WO2021006194A1

WO2021006194A1 - ガラスレンズ成形型

Info

Publication number: WO2021006194A1
Application number: PCT/JP2020/026121
Authority: WO
Inventors: 裕己倉澤; 白石　幸一郎
Original assignee: Hoya株式会社
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2021-01-14
Also published as: CN113891862B; JP2021011402A; CN113891862A; JP7407528B2; CN117964216A

Abstract

ガラスレンズのレンズ面を形成する成形面を有するコマ部と、コマ部を位置決めして保持する保持部とを備え、被成形ガラス材を型移動方向に押圧してガラスレンズを成形するガラスレンズ成形型において、保持部とコマ部は、ガラスレンズの素材である被成形ガラス材の成形温度で嵌合して保持部に対するコマ部の位置を定める位置決め面を有し、コマ部と保持部の中心を通り型移動方向に向く中心軸を含む平面内での、型移動方向と垂直な方向に対する位置決め面の傾き角をθ、位置決め面が接する嵌合長をＬ、コマ部の最大外径をＤＭとして、（１）６０°≦θ≦９０°と（２）Ｌ≧ＤＭ(９０－θ／１８０)を満たすようにする。

Description

ガラスレンズ成形型

　本発明は、ガラスレンズを成形する成形型に関する。

　ガラスレンズの製造において、加熱して軟化させたガラス材料を成形用の型（以下、成形型）によって押圧（プレス）して成形する方法が実用化されている。成形型でのプレス成形によるガラスレンズの製造は、ガラス材料を研削や研磨して行うガラスレンズの製造に比べて、複雑な形状の非球面レンズなどを低コストで大量に生産しやすい。

　ガラスレンズ製造用の成形型で、レンズ面を形成する成形面を有するコマ部と、コマ部を保持する台座部（保持部）とを、別部材として構成したものが知られている（例えば、特許文献１）。

　プレスによるガラスレンズの製造では、成形型の成形面の形状がガラス材料に転写されてレンズ面になるため、成形面に傷などの異常が生じた場合に、成形型を再加工して成形面を修正する必要があった。コマ部と台座部を分けた構造では、成形面に異常が生じたコマ部を、予め製造しておいた別のコマ部に入れ替えることで、再加工の時間を削減することができ、生産性において有利になる。

　また、コマ部と台座部を分けた構成にした上で、異なる形状の成形面を有する複数種のコマ部を用意してもよい。これにより、レンズ面形状が異なる複数種のガラスレンズを、コマ部の入れ替えによって容易に成形可能になる。

　特許文献１では、成形型のコマ部をガラス製とすることが記載されている。基準となる成形面を有するマスター型を準備し、マスター型によってガラス材料を押圧することによって、成形面が転写されたガラス製のコマ部を製造する。マスター型があれば、短時間で大量のガラス製のコマ部を効率的に製造することができ、加工時間や製造コストの削減を実現できる。

特開２００４－２１０５５０号公報

　コマ部と台座部を別部材とした成形型を構成する場合、台座部に対してコマ部が偏心や傾きを生じた状態でプレスを行うと、ガラスレンズの成形不良が生じてしまう。従って、台座部に対してコマ部を適正な位置で保持させる必要があり、コマ部と台座部を有する成形型を具現化するに当たって、適切な構成や条件を見出すことが求められていた。

　本発明は、成形加工時に、コマ部を保持する保持部に対してコマ部を簡単且つ確実に精度良く位置させることができるガラスレンズ成形型を提供することを目的とする。

　本発明は、ガラスレンズのレンズ面を形成する成形面を有するコマ部と、コマ部を位置決めして保持する保持部とを備え、被成形ガラス材を型移動方向に押圧してガラスレンズを成形するガラスレンズ成形型において、保持部とコマ部は、ガラスレンズの素材である被成形ガラス材の成形温度で嵌合して保持部に対するコマ部の位置を定める位置決め面を有し、コマ部と保持部の中心を通り型移動方向に向く中心軸を含む平面内での、型移動方向と垂直な方向に対する位置決め面の傾き角をθ、位置決め面が接する嵌合長をＬ、コマ部の最大外径をＤＭとしたとき、下記条件（１）及び（２）を満たすことを特徴とする。
（１）６０°≦θ≦９０°
（２）Ｌ≧ＤＭ(９０－θ／１８０)　但し、Ｌ＞０

　本発明はまた、ガラスレンズのレンズ面を形成する成形面を有するコマ部と、コマ部を位置決めして保持する保持部とを備え、被成形ガラス材を型移動方向に押圧してガラスレンズを成形するガラスレンズ成形型において、保持部とコマ部は、ガラスレンズの素材である被成形ガラス材の成形温度で嵌合して保持部に対するコマ部の位置を定める位置決め面を有し、型移動方向と垂直な方向に対する位置決め面の傾き角をθ、コマ部の材質の１００℃～３００℃での平均熱膨張係数をα１、保持部の材質の１００℃～３００℃での平均熱膨張係数をα２としたとき、下記条件（１）、（３）及び（４）の全てと、下記条件（５）又は（６）とを満たすことを特徴とする。
（１）６０°≦θ≦９０°
（３）α１＝１５×１０^－７／℃～１００×１０^－７／℃
（４）α２＝１５×１０^－７／℃～１００×１０^－７／℃
（５）θ＝９０°でのα１／α２＝１．０～２．０
（６）６０°≦θ＜９０°でのα１／α２＝０．３～２．０

　以上の各条件に加えてさらに、コマ部の材質のヤング率が８５ＧＰａ以上であることが好ましい。

　本発明によるガラスレンズ成形型の一形態として、胴型と、胴型に対して型移動方向に移動可能な下型及び上型とを備え、下型は、胴型の内部に型移動方向に移動可能に支持される台座部と、台座部に対して位置決め面を介して保持されるコマ部とを備え、台座部を保持部とする。

　本発明によるガラスレンズ成形型の別の形態として、胴型と、胴型に対して型移動方向に移動可能な下型及び上型とを備え、上型は、胴型の内部に型移動方向に移動可能に支持されるコマ部と、コマ部の上方に位置してコマ部に下方への押圧力を伝達する押圧部とを備え、胴型を保持部として、胴型に対して位置決め面を介してコマ部が保持される。

