JPH02124727A - ガラスレンズの成形方法及びその装置 - 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］ 本発明は、ガラスレンズの成形方法及びその装置に係わ
り、特に直径が大きいガラスレンズ、両凹レンズ、メニ
スカスレンズ等を成形するのに好適な成形方法及びその
装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、研磨仕上げを必要とするガラスレンズの加工方法
に代わって、予め計量されたガラス素材（ガラスゴブ）
を加熱軟化した後、超精密型を使用して、その面をガラ
ス面に転写させる精密プレス加工方法が注目されている
。

今までにこの種のガラスレンズ成形方法および装置につ
いては数多くの発明提案がなされ、径の小さなレンズ、
両凸レンズ等の製造については既に多くの実績を挙げて
いる。

その理由は、本発明者によって、次の点にあることが判
った。すなわち、加圧によって超精密型表面をレンズに
転写した後レンズと型の双方を転移温度以下まで降温さ
せる際に、径の小さなレンズの場合には、被成形ガラス
と型の熱膨張係数の違いによる、両者の収縮量の差が小
さいため、従ってガラスと型の接触点のズレが小さいか
らであり、また両凸レンズの場合には、レンズの収縮時
に、型がその収縮を妨げない形状であるからである。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかし、型とレンズの接触点のズレが大きい大径レンズ
や、型によってガラスの収縮が妨げられる両凹レンズ、
メニスカスレンズ等の成形の場合には、得られたレンズ
を干渉計で測定することによって、レンズ中央部に湾曲
した干渉縞が認められ、精度の高いレンズを得ることが
難しいと言った問題があった。

特に、両凹レンズ、メニスカスレンズ等の場合には、徐
冷時に被成形ガラスの中央部と外周部との間で温度差が
生じ、外周部から内部方向へ順に冷却されるため外周部
から先に固化し、ガラス内部の収縮が型により阻害され
るので、転移温度までガラスを加圧し続けるとワレが発
生し、また加圧を弱めてもレンズ全体が成形時の形状を
保って一様に収縮せず、干渉計測定によってレンズの中
央部に干渉縞の湾曲が認められることになる。また、こ
の温度差を無くするように非常にゆっくりした徐冷を行
うと、徐冷に長時間を要し、生産効率を極度に悪化させ
、生産方式として不適である。

本発明は、上記問題点乃至欠点を除去するためになされ
たものであり、その目的は大径レンズ、両凹レンズ、メ
ニスカスレンズ等においても形状精度を高めることがで
きるガラスレンズの成形方法と装置を提供することであ
る。

〔問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明によるガラスレンズ
の成形方法は、成形型に入れられ所定の温度に加熱され
たガラスの第１の加圧を行い、そのとき、この第１加圧
後の温度から転移温度までの降温の間に発生するガラス
の収縮量以上の加圧代を残し、次に、加圧力を弱めて降
温を行い、ガラスの転移温度近くで、前記加圧残り代が
零になるまで再加圧し、そして加圧力を弱めて転移温度
まで徐冷し、更に冷却することを特徴とする。

更に、本発明によるガラスレンズの成形装置は、ガラス
レンズのレンズ面に対応する成形面を有する上型と下型
を備えた成形型と、加圧成形のために、前記上型と下型
の少なくとも一方を加圧するための加圧手段と、第１加
圧後の加圧残り代を設定するための、加圧手段または被
加圧型の変位を検出する位置センサ、およびこの位置セ
ンサからの信号に基づいて加圧手段を制御する制御機構
と、被成形ガラスと成形型の温度調整手段とを具備する
ことを特徴とする。

〔実施例〕

次に、図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例によるガラスレンズ成形装置全
体を概略的に示している。函体１ａによって密閉された
加熱成形室１内には、上型２と下型３が配置され、この
上型２と下型３はそれぞれ断熱ベース９，１０を介して
上部固定軸４と下部可動軸５の先端に固定されている。

下部可動軸５は図示していない加圧シリンダに連結され
、加圧時に上昇駆動される。更に、下型３の動作位置を
検出するために、下部可動軸５には検出片７が取付けら
れ、この検出片７に応答する位置センサ８（例えば、微
小位置間隔の検出精度が良い渦流式変位センサ）が図示
していない手段によって函体１ａに固定配置されている
。この位置センサ８からの信号は図示していない制御機
構に供給される。

