JPH02252629A - レンズの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレンズのプレス成形法に係わり、特に形状精度
及び面精度の優れたレンズの成形方法に関するものであ
る。

従来の技術 従来のレンズのプレス成形方法を、ガラスの場合につい
て第４図〜第７図を用いて説明する。−・般にプレス成
形によってガラスレンズを製造する場合、レンズ素材を
所定の大きさに切断し、ガラス転移点付近の温度まで予
備加熱し、この加熱昇温されたレンズ素材を型閉めした
ときレンズの完成品とほぼ同一形状となるよ・うに加工
された上型と下型の上下型の間に供給し、所定の温度で
加圧成形を行っている。

レンズ素材１の形状は、できる限り簡単な形状が製造工
程あるいは素材の加工の面でも望ましく、例えば第５図
に示されるような棒材を所定の幅で切断した円柱体のも
のである。しかしこの様な素材を用いて成形すると、第
６図に示す素材の角部６が最初に変形し、上型２及び下
型３の角部近傍がなじんでしまい、密閉空間７ができる
。一旦密閉空間ができると、成形完了時迄密閉空間が存
在し、金型の加工面が素材に十分転写されず不良レンズ
となる。こういった未転写不良を防止する従来の方法に
ついて第７図を用いて説明する。

下型３は連結棒３ａを介してベース３１）に固定されて
おり、上型２は連結棒２ａを介してピストン捧２ｂに取
り付けられている。素材１ば加熱ヒータ８により成形温
度まで加熱される。所望の成形温度に達した時点で、上
型２がピストン９によって下降し素材と接触する。その
後上型が上下に振動加圧するが、例えばザーボバルサ１
０を使ってこれを実行する。振動加圧は例えば全加工ス
トロークの９割まで行い、残りの１割を定常加圧で成形
する。全加工ストロークに達したところで通電をやめ、
所望の温度に降温したところで型を開き、冷却後レンズ
を取り出す。上記一連の成形プロフィールの中で全加工
ストロークの９割を振動加圧することにより、従来発生
していた未接触部分がなくなるという効果が開示されて
いる。（例えば特開昭６０−２４６２３１号公報） 発明が解決しようとする課題 従来の成形方法にあっては１．レンズの形状を決定する
上型が成形途中においてレンズ素材と密着。

削離れを繰り返すため、その際に空気を巻き込み、軟化
した素材に気泡がたまるという課題があった。

父上記上型の挙動により、下型との位置合わせが非常に
難しく、成形レンズの両面の傾きを保障することが困難
であった。又同じく上記した上型の挙動により、上型の
温度が均一でなくなる為レンズ素材の温度分布も不均一
となり、成形レンズに大きなヒケを生ずる原因となって
いた。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のレンズの成形方法は
、上型と下型とからなる成形型で、前記上型と下型の間
の空間に供給されたレンズ素材を加圧成形する方法に於
て、加熱加圧工程終了後、一旦成形圧力を減圧し、その
後冷却加圧成形するか、もしくは加熱加圧工程終了後、
一旦成形圧力を零にし、その後冷却加圧成形することを
特徴とするものである。上記レンズ素材の線膨張率が１
００°Ｃ〜３００″Ｃで５０ｘｌＯ−／”ｃ以上である
ことが望ましい。又、レンズ素材は円柱が良く、上下型
とレンズ素材は常に密着した状態で成形することが望ま
しい。

作用 上記のような構成であれば、金型のＩ／ンズ形状転写面
とレンズ素材との間に未接触部分を発生させる事なく成
形できる。

実施例 以下本発明の第一の実施例について図面を参照しながら
説明する。第１図において、上型１１は上型ツバ部ｌｉ
ｅの大きさに合わせて座ぐりの入った加圧ステージ１５
にはめ合わされ、ビス等で固定されている。下型１２は
下型ツバ部１２ｃの大きさに合わせて座ぐりの入った成
形ステージ１６にはめ合わされ、ビス等で固定されてい
る。又加圧ステージ１５と成形ステージ１６は、上型１
１と下型１２の軸心が一致するような位置に正確に調整
されており、上型１１が上下に移動した際にも軸心が変
わることはない。加圧ステージ１５及び成形ステージ１
６には図示していないが任意の温度に調整できる加熱源
を内蔵している。更に加圧ステージ１５は、図示してい
ないが例えば油圧ポンプ等により加圧力が加えられ、上
型１１に正確に圧力を伝え、任意の位置に停止すること
が可能であり、圧力が成形途中に任意の圧力に減圧、或
は零にできるようになっている。