　以上の本発明のガラスレンズ成形型によれば、上記の各条件を満たすことによって、成形加工時に保持部に対してコマ部を簡単且つ確実に精度良く位置させることができ、ガラスレンズの加工性を向上させることができる。

ガラスレンズ成形型の第１の形態を示す断面図である。ガラスレンズ成形型の第２の形態を示す断面図である。ガラスレンズ成形型の第３の形態を示す断面図である。ガラスレンズ成形型の第４の形態を示す断面図である。本発明に関する各種条件を異ならせたガラスレンズ成形型によってガラスレンズを成形した実施例を示す図である。

　以下、図面を参照して、本発明を適用したガラスレンズ成形型の実施の形態について説明する。図１から図４は、ガラスレンズ成形型の第１から第４の形態を示すものである。各形態のガラスレンズ成形型はいずれも、下型１１と上型１２を上下方向（型移動方向）に相対移動させて、成形前の被成形ガラス材であるガラスプリフォーム（図示略）をプレス加工してガラスレンズ（図示略）を成形するものである。下型１１と上型１２の中心を通り上下方向に向く軸線を中心軸Ｚとする。図１から図４はいずれも、中心軸Ｚを含む断面でガラスレンズ成形型を断面視したものであり、中心軸Ｚを含む当該断面を軸方向断面とする。また、中心軸Ｚに対して垂直な方向を径方向とし、径方向で中心軸Ｚに向かう側を内径側、中心軸Ｚから離れる側を外径側とする。

　図１を参照して、第１の形態のガラスレンズ成形型１を説明する。ガラスレンズ成形型１は、胴型１０と下型１１と上型１２を有している。下型１１は、台座部１３とコマ部１４の２部材によって構成されている。台座部１３は、コマ部１４を位置決めして保持する保持部を構成する。

　中心軸Ｚは、ガラスレンズ成形型１により成形されるガラスレンズ（図示略）の光軸に一致するものである。下型１１と上型１２は、互いの中心軸Ｚが一致するように、径方向の位置が定められる（芯出しされる）。より詳しくは、下型１１の台座部１３と上型１２はそれぞれ、胴型１０に対して直接に嵌合して径方向の位置が定められる。下型１１のコマ部１４は、台座部１３に嵌合して径方向及び上下方向の位置が定められる。

　胴型１０は、中心軸Ｚを囲む筒状体であり、上下方向に貫通する内部空間を有する。胴型１０の内部には、下端側から所定の範囲で下型案内面１５が形成され、上下方向の中間部分に上型案内面１６が形成され、上端側から所定の範囲で上型案内面１７が形成される。下型案内面１５と上型案内面１６と上型案内面１７はいずれも、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の内面）であり、下型案内面１５と上型案内面１７の内径が上型案内面１６の内径よりも大きい。上型案内面１７と下型案内面１５の間に、環状で上向きの移動規制面１８が形成されている。胴型１０の下端には、環状で下向きの下型規制面１９が形成されている。

　下型１１の台座部１３は、胴型１０の内部に上下方向へ移動可能に挿入される小径部２０と、小径部２０の下部に位置する大径部２１を有する。小径部２０の外面には、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の外面）である外周面２２が形成されている。外周面２２の外径は、胴型１０の下型案内面１５の内径に対応している。大径部２１は、小径部２０よりも外径が大きく、小径部２０の下方で大径部２１が外周面２２よりも外径側へ突出している。

　台座部１３は、胴型１０に対して下方から小径部２０を挿脱させることができる。胴型１０の内部に小径部２０を挿入させた嵌合状態では、外周面２２が下型案内面１５に囲まれることによって、径方向での台座部１３の位置が定まる（台座部１３の径方向の中心が図１に示す中心軸Ｚの位置になる）。また、下型案内面１５と外周面２２の嵌合によって、台座部１３は胴型１０に対して傾きやガタつきを生じずに上下方向に摺動可能に支持される。なお、中心軸Ｚを中心とする周方向への胴型１０と台座部１３の相対回転を防ぐように、胴型１０と台座部１３の間に回転規制構造を備えてもよい。

　小径部２０よりも大径である大径部２１（より詳しくは、大径部２１のうち、外周面２２に対して外径側に突出している部分の上面）が下型規制面１９に当接することによって、胴型１０に対する小径部２０の最大挿入量が決まる。図１は、大径部２１が下型規制面１９に当接して、小径部２０が胴型１０内に最大に挿入された状態を示している。

　台座部１３はコマ収容部２４を有する。コマ収容部２４は小径部２０の上面側に開口した凹部であり、コマ収容部２４の内面として位置決め面２５を有する。位置決め面２５は、中心軸Ｚを中心とする円錐面（円錐の内面）の一部であり、コマ収容部２４が開口する小径部２０の上面から下方に進むにつれて径を小さくする（内径側への突出量を大きくする）すり鉢状の形状である。コマ収容部２４の下方に連続して、吸引用空間２６が形成されている。

　コマ収容部２４の内部にコマ部１４が保持される。コマ部１４は径方向の外面に位置決め面２７を有している。位置決め面２７は、中心軸Ｚを中心とする円錐面（円錐の外面）の一部であり、より詳しくは、位置決め面２５と同一の（頂角が等しい）円錐面の一部である。コマ部１４はさらに、上方に向く凹面状の成形面２８と、下方に向けて突出して台座部１３の吸引用空間２６内に進入する下方突出部２９とを有する。

　コマ部１４の位置決め面２７が台座部１３の位置決め面２５と嵌合（当接）することによって、台座部１３に対するコマ部１４の位置が定まる。位置決め面２５と位置決め面２７は、互いに面接触する円錐状のテーパ面であり、互いの中心軸（円錐の高さ方向に延びて頂点を通る直線）が一致する状態で嵌合する。この嵌合により、台座部１３に対して、上下方向へのコマ部１４の位置が定まると共に、中心軸Ｚを中心とする径方向におけるコマ部１４の位置も定まる。そして、胴型１０の内部に台座部１３（小径部２０）を収めた状態では、台座部１３とコマ部１４のそれぞれの径方向の中心が中心軸Ｚと一致する。すなわち、胴型１０に対して台座部１３及びコマ部１４がそれぞれ適正に調芯された状態になり、成形面２８の中心を中心軸Ｚが通るようになる。なお、吸引用空間２６の内面と下方突出部２９との間には径方向のクリアランスがあり、位置決め面２５と位置決め面２７の嵌合によるコマ部１４の位置決めを妨げない。

