JPH0234526A - ガラスレンズの成形型とその型を用いたガラスレンズの成形方法およびそのガラスレンズの成形装置 - 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 本発明は光学機器に使用されるガラスレンズを精密ガラ
ス成形法により形成するガラスレンズの成形装置ならび
に成形方法に関するものである。

従来の技術 近年、光学レンズを研磨工程なしの一発成形により形成
する試みが多くなされている。ガラス素材を溶融状態か
ら型に流しこみ加圧成形する方法が最も能率的であるが
、冷却時のガラスの収縮を制御することが難しく、精密
なレンズ成形には適しない。従って、ガラス素材を一定
の形状に予備加工してこれを型の間に供給し、加熱し、
押圧成形するのが一般的な方法である。（例えば、特開
昭５８−８４１３４号公報、特開昭６０−２００８３３
号公報等）以下、図面を参照しながら、上述した従来の
成形方法を説明する。

第５図は従来法の一つにより円板状のガラス素材を成形
して、レンズを形成した状態を示す断面図である。１４
は成形されたレンズ、１１と１２は一対の成形型、１３
は胴型である。１５はヒータ、１６．１７は加圧機構を
有する成形装置の一部である。ガラス素材を成形型の中
に供給しヒータ１５により型およびガラス素材を軟化点
近傍の温度まで加熱し、１１．１２の型により加圧成形
する。変形終了後は型および成形されたレンズを徐々に
冷却しレンズを取り出せる温度になると型を開きレンズ
を取り出す。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような方法では、光学用に用いるガ
ラスが成形できる温度は５００〜７００°Ｃという高温
であるため、型およびガラス素材の加熱、加圧成形、冷
却にそれぞれ一定の時間を要し、ガラス素材を投入して
からレンズが成形されるまで長い時間を要する。その結
果成形装置の能率が上がらず成形に要するコストが高い
という課題を有していた。

そのレンズの成形時間を短縮する方法として既に特開昭
６２−２９２６３６号公報がある。この成形方法は第６
図に示すように、一対の成形型、胴型およびガラス素材
を一体となした成形ブロックＫを予熱ステージＳ、に置
き、軟化点付近まで昇温後成形ステージＳ２に移送し加
圧変形する。その後、冷却ステージＳｏｌ、Ｓ４におい
て加圧しながら順次冷却して所望のレンズを形成するも
のである。

このような成形方法を用いることにより成形時間は成形
型が最も長く滞留するステージの時間に依存するが、成
形プロセスを分割することが可能となり大幅に成形時間
を短縮したものとなっていた。

しかしながら、冷却時に加圧を必要とするため成形機の
構造が複雑であると同時にコスト高になりより簡易な成
形工法及び成形装置が求められていた。

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ガラスレンズの成形
方法は、成形型を成形装置から分離して一対の成形型、
胴型およびガラス素材を一体として成形ブロックを構成
し、成形装置には予熱ステージと成形ステージおよび冷
却ステージを設けて、ガラス素材と成形型を一体として
構成した成形ブロックを予熱ステージで成形可能な温度
に昇温後、成形ステージで加圧変形し、冷却ステージで
加圧することなく冷却するという手段を用いるものであ
る。

第６図のような従来法による成形型を移送しながら成形
する場合の成形型の構造は、第７図に示すようにガラス
素材５より熱膨張係数の小さい胴型３とガラス素材５よ
り熱膨張係数の大きい胴型ホルダー４を有し、一対の上
下型ｌ、２が胴型３に嵌合されている。そして胴型３で
ガラスレンズのこばを形成すると共に上下光学面の光軸
のズレを規制し、胴型ホルダー４の主平面４ａに上下型
のフランジ部１ａが当接することによりガラス素材５の
厚みと、上下光学面の傾きを規制するようになっている
。又胴型ホルダー４はその熱膨張係数をガラス素材より
大きくすることにより冷却時にガラス素材の転写面に対
し加圧へラド６の圧力が十分加わるようになっている。

しかしながら、第８図に示すように光学材料はガラス転
移温度（Ｔｇ）を超えると異常膨張し、ガラスの屈伏温
度（Ａ　ｔ　）付近では胴型ホルダーよりガラス素材の
方が膨張係数が大きくなる領域Ｚ２がある。そのため胴
型ホルダー４の主平面４ａに成形型のフランジ部１ａが
当接するこの型構造は前記領域においてガラス素材５の
収縮に成形型の転写面が追随できず転写性を一旦損なわ
せてはいるが、その後の胴型ホルダー４の熱膨張がガラ
ス素材５の熱膨張を上回る領域Ｚ１においては、プレス
開放するまでの間再びガラス素材５の光学面に十分な圧
力が加わり良好な転写性が得られるものとなっていた。

・従って、冷却時の加圧が不可欠な型構造で、成形装置
の冷却ステージにおいても加圧機構が必要となっていた
。我々は上型のフランジ部が胴型ホルダーに当接しない
で従来の如き成形が可能な型構造を工夫することによっ
て冷却時の加圧がなくても良好な転写性が得られること
を見出し、本発明による成形工法を可能とした。

