JP3096321B2 - ガラスレンズの成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱軟化したガラス素材
を一対の成形型によりプレスしてガラスレンズを成形す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にガラス素材を加熱軟化したのち、
成形型によりガラスレンズをプレス成形する方法におい
て、成形用ガラス素材の形状が不定でプレス量が大きい
とプレスの条件が不安定となりガラスレンズの成形が難
しくなったり、また、ガラス素材の表面粗さが粗いとか
体積のバラツキが大きい場合など、成形されたガラスレ
ンズの面や形状に変異が生じ光学性能を充分に満足しな
くなる。

【０００３】そのためにガラス素材は予めカーブジェネ
レーターにより所望のレンズ形状に近似の形状に加工
し、また、表面を研磨加工することにより表面粗さをＲ
max 0.０５μｍ以下に仕上げるとともに所定の大きさ
（体積）に調整する必要があった。ところで、前記のよ
うな研磨加工においては、ガラス素材の表面に研磨材の
残留や研磨によるヤケ，シミなどの不具合を生じること
があるという問題があった。

【０００４】前記問題点の対策として特開平２−１２０
２４２号公報に開示されている発明が提案されている。
この特開平２−１２０２４２号公報記載の発明によれ
ば、予め所望のレンズ形状に近似の形状に形成された表
面粗さの粗いガラス素材を転移点以上屈伏点以下の温度
に予備加熱したのち、ガラス素材の軟化点以上に加熱さ
れた高温の気体をガラス素材の成形面に吹き付けること
によりガラス素材の表層部を加熱軟化し、表面粗さＲma
x 0.０５μｍ以下の滑らかな面を得る方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のガラスレンズの成形方法では、９００℃〜１０５０
℃という非常に高温の熱風を短時間にガラス素材表面に
吹きかけるため、ガラス素材表面部に対して熱衝撃を与
えることになり、カン，ワレ等の問題が発生しやすい、
なおこの問題を成形条件により防止しようとすることは
甚だ困難で高度の技術が要求される。また、ガラス表面
温度が非常に高い状態でプレス成形すれば、軟化したガ
ラス素材が成形型に融着しやすく型の寿命の点でも問題
が生じる。

【０００６】本発明は上記従来の問題点に鑑みて開発さ
れたものであり、熱衝撃によるガラス表面部のカン，ワ
レ等の発生を防止するとともに、ガラス素材が成形型に
融着しにくいガラスレンズの成形方法の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、表面粗さの大きいガラス素材をガラス軟化
点温度以上まで連続的に加熱することによりガラス表面
部を加熱軟化させ、その表面粗さを小さくしたのち一旦
ガラス転移点以下の低温状態に戻し、再度ガラス転移点
以上、軟化点以下の温度に加熱してからプレス成形す
る。

【０００８】

【作用】本発明のガラスレンズの成形方法によれば、ガ
ラス表面部の緩やかな加熱により熱衝撃によるカン，ワ
レ等を防ぐとともにガラス表面の粗さを小さくする加熱
工程と、プレス成形のための加熱工程を別々に行なうこ
とにより高温のガラス素材が成形型に融着することを防
止したものである。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面とともに説明す
る。

【００１０】

【実施例１】図１および図２は本発明ガラスレンズの成
形方法の実施例を示し、図１はガラスレンズ成形装置の
平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視要部断面図である。

【００１１】本発明のガラスレンズの成形方法の実施に
当たって使用するガラスレンズ成形装置は図１および２
に示すようにガラス素材１を搬送しながら搬送の最終工
程でガラスレンズをプレス成形するように構成したもの
である。

【００１２】前記ガラスレンズ成形装置の細部の構成に
ついてガラスレンズの成形工程順に従って説明する。図
１に示すようにベース２上には搬送方向左側から右側に
向かって投入テーブル３，前加熱炉４，冷却レール５，
後加熱炉６，成形室７，冷却炉８，搬出テーブル９およ
び搬送アーム１０が順に配列されている。

