JPS62297234A - 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 本発明はガラスレンズの成形方法、特に非球面ガラスレ
ンズの成形方法に関する。

従来技術 レンズに非球面を用いろと、ある種の光学系では著しく
性能が改善されることは古くから知られており、乱視用
眼鏡レンズ、強度のルーペ等の非球面光学部品はなじみ
が深い。

現在おこなわれている非球面の作製方法は、研摩除去法
が最も多く用いられているが研摩除去法による非球面ガ
ラスレンズの作製は、非常に高度の技術を必要とし、技
Ｉと称せられるいわゆるカンとかコツに多大に依存して
いる面もあるので、大ｍ生産には向かない。

一方、大量生産に向く非球面ガラスレンズの作製法とし
ては、加熱変形法が知られている。

加熱変形方法は、ガラスが軟化点以上の温度に加熱され
流動性のある状態の時に、型を用いてプレス等によりレ
ンズに成形する方法であるが、成　　　−形されたガラ
スが常温にもどる過程で収縮変形歪みを受易いという問
題がある。その傾向は、得ようとするレンズが厚ければ
厚い程顕著な問題となる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、加熱変形法を用いて非球面ガラスレンズを作
製するに際して、上述した問題点を解消し、収縮変形歪
みの影響を受けにくい非球面ガラスレンズの成形法を提
供することを目的とする。

すなわち本発明は高軟化点ガラスからなるレンズを低軟
化点ガラスの溶融液に接触させ、該レンズの表面にガラ
ス膜を付着させたブランクスを得る第１工程と、該ブラ
ンクスを上記ガラス膜が成形可能な状態でプレス成形す
る第２工程よりなる非球面ガラスレンズの成形方法に関
する。

以下、図面を参照しつつ本発明を説明する。

まず　本発明の第１工程を第１図を用いて説明する。

（１）はルツボ、（２）は低軟化点ガラス、（３）はヒ
ーター、（４）は高軟化点レンズ、（５）はホルダー、
（６）および（８）はシリンダーを表し、レンズ（４）
は真空チャック（６）によりホルダー（５）に保持され
る。

なお、本明細書においては「高軟化点」、「低軟化点」
という用語は、ガラス（２）とレンズ（４）の軟化点の
相対的高低をいう。

本発明において、低軟化点ガラス（２）は、その融点が
高軟化点ガラス（４）の軟化点より５０℃、好ましくは
１００°Ｃ１より好ましくは１５０℃低いガラスの組み
合わせを選択する。５０°Ｃより小さいとガラスレンズ
（４）を溶融ガラス（２）に接触させた際、その接触時
間あるいはガラスレンズ（４）の厚さにも依存するが、
レンズ（４）が軟化状態になるに十分な高温に加熱され
易くなるため、レンズ（４）が変形、歪みあるいは傷を
受は易くなる。

本発明に適用できるレンズの形状は、上記第１図に示し
た凸レンズに限らず、後記する様に金型（１１）の形状
を変化させることにより、凹レンズはもちろん、プリズ
ムなどのレンズ等も使用可能である。

本発明の第１工程を順を追ってさらに説明する。

ヒーター（３）により加熱溶融された低軟化点ガラス（
２）液表面上に、真空チャック（６）の吸引力によりホ
ルダー（５）に保持されたガラスレンズ（４）の片表面
全体が接触する位置までシリンダー（７）によりレンズ
（４）を下動させる。一定時間接触させた後、レンズ（
４）をシリンダー（７）により上動させ、ガラス溶融液
との接触を解く。

かくして、本発明の第１工程では、第２図に示した様に
、低軟化点ガラス（付着ガラス（１０））を表面に付着
した高軟化点レンズ（４）（以下、ブランクスという）
を得る。

付着ガラス（１０）の量は、第１工程で使用したガラス
（２）の種類、溶融温度あるいはその時のガラスの粘度
等により必然的に決定されるものであり、ガラスの粘度
を制御することによりある程度制御することは可能であ
る。通常は、一本発明に従うレンズ（４）にガラス（２
）が厚さ０．１〜３ｍｍに付着したブランクスを得るこ
とができる。

本発明は上記の様な薄いガラス膜を加熱成形するのでガ
ラスの収縮、変形の影響を受けていないレンズを得られ
るという有用性らある。

本発明に従い非球面ガラスレンズを得るためには、低軟
化点ガラス（２）はその粘度が、ガラスレンズ（４）の
転移温度より５０℃低い温度において１０’ポアズ以下
、好ましくは１０３ポアズ以下であることかのぞましい
。ガラスレンズ（４）の転移温度より５０℃低い温度に
おけろ粘度が１０’ポアズより大きいと粘性が強すぎて
、ガラスレンズ（４）をガラス（２）の溶融液に接触後
シリンダー（７）で上動しても、ガラス（２）が糸を引
くため、ガラス溶融液との接触を解くことができず、次
の工程にスムーズに移項できない。