　台座部１３には、吸引用空間２６から大径部２１の下面まで連通する吸引孔３０が形成されている。吸引孔３０の下端は、吸引源３１から延びる吸引管３２に接続している。吸引源３１を駆動すると、吸引管３２及び吸引孔３０を通じて吸引用空間２６に吸引力が作用する。この吸引力によって、台座部１３のコマ収容部２４に対してコマ部１４を密着嵌合させることができる。

　コマ部１４の位置を定める位置決め面２５と位置決め面２７は、ガラスレンズ成形型１の軸方向断面内において、型移動方向（中心軸Ｚ）と垂直な方向（すなわち径方向）に対する傾き角θが６０°である。軸方向断面内でのコマ部１４の最大外径ＤＭと、軸方向断面内で位置決め面２５と位置決め面２７が嵌合する長さである嵌合長Ｌを、図１中に示した。

　コマ部１４は上方に進むにつれて位置決め面２７の外径を大きくする逆台形状の断面形状を有しているため、コマ部１４の上端部分の外径サイズが、コマ部１４の最大外径ＤＭとなる。軸方向断面内では、位置決め面２５と位置決め面２７が嵌合長Ｌで接する部分が、中心軸Ｚを挟んで対称に２箇所存在している。

　上型１２は、胴型１０の内部に上下方向へ移動可能に挿入される。上型１２は、下方に位置する小径部３３と、小径部３３の上部に位置する大径部３４とを有している。小径部３３の外面には、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の外面）であり、胴型１０における上型案内面１６の内径に対応した外径を有する外周面３５が形成されている。大径部３４の外面には、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の外面）であり、胴型１０における上型案内面１７の内径に対応する外径を有する外周面３６が形成されている。外周面３５と外周面３６の間には、環状で下向きの移動規制面３７が形成されている。上型１２における小径部３３の下端には、下方に向く凸面状の成形面３８を有する。

　外周面３５及び外周面３６が上型案内面１６及び上型案内面１７に囲まれることによって、径方向での上型１２の位置が定まり、上型１２の中心が中心軸Ｚと一致する。また、上型案内面１６及び上型案内面１７と外周面３５及び外周面３６の嵌合によって、上型１２は胴型１０に対して傾きやガタつきを生じずに上下方向に摺動可能に支持される。移動規制面３７が移動規制面１８に当接することによって、胴型１０からの下方への上型１２の脱落が防止される。なお、中心軸Ｚを中心とする周方向への胴型１０と上型１２の相対回転を防ぐように、胴型１０と上型１２の間に回転規制構造を備えてもよい。

　胴型１０に対して下型１１（台座部１３）を上下方向に移動させる駆動手段５と、胴型１０に対して上型１２を上下方向に移動させる駆動手段６とを有する。駆動手段５や駆動手段６は、ガラスレンズ成形型１が設置されるガラスレンズ製造装置に設けた、シリンダピストン機構やその駆動源などによって構成される。

　下型１１の成形面２８や上型１２の成形面３８上にはコーティング層（図示略）を形成してもよい。コーティング層は炭素膜などからなり、ガラスレンズを構成する被成形ガラス材の融着を抑える効果を有する。あるいは、コーティング層を備えずに成形面２８や成形面３８が露出している構成も選択可能である。

　以上の構成のガラスレンズ成形型１によるガラスレンズの成形工程について説明する。ガラスレンズの成形は、素材となる被成形ガラス材が軟化する成形温度（ガラス転移点以上）まで加熱した状態で行う。

　胴型１０から下方に下型１１を離脱させた状態で、コマ部１４の成形面２８上に被成形ガラス材であるガラスプリフォーム（図示略）を載せる。続いて、駆動手段５を駆動して下型１１を上方に移動させ、台座部１３の小径部２０を胴型１０内に下方から挿入する。また、駆動手段６を駆動して上型１２を下方に移動させ、胴型１０内に上型１２を挿入させる。そして、下型１１と上型１２を上下方向で接近させると、加熱で軟化した状態のガラスプリフォームが下型１１（コマ部１４）の成形面２８と上型１２の成形面３８によって上下から押圧されて変形する。

　図１に示すように、下型１１は、台座部１３の大径部２１が下型規制面１９に当接する位置で、胴型１０に対する上方への移動が制限される。駆動手段６は、大径部３４の上端面と胴型１０の上面面が面一になる位置まで上型１２を下方に押し込む。この状態で、ガラスレンズ成形型１でのプレス加工が完了となり、成形面２８と成形面３８の形状が転写されたレンズ面を表裏に有するガラスレンズ（メニスカスレンズ）が完成する。なお、図１に示すプレス加工完了状態では、胴型１０の移動規制面１８と上型１２の移動規制面３７の間にはクリアランスがある。

　ガラスレンズの成形完了後に、駆動手段６を駆動して上型１２を引き上げ、駆動手段５を駆動して下型１１を下降させる。そして、成形されたガラスレンズをガラスレンズ成形型１から取り出して回収する。

　図２は、第２の形態のガラスレンズ成形型２を示している。ガラスレンズ成形型２における胴型１０と上型１２は、上述したガラスレンズ成形型１と共通の構成であり、説明を省略する。ガラスレンズ成形型２は、下型１１におけるコマ部４０と、コマ部４０を収容する台座部１３のコマ収容部４１の構成が、ガラスレンズ成形型１のコマ部１４及びコマ収容部２４とは異なっている。

　コマ収容部４１は台座部１３の上面側に開口した凹部であり、コマ収容部４１の内面として、底面４２と位置決め面４３とを有する。底面４２は、中心軸Ｚに対して垂直な平面であり、中心軸Ｚを中心とする円形状の範囲に形成されている。位置決め面４３は、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の内面）であり、底面４２の周縁から上方に向けて突出している。

　コマ収容部４１の内部にコマ部４０が保持される。コマ部４０は外面に底面４５と位置決め面４６を有している。底面４５は中心軸Ｚに対して垂直な平面であり、コマ収容部４１の底面４２に対応する円形の形状である。位置決め面４６は、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の外面）であり、底面４５の周縁から上方に向けて突出している。コマ部４０はさらに、上方に向く凹面状の成形面４７を有する。

