JP4054340B2 - ガラスレンズの成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、光学レンズなどの型成形に用いられる成形金型に関する。

図１、２は、一般の光学ガラスレンズを型成形するときに用いられる金型を概略示す断面図である。金型９は、内孔９１０が画成されたほぼ円筒状の案内型９１に、後述のキャビティの一方となる所定形状の面９２ａを有し、下端部より径方向につば部９２ｂが張り出た下型９２が挿入され、面９２ａとキャビティの他方となる所定形状の面９３ａを有し、上端部より径方向につば部９３ｂが張り出た上型９３が挿入され、それらの型によって画成されたキャビティ９５内において下型９２上にレンズ硝子材９４をセットし、下型９２は案内型１１と共に固定し、それらを加熱し上型９３を押し込む。次いで、後工程の冷却を経ることによって、ガラスレンズ９６が成形される。なお、上型９３の下端部は、面９３ａが形成された部分が上型９３の本体部分より径小にされて環状段差部９３ｃが形成されていることにより、上型９３を押し込んだとき案内型９１の上側に逃げ場を形成し、例えばおす面である面９３ａの外周面にダメージを与えることを避けることができる。

しかしながら、このような構成をする金型９によってガラスレンズ９６を製造するとき、図２、３に示すように、中心部９６３は上型９３の面９３ａにより押されているが、外周部９６１は、レンズ硝子材９４をキャビティ９５内にどの程度充填するかにもよるが、上型９３の面９３ａのみによって制限することができないので、レンズの製造工程における冷却による収縮の歪み、案内型への噛みつきなどから、レンズ面の面精度が低下し、最終的に十分な性能を有するレンズの歩留りが低い問題がある。

さらに、レンズ硝子材９４は、図４に示すように、キャビティ９５内上型９３又は下型９２に中心軸とずれてセットされた時、そのまま上型９３を押し込んだとき、図５に示すように、成形されたレンズ９７の光学面も大きく偏ってしまい、最終的にレンズに十分な精度が得られない問題がある。

本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、良好な光学面が得られるガラスレンズの成形金型を提供することを目的とする。

上記目的を達成するべく、本発明のガラスレンズの成形金型は、セットされたレンズ硝子材を加熱、加圧してガラスレンズを成形する成形金型で、第１の内孔を画成する第１の環状壁を有し、第１の環状壁に第１の接触面が形成されている筒状下案内型と、下案内型の上端と向い合って相対移動できるように第２の内孔を画成する第２の環状壁を有し、第２の環状壁は第１の接触面と対応して突き合される第２の接触面と、第２の内孔側の内周面から第２の接触面にいくように末広がりの円錐台環面を有する規制部が形成されている筒状上案内型と、下案内型の第１の内孔に嵌挿され、硝子材加圧端に第１の面が形成された下型と、下型上方から前記下型と所定距離おいた近接位置の間に摺動可能に上案内型の第２の内孔に嵌挿され、対向の硝子材加圧端に第２の面が形成された上型とからなり、下案内型の第１の接触面と上案内型の第２の接触面とを接触させ、上型が上案内型内に近接位置まで移動されることにより、下型の第１の面と、上型の第２の面と、規制部（以下、規範部ともいう。）の円錐台環面とによりガラスレンズを成形するためのキャビティを画成することができるように構成される。

この構成によれば、下型の第１の面と、上型の第２の面と、規範部の円錐台環面とにより画成してなるキャビティによって、成形されるガラスレンズ全体の外周面を据え込み成形することができるので、肉厚の偏りが少なくなり、後の冷却工程において肉厚が異なることによる収縮歪みを抑制することができ、レンズ面の変形を有効に抑えることができる効果を有する。

なお、下案内型の第１の内孔は、上案内型側の大径部と、上案内型と対向する側の小径部とを有し、第１の接触面は、大径部と小径部の間に設けられている構成としてもよい。

この構成によれば、案内型の摺動距離を有効に制御することができるので、成形されるガラスレンズの厚みを効率的に制御することができる効果を有する。

また、上案内型の第２の環状壁は、下案内型と反対の側の径大部と、下案内型側の、第１の内孔の大径部と対応して形成された径小部とを有し、第２の接触面は、径小部寄りの第２の環状壁下端に形成されている構成としてもよい。

