JPWO2013136971A1

JPWO2013136971A1 - レンズ成形装置

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Publication number: JPWO2013136971A1
Application number: JP2014504769A
Authority: JP
Inventors: 藤原　隆行; 隆行藤原; 清一渡辺
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2015-08-03
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: WO2013136971A1; CN104093538B; CN104093538A; JP5727666B2; US20150050378A1; US9259866B2

Abstract

上金型と下金型の外壁と、胴金型の内壁との間の隙間を広くさせても、バリの発生を抑制することができるレンズ成形装置を提供する。本発明に係るレンズ成形装置１１は、貫通孔１７が形成された胴金型１２と、貫通孔１７の両端からそれぞれ嵌入され、互いに対面する面に成形材料２４を挟み込んで押圧する押圧面２０，３０が形成された第１及び第２金型１３，１４と、胴金型１２は加熱されずガラス転移点以下の温度に設定された状態で、第１及び第２金型１３，１４をガラス転移点以上の温度に加熱する誘導加熱コイル１５，１６と、を備えたことを特徴とする。

Description

本発明は、ガラス製または樹脂製の材料をプレスしてレンズを成形するレンズ成形装置に関する。

レンズの製造方法として、研磨加工によるものの他、プレス加工によるものが知られている。プレス加工によるレンズの製造方法では、金型内に収容したガラス製または樹脂製の材料を金型とともに加熱して、軟化したガラス製または樹脂製の材料をプレスしてレンズを成形する。プレス加工に用いられる金型としては、貫通孔が形成された胴金型と、貫通孔の下端から嵌入され、ガラス製または樹脂製の材料を載置するための下金型と、貫通孔の上端から嵌入され、ガラス製または樹脂製の材料を下金型との間に挟み込んでプレスする上金型とから構成されるものが知られている。

下金型と上金型は、各々の外壁の少なくとも一部が胴金型の内壁と接触しながら胴金型の貫通孔のなかを移動するため、下金型と上金型の各々の外壁と、胴金型の内壁とが擦れ合うことで型が傷つき、型の寿命が短くなってしまう。このため、下金型と上金型の各々の外壁と、胴金型の内壁との擦れ合いが起こらないよう、下金型と上金型の各々の外壁と、胴金型の内壁との間の隙間は広いほうが好ましい。しかし、隙間が広いと下金型と上金型が、貫通孔の鉛直方向の中心軸に対して横方向にずれて貫通孔のなかを移動し、ガラス製または樹脂製の材料がプレスされるため、偏芯したレンズが成形されてしまう。また、プレスされたガラス製または樹脂製の材料は、胴金型方向に伸びて隙間に流れ込み、バリが発生してしまう。

例えば下記特許文献１には、下金型と上金型は、各々の外壁の少なくとも一部が胴金型の内壁と接触しながら胴金型の貫通孔のなかを移動するレンズ成形装置について記載されている。プレス成形時には、上金型、下金型、胴金型の温度が全てガラス転移点以上の温度に設定された状態で、レンズがプレス成形される。

また、下記特許文献２にも、下金型と上金型は、各々の外壁の少なくとも一部が胴金型の内壁と接触しながら胴金型の貫通孔のなかを移動するレンズ成形装置について記載されている。ただし、プレス成形時には、上金型と下金型の一方または両方が加熱されることで熱膨張し、胴金型は加熱されず熱膨張は抑えられ、さらに、上金型と下金型の線膨張係数が胴金型の線膨張係数よりも大きい状態で、レンズがプレス成形される。このため、プレス成形の際、下金型と上金型の各々の外壁と、胴金型の内壁との間の隙間を狭くすることができる。
特開２００８−２７３１９４号公報特開２００４−３５１７４０号公報

しかしながら、特許文献１〜２のレンズ成形装置は、下金型と上金型は、各々の外壁の少なくとも一部が胴金型の内壁と接触しながら胴金型の貫通孔のなかを移動するため、下金型と上金型の各々の外壁と、胴金型の内壁とが擦れ合うことで型が傷つき、型の寿命が短くなってしまうという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上金型と下金型の外壁と、胴金型の内壁との擦れ合いが起こらないよう、上金型と下金型の外壁と、胴金型の内壁との間の隙間を広くさせても、バリの発生を抑制することができるレンズ成形装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ成形装置は、貫通孔を有する胴金型と、貫通孔の両端からそれぞれ嵌入され、互いに対面する面、すなわち対向する面に成形材料を挟み込んで押圧する押圧面を有する第１及び第２金型と、胴金型は加熱されずガラス転移点以下の温度に設定された状態において、前記第１及び第２金型をガラス転移点以上の温度に加熱するよう制御する加熱制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、加熱制御部は、誘導加熱を制御し、第１及び第２金型は、誘導加熱される材料から成り、胴金型は、誘導加熱されない材料から成る誘電体であることが好ましい。

