JPH0547488B2

JPH0547488B2 -

Info

Publication number: JPH0547488B2
Application number: JP61133370A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ueda; Takashi Inoe; Shoji Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1993-07-16
Also published as: JPS62292636A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、光学機器に使用されるガラスレンズ
を精密ガラス成形法により形成するガラスレンズ
の成形方法に関するものである。

従来の技術近年、光学レンズを研磨工程なしの一発成形に
より形成する試みが多くなされている。ガラス素
材を溶融状態から型に流しこみ加圧成形する方法
が最も能率的であるが、冷却時のガラスの収縮を
制御することがむずかしく、精密なレンズ成形に
は適しない。従つて、ガラス素材を一定の形状に
予備加工してこれを型の間に供給し、加熱し、押
圧成形するのが一般的な方法である。（たとえば、
特開昭58−84134号公報、特開昭60−200833号公
報など）。

以下、図面を参照しながら、上述した従来の成
形方法を説明する。

第４図は従来法のひとつである単一のステージ
により円板状のガラス素材を成形して、レンズを
形成した状態を示す断面図である。１４は成形さ
れたレンズ、１１と１２は一対の成形型、１３は
胴型である。１５はヒータ、１６，１７は加圧機
構を有する成形装置の一部である。ガラス素材を
成形型の中に供給しヒータ１５により型およびガ
ラス素材をガラスの軟化点近傍の温度まで加熱し
１１，１２の型により加圧成形する。変形が終了
後は型および成形されたレンズを徐々に冷却しレ
ンズを取り出せる温度になると型を開きレンズを
取り出す。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような方法では、光学用に
用いるガラスが成形できる温度は500〜700℃とい
う高温であるため、型およびガラス素材の加熱、
加圧成形、冷却にそれぞれ一定の時間を要し、ガ
ラス素材を投入してからレンズが成形されるまで
長い時間を要する。その結果成形装置の能率が上
がらず成形に要するコストが高いという問題点を
有する。また成形サイクルを短縮するためにガラ
スを変形して十分冷却しない内に型を開くか、ま
たは加圧せずに冷却すると、レンズとして必要な
精度が出ないという問題点があつた。

本発明は上記問題点に鑑み、成形装置の能率を
向上し、コスト安くかつ精度の高いレンズの成形
方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明のガラスレ
ンズの成形方法は、成形装置から分離した一対の
押型、胴型およびガラス素材を一体として成形ブ
ロツクを構成し、成形装置には加熱ステージと２
つまたは２つ以上の加圧ステージを設けて、第１
の加圧ステージを加圧変形、第２以下の加圧ステ
ージを加圧冷却に用い、ガラス素材と押型胴を一
体として構成した成形ブロツクを加熱ステージで
成形可能な温度に加熱後、第１の加圧ステージで
変形をし、第２以下の加圧ステージに順次移送し
て加圧しつつ冷却レンズを成形するという手段を
用いるものである。このとき第１の加圧ステージ
の温度をガラスの屈状点以上に保持してガラスの
変形を容易に起し、第２以下の加圧ステージの温
度を順次下げて最後のステージの温度をガラス転
移点以下に保持して順次加圧しつつ冷却するとい
う手段を用いるものである。

作用本発明は上記した手段によつて、ガラスおよび
成形型を加熱するステージ、変形させるステー
ジ、冷却するステージを分離することにより、各
ステージの温度を一定に保つことができ、成形ス
テージ自体を加熱、冷却するサイクルが必要な
く、成形サイクルを短縮して成形装置の能率を高
めることができる。またガラス転移点以上ではガ
ラスが変形可能であるため、冷却時の加圧をやめ
ると成形による残留歪などにより成形されたレン
ズの形状精度がくずれる恐れがあるため、本発明
においては、冷却過程においても加圧を継続する
ことにより、非常に精度の高いレンズを成形する
ことができる。