【００１３】図１，２において投入テーブル３はガラス
素材１を整列させて順次前加熱炉４内に送り込むもので
ある。この場合、ガラス素材１は搬送部材１１に保持さ
れた状態でガラスレンズの成形に供給されるようになっ
ている。搬送中のガラス素材１はその外周部のみが搬送
部材１１に当接するようになっており、ガラス素材１を
個々に保持する搬送部材１１は上下が開放されたリング
形状になっているので、ガラス素材１はこの搬送部材１
１内に保持されることにより、上下の表面が開放状態、
即ち非接触状態で搬送部材１１と共に搬送されることに
なる。

【００１４】前加熱炉４は投入テーブル３に接続され、
搬送部材１１に保持されたガラス素材１が前加熱炉４を
通過する際に、前記ガラス素材１が加熱されるようなっ
ており、また、前加熱炉４の内部は連通状態になってい
るとともに、搬送部材１１を移動させる搬送路１２が前
加熱炉４および後加熱炉６に対して貫通状態で設置され
ている。

【００１５】前加熱炉４にはガラス素材１をガラス軟化
点以上の温度に加熱してその表面部を滑らかな状態にす
るための加熱手段（不図示）が組み込まれており、ガラ
ス素材１はこの前加熱炉４内を搬送されながら、連続的
に加熱される。

【００１６】冷却レール５は前記前加熱炉４の出口側に
接続され、前加熱炉４で加熱されたガラス素材１を冷却
するものである。搬送炉１２の下部には冷却用冷却板１
３が配設されており、この冷却レール５上を通過するこ
とによりガラス素材１は常温まで冷却される。

【００１７】後加熱炉６は前記冷却レール５に接続さ
れ、前工程で冷却されたが１を再加熱するためのもので
ある。また前記後加熱炉には目的の温度即ちガラス転移
点以上、軟化点以下の温度までガラス素材１を加熱する
ための加熱手段（不図示）が組み込まれている。よって
この後加熱炉６ではガラス素材１が後述する成形室７内
に配設されている上下型１５，１６によりプレス成形す
るための温度まで加熱される。

【００１８】成形室７は前記後加熱炉６に接続され、図
２に示すようにベース２上に立設されたハウジング１４
内に対向配置されている上下型１５，１６から構成さ
れ、前記上下型１５，１６の対向面には所定のレンズ面
を形成するための成形面が形成されている。そして前記
上型１５はハウジング１４の上部には取り付けられた上
板１７の下面には固定されており、下型１６はベース２
を貫通して上下動するプレス軸１８の上端部に取り付け
られている。このプレス軸１８はベース２の床面上に取
り付けられたエアーシリンダ１９に支持されており、同
シリンダ１９の作動により上下動が行なわれる。従っ
て、下型１６が上動して上型１５に当接することにより
成形室７内に搬送されたガラス素材１をプレス成形する
ことができるように構成され、さらに前記上下型１５，
１６には加熱手段２０，２１が配設されており、上下型
１５，１６を所定の温度に加熱し得るように温度調整装
置（不図示）により調整することができるように構成さ
れ、なお、軸受２２は前記プレス軸１８の上下動を円滑
に行なうために配設されたものである。

【００１９】搬送アーム１０は、後加熱炉６から搬送部
材１１とともにガラス素材１を上下型間１５，１６に移
送してプレス成形を行なうための搬送手段でありベース
２上に設けられている。また搬送アーム１０は搬送部材
１１を挟持するハンド２３を備えており、このハンド２
３が後加熱炉６の投入口２４に進入し、ガラス素材１を
保持した搬送部材１１を上下型１５，１６のプレス位置
まで移送するとともに、成形後のガラスレンズを保持し
た搬送部材１１を冷却炉８内のレール２５上へと搬送す
る。除去炉８はプレス成形されたガラスレンズ１を除冷
するものであり、成形室７に接続されている。除冷炉８
内に設けられたレール２５は搬送部材１１を搬送するた
めに設けられたもので、除冷炉８内に移送された搬送部
材１１はレール２５により排出テーブル９に排出され
る。