以上のように構成゛された成形装置を用いて、ガラス素
材を成形する方法を説明する。まず−船釣な成形プロフ
ィールを第３図に示す。第３図は、横軸に時間、縦軸に
温度をとっている。成形は大きく分けて予備加熱工程、
加熱加圧工程、冷却加圧工程、冷却工程の４工程から成
っている。

まず、金型及びレンズ素材の温度を成形可能な温度まで
昇温する。これを予備加熱工程（Ａ）と称する。金型の
温度分布が均一になったところで、金型に加圧力を加え
レンズ素材を任意の厚さまで変形させる。これを加熱加
工工程（Ｂ）と称する。

レンズ素材を任意の厚さまで変形し終った時点から加圧
力を維持した状態で冷却にはいる。これを冷却加圧工程
（Ｃ）と称する。レンズ素材が加圧に対して変形可能な
温度まで冷却加圧を続けた後加圧力を開放し、圧力を零
にする。そして更に冷却を続ける。これを冷却工程（Ｄ
）と称する。常温になったところで金型を開いてレンズ
を取り出す。以上が一般的な成形プロフィールである。

我々の成形方法は、以上に述べたような基本的な工程を
とりながら、前記課題を解決している。

すなわち、レンズ素材は第５図に示す様な円柱体であり
、端面ば鏡面である。本実施例では直径５■×長さ７ｍ
の光学ガラス５Ｆ−８（ガラス転移点４２０℃、線膨張
率１００℃〜３００℃で９０Ｘ１０〜７／゛Ｃ）の円柱
体を使用した。このレンズ素材を下型１２の転写面１２
ａに縦置きに供給した後加圧ステージが下降し、上型１
１の転写面Ｈ，ａとガラス素材１３はガラス素材の円周
で線接魅する。このときレンズ素材には、加圧ステージ
の自重が加わることになる。この状態で加圧ステージ１
５及び成形ステージ１６に内蔵された加熱源に通電し、
レンズ素材の温度が５３０℃になるまで加熱する。ここ
までが前記の予備加熱工程である。レンズ素材の温度が
５３０″Ｃになった時点でガラス素材の温度は１０Ｉ０
ポアズとなっている。

そして次に油圧ポンプにより加熱ステージに圧力が供給
され、上型１１がレンズ素材を押圧し始める。この時の
圧力は２ｋｇ／ｍｍ”以上が良い。上型１１が所定の位
置まで下降した時点で、加圧ステージ１５が停止する。

ここまでが前記の加熱加圧工程である。ここで一旦成形
圧力を零にし、加圧ステージ１５を上昇して、ト型１１
の転写面１１ａとレンズ素材を離型する。この時のレン
ズ素材の粘度は１０９ポアズとなっている。上型１１が
所定の位置まで下降した時点では、金型転写面１１ａ）
１２ａとレンズ素材で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂが正
圧になっている為、レンズ素材には金型転写面が完全に
転写されていない部分がある。前記圧力を零にした時点
で正圧になっていた金型転写面１１ａ、１２ａとレンズ
素材端面で囲まれる空間Ｊ、１ｂ、１２ｂは常圧に戻る
。次に再び加圧ステージ１５を下降し、金型１１と転写
面１１ｂ及び金型１２の転写面１２ｂをレンズ素材と密
着させ冷却加圧工程に入る。すなわち加圧ステージ１５
及び成形ステージ１６に内蔵された加熱源への通電を停
止し、加圧ステージ２　ｋｇ　／　ａｎ　”以上の圧力
を圧力ポンプから供給する。４３０°Ｃ迄冷却加圧を行
った後圧力供給を停止し、成形圧力を零にする。この時
レンズ素材と型は密着した状態を保っている。そして冷
却工程に入る。すなわち型内のレンズの温度が常温にな
るまでレンズ素材と型が密着した状態で放置しておき、
その後加圧ステージを上昇し、型を開いてレンズを取り
出す。