　コマ部４０は、底面４５を底面４２に当接させることによって、台座部１３に対する上下方向の位置が定まる。また、位置決め面４６が位置決め面４３に嵌合して、台座部１３に対するコマ部４０の径方向の位置が定まる。この位置決め状態で、コマ部４０の径方向の中心が中心軸Ｚと一致する。すなわち、胴型１０に対して台座部１３及びコマ部４０が適正に調芯された状態になり、成形面４７の中心を中心軸Ｚが通るようになる。

　台座部１３には、コマ収容部４１の下方に連続する吸引用空間４４が形成されている。吸引用空間４４には吸引孔３０の上端が通じており、吸引源３１を駆動すると、吸引管３２及び吸引孔３０を通じて吸引用空間４４に吸引力が作用する。この吸引力によって、コマ収容部４１に対してコマ部４０を密着嵌合させることができる。

　コマ部４０の位置を定める位置決め面４３と位置決め面４６は、ガラスレンズ成形型２の軸方向断面内において、型移動方向（中心軸Ｚ）と垂直な方向（すなわち径方向）に対する傾き角θが９０°である。円筒状の位置決め面４６の直径が、軸方向断面内でのコマ部４０の最大外径ＤＭとなる。上下方向での位置決め面４３及び位置決め面４６の高さが、軸方向断面内で位置決め面４３と位置決め面４６が嵌合する長さである嵌合長Ｌとなる。軸方向断面内では、位置決め面４３と位置決め面４６が嵌合長Ｌで接する部分が、中心軸Ｚを挟んで対称に２箇所存在している。

　図１のガラスレンズ成形型１と図２のガラスレンズ成形型２はいずれも、台座部１３とコマ部１４、４０とによって下型１１を構成しており、コマ部１４、４０は、成形面２８、４７とその周囲のみを含む小型な部材である。より詳しくは、上下方向への下型１１全体の大きさに比して、上下方向へのコマ部１４、４０の肉厚が半分以下である。また、コマ部１４の最大外径ＤＭやコマ部４０の最大外径ＤＭは、下型１１全体の外径（大径部２１の外径）の半分以下である。そのため、コマ部１４、４０を形成する材料が少なくて済み、且つ成形面２８、４７を含むコマ部１４、４０の精度管理を行い易い。つまり、コマ部１４、４０を低コストで効率良く製造できる。

　成形面２８、４７に傷などの異常が生じた場合には、異常が生じたコマ部１４、４０を、予め製造しておいた別のコマ部１４、４０に入れ替えることで、下型１１全体を再加工する手間を要さず迅速に成形可能な状態に復帰できる。また、成形面２８、４７の形状が異なる複数種のコマ部１４、４０を準備しておき、コマ部１４、４０を換装して、レンズ面形状の異なるガラスレンズを製造することも可能である。このように、台座部１３とコマ部１４、４０とを分けて下型１１を構成したことにより、ガラスレンズ成形型１、２によるガラスレンズの生産性を向上させることができる。

　台座部１３とコマ部１４、４０は、互いに接着等で固定されず、位置決め面２５、２７の嵌合や位置決め面４３、４６の嵌合によってコマ部１４、４０を位置決め（芯出し）する。そのため、台座部１３とコマ部１４、４０のそれぞれを構成する材質の熱膨張率がある程度異なっていても、成形温度まで加熱した際に互いの嵌合部分に過大なストレスがかかりにくい。すなわち、台座部１３とコマ部１４、４０を互いに固定させる構成に比して、台座部１３とコマ部１４、４０の熱膨張率の許容範囲が広く、材質の選択自由度が向上する。

　出願人は、研究及び実験の結果、以上のような構成のガラスレンズ成形型において所定の条件を満たすことで、保持部（下型１１における台座部１３に相当する）に対してコマ部を簡単且つ確実に精度良く保持させることができることを見出した。以下、その条件について説明する。

　まず、保持部に対するコマ部の位置を定める位置決め面の傾き角と、位置決め面の嵌合長についての条件を、次のように定める。ガラスレンズ成形型の軸方向断面内での、型移動方向と垂直な方向に対する位置決め面の傾き角をθ、保持部とコマ部の互いの位置決め面が接する嵌合長をＬ、コマ部の最大外径をＤＭとしたとき、条件（１）及び条件（２）を満たすように構成する。
（１）６０°≦θ≦９０°
（２）Ｌ≧ＤＭ(９０－θ／１８０)　（但し、Ｌ＞０）

　条件（１）は、位置決め面の傾き角に関する条件である。図１のガラスレンズ成形型１の位置決め面２５、２７は、条件（１）の下限値の６０°であり、図２のガラスレンズ成形型２の位置決め面４３、４６は、条件（１）の上限値の９０°であり、それぞれ条件（１）を満たしている。条件（１）を満たすことで、位置決め面を嵌合させたときにコマ部を径方向に安定して保持して、コマ部の偏心や傾きを防ぐことができる。また、条件（１）の範囲では、保持部に対するコマ部の組み付けの際に、位置決め面が組み付けの妨げにならず、保持部とコマ部を型移動方向に接近させることにより容易且つ確実に位置決め面の嵌合状態を得られる。

　これに対し、位置決め面の傾き角θが条件（１）の下限値よりも小さいと、径方向へのコマ部の拘束が不安定になり、保持部に対するコマ部の偏心や傾きが生じやすくなる。また、位置決め面の傾き角θが条件（１）の上限値よりも大きいと、保持部とコマ部を型移動方向に接近させる動作で互いの位置決め面を嵌合させられない構造になり、組み付け性が悪化したり組み付けが困難になったりする。

　条件（２）は、位置決め面の嵌合長に関する条件である。条件（１）での位置決め面の傾き角θが大きいほど、保持部がコマ部を径方向に拘束しやすいので、コマ部の径方向の位置精度や安定性を確保するための位置決め面の嵌合長を小さくすることができる。例えば、位置決め面の傾き角θが９０°の場合（図２のガラスレンズ成形型２の場合）、軸方向断面内で位置決め面同士が面接触ではなく点接触する構成（つまり、最小限の嵌合長）でも、コマ部を径方向に安定させることができる。逆に、傾き角θが小さくなるにつれて、コマ部の径方向の位置精度や安定性を確保するために必要な位置決め面の嵌合長は大きくなる。また、コマ部の最大外径ＤＭが大きいほど、コマ部を安定保持させるために必要な位置決め面の嵌合長が大きくなる。

