JPS62292635A - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は大きな中心厚を有する無研摩ガラスレンズの成
形方法に関ずろ。

従来技術 無研摩ガラスの製造方法は、ノズル先端から溶融ガラス
を滴下し、落下ガラス滴を下金型で受けて、プレス成型
する液滴法が、レンズの表面に傷、砂目、ツヤ−マーク
などの欠陥のないレンズを得る優れた方法として、本発
明者らにより開発され既に出願済みである（特願昭５９
−２６７０５８号）。

液滴法を第６図に示す。液滴法は、まずルツボ（１）中
で溶融したガラス（２）をノズル（４）の先端である一
定の大きさの液体状の滴にする。ルツボ（１）からノズ
ル（４）の先端まではヒーター（５ａ）〜（５ｄ）によ
り、溶融したガラスが冷えて固体状にならないように、
加熱されている。次に所定の大きさと温度に制御された
ガラス滴（６）をノズル（４）の先端から自然落下させ
た状態（以下、そのようなガラス液滴をガラスゴブとい
う）で、そのガラスゴブの落下地点に設置した適当な金
型に捕集し、」二型でプレスする。

従来は、ガラスゴブ（７）を１滴だけ金型上に捕集する
のみで、それをプレス成形しガラスレンズを得ていた。

それ故、得られるレンズはレンズの直径（以下、外径（
Ｒ）という）に比ベレンズの中心厚（以下、心厚（し）
という）か小さいもの、通常ｔ／Ｉ’？が約０５より小
さいものしか得られなかった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、液滴法の応用の幅を広げるととらに、中心厚
の大きな（（ｔ／Ｒ）≧０．５）無研摩ガラスレンズの
成形方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明は液滴法でガラスレンズを形成するに
際して、ガラスレンズを２滴以上のガラス滴より形成す
ることを特徴とするガラスレンズの成形方法に関する。

液滴法で２滴以上のガラス滴を積層する方法を第１−ａ
図〜第１−ｄ図、第２−ａ図〜第２−ｅ図および第３−
ａ図〜第３−ｄ図の３例を示し説明する。

以下、第１−ａ図〜第１−ｄ図に示した工程を踏む方法
を「方法ｌ」と、第２−ａ図〜第２−ｅ図に示した工程
を踏む方法を「方法２」と、第３−ａ図〜第３−ｄ図に
示した工程を踏む方法を「方法３」という。

方法ｌにおける各工程を説明する。

第１−ａ図は、液滴法でノズル（４）の先端から滴下し
た第１のガラスゴブ（２８）が所定の形状を有する下金
型０．（２９）上に滴下する様子を表わす。

第１−ｂ図は、下金型１２（２９）土に滴下した第１の
ガラスゴブ（２８）を所定の上金型Ｑ（３０）でプレス
した状態を表わす。

第１−ｃ図は、第１−ｋ１図でプレス成形した第１のガ
ラスゴブ（２８）上に液滴法でノズル（４）の先端から
滴下した第２のガラス滴（３１）が滴下する様子を表わ
す。

第１−ｄ図は、第【のガラスゴブ（２８）上に滴下した
第２のガラスゴブ（３１）を所定の上金型ｍ（３２）で
プレスした状態を表わす。

方法ｌの工程をさらに繰り返すと第２のガラスゴブ（３
１）の上に第３、第４のガラスゴブ（図示せず）の滴下
を繰り返すことにより所望の厚さを有する中心厚の大き
なガラスレンズを作製することができる。

方法ｌに従うと、ｔ／Ｒ＝０．５〜３の程度を有するガ
ラスレンズを作製することかできる。

方法２における各工程を説明する。

第２−ａ図は、液滴法でノズル（４）の先端から滴下し
た第１のガラスゴブ（２８）が所定の形状を有する下金
型ｍ（３３）上に滴下する様子を表わす。

第２−ｂ図は、下金型ｍ（３３）上に滴下した第１のガ
ラスゴブ（２８）を所定の上金型ｎ（３４）でプレスし
た状態を表わす。

第２−ｃ図は、第１のガラスゴブ（２８）を上金型ｍ（
３３）でプレス（第２−ｂ図）後、プレス成形された第
１のガラスゴブ（２８）を上金型ｎ（３４）に付着させ
て、ガラス液滴の滴下位置から移動させた状態を表わす
。

