JPH04164826A - ガラスレンズ成形装置および製造方法 - 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ＣＬ　　光学機器に使用されるガラスレンズを精
密ガラス成形により形成すＬ　ガラスレンズ成形装置お
よびその製造方法に関すも 従来の技術 返電　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　現在各社では量産段階にあム 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さなし℃ 従って、例え（瓜　特開昭５８−８４１３号公報ガラス
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　抽気　押圧成形するのが一般的な成形方法であａ 以下図面を参照しなが収　上述した従来の成形方法につ
いて説明すも 第４図は従来法のひとつにより、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ム ４４は成形されたレンＸ　　４１、４２は一対）成形皿
　４３は胴型であム　４５はヒーター、　４６．４７は
加圧機構を有する成形装置の一部であム ガラス素材を成形型の中に供給し　ヒーター４５により
型およびガラス素材をガラスの軟化点近傍の温度まで加
熱Ｌ　　４１、４２の型によりガラス素材を加圧変形す
ム 変形が終了後は成形されたレンズを徐々に冷却してレン
ズが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（よ　光学用のガラス
レンズの成形温度は５００〜７００℃の高温であるた数
　型およびガラス素材の抽気　加圧変態　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も その結果　成形装置の能率が上がらずに成形に要するコ
ストが高いという課題を有すもまた成形サイクルを短縮
するためにガラスを変形して十分冷却しないうちに型を
開く力＼　または加圧せずに冷却すると、レンズとして
必要な精度が得られないという課題があっ九 そこで発明者ら１上　上記課題を解決すべく特開昭６２
−２９２６２９号公報においてガラスレンズ成形装置を
開示し九 この成形装置で（よ　投入できる型面数は装置内に配設
されたステージ数の半分であり、更に大量生産を可能と
する改良が望まれていも あるｂ箇表　　その後の型構成の改良もあいまって、変
形後に冷却しながら加圧する重要性もうすらいできた 本発明は上記課題に鑑べ　高い形状精度と面精度を有し
　か２　コストの安いレンズを短時間でプレス成形する
ことのできるガラスレンズ成形装置　および製造方法と
、同法で得られたガラスレンズを提供することを目的と
すム 課題を解決するための手段 上記課題を解決するためく　本願発明のガラスレンズ成
形装置（よ　一対の成形型と側型からなる成形ブロック
を加熱する複数個の加熱ゾーンと、前記成形ブロックの
成形型を加圧する加圧ゾーンと、前記成形ブロックを冷
却する複数個の冷却ゾーンと、前記前記各３つのゾーン
を内包するチャンバーと、前記成形ブロックを加熱ゾー
ン、加圧ゾーン、冷却ゾーンに順次搬送する搬送手段と
、前記成形ブロックをチャンバー内に搬入し　またチャ
ンバー内より搬出するためＱ　開閉シャッターを有する
投入口と投出口と、非酸化性ガスを前記チャンバー内に
送りこむガス供給口を具備すムまた　本願発明のガラス
レンズの製造方法はガラス素材を挟持する一対の上記　
下型を有する成形型と側型からなる成形ブロックを、そ
の上下面から加熱する１つもしくは複数の加熱工程と、
前記成形型を介して前記ガラス素材を変形する１つもし
くは複数の変形工程と、変形が完了したのち、　成形ブ
ロックをその上下面から冷却する１つもしくは複数の冷
却工程とを具（ＩＩＩＬ　　上記抽気変ゑ　冷却の各工
程を上記の順序で実施するものであも 作用 本発明は複数の温度制御手段と圧力制御手段を同一チャ
ンバー内に配設することにより所定の熱容量を有する成
形ブロックを最も熱効率の高い節気　変ゑ　冷却ができ