　条件（２）は、コマ部を精度良く安定して保持させるための最小限の嵌合長Ｌを、コマ部の最大外径ＤＭと位置決め面の傾き角θとの関係に基づいて求めたものである。この条件（２）を満たす嵌合長Ｌの最小値を嵌合長下限規格と呼ぶ。

　また、保持部とコマ部を構成する材質の熱膨張率についての条件を、次のように定める。コマ部を構成する材質の１００℃～３００℃の平均熱膨張係数をα１、保持部を構成する材質の１００℃～３００℃の平均熱膨張係数をα２としたとき、条件（３）及び条件（４）を満たすように構成する。
（３）α１＝１５×１０^－７／℃～１００×１０^－７／℃
（４）α２＝１５×１０^－７／℃～１００×１０^－７／℃

　条件（３）と条件（４）を満たすことにより、成形温度（ガラスプリフォームのガラス転移点以上）までの加熱や成形後の冷却などの温度変化に対応した、高精度且つ高耐久のガラスレンズ成形型を得ることができる。より好ましくは、コマ部の材質の平均熱膨張係数α１を３０×１０^－７／℃～８０×１０^－７／℃、保持部の材質の平均熱膨張係数α２を１５×１０^－７／℃～６０×１０^－７／℃の範囲に設定するとよい。

　本発明は、コマ部と保持部が同じ材質からなる場合と、コマ部と保持部が異なる材質からなる場合のいずれでも成立する。従って、条件（３）と条件（４）は、α１とα２の値が同じである場合と異なる場合の両方を含む。

　コマ部と保持部のそれぞれの材質の熱膨張係数を条件（３）及び条件（４）の範囲内にした上で、コマ部の材質と保持部の材質の関係が条件（５）又は条件（６）を満たすように構成する。条件（５）と条件（６）は、位置決め面の傾き角θに応じた択一的な関係になる。なお、条件（５）と条件（６）の前提として、上述した条件（１）を満たすものとする。
（５）θ＝９０°でのα１／α２＝１．０～２．０
（６）６０°≦θ＜９０°でのα１／α２＝０．３～２．０

　条件（５）と条件（６）は、成形時に成形温度まで加熱したときのコマ部の保持精度に関係する。成形温度まで加熱すると、コマ部と保持部がそれぞれの材質の熱膨張率に応じて僅かに変形（膨張）する。上述のように、保持部に対してコマ部を接着などで固定しないことにより、コマ部と保持部の熱膨張率の違いを許容できる。そして、ある程度の範囲内でコマ部と保持部の熱膨張率を異ならせると、加熱によるコマ部と保持部の変形量の違いを利用して、保持部とコマ部をより強固に嵌合させることができる。

　例えば、コマ部の熱膨張率よりも保持部の熱膨張率を大きく設定すると、成形温度まで加熱したときに、保持部側の位置決め面（膨張率が相対的に大きい）がコマ部側の位置決め面に押し付けられる状態になる。逆に、保持部の熱膨張率よりもコマ部の熱膨張率を大きく設定すると、コマ部側の位置決め面（膨張率が相対的に大きい）が保持部側の位置決め面に押し付けられる状態になる。いずれの場合も、位置決め面の嵌合強度を高めて、保持部に対するコマ部の位置の安定性と精度を向上させる効果が得られる。

　位置決め面の傾き角θが９０°で条件（５）を満たすと、コマ部よりも熱膨張率が大きい保持部側の位置決め面が、コマ部側の位置決め面を締め付けて保持性を高める効果が得られる。条件（６）は、コマ部よりも熱膨張率が大きい保持部側の位置決め面が、コマ部側の位置決め面を締め付けて保持性を高める場合と、保持部よりも熱膨張率が大きいコマ部の位置決め面が保持部側の位置決め面に押し付けられて保持性を高める場合の両方を含んでいる。なお、条件（５）と条件（６）はいずれも、コマ部の平均熱膨張係数α１と保持部の平均熱膨張係数α２が同じ（α１／α２＝１．０）である場合を含んでおり、この場合は成形温度まで加熱したときにコマ部と保持部の変形（膨張）が同等になる。

　コマ部の熱膨張率と保持部の熱膨張率の差が大きすぎると、成形温度まで加熱した際に、熱膨張によるコマ部の位置決め面と保持部の位置決め面の相対的なずれが無視できない大きさになり、コマ部の位置精度に影響が及んでしまう。コマ部の位置精度を確保できる境界値として、条件（５）と条件（６）のそれぞれの上限値と下限値が設定される。

　従って、条件（５）又は条件（６）を満たすことにより、ガラスレンズの成形時におけるコマ部の偏心や傾きを抑える効果が得られる。より好ましい値として、位置決め面の傾き角θが９０°の場合にα１／α２＝１．０～１．５、位置決め面の傾き角θが６０°≦θ＜９０°の場合にα１／α２＝０．５～１．５の範囲に設定すると、さらに効果的である。

　また、コマ部を構成する材質のヤング率βについて、下記の条件（７）を満たすことが好ましい。
（７）β≧８５ＧＰａ

　条件（７）は、コマ部の剛性に関係する。ガラスレンズ成形型によってガラスレンズを押圧成形する際に、コマ部に撓みが発生すると、成形面の形状が維持されず、被成形ガラス材に対する成形精度に影響を及ぼす。コマ部の材質のヤング率が８５ＧＰａ以上であると、被成形ガラス材の成形時に所定の押圧力を加えても、負荷によるコマ部の撓みを防止でき、成形面の精度を損なわずに成形することができる。

