JPH04124040A - 高精度ガラスレンズの成形方法 - 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】 「発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、ガラスレンズ（プリズム等の他のガラス製光
学素子を含む）を型によってプレス成形する方法に係り
、特にレンズの精度の向上に関するものである。

（従来の技術） 従来の一般的なガラスレンズのプレス成形は、上下一対
の型間に配置したレンズ素材を転移点以上軟化点以下の
温度に加熱すると共に、この一対の型により該レンズ素
材を所定形状まで完全にプレス成形し、成形後に型およ
びレンズを冷却して該レンズを取出していた。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ガラスの熱膨脹係数は、転移点を境にしてそ
れより高温域においてはそれより低温域の数倍と非常に
大きな値を示し、この高温域における熱膨脹係数は、セ
ラミックスや金属等の型材の熱膨脹係数より相当大きな
値であるため、高温域でプレス成形した場合、プレス直
後は所定精度に成形されていても、プレス成形後に転移
点まで温度が低下する間に、型よりレンズの方が大きく
収縮し、いわゆる「ひけ」を生じる。この「ひけヨは、
レンズの大径化に伴って大きく現われ、レンズの精度を
低下させるため、この「ひけ」の解決がレンズ精度の向
上にとって重要な課題であった。

本発明は、転移転以上の温度におけるレンズ素材と型の
無影Ｍ係数の差による「ひけ」をより小さく押えるため
の高精度カラスレンズの成形方法を提供することを目的
としている。

し発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、上下一対の型間に
レンズ素材を配置し、型およびレンズ素材を加熱してレ
ンズ素材をプレス成形する高精度ガラスレンズの成形方
法において、レンズ素材を転移点以上軟化点以下の所定
温度に加熱すると共に、加熱されたレンズ素材が変形す
るのに必要な型締力を与え、一対の型か最終型閉じ状態
の若干手前まで閉じたとき、型およびレンズ素材の加熱
を冷却に切り替え、レンズ素材の温度か転移点付近まで
低下したとき、型が最終型閉じ状態に至るように型およ
びレンズ素材の冷却速度と型閉じ速度の少なくとも一方
を他方に合わせるように制御するものである。

（作用） 型を加熱して型の間に配置されたレンズ素材を転移点以
上軟化点以下の温度に加熱し、型締力を与えてプレス成
形する。プレス成形か進み最終型閉じ状態の若干手前ま
で閉じたとき、型およびレンズ素材の加熱を冷却に切り
替えると、型およびレンズ素材の温度か低下するにのと
き、プレス成形は続行しており、温度の低下に伴う型と
レンズ素材の収縮量の差をプレスによって吸収する。

そして、レンズ素材の温度が転移点付近まで低下したと
き最終型閉じ状態に至らせる。これにより転移点付近以
上の高温域における収縮量の差は吸収される。転移点付
近以下の収縮量の差は、残ってしまうが、この収縮量の
差は比較的小さいなめ、「ひけ」によるレンズ精度の低
下は掻くわずかかもしくは実質的に零に押えられる。

（実施例） 以下本発明の実施例について第１図ないし第２図を参照
して説明する。第１図は本発明の実施に適用するガラス
レンズ成形機の一例を示すもので、フレーム１の上部か
ら固定軸２か下方に向って伸びており、その下端に断熱
リング３を介して上型組立４が図示しないボルト等によ
り取付けられている。上型組立４は、金属製のダイプレ
ート５゜セラミックス等で作られた上型６、ならびにこ
の上型６をダイプレート５に取付けると共に型の一部を
形成する固定ダイアからなっている。

フレーム１の下部には型締装Ｗ８が設けられ、同装置８
によって上下動される移動軸９が、固定軸２と対向して
上方に向って伸びている。移動軸９の上端には、断熱リ
ング１０を介して上型組立４と対をなす下型組立１１が
取付けられている。

