個取りの治具にガラス素材をセットした状態を示す断面で、図２は、上記治具を通す加熱炉を示す模式図である。

図１、２において、１０１は底板、１０２はガイド、１０３は当て棒、１０４はウエイト、１０５はガラス材料、１０６はキャビティ、１０７はウエイト用ガイド、１１０はヒーター、１１１は雰囲気ガス流路、１１２はベルトコンベア、１１３は熱電対を各々示している。

図１において、底板１０１には成形されるガラスレンズの形状を型とった座繰り穴であるキャビティ１０６が複数形成され、該キャビティ１０６内にガラス材料１０５が載置され、底板１０１の上にはキャビティ１０６の位置に貫通孔を開けられたガイド１０２が載置され、該貫通孔に当て棒１０３が挿入され該当て棒１０３の先端は、成形されるガラスレンズの形状が型とられてガラス材料１０５に当接され、該当て棒１０３の上にガラス材料１０５に加重をかける為のウエイト１０４が個別に乗せられ、各々のウエイト１０４はガイド１０２上に載置されたウエイト用ガイド１０７でガイドされている。

この様にガラス材料１０５がセットされた治具は、図２に示す加熱炉へ通炉される。加熱炉には、上述の治具が乗せられ、該治具を搬送する為のベルトコンベア１１２が設けられ、加熱炉の前半は治具を加熱する加熱ゾーンで、ヒーター１１０と熱電対１１３とが設けられ、冷却ゾーンである後半にはヒーター１１０は設けられていない。また、加熱炉内全体を酸化防止または弱還元雰囲気に保つ為に随所に雰囲気ガス流路１１１が設けられ、該流路１１１からはＮ₂ガスまたはＮ₂とＨ₂との混合ガスが供給されている。

この加熱炉に上述の治具を通炉する事で、加熱ゾーンにてガラス材料１０５が加熱されて軟化温度に達するとウエイト１０４による加重によって当て棒１０３の先端がガラス材料１０５をキャビティ１０６へ型とる様に密着して押し込み、該ガラス材料１０５がガラスレンズとして成形される。その後、冷却ゾーンにてガラスレンズは冷却され加熱炉から治具ごと取り出されて通炉が完了する。通炉が完了した治具からガラスレンズを取り出してガラスレンズ単体と成る。

ここで、ガラス材料１０５は、ランタンやニオビウム等の酸化物を含む高屈折ガラスから成る。ウエイト１０４は、１ｇ〜１ｋｇの重さが好ましく、３０ｇ〜５ｋｇの範囲の重さがより好ましい。治具の材質は、鉄やステンレス鋼等の金属やカーボンやセラミックを用いることが出来る。加熱炉のピーク温度は、使用するガラス材料１０５が有する軟化温度の±１５０℃が好ましく、±８０℃であればなお好ましい。加熱炉のベルトコンベア１１２の送り速度は、毎分３ｍｍ〜３００ｍｍ程度が好ましい。一治具当りのキャビティ１０６の数（取れ数）は、２個〜１０００個で、より好ましくは３０個〜３００個の範囲である。

かかる構成によれば、ガラス材料１０５は熔融温度に達する事無く、軟化温度にて成形されるので、冷却時に失透を生じることを防止できる。

また、多数個取りの治具にて加熱炉に通炉する事で多数のガラスレンズを連続して生産が可能で、量産性に優れたものとする事が可能である。

なお、本実施の形態において、ベルトコンベアを有する加熱炉を用いて説明したが、これに限定されるものでは無く、バッチ炉を用いても良い。

また、底板１０１に形成されるキャビティ１０６の表面にガラス材料１０５との離型性を高める為の皮膜コーティングを施しても良い。

ガラスレンズの製造方法として有用であり、特に高屈折ガラスを用いた量産に適している。

本発明の実施の形態における治具にガラス素材をセットした状態を示す断面図 本発明の実施の形態における加熱炉を示す模式図 従来の製造装置を示す正面図

符号の説明

１ チャンバー
２ 予熱ヒーター
３、１４ 搬送軸
４ ガラスホルダー
５ ガラス素材
６、８ シリンダー
７ 上軸
９ 下軸
１０ 上型部材
１１ 下型部材
１２ 胴型
１３、１１０ ヒーター
１５ 吸着治具
１０１ 底板
１０２ ガイド
１０３ 当て棒
１０４ ウエイト
１０５ ガラス材料
１０６ キャビティ
１０７ ウエイト用ガイド
１１１ 雰囲気ガス流路
１１２ ベルトコンベア
１１３ 熱電対

Claims (4)

1. 複数のガラス材料を、治具内に設けた複数のレンズ形状を型とったキャビティ内に載置し、
   複数の前記ガラス材料各々個別に対して、当て棒の先端面にて加重をかけ、
   前記治具を加熱炉にて加熱して、前記ガラス材料をガラスレンズに成形する事を特徴とするガラスレンズの製造方法。
2. 前記ガラス材料が、ランタンの酸化物、ニオビウムの酸化物の何れか一方または両方を含み、屈折率が１．６以上の高屈折率のガラス材料である事を特徴とする請求項１に記載のガラスレンズの製造方法。
3. 前記加熱の温度が、前記ガラス材料の軟化温度の±１５０℃である事を特徴とする請求項１または２に記載のガラスレンズの製造方法。
4. 前記加重が、前記当て棒に１ｇ〜１ｋｇのウエイトを乗せる方法による事を特徴とする請求項１乃至は３の何れか１項に記載のガラスレンズの製造方法。

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