JPH04124041A - 高精度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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ガラスレンズ（プリズム等の他のガラス製光
学素子全含むｌ型に工ってプレス成形する方法に係り、
特にレンズの精度の向上に関するものである。

（従来の技術） 従来の一般的なガラスレンズのプレス成形は、上下一対
の型の少なくともいずれが一方の型の温度を検出し、こ
のｆｆ’にレンズ素材の転移点以上軟化点板トの温度に
加熱することにエリ、レンズ素材を成形可能な温度に加
熱したところで型締力を与えてプレス成形していた。す
なわち型締力を与えるタイミングを型の温度に基准とし
て決定していた。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ガラスの熱膨脹係数は、転移点を境にしてそ
れエリ高温域においてはそれより低温域の数倍と非常に
大きな値を示し、この高温域における熱膨脹係数はセラ
ミ・ンクスや金属等の型材料の無影脹係数工す相当大き
な値であるため、高温域でプレス成形した場合、プレス
直後は所定精度に成形されても、プレス成形後に転移点
まで温度が低下する間に、型エリレンズの万が大きく収
縮し、いわゆる「ひけ」を生じる０この「ひけ」は、ズ
精度の向上にとって重要な課題であった。この課題を解
決するためには、レンズ素材の温度をできるだけ上げな
いで、プレス成形すればよいが、レンズ素材の温度を直
接測定することができず、型の温度から推測しなげれば
ならないと共に、型の測定位置に工っで温度が異なるた
め、型の温度全基準にしてプレス成形ケ行う方法で（ル
ンズ素材の温度を正確にコントロールすることができず
、より低温に保ちつつ円滑にプレス成形すること（′：
ｉできな力）った。

本発明は、レンズ素材の昇温をできるだ（１小さく押え
ながら、円滑にプレス成形することにエリ、「ひけ」を
エリ小さく押えるようにした高精度ガラスレンズの成形
方法全提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的全達成するための本発明は、上下一対の型間に
レンズ素材全配量し、型およびレンズ素材を加熱してレ
ンズ素材をプレス成形する高精度ガラスレンズの成形方
法において、型およびレンズ素材を力ロ熱しながら、レ
ンズ素材全破損することなくレンズ素材が転移点り、上
の所定温度に達したときレンズ素材全変形させることの
できる所定の型締力を与え、型の移動から変形の開始点
全検知し、この開始点にお（ブる型の温度に等しい力・
もしくはそれより所定量上または下の温度に保持すべく
型お工びレンズ素材の加熱を制御してプレス成形するも
のである。

なお、上記プレス成形全レンズ素材の温度が転移点工り
所定量高くなるように制御して行った場合は、一対の型
が最終型閉じ状態の若干手前まで閉じたとき、型および
レンズ素材の加熱全冷却に切り替え、レンズ素材の温度
が転移点付近まで低下したとき型が最終型閉じ状態に至
るように型の冷却速度および型閉じ速度の少なくとも一
万を他方に合わせるように制御することが好ましい。

（作用） 上記の工うな値の型締力を与えなから型およびレンズ素
材全加熱すると、レンズ素材のうち型に接している表面
部分が最も早く加熱される。この部分の温度が転移点以
上の温度になり、前記型締力によって変形される工うに
なると、型はレンズ素材の変形に応じて移動を始める。

この型の移動にエリレンズ素材の変形開始点が検知され
、これにＬり型およびレンズ素材をそれ以上に大幅に昇
温させないように変形開始点時の型の温度に等しいかも
しくはそ′ｉ′１．より所足量上せたは下の温度に保持
するように型およびレンズ素材の加熱を制御してプレス
成形する。このようにすれば、レンズ素材の温度をより
低温に保ちながら円滑な成形が行われ、かつレンズ素材
は変形が進むに連れて型との接触面積が増加するため、
成形すべき表面がより効果的に加熱され、迅速な成形が
行われる。

迅速な成形はレンズ素材内部の不要な昇温全防ぎ、前記
成形時のレンズ素材温度ｆｊｆ：エリ低温に押えられる
ことと相まって「ひけ」の発生を押えることができる。

また、レンズ素材の温度が転移点りり所定量高くなるよ
うに制御してプレス成形を行った場合は、プレス成形が
進み最終型閉じ状態の若干手前壕で閉じたとき、型およ
びレンズ素材の加熱全冷却に切り替え、レンズ素材の温
度が転移点付近まで低下したとき型が最終型閉じ状態に
至る工うに型の冷却速度および型閉じ速度の少なくとも
一万を他方に合わせるように制御すれば、転移点以上の
高温域におけるレンズ素材と型との収縮量の差４・でよ
る「ひ（１」の発生がより完全（τ押えられる。