第２−ｄ図は、第２−ａ図とは別に液滴法でノズル（４
）の先端から滴下した第２のガラスゴブ（３１）か所定
の形状を有する下金型ｎ（３５）に滴下する様子を表わ
す。

第２−ｅ図は、下金型ｎ（３５）上に、滴下した第２の
ガラスゴブ（３１）を、止金型ｎ（３４）上に付着した
第１のガラスゴブ（２８）でプレスする様子を表わす。

方法２に従うと、ｔ／Ｒ＝０．５〜３の程度を有するガ
ラスレンズをより効率的に作製することができる。

方法３は、第１のガラスゴブ（２−８）が下金型Ｑ（２
９）に滴下後（第３−ａ図および第３−ｂ図）ひき続い
て第２のガラスゴブ（３１）を滴下しく第３−ｃ図）、
上金型１（３２）でプレス（第３−ｄ図）するもので第
１ガラスゴブのプレス工程を踏まない以外は方法ｌと同
様の方法である。方法ｌと比べて工程を簡略化すること
ができる。一方、方法１と比べてｔ／Ｈの大きいレンズ
を得にくい等の欠点を有する。

まず、方法ｌをさらに具体的に説明する。方法ｌを実施
するための上下金型の構成例を第４−ａ図に示す。

下金型（１５）は熱盤（１３ａ）を通じてヒーター（１
４）により加熱可能で、温度制御は熱雷対（２７）によ
る検出温度に応答して、ヒーター（１４）の加熱加減を
調整することにより行なえる。

下金型（１５）は金型移動シリンダー（Ｉ９）により左
右に移動可能である。

上金型（１８）は下金型（Ｉ５）と同様に熱盤（１３ｂ
）を通じてヒ・−ター（１４）により加熱制御可能であ
り、プレスンリンダー（２０）により上下動できる。

方法ｌは、第４−ａ図に示した例ては下金型（１５）を
金型移動シリンダー（１９）により、ガラスゴブの滴下
位置（第４−ａ図中点線で図示した位置）に設置するこ
とにより開始する（第１−ａ図に対応）。

下金型（１５）上に滴下する第１のガラスゴブは、表面
の温度がガラスの軟化温度より低く、内部の温度が軟化
温度より高い状態で捕集する。

ガラスゴブの温度は、落下距離、雰囲気温度、ガラス滴
の大きさ、温度、ガラスの熱伝導率、強制的な冷却手段
を設けるか否か等によって異なるし、さらに、下金型（
１５）上に捕集後のガラスゴブの冷却速度が、金型の構
成材料１．金型の設定温度等により異なるので、本発明
の実施に当たっては、それらの条件を考慮することが重
要である。

ガラスゴブは第６図に示すごとく、ルツボ（１）中で溶
融したガラス（２）をノズル（４）の先端から自然落下
させることにより製造する。

ルツボおよびノズルは、通常の光学ガラスの溶融と同様
、ガラスの着色を防ぐために白金製のものを用いるのが
好ましい亦、これに限定されるものではない。

ルツボは攪拌機（３）および加熱用ヒーター（５ａ）を
備えている。

ルツボ（１）およびノズル（４）の温度は加熱ヒーター
（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を調節することにより所望
の温度に保持される。ルツボ（１）およびノズル（４）
の温度はガラスの性質、得ようとするゴブの大きさ等に
応じて設定すればよく、通常５００〜１４００°Ｃの範
囲内である。特に、ノズル（４）の下方部と上方部の温
度は下方部を高く、上方部を低く設定すると、ガラス滴
（６）の滴下を容易にする。好ましくは下方部を５０〜
２００°Ｃ程度、上方部より高くする。