この構成によれば、より一層有効に案内型の摺動距離を制御することができる効果を有する。

また、上案内型の第２の内孔は、上型が挿入される側の第１のスリーブ部と、該第１のスリーブ部との間に第１の環状面部を介在して第１のスリーブ部の孔径より小である第２のスリーブ部と、該第２のスリーブ部との間に第２の環状面部を介在して第２のスリーブ部の孔径より小さい規範部の孔径が最小である上端部周縁と連続した第３のスリーブ部と、第２の接触面から円環状に所定高さだけ立上るように、第３のスリーブ部との間に規範部を介在して規範部の孔径が最大である下端部周縁と連続した第４のスリーブ部とが形成されている構成としてもよい。

この構成によれば、上型の上案内型内の摺動距離を有効に制御することができる効果を有する。

さらに、下型は、下案内型の第１の内孔の小径部内に嵌挿されて大径部内にやや突出るサイズとする。これにより、下型は、下、上案内型の第１、２の接触面が互いに接触したとき、上案内型の第２の内孔の第４のスリーブ部内に伸入し、第２の面が第４のスリーブ部内にくるように形成された下ブロックと、該下ブロック下端部から張り出してその突出縁が第１の環状壁の下端面に接触するつば部とが形成されている構成としてもよい。

この構成によれば、下型は、下案内型内に所定深さしか嵌入されず制止されることによって、ガラスレンズの厚みを有効に制御する効果を有する。

さらに、上型は、第２の内孔の第１のスリーブ部に嵌入されて第１の環状面部に接触する第１の嵌入部と、該第１の嵌入部より延伸して第２の内孔の第２のスリーブ部に嵌入されて第２の環状面部に接触する第２の嵌入部と、該第２の嵌入部より延伸して第２の内孔の第３のスリーブ部にくる第３の嵌入部と、第２の面が第１の面に対して所定の間をおいて臨むよう該第３の嵌入部よりさらに第４のスリーブ部内にまで伸入する上ブロックとが形成されている構成としてもよい。

この構成によれば、上型は、上案内型内に摺動して所定高さの位置に制止されることによって、ガラスレンズの厚みを有効に制御する効果を有する。

また、上案内型の第２の環状壁の内周面は、第２の内孔の第３のスリーブ部を画成する第１の環状部と、第２の内孔の第４のスリーブ部を画成する第２の環状部とを有し、円錐台環面は、第１の環状部と第２の環状部の間に設けられている構成としてもよい。

この構成によれば、上記構成と同様な効果を有する。

さらに、本発明の成形金型においては、上案内型の第２の環状壁の内周面に、保護膜が好ましくは摩擦係数が低く、耐摩耗性と耐高温酸化性に優れた材料により第１の環状部、円錐台環面及び第２の環状部に至るように被覆されている構成にしてもよい。

この構成によれば、成形されるガラスレンズの上案内型への噛みつきを防止することができ、ガラスレンズの案内型からの取り出しを容易に行うことができる効果を有する。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。

図６Ａ、６Ｂにおいて、１００は、セットされたレンズ硝子材７０を加熱、加圧（プレス）成形してガラスレンズ８０を成形する成形金型であり、上型４、下型３を上案内型２、下案内型１内に挿入し、例えば下型３を下案内型１と共に固定側とし、上型４を上案内型２と共に可動側として上案内型２を下案内型１に挿入し下向きに摺動する構成となっている。

下案内型１は、ほぼ筒状をして第１の環状壁１１が第１の内孔１２を画成している。さらに、第１の内孔１２は、上部の大径部１２１と下部の小径部１２２とにされ、間に上案内型２を挿入して所定深さに制止するよう例えば縮径し第１の接触面１１１を有する突環部１１３が形成される。

上案内型２は、ほぼ筒状をして下端を下案内型１の上端から内孔１２内に挿入し、所定ストロークの上下動できるようにされる。そして、第２の環状壁２１が第２の内孔２２を画成し、また第２の環状壁２１は、下端部に第１の接触面１１１と対応して形成される第２の接触面２１１と、第２の内孔２２側の内周面２１２から張り出して末広がりなじょうご形円錐台環面２１１１を有する規範部２２６が形成されている。上案内型２の第２の環状壁２１はさらに、上部の径大部２１３と、下部の第１の内孔１２の大径部１２１に挿入できる径小部２１４とに形成されている。なお、第２の接触面２１１としては、この例においては第２の環状壁２１の径小部２１４側の下端面に設けられる。