また、第１及び第２金型の外壁と、胴金型の内壁との間に、第１金型、第２金型、及び胴金型よりも熱伝導性が低い部材が設けられることが好ましい。このとき、第１金型、第２金型、及び胴金型よりも熱伝導性が低い部材の熱伝導性は、0.01〜10.00w/mkの範囲にあることが好ましい。

また、第１及び第２金型は加熱され熱膨張し、胴金型は加熱されず熱膨張は抑えられることにより、圧縮成形の際、第１及び第２金型の外壁と、胴金型の内壁との間の隙間は小さくなることが好ましい。

また、第１及び第２金型の線膨張係数は、胴金型の線膨張係数より大きいことが好ましい。さらに、加熱制御部は、胴金型の温度を均一に制御可能であることが好ましい。

本発明のレンズ成形装置によれば、上金型と下金型の外壁と、胴金型の内壁との擦れ合いが起こらないよう、上金型と下金型の外壁と、胴金型の内壁との間の隙間を広くさせても、バリの発生を抑制することができる。

レンズ成形装置の横断面図である。組立工程を示すレンズ成形用金型の横断面図である。レンズの成形工程を説明するレンズ成形装置の横断面図である。レンズ成形材料をプレスした際のレンズ成形装置の横断面図である。図４における参照符号αで示す部分の拡大図である。

以下に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１には本発明の第一実施形態に係るレンズ成形装置１１が示されている。レンズ成形装置１１は、主に胴金型１２、下金型１３、上金型１４、誘導加熱コイル１５，１６から構成される。

胴金型１２は、セラミック等の誘導加熱されない材料から成る誘電体であり、鉛直方向に貫通する円柱形状の貫通孔１７が形成されている。下金型１３は、ＳＵＳや超硬等の誘導加熱される電気伝導性の高い材料から成り、金型本体１８、支持部１９から構成される。金型本体１８は、外径が貫通孔１７の径より小さい円柱形状となっており、その先端にレンズ成形面（押圧面）２０が形成されている。金型本体１８の外径が貫通孔１７の径より小さいため、胴金型１２内で下金型１３を移動させる際に、下金型１３の外壁と、胴金型１２の内壁との間にある程度の隙間を保つことができる。支持部１９は、外径が金型本体１８の外径よりも大きい円盤形状となっており、金型本体１８と一体的に形成されている。下金型１３は、図２（Ａ）に示されるように、レンズ成形面２０を上方に向けて貫通孔１７の下端から嵌入される。ここで、支持部１９は貫通孔１７内に入ることはない。

上金型１４は、下金型１３と同様に、ＳＵＳや超硬等の誘導加熱される電気伝導性の高い材料から成り、金型本体２１、支持部２２から構成される。金型本体２１は、外径が貫通孔１７の径より小さい円柱形状となっており、その先端にレンズ成形面（押圧面）３０が形成されている。金型本体２１の外径が貫通孔１７の径より小さいため、胴金型１２内で上金型１４を移動させる際に、上金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間にある程度の隙間を保つことができる。支持部２２は、外径が金型本体２１の外径よりも大きい円盤形状となっており、金型本体２１と一体的に形成されている。

上金型１４は、図２（Ｂ）に示されるように、レンズ成形面３０を下方に向けて貫通孔１７の上端から嵌入される。ここで、支持部２２は貫通孔１７内に入ることはない。上金型１４の嵌入により、貫通孔１７内には、下金型１３のレンズ成形面２０と上金型１４のレンズ成形面３０との間にキャビティ（間隙）が形成される。

上金型１３と下金型１４の線膨張係数は、胴金型１２の線膨張係数より大きくなっている。また、レンズ成形用金型３２を加熱、冷却する際の昇温時間、冷却時間を短縮するよう、レンズ成形用金型３２の熱容量は低く抑えられている。

