JP4059889B2 - ガラスレンズの成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、光学レンズ特に双凹レンズの型成形に用いられる成形金型に関する。

図１、２は、一般の双凹レンズを型成形のための金型セット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、この案内型９下端部より後述のキャビティの一方となる所定形状の凸面９２ａをそなえその下端部には径方向につば部９２ｂが張り出た下型９２が挿入され、案内型９上端部より面９２ａとキャビティの他方となる所定形状の凸面９３ａをそなえその上端部には径方向につば部９３ｂが張り出た上型９３が挿入され、それらの型９１、９２、９３によって画成されたキャビティ９５内において、下型９２を案内型１１に一体に固定し、下型９２上にレンズ硝子材９４をセットし、それらを加熱すると共に上型９３を押し込む。次いで、冷却を経ることによって、双凹レンズ９６が形成される。

しかしながら、このような構成による金型９によって双凹レンズ９６を製造するとき、図２、３に示すように、レンズ９６となる硝子材中心部９６３は上型９３の凸面９３ａにより押されているが、周縁部９６１は、キャビティ９５内におかれたレンズ硝子材９４の容積によっては、下、上型９２、９３の面９２ａ、９３ａでしか成形できないので、レンズの製造工程における後続の冷却に当って収縮歪み、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。

また、図４Ａに示すように、レンズ硝子材９４がキャビティ９５内上型９３又は下型９２に中心軸から偏ってセットされた時、そのまま上型９３を押し込めば、図４Ｂに示すように、成形されたレンズ９６Ａ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もある。

なお、図５、６に示すように、一方が平面、他方が凹面や両方が平面のレンズ硝子材９４Ａ、９４Ｂを使うことにより、上記問題を解消する提案も出されたが、やはり硝子材の滑りや偏りによる光学面の歪みを免れることができない。

本発明は、上記問題点を解消するものであり、良好な双凹面を得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の環状壁は第１の接触面と、第１の内孔側の内周面から第１の接触面にいくように上広がりの円錐台環面を有する第１の規制部（以下、第１の規範部という。）と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下方広がりの第２の円錐台環面を有する第２の規制部（以下、第２の規範部という。）と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、第１の規範部内に来るように、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、上型が前記上案内型内に近接位置まで移動されることにより、下、上型の第１、２の面と、第１、２の規範部の第１、２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、上型の第１、２の面と、第１、２の規範部の第１、２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、後続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、第１の規範部の直径が最大である上端部周縁と連続した大径部と、下側の直径が最小である下端部周縁と連続した小径部とを有し、第１の接触面は、第１の規範部と大径部の直径の違いで生じた段差部位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の偏りを効果的に抑制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、下案内型と対向の側の径大部と、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の環状面部を介し第２の規範部の孔径が最小である上端部周縁と連続した前記第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の内孔の小径部に嵌入される下ブロックと、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、第１の面として、下ブロックの上端面が突出て凸状に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る嵌入部と、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に嵌入部より縮径して延伸し第２の内孔の第２のスリーブ部に嵌入される上ブロックとが形成され、第２の面として、上ブロックの下端面が突出て凸状に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。

さらに、本発明の成形金型においては、下、上案内型の第１、２の環状壁の内周面の第１、２の円錐台環面に、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７Ａ、７Ｂにおいて、１は、セットされたレンズ硝子材６０を加熱、加圧（プレス）成形してガラスレンズを成形する成形金型であり、上型４０、下型３０を上案内型２０、下案内型１０内に挿入し、上案内型２０を下案内型１０に内挿して上型４０と下型３０とが相対的に摺動する構成となっている。

下案内型１０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。第１の環状壁１１は例えば上端部に階段状縮径などをして小径部１２３と、小径部１２３上端部から延伸し上方広がりの円錐台環面１１１１を有する第１の規範部１２１と、第１の規範部１２１と生じた段差部位における第１の接触面１１２を介し第１の規範部１２１の孔径が最大である上端部周縁と連続した大径部１２２とが形成されている。なお、この例においては、上案内型２０を下案内型１０に内挿して上型４０と下型３０とが相対的に摺動する構成となっているが、上型、下型を内部に相対的に摺動させるようにすればよいので、図に明示しないが、下案内型１０の上端部の端面が第１の接触面として下案内型１０の第１の接触面が上案内型２０の第２の接触面としっかりと接触する構成も可能である。

上案内型２０は、ほぼ筒状をして下端を下案内型１の上端から第１の内孔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、例えば下端部に第１の接触面１１１と対応して形成される第２の接触面２１２と、第２の内孔２２側の内周面２１１から張り出して下方広がりなじょうご形円錐台環面２１１１を有する第２の規範部２２１が形成されている。上案内型２０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１２２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２１２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が、第１の接触面１１２と同様に、第１の接触面１１２と対応して第２の環状壁２１内に設けられてもよい。

また、この例においては、上案内型２０の第２の内孔２２は、上型４０が挿入される側の第１のスリーブ部２２２と、環状壁２１の内周面２１１から内径が縮小して第１のスリーブ部２２２との間に第１の環状面部２２４を介し前記第２の規範部２２１の孔径が最小である上端部周縁と連続した第２のスリーブ部２２３。

下型３０は、上端に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１０の第１の内孔１２に滑り嵌挿される構成をする。嵌挿側の下ブロック３１が、下案内型１０の第１の内孔１２の小径部１２３内に嵌挿され、上昇して第１の規範部１２１内に第１の面３４が来るよう突出る程度に構成される。また、下ブロック３１は、下案内型１０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、その突出縁が第１の環状壁１１の下端面に接触する。