また、この例においては、上案内型２の第２の内孔２２は、上型４が挿入される上部の第１のスリーブ部２２１と、環状壁２１の内周面２１２から内径が縮小して第１のスリーブ部２２１との間に第１の環状面部２２３を介して第２のスリーブ部２２２と、第２のスリーブ部２２２との間に第２の環状面部２２５を介し、第２の環状壁２１の内周面２１２より張り出る第１の環状部２１１２により画成され第２のスリーブ部２２２の孔径より小で規範部２２６の孔径が最小の上周縁２２６１と連続した第３のスリーブ部２２４と、第３のスリーブ部２２４との間に円錐台環面２１１１を介し、第２の環状壁２１の内周面２１２の第２の環状部２１１３により画成され第２の接触面２１１から円環状に所定高さだけ立上るように、規範部２２６の孔径が最大の下周縁２２６２と連続した第４のスリーブ部２２７とが形成されている。規範部２２６の円錐台環面２１１１は、図示のように、第１の環状部２１１２と第２の環状部２１１３の間に設けられる。

下型３は、上端に成形キャビティの下面となる第１の面３３が形成され、下案内型１の第１の内孔１２に滑り嵌挿される構成をする。この例においては、下型３として案内型の第１の内孔の小径部内に嵌挿されて大径部内にやや突出るサイズとする。嵌挿側の下ブロック３１が、下案内型１の第１の内孔１２の小径部１２２内に嵌挿され、上昇して大径部１２１内にやや突出ると共に、下、上案内型１、２の第１、２の接触面１１１、２１１が互いに接触したとき、第１の面３３が上案内型２の第２の内孔２２の第４のスリーブ部２２７内にくる程度に構成される。また、下ブロック３１は、下案内型１内に所定高さ嵌入されれば停止するよう下ブロック３１下部からつば部３２が張り出し形成され、その突出縁３２２が第１の環状壁１１の下端面１１２に接触する。

上型４は、上案内型２の第２の内孔２２内に挿入し、下型３の上方から下型３へ向いて所定距離（レンズの厚さ）まで降下した近接位置（図９のII）までの間に摺動する構成をし、下端部に成形キャビティの上面となる第２の面４５が形成されている。この例においては、上型４はさらに、上案内型２の第２の内孔２２の第１のスリーブ部２２１に嵌入され第１の環状面部２２３に接触する第１の嵌入部４１と、第１の嵌入部４１とは連続して第２の内孔２２の第２のスリーブ部２２２に嵌入され第２の環状面部２２５に接触する第２の嵌入部４２と、第２の嵌入部４２よりさらに連続して第２の内孔２２の第３のスリーブ部２２４までに至る第３の嵌入部４３と、第３の嵌入部４３より突出して第２の面４５が第１の面３３と対向して臨むように第４のスリーブ部２２７内までに来ている上ブロック４４とに形成されている。

この例においては、成形されるガラスレンズの上案内型２への噛みつきなどを低減し、ガラスレンズ８０の型内からの取り出しを容易に行うために、上案内型２の第２の環状壁２１の内周面２１２に、保護膜２３が、好ましくは摩擦係数が低く、耐摩耗性と耐高温酸化性に優れた材料により、第１の環状部２１１２、円錐台環面２１１１及び第２の環状部２１１３にくるように被覆される。

次いで、以上のように構成された成形金型の操作について説明する。

図６Ｂに示すように、下型３の第１の面３３上に、加熱して後述する成形キャビティ内に充満可能である大きさをしたレンズ硝子材７０を置き、下案内型１内に挿入し、上型４は上案内型２内に挿入し、図７に示すように、上案内型２の径小部２１４が下案内型１の第１の内孔１２の大径部１２１内に嵌合して、上型４が上案内型２と共に、第１の内孔１２内下型３の面３３上にセットされたレンズ硝子材７０と接触し、これに押し当てて下型３の面３３からレンズ厚さの分だけおいた位置（図８のI）に止るよう下降される。図８、９に示すように、上案内型２は、成形されるガラスレンズ８０の有効厚みを規制するよう上案内型２の接触面２１１が下案内型１の小径部１２２の接触面１１１と接触して制止される。このとき、上案内型２は、上型３の第１の面３３が第２の内孔２２の第４のスリーブ部２２７内に至ると共に、下型３の下ブロック３１が上案内型２の第２の環状部２１１３内までくるように下降される。このとき、下型３上のレンズ硝子材７０の上周縁が上案内型２の第２の内孔２２内における規範部２２６の円錐台環面２１１１に押し付けられることになる。そして、図９に示すように、金型１００全体を加熱しながらさらに上型４の上ブロック４４は上案内型２の第２の内孔２２における第３のスリーブ部２２４即ち第１の環状部２１１２内に嵌合されると共に、ガラスレンズ８０が有効厚みを有するように下向き押圧する。このとき、第１の面３３と、第２の面４５と、円錐台環面２１１１とによりガラスレンズを成形するための密閉されたキャビティ５０が画成される。レンズ硝子材７０は、加圧され、キャビティ５０内に所定の形状をするガラスレンズ８０に成形することができる。このように、ガラスレンズ８０全体の周囲を密閉状に封止して成形することができるので、後の冷却工程において肉厚が偏ったガラスレンズの収縮歪みを抑制することができ、レンズの変形を有効に抑えることができる。