上記の温度は、ガラスの表面張力、即ち、ガラス滴の大
きさに影響するため、重量精度の高いガラスゴブを得る
ためには、この温度を精密に管理する必要がある。ノズ
ル温度、必要ならばルツボ中のガラス温度を精密に管理
するために、これらの温度を自動的に制御する手段を講
するのが好ましい。その手段としてノズル先端でガラス
滴が形成され、落下するまでの時間とノズル先端でのガ
ラス滴の温度とによって制御するのかよい。具体的には
、例えば発光器（８）によってノズル先端を通過する光
線（９）を放射し、その光を感知する受光器（１０）を
ノズル先端に関し、発光器の対面に配置し、ガラス滴の
形成から落下までの時間を測定し、その測定値に対応す
る信号を制御部（１２）に送り、その時間の変化量に応
じてノズルおよび必要ならばルツボに設けられた加熱ヒ
ーター（５ａ。

５ｂ、５ｃ、５ｄ）の通電型を制御する方法等を採れば
よい。

ノズル先端径はガラス滴の重量を左右する一因子である
。即ち、ガラス滴の重量は概ね、ｍｇ＝２πｒγ （ｍ：重量、ｒ：ノズル先端径、γ：表面張力）で表わ
される。一般にノズル先端径は０．５〜１５　ｍｍ、好
ましくは０．５〜１０ｍｍである。ノズル先端径が大き
過ぎると表面張力よりら流出するガラスが勝って、層流
になるのでガラス、商を得ることができない。

ノズル先端から出たガラスは表面張力により平伏になっ
て順次落下する。室温自然落下の場合は、一般に５０ｃ
ｘ以上、好ましくは２００ｃｍ以上の落下距離をとる。

落下距離の調節は、第４−３図中に示した、下金型（１
５）の支持台（２１）を上下に移動すること（その具体
的構成は第４−３図中には示していない）により行なえ
ばよい。その際面性のノズル温度調節に使用したのと同
じ制御手段を用い、受光器および放射温度計からの信号
に基づき制御部を作動させて、支持台を上下し、落下距
離を調節してらよい。　また、ガラス滴を強制冷却して
もよく、その場合はノズル下方から、送風して落下距離
を短かくする方法等を採用してもよい。

落下距離が短かく、ガラス滴表面の温度がガラスの軟化
温度より低くならない場合は受器に接した際ゴブ表面に
ひけ、またはキズか生し易い。

得られたガラスゴブは必らずしら真球状になる必要はな
く、所要のレンズを得るに十分な厚みの楕円球であって
よい。

まｆコ、本発明においては、第６図のように、ガラス滴
の温度を測定する放射温度計（！ｌ）を設けて、その測
定値に関する信号を制御部（１２）に送り、ガラス滴の
形成から落下までの時間の変化量およびガラス滴の温度
に応じて、ヒーター（５ａ。

５ｂ、５ｃ、５ｄ）の通ｉ［ｆｆｉを制御してもよい。

捕集する下金型（１５）は凸型であっても凹型であって
もよい。下金型（１５）は、使用するガラスの軟化温度
より１０〜１５０℃、好ましくは３０〜１００℃低い温
度に加熱した状聾にしておくことが好まし２い。そうす
ることにより面精度の高いレンズが成形できるとともに
、金型とガラスとの融着を防ぐ効果がある。

下金型（１５）は、十分研摩し鏡面加工をした金型を使
用すれば、レンズ作製後、改めて鏡面加工する必要がな
い。

次に、第！のガラスゴブを捕集後、下金型（１５）を金
型移動シリンダー（１つ）により上金型（１８）の下に
右動して、プレスシリンダー（２０）を作動させ、上金
型（１８）を下動し、第１のガラスゴブ（１６ａ）が成
形可能な内にプレスし、（第ｔ−ｂ図に対応）、第ルン
ズ（＋６ｃ）を得る。