実施例以下本発明のガラスレンズの成形方法の一実施
例について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例におけるレンズ成形
の流れを示すものであり、Ｋはガラス素材と成形
型の一体として構成した成形ブロツクで、Ｓ０は
加熱ステージ、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はそれぞれ第
１、第２、第３の加圧ステージである。第２図は
第１図の成形ブロツクＫの詳細を示す断面図であ
る。１，２は押型、３は胴型、４はガラス素材で
ある。第３図は成形過程における温度の時間経過
を示す。第３図ａは本実施例の温度経過、ｂは比
較のために従来例の場合の温度経過を示す。T1
は加圧変形をする温度、T3は加圧冷却を終了す
る温度である。実線は成形ブロツクの温度、破線
は各ステージの温度を示す。

第１図の加熱ステージＳ０と第１の加圧ステー
ジＳ１の温度をガラスの成形に必要な温度T1に
保つ。第３の加圧ステージＳ３の温度を加圧冷却
の終了温度T3に保つ。T3はガラス素材のガラス
転移点以下であることが望ましい。第２の加圧ス
テージＳ２の温度はT1とT3の中間の適当な温度
T2に設定する。第２図に示すようにガラス素材
４を押型１，２と胴型３の中に充填して一体とな
した成形ブロツクＫを第１図に示すように加熱ス
テージＳ０の上に置く。第３図ａに示すように時
間t₀後に成形ブロツクＫの温度はT1になる。そ
こで成形ブロツクＫをすばやく第１の加圧ステー
ジＳ１に送りt₁時間加圧してガラスに変形を起さ
せて成形をする。変形が終了するとただちに成形
ブロツクＫを第２の加圧ステージＳ２に送り加圧
しながら冷却する。t₂時間後に成形ブロツクＫの
温度がT2になつたら第３の加圧ステージＳ３に
送り、さらに加圧しつつ冷却しt₃時間後に温度が
T3になつた時点で加圧を終了する。

以上の説明は一つの成形ブロツクについてのも
のであるが、第１の成形ブロツクがステージＳ１
に移動した時次の成形ブロツクを加熱ステージＳ
０に置き、順次連続的に成形ブロツクを送るよう
にすれば、t₀、t₁、t₂、t₃の内、最も長い時間を
基準にして連続して成形することができる。

一方、比較のため複数の加圧ステージを持たな
い従来例を第３図ｂより説明する。あらかじめ成
形ステージに成形ブロツクを投入しt₁₀時間経過
後成形ブロツクの温度がT1に達したら加圧成形
し、t₁₁時間で変形終了後成形ステージの加熱を
やめて徐々に冷却する。t₁₂時間後に温度がT3に
なつたら加圧を終了し成形されたレンズを取り出
す。この方法では（t₁₀＋t₁₁＋t₁₂）時間に一個の
レンズしか成形できない。

第４図に示すような従来の成形装置においては
成形型が成形装置に固定されているので、加熱、
成形、冷却のサイクルは上記した第３図ｂと同じ
経過をたどる。

本発明における変形時間t₁と従来例における変
形時間t₁₁は本質的には同じであるから、t₁＜（t₁₀
＋t₁₁＋t₁₂）であることは明らかである。一般的
には加熱時間t₁₀および冷却時間t₁₂はt₁₁に比べて
非常に長く、成形に要する時間は加熱、冷却時間
によつて決ると言つてよい。加熱時間は加熱部の
熱容量を大きくすることによつて短縮できるが、
そうすると冷却に時間を要し、加熱、冷却時間を
同時に短くすることが難しい。本発明では冷却の
ための加圧ステージを設け、その温度を成形のた
めの加圧ステージの温度より低い温度に一定に保
持し、１ステージ当りの滞留時間を成形時間t₁₁
に近づけることにより従来例に比べて極めて短い
時間に１個のレンズを成形できることになる。

以上のことを実際にレンズを成形した例で示
す。ガラス素材としてSF−６を用い、外径が15
mm、厚さが３mmの凸レンズを整形した。加熱ステ
ージＳ０および第１の加圧ステージＳ１の温度
T1を500℃とした。加圧冷却を終了する温度T3
を400℃とし、第２の加圧ステージＳ２を450℃、
第３の加圧ステージＳ３を400℃と設定した。整
形ブロツクを加熱ステージで昇温する時間t₀は
1.5分、ガラスを変形させる時間t₁は１分、第２
の加圧ステージで450℃まで冷却する時間は１分、
第３の加圧ステージで400℃まで冷却する時間は
1.5分であつた。個々のステージで成形ブロツク
が滞留する最も長い時間は1.5分であつた。すな
わち最初に加熱ステージから第１の加圧ステージ
に成形ブロツクを移送した時から1.5分後には、
次の成形ブロツクを、後の工程に支障なく、第１
の加圧ステージに受け入れることが可能であるこ
とを意味しており、1.5分のタクトで連続的に成
形することができた。成形したレンズの光学面は
押型の形状を忠実に転写していた。