（実施例） 却下本発明の実施例について第１図ないし第２図に参照
して説明する。第１図は本発明の実施に適用するガラス
レンズ成形機の一例全示すものでフレーム）の上部から
固定軸２が下方に向って伸びており、その下端に断熱リ
ング３を介して上型組立４が図示しないボルト等により
取付けられている。上型組立４は、金属製のダイプレー
ト５、セラミックス等で作られた上型６．７ｚらびにこ
の上型６をダイグレート５に取付けると共に型の一部を
形成する固定ダイアからなっている。

フレーム１の下部には型締装置８が設けられ、同装置８
によって上下動される移動軸９が、固定軸２と対向して
上方に同って伸びている。移動軸９の上端に（は、断熱
リング１０全介して上型組立４と対をなす下型組立１１
が取付ｉ−７られている。

下型組立１１（１、ダイプレー１・１２、下型１３なら
びに移動ダイ１４からｌっでいる。

固定軸２には図示しない駆動装置によって上下動される
ブラダ・、１５が移動可動に係合されている○ブラダ・
ｙ　）　ｌ　５には対をなす型組立４゜の周囲を囲む石
英管１６が数句けられている。石英管１６の下端１ケ移
動軸９が貫通し、ている中間プレー）１に気密に当接し
、型組立４，１１の周囲に大気からしゃ断される成形室
１７を形成するようになっている。ブラケット１５には
石英管１６を囲む外筒１８が取付けられ、外筒１とには
ランプユニット１９が設けられている。ランプユニ・ソ
ト１ｑは、赤外線ランプ２０．その後方に配置された反
射ミラー２１、水冷パイプ２２ならびに図示しない冷風
供給装置とで・らなり、型組立４゜を力ロ熱するように
なっている。

固定軸２、移動軸９お工びブラケット１５には、成形室
１７内全不活性ガス雰囲気にしたり、型組立４，１１お
↓び後述するレンズ３０を冷却したりするためのガス供
給路２３，２４．２５が設けられ、図示しない流量コン
トロールバルブを介して同じく図示しない温度制御装置
に工っで所定温度にコントロールされた不活性ガスを所
定流層で成形室７へ供給するようになっている。成形室
１７へ供給されたガスは排気口２６から排圧される。な
お、２７は下型組立１１の温度検出用熱電対である。

次いで上記成形機を用いた本発明のガラスレンズ成形方
法について説明する。ブラケット１５全固定軸２に沿っ
て上昇させて成形室１７全開き、第１図に示す位置エリ
下方の型開き位置にある下型１３の上にレンズ素材３０
Ａｋ搬入する。このレンズ素材３０Ａは搬入前に予熱し
ておいてもよいが、転移点以下で、さらには酸化を生じ
ない温度以下であることが好ましい。

次いで、ブラケット１５を下降させ、石英管６によって
成形室１７を閉じ、ガス供給路２３゜２４．２５から不
活性ガス全供給して成形室１７内全不活性ガス雰囲気に
し、型締装置８を作動させて移動軸９を上昇させ、第１
図に示す工うにレンズ素材３０Ａ、、’ｅ上型６に押圧
する。この押圧力すなわち型締装置８による型締力は、
レンズ素材３０Ａが転移点却下の変形不可能な一低温斌
においてレンズ素材３０Ａ、に破損することなく、転移
を以上になって粘度が低下してきたとき、できるだけ低
温でレンズ素材３０Ａ　ｅ変形させることができるよう
な値に設定しておく。

上記型締装置８の作動と共に、ランプユニット９を作動
させ、型組立４，１１およびレンズ素材３０Ａ’を力ロ
熱する。レンズ素材３０Ａは、赤外線ランプ２０からの
輻射熱の大部分が透過するため、赤外線ランプ２０によ
る直接加熱はわずがであり、王として型組立４，１１が
赤外線ランプ２０　Ｋ　Ｌってカロ熱される。レンズ素
材３０Ａは型組立４，１１からの比較的長波長の輻射熱
お↓び熱伝導により型６．１３に接触している側の表面
側から加熱が進行する。赤外線ランプ２０による加熱は
、温度検出用熱電対２７によって検出している下型組立
全所足の温度上昇勾配で昇温するような強さに初期設定
゛されている。