制御機構はシーケンサまたはコンピュータを含み、前記
信号に基づいて、下部可動軸５の動作を制御する。

第２ａ図は第１回目の加圧後の加圧代（隙間ΔＬ）を残
した成形型の状態を示し、第２ｂ図は再加圧を行い、完
全に押し切った成形型の状態を示している。

成形型は、レンズ面に対応する精密成形面を有する上下
キャビティダイ１２．１３と、キャビティダイ１２，１
３を周囲から保持している胴壁１１．１５と、ベース１
６．１７からなっている。

キャビティダイ１２と胴壁１１が、第１図に示した上型
２を形成し、キャビティダイ１３と胴壁１５が下型３を
形成している。キャビティダイ１２゜１３の材質は例え
ば緻密なセラミックス、胴壁１１．１５とベース１６．
１７は例えば耐酸化性の良いタングステン合金である。

この場合の膨張係数の関係は、セラミックス〈タングス
テン合金（ガラスである。なお、キャビティダイ１２．
１３によって成形される被成形ガラスは番号１４で示し
である。

次に上記構造の成形装置によるガラスレンズの成形方法
について説明する。

下型３の内部にセットされたキャビティダイ１３の上に
被成形ガラス１４を載せた後、加熱成形室１内を不活性
ガス（窒素ガス）で充満させ、加熱昇温を行う。そして
プレス可能な設定温度に達し、均熱化を行った後で、図
示していない加圧シリングに連結された下部可動軸５に
よって、下型３を上界させ、そして固定された上型２と
の間で第１回目の加圧成形を行う。この加圧ストローク
は前記の位置センサ８と図示していない制御機構によっ
て加圧シリンダを停止することによって次のように制限
される。すなわち、後述の第２回目の加圧成形のために
所定の加圧代（第２ａ図のΔを参照）を残すように制限
される。この所定の加圧残り代ΔＬは、第１回目の加圧
が終了してからガラスを転移温度に降温させるまでの間
に生ずるガラスの熱収縮量、すなわち第１回目以降のガ
ラスの熱収縮量よりも大きく設定され、例えば１０〜１
００μｍであり、レンズの形状や大きさによって異なる
。加圧残り代Δむは更に、次の二点■、■を考慮して適
切な値に選定される。

■　加圧ストロークは大きい方が、プレス時に小さな力
で良く伸びる。

■　しかし、第２回目の加圧ストロークを大きくすると
、第１回目のプレス時にレンズ周囲部の伸びが甘くなり
すぎて、第２プレスを行っても、完全な形状精度を出せ
ない。

第１回目の加圧成形後、転移温度近（までガラスを降温
して均熱化を行い、第２回目の加圧成形を行う。この加
圧成形は前記の加圧残り代Δｔが零になるまで行われ、
完全に押し切られる。次に、転移温度まで徐冷され、更
に冷却されて成形型からレンズが取り出される。

このようにして成形されるガラスレンズは、干渉縞の湾
曲等の乱れを発生しない。従って、径の大きなレンズお
よび両凹、メニスカス形状のレンズにおいても、本発明
の装置と方法を採用することによって、充分に満足する
精度のガラスレンズ成形が可能である。

次に、凹メニスカスレンズの実際の成形例について説明
する。ガラスは転移温度４３０″Ｃのホーヤ硝種名ＦＤ
５　（重フリント系ガラス）を用い、キャビティダイ１
２．１３は膨張係数４　Ｘ　１０−’ｍｍ／　’Ｃの炭
化珪素を、胴壁１１，１５は膨張係数５Ｘ　１０−’ｍ
ｍ／　’Ｃのタングステン合金を用い、外径が２０−１
上面と下面の曲率半径Ｒがそれぞれ２０閣と２２ｍｍ、
最も薄い中心肉厚が１．２画のレンズを成形した。

第１回目のプレスは温度５５０°Ｃで荷重１６０　ｋｇ
で行い、加圧代ΔＬを３０μｍ残した。次に、加圧荷重
を低圧に切り換え、同時に４０“６７分で降温を行った
。このときの荷重は、降温に伴う部材（型、断熱材等）
の収縮を補う動作を行なうのに充分な大きさとした。