　図１のガラスレンズ成形型１の位置決め面２５、２７と、図２のガラスレンズ成形型２の位置決め面４３、４６はいずれも、条件（１）及び（２）を満足している。また、ガラスレンズ成形型１における台座部１３（保持部）とコマ部１４、ガラスレンズ成形型２における台座部１３（保持部）とコマ部４０は、いずれも条件（３）及び（４）を満足する材質で構成されている。また、ガラスレンズ成形型１における台座部１３とコマ部１４は条件（６）を満たす材質からなり、ガラスレンズ成形型２における台座部１３とコマ部４０は条件（５）を満たす材質からなる。さらに、コマ部１４、４０はいずれも条件（７）を満足する材質からなる。これらの各条件を満たした場合と満たさない場合を含む実施例を、図５を参照して説明する。

＜実施例＞
　ガラスレンズ製造装置において、ガラスレンズ成形型を構成する下型と上型の各成形面の間に、被成形ガラス材であるガラスプリフォームを配置し、ヒーターにより成形温度まで加熱して、下型と上型を接近移動させてガラスプリフォームを所定の圧力でプレスしてガラスレンズを成形した結果を、図５に実施例として示す。この実施例では、台座とコマ部の材質を、候補材質Ａ～Ｅから選択し、コマ部の最大外径（ＤＭ）、位置決め面の嵌合長（Ｌ）、位置決め面のテーパ角（θ）の値を適宜設定している。材質Ａ～Ｅはいずれも、条件（３）及び条件（４）を満たすものである。コマ部の平均熱膨張係数（α１）と保持部の平均熱膨張係数（α２）の関係（α１／α２）は、選択した候補材質に基づいて算出される。

・材質Ａ：炭化ケイ素（ＳｉＣ）
　ヤング率（ＧＰａ）：４３０
　平均熱膨張係数（１００℃～３００℃）：３７×１０^－７／℃
　比重：３．２０ｇ／ｃｍ^３

・材質Ｂ：炭化タングステン（ＷＣ）合金
　ヤング率（ＧＰａ）：５３０
　平均熱膨張係数（１００℃～３００℃）：４７×１０^－７／℃
　比重：１５．６３ｇ／ｃｍ^３

・材質Ｃ：窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）
　ヤング率（ＧＰａ）：２９０
　平均熱膨張係数（１００℃～３００℃）：２４×１０^－７／℃
　比重：３．２０ｇ／ｃｍ^３

・材質Ｄ：ガラス
　ヤング率（ＧＰａ）：９５
　ガラス転移温度（Ｔｇ）：６９１℃
　平均熱膨張係数（１００℃～３００℃）：５１×１０^－７／℃
　比重：２．５９ｇ／ｃｍ^３

・材質Ｅ：ガラス
　ヤング率（ＧＰａ）：８７
　ガラス転移温度（Ｔｇ）：７２０℃
　平均熱膨張係数（１００℃～３００℃）：３２×１０^－７／℃
　比重：２．６０ｇ／ｃｍ^３

　図５に示す実施例では、材質Ａ、Ｄ、Ｅから選択してコマ部を形成し、材質Ａ、Ｂ、Ｃから選択して保持部を形成し、これらの材質について複数の組み合わせパターンでガラスレンズ成形型を構成した。図５の表中での位置決め面の傾き角（θ）６０°は、上述したガラスレンズ成形型１の位置決め面２５、２７と同様の構成であり、図５の表中での位置決め面の傾き角（θ）９０°は、上述したガラスレンズ成形型２の位置決め面４３、４６と同様の構成である。図５の表中に、ガラスレンズの成形において成形不良を生じずに良好な成形結果が得られた場合を「○」、成形不良が生じた場合を「×（Ｑ１～Ｑ１０）」で示した。

　Ｑ１の成形不良は、α１／α２＝０．８６が条件（５）の下限値（１．０）を下回ったことに起因しており、成形したガラスレンズに許容範囲を超える偏心が生じた。

　Ｑ２の成形不良は、α１／α２＝２．１３が条件（５）の上限値（２．０）を上回ったことに起因しており、成形したガラスレンズに許容範囲を超える偏心が生じた。

　Ｑ３とＱ４の成形不良はいずれも、α１／α２＝２．１３が条件（６）の上限値（２．０）を上回ったことに起因しており、成形したガラスレンズに許容範囲を超える偏心が生じた。

　Ｑ５～Ｑ９の成形不良はいずれも、位置決め面の傾き角５５°が条件（１）の下限値（６０°）を下回ったことに起因しており、成形したガラスレンズに許容範囲を超える偏心が生じた。

　Ｑ１０の成形不良は、位置決め面の嵌合長１．５ｍｍが、条件（２）の下限値（嵌合長下限規格である１．８ｍｍ）下回ったことに起因しており、成形したガラスレンズに許容範囲を超える偏心が生じた。

　図５の表から分かるように、以上のＱ１～Ｑ１０での成形不良以外は、上述した各条件を満たすことによって良好なガラスレンズの成形結果が得られた。

　図１のガラスレンズ成形型１と図２のガラスレンズ成形型２は、下型１１を台座部１３とコマ部１４、４０とで構成した例である。本発明におけるコマ部と保持部の関係は、これに限定されるものではない。例えば、図３や図４に示すように、上型１２のコマ部を保持する構成においても本発明は適用可能である。

　図３は、第３の形態のガラスレンズ成形型３を示している。ガラスレンズ成形型３における下型１１（台座部１３とコマ部１４）は、上述した図１のガラスレンズ成形型１と共通の構成であり、説明を省略する。

　ガラスレンズ成形型３における胴型１０の内部には、上端側から所定の範囲で上型案内面５０が形成される。上型案内面５０は、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の内面）である。胴型１０の内部にはさらに、上型案内面５０の下方に連続する位置決め面５１が形成されている。位置決め面５１は、中心軸Ｚを中心とする円錐面（円錐の内面）の一部であり、上方（上型案内面５０側）から下方に進むにつれて径を小さくする（内径側への突出量を大きくする）すり鉢状の形状である。位置決め面５１の下端は、胴型１０内の下型案内面１５で囲まれる空間に通じている。

　ガラスレンズ成形型３における上型１２は、押圧部５２とコマ部５３の２部材によって構成されている。押圧部５２は円筒状の外周面５４を有し、外周面５４の外径は、胴型１０における上型案内面５０の内径に対応している。押圧部５２の下端面５５は、中心軸Ｚに対して垂直な平面である。

