JPH07106917B2 - ガラスレンズの成形方法及びその装置 - Google Patents
ガラスレンズの成形方法及びその装置Info
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- JPH07106917B2 JPH07106917B2 JP27510188A JP27510188A JPH07106917B2 JP H07106917 B2 JPH07106917 B2 JP H07106917B2 JP 27510188 A JP27510188 A JP 27510188A JP 27510188 A JP27510188 A JP 27510188A JP H07106917 B2 JPH07106917 B2 JP H07106917B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
-
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/40—Product characteristics
- C03B2215/46—Lenses, e.g. bi-convex
- C03B2215/48—Convex-concave
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- Organic Chemistry (AREA)
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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功装置は、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。
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。
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。
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Δｔ）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。
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12,13を周囲か
ら保持している胴型11,15と、ベース16,17からなってい
る。キャビティダイ12と胴型11が、第１図に示した上型
２を形成し、キャビティダイ13と胴型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、胴型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で示してある。
キャビティダイ12,13と、キャビティダイ12,13を周囲か
ら保持している胴型11,15と、ベース16,17からなってい
る。キャビティダイ12と胴型11が、第１図に示した上型
２を形成し、キャビティダイ13と胴型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、胴型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で示してある。
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。
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ダに連結された下部可動軸５によっ
て、下型３を上昇させ、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Δｔ参照）を残すように制限され
る。この所定の加圧残り代Δｔ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10〜100μｍ
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Δｔは更に、次の二点、を考慮して適切な値に
選定される。
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ダに連結された下部可動軸５によっ
て、下型３を上昇させ、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Δｔ参照）を残すように制限され
る。この所定の加圧残り代Δｔ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10〜100μｍ
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Δｔ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。
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。
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、転移温度近くまでガラスを降温
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。
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。
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℃のホーヤ硝種名FD5（重フ
リント系ガラス）を用い、キャビティダイ12,13は膨張
係数４×10-6mm/℃の炭化珪素を、胴型11,15は膨張係数
５×10-6mm/℃のタングステン合金を用い、外径が20m
m、上面と下面の曲率半径Ｒがそれぞれ20mmと22mm、最
も薄い中心肉厚が1.2mmのレンズを成形した。
する。ガラスは転移温度430℃のホーヤ硝種名FD5（重フ
リント系ガラス）を用い、キャビティダイ12,13は膨張
係数４×10-6mm/℃の炭化珪素を、胴型11,15は膨張係数
５×10-6mm/℃のタングステン合金を用い、外径が20m
m、上面と下面の曲率半径Ｒがそれぞれ20mmと22mm、最
も薄い中心肉厚が1.2mmのレンズを成形した。
第１回目のプレスは温度550℃で荷重160kgで行い、加圧
代Δｔを30μｍ残した。次に、加圧荷重を低圧に切り換
え、同時に40℃／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。
代Δｔを30μｍ残した。次に、加圧荷重を低圧に切り換
え、同時に40℃／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℃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120kg程度であ
り、加圧後は再度低圧を切り換え、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。
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120kg程度であ
り、加圧後は再度低圧を切り換え、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。
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℃でプレスを行
い、ガラスが固化する転移温度（430℃）付近まで降温
した場合の、膨張係数の差によって発生する隙間は第３
図において、Δt:3.4μｍ、Δt1:1.5μｍ、Δt2:0.1μ
ｍ程度生ずることになり、算出値で見る限り、Δｔ＞Δ
t1＋Δt2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。
い、ガラスが固化する転移温度（430℃）付近まで降温
した場合の、膨張係数の差によって発生する隙間は第３
図において、Δt:3.4μｍ、Δt1:1.5μｍ、Δt2:0.1μ
ｍ程度生ずることになり、算出値で見る限り、Δｔ＞Δ
t1＋Δt2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、胴型11,15、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。
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＞Δt1＋Δt2とする必要があるのである。
に、Δｔ＞Δt1＋Δt2とする必要があるのである。
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。
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。
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……胴型、12,13……キャビティダイ、14
……被成形ガラス、16,17……ベース、Δｔ……加圧残
り代、Δt1,Δt2……キャビティダイと被成形ガラスの
隙間
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……胴型、12,13……キャビティダイ、14
……被成形ガラス、16,17……ベース、Δｔ……加圧残
り代、Δt1,Δt2……キャビティダイと被成形ガラスの
隙間
Claims (2)
- 【請求項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。 - 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27510188A JPH07106917B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | ガラスレンズの成形方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27510188A JPH07106917B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | ガラスレンズの成形方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02124727A JPH02124727A (ja) | 1990-05-14 |
| JPH07106917B2 true JPH07106917B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=17550778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27510188A Expired - Lifetime JPH07106917B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | ガラスレンズの成形方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106917B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100349031C (zh) * | 2005-03-25 | 2007-11-14 | 莱阳市康友玻璃材料有限责任公司 | 一种汽车前灯非球面透镜的生产方法 |
| CN113562961B (zh) * | 2021-07-12 | 2022-12-20 | 三瑞科技(江西)有限公司 | 一种低次品率玻璃绝缘子压制成型工艺 |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP27510188A patent/JPH07106917B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02124727A (ja) | 1990-05-14 |
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| JPH0432007B2 (ja) |
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