方法１で重要なことは第１のガラスゴブをプレス成形後
、上金型（１８）を上動した際、ガラスゴブが上金型（
１８）に付着しない条件および手段を採用することであ
る。

上金型は凸型、凹型あるいは平面型いづれをも使用する
ことかでき、所望するガラスレンズの種類により適宜選
択すればよい。しかし、上金型への付着を防ぐという観
点からは第１のガラスゴブ成型の際は、凹型あるいは平
面型を使用することが好ましく、（凹型）を使用するこ
とが最も好ましい。第１ガラスゴブ（１６ａ）をプレス
した際、ガラスゴブの上金型（１８）へ接触する面積が
、下金型（１５）に接触する面積より小さくなり、プレ
ス後ガラスゴブ（＋６ａ）が上金型（１８）に付着する
可能性が小さくなるためである。しかし、ガラスゴブの
金型への付着は金型温度により大きく依存するので、上
記金型の形状の選択はそのことをも考慮して行なうこと
がより望ましい。

上金型（１８）の温度は、下金型（ｌ・・）の設定温度
より１０〜１００℃、好ましくは２０〜５０℃低く設定
する。ｌＯｏＣの温度差より小さいと、ガラスゴブが上
金型（１８）に付着する可能性が多くなり、１００°Ｃ
より大きいと、プレスした際、ガラスゴブの表面にヒケ
が生じやすくなるからである。

上金型（１８）の表面は、十分研摩し鏡面加工を施すこ
とが望ましいが、第１ガラスゴブのプレスに際しては、
表面の鏡面性はそれ程問題としなくてよい。第１のガラ
スゴブ（１６ａ）の上には、同種のガラスよりなる第２
、第３のガラスゴブが接合され、その接合面は光学的特
性を損なわないからである。

第１のガラスゴブは、その中心厚が所望の厚さになる様
にプレスされる。上金型（１８）は、ガラスゴブが破壊
されず、飛び散らない速変で、下動する。

第１のガラスゴブを上金型（１８）で成形後、プレスシ
リンダーによりがラス滴の滴下位置に右動し第２のガラ
スゴブ（１７ａ）を第１のガラスレンズ（１６ｃ）の上
に滴下させる（第４−ｂ図；第１−ｃ図に対応）。

第２のガラスゴブ（１７ａ）は第１のガラスゴブ（１６
ａ）と同様のものを滴下すればよい。

第２のガラスゴブ（１７ａ）を滴下後金型移動シリンダ
ー（１９）により上金型（１８）の下に右動して第２の
ガラスゴブ（１７ａ）をプレスシリンダー（２０）でプ
レスする。

第２のガラスゴブ（１７ａ）をプレスする際に重要なこ
とは、下金型（１８）をプレスシリンダ−（２０）によ
り下動して停止する位置が、第１のガラスゴブ（１６ａ
）をプレスして停止した位置よりら所望の中心厚分加算
されるに十分な上方であることである。以上のことは、
プレスシリンダーの下動距離を短かくするか、下金型（
１５）を載置している支持台（２１）を下に移動するか
、上金型（１８）を保持しているプレスシリンダー（２
０）を上に移動する等の方法により実施可能であるが、
これらの例示に限定されないことはもちろんである。

第２のガラスゴブ（１７ａ）をプレスする上金型（１８
）は、第１のガラスゴブをプレスしたのと同様の材料で
構成されているものでも異なったものでもよく、凹型、
凸型、非球面型等所望の形状のものを適宜選択すればよ
い。

第２のガラスゴブ（１７ａ）をプレスする上金型（１８
）は、ガラスゴブの軟化温度より１０〜１５０°Ｃ１好
ましくは３０〜１００℃低い温度に加熱した状態にして
おくことが好ましい。そうすることにより面精度の高い
レンズが成形できるとともに、金型とガラスとの融着を
防ぐ効果がある。