【００２０】次に、上記構成の成形装置を用いたガラス
レンズの成形方法の具体例を説明する。

【００２１】まず、所望のレンズ形状に近似した形状に
予備加工されたガラス素材１をそれぞれの搬送部材１１
に載置して投入テーブル３上にセットする。投入テーブ
ル３ではロボットハンド（不図示）等によって搬送部材
１１を整列した後、投入テーブルの搬送炉１２部分に整
列させられた搬送部材１１はシリンダ２６のピストン２
６ａにより一定時間々隔で一個ずつ前加熱炉４内に搬入
される。前加熱炉４において搬送部材１１はその内部を
通過することによりガラス素材１の軟化点以上に温度ま
で連続的に加熱される。これによりガラス素材１の表面
は除々に軟化し、その表面は滑らかになる。前加熱炉４
での加熱後は、冷却レール５上を通過して行くことによ
り搬送部材１１は一旦常温まで冷却され、ガラス素材１
の表面の温度は常温となる。

【００２２】その後、搬送部材１１に保持されたガラス
素材１は後加熱炉６に送り込まれ再度加熱される。但
し、この加熱工程における加熱は前記加熱炉４でのガラ
ス素材１の表面を滑らかにさせることとは異なり、その
後、プレス成形のためのものであるため、後加熱炉６の
設定温度はガラス軟化点以下の低い温度でよい。

【００２３】さらには、前記前加熱炉４と前記後加熱炉
６との間に冷却レール５を設ける理由は、ガラス素材１
の加熱温度を前述したように変えることが出来るように
したものであり、しかも連続的に行なえるようにしたも
のでもある。前記後加熱炉６での加熱後、搬送部材１１
は前述したように搬送アーム１０により成形室７内に移
送され、上型１５および下型１６により所望形状のガラ
スレンズに成形される。このプレス成形の後、ガラスレ
ンズは搬送部材１１とともに離型されて冷却炉８内に移
送されて除冷が行なわれ、その後、排出テーブル９に排
出された前記テーブル９上で室温まで冷却されて成形が
完了する。

【００２４】以上説明したように本実施例によれば、ガ
ラス素材１は前加熱炉４内を搬送されながら連続的に加
熱されるため、加熱に要する時間が短縮されるととも
に、ガラス素材１に対して急激な加熱を行なわないので
ガラス表面部の熱衝撃も緩和され、カン，ワレ等の欠陥
の発生を防止し、また、ガラス素材１の温度をプレス成
形に必要以上の高温にすることがないのでプレス成形時
に上下型１５，１６との融着を防止することができる。

【００２５】次に、成形条件の具体例を示す。ＢＡＬ４
１（ガラス転移点５３５℃、軟化点６３９℃）というガ
ラス素材で、外径１８mm、肉厚４mm、両面の曲率をそれ
ぞれＲ２８mm、Ｒ３５mmの両凸レンズを成形するために
メタル砥石により加工されたガラス素材１を用いて成形
する場合、ガラス素材１をまず温度９００℃に設定され
た前加熱炉４内をタクト２０ＳＥＣで４００ＳＥＣ間搬
送することによりガラス素材１の初期表面粗さＲmax 2.
５μｍをＲmax 0.１μｍまで滑らかにする。次に、設定
温度３０℃に一定に保持された冷却レール５上をタクト
２０ＳＥＣで１００ＳＥＣ間搬送することにより、ガラ
ス素材１の温度を１００℃以下にする。

【００２６】ガラス素材１はその後、設定温度７５０℃
に保持された後加熱炉６内に搬送され、タクト２０ＳＥ
Ｃで９０ＳＥＣ間再加熱することによりプレス成形可能
な温度まで加熱された状態で成形室７内に搬送される。
成形においては、それぞれの温度が５２０℃に一定に保
持された上下型１５，１６により圧力１２０Kg/cm²、１
５ＳＥＣ間でプレス成形される。このような方法で成形
されたガラスレンズは光学的に性能においてなんら問題
のないものであった。