ることに作用す一実施例 以下本発明のガラスレンズ成形装置の一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明すもまず第１図を用いて
本実施例の構成を説明すムチヤシバー１内に設けられた
架台２上に加熱ステージ３．４．５、変形ステージ６、
冷却ステージ７、８、９が横方向（図面左右方向）−列
に配置されていも　、かつ、　その上方には上記各ステ
ージと相対するが如く加熱ブロック１０，１１、１２、
変形ブロック１３、冷却ブロック１４、１５．１６が配
置されている。この装置　各ステージ（表土ブロックと
下ブロック（例えば加熱ブロック１２と加熱ステージ５
、変形ブロック１３と変形ステージ６、冷却ブロック１
４と冷却ステージ７等）で構成されていも 上下方向に相対した各ステージと各ブロックとの阻　即
ち各ステージの上ブロックと下プロ・ツクの間は　上型
１７、下型１８、側型１９、ガラス素材２０が構成する
成形ブロックＡの高さより所定量だけ大きく設定してい
も 加蛛　変ゑ　冷却工程の各上ブロック２２、２４はプレ
スシリンダー２１を介して所要ストロークだけ上下（図
中Ｚ方向）動可能に装備されいも加熱ステージ３．４．
５、変形ステージ６、冷却ステージ７、８とこれらに相
対する各上プロ・ツク２２には所望の温度上昇可能なヒ
ーター２２が埋設されていも 冷却ステージ９、冷却ブロック１６には成形ブロック全
体を効率的に冷却させるた八　冷却水の取入口２３およ
び取り出し口２４が外部温調器（図示せず）と接続され
ていも また各ステージ２２．２４、各ブロックｌＯ〜１６には
熱電対（図示せず）が埋設され所定の温度検知をおこな
っていも 上記チャンバー１内の雰囲気コントロールに（よ非酸化
ガスとして不活性ガス等のガス吹き出し口２５がチャン
バーの上部二カ所に接続されていもまた　それぞれのス
テージには成形ブロックの移送が可能な様に各ステージ
が同一面上に設置されており、加熱ステージ３とチャン
バー外部とは成形ブロックの投入口２６を介して準備台
２７と連設されていも チャンバー１内の右側面に設けられた投入口２６には開
閉自在のシャッター２８がもうけられ他方の左側面には
出口２９が設けられシャッター３０と型費は台３１が連
設されていも 成形ブロックＡをチャンバー１内の加熱ステージ３上に
移送する手段として、シリンダー３２が押し棒３３をＸ
の一方向に所定量押し込むことによりおこなえも 次！ζ　ステージ間の成形ブロック移送手段を第２図を
用いて説明すも　第２図（よ　第１図の平面図であム 成形ブロックの移送は　移送装置３４によって行われム
　すなわ板　チャンバー１の背面に配置した駆動シリン
ダー３５、３６を介して竿３７によってそれぞれステー
ジ間の配設ピッチと同一ピッチだけ移動すム　駆動シリ
ンダー３５、３６は所定ピッチのＸ方向と所定量のＹ方
向だけ前後左右に自在に移動できるものであａ 次に上述した成形装置を用いてレンズを成形する工程を
第１図〜第３図に基ずいて説明する。

上型１７、下型１８、側型１９の内部にガラス素材２０
を入れて成形ブロックＡとＬ　準備台２７上に載置する
。

成形装置はまず、突き出しシリンダー３８によって型受
は台３１上の成形ブロックＡを前方方向の成形ブロック
Ｂの位置まで移動させた後、突き出しシリンダーは元の
位置に戻る。

次に取り出し口２９のシャッター３０が開かれると同時
に前述した移送手段を用い駆動シリンダー３５を−Ｙ方
向に所定量移動することによって竿３７が前方方向に突
き出され　続いて駆動シリンダー３６を−Ｘ方向に移動
すも この動作で各ステージ上の成形ブロックは順次、次のス
テージに移送されも　例えば冷却ステージ９上にある成
形ブロックＡは取り出し口２９を通過し型受は台３１上
に移動されも 続いて竿３７は駆動シリンダー３５、３６で＋Ｙ方は　
＋Ｘ方向の順で元の位置に戻り、同時にシャッター３０
は閉じも 続いて投入口２６のシャッター２８か開かれ準備台２７
上の成形ブロックＡはシリンダー３２、押し棒３３によ
って−Ｘ方向に移動させ加熱ステージ３上に載置すム　
シリンダー３２が元に戻るのと同時にシャッター２８は
閉じも 順次この動作を一定時間ごとにくり返してレンズ成形を
連続的に行うものであム シャッター３０の開放時はガス吹き出し口２５から一定