下型組立１１は、ダイプレート１２．下型１３ならびに
移動ダイ１４からなっている。

固定軸２には図示しない駆動装置によって上下動される
ブラケット１５が移動可能に係合されている。ブラケッ
ト１５には対をなす型組立４゜１１の周囲を囲む石英管
１６か取付けられいる。

石英管１６の下端は移動軸９が貫通している中間プレー
トＩＡに気密に当接し、型組立４．１１の周囲に大気か
らしゃ断される成形室１７を形成するようになっている
。ブラケット１５には石英管１６を囲む外筒１８が取付
けられ、外筒１８にはランプユニット１９が設けられて
いる。ランプユニット１９は、赤外線ランプ２０、その
後方に配置された反射ミラー２１、水冷バイブ２２なら
びに図示しない冷風供給装置とからなり、型組立４゜１
１を加熱するようになっている。

固定軸２．移動軸９およびブラケット１５には、成形室
１７内を不活性ガス雰囲気にしたり、型組立４．１１お
よび後述するレンズ３０を冷却しなりするためのガス供
給路２３，２４．２５か設けられ、図示しない流量コン
トロールバルブを介して同じく図示しない温度制御装置
によって所定温度にコントロールされた不活性ガスを所
定流量で成形室１７へ供給するようになっている。成形
室１７へ供給されたカスは排気口２６から排出される。

なお、２７は下型組立１１の温度検出用熱電対である。

次いで上記成形機を用いた本発明のガラスレンズ成形方
法について説明する。ブラケット１５を固定軸２に沿っ
て上昇させて成形室１７を開き、下型１３の上にレンズ
素材３０Ａを搬入する。このレンズ素材３０Ａは搬入前
に予熱しておいてもよいが、転移点以下で、さらには酸
化を生じない温度以下であることが好ましい。

次いで、ブラケット１５を下降させ、石英管１６によっ
て成形室１７を閉じ、ガス供給路２３゜２４．２５から
不活性ガスを供給して成形室１７内を不活性ガス雰囲気
にし、ランプユニット１９を作動させて型組立４．１１
およびレンズ素材３０Ａを加熱する。レンズ素材３０Ａ
は赤外線ランプ２０からの輻射熱の大部分が透過するた
め、赤外線ランプ２０による直接加熱はわずかであり、
主として型組立４．１１が赤外線ラング２０によって加
熱される。レンズ素材３０Ａは型組立４゜１１からの比
較的長波長の輻射熱および熱伝導により表面側から加熱
される。型組立４．１１およびレンズ素材３０Ａの加熱
は、温度検出用熱電対２７の出力と、それに基づく赤外
線ランプ２０の出力制御により、型組立４，１１をレン
ズ素材３０Ａの転移点以上軟化点以下の予じめ定めた温
度になるようにコントールして行う。

型組立４．１１が所定温度に加熱されたならば、以後肢
温度に保つと共に、型締装置８を作動させ、移動軸９を
所定の型締力のもとに上昇させる。これにより、レンズ
素材３０Ａは上下の型６．１３によってプレスされ、成
形が行われる。

しかして、第２図に示すように、型組立４゜１１の固定
ダイアと移動ダイ１４が密接する最終型閉じ状態に対し
、すき間Ｃが存在する時点で、赤外線ランプ２０をＯＦ
Ｆにする。すき間ｅの大きさは、以後の冷却過程で生ず
るレンズ３０の「ひけ」による厚さ変化に等しいかこれ
より大きな値がよく、以後の成形を無理なく行うために
はできるたけ小さいほうがよい。すき間ｅが設定値に達
したことの検知は、移動軸９の位置または固定タイ７と
移動ダイ１４の間隔を検知する図示しない位置検出器に
よるか、または成形サイクル時間が比較的安定している
ため、型閉じ開始からの時間等をタイマにより検知して
すき間ｅがほぼ設定値に達したことを検知してもよい。