ガラス素材の流動により、金型転写面１１ａ、　１２ａ
とレンズ素材端面で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂは更に
小さくなりレンズ素材表面に四部となって残るがレンズ
性能に影響のない大きさになる。又、レンズ素材の線膨
張率が５０Ｘ１０−’／”Ｃ以上であれば、ガラス素材
の流動が更に大きくなるため、レンズ表面の凹部はほと
んどなくなる。以上の実施例では、全加熱加圧工程を終
了したところで成形圧力を零にしたが、レンズ素材の大
きさによっては加熱加圧工程を終了したところで減圧す
るだけで、金型転写面１１ａ、１２ａとレンズ素材端間
で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂは常圧に戻るので、減圧
するだけでも良い。また加熱加圧工程終了後、上型とレ
ンズ素材を離型せず上型とレンズ素材が密着した状態で
加圧力を零にしても良い。更に本実施例では冷却加圧工
程終了後、レンズ素材と型は密着した状態を保ったが、
加圧ステージを上昇して上型１１とレンズを離した状態
で冷却工程に入っても良い。

以下第二の実施例について図面を参照しながら説明する
と、第２図において、本発明の成形方法に係わる成形装
置は、上型１１と下型１２の軸ずれをなくし、かつ所定
のレンズ厚になるように任意の高さに調整した胴壁１４
と前記上型、下型及び胴壁で囲まれる空間に供給された
レンズ素材１３とを有している。レンズ素、材は第５図
に示すような円柱体であり、端面ば鏡面である。この素
材を両端面が上下金型の転写面に接するように金型内に
供給する。１５は加熱源を内蔵した加圧ステージであり
、図示していないが例えば油圧ポンプ等により加圧力を
加圧ステージに伝えている。また加圧ステージは、成形
途中に任意の圧力に減圧あるいは零にできるようになっ
ている。１６は加熱源を内蔵した成形ステージであり、
固定されている。

以上のように構成された成形装置を用いてガラス素材を
成形する方法を説明する。素材は直径８１×長さ１０ｍ
ｍの光学ガラス５Ｆ−８（ガラス転移点４２０℃、線膨
張率１００°Ｃ〜３００℃で９０Ｘ１０−’／”Ｃ）の
円柱体であり、この素材を下型１２の転写面１２ａに縦
置きに供給し、その後上型１１を胴壁１４に合わせて挿
入し、レンズ素材に接触させる。その後加熱源に通電し
てレンズ素材の温度を５３０℃に加熱する（予備加熱工
程）。レンズ素材の温度が５３０°Ｃになった時点で、
レンズ素材の粘度は１０Ｉ０ポアズとなっている。次に
加圧ステージに圧力が供給され上型１１が素材を押圧し
始める（加熱加圧工程）。この時の圧力は２ｋｇ／ａｍ
”以上が良い。

レンズ素材が上型と下型とからなる加工型と、上型と下
型を位置決めする胴壁と、前記上型と下型と胴壁で囲ま
れる空間に供給された際にできた上型１１と胴壁１４の
間の隙間に加熱加圧中に完全になくなり、密着するまで
のストローク長を全加熱加圧ストロークと言う。全加熱
加圧ストロークを押圧したところで加熱加圧工程を終了
し、一旦圧力供給を停止し、加圧ステージ１５を上昇さ
せ」二型１１と離して圧力を零にする。この時のレンズ
素材の粘度は１０９ポアズとなっている。全加熱加圧ス
トロークを押圧した時点すなわち、加熱加圧工程の終了
時点では金型転写面１１ａ、１２ａとレンズ素材端面で
囲まれる空間１１ｂ、　１２ｂが正圧になっている為、
レンズ素材には金型転写面が完全に転写されていない部
分がある。圧力を零にした時点で正圧になっていた金型
転写面１１ａ、１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間
１１ｂ、　１２ｂは常圧に戻る。

次に再び加圧ステージ１５を上型１１に密着させた後４
３０　℃迄冷却加圧を行う（冷却加圧工程）。冷却加圧
によって、レンズ素材の流動により、金型転写面１１ａ
、１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間１１ｂ、１２
ｂは更に小さくなりレンズ素材表面に凹部となって残る
がレンズ性能に影響のない大きさになる。又、レンズ素
材の線膨張率が５０Ｘ１０−’／°Ｃ以上であれば、レ
ンズ素材の流動が更に大きくなるため、レンズ表面の四
部はほとんどなくなる。