圧力のＮ２ガスが供給されてチャンバー１内のガス圧は
高められており、ガスの流れは取り出し口２９からチャ
ンバー外部に流れ出しレンズ成形には悪影響を及ぼさな
（〜　すなわ板　チャンバー１の両側面に設けられたシ
ャッター２８およびシャッター３０の開閉は成形ブロッ
クの投入取り出し時において、どちらか一方は閉状態で
あムその理由は両方のシャッターを同時に開は移送時と
同時に成形ブロックを投入することによる時間短縮の利
点よりｋ　同時に開けることによってチャンバー内圧の
バランスがくずれて外部の空気が流入する（トンネル効
果）ことによ４　チャンバー１内の雰囲気の乱れをなく
し　安定した雰囲気中で成形を行う理由からであム チャンバー１内に投入された成形ブロックＡ　Ｌ加熱ス
テージ３上に載置されると同時に上方より加熱ブロック
１０が成形ブロックＡの上型１７に当接するまで下降す
も　すなわち成形ブロックの上下面より効率的な加熱が
行われも ここで、加熱ゾーン即ち加熱ステージおよび加熱ブロッ
クが配置されるゾーンにおいて、加熱ステージおよび加
熱ブロックを複数段にした第一の理由法　熱伝導率の異
なる上下型および側型と、ガラス素材を所定温度（変形
温度）に達するまでに温度差の無い均一な加熱を効率的
に行うことであム　第二の理由は成形されたレンズ外観
の良否を決定ずけるガラスからの飛散物を最小限におさ
えるたべ　最適な加熱温度条件とするためであムもちろ
ん加熱ステージと加熱ブロックの熱容量と電力パワー、
成形ブロックの熱伝導率と熱容量等が計算されていも 加熱された成形ブロックＡＣ表　　第２図にしめず移送
用の竿３７が−Ｙ方向（手前側）に動き、成形ブロック
が各ステージ上を直線的に移送出来るようにしたガイド
レール３９にそって−Ｘ方向（図面左側）に所定量Ｐだ
け移動し　次の加熱ステージ上に載置されも その丸　竿３７は＋Ｙ方向（後ろ側）に動き、成形ブロ
ックから離れて後十Ｘ方向（右側）に所定量Ｐだけ戻り
移送を完了すａ 成形ブロックＡは　加熱ステージ３．４、５上に一定時
間待機し　同時に加熱ブロック１０、１１、１２によっ
て待機時間内で上下面より加熱され一定時間ごとに順次
移送されて加熱を完了す４本実施例において（戴　成形
レンズ外径が２０ｍｍ程度のものでは３段による加熱方
式が最も効率的で、　しかも加熱時におけるガラス素材
からの飛散物もなくレンズ外観も良好であった 次に成形ブロックＡ　ｉ＆　　前述した手段によって加
圧ステージ６上に移送されも　加圧ステージ６および加
圧ブロック１３の温度設定Ｃヨ　　ガラス素材２０が変
形可能な温度となるように設定され移送後ただちに加圧
ブロック１３を介してプレスシリンダー２１で−Ｚ方向
に加圧されガラス素材２０を変形させる。変形完了後一
定時間経過したのちプレスシリンダー２１は＋Ｚ方向に
上昇し変形が完了すａ 次に成形ブロックＡ（表　冷却ステージ７上に移送され
　冷却ブロック１４が当接されて冷却されも　その徽　
成形ブロックＡは冷却ステージ８上に移送され　さらに
レンズの冷却が行なわれム特Ｌ　　成形レンズの形状精
度ζ友　上記２段の冷却工程において如何にガラス転移
点付近をうまく冷却するかで決定されも 本実施例においては第２の冷却１毘　すなわち冷却ステ
ージ８、冷却ブロック１５の温度設定がガラス転移点以
下に設定されており、成形ブロックの冷却スピードは移
載直後に早く、時間経過にしたがって徐々に遅くなり、
ステージ上に待機する一定時間内にガラス転移点を通過
し　さらに設定温度と同一温度まで冷却されも さらに成形ブロック＆友　冷却ステージ９、冷却ブロッ
ク１６によって取り出し可能な温度まで冷却され　３段
の冷却工程を経て型費は台３１に移送されも 以下このように成形ブロックは一定時間毎に順次　各節
気　変形　冷却の７段の工程を経て成形レンズが完成す
も 本実施例において、各ステージ、各ブロックの温度設定
は通常一定温度に保持されており、順次移送され温度の
異なる成形ブロックと、各ステージおよび各ブロックと
の間に生ずる温度差は所定時間（マシンタクト）内に解
消される時間設定がされていも 本実施例の成形装置　成形方法により成形タクトをより
短縮する手段（友　すなわち節気　変態冷却の段数を限
り無く多くすれば解決出来るが反証　金型面数が多くな