また、上記構成を有する成形金型１００内に、たとえ図１０のように、レンズ硝子材７０が下型３の中心軸とずれるように下型３の面３３上にセットされたとしても、上記のように上型４を加圧すると、図１１に示すように、初めはレンズ硝子材７０の上周縁の一部だけが規範部２２６の円錐台環面２１１１に当るが、密閉したキャビティ５０内にレンズ硝子材７０が下型３の面３３のほぼ中央位置にくる、即ち、レンズ硝子材７０の上周囲すべてが円錐台環面２１１１に当たるまで推される（図１２）。次いで上記の操作と同様にして、最終的に図９に示すように全キャビティ５０に充満することができる。このように、レンズ硝子材７０を面３３上の真ん中にセットしなくても、真ん中の位置にあるように自動的に調整することができる。

本発明の成形金型によれば、金型内にセットされたレンズ硝子材が加熱押圧されると、第１、２の面と円錐台環面により画成された成形キャビティ内に充満されるガラスレンズが成形される。このため、中心部と周縁部の厚さが異なるガラスレンズは、冷却されながら、第１、２の面と円錐台環面とに画成されたキャビティ内に規制され成形されるので、冷却工程による収縮の偏りを低減し、収縮による歪みを均等にすることができる。

さらに、本発明の成形金型によれば、レンズ硝子材をキャビティの真ん中にセットしなくても、真ん中の位置にあるように自動的に調整することができるので、所定形状のガラスレンズを歩留りよくつくることができる。従って、生産性向上を図ることができる。

従来のガラスレンズの成形金型の構成を概略示す側断面図。 図１のガラスレンズ成形完了時の状態を示す図。 図２の成形されたガラスレンズの形状を示す側断面図。 図１の金型中レンズ硝子材が中心軸から偏ってセットされた時の状態を示す。 図４の状態のままガラスレンズの成形完了時の状態を示す。 本発明の実施例のガラスレンズの成形金型の構成及びレンズ硝子材を概略示す側断面図。 本発明の実施例のガラスレンズの成形金型の構成及びレンズ硝子材を概略示す側断面図。 図６の金型がガラスレンズを成形するときの状態１を示す。 同金型によるガラスレンズを成形するときの状態２を示す。 同金型によるガラスレンズを成形するときの状態３を示す。 図６の金型中のレンズ硝子材が中心軸から偏ってセットされた時の状態を示す。 図１０の状態よりガラスレンズを成形するときの状態１を示す。 図１１よりガラスレンズを成形したときの状態２を示す。

符号の説明

１．．．下案内型
１００．．．成形金型
１１．．．第１の環状壁
１１１．．．第１の接触面
１１２．．．下端面
１１３．．．突環部
１２．．．第１の内孔
１２１．．．大径部
１２２．．．小径部
２．．．上案内型
２１．．．第２の環状壁
２１１．．．第２の接触面
２１１１．．．円錐台環面
２１１２．．．第１の環状部
２１１３．．．第２の環状部
２１２．．．内周面
２１３．．．径大部
２１４．．．径小部
２２．．．第２の内孔
２２１．．．第１のスリーブ部
２２２．．．第２のスリーブ部
２２３．．．第１の環状面部
２２４．．．第３のスリーブ部
２２５．．．第２の環状面部
２２６．．．規範部
２２６２．．．下周縁
２２７．．．第４のスリーブ部
２３．．．保護膜
３．．．下型
３１．．．下ブロック
３２．．．つば部
３２２．．．突出縁
３３．．．第１の面
４．．．上型
４１．．．第１の嵌入部
４２．．．第２の嵌入部
４３．．．第３の嵌入部
４４．．．上ブロック
４５．．．第２の面
５０．．．キャビティ
７０．．．レンズ硝子材
８０．．．ガラスレンズ