図１に示される制御部３３は、レンズ成形装置１１の各部の動作を制御する。つまり、制御部３３は、第一移動機構３４、第二移動機構３５、ヒータ制御回路３６にそれぞれ適切に動作させるための信号を送る。第一移動機構３４は、下金型１３に接続され、制御部３３からの信号を受けて下金型１３を移動させる。第二移動機構３５は、上金型１４に接続され、制御部３３からの信号を受けて上金型１４を移動させる。ここで、上金型１３と下金型１４の鉛直方向の中心軸と、貫通孔１７の鉛直方向の中心軸とを一致させ、上金型１３と下金型１４を貫通孔１７内で鉛直方向に移動させるよう制御される。ヒータ制御回路３６は、制御部３３からの信号を受けて、上金型１３と下金型１４を加熱させるための信号を誘導加熱コイル１５，１６に送る。

図３（Ａ）に示されるように、下金型１３は、第一移動機構３４によってレンズ成形面２０を上方に向けて貫通孔１７の下端から嵌入される。そして、貫通孔１７の下端から嵌入された下金型１３のレンズ成形面２０に、例えば断面楕円形状のレンズ素材２４が載置される。なお、レンズ素材２４の原材料としては、ガラス、樹脂などが挙げられる。

次に、図３（Ｂ）に示されるように、上金型１４は、第二移動機構３５によってレンズ成形面３０を下方に向けて貫通孔１７の上端から嵌入される。上金型１４が貫通孔１７の上端から嵌入されるとともに、ヒータ制御回路３６によってレンズ素材２４を上金型１３と下金型１４とともに加熱する。上金型１３と下金型１４の加熱は、高周波誘導加熱によってなされる。貫通孔１７に嵌入された上金型１３と下金型１４の周囲に誘導加熱コイル１５，１６がそれぞれ取り巻かれており、ヒータ制御回路３６と誘導加熱コイル１５，１６とによる高周波誘導加熱が行われ、上金型１３と下金型１４を加熱することができる。上金型１３と下金型１４は、誘導加熱される電気伝導性の高い材料から成り、胴金型１２は、誘導加熱されない材料から成るため、胴金型１２は加熱されずＴｇ（ガラス転移点）以下の温度の状態で、上金型１３と下金型１４のみガラス転移点以上の温度に加熱される。ここで、胴金型１２の温度は均一である。上金型１３と下金型１４が加熱されることで加熱され軟化したレンズ素材２４は、上金型１３と下金型１４のレンズ成形面２０，３０によって挟み込まれるとともにプレスされ、レンズとして成形される。

上金型１３と下金型１４は加熱されることで熱膨張する。一方、胴金型１２は加熱されないため熱膨張は抑えられるが、上金型１３と下金型１４が熱膨張することによって上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間の隙間は小さくなる。また、上金型１３と下金型１４の線膨張係数は、胴金型１２の線膨張係数より大きいため、上金型１３と下金型１４の加熱による熱膨張はさらに大きくなり、上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間の隙間をさらに小さくすることができる。上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間の隙間が小さくなることにより、貫通孔１７の鉛直方向の中心軸に対する上金型１３と下金型１４の横方向のずれが抑制されてレンズ素材２４がプレスされるため、成形レンズの偏芯が抑制される。

成形されたレンズは、上金型１３と下金型１４とともに冷却されることで硬化する。上金型１３と下金型１４及びレンズの冷却は、ヒータ制御回路３６の駆動を停止させ、高周波誘導加熱による上金型１３と下金型１４の加熱を止め、上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間の隙間を通る空気に放熱することでなされる。上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間の隙間を通じて空気が貫通孔１７内に導入されるので、効率良く放熱することができる。冷却されて硬化したレンズは、第二移動機構３５によって胴金型１２から上金型１４が抜脱されることで取り出すことができる。

図４，５には本発明の第二実施形態に係るレンズ成形装置１１が、レンズ素材２４をプレスしたときの状況が示されている。上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間には、上金型１３、下金型１４、及び胴金型１２よりも熱伝導性の低いセラミックボール５０が設けられている。上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間には、胴金型１２に固定された固定部材５１に固定されたリテーナー５２が設けられており、セラミックボール５０はリテーナー５２に固定される。セラミックボール５０により、上金型１３と下金型１４と胴金型１２との間の熱伝導が抑制され、加熱された上金型１３と下金型１４の温度と、加熱されない胴金型１２の温度との差を大きくすることができる。このとき、セラミックボール５０の熱伝導性は、0.01〜10.00 w/mkの範囲にあることが好ましい。なぜなら、セラミックボール５０の熱伝導性を0.01〜10.00 w/mkの範囲とすると、上金型１３と下金型１４と胴金型１２との間の熱伝導が十分に抑制され、加熱された上金型１３と下金型１４の温度と、加熱されない胴金型１２の温度との差を確実に大きくすることができるからである。