作用 本発明は上記した手段によって、ガラスの成形プロセス
を、ガラスおよび成形型を昇温するステージ、変形させ
るステージ、冷却するステージにそれぞれ分離でき、成
形サイクルを短縮すると共に、冷却時の加圧機構が不要
な非常に簡単な構造の成形装置を実現し得るものである
。

実施例 以下、本発明のガラスレンズ成形方法の一実施例につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例におけるレンズ成形型
の構造を示すものである。

１．２は一対の上下型、３は胴型、４はガラス素材であ
る。上下型１．２はその外径が胴型３の内径より小さく
なっており、加圧変形完了時には上型ｌの加圧面と胴型
３の主平面が面一になる。

この時、ガラス素材４の中心厚が所定の寸法になるよう
に胴型３の寸法が決められている。胴型３は前記ガラス
素材の厚みを規制する他に、上下型１．２の光学面の軸
ズレの規制とガラス素材のこばを形成する働き、および
この胴型３の主平面３ａに加圧ヘッド６を当接させるこ
とにより上下型ｌ、２の光学面の光軸の傾きを規制する
働きをしている。このような型構成とすることにより上
型ｌは胴型３により上下方向の移動を疎外されることな
く自由に動くことができ、ガラス素材の収縮に対しスム
ーズに対応し得るため冷却時における加圧がなくても良
好な転写性を維持することができる。本実施例において
は上下型共にフランジ部を省いたが、（ｂ）図のように
下型２においてはフランジ部２ａを残しておいても差し
支えない。

次に、前記成形型を用いた成形方法について詳細に説明
する。

第２図は本発明の一実施例におけるレンズ成形の流れを
示すものであり、Ｋは前述（第１図）のように成形型と
ガラス素材を一体として構成した成形ブロックで、第３
図は成形過程における温度の時間経過を示す。第３図（
ａ）は本実施例の温度経過、（ロ）は比較のために従来
例の場合の温度経過を示す。ＴＩは加圧変形する温度で
ある。実線は成形ブロックの温度、破線は各ステージの
温度を示す。

第２図の予熱ステージＳ１と加圧成形ステージＳ２の温
度をガラスの成形に必要な温度ＴＩに保つ。冷却ステー
ジＳ３の温度はガラスの固化する温度Ｔ２に保つ。Ｔ２
はガラス転移温度Ｔｇ以下に保つことが望ましい。冷却
ステージＳ４の温度は冷却の終了温度Ｔ３に保つ。次に
、ガラスの成形過程について説明する。

まず成形ブロックＫを第２図に示すように予熱ステージ
Ｓ１の上に置く、第３図（ａ）に示すように時間り後に
成形ブロックにの温度はＴＩになる。

そこで成形ブロックＫをすばやく成形ステージＳ２に送
りし２時間加圧してガラスに成形を起させて成形をする
。変形が終了するとただちに成形ブロックＫを冷却ステ
ージＳ、に送り冷却し、ｔ１時間後にガラスの温度がガ
ラス転移温度Ｔ２以下になったら冷却ステージＳ４に移
送し、ｔ４時間後の金型が取り扱い可能な温度Ｔ３まで
冷却された所で成形を終了する。

以上の説明は一つの成形ブロックについてのものである
が、第１の成形ブロックが成形ステージＳ２に移動した
時次の成形ブロックを予熱ステージＳ１に置き、順次連
続的に成形ブロックを送るようにすればＬｌ　＋　　Ｌ
ｚ＋　　Ｌｚ＋　　ｔ４の内張も長い時間を基準にして
連続して成形することができる。

一方、比較のため複数のステージを持たない従来例を第
３図伽）により説明する。予め成形ステージに成形ブロ
ックを投入しむ、。時間経過後成形ブロックの温度がＴ
１に達したら加圧成形し、ｔｚ待時間変形終了後成形ス
テージの加熱をやめて徐々に冷却する。ｔｌ□ｌ開時間
後度がＴ３になったら加圧を終了し成形されたレンズを
取り出す。この方法では（１＋。＋１＋＋＋１＋□）時
間に１個のレンズしか成形できない。

第５図に示すような成形装置においては成形型が成形装
置に固定されているので、予熱、成形、冷却のサイクル
は上記した第３図（ｂ）と同じ経過をたどる。

本発明における変形時間ｔ２と従来例における変形時間
ｔ１１は本質的には同じであるから、ｔ２く（ε１０’
手’Ｌ＋ｔ＋ｔｔｚ）であることは明らかである。−船
釣には予熱時間ｔ１゜および冷却時間ｔｌ□は加圧成形
時間ｔ１１に比べて非常に長く、成形に要する時間は予
熱、冷却時間によって決ると言ってよい。従って、本発
明による成形時間を最も短縮するには予熱、冷却ステー
ジを複数ステージに分割し各ステージに留まる時間を加
圧成形ステージにおける変形時間ｔ２にあわせればよい
。これにより変形時間ｔ２毎にレンズを成形することが
可能になる。