型組立４，１１０温度が上昇し、これに伴ってレンズ素
材３０Ａの特に型６，１３に接触している部分が転移点
Ｖ上に達すると、上言巳の＝うな型締力を与えられてい
るレンズ素材３０Ａ（，１型６，１３との接触部から変
形が始まり、これに伴って下型組立１１お工び移動軸９
が上昇全開始する。この変形開始点を下型組立１１、移
動軸９または型締装置８内に設けた図示しない位置検出
器等によって検知し、この検知時における下型組立１１
の温度全温度検出用熱電対２７に工っで取込む。以後、
下型組立１１の温度全前記温度に保持するように赤外線
ランプ２０の出力を制御するか、または前記温度はレン
ズ素材３０Ａの変形開始に対し若干遅く九を有するので
前記温度エリ所定量低い温度となる工うに前記出力全制
御するか、さらには変形開始点↓り所定量高い温度にし
て変形が容易な状態になるように制御するかのいずれか
により、下型組立１１の温度全制御する。

この加熱制御にエリレンズ素材３０Ａは最も高い値を示
す型６，１３との接触部の温度が変形可能なより低い温
度に保たれる○レンズ素材３０Ａは変形に工っで型６，
１３との接触面積が増加し、；り多ぐの尾を受けて変化
すなわちプレス成形が比較的速や〃・に進行する。前記
接触面積の増力口１てより、レンズ素材３０Ａに加わる
面圧が減少するため、型締力をプレス成形の進行すなわ
ち移動軸９の上昇量や変形開始点からの時間等によって
次第に増加させるようにしてもよい。

こうして上下の型組立４，１１が最Ｐ：型閉し状態に至
り、プレス成形が完了したならば、赤外線ランプ２０を
ＯＦＦにして、ガス供給路２３．２４．．２５から不活
性ガス全供給して型組立４．１１および成形されたレン
ズを冷却し、成形室１７および型組立４．１１’を開い
てレンズ？取呂す。

なお、前記プレス成形の守了時のレンズおよび型組立４
，１１の温度はより低い温度であると（１言っても、転
移点温度より所定量高い温度で成形した場合は、冷却時
における「ひけ」の発生２押えることはできない。

そこで、第２図に示すように、型組立４，１）の固定ダ
イワと移動ダイ１４が密接する最終型閉じ状態に対し、
すき間ｅが存在する時点で、赤外線ランプ２０　全ＯＦ
Ｆにし、冷却速度と型閉じ速度を次のように制御するこ
とが好捷しい。なお、すき間ｅの大きさは、以後の冷却
過程で生ずるレンズ３０の「ひけ」による厚さ変化と同
じ〃・これより大きな値がよく、以後の成形全無理なく
行うためにできるだけ小さい方がよい。′また、すき間
ｅが設定値に達したことの検知は、移動軸９の位置筐ｆ
ｃは固定ダイアと移動ダイ１４の間隔を検知する図示し
ない位置検出器によるか、または成形サイクル時間が比
較的安定しているため、型閉じ開始からの時間全タイマ
にエリ検知してすき間ｅがほぼ設定値に達したことを検
知してもよい。

前記の↓うに赤外線ランプ２０’ｋＯＦＦにし、さらに
はガス供給路２３．２４，２５から好１しくは所定温度
にコントロールされている不活性ガス全供給して型組立
４．１１’！に冷却する。このとき、型締力は与えられ
た筐まであり、型組立４．ＩＩの温度低下に対し好１し
くに比例的にすき間ｅが次第に小さくなり、すき間ｅが
零になるとき、すなわち所定の厚さのレンズ３０となる
最終型閉じ状態になるとき、レンズ３０の温度が転移点
例近才で低下するように、不活性ガスの供給量−１７’
ｎ　ｉ−ｊ、その温度、さら（（は型締力全制御する。