上型４０は、上案内型２０の第２の内孔２２内に挿入し、下型３０の上方から下型３０へ向いて所定距離（レンズの厚さ）まで降下できる構成をし、下端部にキャビティの上面となる第２の面４４が突出て形成されている。この例においては、上型４０はさらに、第２の内孔２２の第１のスリーブ部２２２に嵌入される嵌入部４１と、第２の面４４が第１の面３４に対して所定の間をおいて臨むように嵌入部４１より縮径して延伸し第２の内孔２２の第２のスリーブ部２２３に嵌入される上ブロック４２とが形成されている。

この例においては、成形されるガラスレンズの下、上案内型１０、２０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、下、上案内型１０、２０の第１、２の環状壁１１、２１の第１、２の規範部１２１、２２１の円錐台環面１１１１、２１１１に、保護膜１３、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、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７Ｂに示すように、下型３０の第１の面３４上に、加熱して後述する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６０を置き、下案内型１０内に挿入し、上型４０は上案内型２０内に挿入し、図８に示すように、上案内型２０の径小部２１４が下案内型１０の第１の内孔１２の大径部１２２内に嵌合して、上型４０が上案内型２０と共に、第１の内孔１２内下型３０の面３４上にセットされたレンズ硝子材６０と接触し、これに押し当てて下型３０の面３４からレンズ厚さの分だけおいた位置に止るよう下降される。図９、１０に示すように、上案内型２０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２０の接触面２１２が下案内型１０の接触面１１２と接触して制止される。このとき、レンズ硝子材６０の上、下周縁が下、上案内型１０、２０の規範部１２１、２２１の円錐台環面１１１１、２１１１に押し付けられることになるよう、第１、２の面３４、４４と第１、２の規範部１２１、２２１とにより、硝子材６０を密閉状に封止するキャビティが画成される。そして、図１０に示すように、金型１全体を加熱しながらさらに上型４０の上ブロック４２は、上案内型２０の第２の内孔２２におけるスリーブ部２２３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。このようにして、レンズ硝子材６０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１内に、たとえ図１１のように、レンズ硝子材６０が下型３０の中心軸から偏るように下型３０の面３４上にセットされたとしても、上記のように上型４０を加圧すると、図１２、１３に示すように、初めはレンズ硝子材６０の上、下周縁の一部だけが規範部２２１、１２１の円錐台環面２１１１、１１１１に当るが、密閉したキャビティ５０内にレンズ硝子材６０が推されてキャビティ５０のほぼ中央位置にくる、即ち、レンズ硝子材６０の周囲すべてが円錐台環面１１１１、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１０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６０を面３４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の面と第１、２の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の面と第１、２の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。 図１の金型中一方が平面、他方が凹面である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１の金型中両方が平面である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。 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７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７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１１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１２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．．．成形金型
１０．．．下案内型
１１．．．第１の環状壁
１１１．．．内周面
１１１１．．．第１の円錐台環面
１１２．．．第１の接触面
１２．．．第１の内孔
１２１．．．第１の規範部
１２２．．．大径部
１２３．．．小径部
１３、２３．．．保護膜
２０．．．上案内型
２１．．．第２の環状壁
２１１．．．内周面
２１１１．．．第２の円錐台環面
２１２．．．第２の接触面
２１３．．．径大部
２１４．．．径小部
２２．．．第２の内孔
２２２．．．第１のスリーブ部
２２３．．．第２のスリーブ部
２２４．．．第２の環状面部
３０．．．下型
３１．．．下ブロック
３２．．．つば部
３４．．．第１の面
４０．．．上型
４１．．．第１の嵌入部
４２．．．上ブロック
４４．．．第２の面
５０．．．キャビティ
６０．．．レンズ硝子材
８０．．．ガラスレンズ

Claims (5)

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の環状壁は第１の接触面と、前記第１の内孔側の内周面から前記第１の接触面にいくように上広がりの円錐台環面を有する第１の規制部と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下方広がりの第２の円錐台環面を有する第２の規制部と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、前記第１の規制部内に来るように、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、
   前記下案内型の第１の内孔は、
   前記第１の規制部の直径が最大である上端部周縁と連続した大径部と、
   下側の直径が最小である下端部周縁と連続した小径部とを有し、
   前記第１の接触面は、前記第１の規制部と前記大径部の直径の違いで生じた段差部位に設けられており、
   前記上案内型の第２の環状壁は、
   前記下案内型と対向の側の径大部と、
   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おり、
   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、上型の第１、２の面と、前記第１、２の規制部の第１、２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ことを特徴とす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の環状面部を介し前記第２の規制部の孔径が最小である上端部周縁と連続した前記第１のスリーブ部の孔径より小である第２のスリーブ部とが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガラスレンズの成形金型。
3. 前記下型は、
   前記下案内型の第１の内孔の小径部に嵌入される下ブロックと、
   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、
   前記第１の面として、前記下ブロックの上端面が突出て凸状に形成されていることを特徴とする請求項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る嵌入部と、
   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に該嵌入部より縮径して延伸し前記第２の内孔の第２のスリーブ部に嵌入される上ブロックとが形成され、
   前記第２の面として、前記上ブロックの下端面が突出て凸状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のガラスレンズの成形金型。
5. 前記下、上案内型の第１、２の環状壁の内周面の前記第１、２の円錐台環面に、保護膜が被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のガラスレンズの成形金型。
   

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