本発明は、ガラス（２）を溶融した状態でレンズ（４）
に付着させるため、両者に非常に強固に接合したものと
なる。

本発明の第１工程のさらに好ましい態様はレンズ（４）
を、加熱した状態で行なうことである。そうすることに
より、レンズ（４）は、溶融ガラス（２）に接触させた
際、熱衝撃を受けにくく、レンズ（４）の特性劣化を防
止できるからである。加熱手段は第１図には図示してい
ないが、系全体を一定の温度を有した雰囲気下に置くか
、あるいはレンズ（４）を他の装置手段を使用して加熱
してホルダー（５）：こ保持しある一定の温度を保って
いる間に第１工程を実施する等の適当な手段を例示する
ことかできる。

レンズ（４）を予め加熱しておく温度は高軟化点ガラス
（４）の転移温度以下１０〜１５０℃、好ましくは３０
〜１００℃である。そうすることにより、強固に両者が
接合したものとなる。

次に、本発明の第２工程を第２図を用いて説明する。

第２工程は、第１工程で得たブランクスを成形する工程
で、第２図中（１１）および（１３）は金型、（１２ａ
）および（１２ｂ）は熱盤、（１４）はヒーター、（２
０）および（２１）は金型（１１）および（１３）の温
度管理のための熱電対、（１５）はガイドレール（Ｉ６
）に取り付けられたステムで、金型（１３）のシリンダ
ー（１７）による上下動を性格ならしめる役割をする。

第１工程終了後、ブランクスを金型（１１）上の所定の
位置に載置する。載置するまでに付着ガラス（１０）は
固化する程度に冷却していてもよいが、本発明において
は、ブランクスを付着ガラス（１０）が軟化点より低い
温度になる前に金型（１１）上に載置することが望まし
い。

金型（１１）は、ヒーター（１４）に上り熱盤（１２ａ
）を通じて加熱しておくことが望ましい。その場合、加
熱温度は、付着ガラス（１０）の軟化点以上、レンズ（
４）の軟化点より低く保持する。これは、付着ガラス（
ｌＯ）を金型（Ｉ３）でプレス成型するまでの間に、付
着ガラス（ｌＯ）が急速に冷却することを防ぐとともに
、軟化点以下に冷却した付着ガラス（１０）を成形可能
な状態に戻しプレス工程をスムーズに行なわしめるため
である。具体的には付着ガラス（ｌＯ）の軟化点より１
０〜１５０℃、好ましくは３０〜！００℃、より好まし
くは５０〜８０℃高く加熱する。１０℃より低いと成形
不可能である。

一方、付着ガラス（１０）の内部が軟化点以上の温度を
保ち、成形可能な内に金型（１３）でプレス成形を行な
う場合は、金型（ＩＩ）は付着ガラスの軟化点より低い
温度に設定することら可能である。

その場合金型（１１）の温度は付着ガラス（１０）の軟
化点よりも１０〜１５０℃好ましくは３０〜７０℃低く
設定することが望ましい。そうすることにより、レンズ
（４）の損傷あるいは変形、ゆがみを有効に防止できる
とともに、互いに近似した軟化点を有するガラスでも両
者を接合することができるため、従来よりもガラスの種
類の組み合わせの選択に幅を持たせることができ、その
結果応用範囲の広いレンズを得ることができる。

上記態様としては、たとえば第１工程終了後、ホルダー
（５）に保持したレンズをシリンダー（７）により上動
し、次にルツボ（１）を金型（１１）に置き代えて、シ
リンダー（７）によりブランクスを下動し、金型（１１
）にプレスする方法が例示される。

そうすることにより、第１工程終了後ブランクスを金型
（１１）に載置する間の複雑な機構が不要となり、上記
態様の実施がより容易となる。

この場合、レンズ（４）はガラス（２）の軟化点より１
０−１５０℃、好ましくは３０〜７０℃低く予め加熱し
ておくことが望ましい。そうすることにより上記態様を
より実施しやすくなる。

金型（１１）の形状は、載置した際接触するレンズ（４
）の面と凹凸の関係にしておく。そうすることにより、
プレス成形した際、付着ガラス（１０）に均一に力を加
えることができ、ゆがみ、変形あるいはひずみのない非
球面レンズを得ることができる。

金型（１１）の表面は、鏡面加工を施してもよいが、プ
レス成形によりレンズ（４）の表面に損傷が生じなけれ
ば、特に鏡面加工を施さなくてらよい。

所定の位置にブランクスを載置した後、金型（１３）を
シリンダー（１７）により下動し、付着ガラス（１０）
をプレス成形する。

第２工程は、付着ガラス（１０）が軟化点温度以上を保
ち成形可能な状態で行なう。付着ガラス（１ｏ）が軟化
点温度以下に冷却し、固化しているときは、前述した様
に金型（１１）により加熱し、成形可能な状態になった
後プレスを行なう。

プレス成形時の圧力は、使用しているガラスの種類、保
持温度、固化の度合等により適宜選択すればよく、１０
〜Ｉ　ＯＯｋｇ／ｃｍ”程度あれは十分である。

プレスは、極めて短時間で、所定の圧力を加えて行なう
よりは、ある時間をかけて圧力を徐々に増加させてプレ
スする方が望ましい。そのような圧力の増加割合は、付
着ガラスの種類、固化の程度、温度等により、適宜選択
し設定すればよい。