　コマ部５３の外面には、円筒状の外周面５６と、外周面５６の下方に続く位置決め面５７が形成されている。外周面５６の外径は、胴型１０における上型案内面５０の内径よりも僅かに小さい。位置決め面５７は、中心軸Ｚを中心とする円錐面（円錐の外面）の一部であり、より詳しくは、位置決め面５１と同一の（頂角が等しい）円錐面の一部である。コマ部５３はさらに、位置決め面５７に続く下端部分に凸面状の成形面５８を有し、成形面５８と反対の上端側に上端面５９を有する。上端面５９は中心軸Ｚに対して垂直な平面である。

　押圧部５２は、外周面５４を上型案内面５０に摺接させて、胴型１０に対して上下方向へ移動する。そして、外周面５４が上型案内面５０に囲まれることによって、径方向での押圧部５２の位置が定まる。

　コマ部５３は、外周面５６を上型案内面５０に摺接させて、胴型１０に対して上下方向へ移動する。そして、図３のように位置決め面５７が位置決め面５１に嵌合することで、胴型１０に対する径方向及び上下方向でのコマ部５３の位置が定まる。外周面５６と上型案内面５０の間には僅かなクリアランスがあり、位置決め面５１、５７によるコマ部５３の径方向の位置決めを妨げない。

　ガラスレンズ成形型３によってガラスレンズを成形する際には、下型１１のコマ部１４の成形面２８上にガラスプリフォームを設置し、ガラスプリフォームが軟化する成形温度まで加熱した状態で、駆動手段６によって押圧部５２の上端面を下方に押し込む。押圧部５２の下端面５５がコマ部５３の上端面５９に当て付いて、押圧部５２と共にコマ部５３が下方に移動する。

　押圧部５２とコマ部５３からなる上型１２が駆動手段６によって押し切られると、上型１２のコマ部５３の成形面５８と、下型１１のコマ部１４の成形面２８とで挟圧されたガラスプリフォームが変形してガラスレンズが成形される。このとき、円錐状の位置決め面５７が円錐状の位置決め面５１に嵌合して、胴型１０に対するコマ部５３の位置が定まる。従って、上下のコマ部１４、５３がそれぞれ調芯された状態でガラスレンズのプレス加工を行うことができる。

　ガラスレンズ成形型３では、胴型１０を上述の「保持部」、上型１２のコマ部５３を上述の「コマ部」として、上述した各条件を満たすことによって、下型１１の台座部１３とコマ部１４の場合と同様の効果（保持部に対してコマ部を簡単且つ確実に精度良く位置させることができるという効果）を得ることができる。

　図３に示す位置決め面５１、５７は、中心軸Ｚに対する傾き角θが６０°であり、上記の条件（１）を満たしている。また、コマ部５３の最大外径ＤＭ（外周面５６の外径）と、位置決め面５１、５７の嵌合長Ｌは、上記の条件（２）を満たす関係にある。さらに、胴型１０の材質とコマ部５３の材質は、上記の条件（３）～（７）に合致するように選択される。

　図４は、第４の形態のガラスレンズ成形型４を示している。ガラスレンズ成形型４における下型１１（台座部１３とコマ部４０）は、上述した図２のガラスレンズ成形型２と共通の構成であり、説明を省略する。

　ガラスレンズ成形型４における胴型１０の内部には、上端側から所定の範囲で上型案内面６０が形成される。上型案内面６０は、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の内面）である。胴型１０の内部にはさらに、上型案内面６０の下方に連続する位置決め面６１が形成されている。位置決め面６１は中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の内面）であり、位置決め面６１の内径は上型案内面６０の内径よりも小さい。位置決め面６１の下端は、胴型１０内の下型案内面１５で囲まれる空間に通じている。

　ガラスレンズ成形型４における上型１２は、押圧部６２とコマ部６３の２部材によって構成されている。押圧部６２は円筒状の外周面６４を有し、外周面６４の外径は、胴型１０における上型案内面６０の内径に対応している。押圧部６２の下端面６５は、中心軸Ｚに対して垂直な平面である。

　コマ部６３には、外径側に突出するフランジ６６と、フランジ６６の下方に続く位置決め面６７が形成されている。フランジ６６の外径は、胴型１０における上型案内面６０の内径よりも僅かに小さい。位置決め面６７は、中心軸Ｚを中心とする円筒面（円筒の外面）であり、位置決め面６７の外径が位置決め面６１の内径に対応している。コマ部はさらに、位置決め面６７に続く下端部分に凸面状の成形面６８を有し、成形面６８と反対の上端側に上端面６９を有する。上端面６９は中心軸Ｚに対して垂直な平面である。

　押圧部６２は、外周面６４を上型案内面６０に摺接させて、胴型１０に対して上下方向へ移動する。そして、外周面６４が上型案内面６０に囲まれることによって、径方向での押圧部６２の位置が定まる。

　コマ部６３は、フランジ６６を上型案内面６０に摺接させて、胴型１０に対して上下方向へ移動する。そして、図４のように位置決め面６７が位置決め面６１に嵌合することで、胴型１０に対する径方向でのコマ部６３の位置が定まる。フランジ６６と上型案内面６０の間には僅かなクリアランスがあり、位置決め面６１、６７によるコマ部６３の径方向の位置決めを妨げない。

　ガラスレンズ成形型４によってガラスレンズを成形する際には、下型１１のコマ部４０の成形面４７上にガラスプリフォームを設置し、ガラスプリフォームが軟化する成形温度まで加熱した状態で、駆動手段６によって押圧部６２の上端面を下方に押し込む。押圧部６２の下端面６５がコマ部６３の上端面６９に当て付いて、押圧部６２と共にコマ部６３が下方に移動する。

　押圧部６２とコマ部６３からなる上型１２が駆動手段６によって押し切られると、上型１２のコマ部６３の成形面６８と、下型１１のコマ部４０の成形面４７とで挟圧されたガラスプリフォームが変形してガラスレンズが成形される。このとき、円筒状の位置決め面６７が円筒状の位置決め面６１に嵌合して、胴型１０に対するコマ部６３の位置が定まる。従って、上下のコマ部１４、６３がそれぞれ調芯された状態でガラスレンズのプレス加工を行うことができる。なお、図４に示すプレス加工完了状態では、コマ部６３のフランジ６６と、胴型１０内の上型案内面６０と位置決め面６１の間の段差部との間にはクリアランスがある。