その後圧力供給を停＋）：Ｌ成形圧力を零にする。そし
て加熱源への通電を停止し、レンズを降温する（冷却工
程）。そして型内のレンズの温度が室温になったところ
で型を開き、レンズを取り出す。

以上の実施例では、全加熱加圧ストロークを押圧したと
ころで成形圧力を零にｔ７たが、レンズ素材の大きさに
よっては全加熱加圧ストロークを押圧したところで減圧
するだけで、金型転写面１１ａ。

１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間１１．ｂ、１２
ｂが常圧に戻るので、減圧するだけでも良い。又、レン
ズ厚を調節する胴壁４は、第２図のように上。

下型と接している必要はなく、加圧ステージ１５及び成
形ステージ１６と密着する」二、下型ツバ部１１ｃ。

１２ｃの外側に、リング状の胴壁あるいはブロック状の
スペーサを設けて加圧ステージ１５と成形ステージ１６
の間隔を調整する方法でも良い。又冷却加圧工程及び冷
却工程を別ステージに移動して行っても良い。

発明の効果 本発明は以上に説明した成形方法であるために、以下に
記載されるような効果を奏する。

成形途中に於て、加熱加圧工程を押圧したところで一旦
圧力供給を停止し、加圧ステージ１５を上昇させ上型１
１と離して成形圧力を零にし、型内の圧力を常圧に戻す
ことにより、従来発生していた空気の巻き込みによる成
形不良がなくなり、形状精度１面精度共に優れたレンズ
を成形できる。また上下の金型とレンズ素材が加熱加圧
工程終了時点まで常に密着した状態であるために、上下
型の精度をそのままレンズ素材に転写できる。更に上下
の金型とレンズ素材が加熱加圧工程終了時点まで常に密
着した状態であるために、レンズの両面の傾きを成形ス
テージと加圧ステージ或は、金型と用型によって容易に
保障できる。金型とレンズ素材が密着していることによ
り、金型からレンズ素材に伝わる熱の温度分布が均一で
あり、レンズ素材の成形途中の変形、及び冷却時の収縮
が不均一とならないために形状精度の良いレンズが得ら
れる。

レンズ素材の線膨張率が１００°Ｃ〜３００℃で５０×
１０−７／℃以上であれば、冷却加圧成形の時、金型転
写面の形状とレンズ素材の形状のわずかなずれをなくす
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の成形方法を実現するだめの成
形装置の断面図、第３図は一般的な成形プロフィールを
示した図、第４図と第６図は従来の金型とレンズ素材の
断面図、第５図はレンズ素材の斜視図、第７図は従来の
成形装置の構成図である。 １１・・・・・・上型、ｌｌａ・・・・・・金型転写面
、Ｉｌｂ・・・・・・空間、ｌｌｃ・・・・・・上型ツ
バ部、１２ｃ・・・・・・下型ツバ部、１２・・・・・
・下型、１２ａ・・・・・・金型転写面、１２ｂ・・・
・・・空間、１３・・・・・・レンズ素材、１４・・・
・・・用型、１５・・・・・・加圧ステージ、１６・・
・・・・成形ステージ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名″／＞） ＶｉＡ体１１ ゛く　麺妊　Ｉト　１ト ≧゛に区区 咄）出碇 窮 図 時 間 第 図 簀 Ａ 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）上型と下型とからなる成形型で、前記上型と下型
   の間の空間に供給されたレンズ素材を加圧成形する方法
   に於て、加熱加圧工程終了後、一旦成形圧力を減圧し、
   その後冷却加圧成形することを特徴とするレンズの成形
   方法。
2. （２）上型と下型とからなる成形型で、前記上型と下型
   の間の空間に供給されたレンズ素材を加圧成形する方法
   に於て、加熱加圧工程終了後、一旦成形圧力を零にし、
   その後冷却加圧成形することを特徴とするレンズの成形
   方法。
3. （３）レンズ素材の線膨張率が１００℃〜３００℃で５
   ０×１０＾−＾７／℃以上であることを特徴とする請求
   項（１）または（２）のいずれかに記載のレンズの成形
   方法。
4. （４）レンズ素材は円柱硝材であることを特徴とする請
   求項（１）または（２）のいずれかに記載のレンズの成
   形方法。
5. （５）上下型のレンズ素材は常に密着した状態で成形さ
   れることを特徴とする請求項（１）または（２）のいず
   れかに記載のレンズの成形方法。