JPH0369520A - 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 従来のレンズのブレス成形方法を、ガラスの場合につい
て第４図〜第７図を用いて説明する。

−Ｃ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２、下型３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。レンズ素拐」
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３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がある。し
かしこの様な素材を用いて成形すると、第４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
傍がなしんでしまい、密閉空間７ができる。−・旦密閉
空間ができると、成形完了特進密閉空間が存在し、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５
図を用いて説明する。

下型３は連結棒３ａを介してムース３ｂに固定されてお
り、上型２は連結棒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Ｇこ達した時点で、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−Ｌ型が上下に振動加圧するが、例えばサーボパル４
ｊ　Ｉ　Ｏ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割まで行ない、残りの１割を定常
加圧で成形する。全加圧ストじ１−りに達したとごろで
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ｌ−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６（１−２４６２３１
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、レンズの形状を決定する上
型が成形途中ず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、下型との位置合わセが非常
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ゲを生ずる原因とな
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減圧する方法に於
て、加熱加圧工程終了後、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し、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。金型とレンズ素材が常に密
着した状態で成形されることが望ましく、成形型の転写
面の半径Ｒｍとレンズ素材端面の半径Ｒｇの関係がＲｇ
　＞　Ｒｍでありレンズ素材は、円柱形状であるとき特
に有効である。

作用 り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 以下本発明の第一の一実施例について図面を参照しなが
ら説明すると、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く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１
２は下型ツバ部１２ｃの大きさに合わせて座くりの入っ
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、
」二型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、或い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工程から戒っ
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祠を任意の厚さま
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ＬＪ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４．５ｍｍＸ長
さ５ｍｍの光学ガラス５Ｆ−６（ガラス転移点４２１　
’Ｃ１線膨張率１００°ｃ〜３００°ｃで９７Ｘ１０７
／’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１
３ば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、レンズ素祠の温度が５３０　’Ｃ
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
ラス素材の温度ば、１０幻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。すなわち
この時点から加熱加圧工程が始まる。この時の圧力は２
　ｋｇ　／　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。加熱加圧工程終了時点は
、レンズ素材には金型転写面が完全に転写されていない
部分があり閉した空間となっており、成形圧力によって
内圧が高くなっている。加熱加圧工程終了時点で一旦成
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とレンズ素利端面で囲まれる空間］］ｂ
、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１
２ｂをレンズ素材と密着させる。この時転写面１１ａ、
１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂ
は、加熱加圧工程終了時点の空間１１ｂ、１２ｂよりも
、小さい容積となっているか、或いはほとんどなくなっ
ている。

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／
ｍｍ２以上の圧力を圧力ポンプからの供給を継続する。

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１
１ａとレンズ素祠を離型する。

前記圧力を零にする直前に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の転写面］、　２　ｂをレンズ素材
と密着させる。この時転写面１１　ａ１２ａは、レンズ
素材に完全に転写され、冷却加圧工程開始直前のレンズ
素材の端面で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂは、はとんど
なくなっている。

又、加熱中の粘度より幾分高い粘度状態である冷却加圧
工程中に圧力を抜く為に、」二型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。

次に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。加熱加圧工
程終了後、成形圧力を抜くことによって金型転写面１１
ａ１２ａとレンズ素利端面で囲まれる空間１．１　ｂ１
２ｂはかなり小さくなっており、さらに冷却加圧工程中
に成形圧力を抜くこと乙こよって空間１１ｂ。

１２ｂはほとんどの場合なくなっている。まれに、冷却
加圧工程中に成形圧力を抜くことによってなくならなか
ったレンズ素材端面の凹部は、冷却加圧工程中にガラス
素材の収縮に什う流動により、更に小さくなりほぼ完全
に金型面が転写される。

又、レンズ素材の線膨張が５０ｘｌＯ７／’Ｃ以上であ
れば、ガラス素材の収縮による流動が十分に１ 得られるため、レンズ表面の凹部はなくなり易くなる。

以上の実施例では、加熱加圧工程終了時点と、冷却加圧
工程中に各々１回ずつ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、加熱加圧工程終了
時点と、冷却加圧工程中に各々減圧するだけで、金型転
写面１１ａ、１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間１
１ｂ、１２＋）は常圧に戻るので、減圧するだけでも良
い。

更に、上型１１とレンズ素材は密着したままで成形圧力
を零にするかもしくは減圧すれば、レンズ素材の熱分布
やエアーの巻き込め防止の点で望ましい。

本実施例のように、上型１１とレンズ素材を成形圧力を
零にする際に離型すると、エアーの巻き込みが発生し、
レンズ素材表面の特に金型転写面が転写された良好な面
に小さな凹部が発生する場合があるが、冷却加圧Ｔ程時
に成形圧力を零にすることによって、四部は完全になく
なるかあるいは、レンズ性能に影響のない大きさになる
。

２ 本実施例では、加熱加圧工程終了時点及び、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１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。

以下第二の一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（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１
４と前記−に型、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、端面は
鏡面である。この素材を両端面が」１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
カロ圧ステージは、成形途中に任意の圧力に減圧あるい
は零にできる３ ようになっている。］、　６　Ｌｊ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５ｍｍＸ長さ６ｍｍの光学ガラス５Ｆ−８（
ガラス転移点４２０°Ｃ，線膨張率ｉｏｏ°Ｃ〜３００
　’Ｃで９０×１０／°Ｃ）の円柱体であり、この素祠
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に合わセて押入し、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５
３０　’Ｃに力１１熱する（予０１ｈ加熱工程）。レン
ズ素祠の温度が５３０°Ｃになった時点で、レンズ素材
の粘度は１０１０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／ｍｍ２以」二が良い。レンズ素
材が上型と下型とからなる加工型ど、−に型と下型を位
置決めする胴壁と、前記上型と下型と胴壁て囲まれる空
間乙こ供給された際にできた上型１１４ と別型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１−ローク長を全加熱加圧スＩ・ロー
フと言う。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１
０９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、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。