第２のガラスゴブ（１７ａ）をプレスする上金型（１８
）は、十分研摩し鏡面加工したものを使用すれば、レン
ズ作製後改めて鏡面加工する必要がない。

次に方法２を第５−ａ図および第５−ｂ図を用いて具体
的に説明する。

方法２は、方法１における第１のガラスゴブ（１６ａ）
をプレスする工程て第１−ｂ図に対応）までは同様に実
施する（第５−ａ図；第２−３図〜第２−ｂ図に対応）
。

方法２で重要なことは第１のガラスゴブ（＋６ａ）をプ
レス成形後、上金型（１８）を上動した際、ガラスゴブ
（１６ａ）が上金型（１８）に付着（第２−ａ図に対応
）されるような条件および手段を採用することである。

かかる観点からは上金型（１８）の温度をガラスの軟化
点より１０〜１５０℃、好ましくは３０〜１００℃低く
設定し、下金型（１５）は上金型（１８）より１０〜１
００℃、好ましくは２０〜５０°Ｃ低く設定する。

また、金型に付した小孔を通じて成形後のガラスゴブを
吸引する手段（図示せず）を採ることらできる。小孔は
ガラスゴブのできるだけ外周に近い所に位置するように
設け、最終ガラスレンズの品質、光学的特性に影響を与
えないようにする。

第１のガラスゴブを上金型（Ｉ８）に付着させた後再び
下金型（１５）を金型移動シリンダ−（Ｉ９）によりガ
ラスゴブの滴下位置に左動し、第２ガラスゴブ（１７ｂ
）を捕集する（第５−ｂ図；第２−ａ図に対応）。捕集
後、金型移動シリンダーにより下金型（１５）を第１の
ガラスゴブ（１６ａ）をプレス形成して得た第ルンズ（
１６ｂ）の下に右動する。

プレスンリンダー（２０）を作動させ、第１のレンズ（
１６ｂ）を第２のガラスゴブ（１７ｂ）にプレスする（
第５−ｂ図；第２−１図に対応）。

方法３は、方法ｌにおける第１のガラスゴブをプレスす
る工程を省略する以外は方法ｌと同じ条件で同様に実施
すればよい。

本発明に従うと、ＣＤピックアップ用単玉非球面レンズ
に適用可能なｔ／Ｉ’（の大きなガラスレンズを無研摩
で容易に得ることができる。

本発明は、さらに方法１、方法２を繰り返すことにより
、さらに中心厚の大きなレンズを得ることも可能であり
、ハニカムコリメータ用レンズの作製も可能である。

実施例１　（方法１の実施） ガラス滴の滴下 底部に長さ１０００ｍｍ先端径５ｍｍの白金ノズルを有
する内容積２Ｑの白金ルツボに重フリントガラス（ＳＦ
　＋　１）Ｉ、８Ｃを入れ、これを攪拌下、１０００℃
（熱電対（２２））に加熱溶融した。滴下ガラス（６）
が９００℃±２°Ｃで滴下間隔が５秒士０．１秒になる
よう制御装置（１２）でヒーター（５ｂ）〜（５ｄ）を
制御してガラスを落下させた。

第４図に示すように下金型（１５）上に第１のガラスゴ
ブ（１６ａ）を滴下し、シリンダー（１９）、（２０）
を作動させてガラスゴブ（ｌＧａ）をプレス成形し、第
ルンズ（１６ｃ）を得る。

続いてシリンダ−（１９）、（２０）を作動させて熱盤
（１３ａ）を滴下位置へもどし、下金型（１５）上にあ
る成形第ルンズ（＋６ｃ）の上に再び第２のガラスゴブ
（１７ａ）を滴下する。次にシリンダー（＋　９）、（
２０）を作動させて（＋６ｃ）、（１７ａ）を重ねてプ
レス成形しレンズを得た。この時金型（１８）、（１５
）は熱電対（２６）、（２７）により各々３８０℃、４
００°Ｃとなるよう制御した。

このようにして得られたレンズは、心厚／外径が１，０
であった。

及鬼飢え　（方法２の実施） 第５図に示すように下金型（１５）上に第１のガラスゴ
ブ（１６ａ）を滴下し、シリンダー（１９）、（２０）
を作動させて第１のガラスゴブ（１６ａ）をプレス成形
し、第ルンズ（＋６ｂ）を得る。