第２回目のプレスは、転移温度に近い４８０°Ｃにおい
て、加圧残り代がほぼ零になるまで、プレスを行なった
。このときの圧力は前回に比較して若干低い１２０　ｋ
ｇ程度であり、加圧後は再度低圧に切り換え、転移温度
まで徐冷を行い、その後急冷を行って成形型からレンズ
を取り出した。

上記の成形方法で得られたレンズを、フィゾー式干渉計
で干渉縞を測定した結果、干渉縞の乱れ、特に湾曲は認
められなかった。

なお、上記成形例のように、温度５５０°Ｃでプレスを
行い、ガラスが固化する転移温度（４３０’Ｃ）付近ま
で降温した場合の、膨張係数の差によって発生ずる隙間
は第３図において、Δｔ：３，４μｍ、Δｔ　（：　１
．５　ｐ　ｍ　、Δｔｚ　　：０．１　ｕｒｎ程度生ず
ることになり、算出値で見る限り、ΔＬ〉Δ１．＋ΔＬ
２となり、ガラスに粘性流動が起こる温度域では加圧し
続けることによって、レンズの中央部に発生する精度不
良（縞の湾曲）は発生しないように思われる。

しかし、現実には徐冷工程において、胴壁１１１５、キ
ャビティダイ１２，１３およびレンズ１４には、中央部
と外周部との間で温度差が生じ、外周部より内部方向へ
順に冷却され、ガラスの径方向の収縮が型により阻害さ
れ、転移温度まで加圧し続けるとワレが発生し、また加
圧を弱めても、干渉縞の湾曲が発生することになる。ま
た、この温度差を無くするような徐冷を行う場合には、
徐冷に長時間を要し、生産効率を極度に悪化させ、生産
方式として採用できない。

そこで、上記実施例のように第２回目のプレスを行う際
に、Δｔ〉ΔＬ１＋Δｔよとする必要があるのである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、加圧を２回に分けて行
い、最初の加圧の際、それ以降発生するガラスの収縮量
以上の加圧代を残し、次に減圧した後に降温を行い、転
移温度近くで再度加圧を行うようにしたので、径の大き
いレンズおよびすべての形状のレンズにおいて干渉縞の
乱れが発生せず、形状精度の高いガラスレンズが得られ
るいう優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例によるガラスレンズ成形装置
全体の概略図、第２ａ図は、最初の加圧後の加圧代を残
した状態を示す型の縦断面図、第２ｂ図は再加圧を行っ
て完全に押し切った状態を示す型の縦断面図、第３図は
第２回目の加圧の前の状態を示す型の縦断面図である。 １・・・加熱成形室、　　１ａ・・・函体、　２・・・
上型、　３・・・下型、　４・・上部固定軸、　５・・
・加圧手段（下部固定軸）、　７・・・検出片、　　８
・・・位置センサ、　　９，１０・・・断熱ベース、　
　１１．１５・・・胴壁、１２．１３・・・キャビティ
ダイ、　　１４・・被成形ガラス、　　１６．１７・・
・ベース、ΔＬ・・・加圧残り代、　ΔＥｌ、ΔＬ２　
・・キャビティダイと被成形ガラスの隙間 出願人　　ホ　−　ヤ　株式会社 代理人　弁理士　中　村　静　男 第 図 第 ２８図 第２ｂ図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形型に入れられ所定の温度に加熱されたガラスの
   第１の加圧を行い、そのとき、この第１加圧後の温度か
   ら転移温度までの降温の間に発生するガラスの収縮量以
   上の加圧代を残し、 次に、加圧力を弱めて降温を行い、 ガラスの転移温度近くで、前記加圧残り代が零になるま
   で再加圧し、 そして加圧力を弱めて転移温度まで徐冷し、更に冷却す
   ることを特徴とするガラスレンズの成形方法。 ２、ガラスレンズのレンズ面に対応する成形面を有する
   上型と下型を備えた成形型と、 加圧成形のために、前記上型と下型の少なくとも一方を
   加圧するための加圧手段と、 第１加圧後の加圧残り代を設定するための、加圧手段ま
   たは被加圧型の変位を検出する位置センサ、およびこの
   位置センサからの信号に基づいて加圧手段を制御する制
   御機構と、 被成形ガラスと成形型の温度調整手段とを具備すること
   を特徴とするガラスレンズの成形装置。