第一実施形態と同様のレンズ成形工程を経て、レンズ素材２４がプレスされる。ここで、胴金型１２には上金型１４を支持するための支持部材６０が固定されている。上金型１４は、第二移動機構３５によって支持部材６０に支持部２２が接する位置まで貫通孔１７に嵌入され、レンズ素材２４がプレスされる。図４に示されるように、プレスされたレンズ素材２４は、胴金型１２方向に伸びて胴金型１２に接触する。胴金型１２の温度はガラス転移点以下の温度であるため、ガラス転移点以上の温度に加熱されて上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との間の隙間に流入したレンズ素材２４の一部２４ａ，２４ｂは、胴金型１２との接触によって瞬時に固化する。上金型１３と下金型１４の外壁と、胴金型１２の内壁との擦れ合いが起こらないくらい、上金型１３と下金型１４の外壁と胴金型１２の内壁との間の隙間が広くても、レンズ素材２４の一部２４ａ，２４ｂが隙間に入り込む手前で胴金型１２に接触して瞬時に固化するため、レンズ素材２４の一部２４ａ，２４ｂが遮蔽物として作用しこれ以上レンズ素材２４が侵入しなくなりバリの発生を防止することができる。成形されたレンズは、第一実施形態と同様のレンズ冷却工程を経て、第二移動機構３５によって胴金型１２から上金型１４が抜脱されることで取り出すことができる。

以上のような本実施形態に係るレンズ成形装置によれば、上金型と下金型の外壁と、胴金型の内壁との擦れ合いが起こらないよう、上金型と下金型の外壁と、胴金型の内壁との間の隙間を広くさせても、バリの発生を抑制することができるレンズ成形装置を提供することができる。

なお、上記実施例の説明では、上金型が胴金型の貫通孔の上端から嵌入されるとともに、上金型と下金型が加熱されるが、本発明の適用はかかる場合に限定されず、レンズ素材がプレスされる直前に上金型と下金型が加熱されても良い。

１１レンズ成形装置
１２胴金型
１３下金型
１４上金型
１５，１６誘導加熱コイル
１７貫通孔
１８金型本体
１９支持部
２０レンズ成形面
２１金型本体
２２支持部
２４レンズ素材
３０レンズ成形面
３２レンズ成形用金型
３３制御部
３４第一移動メカ
３５第二移動メカ
３６ヒータ制御回路
５０セラミックボール

また、第１及び第２金型の外壁と、胴金型の内壁との間に、第１金型、第２金型、及び胴金型よりも熱伝導性が低い部材が設けられることが好ましい。

また、第１及び第２金型の線膨張係数は、胴金型の線膨張係数より大きいことが好ましい。

Claims

貫通孔を有する胴金型と、
前記貫通孔の両端からそれぞれ嵌入可能であり、対向する面に成形材料を挟み込んで押圧可能である押圧面を有する第１及び第２金型と、
前記胴金型は加熱されずガラス転移点以下の温度に設定された状態において、前記第１及び第２金型をガラス転移点以上の温度に加熱するよう制御される加熱制御部と、
を備えたことを特徴とするレンズ成形装置。
前記加熱制御部は、誘導加熱を制御可能である請求項１記載のレンズ成形装置。
前記第１及び第２金型は、誘導加熱される材料から成り、前記胴金型は、誘導加熱されない材料から成る誘電体である請求項２記載のレンズ成形装置。
前記第１及び第２金型の外壁と、前記胴金型の内壁との間に、前記第１金型、前記第２金型、及び前記胴金型よりも熱伝導性が低い部材を有する請求項３記載のレンズ成形装置。
前記第１金型、前記第２金型、及び前記胴金型よりも熱伝導性が低い部材の熱伝導性は、 0.01〜10.00 w/mkの範囲にある、請求項４に記載のレンズ成形装置。
前記第１及び第２金型は加熱され熱膨張し、前記胴金型は加熱されず熱膨張は抑えられることにより、圧縮成形の際、前記第１及び第２金型の外壁と、前記胴金型の内壁との間の隙間が小さくなる請求項４又は５に記載のレンズ成形装置。
前記第１及び第２金型の線膨張係数は、前記胴金型の線膨張係数より大きい請求項６記載のレンズ成形装置。
前記加熱制御部は、前記胴金型の温度を均一に制御可能である請求項７記載のレンズ成形装置。