以上のことを実際にレンズを成形した第二の実施例で示
す。第４図に示すように、予熱、冷却時間を変形時間に
合わせるため、各々２ステージに分割した。ガラス素材
として５Ｆ−６を用い、外径が１５ＩｎＩ１１１厚さが
３閣の凸レンズを成形した。予熱ステージＳ、、Ｓ、お
よび成形ステージＳ２の温度ＴＩを５００°Ｃとし、冷
却ステージＳ３の温度Ｔ２を３５０″Ｃ１冷却ステージ
Ｓ４の温度Ｔ３は金型を成形機外に取り出し可能な温度
まで短時間に冷却できるよう水冷（図示せず）とした。

このような温度設定およびステージ構成にすることによ
り、各ステージに金型が留まる時間を成形ステージＳ２
におけるガラスの変形時間にあわせることができ、１分
毎にレンズを成形することができた。

成形したレンズの光学面は成形金型の形状を忠実に転写
していた。

本実施例では予熱、冷却ステージを２分割したものであ
るが、レンズのサイズが大きい場合には予熱、冷却にさ
らに長い時間を要し、成形時間を短縮するには予熱、冷
却のステージ数を増やすことが必要なことは言うまでも
ない。

発明の効果 以上のように、本発明は、成形型を成形装置から分離し
てガラス素材と一体としたブロックを構成し、加熱、成
形、冷却の複数のステージを有する成形装置において順
次成形ブロックを移送してレンズを連続成形することに
より、成形に必要な単位時間を−ステージの滞留時間に
まで短縮することができ、従来の成形方法に比較し、数
倍以上成形の能率を上げることができる。

また、加圧機構は成形ステージのみでよ（成形装置の構
造が非常に簡単なものにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明による成形型の構造を示す
断面図、第２図は本発明の一実施例におけるレンズの成
形方法の流れを示す模式図、第３図（ａ）（ｂ）は成形
過程における温度の推移を示すグラフ、第４図は本発明
の第二の実施例におけるレンズの流れを示す模式図、第
５図は従来法によるガラスレンズの成形状態を示す断面
図、第６図は従来のレンズ成形方法の流れを示す模式図
、第７図は従来の金型構造を示す断面図、第８図はガラ
ス素材と胴型ホルダーの熱膨張を示すグラフである。 １．２．１１．１２・・・・・・成形型、ｌａ、２ａ・
・・・・・フランジ部、３．４．１３・・・・・・胴型
、３ａ、４ａ・・・・・・胴型主平面、４．５・・・・
・・ガラス素材、６．７・・・・・・加圧ヘッド、１４
・・・・・・成形したレンズ、１５・・・・・・ヒータ
、１６．１７・・・・・・成形装置、Ｋ・・・・・・成
形ブロック、Ｓｏ　、　　Ｓｔ　、　　Ｓｚ　、　　Ｓ
３　。 Ｓ４・・・・・・成形装置の各ステージ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 ／−正型 ？−−−下型 に、７−−−フ′υスヘイド 路間 八−成かブロック 第 図 Ｓ。 ｔ 、Ｓ４ に バ形プロ・ジグ ΣＯ あ βａ ａ 第 図 Ｎ、　／２−一−へ淘型 ノ３−−−ノリ鴫　型 第 図 δｌ 第 図 ′ｉＬ廣 εｂ〕

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の成形型、胴型からなるキャビティー内に、
   キャビティー容積に等しいかまたは少ない体積のガラス
   素材を配し成形ブロックとし、前記成形ブロックを加熱
   した後加圧成形し所望のガラスレンズを形成する成形型
   において、胴型とこの胴型に嵌合する成形型を具備し、
   可動側の成形型が加圧成形時においてその全てが胴型内
   に嵌合する構造であることを特徴とするガラスレンズ成
   形型。
2. （２）ガラス素材より小さい熱膨張係数の胴型を用いた
   請求項（１）記載のガラスレンズ成形型。
3. （３）成形機の加圧ヘッドが胴型の主平面に当接した状
   態において所望のレンズ厚みが得られる構成とした請求
   項（１）記載のガラスレンズ成形型。
4. （４）予熱ステージにおいて成形ブロックを昇温し、成
   形ステージにて加圧変形後、冷却ステージにて加圧する
   ことなく冷却することを特徴とする請求項（１）記載の
   成形型を用いたガラスレンズの成形方法。
5. （５）一対の成形型、胴型およびガラス素材を一体とな
   した成形ブロックを昇温する予熱ステージと、加圧変形
   する成形ステージと、加圧することなく冷却する冷却ス
   テージを有することを特徴とするガラスレンズの成形装
   置。
6. （６）予熱ステージおよび冷却ステージを各々複数設け
   た請求項（５）記載のガラスレンズの成形装置。