る欠点を有すム したがって本装置および本方法は上述した不都合を回避
し目的の成形レンズの犬き汝　要求されるレンズの精度
　ガラス素材の熱特性などから最適な段数を決定し九 上記の構成とすることで、従来例では成形に約９０秒以
上要していたものが６０秒以下に短縮することが可能と
なった 第３図は抽気　変態　冷却の各プロ・νりの構成をさら
に詳細に示すもので、上下自在に可動するプレスシリン
ダー２１のフランジ部５４に水冷管５５が設けてあも この水冷管５５の出入り口はチャンバー外部に接続され
　水冷管中を流れる冷却水は所定の温度に調節されてい
も さらに抽気　変形　冷却の各ブロックの中心部には離型
ピン５１が埋設されていも　この離型ピン５１＋１　　
各ブロックと成形ブロックの上型１７が吸着あるいは密
着によって上方に持ち上げられ成形作業に支障をきたす
ことを防ぐためのものであム　離型ピン５１は圧縮バネ
５２によって各ブロックの下方端面より１ｍｍ程度突き
出ていも成形時に発生する上型と各ブロックの吸着ある
いは密着は　この圧縮バネ５２のバネ圧により強制的に
離型され４！　　バネ圧の設定は成形レンズの性能に支
障のない程度の２００ｇｒｍ−ｆに設定されていも フランジ部５４と各ブロック５３の固定ζよ　断熱板５
６を介して取り付は板５７を用い固定ネジ５８によって
取り付けていも　さらに取り付は板５７とフランジ部５
４（表　取り付はネジ５９によって固定されていも 九　本実施例では離型手段としてバネ圧による構成とし
たが、　上側の各ブロックの上型当接面に溝加工を施し
　当接面積を少なくして上型との吸着、密着を防止する
方法も考えられる。

さらに本実施例では各ステージと各ブロックに応じた一
定温度条件とした　その理由（よ　特に冷却工程におい
て成形ブロックが上下からの均等な冷却速度で冷却され
た場合において、上下面の形状がほぼ均等なレンズでは
通常反りのないレンズ成形が実現できるからであム しかしなか収　上下面の形状が大きく異なるレンズ（例
えばメニ入　平−凸）等においては　必ずしも上述した
均等な冷却速度では逆に反りの発生が顕著に現れも　こ
のような場合の温度条件法反りが発生する方向とは反対
側の温度を高くし上下のレンズ面を固める際に時間差を
設けることによって、反りの制御が可能なレンズ成形が
実現できも 時間差を設ける方法は直接ステージまたはブロックの温
度設定を変え熱伝導によって時間差を設ける方法と、冷
却ブロックを成形ブロックに非当接として輻射冷却によ
って時間差を設ける方法とがあム　前者（よ　金型や冷
却ブロックの当接面が酸化およびガス付着などにより熱
伝導に若干のばらつきが生じも そこで本実施例では　ガラス転移点を通過する第２の冷
却工程において冷却ブロックと成形ブロックを非当接と
することで成形レンズの形状精度が±１μ以内のレンズ
成形を実現できた九　本実施例で成形を行ったレンズ形
状は外径２０ｍ爪　レンズ厚３ｍｍの両凸形状で、硝種
はホウケイ酸バリュウム系用（＼　成形温度５７０℃で
おこなすな　また本実施例では加肱　変ゑ　冷却の各ゾ
ーンＩＬ　　上下に配置されたブロックで構成したが成
形されるレンズ性能と成形時に支障がなければ他の配置
でもよしも 発明の効果 本発明の装置によれば　ガラス素材を熱効率よく節気　
変態　冷却が行え短時間でレンズ成形を行うことが可能
で、　しかも簡単な装置で量産的かつ経済的であり産業
上利用価値の高いガラスレンズ成形装置を提供す４ さらに本発明の方法によれば形状精度の安定したレンズ
成形を行うことが可能で、光学設計上置も望ましいレン
ズを供給することができ、光学機器の安定性に寄与する
ことができも さらに本発明で得られるレンズ（よ　外殼　形状精度、
光学性能ともに優れ　しかもレンズコストを低減でき、
犬なる価値を有すム

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガラスレンズ成形装置の実施例を示す
正断面医　第２図は同実施例装置の平面＠　第３図は同
実施例における離型手段の断面医第４図は従来例の要部
断面図であム ト・・チャンバー、　２・・・架台、　３．４．５・・
・加熱ステージ、６・・・変形ステージ、　７、８、９
・・・冷却ステージ、　１０、１１、１２・・・加熱ブ