【００２７】

【実施例２】前記成形装置により、ガラス素材としてＢ
ＳＬ７（ガラス転移点５６５℃、軟化点７１５℃）を用
いた場合について述べる。外径１１mm、肉厚３mm、両面
の曲率をそれぞれＲ１５mm、Ｒ１００mmの両凸レンズを
成形するために実施例１と同様にメタル砥石により加工
されたガラス素材１を用い、前記ガラス素材１をまず設
定温度１０００℃に保持された前加熱炉４内をタクト１
５ＳＥＣで３００ＳＥＣ間搬送することによりガラス素
材１の初期表面粗さＲmax ３μｍをＲmax 0.１μｍまで
滑らかにする。次に設定温度３５０℃に一定に保持され
た冷却レール５上をタクト１５ＳＥＣで６０ＳＥＣ搬送
することにより、ガラス素材１の温度を５６５℃以下に
する。ガラス素材１はその後、設定温度９００℃に保持
された後加熱炉６内に搬送され、タクト１５ＳＥＣで６
０ＳＥＣ間再度加熱することによりプレス成形可能な温
度まで加熱されて実施例１の場合と同様に成形される。
このようにして成形されたガラスレンズは上記実施例１
と同様に光学的性能においてなんら問題のないものであ
った。

【００２８】

【実施例３】前記成形装置により、ガラス素材としてＦ
ＳＬ１（ガラス転移点４１０℃、軟化点６４９℃）を用
いた場合について述べる。

【００２９】外径５mm、肉厚２mm、両面の曲率をそれぞ
れＲ４０mmの両凸レンズを成形するためにメタル砥石に
より加工されたガラス素材１を用い、前記ガラス素材１
をまず設定温度８００℃に保持された前加熱炉４内をタ
クト１０ＳＥＣで１８０ＳＥＣ間搬送することによりガ
ラス素材１の初期表面粗さＲmax １μｍをＲmax 0.１μ
ｍまで滑らかにする。次に、設定温度４１０℃に一定に
保持された冷却レール５上をタクト１０ＳＥＣで６０Ｓ
ＥＣ間搬送することにより、ガラス素材１の温度を４０
０℃以下にする。

【００３０】ガラス素材はその後、設定温度７００℃に
保持された後加熱炉６内に搬送され、タクト１０ＳＥＣ
で３０ＳＥＣ間再度加熱することによりプレス成形可能
な温度まで加熱され実施例１の場合と同様に成形され
る。このようにして成形されたガラスレンズは上記と同
様に光学的性能においてなんら問題のないものであっ
た。

【００３１】なお、本発明のガラスレンズの成形方法に
おけるガラスレンズ成形条件としての温度、圧力、タク
ト時間等はガラス素材の種類および形状により適時変更
されるものであり、この実施例に限られるものではな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、従来技術に比べてガラス素材を加熱する際に緩やか
に温度上昇させるためガラス素材面における熱衝撃が緩
和され、ガラス表面部のカン，ワレ等が発生しなくなる
とともに、ガラスレンズ成形時のガラス素材の温度も低
くできるので型への融着の発生もなく、型寿命のうえで
も有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガラスレンズの成形方法の実施例に使
用するガラスレンズ成形装置の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視要部断面図である。

【符号の説明】

１ ガラス素材 ２ ベース ３ 投入テーブル ４ 前加熱炉 ５ 冷却レール ６ 後加熱炉 ７ 成形室 ８ 除冷室 ９ 排出テーブル １０ 搬送アーム １１ 搬送部材 １２ 搬送路 １３ 冷却板 １４ ハウジング １５ 上型 １６ 下型 １７ 上板 １８ プレス軸 １９ エアシリンダ ２０ 加熱手段 ２１ 加熱手段 ２２ 軸受 ２３ ハンド ２４ 投入口 ２５ レール ２６ シリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−251526（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−144929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−162539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−81032（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−120242（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱軟化したガラス素材を一対の成形型
   によりプレスしてガラスレンズを成形するガラスレンズ
   の成形方法において、 表面粗さの大きいガラス素材をガラス軟化点温度以上ま
   で連続的に加熱することによりガラス表面部を加熱軟化
   させ、その表面粗さを小さくする加熱工程、 前記加熱工程ののちガラス素材をガラス素材のガラス転
   移点以下の温度まで一旦冷却する冷却工程、 前記冷却工程ののちガラス素材をガラス素材のガラス転
   移点以上、軟化点以下の温度に加熱してから前記成形型
   により所望のレンズ形状にプレスする工程とを有するこ
   とを特徴とするガラスレンズの成形方法。