　ガラスレンズ成形型４では、胴型１０を上述の「保持部」、上型１２のコマ部６３を上述の「コマ部」として、上述した各条件を満たすことによって、下型１１の台座部１３とコマ部４０の場合と同様の効果（保持部に対してコマ部を簡単且つ確実に精度良く位置させることができるという効果）を得ることができる。

　図４に示す位置決め面６１、６７は、中心軸Ｚに対する傾き角θが９０°であり、上記の条件（１）を満たしている。また、コマ部６３の最大外径ＤＭ（位置決め面６７の外径）と、位置決め面６１、６７の嵌合長Ｌは、上記の条件（２）を満たす関係にある。さらに、胴型１０の材質とコマ部６３の材質は、上記の条件（３）～（７）に合致するように選択される。

　以上のように、本発明を適用した実施形態のガラスレンズ成形型によれば、保持部（下型１１における台座部１３、あるいは胴型１０）に対してコマ部（下型１１のコマ部１４、４０、あるいは上型１２のコマ部５３、６３）を簡単且つ確実に精度良く位置させることができ、成形温度に加熱してガラスレンズを成形する際に、成形不良が生じにくく高精度な成形を実現できる。なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨内において様々な変更を行うことが可能である。

　例えば、図１のガラスレンズ成形型１と図３のガラスレンズ成形型３は、各コマ部１４、５３の位置を定める位置決め面の傾き角θを、中心軸Ｚと垂直な方向に対して６０°に設定し、図２のガラスレンズ成形型２と図４のガラスレンズ成形型４は、各コマ部４０、６３の位置を定める位置決め面の傾き角θを、中心軸Ｚと垂直な方向に対して９０°に設定しているが、位置決め面の傾き角は、上記条件（１）の範囲内で任意の角度に設定することができる。例えば、図５の実施例中に含まれる７５°のような角度や、それ以外の角度を選択してもよい。

　図５の実施例では、保持部の材質として、炭化ケイ素（材質Ａ）や窒化ケイ素（材質Ｃ）のようなセラミックス、炭化タングステン合金（材質Ｂ）のような超硬合金を選択しているが、保持部の材質としてガラスなどを選択することも可能である。

　本発明によれば、ガラスレンズ成形型による成形加工時に、保持部に対してコマ部を簡単且つ確実に精度良く位置させることができ、特に多数のガラスレンズを効率良く製造することが求められるガラスレンズ成形型に有用である。

１～４　　：ガラスレンズ成形型
１０　：胴型（保持部）
１１　：下型
１２　：上型
１３　：台座部（保持部）
１４　：コマ部
２４　：コマ収容部
２５　：位置決め面
２７　：位置決め面
２８　：成形面
３８　：成形面
４０　：コマ部
４１　：コマ収容部
４３　：位置決め面
４４　：吸引用空間
４６　：位置決め面
４７　：成形面
５１　：位置決め面
５２　：押圧部
５３　：コマ部
５７　：位置決め面
５８　：成形面
６１　：位置決め面
６２　：押圧部
６３　：コマ部
６７　：位置決め面
６８　：成形面

Claims

　ガラスレンズのレンズ面を形成する成形面を有するコマ部と、前記コマ部を位置決めして保持する保持部とを備え、被成形ガラス材を型移動方向に押圧して前記ガラスレンズを成形するガラスレンズ成形型において、
　前記保持部と前記コマ部は、前記ガラスレンズの素材である被成形ガラス材の成形温度で嵌合して前記保持部に対する前記コマ部の位置を定める位置決め面を有し、
　前記コマ部と前記保持部の中心を通り前記型移動方向に向く中心軸を含む平面内での、前記型移動方向と垂直な方向に対する前記位置決め面の傾き角をθ、前記位置決め面が接する嵌合長をＬ、前記コマ部の最大外径をＤＭとしたとき、下記条件（１）及び（２）を満たすことを特徴とするガラスレンズ成形型。
（１）６０°≦θ≦９０°
（２）Ｌ≧ＤＭ(９０－θ／１８０)　但し、Ｌ＞０
　ガラスレンズのレンズ面を形成する成形面を有するコマ部と、前記コマ部を位置決めして保持する保持部とを備え、被成形ガラス材を型移動方向に押圧して前記ガラスレンズを成形するガラスレンズ成形型において、
　前記保持部と前記コマ部は、前記ガラスレンズの素材である被成形ガラス材の成形温度で嵌合して前記保持部に対する前記コマ部の位置を定める位置決め面を有し、
　前記型移動方向と垂直な方向に対する前記位置決め面の傾き角をθ、前記コマ部の材質の１００℃～３００℃での平均熱膨張係数をα１、前記保持部の材質の１００℃～３００℃での平均熱膨張係数をα２としたとき、下記条件（１）、（３）及び（４）の全てと、下記条件（５）又は（６）とを満たすことを特徴とするガラスレンズ成形型。
（１）６０°≦θ≦９０°
（３）α１＝１５×１０^－７／℃～１００×１０^－７／℃
（４）α２＝１５×１０^－７／℃～１００×１０^－７／℃
（５）θ＝９０°でのα１／α２＝１．０～２．０
（６）６０°≦θ＜９０°でのα１／α２＝０．３～２．０
　前記コマ部の材質のヤング率が８５ＧＰａ以上である、請求の範囲第１項又は第２項に記載のガラスレンズ成形型。
　胴型と、前記胴型に対して前記型移動方向に移動可能な下型及び上型とを備え、
　前記下型は、前記胴型の内部に前記型移動方向に移動可能に支持される台座部と、前記台座部に対して前記位置決め面を介して保持される前記コマ部とを備え、
　前記台座部が前記保持部である請求の範囲第１項又は第２項に記載のガラスレンズ成形型。
　胴型と、前記胴型に対して前記型移動方向に移動可能な下型及び上型とを備え、
　前記上型は、前記胴型の内部に前記型移動方向に移動可能に支持される前記コマ部と、前記コマ部の上方に位置して前記コマ部に下方への押圧力を伝達する押圧部とを備え、
　前記胴型が前記保持部であり、前記胴型に対して前記位置決め面を介して前記コマ部が保持される請求の範囲第１項又は第２項に記載のガラスレンズ成形型。