JPH0350126A - 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
及び画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。

最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
定の温度と圧力で加圧成形を行っている。

レンズ素材１の形状は、できる限り間車な形状が製造工
程あるいは素材の加工の面でも望ましく、例えば第５図
に示されるような素材を所定の幅で切断した円柱体のも
のがある。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と角部近傍がなじんでしまい、密閉空間７ができる
。−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３ｂに固定されてお
り、上型２は連続棒２ａを介してピストン棒２ｂに取り
付けられている。素材１は加熱ヒータ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、例えばサーボパルサ１０
を使ってこれを実行する。振動加圧は例えば全加圧スト
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。全加圧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圧ス
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号公報等）。

発明が解決しようとするｉ！ｌ！題 従来の成形方法にあっては、レンズの形状を決定する上
型が成形途中すなわち加熱加圧工程中においてレンズ素
材と密着、型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問題があった
。又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証することが困
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、冷却加圧工程中に成形圧力を
少なくとも一回以上減圧するかもしくは零にすることを
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℃〜３００　’Ｃで５ｏｘｔＯ−’／’ｃ以上であ
ることが望ましく、金型とレンズ素材が常に密着した状
態で成形され、レンズ素材は、円柱形状が望ましい。

作用 上記のような構成であれば、金型のレンズ形状転写面と
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、又、上下型の軸ズレを防止でき、成形時のレンズ
の不均一な収縮をなくすることができる。

実施例 以下第１の一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１１ｃ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１１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ずれるこ
とはない、加圧ステージ１５及び成形ステージ１６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、圧力は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−数的な成形プロフィ
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、力
■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。予備加熱工程に於て、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。これを加熱加圧工程あるいは均熱加圧
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６以上が一際的な成形プ
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閣×長さ７閣
の光学ガラス５Ｆ−８（ガラス転移点４２０℃１線膨張
率ｔ　ｏ　ｏ　’ｃ〜３００℃で９０　Ｘ　１０−７　
／’Ｃ）の円柱体を使用した。このレンズ素材を下型１
２の転写面１２ａに端面が金型転写面と向き合うように
、縦置きに供給した後加圧ステージが下降し、上型１１
の転写面１１ａとガラス素材１３はガラス素材の円周で
線接触する。

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１５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、１０Ｄポアズとなって
いる。そして次に油圧ポンプにより加圧ステージに圧力
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／ｍｒｄ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。次に冷却加
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
テージには加熱加圧工程と同様に２ｋｇ／ｍｎ（以上の
圧力を圧力ポンプから供給を継続する。冷却加圧工程中
、所定の時間が経過後−旦成形圧力を零にし、加圧ステ
ージ１５を上昇して上型１１の転写面１１ａとレンズ素
材を離型する。前記圧力を雰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を下降
し、金型１１と転写面１１ｂ及び金型１２の熱転写１２
ｂをレンズ素材と密着させる。この時転写面１１ａ、１
２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂは
、加熱加圧工程中の空間１１ｂ、１２ｂよりもかなり小
さい容積となっている。又、加熱中の粘度より幾分高い
状態である冷却加圧工程中に圧力を抜く為に、上型１１
の転写面１１ａとレンズ素材を離型した際の気泡のかみ
込みに対して、レンズ表面が影響を受けることもない０
次に４３０℃迄冷却加圧を行った後圧力供給を停止し、
成形圧力を再び零にする。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、冷却中にガラス素材は収縮に伴う流動に
より、金型転写面１１ａ１２ａ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５０×１０７／℃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、冷却加圧工程中に成形圧力を零にし
たが、レンズ素材の形状あるいは大きさによっては、冷
却加圧工程中に減圧するだけで、金型転写面１１ａ、１
２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂは
常圧に戻るので、減圧するだけでも良い。また冷却中に
、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減圧するか零にすることによって
、更に転写性を向上することができる０本実施例では、
冷却加圧工程中に所定の時間が経過後、−回圧力を零に
したが、レンズ形状、寸法によっては二回以上実施すれ
ば、効果が大きい。又、冷却加圧時の収縮量によって、
圧力をぬくタイミングを決めても良い。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２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調型１４
と前記上型、下型及び調型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回に
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８■×長さ１０ｍ
ｍの光学ガラス５Ｆ−８（ガラス転移点４２０℃１線膨
張率１００℃〜３００″Ｃで９０　Ｘ　１０−’　／℃
）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を調型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１０ｖポアズとなっている０
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２　ｋ　
ｇ　／　ｍ　ｒ＋（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型
と、前記上型と下型と調型で囲まれる空間に供給された
際にできた上型１１と調型１４の間の隙間が加熱加圧中
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。次に、冷却加圧工程に入る。冷却加圧工程中、
所定の時間が経過後−旦成形圧力を雰にし、加圧ステー
ジ１５を上昇して上型ツバ部１１ｃから離す。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１１ｂ、１２ｂ
は常圧に戻る。次に再び加圧ステージ１５を下降し、金
型ツバ部１１ｃと密着させる。この時上型ツバ部１１ｃ
と調型１４の端面は密着している。この時転写面１１ａ
、１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間１１ｂ、１２
ｂは、加熱加圧工程中の空間１１ｂ、１２ｂよりもかな
り小さい容積となっている９次に４３０　’Ｃ迄冷却加
圧を行う、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、１２ｂ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イ／℃以
上であれば、レンズ素材の流動が更に大きくなるため、
レンズ表面の凹部はほとんどなくなる。その後圧力供給
を停止し成形圧力を雰にする。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
。本実施例では、加圧ステージと上型ツバ部が固定され
ていす、型と素材が常に密着した状態で成形されるため
に、転写性が非常に向上する。

以上の実施例では、冷却加圧工程中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１１ｂ、１２ｂは常圧に戻るので、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１
５及び成形ステージ１６と密着する上、下型ツバ部１１
Ｃ９１２ｃの外側に、リング状の胴壁あるいはブロンク
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。

成形途中に於いて、冷却加圧工程で一旦圧力供給を停止
し、加圧ステージを上昇させ上型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２面積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冷却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。又、軸ズレも防止できる。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、金型と胴壁によって容易に保
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
ＸＩＯ−’／’Ｃ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
くすることができる。

【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ための成
形装置の断面図、第３図は御所的な成形プロフィールを
示した図、第４図〜第７図は従来の成形装置及びレンズ
素材の断面図である。 １１・・・・・・上型、ｌｌａ・・・・・・金型転写面
、ｌｌｂ・・・・・・空間、ｌｌｃ・・・・・・上型ツ
バ部、１２ｃ・・・・・・下型ツバ部１，１２・・・・
・・下型、１２ａ・・・・・・金型転写面、１２ｂ・・
・・・・空間、１３・・・・・・レンズ素材、　　１４
・・・・・・胴壁、１５・・・・・・加圧ステージ、１
６・・・・・・成形ステージ。

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
   において、加熱加圧工程終了後、冷却加圧工程中に成形
   圧力を少なくとも一回以上減圧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、冷却加圧工程中に成形圧
   力を少なくとも一回以上零に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）上下型と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。