なお、該供給量、温度または型締力の制御は、実際に成
形全行ないつつ図示しない位置検出器に工す型閉じ速度
全検出すると共に最終型閉じ状態に至る壕でおよび至っ
たときのレンズ３０の温度を温度検出用熱電対２７にエ
リ検知して、型閉じ速度に対し型組立４゜の温度低下速
度が遅い場合は、次回の成形において（は不活性ガスの
供給量全増加させるか、１ｆｃはその温度２下げるか、
さらには型締力を減少させるようにして、冷却速度と型
閉じ速度を合わせるようにする。また、冷却速度の方が
速い場合は、供給量等全上記と逆に変化させるが、最終
型閉じ状態に至ったときの温度を転移点却下にすると完
全な成形ができなくなるため、該温度が転移点以上で転
移点にエリ近い温度となるように制御することが好まし
い。なお、温度検出用熱電対２７の出力とレンズ３０の
温度には差があるため、該出力に補正を加えて、「ひけ
」全エリ完全に押えることが好貰しい。

９後（″ｉ型締力を性力したまま、不活性ガスを供給し
続け、型組立４，１１お工びレンズ３０の温度が十分低
下したところで、不活性ガスの供給を止め、成形室１７
を開き、さらに下型組立１１を下降させて型全開き、レ
ンズ３０を取高す。

前述した実施例は、加熱源に赤外線ランプ２０を使用し
た例を示したが、これに限らず高周波加熱等信の加熱源
全使用してもよく、！た型締装置８を電動サーボモータ
等の電動駆動式として型締力および型閉じ速度全電気的
に制御してもよい等、種々変更可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、レンズ素材に適した
より低い温度で成形することができ、「ひけ」をより小
さく押えることができると共に、無駄な力ロ熱？なくし
て合理的力・つ能率的に成形できる効果が得られる。

また、プレス成形をレンズ素材の温度が転移点より所定
量高くなるように制御して行った場合（：ｉ、５！刑が
進み最Ｐ：型７じ状態の若干手前才で閉Ｆ：たとき、型
およびレンズ素材Ｌカロ熱を除却に切１つ替え、レンズ
素材の温度が転移点イ」近プで低下り、たとき型が最終
型〒じ状態（こ至るように型○冷却速度および型閉じ速
度の少なくとも一万全他方に合わせるように制御すれば
、転移点以上の高温域における「ひけ」の発生全より完
全（で押えることができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に適用したガラスレンズ成形機？
示す概要図、第２図は最終型閉じ状態の若干手前の状態
を示す型組立部分の断面図である。 ２　固定軸、　３，１０・・断熱リング、４・・・上型
組立、　５・・ダイプレート、　　６　上型、７・・・
固定ターイ、　８・型締装置、　９・・移動軸、下型組
立、　　１２・・・ダイグレート、３・・下型、　　１
４・・移動ダイ、 ６・・・石英管、　　１７・・成形室、９　・ラングユ
ニット、　　２０・・赤外線ラング、２１・・反射ミラ
ー ２３．２４．２５・　ガス供給路、 ２６・・排気口、　２７・・・温度検出用熱電対、３０
・・・レンズ、　　３０Ａ・・・レンズ素材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上下一対の型間にレンズ素材を配置し、前記型およ
   びレンズ素材を加熱してレンズ素材をプレス成形する高
   精度ガラスレンズの成形方法において、前記型およびレ
   ンズ素材を加熱しながら、前記レンズ素材を破損するこ
   となく該レンズ素材が転移点以上の所定温度に達したと
   き該レンズ素材を変形させることのできる所定の型締力
   を与え、型の移動から変形の開始点を検知し、該開始点
   における型の温度に等しいかもしくはそれより所定量上
   または下の温度に保持すべく前記型およびレンズ素材の
   加熱を制御してプレス成形することを特徴とする高精度
   ガラスレンズの成形方法。 ２、請求項１記載の高精度ガラスレンズの成形方法にお
   いて、前記プレス成形をレンズ素材の温度が転移点より
   所定量高くなるように制御して行った場合は、一対の型
   が最終型閉じ状態の若干手前まで閉じたとき、型および
   レンズ素材の加熱を冷却に切り替え、前記レンズ素材の
   温度が転移点付近まで低下したとき型が最終型閉じ状態
   に至るように型の冷却速度および型閉じ速度の少なくと
   も一方を他方に合わせるように制御することを特徴とす
   る高精度ガラスレンズの成形方法。