続いて図５に示すようにシリンダー（１９）、（２０）
を作動させて熱盤（１３ａ）を滴下位置へもどし、下金
型（１５）上に再び第２のガラスゴブ（＋７ｂ）を滴下
する。次にシリンダー（１９）、（２０）を作動させて
第２のガラスゴブ（１７ｂ）を成形すると同時に第ルン
ズ（１６ｂ）と融着させレンズを得た。

この時、金型（１８）、（１５）は熱１対（２６）、（
２７）により各々４００℃、３８０℃となるよう制御し
た。

このようにして得られたレンズは、心厚／外径がＩ　Ｏ
であった。

実施例３　（方法２の実施） ２種類の下型をインデクステーブルに取付けて順次回転
させながら実施例２と同様の順序で成形を行−た。（第
２−ａ図〜第２−ｒ図参照）。即ち、一方の下金型ｍ（
３３）にガラスを滴下し、テーブルを回転して上金型ｎ
（３４）で成形を行う。この時、滴下位置（ノズル直下
）には他の下金型ｎ　（３５）がある。この下金型ｎ（
３５）へガラスを滴下して、テーブルを回転し、レンズ
が吸着した上金型ｎ（３４）で成形を行う。

下金型ｍ（３３）で成形される面は第２のガラスゴブと
融着する面であり、ガラスが同一であるからこの面積度
は完成レンズの性能に無関係である。

このようにして得られたレンズは、心厚／外径が１．０
であった。

実施例４　（方法３の実施） 下金型（１５）上にガラスゴブを連続して２コ滴下しシ
リンダー（１９）、（２０）を作動させて滴下ブランク
ス（Ｉ７）をプレス成形しレンズを得た。

このようにして得られたレンズは、心厚／外径が１．０
であった。

発明の効果 本発明に従うと中心厚の大きなガラスレンズ（ｔ／Ｒ＞
０．５）が無研摩で容易に作製可能である。

【図面の簡単な説明】

第１−ａ図〜第１−ｄ図は方法ｌの順序を示す図、第２
−ａ図〜第２−ｅ図は方法２の順序を示す図、第３−ａ
図〜第３−ｄ図は方法３の順序を示す図、第４−ａ図、
第４−ｂ図および第５−ａ図、第５−ｂ図は本発明を実
施するための金型の構成例を示す図、 第６図は液滴法の概略構成を示す図である。 １・　白金ルツボ、　　　２・・・ガラス、３・・攪拌
機、　　　　　４・・・白金ノズル、５ａ〜５ｄ・ヒー
ター、６・・ガラス滴（滴下前）、７　ガラスゴブ、　
　　訃・・発光器、９　・光線、　　　　　１ｏ・・受
光器、１１・・放射温度計、　　１２・・・制御装置、
１３ａ〜１３ｂ　　熱盤、　　　１４　　ヒーター、１
５・下金型、　　　　１６ａ・・・第１のガラスゴブ、
１６ｂ　　第ルンズ、　　１６ｃ・・第１レンズ、１７
ａ・第２のガラスゴブ、 １７ｂ・第２のガラスゴブ、 ｔａｂ・・・金型、　　　　　１９・・・金型移動シリ
ンダー、２０・・プレスンリンダー、 ２１・・・支持台、　　　　２２〜２７・・・熱電対、
２８・・・第１のガラスゴブ、 ２９・・・下金型Ｑ、　　　３０・・・上金型Ｑ１３１
・第２のガラスゴブ、 ３２・・・上金型ｍ１３３・・・下金型ｍ１３４・・・
上金型ｎ１３５・・下金型ｎ０第４−ａ図 Ｉ！６図 ひへ−７ 手続補正書 昭和６１年　７月２２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、液滴法でガラスレンズを形成するに際して、ガラス
   レンズを２滴以上のガラス滴より形成することを特徴と
   するガラスレンズの成形方法。