金型（１３）は、付着ガラスの軟化温度より１０〜１５
０℃、好ましくは３０〜７０℃低く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、金型とガラスとの融着を防ぐことが
できる。金型（１３）の加熱は、たとえばヒーター（１
４）に上り熱盤（１２ｂ）を通じて加熱する手段を例示
することができる。

金型（１３）は使用したレンズ（４）の形状に適応させ
、その表面は所望の面粗さ、面形状に加工しておく。本
発明の有用性は、十分研摩し、非球面状に鏡面加工をし
た金型を使用して、後研摩の必要のない十分に実用に供
し得る非球面レンズたとえば、第４図に示した様にレン
ズ（４）上で非球面状に成形された非球面レンズを容易
に作製できることにある。

Ｋ嵐鯉 周知の方法で研摩加工し、外径１０ｍｍ曲率半径が１８
ｍｍと２０ｍ＋ｎの１３に７（軟化点６１０°Ｃ）から
なる両凸レンズを作製した。面精度はニュートン１本、
アメ０．２本であった。

白金ルツボ（１）で表１に示す（イ）〜（ホ）各軟化点
ガラス（２）を溶融し５００℃にヒーター（３）で保持
した。

真空チャック（６）でホルダー（５）に吸着された［３
に７からなるレンズ（４）をシリンダー（７）、（８）
を作動させてガラス液面上に接触させてレンズ（４）の
Ｒ１８ｍｍ上に低融点ガラスの厚さ０　、２　ｍｍの付
着ガラス膜（１０）を生成させた。

ＢＫ７のレンズ上に付着ガラス膜（１０）が生成された
ブランクスを金型（１１）上にセットしヒーター（Ｉ４
）で熱電対（２０）が２８０〜３８０℃になる様ヒータ
ー（１４）で金型（１３）を加熱保温して、次に熱電対
（２Ｉ）が２８０〜３８０℃になる様ヒーター（１４）
で金型（１３）を加熱保温し、シリンダー（１７）で熱
盤（１２ｂ）を、ステム（１５）に取り付けられたガー
ドレール（Ｉ６）に沿って押し下げブランクスを成形し
た。

成形されたレンズは元のレンズ（４）上に非球面層（１
９）が強固に接着されたものである。レンズ（４）の下
面は、元のレンズと変わらず（Ｉ９）の上面は、金型形
状からのずれが０．０８ｍｎ＋以内であった。レンズ（
４）と（１９）の接合面の精度も元のレンズと変化なか
った。

坦惟成 膜（１０）の代わりに特開昭６０−６７１１８に従って
（１８）と同じ外径で厚さ５ｍｍの５ＦＩＩの円板を置
き同様に成形した。

（４）の下面はひげが発生しく１９）の上面ら金型形状
に沿って成形できたが（４）と（！９）の接合面はニュ
ートン７本、アス２本に変形していた。

発明の効果 本発明に従うと非球面ガラスレンズをプレス成形で容易
に得ることができる。

また、本発明は、簡易な装置で実施することがでせきる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１工程の！態様を示す。 第２図は、本発明の第１工程で得られたブランクスを示
す。 第３図は、本発明の第２工程の１態様を示す。 第４図は、本発明に従い得られた非球面レンズを示す。 図中の記号は以下の通りである。 ■・・・ルツボ、　　　　　　２・・・低融点ガラス、
３・・・ヒーター、　　　　　４・・・レンズ、５・・
・ホルダー、　　　　　６・・・真空チャック、７、訃
・・シリンダー、　ｌＯ・・・付着ガラス、１１−・・
金型、　　　　　　１２（ａ）、１２（ｂ）−”熱盤、
１３・・・金型、　　　　　　　１４・・・ヒーター、
１５・・・ステム、１６・・・ガイドレール、１７・・
・プレスシリンダー、 １９・・・成形された付着ガラス。 第１　図 冥２７ 笥３回 宮４＝ 手続補正書 昭和６１年　７月２２日 昭和６１年特許願第　１４１０８４　　　　号２、発明
の名称 ガラスレンズの成形方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　大阪市東区安土町２丁目１番地大阪国際ビル４、
代理人 ５、補正命令の日付　（自　発） ７、補正の内容 （１）明細書第３頁下から第９行、「（６）および（８
）」とあるを「（７）および（８）」に訂正する。 （２）同第７頁第２行、「性格」とあるを「正確」に訂
正する。 （３）同第１５頁第７行、「て仕きる」とあろを「でき
る」に訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、高軟化点ガラスからなるレンズを低軟化点ガラスの
   溶融液に接触させ、該レンズの表面にガラス膜を付着さ
   せたブランクスを得る第１工程と、該ブランクスを上記
   ガラス膜が成形可能な状態でプレス成形する第２工程よ
   りなる非球面ガラスレンズの成形方法。