一方同じ形状のレンズを１つの成形ステージで
成形すると、ステージを昇温する時間t₁₀が２分、
ガラスを変形させる時間t₁₁が１分、T3まで冷却
する時間t₁₂は10分であつた。これは成形ブロツ
クだけでなく、成形ステージ全体を冷却するため
非常に長い時間が必要であつたためである。すな
わち１個の成形に13分必要であつた。また、この
時間を短縮するために、加圧冷却を0.5分でやめ
て、480℃でレンズを取り出すと、レンズ光学面
の転写が不十分で性能にばらつきが発生した。

各ステージにおける所要時間はレンズの大きさ
に依存する。すなわちレンズとそれに対応する成
形型を一体とした成形ブロツクＫの熱容量によつ
て決るので、レンズの大きさにより加熱、加圧ス
テージを最適化することが望ましい。たとえば、
熱容量の大きいレンズを成形する場合は成形時間
t₁に比した冷却時間が非常に長くなるので、加圧
ステージをさらに多くに分割して、１ステージに
滞留する時間を短縮すると、全体の成形タクトを
短縮することができる。さらに、能率を上げるた
めには加熱ステージを複数のステージに分割する
ことも可能である。

成形温度を高くする方がガラスの粘度が低くな
り変形時間が短くなるので、それぞれの加圧ステ
ージの滞留時間に合わせて最適値を選ぶが、ガラ
スの屈状点以下では変形に非常に時間を要する
か、または非常に高い圧力が必要で実際的ではな
い。いずれの場合も形状精度の良いレンズを得る
ためにはガラスに変形が起りうるガラス転移点ま
では加圧しつつ例各することが肝要である。

発明の効果以上のように本発明は、成形型を成形装置から
分離してガラス素材と一体としたブロツクを構成
し、加熱、成形、冷却の複数のステージを有する
成形装置において順次成形ブロツクを移送してレ
ンズを連続成形することにより、成形に必要な単
位時間を１ステージの滞留時間にまで短縮するこ
とができ、従来の成形法に比し、数倍以上成形の
能率を上げることができる。

また、ガラスの屈状点以上の温度で成形し、冷
却時にガラス転移点以上の温度では加圧を続ける
ことにより、型の精度を正確にガラスに転写し精
度の高いレンズを得ることができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるレンズの成
形方法に流れを示す模式図、第２図は本発明の一
実施例における成形ブロツクを示す断面図、第３
図ａ，ｂは成形過程における温度の推移を移すグ
ラフ、第４図は従来法によるガラスレンズの成形
状態を示す断面図である。１，２，１１，１２……押型、３，１３……胴
型、４……ガラス素材、１４……成形したレン
ズ、１５……ヒータ、１６，１７……成形装置、
Ｋ……成形ブロツク、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，
Ｓ４……成形装置のステージ。

Claims

【特許請求の範囲】

１加熱ステージと前記加熱ステージとは独立に
加熱手段を具備した２つ以上の加圧ステージとよ
りなる成形装置であつて、一対の押型、胴型およ
びガラス素材よりなる成形ブロツクを、所望のス
テージへ移送可能に構成し、ガラス素材の屈状点
以上に設定された第１の加圧ステージの温度に対
し、第２以下の加圧ステージの温度を順次低く一
定に保持し、前記成形ブロツクを前記加熱ステー
ジで成形可能な温度に加熱後、第１の加圧ステー
ジに供給して加圧成形し、続いて第２以下の、加
圧ステージに順次移送し、ガラス転移点またはガ
ラス転移点以下に設定された最後段の加圧ステー
ジまで加圧しつつ冷却することを特徴とするガラ
スレンズの成形方法。