前記のように赤外線ランプ２０をＯＦＦにし、さらには
ガス供給路２３．２４．２５から好ましくは所定温度に
コントロールされている不活性ガスを供給して型組立４
．１１を冷却する。このとき、型締力は与えられたまま
であり、型組立４゜１１の温度低下に対し好ましくは比
例的にすき間ｅが次第に小さくなり、すき間ｅが零にな
るとき、すなわち所定の厚さのレンズ３０となる最終型
閉じ状態になるとき、レンズ３０の温度が転移点付近ま
で低下するように、不活性ガスの供給量またはその温度
、さらには型締力を制御する。なお、該供給量、温度ま
たは型締力の制御は、実際に成形を行ないつつ図示しな
い位置検出器により型閉じ速度を検出すると共に最終型
閉じ状態に至るまでおよび至ったときのレンズ３０の温
度を温度検出用熱電対２７により検知して、型閉じ速度
に対し型組立４．】１の温度低下速度が遅い場合は、次
回の成形においては不活性ガスの供給量を増加させるか
、またはその温度を下げるか、さらには型締力を減少さ
せるようにして、冷却速度と型閉じ速度を合わせるよう
にする。また、冷却速度の方が速い場合は、供給量等を
上記と逆に変化させるが、最終型閉じ状態に至ったとき
の温度を転移点以下にすると完全な成形ができなくなる
ため、該温度が転移点以上で転移点により近い温度とな
るように制御することが好ましい、なお、温度検出用熱
電対２７の出力とレンズ３０の温度には差があるため、
該出力に補正を加えて「ひけ」をより完全に押えること
が好ましい。

以後は型締力を付与したまま、不活性ガスを供給し続け
、型組立４．１１およびレンズ３０の温度か十分低下し
たところで、不活性ガスの供給を止め、成形室１７を開
き、さらに下型組立１１を下降させて型を開き、レンズ
３０を取出す。

前述した実施例は、加熱源に赤外線ランプ２０を使用し
た例を示したが、これに限らず高周波加熱等地の加熱源
を使用してもよく、また型締装置８を電動サーボモータ
等の電動駆動式として型締力および型閉じ速度を電気的
に制御してもよい等、種々変更可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、プレスによる成形を
行いつつ最終型閉じ状態に至ったときレンズの温度を転
移点付近まで低下させるなめ、転移点以上の高温域にお
ける大きな「ひけ」の発生を押えることができ、より精
度の高いレンズをプレス成形することができる。また、
成形か転移点に対し高い温度から転移点に向かう間で行
なわれ、成形性が劣る転移点付近では成形がほとんど完
了しているため、無理のない成形ができる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に適用したカラスレンズ成形機を
示す概要図、第２図は最終型閉じ状態の若干手前の状態
を示す型組立部分の断面図である。 ２・・・固定軸、３，１０・・・断熱リング、４・・・
上型組立、５・・・タイプレート、６・・・上型、７・
・・固定タイ、 ８・・・型締装置、９・・・移動軸、 １１・・・下型組立、１２・・・タイプレート、１３・
・・下型、１４・・・移動タイ、１６・・・石英管、１
７成形室、 １つ・・・ランプユニット、２０・・・赤外線ランプ、
２１・・・反射ミラー ２３．２４．２５・・・カス供給路、 ２６・・・排気口、２７・・・温度検出用熱電対、３０
・・・レンズ、３０Ａ・・・レンズ素材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上下一対の型間にレンズ素材を配置し、前記型およ
   びレンズ素材を加熱してレンズ素材をプレス成形する高
   精度ガラスレンズの成形方法において、前記レンズ素材
   を転移点以上軟化点以下の温度に加熱すると共に、加熱
   されたレンズ素材が変形するのに必要な型締力を与え、
   前記一対の型が最終型閉じ状態の若干手前まで閉じたと
   き、前記型およびレンズ素材の加熱を冷却に切り替え、
   前記レンズ素材の温度が転移点付近まで低下したとき型
   が最終型閉じ状態に至るように型およびレンズ素材の冷
   却速度と型閉じ速度の少なくとも一方を他方に合わせる
   ように制御することを特徴とする高精度ガラスレンズの
   成形方法。