ロツ久　１３・・・変形ブロック、　１４、１５、１６
・・・冷却ブロッ久　１７・・・上型　１８・・・下型
　１９・・・胴漿　２０・・・ガラス素材、　２１・・
・プレスシリンダー、　２２・・・ヒーター、　２８、
２９・・・シャッター、　３５、３６・・・駆動シリン
ダー、　３７・・・ス３２、３８由シリンダー、　３９
・・・ガイドレール、　５１甲離型ピン、５２・・・圧
縮バ礼 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　はが２名５ｔ−−
電型ビン ５２−１１ｉ鴇バ半 Ｓ６　−　水　；）　１ ５６＝−断熱　打 ５７−−ＩＢ　汀　恒 ５８−　　圓定年シ Ｓ−取付キジ 第３図 ４１　　　ｒ：　　　型 ４２　−　　下　　　　型 ４３　　胴　型 潟　し・ンズ ４５　　仁−タ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一対の成形型と胴型からなる成形ブロックを加熱
   する複数個の加熱ゾーンと、前記成形ブロックの成形型
   を加圧する加圧ゾーンと、前記成形ブロックを冷却する
   複数個の冷却ゾーンと、前記前記各３つのゾーンを内包
   するチャンバーと、前記成形ブロックを加熱ゾーン、加
   圧ゾーン、冷却ゾーンに順次搬送する搬送手段と、前記
   成形ブロックをチャンバー内に搬入し、またチャンバー
   内より搬出するための、開閉シャッターを有する投入口
   と投出口と、非酸化性ガスを前記チャンバー内に送りこ
   むガス供給口を具備したガラスレンズ成形装置。 （２）加熱、加圧、冷却の各ゾーンは、一対の成形型を
   上下から挟む上ブロックと下ブロックより構成され、か
   つ、加熱および冷却ゾーンには成形型間に配置されたガ
   ラス素材の熱特性に基ずく温度制御手段を、加圧ゾーン
   には圧力制御手段を備えたことを特徴とする請求項（１
   ）記載のガラスレンズ成形装置。 （３）各ゾーンの上ブロックには、上ブロックに当接す
   る成形型の上型を離型する離型手段を設けたことを特徴
   とする請求項（１）記載のガラスレンズ成形装置。 （４）離型手段は、上ブロックに埋設されたピンと前記
   ピンを成形型の上型方向に押圧する押圧手段とで構成さ
   れたことを特徴とする請求項（３）記載のガラスレンズ
   成形装置。（５）成形ブロックを投入口および投出口よ
   り、投入、投出する際において、投入口、投出口のシャ
   ッターは、どちらか一方が閉状態である様に構成された
   ことを特徴とする請求項（１）記載のガラスレンズ成形
   装置。 （６）加熱、加圧、冷却の各ステージおよび成形ブロッ
   クの温度および圧力制御手段が７段からなることを特徴
   とする請求項（１）、（２）または（３）何れかに記載
   のガラスレンズ成形装置。 （７）ガラス素材を挟持する一対の上型、下型を有する
   成形型と胴型からなる成形ブロックを、その上下面から
   加熱する１つもしくは複数の加熱工程と、前記成形型を
   介して前記ガラス素材を変形する１つもしくは複数の変
   形工程と、変形が完了したのち、成形ブロックをその上
   下面から冷却する１つもしくは複数の冷却工程とを具備
   し、上記加熱、変形、冷却の各工程を上記の順序で実施
   してガラスレンズを成形することを特徴とするガラスレ
   ンズの製造方法。 （８）冷却工程において、レンズ形状に基ずき、成形型
   の上型、下型の冷却温度に温度差を設けたことを特徴と
   する請求項（７）記載のガラスレンズの製造方法。 （９）温度差を設ける手段として、複数の冷却工程のう
   ち少なくとも一つの工程において、上ブロックが成形ブ
   ロックに非接触であることを特徴とする請求項（８）記
   載のガラスレンズの製造方法。 （１０）複数の冷却工程のうち、第２の冷却工程の温度
   設定が、ガラス転移点以下であることを特徴とする請求
   項（７）、（８）または（９）の何れかに記載のガラス
   レンズの製造方法。 （１１）加熱工程が３段で、変形工程が１段で、冷却工
   程が３段であることを特徴とする請求項（７）記載のガ
   ラスレンズの製造方法。