Claims (6)

1. セットされたレンズ硝子材を加熱、加圧してガラスレンズを成形する成形金型で、
   第１の内孔を画成する第１の環状壁を有し、該第１の環状壁に第１の接触面が形成されている筒状下案内型と、
   前記下案内型の上端と向い合って相対移動できるように第２の内孔を画成する第２の環状壁を有し、該第２の環状壁は前記第１の接触面と対応して突き合される第２の接触面と、前記第２の内孔側の内周面から前記第２の接触面にいくように末広がりの円錐台環面を有する規制部が形成されている筒状上案内型と、
   前記下案内型の第１の内孔に嵌挿され、硝子材加圧端に第１の面が形成された下型と、
   前記下型上方から前記下型と所定距離おいた近接位置の間に摺動可能に前記上案内型の第２の内孔に嵌挿され、対向の硝子材加圧端に第２の面が形成された上型とからなり、
   前記下案内型の前記第１の接触面と前記上案内型の前記第２の接触面とを接触させ、前記上型が前記上案内型内に前記近接位置まで移動されることにより、前記下型の第１の面と、前記上型の第２の面と、前記規制部の円錐台環面とによりガラスレンズを成形するためのキャビティを画成することができるように構成され、
   前記下案内型の第１の内孔は、前記上案内型側の大径部と、前記上案内型と対向する側の小径部とを有し、
   前記第１の接触面は、前記大径部と前記小径部の間に設けられており、
   前記上案内型の第２の環状壁は、前記下案内型と反対の側の径大部と、前記下案内型側の、前記第１の内孔の大径部と対応して形成された径小部とを有し、
   前記第２の接触面は、前記径小部寄りの第２の環状壁下端に形成されているガラスレンズの成形金型。
2. 前記上案内型の第２の内孔は、
   前記上型が挿入される側の第１のスリーブ部と、
   該第１のスリーブ部との間に第１の環状面部を介在して前記第１のスリーブ部の孔径より小である第２のスリーブ部と、
   該第２のスリーブ部との間に第２の環状面部を介在して前記第２のスリーブ部の孔径より小さい規制部の孔径が最小である上端部周縁と連続した第３のスリーブ部と、
   前記第２の接触面から円環状に所定高さだけ立上るように、前記第３のスリーブ部との間に前記規制部を介在して前記規制部の孔径が最大である下端部周縁と連続した第４のスリーブ部とが形成されている請求項１に記載のガラスレンズの成形金型。
3. 前記下型は、
   前記下、上案内型の第１、２の接触面が互いに接触したとき、前記上案内型の第２の内孔の第４のスリーブ部内に伸入し、前記第２の面が前記第４のスリーブ部内にくるように形成された下ブロックと、
   該下ブロック下端部から張り出してその突出縁が前記第１の環状壁の下端面に接触するつば部とが形成されている請求項２に記載のガラスレンズの成形金型。
4. 上型は、
   前記第２の内孔の第１のスリーブ部に嵌入されて前記第１の環状面部に接触する第１の嵌入部と、
   該第１の嵌入部より延伸して前記第２の内孔の第２のスリーブ部に嵌入されて前記第２の環状面部に接触する第２の嵌入部と、
   該第２の嵌入部より延伸して第２の内孔の第３のスリーブ部にくる第３の嵌入部と、
   前記第２の面が前記第１の面に対して所定の間をおいて臨むよう該第３の嵌入部よりさらに前記第４のスリーブ部内にまで伸入する上ブロックとが形成されている請求項３に記載のガラスレンズの成形金型。
5. 前記上案内型の第２の環状壁の内周面は、前記第２の内孔の第３のスリーブ部を画成する第１の環状部と、前記第２の内孔の第４のスリーブ部を画成する第２の環状部とを有し、
   前記円錐台環面は、前記第１の環状部と前記第２の環状部の間に設けられている請求項２に記載のガラスレンズの成形金型。
6. 前記上案内型の第２の環状壁の内周面に、保護膜が、前記第１の環状部、前記円錐台環面及び前記第２の環状部に至るように被覆されている請求項５に記載のガラスレンズの成形金型。
   

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