加熱加圧工程終了後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を上昇して上型シバ部１１ｃ
から離ず。前記圧力を零にする直前、正圧になっていた
金型転写面１１ａ　　１２ａとレンズ素祠端面で囲まれ
る空間１１ｂ、１２ｂば常圧に戻る。

次に再び加圧ステージ１５を下降し、金型１１のツバ部
と加圧ステージ１５を密着させる。成形圧力を零にした
時にも、金型１１の転写面１１ｂ及び金型１２の転写面
１２ｂは、レンズ素材と接触したままである。この時転
写面１１ａ　　１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間
１１．ｂ、１２ｂ５ は、加熱加圧工程終了時点の空間１１ｂ、１２ｂよりも
、かなり小さい容積となっている。

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−旦成形圧力を零にし、加圧ステージ１５を
」１昇して上型ツバ部１１ｃから離ず。

前記圧力を零にする直前、正圧になっていた金型転写面
１１．ａ、１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間１１
ｂ、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
密着させる。この時上型ツバ部１１ｃと別型１４の端面
は接触したままである。この時転写面１１ａ、１２ａと
レンズ素材端面で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂは、冷却
加圧工程開始直ｌ′ｉ′１１の空間１１ｂ、１２ｂより
もかなり小さい容積となっているか、あるいは殆どなく
なっている。

次に４３０°Ｃ迄冷却加圧を行う。まれにレンズ素材面
に、小さな四部が冷却加圧工程中に成形圧力を抜いた後
にも残っている場合があるが、冷却加圧工程中のレンズ
素材の収縮による流動により、６ 金型転写面１１ａ、］、２ａとレンズ素材端面で囲まれ
る空間１１ｂ、１２ｂは完全になくなる。

又、レンズ素材の線膨張率が５０ＸＩＯ／’Ｃ以上であ
れば、レンズ素材の収縮による流動が充分に得られるた
め、レンズ表面の凹部はなくなり易くなる。その後圧力
供給を停止し成形圧力を零にする。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−にの実施例では、加熱加圧工程終了時点と冷却加圧
工程中に成形圧力を各々１回ずつ零にしたが、レンズ素
材の大きさによっては各々減圧するだけで、金型転写面
１１ａ、１２ａとレンズ素材端面で囲まれる空間］、Ｉ
ｂ、１２ｂは常圧に戻るので、金型転写面１１ａ、１２
ａとレンズ素材で囲まれる空間１１ｂ、１２ｂは常圧に
戻るので、減圧するだけでも良い。

第８図に示す成形型の転写面の半径Ｒｍと、し７ ンズ素祠端面の半径Ｒｇの関係がＲｇ＞Ｒｍであるとき
、成形金型転写面とレンズ素拐端面で囲まれた閉した空
間ができるため、本実施例で行う成形方法をとれば、特
に効果がある。また、本実施例で使用した、第５図に示
すような円柱形状のレンズ素材を成形する場合に特に有
効である。又、レンズ厚を調整する別型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と密着する上、下型ツバ部］
、１ｃ、１２ｃの外側に、リング状の胴型あるいはブロ
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■６の間隔を調整する方法でも良い。又、冷却加圧
工程及び冷却工程等の各工程を、別ステージに移動して
行う型移動方式を採用しても、全く同し性能のレンズを
得ることができる。

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
加圧工程終了時点と冷却加圧工程中８ で−・旦圧力供給を停止し、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
巻き込めによる成形不良がなくなり、形状精度、面積度
共に優れたレンズを成形できる。

また」１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成形が可能であるために、上下型
の精度をそのままレンズ素材に転写できる。又、輔ズレ
も防止できる。

更に上下の金型とレンズ素祠が冷却加圧工程終了時点ま
で常に密着した状態で成形することが可能であるために
、レンズの両面の傾きを成形ステージと加圧ステージ或
いは、金型と別型によって容易に保証できる。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。

一方、成形圧力を零にするか減圧する際に、金型とレン
ズ素材を離しても、冷却加圧工程で成形圧力を零にする
か減圧することにより、所望のし９ ンズ性能を得ることができる。レンズ素手イの線膨張率
が１００’Ｃ〜３００’Ｃテ５０　Ｘ　］　０／’ｃ以
上あれば、冷却加圧成形の時、金型転写面の形状とレン
ズ素祠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図は一般的な成形プロフィールを
示した説明図、第４図〜第７図は従来の成形装置及びレ
ンズ素材の＄渡図、第８図は一般的な成形型とレンズ素
材の断面図である。 １１・・・・・・上型、ｌｌａ・・・・・・金型転写面
、Ｉｌｂ・・・・・・空間、ｌｌｃ・・・・・・」二型
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・・・
・・別型、１５・・・・・・加圧ステージ、１６・・・
・・・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
   であって、加熱加圧工程終了後に成形圧力を少なくとも
   一回以上減圧し、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に成形圧力を少なくとも一
   回以上零にし、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）成形型の転写面の半径Ｒｍとレンズ素材端面の半
   径Ｒｇの関係がＲｇ＞Ｒｍ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（３）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接触した状態であるこ
   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。